JP2018194211A - 冷却装置、電子装置、冷却システム - Google Patents

冷却装置、電子装置、冷却システム Download PDF

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Abstract

【課題】冷媒液の使用量を減らせると共に、電子機器に対する冷却性を高められるようにする。【解決手段】冷却装置１０は、冷媒液２２を溜める浸漬槽１８と、浸漬槽１８の周壁４２に設けられると共に、少なくとも一部が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管２０とを備える。【選択図】図２

Description

本願の開示する技術は、冷却装置、電子装置、冷却システムに関する。
従来、冷媒液を溜める浸漬槽と、浸漬槽との間で冷媒液が循環する放熱部（例えばリザーブタンク）とを備える冷却システムがある（例えば、特許文献１参照）。この冷却システムでは、例えば電子機器が浸漬槽に収容され、この電子機器が冷媒液に浸漬されることで、電子機器が冷却される。また、浸漬槽にて電子機器から熱を吸収した冷媒液は、配管を通じて放熱部に送られ、放熱部にて冷却される。
特開平７−２４３７４３号公報 特開平６−３２３７１１号公報 特開平４−３７２１５９号公報 特開２００９−１５８８０３号公報
しかしながら、上述のように、浸漬槽と放熱部との間で冷媒液の循環を行う冷却システムでは、浸漬槽の外に冷媒液を送り出す分、一般に高価とされる冷媒液の使用量が多くなり、コストアップになる。したがって、コストアップを抑えるためには、冷媒液の使用量を減らすことが望まれる。また、このような冷却システムでは、本来の性能として、電子機器に対する冷却性が高いことが要求される。
そこで、本願の開示する技術は、一つの側面として、冷媒液の使用量を減らせると共に、電子機器に対する冷却性を高められるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本願の開示する技術の一観点に係る冷却装置は、冷媒液を溜める浸漬槽と、浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が周壁から浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管とを備える。
本願の開示する技術によれば、冷媒液の使用量を減らせると共に、電子機器に対する冷却性を高められる。
本実施形態に係る冷却システムを示す概念図である。 図１に示される冷却装置の平面断面図である。 図２に示される冷却配管の第一変形例が適用された冷却装置の側面断面図である。 図２に示される冷却配管の第二変形例が適用された冷却装置の平面断面図である。 図２に示される冷却配管の第三変形例が適用された冷却装置の平面断面図である。
はじめに、本願の開示する技術の一実施形態に係る冷却システムＳを説明する。
図１には、本願の開示する技術の一実施形態に係る冷却システムＳが概念的に示されている。図１に示されるように、本実施形態に係る冷却システムＳは、冷却装置１０と、冷却塔１２と、循環配管１４と、循環ポンプ１６とを備える。
冷却装置１０は、浸漬槽１８と、冷却配管２０とを有する。浸漬槽１８は、上方に向けて開口する開放型の箱状に形成されている。この浸漬槽１８には、冷媒液２２が溜められる。浸漬槽１８には、撹拌機構２４が設けられている。撹拌機構２４は、例えばファンやポンプ等を有し、浸漬槽１８内において冷媒液２２を撹拌させる機能を有する。浸漬槽１８には、発熱する電子部品等の発熱体を備えた電子機器２６が収容される。電子機器２６は、浸漬槽１８に収容されることで冷媒液２２に浸漬されて冷却される。
冷却装置１０及び電子機器２６は、冷却機能付きの電子装置３０を形成している。この冷却装置１０及び電子機器２６を含む電子装置３０は、例えばサーバ等として機能するものである。この電子装置３０は、例えばコンテナなどの建物３２の内に配置されている。冷却配管２０の入口部は、往き管３４を介して冷却塔１２の出口部と接続されており、冷却配管２０の出口部は、戻り管３６を介して冷却塔１２の入口部と接続されている。
冷却配管２０、往き管３４、及び、戻り管３６は、浸漬槽１８と冷却塔１２との間で冷却水が循環する循環配管１４を形成している。この循環配管１４には、循環ポンプ１６が設けられている。本実施形態では、一例として、循環ポンプ１６は、循環配管１４のうちの往き管３４に設けられている。
冷却塔１２は、建物３２の外に配置されている。冷却塔１２は、冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器３８と、この熱交換器３８に風を供給するファン４０等を有している。冷却塔１２の熱交換器３８は、外気（外部環境）に晒されており、この熱交換器３８では、冷却水と外気とが直接的に熱交換される。冷却塔１２は、筐体４１に収容されている。
続いて、上述の冷却装置１０の構造をより詳細に説明する。
図２には、図１に示される冷却装置１０が平面断面図にて示されている。図２に示されるように、冷却装置１０の冷却配管２０は、循環配管１４のうち浸漬槽１８の周壁４２に沿って設けられた部分に相当する。図２に示される例において、冷却配管２０は、より具体的には、浸漬槽１８の周壁４２のうち一の壁部４４から出て壁部４４に戻るまでの部分に相当する。冷却配管２０は、断面円形でも良く、また、断面円形以外の形状でも良い。
冷却配管２０の入口部及び出口部には、一対の接続部４６、４８がそれぞれ連続して形成されている。一対の接続部４６、４８は、浸漬槽１８の外側に導出されており、上述の往き管３４及び戻り管３６（図１参照）にそれぞれ接続される。
冷却配管２０は、周壁４２に沿って四角枠状に形成されており、周壁４２の内側面４２Ａに固定されている。この冷却配管２０は、周壁４２の内側面４２Ａよりも浸漬槽１８の内側に配置されており、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出している。冷却配管２０は、例えば、周壁４２の内側面４２Ａに接した状態で周壁４２に固定されている。この冷却配管２０は、上述の冷媒液２２と接する位置に設けられており、冷却配管２０を流通する冷却水と冷媒液２２との間で熱交換させる熱交換器としての機能を有する。
なお、本実施形態では、循環配管１４のうち、浸漬槽１８の周壁４２の一の壁部４４から出て壁部４４に戻るまでの部分を「冷却配管」（冷媒液と熱交換する熱交換配管）としている。ところが、冷却配管２０及び一対の接続部４６、４８を含む、冷却装置１０に設けられた配管（図２において図示された配管）の全体を「冷却配管」と捉えても良い。また、この場合に、「冷却配管」のうち、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出する部分を、「露出部」、又は、「冷媒液と熱交換する熱交換部」と捉えても良い。
次に、上述の冷却装置１０を備える冷却システムＳの動作を説明する。
図１に示される本実施形態の冷却システムＳでは、浸漬槽１８に電子機器２６が収容され、浸漬槽１８に溜められた冷媒液２２に電子機器２６が浸漬される。そして、電子機器２６から発生した熱は、冷媒液２２に吸収され、これにより、電子機器２６が冷却される。この冷媒液２２は、浸漬槽１８の外へ循環されることなく、浸漬槽１８に溜められたままとされる。また、撹拌機構２４が作動することで、浸漬槽１８の内側において冷媒液２２が撹拌され、電子機器２６から発生した熱は、冷媒液２２に効率良く吸収される。
また、循環ポンプ１６が作動し、冷却配管２０を含む循環配管１４を通じて浸漬槽１８と冷却塔１２との間で冷却水が循環する。そして、浸漬槽１８にて、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換が行われ、冷媒液２２が冷却される。ここで、図２に示されるように、冷却配管２０は、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出している。したがって、例えば、冷却配管２０の全体が周壁４２に埋め込まれている場合に比して、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換が効率良く行われる。
そして、冷却配管２０を流通しながら冷媒液２２の熱を吸収した冷却水は、図１に示される戻り管３６を通じて冷却塔１２に送られ、冷却塔１２にて冷却される。冷却塔１２では、より具体的には、ファン４０が作動することで熱交換器３８に風が供給され、この熱交換器３８にて、冷却水と外気とが直接的に熱交換し、冷却水が冷却される。このようにして冷却塔１２にて冷却された冷却水は、往き管３４を通じて冷却配管２０に送られる。
そして、このように循環配管１４を通じて浸漬槽１８と冷却塔１２との間で冷却水が循環することにより、電子機器２６に生じた熱が冷却塔１２に輸送され、電子機器２６が冷却される。
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
以上詳述したように、本実施形態の冷却システムＳによれば、冷却装置１０は、冷媒液２２を浸漬槽１８の外へ循環させることなく浸漬槽１８に留める構成となっている。したがって、浸漬槽と放熱部との間で冷媒液の循環を行う冷却システムに比して、浸漬槽１８に冷媒液２２を留める分、一般に高価とされる冷媒液２２の使用量を減らすことができる。これにより、コストダウンすることができる。
また、冷媒液２２を浸漬槽１８の外へ循環させることなく浸漬槽１８に留めるので、冷媒液２２が冷却システムＳから漏れ出すことを抑制することができる。さらに、一般に粘性が高いとされる冷媒液２２を循環させる必要が無いため、冷媒液循環用のポンプが不要になる分、コストダウンすることができる。また、冷媒液循環用のポンプを作動させるための動力も削減できるので、消費電力を節約することができる。さらに、冷媒液２２を浸漬槽１８の外へ循環させるための配管が不要になるので、冷却システムＳを小型化することができる。
また、冷却システムＳには、冷凍機や冷水チラーではなく、冷却塔１２が用いられており、この冷却塔１２では、熱交換器３８にて冷却水と外気とが直接的に熱交換され、冷却水の熱が外気に直接的に放出される。したがって、例えば、冷凍機や冷水チラー等を用いた場合に比して、冷却水の冷却に要する消費電力も削減することができる。
また、冷却配管２０は、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出している。したがって、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができるので、冷媒液２２に対する冷却性、ひいては、電子機器２６に対する冷却性を高めることができる。
特に、冷却配管２０は、周壁４２に沿って枠状に形成されると共に、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出している。したがって、冷却配管２０と冷媒液２２との接触面積を拡大できるので、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができる。これにより、冷媒液２２に対する冷却性、ひいては、電子機器２６に対する冷却性を高めることができる。
また、冷媒液２２と冷却水との間で熱交換させる熱交換器としての機能する冷却配管２０は、浸漬槽１８と一体化されている。したがって、冷却装置１０の構成を簡素化することができるので、冷却装置１０をコストダウンすることができる。
次に、本実施形態の変形例を説明する。
上記実施形態において、冷却配管２０は、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出しているが、冷却配管２０の一部（例えば冷却配管２０の径方向の一部）は、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、冷却配管２０の残余部は、周壁４２に埋め込まれていても良い。このように冷却配管２０の一部が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、冷却配管２０の残余部が周壁４２に埋め込まれる場合、冷却配管２０と周壁４２の内側面４２Ａとの間は、例えばシール材等によりシールされることが望ましい。
また、上記実施形態において、冷却配管２０は、周壁４２に沿って枠状に形成されているが、枠状以外の形状に形成されていても良い。
また、冷却配管２０は、例えば、次のように構成されていても良い。以下、冷却配管２０の第一乃至第三変形例を説明する。
（第一変形例）
図３には、冷却配管２０の第一変形例が適用された冷却装置１０が側面断面図にて示されている。図３に示される第一変形例において、冷却配管２０は、浸漬槽１８の深さ方向を軸方向として螺旋状を成す複数の螺旋部５２を有している。螺旋部５２の一部５２Ａは、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、螺旋部５２の残余部５２Ｂは、周壁４２に埋め込まれている。周壁４２のうち互いに対向する壁部５８にそれぞれ設けられた螺旋部５２と螺旋部５２とは、浸漬槽１８の底部６０に埋め込まれた連結部６２によって連結されている。
このように、冷却配管２０が螺旋部５２を有していても、冷却配管２０と冷媒液２２との接触面積を拡大できるので、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができる。これにより、冷媒液２２に対する冷却性、ひいては、電子機器２６に対する冷却性を高めることができる。
なお、螺旋部５２は、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出していても良い。また、図３に示されるように、浸漬槽１８の外側には、断熱層５４が設けられていても良い。
（第二変形例）
図４には、冷却配管２０の第二変形例が適用された冷却装置１０が平面断面図にて示されている。図４に示される第二変形例において、周壁４２に沿って枠状に形成された冷却配管２０は、浸漬槽１８の水平方向を軸方向として螺旋状を成す複数の螺旋部５６を有している。複数の螺旋部５６は、周壁４２のうち、互いに対向する壁部６４と、この壁部６４と壁部６４とを繋ぐ壁部６６とにそれぞれ設けられている。この複数の螺旋部５６は、直列に接続されている。螺旋部５６の一部５６Ａは、周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、螺旋部５６の残余部５６Ｂは、周壁４２に埋め込まれている。なお、螺旋部５６は、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出していても良い。
このように、冷却配管２０が螺旋部５６を有していても、冷却配管２０と冷媒液２２との接触面積を拡大できるので、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができる。これにより、冷媒液２２に対する冷却性、ひいては、電子機器２６に対する冷却性を高めることができる。
（第三変形例）
図５には、冷却配管２０の第三変形例が適用された冷却装置１０が平面断面図にて示されている。図５に示される第三変形例において、冷却配管２０は、周壁４２のうち互いに対向する壁部６４の一方から他方に向けて蛇行している。第三変形例において、蛇行する冷却配管２０は、その全体が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出している。なお、蛇行する冷却配管２０は、その一部が周壁４２から浸漬槽１８の内側に露出し、他の残余部（例えば周壁４２に沿う部分の径方向の一部）が周壁４２に埋め込まれていても良い。
このように、冷却配管２０が蛇行していても、冷却配管２０と冷媒液２２との接触面積を拡大できるので、冷媒液２２と、冷却配管２０を流通する冷却水との間で熱交換を効率良く行うことができる。これにより、冷媒液２２に対する冷却性、ひいては、電子機器２６に対する冷却性を高めることができる。
（その他の変形例）
上記実施形態において、冷却装置１０は、電子装置３０に適用されており、冷却装置１０には、電子機器２６が収容される。しかしながら、冷却装置１０が電子装置３０以外の装置に適用された場合に、冷却装置１０には、電子機器２６以外の冷却対象物が収容されても良い。
また、上記実施形態において、冷却装置１０は、好ましくは、撹拌機構２４を備えるが、撹拌機構２４が省かれても良い。
なお、上記複数の変形例は、適宜組み合わされても良い。
以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
冷媒液を溜める浸漬槽と、
前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
を備える冷却装置。
（付記２）
前記浸漬槽には、前記冷媒液を撹拌させる撹拌機構が設けられている、
付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
前記冷却配管は、前記周壁に沿って枠状に形成されている、
付記１又は付記２に記載の冷却装置。
（付記４）
前記冷却配管は、前記浸漬槽の深さ方向を軸方向として螺旋状を成す螺旋部を有する、
付記１〜付記３のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記５）
前記冷却配管は、前記浸漬槽の水平方向を軸方向として螺旋状を成す螺旋部を有する、
付記１〜付記４のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記６）
前記冷却配管は、蛇行している、
付記１〜付記５のいずれか一項に記載の冷却装置。
（付記７）
冷媒液を溜める浸漬槽と、
前記浸漬槽に収容され、前記冷媒液に浸漬された電子機器と、
前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
を備える電子装置。
（付記８）
建物の内に配置され、冷媒液を溜める浸漬槽と、
前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
前記建物の外に配置され、前記冷却配管を含む循環配管を通じて前記浸漬槽との間で前記冷却水が循環し、前記冷却水と外気とを熱交換させる冷却塔と、
を備える冷却システム。
（付記９）
前記循環配管には、循環ポンプが設けられている、
付記８に記載の冷却システム。
１０ 冷却装置
１２ 冷却塔
１４ 循環配管
１６ 循環ポンプ
１８ 浸漬槽
２０ 冷却配管
２２ 冷媒液
２４ 撹拌機構
２６ 電子機器
３０ 電子装置
３２ 建物
３４ 往き管
３６ 戻り管
３８ 熱交換器
４０ ファン
４２ 周壁
４２Ａ 内側面
５２ 螺旋部
５６ 螺旋部

Claims (7)

  1. 冷媒液を溜める浸漬槽と、
    前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
    を備える冷却装置。
  2. 前記冷却配管は、前記周壁に沿って枠状に形成されている、
    請求項１に記載の冷却装置。
  3. 前記冷却配管は、前記浸漬槽の深さ方向を軸方向として螺旋状を成す螺旋部を有する、
    請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
  4. 前記冷却配管は、前記浸漬槽の水平方向を軸方向として螺旋状を成す螺旋部を有する、
    請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置。
  5. 前記冷却配管は、蛇行している、
    請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷却装置。
  6. 冷媒液を溜める浸漬槽と、
    前記浸漬槽に収容され、前記冷媒液に浸漬された電子機器と、
    前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
    を備える電子装置。
  7. 建物の内に配置され、冷媒液を溜める浸漬槽と、
    前記浸漬槽の周壁に設けられると共に、少なくとも一部が前記周壁から前記浸漬槽の内側に露出し、冷却水が流通する冷却配管と、
    前記建物の外に配置され、前記冷却配管を含む循環配管を通じて前記浸漬槽との間で前記冷却水が循環し、前記冷却水と外気とを熱交換させる冷却塔と、
    を備える冷却システム。
JP2017097030A 2017-05-16 2017-05-16 冷却装置、電子装置、冷却システム Pending JP2018194211A (ja)

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