JP2693693B2 - 電子装置用冷却装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
関し、特に2台以上の冷却ユニットで構成される電子装
置の冷却装置において、冷却ユニットの個々の消費電力
を低減し、かつ冷却能力の可変制御をつかさどる圧縮機
の長寿命化が可能とされる電子装置用冷却装置およびそ
の制御方法に適用して有効な技術に関する。
し、かつ冷却ユニットの個々が冷却能力の可変制御がで
きる従来の電子装置用冷却装置では、必要最小限による
台数の冷却ユニットしか運転せず、一般に1台以上の冷
却ユニットは常に予備系として待機させておき、異常時
のバックアップ以外での運転が禁止されている。
は、たとえば特開昭62−119620公報に記載され
る技術などが挙げられる。
な従来技術においては、電子装置の発熱量に見合った必
要最小限の台数の冷却ユニットしか運転しないため、1
台当りの冷却ユニットに割り当てられる消費電力、すな
わち冷却能力を発生するための冷却ユニット当りの消費
電力が大きくなるという欠点がある。
の可変制御をつかさどる圧縮機においては、軸受の摩耗
速度が消費電力に影響する圧縮機の運転周波数に同期し
て比例するために、軸受寿命が短くなるなどの欠点があ
る。
ユニットの消費電力および圧縮機の軸受寿命の面におい
て欠点があり、冷却装置の信頼性を保ちつつ、制御能力
の拡大を図ることができないという問題がある。
制御をつかさどる圧縮機の低速回転運転によって冷却ユ
ニットの個々の消費電力を低減し、かつ圧縮機の軸受の
長寿命化を図ることができる電子装置用冷却装置および
その制御方法を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
は、少なくとも2台以上の冷却ユニットを有し、被冷却
対象物となる電子装置を冷却する電子装置用冷却装置で
あって、冷却ユニットの個々が冷却能力の可変制御がで
き、電子装置の発熱量に見合う冷却能力を発生するため
に必要な冷却ユニットの運転台数が、n台と(n−1)
台にまたがって運転可能な場合に、異常時のバックアッ
プ用として待機する予備の冷却ユニットの台数がなくて
も、n台の冷却ユニットで運転するものである。
転中に1台の冷却ユニットに異常が発生したとき、(n
−1)台の冷却ユニットで縮退運転を行うようにしたも
のである。
・制御的に接続および切断可能とし、かつ機械・構造的
にも結合および分離可能とするようにしたものである。
方法は、少なくとも2台以上の冷却ユニットを有する電
子装置用冷却装置の制御方法であって、冷却ユニットの
個々が冷却能力の可変制御ができる場合に、冷却ユニッ
トの全てを起動させ、まず冷却ユニットの個々を最小の
冷却能力を発生させて制御を開始し、冷却能力が不足な
ときには冷却能力を徐々に増加させ、一方冷却能力が過
大なときには冷却ユニットの運転台数を徐々に減少させ
て冷却能力を制御するものである。
法によれば、被冷却対象物となる電子装置の冷却におい
て、予備系の冷却ユニットの運転も可能とすることによ
り、たとえば冷却ユニットの個々を最小の冷却能力を発
生させて制御を開始し、冷却能力が不足なときには冷却
能力を徐々に増加させ、一方冷却能力が過大なときには
冷却ユニットの運転台数を徐々に減少させて冷却能力を
制御し、冷却能力の可変制御をつかさどる冷却ユニット
内の圧縮機を低速回転で運転することができる。
の可変制御ができ、電子装置の発熱量に見合った台数の
冷却ユニットを運転する場合に、冷却能力の制御量が冷
却ユニットの台数でn台と(n−1)台にまたがるとき
に、制御能力を考慮してn台で運転するようにしたもの
である。
たときは(n−1)台の冷却ユニットで縮退運転が行わ
れることにより、(n−1)台の冷却ユニットでも同一
の効力を得ることができ、予備系の冷却ユニットを不要
とすることができる。
的および機械・構造的に着脱できることにより、冷却ユ
ニットの増減を容易に行うことができる。
て冷却ユニットの個々の消費電力を低減し、かつ圧縮機
の軸受の長寿命化を図ることができるので、冗長性の制
限を取り除き、冷却装置の信頼性を保ちつつ、制御能力
の拡大が可能となる。
却装置を示すブロック図、図2は本実施例の電子装置用
冷却装置を構成する冷却ユニットのうち、水冷凝縮式冷
却ユニットを示すブロック図、図3は空冷凝縮式冷却ユ
ニットを示すブロック図、図4は本実施例の電子装置用
冷却装置の冷却能力と消費電力との関係を示す特性図で
ある。
却装置の構成を説明する。
ば被冷却対象物となるコンピュータなどの液冷式電子装
置に冷却液を供給する冷却装置1とされ、液冷式の電子
装置2に冷却液を供給するためのポンプ3と、冷却液を
冷却するための3台の冷却ユニット4とから構成され、
冷却液は電子装置2とポンプ3と3台の冷却ユニット4
を接続する冷却液配管5を通って流れる構造となってい
る。
フレオン(デュポン社製)などの冷媒を凝縮する方式に
より、水冷凝縮式と空冷凝縮式の2通りに分けることが
でき、個々が電気・制御的に接続および切断可能とし、
かつ機械・構造的にも結合および分離可能な構造となっ
ている。
は、図2に示すように冷媒を圧縮する圧縮機6と、冷却
液配管5と接続され、冷却液と冷媒の熱交換を行う蒸発
器7と、外部冷却水により冷媒を凝縮する水冷凝縮器8
と、さらに凝縮された冷媒を低圧の状態にするための膨
張弁9とから構成されている。そして、冷媒は、各構成
部品を接続する冷媒配管10を通って循環し、また外部
冷却水は外部冷却水配管11によって供給される。
図3に示すように水冷凝縮式の冷却ユニット4aの構成
と同様の圧縮機6、蒸発器7および膨張弁9と、冷却空
気により冷媒を凝縮する空冷凝縮器12とから構成さ
れ、冷却空気はファン13により取り込まれる。
る冷却能力は、たとえばインバータ方式により圧縮機6
の運転周波数を制御してモータの回転速度をコントロー
ルし、冷媒流量を変えることで可変でき、また冷却ユニ
ット4は同時に複数台の運転が可能であり、運転する台
数は電子装置2の発熱量に応じて任意に設定可能となっ
ている。
す冷却装置1の冷却能力と消費電力との関係を説明す
る。
は、冷却ユニット4の個々を最小の冷却能力を発生させ
て制御を開始し、冷却能力が不足なときには冷却能力を
徐々に増加させ、一方冷却能力が過大なときには冷却ユ
ニット4の運転台数を徐々に減少させて行うようにす
る。
の個々の冷却能力は、圧縮機6の運転周波数をインバー
タで制御することにより可変でき、さらに冷却ユニット
4の運転台数を制御することによっても冷却能力を可変
することができる。そして、冷却ユニット4の個々の消
費電力は、圧縮機6の運転周波数に同期して変動する。
すべき冷却能力が図4の電子装置発熱量:Qhであると
き、冷却装置1は冷却能力:Q(A)×3による3台の
冷却ユニット4の場合と、冷却能力:Q(B)×2によ
る2台の冷却ユニット4の場合との2つのパターンの運
転が可能となる。
制御するときは、冷却ユニット4の個々の圧縮機6の周
波数は3台ともインバータによりAとなり、冷却ユニッ
ト4を2台の運転で制御するときは2台ともBとなる。
このときの消費電力は、図4で示すように、冷却ユニッ
ト4を2台で運転する場合の消費電力:W(B)×2よ
りも3台で運転する場合の消費電力:W(A)×3が小
さくなり、3台で運転する方が消費電力の面で有利にな
る。
の回転速度に比例する場合には、インバータの周波数が
AのときはBのときよりも(A÷B)倍だけ遅くなり、
耐摩耗性の面でも3台の冷却ユニット4で運転する方が
有利になる。
3)であるとき、圧縮機6の軸受寿命は、2台の冷却ユ
ニット4をそれぞれBの周波数で運転することにより、
3台の冷却ユニット4をそれぞれAの周波数で運転する
方が有利となることが判る。
が備えられていないことに対する対応策としては、たと
えば運転している3台の冷却ユニット4のうち1台に異
常が発生した場合に、この異常が発生した冷却ユニット
4を運転の制御から切り離し、2台の冷却ユニット4で
圧縮機6の周波数をBにして運転することにより、電子
装置2の発熱量に応じた冷却能力を得ることができる。
よれば、電子装置2の発熱量に見合う冷却能力を発生す
るために必要な冷却ユニット4の運転台数が3台と2台
にまたがる場合、3台の冷却ユニット4で運転するパタ
ーンを選択することにより、たとえ接続される全ての冷
却ユニット4の台数が3台であり、予備として待機する
冷却ユニット4がなくても、3台の冷却ユニット4で運
転することによって消費電力の低減および圧縮機6の長
寿命化が可能となる。
異常が発生した場合でも、異常が発生した冷却ユニット
4を電気的および機構的に容易に切り離すことができ、
2台の冷却ユニット4で縮退運転を行うことによって同
一の効力を得ることができ、予備の冷却ユニット4の不
設への対応が可能となる。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
については、コンピュータなどの液冷式の電子装置2に
適用した場合について説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、空冷式電子装置などの他の
電子装置についても広く適用可能である。
3台の冷却ユニット4から構成される場合について説明
したが、4台、さらにそれ以上の冷却ユニットを備える
ことも可能であり、この場合に電子装置の発熱量に応じ
て台数の増減が可能であることはいうまでもない。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
制御ができ、電子装置の発熱量に見合う冷却能力を発生
するために必要な冷却ユニットの運転台数が、n台と
(n−1)台にまたがって運転可能な場合に、異常時の
バックアップ用として待機する予備の冷却ユニットの台
数がなくても、n台の冷却ユニットで運転することによ
り、冷却能力の可変制御をつかさどる冷却ユニット内の
圧縮機を低速回転で運転することができるので、冷却ユ
ニットの個々の消費電力の低減が可能となる。
冷却ユニットに異常が発生した場合に、(n−1)台の
冷却ユニットで縮退運転を行うことにより、(n−1)
台の冷却ユニットでも同一の効力を得ることができるの
で、予備系の冷却ユニットを不要とし、冷却装置の異常
発生時への対応が可能となる。
に接続および切断可能とし、かつ機械・構造的にも結合
および分離可能とすることにより、冷却ユニットの増減
を容易に行うことができるので、電子装置の発熱量に応
じた対応が可能となる。
縮機を低速回転で運転することができるので、圧縮機の
軸受の長寿命化が可能となる。
を取り除き、冷却装置の信頼性を保ちつつ、制御能力の
拡大が可能とされる電子装置用冷却装置およびその制御
方法を得ることができる。
示すブロック図である。
ユニットのうち、水冷凝縮式冷却ユニットを示すブロッ
ク図である。
ユニットのうち、空冷凝縮式冷却ユニットを示すブロッ
ク図である。
費電力との関係を示す特性図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも2台以上の冷却ユニットを有
し、被冷却対象物となる電子装置を冷却する電子装置用
冷却装置であって、前記冷却ユニットの個々が冷却能力
の可変制御ができ、前記電子装置の発熱量に見合う冷却
能力を発生するために必要な冷却ユニットの運転台数
が、n台と(n−1)台にまたがって運転可能な場合
に、異常時のバックアップ用として待機する予備の冷却
ユニットの台数がなくても、n台の冷却ユニットで運転
することを特徴とする電子装置用冷却装置。 - 【請求項2】 前記n台の冷却ユニットで運転中に1台
の冷却ユニットに異常が発生した場合に、(n−1)台
の冷却ユニットで縮退運転を行うことを特徴とする請求
項1記載の電子装置用冷却装置。 - 【請求項3】 前記冷却ユニットの個々を、電気・制御
的に接続および切断可能とし、かつ機械・構造的にも結
合および分離可能とすることを特徴とする請求項1また
は2記載の電子装置用冷却装置。 - 【請求項4】 少なくとも2台以上の冷却ユニットを有
する電子装置用冷却装置の制御方法であって、前記冷却
ユニットの個々が冷却能力の可変制御ができる場合に、
前記冷却ユニットの全てを起動させ、まず該冷却ユニッ
トの個々を最小の冷却能力を発生させて制御を開始し、
前記最小の冷却能力では不足なときには各冷却ユニット
の冷却能力を徐々に増加させ、一方、前記最小の冷却能
力では過大なときには冷却ユニットの運転台数を徐々に
減少させて冷却能力を制御することを特徴とする電子装
置用冷却装置の制御方法。
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1993
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