JP6096560B2 - 装置冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、装置冷却システムに関する。

データセンタ等には、収納されたＩＣＴ装置（情報通信装置）を冷却する空調機が設けられている。空調機は、ＩＣＴ装置が収納されたラックの近傍まで冷気を送風しており、ＩＣＴ装置がその冷気を内部に取り込むことにより冷却されている。ＩＣＴ装置内には、ＣＰＵ（中央演算ユニット）や、電源トランス等の機器が収納されているのが一般的である。収納された機器から発生した熱は、直接または放熱フィン等を介して上述の冷気に放熱されている（以下、「空冷方式」と表記する。）。

近年ではＩＣＴ装置の高密度化が図られており、各機器から発生する熱量は増加する傾向にある。ＩＣＴ装置を安定して稼働させるためには、各機器を所定の温度に保つ必要がある。そのため発熱量が増加すると、発生した熱を奪いＩＣＴ装置の外側に運びだす冷気の風量を増加させる必要がある。しかしながら空気を介した放熱方法では、空気の熱伝達率などの物性により限界があることが知られていた。

これに対応する技術として、ＩＣＴ装置に収納されたＣＰＵ等の機器を、循環する水または冷媒で直接冷却する技術（以下、「液冷方式」と表記する。）が提案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。この液冷方式としては、直接液冷方式および間接液冷方式が知られている。直接液冷方式は、ＣＰＵ等の機器を循環する水または冷媒で直接冷却する方式である。間接液冷方式は、ＣＰＵ等の機器が収納されるＩＣＴ装置の筺体の外側まで搬送手段を用いて熱を搬送し、筺体の外側で循環する水または冷媒へ搬送した熱を放熱する方式である。

特開２０１３−００８８８８号公報 特開２０１３−００３６３６号公報

上述の特許文献１および２に記載された液冷方式の技術では、空冷方式と比較して高温障害が発生する可能性が高いという問題があった。液冷方式では、ＣＰＵ等の熱を発生する機器と直接に接触して冷却する構成が一般的となる。この場合、予備の冷却系統を当該機器に直接に接触させることは、ＩＣＴ装置内の空間的な余裕が少ない等の理由により難しい。そのためＩＣＴ装置の冷却装置が故障した際にＩＣＴ装置の冷却を行う予備の冷却装置を配置しにくく、ＩＣＴ装置に高温障害が発生するリスクを抱えることとなる。

その他に、ＩＣＴ装置に用いられる機器としては電子・電気機器が多く、水や冷媒などの液体との接触を避けた方が好ましいものが含まれている。そのため、液冷方式の冷却装置のみでＩＣＴ装置を冷却することは難しいという問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、温度調整の信頼性を確保することができる装置冷却システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の装置冷却システムは、所定区画内に配置された複数の演算装置と熱的に接触する液体冷媒を循環させ、前記演算装置を冷却する複数の液冷式冷却部と、前記演算装置の雰囲気であり、前記演算装置の内部に導入され前記演算装置の冷却に用いられる前記所定区画内の空気を冷却する空調機を複数備えた空冷式冷却部と、前記液冷式冷却部に係る温度である冷却部温度、または前記演算装置の温度である演算装置温度を少なくとも検知する検知部と、前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された場合、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された場合、前記複数の空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う冷却制御部と、が設けられていることを特徴とする。

上記発明において前記冷却制御部は、前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された前記演算装置の配置位置に基づいて前記複数の空調機に対して順位付けを行い、順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行うことが好ましい。

本発明の装置冷却システムによれば、液冷式冷却部に係る温度がワーニング閾値以上になる等、演算装置を冷却する上での異常事態が発生しても、演算装置との位置関係に基づいて定義された順位付けの順位が高い空調機の冷房能力を高めるため、演算装置の温度上昇を抑制しやすくなり温度調整の信頼性を高めることができる。つまり、液冷式冷却部の不具合により演算装置の温度が上昇するおそれがある場合や、何らかの原因で演算装置の温度が上昇した場合には、順位付けが高い空調機の冷却能力を高めることにより、演算装置の温度上昇を抑制することができる。なお、空調機にはＡＨＵ（エア・ハンドリング・ユニット）およびパッケージ空調機が含まれる。

上記発明において前記冷却制御部は、前記順位の高い空調機の冷却能力を高めた後も、前記冷却部温度または前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上となる状況が継続される場合には、前記順位の高い空調機の次に順位が高い空調機に対しても前記空気の冷却能力を高める制御を行うことが好ましい。

このように順位の高い空調機の冷却能力を高めても演算装置の温度が上昇するおそれがある場合、または、上昇する場合には、順位の高い空調機の次に順位が高い空調機に対しても冷却能力を高めることにより、演算装置の温度上昇を更に抑制しやすくなる。

上記発明において前記所定区画内には、前記演算装置が収納されるものであり、ホットアイルまたはコールドアイルとなる間隔をあけて並べられた複数のラックが配置され、前記空調機は前記ラックが並べられた列から外れた位置であり、前記コールドアイルに冷却された空気を送り出す位置に配置されたベース空調機であり、前記複数の空調機に対する順位付けは、前記演算装置から前記空調機までの距離に基づいて行われることが好ましい。

このように複数の空調機に対する順位付けを演算装置から空調機までの距離に基づくことにより、温度が上昇するおそれがある演算装置、または、温度が上昇する演算装置への冷却を行いやすくなり、演算装置の温度上昇を更に抑制しやすくなる。例えば、演算装置との距離が近い空調機の順位を高くし、距離が遠い空調機の順位を低くする方法が挙げられる。

上記発明においては、前記ラックに配置され、前記ホットアイルから吸い込んだ空気を冷却して前記コールドアイルに冷却した空気を供給する複数のタスク空調機が更に設けられ、前記冷却制御部は、前記複数の空調機および前記複数のタスク空調機に対して前記順位付けを行う際に、前記タスク空調機のうち、前記冷却能力の低下が検知された液冷式冷却部が面する前記コールドアイルに冷却された空気を供給する前記タスク空調機のみを前記順位付けの対象とすることが好ましい。

このようにタスク空調機が設けられている場合には、温度が上昇するおそれがある演算装置、または、温度が上昇する演算装置が面するコールドアイルに冷却空気を供給するタスク空調機のみを順位付けに含めることにより、当該演算装置の冷却に貢献しないタスク空調機を順位付けに含まれることがなくなり、演算装置の温度上昇を抑制しやすくなる。

上記発明において前記検知部は、前記液冷式冷却部における前記液体冷媒の流量および液量を更に検知するものであり、前記冷却制御部は、検知された前記流量または前記液量が異常範囲に達していると判定された場合には、前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行うことが好ましい。

このように液冷式冷却部における液体冷媒の流量または液量が異常範囲に達した時にも、順位の高い空調機の冷却能力を高める制御を行うことにより、演算装置の温度が上昇するおそれがある場合の範囲が広くなり、演算装置の温度上昇を更に抑制しやすくなる。

上記発明においては、前記演算装置には、前記空冷式冷却部から供給された冷却された空気を内部に導入する複数のファンが設けられ、前記冷却制御部は、前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合には、前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、前記流量または前記液量が異常範囲に達していると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された前記演算装置に設けられた前記ファンにより内部へ導入される冷却された空気の流量を増やす制御を行うことが好ましい。

このように演算装置の温度が上昇するおそれがある場合、または、上昇する場合に、演算装置に設けられたファンにより導入される空気の量を増やすることにより、当該演算装置の温度上昇を抑制しやすくなる。ファンにより導入される空気の量を増やす方法としては、ファンの回転周波数を増やす方法や、回転されるファンの数を増やす方法などを例示することができる。

上記発明において前記液冷式冷却部には、前記液体冷媒が循環する部材であって前記演算装置と熱的接触する吸熱部と、前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合には、前記演算装置と前記吸熱部との間の熱的な接触を分離して空間を形成する分離部と、が更に設けられていることが好ましい。

このように順位の高い空調機に対して冷却能力を高める制御を行う場合に、演算装置と吸熱部との間に空間を形成することにより、空冷式冷却部により冷却された空気が当該空間を流れる。この冷却された空気により当該演算装置が冷却され、当該演算装置の温度上昇を抑制しやすくなる。

上記発明においては、順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合に、警報を報知する報知部が更に設けられていることが好ましい。
このように報知部を設けることにより、装置冷却システムの運用者に演算装置の温度が上昇するおそれがあること、または、温度が上昇していることを知らせることができ、演算装置における高温障害を早期に解消することができる。その結果、他の液冷式冷却部や空冷式冷却部への負担が増加することを抑制でき、温度上昇を抑制しやすくなる。

本発明の装置冷却システムによれば、演算装置との位置関係に基づいて定義された順位付けの順位が高い空調機の冷房能力を高めるため、温度調整の信頼性を確保することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る装置冷却システムの構成を説明する模式断面視図である。 図１の装置冷却システムの構成を説明する摸式上面視図である。 図１の演算装置における構成の概略を説明する模式図である。 図１のコントロール部の構成を説明するブロック図である。 図１の装置冷却システムにおける制御を説明するフローチャートである。 図１の吸熱部の別の実施例を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る装置冷却システムにおける吸熱部周辺の構成を説明する模式図である。 図７の装置冷却システムにおける制御を説明するフローチャートである。

〔第１の実施形態〕
この発明の第１の実施形態に係る装置冷却システム１について、図１から図６を参照しながら説明する。

本実施形態では、データセンタの空調に本発明に係る装置冷却システム１を用いた例に適用して説明する。図１および図２に示すように、データセンタにはＩＴ（情報技術）装置やＩＣＴ（情報通信技術）装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの演算装置６０が、フロア（所定区画）Ｆ内にコールドアイルＣおよびホットアイルＨを形成するように配置されたラック６５に収納されている。装置冷却システム１は、これらの演算装置６０から発生する大量の熱を処理するために用いられる。

装置冷却システム１には、演算装置６０を冷却する液冷式冷却装置（液冷式冷却部）１０、空冷式冷却装置（空冷式冷却部）３０およびタスク空調機３５と、液冷式冷却装置１０、空冷式冷却装置３０およびタスク空調機３５を制御するコントロール部（冷却制御部）４０と、が主に設けられている。

液冷式冷却装置１０は、液体冷媒を循環させて演算装置６０を冷却するものである。液冷式冷却装置１０には、ラック６５のそれぞれに配置されて液体冷媒が循環する複数のラック側循環系統１１と、フロアＦの外側に配置され演算装置６０を冷却する冷熱を発生させる冷却部２１と、複数のラック側循環系統１１および冷却部２１との間を熱的につなぎ、液体冷媒が循環する主循環系統２２と、が主に設けられている。

ラック側循環系統１１は、ラック６５におけるホットアイルＨ側の面に配置されている。ラック側循環系統１１には、演算装置６０におけるＣＰＵ（中央演算ユニット）などの熱を発生する電子部品と伝熱可能に接触する部分であり、ＣＰＵ等の熱を循環する冷媒に吸熱させる吸熱部１２と（図３参照。）、主循環系統２２を循環する冷媒との間で熱交換を行う熱交換部１３と、冷媒を循環させる循環ポンプ１４と、が主に設けられている。

主循環系統２２はラック側循環系統１１の熱交換部１３と、冷却部２１との間で冷媒が循環する流路と、冷媒を循環させる主ポンプ２３と、冷却部２１において冷媒の熱を放出する放熱部２４と、が主に設けられている。本実施形態では、主循環系統２２がラック６５の上側に配置され、同じくラック６５の上端に配置された熱交換部１３において、それぞれの冷媒との間で熱交換が行われる構成に適用して説明する。なお、主循環系統２２は、ラック６５の上側に配置されていてもよいし、ラック６５の下側に配置されていてもよく、その配置位置を特に限定するものではない。

冷却部２１としては冷熱を発生させるもの、言い換えると、主循環系統２２およびラック側循環系統１１を介して運ばれてきたＣＰＵ等の熱を外部へ放出するものである。そのため、冷却部２１の内部には冷凍サイクルを実現する機器が配置されていてもよいし、単に外気を放熱部２４に送る送風手段が設けられたものであってもよく、特にその構成を限定するものではない。

空冷式冷却装置３０はフロアＦの室内空気を冷却し、冷却された室内空気を介して演算装置６０を冷却するものである。空冷式冷却装置３０には、冷凍サイクルを構成するフロアＦ内に配置されたベース空調機３１と、フロアＦ外に配置された室外機（図示せず）と、が主に設けられている。なお、本実施形態では空冷式冷却装置３０としてベース空調機３１が設けられた例に適用して説明したが、ベース空調機３１の代わりにＡＨＵ（エア・ハンドリング・ユニット）や、パッケージ空調機などが設けられていてもよい。ベース空調機３１には、冷凍サイクルを循環する冷媒が室内空気の熱を奪うことにより蒸発する蒸発器３２と、フロアＦから室内空気を吸い込むとともに、冷却後の室内空気をフロアＦの床下空間ＦＵへ吹出すブロア３３と、が主に設けられている。

ここでフロアＦは床下空間ＦＵが設けられた二重床構造を有している。床下空間ＦＵに供給された冷却された室内空気は、コールドアイルＣの床面からフロアＦの室内空間ＦＲへ吹出している。コールドアイルＣに供給された室内空気は、演算装置６０に設けられたファン６１によってその内部に導かれ（図１および図３参照。）、ＣＰＵ（中央演算ユニット）などの熱を発生する電子部品を冷却する。冷却後の室内空気は、演算装置６０からホットアイルＨへ吹出し、再びベース空調機３１に吸い込まれる。

タスク空調機３５は、ラック６５に配置されホットアイルＨから吸い込んだ空気を冷却してコールドアイルＣに冷却した空気を供給するものである。タスク空調機３５における冷却能力は、コントロール部４０から入力される制御信号に基づいて制御される。タスク空調機３５の構成としては、公知の構成を採用することができ、特に限定するものではない。

本実施形態では、一つのラック６５に一つのタスク空調機３５が収納されている例に適用して説明する。なお、タスク空調機３５の配置は、演算装置６０から発生する熱量に基づいて定めることができ、一つのラック６５に複数のタスク空調機３５が配置されてもよいし、複数のラック６５に一つのタスク空調機３５が配置されてもよい。

コントロール部４０は、装置冷却システム１を統合的に制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを液冷式冷却装置１０、空冷式冷却装置３０およびタスク空調機３５の制御に必要な演算を行う演算部４１として機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部４２として機能させるものである。なお、コントロール部４０による装置冷却システム１の制御の詳細については後述する。

コントロール部４０には、演算装置温度センサ（検知部）５１、液冷式温度センサ（検知部）５２、冷媒温度センサ（検知部）５３、冷媒流量センサ（検知部）５４、周波数測定部（検知部）５５、漏液センサ（検知部）５６、液面計測センサ（検知部）５７、および、演算装置警報センサ（検知部）５８などから信号が入力されている。その一方で、コントロール部４０からは、液冷式冷却装置１０、空冷式冷却装置３０、タスク空調機３５、ファン６１、および、報知部５９などへ制御信号が出力されている。

演算装置温度センサ５１は演算装置６０に配置された温度センサであり、演算装置６０におけるＣＰＵ等の熱を発生する電子機器であって吸熱部１２と熱的に接触する表面の温度を測定するセンサである。

測定された温度の信号は、具体的にはＳＮＭP(Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)や、ＢＡＣｎｅｔ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等のプロトコル変換を経由して警報が取得されている。

なお、演算装置６０の温度を測定する演算装置警報センサ５８は、演算装置６０に従来から設けられているセンサを用いてもよいし、新たに設けられたセンサを用いてもよく、特に限定するものではない。

液冷式温度センサ５２は液冷式冷却装置１０に配置された温度センサであり、液冷式冷却装置１０を構成する各種構成要素の温度を測定するセンサである。各種構成要素としては、熱交換器や熱の伝達に用いられるヒートパイプやカップリングなどを例示することができる。その他にも、液冷式温度センサ５２は、ベース空調機３１に供給される冷媒の温度である冷媒入り温度や、ベース空調機３１から戻ってくる冷媒の温度である冷媒戻り温度なども測定する。

冷媒温度センサ５３は液冷式冷却装置１０で用いられる冷媒の温度を測定するセンサであり、例えばラック側循環系統１１を流れる冷媒であって吸熱部１２に向かって流れる冷媒の温度を測定するセンサや、吸熱部１２から流出した冷媒の温度を測定するセンサなどを挙げることができる。冷媒流量センサ５４は液冷式冷却装置１０で用いられる冷媒の流量を測定するセンサであり、例えばラック側循環系統１１を流れる冷媒の流量を測定するセンサを挙げることができる。

周波数測定部５５は液冷式冷却装置１０に設けられたポンプの回転周波数を測定するものであり、例えば循環ポンプ１４の回転周波数を測定するものである。漏液センサ５６は液冷式冷却装置１０で用いられる冷媒の漏れを検出するセンサであり、例えばラック側循環系統１１を循環する冷媒の漏れを検出するセンサである。

液面計測センサ５７は、液冷式冷却装置１０に設けられた容器に貯留された冷媒の液面を測定するセンサであり、液面の変動により冷媒の漏れや減少を検出するセンサである。演算装置警報センサ５８は演算装置６０に不具合が発生した際に警報信号を出力するセンサである。不具合としては温度の異常上昇などを例示することができる。

次に、上記の構成からなる装置冷却システム１における制御について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
演算装置６０におけるデータ処理（言い換えると演算処理）が開始されると装置冷却システム１の運転も開始される。つまり、空冷式冷却装置３０およびタスク空調機３５によるフロアＦ内の室内空気の冷却が開始されるとともに、液冷式冷却装置１０による演算装置６０の冷却が開始される。

上述のように装置冷却システム１の運転が開始されるとコントロール部４０の演算部４１は、液冷式冷却装置１０に関するワーニングがあるか否かを判定する処理を行う（Ｓ１１）。具体的には、演算装置温度センサ５１や液冷式温度センサ５２や冷媒温度センサ５３などから入力される温度の測定値が温度のワーニング閾値以上になっているか否かの判定処理が行われる。その他にも、冷媒流量センサ５４や周波数測定部５５などから入力される測定信号から求められる冷媒流量が流量のワーニング閾値以下になっているか否かの判定処理が行われる。さらに、漏液センサ５６や液面計測センサ５７などから入力される測定信号から求められる冷媒量がワーニング閾値以下になっているか否かの判定処理や、演算装置警報センサ５８から警報信号が入力されていないか否かの判定処理が行われる。

Ｓ１１においてワーニングがないと判定された場合（ＮＯの場合）、コントロール部４０は、Ｓ１１に戻り上述の判定処理を繰り返し行う。
その一方で、Ｓ１１においてワーニングがあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、コントロール部４０は、演算装置６０のファン６１に対して非常時の運転制御を行う（Ｓ１２）。非常時の運転制御は、上述のワーニングに係る演算装置６０のファン６１に対して行われる。言い換えると、温度が上昇するおそれの高い演算装置６０、または、温度が上昇している演算装置６０のファン６１に対して行われる。

例えば、通常時の運転制御（言い換えるとワーニングがないと判定されているときの運転制御）では、演算装置６０に設けられた複数のファン６１の一部のみが運転されている場合において、全てのファン６１の運転を行う非常時の運転制御を挙げることができる。その他に、通常時の運転制御では、ファン６１の回転数を抑制する制御が行われている場合において、ファン６１の回転数を上げる制御を行う非常時の運転制御も挙げることができる。

その後コントロール部４０は、ベース空調機３１およびタスク空調機３５（以下、「ベース空調機３１等」と記載する。）に対して変更優先順位付けをする処理を行う（Ｓ１３）。変更優先順位は、基本的にワーニングに係る演算装置６０からベース空調機３１またはタスク空調機３５までの距離に基づいて行われ、距離が短いベース空調機３１またはタスク空調機３５の順位が高くなる。

図２を参考にしながら説明すると、ワーニングに係る演算装置６０Ｗに隣接するタスク空調機３５が最も近い距離に配置されているため変更優先順位が１位となる。ついで隣接するラック６５に収納された２つのタスク空調機６５が近い位置に配置されている。そのうち演算装置６０Ｗが室内空気を吸い込むコールドアイルＣに冷却した空気を供給するタスク空調機３５が、変更優先順位が２位とされる。さらに当該コールドアイルＣに冷気を吹き出すベース空調機３１が近い位置に配置されており、このベース空調機３１が、変更優先順位が３位とされる。このベース空調機３１に隣接して配置されたベース空調機３１が、変更優先順位が４位、５位とされる。

さらにラック６５の配置も考慮した変更優先順付けが行われる。具体的には、ワーニングに係る演算装置６０が室内空気を吸い込むコールドアイルＣに冷却したタスク空調機３５を変更優先順位付けの対象とし、それ以外のタスク空調機３５は変更優先順位付けの対象としない。

なお、本実施形態では上述のようにラック６５の配置を考慮して変更優先順位付けを行うタスク空調機３５と、それ以外のタスク空調機３５とに分ける例に適用して説明したが、タスク空調機３５の全てを変更優先順位付けの対象としてもよく、特に限定するものではない。

優先順位が付けられるとコントロール部４０の演算部４１は、優先順位が１位のベース空調機３１等の出力が閾値以下であるか否かを判定する処理を行う（Ｓ１４）。言い換えると、１位のベース空調機３１の冷凍能力に所定の余裕が残っているか否かを判定する処理を行う。閾値は、設定温度最低閾値、圧縮機周波数最大閾値、二方弁開度最大閾値、冷房能力最大閾値、ファン周波数最大閾値、他空調機の運転可能性を支配する部の閾値とする。

Ｓ１４において出力が閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、コントロール部４０は、１位のベース空調機３１等に対する制御を非常時設定に基づく制御に変更する処理を行う（Ｓ１５）。非常時設定に基づく制御としては、１位のベース空調機３１における室内温度の制御目標である設定温度の値を下げる制御や、１位のベース空調機３１におけるブロア３３の回転周波数を増やす制御を行い、冷却された空気の吹出し流量を増やす制御などを例示することができる。

さらにコントロール部４０は、１位のベース空調機３１等に対する制御を非常時設定に基づく制御を行う際に、報知部５９を介して装置冷却システム１の運用者に警報を報知させる制御信号を出力する。

このようにすることにより、装置冷却システム１の運用者に演算装置６０の温度が上昇するおそれがあること、または、温度が上昇していることを知らせることができ、演算装置６０における高温障害を早期に解消することができる。その結果、他の液冷式冷却装置１０や空冷式冷却装置３０への負担が増加することを抑制でき、温度上昇を抑制しやすくなる。

その後コントロール部４０の演算部４１は、液冷式冷却装置１０に関するワーニングが解除されたか否かを判定する処理を行う（Ｓ１６）。具体的に判断する内容は、Ｓ１１において判断される内容と同様であるため、その説明を省略する。

Ｓ１６においてワーニングが解除されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、コントロール部４０は、更に非常時設定に基づく制御が手動により解除されたか否かを判定する処理を行う（Ｓ１７）。非常時設定に基づく制御が手動により解除されていないと判定された場合（ＮＯの場合）、コントロール部４０は再びＳ１７に戻り判定処理を繰り返し行う。その一方で、非常時設定に基づく制御が手動により解除されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、コントロール部４０は、Ｓ１１に戻り上述の処理を繰り返し行う。

Ｓ１４において１位のベース空調機３１の出力が閾値を超えると判定された場合（ＮＯの場合）、または、Ｓ１６においてワーニングが解除されていないと判定された場合（ＮＯの場合）、優先順位が１位の次に高い２位のベース空調機３１等の出力が閾値以下であるか否かを判定する処理を行う（Ｓ１８）。

Ｓ１８において出力が閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、コントロール部４０は、２位のベース空調機３１等に対する制御を非常時設定に基づく制御に変更する処理を行う（Ｓ１９）。その後コントロール部４０の演算部４１は、液冷式冷却装置１０に関するワーニングが解除されたか否かを判定する処理を行う（Ｓ２０）。

Ｓ２０においてワーニングが解除されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）、コントロール部４０は、上述のＳ１７の判定処理を行う。Ｓ１７においてＮＯと判定された場合、コントロール部４０は再びＳ１７に戻り判定処理を繰り返し行う。その一方でＳ１７においてＹＥＳと判定された場合、コントロール部４０は、Ｓ１１に戻り上述の処理を繰り返し行う。

Ｓ１８において２位のベース空調機３１の出力が閾値を超えると判定された場合（ＮＯの場合）、または、Ｓ２０においてワーニングが解除されていないと判定された場合（ＮＯの場合）、２位のベース空調機３１等の次に順位が高い３位のベース空調機３１等について同様の判定を行う。このような処理を順位付けが行われたベース空調機３１等が尽きるまで行われる。

上記の構成の装置冷却システム１によれば、液冷式冷却装置１０に係る温度がワーニング閾値以上になる等、演算装置６０を冷却する上での異常事態が発生しても、演算装置６０との位置関係に基づいて定義された順位付けの順位が高いベース空調機３１の冷房能力を高めるため、演算装置６０の温度が上昇することを抑制でき、温度調整の信頼性を高めることができる。つまり、液冷式冷却装置１０の不具合により演算装置６０の温度が上昇するおそれがある場合や、何らかの原因で演算装置６０の温度が上昇した場合には、順位付けが高いベース空調機３１の冷却能力を高めることにより、演算装置６０の温度上昇を抑制することができる。

順位の高いベース空調機３１の冷却能力を高めても演算装置６０の温度が上昇するおそれがある場合、または、上昇する場合には、順位の高いベース空調機３１の次に順位が高いベース空調機３１に対しても冷却能力を高めることにより、演算装置６０の温度上昇をさらに抑制しやすくなる。

複数のベース空調機３１等に対する順位付けを演算装置６０からベース空調機３１等までの距離に基づくことにより、温度が上昇するおそれがある演算装置６０、または、温度が上昇する演算装置６０への冷却を行いやすくなり、演算装置６０の温度上昇をさらに抑制しやすくなる。

タスク空調機３５が設けられている場合には、温度が上昇するおそれがある演算装置６０、または、温度が上昇する演算装置６０が面するコールドアイルＣに冷却空気を供給するタスク空調機３５のみを順位付けに含めることにより、当該演算装置６０の冷却に貢献しないタスク空調機３５を順位付けに含まれることがなくなり、演算装置６０の温度上昇をさらに抑制しやすくなる。

液冷式冷却装置１０における冷媒の流量または液量が異常範囲に達した時にも、順位の高いベース空調機３１等の冷却能力を高める制御を行うことにより、演算装置の温度が上昇するおそれがある場合の範囲が広くなり、演算装置６０の温度上昇をさらに抑制しやすくなる。

演算装置６０の温度が上昇するおそれがある場合、または、上昇する場合に、演算装置６０に設けられたファン６１により導入される空気の量を増やすることにより、当該演算装置６０の温度上昇を抑制することができる。

なお、上述の実施形態のように演算装置６０の熱を発生する電子部品６０Ｅに吸熱部１２を熱的に接触させることにより当該電子部品６０Ｅを冷却してもよいし、図６に示すように、吸熱部１２に更に放熱フィン１５を設けてもよい。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る装置冷却システムについて図７および図８を参照しながら説明する。本実施形態の装置冷却システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、吸熱部の周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７および図８を用いて吸熱部の周辺構成について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。

本実施形態の装置冷却システム１における液冷式冷却装置（液冷式冷却部）１１０の吸熱部１２には、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように分離部１１２が更に設けられている。分離部１１２は、演算装置６０のＣＰＵ等の熱を発生する電子部品６０Ｅと、吸熱部１２との間に配置されるものであり、電子部品６０Ｅと吸熱部１２とを熱伝達可能に密着させたり、電子部品６０Ｅと吸熱部１２との間に空間を形成したりするものである。なお、分離部１１２の構成としては、バネ等の弾性体を用いたり、アクチュエータを用いたりした公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。

次に本実施形態に係る装置冷却システム１における制御について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。なお、第１の実施形態の装置冷却システム１における制御と同一の制御については同一の符号を付している。

装置冷却システム１の運転が開始された際、電子部品６０Ｅと吸熱部１２とは、図７（ａ）に示すように熱伝達可能に密着した状態となっている。装置冷却システム１の運転が開始されると、第１の実施形態と同様にコントロール部４０の演算部４１は、液冷式冷却装置１０に関するワーニングがあるか否かを判定する処理を行う（Ｓ１１）。

Ｓ１１においてワーニングがあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、コントロール部４０は、分離部１１２へ電子部品６０Ｅと吸熱部１２との間に空間を形成する制御信号を出力する処理を行う（Ｓ１０１）。言い換えると、電子部品６０Ｅから吸熱部１２を分離させる制御信号を出力する。吸熱部１２は、図７（ｂ）に示すように電子部品６０Ｅとの間に空間を形成するように分離される。形成された空間には、ファン６１により演算装置６０の内部に導入された空気が流れるようになる。

その後の装置冷却システム１における制御については、第１の実施形態の装置冷却システム１における制御と同様であるため、図８にそのフローチャートを示すにとどめ、その説明を省略する。

上記の構成の装置冷却システム１のように順位の高いベース空調機３１に対して冷却能力を高める制御を行う場合に、演算装置６０と吸熱部１２との間に空間を形成することにより、空冷式冷却部３０により冷却された空気が当該空間を流れる。この冷却された空気により当該演算装置６０が冷却され、当該演算装置６０の温度上昇を抑制しやすくなる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では非常時設定に基づく制御としてベース空調機３１等の設定温度を変更する例に適用して説明したが、その他にも、ベース空調機３１等におけるブロア３３などの回転周波数を増やし、冷却される室内空気の流量を増やす変更を行ってもよい。

さらに、空気式冷却装置３０が中央熱源式空調システム、言い換えると二次ポンプ方式の空調システムである場合には、ベース空調機３１に冷水を供給する二次ポンプの回転周波数を増やしベース空調機３１に供給される冷水流量を増やす変更を行ってもよいし、冷水を冷却する熱源から吐出される冷水の設定温度を下げる変更を行ってもよい。

また、上記の実施の形態においては、本発明に係る空調システムをデータセンタに用いる例に適用して説明したが、用いる対象はデータセンタに限られるものではなく、他の設備に適用できるものである。

さらに、上記の実施の形態においては、ワーニングに係る演算装置６０からベース空調機３１等までの距離に基づいて規定された変更優先順位を用いてベース空調機３１等に非常時設定に基づく制御を行う例に適用して説明したが、その他にも、ワーニングの程度、または、ワーニングに係る演算装置６０の台数に応じてフロアＦに配置された全てのベース空調機３１等に対して非常時設定に基づく制御を行ってもよい。

１…装置冷却システム、１０，１１０…液冷式冷却装置（液冷式冷却部）、３０…空冷式冷却装置（空冷式冷却部）、３５…タスク空調機、４０…コントロール部（冷却制御部）、１２…吸熱部、３１…ベース空調機、６１…ファン、５１…演算装置温度センサ（検知部）、５２…液冷式温度センサ（検知部）、５３…冷媒温度センサ（検知部）、５４…冷媒流量センサ（検知部）、５５…周波数測定部（検知部）、５６…漏液センサ（検知部）、５７…液面計測センサ（検知部）、５８…演算装置警報センサ（検知部）、５９…報知部、６０…演算装置、６５…ラック、１１２…分離部、Ｆ…フロア（所定区画）、Ｃ…コールドアイル、Ｈ…ホットアイル

Claims (8)

1. 所定区画内に配置された複数の演算装置と熱的に接触する液体冷媒を循環させ、前記演算装置を冷却する複数の液冷式冷却部と、
   前記演算装置の雰囲気であり、前記演算装置の内部に導入され前記演算装置の冷却に用いられる前記所定区画内の空気を冷却する空調機を複数備えた空冷式冷却部と、
   前記液冷式冷却部に係る温度である冷却部温度、または前記演算装置の温度である演算装置温度を少なくとも検知する検知部と、
   前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された場合、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された場合、前記複数の空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う冷却制御部と、
   が設けられ、
   前記冷却制御部は、前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された前記演算装置の配置位置に基づいて前記複数の空調機に対して順位付けを行い、順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行うことを特徴とする装置冷却システム。
2. 前記冷却制御部は、前記順位の高い空調機の冷却能力を高めた後も、前記冷却部温度または前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上となる状況が継続される場合には、
   前記順位の高い空調機の次に順位が高い空調機に対しても前記空気の冷却能力を高める制御を行うことを特徴とする請求項１記載の装置冷却システム。
3. 前記所定区画内には、前記演算装置が収納されるものであり、ホットアイルまたはコールドアイルとなる間隔をあけて並べられた複数のラックが配置され、
   前記空調機は前記ラックが並べられた列から外れた位置であり、前記コールドアイルに冷却された空気を送り出す位置に配置されたベース空調機であり、
   前記複数の空調機に対する順位付けは、前記演算装置から前記空調機までの距離に基づいて行われることを特徴とする請求項１または２に記載の装置冷却システム。
4. 前記ラックに配置され、前記ホットアイルから吸い込んだ空気を冷却して前記コールドアイルに冷却した空気を供給する複数のタスク空調機が更に設けられ、
   前記冷却制御部は、前記複数の空調機および前記複数のタスク空調機に対して前記順位付けを行う際に、前記タスク空調機のうち、前記冷却能力の低下が検知された液冷式冷却部が面する前記コールドアイルに冷却された空気を供給する前記タスク空調機のみを前記順位付けの対象とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置冷却システム。
5. 前記検知部は、前記液冷式冷却部における前記液体冷媒の流量および液量を更に検知するものであり、
   前記冷却制御部は、検知された前記流量または前記液量が異常範囲に達していると判定された場合には、前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置冷却システム。
6. 前記演算装置には、前記空冷式冷却部から供給された冷却された空気を内部に導入する複数のファンが設けられ、
   前記冷却制御部は、前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合には、
   前記冷却部温度がワーニング閾値以上であると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、前記流量または前記液量が異常範囲に達していると判定された前記液冷式冷却部により冷却される前記演算装置、または、前記演算装置温度が前記ワーニング閾値以上であると判定された前記演算装置に設けられた前記ファンにより内部へ導入される冷却された空気の流量を増やす制御を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置冷却システム。
7. 前記液冷式冷却部には、前記液体冷媒が循環する部材であって前記演算装置と熱的接触する吸熱部と、
   前記順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合には、前記演算装置と前記吸熱部との間の熱的な接触を分離して空間を形成する分離部と、
   が更に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置冷却システム。
8. 順位の高い空調機に対して前記空気の冷却能力を高める制御を行う場合に、警報を報知する報知部が更に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装置冷却システム。

Images