JP6323892B1 - 流量異常検出装置、冷却システム、流量異常検出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的安定して冷却システムの異常を検出できるようにする。【解決手段】流量異常検出装置が、冷却対象装置の台数を判定する台数判定部と、前記冷却対象装置の台数に基づいて閾値を設定する閾値設定部と、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定する異常判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、流量異常検出装置、冷却システム、流量異常検出方法及びプログラムに関する。

水冷システムなどの冷却システムに関して幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、情報処理システム内の全てのサーバの消費電力の総和に応じて冷却水の総流量を増減させる情報処理システムが記載されている。
また、特許文献２には、電子機器に近接して設けられた蒸発器に電子機器から発生する熱を含む風をあて、冷媒を気化させることで電子機器を冷却させる冷却システムが記載されている。この冷却システムは、情報処理装置の負荷情報に基づいて送風量と蒸発器における冷却処理量とを制御する。

特開２０１６−０２９６９２号公報 特開２００９−２１７５００号公報

冷却システムの制御だけでなく異常検出も重要である。特に、比較的安定して異常を検出できることが好ましい。

本発明は、上述の課題を解決することのできる流量異常検出装置、冷却システム、流量異常検出方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、流量異常検出装置は、冷却対象装置の台数を判定する台数判定部と、前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定する閾値設定部と、前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量を検出する流量センサと、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定する異常判定部と、を備える。

本発明の第２の態様によれば、流量異常検出方法は、冷却対象装置の台数を判定し、前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定し、前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量を検出し、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定する、ことを含む。

本発明の第３の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、冷却対象装置の台数を判定させ、前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定させ、前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて検出された、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定させる、ためのプログラムである。

この発明によれば、比較的安定して冷却システムの異常を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る冷却システムの機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態に係る異常判定器による冷却水流量異常判定の例を示す図である。 同実施形態にて、冷却対象の装置毎にフロースイッチが設けられている場合の、冷却システムの機能構成を示す概略ブロック図である。 本発明に係る流量異常検出装置の最小構成の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の実施形態に係る冷却システムの機能構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、冷却システム１は、流量センサ１１と、装置台数判定回路１２と、基準信号発生回路１３と、異常判定器１４と、装置２０−１〜２０−Ｎと、冷却水主配管Ｐ１と、冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎと、流量信号経路Ｓ１１と、基準指示信号経路Ｓ１２と、異常検出基準信号経路Ｓ１３と、流量異常信号経路Ｓ１４と、装置接続信号経路Ｓ２０−１〜Ｓ２０−Ｎとを備える。装置２０−１〜２０−Ｎは、コールドプレート２１−１〜２１−Ｎを備える。
但し、装置２０は、冷却システム１の一部に含まれていてもよいし、冷却システム１の外部の構成となっていてもよい。

冷却システム１は、冷却の対象であるＮ個の装置２０−１〜２０−Ｎに冷却水を供給して、これら装置２０−１〜２０−Ｎを冷却する。Ｎは正整数であり、冷却システム１による冷却対象である装置の台数を示す。以下では、装置２０−１〜２０−Ｎを総称して、装置２０と表記する。また、冷却システム１は、冷却水の流量異常を検出する。冷却システム１は、流量異常検出装置の例に該当する。
但し、冷却システム１が冷却に用いる冷媒は、冷却水に限らず流量を測定可能な冷媒であればよい。

Ｎ台の装置２０−１〜２０−Ｎには、それぞれコールドプレート２１−１〜２１−Ｎが取り付けられている。コールドプレート２１−１〜２１−Ｎは、例えば装置２０−１〜２０−Ｎ内の高発熱の電子機器など、装置２０−１〜２０−Ｎ内の熱源の近くに設置される。以下では、コールドプレート２１−１〜２１−Ｎを総称してコールドプレート２１と表記する。

冷却システム１は、装置２０−１〜２０−Ｎを冷却するために、コールドプレート２１−１〜２１−Ｎに冷却水を供給する。冷却水の供給源から供給された冷却水は、冷却水主配管Ｐ１を経由した後、冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎへ分配されてコールドプレート２１−１〜２１−Ｎへ流入する。以下では、冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎを総称して冷却水枝配管Ｐ２と表記する。

流量センサ１１は、冷却水主配管Ｐ１に設けられて冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量を検出する。流量センサ１１は、検出した流量を示す流量信号を、流量信号経路Ｓ１１を経由して異常判定器１４へ出力する。
流量センサ１１が、冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量に比例した電流値の信号を出力するようにしてもよい。この場合、冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量は、装置２０に供給される冷媒の合計流量の例に該当する。この場合の流量センサ１１は、流量検出部の例に該当する。

流量センサ１１が、冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量に比例した電圧値の信号を出力するようにしてもよい。この場合、冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量は、装置２０に供給される冷媒の合計流量の例に該当する。この場合の流量センサ１１は、流量検出部の例に該当する。
あるいは、流量センサ１１が、冷却水主配管Ｐ１を流れる冷却水の流量を示すデジタル信号を出力するようにしてもよい。

装置２０−１〜２０−Ｎの各々と装置台数判定回路１２とは装置接続信号経路Ｓ２０−１〜Ｓ２０−Ｎを介して接続されている。以下では、装置接続信号経路Ｓ２０−１〜Ｓ２０−Ｎを総称して装置接続信号経路Ｓ２０と表記する。
装置２０−１〜２０−Ｎの各々は、装置接続信号経路Ｓ２０−１〜Ｓ２０−Ｎを経由して装置接続信号を装置台数判定回路１２へ出力する。

装置台数判定回路１２は、装置２０から出力された装置接続信号の数を計数することで、冷却水の供給を受ける装置２０の台数を判定（計数）する。装置台数判定回路１２は、台数判定部の例に該当する。
装置２０−１〜２０−Ｎのうち一部のみが動作している場合、これら装置２０−１〜２０−Ｎのうち動作中の装置にのみ冷却水が供給されるようにしてもよい。この場合、動作中の装置２０のみが装置接続信号を出力するようにし、装置台数判定回路１２は、動作中の装置２０の台数を判定する。

動作中の装置２０にのみ冷却水を供給する方法は、特定の方法に限定されない。例えば、冷却水枝配管Ｐ２の各々に遮断弁が設けられ、装置接続信号を出力した動作中の装置２０への冷却水枝配管に設けられた遮断弁のみが開くようにしてもよい。あるいは、動作中の装置２０のみが冷却水を循環させて新たな冷却水を装置２０自らに流入させるようにしてもよい。

装置台数判定回路１２は、判定にて検出した装置２０の台数を示す基準指示信号を、基準指示信号経路Ｓ１２を経由して基準信号発生回路１３へ出力する。
装置台数判定回路１２が、検出した装置２０の台数に比例する電流値の基準指示信号を出力するようにしてもよい。装置台数判定回路１２が、検出した装置２０の台数に比例する電圧値の基準指示信号を出力するようにしてもよい。あるいは、装置台数判定回路１２が、検出した装置２０の台数を示すデジタル信号にて基準指示信号を出力するようにしてもよい。

基準信号発生回路１３は、基準指示信号が示す装置２０の台数に基づいて冷却水流量異常の判定閾値を算出する。基準信号発生回路１３は、閾値設定部の例に該当する。
例えば、装置２０の１台当たりの冷却水流量が定数で予め定められており、基準信号発生回路１３は、装置２０の１台当たりの冷却水流量に装置２０の台数を乗算して判定閾値を算出する。基準信号発生回路１３は、算出した判定閾値を示す異常検出基準信号を、異常検出基準信号経路Ｓ１３を経由して異常判定器１４へ出力する。

基準信号発生回路１３が電流増幅回路を用いて構成され、所定の電流値に装置２０の台数を乗算した電流値の信号を出力するようにしてもよい。基準信号発生回路１３が電圧増幅回路を用いて構成され、所定の電圧値に装置２０の台数を乗算した電圧値の信号を出力するようにしてもよい。あるいは、基準信号発生回路１３が所定の流量に装置２０の台数を乗算した流量を示すデジタル信号を異常検出基準信号として出力するようにしてもよい。
異常検出基準信号は装置２０の温度を温度異常が発生しない温度以下に冷却する流量を示す信号に設定される。

異常判定器１４は、流量センサ１１が検出した冷却水流量測定値と、基準信号発生回路１３が算出した判定閾値とを比較する。冷却水流量測定値が判定閾値より小さいと判定した場合、異常判定器１４は、冷却水流量異常を示す流量異常信号を、流量異常信号経路Ｓ１４へ出力する。異常判定器１４は、異常判定部の例に該当する。

流量センサ１１が流量測定値に応じた電流値の流量信号を出力し、基準信号発生回路１３が閾値の大きさに応じた電流値の異常検出信号を出力する場合、異常判定器１４は、これらの電流の大きさの比較にて異常判定を行う。具体的には、異常判定器１４は、流量センサ１１が出力した信号の電流の大きさが、基準信号発生回路１３が出力した信号の電流の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する。

流量センサ１１が流量測定値に応じた電圧値の流量信号を出力し、基準信号発生回路１３が閾値の大きさに応じた電圧値の異常検出信号を出力する場合、異常判定器１４は、これらの電圧の大きさの比較にて異常判定を行う。具体的には、異常判定器１４は、流量センサ１１が出力した信号の電圧の大きさが、基準信号発生回路１３が出力した信号の電圧の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する。

あるいは、異常判定器１４が、流量センサ１１の流量測定値と、基準信号発生回路１３が設定した閾値との比較をソフトウェア処理にて行うようにしてもよい。
例えば上位装置又は警報盤が流量異常信号を受けて警報を表示することで、ユーザは、冷却水流量異常の発生を認識することができ、点検及び補修等の対応を行うことができる。

図２は、異常判定器１４による冷却水流量異常判定の例を示す図である。図２の線Ｌ１１、冷却水の供給を受ける装置２０の台数が１台、２台、３台、４台、・・・、Ｎ台の場合それぞれの判定閾値を示す。
線Ｌ２１は、冷却水流量測定値の第一例を示している。線Ｌ２１は、冷却水の供給を受ける装置２０の台数が３台である場合の例を示しており、線Ｌ２１が示す冷却水流量測定値は、装置２０が３台の場合の判定閾値以上の値となっている。これにより、異常判定器１４は、冷却水流量が正常であると判定する。
線Ｌ２２は、冷却水流量測定値の第二例を示している。線Ｌ２２は、冷却水の供給を受ける装置２０の台数が３台である場合の例を示しており、線Ｌ２２が示す冷却水流量測定値は、装置２０が３台の場合の判定閾値よりも小さい値となっている。これにより、異常判定器１４は、冷却水流量が異常であると判定する。

以上のように、装置台数判定回路１２は、装置２０の台数を判定する。基準信号発生回路１３は、装置２０の台数に基づいて閾値を設定する。異常判定器１４は、冷媒の流量が閾値より小さい場合、異常有りと判定する。
このように、基準信号発生回路１３が装置２０の台数に基づいて閾値を設定することで、閾値を自動設定することができ、人手による設定ミスを回避することができる。この点で、冷却システム１では、比較的安定して冷却システムの異常を検出することができる。

また、流量センサ１１は、装置２０に供給される冷媒の合計流量に比例した電流値の信号を出力する。基準信号発生回路１３は、所定の電流値に装置２０の台数を乗算した電流値の信号を出力する。異常判定器１４は、流量センサ１１が出力した信号の電流の大きさが、基準信号発生回路１３が出力した信号の電流の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する。

このように、異常判定器１４が電流の大きさの比較によって異常の有無を判定することで、ソフトウェア的な処理を必要とせずにハードウェア的な処理で判定を行うことができる。異常判定器１４がソフトウェア的な処理を必要としない点で、ソフトウェアを動作させるプロセッサのフリーズ等により異常監視を行えない事態を回避することができる。
閾値の設定についても、基準信号発生回路１３はソフトウェア的な処理を必要とせずにハードウェア的な処理で閾値を設定することができる。基準信号発生回路１３がソフトウェア的な処理を必要としない点で、ソフトウェアを動作させるプロセッサのフリーズ等により閾値を設定ない事態、さらには、異常判定器１４が異常監視を行えない事態を回避することができる。

また、流量センサ１１は、装置２０に供給される冷媒の合計流量に比例した電圧値の信号を出力する。基準信号発生回路１３は、所定の電圧値に装置２０の台数を乗算した電圧値の信号を出力する。異常判定器１４は、流量センサ１１が出力した信号の電圧の大きさが、基準信号発生回路１３が出力した信号の電圧の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する。

このように、異常判定器１４が電圧の大きさの比較によって異常の有無を判定することで、ソフトウェア的な処理を必要とせずにハードウェア的な処理で判定を行うことができる。異常判定器１４がソフトウェア的な処理を必要としない点で、ソフトウェアを動作させるプロセッサのフリーズ等により異常監視を行えない事態を回避することができる。
閾値の設定についても、基準信号発生回路１３はソフトウェア的な処理を必要とせずにハードウェア的な処理で閾値を設定することができる。基準信号発生回路１３がソフトウェア的な処理を必要としない点で、ソフトウェアを動作させるプロセッサのフリーズ等により閾値を設定ない事態、さらには、異常判定器１４が異常監視を行えない事態を回避することができる。

冷却システムが、冷却対象の装置毎に設けられたフロースイッチを用いて流量異常の判定を行うようにしてもよい。この点について、図３を参照して説明する。
図３は、冷却対象の装置毎にフロースイッチが設けられている場合の、冷却システムの機能構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、冷却システム２は、流量センサ１１と、装置台数判定回路１２と、基準信号発生回路１３と、異常判定器１４と、装置２０と、フロースイッチ３０−１〜３０−Ｎと、冷却水主配管Ｐ１と、冷却水枝配管Ｐ２と、流量信号経路Ｓ１１と、基準指示信号経路Ｓ１２と、異常検出基準信号経路Ｓ１３と、流量異常信号経路Ｓ１４と、装置接続信号経路Ｓ３０−１〜Ｓ３０−Ｎとを備える。装置２０は、コールドプレート２１を備える。

図１の場合と同様、装置２０は、冷却システム２の一部に含まれていてもよいし、冷却システム２の外部の構成となっていてもよい。
図３の各部のうち図１の各部と対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１、１２、１３、１４、２０、２０−１〜２０−Ｎ、２１、２１−１〜２１−Ｎ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎ、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４）を付して説明を省略する。

冷却システム２は、冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎにそれぞれフロースイッチ３０−１〜３０−Ｎが設けられている点で、冷却システム１の場合と異なる。また、冷却システム２では、装置接続信号経路Ｓ２０−１〜Ｓ２０−Ｎに代えて装置接続信号経路Ｓ３０−１〜Ｓ３０−Ｎがフロースイッチ３０−１〜３０−Ｎの各々と装置台数判定回路１２とを接続している点で、冷却システム１の場合と異なる。
以下では、フロースイッチ３０−１〜３０−Ｎを総称してフロースイッチ３０と表記する。装置接続信号経路Ｓ３０−１〜Ｓ３０−Ｎを総称して装置接続信号経路Ｓ３０と表記する。

フロースイッチ３０−１〜３０−Ｎは、それぞれ冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎに所定値以上の流量の冷却水が流れていることを検出すると、装置接続信号を装置台数判定回路１２へ出力する。例えば、フロースイッチ３０−１〜３０−Ｎは、それぞれ冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎを流れる冷却水の流量が所定値以上になるとＯＦＦの状態からＯＮの状態に遷移し、装置接続信号を出力する。また、フロースイッチ３０−１〜３０−Ｎは、それぞれ冷却水枝配管Ｐ２−１〜Ｐ２−Ｎを流れる冷却水の流量が所定値未満になるとＯＮの状態からＯＦＦの状態に遷移し、装置接続信号の出力を停止する。
装置台数判定回路１２は、装置接続信号経路Ｓ２０の数に代えて装置接続信号Ｓ３０の数を計数することで、装置２０の数を計数する。

以上のように、フロースイッチ３０は、装置２０の各々への流路である冷却水枝配管Ｐ２に設けられて所定流量以上の冷媒流量を検出する。装置台数判定回路１２は、所定流量以上の冷媒流量を検出したフロースイッチの数を計数する。
これにより、冷却システム２では、装置接続信号を出力する仕組みを装置２０の各々が備える必要無しに冷却水の流量異常を検出することができ、装置２０をブラックボックス化することができる。装置２０に対する改造が不要な点で、冷却システム２では、より容易にシステムを構成することができる。

次に、図４を参照して、本発明の最小構成について説明する。
図４は、本発明に係る流量異常検出装置の最小構成の例を示す図である。図４に示す流量異常検出装置１００は、台数判定部１０１と、閾値設定部１０２と、異常判定部１０３とを備える。
かかる構成にて、台数判定部１０１は、冷却対象装置の台数を判定する。閾値設定部１０２は、冷却対象装置の台数に基づいて閾値を設定する。異常判定部１０３は、冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が閾値より小さい場合、異常有りと判定する。
このように、閾値設定部１０２が冷却対象装置の台数に基づいて閾値を設定することで、閾値を自動設定することができ、人手による設定ミスを回避することができる。この点で、流量異常検出装置１００では、比較的安定して冷却システムの異常を検出することができる。

冷却システム１、冷却システム２及び流量異常検出装置１００における処理の全部または一部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、２ 冷却システム
１１ 流量センサ
１２ 装置台数判定回路
１３ 基準信号発生回路
１４ 異常判定器
２０ 装置
２１ コールドプレート
３０ フロースイッチ
１００ 流量異常検出装置
１０１ 台数判定部
１０２ 閾値設定部
１０３ 異常判定部
Ｐ１ 冷却水主配管
Ｐ２ 冷却水枝配管
Ｓ１１ 流量信号経路
Ｓ１２ 基準指示信号経路
Ｓ１３ 異常検出基準信号経路
Ｓ１４ 流量異常信号経路
Ｓ２０、Ｓ３０ 装置接続信号経路

Claims (7)

1. 冷却対象装置の台数を判定する台数判定部と、
   前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定する閾値設定部と、
   前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量を検出する流量センサと、
   前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定する異常判定部と、
   を備える流量異常検出装置。
2. 前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量に比例した電流値の信号を出力する流量検出部を備え、
   前記閾値設定部は、所定の電流値に前記冷却対象装置の台数を乗算した電流値の信号を出力し、
   前記異常判定部は、前記流量検出部が出力した信号の電流の大きさが、前記閾値設定部が出力した信号の電流の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する、
   請求項１に記載の流量異常検出装置。
3. 前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量に比例した電圧値の信号を出力する流量検出部を備え、
   前記閾値設定部は、所定の電圧値に前記冷却対象装置の台数を乗算した電圧値の信号を出力し、
   前記異常判定部は、前記流量検出部が出力した信号の電圧の大きさが、前記閾値設定部が出力した信号の電圧の大きさよりも小さい場合、異常有りと判定する、
   請求項１に記載の流量異常検出装置。
4. 前記冷却対象装置の各々への流路に設けられて所定流量以上の冷媒流量を検出するフロースイッチを備え、
   前記台数判定部は、前記所定流量以上の冷媒流量を検出したフロースイッチの数を計数する、請求項１から３の何れか一項に記載の流量異常検出装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の流量異常検出装置を備える冷却システム。
6. 冷却対象装置の台数を判定し、
   前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定し、
   前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量を検出し、
   前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定する、
   ことを含む流量異常検出方法。
7. コンピュータに、
   冷却対象装置の台数を判定させ、
   前記冷却対象装置１台当たりの冷媒の流量として予め定められている定数に前記冷却対象装置の台数を乗算した閾値を設定させ、
   前記冷媒が前記冷却対象装置毎に分配されるよりも手前の主配管にて検出された、前記冷却対象装置に供給される冷媒の合計流量が前記閾値より小さい場合、異常有りと判定させる、
   ためのプログラム。

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