JPH0249458A

JPH0249458A - Ｌｓｉの冷却水供給装置

Info

Publication number: JPH0249458A
Application number: JP63200618A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 研二高橋; Takuji Torii; 鳥居　卓爾; Kensaku Kokuni; 研作小国; Tetsuharu Yamashita; 山下　徹治; Kyoshiro Murakami; 村上　恭志郎; Shizuo Zushi; 頭士　鎮夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＬＳＩの冷却水供給装置に関する。

〔従来の技術〕

高熱負荷で発熱するＬＳＩを冷却するため、冷却水供給
装置が通常用いられている。

この種の冷却水供給装置は圧縮機、凝縮器、および膨張
弁等が組み込まれたものであり、フロン等の冷媒を介し
たいわゆる冷凍サイクルを利用したものである。

そして、この冷却水供給装置は、主としてコンピユータ
室に配置されていることから、オペレータ等に加熱空気
流が直接触れないようにとの配慮から、凝縮器は冷却水
供給装置の上部に設けられ、これにより、天井方向へ前
記加熱空気流を導びくようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、近年、ＬＳＩの数の急増に伴って、また、万一
冷却水供給装置の故障に対するバックアップの対応のた
めに、該冷却水供給装置を複数台にして駆動させる必要
が生じてきた。

このため、コンピユータ室における該冷却水供給装置の
占有面積が大きくなり、これに対する対策がせまられて
いる。

それ故、本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、複数台の装置を用いる必要性がある場合にて、
室内における該装置の占有面積を大きくすることのない
ＬＳＩの冷却水供給装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を達成するために、本発明は基本的には
、圧縮機、蒸発器、および凝縮器を備えるＬＳＩの冷却
水供給装置において、該装置を積み重ねて配置して使用
するとともに、各装置には少なくとも側面に前記凝縮器
が配置されて構成されていることを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

このように構成すれば、各冷却水供給装置は従来と比べ
て凝縮器が側面に取付けられた構成となっているため、
上下方向に積み重ねることができ、これにより室内にお
ける該装置の占有面積を大きくすることなく、複数個の
装置を配慮することができる。

また、オペレータ等に加熱空気流が直接触れないように
するためには、例えばダクト状流路を他の積み重ねた冷
却水供給装置との対向空間等により形成することによっ
て、容易に達成することができる。

以下、本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置の実施例を
説明する。

まず、第１図（ａ）（ｂ）において、床７面に４個の冷
却水供給装置が配置されており、このうち２個ずつが上
下に積み重ねられ、積み重ねられたそれぞれの冷却水供
給装置は互いに対向して配置されている。積み重ねられ
た冷却水供給装置のうち下段に配置されたものにおける
床７面には孔７ａが設けられており、この孔７ａを通じ
て大気が流入されるようになっている。該大気は冷却水
供給装置内のブロワ５の即動によって流入されるように
なっている。該ブロワ゛５は、積み重ねられた冷却水供
給装置の各対向によって形成される空間部（ダクト状流
路６を形成している）側に配置されており、このブロワ
５を介して流出される大気は、やはり前記空間部側に配
置された空気凝縮器２を介して、前記ダクト状流路６へ
導びかれるようになっている。なお、各冷却水供給装置
には、他に主として蒸発器３、圧縮機４等が組み込まれ
てなっている。

次に、第１図における冷水システムを示す実施例を第２
図に示す。同図は、蒸発器３に配管された冷却水配管８
内の冷水が、ポンプ９により駆動され、ＬＳＩ流路１０
においてＬＳＩＩＩから発生した熱を吸熱して、該ＬＳ
ＩＩＩを冷却するようになっている。同図において矢印
の向きは冷却水の流れ方向を示しており、冷凍サイクル
は、空気凝縮器２、蒸発器３、圧縮機４、および電子信
号により開度が制御される膨張弁１・２により構成され
ており、このうち前記圧縮機４はインバータ２２により
容量制御されるようになっている。

このようにして構成した実施例では、各冷却水供給装置
は、その側面に空気凝縮器を配置させた構成を採用して
いるため、積み重ねて配置することが可能となり、これ
により該冷却水供給装置の占有スペースを小さくするこ
とができるようになる。

なお、上述した実施例では、各冷却水供給装置が全て運
転される場合を示している。しかし、該冷却水供給装置
が大型コンピュータの冷却に用いられる場合には、該コ
ンピュータが短時間で停止する事態が生じた場合、重大
な影響を与えることがある。したがって、このような場
合のバックアップとして１台は予備とし、残りの３台で
冷却を行うのが好適である。

すなわち、第１図に示される４台の冷却水供給装置のう
ち１台がバックアップ機として作動している場合におい
て、冷却すべきＬＳＩの全発熱量が仮りに２８ＫＷあり
、この熱量と冷水ポンプにより発熱する熱量１例えば２
ＫＷの和の３０ＫＷを冷却する必要があるとする。この
とき通常は３台の冷却水供給装置が各々ｌ０ＫＷずつ冷
却し、全部で前記の３０ＫＷを冷却する。この時、バッ
クアップ機の冷却容量もｌ０ＫＷクラスのものを用いて
いるが１通常は作動していない、但し仮りに作動してい
る冷却水供給装置のうち１台が何らかの原因でストップ
すると、バックアップ機がすみやかに作動し、コンピュ
ータ冷水システム全体がストップしないようになってい
る。

第３図では、バックアップの冷却水供給装置が作動する
場合と、しない場合の検出方法から始まる制御系の流れ
図を示した。第４図は、これらの過程を実現するマイコ
ンの流れ図を示す、ステップ５０で示される冷却水供給
装置の異常検出過程では、冷却水供給装置の圧縮機吸込
圧（Ｐ　ｓ）、圧縮機吐出圧力（Ｐｄ）、吐出ガス温度
（Ｔｄ）、圧縮機供給過電流を過電流サーマルスイッチ
により異常の有無をチエツクする。もしもこれらについ
て異常がなければ、ステップ５１で水温を温度センサ１
９にて検出して、ステップ５２で圧縮機を駆動するイン
バータの周波数を変更する。すなわち、ＬＳＩの冷却水
の水温があらかじめ定められた設定温度よりも高ければ
インバータの周波数を上げて冷却量を増やし、逆に設定
温度よりも低ければインバータの周波数を下げる。ステ
ップ５２で変更するインバータの周波数（Δ七）は各種
の重みが付けられるが、ここでは次のＰＩ制御の方法を
示す。

ΔＨｚ＝ＫｐＸ　ｔ　＋ＫｉＸΔＴｉＸτｇここでε：
ΔＴｉ−ΔＴｏ、ＬＳＩの冷却水温−設定温度ΔＴｏ：
サンプリング前回のΔＴｉ、τＳ：サンプリング時間　
Ｋｐ、Ｋｉ：制御定数　　である。

ステップ５３では、冷却水供給装置の冷凍サイクルを最
適化するための電子式膨張弁の開度制御を行っている。

開度制御法として、圧縮機吐出温度Ｔｄ、および凝縮温
度Ｔｃを冷却水供給装置に設置された温度センサにより
検知し、この差を演算し、各周波数によりあらかじめ求
めておいた最適値になるように電子式膨張弁の開度を調
節する方法がある。

ステップ５４は、ステップ５０で何らかの異常が検出さ
れた場合を示していて、異常示した冷却水供給装置（通
常は１台）を停止する。ステップ５５では、異常を検出
したものとは別の、異常を検出しない冷却水供給装置の
運転方法を示していて、まずステップ５５では水温を検
出する。そしてステップ５６でインバータ周波数を修正
し、ステップ５７で電子式膨張弁の開度最適値へ変化さ
せる。そしてステップ５８へと進み、冷却水供給装置の
異常検出から例えば５分間経過したかを判断し、経過し
たらステップ５０へ進み、５分間経過しなければステッ
プ５５へ再度進む。ステップ５４へ戻り、異常検出した
冷却水供給装置が停止した後、ステップ５９では別のバ
ックアップ用冷却水供給装置が作動する。ステップ６０
ではバックアップ冷却水供給装置の初期周波数を設定す
る。

通常は最大のインバータ周波数を設定する２ステツプ６
１では、圧縮機の運転開始時に例えば圧縮機吸込圧を高
くするために、電子式膨張弁全開の指示を出す。そして
ステップ５８で異常検出してからの経過時間を判断し、
前記したように例えば５分間経過したならば通常の運転
に戻る。

さらに、第４図では、冷却水供給装置のインバータを駆
動するマイコンの流れ図を示していて。

温度センサ１９、過電流サーマルスイッチ２８、圧縮機
吸込圧（Ｐｓ）、圧縮機吐出圧（Ｐｄ）、圧縮機吐出温
度（Ｔｃ）、凝縮温度（Ｔｃ）などを検出して記憶素子
に接続された演算制御器にて信号処理し、インバータ駆
動手段を経てインバータ、あるいは膨張弁駆動手段を経
て膨張弁を駆動する。

また、第５図は、複数個の冷却水供給装置の一台の中で
バックアップをとる方法として、複数個の空冷凝縮器用
のブロワ（送風機）が運転されている一例を示す。複数
台のブロワ５の各々にブロワ回転数カウンタ３０が付い
ていて、もし回転数・カウンタにより異常が検出された
とすると、リレースイッチ３１が作動して、異常を生じ
たブロワのみ停止するようにしてもよい。この場合、複
数台のブロワが作動しているので、仮りに一台が停止し
ても空冷凝縮器の凝縮圧力が多少高くなるだけで、冷却
水供給装置停止という事態には至らず、バックアップ機
が作動する確率を低減させることができる。

第６図は、他の実施例として蒸発器３、圧縮機４、水冷
凝縮器３５などから構成される冷却水供給装置の４台を
積み重ねた例を示す、第６図には示していないが、水冷
凝縮器３５からの水配管は屋外の冷却塔へつながり、冷
却水は冷却塔にて冷却される。

第７図は、他の実施例として蒸発器３．圧縮機４、水冷
凝縮器３５などから構成される冷却水供給装置において
、圧縮機、蒸発器、水冷凝縮器をそれぞれまとめて配置
したものである。

第８図は、他の実施例を示したもので、圧縮機、蒸発器
、水冷凝縮器などから構成される冷却水供給装置が１２
台の笛体に分割して納められ、中央部に空冷凝縮器を冷
却した空気が流れるダクト状流路６がある場合の例を示
した。

第９図は、他の実施例を示すものとして、空冷凝縮器２
を備えた冷却水供給装置の複数台のブロワ５をダクト状
流路６の天井部に設置したものである。

第１０図は１本発明の他の実施例を示すもので、空冷凝
縮器２を冷却水供給装置の筐体１の上部にも設けたもの
で、中央部のダクト状流路６を流れる空気流速が、第１
図の場合よりやや少なくなり。

空気流が分散されるので騒音低減効果がある。同様の理
由で最上段の冷却水供給装置は従来品を使用することも
できる。

第１１図は、本発明の他の実施例を示すもので、空冷凝
縮器２を冷却するための空気を、冷却水供給装置の筐体
１の側面に設けた空気取入口がら吸入するもので、第１
図で示されるような床下の空気取入用の開口が不要とな
る。

特に第１０図の場合には、取入れる空気は各装置に流通
してしまい、流入抵抗によって流れが円滑化せず、ブロ
ワ５の負荷が増大してしまうが、第１１図のように構成
することによって、このような弊害を除去することがで
きる。

第１２図は、本発明の他の実施例を示すもので、空冷凝
縮器２を通過した空気流をダクト状流路６の中の整流板
４５に整流するもので、ダクト状流路６を通過する際の
圧力損失の低減効果とともに、乱れに起因する騒音も低
減される。該整流板４５がないとすると、凝縮効率が悪
くなるものであり、この弊害は冷却水供給装置を積み重
ねかつ対向させた場合の特有の現象となることから、上
記第１２図に示す構成は有効なものとなる。なお、上記
弊害を除くため、整流板４５の他にダクト状流路６の中
心にて相対向する積み重ねられた冷却水供給装置を画す
るように、しきり板を設けてもよい。

第１３図は、本発明の他の実施例を示すもので、積み重
ねて設置された冷却水供給装置の空冷凝縮器２を通過し
た温度の比較的高い空気流が、筐体の中央部から見て外
側のダクト状流路を通過するようにしたものである。こ
の場合において、背面同志接触している各冷却水供給装
置を該接触部分にて分離させて配置しても同様の効果が
得られることはいうまでもない。

第１４図は１本発明の他の実施例を示すもので、冷却容
量の大きな冷却水供給装置は積み重ねないで単体で設置
され、また冷却容量の小さい冷却水供給装置を積み重ね
て設置したものである。

第１５図は、本発明の他の実施例を示すもので、ＬＳＩ
ＩＩを納めた筐体４１の上に冷却水供給装置の筐体１を
２台積み重ねたもので、より大きな設置面積低減効果が
ある。

第１６図は、本発明の他の実施例を示すもので、圧縮機
、蒸発器、凝縮器、膨張弁を納めた冷却水供給装置の筐
体１を円形とし、筐体６でＬＳＩの冷却水供給装置を構
成したものである。この場合には、空冷凝縮器を通過し
た空気は、断面が円形の流路６を通過する例を示してい
る。

第１７図は、本発明の他の実施例を示すもので、空冷凝
縮器２を建屋外に設置し、冷媒流路３２によりコンピュ
ータが設置された室内を空気蒸発器３７、およびコンピ
ュータ冷却用の冷媒と水の２台の熱交換器（蒸発器）を
冷媒が通過する。冷却水供給装置の筐体１は、ＬＳＩの
入った筐体４１に積み重ねである。ＬＳＩを冷却する流
体、すなわちＬＳＩの流路を流れる流体は、水あるいは
冷媒の場合がある。冷媒が用いられた時、ＬＳＩは沸騰
伝熱で冷却されることになる。

第１８図は、本発明の他の実施例を示すもので、冷却塔
３９からの冷却水が冷却水流路３３を通り。

一部は水冷凝縮器を通り、他は熱交換器３８を経て、水
あるいは冷媒と熱交換する０本図において、水冷凝縮器
を有する２台のうち１台はバックアップ機である。冷却
塔３９からの冷却水が低温の時はバルブ４０を閉じて、
第１８図では最上段の筐体の熱交換器３８のみで熱交換
を行い、圧縮機４は運転しないで省エネルギ状態で、Ｌ
ＳＩＩＩを冷却することができる０例えば夏季のように
、冷却塔３９を通る冷却水が比較的高温になる場合は。

バルブ４０を開いて圧縮機を作動されて冷却させる。こ
の時、第１８図では最上段の筐体の熱交換器３８では高
温のＬＳＩの冷却水を、冷却塔３９を通過した冷却水で
予冷する。ＬＳＩの冷却水流路１０を通る流体は、水あ
るいは冷媒の場合があり、この流体が冷媒の場合はＬＳ
Ｉの沸騰冷却されることになる。流体として冷媒を用い
るとポンプ９を用いる必要がある時とない時がある。す
なわち沸騰した冷媒ガスが配管中を二相の状態で上昇し
、バブルポンプの作用で電動式のポンプ９が不要になる
ときがある。

第１９図は、本発明の他の実施例を示すもので、空冷凝
縮器の一例を示したもので、スリット１５の入った空冷
フィン１６の間を空気が流れて冷却を行い、冷媒配管１
４内の冷媒が凝縮するものである。

第２０図は、本発明の他の実施例を示すもので。

蒸発器として流下液膜式蒸発器６５を用いた冷却水供給
装置の例を示す、この場合、流下液膜式蒸発器の伝熱管
６６を垂直に設置し、伝熱管の外側に冷媒を液膜状に流
動させ、伝熱管内のＬＳＩの冷却水を冷却しているので
、縦長の熱交換器となり、冷却水供給装置内の流下液膜
式蒸発器の設置スペースを低減させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明によるＬ
ＳＩの冷却水供給装置によれば、複数台の装置を用いる
必要がある場合にて、室内における該装置の占有面積を
大きくすることなく配置することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置の一実施
例を示す構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、
第２図は本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置の冷却系
統図、第３図は、本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置
のバックアップ機が作動する状況を示す流れ図、第４図
は１本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置のバックアッ
プ機が作動する状況を示すマイコンの流れ図、第５図は
、本発明によるＬＳＩの冷却水供給装置のブロワの制御
回路を示すマイコンの流れ図、第６図は１本発明による
ＬＳＩの冷却水供給装置の配置における部分構成図、第
７図は、本発明の他の実施例である冷却装置配置図を示
す構成図、第８図は本発明の他の実施例である冷却供給
装置配置図を示す概念斜視図、第９図は、本発明の他の
実施例である冷却供給装置図を示す断面図、第１０図は
、本発明の他の実施例である冷却供給装置を示す断面図
、第１１図は１本発明の他の実施例である冷却供給装置
を示す断面図、第１２図は、本発明の他の実施例である
冷却供給装置図を示す断面図、第１３図は、本発明の他
の実施例である冷却供給装置を示す断面図、第１４図は
、本発明の他の実施例である冷却供給装置を示す断面図
、第１５図は、本発明の他の実施例である冷却供給装置
を示す斜視図、第１６図は１本発明の他の実施例である
冷却供給装置を示す斜視図、第１７図は１本発明の他の
実施例である冷却供給装置を示す断面図、第１８図は１
本発明の他の実施例である冷却供給装置を示す断面図、
第１９図は、本発明で用いられる空冷フィンの一実施例
を示す斜視図、第２０図は、本発明の他の実施例を示す
斜視部分構成図である。１・・・冷却供給装置の筐体、２・・・空冷凝縮器、３
・・・蒸発器、４・・・圧縮機、５・・・ブロワ、６・
・・ダクト、７・・・床、８・・・冷却水配管、９・・
・ポンプ、１０・・・ＬＳＩの流路、１１・・・ＬＳＩ
、１２・・・電子式膨張弁。１４・・・冷媒配管、１５・・・スリット、１６・・・
空冷フィン、１９・・・温度センサ、２０・・・インバ
ータ駆動手段、２１・・・バックアップ用インバータ駆
動手段。２２・・・インバータ、２３・・・バックアップ用イン
バータ、２４・・・膨張弁開動手段、２５・・・バック
アップ用膨張弁駆動手段、２６・・・膨張弁、２７・・
・バックアップ用膨張弁、２８・・・過電流サーマルス
イッチ、３ｏ・・・回転数カウンタ、３１・・・リレー
スイッチ、３２・・・冷媒流路、３３・・・冷却塔を通
る冷却水流路、３５・・・水冷凝縮器、３６・・・空気
取入口、３７・・・空気蒸発器、３８・・・熱交換器、
３９・・・冷却塔、４０・・・バルブ、４１・・・ＬＳ
Ｉの筐体、４５・・・整流板、６５・・・流下液膜式蒸
発器、６６・・・伝熱管。

Claims

【特許請求の範囲】１、圧縮機、蒸発器、および凝縮器を備えるＬＳＩの冷
却水供給装置において、該装置を積み重ねて配置して使
用するとともに、各装置には少なくとも側面に前記凝縮
器が配置されて構成されていることを特徴とするＬＳＩ
の冷却水供給装置。２、積み重ねられた冷却水供給装置の最上段の冷却水供
給装置はその上面にも凝縮器が配置されている請求項第
１記載のＬＳＩの冷却水供給装置。３、凝縮器が配置されている側にダクト状流路を形成し
た請求項第１記載のＬＳＩの冷却水供給装置。４、ダクト状流路は、積み重ねた冷却水供給装置と各凝
縮器を対向させて配置して構成した請求項第２記載のＬ
ＳＩの冷却水供給装置。５、ダクト状流路は整流用板が備わっている請求項第２
および第３記載のＬＳＩの冷却水供給装置。６、冷却水供給装置内のブロワをなくし、ダクト状流路
内にブロワを設けた請求項第２ないし第４記載のＬＳＩ
の冷却水供給装置。