(57)【要約】  冷却媒体供給装置（１２）から被冷却装置（１０）に冷却媒体を供給する供給管路（１４）に、結露による水滴を検出して結露を検知する結露検出器（２０）が設けられる。熱移送部（３０）は、被冷却装置（１０）から冷却媒体供給装置（１２）に冷却媒体を戻す環流管路（１６）を流れる冷却媒体から、結露検出器（２０）と被冷却装置（１０）との間の供給管路（１４）を流れる冷却媒体に熱を移動させる。
2013186904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体供給装置から被冷却装置に冷却媒体を供給する供給管路に設けられ、結露による水滴を検出して結露を検知する結露検出器と、
前記被冷却装置から前記冷却媒体供給装置に冷却媒体を戻す環流管路を流れる冷却媒体から、前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路を流れる冷却媒体に熱を移動させる熱移送部と
を有する結露検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記熱移送部は、前記供給管路と前記環流管路とに接触する伝熱部材である結露検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の結露検知装置であって、
前記伝熱部材は、前記供給管路と前記環流管路とに接合された金属材である結露検知装置。
【請求項４】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記熱移送部は、前記供給管路と前記環流管路とをループ状に包囲する連結カバーと、前記連結カバーにより包囲された前記供給管路と前記環流管路との間の空間に充填された伝熱材とを含む結露検知装置。
【請求項５】
請求項４記載の結露検知装置であって、
前記伝熱材は、サーマルシート又はサーマルコンパウンドである結露検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記熱移送部は、前記環流管路を流れる冷却媒体の一部を前記供給管路に供給する連結配管である結露検知装置。
【請求項７】
請求項６記載の結露検知装置であって、
前記連結配管の一端は前記環流管路内に挿入され、他端は前記供給管路に挿入されており、
前記一端側に冷却媒体が流入する流入開口が設けられ、前記他端側に冷却媒体が流出する流出開口が設けられた結露検知装置。
【請求項８】
請求項６記載の結露検知装置であって、
前記連結配管の一端は前記環流管路内に挿入されて開口し、他端は前記供給管路に挿入されて開口し、
前記一端と前記他端とに、冷却媒体の流れを制御する傾斜板がそれぞれ設けられた結露検知装置。
【請求項９】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路に設けられた加熱部を更に有する結露検知装置。
【請求項１０】
請求項９記載の結露検知装置であって、
前記加熱部は電熱ヒータである結露検知装置。
【請求項１１】
内部部品を冷却媒体で冷却する被冷却装置と、
前記被冷却装置に供給する冷却媒体を生成する冷却媒体供給装置と、
前記被冷却装置と前記冷却媒体供給装置とを接続し、前記冷却媒体供給装置から冷却媒体を前記被冷却装置に供給する供給管路と、
前記被冷却装置と前記冷却媒体供給装置とを接続し、前記被冷却装置から冷却媒体を前記冷却媒体供給装置に戻す環流管路と、
前記供給管路の途中に設けられた結露検出器と、
前記環流管路を流れる冷却媒体の熱を、前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路を流れる冷却媒体に移動させる熱移送部と
を有する冷却システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の冷却システムであって、
前記熱移送部は、前記供給管路と前記環流管路とに接触する伝熱部材である冷却システム。
【請求項１３】
請求項１１記載の冷却システムであって、
前記熱移送部は、前記環流管路を流れる冷却媒体の一部を前記供給管路に供給する連結配管である冷却システム。
【請求項１４】
被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する冷却媒体流量制御方法であって、
前記被冷却装置から排出された冷却媒体の温度を検出し、
検出した温度と温度閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する
冷却媒体流量制御方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の冷却媒体流量制御方法であって、
前記温度閾値は上限閾値と下限閾値とを含み、
検出した温度が上限閾値より高いときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を増やし、
検出した温度が下限閾値より低いときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を減らす、
冷却媒体流量制御方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の冷却媒体流量制御方法であって、
検出した温度が下限閾値より低いときには、前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量を流量下限値と比較し、
前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量が前記流量下限値以上のときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を減らし、
前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量が前記流量下限値より少ないときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体を結露検出位置と前記被冷却装置との間で加熱する、
冷却媒体流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、結露により生成された水滴を検出して結露を検知する結露検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の構成部品の温度が周囲の雰囲気の露点温度以下の温度になると、電子機器の構成部品上に結露が発生する。結露により生成された水分は、電子機器の金属部品の腐食の原因となったり、電子機器内部の電気回路の電極間の短絡の原因となり、結露による不具合が発生するおそれがある。【０００３】
一般的に、液冷電子機器の設置環境の温度湿度及び冷却液の温度は、結露が発生しないように管理されている。しかし、空調機が故障したり、冷却液出力装置の温度異常が発生したりすると、電子機器に到達する冷却液の温度が露点より低くなり、電子機器の内部が結露状態となることがある。このような状態において電子機器の電源が投入されたり、電子機器が稼動を続けたりすることがある。この場合、電子機器の内部で結露による水滴がある量を超えると、電子機器内の電気回路において電極間短絡が発生し、電気回路の誤動作や電気回路の焼損等の障害の原因となるおそれがある。【０００４】
このような結露による不具合を防止するために、電子機器に結露センサを設けて結露を検知し、結露対策を施すことが提案されている。すなわち、結露センサで結露が検知されると、電子機器の電源投入を禁止したり、電子機器内の乾燥処理を行なう。
結露センサには幾つかの種類がある。結露により生成された水滴が流れ出して検知部に到達したことを検知して結露を検知するタイプの結露水検知センサが知られている。このような結露水検知センサは、一般的に、結露しやすい金属等により形成された被測体と水滴センサ（液体センサ）とを有する。被測体は冷水供給装置と電子機器との間の冷水供給通路に設けられ、冷水供給装置からの冷水で冷却される。したがって、被測体の温度が雰囲気の露点温度より低くなると、被測体に結露が生じる。すなわち、冷水供給装置からの冷水はまず結露水検知センサの被測体を冷却し、その後、冷水は電子機器に供給されて電子機器内の発熱部品を冷却する。【０００５】
結露水検知センサの被側体の熱容量は小さく、また発熱するものでは無いため、被側体を冷却した後に電子機器に入る冷水の温度は、冷水供給装置から被側体に供給される冷水の温度とほとんど変わらない。したがって、被側体上で結露が発生すると、ほぼ同時に電子機器内での冷水通路にも結露が発生するおそれがある。【０００６】
ここで、外部冷媒設備配管に設けられた結露センサで結露を検知したら、供給する冷媒の流量を減らして冷媒温度を上昇させることで装置内での結露を防止することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
また、結露センサを冷房用パネルに冷水を供給する供給側パイプの最上流に設けて、結露を検知して、冷水供給装置を制御することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２５１５号公報
【特許文献２】特許第３４４７２５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、上述のように、結露センサは結露による水滴を検出することで結露を検知するため、結露による水滴が検出可能な量に達するまで、結露開始からある程度の時間が必要である。したがって、結露センサ及び電子機器内で結露が始まってから結露センサが結露を検知するまでの間は、電子機器内でも結露により水滴が生成されるおそれがあり、この結露による水滴が上述の障害の原因となるおそれがある。したがって、結露センサにおいて結露が始まってから結露センサが結露を検知するまでの間は、電子機器内で結露が発生しないようにできる結露検知装置の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によれば、冷却媒体供給装置から被冷却装置に冷却媒体を供給する供給管路に設けられ、結露による水滴を検出して結露を検知する結露検出器と、該被冷却装置から該冷却媒体供給装置に冷却媒体を戻す環流管路を流れる冷却媒体から、該結露検出器と該被冷却装置との間の該供給管路を流れる冷却媒体に熱を移動させる熱移送部とを有する結露検知装置が提供される。【００１１】
また、内部部品を冷却媒体で冷却する被冷却装置と、該被冷却装置に供給する冷却媒体を生成する冷却媒体供給装置と、該被冷却装置と該冷却媒体供給装置とを接続し、該冷却媒体供給装置から冷却媒体を該被冷却装置に供給する供給管路と、該被冷却装置と該冷却媒体供給装置とを接続し、該被冷却装置から冷却媒体を該冷却媒体供給装置に戻す環流管路と、該供給管路の途中に設けられた結露検出器と、該環流管路を流れる冷却媒体の熱を、該結露検出器と該被冷却装置との間の該供給管路を流れる冷却媒体に移動させる熱移送部とを有する冷却システムが提供される。【００１２】
さらに、被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する冷却媒体流量制御方法であって、該被冷却装置から排出された冷却媒体の温度を検出し、検出した温度と温度閾値とを比較し、比較結果に基づいて該被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する冷却媒体流量制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、結露検出器での温度より高い温度の冷却水が電子機器に供給されるため、電子機器内部よりも結露検出器のほうに早く結露が発生する。これにより、電子機器内部で結露が発生する前に結露検出器で結露を検知することができ、電子機器内での結露による不具合を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】熱移送部の一例の拡大断面図である。
【図３】熱移送部の他の例の拡大断面図である。
【図４】結露検知処理のフローチャートである。
【図５】第２実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図６】図５におけるＡ部の拡大断面図である。
【図７】連結配管の斜視図である。
【図８】連結配管の変形例を示す断面図である。
【図９】冷水の供給量を調整する冷水流量制御処理のフローチャートである。
【図１０】第３実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【図１１】図１０に示す電子機器冷却システムで行なわれる冷水流量制御処理のフローチャートである。
【図１２】図１１に示す冷水流量制御処理が行なわれた場合の各部の動作及び温度の変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は第１実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。
【００１７】
図１において、被冷却装置の一例である電子機器１０は、例えばコンピュータやサーバ等の液冷式電子機器であり、冷水供給装置１２から供給される低温の冷却水（以下、冷水と称する）により、内部の発熱部品（例えば、半導体装置や電源回路）が冷却される。冷水供給装置１２で生成された冷水は、冷水供給管路１４を通じて電子機器１０内の冷却水通路（図示せず）に供給される。冷却水通路の途中に発熱部品が配置されており、冷水は発熱部品からの熱を吸収して発熱部品を冷却する。発熱部品を冷却して温まった冷却水（以下、温水と称する）は、電子機器１０内の冷却水通路から温水環流管路１６を通じて冷水供給装置１２に戻される。
【００１８】
冷水供給装置１２は、例えば冷凍機と熱交換器を有する周知の冷却水冷却装置であるが、電子機器１０から排出された温水を冷却して冷水として再び電子機器１０に供給できる装置であれば、どのような構成の冷却水冷却装置であってもよい。
【００１９】
なお、本実施形態では冷却水を冷却媒体として用いているが、冷却媒体は冷却水に限られず、水以外の冷却液などの冷却媒体であってもよい。
【００２０】
通常、冷水供給装置１２は、温水環流管路１６から流れ込む温水を所定の温度に冷却して冷水とし、冷水を一定の流量で冷水供給管路１４に流す。そのため、冷水供給装置１２には、温水環流管路１６から流れ込む温水の温度を検出する水温センサ１２ａと、冷水供給管路１４に供給する冷水の温度を検出する水温センサ１２ｂとが設けたられている。さらに、冷水供給装置１２には、冷水供給管路１４に供給する冷水の流量を調整する流量コントローラ１２ｃが設けられている。流量コントローラ１２ｃは、冷水の流路に設けられた流量調整弁であってもよく、あるいは、冷水を輸送するためのポンプの回転数を調整して流量を調整する機構であってもよい。
【００２１】
冷水供給装置１２には、水温センサ１２ａ，１２ｂの検出温度に基づいて流量コントローラ１２ｃを制御するための制御部１２ｄが設けられる。制御部１２ｄは、ＣＰＵ及びメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成される。なお、一般的には、一つの冷水供給装置１２に対して複数の電子機器１０が設けられる。
【００２２】
結露検出器の一例である結露センサ２０は、冷水供給装置１２と電子機器１０との間に設けられた冷水供給管路１４の途中に設けられる。冷水供給管路１４が短い場合は、結露センサ２０は冷水供給管路１４のどの位置に設けられてもよいが、冷水供給管路１４が長い場合は、結露センサ２０は電子機器１０に近い位置（近傍）に配置することが望ましい。結露センサ２０の周りの環境（温度、湿度）と、電子機器１０内又は電子機器１０の周りの環境（温度、湿度）とが等しければ、結露センサ２０での結露検知は電子機器１０内での結露検知に等しいとみなすことができるからである。
【００２３】
結露センサ２０は、被測体上での結露による水滴を検出し、結露検知信号を出力する。結露センサ２０が出力した結露検知信号は、電子機器１０の制御部１０ａに設けられたサービスプロセッサ１０ｂに供給される。サービスプロセッサ１０ｂは、電子機器１０の主電源が遮断されて主機能が停止しているときでもいくつかの機能を働かせておくための制御を行なうＣＰＵである。例えば、サービスプロセッサ１０ｂは、結露検知信号が供給されると、電子機器１０の主電源を遮断して電子機器１０の運転を停止することができる。
【００２４】
結露センサ２０と電子機器１０との間には、温水から冷水に熱を移送する熱移送手段の一例である熱移送部３０が設けられる。熱移送部３０は、結露センサ２０を通った冷水に熱を供給して、電子機器１０に入る冷水の温度を高くするために設けられる。すなわち、熱移送部３０は、電子機器１０から温水環流管路１６に流れ出た温水が持っている熱の一部を、結露センサ２０を通過してから電子機器１０に流れ込む直前の冷水に移送し、電子機器１０に流れ込む冷水の温度を所定の温度（例えば、２℃）だけ上昇させるためのものである。
【００２５】
本実施形態では、熱移送部３０として、図２に示すように、伝熱材料として例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属により形成された金属部材４０が用いられる。金属部材４０は、冷水供給管路１４と温水環流管路１６の間に嵌り込むような形状である。金属部材４０が冷水供給管路１４及び温水環流管路１６に接触する部分は、溶接や、ロー付け材やはんだ等の熱接合材により接合される。
【００２６】
金属部材４０が取り付けられた部分、すなわち、熱移送部３０では、温水環流管路１６を流れる温水の温度が冷水供給管路１４を流れる冷水の温度より高いので、温水の熱は、温水環流管路１６から金属部材４０に伝達され、さらに冷水供給管路１４に伝達されることで、冷水供給管路１４を流れる冷水に移送される。この熱により温められることで、電子機器１０に流れ込む冷水の温度は上昇する。
【００２７】
例えば、結露センサ２０を通過する冷水の温度（又は結露センサ２０から出てくる冷水の温度）が２１℃であるとしたら、２１℃の冷水に熱を供給して例えば２３℃に昇温し、２３℃の冷水が電子機器１０に入るようにする。なお、電子機器１０内を流れて電子部品を冷却した冷水は、例えば３３℃の温水となって、電子機器１０から温水環流管路１６に排出される。
【００２８】
例えば、電子機器１０が設置されたサーバルーム内の環境が、室温２５℃、相対湿度５０％以下に維持されており、冷水供給装置１２から供給される冷水の温度が２１℃であると仮定する。このサーバルーム内の環境であると、結露センサ２０及び電子機器１０の内部における露点温度は、湿り空気線図から求めると１３．９℃であることがわかる。したがって、この環境では、結露センサ２０（冷水と同じ２１℃となっている）においても、また、電子機器１０内部の冷却水通路（ヒータ３０で加熱された冷水と同じ２３℃となっている）においても、露点温度（１３．９℃）以下であるので結露は発生しない。
【００２９】
ここで、例えばサーバルームの空調機の故障等によりサーバルーム内の環境が変化し、室温２８℃、相対湿度７０％まで上昇したとする。このとき、サーバルーム内の環境における露点温度は２２℃に上昇し、冷水の温度２１℃より高くなる。したがって、冷水と同じ２１℃となっている結露センサ２０では結露が生じる。一方、電子機器１０内の冷却水通路は、熱移送部３０で昇温された冷水の温度と同じく２３℃となっており、露点温度２２℃より高いので、電子機器１０内部では結露は生じていない。
【００３０】
そのまま、サーバルーム内の環境が変化しつづけて、室温又は相対湿度が上昇していくと、露点温度は２２℃からさらに上昇していく。そして、露点温度が冷水の温度２３℃を超えると、電子機器１０内でも結露が生じる。
【００３１】
しかし、露点温度が、結露センサ２０の温度２１℃に到達してから、さらに電子機器１０内の冷却水通路の温度２３℃に到達するまでに、ある程度の時間がかかる。この間に、結露センサ２０では結露が進行して水滴が成長し、結露センサ２０が水滴を検出できるだけの水滴量となる。すなわち、サーバルーム内の環境が変化して、結露センサ２０で結露が始まってから結露センサ２０が結露検知信号を出力するまでの間には、電子機器１０内では結露は始まっておらず、水滴も生成されていない。
【００３２】
したがって、結露センサ２０からの結露検知信号を受けて、電子機器１０の電源を遮断する等の処置を施すことにより、結露による電子機器１０の障害を未然に防止することができる。
【００３３】
なお、熱移送部３０として金属部材４０を用いることに限られず、伝熱性の良好な材料であれば、例えば、セラミック材、熱伝導性プラスチック、熱伝導性ゴムなどを用いて熱移送部３０形成してもよい。熱伝導性プラチックを用いた場合は、接合材として伝熱性接着剤を用いることができる。また、熱伝導性ゴムを用いた場合は、接続部に伝熱性のグリースや液体を塗布しておくことが好ましい。
【００３４】
金属部材４０の大きさや形状は、移送すべき熱量により決定する。移送すべき熱量は、例えば上述の説明では、２１℃の冷水を２３℃に昇温できるような熱量であり、３３℃の温水が３１℃に降温するような熱量である。金属部材４０で移送可能な熱量は、金属部材４０の熱伝導率と、金属部材４０と冷水供給管路１４及び温水環流管路１６との間の熱伝達率で決まる。
【００３５】
また、熱移送部３０の他の実施形態として、図３に示す構造を用いることもできる。図３に示す熱移送部３０は、冷水供給管路１４と温水環流管路１６とを束ねるように巻き付けられた連結カバー５２を含む。連結カバー５２は伝熱性の材料により形成されることが好ましい。例えば、連結カバー５２は銅やアルミニウム等の金属板で形成される。
【００３６】
連結カバー５２で覆われた冷水供給管路１４と温水環流管路１６との間の空間に、伝熱性の充填材５４（伝熱材）が充填される。充填材５４は、例えば、サーマルシートやサーマルコンパウンド等の熱伝導性の良い材料である。充填材５４の熱伝導だけで十分な熱量を移動させることができる場合は、連結カバー５４は伝熱性の材料で形成しなくてもよく、例えばプラスチックシートやビニールシート等で形成してもよい。
【００３７】
また、図２に示す金属部材４０を取り付け、連結カバー５２をその周囲に取り付けることで、伝熱性を強化してもよい。
【００３８】
ここで、電子機器冷却システムにおける結露検知方法について図４を参照しながら説明する。図４は結露検知処理のフローチャートである。
【００３９】
結露検知処理が開始されると、まず、電子機器１０の制御部１０ａのサービスプロセッサ１０ｂは、電子機器１０が作動して内部の発熱部品が冷却されているときに、結露センサ２０からの信号を取り込む（ステップＳ１）。続いて、電子機器１０のサービスプロセッサ１０ｂは、結露センサ２０からの信号が、結露を検知したことを示す結露検知信号であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、結露センサ２０からの信号が結露検知信号では無いと判定された場合は、処理はステップＳ１に戻り、再び結露センサ２０からの信号を取り込む。
【００４０】
一方、ステップＳ２において、結露センサ２０からの信号が結露検知信号であると判定された場合は、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３では、サービスプロセッサ１０ｂは電子機器１０の電源を遮断する（ＯＦＦとする）処理を行なう。このとき、結露状態であることを表示装置により管理者に通知したり、警報を発令して管理者に通知したりしてもよい。あるいは、電子機器１０の電源をＯＦＦとする代わりに、電子機器１０内を乾燥させて結露を解消する処理を行なうこととしてもよい。
【００４１】
以上の結露検知処理が行なわれている間は、結露センサ２０を通過した後で電子機器１０に入る前の冷水は熱移送部３０からの熱により昇温され、結露センサ２０における温度より高い温度に設定されている。したがって、結露センサ２０で結露が始まってから結露が検知されるまでの間は、電子機器１０内では結露が始まらない。これにより、電子機器１０内で結露が始まる前に、例えば電子機器１０の電源をＯＦＦとするように結露対策を行なうことができ、電子機器１０内での結露による障害の発生を未然に防止することができる。
【００４２】
なお、図１において、結露センサ２０及び熱移送部３０は電子機器１０の外側で近傍に配置されているが、電子機器１０の内部にスペースを確保できれば、結露センサ２０及び熱移送部３０を電子機器１０の内部に設けることとしてもよい。
【００４３】
次に、第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。図５において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４４】
図５に示す電子機器冷却システムでは、冷水に熱を移送するための熱移送部３０として、連結配管６０が用いられる。すなわち、金属部材４０で熱を移送する代わりに、温水環流管路１６を流れる温水の一部を、連結配管６０を通じて冷水供給管路１４に戻すことで、冷水に温水が混ざり合い、冷水の温度が上昇する。連結配管６０は、温水環流管路１６を流れる温水の熱を、冷水供給管路１４の冷水に移送することとなり、熱移送部３０として機能する。
【００４５】
図６は図５におけるＡ部の拡大断面図である。連結配管６０は、その一端６０ａが温水環流管路１６の内部に挿入され他端６０ｂが冷水供給管路１４の内部に挿入された状態で、冷水供給管路１４と温水環流管路１６の間に設けられる。連結配管６０の一端６０ａは、電子機器１０の近傍において温水環流管路１６の内部に挿入され、他端６０ｂは、結露センサ２０と電子機器１０との間における冷水供給管１４に挿入される。連結配管６０の一端６０ａ側に流入開口６２が設けられ、他端６０ｂ側に流出開口６４が形成されている。
【００４６】
流入開口６２は、温水環流管路１６内の温水の流れの上流に向いて開口している。流出開口６４は、冷水供給管路１４内の冷水の流れの下流に向いて開口している。したがって、電子機器１０排出された温水が温水環流管路１６に流れると、その一部は連結配管６０の流入開口６２に流れ込む。そして、温水は連結配管６０内を通って流出開口６４から冷水供給管路１４に流れ出る。すなわち、電子機器１０から排出された温水の一部は、連結配管６０を介して、電子機器１０の直前で冷水に混ざり合う。これにより、電子機器１０に供給される冷水の温度を、混ざり合った温水の熱で上昇させることができる。
【００４７】
例えば、結露センサ２０を通過する冷水の温度（又は結露センサ２０から出てくる冷水の温度）が２１℃であるとしたら、２１℃の冷水に温水を混合して例えば２３℃に昇温し、２３℃の冷水が電子機器１０に入るようにする。なお、電子機器１０内を流れて電子部品を冷却した冷水は、例えば３３℃の温水となって、電子機器１０から温水環流管路１６に排出されることとする。
【００４８】
例えば、電子機器１０が設置されたサーバルーム内の環境が、室温２５℃、相対湿度５０％以下に維持されており、冷水供給装置１２から供給される冷水の温度が２１℃であると仮定する。また、冷水供給装置１２から供給される冷水の流量は、４５０ｍｌ／ｍｉｎであるとする。結露センサ２０を通過した後の冷水に連結配管６０を介して温水が供給される。連結配管６０を流れる温水（３３℃）の流量が１５０ｍｌ／ｍｉｎであるとすると、４５０ｍｌ／ｍｉｎの冷水（２１℃）に１５０ｍｌ／ｍｉｎの温水（３３℃）が混合された冷水が電子機器１０に供給される。電子機器１０に供給される冷水の温度は、温水の合流により上昇し、２３℃となる。したがって、６００ｍｌ／ｍｉｎの冷水（２３℃）が電子機器１０に供給される。
【００４９】
電子機器１０内の電子部品の発熱量が４２０Ｗであるとすると、温度が２３℃で流量が６００ｍｌ／ｍｉｎの冷水はこの発熱量を吸収することで、温度が３３℃の温水となり、温水環流管路１６に排出される。３３℃の温水の一部（上述のように１５０ｍｌ／ｍｉｎ）は、電子機器１０から排出されるとすぐに連結配管６０に流れ込み、残りの４５０ｍｌ／ｍｉｎの温水（３３℃）が冷水供給装置１２に戻る。冷水供給装置１２は、４５０ｍｌ／ｍｉｎの温水（３３℃）を冷却して４５０ｍｌ／ｍｉｎの冷水（２１℃）を生成し、冷水供給管路１４に供給する。
【００５０】
上述のサーバルーム内の環境であると、結露センサ２０及び電子機器１０の内部における露点温度は、湿り空気線図から求めると１３．９℃であることがわかる。したがって、この環境では、結露センサ２０（冷水と同じ２１℃となっている）においても、また、電子機器１０内部の冷却水通路（ヒータ３０で加熱された冷水と同じ２３℃となっている）においても、露点温度（１３．９℃）以下であるので結露は発生しない。
【００５１】
ここで、例えばサーバルームの空調機の故障等によりサーバルーム内の環境が変化し、室温２８℃、相対湿度７０％まで上昇したとする。このとき、サーバルーム内の環境における露点温度は２２℃に上昇し、冷水の温度２１℃より高くなる。したがって、冷水と同じ２１℃となっている結露センサ２０では結露が生じる。一方、電子機器１０内の冷却水通路は、熱移送部３０で昇温された冷水の温度と同じく２３℃となっており、露点温度２２℃より高いので、電子機器１０内部では結露は生じていない。
【００５２】
そのまま、サーバルーム内の環境が変化しつづけて、室温又は相対湿度が上昇していくと、露点温度は２２℃からさらに上昇していく。そして、露点温度が冷水の温度２３℃を超えると、電子機器１０内でも結露が生じる。
【００５３】
しかし、露点温度が、結露センサ２０の温度２１℃に到達してから、さらに電子機器１０内の冷却水通路の温度２３℃に到達するまでに、ある程度の時間がかかる。この間に、結露センサ２０では結露が進行して水滴が成長し、結露センサ２０が水滴を検出できるだけの水滴量となる。すなわち、サーバルーム内の環境が変化して、結露センサ２０で結露が始まってから結露センサ２０が結露検知信号を出力するまでの間には、電子機器１０内では結露は始まっておらず、水滴も生成されていない。
【００５４】
以上のように、本実施形態においても上述の第１実施形態と同様に結露センサ２０を通過した後の冷水の温度を上昇させることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。したがって、結露センサ２０からの結露検知信号を受けて、電子機器１０の電源を遮断する等の処置を施すことにより、結露による電子機器１０の障害を未然に防止することができる。
【００５５】
なお、熱移送部３０として図７に示す形状の連結配管６０を用いているが、連結配管の形状はこの形状に限定されるものではない。温水環流管路１６を流れる温水の一部（所定の流量）を取り込んで、冷水供給管路１４に供給できるような形状・構成は、図７に示す形状・構成の他に様々な形状・構成を考えることができる。一例として、図８に示すように、両端が開口している円筒状の配管７０の両端７０ａ，７０ｂに傾斜板７２，７４を設けて、温水の流れを制御することができる。あるいは、図示はしないが、円筒状の配管の両端を斜めに切断して、温水環流管路１６側では斜めに切断した面が温水の流れの上流方向を向き、反対に冷水供給管側では斜めに切断した面が冷水の流れの下流方向を向くように配管を取り付けてもよい。
【００５６】
ここで、上述の第１及び第２実施形態では、電子機器１０内の発熱部品である電子部品の発熱量が一定の場合には、結露センサ２０の温度と電子機器１０内の電子部品の温度との差（温度差）は一定である。したがてって、結露センサ２０によって結露が検知されてから電子機器１０内部で結露が発生するまでの時間も一定である。サーバ等の電子機器１０は、電子機器１０によって発熱量が異なる場合があり、また、同じ電子機器１０でも電子部品への負荷の変動により発熱量は変動する。
【００５７】
そこで、熱移送部３０による熱の移送量を調節することで、最適な温度差を設定でき、結露センサ２０が結露を検知してから電子機器１０内に結露が発生する前に、システム電源を遮断して安全に停止することができる。負荷変動の小さい電子機器に対しては、事前に最適設計を行なえば、第１及び第２実施形態のように熱移送部３０を設けるだけで、結露対策を行なうことができる。
【００５８】
一方、負荷変動の高い電子機器、例えば、サーバ等では、電子部品への負荷が最も低い状態（発熱量が少ない状態）に合わせて熱移送部３０による熱の移送量を設定すると、負荷が高くなった場合、電子部品の冷却が不十分になる。このため、電子部品の動作温度が高くなり、電子部品の寿命短縮や障害率の増大を引き起こす要因となる。逆に、最も負荷の高い状態に合わせて熱移送部３０による熱の移送量を設定すると、負荷が低くなった場合、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度（電子部品の温度）との温度差が小さくなる。このような状況では、結露センサ２０が結露を検知してから電子機器１０内で結露が発生するまでの時間が短く、システム電源を確実に遮断して安全に停止することができなくなるおそれがある。
【００５９】
そのような問題を解決するために、冷水供給装置１２から供給する冷水の流量を、温水環流管路１６を流れて戻ってくる温水の温度に基づいて制御・調整する。すなわち、冷水供給装置１２に戻ってきた温水の温度を測定し、測定した温度に基づいて冷水供給装置１２が生成する冷水の流量を制御する。この場合、冷水の供給量は、初期設定では、最も負荷の低い状態に合わせた流量とする。温水の温度がある閾値を越えたら、供給する冷水の流量量を増やすことで、冷水による電子部品の冷却能力を増大させ、電子部品の動作温度を低く抑えることがでる。これにより、結露センサ２０の温度と電子部品の温度の温度差も一定範囲内に維持することができる。
【００６０】
図９は冷水の供給量を調整する冷水流量制御処理のフローチャートである。冷水流量制御処理は一定時間毎に繰り返し行なわれる。
【００６１】
冷水流量制御処理が開始されると、まず、冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、温水環流管路１６を流れて戻ってきた温水の温度Ｔｗを取得する（Ｓ１１）。温水の温度Ｔｗは水温センサ１２ａで検出することができる。
【００６２】
次に、冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、所得した温水の温度Ｔｗと温度閾値とを比較する（ステップＳ１２）。温度閾値には、上限閾値ＵＴＨと下限閾値ＬＴＨとがある。温水の温度が、上限閾値ＵＴＨ以下で且つ下限閾値ＵＴＨ以上であるときは、戻ってくる温水の温度は適切な温度であって、電子機器１０内の電子部品の冷却が適切に行なわれていると判断し、処理は終了する。一定時間毎に冷水流量制御処理は繰り返し行なわれるが、処理が終了したら直ちに次の処理が開始されるように、ステップＳ１１に戻ることとしてもよい。
【００６３】
温水の温度Ｔｗが上限閾値ＵＴＨより高い場合は、電子機器１０内の電子部品の冷却が十分ではないと判断し、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、冷水供給装置１２から冷水供給管路１４（すなわち、電子機器１０）に供給する冷水（２１℃）の流量を所定量だけ増大させ、その後処理は終了する。一定時間毎に冷水流量制御処理は繰り返し行なわれるが、処理が終了したら直ちに次の処理が開始されるように、ステップＳ１３の後にステップＳ１１に戻ることとしてもよい。
【００６４】
一方、温水の温度Ｔｗが下限閾値ＬＴＨより低い場合は、電子機器１０内の電子部品の冷却が十分過ぎると判断し、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、冷水供給装置１２から冷水供給管路１４（すなわち、電子機器１０）に供給する冷水（２１℃）の流量を所定量だけ減少させ、その後処理は終了する。一定時間毎に冷水流量制御処理は繰り返し行なわれるが、処理が終了したら直ちに次の処理が開始されるように、ステップＳ１４の後にステップＳ１１に戻ることとしてもよい。
【００６５】
次に、第３実施形態について説明する。図１０は第３実施形態による結露検知装置が取り付けられた電子機器冷却システムの全体構成を示す概略図である。図１０において、図５に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６６】
図１０に示す電子機器冷却システムでは、上述の第２実施形態と同様に、冷水に熱を移送するための熱移送部３０として、連結配管６０が用いられる。ただし、熱位相部３０として、第１実施形態のように金属部材４０を用いてもよい。
【００６７】
本実施形態では、結露センサ２０と電子機器１０との間に、加熱部の一例であるヒータ８０が設けられる。ヒータ８０は、結露センサ２０を通った冷水を加熱して、電子機器１０に入る冷水の温度を高くするために設けられる。上述の第１及び第２実施形態では、結露センサ２０を通った冷水は熱移送部３０で移送されてきた熱により昇温されて、所定の温度だけ高い温度の冷水となって電子機器１０に供給される。
【００６８】
ただし、例えば電子機器１０が待機状態となって電子部品の負荷が極端に小さくなると、電子機器１０から排出される温水の温度が極端に低くなることがある。このような場合は、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度との温度差を十分にとることができなくなり、結露センサ２０によって結露が検知されてから電子機器１０内部で結露が発生するまでの時間を十分にとれなくなってしまう。
【００６９】
そこで、本実施形態では、温水の温度が極端に低くなった場合に、ヒータ８０を駆動して電子機器１０に供給される冷水をヒータ８０の熱で加熱して昇温することで、電子機器１０内部での結露を抑制する。
【００７０】
なお、図１０において、結露センサ２０、熱移送部３０（連結配管６０）、及びヒータ８０は電子機器１０の外側で近傍に配置されているが、電子機器１０の内部にスペースを確保できれば、結露センサ２０、熱移送部３０（連結配管６０）、及びヒータ８０を電子機器１０の内部に設けることとしてもよい。
【００７１】
また、図１０においてヒータ８０は連結配管６０と電子機器１０の間に設けられているが、ヒータ８０を結露センサ２０と連結配管６０の間に取り付けることとしてもよく、あるいはヒータ８０を結露センサ２０に取り付けることとしてもよい。この場合、ヒータ８０の熱が結露センサ２０に伝わらないように、ヒータ８０と結露センサ２０との間に熱絶縁体を設けることが好ましい。以上のように、ヒータ８０は、結露センサ２０を出た後で電子機器１０に入る前の冷水の温度を上昇できるのであれば、どのような位置に配置されてもよい。結露センサ２０と熱移送部３０（連結配管６０）とヒータ８０とで結露検知装置が構成されている。
【００７２】
また、ヒータ８０としては、電熱器（抵抗加熱ヒータ）や誘導加熱器等のように電気エネルギによる加熱を行なうものを用いることができる。あるいは、ヒータ８０の代わりに、電子機器１０の周辺機器の発熱体からの熱を利用して加熱を行なうこととしてもよい。
【００７３】
図１１は図１０に示す電子機器冷却システムで行なわれる冷水流量制御処理のフローチャートである。冷水流量制御処理は一定時間毎に繰り返し行なわれる。図１１において、図９に示すステップと同等のステップには同じステップ番号を付し、その説明は省略する。
【００７４】
図１１に示す冷水流量制御処理では、ステップＳ１２において温水の温度Ｔｗが下限閾値ＬＴＨより低いと判断されると、電子機器１０内の電子部品の冷却が十分過ぎると判断し、処理はステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、冷水供給装置１２から冷水供給管路１４（すなわち、電子機器１０）に供給する冷水（２１℃）の流量が、流量下限値以上であるかを判定する。
【００７５】
供給する冷水の流量が、流量下限値以上である場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、処理はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、冷水供給装置１２から冷水供給管路１４（すなわち、電子機器１０）に供給する冷水（２１℃）の流量を所定量だけ減少させ、その後処理は終了する。一定時間毎に冷水流量制御処理は繰り返し行なわれるが、処理が終了したら直ちに次の処理が開始されるように、ステップＳ２２の後にステップＳ１１に戻ることとしてもよい。
【００７６】
一方、供給する冷水の流量が、流量下限値に満たない場合（ステップＳ２１のＮＯ）、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、冷水供給装置１２から冷水供給管路１４（すなわち、電子機器１０）に供給する冷水（２１℃）の流量はそのまま維持し、ヒータ８０を駆動させる。これにより、電子機器１０に供給される冷水の温度はヒータ８０の加熱により上昇し、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度との差を十分にとることができる。ステップＳ２３でヒータ８０を駆動した後、処理は終了する。一定時間毎に冷水流量制御処理は繰り返し行なわれるが、ステップ２３の処理が終了したら直ちに次の処理が開始されるように、ステップＳ２３の後にステップＳ１１に戻ることとしてもよい。
【００７７】
図１２は図１１に示す冷水流量制御処理が行なわれた場合の各部の動作及び温度の変化を示すタイムチャートである。
【００７８】
時刻Ａまでは、電子機器１０内の電子部品が作動して一定量発熱し、その分を冷水供給装置１２からの一定量の冷水で十分冷却していたものとする。したがって、時刻Ａまでは、電子機器１０から排出される温水の温度（すなわち、冷水供給装置に戻ってくる温水の温度）は一定である。したがって、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度との差は十分な温度差で一定に保たれている。
【００７９】
時刻Ａにおいて、例えば電子機器１０の作動状態が変化して電子部品の負荷が減少し、図１２−（ａ）に示すように、電子部品の発熱量が低下したものとする。このとき、図１２−（ｄ）で示すように、僅かな時間差で、電子機器１０から排出される温水の温度が低下する。冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、水温センサ１２ａの検出値から温水の温度低下を検知すると、冷水の供給量（冷水の流量）を図１２−（ｂ）に示すように所定流量だけ低減させる。その結果、図１２−（ｄ）に示すように、温水の温度は僅かに減少してから上昇し、元の一定の温度に戻る。このとき、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度の差（温度差）も、図１２−（ｅ）に示すように僅かに小さくなって元の温度差にもどる。以上の状態変化は、図１１に示すフローチャートにおけるステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２の処理による状態変化である。
【００８０】
次に、時刻Ｂにおいて、電子機器１０の作動状態が変化して電子部品の負荷が増大し、図１２−（ａ）に示すように、電子部品の発熱量が増大したものとする。このとき、図１２−（ｄ）に示すように、僅かな時間差で、電子機器１０から排出される温水の温度が上昇する。冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、水温センサ１２ａの検出値から温水の温度上昇を検知すると、冷水の供給量（冷水の流量）を図１２−（ｂ）に示すように所定流量だけ増加させる。その結果、図１２−（ｄ）に示すように、温水の温度は僅かに増加してから低下し、元の一定の温度に戻る。このとき、結露センサ２０の温度と電子機器１０の内部温度の差（温度差）も、図１２−（ｅ）に示すように僅かに大きくなってから元の温度差にもどる。以上の状態変化は、図１１に示すフローチャートにおけるステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の処理による状態変化である。
【００８１】
次に、時刻Ｃにおいて、例えば電子機器１０の作動状態が変化して電子部品の負荷が大きく減少し、図１２−（ａ）に示すように、電子部品の発熱量が大きく低下したものとする。このとき、図１２−（ｄ）に示すように、僅かな時間差で、電子機器１０から排出される温水の温度が低下する。冷水供給装置１２の制御部１２ｄは、水温センサ１２ａの検出値から温水の温度低下を検知すると、冷水の供給量（冷水の流量）を所定流量だけ低減させる。
【００８２】
ところが、電子部品の発熱量の減少が大きいため、冷水の供給量を減らしてもなお、温水の温度の上昇は続き、これに伴い、冷水の供給量もさらに低減される。すると、冷水の供給量（冷水の流量）が大きく減少し、図１２−（ｂ）に示すように、流量下限値より少なくなってしまう。すると、温度差を維持しようとして冷水の温度を上昇させるために、図１２−（ｃ）に示すようにヒータ８０の電源がＯＮとなり、ヒータ８０に電圧が印加される。これにより、ヒータ８０が発熱し、電子機器１０に供給される冷水が加熱される。
【００８３】
電子機器１０に供給される冷水がヒータ８０により加熱されると、図１２−（ｄ）に示すように、電子機器１０から排出される温水の温度は再び上昇して元の一定の温度に戻る。これに伴い、温度差も図１２−（ｅ）に示すように再び増大して元の温度差に戻る。このため、結露センサ２０が結露を検知してから電子機器１０の内部で結露が発生するまでの時間を確保することができ、事前にシステム電源をＯＦＦするといった結露対策を講じることができる。
【００８４】
時刻Ｃ以降の状態変化は、図１１に示すフローチャートにおけるステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ１１２、Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２３の処理による状態変化である。
【００８５】
以上、結露検知装置に関する実施形態により本発明を説明したが、本発明は具体的に開示された実施形態に限られず、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形例、改良例がなされるであろう。
【符号の説明】
【００８６】
１０  電子機器
１０ａ  制御部
１０ｂ  サービスプロセッサ
１２  冷水供給装置
１２ａ，１２ｂ  水温センサ
１２ｃ  流量コントローラ
１２ｄ  制御部
１４  冷水供給管路
１８  温水環流管路
２０  結露センサ
３０  熱移送部
４０  金属部材
５２  連結カバー
５４  充填剤
６０  連結配管
６２  流入開口
６４  流出開口
７０  配管
７２，７４  傾斜板
８０  ヒータ
【図１】
2013186904.tif 000003
【図２】
2013186904.tif 000004
【図３】
2013186904.tif 000005
【図４】
2013186904.tif 000006
【図５】
2013186904.tif 000007
【図６】
2013186904.tif 000008
【図７】
2013186904.tif 000009
【図８】
2013186904.tif 000010
【図９】
2013186904.tif 000011
【図１０】
2013186904.tif 000012
【図１１】
2013186904.tif 000013
【図１２】
2013186904.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月13日(2014.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体供給装置から被冷却装置に冷却媒体を供給する供給管路に設けられ、結露による水滴を検出して結露を検知する結露検出器と、
前記被冷却装置から前記冷却媒体供給装置に冷却媒体を戻す環流管路を流れる冷却媒体から、前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路を流れる冷却媒体に熱を移動させる熱移送部と
を有する結露検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記熱移送部は、前記供給管路と前記環流管路とに接触する伝熱部材である結露検知装置。
【請求項３】
請求項２記載の結露検知装置であって、
前記伝熱部材は、前記供給管路と前記環流管路とに接合された金属材である結露検知装置。
【請求項４】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記熱移送部は、前記環流管路を流れる冷却媒体の一部を前記供給管路に供給する連結配管である結露検知装置。
【請求項５】
請求項４記載の結露検知装置であって、
前記連結配管の一端は前記環流管路内に挿入され、他端は前記供給管路に挿入されており、
前記一端側に冷却媒体が流入する流入開口が設けられ、前記他端側に冷却媒体が流出する流出開口が設けられた結露検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路に設けられた加熱部を更に有する結露検知装置。
【請求項７】
内部部品を冷却媒体で冷却する被冷却装置と、
前記被冷却装置に供給する冷却媒体を生成する冷却媒体供給装置と、
前記被冷却装置と前記冷却媒体供給装置とを接続し、前記冷却媒体供給装置から冷却媒体を前記被冷却装置に供給する供給管路と、
前記被冷却装置と前記冷却媒体供給装置とを接続し、前記被冷却装置から冷却媒体を前記冷却媒体供給装置に戻す環流管路と、
前記供給管路の途中に設けられた結露検出器と、
前記環流管路を流れる冷却媒体の熱を、前記結露検出器と前記被冷却装置との間の前記供給管路を流れる冷却媒体に移動させる熱移送部と
を有する冷却システム。
【請求項８】
被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する冷却媒体流量制御方法であって、
前記被冷却装置から排出された冷却媒体の温度を検出し、
検出した温度と温度閾値とを比較し、比較結果に基づいて前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を制御する
冷却媒体流量制御方法。
【請求項９】
請求項８記載の冷却媒体流量制御方法であって、
前記温度閾値は上限閾値と下限閾値とを含み、
検出した温度が上限閾値より高いときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を増やし、
検出した温度が下限閾値より低いときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を減らす、
冷却媒体流量制御方法。
【請求項１０】
請求項９記載の冷却媒体流量制御方法であって、
検出した温度が下限閾値より低いときには、前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量を流量下限値と比較し、
前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量が前記流量下限値以上のときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体の流量を減らし、
前記被冷却装置に供給している冷却媒体の流量が前記流量下限値より少ないときには、前記被冷却装置に供給する冷却媒体を結露検出位置と前記被冷却装置との間で加熱する、
冷却媒体流量制御方法。
【国際調査報告】
2013186904.tif 000015
2013186904.tif 000016
2013186904.tif 000017
2013186904.tif 000018
2013186904.tif 000019
2013186904.tif 000020
2013186904.tif 000021