(57)【要約】【課題】  電子機器内で結露が発生する前に結露を検知する結露検知装置、電子機器冷却システム、及び結露検出方法を提供することを課題とする。【解決手段】  冷却水を電子機器１０に供給する冷水供給管路１４の途中に結露検出器２０を設ける。結露検出器２０は、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と電子機器１０の間に加熱部３０を設ける。加熱部３０は結露検出器２０から出て電子機器１０に入る冷却水を加熱して昇温する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を供給する冷水供給管路の途中に設けられ、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、
前記結露検出器から出た冷却水を加熱する加熱部と
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、
前記加熱部は電熱ヒータを含む結露検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記加熱部は排気冷却装置を含む結露検知装置。
【請求項４】
請求項１記載の結露検知装置であって、
前記加熱部は、伝熱部材と該伝熱部材に設けられた発熱体とを含む結露検知装置。
【請求項５】
内部部品を冷却水で冷却する液冷式電子機器と、
前記液冷式電子機器に供給する冷却水を生成す冷水供給装置と、
前記液冷式電子機器と前記冷水供給装置とを接続し、前記冷水供給装置から冷却水を前記液冷式電子機器に供給する供給管路と、
前記液冷式電子機器と前記冷水供給装置とを接続し、前記液冷式電子機器から冷却水を前記冷水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、
前記結露検出器と前記液冷式電子機器との間に設けられ、前記液冷式電子機器に流入する冷却水を加熱する加熱部と
を有する電子機器冷却システム。
【請求項６】
請求項５記載の電子機器冷却システムであって、
前記加熱部は、前記供給管路に設けられた電熱ヒータを含む電子機器冷却システム。
【請求項７】
請求項５記載の結露検知装置であって、
前記加熱部は、前記液冷式電子機器からの排気を冷却する排気冷却装置を含む電子機器冷却システム。
【請求項８】
請求項５記載の電子機器冷却システムであって、
前記加熱部は、前記供給管路に設けられた伝熱部材と該伝熱部材に設けられた発熱体とを含む電子機器冷却システム。
【請求項９】
請求項８記載の電子機器冷却システムであって、
前記発熱体は、前記液冷式電子機器の周辺機器又は周辺部品を含む電子機器冷却システム。
【請求項１０】
結露を検知する結露検知方法であって、
結露検出器を出て電子機器に流入する冷却水を加熱し、
前記結露検出器で結露を検知して結露検知信号を前記電子機器に供給する
ことを含む結露検知方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の結露検知方法であって、
前記結露検知信号に基づいて、前記電子機器の電源を遮断することを含む結露検知方法。
【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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
ここで、電子機器を冷却するための冷却水を冷却する熱交換器において結露が発生したら、熱交換器の出口付近をヒータで暖めて結露を解消する冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された冷却装置は、熱交換器の出口付近での結露を解消するもので、電子機器内での結露を解消するものではなく、また、一旦発生した結露を検知してからヒータで暖めて結露を解消するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−９７３５号公報
【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、結露水検知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、結露水検知センサ及び電子機器内で結露が始まってから結露水検知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、結露水検知センサにおいて結露が始まってから結露水検知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、冷却水を供給する冷水供給管路の途中に設けられ、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、前記結露検出器から出た冷却水を加熱する加熱部とを有する結露検知装置が提供される。
【００１１】
また、内部部品を冷却水で冷却する液冷式電子機器と、前記液冷式電子機器に供給する冷却水を生成す冷水供給装置と、前記液冷式電子機器と前記冷水供給装置とを接続し、前記冷水供給装置から冷却水を前記液冷式電子機器に供給する供給管路と、前記液冷式電子機器と前記冷水供給装置とを接続し、前記液冷式電子機器から冷却水を前記冷水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、前記結露検出器と前記液冷式電子機器との間に設けられ、前記液冷式電子機器に流入する冷却水を加熱する加熱部とを有する電子機器冷却システムが提供される。
【００１２】
また、結露を検知する結露検知方法であって、結露検出器を出て電子機器に流入する冷却水を加熱し、前記結露検出器で結露を検知して結露検知信号を前記電子機器に供給することを含む結露検知方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、結露検知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知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知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】結露検知処理のフローチャートである。
【図３】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４】排気冷却装置が取り付けられた電子機器の斜視図である。
【図５】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。
【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、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。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
結露センサ２０と電子機器１０との間には、加熱部の一例であるヒータ３０が設けられる。ヒータ３０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。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℃の冷水をヒータ３０で加熱して例えば２３℃に昇温し、２３℃の冷水が電子機器１０に入るようにする。
【００２２】
例えば、電子機器１０が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。
【００２３】
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、ヒータ３０で加熱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。
【００２４】
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、ヒータ３０で加熱された冷水の温度２３℃を超えると、電子機器１０内でも結露が生じる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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２を参照しながら説明する。図２は結露検知処理のフローチャートである。
【００２８】
結露検知処理が開始されると、まず、ヒータ３０がＯＮとされ、ヒータ３０による冷水の加熱が行なわれる（ステップＳ１）。ヒータ３０をＯＮとするタイミングは、電子機器１０の電源がＯＮとなったとき、あるいは、電子機器１０への冷水の供給を始めるとき等でよい。電子機器１０に冷水を供給しているときは、ヒータ３０と常にＯＮとしておくことが好ましい。
【００２９】
続いて、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Ｓ２）。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Ｓ３）。ステップＳ３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Ｓ２に戻り、再び結露センサ２０からの信号を取り込む。
【００３０】
一方、ステップＳ３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Ｓ４に進む。ステップＳ４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。
【００３１】
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に入る前の冷水はヒータ３０により加熱され、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。
【００３２】
なお、図２において、結露センサ２０及びヒータ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及びヒータ３０を電子機器１０の内部に設けることとしてもよい。
【００３３】
また、図２において、ヒータ３０は結露センサ２０に取り付けられているが、ヒータ３０の熱が結露センサ２０に伝わらないように、ヒータ３０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。あるいは、ヒータ３０を結露センサ２０から離れた位置に配置してもよい。ヒータ３０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とヒータ３０とで結露検知装置が構成されている。
【００３４】
また、ヒータ３０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３０の代わりに、電子機器１０からの排熱で冷水の加熱を行なうこととしてもよい。また、ヒータ３０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。
【００３５】
次に、第２実施形態について説明する。図３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３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。
【００３６】
図３に示す電子機器冷却システムでは、冷水を加熱するための加熱部として、排気冷却装置４０が用いられる。すなわち、ヒータ３０により冷水を加熱する代わりに、排気冷却装置４０を用いて冷水を加熱する。図４は排気冷却装置４０が取り付けられた電子機器１０の斜視図である。
【００３７】
電子機器１０には、上述のように内部の放熱部品を冷水で冷却する機構の他に、内部に空気を取り込んで内部部品を空冷する空冷機構が設けられることが多い。空冷機構として電子機器１０の外部の空気を吸い込んで内部に流すためのファン等の送風機が用いられる。電子機器１０の内部を冷却して暖かくなった空気は、電子機器１０の外部に排出される。
【００３８】
排気冷却装置４０は、電子機器１０から外部に排出される空気を冷却するための熱交換器であり、例えば、外部から供給される冷却水を流しながら電子機器１０からの排気を通過させることにより、電子機器１０からの排気を冷却する。本実施形態では、排気冷却装置４０に供給する冷却水として、結露センサ２０を通過した冷水を用いる。
【００３９】
すなわち、結露センサ２０からの冷水供給管路１４は、排気冷却装置４０の冷却水通路に接続される。結露センサ２０から出た冷水は、排気冷却装置４０の冷却水通路を流れて電子機器１０からの排気を冷却することで、排気の熱を吸収して冷水の温度が上昇する。したがって、ヒータ３０での加熱と同様に冷水を加熱して昇温することができる。
【００４０】
なお、図４では図示の便宜上、排気冷却装置４０が電子機器１０から外されて電子機器１０の内部が露出した状態が示されているが、実際は、排気冷却装置４０は電子機器１０の排気面を覆った状態となる。
【００４１】
本実施形態では、電子機器１０からの排熱を利用して冷水を加熱するので、省エネルギという効果も得ることができる。
【００４２】
次に、第３実施形態について説明する。図５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。
【００４３】
図５に示す電子機器冷却システムでは、冷水を加熱するための加熱部として、伝熱部材５０が用いられる。すなわち、ヒータ３０により冷水を加熱する代わりに、発熱体５２が取り付けられた伝熱部材５０を用いて冷水を加熱する。
【００４４】
伝熱部材５０は、例えば金属板のように熱伝導率の大きい材料で形成される。あるいは、伝熱部材５０としてヒートパイプを用いてもよい。伝熱部材５０には熱源として発熱体５２が取り付けられる。発熱体５２として、例えば電子機器１０の周辺機器あるいは周辺部品で発熱するものを用いることで、排熱利用の効果を得ることができるが、例えば、専用のヒータを発熱体５２として用いることもできる。
【符号の説明】
【００４５】
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
１４  令す供給管路
１８  温水環流管路
２０  結露検知器
３０  ヒータ
４０  排気冷却装置
５０  伝熱部材
５２  発熱体
【図１】
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【図２】
2012175086.tif 000004
【図３】
2012175086.tif 000005
【図４】
2012175086.tif 000006
【図５】
2012175086.tif 000007