(57)【要約】【課題】  気化冷却では、空気中に液体を蒸発させるが、冷却性能が要求される夏に湿度が高くなる地域では、湿度の高い空気中に液体を蒸発させるため、蒸発量が多くできず、性能や効率が低下してしまうという問題がある。  本発明は、情報処理装置の冷却に適した、より高効率な冷却システム、及びそれを用いた情報処理システムを提供することを目的とする。【解決手段】  冷却した気体を冷却対象に供給するともに、冷却に用いて吸熱した気体を回収する冷却システムであって、気体が流れる乾流路と湿流路を有し、湿流路で液体を気化させることで乾流路の気体を冷却して、冷却対象に供給する気体を生成する気化冷却装置と、冷却対象から回収した気体を気化冷却装置の乾流路に供給し、乾流路の冷却された気体を冷却対象に供給する循環路と、を有し、冷却対象から回収した気体を用いて気化冷却装置の湿流路に供給する気体を生成する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却した気体を冷却対象に供給するともに、前記冷却に用いて吸熱した気体を回収する冷却システムであって、
気体が流れる乾流路と湿流路を有し、湿流路で液体を気化させることで乾流路の気体を冷却して、前記冷却対象に供給する気体を生成する気化冷却装置と、
前記冷却対象から回収した気体を前記気化冷却装置の乾流路に供給し、該乾流路の冷却された気体を前記冷却対象に供給する循環路と、を有し、
前記冷却対象から回収した気体を用いて前記気化冷却装置の湿流路に供給する気体を生成することを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムであって、
前記湿流路に供給する気体は、前記冷却対象から回収した気体に加えて外気を用いて生成することを特徴とする冷却システム。
【請求項３】
請求項１に記載の冷却システムであって、
外気を吸引して除湿した気体を生成するとともに、前記冷却対象から回収して前記外気よりも高温の気体に前記除湿した水分を放出し、前記除湿した気体を供給するデシカント装置を有し、
前記湿流路に供給する気体は、前記デシカント装置から供給されることを特徴とする冷却システム。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却システムであって、
前記気化冷却装置の湿流路には、前記デシカント装置により除湿された外気と、前記デシカント装置で除湿されていない外気とが供給されることを特徴とする冷却システム。
【請求項５】
請求項４に記載の冷却システムであって、
前記デシカント装置により除湿された外気と、前記デシカント装置で除湿されていない外気とが、混合されて前記気化冷却装置の湿流路に供給されることを特徴とする冷却システム。
【請求項６】
請求項４に記載の冷却システムであって、
前記デシカント装置により除湿された外気と、前記デシカント装置で除湿されていない外気とが、別々に前記気化冷却装置の湿流路に供給されることを特徴とする冷却システム。
【請求項７】
請求項３に記載の冷却システムであって、
前記デシカント装置で処理される前記外気は、前記冷却対象から回収した気体よりも多いことを特徴とする冷却システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却システムと、
前記冷却対象として情報を処理する情報処理装置と、
を備えたことを特徴とする情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置を冷却する冷却技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理システムは、稼働に伴い発生する熱による劣化や熱暴走を防ぐために、冷却が必要不可欠である。冷却は空気中に放熱することにより行うが、冷却性能を上げるために、冷風を供給する構成が取られる。冷風を作成するためには、空気調和機で一般的に用いられている冷凍サイクルを用いるほかに、液体が蒸発するときに潜熱を奪うことを利用した気化冷却方式(間接冷却方式)を用いることができる。
【０００３】
本技術分野における背景技術として、特開２０１５−７５２６７号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、一層低温で且つ低湿度の空調用空気をより低コストで生成できるデシカント空調システムを提供することを課題として、吸着材を利用して除湿空気を生成する除湿装置と、水の蒸発潜熱を利用して低温空気を生成する間接式気化冷却装置とを組み合わせてなるデシカント空調システムであって、除湿装置は、吸着工程で得られる除湿空気を間接式気化冷却装置へ供給する給気路と、脱着工程で得られる湿潤空気を系外へ排出する排気路とを備え、間接式気化冷却装置は、蒸発用の水が供給される湿潤壁を内側に備え且つ除湿装置の給気路から除湿空気の一部が作動用空気として送気される冷却ダクトと、当該冷却ダクトに接して設けられ且つ除湿装置の給気路から除湿空気の他の一部が被冷却空気として送気されて空調用の低温空気を送り出す被冷却ダクトとを備え、除湿装置には、間接式気化冷却装置の冷却ダクトの湿潤壁から排出される水を吸着工程の領域に供給し、コジェネレーション装置から供給される温水を脱着工程の領域に供給する水流路が付設されている構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７５２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気化冷却では、空気中に液体を蒸発させるが、冷却性能が要求される夏に湿度が高くなる地域では、湿度の高い空気中に液体を蒸発させるため、蒸発量が多くできず、性能や効率が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
特許文献１では、除湿装置で得られた除湿空気の一部を間接式気化冷却装置の作動用空気として使用するため、間接式気化冷却装置における冷却効果を向上できる。しかし、特許文献１は、情報処理装置の冷却について記載されておらず、情報処理装置の冷却に適した、より高効率な冷却システムについて考慮されていない。
【０００７】
本発明は、情報処理装置の冷却に適した、より高効率な冷却システム、及びそれを用いた情報処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を達成するために、その一例を挙げるならば、冷却した気体を冷却対象に供給するともに、冷却に用いて吸熱した気体を回収する冷却システムであって、気体が流れる乾流路と湿流路を有し、湿流路で液体を気化させることで乾流路の気体を冷却して、冷却対象に供給する気体を生成する気化冷却装置と、冷却対象から回収した気体を気化冷却装置の乾流路に供給し、乾流路の冷却された気体を冷却対象に供給する循環路と、を有し、冷却対象から回収した気体を用いて気化冷却装置の湿流路に供給する気体を生成する構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高効率に冷却を行うことができる、冷却システム、及びそれを用いた情報処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例における冷却システムを用いた情報処理システムの構成図である。
【図２】実施例における気化冷却装置の概略構成図である。
【図３】実施例におけるデシカント装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】実施例における情報処理装置の構成を示す概略構成図である。
【図５】実施例における冷却システムの冷却制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含まれる。
【実施例】
【００１２】
図１は、本実施例における冷却システムを用いた情報処理システムの構成図である。図１において、１０は気化冷却装置、２０はデシカント装置、３０は情報処理装置であり、情報処理装置３０を冷却するための、気化冷却装置１０とデシカント装置２０を用いた冷却システムを示している。
【００１３】
情報処理装置３０は、図４に示すように、プロセッサやＨＤＤやメモリのような稼働に伴い熱を発生する装置からなっているので、熱による劣化や熱暴走を防ぐために、冷却が必要である。そこで、情報処理装置３０は、冷却空気を取り入れる冷却空気取入口３０−１と、熱を持った空気を排気する排気口３０−２を有しており、冷却空気取入口３０−１への冷却空気の供給路と排気口３０−２からの高温の空気の回収路は別経路としている。
【００１４】
気化冷却装置１０は、図１に示すように、空気取入口１１−１から取り込んだ空気を冷却し、冷却した冷却空気を冷却対象である情報処理装置３０に供給する冷却空気供給口１１−２を有している。気化冷却装置１０の冷却原理について以下説明する。
【００１５】
図２に、気化冷却装置１０の概略構成図を示す。図２において、気化冷却装置１０は、気体が流れる乾流路１１と湿流路１２を有し、それらは隔壁で互いに仕切られている。湿流路１２には給水され、その隔壁の壁面は湿った状態となっている。湿流路を通過した空気により壁面の水分が蒸発し、その際の気化現象で水分を奪われた壁面の温度が下がる。温度が下がった湿流路の隔壁は隣り合う乾流路１１の壁面の温度を下げるため、乾流路１１を通る給気用の空気が吸熱されて冷却される。湿流路１２からは壁面から水分を奪い湿った空気となり排気される。一方、乾流路１１は、湿流路とは仕切られているので、大きく加湿されることなく、冷却された乾燥空気が出力される。乾流路１１を通る給気用の空気の取入口が、図１で示した空気取入口１１−１であり、乾流路１１で冷却された空気の出口が冷却空気供給口１１−２に対応する。また、湿流路で水分を蒸発させるための作動用空気の取入口が、図１に示した作動用空気取入口１２―１であり、湿流路１２からの湿度上昇した空気が排出される出口が空気排気口１２−２に対応する。なお、説明上、図２では、乾流路１１と湿流路１２は、それぞれ１つずつ示しているが、それぞれの流路は複数の流路からなり、それぞれ交互に積層されていても良い。
【００１６】
図３に、デシカント装置２０の概略構成図を示す。図３において、デシカント装置２０は、吸着剤を利用して除湿空気を生成する装置であって、乾燥剤（ゼオライトなど）を配した回転円盤２３を有し、乾燥剤が低温で吸湿し高温で放湿する特性を利用して、処理側２１で外気の乾燥剤に吸湿した水分を、回転円盤２３で再生側２２に移動した乾燥剤から高温低相対湿度の空気により蒸発除去する。一般には、再生側２２の回転円板２３の上流側にヒータなどの加熱装置を設けて処理側２１の空気よりも温度を高くすることが必要であるが、本実施例では高温の排気を利用するため、これが不要になる。また、回転円板２３により、湿度の交換とともに温度も交換され、処理側２１の空気の温度が上がって、湿度を下げることに貢献している。このように、処理側２１と再生側２２で湿度交換することで、湿度を低下させた除湿空気を処理側２１から取り出せる。
【００１７】
図１に示すように、本実施例では、デシカント装置２０の放湿のための高温低相対湿度の空気は、情報処理装置３０の排気口３０−２から排気される情報処理装置３０から回収した空気を利用する。また、デシカント装置２０からの湿度低下した除湿空気を、気化冷却装置１０の作動用空気取入口１２―１へ供給し、湿流路の作動用空気として使用する。
【００１８】
湿流路の作動用空気として湿度低下した除湿された空気を使用することで、湿流路で水分の蒸発量を多くでき冷却性能や冷却効率が向上できる。さらに、外気の湿度の影響を少なくできるので、夏に湿度が高くなる地域でも冷却性能や冷却効率が向上できる。
【００１９】
なお、気化冷却装置１０の作動用空気取入口１２―１へ供給する空気は、デシカント装置２０からの湿度低下した除湿空気に加えて、外気も供給する。その理由は、デシカント装置２０からの湿度低下した除湿空気だけでは不足する湿流路の作動用空気を補うためである。なお、その場合、デシカント装置２０からの除湿空気と外気を混合して供給してもよいし、混合せず別々に供給しても良い。外気が高湿の条件では、デシカント装置２０からの除湿空気と外気を混合すると、デシカント装置２０からの除湿空気に比べて湿度が上昇するので、湿流路での水分蒸発量が減少し冷却性能が若干低下する可能性がある。しかし、例えば、気化冷却装置１０が複数のユニットからなり、それらのユニットが直列に接続されている場合には、それらのユニット毎にデシカント装置２０からの除湿空気と外気を別々に供給することで、例えば出力側のユニットの冷却性能を上げることが可能となり、気化冷却装置１０全体としての冷却効率が向上できる。また、外気を導入することに代えて、または併せて、デシカント装置２０で除湿処理される外気を、情報処理装置３０から回収した気体よりも多くすることでも空気量を調整することができ、湿流路の作動用空気の必要量を確保することができる。
【００２０】
また、図１に示すように、本実施例では、情報処理装置３０の排気口３０−２から排気される回収した気体を気化冷却装置１０の給気用の空気として空気取入口１１−１から取り込み、乾流路に供給し、該乾流路の冷却された気体を冷却対象である情報処理装置３０に供給する循環路を有している。すなわち、気化冷却装置１０の給気用の空気として、情報処理装置３０の排気口３０−２から排気される情報処理装置３０内での熱を持った空気を利用し空気を循環させる。その理由は、外気が高湿の条件では、気化冷却装置１０の給気用の空気として、全部を外気導入とすると、湿度が高くなり、情報処理装置３０の冷却には不向きのためである。循環空気は、循環中に冷却・加熱を繰り返して、湿度が低下している。なお、図１に示すように、気化冷却装置１０の給気用の空気として、情報処理装置３０の排気と外気を混ぜて供給しているのは、情報処理装置３０の排気の一部を排出しているので、その補填のためである。
【００２１】
図５に、本実施例における冷却システムの冷却制御例を示す。図５において、外気の条件として、高温高湿の夏場や、中温高湿の梅雨の時期には、デシカント装置と気化冷却装置を稼働させ、湿度の影響を低減した冷却を行う。また、高温であるが湿度の低い地方の夏場の場合には、湿度の影響が少ないので、デシカント装置は稼働させず、外気を用いて気化冷却装置で冷却を行うことが可能である。また低温高湿である雪の場合や、低温低湿である冬場の場合には、強制冷却は不要であるので、デシカント装置と気化冷却装置ともに稼働させず、外気導入による換気での冷却とする。また、冷却対象である情報処理装置が運転停止の場合は、デシカント装置と気化冷却装置ともに稼働停止とする。以上のように、外気温が高い場合は、気化冷却装置を稼働し、外気温が低い場合は、換気で冷却、すなわち、冷却システムの吸気と排気を用いる。また、外気の湿度が高い場合はデシカント装置を稼働させ、外気の湿度が低い場合はデシカント装置を停止させる。
【００２２】
なお、湿流路の作動用空気としてデシカント装置２０からの湿度低下した除湿空気と外気とを混ぜて取り込んだが、除湿空気だけで足りる場合は外気なしでもよい。また、高温高湿の夏場の場合はであっても、その外気に比べて、情報処理装置３０内での熱を持った空気は相対的に低湿なので、デシカント装置なしで、情報処理装置３０の排気を湿流路の作動用空気として直接使用することで、外気のみを用いる場合より湿度低下した空気として湿流路で水分の蒸発量を多くでき冷却性能や冷却効率が向上できる。このときに、回収空気に外気を加えて湿流路供給用の空気を生成することも可能である。しかしながら、デシガント装置を用いれば、さらに低湿で水蒸気の吸収力のある空気を生成させることができ、効率が良い。
【００２３】
また、上記説明では、冷却媒体を空気として説明したが、空気以外の気体であっても同様の効果を得ることができるので、上記説明の空気を気体に読み替えても良い。
【００２４】
以上のように、本実施例は、冷却した気体を冷却対象に供給するともに、冷却に用いて吸熱した気体を回収する冷却システムであって、気体が流れる乾流路と湿流路を有し、湿流路で液体を気化させることで乾流路の気体を冷却して、冷却対象に供給する気体を生成する気化冷却装置と、冷却対象から回収した気体を気化冷却装置の乾流路に供給し、乾流路の冷却された気体を冷却対象に供給する循環路と、を有し、冷却対象から回収した気体を用いて気化冷却装置の湿流路に供給する気体を生成する構成とする。
【００２５】
また、外気を吸引して除湿した気体を生成するとともに、冷却対象から回収して外気よりも高温の気体に除湿した水分を放出し、除湿した気体を供給するデシカント装置を有し、湿流路に供給する気体は、デシカント装置から供給される構成とする。
【００２６】
これにより、高効率に冷却を行うことができる、冷却システム、及びそれを用いた情報処理システムを提供することができる。
【００２７】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２８】
１０：気化冷却装置、１１：乾流路、１１−１：空気取入口、１１−２：冷却空気供給口、１２：湿流路、１２―１：作動用空気取入口、１２−２：空気排気口、２０：デシカント装置、２１：処理側、２２：再生側、２３：回転円盤、３０：情報処理装置、３０−１：冷却空気取入口、３０−２：排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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