JP5871053B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
本願の開示する技術は、冷却システムに関する。 The technology disclosed in the present application relates to a cooling system.
従来、電子機器と、電子機器に冷却流体を供給する供給配管と、電子機器から冷却流体を排出する排出配管を備え、結露を抑制するために、電子機器に供給する冷却流体の温度を電子機器が設置された環境の温度よりも高く保つようにした冷却装置が知られている。 Conventionally, an electronic device, a supply pipe for supplying a cooling fluid to the electronic device, and a discharge pipe for discharging the cooling fluid from the electronic device are provided, and the temperature of the cooling fluid to be supplied to the electronic device is controlled in order to suppress condensation. There is known a cooling device that keeps the temperature higher than the temperature of the environment in which is installed.
しかしながら、上述の冷却装置では、電子機器が設置された環境の湿度が考慮されていない。このため、この環境の温度より低温の冷却流体を電子機器に供給することができない。 However, the above-described cooling device does not consider the humidity of the environment in which the electronic device is installed. For this reason, a cooling fluid having a temperature lower than that of the environment cannot be supplied to the electronic device.
そこで、本願の開示する技術は、一つの側面として、電子機器が設置された環境の温度より低温の冷却流体を電子機器に供給することを目的とする。 Therefore, the technology disclosed in the present application is, as one aspect, intended to supply a cooling fluid having a temperature lower than the temperature of the environment in which the electronic device is installed to the electronic device.
上記目的を達成するために、本願の開示する技術によれば、電子機器と、供給配管と、排出配管と、熱交換部とを備えた冷却システムが提供される。供給配管は、電子機器に冷却流体を供給し、排出配管は、電子機器から冷却流体を排出する。熱交換部は、供給配管に設けられた第一の部材と、排出配管と第一の部材とを繋ぐ第二の部材とを有する。この熱交換部は、供給配管を流れる冷却流体の温度が電子機器の設置された環境の露点よりも低い場合に、供給配管に生じた結露水を第一の部材から第二の部材に移動させ、供給配管と排出配管との間で熱交換する。 In order to achieve the above object, according to the technology disclosed in the present application, a cooling system including an electronic device, a supply pipe, a discharge pipe, and a heat exchange unit is provided. The supply pipe supplies a cooling fluid to the electronic device, and the discharge pipe discharges the cooling fluid from the electronic device. The heat exchange unit includes a first member provided in the supply pipe and a second member that connects the discharge pipe and the first member. This heat exchanging section moves the condensed water generated in the supply pipe from the first member to the second member when the temperature of the cooling fluid flowing through the supply pipe is lower than the dew point of the environment where the electronic equipment is installed. Heat exchange is performed between the supply pipe and the discharge pipe.
本願の開示する技術によれば、電子機器が設置された環境の温度より低温の冷却流体を電子機器に供給することができる。 According to the technology disclosed in the present application, a cooling fluid having a temperature lower than the temperature of the environment in which the electronic device is installed can be supplied to the electronic device.
[第一実施形態]
はじめに、本願の開示する技術の第一実施形態を説明する。[First embodiment]
First, a first embodiment of the technology disclosed in the present application will be described.
図1に示されるように、本願の開示する技術の第一実施形態に係る冷却システム10は、電子機器12と、供給配管14と、排出配管16と、熱交換部18を備えている。
As shown in FIG. 1, the
電子機器12は、送風部20と基板22を有している。送風部20は、例えば、ファンとされており、電子機器12の筐体24の内部に冷却風Wの流れを形成する。基板22は、筐体24の内部に収容されており、送風部20よりも冷却風Wの流れの下流側に配置されている。
The
この基板22は、複数の発熱体31,32,33,34と、冷却部40を有している。各発熱体31〜34は、例えば、基板22に実装された演算素子(CPU)や電子部品等とされており、電力を消費して発熱する。また、基板22には、発熱体31〜34の他に、例えば、メモリモジュール(DIMM)などのその他の発熱体35,36,37が実装されている。
The
冷却部40は、複数の冷却部材41,42,43,44を有している。図2に示されるように、冷却部材41は、例えば、クーリングプレートとされており、中空状に形成されている。この冷却部材41の内壁面からは、複数のフィン46が立設されている。この冷却部材41は、発熱体31に重ね合わされている。その他の冷却部材42〜44も、冷却部材41と同様の構成とされており、発熱体32〜34にそれぞれ重ね合わされている。
The cooling
供給配管14は、図示しない冷却流体循環装置の出口と冷却部材41の入口(冷却部40の入口)とを接続しており、排出配管16は、冷却部材44の出口(冷却部40の出口)と上述の冷却流体循環装置の入口とを接続している。
The
また、冷却部材41の出口と冷却部材42の入口とは、接続管51により接続されており、冷却部材42の出口と冷却部材43の入口とは、接続管52により接続されている。また、冷却部材43の出口と冷却部材44の入口とは、接続管53により接続されている。
The outlet of the
そして、図示しない冷却流体循環装置から冷却流体が送出されると、この冷却流体は、供給配管14を通じて電子機器12に供給され、電子機器12から排出配管16を通じて上述の冷却流体循環装置に戻る。
When a cooling fluid is sent from a cooling fluid circulation device (not shown), the cooling fluid is supplied to the
つまり、より具体的には、供給配管14を流れる冷却流体は、冷却部材41、接続管51、冷却部材42、接続管52、冷却部材43、及び、接続管53を通って冷却部材44に至る。また、冷却部材41〜44に至った冷却流体は、排出配管16を通じて冷却流体循環装置に戻る。
That is, more specifically, the cooling fluid flowing through the
また、このときに、冷却流体が流れる冷却部材41〜44(冷却部40)と発熱体31〜34とがそれぞれ熱交換することで、発熱体31〜34が冷却される。この場合の冷却流体としては、例えば、水などが使用される。
Further, at this time, the
また、上述の供給配管14及び排出配管16は、互いに並列に設けられた並列部14A,16Aを有している。そして、この並列部14A,16Aには、熱交換部18が設けられている。
The
熱交換部18は、図3に示されるように、第一多孔質体62と第二多孔質体64を有している。この第一多孔質体62及び第二多孔質体64は、筐体24の内部に収容されている。
As shown in FIG. 3, the
第一多孔質体62は、断面円環状に形成されており、供給配管14の周囲に設けられている。一方、第二多孔質体64は、排出配管16と第一多孔質体62との間に設けられており、この排出配管16と第一多孔質体62とを繋いでいる。この第一多孔質体62及び第二多孔質体64は、例えば、ポリイミド系、又は、フッ素系の樹脂により形成されている。
The first
また、第一多孔質体62には、複数の孔の内周面を含む全体に撥水処理が施されている。この撥水処理には、例えば、フロン系、又は、シリコーン系の処理剤等が用いられる。一方、第二多孔質体64には、複数の孔の内周面を含む全体に親水処理が施されている。この親水処理には、例えば、アクリルアミド系の処理剤等が用いられる。この第一多孔質体62及び第二多孔質体64の下方には、断熱材で形成された受け皿66が設けられている。
Further, the first
また、図1に示されるように、筐体24の内部には、上述の送風部20により、冷却風Wの流れが形成される。そして、このようにして、電子機器12の筐体24の内部に冷却風Wの流れが形成されることにより、第一多孔質体62及び第二多孔質体64には、電子機器12が設置された環境70の雰囲気が供給されている。
Further, as shown in FIG. 1, the flow of the cooling air W is formed inside the
次に、本願の開示する技術の第一実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, operations and effects of the first embodiment of the technology disclosed in the present application will be described.
この冷却システム10では、図示しない冷却流体循環装置から冷却流体が送出されると、冷却流体が各冷却部材41〜44に供給される。そして、冷却流体が流れる冷却部材41〜44と発熱体31〜34とがそれぞれ熱交換することで、発熱体31〜34が冷却される。
In the
このとき、例えば、環境70の雰囲気が十分に乾燥しており、この環境70の露点が冷却流体の温度よりも低ければ、供給配管14に結露は発生しない。一方、例えば作業者がコンピュータルームに入ったため、電子機器12の周辺の湿度が局所的に高くなり、環境70の露点が冷却流体の温度よりも高くなると熱交換部18による熱交換領域において供給配管14に結露が生じる。
At this time, for example, if the atmosphere of the
ここで、上述のように、第一多孔質体62には、複数の孔の内周面を含む全体に撥水処理が施されており、第二多孔質体64には、複数の孔の内周面を含む全体に親水処理が施されている。従って、供給配管14に生じた結露水は、第一多孔質体62により吸収された後、第二多孔質体64に移動する。この結果、供給配管14と排出配管16との間の熱抵抗が下がり、排出配管16を流れる高温の冷却流体から供給配管14を流れる低温の冷却流体へ熱が移動し、供給配管14を流れる冷却流体の温度が上昇する。
Here, as described above, the first
このように、この冷却システム10によれば、供給配管14を流れる冷却流体の温度が電子機器12の設置された環境70の露点よりも低い場合には、熱交換部18により供給配管14と排出配管16との間で熱交換される。よって、電子機器12が設置された環境70の湿度が局所的に上昇した場合でも、基板22上での結露を抑制することができる。従って、過剰なマージンを設けることなく、環境70の温度よりも低温の冷却流体を電子機器12に供給することができる。
As described above, according to the
しかも、熱交換部18に第一多孔質体62及び第二多孔質体64を用いているので、簡単な構造により熱交換することができる。
And since the 1st
また、第一多孔質体62には、撥水処理が施され、第二多孔質体64には、親水処理が施されているので、結露水の移動を円滑に行うことができる。これにより、供給配管14と排出配管16との間の熱交換を迅速に行うことができる。
Further, since the first
また、第一多孔質体62及び第二多孔質体64には、電子機器12が設置された環境70の雰囲気が供給されているので、この環境70の雰囲気に対応した迅速な熱交換を行うことができる。
Further, since the atmosphere of the
また、第一多孔質体62及び第二多孔質体64は、電子機器12の筐体24の内部に収容されている。従って、送風部20により電子機器12が設置された環境70の雰囲気を第一多孔質体62及び第二多孔質体64に供給しつつ、この筐体24により第一多孔質体62及び第二多孔質体64を保護することができる。
Further, the first
[第二実施形態]
次に、本願の開示する技術の第二実施形態を説明する。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the technology disclosed in the present application will be described.
図4に示される本願の開示する技術の第二実施形態に係る冷却システム80は、上述の第一実施形態に係る冷却システム10に対し、次の如く構成が変更されている。
The
つまり、供給配管14における熱交換部18による熱交換領域(並列部14A)よりも上流側の部位には、平面視にて略U字状に折り曲げられた折曲部14Bが形成されている。この折曲部14Bには、ラジエータ82が設けられている。この折曲部14B及びラジエータ82は、基板22よりも冷却風Wの流れの下流側に配置されている。
That is, a
従って、この冷却システム10によれば、基板22に実装された発熱体31〜34や、その他の発熱体35〜37により冷却風の温度が上昇しても、この冷却風をラジエータ82により冷却することができる。これにより、電子機器12が設置された環境70の温度の上昇を抑制することができる。
Therefore, according to the
[第三実施形態]
次に、本願の開示する技術の第三実施形態を説明する。[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the technology disclosed in the present application will be described.
図5に示される本願の開示する技術の第三実施形態に係る冷却システム90は、上述の第二実施形態に係る冷却システム80に対し、次の如く構成が変更されている。
The
つまり、この冷却システム90には、バイパス管92が追加されている。このバイパス管92は、供給配管14における熱交換部18による熱交換領域(並列部14A)よりも上流側の部位と、排出配管16における熱交換部18による熱交換領域(並列部16A)よりも下流側の部位とをバイパスしている。
That is, a
また、このバイパス管92と並列部14Aとの分岐部には、例えば、流量調整バルブ等の流量調整部94が設けられている。この流量調整部94は、供給配管14を流れる冷却流体の流量と、バイパス管92を流れる冷却流体の流量との割合を調整する。
Further, a flow
さらに、この冷却システム90は、図6に示されるように、温度検出器96、湿度検出器98、及び、制御部100を備えている。
Furthermore, the
温度検出器96は、冷却部40の入口付近に設けられており、冷却部40に供給される冷却流体の温度を検出する。湿度検出器98は、環境70に設置されており、この環境70の湿度(相対湿度)を検出する。制御部100は、例えば、演算素子(CPU)や記憶装置を有する電子回路等とされている。
The
そして、この冷却システム90では、冷却部40に供給される冷却流体の温度が環境70の露点よりも高くなるように、温度検出器96及び湿度検出器98の検出結果に基づいて流量調整部94が制御部100により制御される。
In the
従って、例えば、冷却部40に供給される冷却流体の温度が環境70の露点以下となるような場合には、冷却部40に供給される冷却流体の流量が少なくなるように、流量調整部94が制御される。これにより、排出配管16を流れる冷却流体の温度が上昇するため、供給配管14を流れる冷却流体の温度も上昇する。この結果、基板22上での結露を抑制することができる。
Therefore, for example, when the temperature of the cooling fluid supplied to the
また、例えば、冷却部40に供給される冷却流体の温度が環境70の露点よりも十分に高い場合には、冷却部40に供給される冷却流体の流量が多くなるように、流量調整部94が制御される。すなわち、制御部100は、冷却部40に供給される冷却流体の温度が環境70の露点よりも高い一定の温度範囲に収まるように、温度検出器96及び湿度検出器98の検出結果に基づいて流量調整部94を制御する。この一定の温度範囲は、環境70の露点よりも高く、且つ、発熱体31〜34を適切に冷却できる温度に設定される。
For example, when the temperature of the cooling fluid supplied to the
従って、冷却部40に供給される冷却流体の温度を、環境70の露点よりも高く維持しつつ、発熱体31〜34の冷却に必要な適切な値に保つことができる。これにより、発熱体31〜34を適切に冷却することができる。
Therefore, the temperature of the cooling fluid supplied to the
次に、上記各実施形態の変形例について説明する。 Next, modified examples of the above embodiments will be described.
上記各実施形態では、第一多孔質体62に撥水処理が施され、第二多孔質体64に親水処理が施されることにより、第一多孔質体62から第二多孔質体64へ結露水が移動されていた。ところが、その他にも、例えば、第一多孔質体62における各孔の孔径が、第二多孔質体64における各孔の孔径よりも大きく設定されても良い。そして、この孔径の違いによる毛細管現象を利用することにより、第一多孔質体62から第二多孔質体64へ結露水が移動されても良い。なお、この場合の孔径とは、複数の孔の平均孔径のことである。
In each of the above embodiments, the first
このように構成されていても、供給配管14に生じた結露水の移動を第一多孔質体62から第二多孔質体64へ円滑に行うことができる。これにより、供給配管14と排出配管16との間の熱抵抗が下がるので、この結果、上記実施形態と同様に、供給配管14と排出配管16との間の熱交換を迅速に行うことができる。
Even in such a configuration, the dew condensation water generated in the
また、第一多孔質体62に撥水処理が施され、第二多孔質体64に親水処理が施された上で、第一多孔質体62における各孔の孔径が、第二多孔質体64における各孔の孔径よりも大きく設定されても良い。
Further, after the water repellent treatment is performed on the first
また、上記各実施形態において、第一多孔質体62及び第二多孔質体64は、電子機器12の筐体24の内部に収容されていた。ところが、第一多孔質体62及び第二多孔質体64は、電子機器12の筐体24の外部に設けられていても良い。そして、これにより、電子機器12が設置された環境70の雰囲気が第一多孔質体62及び第二多孔質体64に供給されても良い。
In each of the above embodiments, the first
また、上記各実施形態において、熱交換部18は、第一多孔質体62と第二多孔質体64を有していたが、図7に示されるように、撥水部材102と親水部材104を有していても良い。
Further, in each of the above embodiments, the
撥水部材102は、断面円環状に形成されており、供給配管14の周囲に設けられている。この撥水部材102は、例えば、樹脂部材の表面に撥水処理を施す等により撥水性を有している。一方、親水部材104は、排出配管16と撥水部材102との間に設けられており、この排出配管16と撥水部材102とを繋いでいる。この親水部材104は、例えば、樹脂部材の表面に親水処理等を施す等により親水性を有している。
The
このように構成されていても、供給配管14に生じた結露水の移動を撥水部材102から親水部材104へ円滑に行うことができる。これにより、供給配管14と排出配管16との間の熱抵抗が下がるので、この結果、上記実施形態と同様に、供給配管14と排出配管16との間の熱交換を迅速に行うことができる。
Even in such a configuration, the dew condensation water generated in the
以上、本願の開示する技術の一態様について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although one aspect of the technology disclosed in the present application has been described above, the technology disclosed in the present application is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
Claims (11)
前記電子機器に冷却流体を供給する供給配管と、
前記電子機器から前記冷却流体を排出する排出配管と、
前記供給配管に設けられた第一の部材と、前記排出配管と前記第一の部材とを繋ぐ第二の部材とを有し、前記供給配管を流れる前記冷却流体の温度が前記電子機器の設置された環境の露点よりも低い場合に、前記供給配管に生じた結露水を前記第一の部材から前記第二の部材に移動させ、前記供給配管と前記排出配管との間で熱交換する熱交換部と、
を備えた冷却システム。 Electronic equipment,
A supply pipe for supplying a cooling fluid to the electronic device;
A discharge pipe for discharging the cooling fluid from the electronic device;
A first member provided in the supply pipe, and a second member that connects the discharge pipe and the first member, and the temperature of the cooling fluid flowing through the supply pipe is set in the electronic device. When the dew point of the environment is lower, the condensed water generated in the supply pipe is moved from the first member to the second member, and heat is exchanged between the supply pipe and the discharge pipe. An exchange,
With cooling system.
前記第二の部材は、前記排出配管と前記第一多孔質体とを繋ぐ第二多孔質体である、
請求項1に記載の冷却システム。 The first member is a first porous body provided in the supply pipe ,
The second member is a second porous body that connects the discharge pipe and the first porous body ,
The cooling system according to claim 1.
前記第二多孔質体には、親水処理が施されている、
請求項2に記載の冷却システム。 The first porous body is subjected to a water repellent treatment,
The second porous body has been subjected to a hydrophilic treatment,
The cooling system according to claim 2.
請求項2又は請求項3に記載の冷却システム。 The pore diameter of the first porous body is set larger than the pore diameter of the second porous body,
The cooling system according to claim 2 or claim 3.
請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の冷却システム。 The environment of the environment is supplied to the first porous body and the second porous body,
The cooling system according to any one of claims 2 to 4.
前記第一多孔質体及び前記第二多孔質体には、送風部によって前記筐体の内部に冷却風の流れが形成されることにより、前記環境の雰囲気が供給されている、
請求項5に記載の冷却システム。 The first porous body and the second porous body are housed inside a housing of the electronic device,
The atmosphere of the environment is supplied to the first porous body and the second porous body by forming a flow of cooling air inside the casing by the blower unit.
The cooling system according to claim 5.
前記第二の部材は、前記排出配管と前記撥水部材とを繋ぐ親水部材である、
請求項1に記載の冷却システム。 The first member is a water repellent member provided in the supply pipe ,
The second member is a hydrophilic member that connects the discharge pipe and the water repellent member .
The cooling system according to claim 1.
前記筐体の内部に収容され発熱体が実装された基板よりも前記冷却風の流れの下流側に配置されると共に、前記供給配管に設けられたラジエータと、
を備えた請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷却システム。 An air blower that forms a flow of cooling air inside the housing of the electronic device;
A radiator disposed in the supply pipe and disposed on the downstream side of the flow of the cooling air rather than a substrate housed in the housing and mounted with a heating element;
The cooling system according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記供給配管を流れる前記冷却流体の流量と前記バイパス管を流れる前記冷却流体の流量との割合を調整する流量調整部と、
を備えた請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の冷却システム。 A bypass pipe that bypasses a site upstream of the heat exchange region by the heat exchange unit in the supply pipe and a site downstream of the heat exchange region by the heat exchange unit in the discharge pipe;
A flow rate adjusting unit for adjusting a ratio between a flow rate of the cooling fluid flowing through the supply pipe and a flow rate of the cooling fluid flowing through the bypass pipe;
The cooling system as described in any one of Claims 1-8 provided with these.
前記環境の湿度を検出する湿度検出器と、
前記電子機器に供給される前記冷却流体の温度が前記環境の露点よりも高くなるように、前記温度検出器及び前記湿度検出器の検出結果に基づいて前記流量調整部を制御する制御部と、
を備えた請求項9に記載の冷却システム。 A temperature detector for detecting a temperature of the cooling fluid supplied to the electronic device;
A humidity detector for detecting the humidity of the environment;
A control unit that controls the flow rate adjusting unit based on the detection results of the temperature detector and the humidity detector so that the temperature of the cooling fluid supplied to the electronic device is higher than the dew point of the environment;
The cooling system according to claim 9, comprising:
請求項10に記載の冷却システム。 The controller is configured based on the detection results of the temperature detector and the humidity detector so that the temperature of the cooling fluid supplied to the electronic device falls within a certain temperature range higher than the dew point of the environment. Control the flow control unit,
The cooling system according to claim 10.
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