JP6904333B2 - 冷却装置、制御方法および記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態における冷却装置1000の構成について説明する。図1は、冷却装置1000の構成を透過して示す図である。なお、図1には、鉛直方向Gが示されている。冷却装置1000は、たとえばデータセンターに設置されている。
また、空調ブロア部510の消費電力Wf0について、実験により予め算出した値を、データテーブル573に記憶してもよい。この場合、ブロア電力算出部572cは、式(1)を用いて空調ブロア部510の消費電力Wf0を算出することに代えて、データテーブル573に記憶されている空調ブロア部510の消費電力Wf0を取得することもできる。
そして、装置成績係数算出部572bは、電子機器300の発熱量Qと、冷凍機530の消費電力Wcと、空調ブロア部510の消費電力Wf0とに基づいて、式(3)を用いて、装置成績係数ACOPを求める。ここで、算出される装置成績係数ACOPを初期ACOPとする。式(3)のWf0およびWc0には、式(1)および式(2)により算出された値を用いる。
以上のように、S16にて、冷却装置1000は、装置成績係数ACOPを算出する。
また、空調ブロア部510の消費電力Wf1について、実験により予め算出した値を、データテーブル573に記憶してもよい。この場合、ブロア電力算出部572cは、式(4)を用いて空調ブロア部510の消費電力Wf1を算出することに代えて、データテーブル573に記憶されている空調ブロア部510の消費電力Wf1を取得することもできる。
そして、装置成績係数算出部572bは、電子機器300の発熱量Qと、冷凍機530の消費電力Wc1と、空調ブロア部510の消費電力Wf1とに基づいて、式(6)を用いて、装置成績係数ACOP(1)を求める。式(6)のWf1およびWc1には、式(4)および式(5)により算出された値を用いる。前述の通り、電子機器300の発熱量Qは一定値である。電子機器300の発熱量Qは、予めカタログ等から知られているものであり、たとえばデータテーブル573に予め記憶されている。式(6)は、式(3)に準ずる。
以上のように、S106にて、冷却装置1000は、装置成績係数ACOP(1)を算出する。
また、制御部560は、ブロア電力算出部572cと、冷凍機電力算出部572aと、装置成績係数算出部572bと、ブロア回転数制御部581(送風部回転制御部)と、冷媒温度制御部582とを有する。
本発明の第2の実施の形態における冷却装置1000Aの構成について説明する。図8は、冷却装置1000Aの構成を透過して示す図である。なお、図8には、鉛直方向Gが示されている。なお、図8では、図1〜図7で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1〜図7に示した符号と同等の符号を付している。冷却装置1000Aは、たとえばデータセンターに設置されている。
次に、冷却装置1000は、データテーブル573から、空調ブロア部510の回転数(ブロア回転数)を読み出し、ブロア回転数を読み出した値に設定する(S213)。具体的には、中央制御部570Aが、データテーブル573から、空調ブロア部510の回転数(ブロア回転数)を読み出す。このとき、データテーブル573には、空調ブロア部510の回転数が、空調機500の熱交換量Qcに対応して、予め記憶されている。
したがって、まず、中央制御部570Aは、式(8)を用いて、S212で算出された局所冷却器400の熱交換量Qrから、空調機500の熱交換量Qcを算出する。そして、中央制御部570Aは、空調機500の熱交換量Qcの算出値に対応するブロア回転数(空調ブロア部510の回転数)を、データテーブル573から、読み出す。
また、空調ブロア部510の消費電力Wf1について、実験により予め算出した値を、データテーブル573に記憶してもよい。この場合、ブロア電力算出部572cは、式(9)を用いて空調ブロア部510の消費電力Wf1を算出することに代えて、データテーブル573に記憶されている空調ブロア部510の消費電力Wf1を取得することもできる。
そして、装置成績係数算出部572bは、電子機器300の発熱量Qと、冷凍機530の消費電力Wc1と、空調ブロア部510の消費電力Wf1とに基づいて、式(11)を用いて、装置成績係数ACOP(1)を求める。式(11)のWf1およびWc1には、式(9)および式(10)により算出された値を用いる。前述の通り、電子機器300の発熱量Qは一定値である。電子機器300の発熱量Qは、予めカタログ等から知られているものであり、たとえばデータテーブル573に予め記憶されている。式(11)は、式(6)に準ずる。
以上のように、S214にて、冷却装置1000は、装置成績係数ACOP(1)を算出する。
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態における冷却装置1000Bの構成について説明する。図12は、冷却装置1000Bの構成を示す図である。図12なお、図12では、図1〜図11で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1〜図11に示した符号と同等の符号を付している。冷却装置1000Bは、たとえばデータセンターに設置されている。
また、制御部560Bは、ブロア電力算出部572cと、冷凍機電力算出部572aと、装置成績係数算出部572bと、ブロア回転数制御部581(送風部回転制御部)と、冷媒温度制御部582とを有する。
なお、各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図13に示すような情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図13は、制御部560、560A、560B等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。
情報処理装置2000は、一例として、以下のような構成を含む。
・CPU(Central Processing Unit)2001
・ROM(Read Only Memory)2002
・RAM(Random Access Memory)2003
・RAM2003にロードされるプログラム2004
・プログラム2004を格納する記憶装置2005
・記録媒体2006の読み書きを行うドライブ装置2007
・通信ネットワーク2009と接続する通信インターフェース2008
・データの入出力を行う入出力インターフェース2010
・各構成要素を接続するバス2011
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム2004をCPU2001が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム2004は、例えば、予め記憶装置2005やRAM2003に格納されており、必要に応じてCPU2001が読み出す。なお、プログラム2004は、通信ネットワーク2009を介してCPU2001に供給されてもよいし、予め記録媒体2006に格納されており、ドライブ装置2007が当該プログラムを読み出してCPU2001に供給してもよい。
各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置2000とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路 (circuitry)や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップ によって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップ によって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
[付記1]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、 送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出するブロア電力算出部と、
前記電子機器の熱交換量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める冷凍機電力算出部と、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求める装置成績係数算出部と、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御する送風部回転制御部と、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する冷媒温度制御部とを有する冷却装置。
[付記2]
前記第1の冷媒温度と、前記冷媒を前記凝縮器から前記冷凍機へ輸送する第1の管を流れる前記冷媒の温度である第2の冷媒温度と、前記第1の管を流れる冷媒の流量である冷媒流量とに基づいて、前記局所冷却器の熱交換量を求める局所冷却器熱交換量算出部とをさらに備え、
前記冷凍機電力算出部は、前記局所冷却器の熱交換量と、前記空調機の熱交換量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める付記1に記載の冷却装置。
[付記3]
前記送風部回転制御部は、前記送風部から前記電子機器へ供給される空気の温度である供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になるように、前記送風部の回転数を制御し、前記冷媒温度制御部は、前記供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になるように、前記第1の冷媒温度を制御する付記1または2に記載の冷却装置。
[付記4]
前記送風部回転制御部は、前記送風部から前記電子機器へ供給される空気の温度である供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になった後に所定時間が経過した後に、前記送風部の回転数を制御する付記1または2に記載の冷却装置。
[付記5]
前記所定時間は、前記冷凍機の周囲の温度が予め定められた値に変化するまでの時間である付記4に記載の冷却装置。
[付記6]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御方法であって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出するブロア電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める冷凍機電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求める装置成績係数算出ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御する送風部回転制御ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する冷媒温度制御ステップとを含む制御方法。
[付記7]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御方法であって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出し、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求め、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求め、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御し、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する制御方法。
[付記8]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御プログラムであって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出するブロア電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める冷凍機電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求める装置成績係数算出ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御する送風部回転制御ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する冷媒温度制御ステップとを含む処理をコンピュータに行わす制御プログラム。
[付記9]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御プログラムであって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出し、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求め、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求め、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御し、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する処理をコンピュータに行わす制御プログラム。
[付記10]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出するブロア電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める冷凍機電力算出ステップと、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求める装置成績係数算出ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御する送風部回転制御ステップと、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する冷媒温度制御ステップとを含む処理をコンピュータに行わす制御プログラムを記憶する記憶媒体。
[付記11]
電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御部とを備えた冷却装置の制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記送風部の回転数に基づいて、送風部の消費電力を算出し、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求め、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求め、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御し、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する処理をコンピュータに行わす制御プログラムを記憶する記憶媒体。
この出願は、2016年3月24日に出願された日本出願特願2016−060682を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
110 ラック
200 機械室
201 第1の収容部
202 第2の収容部
203 第1の開口部
204 第2の開口部
300 電子機器
400 局所冷却器
410 蒸発器
411 上タンク部
412 下タンク部
413 連結管部
414 蒸発器用フィン部
420 凝縮器
420A 第1の凝縮器
420B 第2の凝縮器
421 上タンク部
422 下タンク部
423 連結管部
424 凝縮器用フィン部
430 蒸気管
440 液管
450 第1の管
460 第2の管
500 空調機
510 空調ブロア部
520 熱交換器
530 冷凍機
530A 第1の冷凍機
530B 第2の冷凍機
540 第3の管
550 第4の管
560、560A、560B 制御部
570、570A 判断部
571、571A 温度取得部
572、572A 中央制御部
572a 冷凍機電力算出部
572b 装置成績係数算出部
572c ブロア電力算出部
572d 局所冷却器熱交換量算出部
573 データテーブル
580 出力部
581 ブロア回転数制御部
582 冷媒温度制御部
610 第1の温度検出部
620 第2の温度検出部
630 第3の温度検出部
700 流量検出部
900 筐体
1000、1000A、1000B 冷却装置
Claims (6)
- 電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記送風部の回転数に基づいて、前記送風部の消費電力を算出するブロア電力算出手段と、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求める冷凍機電力算出手段と、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求める装置成績係数算出手段と、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御する送風部回転制御手段と、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する冷媒温度制御手段とを有する冷却装置。 - 前記送風部回転制御手段は、前記送風部から前記電子機器へ供給される空気の温度である供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になるように、前記送風部の回転数を制御し、前記冷媒温度制御手段は、前記供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になるように、前記第1の冷媒温度を制御する請求項1に記載の冷却装置。
- 前記送風部回転制御手段は、前記送風部から前記電子機器へ供給される空気の温度である供給温度が前記供給温度の上限閾値以下を満たしつつ、前記装置成績係数が最大になった後に所定時間が経過した後に、前記送風部の回転数を制御する請求項1に記載の冷却装置。
- 前記所定時間は、前記冷凍機の周囲の温度が予め定められた値に変化するまでの時間である請求項3に記載の冷却装置。
- 電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御手段とを備えた冷却装置の制御方法であって、
前記送風部の回転数に基づいて、前記送風部の消費電力を算出し、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求め、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求め、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御し、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する制御方法。 - 電子機器の排気熱を受熱する蒸発器と、
前記蒸発器により受熱された前記排気熱を放熱する凝縮器と、
前記電子機器の排気熱を受熱する熱交換器と、
前記凝縮器および前記熱交換器との間で冷媒を循環させて、前記熱交換器および前記蒸発器により受熱される排気熱を放熱する冷凍機と、
前記電子機器を冷却するための送風を前記電子機器へ供給する送風部と、
前記送風部および前記冷凍機の動作を制御する制御手段とを備えた冷却装置の制御プログラムであって、
前記送風部の回転数に基づいて、前記送風部の消費電力を算出し、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の成績係数とに基づいて、前記冷凍機の消費電力を求め、
前記電子機器の発熱量と、前記冷凍機の消費電力と、前記送風部の消費電力とに基づいて、前記蒸発器、前記凝縮器、前記熱交換器、前記冷凍機および前記送風部を含む装置の成績係数である装置成績係数を求め、
前記装置成績係数に基づいて、前記送風部の回転数を制御し、
前記装置成績係数に基づいて、前記冷凍機から流出する前記冷媒の温度である第1の冷媒温度を制御する処理をコンピュータに行わす制御プログラム。
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