JPH06104585A - 液冷式冷却装置 - Google Patents

液冷式冷却装置

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JPH06104585A
JPH06104585A JP1712693A JP1712693A JPH06104585A JP H06104585 A JPH06104585 A JP H06104585A JP 1712693 A JP1712693 A JP 1712693A JP 1712693 A JP1712693 A JP 1712693A JP H06104585 A JPH06104585 A JP H06104585A
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JP
Japan
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cooling
liquid
module
modules
cooling device
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Application number
JP1712693A
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English (en)
Inventor
Masakazu Oshima
正和 大嶋
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】例えば大型電算機システムに適用の冷却装置と
して要求される「活性保守」,「活性増設」条件の下で
各種メンテナンス,熱交換器の増設作業を支障なく進め
ることができるようにした液冷式冷却装置を提供する。 【構成】各基ごとに送風ファン4,熱交換器5, 送液ポ
ンプ6, 冷媒タンク7を内蔵して独立構成された外形が
直方体になる複数基の冷却モジュール3I〜3IVを碁盤
目状に組合わせ、かつ各モジュールの相互間を仕切隔壁
10により隔離して冷却ユニット3を構築する。ここ
で、熱交換器5は各冷却モジュールの外周2面にまたが
るよう配置したL字形であり、かつ熱交換器の内側にフ
ァン4,ポンプ6,および冷媒タンク7を上下に並べて
配備し、ファン,モータを1台の駆動モータ11に連結
して駆動する。そして、メンテナンス,増設作業は1基
の冷却モジュールを単位とし、残りの冷却モジュールを
継続運転のまま行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大型電算機などを対象
とした冷却システムに適用する液冷式冷却装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】大型電算機の回路に組み込まれたLS
I,メモリなどの内蔵素子の発生熱を除熱するための冷
却システムとして、電算機に水冷式冷却装置を付設した
ものが公知である。図3はかかる水冷式冷却装置のシス
テム図であり、1は電算機の内蔵素子、2は素子1に取
付けたコールドプレート、3は冷却ユニットであり、該
冷却ユニット3は送風ファン4と組合わせた風冷式熱交
換器5と、送液ポンプ6と、冷媒タンク7を含み、前記
コールドプレート2との間で図示のように配管して冷却
水循環回路を構成している。
【0003】次に、前記冷却ユニット3の具体的な従来
構造を図5に示す。図示例は熱交換器5が増設分を含む
2基の熱交換器5I,5IIに分けてあり、風胴の外周に
は外形コ字形に屈曲形成した2基のフィンチューブ形熱
交換器5I,5IIが上下2段に並べて装備されており、
風胴の頂部には送風ファン4として3台の送風ファン4
I,4II,4III が、内方には予備分をを含めて2台の
送液ポンプ6I,6II、および冷媒タンク7が配備され
ている。なお、8は風胴の残り開放面を閉塞した側板、
9は各ポンプ6I,6IIの配管に接続した切替弁であ
る。
【0004】かかる構成で、ファン4I〜4III を運転
することにより、冷却空気が矢印のように熱交換器5
I,5IIを貫流して通風し、熱交換器に流れる冷媒との
間で熱交換して冷媒の熱を大気中に放熱する。なお、前
記のように2基に分けた熱交換器5I,5IIのうちの1
基はオプションとして追加装備した増設分であり、熱交
換器を1基だけで運転する場合には、増設分の熱交換器
の代わりにカバーを取付けて風胴の周面を閉塞しておく
ものとする。また、送風ファン4は3台のうち少なくと
も2台のファンで所要の冷却能力に必要な風量が確保で
きるように冗長設計されている。さらに、ポンプ6は常
時1台を運転し、万一運転中のポンプが故障した場合に
は残りの予備ポンプに切り替えるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来構造の液冷式冷却装置を大型電算機に付設して使用す
る場合には、メンテナンス面で次記のような問題点があ
る。すなわち、大型電算機は一般に年間を通じて昼夜連
続運転されていることから、冷却装置のメンテナンス時
には電算機システム,並びに冷却装置を運転継続のまま
メンテナンス作業が行える「活性保守」が必要条件とな
る。また、電算機システムの処理能力を高める場合に
は、その能力アップに伴う熱負荷増大に相応して冷却装
置の熱交換器を増設する必要が生じるが、この場合でも
前記の「活性保守」と同様に、電算機を運転継続のまま
熱交換器の増設作業が行えるようにした「活性増設」が
必要条件となる。
【0006】かかる点、図5の従来構成では、冷却ユニ
ット3の風胴内に収容したポンプ6の保守点検,あるい
は熱交換器5の増設時には風胴の周面を閉塞している側
板,カバーを取り外さないとメンテナンス作業が進めら
れず、しかもカバー,側板を取り外した状態では冷却風
が稼働中の熱交換器の側方を迂回して流れるようになる
ため冷却能力が大幅に低下してしまい、この結果として
前記した「活性保守」,「活性増設」の条件が満たされ
なくなる。また、風胴の頂部に並ぶ複数台の送風ファン
4のうちの1台が故障して停止すると、この停止ファン
を通じて外気が風胴内に流れ込むために冷却能力が急低
下してしまう。しかも、大型電算機では稼働中に冷却装
置の冷却能力が低下すると、内蔵素子が許容温度を超過
して重大事故に進展するおそれがある。
【0007】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、特に大型電算機
システムの冷却装置として要求される「活性保守」,
「活性増設」の制約条件の下で各種メンテナンス,熱交
換器の増設作業を進めることができるようにした液冷式
冷却装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液冷式冷却装置は、複数基の冷却モジュー
ルを組合わせて構築するものとし、ここで各基の冷却モ
ジュールは、外形が直方体で、その外周面上に配した熱
交換器と、熱交換器の内方に配した送風ファンを対にし
た構造になり、かつ前記冷却モジュールの複数基を碁盤
目状に重ね合わせて並置配備して冷却ユニットを構成す
るとともに、各冷却モジュールの相互間に仕切隔壁を配
して各基ごとに独立した風胴を形成して構成するものと
する。
【0009】また、前記の液冷式冷却装置の具体的な構
成として、次記のような実施態様がある。 (1)各基の冷却モジュールが、隣接する冷却モジュー
ルと重なり合わない外周2面にまたがるL字形の熱交換
器と、モジュールの上面側に開口した空気吐出口に臨ま
せて風胴内に収設した送風ファンとからなり、かつ各基
の空気吐出口を同一面に揃えて前後左右に並ぶ複数基の
冷却モジュールで冷却ユニットを構築する。
【0010】(2)各基の冷却モジュールが、隣接する
冷却モジュールと重なり合わない外周2面にまたがって
配置したL字形の熱交換器と、モジュールの後面側に開
口した空気吐出口に臨ませて風胴内に収設した送風ファ
ンとからなり、かつ各基の空気吐出口を同一面に揃えて
上下左右に並ぶ複数基の冷却モジュールで冷却ユニット
を構築し、さらにその背後側に各基の冷却モジュールに
共通な排気ダクトを構成する。
【0011】(3)前項(1)の構成において、各基の
冷却モジュールごとに、その風胴内に送風ファンと並置
して冷媒送液ポンプ,および冷媒タンクを内蔵した構成
とする。 (4)前項(3)の構成において、冷媒送液ポンプを冷
媒タンク内の液中に浸漬して設置する。
【0012】(5)前項(3),(4)において、送風フ
ァン,冷媒送液ポンプを同軸上に並べて1台の駆動モー
タに連結して駆動する。
【0013】
【作用】上記のように、冷却装置を複数基に分割した各
独立構造の冷却モジュールを組合わせて構築することに
より、各基の冷却モジュールを単位として、残り台数の
冷却モジュールを運転継続のままメンテナンス,熱交換
器増設作業を進めることができる。ここで、冷却装置は
増設,予備分を含めて、例えば4基の冷却モジュールを
組合わせて構築されており、このうち3基の冷却モジュ
ールを並列運転することで所要の冷却能力が確保できる
ように冗長設計されている。そして、運転中に1基の冷
却モジュールが万一故障した場合には、残り3基の冷却
モジュールを運転継続したまま故障の冷却モジュールを
停止し、装置から取り外して保守作業を行う。しかも、
故障の冷却モジュールを取り外しても、他の冷却モジュ
ールの風胴相互間は仕切隔壁により閉塞されているの
で、運転上で支障を来すことがない。また、冷却装置の
能力アップを図る場合でも、単体の冷却モジュールを単
位に増設することで簡単に対応できる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、各実施例の図中で図3,図4に対応する同一
部材には同じ符号が付してある。 実施例1:図1(a),(b)は、本発明の請求項2,4
に対応する実施例の具体的な構成を示すものであり、冷
却ユニット3は増設分の冷却モジュールを含めて4基の
冷却モジュール3I,3II,3III ,3IVを同一平面上
で前後左右に碁盤目状に並べて構築されており、かつ各
冷却モジュールの相互間を十文字形の仕切隔壁10によ
り隔離して各基ごとに独立した風胴を形成している。こ
こで、各基の冷却モジュールは外形が直方体であり、各
基ごとに送風ファン4,熱交換器5,送液ポンプ6,冷
媒タンク7を1台ずつ内蔵している。そして、熱交換器
5は、周囲4面のうち、隣接する冷却モジュールと重な
り合う2面を除く外周2面にまたがるようにL字形に屈
曲形成して装備されており、その風胴内には上面側の空
気吐出口に臨ませてファン4が配備され、さらにその下
方にはポンプ6,冷媒タンク7が上下に並べて収容され
ている。また、図示例ではポンプ6が冷媒液中に浸漬す
るようにして冷媒タンク7に組み込まれており、かつフ
ァン4とポンプ6を同軸上に並べて両者を1台の駆動モ
ータ11に連結し、同時駆動するように構成している。
【0015】かかる構成で、駆動モータ11を運転する
ことによりファン4およびポンプ6が同時に回転駆動さ
れ、冷媒液の循環送流と同時に周囲から吸い込んだ冷却
空気が熱交換器5を通風し、上面に開口した空気吐出口
を通じて上方に排気される。また、冷却ユニットのメン
テナンス,熱交換器の増設作業は1基の冷却モジュール
を単位として行い、残りの冷却モジュールを継続運転の
ままメンテナンス作業を進めることができる。この場合
に冷却ユニット3から1基の冷却モジュールを取り外し
ても、残る3基の冷却モジュールの側面は仕切隔壁10
で閉塞されているので熱交換器5への通風に支障を来す
おそれはなく、これにより「活性保守」,「活性増設」
の条件を満たしつつメンテナンス,増設作業を進めるこ
とが可能である。
【0016】なお、図1では十文字になる仕切隔壁10
を各冷却モジュール3I〜3IVと切り離して配備したも
のを示したが、各基の冷却モジュールごとに個々に仕切
隔壁を付設した隣接モジュールとの間を閉塞するように
してもよい。 実施例2:図2は本発明の請求項5に対応する前記実施
例1の応用例を示すものであり、この実施例において
は、上下に並ぶファン4,ポンプ6に対してそれぞれに
駆動モータ11を1台ずつ連結して駆動するようにして
いる。この構成によれば、ファン4,ポンプ6を個別に
最適な回転数で駆動できる。
【0017】実施例3:図4(a),(b),(c)は冷却
モジュールを上下左右に配列にして冷却ユニットを構成
した本発明の請求項3に対応する実施例を示すものであ
る。すなわち、この実施例では増設分を含む合計4基の
冷却モジュール3I,3II,3III,3IVを上下左右に碁
盤目状に配列して冷却ユニット3を構成しており、当該
冷却ユニット3は電算機などの被冷却機器12のキャビ
ネットに併設した構築されている。ここで、各基の冷却
モジュールは、その前面および外周側面の2面にまたが
るようL字形に屈曲形成して配した熱交換器5と、その
内方に配した送風ファン4とからなり、各冷却モジュー
ルごとに仕切隔壁10により独立した風胴を形成して上
下左右に並ぶ各モジュールの相互間を隔離するととも
に、冷却ユニット3の背後側には各基の冷却モジュール
に共通な排気ダクト13を画成している。また、冷却ユ
ニット3の下部には予備ポンプを含めた2台の冷媒送液
ポンプ6を装備しており、かつ上下左右に並ぶモジュー
ル相互間の残余空間を利用してここに冷媒タンク7,お
よび冷媒配管14が配置されている。なお、15は冷媒
配管14と各モジュールの熱交換キャビネット5の冷媒
管との間を連結したセルフシール形のカプラである。
【0018】かかる構成で、送風ファン4を運転する
と、図示矢印のように冷却ユニット3の前面,側面から
吸い込んだ冷却空気が熱交換器5を通風した後、背後の
排気ダクト13を通じて冷却ユニットの上方に排気され
る。また、冷却ユニット3の稼働中に1台の送風ファン
4が故障して停止しても、各冷却モジュールの相互間が
仕切隔壁10が隔離されているので送風には支障がな
く、かつファンが故障した冷却モジュールは前記したカ
プラ15を切り離すことで冷却ユニット3より前方へ簡
単に引き出して修理することができる。しかも、1台の
冷却モジュールを取り外した状態でも、残る3台の冷却
モジュールの運転に支障を来すおそれは全くない。さら
に、当初は3基の冷却モジュールで冷却ユニット3を構
築しておき、あとから1基の冷却モジュールを増設する
場合でも、3基の冷却モジュールを運転継続のまま増設
作業を進めること可能であり、これにより、先記実施例
1と同様に「活性保守」,「活性増設」が実現できる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、冷却装置を複数に分割した冷却モジュールを組合わ
せて冷却ユニットを構成したことにより、1基の冷却モ
ジュールを単位として他の冷却モジュールを継続運転の
まま、例えば大型電算機システムの冷却装置として要求
される「活性保守」,「活性増設」条件の下でメンテナ
ンス,熱交換器の増設作業などを支障なく進めることが
できる。
【0020】また、特に本発明の請求項3〜5の構成を
採用することにより、冷却ユニットの小形,コンパクト
化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応する液冷式冷却装置の
構成を表す図であり、(a)は平面図、(b)は一部断
面側視図
【図2】本発明の実施例2に対応する応用実施例の冷却
モジュールの構成断面図
【図3】本発明の液冷式い冷却装置を電算機の内蔵素子
に適用した液冷冷却システムの構成図
【図4】本発明の実施例3に対応する液冷式冷却装置の
構成を表す図であり、(a)は平面図、(b)は側面
図、(c)は正面図
【図5】従来における液冷式冷却装置の構成を表す図で
あり、(a)は平面図、(b)は内部構造の正面図
【符号の説明】
3 冷却ユニット 3I 冷却モジュール 3II 冷却モジュール 3III 冷却モジュール 3IV 冷却モジュール 4 送風ファン 5 熱交換器 6 送液ポンプ 7 冷媒タンク 10 仕切隔壁 11 駆動モータ 13 排気ダクト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数基の冷却モジュールを組合わせて構築
    した液冷式冷却装置であって、各基の冷却モジュールは
    外形が直方体で、その外周面上に配した熱交換器と、熱
    交換器の内方に配した送風ファンを対にした構造にな
    り、かつ前記冷却モジュールの複数基を碁盤目状に並置
    配備して冷却ユニットを構成するとともに、各冷却モジ
    ュールの相互間に仕切隔壁を配して各基ごとに独立した
    風胴を形成したことを特徴とする液冷式冷却装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の冷却装置において、各基の
    冷却モジュールが、隣接する冷却モジュールと重なり合
    わない外周2面にまたがるL字形の熱交換器と、モジュ
    ールの上面側に開口した空気吐出口に臨ませて風胴内に
    収設した送風ファンとからなり、かつ各基の空気吐出口
    を同一面に揃えて前後左右に並ぶ複数基の冷却モジュー
    ルで冷却ユニットを構築したことを特徴とする液冷式冷
    却装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の冷却装置において、各基の
    冷却モジュールが、隣接する冷却モジュールと重なり合
    わない外周2面にまたがって配置したL字形の熱交換器
    と、モジュールの後面側に開口した空気吐出口に臨ませ
    て風胴内に収設した送風ファンとからなり、かつ各基の
    空気吐出口を同一面に揃えて上下左右に並ぶ複数基の冷
    却モジュールで冷却ユニットを構築し、さらにその背後
    側に各基の冷却モジュールに共通な排気ダクトを画成し
    たことを特徴とする液冷式冷却装置。
  4. 【請求項4】請求項2記載の冷却装置において、各基の
    冷却モジュールごとに、その風胴内に送風ファンと並置
    して冷媒送液ポンプ,および冷媒タンクを内蔵したこと
    を特徴とする液冷式冷却装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載の冷却装置において、冷媒送
    液ポンプを冷媒タンク内の液中に浸漬して設置したこと
    を特徴とする液冷式冷却装置。
  6. 【請求項6】請求項4,または5記載の冷却装置におい
    て、送風ファン,冷媒送液ポンプを同軸上に並べて1台
    の駆動モータに連結したことを特徴とする液冷式冷却装
    置。
JP1712693A 1992-08-06 1993-02-04 液冷式冷却装置 Pending JPH06104585A (ja)

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JP1712693A JPH06104585A (ja) 1992-08-06 1993-02-04 液冷式冷却装置

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JP20931692 1992-08-06
JP4-209316 1992-08-06
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