特許第6863450号(P6863450)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6863450
(24)【登録日】2021年4月5日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】温度制御装置
(51)【国際特許分類】
   F24F 11/46 20180101AFI20210412BHJP
   F24F 11/70 20180101ALI20210412BHJP
   F24F 11/32 20180101ALI20210412BHJP
   F24F 11/84 20180101ALI20210412BHJP
   F24F 5/00 20060101ALI20210412BHJP
   F24F 7/06 20060101ALI20210412BHJP
   F24F 140/50 20180101ALN20210412BHJP
【FI】
   F24F11/46
   F24F11/70
   F24F11/32
   F24F11/84
   F24F5/00 101Z
   F24F7/06 B
   F24F140:50
【請求項の数】6
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2019-508350(P2019-508350)
(86)(22)【出願日】2017年3月27日
(86)【国際出願番号】JP2017012383
(87)【国際公開番号】WO2018179050
(87)【国際公開日】20181004
【審査請求日】2019年8月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109313
【弁理士】
【氏名又は名称】机 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100124154
【弁理士】
【氏名又は名称】下坂 直樹
(72)【発明者】
【氏名】吉川 実
(72)【発明者】
【氏名】佐久間 寿人
(72)【発明者】
【氏名】轟 孔一
【審査官】 礒部 賢
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2015/121994(WO,A1)
【文献】 実開昭55−046129(JP,U)
【文献】 特開2010−270970(JP,A)
【文献】 特開2003−218569(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0242206(US,A1)
【文献】 特開平08−125372(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0126696(US,A1)
【文献】 特開2004−158641(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2013/0292088(US,A1)
【文献】 特開昭55−072770(JP,A)
【文献】 実公平04−007467(JP,Y2)
【文献】 特公平07−067020(JP,B2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F24F 11/00 − 11/89
F24F 3/00 − 3/16
F24F 7/06
G06F 1/20
H05K 7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体である熱担体が流出する流出部と前記熱担体が流入する流入部とを有し、熱源が設置された筐体の前記流出部から流出した前記熱担体を、第1の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第1の排出口から排出する、第1の冷却/加熱手段が内部に設置された第1のダクトと、
前記流出部から流出した前記熱担体を、第2の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第2の排出口から排出する、第2の冷却/加熱手段が内部に設置された第2のダクトとを備え、
前記第1のダクトにおける第1の経路長は、前記第2のダクトにおける第2の経路長よりも短く、
前記第1の吸入口における第1の面積は、前記第1のダクトにおける第1の圧力損失と前記第2のダクトにおける第2の圧力損失とが同一になる分だけ、前記第2の吸入口における第2の面積よりも小さ
度制御装置。
【請求項2】
流体である熱担体が流出する流出部と前記熱担体が流入する流入部とを有し、熱源が設置された筐体の前記流出部から流出した前記熱担体を、第1の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第1の排出口から排出する、第1の冷却/加熱手段が内部に設置された第1のダクトと、
前記流出部から流出した前記熱担体を、第2の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第2の排出口から排出する、第2の冷却/加熱手段が内部に設置された第2のダクトとを備え、
前記第1のダクトにおける第1の経路長は、前記第2のダクトにおける第2の経路長よりも短く、
前記第1の排出口における第3の面積は、前記第1のダクトにおける第1の圧力損失と前記第2のダクトにおける第2の圧力損失とが同一になる分だけ、前記第2の排出口における第4の面積よりも小さ
度制御装置。
【請求項3】
前記第1のダクト及び前記第2のダクトはそれぞれ、前記流出部及び前記流入部に対して互いに並列に設置された
請求項1又は2に記載の温度制御装置。
【請求項4】
前記第1の冷却/加熱手段は、前記第1のダクト内において、前記第1のダクトの長手方向に対して傾いた方向を向いて設置され、
前記第2の冷却/加熱手段は、前記第2のダクト内において、前記第2のダクトの長手方向に対して傾いた方向を向いて設置された
請求項1乃至の何れか1項に記載の温度制御装置。
【請求項5】
前記第1の冷却/加熱手段及び前記第2の冷却/加熱手段はそれぞれ、前記筐体の上方に設置され、前記熱担体の冷却を行い、
前記第1の冷却/加熱手段が設置された位置の近傍における前記第1のダクトの長手方向と、前記第2の冷却/加熱手段が設置された位置の近傍における前記第2のダクトの長手方向とは、互いに平行である
請求項2乃至4の何れか1項に記載の温度制御装置。
【請求項6】
前記第1のダクトは、経路の向きが滑らかに変化する第1の屈曲部を有し、
前記第2のダクトは、経路の向きが滑らかに変化する第2の屈曲部を有する
請求項5に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物の温度を制御する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
データセンター等において、サーバの冷却に要する空調電力の効率化が求められている。空調電力を低減するために、サーバルーム全体を冷却する全体空調機(ベース空調機)と、各サーバを集中的に冷却する局所空調機とが、併用されることがある。
【0003】
ベース空調機と局所空調機とを併用する空調技術の一例が、特許文献1に開示されている。特許文献1の発熱源冷却システムでは、サーバルームにおいて、サーバラックの前面側に冷気エリア(コールドアイル)が形成され、サーバラックの背面側に暖気エリア(ホットアイル)が形成される。ベース空調は、ホットアイルにおける空気の全体を冷却して、コールドアイルへ送り込む。局所空調機は、特定のサーバラックの上方において、ホットアイルにおける空気の一部を冷却して、コールドアイルへ送り込む。
【0004】
局所空調機はサーバルームにおいて広い設置場所を必要とすることが多い。そこで、熱交換能力が高く且つ小型な局所空調機が求められている。
【0005】
熱交換能力と小型化とを両立させる空調技術の一例が、特許文献2に開示されている。特許文献2の空調ユニットは、1つの吸気チャンバーと、それぞれが吸気チャンバーの出口の左側又は右側に接続された2つの熱交換室とを有する。各熱交換室には、それぞれ1つの熱交換コイルが設置される。各熱交換コイルは、平板の形状を有する。そして、各熱交換コイルは、熱交換室において、水平面内において送風方向に対して左右方向に斜めに設置される。従って、特許文献2の空調ユニットでは、所定の幅を有する熱交換室において、熱交換コイルが水平面内において送風方向に対して垂直に設置される場合に比べて、より表面積が大きい熱交換コイルが設置可能である。そして、熱交換コイルの表面積が大きいほど、熱交換コイルの熱交換能力は高い。以上の構成により、特許文献2の空調ユニットは、熱交換器における、熱交換能力と小型化とを両立させる。
【0006】
熱交換能力と小型化とを両立させる空調技術の別の一例が、特許文献3に開示されている。特許文献3の空気調和装置は、2つの熱交換体を含む。各熱交換体は、一群のヒートパイプから構成され、上下方向の中央において折り曲げられた平板の形状を有する。そして、各熱交換体の両端はそれぞれ、設置スペースにおいて、送風方向に対して上下方向に斜めに設置される。従って、特許文献3の空気調和装置では、所定の高さを有する設置スペースにおいて、平板の形状を有する熱交換体が送風方向に対して垂直に設置される場合に比べて、より表面積が大きい熱交換体が設置可能である。そして、熱交換体の表面積が大きいほど、熱交換体の熱交換能力は高い。以上の構成により、特許文献3の空気調和装置は、熱交換器における、熱交換能力と小型化とを両立させる。
【0007】
データセンターにおけるサーバは、高い可用性が求められる。そのため、データセンターにおけるサーバは、一部の構成要素が故障した際にもサービスを継続できるように、冗長構成を有することが多い。局所空調機の故障に伴いサーバが所定の限度を超えて高温になった場合にも、サーバの故障は発生する。そこで、局所空調機における耐故障性の向上が求められている。
【0008】
以下では、局所空調機を含む、対象物(温熱源又は冷熱源)の温度を制御(冷却又は加熱)するシステムを「温度制御システム」と称することとする。又、温度制御システムにおいて、対象物に接触して熱交換を行う装置、又は対象物に接触して熱交換を行う熱担体に接触して熱交換を行う装置を「温度制御装置」と称することとする。一方、温度制御システムにおいて、温度制御装置に接触して熱交換を行う装置、又は温度制御装置に接触して熱交換を行う熱担体に接触して熱交換を行う、対象物でない装置があれば、その装置を「排熱装置」と称することとする。
【0009】
特に、局所空調機において、温度制御装置を「受熱装置」と称することとする。受熱装置は、液冷媒を蒸発させること等により熱交換を行う熱交換器(蒸発器)を有する。又、排熱装置は、ガス冷媒を凝縮させること等により熱交換を行う熱交換器(凝縮器)を有する。
【0010】
局所空調機の耐故障性を向上させる技術の一例が、特許文献4に開示されている。特許文献4の冷却システム(局所空調機)は、2台の排熱装置(特許文献4では「冷媒装置」と称す)と、1台以上の受熱装置(特許文献4では「局所空調機」と称す)と、制御装置とを含む。排熱装置は、液冷媒を受熱装置へ送出し、受熱装置において吸熱により液冷媒が変化したガス冷媒を回収し、回収したガス冷媒を熱交換器(凝縮器)によって凝縮させる。排熱装置の一方(通常機)は、通常状態において運転されている。排熱装置の他方(冗長機)は、通常状態において運転を停止している。受熱装置は、排熱装置から送出されてきた液冷媒を用いて、熱交換器(蒸発器)によって暖気を冷却する。制御装置は、通常機が故障すると、冗長機の運転を開始し、通常機の運転を停止する。以上の構成により、特許文献4の局所空調機は、排熱装置における耐故障性を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2012−193891号公報
【特許文献2】特開平03−137429号公報
【特許文献3】特開2016−023837号公報
【特許文献4】特開2013−221634号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかしながら、特許文献4の冷却システムでは、受熱装置が有する熱交換器(蒸発器)は冗長化されていない。又、1台の受熱装置は、主に1つの対象物を冷却する。つまり、ある受熱装置が停止すると、ある対象物における冷却が不足する。従って、特許文献4の冷却システムには、受熱装置における耐故障性が不十分であるという問題がある。
【0013】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、温度制御装置における耐故障性を向上させることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一態様において、温度制御装置は、熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段とを含む第1の熱制御手段と、第1の冷却/加熱手段が熱担体の冷却を行う場合に熱担体の冷却を行うか、又は第1の冷却/加熱手段が熱担体の加熱を行う場合に熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段とを含み、第1の冷却/加熱パワーの低下を第2の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能であり、且つ第2の冷却/加熱パワーの低下を第1の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能である第2の熱制御手段とを備える。
【0015】
本発明の一態様において、温度制御装置の制御方法は、熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段と、自熱制御手段における故障を検出する第1の故障検出手段とを含む第1の熱制御手段と、第1の冷却/加熱手段が熱担体の冷却を行う場合に熱担体の冷却を行うか、又は第1の冷却/加熱手段が熱担体の加熱を行う場合に熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段と、自熱制御手段における故障を検出する第2の故障検出手段とを含む第2の熱制御手段とを含む温度制御装置の制御方法であって、第1の故障検出手段により第1の熱制御手段における故障が検出されておらず、且つ第2の故障検出手段により第2の熱制御手段における故障が検出されていない場合には、第1の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される第1の冷却/加熱手段における第1の冷却/加熱パワーと、第2の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される第2の冷却/加熱手段における第2の冷却/加熱パワーとを合わせて前記熱源からの熱を冷却可能な値とし、第1の故障検出手段により第1の熱制御手段における故障が検出された場合には、第2の冷却/加熱パワー調節手段によって第2の冷却/加熱手段における第2の冷却/加熱パワーを、前記第2の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させ、第2の故障検出手段により第2の熱制御手段における故障が検出された場合には、第1の冷却/加熱パワー調節手段によって第1の冷却/加熱手段における第1の冷却/加熱パワーを前記第1の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させる。
【0016】
本発明の一態様において、温度制御装置の制御プログラムを格納した非一時的な記憶媒体は、熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段と、自熱制御手段における故障を検出する第1の故障検出手段とを含む第1の熱制御手段と、第1の冷却/加熱手段が熱担体の冷却を行う場合に熱担体の冷却を行うか、又は第1の冷却/加熱手段が熱担体の加熱を行う場合に熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、記第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段と、自熱制御手段における故障を検出する第2の故障検出手段とを含む第2の熱制御手段とを含む温度制御装置が備えるコンピュータに、第1の故障検出手段により第1の熱制御手段における故障が検出されておらず、且つ第2の故障検出手段により第2の熱制御手段における故障が検出されていない場合には、第1の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される第1の冷却/加熱手段における第1の冷却/加熱パワーと、第2の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される第2の冷却/加熱手段における第2の冷却/加熱パワーとを合わせて前記熱源からの熱を冷却可能な値とし、第1の故障検出手段により第1の熱制御手段における故障が検出された場合には、第2の冷却/加熱パワー調節手段によって第2の冷却/加熱手段における第2の冷却/加熱パワーを、前記第2の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させ、第2の故障検出手段により第2の熱制御手段における故障が検出された場合には、第1の冷却/加熱パワー調節手段によって第1の冷却/加熱手段における第1の冷却/加熱パワーを前記第1の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させる冗長制御処理を実行させる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、温度制御装置における耐故障性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の第1の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
図2】本発明の第2の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す正面図である。
図3】本発明の第2の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す斜視図である。
図4】本発明の第2の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す透視図である。
図5】本発明の第2の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す断面図である。
図6】本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第1の変形例の構成の一例を示す断面図である。
図7】本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第2の変形例の構成の一例を示す断面図である。
図8】本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第3の変形例の構成の一例を示す断面図である。
図9】本発明の第3の実施形態における温度制御装置の構成の一例を説明する組立図(正面図)である。
図10】本発明の第3の実施形態における温度制御装置の構成の一例を説明する組立図(斜視図)である。
図11】本発明の第3の実施形態における温度制御装置の構成の一例を説明する組立図(断面図)である。
図12】本発明の第4の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す正面図である。
図13】本発明の第5の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
図14】本発明の第5の実施形態における温度制御装置の動作を示すフローチャートである。
図15】本発明の各実施形態における温度制御装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
(第1の実施形態)
本実施形態における構成について説明する。
【0020】
図1は、本発明の第1の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【0021】
本実施形態の温度制御装置100は、熱源200の温度を制御(冷却又は加熱)する。温度制御装置100は、例えば、データセンターにおいて熱源であるサーバの冷却に使われる局所空調機である。温度制御装置100は、熱制御部111と、熱制御部112とを含む。尚、温度制御装置100は、3台以上の熱制御部を含んでもよい。
【0022】
熱制御部111は、冷却/加熱部121と、冷却/加熱パワー調節部131と、故障検出部141とを含む。
【0023】
冷却/加熱部121は、熱担体300の冷却又は加熱の何れか一方を行う。ここで、冷却/加熱部121は、例えば、熱媒体(冷媒若しくは温媒)の気化熱若しくは凝縮熱、ペルティエ効果、又は電熱を利用して動作する。
【0024】
熱源200は、温熱源又は冷熱源である。熱源200は、例えば、サーバ、発電機、内燃機関、暖気、冷気、温水、又は冷水である。
【0025】
熱担体300は、熱源200と冷却/加熱部121、122との間で熱を移動させる。熱担体300は、例えば、流体(液体若しくは気体)である冷媒若しくは温媒、又は熱伝導体(金属、ヒートパイプ、移動させない流体等)である。
【0026】
熱担体300が流体である場合には、熱源200は筐体210の内部に設置されていてもよい。ここで、筐体210は、熱担体300が流出する流出部220と、熱担体300が流入する流入部230とを有する。
【0027】
冷却/加熱パワー調節部131は、冷却/加熱部121において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する。冷却/加熱パワー調節部131は、例えば、熱交換器を動作させる冷媒又は温媒(以下、単に「熱媒体」と称す)の流量を調節することによって冷却/加熱パワーを調節する。又は、冷却/加熱パワー調節部131は、例えば、熱媒体の温度を調節することによって冷却/加熱パワーを調節する。冷却/加熱パワー調節部131は、例えば、熱媒体の流量を調節するバルブである。
【0028】
故障検出部141は、熱制御部111における故障を検出する。故障検出部141は、例えば、冷却/加熱部121における故障を検出する。故障検出部141は、例えば、冷却/加熱部121を通過する、熱媒体又は流体である熱担体300(例えば、温度制御装置100が空調機ならば空気)の、流量又は通過前後における温度差を測定することにより、冷却/加熱部121における故障を検出する。即ち、故障検出部141は、熱媒体又は流体である熱担体300の、流量又は通過前後における温度差が所定の閾値よりも小さい場合に、故障が発生したものと判定する。故障検出部141は、例えば、温度センサ、又は流量センサである。
【0029】
熱制御部112は、冷却/加熱部122と、冷却/加熱パワー調節部132と、故障検出部142とを含む。
【0030】
冷却/加熱部121が熱担体300の冷却を行う場合には、冷却/加熱部122は熱担体300の冷却を行う。或いは、冷却/加熱部121が熱担体300の加熱を行う場合には、冷却/加熱部122は熱担体300の加熱を行う。冷却/加熱部122における他の構成は、冷却/加熱部121における構成と同じである。
【0031】
冷却/加熱パワー調節部132は、冷却/加熱部122において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する。冷却/加熱パワー調節部132における他の構成は、冷却/加熱パワー調節部131における構成と同じである。
【0032】
故障検出部142は、熱制御部112における故障を検出する。故障検出部142における他の構成は、故障検出部141における構成と同じである。
【0033】
各冷却/加熱部121、122はそれぞれ、別の冷却/加熱部122、121における冷却/加熱パワーの低下を、冷却/加熱部121、122における冷却/加熱パワーの上昇により補償可能な冷却/加熱パワー(最大能力)を有することとする。例えば、各冷却/加熱部121、122はそれぞれ、1台で熱源200の冷却又は加熱を行うことが可能な冷却/加熱パワーPtotal以上の最大能力Pmaxを有する。そして、正常時には、各冷却/加熱部121、122は、Ptotalの半分の冷却/加熱パワーにおいて動作可能である。他の冷却/加熱部の故障時には、各冷却/加熱部121、122は、単体で冷却/加熱パワーPtotalにおいて動作可能である。又は、例えば、温度制御装置100がN(Nは3以上の自然数)台の冷却/加熱部を含む場合には、各冷却/加熱部は、Ptotalの(N−1)分の1の最大能力Pmaxを有し、正常時には、PtotalのN分の1の冷却/加熱パワーにおいて動作可能である。そして、各冷却/加熱部は、他の1台の冷却/加熱部の故障時には、Ptotalの(N−1)分の1の冷却/加熱パワーにおいて動作可能である。又は、例えば、各冷却/加熱部は、Ptotalの(N−K)分の1(Kは2以上N未満の自然数)の最大能力Pmaxを有し、正常時には、PtotalのN分の1の冷却/加熱パワーにおいて動作可能である。そして、各冷却/加熱部は、他のK台の冷却/加熱部の故障時には、Ptotalの(N−K)分の1の冷却/加熱パワーにおいて動作可能である。
【0034】
熱担体300が流体で、且つ熱源200が筐体210の内部に設置されている場合には、冷却/加熱部121、122はそれぞれ、ダクト410、510内に設置されてもよい。図1では、図を簡素化するために、1本のダクト410をダクト410aとダクト410bとに分けて図示し、1本のダクト510をダクト510aとダクト510bとに分けて図示している。ダクト410、510は、流体である熱担体300の移動方向を制限する構造体である。ダクト410、510は、例えば、流体の移動を制限する向きに垂直な壁面を有する、溝又はパイプである。ダクト410は、流出部220から流出した熱担体300を、吸入口420から吸入し、冷却/加熱部121を経由させた後に、流入部230へ向けて誘導し、排出口430から排出する。ダクト510は、流出部220から流出した熱担体300を、吸入口520から吸入し、冷却/加熱部122を経由させた後に、流入部230へ向けて誘導し、排出口530から排出する。
【0035】
ダクト410及びダクト510が存在する場合には、ダクト410、510は、流入部230及び流出部220に対して互いに並列に設置されてもよい。ここで、複数のダクトが流入部230及び流出部220に対して互いに並列であるとは、熱担体300の主たる流れにおいて、流出部220から流出した熱担体300が、あるダクトの排出口から排出された後に、流入部230へ流入する前に、別のダクトの吸入口から吸入されないこととする。即ち、ダクト410、510はそれぞれ、流出部220から流出した熱担体300を、吸入口420、520から吸入し、他のダクト510、410を経由せずに、排出口430、530から流入部230へ排出してもよい(経路310、330、及び経路320、340)。
【0036】
又は、ダクト410及びダクト510が存在する場合には、ダクト410、ダクト510は、流入部230及び流出部220に対して互いに直列に設置されてもよい。ここで、複数のダクトが流入部230及び流出部220に対して互いに直列であるとは、熱担体300の主たる流れにおいて、流出部220から流出した熱担体300が、全てのダクトを順次通過した後に、流入部230へ流入することとする。即ち、ダクト510は、ダクト410の排出口430から排出された熱担体300を、流入部230へ流入する前に、吸入口520から吸入し、流入部230へ向けて誘導し、排出口530から流入部230へ排出してもよい(経路310、350、340)。
【0037】
ダクト410、510が流入部230及び流出部220に対して、互いに並列に設置された場合であっても、又は互いに直列に設置された場合であっても、冷却/加熱部121、122はそれぞれ、熱源200の温度の制御に寄与することができる。
【0038】
本実施形態における動作について説明する。
【0039】
まず、熱担体300が流体である場合における熱担体300及び熱の主たる流れについて説明する。熱担体300は、熱源200において発生した熱を吸収する。そして、冷却/加熱部121は、熱を吸収した熱担体300の一部を冷却する。又、冷却/加熱部122は、熱を吸収した熱担体300の別の一部を冷却する。そして、冷却された熱担体300は、再び熱源200において発生した熱を吸収する。
【0040】
次に、熱担体300が熱伝導体である場合における熱の主たる流れについて説明する。熱担体300は、熱源200において発生した熱を吸収する。そして、冷却/加熱部121は、熱を吸収した熱担体300における熱の一部を冷却する。又、冷却/加熱部122は、熱を吸収した熱担体300における熱の別の一部を冷却する。そして、冷却された熱担体300は、再び熱源200において発生した熱を吸収する。
【0041】
各故障検出部141、142はそれぞれ、熱制御部111、112における故障を検出可能である。
【0042】
各冷却/加熱パワー調節部131、132はそれぞれ、冷却/加熱部121、122における第1の冷却/加熱パワー、第2の冷却/加熱パワーを調節可能である。
【0043】
各冷却/加熱部121、122はそれぞれ、別の冷却/加熱部122、121の冷却/加熱パワーの低下を、冷却/加熱部121、122の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能な冷却/加熱パワー(最大能力)を有する。即ち、冷却/加熱部121は、冷却/加熱部122が故障した際に、第2の冷却/加熱パワーの低下を第1の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能である。又、冷却/加熱部122は、冷却/加熱部121が故障した際に、第1の冷却/加熱パワーの低下を第2の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能である。
【0044】
つまり、温度制御装置100では、故障検出部141により熱制御部111における故障が検出された場合には、冷却/加熱パワー調節部132によって冷却/加熱部122における第2の冷却/加熱パワーを増加させることができる。又、故障検出部142により熱制御部112における故障が検出された場合には、冷却/加熱パワー調節部131によって冷却/加熱部121における第1の冷却/加熱パワーを増加させることができる。
【0045】
以上説明したように、本実施形態における温度制御装置100では、熱制御部111における故障に起因して発生した第1の冷却/加熱パワーの減少は、冷却/加熱部122における第2の冷却/加熱パワーの増加によって補償できる。又、熱制御部112における故障に起因して発生した第2の冷却/加熱パワーの減少は、冷却/加熱部121における第1の冷却/加熱パワーの増加によって補償できる。従って、本実施形態における温度制御装置100には、温度制御装置100における耐故障性を向上させることができるという効果がある。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態を基本とする、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態における温度制御装置は、局所空調機である。そして、2つのダクトが互いに並列に設置される。
【0046】
本実施形態における構成について説明する。
【0047】
図2、3、4、5はそれぞれ、本発明の第2の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す、正面図、斜視図、透視図、断面図である。但し、図2、3、4において、ダクトの側面は省略されている。又、図2において1対の温度制御装置101及び熱源201が図示されているが、これはデータセンターにおけるコールドアイルとホットアイルとを分離する場合の典型的な配置を例示したものである。温度制御装置101及び熱源201は一方のみで動作可能であるので、以下では、一方の温度制御装置101及び熱源201について説明する。
【0048】
本実施形態の温度制御装置101は、熱源201の温度を制御(冷却)する。温度制御装置101は、データセンターにおいて熱源201であるサーバの冷却に使われる局所空調機である。温度制御装置101は、熱制御部113と、熱制御部114とを含む。
【0049】
熱制御部113は、冷却部123と、冷却パワー調節部133と、故障検出部141(不図示)と、ダクト411とを含む。
【0050】
冷却部123は、熱担体300の冷却を行う。ここで、冷却部123は、熱媒体(冷媒)の気化熱を利用して動作する蒸発器である。冷却部123は、熱媒体を輸送する配管611により、排熱装置(不図示)に接続される。排熱装置は、熱媒体の凝縮熱を利用して動作する凝縮器を含む。排熱装置は、冷却部123により吸収された熱を、外部へ排熱する。冷却部123は、冷却部123の外形内を熱担体300が通過可能な構造を有する。冷却部123は、例えば、内部を熱媒体が流れる複数のパイプが、パイプ間に隙間を設けて、板状に集合した形状(図3図4)を有する。
【0051】
熱源201は、筐体211の内部に設置されたサーバ等の温熱源である。
【0052】
筐体211は、熱担体300が流出する流出部221と、熱担体300が流入する流入部231とを有するサーバラックである。
【0053】
熱担体300は、熱源201から冷却部123、124へ熱を移動させる空気である。但し、図2以降の図では、白抜きの太い矢印は、熱担体300の流れを示す。
【0054】
冷却パワー調節部133は、冷却部123において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却パワーを調節する。冷却パワー調節部133は、熱媒体の流量を調節することによって冷却パワーを調節するバルブである。又は、冷却パワー調節部133は、熱媒体の温度を調節することによって冷却パワーを調節する(互いに温度が異なる2系統の熱媒体を混合して冷却部123へ送る場合における、混合比を調節する)バルブであってもよい。
【0055】
故障検出部141は、冷却部123における故障を検出する。故障検出部141は、冷却部123を通過する、熱媒体又は流体である熱担体300の、流量又は通過前後における温度差を測定することにより、冷却部123における故障を検出する。故障検出部141は、温度センサ、又は流量センサである。故障検出部141が温度センサである場合には、故障検出部141は、熱媒体又は流体である熱担体300の、冷却部123を通過する前後における温度差が所定の閾値よりも小さい(例えば、0である)場合に、故障が発生したものと判定する。又、故障検出部141が流量センサである場合には、故障検出部141は、熱媒体又は流体である熱担体300の、冷却部123を通過する流量が所定の閾値よりも小さい(例えば、0である)場合に、故障が発生したものと判定する。検出された故障は、音や光等により通知されてもよい。
【0056】
ダクト411は、流体である熱担体300の移動方向を制限する構造体である。ダクト411は、熱担体300を、熱源201と冷却部123との間で輸送する。ダクト411は、吸入口421と、排出口431とを有する。冷却部123は、ダクト411内に設置される。ダクト411は、流出部221から流出した熱担体300を、吸入口421から吸入し、流入部231へ向けて誘導し、排出口431から排出する。
【0057】
熱制御部114は、冷却部124と、冷却パワー調節部134と、故障検出部142(不図示)と、ダクト511とを含む。冷却部124、冷却パワー調節部134、故障検出部142、ダクト511はそれぞれ、冷却部123、冷却パワー調節部133、故障検出部141、ダクト411と同様な構成を有する。
【0058】
各冷却部123、124はそれぞれ、1台で熱源201の冷却を行うことが可能な冷却パワーPtotal以上の最大能力Pmaxを有する。
【0059】
ダクト411、511は、流入部231及び流出部221に対して互いに並列に設置される。即ち、ダクト411、511はそれぞれ、流出部221から流出した熱担体300を、吸入口421、521から吸入し、他のダクト511、411を経由せずに、排出口431、531から流入部231へ排出する。
【0060】
ダクト411、511は、例えば、筐体211の上方に、互いに平行に設置される。又、例えば、冷却部123、124はそれぞれ、ダクト411、511内において、ダクト411、511の長手方向に対して傾いた方向を向いて設置される。又、例えば、冷却部123、124は、互いに平行に設置される。
【0061】
本実施形態における他の構成は、第1の実施形態における構成と同じである。
【0062】
本実施形態における動作について説明する。
【0063】
熱担体300、熱媒体、及び熱の主たる流れについて説明する。筐体211内の熱担体300は、熱源201において発生した熱を吸収する。そして、熱を吸収した熱担体300は、流出部221から筐体211外へ流出し、上昇気流を形成する。そして、筐体211外へ流出した熱担体300は、吸入口421へ上昇し、吸入口421からダクト411に吸入された後に冷却部123へ輸送されるか、又は吸入口521からダクト511に吸入された後に冷却部124へ輸送される。そして、冷却部123が故障していない場合には、冷却部123は、冷却部123へ輸送された熱担体300を冷却する。又、冷却部124が故障していない場合には、冷却部124は、冷却部124へ輸送された熱担体300を冷却する。そして、冷却された熱担体300は、ダクト411の排出口431から排出されるか、又はダクト511の排出口531から排出されることにより、下降気流を形成する。そして、排出された熱担体300は、流入部231へ下降し、流入部231から筐体211内へ流入する。そして、流入した熱担体300は、熱源201へ戻され、再び熱源201において発生した熱を吸収する。又、冷却部123、124において吸収された熱は、冷媒により排熱装置へ輸送される。そして、排熱装置は、輸送された冷媒を冷却する。そして、冷却された冷媒は、冷却部123、124へ戻され、再び冷却部123、124における熱を吸収する。
【0064】
正常時には各冷却部123、124は、Ptotalの半分の冷却パワーにおいて動作する。他の冷却部が故障したときには、各冷却部123、124は、単体で冷却パワーPtotalにおいて動作する。以下では、排熱装置が常に一定の流量の熱媒体を輸送し、バルブ(冷却パワー調節部)がある冷却部への熱媒体の分配の有無を調節することとする。以下、流量の有無を制御するバルブを「ストップバルブ」と称することとする。故障時には、故障した冷却部に通じるバルブを閉じる。すると、一定の流量の熱媒体は全て正常な冷却部に全て流れ込むので、正常な冷却部は冷却パワーPtotalで動作する。尚、各バルブ(冷却パワー調節部)がある冷却部に流れ込む熱媒体の流量を決定し、排熱装置が全ての冷却部に流れ込む熱媒体の全流量を輸送してもよい。この場合には、故障時には、故障した冷却部に通じるバルブを閉じ、正常な冷却部に通じるバルブを流量が2倍になるように開く。すると、熱媒体は正常な冷却部に正常時の2倍だけ流れ込むので、正常な冷却部は冷却パワーPtotalで動作する。
【0065】
本実施形態における他の動作は、第1の実施形態における動作と同じである。
【0066】
以上説明したように、本実施形態における温度制御装置101では、熱制御部113における故障に起因して発生した第1の冷却パワーの減少は、冷却部124における第2の冷却パワーの増加によって補償できる。又、熱制御部114における故障に起因して発生した第2の冷却パワーの減少は、冷却部123における第1の冷却パワーの増加によって補償できる。従って、本実施形態における温度制御装置101には、温度制御装置101における耐故障性を向上させることができるという効果がある。
【0067】
又、ダクト411、511が筐体211の上方に互いに平行に設置される場合には、2本のダクト411、511が互いに非平行に設置される場合に比べて、2本のダクト411、511が占有する空間の大きさを抑制できる。従って、この場合には、筐体211の上方の空間を有効利用することができるという効果がある。
(第1の変形例)
本実施形態における第1の変形例について説明する。
【0068】
図6は、本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第1の変形例の構成の一例を示す断面図である。但し、図6では、本変形例の温度制御装置のうちの冷却部及びダクトの部分を図示している。
【0069】
本変形例の温度制御装置102では、ダクト412における経路長は、ダクト512における経路長よりも短い。一般に、ダクトにおける圧力損失は、ダクトの長さに比例し、ダクトの断面積に反比例する。そこで、ダクト412の吸入口422の面積を、ダクト412における圧力損失とダクト512における圧力損失とが同一になる分だけ、ダクト512の吸入口522の面積よりも小さくする。例えば、吸入口422の開口の大きさを、吸入口522の開口の大きさよりも小さくする。
【0070】
即ち、温度制御装置102では、ダクト412における圧力損失とダクト512における圧力損失とが同一である。つまり、温度制御装置102では、冷却部123と冷却部124とにおける熱担体300の流量が同じである。従って、本変形例には、冷却部123と冷却部124とにおける冷却パワーの実効値に不均衡が生じないという効果がある。
(第2の変形例)
本実施形態における第2の変形例について説明する。
【0071】
図7は、本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第2の変形例の構成の一例を示す断面図である。但し、図7では、本変形例の温度制御装置のうちの冷却部及びダクトの部分を図示している。
【0072】
本変形例の温度制御装置103では、ダクト413における経路長は、ダクト513における経路長よりも短い。一般に、ダクトにおける圧力損失は、ダクトの長さに比例し、ダクトの断面積に反比例する。そこで、ダクト413の排出口433の面積を、ダクト413における圧力損失とダクト513における圧力損失とが同一になる分だけ、ダクト513の排出口533の面積よりも小さくする。例えば、排出口433の開口の大きさを、排出口533の開口の大きさよりも小さくする。
【0073】
即ち、温度制御装置103では、ダクト413における圧力損失とダクト513における圧力損失とが同一である。つまり、温度制御装置103では、冷却部123と冷却部124とにおける熱担体300の流量が同じである。従って、本変形例には、冷却部123と冷却部124とにおける冷却パワーの実効値に不均衡が生じないという効果がある。
【0074】
尚、ダクト413の吸入口421と排出口433との両方の面積を小さくすることにより、圧力損失をダクト413とダクト513とで同じにしてもよい。
(第3の変形例)
本実施形態における第3の変形例について説明する。
【0075】
図8は、本発明の第2の実施形態の温度制御装置における第3の変形例の構成の一例を示す断面図である。但し、図8では、本変形例の温度制御装置のうちの冷却部及びダクトの部分を図示している。
【0076】
本変形例の温度制御装置104では、ダクト414は、角が曲線から成る屈曲部444を有する。又、ダクト514は、角が曲線から成る屈曲部544を有する。
【0077】
一般に、経路の向きが滑らかに変化する場合の圧力損失は、経路の向きが急激に変化する場合の圧力損失に比べて小さい。即ち、温度制御装置104では、ダクト414、514における圧力損失が、経路の向きが急激に変化する(角が直線から成る)屈曲部を有する場合に比べて小さい。従って、本変形例には、ダクトの屈曲部の角が直線から成る場合に比べて、圧力損失がより小さいという効果がある。
【0078】
尚、ダクト414とダクト514との角を曲線にし、しかも第1又は第2の変形例のように、ダクト414の吸入口421と排出口431の少なくとも一方の面積を小さくすることにより、圧力損失をより小さくし、且つ圧力損失をダクト414とダクト514とで同じにしてもよい。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を基本とする、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態における温度制御装置では、熱制御部は1台でも動作可能であり、2台目の熱制御部を増設可能である。
【0079】
本実施形態における構成について説明する。
【0080】
図9、10、11は、本発明の第3の実施形態における温度制御装置の構成の一例を説明する組立図である。より具体的には、図9は、1台の熱制御部で動作している温度制御装置の構成の一例を示す断面図である。又、図10、11はそれぞれ、2台目の熱制御部を増設する手順を示す、斜視図、断面図である。但し、図9、10において、ダクトの側面は省略されている。
【0081】
本実施形態の温度制御装置105は、熱制御部115を含み、熱制御部116を増設可能である。
【0082】
熱制御部115は、冷却部123と、冷却パワー調節部133と、故障検出部141(不図示)と、ダクト415とを含む。
【0083】
熱制御部116は、冷却部124と、冷却パワー調節部134と、故障検出部142(不図示)と、ダクト515とを含む。
【0084】
熱制御部115は、熱制御部116を設置することなく、熱制御部115単体で筐体211に設置可能である。熱制御部115のダクト415では、例えば、吸入口425が下底面に開口し、排出口435が筐体211の前面側の側面に開口する。
【0085】
熱制御部116は、熱制御部115を設置した後に、筐体211に増設可能である。熱制御部116のダクト515は、例えば図10に示すように、途中で90度曲がったL字型の形状を成す。そして、吸入口525はダクト515の下底面における筐体211の背面側に開口し、排出口535は筐体211の前面側におけるダクト515の側面に開口する。そして、ダクト515は、ダクト415の上に積み重ねて設置可能である。又、吸入口425の開口の大きさは、板465により縮小可能である。又、筐体211の背面側におけるダクト415の側面を成す板455は、取り外し可能である。
【0086】
本実施形態における他の構成は、第2の実施形態における構成と同じである。
【0087】
本実施形態における動作について説明する。
【0088】
まず、熱制御部115は、単体で筐体211に設置される。そのため、熱担体300は全て熱制御部115を通過する。尚、熱担体300は、ここでは熱源から冷却部123へ熱を移動させる空気である。熱制御部115は、単体で熱源の冷却を行うことが可能な冷却パワーPtotalを有する。冷却部123の冷却パワーは、冷却パワー調節部133によって、Ptotalに維持される。本実施形態では、冷却パワー調節部133はストップバルブなので、バルブを開放しておけば、冷却パワーはPtotalに維持される。
【0089】
次に、熱制御部116は、図11に示すようにダクト415の上に積み重ねて設置される。この際、ダクト415には、板465が設置される。又、ダクト415から、板455が取り外される。
【0090】
正常時には、熱担体300が冷却部123、124に分流するため、冷却部123、124それぞれはPtotalの半分の冷却パワーにおいて動作する。冷却部123、124のどちらか一方故障した時には、故障した方の冷却部のバルブ(冷却パワー調節部)を閉じる。これにより、正常な冷却部に熱担体300が全て流入するので、正常な冷却部は冷却パワーPtotalにおいて動作する。
【0091】
本実施形態における他の動作は、第2の実施形態における動作と同じである。
【0092】
以上説明したように、本実施形態における温度制御装置105では、熱制御部115は、熱制御部116を設置することなく、熱制御部115単体で筐体211に設置可能である。そして、熱制御部116は、熱制御部115を設置した後に、筐体211に増設可能である。従って、本実施形態における温度制御装置105には、本発明の第2の実施形態における効果に加えて、温度制御装置105における耐故障性を、必要に応じて後から向上させることができるという効果がある。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を基本とする、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態における温度制御装置では、1台の熱制御部は、筐体の背面に設置される。但し、2つのダクトが互いに直列に設置される。
【0093】
本実施形態における構成について説明する。
【0094】
図12は、本発明の第4の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示す断面図である。但し、図12において、ダクトの側面は省略されている。
【0095】
本実施形態の温度制御装置106は、熱制御部115と、熱制御部117とを含む。
【0096】
熱制御部117は、冷却部125と、冷却パワー調節部(不図示)と、故障検出部142(不図示)と、ダクト516とを含む。
【0097】
ダクト415は、ダクト516の排出口536から排出した熱担体300を、流入部231へ流入する前に、吸入口425から吸入し、流入部231へ向けて誘導し、排出口435から排出する。
【0098】
流入部231は、筐体211の前面の全面に開口する。
【0099】
流出部221は、筐体211の背面の全面に開口する。
【0100】
ダクト516は、平板の側面である四角筒状の形状を有し、筐体211の背面に平行に設置される。
【0101】
冷却部125は、薄板である四角柱状の形状を有し、ダクト516内において、筐体211の背面に平行に設置される。
【0102】
ダクト415の吸入口425は、ダクト516の排出口536の上方に設置される。
【0103】
ダクト415の排出口435は、筐体211の上方に筐体211の前面側を向いて設置される。
【0104】
冷却部123は、ダクト415内において、ダクト415の長手方向に対して傾いた方向を向いて設置される。
【0105】
本実施形態における他の構成は、第3の実施形態における構成と同じである。
【0106】
本実施形態における動作について説明する。
【0107】
冷却部123、125はそれぞれ単独で熱源の冷却を行うことが可能な冷却パワーPtotalを有する。正常時には、冷却部123、125はそれぞれ、Ptotalの半分の冷却パワーにおいて動作する。冷却部123、125の一方が故障した時には、正常な冷却部が単体で冷却パワーPtotalにおいて動作する。つまり、冷却部123の故障時には、冷却パワー調節部133を調節する、即ち冷却部123のバルブを閉じることにより、正常な冷却部125にだけ熱担体300が流入するので、冷却部125は冷却パワーPtotalにおいて動作する。又、冷却部125は、図示しないが、冷却部123と同様な冷却パワー調整部を備えており、冷却部125の故障時には冷却部123の故障時と同様なバルブ操作を行う。
【0108】
本実施形態における他の動作は、第3の実施形態における動作と同じである。
【0109】
以上説明したように、本実施形態における温度制御装置106では、熱制御部117における故障に起因して発生した第1の冷却パワーの減少は、冷却部124における第2の冷却パワーの増加によって補償できる。又、熱制御部115における故障に起因して発生した第2の冷却パワーの減少は、冷却部125における第1の冷却パワーの増加によって補償できる。従って、本実施形態における温度制御装置106には、温度制御装置106における耐故障性を向上させることができるという効果がある。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態を基本とする、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態における温度制御装置は、複数の熱制御部の冗長制御を行う冗長制御部を更に含む。
【0110】
本実施形態における構成について説明する。
【0111】
図13は、本発明の第5の実施形態における温度制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【0112】
温度制御装置107は、熱制御部111と、熱制御部112と、冗長制御部150とを含む。
【0113】
冗長制御部150は、冷却/加熱パワー調節部131によって冷却/加熱部121における冷却/加熱パワーを制御する。又、冗長制御部150は、冷却/加熱パワー調節部132によって冷却/加熱部122における冷却/加熱パワーを制御する。
【0114】
本実施形態における他の構成は、第1の実施形態における構成と同じである。
【0115】
本実施形態における動作について説明する。
【0116】
図14は、本発明の第の実施形態における温度制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、図14に示すフローチャート及び以下の説明は一例であり、適宜求める処理に応じて、処理順等を入れ替えたり、処理を戻したり、又は処理を繰り返したりしてもよい。
【0117】
まず、冗長制御部150は、故障検出部141及び故障検出部142により、熱制御部111及び熱制御部112おける故障を検出する(ステップS110)。
【0118】
故障が検出されていない場合には(ステップS120:No)、冗長制御部150は、それぞれ、冷却/加熱パワー調節部131、冷却/加熱パワー調節部132によって、冷却/加熱部121、冷却/加熱部122における冷却/加熱パワーを所定のパワー値(例えば、Ptotalの半分)に維持し(ステップS130)、ステップS110の処理へ戻る。
【0119】
故障検出部141により熱制御部111における故障が検出された場合には(ステップS120:Yes(1))、冗長制御部150は、冷却/加熱パワー調節部132によって、冷却/加熱部122における冷却/加熱パワーを増加させ(ステップS140)、ステップS110の処理へ戻る。ここで、冗長制御部150は、例えば、冷却/加熱部122における冷却/加熱パワーを、冷却/加熱部121における冷却/加熱パワーの減少分(例えば、Ptotalの半分)だけ増加させる。
【0120】
故障検出部142により熱制御部112における故障が検出された場合には(ステップS120:Yes(2))、冗長制御部150は、冷却/加熱パワー調節部131によって、冷却/加熱部121における冷却/加熱パワーを増加させ(ステップS150)、ステップS110の処理へ戻る。ここで、冗長制御部150は、例えば、冷却/加熱部121における冷却/加熱パワーを、冷却/加熱部122における冷却/加熱パワーの減少分(例えば、Ptotalの半分)だけ増加させる。
【0121】
本実施形態における他の動作は、第1の実施形態における動作と同じである。
【0122】
以上説明したように、本実施形態における温度制御装置107では、冗長制御部150は、故障検出部141により熱制御部111における故障が検出された場合には、冷却/加熱パワー調節部132によって冷却/加熱部122における第2の冷却/加熱パワーを増加させる。又、冗長制御部150は、故障検出部142により熱制御部112における故障が検出された場合には、冷却/加熱パワー調節部131によって冷却/加熱部121における第1の冷却/加熱パワーを増加させる。即ち、熱制御部111における故障に起因して発生した第1の冷却/加熱パワーの減少は、冷却/加熱部122における第2の冷却/加熱パワーの増加によって補償される。又、熱制御部112における故障に起因して発生した第2の冷却/加熱パワーの減少は、冷却/加熱部121における第1の冷却/加熱パワーの増加によって補償される。従って、本実施形態における温度制御装置107には、温度制御装置107における耐故障性を向上させることができるという効果がある。
【0123】
図15は、本発明の各実施形態における温度制御装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【0124】
温度制御装置907は、記憶装置902と、CPU(Central Processing Unit)903と、キーボード904と、モニタ905と、I/O(Input/Output)装置908とを備え、これらが内部バス906で接続されている。記憶装置902は、冗長制御部150、故障検出部141、142、冷却/加熱パワー調節部131、132等のCPU903の動作プログラムを格納する。CPU903は、温度制御装置907全体を制御し、記憶装置902に格納された動作プログラムを実行し、I/O装置908を介して冗長制御部150等のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。尚、上記の温度制御装置907の内部構成は一例である。温度制御装置907は、必要に応じて、キーボード904、モニタ905を接続する装置構成であってもよい。
【0125】
上述した本発明の各実施形態における温度制御装置は、専用の装置によって実現してもよいが、I/O装置908が外部との通信を実行するハードウェアの動作以外は、コンピュータ(情報処理装置)によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置902に格納されたソフトウェア・プログラムをCPU903に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをCPU903において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図1又は図13に示した冗長制御部150、故障検出部141、142、冷却/加熱パワー調節部131、132等の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。ただし、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム(コンピュータ・プログラム)は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。
【0126】
以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、請求の範囲に記載した事項から明らかである。
【0127】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、
前記第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段と
を含む第1の熱制御手段と、
前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の冷却を行う場合に前記熱担体の冷却を行うか、又は前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の加熱を行う場合に前記熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、
前記第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段と
を含み、
前記第1の冷却/加熱パワーの低下を前記第2の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能であり、且つ前記第2の冷却/加熱パワーの低下を前記第1の冷却/加熱パワーの上昇により補償可能である第2の熱制御手段と
を備えた温度制御装置。
(付記2)
流体である熱担体が流出する流出部と前記熱担体が流入する流入部とを有し、熱源が設置された筐体の前記流出部から流出した前記熱担体を、第1の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第1の排出口から排出する、第1の冷却/加熱手段が内部に設置された第1のダクトと、
前記流出部から流出した前記熱担体を、第2の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、第2の排出口から排出する、第2の冷却/加熱手段が内部に設置された第2のダクトと
を備えた温度制御装置。
(付記3)
前記第1のダクト及び前記第2のダクトはそれぞれ、前記流出部及び前記流入部に対して互いに並列に設置された
付記2に記載の温度制御装置。
(付記4)
前記第1の冷却/加熱手段は、前記第1のダクト内において、前記第1のダクトの長手方向に対して傾いた方向を向いて設置され、
前記第2の冷却/加熱手段は、前記第2のダクト内において、前記第2のダクトの長手方向に対して傾いた方向を向いて設置された
付記2又は3に記載の温度制御装置。
(付記5)
前記第1の冷却/加熱手段及び前記第2の冷却/加熱手段はそれぞれ、前記筐体の上方に設置され、前記熱担体の冷却を行い、
前記第1の冷却/加熱手段が設置された位置の近傍における前記第1のダクトの長手方向と、前記第2の冷却/加熱手段が設置された位置の近傍における前記第2のダクトの長手方向とは、互いに平行である
付記2乃至4の何れか1項に記載の温度制御装置。
(付記6)
前記第1のダクトにおける第1の経路長は、前記第2のダクトにおける第2の経路長よりも短く、
前記第1の吸入口における第1の面積は、前記第1のダクトにおける第1の圧力損失と前記第2のダクトにおける第2の圧力損失とが同一になる分だけ、前記第2の吸入口における第2の面積よりも小さい
付記2乃至5の何れか1項に記載の温度制御装置。
(付記7)
前記第1のダクトにおける第1の経路長は、前記第2のダクトにおける第2の経路長よりも短く、
前記第1の排出口における第3の面積は、前記第1のダクトにおける第1の圧力損失と前記第2のダクトにおける第2の圧力損失とが同一になる分だけ、前記第2の排出口における第4の面積よりも小さい
付記2乃至6の何れか1項に記載の温度制御装置。
(付記8)
前記第1のダクトは、経路の向きが滑らかに変化する第1の屈曲部を有し、
前記第2のダクトは、経路の向きが滑らかに変化する第2の屈曲部を有する
付記5乃至7の何れか1項に記載の温度制御装置。
(付記9)
前記第2のダクトは、前記第1のダクトの前記第1の排出口から流出した前記熱担体を、前記第2の吸入口から吸入し、前記流入部へ向けて誘導し、前記第2の排出口から排出する
付記2に記載の温度制御装置。
(付記10)
前記流入部は、前記筐体の前面の全面に開口し、
前記流出部は、前記筐体の背面の全面に開口し、
前記第1のダクトは、前記筐体の背面に沿って設置され、
前記第1の冷却/加熱手段は、前記第1のダクト内において、前記筐体の背面に沿って設置され、
前記第2のダクトの前記第2の吸入口は、前記第1のダクトの前記第1の排出口の上方に設置され、
前記第2のダクトの前記第2の排出口は、前記筐体の上方に前記筐体の前面側を向いて設置され、
前記第2の冷却/加熱手段は、前記第2のダクト内において、前記第2のダクトの長手方向に対して傾いた方向を向いて設置された
付記9に記載の温度制御装置。
(付記11)
前記第1の熱制御手段は、前記第2の熱制御手段を設置することなく、前記第1の熱制御手段単体で筐体に近接して設置可能であり、
前記第1の熱制御手段が単体で設置されている場合には、前記第1の冷却/加熱パワーを、前記筐体からの熱を冷却可能な値とし、
前記第2の熱制御手段は、前記第1の熱制御手段を設置した後に、前記筐体に増設可能であり、増設後には前記第1の熱制御手段と前記第2の熱制御手段とによる冷却/加熱パワーを合わせて前記筐体からの熱を冷却又は加熱可能とする
付記1に記載の温度制御装置。
(付記12)
前記第1の熱制御手段は、前記第1の熱制御手段における故障を検出する第1の故障検出手段を備え、
前記第2の熱制御手段は、前記第2の熱制御手段における故障を検出する第2の故障検出手段を備え、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出されておらず、且つ前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出されていない場合には、前記第1の熱制御手段と前記第2の熱制御手段による冷却/加熱パワーを合わせて前記熱源からの熱を冷却又は加熱可能とし、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第2の熱制御手段の前記第2の冷却/加熱パワーを、前記第2の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却又は加熱可能な値とし、
前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第1の熱制御手段の前記第1の冷却/加熱パワーを、前記第1の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却又は加熱可能な値とする
冗長制御手段を備えた、
付記1又は11に記載の温度制御装置。
(付記13)
熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、
前記第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段と、
自熱制御手段における故障を検出する第1の故障検出手段と
を含む第1の熱制御手段と、
前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の冷却を行う場合に前記熱担体の冷却を行うか、又は前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の加熱を行う場合に前記熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、
前記第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段と、
自熱制御手段における故障を検出する第2の故障検出手段と
を含む第2の熱制御手段と
を含む温度制御装置の制御方法であって、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出されておらず、且つ前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出されていない場合には、前記第1の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される前記第1の冷却/加熱手段における前記第1の冷却/加熱パワーと、前記第2の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される前記第2の冷却/加熱手段における前記第2の冷却/加熱パワーとを合わせて前記熱源からの熱を冷却可能な値とし、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第2の冷却/加熱パワー調節手段によって前記第2の冷却/加熱手段における前記第2の冷却/加熱パワーを、前記第2の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させ、
前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第1の冷却/加熱パワー調節手段によって前記第1の冷却/加熱手段における前記第1の冷却/加熱パワーを前記第1の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させる
温度制御装置の制御方法。
(付記14)
熱源との間で熱を移動させる熱担体の冷却又は加熱の何れか一方を行う第1の冷却/加熱手段と、
前記第1の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第1の冷却/加熱パワーを調節する第1の冷却/加熱パワー調節手段と、
自熱制御手段における故障を検出する第1の故障検出手段と
を含む第1の熱制御手段と、
前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の冷却を行う場合に前記熱担体の冷却を行うか、又は前記第1の冷却/加熱手段が前記熱担体の加熱を行う場合に前記熱担体の加熱を行うかの何れか一方を行う第2の冷却/加熱手段と、
前記第2の冷却/加熱手段において交換される時間当たりの熱量である第2の冷却/加熱パワーを調節する第2の冷却/加熱パワー調節手段と、
自熱制御手段における故障を検出する第2の故障検出手段と
を含む第2の熱制御手段と
を含む温度制御装置が備えるコンピュータに、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出されておらず、且つ前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出されていない場合には、前記第1の冷却/加熱パワー調節手段によって設定される前記第1の冷却/加熱手段における前記第1の冷却/加熱パワーと設定される、前記第2の冷却/加熱パワー調節手段によって前記第2の冷却/加熱手段における前記第2の冷却/加熱パワーとを合わせて前記熱源からの熱を冷却可能な値とし、
前記第1の故障検出手段により前記第1の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第2の冷却/加熱パワー調節手段によって前記第2の冷却/加熱手段における前記第2の冷却/加熱パワーを、前記第2の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させ、
前記第2の故障検出手段により前記第2の熱制御手段における故障が検出された場合には、前記第1の冷却/加熱パワー調節手段によって前記第1の冷却/加熱手段における前記第1の冷却/加熱パワーを前記第1の熱制御手段単体で前記熱源からの熱を冷却可能な値に増加させる
冗長制御処理を実行させる
温度制御装置の制御プログラムを格納した非一時的な記憶媒体。
【産業上の利用可能性】
【0128】
本発明は、空調機、冷房機、暖房機、冷却器、加熱器、冷蔵庫、冷凍庫、発電機、内燃機関、サーバ等における温度制御機能に関する耐故障性を向上させる用途において利用できる。
【符号の説明】
【0129】
100、101、102、103、104、105、106 温度制御装置
111、112、113、114、115、116、117 熱制御部
121、122 冷却/加熱部
123、124、125 冷却部
131、132 冷却/加熱パワー調節部
133、134 冷却パワー調節部
141、142 故障検出部
150 冗長制御部
200、201 熱源
210、211 筐体
220、221 流出部
230、231 流入部
300 熱担体
310、320、330、340、350 経路
410、411、412、413、414、415、510、511、512、513、514、515、516 ダクト
410a、410b、510a、510b ダクト
420、421、422、425、520、521、522、525 吸入口
430、431、433、435、530、531、533、535、536 排出口
441、442、455、465 板
444、544 屈曲部
611、621 配管
631、641 分岐管
902 記憶装置
903 CPU
904 キーボード
905 モニタ
906 内部バス
907 温度制御装置
908 I/O装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
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図14
図15