(57)【要約】【課題】ファンの消費電力の浪費を抑制する冷却システム及び冷却方法を提供することを課題とする。【解決手段】複数の電子機器と、前記複数の電子機器に送風するファンと、前記ファンの風量を制御するファン制御部と、を備え、各前記電子機器は、前記ファンからの風が通過する開口、当該電子機器の温度に関する個別温度情報に基づいて前記開口の開口率を変更する開口率変更部、を含み、前記ファン制御部は、前記複数の電子機器全体の温度に関する全体温度情報に基づいて前記ファンの風量を制御する、冷却システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子機器と、
前記複数の電子機器に送風するファンと、
前記ファンの風量を制御するファン制御部と、を備え、
各前記電子機器は、前記ファンからの風が通過する開口、当該電子機器の温度に関する個別温度情報に基づいて前記開口の開口率を変更する開口率変更部、を含み、
前記ファン制御部は、前記複数の電子機器全体の温度に関する全体温度情報に基づいて前記ファンの風量を制御する、冷却システム。
【請求項２】
前記開口率変更部は、当該電子機器の個別温度情報が示す温度が低いほど前記開口率を小さくし、
前記ファン制御部は、前記全体温度情報が示す温度が低いほど、前記ファンの回転数を低下させる、請求項１の冷却システム。
【請求項３】
前記開口率変更部は、前記発熱部品の消費電力、当該電子機器の発熱部品の温度、当該電子機器内の温度、の少なくとも一つに基づいて、前記開口率を変更する、請求項１又は２の冷却システム。
【請求項４】
各前記電子機器は、当該電子機器の発熱部品の温度又は消費電力の大きさに応じたパルス幅の信号を出力する出力部、前記信号を直流電圧に変換する変換部、を含み、
前記開口率変更部は、前記直流電圧の大きさに対応した前記開口率に変更する、請求項１又は２の冷却システム。
【請求項５】
複数の電子機器のそれぞれの温度に関する個別温度情報に基づいて当該電子機器内にファンからの風が通過する開口の開口率を変更し、
前記複数の電子機器全体の温度に関する全体温度情報に基づいて前記ファンの風量を制御する、冷却方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システム及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子機器全体をファンにより冷却する場合がある。特許文献１には、このような技術に関連した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電子機器は、使用状況等により温度にばらつきが生じる場合がある。これらの電子機器を冷却するために、最も高温となる電子機器を基準としてファンの風量を制御することが考えられる。この場合、温度が低い電子機器に対してもファンから必要以上の風が送られる。このため、ファンの消費電力の一部が機器の冷却に貢献せずに浪費されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、ファンの消費電力の浪費を抑制する冷却システム及び冷却方法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】
【０００６】
本明細書に開示の冷却システムは、複数の電子機器と、前記複数の電子機器に送風するファンと、前記ファンの風量を制御するファン制御部と、を備え、各前記電子機器は、前記ファンからの風が通過する開口、当該電子機器の温度に関する個別温度情報に基づいて前記開口の開口率を変更する開口率変更部、を含み、前記ファン制御部は、前記複数の電子機器全体の温度に関する全体温度情報に基づいて前記ファンの風量を制御する。
【０００７】
本明細書に開示の冷却方法は、複数の電子機器のそれぞれの温度に関する個別温度情報に基づいて当該電子機器内にファンからの風が通過する開口の開口率を変更し、前記複数の電子機器全体の温度に関する全体温度情報に基づいて前記ファンの風量を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
ファンの消費電力の浪費を抑制する冷却システム及び冷却方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施例の電子システムの説明図である。
【図２】図２は、機器の内部構造の説明図である。
【図３】図３は、機器の温度が低下した場合の説明図である。
【図４】図４Ａは、コネクタから出力されるＰＷＭ信号のグラフ、図４Ｂは、直流電圧値とダンパによって制御される開口率との関係を示したグラフ、図４Ｃは、直流電圧値の合計値とファンの回転数との関係を示したグラフである。
【図５】図５Ａ、５Ｂは、機器の変形である。
【図６】図６は、開口率変更部の第１変形例の説明図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｃは、開口率変更部の第２変形例の説明図である。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、開口率変更部の第３変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施例の電子システムの説明図である。電子システムについて、冷却システムの一例として説明する。電子システムは、例えばサーバである。電子システムは、ラック等に固定された複数の電子機器（以下、機器）１０ａ〜１０ｃ、機器１０ａ〜１０ｃに送風して冷却する複数のファンＦ、を含む。機器１０ａ〜１０ｃは、鉛直方向に並べられているがこれに限定されず、例えば水平方向に並んでいてもよい。ファンＦは、例えば機器１０ａ〜１０ｃと共に同じラックに固定されているがこれに限定されず、機器１０ａ〜１０ｃ全体に送風できればよい。ファンＦから各機器１０ａ〜１０ｃに流れる風の方向は並列に並ぶ。ファンＦは複数あっても単一であってもよい。
【００１１】
機器１０ａ〜１０ｃは、それぞれ筐体１１ａ〜１１ｃを備えている。筐体１１ａは、ファンＦ側に導入口１３ａが形成され、導入口１３ａと反対側に排出口１５ａが形成されている。この点については、筐体１１ｂ、１１ｃについても同様である。機器１０ａ〜１０ｃのそれぞれには、ダンパ３０ａ〜３０ｃが設けられている。ダンパ３０ａ〜３０ｃは、ファンＦと対向する位置に設けられているがこの位置に限定されない。
【００１２】
ダンパ３０ａは、後述する筐体１１ａの導入口１３ａ側に固定されている。ダンパ３０ａは、上板３１ａ、下板３２ａ、上板３１ａと下板３２ａとの間に支持された複数の羽根３３ａ、を含む。羽根３３ａは、後述するモータ３５ａにより向きが変更される。同様に、ダンパ３０ｂ、３０ｃもそれぞれ、上板３１ｂ、３１ｃ、下板３２ｂ、３２ｃ、羽根３３ｂ、３３ｃを含む。
【００１３】
図２は、機器１０ａ、１０ｂの内部構造の説明図である。尚、図２以降においては、本電子システムは２つの機器１０ａ、１０ｂを備えているものとして説明する。図２、３においては、ダンパ３０ａ、３０ｂを理解を容易にするために模式的に記載している。筐体１１ａ内には、プリント基板２１ａ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３ａ、ヒートシンク２５ａ、コネクタ２７ａ、変換器２９ａが収納されている。
【００１４】
ＣＰＵ２３ａはプリント基板２１ａに実装され、使用率、換言すれば消費電力に応じて温度が変化する。ＣＰＵ２３ａは、消費電力が大きいほど高温となる。ＣＰＵ２３ａは発熱部品の一例である。ヒートシンク２５ａは、ＣＰＵ２３ａの上面に接触してＣＰＵ２３ａの放熱を促進し、プリント基板２１ａに固定されている。コネクタ２７ａはプリント基板２１ａに実装されている。プリント基板２１ａ上に形成された回路によって、ＣＰＵ２３ａの消費電力の大きさに応じたパルス幅を有するＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調方式）信号が生成され、コネクタ２７ａはこのＰＷＭ信号を変換器２９ａに出力する。変換器２９ａは、入力されたＰＷＭ信号を直流電圧に変換して、ダンパ３０ａの制御回路基板３６ａに出力する。変換器２９ａは変換部の一例である。
【００１５】
制御回路基板３６ａは、入力された直流電圧の大きさに対応して、モータ３５ａの回転停止位置を制御する。これにより、羽根３３ａの角度、即ち導入口１３ａの開口率が変更される。即ち、ＣＰＵ２３ａの消費電力の大きさに応じてダンパ３０ａにより導入口１３ａの開口率が変更される。これにより、機器１０ａ内を通過する風量が変更される。
【００１６】
ここで、ＣＰＵ２３ａの消費電力と温度は相関し、ＣＰＵ２３ａの消費電力は機器１０ａの温度に関する個別温度情報の一例である。従って、ＣＰＵ２３ａの消費電力が大きいほどＣＰＵ２３ａの温度も高温となり、機器１０ａ内も高温となる。機器１０ａの温度に応じてダンパ３０ａにより導入口１３ａの開口率が変更される。ダンパ３０ａは、開口率変更部の一例である。尚、モータ３５ａの駆動に必要な電量は、コネクタ２７ａからの電力を利用してもよいし、バッテリや商用電源等、個別に電力を確保してもよい。
【００１７】
同様に、筐体１１ｂ内には、プリント基板２１ｂ、ＣＰＵ２３ｂ、ヒートシンク２５ｂ、コネクタ２７ｂ、変換器２９ｂが収納されている。また、同様に、ダンパ３０ｂは、モータ３５ｂ、制御回路基板３６ｂを有している。即ち、機器１０ａ、１０ｂは、それぞれＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力に応じて通過する風量が制御される。
【００１８】
コントローラＣは、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、ファンＦの回転数を制御することによりファンＦの送風量を制御するファン制御部の一例である。コントローラＣは、変換器２９ａ、２９ｂからそれぞれ出力される直流電圧値を検出する。変換器２９ａ、２９ｂからそれぞれ出力される直流電圧値は、ＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力と相関するので、機器１０ａ、１０ｂのそれぞれの温度に相関する。よって、変換器２９ａ、２９ｂからの直流電圧値の合計値は、機器１０ａ、１０ｂ全体の温度に関する全体温度情報の一例である。コントローラＣは、変換器２９ａ、２９ｂからそれぞれ出力される直流電圧値の合計に基づいて、機器１０ａ、１０ｂ全体の冷却に必要な風量を得ることができるファンＦの目標回転数を算出する。ファンＦはこの目標回転数で回転するように制御される。直流電圧値の合計値の増減に応じて、コントローラＣはファンＦの目標回転数を増減する。尚、コントローラＣは、全体温度情報として変換器２９ａ、２９ｂからの直流電圧値の平均値に基づいて、ファンＦの目標回転数を変更してもよい。
【００１９】
尚、コネクタ２７ａ、２７ｂからそれぞれ出力されるＰＷＭ信号のパルス幅やデューティ比の合計値に基づいて、コントローラＣはファンＦの目標回転数を算出してもよい。この場合、コネクタ２７ａ、２７ｂからそれぞれ出力されるＰＷＭ信号のパルス幅又はデューティ比の合計値が、機器１０ａ、１０ｂ全体の温度に関する全体温度情報の一例である。
【００２０】
図２においては、ＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力が同じであり、ダンパ３０ａ、３０ｂによってそれぞれ変更される導入口１３ａ、１３ｂの開口率が同じ場合を示している。この場合の機器１０ａ、１０ｂをそれぞれ通過する通過風量をＷ１とする。従って、ファンＦから機器１０ａ、１０ｂ全体への総風量はおよそ２Ｗ１となる。
【００２１】
図３は、機器１０ｂの温度が低下した場合の説明図である。ＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力はそれぞれの負荷に応じて変動する。例えば、ＣＰＵ２３ａよりもＣＰＵ２３ｂの負荷が低下した場合、ＣＰＵ２３ａよりもＣＰＵ２３ｂの消費電力が低下して温度も低下する。このように、機器１０ａ、１０ｂは使用状況などに応じて温度にバラつきが生じる。
【００２２】
図４Ａは、コネクタ２７ｂから出力されるＰＷＭ信号のグラフである。破線がＣＰＵ２３ｂの消費電力が低下する前の信号を示し、実線がＣＰＵ２３ｂの消費電力が低下した後の信号を示している。ＣＰＵ２３ｂの消費電力が低下するとコネクタ２７ｂから出力されるＰＷＭ信号のパルス幅も小さくなる。これに伴って、変換器２９ｂにより変換される直流電圧の値も小さくなる。この直流電圧の大きさに応じて、制御回路基板３６ｂはモータ３５ｂの回転停止位置を制御する。即ち、直流電圧の増減に応じて、導入口１３ｂの開口率も増減するようにダンパ３０ｂが制御される。図４Ｂは、直流電圧値とダンパ３０ｂによって制御される開口率との関係を示したグラフである。
【００２３】
また、ＣＰＵ２３ｂの消費電力が低下することにより、ＣＰＵ２３ａ、２３ｂ全体の消費電力も低下する。これにより、コントローラＣが検出する合計の直流電圧値も低下する。コントローラＣは、合計の直流電圧値の低下に応じて、ファンＦの回転数も低下させる。よって、機器１０ａ、１０ｂ全体へのファンＦの総風量も低下する。図４Ｃは、直流電圧値の合計値とファンＦの回転数との関係を示したグラフである。図３の例の場合、機器１０ｂを通過する通過風量Ｗ２は機器１０ａを通過する通過風量Ｗ１よりも小さくなり、ファンＦから機器１０ａ、１０ｂ全体への総風量もＷ１＋Ｗ２となり、前回の総風量２Ｗ１よりも低下する。
【００２４】
このように、機器１０ｂの冷却に不必要な風量が削減された分だけ、ファンＦから機器１０ａ、１０ｂ全体への総風量も削減される。これにより、ファンＦの消費電力の浪費が防止される。
【００２５】
このように、ダンパ３０ａ、３０ｂがそれぞれ機器１０ａ、１０ｂの個別の温度に関する情報に基づいて、個別に冷却が必要な通過風量だけを確保する。更に、ファンＦの風量は機器１０ａ、１０ｂ全体の冷却に必要な分だけ確保される。これにより、温度にバラつきが生じる機器１０ａ、１０ｂのそれぞれの冷却を確保しつつ、機器全体の温度の変動に応じてファンＦの風量が制御され、ファンＦの消費電力の浪費を防止する。
【００２６】
尚、例えば図２に示した状態からＣＰＵ２３ａの消費電力のみが更に増大すると、導入口１３ａの開口率が増大するようにダンパ３０ａが駆動し、ファンＦの回転数も増大する。これにより、機器１０ａ内を通過する風量を確保して機器１０ａの冷却性を確保できる。
【００２７】
また、コネクタ２７ａは、従来このような機器１０ａ内に搭載されていた小型ファンを回転させるためのコネクタである。このように、従来の機器を利用して機器１０ａを製造でき、機器１０ａ内に新たにダンパ３０ａを制御するための制御系を構築することなくダンパ３０ａを制御できる。また、従来このような機器１０ａに内蔵されていた小型化ファンの位置にダンパ３０ａを設けてもよい。このように従来の機器を流用して本機器１０ａを製造できるのでコストが低減されている。
【００２８】
また、大型のファンＦを用いることにより、各機器１０ａ〜１０ｃ毎に小型ファンを設けた場合と比較して、消費電力を低減できる。
【００２９】
尚、変換機２９ａは筐体１１ａ内に必ずしも設けられていなくてもよく、例えば、ダンパ３０ａ側に設けられ筐体１１ａの外にあってもよい。また、ダンパ３０ａの制御回路基板３６ａに変換機２９ａが実装されていてもよい。
【００３０】
尚、図２に示した状態からＣＰＵ２３ａ、２３ｂの一方の消費電力が増大し他方の消費電力が低下した場合、開口１３ａ、１３ｂの開口率は、当該ＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力に応じて制御される。しかしながら、ファンＦの回転数は機器１０ａ、１０ｂ全体の温度に基づいて制御される。従って、例えば、ＣＰＵ２３ａ、２３ｂの一方の温度上昇分が他方の温度低下分よりも大きい場合、ファンＦの回転数は増大し、一方の温度上昇分が他方の温度低下分よりも小さい場合、ファンＦの回転数は減少する。また、図２に示した状態からＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力が共に増大した場合、ダンパ３０ａ、３０ｂはそれぞれ開口１３ａ、１３ｂの開口率を増大させ、ファンＦの回転数は増大する。図２に示した状態からＣＰＵ２３ａ、２３ｂの消費電力が共に低下した場合、ダンパ３０ａ、３０ｂはそれぞれ開口１３ａ、１３ｂの開口率を低下させ、ファンＦの回転数も低下する。
【００３１】
図５Ａ、５Ｂは、機器の変形である。尚、図５Ａ、５Ｂでは、一部図示を省略してある。図５Ａに示すように、ＣＰＵ２３ａの温度を直接検出するセンサＳ１の検出値に応じて、ダンパ３０ａにより変更される導入口１３ａの開口率を制御してもよい。図５Ｂに示すように、筐体１１ａ内の温度を検出するセンサＳ２の検出値に応じて、ダンパ３０ａにより変更される導入口１３ａの開口率を制御しても良い。これらの場合も、センサＳ１、Ｓ２の検出値が小さいほど導入口１３ａの開口率が小さくなるようにダンパ３０ａが制御される。センサＳ１、Ｓ２の検出値は、それぞれ個別温度情報の一例である。また、複数の機器のセンサＳ１又はセンサＳ２の検出値の合計に基づいて機器全体に送風するファンＦの風量が制御される。センサＳ１の検出値の合計値、又はセンサＳ２の検出値の合計値は、全体温度情報の一例である。尚、この場合、上述したコネクタ２７ａは設けられていなくてもよい。
【００３２】
次に、開口率変更部の変形例について説明する。図６は、開口率変更部の第１変形例の説明図である。尚、図６においては、機器１０ａ〜１０ｃの内部構造については省略してある。ダンパ３０ａ´は、羽根３３ａ´、羽根３３ａ´を回転可能に支持する軸３５ａ´を含む。羽根３３ａ´、軸３５ａ´は、導入口１３ａの長手方向に延びている。尚、軸３５ａ´もモータによって回転停止位置が制御される。同様に、ダンパ３０ｂ´、３０ｃ´もそれぞれ羽根３３ｂ´、３３ｃ´、３５ｂ´、３５ｃ´、を含む。
【００３３】
図７Ａ〜７Ｃは、開口率変更部の第２変形例の説明図である。スリット４０は、長手方向にスライド可能な柵状の可動板４１、固定された柵状の固定板４３、を含む。図７Ａに示すように、可動板４１、固定板４３が一致して重なった場合には、柵状の可動板４１、固定板４３の開口部から機器内に風が通過する。図７Ｂ、７Ｃに示すように固定板４３に対して可動板４１がスライドすることにより、両者の開口部が互いに狭くなり、機器の開口率が変更される。
【００３４】
図８Ａ〜８Ｃは、開口率変更部の第３変形例の説明図である。シャッタ５０は、機器の開口周縁に複数の羽根が設けられており、これら複数の羽根が回転することにより、機器の開口率を変更する。
【００３５】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３６】
上記実施例においてダンパ３０ａ、３０ａ´は、ファンＦと対向する側の導入口１３ａに取り付けられているが、ファンＦと対向しない排出口１５ａ側に取り付けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０ａ〜１０ｃ  電子機器
１１ａ〜１１ｃ  筐体
１３ａ、１３ｂ  導入口（開口）
２３ａ、２３ｂ  ＣＰＵ（発熱部品）
２７ａ、２７ｂ  コネクタ（出力部）
２９ａ、２９ｂ  変換器（変換部）
３０ａ〜３０ｃ  ダンパ（開口率変更部）
Ｆ  ファン
Ｃ  コントローラ  （ファン制御部）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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