(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を構成し通電により発熱するデバイスと、前記デバイスの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクに向かって空気を送出し回転数を制御可能なファンと、を有する電子機器の冷却装置であって、
前記ヒートシンクより熱伝導率が高い熱分散部材と、
前記熱分散部材を前記ヒートシンクに対して接触または離間するように移動させるアクチュエータと、
前記デバイスの発熱量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記アクチュエータが、
モータによって軸周りに回転駆動されるボールネジと、
前記熱分散部材が取り付けられて前記ボールネジに螺合されるスライダと、
を有することを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項２】
前記モータが、超音波モータであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項３】
電子機器を構成し通電により発熱するデバイスと、前記デバイスの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクに向かって空気を送出し回転数を制御可能なファンと、を有する電子機器の冷却装置であって、
前記ヒートシンクより熱伝導率が高い熱分散部材と、
前記熱分散部材を前記ヒートシンクに対して接触または離間するように移動させるアクチュエータと、
前記デバイスの発熱量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ファンの故障を検知した場合、前記アクチュエータの動作を制御することにより、故障した前記ファンに対応する前記ヒートシンクに対して前記熱分散部材を接触させることを特徴とする電子機器の冷却装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記デバイスの発熱量が予め定めた通常時の発熱量より多い場合、前記アクチュエータの動作を制御することにより、前記熱分散部材を前記ヒートシンクに対して接触させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記デバイスの発熱量が予め定めた通常時の発熱量以下である場合、前記アクチュエータの動作を制御することにより、前記ファンから前記ヒートシンクへ向かう空気の流れを妨げない位置に前記熱分散部材を格納することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項６】
前記熱分散部材が、前記デバイスを収容する筐体に接触して設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項７】
前記熱分散部材が、金属板を絶縁加工したものまたはゲルシートであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項８】
前記電子機器がサーバ装置であって、前記デバイスがＣＰＵまたはＰＣＩデバイスであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【請求項９】
前記制御部が、Ｂａｓｅｂｏａｒｄ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電子機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転状態にあるサーバ装置などの電子機器の構成要素を冷却するための、電子機器の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、サーバ装置などの電子機器においては、内蔵されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ：データ伝送路）デバイスなどの各種のデバイス（電子部品）は、初期設計の段階で筐体内の固定された位置に存在している。このような装置構成において、最大電力容量と最大構成とを考慮して装置全体の放熱設計が行われている。このとき、オプションとして搭載する予定のＰＣＩデバイスが存在しない場合や、発熱量の少ない省電力型のＣＰＵを搭載した場合には、必要以上にファンを高速回転させてデバイスの冷却を行ったり、冗長的に余分なデバイスを搭載したりしてしまうことがある。また、冷却用のファンが故障した場合には、故障したファンに隣接するファンを高速回転させることで所望の冷却機能の維持を図っている。このような場合は、保守員による故障部品（ファンなど）の交換作業が行われるまでは、隣接するファンが高速回転しているために高い消費電力が必要となる。
【０００３】
また、データセンターなどのように大量のサーバ装置を設置している場合は、保守員などの外部の人間が容易に内部に立ち入れないほど高密度な装置環境となるので、サーバ装置に対して効率的な冷却機能の設計（放熱設計）がなされている。また、近い将来においては、さらに高密度な装置環境が増えてくると予想されるので、サーバ装置群の全体における安定的な冷却機能の設計が益々重要になってくる。例えば、サーバ装置の負荷状態や構成規模の大きさなどに応じて、冷却機能の構成内容を動的に変化させる機構を組み込むことにより、常に最適な冷却環境をサーバ装置内に作り出す冷却機能の実現が望まれている。このような動的変化に対応する冷却機能が存在すれば、サーバ装置の構成内容の違いや、故障時などのように初期設計の状態とは異なる環境においても、常に最適な冷却機能を実現させることが可能となる。しかしながら、現在の放熱技術においては、動的な要素まで考慮された冷却装置の開発は行われていない。
【０００４】
なお、関連技術として、電子機器において、歯車とスライダからなる操作手段によってヒートシンクの熱接触位置を昇降移動させることにより、該ヒートシンクに効率的に熱を伝えて、効果的に電子機器の冷却を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、他の関連技術として、モータの回転運動によって冷却フィンを往復運動させることにより、冷却フィンから筐体外部への空気の熱伝達を促進させて効果的に冷却を行う技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、他の関連技術として、複数のヒートパイプの循環路を適宜に切り替えることによって放熱の輸送先を効果的に切り替え、熱伝導率の高いヒートシンクを実現する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２３０９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１２４０７９号公報
【特許文献３】特開２０１０−００２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的なサーバ装置の冷却方式には２つの問題がある。１つ目の問題は、サーバ装置に内蔵されたＣＰＵ等のデバイスの冷却については、発熱量に合わせてファンの回転数を制御することによって行っている点である。例えば、デバイスに一時的な高負荷が発生することによって、通常負荷で発生する熱量よりも多い熱量を冷却させる必要が生じた場合は、ファンを一時的に高速回転させている。このようにしてファンを高速回転させると、必然的に消費電力が増加してしまう。そこで、幾らかでも消費電力（つまり、ファンの回転数）を下げるために、あらかじめデバイスの最大発熱量を考慮して、その最大発熱量に収まるように、大型のヒートシンクとファンを取り付けた冷却装置で放熱設計（ヒートシンク設計）を行う必要がある。ところが、この場合は、デバイスについて通常の負荷よりも高い負荷状態を考慮した放熱設計がなされているので、デバイスが通常の負荷状態の場合にはヒートシンクの実装面積が過大となる。
【０００７】
また、冷却装置にヒートパイプを利用することで該冷却装置を小型化することができるが、冷却装置がコストアップしてしまう。さらに、ヒートパイプが冷却装置の外部に突き出た構造になることで、サーバ装置内において定常的に高温状態となる空間ができるため、電子回路の動作状態や電子部品の寿命などに与える悪影響が大きくなるといった設計上の問題が生じるおそれもある。
【０００８】
２つ目の問題は、冷却装置のファンが故障した場合は、一般的には故障したファンに隣接するファンを高速回転させることで、故障したファンの冷却能力を補うように制御している点である。すなわち、健全なファンが故障環境の補助制御を行っているため、故障したファンの交換を実施するか、該当するサーバ装置に意図的に負荷をかけないようにシステムを制御するかのいずれかを行わなければ、常に、健全なファンが高速回転する状態になってしまうので、結果的に電力の消費量が増大してしまう。
【０００９】
また、前記特許文献１の技術は、歯車とスライダからなる操作手段によってヒートシンクを昇降移動させて、該ヒートシンクの熱接触位置を可変させなければならないので、冷却装置の構成が複雑かつ大掛かりになって電子機器をコストアップさせる要因となってしまう。さらに、前記特許文献２の技術は、モータの回転運動によって冷却フィンを往復運動させるために、前述と同様に冷却装置の構成が複雑になり電子機器をコストアップさせてしまう。また、前記特許文献３の技術は、大掛かりなヒートパイプの循環路を用いて冷却装置を構成しているので、サーバ装置を小型化することができない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、少ない消費電力によってデバイスを十分に冷却することが可能な電子機器の冷却装置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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電子機器の冷却装置は、電子機器を構成し通電により発熱するデバイスと、前記デバイスの熱を放熱するヒートシンクと、前記ヒートシンクに向かって空気を送出し回転数を制御可能なファンと、を有する電子機器の冷却装置であって、前記ヒートシンクより熱伝導率が高い熱分散部材と、前記熱分散部材を前記ヒートシンクに対して接触または離間するように移動させるアクチュエータと、前記デバイスの発熱量に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ファンの故障を検知した場合、前記アクチュエータの動作を制御することにより、故障した前記ファンに対応する前記ヒートシンクに対して前記熱分散部材を接触させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電子機器の冷却装置よれば、少ない消費電力によってデバイスを十分に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に適用される、通常温度時におけるサーバ装置の冷却装置を側面視した構成図である。
【図２】本発明の実施形態に適用される、温度上昇時におけるサーバ装置の冷却装置を側面視した構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るラックマウント型のサーバ装置を上面から平面視した構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】図３に示すサーバ装置において、ＣＰＵの発熱温度が高くてＰＣＩデバイスの発熱温度が低い場合のアクチュエータの移動状態を示す平面視の構成図である。
【図６】図３に示すサーバ装置において、ＣＰＵの発熱温度が低くてＰＣＩデバイスの発熱温度が高い場合のアクチュエータの移動状態を示す平面視の構成図である。
【図７】図３に示すサーバ装置において、ファンが故障した場合のアクチュエータの移動状態を示す平面視の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《概要》
本発明の実施形態に係る電子機器の冷却装置は、例えば、サーバ装置において、一時的なシステム負荷の変動によって変化するＣＰＵやＰＣＩデバイスなどの発熱量を、ＢＭＣ（Ｂａｓｅｂｏａｒｄ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：システム管理用コントローラ)によって監視し、その監視情報に基づいて冷却装置の放熱状態を制御することにより、少ない消費電力で効果的な冷却を可能にしたものである。
【００１５】
具体的な冷却装置の動作としては、アクチュエータによって熱伝導率の高いシート（以下、熱伝導シートという）の移動位置を制御して、該熱伝導シートをフィンなどのヒートシンクに接触させることにより、発熱源からの放熱をサーバ装置内の任意の箇所に分散させている。これにより、発熱源に近いファンの回転数の上昇を抑えて省電力化を実現することが可能になり、かつ、効率的な冷却を実現することができる。しかも、本実施形態の冷却装置は、小型・軽量な機構で簡易に構成することができるので、多様なサーバ装置に対して適用することが可能である。
【００１６】
また、サーバ装置のシステム負荷が少ない場合は、アクチュエータによって熱伝導シートを天板の下部にあるガイドの部分に格納することができる。そのため、初期設計において考慮された通常負荷でのエアフロー（空気冷却）を妨げるおそれはない。さらに、ファンが故障した場合でも、正常に動作するファンの前面まで発熱領域を分散させることによって、システム全体を安定的に稼動させることが可能となる。言い換えると、従来と同じ設計のサーバ装置であっても、本実施形態の冷却装置を適応すれば、負荷の大きさや構成要素や障害内容の違いに対して動的に対応し、サーバ装置内に最適な冷却環境を作り出せることができる。このとき、ＢＭＣが、温度センサの監視情報によってファンの回転数を制御しているので、さらなる電力消費量の削減を期待することができる。
【００１７】
《実施形態》
以下に述べる本発明の実施形態に係る電子機器の冷却装置では、多数の単位コンピュータを棚（ラック）に積み上げて構成したラックマウント型のサーバ装置（電子機器）に対して冷却装置を搭載した場合の一例について説明する。図１は、本発明の実施形態に適用される、通常温度時におけるサーバ装置の冷却装置を側面視した構成図である。また、図２は、本発明の実施形態に適用される、温度上昇時におけるサーバ装置の冷却装置を側面視した構成図である。さらに、図３は、本発明の実施形態に係るラックマウント型のサーバ装置を上面から平面視した構成図である。
【００１８】
先ず、図１、図２を参照して、本発明の実施形態に適用されるサーバ装置の冷却装置の構成について説明する。冷却装置１は、サーバ筐体２の内部において、主要部品を搭載する基板であるマザーボード３の表面にＣＰＵ４（デバイス）が搭載されている。さらに、ＣＰＵ４の上面には該ＣＰＵ４の放熱を行うための冷却フィンであるヒートシンク４ａが搭載されている。ヒートシンク４ａからの放熱は、図の矢印Ｙに示すように、サーバ筐体２を構成する天板６（筐体）のスリット（図示せず）から外部へ放出される。
【００１９】
また、冷却装置１は、圧電セラッミック等の超音波振動によって発生する進行波を利用して回転する超音波モータ１１、スライダ１２、該スライダ１２を移動させるボールネジ１３、ガイド１４、及び固定具１５からなるアクチュエータ１６と、熱伝導率の高いシート状の素材で構成され、ヒートシンク４ａの発熱部分に接触して熱を分散させる熱分散シート１７（熱分散部材）とが構成されている。なお、ボールネジ１３は、超音波モータ１１の回転駆動によって回転できるように構成されている。また、ボールネジ１３のネジ部分には、スライダ１２が移動できるように螺合され、そのスライダ１２には熱分散シート１７の端部が接続されている。
【００２０】
また、アクチュエータ１６を構成する超音波モータ１１、スライダ１２、ボールネジ１３、及びガイド１４は、固定具１５によってサーバ筐体２の天板６に固定されている。この超音波モータ１１は、原理的に、電磁波などのノイズを発生させないので、サーバ装置などの電子機器の内部に搭載してもノイズ障害が生じるおそれはない。なお、図１、図２では、ＣＰＵ４側の冷却装置１の構成について表示しているが、図示しないＰＣＩデバイス５側にも同様の冷却装置１が設けられている。すなわち、ＣＰＵ４側とＰＣＩデバイス５側に１組ずつ冷却装置１が取り付けられている。なお、ＰＣＩデバイス５側の冷却装置１については、図１、図２におけるＣＰＵ４をＰＣＩデバイス５に置き換えるだけであるので、その冷却装置１の構成についての説明は省略する。
【００２１】
図３に示すように、サーバ装置２１の内部には、ＣＰＵ４、該ＣＰＵ４を冷却するヒートシンク４ａ、ＰＣＩデバイス５、該ＰＣＩデバイス５を冷却するヒートシンク５ａ、ＣＰＵ４側のアクチュエータ１６ａ、ＰＣＩデバイス５側のアクチュエータ１６ｂ、アクチュエータ１６ａとアクチュエータ１６ｂをそれぞれ駆動させる駆動回路７、駆動回路７を制御するＢＭＣ８（制御部）、及びサーバ装置２１の内部における各要素の発熱部分を各矢印のようにエアフローで空気冷却する複数のファン９１、ファン９２、ファン９３、ファン９４、ファン９５が構成されている。なお、ＣＰＵ４の発熱源とＰＣＩデバイス５の発熱源、及びアクチュエータ１６ａ、１６ｂの近傍には、それぞれ温度センサ４ｂ、５ｂ、１６ｃが設置されている。また、駆動回路７とアクチュエータ１６ａ及びアクチュエータ１６ｂとの間は、信号線Ｓｇによってそれぞれ接続されている。
【００２２】
なお、図３では、ＣＰＵ４の発熱源の近傍に温度センサ４ｂが、ＰＣＩデバイス５の発熱源の近傍に温度センサ５ｂが、アクチュエータ１６ａ、１６ｂの近傍に温度センサ１６ｃが、それぞれ設置されているが、これ以外にも、図１に示すマザーボード３やその他必要な箇所に温度センサを設置してもよい。これらの温度センサが検出した温度情報は、ＢＭＣ８によって管理されている。したがって、ＢＭＣ８がこれらの温度情報に基づいて駆動回路７を制御することにより、図１、図２に示す超音波モータ１１が回転してボールネジ１３を回転駆動させるので、スライダ１２の移動に伴って、熱分散シート１７が移動してヒートシンク４ａに接触／非接触することができる。
【００２３】
再び図１に戻って、熱分散シート１７をヒートシンク４ａに接触／非接触させる制御はアクチュエータ１６によって行われる。すなわち、アクチュエータ１６の超音波モータ１１は、信号線Ｓｇを介して駆動回路７（図３参照）に接続されている。したがって、駆動回路７が、ＢＭＣ８からの制御信号によって超音波モータ１１を回転させることにより、ボールネジ１３を回転駆動させてスライダ１２を図の左右方向へ移動させる。
【００２４】
これにより、スライダ１２の移動に伴って、熱分散シート１７は図の左右方向へ移動することができる。このとき、スライダ１２に接続された熱分散シート１７の移動距離を、設計の段階であらかじめ測定しておくことにより、ＢＭＣ８（図３参照）の制御によって、熱分散シート１７は、スライダ１２の左右方向への移動によって、確実にヒートシンク４ａに接触／非接触することができる。
【００２５】
図３では、ＣＰＵ４側の冷却装置１とＰＣＩデバイス５側の冷却装置１とが表示されているが、ここでは、説明を容易にするために、図１及び図２を用いて、ＣＰＵ４側の冷却装置１の動作について詳しく説明する。冷却装置１は、その上部に設置された天板６に設けられたアクチュエータ１６と、アクチュエータ１６の駆動によってＣＰＵ４側のヒートシンク４ａに接触／非接触するように移動する熱分散シート１７とによって構成されている。
【００２６】
このような構成により、ＣＰＵ４の発熱源の発熱量が多いときには、図２に示すように、アクチュエータ１６によって、天板６に備え付けられたガイド１４内に格納されている熱分散シート１７を図の左方へ押し出し、該熱分散シート１７をヒートシンク４ａに接触させる。このような動作により、一時的に上昇するヒートシンク４ａの発熱を熱分散シート１７に伝達し、さらに、熱分散シート１７から天板６へ放熱を分散させる。これによって、ファンの回転数（すなわち、図３に示すファン９１、ファン９２、ファン９３、ファン９４、及びファン９５の各回転数）を低く抑えながら、効率的にＣＰＵ４の冷却を行うことができる。
【００２７】
アクチュエータ１６には、磁気の影響を受けないと共に電磁波を発生させない小型の超音波モータ１１が利用され、この超音波モータ１１からボールネジ１３へ回転力を伝達するように構成されている。また、ボールネジ１３に羅合されたスライダ１２に熱分散シート１７の端部が接続されている。したがって、超音波モータ１１の回転駆動によってボールネジ１３が回転するので、スライダ１２と共に熱分散シート１７を図の左右方向へ移動させることができる。
【００２８】
一方、超音波モータ１１の回転制御は、図３に示すように、システム管理用コントローラであるＢＭＣ８を利用して行われる。すなわち、ＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５の発熱源の発熱量はＢＭＣ８によって監視されている。したがって、ＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５の発熱源の温度が上昇した場合は、温度センサ４ｂ、５ｂからの温度情報に基づいて、ＢＭＣ８が駆動回路７へ制御信号を送信する。これによって、駆動回路７は、図２に示すように、超音波モータ１１の回転方向を制御してボールネジ１３を所定の方向へ回転させるので、熱分散シート１７をヒートシンク４ａに接触させる方向（図の左方）へ移動させることができる。
【００２９】
図２に示すように、熱分散シート１７をヒートシンク４ａに接触させることによって、ヒートシンク４ａから熱分散シート１７へ熱が移動するため、ＣＰＵ４の発熱源の温度上昇が減少する。このとき、さらに、サーバ装置２１に対して高い負荷が継続的に加わって、ＣＰＵ４の発熱源の温度上昇が起きる場合は、ファン（すなわち、図３に示すファン９１〜ファン９５）を高速回転させ、ヒートシンク４ａと熱分散シート１７を共に強制的に空冷させることによってサーバ装置を安定的に稼動させる。
【００３０】
この場合、ヒートシンク４ａの熱と天板６へ移動する熱と熱分散シート１７の熱とが共にファン（図３のファン９１〜ファン９５）によって冷却されるので、ヒートシンク４ａのみで冷却している一般的なサーバ装置２１よりも放熱面積が大きくなるため、より短時間で充分な冷却効果が得られる。なお、アクチュエータ１６が移動するのに消費する電力は、ファン（図３のファン９１〜ファン９５）を高速回転させているときの電力よりも少なくなるように設計されている。また、上述したように、冷却装置１の構成は極めて単純なものであるため、冷却装置１は一般的なサーバ装置２１の任意の箇所に容易に設置することができる。これにより、サーバ装置２１を設計した後の工程やオーバーホール時においても、そのサーバ装置２１の放熱設計を所望のレベルに容易に変更することができる。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態に係る冷却装置１の動作の流れを示すフローチャートである。したがって、図４に示すフローチャートの流れに沿って冷却装置１の動作を説明する。冷却装置１の動作は、サーバ装置２１が稼動中において制御が行われる。そのため、先ず、ＢＭＣ８によって、サーバ装置２１のＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が稼動しているか否かの稼動状況が確認される（ステップＳ１）。ここで、ＯＳが稼動していなければ（ステップＳ１でＮｏ）、冷却装置１の動作は終了する。
【００３２】
一方、ＯＳが稼動している場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、ＢＭＣ８は、ＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５の付近にある温度センサ４ｂ、５ｂの情報、またはマザーボード３上にある温度センサの情報を収集する(ステップＳ２)。そして、ＢＭＣ８は、通常負荷時の場合よりも検出温度が高い温度センサがあるか否かを判別する（ステップＳ３）。
【００３３】
ここで、通常負荷時の場合よりも検出温度が高い温度センサがあれば（ステップＳ３でＹｅｓ）、ＢＭＣ８は、当該温度センサの検出温度が継続的に通常負荷時よりも高い温度であるか否かを確認する（ステップＳ４）。ここで、継続的に検出温度が高くなければ（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ２に戻り、温度センサ４ｂ、５ｂなどの温度情報の収集を継続し、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理を繰り返す。一方、継続的に検出温度が高ければ（ステップＳ４でＹｅｓ）、ＢＭＣ８は、故障したファン９１〜９５がないか否かを示すファンの稼動状況を取得する（ステップＳ５）。
【００３４】
また、ステップＳ３で、通常負荷時の場合よりも検出温度が高い温度センサがなければ（ステップＳ３でＮｏ）、ＢＭＣ８は、アクチュエータ１６に接続された熱分散シート１７が冷却装置１の天板６に格納されているか否かを確認する（ステップＳ６）。ここで、熱分散シート１７が冷却装置１の天板６に格納されていれば（ステップＳ６でＹｅｓ）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ５の処理を繰り返す。一方、熱分散シート１７が冷却装置１の天板６に格納されていなければ（ステップＳ６でＮｏ）、アクチュエータ１６に接続された熱分散シート１７を冷却装置１の天板６に格納して（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ６の処理を繰り返す。
【００３５】
すなわち、ＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５やマザーボード３の付近の温度が継続的に高い場合にはアクチュエータ１６を稼動させ、それらの温度が継続的に高くなければ、熱分散シート１７を冷却装置１の天板６に格納した状態で待機する。これは、通常の負荷が発生している状態で冷却装置１を稼動させると電力を多く消費するので、初期設計の段階で、通常負荷の場合はファン９１〜９５による空気冷却のみで必要かつ充分な冷却ができるように設定されているためである。そのため、通常負荷では冷却装置１による熱の分散は不要であるので、熱分散シート１７を天板６にしまい込むようにして、初期設計におけるエアフローの流れのルートを妨げないようにしている。
【００３６】
再び、図４のステップＳ５に戻って、ＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５やマザーボード３の付近の温度が継続的に高い場合には、ＢＭＣ８は、ファン９１〜９５の稼動状況を取得した後にアクチュエータ１６を稼動させる。すなわち、ＢＭＣ８は、温度センサ４ｂ、５ｂなどの温度情報やファン９１〜９５の稼動状況を考慮し、負荷（つまり、温度センサの検出温度）の高い領域と低い領域とを判別したり、ファン９１〜９５の故障箇所を判別したりして、制御対象となるアクチュエータ１６を抽出する（ステップＳ８）。
【００３７】
ここで、ステップＳ８に示すように、例えば３種類のモードによって、制御対象となるアクチュエータ１６を抽出する。すなわち、
（１）ＣＰＵ４の発熱温度が高く、ＰＣＩデバイス５の発熱温度が低い場合は、ＰＣＩデバイス５側に近いアクチュエータ１６ｂによって、ＣＰＵ４のヒートシンク４ａの発熱を分散させる。
（２）ＣＰＵ４の発熱温度が低く、ＰＣＩデバイス５の発熱温度が高い場合は、ＣＰＵ４側に近いアクチュエータ１６ａによって、ＰＣＩデバイス５のヒートシンク５ａの発熱を分散させる。
（３）ファン（ファン９１〜ファン９５）が故障した場合は、故障したファンに近いアクチュエータを使用して、一番近いところにある正常稼動のファンの前に発熱を分散させる。
【００３８】
ステップＳ８に示す３種類のモードについてさらに詳しく説明する。図５は、図３に示すサーバ装置２１において、ＣＰＵ４の発熱温度が高くてＰＣＩデバイス５の発熱温度が低い場合のアクチュエータ１６の移動状態を示す平面視の構成図である。すなわち、この図は、前述の(１)に相当する場合のアクチュエータ１６の移動状態を示している。
【００３９】
図５に示すように、ＣＰＵ４側の発熱温度が通常時よりも高く、ＰＣＩデバイス５側の発熱温度が通常と同じか通常より低い場合は、ＰＣＩデバイス５側に近いアクチュエータ１６ｂがＣＰＵ４側へ移動する。これによって、アクチュエータ１６ｂの熱分散シート１７がＣＰＵ４のヒートシンク４ａに接触し、ＣＰＵ４側の発熱源を熱分散シート１７へ伝達させてＰＣＩデバイス５側に分散させる、したがって、ＣＰＵ４側のファン９１、ファン９２を高速回転させなくてもＣＰＵ４を冷却させることができる。
【００４０】
すなわち、冷却装置１の動作としては、ＰＣＩデバイス５側に近いアクチュエータ１６ｂを動作させて、ＣＰＵ４側のヒートシンク４ａに熱分散シート１７を接触させることで、ＣＰＵ４の発熱を分散させて天板６に放熱させることができる。
【００４１】
但し、ＣＰＵ４側のヒートシンク４ａに熱分散シート１７を接触させているにも関わらずＣＰＵ４側の温度上昇が続く場合は、ＣＰＵ４側に近いファン９１、ファン９２を高速回転させて冷却を行うことでサーバ装置２１を安定的に稼動させる。このようにしてファン９１、ファン９２を高速回転させることにより消費電力は増加するが、熱分散シート１７の接触によりＣＰＵ４側の発熱を分散させているため、ファン９１、ファン９２は、従来よりも低い回転数、または高速に回転する時間が少なくなるので、一般的なサーバ装置２１よりも消費電力を削減することができる。
【００４２】
次に、前述（２）の、ＣＰＵ４の発熱温度が低く、ＰＣＩデバイス５の発熱温度が高い場合のアクチュエータ１６の移動状態について説明する。図６は、図３に示すサーバ装置２１において、ＣＰＵ４の発熱温度が低くてＰＣＩデバイス５の発熱温度が高い場合のアクチュエータ１６の移動状態を示す平面視の構成図である。図６に示すように、ＣＰＵ４側の発熱温度が低く、ＰＣＩデバイス５側の発熱温度が高い場合は、ＣＰＵ４側に近いアクチュエータ１６ａをＰＣＩデバイス５側へ動作させる。
【００４３】
これによって、アクチュエータ１６ａの熱分散シート１７がＰＣＩデバイス５のヒートシンク５ａに接触し、熱分散シート１７を介してＰＣＩデバイス５側の発熱をＣＰＵ４側に分散させる。このようにして、ＰＣＩデバイス５側のヒートシンク５ａの発熱をＣＰＵ４側へ分散させることにより、ＰＣＩデバイス５の冷却を行う。したがって、ＰＣＩデバイス５側のファン９４、９５を高速回転させなくてもＰＣＩデバイス５を効果的に冷却させることができる。
【００４４】
次に、前述（３）の、ファン９１〜９５が故障した場合のアクチュエータ１６の移動状態について説明する。図７は、図３に示すサーバ装置２１において、ファン９１〜９５が故障した場合のアクチュエータ１６の移動状態を示す平面視の構成図である。図７に示すように、例えば、ファン９４が故障した場合は、ＢＣＭ８は、故障したファン９４に近いアクチュエータ１６ａを判別して抽出する。そして、抽出されたアクチュエータ１６ａを利用して、故障したファン９４に近い発熱源のデバイス（例えば、ＰＣＩデバイス５）のヒートシンク５ａに熱分散シート１７を接触させる。
【００４５】
これによって、故障したファン９４に隣接したファン９３やファン９５を高速回転して冷却を行う通常の冷却方式よりも、アクチュエータ１６ａを介して、故障したファン９４に近い発熱源を正常に稼動するファン９３の近くに移動させることができるので、隣接するファン９３の回転数を上昇させることなく、必要かつ充分な冷却を行うことができる。
【００４６】
再び図４のフローチャートに戻り、ステップＳ８において、デバイスの発熱状態に応じて適正にアクチュエータ１６を移動させている。これにより、所望のアクチュエータ１６の駆動に伴って熱分散シート１７を発熱箇所に接触させ、高温状態にある発熱源からの放熱を分散させる（ステップＳ９）。
【００４７】
そして、ＢＭＣ８は、該当する発熱源の温度がさらに上昇し続けるか否かを判定する、つまり、温度上昇が一定の閾値の範囲内に入っているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、発熱源がさらに温度上昇をし続けて、温度上昇が一定の閾値の範囲を超える場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ファン９１〜９５のいずれかを高速回転させて（ステップＳ１１）、処理を終了する。なお、発熱源の温度上昇が止まって、その温度上昇が一定の閾値の範囲内にある場合は（ステップＳ１０でＮｏ）、ステップＳ１に戻って前述の処理を継続する。
【００４８】
以上述べたように、本実施形態の冷却装置１を適用することにより、温度センサ４ｂ、５ｂ、１６ｃを監視して単純にファン９１〜９５の回転数を制御する既存のサーバ装置２１よりも少ない消費電力によって効率的な冷却を行うことができる。すなわち、一般的なサーバ装置２１は、その装置内における高発熱の箇所がシステムの負荷状態や時間の経過と共に動的に変化している。ところが、本実施形態のサーバ装置２１では、複数のアクチュエータ１６を利用することによって、より発熱量の少ないデバイスがある領域のアクチュエータ１６を、発熱量の多いデバイスのヒートシンク４ａ、５ａに接触させて発熱を分散させている。これによって、高い発熱箇所に近いファン９１〜９５の回転数を上昇させなくても充分な冷却効果が得られる。
【００４９】
例えば、ＣＰＵ４に対する負荷が大きくて、ＰＣＩデバイス５に対する負荷が小さい場合には、ＰＣＩデバイス５側に用意されたアクチュエータ１６と熱分散シート１７を利用してＣＰＵ４側の発熱を移動・分散させることにより、ＣＰＵ４側及びＰＣＩデバイス５側のファン９１〜９５の回転数を上昇させなくても充分な冷却効果が得られる。
【００５０】
また、サーバ装置２１の負荷が小さい場合は、冷却装置１の天板６にあるガイド１４の中に熱分散シート１７を格納することにより、ファン９１〜９５によって空気冷却を行うためのエアフローの流路を妨げないようにすることができる。これにより、熱伝達によって高温の発熱源となった熱分散シート１７がＣＰＵ４やＰＣＩデバイス５などの回路素子の上に存在しなくなり、電子回路の動作や部品寿命に与える悪影響を少なくすることができる。
【００５１】
また、通常のサーバ装置は、本来必要な放熱設計を満たす個数よりも冗長的に多数のファン９１〜９５を搭載している。これによって、あるファン９１〜９５の故障時には、正常に動作するファ９１〜９５ンを高速回転させることにより、故障時における耐障害性能を向上させている。一方、本実施形態のサーバ装置２１の場合は、冷却装置１（つまり、アクチュエータ１６と熱分散シート１７）を利用することにより、故障したファン９１〜９５で冷却されていたデバイスに熱分散シート１７を接触させて、他の正常なファン９１〜９５で熱分散シート１７と天板６を冷却している。これにより、故障したファン９１〜９５に隣接するファン９１〜９５を高速回転させる一般的な冗長化手法よりも、ファン９１〜９５の回転数を上昇させることなく少ない電力で所望の冷却が可能となる。
【００５２】
また、一般のサーバ装置などに利用されるマザーボード３等の基板は、構成の組み替えによって様々な筐体に搭載することができる。ところが、サーバ装置の負荷状態によって変化する発熱源に対して、マザーボード３等の基板上に搭載された電子部品の配置を、構成の組み替えを行った各筐体ごとにほぼ最適なエアフローを考慮して設計することは難しい。ところが、本実施形態の冷却装置１を利用すれば、ＢＭＣによる温度監視によって動的に発熱を分散させることができる。その結果、マザーボード３等の基板を搭載する筐体ごとに放熱設計を最適化する必要がなくなるので、サーバ装置２１などの設計コストの削減や電子部品の共通化を図ることができる。
【００５３】
なお、上述した冷却装置１の実施形態の変形例として、熱分散シート１７の代わりに、絶縁加工された熱伝導性の高い金属板や金属粒のゲルシートなどを利用することができる。但し、金属板等の発熱に起因する電子の熱振動によって生じるノイズ、すなわち熱雑音が問題となるため、必要なノイズ対策を行ってから金属板やゲルシートを利用する必要がある。また、上述した実施形態では、サーバ装置２１に冷却装置１を適用した場合について説明したが、サーバ装置２１に限定されることなく、あらゆる電子機器に対して上記の実施形態で述べた冷却装置１を適用することができる。
【００５４】
以上、本発明に係る電子機器の冷却装置１、及び電子機器の冷却方法の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明の具体的な構成は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、それらは本発明に含まれる。例えば、ファン９１〜９５を搭載していないような小型なモバイル機器であっても、内蔵されたＣＰＵ４や回路部品などの発熱温度を監視すれば、本発明の冷却装置１によって、装置内で発熱の高いデバイスの放熱を発熱の少ない箇所に効率よく分散させることができる。これによって、小型の電子機器でも充分な冷却効果を期待することができるので、電子機器のさらなる小型化に貢献することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る電子機器の冷却装置は、据置型のサーバ装置や電子機器などに限らず、構造上の面からファンを搭載することができないような小型の端末機器やモバイル機器などにも有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  冷却装置
２  サーバ筐体
３  マザーボード
４  ＣＰＵ
４ａ、５ａ  ヒートシンク
４ｂ、５ｂ、１６ｃ  温度センサ
５  ＰＣＩデバイス
６  天板
７  駆動回路
８  ＢＭＣ
９１  ファン
９２  ファン
９３  ファン
９４  ファン
９５  ファン
１１  超音波モータ
１２  スライダ
１３  ボールネジ
１４  ガイド
１５  固定具
１６  アクチュエータ
１６ａ  アクチュエータ
１６ｂ  アクチュエータ
１７  熱分散シート
２１  サーバ装置
Ｓｇ  信号線
Ｙ  矢印
【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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