(57)【要約】【課題】  複数の情報処理装置からなるシステムの冷却を効率よく行い、たとえ冷却能力を超える場合にもシステムダウンを起こさない運用を行う液冷情報処理システムを提供する。【解決手段】  複数の発熱部を冷却するために、各発熱部の温度を検出する温度センサ３３と、発熱部全体に冷却液を送り込む流量可変ポンプ１３（総流量調節部）と、発熱部毎に冷却液の量を調節する弁１７（流量調節部）と、からなる液冷情報処理装置システムとする。【選択図】図１
2006003947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部と、この発熱部の温度を検出する温度センサとを含む複数の情報処理装置と、
前記発熱部を液体の循環を利用して冷却する冷却装置と、
からなる液冷情報処理システムであって、
前記冷却装置は、前記発熱部を冷却する前記液体の流量を前記発熱部毎に調整する第１の流量調整部と、前記液体の総流量を調整する第２の流量調整部と、を具備する液冷情報処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の液冷情報処理システムであって、
前記冷却装置は、前記複数の情報処理装置の優先順位記憶部を有し、優先順位の低い情報処理装置への前記液体の供給を停止することによって、優先順位の高い情報処理装置の運用を維持する制御を行う液冷情報処理システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液冷情報処理システムであって、
前記第２の流量調整部を、並列接続された複数のポンプで構成したことを特徴とする液冷情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部を液冷する情報処理装置に係り、特に複数の発熱部を一元管理する液冷情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、キャビネットのラックマウントに水冷装置を置き、キャビネット内に実装される複数の情報処理装置に冷却液を送る方式について記載がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多数の情報処理装置から構成されるシステムの場合、演算量の違いから発熱の多い情報処理装置と、発熱の少ない情報処理装置とが、存在する。しかし、特許文献１に記載された発明では、発熱部毎の温度監視や、発熱部毎に冷却液を送るための制御を行っていない。このため、情報処理装置の発熱量に対応した調整ができない。
【０００５】
また、演算処理を行う多数の情報処理装置と、演算処理結果をまとめる数台の情報処理装置とから構成されることが、一般的である。この場合、結果をまとめる情報処理装置は、重要度が高く停止させることは、避ける必要があるが、演算処理を行う装置は、何割かが止まってもシステムの運用には、支障がでない。しかし、特許文献１に記載された発明では、水冷装置に何らかの障害が発生し、冷却能力が低下したが考慮されていない。
【０００６】
本発明の目的は、上述したように複数の情報処理装置からなるシステムの冷却を効率よく行い、たとえ冷却能力を超える場合にもシステムダウンを起こさない運用を行う液冷情報処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、複数の発熱部を冷却するために、各発熱部の温度を検出する温度センサと、発熱部全体に冷却液を送り込む流量可変ポンプ（総流量調節部）と、発熱部ごとに冷却液の量を調節する弁（流量調節部）と、からなる液冷情報処理装置システムとすることで前述の課題が解決できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷却装置は、流量調節部を複数持つので、発熱部ごとの温度差を小さくし、全体の温度をも調整できるので、効率よく冷却できる。
上記のような冷却装置を持つことにより、発熱部に優先順位を付けることで、冷却装置の冷却能力が低下した場合に、重要な発熱部を優先的に冷却することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施の形態を説明する実施例を、図面を用いて説明する。
ここで、図１は、本発明の実施例を説明するサーバシステムのブロック図である。図２は、本発明の実施例を説明するサーバシステムの冷却制御のフローチャートである。図３は、本発明の実施例に用いる電磁弁アレイの構成を説明する図面である。
【００１０】
図１で示すサーバシステムは、冷却装置１０と、ｎ台のサーバ３０と、冷却装置１０とサーバ３０とを接続するｎ本の水冷ケーブル２０と、から構成されている。各サーバ３０の発熱部であるＣＰＵ３４の温度は、温度センサ３３でモニタされ、ＣＰＵ３４の熱を放熱するジャケット３２が設けられ、冷却装置１から水冷ケーブル２を介して送られてきた冷水をジャケット３２に導き、熱を奪った温水が、水冷ケーブル２を介して、冷却装置１０へ戻ることにより、ＣＰＵ３４を冷却している。なお、サーバ３０の温度センサ３３は、水冷ケーブル２０を介して、冷却装置１０の制御部１１に接続されている。
【００１１】
冷却装置１０は、各種制御を行う制御部１１、温水を冷却するファン１２、ポンプ１３、ラジエータ１４、冷水リザーブタンク１６、温水リザーブタンク１５、水冷ケーブル２と接続するコネクタ１８で構成する。
【００１２】
ファン１２は、ファンの回転数を制御するためファン制御信号線１９で制御部１１と接続する。ラジエータ１４は、ポンプ１３を介して冷水リザーブタンク１６に接続され、冷水を供給する。冷水リザーブタンク１６は、送出する冷水の量を制御する電磁弁アレイ１７と、冷水温度センサ１Ｄを含んでいる。電磁弁アレイ１７は、電磁弁制御信号線１Ｃで制御部１１と接続されている。また、冷水温度センサ１Ｄは、温度センス信号線で制御部１１と接続されている。
【００１３】
ポンプ１３は、ポンプ制御信号線１Ａで制御部１１と接続され、冷却液の供給量（総流量）を調節する。電磁弁アレイ１７は、コネクタ１８と接続され、コネクタ１８から、冷却装置外部へ冷却液を送り出す。コネクタ１８からは、装置外部から熱を持った冷却液が戻ってきて、温水リザーブタンク１５へ運ばれる。また、サーバ３０の温度センサ３３の情報は、温度センス信号線１Ｂにより制御部１１へ渡される。すなわち、ポンプは冷却液の総流量を調整し、電磁弁アレイは発熱部毎の冷却液流量を調整する。
【００１４】
温水リザーブタンク１５は、温水をラジエータ１４に供給する。また、温水リザーブタンク１５に取り付けられた温水温度センサ１Ｅの情報は、温度センス信号線１Ｂにより制御部１１へ渡される。ラジエータ１４は、冷却ファン１２によって温まった冷却液を冷却する。ここで、ファン１２は、制御部１１とファン制御信号線１９で接続され、複数の温度センサ３４が検出した温度に基づいて制御される。
水冷ケーブル２は、コネクタ２１、２２で水冷装置１０とサーバ３０とを接続する。
【００１５】
サーバシステム１００の、冷却装置１０と複数のサーバ３０とは、図示を省略したキャビネット内のラックに配置されている。
ここで、前述の構成で各サーバには優先順位を持ち、サーバ３０−１が最も重要なサーバであり、サーバ３０−ｉのｉが大きくなるほど優先度が低い。これは、図示しない入力手段から、制御部１１に書き込まれている。
【００１６】
本実施例の、電磁弁アレイ１７の開閉度は、Ｃｌｏｓｅ、小（２５％）、中５０％）、大（７５％）、最大（１００％）の５通りである。ポンプ１３の流量は、小（２５％）、中（５０％）、大（７５％）、最大（１００％）の４通りである。電磁弁アレイ１７は、図３に示すとおり、４台の電磁弁４１を入口バッファ４２と出口バッファ４３との間で、並列接続したもので、電磁弁４１の開閉の組み合わせで、Ｃｌｏｓｅから全開まで、調節可能である。また、ポンプ１３は、回転数制御により流量が調整可能な渦巻ポンプを用いた。
【００１７】
電磁弁アレイ１７とポンプ１３との、システム立ち上げ時のデフォルト設定は、各々中（５０％）である。ここで、冷却装置１０の冷却能力は、ラックに搭載されるサーバ全てを冷却して余りある能力を持っている。しかし、何かの要因、例えばポンプ１３の故障等で冷却液を供給する能力が低下した場合、本サーバシステムでは、冷却装置１０が各サーバ３０のＣＰＵ３４の温度を温度センサ３３から知ることが出来る。また、各サーバ３０へ供給する冷却液の供給量を、電磁弁アレイ１７、ポンプ１３により一元管理することが出来るため種々の管理が出来る。
【００１８】
具体例を、重要サーバ３０−１の冷却対象ＣＰＵ３４の温度が上昇した場合について述べる。重要サーバ３０−１の冷却対象ＣＰＵ３４の温度は、温度センサ３３でモニタされている。制御部１１は、この情報を温度センス信号線１Ｂを経由して、温度情報を監視し、冷却対象の温度が保証温度−５％を越えた場合、図２に示すフローで制御を行う。
【００１９】
まず、重要サーバ３０−１へ冷却媒体への供給量を増やすために電磁弁アレイ１７の状態を確認する。ここで、電磁弁アレイ１７の状態が、デフォルトの中（５０％）であれば大（７５％）へ、大（７５％）であれば、全開（１００％）へと、開けている電磁弁４１の数を増やす。その結果、冷却媒体の供給量を増加する。そして、１分後、重要サーバ３０−１の冷却対象ＣＰＵ３４の温度センサ３３から、ＣＰＵ３４の温度が保証温度−５％以内（正常）に遷移したなら、そのままの状態を保持する。冷却対象の温度が保証温度−５％を越え、電磁弁アレイ１７の状態が最大（１００％）の場合、次のステージへ行き、ポンプ１３の状態を確認する。ポンプ１３の状態が、デフォルトの中（５０％）であれば、大（７５％）へとポンプ１３を強力にする。そして、１分後、重要サーバ３０−１の冷却対象ＣＰＵ３４の温度センサ３３の情報を温度センス信号１Ｂから制御部１１は温度情報をセンスし、冷却対象の温度が保証温度−５％以内（正常）であれば、そのままの状態を保持する。冷却対象の温度が保証温度−５％を越え、電磁弁アレイ１７の状態が最大（１００％）でポンプ１３の強さが最大（１００％）の場合、次のステージに行き、稼動している装置の中で一番優先順位の低いサーバ３０−ｎの電磁弁アレイ１７をＣｌｏｓｅする。Ｃｌｏｓｅすることで、リザーブタンク１５へ戻る高温の冷却媒体量が減少し、結果として冷却装置１０の冷却能力を強くすることができる。一番優先順位の低いサーバ３０−ｎへの冷却液供給を止めた後、重要サーバ３０−１の冷却対象ＣＰＵ３４の温度センサ３３の情報を温度センス信号１Ｂから制御部１１は温度情報をセンスし、冷却対象の温度が保証温度−５％以内（正常）であれば、そのままの状態を保持する。冷却対象の温度が保証温度−５％を越え、電磁弁アレイ１７の状態が最大（１００％）でポンプ１３の強さが最大（１００％）で、一番優先順位の低いサーバ３０−ｎへの冷却液供給を止めた場合、その次に優先順位が低いサーバ３０−ｎ−１への電磁弁アレイ１７を同様にＣｌｏｓｅする。
【００２０】
なお、電磁弁１７を閉める対象になったサーバは、これに先立って、図示しない制御線で稼動停止処理を行う。また、サーバ自身に、過熱停止機能を持っていてもよい。
【００２１】
この機能を有することで、優先順位の高い重要サーバ３０−１を優先的に冷却、安定稼動することを可能とする。本実施例において、冷却対象の温度を監視する方法として、温度センス信号１Ｂを用いたが、例えばＩｎｔｅｌ製ＣＩドライバを使用した一元管理方法による冷却対象の温度管理、各社の行っているソフトウェアを使用したサーバ情報の一元管理方法による温度管理でも構わない。また、電磁弁の開閉度の管理、ポンプの強さ、冷却対象温度の閾値に関しての判断基準に関しても、本実施例で用いた管理方法ではなく、もっと階層化、簡略化しても構わない。
【００２２】
上述した実施例では、もっとも優先順位の高いサーバ３０−１のＣＰＵの温度が保証温度−５％を超えた場合について説明した。しかし、逆にサーバ３０−１のＣＰＵの温度が保証温度−５％を下回った場合には、稼動を停止させたサーバの内最も優先度の高いサーバの稼動を再開する。全サーバが稼動しても、サーバ３０−１のＣＰＵの温度が保証温度−５％を下回った場合には、ポンプ１３の流量を徐々に減らす。これに続けて、ＣＰＵの温度が保証温度−５％を下回ったサーバは、開状態の電磁弁４１の数を減らして行く。
【００２３】
前述したように構成される冷却システム装置において、冷却装置１０は制御部１１に複数のサーバ内の冷却対象の温度情報を温度センサ３３、温度センス信号線１Ｂで情報を収集できる。制御部１１は、温度センサ３３から各サーバ３０のＣＰＵ３４の温度を知ることができ、ラジエータ１４を冷却するファン１２の回転数は、通常時５０００ｒｐｍである。しかし、全てのＣＰＵ３４の温度が保証温度−１０％以下であったとすると、ファン制御信号線１９を用いて、冷却ファン１２の回転数を４０００ｒｐｍに落とす。そして、１分後全てのＣＰＵ３４の温度が、依然保証温度−１０％以下であったとすると、さらに回転数を下げる制御を行う。一方、一部のＣＰＵ３４の温度が、保証温度−１０％以上、−５％以下であれば、そのままの状態を保持する。この様に、冷却対象の温度を一元管理することで、冷却ファンの回転数を最適化することが可能となり、騒音を低減することを可能とする。ここで、回転数の制御テーブルは本実施例で用いた管理方法ではなく、もっと階層化、簡略化しても構わない。
【００２４】
なお、ファンの回転数は、冷水温度センサ１Ｄと温水温度センサ１Ｅとの温度に基づいて、制御してもよい。さらに、図２で説明したフローの前提として、ファン１２の回転数を、まず５０００ｒｐｍにすることは、当然である。
【００２５】
また、前述の構成にすることで、冷却システム装置１０として各サーバ３０の温度管理を一元化することが可能となる。このため、各サーバで温度管理する必要が無くなり、サーバ３０ごとに液冷用のポンプ、電磁弁を持つ必要が無くなる。そのため、サーバの部品実装にゆとりを持たすことが可能となり、省スペース化が可能となる。また、液冷装置内で最も故障率が高いと考えられるポンプ、電磁弁を個別に持たないことで、サーバそのものの障害発生率を低減させることが可能となり、信頼性向上につながる。
【００２６】
さらに、上記のような冷却装置を持つことにより、発熱部に優先順位を付けることで、冷却装置の冷却能力が低下した場合に重要な発熱部を優先的に冷却することが可能となる。
【００２７】
次に、図１と図４とを用いて上述した実施例の変形例を説明する。
図１は、前述の本発明の実施例を説明するサーバシステムのブロック図であり、図４は、その実施例の変形例を説明する冷却装置のブロック図である。図４は、図１で説明した冷却装置１０において異なる部分のみ抜書きしたものである。すなわち、ラジエータ１４と冷水リザーブタンク１６との間のポンプを、現用系ポンプ５１と予備系ポンプ５２とからなる冗長構成としたものである。さらに、現用系ポンプ５１とラジエータ１４との間の配管には電磁弁５３、現用系ポンプ５１と冷水リザーブポンプ１６との間の配管には電磁弁５４を設けている。同様に、予備系電磁弁５５、５６を設けている。
【００２８】
このように、ポンプを冗長構成とした理由を説明しよう。冷却装置１０を構成する部位で、保守が必要と思われるのは、機械的部分があるポンプ、電磁弁、ファンである。ファンは、冷却装置自体を止めずに短時間停止して交換できる。また、電磁弁の故障は、弁のつまりに起因するリークであるので、定期保守の時期を待つことができる。しかし、ポンプの故障はシステムダウンに繋がりかねない。
【００２９】
現用系ポンプ５１の流量を増やしても、ＣＰＵ３４の温度が低下しないとき、制御部１１は、現用系ポンプ５１の故障と判断する。ポンプ制御信号線１Ａを用いて現用系ポンプ５１を停止し、電磁弁制御信号線１Ｃを用いて現用系電磁弁５３、５４を閉にする。次に、電磁弁制御信号線１Ｃを用いて予備系電磁弁５５、５６を開とし、ポンプ制御信号線１Ａを用いて予備系ポンプ５１を運転する。
【００３０】
冷却装置１０は、キャビネットの一番下のラックに配置しておけば、サーバシステム１００が稼動中でも、これまで使っていたポンプの修理交換は容易に行える。また、ポンプ等を現用系／予備系と呼んだが、現用系が故障した後、予備系を使っていれば、そちらが現用系となり、修理された系が予備系となる。また、一方のみを、使うだけでなく、両系を同時に用いることも可能である。
【００３１】
本実施例に拠れば、上記のような冷却装置を持つことにより、発熱部に優先順位を付けることで、冷却装置の冷却能力が低下した場合に重要な発熱部を優先的に冷却することが可能となる。さらに、サーバシステムのＲＡＳ（信頼性、可用性、保守性）を、向上できる。
【００３２】
上述した実施例では、サーバシステムで説明したが、例えば多数の演算ボードの集合体からなる情報処理装置システムであってもよい。また、発熱部を冷却する液体は水に限らず液体であれば、冷媒であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例を説明するサーバシステムのブロック図である。
【図２】本発明の実施例の、冷却制御のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例を説明する電磁弁アレイのブロック図である。
【図４】本発明の実施例の変形例を説明する冷却装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…冷却装置、１１…制御部、１２…ファン、１３…ポンプ、１４…ラジエータ、１５…温水リザーブタンク、１６…冷水リザーブタンク、１７…電磁弁アレイ、１８…コネクタ、１９…ファン制御信号線、１Ａ…ポンプ制御信号線、１Ｂ…温度センス信号線、１Ｃ…電磁弁制御信号、１Ｄ…冷水温度センサ、１Ｅ…温水温度センサ、２０…水冷ケーブル、２１…コネクタ、２２…コネクタ、３０…サーバ、３１…コネクタ、３２…ジャケット、３３…温度センサ、３４…ＣＰＵ、４１…電磁弁、４２…入口バッファ、４３…出口バッファ、５１…現用系ポンプ、５２…予備系ポンプ、５３…現用系電磁弁、５４…現用系電磁弁、５５…予備系電磁弁、５６…予備系電磁弁、１００…サーバシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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