(57)【要約】【課題】複数の高発熱部品が同一基板上に搭載される筐体が、並列に複数台搭載される電子計算機システムにおいて、最適な冷却風量を供給する構造を実現する。【解決手段】搭載されるヒートシンク２の温度によって作動する二方向性の形状記憶合金からなる風量調整板９を入気側もしくは排気側に取り付けることにより、基板８上の発熱体における、負荷の高い部位の圧力損失を低くし、負荷の低い部位の圧力損失を高くすることで、筐体１内の最適な冷却風量を供給するだけでなく、並列に複数搭載される筐体１同士の負荷ばらつきによる必要冷却風量に対応した、筐体通過風量も調整することも可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の高発熱部品を持つ基板と、前記基板を囲む筐体が並列に複数配列され、また、前記筐体内部に冷却風を通過させることでシステムの冷却を行うファンを有する電子装置において、基板上の発熱部の冷却に使用するヒートシンク温度によって作動する、二方向性の形状記憶合金からなる風量制御板によって、発熱部に流れる風量を動的に制御することを特徴とする電子計算機。
【請求項２】
請求項１において、前記風量制御板形状の動的変動による圧力損失調整により、基板内部の複数の発熱体の負荷率に対応した風量分配を可能とする電子計算機。
【請求項３】
請求項１において、前記風量制御板による圧力損失調整により、並列に配列された前記筐体同士の負荷ばらつきに応じた風量分配を可能とする電子計算機。
【請求項４】
請求項１〜３において、ヒートシンク搭載時には風量調整機能を持ち、非搭載時にはヒートシンクダミーとして機能することを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にブレードサーバシステムにおける各ブレードの冷却の効率化と、それに伴うシステムのファン騒音低減のための風量制御手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、サーバ等に代表される電子計算機に搭載されるＬＳＩの動作速度向上に伴う高発熱化により、装置の冷却が課題となっている。また、同時にブレードサーバなどの高密度実装電子計算機の台頭も、装置冷却及び装置騒音の点から、非常に大きな課題となっている。特にブレードサーバ市場は、従来は低発熱のプロセッサを単体で実装したブレードを高密度に集積したシステムが主であったのに対し、近年では、高発熱・高性能プロセッサを複数個実装したブレード形態となってきている。
【０００３】
上記問題の解決のため、高性能ファンや高冷却効率ヒートシンクの開発がなされている。また、特開２００５−２８６２６８号公報では電子計算機のＣＰＵパッケージの排気部に形状記憶合金による圧損体を配設し、装置排気温度によってＣＰＵパッケージの通過風量を調整する手法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８６２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高性能ファンや高冷却効率ヒートシンクは、装置に搭載される全てのブレードに対して有効な手段であるが、動作率の低いブレードに対しては過剰冷却となってしまい、騒音や電力の増大を招くこととなる。また、従来の提案の一つである、特開２００５−２８６２６８号公報の方式は、排気温度によってパッケージの圧力損失を変動させ、排気温度が低い場合には風量を低くする方法であるが、上記方式を１つの基板に２つ以上の高発熱体を持つ計算機システムに適用した場合、複数の問題が発生する。
【０００６】
２つ以上の高発熱体を持つ基板の場合、それらの負荷率は必ずしも同程度ではなく、ばらつきが存在するため、排気温度が低くても一部の発熱体が高温となる場合があり、前記方式ではこれを冷却することができない。また、複数の発熱体から十分な距離が無ければ、排気温度が一様とならず、変態温度が安定しない。さらに、ブレードサーバ等では、排気部にコネクタが多く実装されるものも多く、物理的な制限から適用が困難となる。したがって、近年のブレードサーバに代表される、基板上に複数の高発熱体が存在するシステムの冷却のために、上記問題点を解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明での風量制御方式は、発熱体の冷却に用いるヒートシンク温度によって作動する、一枚もしくは複数枚の形状記憶合金板を配設し、段階的に圧力損失を変動させることで前記ヒートシンクの通過風量を調節する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、単一基板上に搭載された複数の高発熱体の冷却風バランスを効率化することができる。また、前記基板を持つ筐体を複数個並列に配列した電子計算機全体の圧力損失についても同時に効率化することが可能となる。また、上記効率化によって、騒音の低減・省電力化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施例について、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明のヒートシンクを搭載するブレードサーバの形態であり、図２はブレード筐体内部の斜視図である。基板８上にある発熱体を冷却するためのヒートシンク２を含むブレード筐体１は、並列に複数台搭載されており、それぞれのブレード内部の基板８に存在するコネクタ３によってプラッタ４に接続されている。プラッタ４の更に装置背面側には、冷却ファン５が配設され、冷却風６を装置全体に供給し、排気風７を装置外部へ排出する。高発熱体であるプロセッサ用ヒートシンク２は、本実施例では４個実装され、効率の良い冷却のため、全て並列に配置する。また、それぞれのヒートシンク２には、形状記憶合金を用いた風量調整板９ａ及び９ｂが熱的に接合される。本実施例では、前記風量調整板はヒートシンク２の排気側のベース部分に１枚接合するが、ヒートシンク上部や入気側に、異なる変態温度の板を複数枚組み合わせて接続しても構わない。また、基板８上の小発熱部位であるＬＳＩ１０、ＨＤＤ１１、メモリ１２、バスコンバータ１３については、風量調整板は設置しない。
【００１１】
４つの高発熱プロセッサの全てが同等に高負荷状態である場合、全ての風量調整板は冷却風通過を妨げないようになっているが、一部のプロセッサが低負荷状態となると、負荷の低いプロセッサ位置では、風量調整板９ｂの状態になり、圧力損失を上昇させる。このため、他の高負荷プロセッサに対して、より多くの冷却風を供給可能となる。さらに、上記圧力損失の調整により、ブレード単位の圧力損失も負荷状態によって変動するため、ブレード間の風量分配も効率化される。
【００１２】
従来では、プロセッサの１つでも負荷が高くなると、冷却ファン５の回転数を上昇させる必要があるため、装置全体から見た負荷が低い場合でも、前記ファンの回転数が上昇するケースが生じ、ファン制御を実施しても、思うように装置騒音が低下しないことが考えられる。本問題に対して上記方式を適用することにより、より低いファン回転数での運用が可能となる。
【実施例２】
【００１３】
通常、図２に示すような、基板上に複数のプロセッサが搭載される装置では、必ずしも全てのプロセッサを使用するわけではなく、用途によってプロセッサの搭載個数が異なる。この場合、プロセッサの搭載されないソケットにはヒートシンク２は不要のため、同等の圧力損失を持つダミーが必要であるが、プロセッサの増設時にはこれを取り外すことになり、余剰部品を発生させることになる。本実施例では、プロセッサの有無に関わらず搭載され、プロセッサ搭載時には風量調節機能を持ち、非搭載時にはヒートシンクダミーとして機能する構造体について、図を用いて説明する。
【００１４】
図３はヒートシンクダミーに風量調整機能を一体化させた場合の本発明の一形態である。ブレード内部のプロセッサは２個搭載され、残りの２個分には搭載されていない。ヒートシンク２の排気側には、ある温度で作動する二方向性の形状記憶合金を用いて作成された構造体１４を配設する。構造体１４は、プロセッサ搭載時には、ヒートシンク２の温度が高温から変態温度を越えて低温になると、構造体１４ａのように冷却風を塞ぐ構造に変化することで、他の高負荷部位の冷却風量を増加させる。また、プロセッサが搭載されない場合には、低温のままであるため、構造体１４ｃのように流路が塞がれ、ダミーとしての役割を果たす。
【００１５】
図４，５はヒートシンク２搭載時の構造体１４ａと非搭載時の構造体１４ｃの横断面図である。本構造体には、ヒートシンクベースとの距離を一定に保つスペーサー１５が接合される。本スペーサー１５は、ヒートシンクダベース温度を構造体１４に伝導する機能を併せ持つことで、構造体１４ａの変態温度検知精度を向上させる。また、構造体１４ａは、ヒートシンク２の固定用ねじ１６を用いて筐体１に圧入されたスタッド１７に固定される。また、プロセッサ非搭載時には、構造体１４ｃは、ねじ１８によってスタッド１７に固定される。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
今後更なる拡大が予想される高密度サーバシステム、とりわけブレードあたりのプロセッサが複数個に及ぶ高性能ブレードサーバにおいて、より効率的な風量分配を行うことにより、更なる低騒音が見込めるため、今後、高密度、高信頼性電子計算機の冷却方式に適用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】請求項における装置全体の概略図。
【図２】実施例１における、ヒートシンクに接合した風量調整板の搭載例。
【図３】実施例２における、ダミーを兼ねた風量調整板の搭載例。
【図４】ヒートシンク搭載時の、ダミーを兼ねた風量調整板の固定方法例の概略図。
【図５】ヒートシンク非搭載時の、ダミーを兼ねた風量調整板の固定方法例の概略図。
【符号の説明】
【００１８】
１…基板固定用筐体、２…高発熱体用ヒートシンク、３…コネクタ、４…プラッタ、５…冷却ファン、６…入気冷却風、７…排気風、８…主基板、９…ヒートシンクに接合された風量調整板、１０…ＬＳＩ、１１…ＨＤＤ、１２…メモリ、１３…バスコンバータ、１４…ヒートシンクダミーを兼ねた風量調整板、１５…スペーサー、１６…ヒートシンク固定ねじ、１７…スタッド、１８…風量調整板固定ねじ。
【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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