JP2014183079A - Cooling system and cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却システム及び冷却方法に関する。 The present invention relates to a cooling system and a cooling method.
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。
A plurality of electronic devices may be cooled by a fan in some cases.
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。 A plurality of electronic devices may vary in temperature depending on usage conditions or the like. In order to cool these electronic devices, it is conceivable to control the fan air volume with reference to the electronic device having the highest temperature. In this case, more wind than necessary is sent from the fan to the electronic device having a low temperature. Therefore, a part of the power consumption of the fan may be wasted without contributing to the cooling of the device.
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。 An object of this invention is to provide the cooling system and the cooling method which suppress the waste of the power consumption of a fan.
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。 A cooling system disclosed in the present specification includes a plurality of electronic devices, a fan that blows air to the plurality of electronic devices, and a fan control unit that controls an air volume of the fan, and each of the electronic devices includes the fan. An opening rate changing unit that changes an opening rate of the opening based on individual temperature information related to the temperature of the electronic device, and the fan control unit is configured to control the temperature of the plurality of electronic devices as a whole. The air volume of the fan is controlled based on the overall temperature information regarding the fan.
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。 The cooling method disclosed in the present specification changes an aperture ratio of an opening through which air from a fan passes in the electronic device based on individual temperature information regarding each temperature of the plurality of electronic devices, and the plurality of electronic devices The air volume of the fan is controlled based on the overall temperature information related to the overall temperature.
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。 It is possible to provide a cooling system and a cooling method that suppress waste of power consumption of a fan.
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。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the electronic system of this embodiment. An electronic system will be described as an example of a cooling system. The electronic system is, for example, a server. The electronic system includes a plurality of electronic devices (hereinafter referred to as devices) 10a to 10c fixed to a rack or the like, and a plurality of fans F that blow and cool the
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。
The
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。
The
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。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the internal structure of the
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。
The
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。
The
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。
Here, the power consumption of the
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。
Similarly, a printed
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。
The controller C is an example of a fan control unit that includes a CPU, a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and controls the air flow rate of the fan F by controlling the rotation speed of the fan F. The controller C detects the DC voltage value output from each of the
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。
Note that the controller C may calculate the target rotational speed of the fan F based on the total value of the pulse width and duty ratio of the PWM signals output from the
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。
In FIG. 2, the power consumption of the
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。
FIG. 3 is an explanatory diagram when the temperature of the
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。
FIG. 4A is a graph of a PWM signal output from the
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。
Further, as the power consumption of the
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。
Thus, the total air volume from the fan F to the
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。
In this manner, the
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。
For example, when only the power consumption of the
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。
The
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。
Moreover, by using the large fan F, power consumption can be reduced compared to the case where a small fan is provided for each of the
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。
Note that the
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。
When the power consumption of one of the
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。
5A and 5B are variations of the device. 5A and 5B are partially omitted. As shown in FIG. 5A, the opening ratio of the
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。
Next, a modification of the aperture ratio changing unit will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of a first modification of the aperture ratio changing unit. In FIG. 6, the internal structures of the
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。
7A to 7C are explanatory diagrams of a second modification of the aperture ratio changing unit. The
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。
8A to 8C are explanatory diagrams of a third modification of the aperture ratio changing unit. The
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。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
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。
In the above embodiment, the
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)
10a to
23a, 23b CPU (heat generating component)
27a, 27b connector (output part)
29a, 29b Converter (converter)
30a-30c damper (opening ratio changing part)
F Fan C Controller (Fan controller)
Claims (5)
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。 Multiple electronic devices,
A fan for blowing air to the plurality of electronic devices;
A fan control unit for controlling the air volume of the fan,
Each of the electronic devices includes an opening through which the wind from the fan passes, an opening ratio changing unit that changes the opening ratio of the opening based on individual temperature information regarding the temperature of the electronic device,
The said fan control part is a cooling system which controls the air volume of the said fan based on the whole temperature information regarding the temperature of the said some electronic device whole.
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。 The aperture ratio changing unit decreases the aperture ratio as the temperature indicated by the individual temperature information of the electronic device is lower,
The cooling system according to claim 1, wherein the fan control unit decreases the rotation speed of the fan as the temperature indicated by the overall temperature information is lower.
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。 Each of the electronic devices includes an output unit that outputs a signal having a pulse width corresponding to the temperature of a heat-generating component of the electronic device or the power consumption, and a conversion unit that converts the signal into a DC voltage.
The cooling system according to claim 1 or 2, wherein the aperture ratio changing unit changes the aperture ratio corresponding to the magnitude of the DC voltage.
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
Based on the individual temperature information regarding the temperature of each of the plurality of electronic devices, the aperture ratio of the opening through which the wind from the fan passes in the electronic device,
A cooling method for controlling the air volume of the fan based on overall temperature information relating to temperatures of the plurality of electronic devices.
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