JP3658316B2 - 冷却方法および冷却システムならびに情報処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却技術ならびに情報処理装置に関し、特に、省スペース型のパーソナルコンピュータ等の冷却技術等に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、半導体技術等の進展に伴って、パーソナルコンピュータ等に用いられるマイクロプロセッサの性能向上は著しく、特に、その動作周波数は、ギガヘルツレベルの製品が普及してきている。
【0003】
一方、ユーザの省スペース化への要望や、液晶ディスプレイの低価格化に伴って、液晶ディスプレイと本体とをヒンジで結合することにより折り畳み可能にした、いわゆるノートブックタイプの携帯型パーソナルコンピュータ、さらには液晶ディスプレイの背面や下部にパーソナルコンピュータ本体を一体化させた、ディスプレイ一体型のデスクトップ型パーソナルコンピュータ等が広範に普及してきている。
【0004】
このような省スペース型のパーソナルコンピュータに、ギガヘルツレベルの高性能のマイクロプロセッサを実装して製品化する場合、マイクロプロセッサの冷却(放熱)が技術的課題の一つとなる。
【0005】
従来では、マイクロプロセッサの近傍や筐体の一部に冷却ファンを配置してマイクロプロセッサ部分を通過する気流を強制的に形成することで放熱を行うことが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現状のギガヘルツレベルの高速なマイクロプロセッサでは、動作時に多量の熱が放出されるため、ファンを用いた空冷方法では放熱が不十分となり、強いて行おうとすると、大型のファンが必要となり、ファンや筐体寸法の大型化、消費電力の増大、騒音の増大、等のような、他の技術的課題が生じる。
【0007】
一般に省スペース型のパーソナルコンピュータでは、小型、静粛性、低消費電力等は重要なセールスポイントであり、上述のような、筐体寸法の大型化、消費電力の増大、騒音の増大は、省スペース型のパーソナルコンピュータを製品化する上で大きな技術的課題となる。
【0008】
このため、熱媒体として液体を用いることで大きな冷却能力を実現可能な液冷式の冷却方法を採用することが考えられるが、省スペース型のパーソナルコンピュータは、設置場所や温度環境は様々であり、たとえば寒冷地等で使用される場合には、熱媒体の凍結、液漏れ等によって冷却性能が低下し、マイクロプロセッサの過熱によるシステムの誤動作や熱損傷等の障害が懸念される。
【0009】
本発明の目的は、省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置における小型化、静粛性、低消費電力等の実現と、高い動作周波数のマイクロプロセッサの採用による高性能化とを両立させることが可能な技術を提供することにある。
【0010】
本発明の他の目的は、液冷方式の冷却システムを備えた省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置において、熱媒体の凍結による障害の発生を予防することにある。
【0011】
本発明の他の目的は、液冷方式の冷却システムを備えた省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置において、熱媒体の漏洩や不足による障害の発生を予防することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで発熱部の冷却を行う冷却方法であって、情報処理装置の起動時に複数の熱媒体循環部の温度を測定して熱媒体の凍結を判別し、凍結がいずれかの熱媒体循環部で検出された場合には、熱媒体の解凍処理、警告処理、情報処理装置の起動の中止、の少なくとも一つを実行するものである。
【0013】
本発明は、情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで発熱部の冷却を行う冷却方法であって、情報処理装置の起動前に、タイマにて予め設定された時刻に熱媒体の凍結を判別し、凍結が検出された場合には、熱媒体の解凍処理を行うものである。
【0014】
本発明は、情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで発熱部の冷却を行う冷却方法であって、情報処理装置の動作状態に関係なく、熱媒体の温度を監視し、温度が熱媒体の凍結温度より定める所定値未満になった場合には、熱媒体を循環させる方法、および熱媒体の循環経路に設けられた加熱手段にて熱媒体を加熱する方法、の少なくとも一方を実行することで当該熱媒体の凍結を回避するものである。
【0015】
本発明は、情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで発熱部の冷却を行う冷却方法であって、熱媒体の透過光量を計測して液不足を判定し、熱媒体の液不足が検出された場合には、情報処理装置の起動の阻止、動作中の情報処理装置の動作中止の少なくとも一方を行うものである。
【0016】
本発明は、情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置であって、情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと、放熱部と、冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を強制的に循環させる循環手段と、熱媒体の温度および流量および量の少なくとも一つを測定する測定手段と、測定手段からの測定情報を情報処理部に伝達する機能および情報処理部からの指令に基づいて循環手段の動作を制御する機能を備えた温度制御手段と、を含む冷却システムを備え、情報処理部は、情報処理装置の起動時に測定手段から得られる情報を用いて熱媒体の凍結を判別し、凍結が検出された場合には、当該情報処理部を定格以下の動作周波数による低速動作に移行させるとともに、発熱部からの発熱を利用した熱媒体の解凍処理、および情報処理装置の起動の中止の少なくとも一方を実行する機能を備えたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0018】
図1および図2は、本発明の一実施の形態である冷却方法を実施する冷却システムを備えた情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートであり、図3および図5は、本実施の形態の情報処理装置における冷却システムの構成の一例を示す概念図、図4および図6は、その作用の一例を示す説明図、図7は本実施の形態の情報処理装置の内部構造の一例を示す斜視図、図8は、本実施の形態の別の情報処理装置の外観の一例を示す斜視図、図9および図10は、その内部構造の一例を示す斜視図である。
【0019】
(実施の形態1)
図3に例示されるように、本実施の形態の冷却システム10は、冷却システム10の全体の制御を行うサーマルセンサコントロールIC等の制御部11、後述の情報処理装置20を構成するマイクロプロセッサ等からなるCPU21に装着される冷却ジャケット13、冷却ジャケット13、放熱を行うラジエータ14、冷却ジャケット13とラジエータ14の間でチューブ16を介して熱媒体Mを強制的に循環させるポンプ12、ポンプ12を駆動するポンプ駆動部15、冷却ジャケット13の温度を検出して温度情報T1として制御部11に入力するサーマルセンサS1、ラジエータ14の温度を検出して温度情報T2として制御部11に入力するサーマルセンサS2、等で構成されている。
【0020】
ポンプ駆動部15は、後述の情報処理装置20を構成するLCDバックライト23を駆動するLCD用インバータ24に電力を供給するACアダプタ25からスイッチ15aを介して動作電力の供給を受ける。
【0021】
また、制御部11には、必要に応じて、ポンプ12に装着され、当該ポンプ12の温度を温度情報T3として入力するサーマルセンサS3、チューブ16に装着され、当該チューブ16の温度を温度情報T4として入力するサーマルセンサS4、後述のノートブック型の情報処理装置20のヒンジを通るチューブ16の温度を温度情報T5として入力するサーマルセンサS5、等が必要に応じて接続される。
【0022】
また、制御部11は、必要に応じてラジエータ14に装着されるヒータ18の動作を制御する。
【0023】
また、制御部11は、必要に応じて装着され、外部に警報音等を発する警告部17の制御を行う。
【0024】
また、制御部11には、情報処理装置20に設けられ、バックアップ電源を持つカレンダIC等からなるリアルタイムクロック26が接続され、制御部11は必要に応じて時刻情報tを得ることが可能になっている。
【0025】
制御部11は、上述の、温度情報T1、T2、T3、T4、T5、およびリアルタイムクロック26から得られる時刻情報tの少なくとも一つの情報等に応じて、ポンプ駆動部15に制御インタフェース11aを介して制御量を出力したり、ALART1信号A1を介してスイッチ15aのON/OFFを行うことで、ポンプ12の動作制御を行ったり、警告部17、ヒータ18、等の動作制御を行う制御機能を備えている。
【0026】
図4は、温度情報T1、T2の測定結果に応じた制御部11の制御動作に用いる各種パラメータの設定例を示している。
【0027】
図3の構成例では、制御部11がポンプ12を制御するためにポンプ駆動部15に与える制御インタフェース11aとしてポンプ12の駆動周波数を用いる場合を例示している。すなわち、ポンプ駆動部15は、制御部11から内部のトランス駆動IC15bに設定される周波数の動作電力をポンプ12に出力することでポンプ12のON/OFFや流量を制御する。
【0028】
図5および図6には、変形例として、制御部11がポンプ12を制御するためにポンプ駆動部15に与える制御インタフェース11bとしてポンプ12の駆動電圧を用いる場合を例示している。すなわち、ポンプ駆動部15は、制御部11から内部のトランス駆動IC15bに設定される電圧の動作電力をポンプ12に出力することでポンプ12のON/OFFや流量を制御する。
【0029】
この図4および図6のパラメータ設定例では、熱媒体Mとして、たとえば、凍結温度が0℃の水を用いた場合の温度の値が例示されているが、熱媒体Mの凍結温度に応じて種々変更しうることは言うまでもない。
【0030】
さらに、制御部11は、情報処理装置20に備えられたキーボードコントローラ22にALART2信号A2、ALART3信号A3を出力することで、たとえば、情報処理装置20全体の動作を正常な手続きで停止させるシャットダウン処理、CPU21の動作周波数を定格時よりも低くして動作させるCPUスロットリング、等の情報処理装置20の状態制御を行うことが可能になっている。
【0031】
すなわち、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置20では、特定のキーボード操作にてシャットダウン処理やCPUスロットリングを実行することが可能になっており、制御部11は、この特定のキーボード操作と等化な状態を、ALART2信号A2、ALART3信号A3にてキーボードコントローラ22の内部に発生させることで当該シャットダウン処理やCPUスロットリングを実現する。
【0032】
これらの制御部11の制御機能は、たとえば内蔵される図示しないマイクロコンピュータ等にて実現することができる。
【0033】
次に、本実施の形態の情報処理装置20の構成の一例について、図7を参照して説明する。図7に例示される情報処理装置20は、本体部20aと、ディスプレイ部20bとが、ヒンジ部20cを介して折り畳み可能に一体に結合された構成となっている、いわゆるノートブックタイプの省スペース型のパーソナルコンピュータからなる。
【0034】
本体部20aには、CPU21、バスコントローラ等の周辺チップ27、磁気ディスク装置等の外部記憶装置28a、CD−ROM等の可換型記憶媒体を駆動する外部記憶装置28b、本体駆動バッテリ29、さらには、図7では図示していないが、キーボードコントローラ22、リアルタイムクロック26、LCD用インバータ24、等が実装されている。
【0035】
また、ディスプレイ部20bには、液晶パネル20d、液晶パネル20dの背面に配置された図示しないLCDバックライト23、等が実装されている。
【0036】
本実施の形態の場合、冷却システム10の冷却ジャケット13は、本体部20aのCPU21に接して実装され、ポンプ12はその近傍に実装され、ラジエータ14は、ディスプレイ部20bの液晶パネル20dの背面側に配置され、チューブ16は、冷却ジャケット13、ポンプ12、ラジエータ14を接続するように、ヒンジ部20cを経由して引き回されている。また、図7の例では、チューブ16は、周辺チップ27、外部記憶装置28a、外部記憶装置28b、本体駆動バッテリ29、の上を通過するように引き回されている。
【0037】
サーマルセンサS1は冷却ジャケット13に配置され、サーマルセンサS2はラジエータ14に配置されている。
【0038】
また、必要に応じて、サーマルセンサS3は、ポンプ12接して配置され、サーマルセンサS4は、ヒンジ部20cにおけるチューブ16の通過部位に配置され、サーマルセンサS5はチューブ16の引回し経路の一部(図7の例では、外部記憶装置28bの上部)に配置されている。
【0039】
図8〜図10にて、本実施の形態における別種の省スペース型の情報処理装置20−1の構成を説明する。
【0040】
情報処理装置20−1は、ディスプレイ部20−1bの背面側に本体部20−1aを一体接続し、旋回台20−1cの上に旋回自在および前後方向に傾動自在に支持させた構成となっている。
【0041】
本体部20−1aの内部には、図10等に例示されるように、CPU21、磁気ディスク装置等の外部記憶装置28a、さらには、図7では図示していないが、キーボードコントローラ22、リアルタイムクロック26、LCD用インバータ24、等が実装されている。
【0042】
ディスプレイ部20−1bには、液晶パネル20−1d、液晶パネル20−1dの背面に配置された図示しないLCDバックライト23、下部の両側にスピーカ20eが実装されている。
【0043】
情報処理装置20−1において、冷却システム10の冷却ジャケット13は、本体部20−1aのCPU21に接して実装され、ポンプ12はその近傍に実装され、ラジエータ14は、ディスプレイ部20−1bの液晶パネル20−1dの背面側に配置され、チューブ16は、本体部20−1a側の冷却ジャケット13、ポンプ12と、液晶パネル20−1d側のラジエータ14を接続するように、当該液晶パネル20−1dを支持するフレーム部分等を貫通して引き回されている。
【0044】
サーマルセンサS1は冷却ジャケット13に配置され、サーマルセンサS2はラジエータ14に配置されている。
【0045】
また、必要に応じて、サーマルセンサS3は、ポンプ12接して配置され、サーマルセンサS5はチューブ16の引回し経路の一部(図10の例では、冷却ジャケット13およびポンプ12の近傍)に配置されている。
【0046】
以下、図1および図2のフローチャート等を参照して、本実施の形態の作用の一例について説明する。
【0047】
情報処理装置20の電源投入を検出すると、図1に例示されるフローチャートの処理が開始され、まず、制御部11は、図2に例示されるような冷却システム状態検知Iを実行して(ステップ101)、冷却システム10における熱媒体Mの凍結の有無を判別する(ステップ102)。そして、凍結していない場合には、システム立ち上げ処理を実行する(ステップ104)。
【0048】
図2に例示される冷却システム状態検知Iでは、ステップ101a〜ステップ101eに示されるように、各サーマルセンサにて検出される温度情報が熱媒体Mの凍結温度以下か否かを判別し、一つでも凍結温度以下の値が検出された場合に凍結状態であると判別し(ステップ101g)、検出された温度のすべてが凍結温度以上の場合に凍結状態ではないと判定する(ステップ101f)。
【0049】
なお、図2の例では、図示の便宜上、サーマルセンサS1〜S5のすべての温度情報を判定する場合を例示しているが、少なくとも一つの温度情報を用いるだけでもよい。
【0050】
一方、ステップ102で凍結が検出された場合には、制御部11は、ALART3信号A3をキーボードコントローラ22に出力して、CPU21の動作を通常稼働時の定格の動作周波数よりも低い周波数で低速動作(低発熱量)で動作させるCPUスロットリング状態に移行させ(ステップ103)、以降、凍結状態が解除されるまで、ステップ101の冷却システム状態検知I、ステップ102の凍結判別処理、ステップ103のCPUスロットリングの継続を実行し、凍結が解除されたたら、ステップ104のシステム立ち上げに移行する。
【0051】
本実施の形態では、熱媒体Mを用いた液冷方式の冷却システム10を用いて、CPU21等の冷却を行うので、空冷方式等に比較して大きな冷却能力を実現でき、省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置における小型化、静粛性、低消費電力等の実現と、高い動作周波数のマイクロプロセッサの採用による高性能化とを両立させることが可能になる。
【0052】
また、システム起動時に、冷却システム10における熱媒体Mの凍結の有無を判別し、CPUスロットリングによる発熱を利用して解凍(凍結状態を解除)した後、システム立ち上げを実行するので、熱媒体Mが凍結したままで、CPU21が大きな発熱を伴うフル稼働状態に移行することによる、CPU21の過熱障害等の発生が確実に回避される。
【0053】
また、CPUスロットリングの発熱を有効に利用して、自力で効率よく熱媒体Mの凍結状態を解除することができる。
【0054】
(実施の形態2)
図11は、本発明の他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートであり、図12は、本実施の形態2における情報処理装置20の構成の一例を示す透視斜視図である。
【0055】
この実施の形態2では、冷却システム10を構成するラジエータ14にヒータ18を装着しておき、熱媒体Mの凍結時に、ヒータ18を作動させて解凍処理を行うものである。なお、図12の例では、ラジエータ14にヒータ18を選択的に装着した構成が例示されているが、冷却システム10における熱媒体Mの流通経路の他の部分の一部または全体に装着してもよいことは言うまでもない。
【0056】
すなわち、まず、制御部11は、図2に例示されるような冷却システム状態検知Iを実行して(ステップ101)、冷却システム10における熱媒体Mの凍結の有無を判別する(ステップ102)。そして、凍結していない場合には、システム立ち上げ処理を実行する(ステップ104)。
【0057】
一方、ステップ102で凍結が検出された場合には、制御部11は、ヒータ18をONにして、ラジエータ14による加熱を開始し(ステップ105)、以降、凍結状態が解除されるまで、ステップ101の冷却システム状態検知I、ステップ102の凍結判別処理、ステップ105のヒータ18による加熱処理を継続し、凍結が解除されたたら、ヒータ18をOFFにして(ステップ106)、ステップ104のシステム立ち上げに移行する。
【0058】
なお、図11のフローチャートによる凍結解除処理は、情報処理装置20の立ち上げ時に実行してもよいし、それ以外の任意の契機(放置中等)で実行することができる。
【0059】
この実施の形態2の場合には、上述の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、CPU21のCPUスロットリングを利用することなく、すなわCPUスロットリングの機能の有無に関係なく、熱媒体Mの凍結を解除して、熱媒体Mの凍結に起因するCPU21等のシステムの加熱障害を回避できる、という利点がある。
【0060】
(実施の形態3)
図13は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【0061】
この実施の形態3の場合には、冷却システム10の制御部11が、リアルタイムクロック26から入力される時刻情報を監視し、所定の時刻(たとえば情報処理装置20の予想される使用開始時刻に先立つ時刻で、図13の例では午前7時)になったか否かを判別し(ステップ107)、当該所定の時刻になったことが検出されたら、凍結状態の有無を判別して、必要に応じて解凍処理を行う、上述の図11の凍結解除処理を実行する。図11と同一の処理には同一のステップ番号を付して説明は割愛する。
【0062】
リアルタイムクロック26は図示しないバックアップ電池等で動作することで、情報処理装置20の起動状態には無関係に時刻を刻んでいる。
【0063】
この実施の形態3の場合には、情報処理装置20の使用開始に先立って、冷却システム10における凍結を検出して解除できるので、情報処理装置20の使用開始に際して、凍結解除のための待ち時間がなくなり、情報処理装置20を効率よく利用できる、という利点がある。
【0064】
(実施の形態4)
図14および図15は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【0065】
この実施の形態4の場合には、熱媒体Mの凍結を予知して、凍結予防動作を行うものである。本実施の形態の場合には、冷却システム10の制御部11は、リアルタイムクロック26と同様に、図示しないバックアップ電池等で動作することで、情報処理装置20の電源の投入の有無等の起動状態とは無関係に動作可能である。
【0066】
すなわち、任意の契機で、冷却システム10の制御部11は、ACアダプタ25からの電力供給の有無を判別し(ステップ108)、電力供給が可能と判断した場合には、後述の図15のフローチャートに例示される冷却システム状態検知IIを実行し(ステップ109)、冷却システム10が凍結直前の状態であると判断した場合には(ステップ110)、ポンプ12を起動して、チューブ16内の熱媒体Mを強制的に流動させる凍結予防動作を行い(ステップ111)、このステップ109〜ステップ111の凍結予防動作を、凍結直前の状態が解除されるまで継続する。
【0067】
すなわち、図15に例示さるように、冷却システム状態検知IIでは、ポンプ温度(温度情報T3)、冷却ジャケット部温度(温度情報T1)、ヒンジ部温度(温度情報T5)、チューブ温度(温度情報T4)、ラジエータ部温度(温度情報T2)、の少なくとも一つが熱媒体Mの凍結温度+α未満になったことを検知したら(ステップ109a〜ステップ109e)、凍結直前であると判断し(ステップ109g)、それ以外の場合には、凍結直前ではないと判断する(ステップ109f)ことで、凍結を予知するものである。
【0068】
αの値を、たとえば5℃とした場合、熱媒体Mとして水(凍結温度が0℃)を用いる場合には、熱媒体Mに関する温度情報T1〜T5の少なくとも一つが5℃未満になった時点で、凍結直前である、と判断されることになる。
【0069】
(実施の形態5)
図16は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【0070】
この実施の形態5の場合には、情報処理装置20の起動に際して、冷却システム10を起動し(ステップ112)、冷却システム10の凍結の有無を判別し(ステップ101、ステップ102)、凍結していると判明した場合には、冷却システム10を停止する(ステップ113)とともに、情報処理装置20の起動(ブート処理等)も中止する。また、凍結していない場合には、情報処理装置20の起動(ブート処理等)を継続させる(ステップ114)。
【0071】
このように、情報処理装置20の起動に際して、冷却システム10の凍結の有無を判別して、凍結時に情報処理装置20の起動を停止する、という簡潔な動作によっても、冷却システム10の凍結時に、情報処理装置20の起動を継続することに起因する障害の発生を確実に防止することが可能になる。
【0072】
(実施の形態6)
図17は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【0073】
この実施の形態6の場合には、情報処理装置20の起動に際して、冷却システム10を起動し(ステップ112)、冷却システム10における熱媒体M(冷却液)の流れを検知し(ステップ116)、熱媒体Mが流れているか否かを判別し(ステップ117)、熱媒体Mが流れていない場合には、冷却システム10の異常として、当該冷却システム10を停止させる(ステップ113)、とともに、情報処理装置20の起動処理を(ブート処理等)も中止する(ステップ115)。また、熱媒体Mが流れている場合には、冷却システム10が正常であるとして情報処理装置20の起動(ブート処理等)を継続させる(ステップ114)。
【0074】
また、図18のフローチャートに例示されるように、この熱媒体Mの流れ検知は、情報処理装置20の稼働中に実行してもよい。
【0075】
すなわち、情報処理装置20および冷却システム10の起動後(ステップ112)、情報処理装置20および冷却システム10の通常の稼働中に熱媒体Mの(冷却液)の流れを検知して(ステップ116)、熱媒体Mが流れているか否かを判別(ステップ117)する処理を継続して行い、熱媒体Mが流れていないことが検知された場合には、冷却システム10の異常として、当該冷却システム10を停止させる(ステップ113)、とともにも、情報処理装置20の動作を中止させるシャットダウンを実行する(ステップ118)。
【0076】
上述の図17および図18のステップ116における熱媒体M(冷却液)の流れを検知する方法の一例を以下に例示する。
【0077】
図19は、熱媒体Mの流れを検知する方法の一例を示す概念図である。この図19の例では、熱媒体Mが流通するチューブ16に電磁流量計からなる流れ検知装置30を設置して熱媒体Mの流れを検知する方法を示している。流れ検知装置30は、チューブ16内における熱媒体Mの流れ方向に交差する方向に磁界を構成する一対の磁極31および磁極32と、チューブ16内に、前記磁界と直交する方向に配置された一対の電極33および電極34と、熱媒体Mの流動によって、当該熱媒体Mの流速に比例して、この電極33と34との間に発生する起電力の値を計測して、当該熱媒体Mの流量値として冷却システム10の制御部11に出力する電圧計35、等で構成されている。この場合、熱媒体Mは導電性を持つ必要がある。
【0078】
図20は、熱媒体Mの流れを検知する方法の他の例を示す概念図である。この図20に例示される流れ検知装置40は、熱媒体Mの中に混在させた磁性体粒子41と、熱媒体Mが流通するチューブ16に巻回されたソレノイド42と、このソレノイド42に発生する電圧を測定して、制御部11に出力する電圧計43からなる。すなわち、チューブ16内の熱媒体Mが流動すると、当該熱媒体Mに混在した磁性体粒子41がチューブ16に巻回されたソレノイド42を軸方向に移動し、この時、ソレノイド42には、磁性体粒子41の移動速度(該熱媒体Mの流速)に応じた電圧が発生し、電圧計43にてこの電圧を測定することで、熱媒体Mの流速を計測することが可能となる。
【0079】
図21(a)および(b)は、熱媒体Mの流れを検知する方法の他の例を示す概念図である。この図21(a)に例示される流れ検知装置50は、チューブ16を挟んで対向して配置された光源51および光センサ52と、光源51からチューブ16(およびその中を流通する熱媒体M)を経由して光センサ52に入射する検査光51aの光量に応じて光センサ52に発生する電圧を測定する電圧計53から構成されている。この場合、チューブ16の材質は、検査光51aに対してある程度以上の透明性を持つ必要がある。
【0080】
チューブ16の中を流れる熱媒体Mは、検査光51aの透過方向に流速や屈折率等にばらつき(ゆらぎ)を生じているため、検査光51aの光センサ52に入射する透過光量は経時的に変動し、電圧計53にて検出される電圧はゆらぎを持つ。一方、熱媒体Mが静止(流れが停止)した場合には、このゆらぎが検出されず、電圧計53にて検出される電圧は経時的に変化せず一定となる。この違いにて、制御部11は、チューブ16における熱媒体Mの流れの有無を検出する。
【0081】
また、図21(b)のように、熱媒体Mを着色して、熱媒体Mに混在する微細の気泡等の通過を検出することで、熱媒体Mの流動の有無の検出感度を大きくするようにしてもよい。
【0082】
(実施の形態7)
図22は、本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態7の場合には、上述の実施の形態のように、サーマルセンサS1〜S5等によって温度を測定する方法以外に、チューブ16における熱媒体Mの凍結を判別する方法を例示する。
【0083】
すなわち、この実施の形態7では、チューブ16の一部に、当該チューブ16の径方向の寸法変化を検出する一対の圧力センサ61を圧力センサ62を配置した構成の凍結検知装置60を用いる例を示している。
【0084】
チューブ16内の熱媒体Mが凍結すると、当該熱媒体Mの体積が変化し、チューブ16の径寸法は変化し、この変化を圧力センサ61と圧力センサ62で検知することで、熱媒体Mの凍結を検知するものである。
【0085】
(実施の形態8)
図23は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【0086】
この実施の形態8の場合には、情報処理装置20の起動に際して、冷却システム10を起動し(ステップ112)、冷却システム10における熱媒体M(冷却液)の液不足を検出する冷却システム状態検知IIIを実行し(ステップ119)、熱媒体Mの液不足が発生しているか否かを判別し(ステップ120)、熱媒体Mが不足の場合には、冷却システム10の異常として、当該冷却システム10を停止させる(ステップ113)、とともに、情報処理装置20の起動処理(ブート処理等)も中止する(ステップ115)。また、熱媒体Mが不足していない場合には、冷却システム10が正常であるとして情報処理装置20の起動(ブート処理等)を継続させる(ステップ114)。
【0087】
また、図24のフローチャートに例示されるように、この熱媒体Mの液不足の検知は、情報処理装置20の稼働中に実行してもよい。
【0088】
すなわち、情報処理装置20および冷却システム10の起動後(ステップ112)、情報処理装置20および冷却システム10の通常の稼働中に、冷却システム状態検知IIIを実行し(ステップ119)、熱媒体Mの(冷却液)の液不足か否かを判別(ステップ120)する処理を継続して行い、熱媒体Mが流れていないことが検知された場合には、冷却システム10の異常として、当該冷却システム10を停止させる(ステップ113)、とともに、情報処理装置20の動作を中止させるシャットダウンを実行する(ステップ118)。
【0089】
上述の図23および図24のステップ116における熱媒体M(冷却液)の流れを検知する方法の一例を以下に例示する。
【0090】
図25は、本実施の形態における熱媒体Mの液不足を検出する液不足検出装置70の構成の一例を示す概念図である。
【0091】
この液不足検出装置70は、チューブ16を挟んで対向して配置された光源71および光センサ72と、光源71からチューブ16(およびその中を流通する熱媒体M)を経由して光センサ72に入射する検査光71aの光量に応じて光センサ72に発生する電圧を測定する電圧計73から構成されている。この場合、チューブ16の材質は、検査光71aに対してある程度以上の透明性を持つ必要がある。
【0092】
熱媒体Mの漏洩や充填不足等に起因して液不足が発生すると、図25のように熱媒体Mには気泡74が混在する状態となり、検査光71aを気泡が通過する時は、検査光71aの透過率が大きくなって光センサ72にて検出される検査光71aの光量は一時的に大きくなる。従って、たとえば、検査光71aの電圧計73における電圧換算の光量変化を、熱媒体Mのチューブ16における1循環周期毎に時間軸方向に積分し、この積分値が所定の閾値を超過したときに、液不足と判定する。また、この場合、熱媒体Mと気泡74における検査光71aの透過率差を大きくして検出感度を増大させるため、必要に応じて熱媒体Mを着色してもよい。
【0093】
(実施の形態9)
図26は、本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を説明するフローチャートである。
【0094】
この実施の形態では、情報処理装置20の起動時等において、図2のフローチャートに例示した冷却システム状態検知Iを実行し(ステップ101)、冷却システム10の熱媒体Mの凍結が検出された場合には、当該冷却システム10に備えられた警告部17を用いて、情報処理装置20のユーザに警報を発する(ステップ121)。警告部17は、冷却システム10に設けられているものであり、情報処理装置20の警報システムとは独立している。従って、情報処理装置20の起動の有無に関係なく、前記警報を発することが可能である。
【0095】
特に図示しないが、このステップ121では、警報を発した後、情報処理装置20の立ち上げ処理を中止したり、上述のように、ヒータ18を用いた解凍処理、CPUスロットリングへの移行による解凍処理を実行してもよい。
【0096】
前記ステップ102で凍結でないと判定された場合には、通常のシステム立ち上げ処理を実行する(ステップ114)。
【0097】
(実施の形態10)
図27は、本発明のさらに他の実施の形態である情報処理装置の構成の一例を示す概念図である。
【0098】
上述の各実施の形態では、冷却システム10の制御部11が、情報処理装置20とは独立に自律的に動作して、各種の制御動作を行う場合を例示したが、この実施の形態10では、情報処理装置80では、情報処理装置80自体のCPU81が冷却システム10Aの制御動作を行う場合について説明する。
【0099】
図27において、81はCPU、82はCPUバス、83はバスコントローラ、84は主記憶、85は表示部、86はシステムバス、87はクロック発生制御部である。
【0100】
マイクロプロセッサ等のCPU81は、CPUバス82、バスコントローラ83を介して主記憶84に格納された図示しないプログラムやデータにアクセスして動作し、ディスプレイ等の表示部85に必要な情報を可視化して出力する。
【0101】
クロック発生制御部87は、CPU81に動作クロックを供給するものであり、CPU81を通常の定格周波数で動作させたり、この定格周波数よりも低い動作周波数によるCPUスロットリング状態にすることが可能となっている。
【0102】
本実施の形態10では、図示しない周辺機器等が接続される汎用バス等のシステムバス86に、周辺機器の一つとして、冷却システム10Aが接続されている。
【0103】
冷却システム10Aは、図3に例示した構成とほぼ同様であるが、制御部11Aは、各種センサから入力された情報をシステムバス86を介して情報処理装置80のCPU81に伝達し、CPU81(のオペレーティングシステムやBIOS等のソフトウェア)が制御部11Aにコマンドを発行して冷却システム10Aの各部の制御動作を行う点が異なっている。
【0104】
たとえば、図1に例示した制御動作を本実施の形態10に行う場合、制御部11Aは、サーマルセンサS1〜S5による温度測定結果をCPU81に伝達し、CPU81が、冷却システム10Aにおける凍結発生の有無を判別して、たとえば、クロック発生制御部87を制御して、自身の動作周波数を低くして、CPUスロットリングに移行させ、CPU81自体の発熱で解凍処理を行う。
【0105】
また、冷却システム10Aにおける制御部11A、ポンプ12、警告部17、ヒータ18、等の各部の動作は、当該制御部11AにCPU81がコマンドを発行することで行われる。
【0106】
この実施の形態の場合には、冷却システム10Aにおける制御部11Aは、システムバス86を介してCPU81との間で情報の授受を行うための簡単なレジスタインタフェースを持つだけでよく、制御部11A等における制御論理を大幅に簡略化できる、という利点がある。
【0107】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0108】
【発明の効果】
本発明によれば、省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置における小型化、静粛性、低消費電力等の実現と、高い動作周波数のマイクロプロセッサの採用による高性能化とを両立させることができる、という効果が得られる。
【0109】
本発明によれば、液冷方式の冷却システムを備えた省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置において、熱媒体の凍結による障害の発生を予防することができる、という効果が得られる。
【0110】
本発明によれば、液冷方式の冷却システムを備えた省スペース型のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置において、熱媒体の漏洩や不足による障害の発生を予防することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である冷却方法を実施する冷却システムを備えた情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートである。
【図2】本発明の一実施の形態である冷却方法を実施する冷却システムを備えた情報処理装置の作用の一例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の一実施の形態である情報処理装置における冷却システムの構成の一例を示す概念図である。
【図4】本発明の一実施の形態である情報処理装置における冷却システムの作用の一例を示す説明図である。
【図5】本発明の一実施の形態である情報処理装置における冷却システムの構成の変形例を示す概念図である。
【図6】本発明の一実施の形態である情報処理装置における冷却システムの作用の一例を示す説明図である。
【図7】本発明の一実施の形態である情報処理装置の内部構造の一例を示す透視斜視図である。
【図8】本発明の一実施の形態である別の情報処理装置の外観の一例を示す斜視図である。
【図9】本発明の一実施の形態である別の情報処理装置の内部構造の一例を示す斜視図である。
【図10】本発明の一実施の形態である別の情報処理装置のの内部構造の一例を示す斜視図である。
【図11】本発明の他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図12】本発明の他の実施の形態における情報処理装置の構成の一例を示す透視斜視図である。
【図13】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図14】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図15】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図16】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図17】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図18】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図19】(a)および(b)は、熱媒体の流れを検知する方法の一例を示す概念図である。
【図20】熱媒体の流れを検知する方法の他の例を示す概念図である。
【図21】(a)および(b)は、熱媒体Mの流れを検知する方法の他の例を示す概念図である。
【図22】(a)および(b)は、熱媒体の凍結を検知する方法の他の例を示す概念図である。
【図23】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図24】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を示すフローチャートである。
【図25】本実施の形態における熱媒体の液不足を検出する方法の一例を示す概念図である。
【図26】本発明のさらに他の実施の形態の作用の一例を説明するフローチャートである。
【図27】本発明のさらに他の実施の形態である情報処理装置の構成の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
10…冷却システム、10A…冷却システム、11…制御部、11A…制御部、11a…制御インタフェース、11b…制御インタフェース、12…ポンプ、13…冷却ジャケット、14…ラジエータ、15…ポンプ駆動部、15a…スイッチ、15b…トランス駆動IC、16…チューブ、17…警告部、18…ヒータ、20…情報処理装置、20−1…情報処理装置、20−1a…本体部、20−1b…ディスプレイ部、20−1c…旋回台、20−1d…液晶パネル、20a…本体部、20b…ディスプレイ部、20c…ヒンジ部、20d…液晶パネル、20e…スピーカ、21…CPU、22…キーボードコントローラ、23…LCDバックライト、24…LCD用インバータ、25…ACアダプタ、26…リアルタイムクロック、27…周辺チップ、28a…外部記憶装置、28b…外部記憶装置、29…本体駆動バッテリ、30…流れ検知装置、31…磁極、32…磁極、33…電極、34…電極、35…電圧計、40…流れ検知装置、41…磁性体粒子、42…ソレノイド、43…電圧計、50…流れ検知装置、51…光源、51a…検査光、52…光センサ、53…電圧計、60…凍結検知装置、61…圧力センサ、62…圧力センサ、70…液不足検出装置、71…光源、71a…検査光、72…光センサ、73…電圧計、74…気泡、80…情報処理装置、81…CPU、82…CPUバス、83…バスコントローラ、84…主記憶、85…表示部、86…システムバス、87…クロック発生制御部、A1…ALART1信号、A2…ALART2信号、A3…ALART3信号、M…熱媒体、S1…サーマルセンサ、S2…サーマルセンサ、S3…サーマルセンサ、S4…サーマルセンサ、S5…サーマルセンサ、T1…温度情報、T2…温度情報、T3…温度情報、T4…温度情報、T5…温度情報、t…時刻情報。
Claims (10)
- 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで前記発熱部の冷却を行う冷却方法であって、
前記情報処理装置の起動時に複数の熱媒体循環部の温度を測定して前記熱媒体の凍結を判別し、前記凍結がいずれかの熱媒体循環部で検出された場合には、前記熱媒体の解凍処理、警告処理、前記情報処理装置の起動の中止、の少なくとも一つを実行することを特徴とする冷却方法。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで前記発熱部の冷却を行う冷却方法であって、
前記情報処理装置の起動前に、タイマにて予め設定された時刻に前記熱媒体の凍結を判別し、前記凍結が検出された場合には、前記熱媒体の解凍処理を行うことを特徴とする冷却方法。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで前記発熱部の冷却を行う冷却方法であって、
前記情報処理装置の動作状態に関係なく、前記熱媒体の温度を監視し、前記温度が熱媒体の凍結温度より定める所定値未満になった場合には、前記熱媒体を循環させる方法、および前記熱媒体の循環経路に設けられた加熱手段にて前記熱媒体を加熱する方法、の少なくとも一方を実行することで当該熱媒体の凍結を回避することを特徴とする冷却方法。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置において、前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと放熱部との間で熱媒体を循環させることで前記発熱部の冷却を行う冷却方法であって、
前記熱媒体の透過光量を計測して液不足を判定し、前記熱媒体の液不足が検出された場合には、前記情報処理装置の起動の阻止、動作中の前記情報処理装置の動作中止の少なくとも一方を行うことを特徴とする冷却方法。 - 請求項1または2記載の冷却方法において、
前記凍結の判別は、前記熱媒体の循環経路の温度を測定して判別する方法、前記熱媒体の流動の有無を観察して判別する方法、前記熱媒体の循環経路の変形を計測して判別する方法、の少なくとも一つの方法を用いて行い、
前記解凍処理は、前記発熱部を構成するマイクロプロセッサの定格以下の動作周波数による低速動作による発熱を利用する方法を用いて行う、ことを特徴とする冷却方法。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置に備えられ、前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと、放熱部と、前記冷却ジャケットと前記放熱部との間で熱媒体を強制的に循環させる循環手段と、を含む冷却システムであって、
前記熱媒体の循環経路の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段からの温度情報に基づいて前記循環手段の動作を制御する機能と、前記情報処理装置を制御する制御インタフェースを備えた温度制御手段と、
前記熱媒体の循環経路の少なくとも一部を加熱する加熱手段、外部に警報を発する警報手段、カレンダ時刻を生成する計時手段、前記熱媒体の量および流量の少なくとも一方の変化を監視する熱媒体監視手段、の少なくとも一つを備え、
前記温度制御手段は、
前記情報処理装置の起動時に前記温度測定手段および前記熱媒体監視手段の少なくとも一方を用いて前記熱媒体の凍結を判別し、前記凍結が検出された場合には、前記加熱手段および前記発熱部からの発熱の少なくとも一方を利用した前記熱媒体の解凍処理、前記警報手段による警告処理、前記制御インタフェースによる前記情報処理装置の起動の中止、の少なくとも一つを実行する機能、
前記情報処理装置の起動前に、前記計時手段を用いて予め設定された時刻に前記熱媒体の凍結を判別し、前記凍結が検出された場合には、前記加熱手段を利用した前記熱媒体の解凍処理を行う機能、
前記情報処理装置の動作状態に関係なく、前記温度測定手段によって前記熱媒体の温度を監視し、前記温度が閾値以下になった場合には、循環手段を作動させて前記熱媒体を循環させる方法、および前記加熱手段にて前記熱媒体を加熱する方法、の少なくとも一方を実行することで当該熱媒体の凍結を回避する機能、
前記熱媒体監視手段にて前記熱媒体の量および流量の少なくとも一方の変動を監視し、前記熱媒体の量および流量の少なくとも一方の減少が検出された場合には、前記制御インタフェースを用いて、前記情報処理装置の起動の阻止、動作中の前記情報処理装置の動作中止の少なくとも一方を行う機能、
の少なくとも一つの機能を備えたことを特徴とする冷却システム。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置であって、
前記情報処理装置の発熱部に装着された冷却ジャケットと、放熱部と、前記冷却ジャケットと前記放熱部との間で熱媒体を強制的に循環させる循環手段と、前記熱媒体の温度および流量および量の少なくとも一つを測定する測定手段と、前記測定手段からの測定情報を前記情報処理部に伝達する機能および前記情報処理部からの指令に基づいて前記循環手段の動作を制御する機能を備えた温度制御手段と、を含む冷却システムを備え、
前記情報処理部は、前記情報処理装置の起動時に前記測定手段から得られる情報を用いて前記熱媒体の凍結を判別し、前記凍結が検出された場合には、当該情報処理部を定格以下の動作周波数による低速動作に移行させるとともに、前記発熱部からの発熱を利用した前記熱媒体の解凍処理、および前記情報処理装置の起動の中止の少なくとも一方を実行する機能を備えたことを特徴とする情報処理装置。 - 請求項7記載の情報処理装置において、
前記冷却システムは、前記熱媒体の循環経路の少なくとも一部を加熱する加熱手段を備え、
前記情報処理部は、前記凍結が検出された場合には、当該情報処理部を定格以下の動作周波数による低速動作に移行させるとともに、前記発熱部からの発熱および前記加熱手段による加熱の少なくとも一方を利用した前記熱媒体の解凍処理、および前記情報処理装置の起動の中止、の少なくとも一方を実行する機能、を備えたことを特徴とする情報処理装置。 - 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置であって、請求項1,2,3または4記載の冷却方法が実施されることを特徴とする情報処理装置。
- 情報処理部と情報表示部とが一体の情報処理装置であって、請求項6記載の冷却システムを備えたことを特徴とする情報処理装置。
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