JP5100857B2

JP5100857B2 - 情報処理装置及びファン制御方法

Info

Publication number: JP5100857B2
Application number: JP2011042476A
Authority: JP
Inventors: 義樹福田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: US20120221166A1; JP2012181588A

Description

本発明の実施形態は、情報処理装置及びファン制御方法に関する。

近年、コンピュータ等の情報処理装置に用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）は高性能化が著しく、それに応じて発熱量も急速に増加している。このＣＰＵのような発熱体を冷却する方法として、放熱フィンのみによる自然空冷、ファンを用いる強制空冷、あるいは冷却水を用いる水冷等の冷却技術が用いられている。

これら冷却システムにはいずれも発熱体に、熱伝導性を有するグリースやシリコンコンパウンド等を介して放熱部材が密着されている。このような熱伝導部材は、放熱部材と発熱体とを熱接続するために強い粘着性を有する場合が多い。このような粘着性を低減するような放熱シートも考案されている。

特開２００２−３０５２７１号公報

コンピュータ等の情報処理装置の保守等でＣＰＵ等の発熱体を交換する必要性が出てきている。このような場合、熱伝導部材の粘着性により容易に発熱体より放熱部材を取り外すことができない可能性がある。特に熱伝導部材の温度が低いと容易に外れず、無理に外そうとするとＣＰＵやＣＰＵのソケットが損傷する恐れがある。

本発明の目的は、上記したような事情に鑑み成されたものであって、発熱体から放熱部材を容易に取外すことが可能な情報処理装置及びファン制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、実施形態によれば、情報処理装置は、筐体と、前記筐体内部に配置された発熱体と、前記発熱体に取り付けられた放熱部材と、前記筐体に設置され前記発熱体および前記放熱部材を空冷するファンと、前記ファンの回転数を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記発熱体の温度が所定の温度以上になるように前記ファンの回転を制御する第１の制御様式と前記発熱体の温度が所定の温度より低くなるように前記ファンの回転を制御する第２の制御様式を有する。

実施形態における情報処理装置１の概要を示した斜視図。実施形態に係る情報処理装置１のシステム構成図。ＣＰＵに放熱部材が取り付けられた状態の例を示した斜視図。放熱部材とＣＰＵの側面図。実施形態におけるファン制御処理の動作手順を示したフローチャート。

以下実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態における情報処理装置１の概要を示した斜視図である。情報処理装置１は、サーバ装置やパソコン等の情報機器であり、筐体２、主回路基板３、電源回路４、冷却用ファン５、吸気口６、排気口７、操作部８、表示部９、表示用ＬＥＤ１０等より構成されている。操作部８、表示部９、表示用ＬＥＤ１０は情報処理装置１の前面に配置されている。筐体２内には情報処理装置１を構成する他の部品であるＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）やメモリカード記録再生装置等のストレージユニットが配置されているが、図１では省略されている。

主回路基板３には、発熱体１１、放熱部材１２が実装されている。発熱体１１は、ＣＰＵ等の演算処理ユニットである。筐体２内で発熱する部品は、ＣＰＵ等の演算処理ユニット以外に、電源回路４、ストレージユニット等があるが、特にＣＰＵの発熱量が大きく、放熱部材１２が装着されることが多い。

冷却用ファン５は、筐体２の一部に設けられた排気口７の内側に排気用ファンとして配置される。なお、冷却用ファン５は外気を取り込むための吸気口６の付近に吸気用ファンとして配置されてもよいし、吸気口６と排気口７の両方に複数配置されてもよい。また、放熱部材に隣接あるいは密着させて設置する冷却用ファンを用いてもよい。

図２は、実施形態に係る情報処理装置１のシステム構成図である。情報処理装置１は、ＣＰＵ１５、ノースブリッジ１６、主メモリ１７、ＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect Express）スロット１８、サウスブリッジ１９、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）フラッシュメモリ２０、ＨＤＤ２１、エンベデッドコントローラ（ＥＣ）２２、およびＢＭＣ（Baseboard Management Controller）フラッシュメモリ２５、電源回路４、冷却用ファン５等を備えている。

ＣＰＵ１５は、情報処理装置１の動作を制御するために設けられたプロセッサであり、ＨＤＤ２１から主メモリ１７にロードされるオペレーティングシステム（ＯＳ）および各種アプリケーションプログラムを実行する。主メモリ１７は、各種データバッファの格納にも用いられる。

また、ＣＰＵ１５は、ＢＩＯＳフラッシュメモリ２０に格納されたシステムＢＩＯＳも実行する。システムＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。

ノースブリッジ１６はＣＰＵ１５のローカルバスとサウスブリッジ１９との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ１６には、主メモリ１７をアクセス制御するメモリコントローラが内蔵されている。また、ノースブリッジ１６は、ＰＣＩｅバスなどを介してスロット１８に接続されたグラフィクスコントローラ等との通信を実行する機能も有している。

サウスブリッジ１９は、ＬＰＣ（Low Pin Count）バス、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ１９は、ＰＣＩｅバスに接続されたデバイスと通信を行うためのＰＣＩｅコントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ１９は、ＢＩＯＳフラッシュメモリ２０をアクセス制御するための機能を有している。ＨＤＤ２１は、ＯＳや各種のアプリケーションプログラムを格納する。

ＥＣ２２はキーボード（ＫＢ）およびマウスを制御するためのキーボードコントローラ（ＫＢＣ）２３と電源制御、温度制御のためのベースボード管理コントローラ（ＢＭＣ、Baseboard Management Controller）２４の機能を含む１チップマイクロコンピュータである。ＫＢＣは、Ｓｕｐｅｒ−Ｉ／Ｏと呼ばれるコントローラであってもよい。ＢＭＣ２４は、電源回路４と共同して、利用者による電源スイッチの操作に応じて情報処理装置１の電源オン／オフの機能を有している。なお、ＥＣ２２は、主回路基板３上に実装されてもよいし、別基板に配置されてもよい。

ＢＭＣ２４は、電源回路４の電源監視、電圧監視、また、電源回路４、筐体内、ＣＰＵ１５およびその近辺の温度監視、冷却用ファン５の制御、さらに、ハードウェアイベントの記録等を行う制御部である。ＢＭＣ２４は業界標準のＩＰＭＩ（Intelligent Platform Management Interface）仕様に対応しており、筐体内あるいは主回路基板上に設置された温度センサ等のセンサと通信することによってイベントをモニタし、例えば、温度が所定の閾値を超えると警告とログイベントを送信する。ＢＭＣの制御プログラムは、ＢＭＣフラッシュメモリ２５に格納されている。

ＣＰＵ１５の近傍にはＣＰＵ１５の温度を計測する温度センサが備えられており、ＢＭＣ２４は、情報処理装置１が動作状態にあるとき温度センサからの情報を受けて冷却用ファン５の回転を制御する。例えば、ＢＭＣ２４は、冷却用ファン５の制御様式が標準モードのときにはＣＰＵ１５の温度が所定の温度より低くなるように冷却用ファン５の回転を制御し、また、ＣＰＵ交換モードのときにはＣＰＵ１５の温度が所定の温度以上となるように冷却用ファン５の回転を制御する。

図３は、発熱体であるＣＰＵ１５に放熱部材１２が取り付けられた状態の例を示した斜視図である。放熱部材１２は、複数の放熱フィンが設けられたアルミニウムや銅などの金属材料により形成されている。図４は放熱部材１２とＣＰＵ１５の側面図である。放熱部材１２とＣＰＵ１５の間には、熱伝導部材２６が介在している。熱伝導部材２６は、放熱部材１２とＣＰＵ１５の接合部の微細な隙間を埋めてそれぞれに密着し熱伝導率を高めるためのものである。熱伝導部材２６は、例えば、シリコン材料を含むペースト状のグリースである。

熱伝導部材２６は、放熱部材１２とＣＰＵ１５を熱接続するために強い粘着性を有する場合が多い。また、低温化では硬化し強く固着する場合が多い。温度を上昇させると軟化し固着力が弱まるものも存在する。

情報処理装置１の保守等でＣＰＵ１５を取り外したりする必要性が出たとき、熱伝導部材２６の粘着性により容易に放熱部材１２を取り外すことができない場合がある。このような場合には、熱伝導部材２６の温度を上昇させることにより固着力が弱まり比較的に容易に放熱部材１２を取り外すことができる。

情報処理装置１は、ＢＭＣ２４によって、冷却用ファン５の制御様式が標準モード（第２の制御様式）のときにはＣＰＵ１５の温度が所定の温度より低くなるように冷却用ファン５の回転を制御しており、従って、熱伝導部材２６も所定の温度より低い温度になっている。これに対して、冷却用ファン５の制御様式がＣＰＵ交換モード（第１の制御様式）のときには、ＣＰＵ１５の温度が所定の温度以上となるように冷却用ファン５の回転を制御する。なお、標準モードにおける、ＣＰＵ１５の上限温度は、上記所定の温度より、さらに低い温度（第２の所定の温度）に設定してもよく、このように制御する制御様式を第３の制御様式としてもよい。

例えば、冷却用ファン５の回転数を制御可能な最も小さな回転数で回転させ、ＣＰＵ１５の温度を徐々に増加させ所定の温度以上となるようにすることが考えられる。冷却用ファン５を全く回転させないでＣＰＵ１５の温度を上昇させると、急激に温度が上昇し所定の温度を大きく超過してＣＰＵ１５を損傷させる可能性があるため、冷却用ファン５を小さな回転数で連続的に回転させるか、あるいは間欠的に回転させる制御を行いながらＣＰＵ１５の温度を徐々に上昇させた方がよい。

ＣＰＵ１５の温度が所定の温度以上になったとき、熱伝導部材２６の温度も所定の温度以上となり、容易に放熱部材１２を取り外すことができる。従って発熱体１１（ＣＰＵ１５）から放熱部材１２を容易に取外すことが可能となる。

利用者が、冷却用ファン５の制御様式を標準モード（第２の制御様式）からＣＰＵ交換モード（第１の制御様式）に変更する場合には、筐体２の前面の操作部８の中の専用の操作ボタン（ファン制御ボタン８ａ）を押下すればよい。意図しない制御モードの変更を防止するために操作ボタンを所定時間押下し続けた場合に制御モードが変更されるようにしてもよい。また、専用ボタン８ａを設けずに、他の操作ボタンと併用するようにしてもよい。

筐体２の前面には、制御モードが標準モード（第２の制御様式）からＣＰＵ交換モード（第１の制御様式）に移行したことを通知する通知用ＬＥＤ１０ａが備えられている。第１の制御モードに移行したとき通知用ＬＥＤ１０ａが点灯する。ＣＰＵ１５の温度が所定の温度以上となったら通知用ＬＥＤ１０ａが点滅する。

図５は、実施形態における冷却用ファン制御処理の動作手順を示したフローチャートである。冷却用ファン制御処理は、情報処理装置１が動作状態となったときに開始され、最初はデフォルトの標準モード（第２の制御様式）で制御される。従って、ＣＰＵ１５の温度は所定の温度には達しない。

Ｓ１１において、ＢＭＣ２４が、利用者によってファン制御ボタン８ａが押下されたかを判定する。押下されたならば、Ｓ１２へ移り、押下されなければＳ１３へ移って、標準モードで制御を継続し、Ｓ１１へ戻る。

Ｓ１２において、ＢＭＣ２４は、利用者によってファン制御ボタン８ａが所定の時間継続して押下されたかを判定する。所定の時間とは、例えば、４〜５秒程度である。押下されたならば、Ｓ１４へ移り、押下されなければＳ１３へ移って、標準モードで制御を継続し、Ｓ１１へ戻る。

Ｓ１４において、ＢＭＣ２４は、標準モードを停止し、通知用ＬＥＤ１０ａを点灯させる。さらに、ＢＭＣＳＥＬ（System Event Log）に開始イベントを記録する。イベントとは管理対象の特定の状態の発生を検出する機能で、ＢＭＣ２４は、イベントを検出するとＳＥＬに記録する。利用者はこのＳＥＬを確認することによって情報処理装置１の状態を監視することができる。

Ｓ１５において、ＢＭＣ２４は、冷却用ファン５をＣＰＵ交換モード（第１の制御様式）で制御する。

Ｓ１６において、ＢＭＣ２４は、ＣＰＵ１５の温度が所定の温度以上になったかを判定する。所定の温度以上になったならば、Ｓ１７へ移り、所定の温度以上になっていないならば、Ｓ１５に戻る。

Ｓ１７において、ＢＭＣ２４は、通知用ＬＥＤ１０ａを点滅させる。さらに、ＢＭＣＳＥＬに終了イベントを記録する。ＢＭＣ２４は、電源回路４をオフして冷却用ファン制御処理を終了する。電源回路４をオフするとは、情報処理装置１を動作状態から待機状態にするということである。

以上のように、発熱体１１（ＣＰＵ１５）の温度が所定の温度以上になるように冷却用ファン５の回転を制御する第１の制御様式（ＣＰＵ交換モード）と発熱体１１（ＣＰＵ１５）の温度が所定の温度より低くなるように冷却用ファン５の回転を制御する第２の制御様式（標準モード）を備え、ＣＰＵ１５の交換を要する場合に、第１の制御様式（ＣＰＵ交換モード）で冷却用ファンを制御し、発熱体１１（ＣＰＵ１５）の温度を所定の温度以上とすることによって、熱伝導部材２６も所定の温度以上の温度となり、容易に放熱部材１２を取り外すことができる。

このようにすることによって、利用者は、ＣＰＵ１５の交換時間を大幅に短縮できる。また、熱伝導部材２６を暖めるような治工具が不要であり、装置前面にあるファン制御ボタン８ａを操作することにより制御を変更できるので、コマンドを入力するためのキーボードやモニタ等の設備が不要となる。ここで、情報処理装置１が、例えば、サーバ装置であってクライアント端末等にサービスを提供する場合には、サービスの継続性や信頼性の観点から、極力、サーバ装置の停止を避けることが必要である。このため、情報処理装置１がサーバ装置の場合には、その効果は非常に顕著となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１情報処理装置
２筐体
３主回路基板
４電源回路
５冷却用ファン
６吸気口
７排気口
８操作部
９表示部
１０表示用ＬＥＤ
１１発熱体
１２放熱部材
１５ＣＰＵ１５
１６ノースブリッジ
１７主メモリ
１８ＰＣＩｅスロット
１９サウスブリッジ
２０ＢＩＯＳフラッシュメモリ
２１ＨＤＤ
２２エンベデッドコントローラ（ＥＣ）
２３キーボードコントローラ（ＫＢＣ）
２４ベースボード管理コントローラ（ＢＭＣ）
２５ＢＭＣフラッシュメモリ
２６熱伝導部材

Claims

筐体と、
前記筐体内部に配置された発熱体と、
前記発熱体に、温度を上昇させると固着力が弱まる熱伝導部材を介して固定された放熱部材と、
前記筐体に設置され前記発熱体および前記放熱部材を空冷するファンと、
前記ファンの回転数を制御して前記発熱体の温度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記発熱体の交換を示す信号に基づいて前記発熱体の温度が所定の温度以上になる第１の回転数で前記ファンを回転させる第１の制御様式と、前記発熱体の温度が所定の温度より低くなる前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で前記ファンを回転させる第２の制御様式を有する情報処理装置。
筐体と、
前記筐体内部に配置された発熱体と、
前記発熱体に、温度を上昇させると固着力が弱まる熱伝導部材を介して固定された放熱部材と、
前記筐体に設置され前記発熱体および前記放熱部材を空冷するファンと、
前記ファンの回転数を制御して前記発熱体の温度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記発熱体の交換を示す信号に基づいて前記発熱体の温度が所定の温度以上になるように前記ファンを間欠的に回転させる第１の制御様式と、前記発熱体の温度が所定の温度より低くなるように前記ファンを回転させる第２の制御様式を有する情報処理装置。
前記所定の温度は、前記熱伝導部材の固着力を低下させる温度である請求項１または請求項２に記載された情報処理装置。
前記制御部は、前記発熱体の温度が所定の温度以上になったら電源をオフする請求項１または請求項２に記載された情報処理装置。
筐体と、前記筐体内部に配置された発熱体と、前記発熱体に、温度を上昇させると固着力が弱まる熱伝導部材を介して固定された放熱部材と、前記筐体に設置され前記発熱体および前記放熱部材を空冷するファンと、前記ファンの回転数を制御して前記発熱体の温度を制御する制御部とを備えた情報処理装置のファン制御方法であって、
前記発熱体の交換を示す信号に基づく第１の制御様式において前記発熱体の温度が所定以上になる第１の回転数で前記ファンを回転させ、第２の制御様式において前記発熱体の温度が所定の温度より低くなるように前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で前記ファンを回転させるファン制御方法。
筐体と、前記筐体内部に配置された発熱体と、前記発熱体に、温度を上昇させると固着力が弱まる熱伝導部材を介して固定された放熱部材と、前記筐体に設置され前記発熱体および前記放熱部材を空冷するファンと、前記ファンの回転数を制御して前記発熱体の温度を制御する制御部とを備えた情報処理装置のファン制御方法であって、
前記発熱体の交換を示す信号に基づく第１の制御様式において前記発熱体の温度が所定以上になるように前記ファンを間欠的に回転させ、第２の制御様式において前記発熱体の温度が所定の温度より低くなるように前記ファンを回転させるファン制御方法。
前記所定の温度は、前記熱伝導部材の固着力を低下させる温度である請求項５または請求項６に記載されたファン制御方法。
前記制御部は、前記発熱体の温度が所定の温度以上になったら電源をオフする請求項５または請求項６に記載されたファン制御方法。