JP5110510B2 - 装置を冷却する技術 - Google Patents

Description

本発明は、発熱する装置を冷却する技術に関する。特に、本発明は、発熱する装置を流体により冷却する技術に関する。

複数の高性能な電子機器を効率的に収納することができる、ラックマウント型のコンピュータ・システムが広く用いられている。このようなシステムは、高性能ゆえ発熱量が多くなる傾向にあるので、空気での冷却効果を向上させるために高速回転のファンを搭載している。その結果、動作音（騒音）が高くなっている。また、このようなシステムは、高い信頼性と処理能力の確保のため、低温の空調環境下で運用されることが望ましい。したがって、このようなシステムは、多くの場合、一般のオフィスとは隔離された、コンピュータ・システムを収納するための専用の部屋に設置されて運用される。
なお、コンピュータ・システムの冷却に関する技術については、例えば特許文献１を参照されたい。
特開平１１−９５８７４号公報

近年、一般事務や医療などの分野において、これまでよりも高い処理能力及び信頼性がコンピュータに求められるようになってきている。このため、そのような分野においてもラックマウント型のコンピュータ・システムを新たに導入したい場合がある。しかしながら、その場合においても、そのようなシステムを収納するための専用の部屋を確保できるとは限らない。だからといって、そのようなシステムを一般のオフィスに設置してしまうと、ファンによる騒音や低温空調によりオフィス環境を悪化させてしまうおそれがある。
そこで本発明は、冷却システムおよび方法を提供する。この冷却システムおよび方法は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の側面においては、吸気口を有し、内部に熱源を有するコンピュータ・システムを冷却する冷却システムであって、前記コンピュータ・システムが前記熱源を冷却するために外部から取り入れる吸気から前記熱源よりも上流側において、一方の面から熱を吸収して、前記吸気の流路の外部に他方の面から放熱する冷却部と、前記冷却部の前記一方の面の表面に設けられ、前記吸気口による吸気と前記一方の面との間の熱交換を促進する吸気用熱交換部と、前記冷却部に向けて流体を流すことで、前記冷却部が前記吸気から吸収した熱を前記冷却部の外部に放出させる流体制御部とを備え、当該コンピュータ・システムは、複数の装置を積層して搭載する、ラックマウント型のシステムであり、前記吸気口は、前記複数の装置のうちの少なくとも一つの装置の側面に設けられ、前記冷却部は、前記吸気口における、前記積層する方向を上方向とした場合の、上側又は下側の端部に、当該少なくとも一つの装置の側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に設けられ、前記吸気用熱交換部は、前記吸気口の上側に設けられる上側ヒートシンクおよび前記吸気口の下側に設けられる下側ヒートシンクを有し、前記上側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記下側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、前記下側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記上側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、前記流体制御部は、前記冷却部の前記他方の面の表面において、前記他方の面の一端から他端に向けて、当該少なくとも一つの装置の当該側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に、流体を流す、冷却システムを提供する。そして、前記冷却部は、前記吸気口の端部において、前記吸気口による吸気の流路に一方の面を向けて設けられ、前記一方の面から熱を吸収して他方の面に当該熱を放出することで前記一方の面を冷却する、面状の冷却部材であり、前記流体制御部は、前記冷却部の前記他方の面の表面に沿って前記吸気と隔てて流体を流すことで、前記冷却部が吸収した熱を放出させてもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る冷却システム５の構成の概要を示す。冷却システム５は、コンピュータ・システム１０と、空調装置１２と、室温センサー１４とを備える。コンピュータ・システム１０は、複数の装置を積層して搭載する、ラックマウント型のシステムである。コンピュータ・システム１０に搭載される少なくとも１つの装置は、例えばコンピュータ１００などの、高度な演算処理により発熱する装置である。このため、コンピュータ１００は、当該コンピュータ１００を冷却するために外気を取り入れる吸気口１０５を、例えば正面側の側面に有する。外部から取り入れられた吸気は、コンピュータ１００を冷却するために用いられる。具体的には、吸気は、コンピュータ１００の内部に設けられた各種の熱源、例えばＣＰＵ、制御用ＬＳＩまたはハードディスクドライブなどとの間で熱交換して、コンピュータ１００の後面側の側面から排気として放出される。これに加えて、または、これに代えて、コンピュータ・システム１０は、ＵＰＳ（無停電電源装置）、ＤＰＵ（電源制御装置）、または、ストレージ装置（テープドライブなど）を積層して搭載してもよい。

コンピュータ・システム１０は、さらに、コンピュータ・システム１０全体を制御する制御装置２００を搭載している。制御装置２００は、使用者からの操作に基づいて、コンピュータ・システム１０に搭載されているコンピュータ１００を制御する。例えば、制御装置２００は、コンピュータ・システム１０の内部を制御するためのマネージメント・モジュールと呼ばれ、例えば障害が発生して異常動作しているコンピュータ１００を再起動させる機能を有する。これに加えて、本実施形態に係る制御装置２００は、コンピュータ・システム１０が高温になり、異常動作したり破損したりしないように、コンピュータ・システム１０を適切に冷却制御する役割を果たす。例えば、制御装置２００は、搭載しているあるコンピュータ１００の内部の温度が予め定められた基準以上に上昇した場合には、そのコンピュータ１００の負荷量を一時的に低減させる。一例として、制御装置２００は、コンピュータ１００が備えるＣＰＵの動作周波数を低下させてもよい。

さらに、制御装置２００は、搭載している複数のコンピュータ１００の内部の温度が概ね全て上昇している場合、または、室温センサー１４により計測された室温が所定の基準よりも上昇した場合には、空調装置１２に指示して室内の空気を冷却してもよい。これにより、コンピュータ１００の吸気を冷却できるので、コンピュータ１００の内部を冷却することができる。但し、コンピュータ・システム１０が一般のオフィスに設けられる場合においては、空調装置１２により室内を冷却し過ぎると、作業者にとっては寒すぎるように感じられる場合がある。かといって室内の温度を高めに維持すると、コンピュータ・システム１０内部に設けられた冷却用のファンが高速に回転して騒音をもたらすおそれがある。これに対し、本実施形態に係るコンピュータ・システム１０は、各コンピュータ１００を個別に冷却するための複数の冷却装置１５０を前面扉１５の内部に設けることで、コンピュータ１００をそれぞれ個別に効果的に適正冷却することができる。この結果、一部の高温になったコンピュータ１００に合わせて室内全体を過度に冷やす必要がない。また、冷却用のファンを適正速度で回転させることができるので、ファンによる騒音も低減される。これにより、コンピュータ・システム１０を一般のオフィスでも使用することが可能となる。以下、具体的に説明する。

図２は、本実施形態に係るコンピュータ・システム１０の構成の詳細を示す。具体的には、（ａ）は、前面扉１５が閉じられた状態におけるコンピュータ・システム１０の正面側側面を一部透視的に示し、（ｂ）は、前面扉１５が閉じられた状態におけるコンピュータ・システム１０の横側側面を一部透視的に示す。また、（ｄ）は、コンピュータ・システム１０の後面側側面を示し、（ｃ）は、前面扉１５が閉じられた状態におけるコンピュータ・システム１０の上面を一部透視的に示す。（ｂ）および（ｃ）に示すように、コンピュータ・システム１０には、複数のコンピュータ１００、および、制御装置２００が積層されて搭載されている。それぞれのコンピュータ１００は、一例として、ＥＩＡ規格に準拠してもよい。この場合、コンピュータ１００の幅は１９インチ（４８２．６ｍｍ）であり、高さは１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）の整数倍であり、機種によって異なる。コンピュータ１００の高さは、この１．７５インチを１Ｕという単位として用い、２Ｕまたは３Ｕなどと呼ばれる。コンピュータ・システム１０は、このような統一規格に準拠している装置であれば、コンピュータ１００に限らず様々な装置を搭載することができる。

また、（ａ）に示すように、前面扉１５の内部には、複数の冷却装置１５０のそれぞれが、コンピュータ・システム１０に積層されたそれぞれのコンピュータ１００に対応するようにそれぞれ設けられている。そして、（ｂ）および（ｃ）に示すように、それぞれの冷却装置１５０は、対応するコンピュータ１００の冷却を促進するために、当該コンピュータ１００の吸気口１０５の近傍において、吸気口１０５による吸気を冷却する。冷却装置１５０の機能の具体例については図３を参照して後述するが、概要としては概ね以下の通りである。冷却装置１５０は、コンピュータ１００の内部に取り入れられる吸気から熱源１２０よりも上流側において熱を吸収して、吸気の流路の外部に放熱する。そして、冷却装置１５０は、吸気から吸収した熱を他の流体（例えばこれも外気であってよい）によって放出させる。当該他の流体は、例えば（ｃ）に示すように、コンピュータ１００の正面側の側面に沿って、かつ、コンピュータ１００が積層される方向とは略垂直に流されて、吸気口１０５の設けられた正面側側面とは異なる横側側面に放出される。これにより、当該他の流体の排熱を吸気に混ざりにくくすることができ、また、積層している他のコンピュータ１００の冷却を妨げにくくすることができる。

このようにして冷却された吸気は、コンピュータ１００の内部に設けられた複数の熱源１２０を冷却し、排気ファン１０８によりコンピュータ１００の後面側側面から排気として放出される。熱源１２０は、当該熱源１２０を備えるコンピュータ１００の内部の温度、たとえば当該熱源１２０の近傍の温度を計測する計測部１２５を有してもよい。計測部１２５により計測された温度は制御用ＢＩＯＳプログラム、オペレーティング・システムまたは通信用デバイスドライバなどの、各種のハードウェア／ソフトウェア・コンポーネントの働きにより、制御装置２００に通知される。なお、コンピュータ・システム１０が積層している複数のコンピュータ１００のそれぞれは、ここで一例として説明したあるコンピュータ１００と略同一の構成を採る。したがって、複数のコンピュータ１００のそれぞれは、対応する冷却装置１５０によってそれぞれ冷却される。また、複数のコンピュータ１００のそれぞれは、内部に備えている計測部１２５により計測した温度を、制御装置２００に対しそれぞれ通知する。

図３は、本実施形態に係る冷却装置１５０の構成の具体例を示す。図３（ａ）は、コンピュータ１００の吸気口１０５の正対方向の視点から見た冷却装置１５０の拡大図を示し、この視点は図２（ａ）に対応している。図３（ｂ）は、コンピュータ・システム１０の横側側面の視点から見た冷却装置１５０の拡大図を示し、この視点は図２（ｂ）に対応している。冷却装置１５０は、高さ１Ｕサイズのコンピュータ１００を冷却することができる充分なサイズを有することが望ましい。一例として、冷却装置１５０は、１９インチ程度の幅と、１．７５インチ程度の高さを有する。或いは、冷却装置１５０の高さをコンピュータ１００の高さに合わせてもよい。

また、冷却装置１５０は、基本的構成として、ペルチェモジュール３０と、吸気ファン３２０と、排熱ファン３４０とを備える。ペルチェモジュール３０は、本発明に係る冷却部の一例であり、コンピュータ１００の内部に取り入れられる吸気から熱源１２０の上流側において熱を吸収して、その吸気の流路の外部に放熱する。具体的には、ペルチェモジュール３０は、面状の冷却部材であって、吸気口１０５における、コンピュータ１００を積層する方向を上方向とした場合の、上側及び下側の端部に、コンピュータ１００の正面側側面に沿って、かつ、当該積層する方向とは略垂直に設けられる。これにより、ペルチェモジュール３０の一方の面の表面に沿って吸気の流路が略直線状に形成される。そして、ペルチェモジュール３０は、当該一方の面から熱を吸収して他方の面に当該熱を放出することで当該一方の面を冷却する。なお、ペルチェモジュール３０は、複数の小型のペルチェモジュールを電気的に直列または並列に接続することで実現させる。冷却能力を更に高めるために、ペルチェモジュール３０を積層してもよい。

また、本発明に係る冷却部は、このような面状の冷却部材であれば、ペルチェモジュール、即ち電子または正孔の移動によってペルチェ効果をもたらし強制的に熱量を移動させる部材には限定されない。例えば、冷却部は、気体の圧縮および開放を繰り返して温度変化をもたらすことのできる、エアーコンプレッサ方式またはヒートポンプ方式による冷却機能を備えてもよい。但し、本実施形態においては、ペルチェモジュールの採用が、冷媒等を不要とし、正確な温度設定を実現し、かつ、ペルチェモジュール３０の設置に必要な面積を小さくすることができる点で好ましい。以降、このような冷却部により冷却される当該一方の面を吸熱面３００と呼び、放熱される当該他方の面を放熱面３１０と呼ぶ。

吸気ファン３２０は、吸気口１０５に向けてペルチェモジュール３０の吸熱面３００の表面上に外気を流入させる。これにより、冷却された外気をコンピュータ１００により取り込ませることができる。また、排熱ファン３４０は、ガイド３６と共に本発明に係る流体制御部としての役割を果たし、ペルチェモジュール３０に向けて外気を流すことで、ペルチェモジュール３０が吸気から吸収した熱をペルチェモジュール３０の外部に放出させる。

ガイド３６は、ペルチェモジュール３０の放熱面３１０の表面上に外気の流路を吸気の流路と隔てて略直線状に形成する。より詳細には、ガイド３６は、コンピュータ１００の正面側側面に沿って、かつ、コンピュータ１００を積層する方向とは略垂直に、吸気と隔てて外気を流すために設けられる。そして、排熱ファン３４０は、取り入れた外気をそのガイド３６内に流入させる。即ち、外気は、放熱面３１０の表面上を放熱面３１０の一端から他端に向けて、コンピュータ１００の側面に沿って、かつ、コンピュータ１００を積層する方向とは略垂直に流される。

ガイド３６により形成されるこの外気の流路は、ペルチェモジュール３０の吸熱面３００の表面に沿った吸気の流路に対し、平行で無くかつ交差しない、ねじれの位置にあることが好ましい。また、ガイド３６により形成される外気の流路は、ペルチェモジュール３０を隔てて、吸熱面３００の表面に沿った吸気の流路と略直交することが、更に好ましい。言い換えると、ガイド３６により形成される流路を示す直線を放熱面３１０の正対方向からペルチェモジュール３０を示す面に投影した像と、吸熱面３００の表面に沿った吸気の流路を示す直線を吸熱面３００の正対方向からペルチェモジュールを示す面に投影した像とが略直交することが好ましい。こうすれば、外気は放熱面３１０との間で熱交換をした後に、吸気口１０５の設けられた側面とは異なる側面側に放出される。これにより、冷却装置１５０を小型化するべく２つの吸気の流路を近接させたとしても、放熱面３１０から放出された熱を吸気口１０５による吸気に混ざりにくくすることができる。

また、冷却装置１５０は、複数のヒートシンク３２、および、複数のヒートシンク３４を有する。それぞれのヒートシンク３２は、ペルチェモジュール３０の吸熱面３００の表面にそれぞれ設けられている。ヒートシンク３２は、本発明に係る吸気用熱交換部の一例であり、吸気口１０５による吸気の流路上に少なくとも一つのフィンを有している。また、ヒートシンク３２は、具体的には、アルミニウム並びに銅、または、これらの合金などの、熱伝導性が極めて高い金属を含んでよい。この金属により熱伝導を促進し、かつ、フィンにより吸気と接する面積を増加させることで、ヒートシンク３２は、吸気と吸熱面３００との間の熱交換を促進することができる。なお、吸気用熱交換部はこのヒートシンクに限らず、液化および気化を繰り返す流体を内部に含む、ヒートパイプを備えてもよい。

それぞれのヒートシンク３４は、ペルチェモジュール３０の放熱面３１０の表面にそれぞれ設けられている。ヒートシンク３４は、本発明に係る排熱用熱交換部の一例であり、排熱ファン３４０によって流される流体の流路上に少なくとも一つのフィンを有している。また、ヒートシンク３４は、具体的には、アルミニウム並びに銅、または、これらの合金などの、熱伝導性が極めて高い金属を含んでよい。この金属により熱伝導を促進し、かつ、フィンにより吸気と接する面積を増加させることで、ヒートシンク３４は、吸気と放熱面３１０との間の熱交換を促進することができる。なお、排熱用熱交換部はこのヒートシンクに限らず、液化および気化を繰り返す流体を内部に含む、ヒートパイプを備えてもよい。

なお、図３に示した冷却装置１５０の構造は一例であり、本発明の範囲内で様々な変形および代替形態が可能なことを、当業者であれば理解するであろう。例えば、ペルチェモジュール３０は、吸熱面３００を吸気の流路に向けて設けられる限り、コンピュータ１００の積層方向を上側とした場合の吸気口１０５の上側または下側の端部に限らず、吸気口１０５の横側の端部に設けてもよい。具体的には、ペルチェモジュール３０は、吸気口１０５による吸気の流路を囲むように、コの字型またはロの字型に設けてよい。但し、ペルチェモジュール３０を吸気口１０５の上側および下側にそれぞれ設けることで、排熱によって他のコンピュータ１００の冷却を妨害しないようにでき、また、吸熱面３００の表面に設けるヒートシンク３２の製造を容易にすることができる。さらには、冷却装置１５０は、吸気を熱源１２０の上流側で冷却する限り、コンピュータ１００の内部に設けてもよい。但し、既存のコンピュータ１００を設計変更することなく利用するためには、冷却装置１５０はコンピュータ１００の外部に設け、冷却装置１５０はコンピュータ１００を外部から冷却することが望ましい。

また、排熱ファン３４０によりガイド３６から放出される排気は、当該排気を外気と混合させないために、専用のダクトを経由して室外に放出させてもよい。この場合は、さらに、冷却装置１５０は、吸気口に代えて排気口に対応して設けられ、吸気に代えて排気を冷却してもよい。これにより、冷却装置１５０は、室温の上昇を抑えることができる。さらには、排熱ファン３４０は、取入れた外気をガイド３６内に流入させるのに代えて、その他の気体または水などの液体をガイド３６内に流入させてもよい。この場合には、ガイド３６は、これらの流体を流入させるための密閉空間を形成する。そして、冷却装置１５０は、ガイド３６から放出された流体を冷却してガイド３６内に循環させるための機構を更に有する。排熱ファン３４０は、形成されたこの密閉空間において、その流体を流して放熱面３１０の表面近傍を通過させる。

以上、図１から図３を参照して説明したように、本実施形態に係る冷却装置１５０によれば、冷却のためにコンピュータ１００の内部に取り入れられる吸気を冷却して、吸気の流路の外部に放出することで、部屋全体の空調を強くしなくても、コンピュータ・システム１０のみを効果的に冷却できる。これにより、吸気ファン３２０および排熱ファン３４０を高回転で動作させる必要が無く、ファンによりもたらされる騒音を低減できる。また、吸気から吸収した熱を吸気と混合しないように適切な方向に放出することで、冷却装置１５０を小型化できるとともに、吸気の冷却効果を高めることができる。さらに、ラックマウント型のコンピュータ・システム１０に特有な、複数のコンピュータ１００が積層されて搭載される点に配慮して、それぞれのコンピュータ１００を個別に冷却することができると共に、あるコンピュータ１００の排気が他のコンピュータ１００の吸気に混ざりにくくすることができる。
次に、図４を参照して、複数のコンピュータ１００に対応する複数の冷却装置１５０を個別に制御する具体例について説明する。

図４は、本実施形態に係る制御装置２００の機能構成の一例を示す。制御装置２００は、制御部４００および記憶装置４１０を有する。制御部４００は、例えば、後述のＣＰＵ１０００およびＲＡＭ１０２０が協働してプログラムを実行することによって実現される。記憶装置４１０は、例えば、後述のハードディスクドライブ１０４０などによって実現される。図４の説明において、複数のコンピュータ１００は、積層方向の上側から順に、コンピュータ１００−１〜６とする。また、コンピュータ１００−１〜６のそれぞれが、計測部１２５をそれぞれ有し、これらの計測部１２５を計測部１２５−１〜６とする。

さらに、コンピュータ１００−１〜６のそれぞれの側面に、吸気口１０５がそれぞれ設けられ、これらの吸気口１０５を吸気口１０５−１〜６とする。また、吸気口１０５−１〜６のそれぞれの端部のみならず、各積層段階に、冷却装置１５０が設けられ、これらの冷却装置を冷却装置１５０−１〜９とする。冷却装置１５０−１〜９のそれぞれは、ペルチェモジュール３０および吸気ファン３２０を備える。これらのペルチェモジュール３０および吸気ファン３２０をペルチェモジュール３０−１〜９および吸気ファン３２０−１〜９とする。また、コンピュータ・システム１０は、ペルチェモジュール３０−１〜９のそれぞれにおける放熱面３１０の表面に液体を流すヒートシンク３４を有し、これらのヒートシンク３４をヒートシンク３４−１〜９とする。

制御部４００は、計測部１２５−１〜６がコンピュータ１００−１〜６について計測した温度を受け取る。例えば、制御部４００は、専用の通信インターフェイスを介してコンピュータ１００−１〜６と通信することで、当該温度を示すデータを受け取ってもよい。制御部４００は、計測したこれらの温度に基づいて、吸気口１０５−１〜６のうち何れかの吸気口１０５を、冷却を強化するべき吸気口１０５として選択する。そして、制御部４００は、選択したその吸気口１０５に外気を流入させる吸気ファン３２０、当該吸気口１０５の端に設けられたペルチェモジュール３０、および、当該ペルチェモジュール３０の放熱面３１０の表面に外気を流入させる排熱ファン３４０、の強さを制御する。

また、記憶装置４１０は、コンピュータ・システム１０に積層したコンピュータ１００−１〜６のそれぞれが、コンピュータ・システム１０の何れの積層段階に設けられているかを示す積層情報を記憶している。例えば、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−１の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における最上段を示す数値１を記憶している。また、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−２の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における最上段から数えて第５段を示す数値５を記憶している。また、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−３の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における第６段を示す数値６を記憶している。また、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−４の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における第７段を示す数値７を記憶している。また、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−５の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における第８段を示す数値８を記憶している。また、記憶装置４１０は、コンピュータ１００−６の識別情報に対応付けて、コンピュータ・システム１０の積層段階における第９段を示す数値９を記憶している。

制御部４００による制御の一例は以下の通りである。制御部４００は、計測部１２５−３から取得した温度に基づいて、コンピュータ１００−３の内部が高温環境であると判断する。ここで、コンピュータ１００−３の内部が高温環境である場合、とは、コンピュータ１００−３の内部の温度が予め定められた基準温度よりも高い場合のほか、コンピュータ１００−３の内部の温度の上昇速度が予め定められた基準速度よりも高い場合や、これらの場合の組合せを満たす場合を含む。この場合、制御部４００は、このコンピュータ１００−３、および、このコンピュータ１００−３に隣接する積層段階にある他の装置、例えば、コンピュータ１００−２およびコンピュータ１００−４を選択する。そして、制御部４００は、選択したそれぞれのコンピュータ１００の積層位置を、積層情報に基づき判断する。積層位置は、第５から第７段目と分かる。すると、制御部４００は、その第５から第７段目に設けられたペルチェモジュール３０−５〜７、当該吸気ファン３２０−５〜７および当該排熱ファン３４０−５〜７の強さを高めるべく、冷却装置１５０−５〜７に指示する。このように、制御部４００は、高温化のおそれのあるコンピュータ１００−３の積層位置を正確に把握することで、その周囲を適切に冷却できる。

制御の具体的な方法として、制御部４００は、例えば、吸気ファン３２０に設けた回転数のセンサーに基づいて、吸気ファン３２０の風量を検知し、その風量に基づいて吸気ファン３２０への供給電力量を調整してもよい。同様に、制御部４００は、例えば、排熱ファン３４０に設けた回転数のセンサーに基づいて、排熱ファン３４０の風量を検知し、その風量に基づいて排熱ファン３４０への供給電力量を調整してもよい。また、制御部４００は、それぞれのペルチェモジュール３０について、当該ペルチェモジュール３０に設けた当該ペルチェモジュール３０の温度を計測するセンサーまたは当該ペルチェモジュール３０への供給電力量のセンサーに基づいて、当該ペルチェモジュール３０による冷却の強さを検知し、その強さに基づいて当該ペルチェモジュール３０に対する供給電力量を調整してもよい。

なお、制御部４００による上記の制御は一例であり、制御部４００は更に他の情報に基づいて更に他の対象を制御してもよい。例えば、制御部４００は、計測部１２５−１〜６のそれぞれから取得した温度に基づいて積層位置の違いによる温度の分布を判別し、その分布に基づきペルチェモジュール３０等を制御してもよい。また、制御部４００は、室温センサー１４から取得した室内温度に基づいて空調装置１２の強さを調節してもよい。また、制御部４００は、各計測部１２５から取得した温度に基づいて空調装置１２の強さを調節してもよい。さらには、制御部４００は、コンピュータ１００の内部に設けられたファンの強さを調節してもよい。このように、複数の冷却装置１５０を個別に制御するのみならず、空調装置１２を含めた室内環境全体を制御することで、オフィス環境を考慮した効果的な冷却を実現する。これにより、オフィス環境の向上のみならず、空調装置１２の負担の軽減、および、エネルギー効率の改善をももたらすことができる。

図５は、本実施形態に係る制御装置２００として機能するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す。制御装置２００は、ホストコントローラ１０８２により相互に接続されるＣＰＵ１０００、ＲＡＭ１０２０、及びグラフィックコントローラ１０７５を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ１０８４によりホストコントローラ１０８２に接続される汎用通信インターフェイス１０３０、ハードディスクドライブ１０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ１０８４に接続されるＲＯＭ１０１０、フレキシブルディスクドライブ１０５０、及び入出力チップ１０７０を有するレガシー入出力部とを備える。

ホストコントローラ１０８２は、ＲＡＭ１０２０と、高い転送レートでＲＡＭ１０２０をアクセスするＣＰＵ１０００及びグラフィックコントローラ１０７５とを接続する。ＣＰＵ１０００は、ＲＯＭ１０１０及びＲＡＭ１０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィックコントローラ１０７５は、ＣＰＵ１０００等がＲＡＭ１０２０内に設けたフレームバッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置１０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィックコントローラ１０７５は、ＣＰＵ１０００等が生成する画像データを格納するフレームバッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ１０８４は、ホストコントローラ１０８２と、比較的高速な入出力装置である汎用通信インターフェイス１０３０、専用通信インターフェイス１０３５、ハードディスクドライブ１０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１０６０を接続する。汎用通信インターフェイス１０３０は、ネットワークを介して外部の装置と通信する。専用通信インターフェイス１０３５は、計測部１２５−１〜６、冷却装置１５０−１〜９、空調装置１２、室温センサー１４および各種のセンサーと通信する。ハードディスクドライブ１０４０は、制御装置２００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ１０２０又はハードディスクドライブ１０４０に提供する。

また、入出力コントローラ１０８４には、ＲＯＭ１０１０と、フレキシブルディスクドライブ１０５０や入出力チップ１０７０等の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１０１０は、制御装置２００の起動時にＣＰＵ１０００が実行するブートプログラムや、制御装置２００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスクドライブ１０５０は、フレキシブルディスク１０９０からプログラム又はデータを読み取り、入出力チップ１０７０を介してＲＡＭ１０２０またはハードディスクドライブ１０４０に提供する。入出力チップ１０７０は、フレキシブルディスク１０９０や、例えばパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

制御装置２００に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク１０９０、ＣＤ−ＲＯＭ１０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、入出力チップ１０７０及び/又は入出力コントローラ１０８４を介して、記録媒体から読み出され制御装置２００にインストールされて実行される。プログラムが制御装置２００等に働きかけて行わせる動作は、図１から図４において説明した制御装置２００における動作と同一であるから、説明を省略する。

以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク１０９０、ＣＤ−ＲＯＭ１０９５の他に、ＤＶＤやＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムを制御装置２００に提供してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることのできることが当業者にとって明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

図１は、本実施形態に係る冷却システム５の構成の概要を示す。 図２は、本実施形態に係るコンピュータ・システム１０の構成の詳細を示す。 図３は、本実施形態に係る冷却装置１５０の構成の具体例を示す。 図４は、本実施形態に係る制御装置２００の機能構成の一例を示す。 図５は、本実施形態に係る制御装置２００として機能するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す。

符号の説明

５ 冷却システム
１０ コンピュータ・システム
１２ 空調装置
１４ 室温センサー
１５ 前面扉
３０ ペルチェモジュール
３２ ヒートシンク
３４ ヒートシンク
３６ ガイド
１００ コンピュータ
１０５ 吸気口
１０８ 排気ファン
１２０ 熱源
１２５ 計測部
１５０ 冷却装置
２００ 制御装置
３００ 吸熱面
３１０ 放熱面
３２０ 吸気ファン
３４０ 排熱ファン
４００ 制御部
４１０ 記憶装置

Claims (11)

1. 吸気口を有し、内部に熱源を有するコンピュータ・システムを冷却する冷却システムであって、
   前記コンピュータ・システムが前記熱源を冷却するために外部から取り入れる吸気から前記熱源よりも上流側において、一方の面から熱を吸収して、前記吸気の流路の外部に他方の面から放熱する冷却部と、
   前記冷却部の前記一方の面の表面に設けられ、前記吸気口による吸気と前記一方の面との間の熱交換を促進する吸気用熱交換部と、
   前記冷却部に向けて流体を流すことで、前記冷却部が前記吸気から吸収した熱を前記冷却部の外部に放出させる流体制御部と
   を備え、
   当該コンピュータ・システムは、複数の装置を積層して搭載する、ラックマウント型のシステムであり、
   前記吸気口は、前記複数の装置のうちの少なくとも一つの装置の側面に設けられ、
   前記冷却部は、前記吸気口における、前記積層する方向を上方向とした場合の、上側又は下側の端部に、当該少なくとも一つの装置の側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に設けられ、
   前記吸気用熱交換部は、前記吸気口の上側に設けられる上側ヒートシンクおよび前記吸気口の下側に設けられる下側ヒートシンクを有し、前記上側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記下側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、前記下側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記上側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、
   前記流体制御部は、前記冷却部の前記他方の面の表面において、前記他方の面の一端から他端に向けて、当該少なくとも一つの装置の当該側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に、流体を流す、
   冷却システム。
2. 前記冷却部は、前記吸気口の端部において、前記吸気口による吸気の流路に一方の面を向けて設けられ、前記一方の面から熱を吸収して他方の面に当該熱を放出することで前記一方の面を冷却する、面状の冷却部材であり、
   前記流体制御部は、前記冷却部の前記他方の面の表面に沿って前記吸気と隔てて流体を流すことで、前記冷却部が吸収した熱を放出させる、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記冷却部は、前記一方の面の表面に沿って前記吸気の流路が略直線状に形成されるように設けられ、
   前記流体制御部は、前記冷却部の前記他方の面の表面上に前記流体の流路を前記吸気の流路と隔てて略直線状に形成するガイドを有し、
   前記ガイドにより形成される前記流体の流路は、前記冷却部の前記一方の面の表面に沿った前記吸気の流路に対し、平行で無くかつ交差しない、ねじれの位置にある、請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記冷却部および前記ガイドは、前記他方の面の正対方向から前記流体の流路を示す直線を前記冷却部を示す面に投影した像と、前記一方の面の正対方向から前記吸気の流路を示す直線を前記冷却部を示す面に投影した像とが略直交するように設けられる、請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記流体の流路は前記吸気の流路と前記冷却部を隔てて略垂直に交差する、請求項３に記載の冷却システム。
6. 前記吸気口は、当該少なくとも一つの装置を冷却するために外気を取り入れ、
   前記流体制御部は、外気を取り入れて、当該外気を前記流体として前記冷却部の前記他方の面の表面に流し、当該流体を前記吸気口の設けられた前記側面とは異なる側面側に放出する、請求項４に記載の冷却システム。
7. 前記冷却部の前記他方の面の表面に設けられ、前記流体制御部により流される前記流体と前記他方の面との間の熱交換を促進する排熱用熱交換部
   を更に備える請求項４に記載の冷却システム。
8. 前記吸気口に向けて外気を流入させる吸気ファンを更に備え、
   前記冷却部は、ペルチェモジュールであり、
   前記排熱用熱交換部は、前記流体の流路上に少なくとも一つのフィンを有するヒートシンクであり、
   前記流体制御部が有する前記ガイドは、前記冷却部の前記他方の面の表面に前記少なくとも一つの装置の側面に沿って外気を通過させ、前記流体制御部は、さらに、前記ガイド内に外気を流入させることで前記他方の面を冷却する排熱ファン、を有する、請求項７に記載の冷却システム。
9. 前記複数の装置のそれぞれの側面に、前記吸気口がそれぞれ設けられ、
   複数の前記吸気口のそれぞれの端部に、前記冷却部がそれぞれ設けられ、
   前記流体制御部は、複数の前記冷却部のそれぞれにおける前記他方の面の表面に、流体を流し、
   前記複数の装置のそれぞれについて当該装置の内部の温度を計測する計測部と、
   前記計測部が複数の当該装置について計測した温度に基づいて、前記複数の吸気口のうちの何れかの吸気口に外気を流入させる吸気ファン、当該吸気口の端に設けられた前記冷却部、および、前記冷却部の前記他方の表面に外気を流入させる排熱ファン、の強さを制御する制御部と
   を更に備える、請求項８に記載の冷却システム。
10. 前記コンピュータ・システムに積層されている前記複数の装置のそれぞれが、前記コンピュータ・システムの何れの積層段階に設けられているかを示す積層情報を記憶した記憶装置を更に備え、
    前記制御部は、前記複数の装置のうちの何れかの装置について前記計測部が計測した温度が予め定められた基準温度を超えたことを条件に、当該装置および当該装置に隣接する積層段階にある他の装置を前記積層情報に基づいて選択し、選択したそれぞれの装置に対応する当該冷却部、当該吸気ファンおよび当該排熱ファンの強さを高める、請求項９に記載の冷却システム。
11. 吸気口を有し、内部に熱源を有するコンピュータ・システムを冷却する方法であって、
    冷却用の部材により、前記コンピュータ・システムが前記熱源を冷却するために外部から取り入れる吸気から前記熱源の上流側において一方の面から熱を吸収して、前記吸気の流路の外部に他方の面から放熱する段階と、
    吸気用の熱交換部材により、前記冷却用の部材の前記一方の面の表面に設けられ、前記吸気口による吸気と前記一方の面との間の熱交換を促進する段階と、
    前記冷却用の部材に向けて流体を流すことで、前記冷却用の部材が前記吸気から吸収した熱を前記冷却用の部材の外部に放出させる段階と
    を備え、
    当該コンピュータ・システムは、複数の装置を積層して搭載する、ラックマウント型のシステムであり、
    前記吸気口は、前記複数の装置のうちの少なくとも一つの装置の側面に設けられ、
    前記冷却用の部材は、前記吸気口における、前記積層する方向を上方向とした場合の、上側又は下側の端部に、当該少なくとも一つの装置の側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に設けられ、
    前記吸気用の熱交換部材は、前記吸気口の上側に設けられる上側ヒートシンクおよび前記吸気口の下側に設けられる下側ヒートシンクを有し、前記上側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記下側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、前記下側ヒートシンクは前記吸気口による吸気の流路上に前記上側ヒートシンクに向かって延伸する少なくとも一つのフィンを含み、
    前記熱を前記冷却用の部材の外部に放出させる段階において、前記冷却用の部材の前記他方の面の表面において、前記他方の面の一端から他端に向けて、当該少なくとも一つの装置の当該側面に沿って、かつ、前記積層する方向とは略垂直に、流体を流す、
    方法。

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