JP5673221B2 - 風量制御装置、風量制御方法及び風量制御プログラム - Google Patents

風量制御装置、風量制御方法及び風量制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、風量制御装置、風量制御方法及び風量制御プログラムに関する。
近年、サーバなどの電子機器は、データセンタなどで集約して管理されることがある。図9を用いて、データセンタの構成例を説明する。図9は、データセンタの構成例を示す図である。図9に示すように、データセンタ901には、複数台のラック902a〜902fが、前面及び背面を同じ向きにして列単位で設置される。そして、このラック902a〜902fそれぞれには、サーバなどの電子機器が、複数台設置される。
また、サーバなどの電子機器において、CPU(Central Processing Unit)などの電子部品の発熱量は、増加の一途をたどっている。そして、このCPUに代表される電子部品が高温になった場合、電子機器は、動作が不安定になる場合がある。したがって、データセンタでは、電子部品を適切に冷却して、電子機器が安定的に動作するようにしている。
図9に示す例では、空調機904により床下フロア903から吹出された、例えば20〜25℃の冷却風が、床面開口パネル905を介して、ラック902a〜902fに供給される。そして、ラック902a〜902fに搭載された電子機器は、自装置が備えるファンを回転させて電子機器の筐体外から冷却風を取り入れて、筐体内の電子部品を冷却する。
また、CPUの発熱量は、処理負荷量に応じて変化する。このため、データセンタにおいて、電子機器は、CPUの発熱量に応じて、ファンの回転数を変化させて、電子機器外から取り入れる冷却風の量を変化させる。例えば、ファンの回転数は、電子機器の吸気温度またはCPU温度に応じて設定される。
特開平11−264599号公報 特開平02−123413号公報
しかしながら、上述した従来の技術では、電子部品温度の上昇を防止することができない場合があるという課題があった。
具体的には、従来のデータセンタでは、各電子機器がその筐体内に取り込む量に対して十分な量の冷却風が床面開口パネルを介してラックに供給されていた。よって、各電子機器が床面開口パネルを介してラックに供給される冷却風をその筐体内に取り込むことによって、各電子機器の電子部品が適切に冷却されていた。
しかしながら、近年、データセンタ内において、ラックは、従来のサーバよりも、処理能力が向上し発熱量の多い、ブレードサーバを搭載する。このようなデータセンタ内において、床面開口パネルを介して、ラックに供給される冷却風に対して、電子機器が取り込む空気量のほうが多くなる場合がある。この場合、電子機器から排出された温かい排気が、ラックに供給される冷却風とともに電子機器により再び取り込まれるという、ホットスポット現象が発生する。このように、電子機器の排出が電子機器により再び取り込まれることを「排気回り込み」という。
従来のデータセンタでは、排気周りこみが起きる環境は想定されていないので、排気の回り込みを解消することができない。このため、ホットスポット現象が発生した場合、ファンの回転数を増加させて、電子機器が取り込む冷却風の量を増加さようとしても、電子機器には、冷却風とともに電子機器の排気も取り込まれる。そして、電子機器の排気により電子機器に取り込まれる冷却風の温度は上昇し、この結果、電子部品は適切に冷却されず温度が上昇する。
図10を用いて一例を示す。図10は、ブレードサーバを搭載するラックが配置されたデータセンタにおいて、ファン回転数を変化させた場合の電子部品温度の変化を示す図である。図10に示す、回転数R1〜R3の場合、電子機器が取り込む冷却風の量に対して、床面開口パネルを介して、ラックに供給される冷却風の量は十分である。この場合、回転数をR1からR2、R3へと増加させることにより、電子機器の風量が増加し、電子部品温度も98℃から71℃へと低下する。
一方、図10に示す、回転数R4〜R7の場合、床面開口パネルを介して、ラックに供給される冷却風に対して、電子機器が取り込む空気量のほうが多くなる。この場合、排気回り込みが生じ、電子部品温度も86℃から90℃へと上昇する。このように、従来のデータセンタでは、排気回り込みが発生した場合には、電子部品温度の上昇を防止することができなかった。
1つの側面では、電子部品温度の上昇を防止することができる風量制御装置、風量制御方法及び風量制御プログラムを提供することを目的とする。
第1の案では、風量制御装置は、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する。そして、風量制御装置は、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定した場合、電子機器を冷却するファンの回転数を減少させる。
電子部品温度の上昇を防止することができる。
図1は、実施例1に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。 図2は、実施例2に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。 図3は、実施例2に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。 図4は、実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。 図5は、実施例3に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。 図6は、実施例4に係る風量制御装置を含むラックの構成を示すブロック図である。 図7は、実施例4に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。 図8は、風量制御プログラムを実行するコンピュータシステムを示す図である。 図9は、データセンタの構成例を示す図である。 図10は、ブレードサーバを搭載するラックが配置されたデータセンタにおいて、ファン回転数を変化させた場合の電子部品の温度の変化を示す図である。
以下に、本願の開示する風量制御装置、風量制御方法及び風量制御プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。以下の実施例では、電子機器の例としてブレードサーバ(もしくはラックマウントサーバ)の一種である1Uサーバを示すが、これに限らず、その他の筐体サイズ、筐体形状を取るコンピュータ装置一般に適用可能である。
図1は、実施例1に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。図1に示すように、電子機器1は、電子部品2と、ファン3と、風量制御装置4とを有する。電子機器1は、例えば高さ約45mm×幅約19インチ×奥行き約540mmの筺体内に電子部品2を含む、1Uサーバである。なお、実施例1において、電子部品、ファンの数は、一例を示すに過ぎず、これに限定されるものではない。
電子部品2は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)などである。電子部品2は、ファン3によって電子機器1内に取り込まれた空気に、ヒートシンクなどの放熱器を介して、電子部品2の表面から発生した熱を放熱する。なお、電子部品2は、発熱体の一例である。
ファン3は、例えば、PWM(パルス幅変調)方式などの軸流ファンであり、後述する減少部6によって、駆動電圧の印加周波数が変更された場合、回転数を変更する。例えば、ファン3は、電子部品2の温度が上昇した場合、回転数を増加させることでファン風速を大きくして、電子部品2を冷却する。
風量制御装置4は、判定部5と、減少部6とを有する。判定部5は、電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する。例えば、判定部5は、電子機器1が吸入する空気に、当該電子機器1から排出された空気の回り込みが生じたか否かを判定し、回り込みが生じたと判定した場合に、電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定する。
減少部6は、判定部5によって電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定された場合、電子機器1を冷却するファン3の回転数を減少させる。
このように、判定部5は、電子機器1が吸入する冷却風に電子機器1が排出する空気が回り込んだ場合、電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定する。減少部6は、判定部5によって、電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定された場合、ファン3の回転数を減少させるので、回り込みを解消する。この結果、実施例1に係る風量制御装置4は、電子機器1の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定した場合には、電子部品2を冷却するファン3の回転数を減少させることで、電子部品2の温度が上昇することを防止できる。
次に、実施例2では、風量制御装置が、電子部品の温度を監視し、回り込みが起きているか否かを判定することで、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する場合について説明する。実施例2に係る風量制御装置は、通常時に、電子部品の温度の上昇に応じてファン回転数を増加し、電子部品の温度の下降に応じてファン回転数を減少させるフィードバック制御を行う。そして、風量制御装置は、電子部品の負荷に変化のない時間帯に、回り込みが起きているか否かを判定し、回り込みが起きていると判定した場合には、回り込みのない状態までファンの回転数を戻す制御を行う。ここでは、実施例2に係る風量制御装置を含む電子機器の構成、実施例2に係る風量制御装置による処理の処理手順、実施例2の効果を順に説明する。
[実施例2に係る風量制御装置を含む電子機器の構成]
次に、図2を用いて、実施例2に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を説明する。図2は、実施例2に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。実施例2に係る電子機器10は、電子部品2とファン3と温度検出部11と風量制御装置12とを有する。電子機器10は、例えば高さ約45mm×幅約19インチ×奥行き約540mmの筺体内に電子部品2などを含む、1Uサーバである。なお、ここでは、図1に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。また、実施例2において、電子部品、温度検出部、ファンの数は、一例を示すに過ぎず、これに限定されるものではない。
温度検出部11は、例えば、LSI内部のサーマルダイオードであり、図示していない受付部を介して利用者から制御開始の指示を受付けて以降、電子部品2の温度を定期的に測定する。なお、以後、電子部品2の温度を電子部品温度Tjとする。温度検出部11は、例えば、定期的に電子部品温度Tjを測定し、測定した電子部品温度Tjを電気信号に変換して、回り込み判定部15及びファン制御部14に出力する。一例を示すと、温度検出部11は、電子部品温度Tjが「50℃」であった場合、電子部品温度Tjが「50℃」であることをファン制御部14及び回り込み判定部15に出力する。
風量制御装置12は、負荷測定部13と、ファン制御部14と、回り込み判定部15とを有する。風量制御装置12は、制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有する。例えば、風量制御装置12は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路、又は、CPUやMPUなどの電子回路である。
負荷測定部13は、電子部品2の負荷を測定し、電子部品2の負荷が変化しているか否かを判定する。例えば、負荷測定部13は、電子部品2がCPUである場合、図示していない受付部を介して利用者から制御開始の指示を受付けて以降、CPUの使用率を定期的に測定する。そして、負荷測定部13は、今回測定したCPU使用率と前回測定したCPU使用率とを比較して、CPUの使用率が変化したか否かを判定する。なお、負荷測定部13は、測定部の一例である。
負荷測定部13は、CPU使用率が変化していないと判定した場合、CPU使用率が変化していない旨と、測定したCPU使用率とをファン制御部14及び回り込み判定部15に通知する。また、負荷測定部13は、CPU使用率が変化していると判定した場合、CPU使用率が変化したことをファン制御部14及び回り込み判定部15に通知する。
ファン制御部14は、駆動電圧の印加周波数を変更して、ファン3の回転数を変更する制御部であり、減少部の一例である。例えば、ファン制御部14は、CPU使用率が変化したことを負荷測定部13から通知された場合、電子部品温度Tjから電子部品の冷却に適したファン回転数を算出し、ファン3の回転数を算出した回転数に変更する。なお、電子部品温度Tjに応じたファン回転数は、利用者によって、予め設定されている。このため、ファン制御部14は、電子部品温度Tjから電子部品の冷却に適したファン回転数を算出することができる。
また、ファン制御部14は、回り込みが生じたか否かの判定を開始することを回り込み判定部15から通知された場合、ファン3の回転数を変更する。例えば、ファン制御部14は、ファン3の回転数を増加、または減少させる。また、ファン制御部14は、回り込みが発生したことを回り込み判定部15から通知された場合、ファン3の回転数を減少させる。
回り込み判定部15は、CPU使用率が変化していないことを負荷測定部13から通知された場合、回り込みが生じたか否かを判定する制御部であり、判定部の一例である。例えば、回り込み判定部15は、ファン制御部14によってファン回転数が減少された後に、電子部品温度Tjが低下している場合、回り込みが生じたと判定する。また、回り込み判定部15は、ファン制御部14によってファン回転数が増加された後に、電子部品温度Tjが上昇している場合、回り込みが生じたと判定する。以下では、回り込み判定部15による動作を詳細に説明する。
まず、回り込み判定部15は、CPU使用率が変化していないことを負荷測定部13から通知された場合、回り込みが生じたか否かの判定を開始することをファン制御部14に通知する。この結果、ファン制御部14は、ファン3の回転数を変更する。なお、ここでは、回り込み判定部15は、ファン制御部14によってファン3の回転数が増加された後に、回り込みが生じたか否かを判定する場合を説明する。
回り込み判定部15は、ファン制御部14によってファン回転数が増加された後に、定常状態であるか否かを判定する。ここで、定常状態とは、ファン3が、変更された設定値まで回転数を増加させた後、一定の回転数に収束して安定に運転している状態を示す。回り込み判定部15は、定常状態であると判定した場合、電子部品温度Tjがファン回転数を増加させる前と比べて上昇したか否かを判定して、回り込みが生じたか否かを判定する。
回り込み判定部15は、電子部品温度Tjがファン回転数を増加させる前と比べて上昇していないと判定した場合、回り込みが生じていないと判定し、再び通常の制御状態に遷移する。一方、回り込み判定部15は、電子部品温度Tjがファン回転数を増加させる前と比べて上昇したと判定した場合、回り込みが生じたと判定し、回り込みのない状態までファンの回転数を戻す処理を開始する。例えば、回り込み判定部15は、回り込みが生じたことをファン制御部14に通知する。この結果、ファン制御部14は、ファン回転数を減少させる。
回り込み判定部15は、回り込みのない状態に戻す処理を開始した後に、定常状態であるか否かを判定する。回り込み判定部15は、定常状態であると判定した場合、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下したか否かを判定する。ここで、回り込み判定部15は、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下したと判定した場合、回り込みが解消したと判定して、再び通常の制御状態に遷移する。一方、回り込み判定部15は、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下していないと判定した場合、回り込みが解消していないと判定して、回り込みが解消したと判定するまで、ファン回転数をさらに減少させる動作を繰り返す。
回り込み判定部15は、回り込みが生じたか否かの判定を開始した後、及び回り込みのない状態に戻す処理を開始した後に、定常状態ではないと判定した場合、負荷測定部13から通知されたCPU使用率が変化したか否かを判定する。そして、回り込み判定部15は、CPU使用率が変化していないことを負荷測定部13から通知された場合、継続して、定常状態であるか否かを判定する。
なお、回り込み判定部15は、CPU使用率が変化したことを負荷測定部13から通知された場合、回り込みが生じたか否かを判定する処理を実行しない。また、回り込み判定部15は、回り込みが生じたか否かを判定する処理の開始後に、CPU使用率が変化したことを負荷測定部13から通知された場合、回り込みが生じたか否かを判定する処理を終了する。同様に、回り込み判定部15は、回り込みのない状態に戻す処理を開始した後に、CPU使用率が変化したことを負荷測定部13から通知された場合、回り込みのない状態に戻す処理を終了する。
[実施例2に係る風量制御装置による処理の処理手順]
次に図3を用いて、実施例2に係る風量制御装置12による処理の処理手順を説明する。図3は、実施例2に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。
図3に示すように、風量制御装置12は、利用者から制御開始を受付けた場合(ステップS101、Yes)、電子部品温度TjおよびCPU使用率を計測する(ステップS102)。なお、風量制御装置12は、以後、定期的に電子部品温度TjおよびCPU使用率を計測する。
続いて、風量制御装置12は、CPU使用率が変化したか否かを判定する(ステップS103)。ここで、風量制御装置12は、CPU使用率が変化したと判定した場合(ステップS103、Yes)、電子部品温度Tjの冷却に適したファン3の回転数を算出し(ステップS112)、算出した回転数に変更する(ステップS113)。その後、風量制御装置12は、ステップS102に移行し、以降の処理を実行する。
一方、風量制御装置12は、ステップS103において、CPU使用率が変化していないと判定した場合(ステップS103、No)、ファン3の回転数を増加させ(ステップS104)、電子部品温度TjおよびCPU使用率を計測する(ステップS105)。
そして、風量制御装置12は、定常状態であるか否かを判定する(ステップS106)。ここで、風量制御装置12は、定常状態ではないと判定した場合(ステップS106、No)、CPU使用率が変化したか否かを判定する(ステップS114)。風量制御装置12は、CPU使用率が変化したと判定した場合(ステップS114、Yes)、ステップS112に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置12は、CPU使用率が変化していないと判定した場合(ステップS114、No)、ステップS105に移行し、以降の処理を実行する。
一方、風量制御装置12は、ステップS106において、定常状態であると判定した場合(ステップS106、Yes)、電子部品温度Tjが上昇したか否かを判定する(ステップS107)。ここで、風量制御装置12は、電子部品温度Tjが上昇していないと判定した場合(ステップS107、No)、ステップS102に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置12は、電子部品温度Tjが上昇したと判定した場合(ステップS107、Yes)、ファン3の回転数を減少させる(ステップS108)。
続いて、風量制御装置12は、電子部品温度TjおよびCPU使用率を計測する(ステップS109)。そして、風量制御装置12は、定常状態であるか否かを判定する(ステップS110)。ここで、風量制御装置12は、定常状態ではないと判定した場合(ステップS110、No)、CPU使用率が変化したか否かを判定する(ステップS115)。風量制御装置12は、CPU使用率が変化したと判定した場合(ステップS115、Yes)、ステップS112に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置12は、CPU使用率が変化していないと判定した場合(ステップS115、No)、ステップS109に移行し、以降の処理を実行する。
風量制御装置12は、ステップS110において、定常状態であると判定した場合(ステップS110、Yes)、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下したか否かを判定する(ステップS111)。ここで、風量制御装置12は、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下していないと判定した場合(ステップS111、No)、ステップS108に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置12は、電子部品温度Tjがファン回転数を減少させる前に比べて低下したと判定した場合(ステップS111、Yes)、ステップS102に移行し、以降の処理を実行する。
[実施例2の効果]
上述してきたように、本実施例2では、風量制御装置12がファン回転数前後での電子部品温度Tjの増減によって、回り込みが生じているか否かを判定することができる。そして、風量制御装置12は、回り込みが生じたと判定した場合には、ファン回転数を減少させて、回り込みを解消するので、電子部品温度Tjの上昇を防止することができる。
また、実施例2に係る風量制御装置12は、電子部品の負荷が変化していない場合に、回り込みが生じているか否かを判定する。このため、風量制御装置12は、例えば、CPU使用率が上昇し、電子部品温度Tjが上昇した場合には、回り込みが生じたか否かを判定せず、電子部品温度Tjから算出した、電子部品の冷却に適したファン回転数に変更する。したがって、実施例2に係る風量制御装置12は、電子部品の負荷が変化していない場合に、回り込みが生じたか否かを判定して電子部品温度の上昇を防止でき、電子部品の負荷が変化している場合に、電子部品の冷却に適したファン回転数で電子部品を冷却できる。
実施例2では、風量制御装置12が電子部品温度Tjを測定することで回り込みが生じているか否かを判定し、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する例について説明した。ところで、データセンタにおいて、回り込みが生じた場合には、電子機器が吸気する温度も上昇する。したがって、風量制御装置は、電子機器が吸気する温度によって回り込みが生じたか否かを判定しても良いものである。
そこで、実施例3では、風量制御装置は、電子機器が吸気する温度を検出し、検出した電子機器が吸気する温度によって回り込みが生じたか否かを判定することで、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する場合について説明する。ここでは、実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器の構成、実施例3に係る風量制御装置による処理の処理手順、実施例3の効果を順に説明する。
[実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器の構成]
次に、図4を用いて、実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を説明する。図4は、実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器の構成を示すブロック図である。実施例3に係る風量制御装置を含む電子機器20は、電子部品2と、ファン3と、温度検出部11と、温度検出部21と、風量制御装置22とを有する。なお、ここでは、図2に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。また、実施例3において、電子部品、温度検出部、ファンの数は、一例を示すに過ぎず、これに限定されるものではない。
温度検出部21は、例えば、電子機器吸気口付近に設けられたサーミスタであり、利用者から制御開始を受付けて以降、電子機器20が吸気する空気の温度を定期的に検出する。なお、以後、電子機器20が吸気する空気の温度を装置吸気温度Taとする。温度検出部21は、例えば、定期的に装置吸気温度Taを測定し、測定した装置吸気温度Taを回り込み判定部23に出力する。一例を示すと、温度検出部21は、装置吸気温度Taが「40℃」であった場合、回り込み判定部23に「40℃」を出力する。
風量制御装置22は、回り込み判定部23とファン制御部24とを有し、回り込みが生じたか否かを判定し、回り込みが生じた場合には、回り込みを解消する。
回り込み判定部23は、装置吸気温度Taと、ファン回転数とから、回り込みが生じたか否かを判定する制御部であり、判定部の一例である。例えば、回り込み判定部23は、温度検出部21によって検出された装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えたか否かを判定する。そして、回り込み判定部23は、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えたと判定した場合、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えた時刻のファン回転数と、それからT秒前のファン回転数とを比較する。なお、T秒は、あらかじめ決められた値であり、利用者によって任意に設定可能な値である。そして、回り込み判定部23は、ファン回転数が増加していたと判定した場合、その回転数の増加の影響で装置吸気温度Taが上昇したものとみなして、回り込みが起きたと判定する。なお、所定の温度閾値Tsは、利用者によって任意に設定可能であり、例えば、「55℃」である。
回り込み判定部23は、回り込みが起きたと判定した場合、回り込みのない状態に戻す処理を開始する。例えば、回り込み判定部23は、回り込みが生じたことをファン制御部24に通知する。この結果、ファン制御部24は、ファン回転数を減少する。回り込み判定部23は、回り込みのない状態に戻す処理を開始した後に、定常状態であるか否かを判定する。
回り込み判定部23は、定常状態であると判定した場合、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsより低下したか否かを判定する。ここで、回り込み判定部23は、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsより低下したと判定した場合、回り込みが解消したと判定する。そして、回り込み判定部23は、再び通常の制御状態に遷移する。
一方、回り込み判定部23は、回り込みが解消していないと判定した場合、回り込みが解消していないことをファン制御部24に通知する。この結果、ファン制御部24は、回り込みが解消したと判定するまで、ファン回転数をさらに減少させる動作を繰り返す。
また、回り込み判定部23は、定常状態でないと判定した場合、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたか否かを判定する。ここで、回り込み判定部23は、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたと判定した場合、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたことをファン制御部24に通知する。この結果、ファン制御部24は、電子部品温度Tjが所定の上限値より低下するまでファン回転数を増加させる。一方、回り込み判定部23は、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えていないと判定した場合、継続して、定常状態であるか否かを判定する。なお、所定の上限値は、利用者によって任意に設定可能であり、例えば、「80℃」である。
また、回り込み判定部23は、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えていないと判定した場合、回り込みが生じていないと判定する。また、回り込み判定部23は、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えたがファン回転数が増加していないと判定した場合、回り込みが生じていないと判定する。回り込み判定部23は、回り込みが生じていない場合、回り込みが生じていないことをファン制御部24に通知する。
ファン制御部24は、回り込みが発生していないことを回り込み判定部23から通知された場合、電子部品温度Tjから電子部品2の冷却に適したファン回転数を算出し、駆動電圧の印加周波数を変更して、ファン3の回転数を変更する。例えば、ファン制御部24は、電子機器が吸気した温度が所定の温度閾値Tsを超えていないことを回り込み判定部23から通知された場合、ファン3の回転数を電子部品2の冷却に適したファン回転数に変更する。また、ファン制御部24は、電子機器が吸気した温度が所定の閾値を超えているが、ファン3の回転数を増加させていないことを回り込み判定部23から通知された場合、ファン3の回転数を電子部品2の冷却に適したファン回転数に変更する。
また、ファン制御部24は、回り込みが発生したことを回り込み判定部23から通知された場合、ファン3の回転数を減少させて、回り込みのない状態に戻す処理を実行する。また、ファン制御部24は、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたことを回り込み判定部23から通知された場合、電子部品温度Tjが所定の上限値より低下するまでファン3の回転数を増加させる。なお、ファン制御部24は、減少部及び防止部の一例である。
[実施例3に係る風量制御装置による処理の処理手順]
次に図5を用いて、実施例3に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明する。図5は、実施例3に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。
図5に示すように、風量制御装置22は、利用者から制御開始を受付けた場合(ステップS201、Yes)、電子部品温度Tjおよび装置吸気温度Taを計測する(ステップS202)。なお、風量制御装置22は、以後、定期的に電子部品温度Tjおよび装置吸気温度Taを計測する。続いて、風量制御装置22は、装置吸気温度Taが閾値を超えたか否かを判定する(ステップS203)。
ここで、風量制御装置22は、装置吸気温度Taが閾値を超えていないと判定した場合(ステップS203、No)、ファン3の回転数を算出し(ステップS211)、算出した回転数に変更する(ステップS212)。その後、風量制御装置22は、ステップS202に移行し、以降の処理を実行する。
一方、風量制御装置22は、装置吸気温度Taが閾値を超えていると判定した場合(ステップS203、Yes)、ファン回転数が、T秒前のファン回転数よりも増加したか否かを判定する(ステップS204)。風量制御装置22は、ファン回転数が、T秒前のファン回転数よりも増加していないと判定した場合(ステップS204、No)、ステップS211の処理に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置22は、ファン回転数が、T秒前のファン回転数よりも増加していると判定した場合(ステップS204、Yes)、回り込みが生じていると判定し、ファン3の回転数を減少させる(ステップS205)。
続いて、風量制御装置22は、電子部品温度Tjおよび装置吸気温度Taを計測する(ステップS206)。そして、風量制御装置22は、定常状態であるか否かを判定する(ステップS207)。ここで、風量制御装置22は、定常状態ではないと判定した場合(ステップS207、No)、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたか否かを判定する(ステップS209)。風量制御装置22は、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えたと判定した場合(ステップS209、Yes)、電子部品温度Tjが上限値より低下するまでファン3の回転数を増加させる(ステップS210)。その後、風量制御装置22は、ステップS202に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置22は、電子部品温度Tjが所定の上限値を超えていないと判定した場合(ステップS209、No)、ステップS206に移行し、以降の処理を実行する。
風量制御装置22は、ステップS207において、定常状態であると判定した場合(ステップS207、Yes)、装置吸気温度Taが閾値より低下したか否かを判定する(ステップS208)。そして、風量制御装置22は、装置吸気温度Taが閾値より低下していないと判定した場合(ステップS208、No)、ステップS205に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置22は、装置吸気温度Taが閾値より低下したと判定した場合(ステップS208、Yes)、ステップS202に移行し、以降の処理を実行する。
[実施例3の効果]
上述してきたように、実施例3に係る風量制御装置は、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えた場合、装置吸気温度Taが所定の温度閾値Tsを超えた時刻のファン回転数と、それからT秒前のファン回転数とを比較する。続いて、風量制御装置は、T秒前のファン回転数より回転数が増加していた場合に、回り込みが生じていると判定する。そして、風量制御装置は、回り込みが生じたと判定した場合には、ファン回転数を減少させて、回り込みを解消するので、電子部品温度Tjの上昇を防止することができる。
また、実施例3に係る風量制御装置は、電子部品温度Tjがあらかじめ設定していた上限温度を超えた場合、電子部品が熱的に危険な状態であると判定し、ファン3の回転数を増加させる。したがって、実施例3に係る風量制御装置は、電子部品が熱的に危険な状態である場合に、更なる電子部品温度Tjの上昇を防止することができる。
これまで、電子機器単体での回り込みが生じたか否かを判定することで、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する方法について説明した。このような電子機器は、データセンタにおいて、ラックに設置されている。ところで、データセンタにおいて、回り込みが生じた場合には、ラックの上部は、温かい空気を吸入し、ラックの下部は、床下フロアから吹出された冷却風を吸入する。すなわち、ラックの最上部が吸入する空気の温度とラック最下部が吸入する空気の温度とでは、温度差が生じることになる。
そこで、実施例4では、風量制御装置は、ラックの最上部とラックの最下部との温度差ΔTaが所定の閾値を超えているか否かを判定することで、電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する場合について説明する。例えば、風量制御装置は、ラックの最上部とラックの最下部との温度差ΔTaが所定の閾値を超えた場合、回り込みが起きていると判定して、ΔTaが所定の閾値より低下するまで、ファン回転数を低下させる。ここでは、実施例4に係る風量制御装置を含むラックの構成、実施例4に係る風量制御装置による処理の処理手順、実施例4の効果を順に説明する。
[実施例4に係る風量制御装置を含む電子機器の構成]
次に、図6を用いて、実施例4に係る風量制御装置を含むラックの構成を説明する。図6は、実施例4に係る風量制御装置を含むラックの構成を示すブロック図である。実施例4に係る風量制御装置を含むラック30は、例えば、縦600mm、横1000mm、高さ2000mmの筺体であり、ファン3aと3bと3cと、温度検出部31と32と、電子機器33aと33bと33cと33dと、風量制御装置34とを有する。なお、ラックは、筺体の一例である。また、ここでは、図2に示した各部と同様の役割を果たす機能部については、同一符号を付すことにしてその詳細な説明を省略する。また、実施例4において、電子機器、電子部品、温度検出部、ファンの数は、一例を示すに過ぎず、これに限定されるものではない。
温度検出部31は、例えば、ラック30の最上部に位置する電子機器の吸気位置に設置されたサーミスタであり、利用者から制御開始を受付けて以降、ラック30の最上部に位置する電子機器に取り込まれた空気の温度を検出する。なお、以後、ラック30の最上部に位置する電子機器に取り込まれた空気の温度を装置上部吸気温度Ta1とする。温度検出部31は、例えば、定期的に装置上部吸気温度Ta1を測定し、測定した装置上部吸気温度Ta1を回り込み判定部35に出力する。一例を示すと、温度検出部31は、装置上部吸気温度Ta1が「40℃」であった場合、回り込み判定部35に「40℃」を出力する。
温度検出部32は、例えば、ラック30の最下部に位置する電子機器の吸気位置に設置されたサーミスタであり、利用者から制御開始を受付けて以降、ラック30の最下部に位置する電子機器に取り込まれた空気の温度を検出する。なお、以後、ラック30の最下部に位置する電子機器に取り込まれた空気の温度を装置下部吸気温度Ta2とする。温度検出部32は、例えば、定期的に装置下部吸気温度Ta2を測定し、測定した装置下部吸気温度Ta2を回り込み判定部35に出力する。一例を示すと、温度検出部32は、装置下部吸気温度Ta2が「30℃」であった場合、回り込み判定部35に「30℃」を出力する。
電子機器33a〜33dは同様の構成であるので、ここでは、電子機器33aの構成についてのみ説明し、電子機器33b〜33dの説明は省略する。電子機器33aは、電子部品2aと温度検出部11aとを有する。電子部品2aは、電子部品2と同様であり、温度検出部11aは、温度検出部11と同様であるため、ここではこれらの詳細な説明を省略する。
風量制御装置34は、回り込み判定部35とファン制御部36とを有し、回り込みが生じたか否かを判定し、回り込みが生じた場合には、回り込みが解消するように制御する。
回り込み判定部35は、温度検出部31から通知された装置上部吸気温度Ta1と、温度検出部32から通知された装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaを算出し、算出した温度差ΔTaが所定の閾値を超えたか否かを判定する制御部である。なお、回り込み判定部35は、判定部の一例である。
回り込み判定部35は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値を超えたと判定した場合、回り込みが起きたと判定する。この場合、回り込み判定部35は、回り込みのない状態に戻す処理を開始する。例えば、回り込み判定部35は、回り込みが生じたことをファン制御部36に通知する。この結果、ファン制御部36は、ファン回転数を減少する。なお、温度差ΔTaの所定の閾値は、利用者によって任意に設定可能であり、例えば、「10℃」である。
回り込み判定部35は、回り込みのない状態に戻す処理を開始した後に、定常状態であるか否かを判定する。回り込み判定部35は、定常状態であると判定した場合、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値より低下したか否かを判定する。
回り込み判定部35は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値より低下したと判定した場合、回り込みが解消したと判定する。そして、回り込み判定部35は、再び通常の制御状態に遷移する。
回り込み判定部35は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値より低下していないと判定した場合、回り込みが解消していないと判定する。この場合、回り込み判定部35は、回り込みが解消していないことをファン制御部36に通知する。この結果、ファン制御部36は、回り込みが解消したと判定するまで、ファン回転数をさらに減少させる動作を繰り返す。
また、回り込み判定部35は、定常状態でないと判定した場合、継続して、定常状態であるか否かを判定する。
また、回り込み判定部35は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値を超えていないと判定した場合、回り込みが生じていないと判定する。この場合、回り込み判定部35は、回り込みが生じていないことをファン制御部36に通知する。
ファン制御部36は、回り込みが発生していないことを回り込み判定部35から通知された場合、電子部品温度Tjから電子部品2a〜2dの冷却に適したファン回転数を算出し、駆動電圧の印加周波数を変更して、ファン3a〜3cの回転数を変更する。例えば、ファン制御部36は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2の温度差ΔTaが所定の閾値を超えていないことを回り込み判定部35から通知された場合、ファン3a〜3cの回転数を電子部品2a〜2dの冷却に適したファン回転数に変更する。
また、ファン制御部36は、回り込みが発生したことを回り込み判定部35から通知された場合、ファン3a〜3cの回転数を減少させて、排気の回り込みのない状態に戻す処理を開始する。また、ファン制御部36は、回り込みが解消していないことを回り込み判定部35から通知された場合、ファン3a〜3cの回転数を減少させる。なお、ファン制御部36は、減少部の一例である。
[実施例4に係る風量制御装置による処理の処理手順]
次に図7を用いて、実施例4に係る風量制御装置34による処理の処理手順を説明する。図7は、実施例4に係る風量制御装置による処理の処理手順を説明するフローチャートである。
図7に示すように、風量制御装置34は、利用者から制御開始を受付けた場合(ステップS301、Yes)、電子部品温度Tj、装置上部吸気温度Ta1および装置下部吸気温度Ta2を計測する(ステップS302)。なお、風量制御装置34は、以後、一定時間毎に電子部品温度Tj、装置上部吸気温度Ta1および装置下部吸気温度Ta2を計測する。
続いて、風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS303)。ここで、風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値を超えていないと判定した場合(ステップS303、No)、ファン3a〜3cの回転数を算出する(ステップS308)。そして、風量制御装置34は、ファン3a〜3cの回転数を算出した回転数に変更する(ステップS309)。その後、風量制御装置34は、ステップS302に移行し、以降の処理を実行する。
一方、風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値を超えていると判定した場合(ステップS303、Yes)、ファン3a〜3cの回転数を減少する(ステップS304)。そして、風量制御装置34は、電子部品温度Tj、装置上部吸気温度Ta1および装置下部吸気温度Ta2を計測する(ステップS305)。続いて、風量制御装置34は、定常状態であるか否かを判定する(ステップS306)。
風量制御装置34は、定常状態でないと判定した場合(ステップS306、No)、ステップS305に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置34は、定常状態であると判定した場合(ステップS306、Yes)、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値より低下したか否かを判定する(ステップS307)。
そして、風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値より低下したと判定した場合(ステップS307、Yes)、ステップS302に移行し、以降の処理を実行する。一方、風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが、所定の閾値より低下していないと判定した場合(ステップS307、No)、ステップS304に移行し、以降の処理を実行する。
[実施例4の効果]
上述したように、実施例4に係る風量制御装置34は、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaが所定の閾値を超えた場合、回り込みが起きていると判定する。そして、風量制御装置は、回り込みが生じたと判定した場合には、ファン回転数を減少させて、回り込みを解消するので、電子部品温度Tjの上昇を防止することができる。
ところで、本願の開示する風量制御装置は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例5では、本願の開示する風量制御装置の他の実施例について説明する。
(構成等)
本実施例において説明した各処理のうち自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともできる。あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文章中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
また、実施例2に係る風量制御装置は、電子部品の負荷が変化していない場合に、回り込みが生じているか否かを判定する。例えば、実施例2に係る風量制御装置は、CPU使用率が変化したか否かを判定し、CPU使用率が変化していない場合に回り込みが生じているか否かを判定するものとして説明した。しかし、風量制御装置が、電子部品に負荷が生じているか否かを判定する方法は、これに限定されない。例えば、風量制御装置は、CPU使用率以外にも、単位時間当たりの信号数又はメモリの使用量を監視し、これらが変化していない場合に、回り込みが生じているか否かを判定するように設計、構築されてもよい。
また、風量制御装置は、各実施例で説明した回り込みが生じたか否かを判定する方法を任意に組み合わせることが可能である。例えば、実施例4における電子機器33a及び33bが、実施例4で説明した方法である、装置上部吸気温度Ta1と装置下部吸気温度Ta2との温度差ΔTaによって回り込みが生じたか否かを判定する。電子機器33cが、実施例3で説明した方法である、装置吸気温度Taによって回り込みが生じたか否かを判定する。また、電子機器33dが、実施例2で説明した方法である、電子部品温度Tjによって回り込みが生じたか否かを判定する。
また、例えば、実施例2及び4における風量制御装置は、電子部品温度Tjがあらかじめ設定していた上限温度を超えた場合、電子部品が熱的に危険な状態であると判定し、ファン3a〜3cの回転数を増加させるように設計、構築されてもよい。
また、図示した各構成部は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のごとく構成されていることを要しない。例えば、風量制御装置12は、負荷測定部13と回り込み判定部15とは統合されてもよい。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
(プログラム)
ところで、上記実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、上記実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムの一例を説明する。
図8は、風量制御プログラムを実行するコンピュータシステムを示す図である。図8に示すように、コンピュータシステム300は、電子部品の温度を検出する温度検出センサー310と、利用者から各種設定などを受付けたり、コンピュータシステムの状況などを通知したりする入出力インターフェース320とを有する。また、コンピュータシステム300は、他の装置とデータを送受信するネットワークインターフェース330とHDD340とRAM350とROM(Read Only Memory)360とCPU370とバス380とを有する。そして、各装置310〜370それぞれは、バス380に接続される。
ここで、図8に示すように、ROM360には、図1に示した、判定部5と減少部6と同様の機能を発揮する風量制御プログラム361が予め記憶されている。
そして、CPU370は、風量制御プログラム361をROM360から読み出して、風量制御プロセス371として実行する。すなわち、風量制御プロセス371は、図1に示した、判定部5と減少部6と同様の動作を実行する。
ところで、上記した風量制御プログラム361は、必ずしもROM360に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータシステム300に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MOディスク、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」に記憶させておくようにしてもよい。また、コンピュータシステム300の内外に備えられるハードディスクドライブ(HDD)などの「固定用の物理媒体」に記憶させておいてもよい。さらに、公衆回線、インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などを介してコンピュータシステム300に接続される「他のコンピュータシステム」に記憶させておいてもよい。そして、コンピュータシステム300がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
すなわち、このプログラムは、上記した「可搬用の物理媒体」、「固定用の物理媒体」、「通信媒体」などの記録媒体に、コンピュータ読み取り可能に記憶されるものである。そして、コンピュータシステム300は、このような記録媒体からプログラムを読み出して実行することで上記した実施例と同様の機能を実現する。なお、この他の実施例でいうプログラムは、コンピュータシステム300によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータシステムまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
1、10、20、33a〜33d 電子機器
2、2a〜2d 電子部品
3、3a〜3c ファン
4、12、22、34 風量制御装置
5 判定部
6 減少部
11、21、31、32 温度検出部
13 負荷測定部
14、24、36 ファン制御部
15、23、35 回り込み判定部
30 ラック

Claims (8)

  1. 電子機器が有する発熱体の温度に応じた回転数でファンを回転させている際に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定する判定部と、
    前記判定部によって電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定された場合、前記電子機器を冷却するファンの回転数を減少させる減少部と
    を有することを特徴とする風量制御装置。
  2. 前記判定部は、前記ファンの回転数を変更した前後での、前記電子機器が有する発熱体の温度を比較し、当該ファンの回転数を増加させた時に当該発熱体の温度が上昇する場合、または、当該ファンの回転数を減少させた時に当該発熱体の温度が低下する場合に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定すること
    を特徴とする請求項1に記載の風量制御装置。
  3. 前記発熱体の負荷を測定する測定部を更に有し、
    前記判定部は、前記測定部によって、測定された前記発熱体の負荷が変化していない場合に、前記ファンの回転数を変更した前後での前記発熱体の温度を比較すること
    を特徴とする請求項2に記載の風量制御装置。
  4. 前記判定部は、前記電子機器が吸入する空気の温度が、所定の閾値を超え、かつ、前記ファン回転数が前回検出した時よりも増加している場合に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定すること
    を特徴とする請求項1に記載の風量制御装置。
  5. 前記判定部は、前記電子機器を格納する筺体内の上部の空気の温度と、下部の空気の温度との温度差が、所定の閾値を超えた場合に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定すること
    を特徴とする請求項1に記載の風量制御装置。
  6. 前記発熱体の温度が所定の閾値を超えた場合、前記ファンの回転数を増加させて、当該発熱体の温度上昇を防止する防止部を更に有すること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の風量制御装置。
  7. 風量制御装置が、
    電子機器が有する発熱体の温度に応じた回転数でファンを回転させている際に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定し、
    前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定した場合に、前記電子機器を冷却するファンの回転数を減少させる
    処理を実行することを特徴とする風量制御方法。
  8. 風量制御装置に内蔵されたコンピュータに、
    電子機器が有する発熱体の温度に応じた回転数でファンを回転させている際に、前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できているか否かを判定させ、
    前記電子機器の冷却能力が所定の冷却能力を発揮できていないと判定した場合に、前記電子機器を冷却するファンの回転数を減少させる
    処理を実行させることを特徴とする風量制御プログラム。
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