JP6740662B2 - 情報処理装置及び冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置及び冷却方法に関する。

電子機器を冷却する方法として、ファンを用いる方法や、冷却溶剤を用いる方法がある。例えば、特許文献１及び特許文献２は、ファンを用いて冷却する方法を開示している。

特許文献１は、吸気温度センサの検出結果とＣＰＵ負荷検出手段の検出結果に基づいて、ファンの回転数を決定し、当該回転数でファンを回転させて冷却する方法を開示している。

特許文献２は、ファンの回転数に対応する風量特性を計算すると共に、ファンの回転数に関する情報から消費電力を計算し、ファンの風量特性と消費電力を作業者に提示するシステムを開示している。

また、特許文献３及び特許文献４は冷却溶剤を用いて冷却する方法を開示している。

特許文献３は、冷却水の冷却エネルギー及びコストを計算する方法を開示している。

特許文献４は、複数のガスジェット冷却装置が順番に銅帯を冷却する冷却設備において、ランニングコストが小さいがガスジェット冷却装置を優先して動作させる冷却方法を開示している。

特許文献５は、ファンと冷却溶剤の両方を用いて冷却する冷却方法を開示している。
冷却対象の温度を測定し、設定上限温度よりも高い場合、ファンによる冷却に加え、冷却溶剤による冷却を行うことを開示している。

特開２０１４―５２６８９号公報 特開２００９−１７４４０８号公報 特開２００３−０８３８１８号公報 特開２００４−２６９９５８号公報 特開２００６−３１３４０７号公報

しかしながら、特許文献１から５は、ファンと冷却溶剤を用いた冷却装置において、コストを考慮して冷却を行うことができなかった。

特許文献１から４に係る発明は、ファンと冷却溶剤を用いた冷却装置ではなく、ファンと冷却溶剤のコストの両方を考慮して冷却することができない。また、特許文献５に係る発明は、ファンと冷却溶剤を用いた冷却装置であるが、コストに関しては考慮されていない。

本発明の目的は、ファンと冷却溶剤を用いた冷却装置において、コストを抑えて冷却できる情報処理装置及び冷却方法を提供することにある。

本発明の情報処理装置は、風を送風することによって発熱体を冷却可能な第１の冷却手段と、冷却溶剤によって前記発熱体を冷却可能な第２の冷却手段と前記発熱体を冷却するための前記第１の冷却手段のコストと、前記発熱体を冷却するための前記第２の冷却手段のコストに基づき、稼働させる冷却手段を選択する選択手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の冷却方法は、風を送風することによって発熱体を冷却可能な第１の冷却手段における前記発熱体を冷却するためのコストと、冷却溶剤によって前記発熱体を冷却可能な第２の冷却手段における前記発熱体を冷却するためのコストに基づき、稼働させる冷却手段を選択する選択ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明の効果は、ファンと冷却溶剤を用いた情報処理装置において、コストを抑えて冷却できる。

本発明の第１の実施形態における、構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における、動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における、構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における、管理部３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における、動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における、コストの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、変形例を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。

まず、本発明の第１の実施形態の構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における、構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、情報処理装置１０００は、第１の冷却部１と、第２の冷却部２と、選択部３３を備えている。情報処理装置１０００は例えば、図示しない発熱体を冷却する機構を有する装置である。

第１の冷却部１は、風を送風することによって発熱体を冷却可能である。例えば第１の冷却部１は、発熱体に風を送風して冷却するファンである。

第２の冷却部２は、冷却溶剤によって発熱体を冷却可能である。例えば第２の冷却部２は、発熱体に冷却溶剤を噴射して発熱体を冷却する噴射装置である。冷却溶剤は、例えば冷却水や、冷却水に保護材等を加えた混合液など、空気に比べ比熱の高い溶剤である。

選択部３３は、発熱体を冷却するための第１の冷却部１におけるコストと、第２の冷却部２におけるコストに基づき、稼働させる冷却部を選択する。選択部３３は、マイクロプロセッサやハードウェアプロセッサなどによって構成される。

例えば、選択部３３は、第１の冷却部１のコスト及び第２の冷却部２のコストを比較し、コストが低い冷却部を稼働させる冷却部として選択する。そして選択部３３は、選択した冷却部を稼働させるように指示する。

なお、本発明は発熱量に応じて、第１の冷却部１におけるコストと第２の冷却部２におけるコストが逆転する点が存在する。

次に、本発明の第１の実施形態における動作について説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態における、動作を示すフローチャートである。

選択部３３は、発熱体を冷却するために必要となる第１の冷却部１のコストと、第２の冷却部２のコストを取得する（ステップＳ１００１）。

選択部３３は、ステップＳ１００１で取得した第１の冷却部１のコストと、第２の冷却部２のコストに基づき、稼働させる冷却部を選択する（ステップＳ１００２）。

例えば、選択部３３は、第１の冷却部１のコスト及び第２の冷却部２のコストを比較し、コストが低い冷却部を稼働させる冷却部として選択する。そして選択部３３は、選択した冷却部を稼働させるように指示を行う。

以上により、第１の実施形態における、動作が完了する。

本発明の第１の実施形態は、ファンと冷却溶剤を用いた情報処理装置において、コストを抑えて冷却できる。その理由は、選択部３３が冷却部ごとにコストを取得し、コストに基づいて稼働させる冷却部を決定するためである。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

まず、本発明の第２の実施形態の構成について説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態における、構成を示すブロック図である。

図３を参照すると、情報処理装置１０００は、第１の冷却部１、第２の冷却部２、管理部３、発熱体４、温度センサ５を備えている。

第１の冷却部１は、風を送風することによって発熱体４を冷却可能である。第１の冷却部１は、ファン制御部１１と、ファン１２を備える。

ファン制御部１１は、後述の選択部３３の指示に基づき、ファン１２を稼働させる。また、ファン制御部１１は、所定の回転数でファン１２を回転するように制御する。

ファン１２は、ファン制御部１１の指示に基づき回転することにより、風を送風し発熱体４を冷却する。

第２の冷却部２は、冷却溶剤によって発熱体４を冷却可能である。冷却溶剤は、例えば冷却水や、冷却水に保護材等を加えた混合液など、空気に比べ比熱の高い溶剤である。また、冷却溶剤は、環境に無害なものを用いるとよい。

第２の冷却部２は、噴射制御部２１、噴射部２２、保管部２３を備える。

噴射制御部２１は、後述の選択部３３の指示に基づき、噴射部２２を稼働させる。例えば、噴射制御部２１は、噴射部２２に所定量の冷却溶剤を噴射するように制御する。

噴射部２２は、噴射制御部２１の指示に基づき、保管部２３から冷却溶剤を取得し、発熱体４に向けて噴射する。噴射部２２は、冷却溶剤を霧状にして噴霧してもよい。

保管部２３は、冷却溶剤を保管する。

管理部３は、第１の冷却部１及び第２の冷却部２を管理する。管理部３は、負荷取得部３１、算出部３２、選択部３３、記憶部３４、温度取得部３５を備える。

負荷取得部３１は、発熱体４の負荷を取得する。発熱体４は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリである。負荷取得部３１は、例えばＣＰＵの使用率を負荷として取得する。

算出部３２は、負荷取得部３１が取得した負荷に基づき、発熱体４を冷却するための第１の冷却部１のコスト及び第２の冷却部２のコストを算出する。

例えば、算出部３２は、負荷取得部３１が取得した負荷に基づき、第１の冷却部１により発熱体４を冷却するために必要なファン回転数を求め、当該ファン回転数から消費電力を算出する。そして、消費電力と、消費電力に対応する電力料金から第１の冷却部１のコストを算出する。

また、算出部３２は、負荷取得部３１が取得した負荷に基づき、第２の冷却部２により発熱体４を冷却するために必要な冷却溶剤の量を求め、冷却溶剤の量と、冷却溶剤の費用から第２の冷却部２のコストを算出する。

選択部３３は、算出部３２から算出した第１の冷却部１のコストと第２の冷却部２のコストを比較する。そして、選択部３３は、コストが低い冷却部を稼働させる冷却部として決定する。

選択部３３は、第１の冷却部１を稼働すると決定した場合、ファン制御部１１にその旨を通知する。選択部３３は、第２の冷却部２を稼働すると決定した場合、噴射制御部２１にその旨を通知する。

記憶部３４は、算出部３２が第１の冷却部１のコスト及び第２の冷却部２のコストを算出するために用いる情報を格納している。

例えば、第１の冷却部１のコストを算出するための情報は、負荷と当該負荷による発熱量を冷却するために必要なファン回転数に関する情報、ファン回転数と消費電力の関係を示す情報、消費電力と電力料金の関係を示す情報である。

例えば、第２の冷却部２のコストを算出するための情報は、負荷と当該負荷による発熱量を冷却するために必要な冷却溶剤の量を示す情報、冷却溶剤の量と冷却溶剤の費用の関係を示す情報がある。

第１の冷却部１のコスト及び第２の冷却部２のコストを算出するために用いる情報は、例えば、事前に実機にて測定した実測値や、各種計算式から算出した値によって生成される。

発熱体４は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリである。発熱体４は、ＣＰＵやメモリの熱を放熱するための放熱部を備えてもよい。

温度センサ５は、発熱体４の温度を測定する。

図４は、本発明の第２の実施形態における、管理部３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

管理部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１、メモリ６２、補助記憶装置６３含み、各構成要素は、互いにバス６７によって接続される。

ＣＰＵ６１は、管理部３を制御するプログラムを実行する中央演算処理装置である。ＣＰＵ６１は、補助記憶装置６３に格納されたプログラムに基づいて所定の処理を実行して、管理部３の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ６１は、補助記憶装置６３に格納されたプログラムに基づいて、管理部３の機能を実現する。

メモリ６２は、プログラムが展開される主記憶装置である。

補助記憶装置６３は、管理部３の動作を制御するプログラムを格納する。

本実施形態では、ＣＰＵ６１は、補助記憶装置６３に格納されたプログラムを読み出して実行するものとして説明したが、当該プログラムをＣＤＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体に格納してＣＰＵ６１に提供することも可能である。

次に、本発明の第２の実施形態における動作について説明する。図５は、本発明の第２実施形態における、動作を示すフローチャートである。

図５は、冷却部を選択する動作を示すフローチャートである。

算出部３２は、負荷取得部３１から発熱体４の負荷を取得する（ステップＳ２００１）。発熱体４の負荷とは、例えばＣＰＵ使用率である。

算出部３２は、負荷に基づき、発熱体４を冷却するための第１の冷却部１のコストを算出する（ステップＳ２００２）。

例えば、算出部３２は負荷を基に発熱体４の発熱量を算出する。そして、当該発熱量を冷却するために必要なファン回転数を算出する。当該ファン回転数から消費電力を算出する。そして、当該電力量における電力料金を算出する。この値が第１の冷却部１のコストとなる。

算出部３２は、負荷に基づき、発熱体４を冷却するための第２の冷却部２のコストを算出する（ステップＳ２００３）。

例えば、算出部３２は、負荷を基に発熱体４の発熱量を算出する。そして、当該発熱量を冷却するために必要な冷却溶剤の量を算出する。そして、冷却溶剤の費用に基づき、必要な冷却溶剤の量のコストを算出する。この値が第２の冷却部２のコストとなる。

選択部３３は、算出部３２から、第１の冷却部１のコストと、第２の冷却部２のコストを比較し、第１の冷却部１のコストが低い場合（ステップＳ２００４：ＹＥＳ）、第１の冷却部１を稼働させると決定する（ステップＳ２００５）。

選択部３３は、ファン制御部１１にファン１２を稼働させるように通知を行い、ファン制御部１１は、ファン１２を稼働させる（ステップＳ２００７）。

選択部３３は、算出部３２から、第１の冷却部１のコストと、第２の冷却部２のコストを比較し、第２の冷却部２のコストが低い場合（ステップＳ２００４：ＮＯ）、第２の冷却部２を稼働させると決定する（ステップＳ２００６）。

選択部３３は、噴射制御部２１に噴射部２２を稼働させるように通知を行い、噴射制御部２１は、噴射部２２を稼働させる（ステップＳ２００７）。噴射部２２は、冷却溶剤を保管している保管部２３から冷却溶剤を取得し、発熱体４に向けて噴射する。

以上により、第２の実施形態における、動作が完了する。

なお、本動作は所定時間毎に行う、負荷が大きく変動した際に行う、等動作を開始するタイミングは適宜選択可能である。

図６は、本発明の第２の実施形態における、第１の冷却部１のコストと第２の冷却部２のコストの一例を示す図である。

図６は、負荷ごとの第１の冷却部１のコスト１０１と第２の冷却部２のコスト２０１の推移の一例を示す。横軸は発熱体４の負荷の割合を示し、縦軸はコストを示している。

算出部３２は、ファン１２の回転数から消費電力を算出し、第１の冷却部１のコストを算出している。

また、算出部３２は、冷却溶剤から、第２の冷却部２のコストを算出している。

例えば図６の場合、負荷が７０％までは、第１の冷却部のコスト１０１のコストのほうが低いが、負荷が７０％を超えると、第２の冷却部のコスト２０１のほうが少なくなる。よって、選択部３３は、負荷取得部３１から７０％を超える負荷を取得した場合、第２の冷却部２を稼働させると決定する。

本発明の第２の実施形態は、ファンと冷却溶剤を用いた情報処理装置において、コストを抑えて冷却できる。その理由は、選択部３３が冷却部ごとのコストを取得し、コストが低い冷却部を稼働させる冷却部として決定するためである。

本発明の第２の実施形態は、省スペース化することができる、その理由は、第２の冷却部２は、発熱体４に向けて噴射する構成としているため、冷却溶剤を循環させる装置が不要になるためである。

次に、本実施形態の変形例を説明する。

冷却部を選択する動作の変形例として、選択部３３は、温度センサ５の温度が所定値以上であった場合、第１の冷却部１と第２の冷却部２の両方を稼働すると決定してもよい。これによって、第１の冷却部１の冷却能力又は、第２の冷却部２の冷却能力を超えて発熱している場合であっても、冷却することが可能である。

また、負荷が所定値以上であった場合、選択部３３は、第１の冷却部１と第２の冷却部２の両方を稼働すると決定してもよい。これによって、発熱量が多いと見込まれる場合にも、冷却することが可能である。

一般的に、ＣＰＵの発熱量を冷却できない場合、ＣＰＵの性能を下げて動作させる必要があったが、温度が所定値以上の場合や負荷が所定値以上であった場合、選択部３３が第１の冷却部１と第２の冷却部２との両方稼働させる構成としているため、ＣＰＵの性能を下げることなく動作させることが可能である。

また、選択部３３は、保管部２３の冷却溶剤の残量を取得し、所定量以下であった場合、第１の冷却部１のみで制御するようにしてもよい。

本実施形態における保管部２３は、情報処理装置１０００の内部にある構成を示したが、情報処理装置１０００の外部に保管部２３を設置し、外部の保管部２３から冷却溶剤を情報処理装置１０００内部に引き込む構成にしてもよい。この場合、保管部２３の大きさが情報処理装置１０００によって制限されず、多くの冷却溶剤を保管することができるため、第２の冷却部２を継続して利用することができる。

本実施形態における情報処理装置１０００は、第２の冷却部２と、発熱体４を一つずつ備える構成を示したが、図７に示すように、第１の冷却部２及び発熱体４を複数備えてもよい。

図７における情報処理装置１０００は、発熱体４−１、発熱体４−２と、発熱体４−１側から冷却する第１の冷却部と、発熱体４−１を冷却可能な第２の冷却部２−１、発熱体４−２を冷却可能な第２の冷却部２−２と、管理部３を備える。

また、第１の冷却部１によって送風される風は、発熱体４−１によって暖められ、発熱体４−２は、発熱体４−１によって暖められた風を吸入するように構成される。

図７のように、複数の第２の冷却部２を備える場合、算出部３２は、第１の冷却部１との組み合わせごとにコストを算出し、選択部３３は、最もコストが低い冷却部を稼働させる冷却部として決定するようにしてもよい。

例えば、第１の冷却部１におけるコストと、第１の冷却部１と第２の冷却部２−１におけるコストと、第１の冷却部１と第２の冷却部２−２におけるコストと、第２の冷却部２−１と第２の冷却部２−２におけるコストとを比較して、最もコストが低い冷却部を稼働させる冷却部として構成してもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０００ 情報処理装置
１ 第１の冷却部
１１ ファン制御部
１２ ファン
２ 第２の冷却部
２１ 噴射制御部
２２ 噴射部
２３ 保管部
３ 管理部
３１ 負荷取得部
３２ 算出部
３３ 選択部
３４ 記憶部
３５ 温度取得部
４ 発熱体
５ 温度センサ
６１ ＣＰＵ
６２ メモリ
６３ 補助記憶装置
６７ バス

Claims (4)

1. 風を送風することによって発熱体を冷却可能な第１の冷却手段と、
   冷却溶剤によって前記発熱体を冷却可能な第２の冷却手段と、
   前記発熱体であるＣＰＵの負荷に基づき、前記第１の冷却手段のコスト及び前記第２の冷却手段のコストを算出する算出手段と、
   前記発熱体を冷却するための前記第１の冷却手段のコストと、前記発熱体を冷却するための前記第２の冷却手段のコストと、に基づき、稼働させる冷却手段を選択するプロセッサにより構成される選択手段と、
   を備え、
   前記第１の冷却手段は、ファンであり、
   前記第２の冷却手段は、
   前記冷却溶剤を保管する保管手段と
   前記保管手段に保管された前記冷却溶剤を噴射する噴射手段と、
   を備え、
   前記算出手段は、
   前記ファンの回転数に基づき算出された消費電力に基づき前記第１の冷却手段のコストを算出すると共に、
   前記噴射手段が噴射する前記冷却溶剤の量に基づき前記第２の冷却手段のコストを算出する
   情報処理装置。
2. 前記選択手段は、前記発熱体を冷却するための前記第１の冷却手段のコストと、前記発熱体を冷却するための前記第２の冷却手段のコストを比較し、コストが低い冷却手段を選択する
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記発熱体の温度を取得する温度取得手段をさらに備え、
   前記選択手段は、前記温度が所定値以上であった場合、前記第１の冷却手段及び前記第２の冷却手段を選択する
   請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. プロセッサが、
   発熱体であるＣＰＵの負荷に基づき、風を送風することによって前記発熱体を冷却可能なファンである第１の冷却手段のコストと、冷却溶剤によって前記発熱体を冷却可能な第２の冷却手段のコストを算出し、
   前記発熱体を冷却するための前記第１の冷却手段のコストと、前記発熱体を冷却するための前記第２の冷却手段のコストと、に基づき、稼働させる冷却手段を選択し、
   前記第２の冷却手段は、前記冷却溶剤を保管する保管手段と、前記保管手段に保管された前記冷却溶剤を噴射する噴射手段とを備え、
   前記算出する処理において、
   前記ファンの回転数に基づき算出された消費電力に基づき前記第１の冷却手段のコストを算出すると共に、前記噴射手段が噴射する前記冷却溶剤の量に基づき前記第２の冷却手段のコストを算出する、
   冷却方法。

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