イオン冷却システムを備える電子装置

专利摘要:
本発明はデバイスのシステム部品を冷やすためのイオン冷却システム７を備える電子装置に関する。回路配置９によって、イオン冷却で引き起こされた気流８のイオン化を測定でき、そして、気流８の中に位置している部品のイオン化で引き起こされる帯電を計測できる。本発明はさらにイオン冷却によって帯電が引き起こされる電子装置の部品の帯電を監視するための方法に関する。
公开号:JP2011505620A
申请号:JP2010535411
申请日:2009-02-13
公开日:2011-02-24
发明作者:リューク、トーマス
申请人:フジツウ シーメンス コンピューターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング；
IPC主号:G06F1-20

专利说明:

[0001] 本発明は、装置のシステム部品を冷やすためのイオン冷却システムを備える電子装置と、また、イオン冷却システムによって帯電が引き起こされている状態で、当該電子装置の部品を監視する方法に関する。]
背景技術

[0002] システム部品の冷却は、たとえばコンピュータシステムなどの電子装置において、重要な役割を果たす。冷却によって部品のオーバーヒートは防止される。これにより、個々の部品の機能性と中断されない電子装置の動作とが保証される。]
[0003] 一般に、たとえばコンピュータシステムの中のＣＰＵや電源装置などのシステム部品の冷却は、１つ以上のファン換気装置からなる冷却システムによって実行される。換気装置によって、装置の部品を冷却し、熱気を装置の外部に排出する気流が発生する。]
[0004] 同様に、電子装置のためのいわゆるイオン冷却が知られている。イオン冷却において、一般に、イオン冷却システムは、従来型の換気装置が気流を生成する素子に取って代わられたシステムに組み込まれている。]
[0005] イオン冷却システムは、たとえば、アースした２つの格子板の間に正と負の高い電圧のワイヤからなる回路配置が設置された１つ以上のイオンクーラーから作られる。周囲の空気分子は電極にかけられた高電圧によってイオン化される。陽電荷のイオンは、電圧降下の中で陰電荷の陰極に移動し、その途中で余分な空気分子と衝突する。このように、イオン流動は発生する。このイオン流動は、電子装置の部品の表面上で中性の空気分子との衝突による気流を発生させて、その結果、部品を冷却する。それらの上に発生したイオンをできるだけ完全に放電するためにアースした格子板を備えている。このようにして、空気をイオンから再び広範囲に解放する。]
発明が解決しようとする課題

[0006] イオン冷却システムによって電子装置を冷やすことにおける問題点は、アースした格子板によってイオンを放出しているにもかかわらず、電子部品が帯電したり、また、破損したりする可能性がある程に、部品を冷却する気流がイオン化される場合があることである。特に、最適に機能していないか、または最適に設定されてないイオン冷却システムは、いくつかの領域で気流のイオン化が強すぎて、中断されない電子装置の動作に強い悪影響を与える可能性がある。]
[0007] また、部品上のイオン化気流の影響は、たとえば装置内の空気の湿度や粉じんの濃度といった、装置周辺の特性にもよる。]
[0008] 気流のイオン化で引き起こされた部品の帯電のため、それぞれの部品または装置自体の故障を引き起こす可能性がある臨界電圧が結果として生じることがある。]
[0009] したがって本発明の目的は、イオン冷却によって生じる装置の部品の帯電を制御できるイオン冷却システムを備える電子装置を表すことである。]
課題を解決するための手段

[0010] 本発明によれば、装置の中に気流のイオン化を明らかにする少なくとも１つの回路配置が取り付けられていることを特徴とする前述のタイプの電子装置によって目的は達成される。]
[0011] 気流のイオン化を明らかにすることによって、一方では、冷却気流のイオン化の度合いと、その気流中に位置する装置の部品への影響、すなわち装置の部品の帯電とが制御される。他方では、また、電子装置の電源をオフにしたり開けたりせず、冷却システムを分解する必要さえなく、完全なイオン冷却システムの機能がテストされる。]
[0012] 本発明の１つの好適な構成としては、気流のイオン化を明らかにするために、イオン化によって少なくとも１つの電極へ移動した電荷の計測が提供される。]
[0013] 本発明の別の構成としては、イオン化を測定するために、少なくとも１つの電極からの電流の計測が提供される。]
[0014] 好適な構成は、少なくとも１つの電極が装置のシステム部品の放熱器であることを提供する。]
[0015] 本発明の別の好適な構成は、少なくとも１つの電極がイオン化気流の中に位置する電子装置のシステム部品の伝導性のある表面であることを提供する。]
[0016] 同様の好適な構成では、少なくとも１つの電極が、装置内に取り付けられ、イオン化気流の中に位置するダミー部品である。]
[0017] 本発明の好適な構成は、気流のイオン化を測定するために、少なくとも１つの回路配置は、少なくとも１つの電極から出る電流を測定できる装置を含み、同様に、少なくとも１つの回路配置は、少なくとも１つの電極を地電位に接続することを提供する。]
[0018] 別の好適な構成は、イオン化を測定するための少なくとも１つの回路配置は、また、少なくとも１つの電極と地電位の間の接続を確立したり切断したりできるスイッチング素子を有する。これによれば、たとえばテスト目的のために、長期間の電荷の蓄積による少なくとも１つの電極の帯電も実行できる。同様に、ほんの最小量の気流のイオン化にもかかわらず、検出可能な信号を発生させることが可能である。]
[0019] 本発明の付加的な詳細と構成は従属項で具体的に述べられる。]
[0020] 本発明は、図面を参照し、実施形態を用いて以下に詳細に説明される。]
図面の簡単な説明

[0021] 気流のイオン化を計測するための回路配置だけでなく、電源ユニット、ＣＰＵ、ドライブ、固定ディスク、イオン冷却システムおよびイオン冷却気流の中に位置し、内部に提供されたシステム部品を備えるコンピュータシステムの回路図である。
最新式の技術によるイオン冷却システムを備える図１のコンピュータシステムの回路図である。
イオン化気流中に位置する電子装置の部品の帯電を監視する方法のフローチャートである。] 図１
実施例

[0022] 図２は、電源ユニット２と、ＣＰＵ３と、２つのドライブ４と、固定ディスク５とを備えるコンピュータシステム１からなる配置を示している。さらにコンピュータシステム１は、技術水準に従ったイオン冷却によってコンピュータシステム１の部品を冷やすためのイオン冷却システム７や、たとえば、通常コンピュータシステム１の中にあると考えられるデスクトップパソコン(ＰＣ)、ノートブック、またはサーバだけでなく、システム部品６を含んでいる。イオン冷却で気流８が発生し、コンピュータシステム１の部品は気流８の中に位置している。たとえばこの実施形態では、ＣＰＵ３と、システム部品６は、表面が冷却される。] 図２
[0023] 冷却システム７の不調(気流８の避けられない不測のイオン化に加えて)は、強すぎる気流８のイオン化を引き起こす。イオン化気流８の中に位置する部品、この場合のＣＰＵ３または部品６は、この気流８によって、気づかないうちに、ＣＰＵ３または部品６の故障を導き、この結果コンピュータシステム１の動作において故障を起こすコンピュータシステム１にとって致命的な値にまで帯電する。]
[0024] 図１は、イオン冷却システム７とイオン冷却によって発生する気流８だけでなく、上述のシステム部品（２−６）を備えた図２に示されたコンピュータシステム１を示している。] 図１ 図２
[0025] さらに、コンピュータシステム１は２つの回路配置９を含む。回路配置９は、１つの電極を地電位１１に接続し、たとえば抵抗体１３による電圧降下を計測するための装置１２を有する。この電圧は電極から流れる電流に比例する。]
[0026] 装置１２によって計測された電圧から、電流を測定するために、たとえば、回路配置９に比較評価回路を含むことができる。比較評価回路によれば、電圧値を読み込んで電流値に変換することができ、コンピュータシステム１のソフトウェアによるさらに進んだ処理のために主基板に送ることができる。]
[0027] イオン冷却システム７に加えて、コンピュータシステム１は、さらに冗長な従来型のファンによる冷却換気装置を備えることができる。また、他のシステム部品(２、４、５)に提供された付加的なイオンクーラーもコンピュータシステム１に組み込むことができる。特に、コンピュータシステム１の電源ユニット２はイオンクーラーを装備することができ、その中でイオンクーラーは電源ユニット２と統合できる。]
[0028] 回路配置９は、イオン化気流８によって少なくとも１つの電極に移動した電荷を計測するように設計され、その結果、気流８のイオン化が測定される。回路配置９は、気流８の中に位置する電極に取り付けられる。]
[0029] この例では、伝導性のある表面(たとえば、システム部品６の放熱器)は、気流８の中に取り付けられた電極として使用される付加的な部品１０と同様に、システム部品６（たとえばグラフィックカードかサウンドカード）に装着される。また、イオン冷却のための電源ユニット２の帯電を監視するための電極として、電源ユニット２の上または中に取り付けられた伝導性のある表面の使用も考えられる。]
[0030] 放熱器は、通常アルミニウムか銅などの熱伝導型の金属から成り、この場合のシステム部品６のような熱を発生させる部品からの熱の消散を改良するために使用される。ここで、放熱器は、ねじまたは留め金によってシステム部品６に固定させるか、そうでなければシステム部品６に接着させることもできる。]
[0031] 部品１０は、たとえば、伝導性のある、アースしていない表面であってもよい。コンピュータシステム１のシステム部品の帯電を評価するために、電極の電荷の計測をより現実的にする付加的なシステム部品(ダミー部品)のような形で表面を形成することができる。このダミー部品は、コンピュータシステム１の機能には重要ではないが、気流８のイオン化の重要な計測値と、発生している電荷のサイズとを送信する。さらに、コンピュータシステム１のシステム部品のどんな付加的な放熱器も電極として使用できる。特にＣＰＵ放熱器は使用できるであろう。]
[0032] このように測定された電流(電極から出る)と電圧の計測値によって、電極の電荷は測定でき、その結果、気流８のイオン化効果を消散できる。また同様に、気流８のイオン化を測定するために、電極に移動した電荷の計測を直接実行することもできる。たとえば、これはコンデンサを含む回路配置で起こりうる。コンデンサの電気容量は既知であるので、電極の電荷がコンデンサに移動し、続いてコンデンサによる電圧降下を計測することによって、電荷を直接測定することができる。]
[0033] あらかじめ定められた時間内の電流の総和を測定し、基準値と比較、または、あらかじめ実行された電流の総和の計測値と比較することによって、気流８のイオン化は測定できる。このように、イオン冷却システム７の機能およびコンピュータシステム１の冷却機能をテストすることができる。このように、強すぎる気流８のイオン化（または弱すぎる場合も）によって、またこれにより増加する（または減少する）電流の総和の値によって顕著にされる誤差関数は早い段階で決定されうる。これにより、負荷超過によるＣＰＵ３の破損や、その結果コンピュータシステム１が損失することに対する対策を然るべき時に講じることができる。]
[0034] また、回路配置９は、たとえばこの実施形態に示されているように、部品１０の地電位への接続を確立または切断することができるスイッチング素子を含むことができる。回路配置９のスイッチング素子はトランジスタかサイリスタも含むことができる。また、リレーによる回路も考えられる。]
[0035] スイッチング素子は、図１に図式的に示されるように、この実施形態におけるコンピュータシステム１のＣＰＵ３によって制御される。しかし、スイッチング素子が回路配置９に含まれるタイマによっても内部制御されることも考えられる。] 図１
[0036] スイッチング素子を通して、気流８のわずかなイオン化であっても、検出可能な信号を発生させることができる。その結果、長期間の電荷の蓄積による電極の少しの帯電と、これによる気流８のイオン化を監視できる。]
[0037] この期間は、冷却システム７の機能と気流８のイオン化の程度とに適合するようにあらかじめ決められた時間によって設定することができる。この目的のために、回路配置９にさらに含まれるタイマを使用できる。たとえば、タイマの時間が経過した後、スイッチング素子が切り換えられ、その結果、地電位１１への電極の接続が確立され、その後すぐに抵抗体１３による電圧降下の計測が実行される。接続が再び切断された後、タイマはリセットされ、再び開始する。このように、イオン化のテストは、一定の指定された間隔で可能である。]
[0038] 計測電圧値と、これらの値で測定される電極から出る電流とを比較することで、冷却システムの機能性を推測でき、イオン冷却の継続的な監視が実現できる。このように、コンピュータシステム１の中断されない動作が保証される。]
[0039] 図３は、イオン化気流８の中に位置する電子装置の部品の帯電を監視する方法に関するフローチャートを示す。] 図３
[0040] ステップＳ１は、イオン化気流８によって装置の部品に帯電が引き起こされることを示す。ここで、部品は、たとえば、後から装置に取り付けられて、装置の電子部品のように組み立てられる電極であってもよい。装置内にさらに存在し、気流８の中に位置するそれぞれのシステム部品の伝導性のある表面(たとえば、放熱器)が、電極として考えられる。]
[0041] この実施形態では、部品は、装置の部品と地電位１１との接続を切断したり確立したりできるようなスイッチング素子を含む回路配置９に接続されている。気流８のイオン化が低い場合のみ、スイッチング素子によって接続が切断される。その結果、計測可能な電極の電荷が作成される。これを次のステップで定義する。]
[0042] ステップＳ２では、部品と地電位１１との接続が回路配置９のスイッチング素子によって確立される。たとえば回路配置９に含まれるタイマによって、ここで、気流８のイオン化の強さの関数として指定された間隔で接続が確立される。これは、一方では部品の負荷超過を確定するためであって、他方では、しかしながら、定義された期間によって確定する部品の電荷によって計測可能信号を発生させるためである。]
[0043] ステップＳ３では、部品の帯電の計測が実行される。これは、回路配置９に含まれる、抵抗体１３による電圧降下の計測のための装置１２によって、部品からの電流を測定することで行うことができる。そこにおいて、この電圧降下は電流に比例する。]
[0044] ステップＳ４では、測定値が、部品または装置にとって限界を超えないよう指定された基準値と比較される。]
[0045] ステップＳ５は、ステップＳ３で測定された値が基準値以下であるか否かの質問を含む。ＹＥＳであった場合、その時、部品と地電位１１との接続は切断され（ステップＳ６）、イオン化気流８によって部品に新たな帯電が行われる(ステップＳ１)。]
[0046] ステップＳ３で測定した部品の帯電の値が基準値より大きいなら、ステップＳ７ａで警報を出力する。]
[0047] さらに、この実施形態では、ステップＳ７ｂに記載されるように、装置のイオン冷却は、止められる。さらに、ステップＳ７ｃでは、そこで、この冷却は装置の中で冗長である付加的な換気装置による従来の冷却がつけられる。切り換えは、非常に急速に行われるので、冷却の中断による装置の部品のオーバーヒートは起こらない。]
[0048] なお、イオン冷却システム７を止めず（ステップＳ７ｂ）、また、従来の冷却モードをつけずに（ステップＳ７ｃ）、警告信号を出力する（ステップＳ７ａ）だけでもよい。また、基準値を超えると装置を完全にシャットダウンすることも考えられる。]
[0049] この方法で、気流８のイオン化（ほんの少しのイオン化の場合でも)を継続的に監視することができる。これにより、装置の部品の負荷超過を防止することができる。したがって、部品と装置の中断されない動作が保証される。]
[0050] １コンピュータシステム
２電源ユニット
３ ＣＰＵ
４ドライブ
５固定ディスク
６システム部品
７イオン冷却システム
８イオン化気流
９複数部品
１０ダミー部品
１１地電位
１２ 装置
１３ 抵抗体]

权利要求:

請求項1
電子装置の部品を冷やすためのイオン冷却システム（７）を備える電子装置であって、前記イオン冷却システム（７）によって引き起こされた気流（８）のイオン化を測定できる少なくとも１つの回路配置（９）が前記装置に提供されることを特徴とする電子装置。
請求項2
前記気流（８）のイオン化を測定するために、イオン化によって少なくとも１つの電極へ移動した電荷の計測が提供されることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
請求項3
前記気流（８）のイオン化を測定するために、少なくとも１つの電極から出る電流の測定が提供されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
請求項4
前記少なくとも１つの電極は、前記気流（８）の中に位置する前記装置のシステム部品（３，６）の伝導性のある表面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項5
前記少なくとも１つの電極は、前記装置のシステム部品（３，６）の放熱器であることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
請求項6
前記少なくとも１つの電極は、前記装置に取り付けられ、前記気流（８）の中に位置するダミー部品(１０)であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項7
少なくとも１つの前記回路配置(９)は、少なくとも１つの電極から出る電流を測定する装置を含み、前記少なくとも１つの電極は地電位(１１)に接続することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項8
電流を測定するための前記装置は、抵抗体（１３）による電圧降下を計測するための装置（１２）であることを特徴とする請求項７に記載の電子装置。
請求項9
前記少なくとも１つの回路配置（９）によって前記少なくとも１つの電極からの電流を測定するために、前記抵抗体（１３）による電圧降下は、前記装置（１２）によって計測されることを特徴とする請求項７または８に記載の電子装置。
請求項10
前記回路配置（９）は、さらに前記少なくとも１つの電極の地電位への接続を確立したり切断したりできるスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項11
前記スイッチング素子はトランジスタを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
請求項12
前記スイッチング素子はサイリスタを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
請求項13
前記スイッチング素子はリレーを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
請求項14
前記回路配置（９）は、間隔をあけて繰り返し前記抵抗体による電圧降下の計測を実行するように設計されているタイマを含むこと特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項15
前記気流（８）によって発生した少なくとも１つの電極の帯電は、前記回路配置（９）による制御方法で消散することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項16
前記電子装置はコンピュータシステム（１）であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電子装置。
請求項17
請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の電子装置を用意するステップと、イオン化気流（８）の中に位置する前記装置の部品における帯電を計測するステップと、前記イオン冷却システム（７）によって発生する前記気流（８）のイオン化と指定された基準値とを比較するステップと、前記基準値を超えたとき、あらかじめ定義された処置を実行するステップと、を備えるイオン冷却システム（７）を含む電子装置の部品の帯電を監視する方法。
請求項18
あらかじめ定義された処置として、警報の出力が提供されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
請求項19
あらかじめ定義された処置として、前記イオン冷却システム（７）を止めると同時に、前記装置に備えられた従来の冗長な冷却ファンをつけることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
請求項20
あらかじめ定義された処置として、前記装置が止められることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。