mongodump -> mongorestore でできたような記憶があったので散々試してうまく行かなかったんだけど、全ノード止めてconfigのファイルをコピーするのが正しい手順だった。以下の手順で問題なくできたので忘れないようにメモ。

1. Shutdown all processes (mongod, mongos, config server).
2. Copy the data subdirectories (dbpath tree) from the config server to the new config servers.
3. Start the config servers.
4. Restart mongos processes with the new –configdb parameter.
5. Restart mongod processes.

参考: http://www.mongodb.org/display/DOCS/Changing+Config+Servers