JP2005043362A

JP2005043362A - ファン速度から高度を検知するための技法

Info

Publication number: JP2005043362A
Application number: JP2004211414A
Authority: JP
Inventors: Andrew D Delano; アンドリュ・ディー・デラノ; B Smith Robert; ロバート・ビー・スミス
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-02-17
Also published as: US20050019164A1

Abstract

【課題】電子システムがその動作高度を検出し、それに従って応答することを可能にする。
【解決手段】高度に対して回転速度の特性付けが行われる、速度出力（１１０、１１２）を有するファン（１００）と、前記ファン（１００）からの前記速度出力（１１０、１１２）に電気的に接続される変換器（１１４）とを備え、前記変換器（１１４）は、ファン速度（１１０、１１２）を受け取り、高度（１１６）を出力することを特徴とする、装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、包括的には、冷却技術の分野に関し、より具体的には、冷却効率がファン速度および高度に関連するデバイス格納筐体（電子装置格納筐体）内での冷却技術の分野に関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２００３年７月２５日に提出された「Utilizing an Altitude Sensor to Control Fan Speed」と題する米国出願第１０／６２７，８３２号に関連する。米国出願第１０／６２７，８３２号は、適切なプロセッサ熱マージンを可能にするのに十分なファン速度を設定するための方法においてファン速度から計算される高度を用いる技術を開示および請求している。

海面より上に高度が上がるにつれて、大気密度は減少する。この大気密度の減少は、所与の速度で稼動しているファンの冷却能力（cooling capacity）の低下の原因となる。高度が上がるほど空気が少なくなるため、所与のファン速度において、より低い高度にある同じシステムに存在すると考えられるよりも少ない空気分子が、発熱デバイス（発熱する装置）上を通過するであろう。この事実は、システム仕様の特性付けを行うことを求める設計者に問題を提示する。なぜなら、海面で良好に動作する所与の構成は、高度が上がると冷却能力がかなり悪化し、それによって、電子デバイスによっては、その熱設計マージン内ではもはや動作しない可能性があるからである。

設計者は、通常、すべての高度においてシステムの十分な冷却を要求することによって、この問題を解決している。しかし、この解決策は、海面で動作するシステムには最適ではない。なぜなら、海面の高度での空気冷却が向上するため、同じシステムが、海面で過剰に高い周波数で動作する場合があるからである。システム性能は、高い高度のシステムのファンがより速く稼動することを要求することによって、すべての高度で維持される場合があるが、これには高度を知る必要がある。最初にシステムを用いる際、ユーザに高度情報の入力を要求することは確かに可能であるが、この手法ではエラーを生じやすい。

電子システムがその動作高度を検出し、それに従って応答することを可能にする方法が当該技術分野で求められている。

１つまたは多数のＤＣファンは、定電圧で特性付けが行われ、高度に対してその回転速度の変化が求められる。このような多くのＤＣファンは、高度に対してほぼ線形の（ほぼ比例する）速度応答を有するであろう。この関係から、変換器は、回転速度を高度に変換するように構成されている。変換器は、ファン速度と高度との間の関係を示すルックアップテーブルを含むか、またはファン速度と高度との間の関係を示す算術アルゴリズムを実行することが可能な単体の電子デバイスであってよい。あるいは、変換器は、ファンによって冷却されるシステムに組み込まれてもよい。たとえば、変換器は、ＤＣファンを用いて冷却しようとするコンピュータが実行するソフトウェアルーチンであってよい。

本発明の他の態様および利点は、本発明の原理を例によって示す添付図面と共に考えられる、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明によるＤＣファンおよび変換器の図である。本発明の例示的な実施形態では、ファンブレード１０４、モータ１０２、および電気ポート１０８を有するＤＣファン１００が、発熱デバイスを冷却するために設けられている。ＤＣファン１００は、付加デバイス（付加的な装置）を用いずに、ファン１００自体からその回転速度を出力する機能を有することができる。あるいは、ファンブレード１０４（ファンの羽根部）をカウントする光電子デバイスなどの速度センサ１０６は、回転速度を出力する機能のないＤＣファン１００に用いることができる。次に、ファンからの速度データ１１０または速度センサからの速度データ１１２は、速度データを高度データ１１６に変換する変換器１１４に入力される。変換器１１４は、高度に対してＤＣファン１００の回転速度の特性付けを行うことによって得られるデータを用いてプログラムされる。簡単および明確のため、図１は単体の変換器デバイス１１４（変換器装置）を示しているが、本発明の他の実施形態は、ＤＣファン１００によって冷却されるデバイス全体内にある他の電子デバイスの変換器機能を有してもよい。たとえば、ＤＣファン１００によって冷却されるコンピュータシステムでは、変換器機能は、プロセッサチップに内蔵されるか、またはコンピュータオペレーティングシステム下のソフトウェアで動作してもよい。変換器１１４の物理的な位置および構成は、本発明に重要ではなく、変換器１１４の機能は、システムエンジニアが所望する場所であればいずれの場所でも実施することができる。ＤＣファンの特性付けデータのサンプルは、図２に示される。

図２は、本発明の例示的な実施形態における、ファン回転速度と高度との関係を示すグラフである。大気は、海面よりも高い高度では密度が薄いため、定電圧で供給されるＤＣファン１００は、高度が上がるほど高いレートで回転するであろう。回転速度と高度とのこの関係の例示的なグラフは、図２に示される。このＤＣファン１００の特性付けの例示的なグラフでは、横軸２０４は、フィートで測定される海面からの高度を示し、縦軸２０２は、１分当たりの回転数（ＲＰＭ）で測定される回転ファン速度を示す。なお、１フィートは約30.48cmである。この例示的な実施形態では、特性付けデータ２００は、直線で表される。言うまでもなく、本発明の実施形態の大半は、様々な高度に関連する様々な大気圧におけるファン速度データを取り、曲線が、そのデータに適合するであろう。この曲線は、場合によっては線形であってよいが、他の曲線も本発明の範囲内で特性付けデータに合う場合もある。

この例示的な特性付けグラフでは、第１のデータ点２１４において、ＤＣファン１００は、２５００ＲＰＭ（図２に点２０６で示される）で回転し、第２の点２１６において、２０００フィートの高度（図２に点２０８で示される）にあることに留意されたい。ＤＣファン１００は、１２，０００フィートのより高い高度（図２に点２１２で示される）において、３０００ＲＰＭ（図２で点２１０で示される）で回転する。この特性付けデータのサンプルは線形であるが、他のＤＣファン１００の特性付けは、本発明の範囲内で非線形特性付けデータとなる場合がある。この特性付けデータは、算術アルゴリズム、ルックアップテーブル、またはファン回転速度が与えられた時に高度の計算を行う他の等価な計算メカニズムまたは方法によって記述されることができる。次に、得られた特性付けデータは、図１に示される変換器１１４にプログラム又は記憶・格納される。

図３は、本発明の例示的な実施形態におけるファン回転速度とプロセッサ熱マージンとの関係を示すグラフである。ファン速度が増加するにつれて、発熱デバイスを流れる空気の量も増加する。この空気流の増加により、より効率的な発熱デバイスの冷却が生じ、発熱デバイスの温度の低下がもたらされる。この関係は、図３にグラフで示される。発熱デバイスの温度との関係を示すこの例示的なグラフでは、横軸３０４は、ＲＰＭで測定されるファン速度を示し、縦軸３０２は、プロセッサにおいて熱マージンとして示され、摂氏（℃）で測定される発熱デバイスの温度を示す。プロセッサ熱マージンは、プロセッサの現在の温度と、最大許容可能温度との温度差である。発熱デバイスの実際の温度が低いと、熱マージンは大きくなる。図３に示される例示的な熱データ３００は、直線で示されるが、本発明の他の実施形態は、非線形な熱データとなる場合がある。

この例示的な熱グラフでは、第１のデータ点３１４では、２５００ＲＰＭのファン速度（図３に点３０８で示される）であり、プロセッサは、１℃の熱マージン（図３に点３０６で示される）を有し、第２のデータ点３１６では、３０００ＲＰＭのファン速度（図３に点３１２で示される）であり、プロセッサは、８℃の熱マージン（図３に点３１０で示される）を有することに留意されたい。このように、ファン速度が５００ＲＰＭだけ増加すると、プロセッサ熱マージンは７℃増加し、これは、設計によっては、プロセッサ性能に重要である場合がある。

図４は、本発明に従って、ファン回転速度から高度を計算する例示的な実施形態のフローチャートである。本発明の例示的な実施形態では、ファン速度から高度を求める方法は、開始ステップ４００で始まる。予備ステップ４０２では、１つのＤＣファンまたはＤＣファン群の特性付けが行われて、一定の入力電圧における回転ファン速度によって測定されるような、１つのＤＣファンまたはＤＣファン群の高度に対する応答が求められる。本発明のいくつかの実施形態では、個々のすべてのＤＣファンの特性付けを行う必要はないことに留意されたい。所与のファンのモデル内でのプロセスのばらつきが十分に小さいため、その所与のモデルのファンの１つのサンプルの特性付けによって、そのモデルのすべてのファンによって使用可能な特性付けデータを十分に作成できる。ステップ４０４において、ファンのＤＣファン速度が検出される。ステップ４０６では、このファン速度は、変換器によって高度に変換され、方法は終了ステップ４０８で終了する。

本発明の上記の記載は、例示および説明の目的で提示された。これは、排他的ではなく、開示されている厳密な形態に本発明を必ずしも限定するものでもなく、他の変更および変形が、上記の教示に照らして可能であってよい。想定される特定の用途に適した、様々な実施形態および様々な変更形態において、当業者が本発明を最良に用いることができるように、本発明の原理およびその実用的な応用を最良に説明するための実施形態が選択され記載された。添付の特許請求の範囲は、従来技術によって制限されることを除いて、本発明の代替の実施形態を含むものとして解釈されるものとする。

本発明は、以下の実施態様を含む。

＜１＞高度に対して回転速度の特性付けが行われる、速度出力（１１０、１１２）を有するファン（１００）と、前記ファン（１００）からの前記速度出力（１１０、１１２）に電気的に接続される変換器（１１４）とを備え、前記変換器（１１４）は、ファン速度（１１０、１１２）を受け取り、高度（１１６）を出力することを特徴とする、装置。

＜２＞高度に対して回転速度の特性付けが行われるファン（１００）と、ファン速度（１１０、１１２）を出力するファン速度検出器（１０６）と、前記ファン速度検出器に電気的に接続される変換器（１１４）とを備え、前記変換器（１１４）は、前記ファン速度（１１０、１１２）を受け取り、高度（１１６）を出力することを特徴とする、装置。

＜３＞ａ）高度に対してファン（１００）の回転速度の特性付けを行うステップ（４０２）と、ｂ）前記ファン（１００）の回転速度を測定するステップ（４０４）と、ｃ）前記回転速度を高度に変換するステップ（４０６）とを含むことを特徴とする、高度の決定方法。

＜４＞ファン（１００）の速度を検出する手段（１０６）と、前記ファン（１００）の前記速度を高度に変換する手段（１１４）とを備えることを特徴とする、装置。

本発明は、例えば、コンピュータの冷却ファンの制御に使用可能である。

本発明によるＤＣファンおよび変換器の図である。本発明の例示的な実施形態におけるファン回転速度と高度との関係を示すグラフである。本発明の例示的な実施形態におけるファン回転速度とプロセッサ熱マージンとの関係を示すグラフである。本発明によるファン回転速度から高度を計算する例示的な実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１００ファン
１０６ファン速度検出器
１１０、１１２ファン速度
１１４変換器
１１６高度

Claims

高度に対して回転速度の特性付けが行われる、速度出力を有するファンと、
前記ファンからの前記速度出力に電気的に接続される変換器とを備え、
前記変換器は、ファン速度を受け取り、高度を出力することを特徴とする、装置。
高度に対して回転速度の特性付けが行われるファンと、
ファン速度を出力するファン速度検出器と、
前記ファン速度検出器に電気的に接続される変換器とを備え、
前記変換器は、前記ファン速度を受け取り、高度を出力することを特徴とする、装置。
ａ）高度に対してファンの回転速度の特性付けを行うステップと、
ｂ）前記ファンの回転速度を測定するステップと、
ｃ）前記回転速度を高度に変換するステップとを含むことを特徴とする、高度の決定方法。
ファンの速度を検出する手段と、
前記ファンの前記速度を高度に変換する手段とを備えることを特徴とする、装置。