JP2007148572A - 電子機器、温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度情報に関与する要因を制御することによりきめ細かい温度管理を提供し、停止に至る危険性を低減する。
【解決手段】 複数の温度センサと、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた水冷／空冷方式の複数の冷却装置と、この機器が置かれた環境の温度を決定するエアコンの設定温度を変更するようにこのエアコンに通知し、複数の温度センサの計測した温度情報に基づいて冷却装置の冷却能力の設定および空調機器の設定温度を決定する温度制御装置を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子機器の稼働中の発熱を制御する方法およびその装置に関する。

電子機器に搭載される電子回路は集積化、小型化が進み、一方、実行速度の向上に伴う集積回路の発熱量の増加も手伝って、機器内部の温度上昇が顕著になる傾向がある。この発熱を管理しなければ結果的にその機器の破壊、誤動作につながりかねない。

機器の温度異常を監視し、異常を検出した際の対応として通知、電源供給の停止を指示する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−３０７６３５号公報

稼動中、機器内部の温度が高まりすぎると、その熱により部品に与えるダメージが大きくなり誤作動や故障の原因となるためきめ細かい温度管理が要求される。

しかしながら、従来の方法では機器の停止により故障の危険は低減されるものの、常時稼動を要求される機器については異常を検出したからといって安易に停止させることは適切でない。

本願発明は上記の問題に鑑みなされたもので、温度情報に関与する要因を制御することによりきめ細かい温度管理を提供し、停止に至る危険性を低減するものである。

本発明の電子機器によれば、動作状態において発熱する複数の部品を備えた電子機器であって、複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、空調機器と通信し、この空調機器の設定温度を変更する通信手段と、計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記空調機器の設定温度を決定する手段とを備えたことを特徴とする電子機器が提供される。

また別の電子機器として、動作状態において発熱する複数の部品を備えた電子機器であって、複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、前記電子機器に対し実行中の一部のアプリケーションについて終了するように指示する手段と、計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記指示対象のアプリケーションを決定する手段とを備えたことを特徴とする電子機器が提供される。

さらに上記電子機器を実現する温度制御装置および温度制御方法が提供される。

機器の温度上昇に関与する要因を制御することで、発熱による誤動作、故障を防止する効果を有する。

図１に本発明の本実施形態にかかる電子機器のブロック図の一例を示す。図１には、パーソナルコンピュータ１００、温度管理部１０１、システムコントローラ１０２、ＣＰＵ用冷却制御部１０３、グラフィックコントローラ（ＧＣ）用冷却制御部１０４、割込制御部１０５、ＣＰＵ１０６、ＣＰＵ用水冷ポンプ１０７、ＣＰＵ用空冷ファン１０８、グラフィックコントローラ１０９、グラフィックコントローラ用水冷ポンプ１１０、グラフィックコントローラ用空冷ファン１１１、温度センサ１１２、電源ユニット１１３、電力供給用リレー１１４、通信部１１５、表示出力装置１１６、内部バス１１７、電力供給線１１８、エアコン１１９および端末１２０、が示されている。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、図示していないメモリを備え、メモリ上に記憶されたプログラムを実行し演算等をするものである。本実施形態ではさらに画面に表示する能力も備えており、デジタル情報を画面に表示するためにグラフィックコントローラ（ＧＣ）も内包している。本発明は、ＰＣ１００が機器制御用として組み込まれた計算機であっても、稼動により熱源となる部位を伴う機器に応用できる。

温度管理部１０１は、ＰＣ１００に内包されており各部の温度の情報に基づいてＰＣ１００を制御するものである。制御に際しては、ＰＣ１００内部に温度異常が発生した部位やその温度に応じてどのような対応をすべきかを判断し、各所へ指示する。本実施形態では温度管理部１０１はＰＣ１００内部に備えられているが、この部分を別筐体に収容しＰＣ１００の外部に備えるようにしてもかまわない。

システムコントローラ（ＳＣ）１０２は各所からの温度情報を収集してどのように対処すべきかを決定する、温度管理部１０１の動作を司る部分である。ＳＣ１０２は温度異常があったときの対応を司るものであるから、ＰＣ１００の緊急停止をする場合でも安定して電力が供給されるように専用の電源ラインが引かれている。

ＣＰＵ用冷却制御部１０３は、特にＣＰＵが発生する熱を排出するための機能を備えている。具体的には空冷ファンのファンモーターの回転数を調整することで空気の循環量を調整し、あるいは水冷ポンプの回転数を調整することで冷却水の流量を調整することで、ＣＰＵの熱を効果的に排出する。

ＧＣ用冷却制御部１０４は、特にグラフィックコントローラ（ＧＣ）が発生する熱を排出するための機能を備えている。昨今のＧＣは高度で高速な画像処理を実現したものが多く、その発熱量も大きくなっている。この熱を効率よく排出し、ＧＣの温度上昇を抑えるものである。具体的には空冷ファンのファンモーターの回転数を調整することで空気の循環量を調整し、あるいは水冷ポンプの回転数を調整し冷却水の流量を調整することで、ＧＣの熱を効果的に排出する。

割込制御部１０５は、優先度の高い所定の処理を行うための要求（割込み）を受付け、多重に割り込みがあった場合でも矛盾無く処理されるようその要求を管理する。本実施形態の場合、この割込み要求は温度異常を通報するために用いられている。

ＣＰＵ１０６は、ＰＣ１００の主演算部である。

ＣＰＵ用水冷ポンプ１０７は、ＣＰＵ１０６の熱を水冷装置により排出する機構の中の、冷却水を循環させるポンプである。通常、ポンプの回転数を上げると循環する冷却水の流量が増し、より多くの熱を排出することができる。

ＣＰＵ用空冷ファン１０８は、ＣＰＵ１０６の熱を空冷する機構である。同様にファンの回転数が上げると循環する空気の流量が増し、より多くの熱を排出することができる。

グラフィックコントローラ（ＧＣ）１０９は、図形描写やＣＲＴなどのディスプレイへの画像出力を行うものである。本実施形態では、ＧＣ１０９は特に発熱量が大きいものとしてこれにもＣＰＵ１０６と同様、冷却装置を備えている。

ＧＣ用冷水ポンプ１１０、ＧＣ用空冷ファン１１１は、ＣＰＵ用のそれぞれと同様の効果を得られるものである。

温度センサ１１２は、置かれた場所の温度についての情報を電気的情報に変換するものである。温度センサ１１２はＣＰＵ１０６、ＧＣ１０９に接するように、あるいはＰＣ１００内部の各所に配置されている。

電源ユニット１１３は、たとえば商用電源からＰＣ１００の各部に電力を供給する。

電力供給用リレー１１４は、電源ユニット１１３から供給されたＰＣ１００の各所に供給する電力を接続／遮断する機能を有している。電力の接続、遮断の指示はＳＣ１０２によって行われる。

通信部１１５は、ＳＣ１０２がエアコン等ＰＣ１００の外部の機器に温度異常が発生している旨の情報を送信する機能を有している。通信方式は特に限定しないが、無線、有線いずれでも良く通信相手と通信ができる方式であれば足りる。

表示出力装置１１６は、温度異常があったことをＰＣ１００自身に表示するものである。具体的には、ＰＣ１００に接続されたＣＲＴや液晶などのディスプレイであり、またはＬＥＤ、ランプ等の簡易なものであっても良い。

内部バス１１７は、ＳＣ１０２とＣＰＵ用冷却制御部１０３、ＧＣ用冷却制御部１０４および割込制御部１０５の間のデータをやり取りするためのもので、ＰＣ１００のバスとは別に設けられている。このように構成することによりＰＣ１００側の状況にかかわらず温度管理部１０１を機能させることができる。

電源供給線１１８は、たとえば商用電源ラインである。

エアコン１１９は、ＰＣ１００と同じ室内に敷設されているもので、室温を制御する機能を備えている。エアコン１１９は温度制御部１０１からの設定温度変更の指示を受けると、室温の設定温度を変更するように構成されている。

端末１２０は、パーソナルコンピュータなどのユーザが利用する端末装置であったり、あるいはディスプレイを備えた他の通信装置と通信可能なテレビ等の電化製品である。

図２は本実施形態における温度制御部１０１の動作モードの一例を示したものである。

ここに示した例ではモードが１〜６まで規定されており、それぞれのモードの対処、傷害度、処理およびその処理内容が記載されている。

モード１では、熱破壊に至るような緊急の事態に陥った場合など可及的速やかな停止が必要な状況である。障害度は最大の「重度」と判定される。具体的な処理内容は電力供給用リレー１１４を遮断し、温度制御部１０１以外のＣＰＵ、ＧＣ含めたＰＣ１００への給電を停める。こうすることで冷却装置は動かしたままただちにシステムを停止し、熱によるハードウェアへのダメージを極力少なくすることができる。

モード２では、モード１のように電源の遮断をする前に、実行中のアプリケーションやＯＳを正常に終了させるものである。これは作業中のデータを正常に保存し記憶したデータの破壊などを防止する効果を得られる。このモードでは連続の通常運転は危険だがモード１と比べて障害度が低く「中度」と判定されたときに取られる措置である。

モード３は、実行中のアプリケーションのうち、ＯＳを除く特定のアプリケーションのみを終了させるモードである。これはプログラム実行におけるＣＰＵやＧＣのチップ内でのスイッチング動作に伴うロスが原因となっている発熱を、処理すべきアプリケーションの処理量を減らすことで抑えることを目的としている。このモードではモード２よりもさらに障害度が低く「軽度」と判定された場合であり、モード１、２のようにＰＣ１００の停止はしない。終了させる特定のアプリケーションは、たとえばそのＰＣ１００上のＯＳなど稼動するために必須のアプリケーション以外のユーザアプリケーションの中からアトランダムに選択するようにすれば、サービスを停止させることなしに発熱対策を講じることができる。

モード４は、すべてのアプリケーション処理に影響を与えずに、冷却装置の冷却能力を上げることで発熱による温度異常に対処しようとするモードである。具体的にはＣＰＵ用冷却制御部１０３からＣＰＵ用水冷ポンプ１０７、空冷ファン１０８に対して回転数をアップするように指示する。アップ量はＳＣ１０２が温度センサ１１２や各部からの温度情報に基づいて決定する。このモードはソフトウェアには影響を与えずにハードウェアの余剰能力を用いて対処しようとするもので、障害度が最も低い「微小」と判定されたときに取られるモードである。

モード５は、室温が高くこれを下げる必要があると判断したときに取られるモードである。水冷、空冷装置を用いても室温が高いと熱が溜まりやすくなる。効果的に排熱するために室温を下げる必要がある場合、あるいはＣＰＵやＧＣのように専用の冷却装置のないＰＣ１００内部の部品の温度が異常値といえるほど高くなったときにも室温を下げてこれに対処する必要がある。また、このモードは外部に対して働きかける対処方法なので、障害度にかかわらずＰＣ１００の各部分のモードと併行して選択することができる。

モード６は、温度異常を察知したことをユーザに対して警告するモードである。このモードはモード５と同じように他のモードと併行して選択することができる。ＰＣ１００上にＬＥＤ等のインジケータがある場合、またはＣＲＴなどのディスプレイを備える場合にその表示出力装置を介して温度異常が発生していることを警告する。この警告を受けたユーザは適切な温度対策をするか、ＰＣ１００の利用をいったん中止するなどの対処をすれば良い。また、ＰＣ１００上に限らず、ネットワークを介して情報を受信することができ、表示するための装置を備えた装置に対して警告を表示するように指示するようになっていても良い。表示するための装置とは、たとえば他のＰＣ、テレビ、表示装置を備えた冷蔵庫等の家電製品を想定している。

これらのモードのいずれを取るかは、ＣＰＵ１０６、ＧＣ１０９、ＣＰＵ用冷却制御部１０３、ＧＣ用冷却制御部１０４および温度センサ１１２の温度情報をＳＣ１０２が収集し、これらを勘案して決定する。たとえばＣＰＵ１０６の温度のみが異常値といえるまで上昇した場合、ＣＰＵ用冷却制御部１０３のみモード４に移行すれば良いし、冷却能力をいっぱいまで上げているときにＰＣ１００の各所に配置された温度センサ１１２が室温の上昇を察知した場合にはモード３とモード５を併せて設定するようにしても良い。このように各部の情報を考慮して部分的に冷却の方法を変えるように構成すると、電力量を抑えたきめの細かい温度管理が可能となる。

図３は本実施形態における温度制御部１０１のモード決定に関するフロー図の一例である。

各部の温度センサ１１２が捕らえた温度異常は割込制御部１０５を、ＣＰＵ１０６の温度異常はＣＰＵ用冷却制御部１０３を、ＧＣ１０９の温度異常はＧＣ用冷却制御部１０４を介してすべてＳＣ１０２に集約される。この情報から温度異常があると判定した場合（ステップＳ０１）、ＳＣ１０２はＣＰＵ用冷却制御部１０３、ＧＣ用冷却制御部１０４から各冷却装置の状態を読み出す（ステップＳ０２）。

この結果、障害度「重度」に当たると判定された場合（ステップＳ０３）、モード１が選択されＳＣ１０２が電力供給リレー１１４に指示して、ＰＣ１００各部への電力供給を遮断する（ステップＳ０４）。

次に障害度「中度」に当たるかどうかを判定する（ステップＳ０５）。中度の障害度であると判定された場合モード２が選択され、ＳＣ１０２からＣＰＵ１０６に対し、ＯＳを含む実行中のすべてのアプリケーションの終了を指示する（ステップＳ０６）。これを受けたＯＳはシャットダウンの処理を開始する。

「中度」でもない場合、次に障害度「軽度」に該当するかを判定する（ステップＳ０７）。「軽度」に当たる場合はモード３が選択されＳＣ１０２からＣＰＵ１０６に対し実行中のアプリケーションのうち一部を正常終了させる（ステップＳ０８）。このとき、終了するアプリケーションはシステムの稼動にとって重要度の低いもの、たとえばユーザが偶発的に起動したアプリケーションを優先的に終了させるようにすれば、システムサービスに与える影響を最小限にすることが可能となる。

上記、「重度」から「軽度」に当たらない障害度である場合、障害度「微小」モード４と判定される。このときはＳＣ１０２からＣＰＵ用冷却制御部１０３あるいはＧＣ用冷却制御部１０４に対しさらに冷却を強化するように指示する（ステップＳ０９）。少なくとも、このモードが選択されるためにはそれぞれの冷却装置に余裕がある状態でなければならない。冷却能力に余裕が無い場合には、モード４による対応ができないのでＳＣ１０２によりさらに障害度の高いモードが選択される。

このように構成することにより、温度異常の状況に応じたきめ細かい温度管理が実現できる。

図４は本実施形態における温度制御部１０１の別のモード決定に関するフロー図の一例である。

各部の温度センサ１１２が捕らえた温度異常は割込制御部１０５を、ＣＰＵ１０６の温度異常はＣＰＵ用冷却制御部１０３を、ＧＣ１０９の温度異常はＧＣ用冷却制御部１０４を介してすべてＳＣ１０２に集約される。この情報から温度異常があると判定した場合（ステップＳ１１）、ＳＣ１０２はＣＰＵ用冷却制御部１０３、ＧＣ用冷却制御部１０４から各冷却装置の状態を読み出す（ステップＳ１２）。

ＳＣ１０２は読み出した情報に基づいて室温が今のままでも問題ないか、問題がある場合には何℃に設定を変更すべきかを判断し、必要であればモード５を選択しエアコン１１９に設定温度の変更を指示する（ステップＳ１３）。エアコン１１９との間の通信には赤外線や電灯線（たとえば電源供給線１１８）、無線ＬＡＮ、超音波など設置された環境に適した通信方法を選択すればよい。

このように構成すると、ＰＣ１００単体では対処ができないような温度異常が発生しても、発熱による故障が発生する前に自動的に対応することができる。

図５は本実施形態における温度制御部101の別のモード決定に関するフロー図の一例である。

各部の温度センサ１１２が捕らえた温度異常は割込制御部１０５を、ＣＰＵ１０６の温度異常はＣＰＵ用冷却制御部１０３を、ＧＣ１０９の温度異常はＧＣ用冷却制御部１０４を介してすべてＳＣ１０２に集約される。この情報から温度異常があると判定した場合（ステップＳ２１）、ＳＣ１０２はＣＰＵ用冷却制御部１０３、ＧＣ用冷却制御部１０４から各冷却装置の状態を読み出す（ステップＳ２２）。

ＳＣ１０２は読み出した情報に基づいて、必要であればモード６を選択し表示出力装置１１６に温度異常が発生していることを示す表示を行う（ステップ２３）。表示出力装置１１６はＰＣ１００上に設けられたＬＥＤ、あるいはディスプレイに警告が表示される。この例に限られず、赤外線や電灯線（たとえば電源供給線１１８）、無線ＬＡＮ、超音波などを介して通信可能な、表示装置を備えた機器に対して温度異常の警告である旨の情報を送信し表示させるようにもできる。

このように構成すると、ＰＣ１００単体では対処ができないような温度異常が発生しても、発熱による故障が発生する前に使用を中止するなど人為的に対処することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本実施形態にかかる電子機器のブロック図の一例を示す図である。 本実施形態にかかる温度制御部１０１の動作モードの一例を示す図である。 本実施形態にかかる温度制御部１０１のモード決定に関するフロー図の一例を示す図である。 本実施形態にかかる温度制御部１０１の別のモード決定に関するフロー図の一例を示す図である。 本実施形態にかかる温度制御部１０１の別のモード決定に関するフロー図の一例を示す図である。

符号の説明

１００・・・パーソナルコンピュータ、１０１・・・温度制御部、１０２・・・システムコントローラ、１０３・・・ＣＰＵ用冷却制御部、１０４・・・ＧＣ用冷却制御部、１０５・・・割込制御部、１０６・・・ＣＰＵ、１０７・・・ＣＰＵ用水冷ポンプ、１０８・・・ＣＰＵ用空冷ファン、１０９・・・グラフィックコントローラ、１１０・・・ＧＣ用水冷ポンプ、１１１・・・ＧＣ用空冷ファン、１１２・・・温度センサ、１１３・・・電源ユニット、１１４・・・電力供給リレー、１１５・・・通信部、１１６・・・表示出力装置、１１７・・・内部バス、１１８・・・電力供給線、１１９・・・エアコン、１２０・・・端末

Claims (6)

1. 動作状態において発熱する複数の部品を備えた電子機器であって、
   複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、
   前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、
   空調機器と通信し、この空調機器の設定温度を変更する通信手段と、
   計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記空調機器の設定温度を決定する手段と
   を備えたことを特徴とする電子機器。
2. 動作状態において発熱する複数の部品を備えた電子機器であって、
   複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、
   前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、
   前記電子機器に対し実行中の一部のアプリケーションについて終了するように指示する手段と、
   計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記指示対象のアプリケーションを決定する手段と
   を備えたことを特徴とする電子機器。
3. 動作状態において発熱する複数の部品の温度を制御する装置であって、
   複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、
   前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、
   空調機器と通信し、この空調機器の設定温度を変更する通信手段と、
   計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記空調機器の設定温度を決定する手段と
   を備えたことを特徴とする温度制御装置。
4. 動作状態において発熱する複数の部品の温度を、これらを備えた電子機器と協働して制御する装置であって、
   複数の箇所の温度を計測するために設けた複数の温度センサと、
   前記部品のうち、所定の複数の部品を優先的に冷却するために設けた複数の冷却手段と、
   前記電子機器に対し実行中の一部のアプリケーションについて終了するように指示する手段と、
   計測した前記温度に基づいて前記冷却手段の冷却能力の設定および前記指示対象のアプリケーションを決定する手段と
   を備えたことを特徴とする温度制御装置。
5. 電子機器が備える、動作状態において発熱する複数の部品の温度を制御する方法であって、
   複数の温度センサにより複数の箇所の温度を計測し、
   計測した前記温度に基づいて、所定の複数の部品を優先的に冷却する複数の冷却装置のそれぞれに必要な冷却能力を設定すると共に、前記電子機器が設置された環境の温度を制御する空調機器の設定温度を決定し、
   該空調機器と通信し、設定温度を変更する
   ことを特徴とする温度制御方法。
6. 動作状態において発熱する複数の部品の温度を、これらを備えた電子機器と協働して制御する方法であって、
   複数の温度センサにより複数の箇所の温度を計測し、
   計測した前記温度に基づいて、所定の複数の部品を優先的に冷却する複数の冷却装置のそれぞれに必要な冷却能力を設定すると共に、前記電子機器上で実行中の一部のアプリケーションを決定し、
   該アプリケーションを終了するように前記電子機器に対して指示する
   ことを特徴とする温度制御方法。
   
   

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