JP2009059898A

JP2009059898A - 電気機器

Info

Publication number: JP2009059898A
Application number: JP2007225953A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwasaki; 裕志岩崎
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】発熱部に対する十分な冷却作用を維持しつつ騒音の低減が図れる電気機器を提供すること。
【解決手段】発熱部を有する電気機器において、この発熱部に冷却風を供給する冷却ファンを取付ける。この冷却ファンの回転数Ｍを、温度センサにより検知した発熱部の温度Ｔ、マイクにより検出した冷却ファン近傍の騒音Ｎａ、電子機器の周囲の騒音Ｎｂに応じて制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空冷システムを備えた電気機器に関する。

昨今の電気機器、特にコンピュータの高機能化は著しいが、その一方で機器内部での発熱も無視できないものとなっている。機器内部で発生した熱を外部に排出しなければ、機器の寿命を縮めるだけでなく、正常動作しない要因ともなってしまう。このため、機器内部の冷却は欠かせない。一般的な冷却方法としては、液冷方式と空冷方式の２種類があり、前者は熱源に取付けられた放熱器に液体を流し、機器外部まで熱を運ぶことで冷却を行う方式である。一方、後者は熱源に取付けられた放熱器に送風することで冷却を行う方式である。

液冷方式は機構が複雑でコストが高くなるが、可動部品が液流を作るポンプのみなので騒音が小さい、という特徴がある。これに対し空冷方式は機構が簡単でコストが安く抑えられるが、冷却能力に比例して送風量を上げなければならないため、騒音が大きくなるという特徴がある。

一般的な機器の冷却機構としては、コスト・構造の点で空冷方式が採用されるケースが多いが、前述の騒音の問題があるため、熱源あるいは筐体の温度に応じて送風量を変化させる、という制御が行われている。

なお、騒音の問題に対処するべく、蓄冷材料を備え、発熱部の温度が蓄冷材料の融解温度を超えた場合に蓄冷材料が融解し、このときの吸熱作用により発熱部を冷却する装置が知られている（例えば特許文献１）。
特開２００６―３１７７０３号公報

ただし、機器に搭載し得る蓄冷材料の量には自ずと限度があり、全ての蓄冷材料が融解してしまうと冷却ファンの送風による冷却に頼らざるを得ない。このため、結局は騒音の発生が避けられないという問題がある。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、発熱部に対する十分な冷却作用を維持しつつ騒音の低減が図れる電気機器を提供することである。

本発明に係る電気機器は、発熱部に冷却風を送る冷却ファンと、前記発熱部の温度Ｔを検知する温度センサと、前記冷却ファンの近傍の騒音Ｎａを検出する騒音検出手段と、前記温度センサの検知温度Ｔおよび前記騒音検出手段の検出騒音Ｎａに応じて前記冷却ファンの回転数Ｍを制御する制御手段と、を備えている。

かかる手段を講じた本発明によれば、発熱部に対する十分な冷却作用を維持しつつ騒音の低減が図れる電気機器を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態にかかる電気機器の斜視図である。電気機器の筐体１にマザーボード２が収容され、そのマザーボード２に主制御部であり発熱部でもあるＣＰＵ３が搭載されている。そして、このＣＰＵ３の上面に、放熱器（ヒートシンクともいう）４が取付けられている。また、上記筐体１の側面部１ａには空気を取込むための通気口５ａが形成され、別の側面部１ｂには排気口５ｂが形成されている。そして、排気口５ｂの内側に、埃を取るためのフィルタ６、およびＣＰＵ３を冷却するための冷却ファン７が設けられている。

冷却ファン７が動作すると、筐体１の外の空気が通気口５ａを通って筐体１内に吸込まれ、その吸込まれた空気がＣＰＵ３及び放熱器４へと供給される。供給された空気はＣＰＵ３及び放熱器４から熱を奪って冷却ファン７側に流れ、それがフィルタ６および排気口５ｂを通って筐体１の外に排出される。このようにして、ＣＰＵ３が冷却される。

そして、筐体１の側面部１ｂの外周面における排気口５ｂの近傍に、冷却ファン７の近傍の騒音Ｎａを検出するためのマイク（騒音検出手段）８ａが取付けられている。また、側面部１ｃの外周面に、筐体１の周囲の騒音Ｎｂを検出するためのマイク（騒音検出手段）８ｂが取付けられている。このマイク８ｂの取付け位置は、冷却ファン７から発生する音の影響を受けにくい場所であればどこでもよく、側面部１ｃに限定されない。

図２は、ＣＰＵ３及びその近傍の構成を側方から見た図である。すなわち、放熱器４は、表面積を増大させて効率的な放熱を行うための多数のフィンを有している。この放熱器４の下方におけるＣＰＵ３の上面部に、そのＣＰＵ３の温度Ｔを検知する例えばサーマルダイオードなどの温度センサ９が取付けられている。なお、この温度センサ９の取付け位置は、ＣＰＵ３の上面部に限らず放熱器４であってもよい。

図３は、本電気機器の要部構成を示すブロック図である。
商用交流電源２０に電源回路２１が接続されている。電源回路２１は、商用交流電源２０の交流電圧を所定レベルの直流電圧に変換し、それを電気機器の動作用電圧として出力する。

この電源回路２１の出力端に、ファンコントローラ２２を介して冷却ファン７のモータ７Ｍが接続される。ファンコントローラ２２は、ＣＰＵ３から供給されるファン制御信号に応じてモータ７Ｍの回転数を制御する。

さらにＣＰＵ３にはチップセット２３及び上記温度センサ９が接続され、そのチップセット２３にＲＯＭ（Read Only Memory）２４，ＲＡＭ（Random Access Memory）２５，上記マイク８ａ，８ｂなどが接続されている。ＲＯＭ２４には、各種制御プログラム、冷却ファン７の回転数制御の基準となる設定温度Ｔ１，Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）などが記憶されている。

そして、ＣＰＵ３は、冷却ファン７の駆動制御に関わる主要な機能として、次の（１）の手段を備えている。
（１）検知温度Ｔおよび検出騒音Ｎａ，Ｎｂに応じて冷却ファン７の回転数Ｍを制御する制御手段。具体的には、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１以上かつ設定温度Ｔ２未満（Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２）のとき、その検知温度Ｔと設定温度Ｔ１との差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ１）および検出騒音Ｎａと検出騒音Ｎｂとの差ΔＮ（＝Ｎａ−Ｎｂ）を求め、求めた温度差ΔＴを求めた騒音差ΔＮに応じて減少方向に補正し、補正後の温度差ΔＴ´に比例して回転数Ｍを制御するとともに、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１未満（Ｔ＜Ｔ１）のとき回転数Ｍを予め定められた最小回転数Ｍminに設定し、検知温度Ｔが設定温度Ｔ２以上（Ｔ２≦Ｔ）のとき回転数Ｍを予め定められた最大回転数Ｍmaxに設定する。

次に、本実施の形態の作用について図４の流れ図により説明する。
まず、温度センサ９によりＣＰＵ３の温度Ｔが検知され（ステップ；ＳＴ１）、この検知温度ＴとＲＯＭ２４内の設定温度Ｔ２とが比較される（ＳＴ２）。
検知温度Ｔが設定温度Ｔ２未満（Ｔ＜Ｔ２，ＳＴ２のＹＥＳ）でかつ設定温度Ｔ１以上（Ｔ≧Ｔ１，ＳＴ３のＹＥＳ）の場合には、検知温度Ｔと設定温度Ｔ１との差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ１）が算出される（ＳＴ４）。さらに、マイク８ａ，８ｂにより騒音Ｎａ，Ｎｂが検出され（ＳＴ５）、両検出騒音の差ΔＮ（＝Ｎａ−Ｎｂ）が算出される（ＳＴ６）。この騒音差ΔＮは冷却ファン７の実質的な騒音に相当するもので、この騒音差ΔＮに応じて上記温度差ΔＴが減少方向に補正され（ＳＴ７）、補正後の温度差ΔＴ´に比例して回転数Ｍを制御するためのファン制御信号が生成される（ＳＴ８）。こうして、温度差ΔＴに応じて決定されるべき回転数Ｍが冷却ファン７の実質的な騒音に応じて減少方向に補正されることにより、気になる騒音をできるだけ低減することができる。

検知温度Ｔが設定温度Ｔ２未満の場合（Ｔ＜Ｔ２，ＳＴ２のＹＥＳ）には、検知温度ＴとＲＯＭ２４内の設定温度Ｔ１とが比較され（ＳＴ３）、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１未満の場合（Ｔ＜Ｔ１，ＳＴ３のＮＯ）、上記回転数Ｍを予め定められた最小回転数Ｍminに設定するファン制御信号が生成される。これにより、ＣＰＵ３に対する冷却作用を維持しながら、気になる騒音を極力低減できる。なお、電気機器によっては、回転数Ｍを零として送風を停止する例もある。

検知温度Ｔが設定温度Ｔ２以上の場合（Ｔ≧Ｔ２，ＳＴ２のＮＯ）には、上記回転数Ｍを予め定められた最大回転数Mmaxに設定するファン制御信号が生成される（ＳＴ１０）。これにより、ＣＰＵ３の過熱を未然に防ぐことができる。

図５は、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１以上かつ設定温度Ｔ２未満のときのＣＰＵ３による回転数制御を模式的に示す図である。
まず減算部３１において検知温度Ｔと設定温度Ｔ１との差ΔＴが算出され、この温度差ΔＴが補正部３２に供給される。また、検出騒音Ｎａと検出騒音Ｎｂとの差ΔＮが減算部３３で算出され、この騒音差ΔＮが補正部３２に供給される。補正部３２は、温度差ΔＴを騒音差ΔＮに応じて減少方向に補正し、温度差ΔＴ´を得る。

このように、温度センサ９の検知温度Ｔにマイク８ａ，８ｂの検出騒音Ｎａ，Ｎｂを加味して冷却ファン７の回転数Ｍを制御することで、ＣＰＵ３及び放熱器４に対する十分な冷却作用を維持しつつ騒音の低減を図ることができる。さらに、冷却ファン７の経時劣化等により騒音Ｎａが大きくなった場合においても、外部の騒音Ｎｂとの差をフィードバックして回転数Ｍを制御するため、騒音Ｎａを一定の大きさに抑えることができる。

なお、この発明は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合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体構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本実施形態の要部を示す斜視図。同実施形態の発熱部であるＣＰＵおよびその近傍の構成を示す概略図。同実施形態の制御回路を示すブロック図。同実施形態の作用を説明するための流れ図。同実施形態のＣＰＵによる回転数制御を模式的に示す図。

符号の説明

１…筐体、１ａ…側面部、１ｂ…側面部、１ｃ…側面部、２…マザーボード、３…ＣＰＵ、４…放熱器、５ａ…通気口、５ｂ…排気口、６…フィルタ、７…冷却ファン、７Ｍ…モータ、８ａ…マイク、８ｂ…マイク、９…温度センサ、２０…商用交流電源、２１…電源回路、２２…ファンコントローラ、２３…チップセット、２４…ＲＯＭ、２５…ＲＡＭ

Claims

発熱部を有する電気機器において、
前記発熱部に冷却風を送る冷却ファンと、
前記発熱部の温度Ｔを検知する温度センサと、
前記冷却ファンの近傍の騒音Ｎａを検出する騒音検出手段と、
前記温度センサの検知温度Ｔおよび前記騒音検出手段の検出騒音Ｎａに応じて前記冷却ファンの回転数Ｍを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電気機器。
前記制御手段は、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１以上かつ設定温度Ｔ２未満（Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２）のとき、その検知温度Ｔと設定温度Ｔ１との差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ１）を求め、求めた温度差ΔＴを検出騒音Ｎａに応じて減少方向に補正し、補正後の温度差ΔＴ´に比例して回転数Ｍを制御するとともに、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１未満（Ｔ＜Ｔ１）のとき回転数Ｍを最小回転数Ｍminまたは零に設定し、検知温度Ｔが設定温度Ｔ２以上（Ｔ２≦Ｔ）のとき回転数Ｍを最大回転数Ｍmaxに設定することを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
当該電気機器の周囲の騒音Ｎｂを検出する騒音検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１以上かつ設定温度Ｔ２未満（Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２）のとき、その検知温度Ｔと設定温度Ｔ１との差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔ１）および検出騒音Ｎａと検出騒音Ｎｂとの差ΔＮ（＝Ｎａ−Ｎｂ）を求め、求めた温度差ΔＴを求めた騒音差ΔＮに応じて減少方向に補正し、補正後の温度差ΔＴ´に比例して回転数Ｍを制御するとともに、検知温度Ｔが設定温度Ｔ１未満（Ｔ＜Ｔ１）のとき回転数Ｍを最小回転数Ｍminまたは零に設定し、検知温度Ｔが設定温度Ｔ２以上（Ｔ２≦Ｔ）のとき回転数Ｍを最大回転数Ｍmaxに設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機器。