JP2010072726A - 電子機器における強制通気のためのファンの制御方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】パーソナルコンピュータなどの電子機器の内部で発生する熱を有効利用できるようにすること。
【解決手段】ユーザによる操作が行われる際に当該ユーザ側に向く面である前面１１ａに設けられた第１の吸排口２１と、第１の吸排口を介して強制通気を行うために設けられた第１のファン２３と、外気の温度を検出するための温度センサ２５と、第１のしきい値および第２のしきい値を記憶するメモリ２７と、温度センサにより検出された温度が第１のしきい値よりも低い場合に第１の吸排口から排気するように第１のファンを駆動し、温度センサにより検出された温度が第２のしきい値よりも高い場合に第１の吸排口から吸気するように第１のファンを駆動する駆動制御部２６とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばノ−ト型のパーソナルコンピュータのように、ユーザにより操作される電子機器における強制通気のためのファンの制御方法、および電子機器に関する。

近年において、パーソナルコンピュータの性能が飛躍的に向上し、これにともなってＣＰＵの発熱量も増大している。特にノ−ト型のパーソナルコンピュータでは、狭いスペースに部品が高密度に実装されているので、内部での発熱に対する対策が重要である。

従来において、パーソナルコンピュータの排熱または冷却のために、ファンが用いられている（特許文献１、２）。つまり、コンピュータ本体の特定の箇所に吸排口を設け、吸排口の内側にファンを設けて空気を吸引しまたは吐出する。また、吸排口と発熱部分との間にダクトを設けることもある。

このような構造によって、発熱部分が通風で強制的に冷却され、温まった空気は吸排口から外部へ排気される。
特開平６−１４０７８２ 特開２００７−１１５０２０

しかし、従来においては、パーソナルコンピュータの内部で発生した熱または熱を冷却した排気などが何らかのために有効利用されているわけではない。

例えば、従来において、発熱部分を冷却した排気は、ダクトを通り、吸排口からユーザに直接に当たらないように外部へ排気される。したがって、内部で発生した熱が有効利用されることなく、単に排気されているに過ぎない。

本発明は、このような点に着目してなされたものであり、パーソナルコンピュータなどの電子機器の内部で発生する熱を有効利用できるようにすることを目的とする。

本発明の一実施形態の制御方法は、ユーザにより操作される電子機器における強制通気のためのファンの制御方法において、外気温度を検出するステップと、外気温度が予め設定された第１のしきい値よりも低い場合に、当該電子機器の内部で温まった空気をユーザ側に向く面に設けられた吸排口から排気するように前記ファンを駆動するステップと、外気温度が予め設定された第２のしきい値よりも高い場合に、前記吸排口から吸気するように前記ファンを駆動するステップと、を有する。

本発明の一実施形態の電子機器は、ユーザによる操作が行われる際に当該ユーザ側に向く面である前面に設けられた第１の吸排口と、前記第１の吸排口を介して強制通気を行うために設けられた第１のファンと、外気の温度を検出するための温度センサと、第１のしきい値および第２のしきい値を記憶する記憶手段と、前記温度センサにより検出された温度が前記第１のしきい値よりも低い場合に前記第１の吸排口から排気するように前記第１のファンを駆動し、前記温度センサにより検出された温度が前記第２のしきい値よりも高い場合に前記第１の吸排口から吸気するように前記第１のファンを駆動する駆動制御部と、を有する。

温度センサにより検出された外気温度が第１のしきい値よりも低い場合には、筐体の内部で温められた空気が第１の吸排口から排気されるので、ユーザは温かく感じることとなる。また、温度が第２のしきい値よりも高い場合には、第１の吸排口から吸気されるので、吸気される風がユーザにあたってユーザは涼しく感じることとなる。

本発明によると、パーソナルコンピュータなどの電子機器の内部で発生する熱を有効利用することができる。

以下において、電子機器の一種であるノ−ト型のパーソナルコンピュータ（ノ−トパソコン、ノ−トＰＣ）に本発明を適用した例について説明する。しかし、以下の例にとらわれることなく、携帯電話、携帯端末装置、ゲーム装置、オーディオビデオ装置、その他の種々の電子機器に本発明を適用することが可能である。

図１は本発明の一実施形態のノ−トパソコン１の外観を示す斜視図、図２はノ−トパソコン１の本体の内部における強制通気のための配置状態を示す図、図３は第１の排気ファン２３ｂの取り付け状態を示す断面図、図４は第１の吸気ファン２３ａの取り付け構造の例を示す断面図、図５は第１の吸気ファン２３ａの外観の例を示す図、図６はファンの制御回路ＣＣの例を示すブロック図、図７は外気温度とファンの制御内容との関係を示す図、図８は操作スイッチＳＷ１〜３の操作による動作の例を示す図である。

図１および図２において、ノ−トパソコン１は、本体１１および表示部１２を有する。表示部１２の筐体３２は、蝶番などによって、本体１１の筐体３１に対して開閉可能に連結されている。図１では、表示部１２を本体１１に対して開いた状態が示されている。

本体１１には、その上面１１ｅに、キーボードやマウスパッドなどの操作部１３が設けられる。本体１１（筐体３１）の前面１１ａには第１の吸排口２１が、左側面１１ｂには第２の吸排口２２が、それぞれ設けられる。前面１１ａは、ユーザによる操作が行われる際に当該ユーザ側に向く面である。

第１の吸排口２１には、そこを介して強制通気を行うための第１のファン２３が設けられる。第２の吸排口２２には、そこを介して強制通気を行うための第２のファン２４が設けられる。

第１の吸排口２１は、吸気口２１ａおよび排気口２１ｂからなり、第２の吸排口２２は吸気口２２ａおよび排気口２２ｂからなる。これら、吸気口２１ａ、２２ａ、排気口２１ｂ、２２ｂは、空気が流通するための穴であり、本実施形態においては、横方向に長いスリット状となっている。なお、吸気口２１ａ，２２ａ、排気口２１ｂ、２２ｂは、単なる穴ではなく、ダクトであってもよい。

図２に示すように、吸気口２１ａには第１の吸気ファン２３ａが、排気口２１ｂには第１の排気ファン２３ｂが、吸気口２２ａには第２の吸気ファン２４ａが、排気口２２ｂには第２の排気ファン２４ｂが、それぞれ筐体３１の内部に設けられている。

したがって、第１の吸気ファン２３ａを駆動すると、吸気口２１ａから外気を吸気する。第１の排気ファン２３ｂを駆動すると、排気口２１ｂから内部の空気を排気する。同様に、第２の吸気ファン２４ａまたは第２の排気ファン２４ｂを駆動すると、吸気口２２ａから外気を吸気し、または排気口２２ｂから内部の空気を排気する。

なお、これら第１の吸気ファン、第１の排気ファン、第２の吸気ファン、第２の排気ファンの全体または一部を、「ファン」と記載することがある。

図３および図４に示すように、第１の吸気ファン２３ａおよび第１の排気ファン２３ｂは、筐体３１の内部において、その長手方向が水平方向に沿うように配置されている。つまり、それらは、駆動によって空気を図３および図４における上下方向（鉛直方向）に送るような姿勢で取り付けられている。

第１の吸気ファン２３ａおよび第１の排気ファン２３ｂは、同じ仕様のものが風向が互いに逆になるように取り付けられている。

ファン２３ａ，２３ｂと、筐体３１の上板部３３ａおよび底板部３３ｂとのそれぞれの間には、空気が流通するための空間ＫＫが設けられている。さらに、ファン２３ａの縁部と、上板部３３ａまたは底板部３３ｂとの間に、空気が効率よく流れるように仕切るための仕切り板３５ａ，ｂが、それぞれの空間ＫＫにおいて斜め方向に設けられている。ファン２３ｂの縁部と上板部３３ａまたは底板部３３ｂとの間においても、同様の仕切り板３６ａ，ｂがそれぞれの空間ＫＫに斜め方向に設けられている。

仕切り板３６ａ，ｂによって、ファン２３ｂを駆動したときに排気口２１ｂから空気を排気するように、空気流が形成される。仕切り板３５ａ，ｂによって、ファン２３ａが駆動したときに吸気口２１ａから外気を吸気するように、空気流が形成される。

なお、ファン２３ａ，２３ｂは、それぞれ、スペーサ３８によって上板部３３ａから離した状態で、ネジ３７によって上板部３３ａに取り付けられている。仕切り板３５ａ，３６ａの一方の端部は、スペーサ３８とファン２３ａまたは２３ｂとの間に挟まれた状態で取り付けられている。

なお、図５に示すように、ファン２３ａのケーシングＣＳは、上面視および底面視がほぼ正方形を呈し、かつ各側面視が長方形を呈している。電線を介してモータＭに電力を供給することによってモータＭが回転駆動する。モータＭの軸に取り付けられた羽根ＦＮが回転することによって送風が行われる。

モータＭには、直流モータまたは交流モータなどが用いられる。例えば、直流の５ボルトまたは１２ボルト程度の電圧で駆動される小型のものが用いられる。このようなファン２３ａの構造、形状、仕様などは公知である。他のファン２３ｂ，２４ａ，２４ｂについても、ファン２３ａと同じ構造である。

さて、図１に戻って、本体１１の上面１１ｅの手前側中央部には、ノ−トパソコン１の外気つまり筐体３１の外側の温度（外気温度）を検出するための温度センサ２５が設けられている。温度センサ２５は、ノ−トパソコン１の内部の温度に影響されることなく周囲の温度を検出するためのものであるから、ノ−トパソコン１の内部の発熱部分からはできるだけ遠い位置に設けるのが好ましい。温度センサ２５を筐体３１に取り付けるに当たって、断熱材などを介して取り付ければよい。特に、温度センサ２５を表示部１２に取り付ける場合には、断熱材などによって充分に伝熱を遮断して取り付ける必要がある。

なお、温度センサ２５として、例えば、サーモパイルを利用した非接触形の絶対温度センサの他、サーミスタ、半導体センサ、薄膜温度センサ、感温抵抗センサなど、種々の素子を用いることができる。

また、筐体３１の上面１１ｅのパームレストの部分、つまり例えばマウスパッドの両側の部分などに、サーミスタなどのような接触形の温度センサを設け、これによってユーザの手の温度（体温）を検出してもよい。この場合に、ユーザの手の温度に応じて、ユーザの手の温度をも加味して、ファン２３ａ，ｂ，２４ａ，ｂの制御を行ってもよい。例えば、ユーザの体温が低い場合にのみユーザに向かって排気口２１ｂから排気し、ユーザの体温が高い場合には吸気口２１ａから吸気する、といった制御を行ってもよい。

また、本体１１の左側面１１ｂには、３つの操作スイッチＳＷ１〜３が設けられている。操作スイッチＳＷ１は、後述する駆動制御部により駆動を行う自動運転モードと、駆動制御部による駆動に代えて操作スイッチＳＷ２，３による駆動を行う手動運転モードとを切り替えるための運転モード切り替えスイッチである。操作スイッチＳＷ２，３は、手動運転モードにおいて有効となり、ファン２３ａ，ｂ、２４ａ，ｂに対して、駆動または停止を手動により選択するためのスイッチである。

図２において、筐体３１の内部に、ＣＰＵ４１、ＤＶＤドライブ４２、ハードディスク４３、プリント基板４４などが示されている。ＣＰＵ４１には、それ自体を冷却するためのファンが設けられている。プリント基板４４には、次に説明する駆動制御部２６が実装されている。

図６において、制御回路ＣＣは、ファンを駆動制御する駆動制御部２６、およびスイッチング素子Ｑ１〜４などからなっている。駆動制御部２６には、第１のしきい値ｔｈ１および第２のしきい値ｔｈ２が、半導体記憶素子などのメモリ２７に記憶されている。

駆動制御部２６は、温度センサ２５から入力された温度（温度信号）ＳＴ、操作スイッチＳＷ１〜３のオンオフ信号ＳＳＷ１〜３などに基づいて、出力信号Ｓ１〜４を出力する。出力信号Ｓ１〜４がオンになると、それに対応したスイッチング素子Ｑ１〜４がオンし、ファン２３ａ，ｂ、２４ａ，ｂに電圧が供給されて駆動される。

操作スイッチＳＷ１によって自動運転モードに切り替えられると、温度ＳＴと第１のしきい値ｔｈ１および第２のしきい値ｔｈ２が比較され、駆動制御のための自動運転が行われる。

すなわち、温度センサ２５により検出された温度ＳＴが第１のしきい値ｔｈ１よりも低い場合には、排気口２１ｂから排気するように、ファン２３ｂを駆動する。これによって、外気の温度が低い場合に、ノ−トパソコン１を操作するユーザに排気口２１ｂから排気される温かい風があたり、ユーザは温かく感じることとなる。つまり、ユーザに対する暖房効果が得られる。

また、温度ＳＴが第２のしきい値ｔｈ２よりも高い場合には、吸気口２１ａから吸気するように、ファン２３ａを駆動する。これによって、外気の温度が高い場合に、吸気口２１ａから吸気される風がユーザにあたり、ユーザは涼しく感じることとなる。つまり、ユーザに対する冷房効果が得られる。

また、温度ＳＴが第１のしきい値ｔｈ１よりも低い場合に、吸気口２２ａから吸気するように、ファン２４ａを駆動する。これによって、排気口２１ｂから排気される温風の風量が増大し、ユーザはより温かく感じることとなる。

また、温度ＳＴが第２のしきい値ｔｈ２よりも高い場合に、排気口２２ｂから排気するように、ファン２４ｂを駆動する。これによって、吸気口２１ａから吸気される風の風量が増大し、ユーザはより涼しく感じることとなる。

第１のしきい値ｔｈ１として、例えば摂氏１８度〜２０度程度に設定することができ、第２のしきい値ｔｈ２として、例えば２５度〜２８度程度に設定することができる。

第１のしきい値ｔｈ１を１８度に設定し、第２のしきい値ｔｈ２を２７度に設定した場合のファンの制御内容の例が図７に示されている。

図７において、温度ＳＴが第１のしきい値ｔｈ１と第２のしきい値ｔｈ２との間であった場合に、ファン２４ｂを駆動して排気口２２ｂから排気するように制御する。しかし、温度ＳＴが第１のしきい値ｔｈ１と第２のしきい値ｔｈ２との間である場合には、その制御内容は任意としてもよい。

次に、操作スイッチＳＷ１によって手動運転モードに切り替えられた場合の駆動制御部２６の動作について説明する。

図８において、操作スイッチＳＷ２がオフの場合は、手動によるファン制御が行われない。つまり、いずれのファン２３ａ，ｂ、２４ａ，ｂも停止状態となる。操作スイッチＳＷ２がオンの場合は、手動によるファン制御が行われる。この場合に、操作スイッチＳＷ３がオフの場合は、ファン２３ａを駆動して吸気口２１ａから吸気し、かつファン２４ｂを駆動して排気口２２ｂから排気するように制御する。つまり、ユーザに対する冷房を行う。

また、操作スイッチＳＷ３がオンの場合は、ファン２３ｂを駆動して排気口２１ｂから排気し、かつファン２４ａを駆動して吸気口２２ａから吸気するように制御する。つまり、ユーザに対する暖房を行う。

このような駆動制御部２６は、専用のＣＰＵまたはＭＰＵ、またはこれとＧＰＩＯ（Ｉ／Ｏポート）などによって実現することができる。また、ノ−トパソコン１のデータ処理に用いられるＣＰＵ４１を利用することも可能である。また、駆動制御部２６のための専用のハードウエアによって、またはそれとＣＰＵなどとの組み合わせによって、それぞれ実現することが可能である。

上に述べたように、本実施形態のノ−トパソコン１によると、ユーザに対する暖房または冷房を行うことができるので、ユーザは快適にノ−トパソコン１の操作を行うことができる。ノ−トパソコン１を使用する際の部屋の温度が低い場合でも、ノ−トパソコン１それ自体によってユーザの暖房が行われるので、部屋の暖房を停止させることも可能であり、省エネ化が図られる。

しかも、ノ−トパソコン１の内部で発生した熱を利用してユーザの暖房を行うので、熱の有効利用が図られる。

上に述べた実施形態において、吸気口２１ａおよび排気口２１ｂに、風向を可変するためのルーバを設けてもよい。第２の吸排口２２を左側面１１ｂに設けたが、右側面、背面、または底面などに設けてもよい。

上に述べた実施形態においては、各ファンを吸気専用または排気専用に用いたが、モータＭの回転方向を変更可能なファンを吸排兼用で使用し、吸気と排気で電圧の極性や位相などを切り替えるようにしてもよい。

その他、吸気口２１ａ、２２ａ、排気口２１ｂ、２２ｂ、ファン２３ａ，ｂ、２４ａ，ｂ、温度センサ２５、駆動制御部２６、筐体３１、またはノ−トパソコン１などの全体または各部の構成、構造、形状、寸法、個数、機能、設定温度の範囲、制御内容または順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の一実施形態のノ−トパソコンの外観を示す斜視図である。 ノ−トパソコンの本体の内部における強制通気のための配置状態を示す図である。 第１の排気ファンの取り付け状態を示す断面図である。 第１の吸気ファンの取り付け構造の例を示す断面図である。 第１の吸気ファンの外観の例を示す図である。 ファンの制御回路を示すブロック図である。 外気温度とファンの制御内容との関係を示す図である。 操作スイッチの操作による動作を示す図である。

符号の説明

１ ノ−トパソコン（電子機器）
１１ 本体
１１ａ 前面
３１ 筐体
２１ 第１の吸排口（吸排口）
２１ａ 吸気口
２１ｂ 排気口
２２ 第２の吸排口
２２ａ 吸気口
２２ｂ 排気口
２３ 第１のファン
２３ａ 第１の吸気ファン
２３ｂ 第１の排気ファン
２４ 第２のファン
２４ａ 第２の吸気ファン
２４ｂ 第２の排気ファン
２５ 温度センサ
２６ 駆動制御部
２７ メモリ（記憶手段）
ｔｈ１ 第１のしきい値
ｔｈ２ 第２のしきい値
ＳＷ１ 操作スイッチ（運転モード切り替えスイッチ）
ＳＷ２〜３ 操作スイッチ

Claims (6)

1. ユーザにより操作される電子機器における強制通気のためのファンの制御方法において、
   外気温度を検出するステップと、
   外気温度が予め設定された第１のしきい値よりも低い場合に、当該電子機器の内部で温まった空気をユーザ側に向く面に設けられた吸排口から排気するように前記ファンを駆動するステップと、
   外気温度が予め設定された第２のしきい値よりも高い場合に、前記吸排口から吸気するように前記ファンを駆動するステップと、
   を有することを特徴とする電子機器における強制通気のためのファンの制御方法。
2. ユーザにより操作される電子機器において、
   ユーザによる操作が行われる際に当該ユーザ側に向く面である前面に設けられた第１の吸排口と、
   前記第１の吸排口を介して強制通気を行うために設けられた第１のファンと、
   外気の温度を検出するための温度センサと、
   第１のしきい値および第２のしきい値を記憶する記憶手段と、
   前記温度センサにより検出された温度が前記第１のしきい値よりも低い場合に前記第１の吸排口から排気するように前記第１のファンを駆動し、前記温度センサにより検出された温度が前記第２のしきい値よりも高い場合に前記第１の吸排口から吸気するように前記第１のファンを駆動する駆動制御部と、
   を有することを特徴とする電子機器。
3. 前記前面以外の面に設けられた第２の吸排口と、
   前記第２の吸排口によって強制通気を行うために設けられた第２のファンを有し、
   前記駆動制御部は、
   前記温度センサにより検出された温度が第１のしきい値よりも低い場合に前記第２の吸排口から吸気するように前記第２のファンを駆動し、前記温度センサにより検出された温度が第２のしきい値よりも高い場合に前記第２の吸排口から排気するように前記第２のファンを駆動する、
   請求項２記載の電子機器。
4. 前記駆動制御部は、
   前記温度センサにより検出された温度が第１のしきい値よりも高くかつ前記第２のしきい値よりも低い場合に、前記第１のファンを停止し、かつ、前記第２の吸排口から排気するように前記第２のファンを駆動する、
   請求項３記載の電子機器。
5. 前記第１の吸排口として、第１の吸気口および第１の排気口が設けられており、
   前記第１のファンとして、前記第１の吸気口に取り付けられた第１の吸気ファンおよび前記第１の排気口に取り付けられた第１の排気ファンが用いられ、
   前記第１の吸気ファンと前記第１の排気ファンとは、同じ仕様のものが風向が互いに逆になるように取り付けられている、
   請求項３または４記載の電子機器。
6. 前記駆動制御部により駆動を行う自動運転モードと、前記駆動制御部による駆動に代えて操作スイッチによる駆動を行う手動運転モードとを切り替えるための運転モード切り替えスイッチが設けられており、
   前記手動運転モードにおいて有効になる操作スイッチによって、前記第１のファンおよび前記第２のファンについて、運転または停止を選択できるようになっている、
   請求項３ないし５のいずれかに記載の電子機器。

Images