JP2011199205A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱を伴って動作するCPU等の電子部品と、この電子部品に冷却風を送る冷却ファンとを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device including an electronic component such as a CPU that operates with heat generation, and a cooling fan that sends cooling air to the electronic component.
パーソナルコンピュータ等の一般的な電子機器には、CPU(Central Processing Unit)や電源ユニットのように動作に伴って発熱するデバイスが実装されており、機器の正常な動作を保つためには各デバイスをそれぞれの定格温度内で動作させる必要がある。したがって電子機器が発熱量の大きいデバイスを備え、自然空冷のみでは不十分である場合には、何らかの方法によって当該デバイスを冷却しなければならない。従来の冷却方法としては、デバイスの中でも特に発熱量が大きい電源ユニットに送風すると共に機器の筐体内の空気を筐体外に排気する電源ファンを設ける方法が主流である。 Devices such as a CPU (Central Processing Unit) and a power supply unit that generate heat during operation are mounted on general electronic devices such as personal computers, and each device must be installed in order to maintain normal operation of the device. It is necessary to operate within each rated temperature. Therefore, when an electronic device is provided with a device that generates a large amount of heat and natural air cooling alone is not sufficient, the device must be cooled by some method. As a conventional cooling method, a method of providing a power supply fan that blows air to a power supply unit that generates a particularly large amount of heat among devices and exhausts air inside the housing of the device to the outside of the housing is the mainstream.
近年ではCPUの高性能化が進み、CPUの発熱量が増大している。これに伴って電子機器には、前記電源ファンの他に、CPUに設けられたヒートシンクに送風するCPUファンが設けられることが多い。 In recent years, CPU performance has increased and the amount of heat generated by the CPU has increased. Accordingly, electronic devices are often provided with a CPU fan that blows air to a heat sink provided in the CPU in addition to the power supply fan.
前記CPUファンは、騒音対策や省電力化の観点から、CPUに設けられたサーミスタが検知する温度に応じて回転速度が可変制御されることがある。例えば特許文献1には、PWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)方式の制御を取り入れ、CPUの温度に応じてCPUファンの回転速度を可変制御する方法が開示されている。
The rotational speed of the CPU fan may be variably controlled according to the temperature detected by the thermistor provided in the CPU from the viewpoint of noise countermeasures and power saving. For example,
電源ファンおよびCPUファンのように複数のファンを電子機器に設けると、機器の製造コストが増大するとの問題が生じる。また、各ファンを設置するためのスペースを電子機器の筐体内に設ける必要があるため、機器の小型化が困難となる。 When a plurality of fans such as a power supply fan and a CPU fan are provided in an electronic device, there arises a problem that the manufacturing cost of the device increases. In addition, since it is necessary to provide a space for installing each fan in the casing of the electronic device, it is difficult to reduce the size of the device.
一方、電子機器に設けられるファンの数を減らせば、発熱量が大きい高性能なデバイスを使用できなくなるため、電子機器の性能を著しく低下させることになる。 On the other hand, if the number of fans provided in the electronic device is reduced, it becomes impossible to use a high-performance device that generates a large amount of heat, so that the performance of the electronic device is significantly reduced.
本発明は、上記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、電子機器が備える各デバイスを十分に冷却しつつも冷却ファンの数を減らし、機器の製造コストの削減および機器の小型化を図ることである。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object of the present invention is to reduce the number of cooling fans while sufficiently cooling each device included in the electronic apparatus, to reduce the manufacturing cost of the apparatus, and to the apparatus Is to reduce the size.
本発明の一態様における電子機器は、発熱を伴って動作する第1発熱デバイス及び第2発熱デバイスと、前記第1発熱デバイス及び前記第2発熱デバイスに冷却風を送る冷却ファンと、前記冷却ファンを回転駆動するファンモータと、前記第1発熱デバイスの温度を検出する第1温度検出手段と、前記第2発熱デバイスの温度を検出する第2温度検出手段と、前記第1温度検出手段によって検出される温度及び前記第2温度検出手段によって検出される温度を用いて前記ファンモータの回転速度を可変制御する制御手段と、を備えている。 An electronic apparatus according to an aspect of the present invention includes a first heat generating device and a second heat generating device that operate with heat generation, a cooling fan that sends cooling air to the first heat generating device and the second heat generating device, and the cooling fan Detected by the first temperature detecting means, the first temperature detecting means for detecting the temperature of the first heat generating device, the second temperature detecting means for detecting the temperature of the second heat generating device, and the first temperature detecting means. Control means for variably controlling the rotational speed of the fan motor using the detected temperature and the temperature detected by the second temperature detecting means.
上記のような手段を講じた本発明によれば、電子機器が備える各デバイスを十分に冷却しつつも冷却ファンの数を減らし、機器の製造コストの削減および機器の小型化を図ることができる。 According to the present invention in which the above measures are taken, it is possible to reduce the number of cooling fans while sufficiently cooling each device included in the electronic device, thereby reducing the manufacturing cost of the device and reducing the size of the device. .
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下に説明する電子機器1は、パーソナルコンピュータ、ネットワークに接続されたサーバ装置、各種帳票の発行に使用される事務用コンピュータ、店舗における会計業務に使用されるPOS(Point Of Sales)端末などの各種電子機器を含むものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
[装置構造]
先ず、電子機器1の装置構造について説明する。
図1は、電子機器1の筐体内部を上方から見た状態を示す模式図であり、図2は、図1に示した電子機器1のA−A断面を示す模式図である。
図1および図2に示した2は筐体であり、その一側壁には網目状の吸気口2aが設けられ、この吸気口2aが設けられた側壁と対向する側壁には網目状の排気口2bが設けられている。この筐体2内には、電源ユニット3(第1発熱デバイス)と、この電源ユニット3の上方に配置されたエンジンボード4と、このエンジンボード4の上面側であって電源ユニット3よりも吸気口2a側に実装されたCPU5(第2発熱デバイス)と、排気口2bの近傍に設けられた冷却ファン6と、当該電子機器1の制御に必要な各種のデバイス(不図示)などが収納されている。
[Device structure]
First, the device structure of the
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state in which the inside of a housing of the
1 and FIG. 2 is a housing, which has a mesh-
電源ユニット3は、例えばATX規格に準拠したものであり、商用交流電源あるいはバッテリ等の電源からの入力を複数の所定電圧の直流出力に変換し、電子機器1の各部に供給する。
The
エンジンボード4は、例えばATX規格に準拠したマザーボード等で構成され、CPU5の他にチップセット、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、および各種コントローラ等のオンボードデバイスが実装されている。
The
CPU5は、電子機器1の主制御手段として機能するものであり、BIOS(Basic Input/Output)やOS(Operating System)の制御下にて各種の演算を実行する。エンジンボード4に実装されたCPU5を含む各デバイスは、電源ユニット3から電源供給を受けて動作する。
The
なお、電源ユニット3やCPU5には、空冷性能を高めるために複数の放熱フィンを設けて表面積を増大させたヒートシンク(不図示)が取り付けられている。
Note that a heat sink (not shown) in which a plurality of heat radiation fins are provided to increase the surface area is attached to the
冷却ファン6が回転すると、図1および図2に破線矢印で示したように、吸気口2aから排気口2bに向けた気流が発生する。すなわち、吸気口2aから取込まれた外気がCPU5および電源ユニット3に冷却風として送風され、CPU5および電源ユニット3に設けられた前記ヒートシンクから熱を奪った後に排気口2bから排気される。
When the
[制御回路]
冷却ファン6の駆動に関わる制御回路を図3に示している。
この制御回路は、エンジンボード4およびCPU5に実装された各部で構成されるCPU側回路Yと、電源ユニット3に設けられた各部および冷却ファン6を回転させるファンモータ6Mで構成される電源側回路Xとで構成されている。
[Control circuit]
A control circuit related to driving of the
The control circuit includes a CPU side circuit Y composed of parts mounted on the
電源側回路Xは、前記ファンモータ6Mと、電源ユニット3の温度Tpsを検出するサーミスタ20(第1温度検出手段)と、トランジスタ21とを備えている。一方、CPU側回路Yは、ファンモータ6Mの駆動信号を出力するファンコントローラ10(制御手段)と、CPU5の温度Tcpuを検出するサーミスタ11(第2温度検出手段)と、BIOSが記憶されたBIOS−ROM12と、トランジスタ13とを備えている。
The power supply side circuit X includes the
BIOS−ROM12には、電子機器1の基本動作プログラムであるBIOSが記憶されている。BIOSを構成するデータには、ファンモータ6Mの回転速度制御に用いられる基準温度Txが含まれている。この基準温度Txは、電源ユニット3が正常に動作できる定格温度内の値に設定されている。
The BIOS-
ファンコントローラ10は、ファンモータ6Mの駆動が必要な場合、ファンモータ6MをPWM制御するための駆動信号Cpwmおよびファンモータ6Mを最大回転速度で回転させるための駆動信号Cmaxのいずれか一方を出力する。駆動信号Cpwmは、所定周期で出力される一定の大きさのパルスからなる信号であり、トランジスタ13に出力される。駆動信号Cmaxは、一定の大きさの連続した信号であり、トランジスタ21に出力される。
When the
トランジスタ13,21は、それぞれファンコントローラ10から入力される駆動信号Cpwm,Cmaxを、ファンモータ6Mを回転させるための駆動電流に変換してファンモータ6Mに出力する。
The
ファンモータ6Mには電源電圧Vccが接続されており、トランジスタ13,21のいずれか一方から駆動電流が入力されたタイミングで駆動され、冷却ファン6を回転させる。
A power supply voltage Vcc is connected to the
このような構成の制御回路においては、ファンコントローラ10から駆動信号Cpwmが出力されているとき、ファンモータ6Mの回転速度が駆動信号Cpwmのデューティ比に応じて変化する。ここでデューティ比とは、駆動信号Cpwmの周期Tに対するパルス幅の割合である。一方、ファンコントローラ10から駆動信号Cmaxが出力されているとき、ファンモータ6Mが最大回転速度Rmaxで回転する。
In the control circuit having such a configuration, when the drive signal Cpwm is output from the
[ファンモータ制御]
ファンコントローラ10によるファンモータ6Mの制御について具体的に説明する。
筐体2に設けられた電源投入釦が押下げられるなどして電子機器1に動作電源が投入されると、BIOS制御下にてCPU5が各部の診断および初期化を行う。ファンコントローラ10は、前記初期化等が完了した後、図5に示したフローチャートに沿った処理を実行してファンモータ6Mを制御する。
[Fan motor control]
The control of the
When the operation power is turned on to the
この処理において先ずファンコントローラ10は、電源側回路Xのサーミスタ20が検出する温度Tpsを取得する(ステップS1)。続いてファンコントローラ10は、BIOS−ROM12から基準温度Txを読み込み、温度Tpsと基準温度Txとを比較する(ステップS2)。
In this process, first, the
温度Tpsが基準温度Tx未満である場合(ステップS2の「Tps<Tx」)、ファンコントローラ10は、サーミスタ11が検出するCPU5の温度TcpuがCPU5の定格温度を超えないように、温度Tcpuに応じたデューティ比の駆動信号Cpwmを出力してファンモータ6MをPWM制御する(ステップS3)。
When the temperature Tps is lower than the reference temperature Tx (“Tps <Tx” in step S2), the
ステップS3のPWM制御におけるCPU5の温度Tcpuとファンモータ6Mの回転速度との関係を図4に示している。ファンコントローラ10は、サーミスタ11によって検出される温度Tcpuがデューティ比増加の開始点である開始温度T1未満である場合、ファンモータ6Mを最低回転速度Rminで回転させるデューティ比の駆動信号Cpwmを生成し、トランジスタ13に出力する。やがて温度Tcpuが開始温度T1に達した後、ファンコントローラ10は生成する駆動信号Cpwmのデューティ比を温度Tcpuに比例して増加させていく。このとき駆動信号Cpwmのデューティ比の増加にともなってファンモータ6Mの回転速度が速くなる。その後、駆動信号Cpwmのデューティ比が100%になると、ファンモータ6Mが最大回転速度Rmaxで回転する。
このようにステップS3の処理では、ファンモータ6Mの回転速度がCPU5の温度Tcpuに応じて可変制御される。
FIG. 4 shows the relationship between the temperature Tcpu of the
Thus, in the process of step S3, the rotational speed of the
一方、ステップS2の処理において温度Tpsが基準温度Tx以上である場合(ステップS2の「Tps≧Tx」)、ファンコントローラ10は、駆動信号Cmaxをトランジスタ21に出力し、ファンモータ6Mを最大回転速度Rmaxにて回転させる(ステップS4)。これにより、電源ユニット3には十分な冷却風が送風されるので、電源ユニット3の温度Tpsが定格温度を超えることはない。
On the other hand, when the temperature Tps is equal to or higher than the reference temperature Tx in the process of step S2 (“Tps ≧ Tx” of step S2), the
ファンコントローラ10は、電子機器1への電源供給が停止されるまでステップS1〜S4の処理を実行する。
The
以上説明したように、本実施形態における電子機器1は、CPU5の温度Tcpuと電源ユニット3の温度Tpsとを用いて冷却ファン6の回転速度を変化させ、電源ユニット3およびCPU5のそれぞれが定格温度を超えないように冷却する。このようにすることで電子機器1に設けられる冷却ファンの数が減り、電子機器1の製造コストを低下させることができる。また、冷却ファン1つ分の設置スペースを省略できるので、電子機器1を小型化することができる。
As described above, the
また、電源ユニット3の温度Tpsが基準温度Txを超えるまではCPU5の温度Tcpuに応じたPWM制御にてファンモータ6Mを駆動する。したがって、ファンモータ6Mの駆動音および冷却ファン6の風切り音等の騒音やファンモータ6Mの駆動電力を極力低く保つことができる。
Further, the
また、通常CPU5よりも多量の熱を発する電源ユニット3に対して、CPU5を冷却風の上流側に配置している。したがって、CPU5の雰囲気温度が電源ユニット3の発熱によって上昇し、CPU5が過熱されるような事態を防止することができる。なお、冷却風の上流側に配置されたCPU5から発せられた熱により電源ユニット3の雰囲気温度が上昇したとしても、電源ユニット3が基準温度Txを超えた際にはファンモータ6Mが最大回転速度Rmaxで駆動されるので、電源ユニット3が定格温度以上に過熱されることはない。
Further, the
なお、本発明は、前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。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Specific examples of modifications are as follows.
(1)前記実施形態では、エンジンボード4を挟んで電源ユニット3およびCPU5が配置されるとした。しかしながら、電源ユニット3およびCPU5の配置位置は、これに限られるものではない。例えば図6に示すように、電源ユニット3を筐体2の上側の内壁に固定されたケース8に収納し、その下方に配置されたエンジンボード4の上面側にCPU5を実装してもよい。このように電源ユニット3とCPU5の配置位置を変更した場合であっても、前記実施形態にて開示した構成と同様の効果を奏する。
(1) In the above embodiment, the
(2)また、冷却ファン6によって効率的にCPU5を冷却すべく、図7に示すように冷却ファン6の一部からCPU5の近傍まで延出する排気ダクト9を設けてもよい。このようにすれば、冷却ファン6の回転に伴ってCPU5の周囲に気流が発生するため、CPU5が効率的に冷却される。
(2) Further, in order to efficiently cool the
(3)また、前記実施形態では、電源ユニット3およびCPU5が冷却ファン6による冷却対象のデバイスである例について説明した。しかしながら、動作に伴って発熱する他のデバイス、例えばハードディスクドライブ、各種メモリ、および各種コントローラなどを冷却対象のデバイスとして選定し、本発明を適用してもよい。冷却対象のデバイスを変更して実施する場合には、冷却対象とするデバイス毎にサーミスタ等の温度検出手段を設け、検出された各温度を用いてファンモータ6Mの回転速度を可変制御すればよい。
(3) In the embodiment, the example in which the
(4)また、前記実施形態では、電源ユニット3の温度Tpsが基準温度Txを超えた場合にファンモータ6Mを最大回転速度Rmaxで回転させるとした。しかしながら最大回転速度Rmaxでなくとも、電源ユニット3およびCPU5が定格温度を超えない範囲内で設定された一定の回転速度にてファンモータ6Mを回転させてもよいし、温度Tpsに応じて可変的に設定される回転速度にてファンモータ6Mを回転させてもよい。
(4) In the above embodiment, the
(5)また、前記実施形態では、電源ユニット3の温度Tpsが基準温度Txを下回る場合にファンモータ6Mの回転速度を温度Tcpuに応じてPWM制御するとした。しかしながら、PWM制御ではない他の制御方式にてファンモータ6Mの回転速度を可変制御してもよいし、CPU5が定格温度を超えない範囲内で設定された一定の回転速度にてファンモータ6Mを回転させてもよい。
(5) In the above embodiment, when the temperature Tps of the
このように、温度Tps,Tcpuを用いて如何にファンモータ6Mの回転速度を制御するかについては、種々の変形実施が可能である。
As described above, various modifications can be made as to how the rotational speed of the
この他、前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。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
1…電子機器、2…筐体、3…電源ユニット、4…エンジンボード、5…CPU、6…冷却ファン、6M…ファンモータ、10…ファンコントローラ、11,20…サーミスタ、Tps…電源ユニット温度、Tcpu…CPU温度、Tx…基準温度、Rmax…最大回転速度
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1発熱デバイス及び前記第2発熱デバイスに冷却風を送る冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転駆動するファンモータと、
前記第1発熱デバイスの温度を検出する第1温度検出手段と、
前記第2発熱デバイスの温度を検出する第2温度検出手段と、
前記第1温度検出手段によって検出される温度及び前記第2温度検出手段によって検出される温度を用いて前記ファンモータの回転速度を可変制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする電子機器。 A first heat generating device and a second heat generating device operating with heat generation;
A cooling fan for sending cooling air to the first heat generating device and the second heat generating device;
A fan motor that rotationally drives the cooling fan;
First temperature detecting means for detecting the temperature of the first heat generating device;
Second temperature detecting means for detecting the temperature of the second heat generating device;
Control means for variably controlling the rotational speed of the fan motor using the temperature detected by the first temperature detection means and the temperature detected by the second temperature detection means;
An electronic device comprising:
前記ファンモータは、前記制御手段から出力されるPWM信号のデューティ比に応じた回転速度で回転することを特徴とする請求項4に記載の電子機器。 When the temperature detected by the first temperature detecting means is lower than the reference temperature, the control means outputs a PWM signal having a duty ratio corresponding to the temperature detected by the second temperature detecting means,
The electronic apparatus according to claim 4, wherein the fan motor rotates at a rotation speed corresponding to a duty ratio of a PWM signal output from the control unit.
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