JP2017199786A - 電子装置および電子装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力で結露を予防する電子装置を提供する。
【解決手段】電子装置は、発熱部を有する電子機器１０と、電子機器を収容する筐体２０と、筐体に収容されたファン３０と、結露の発生を予測する結露予測部４０と、ファンを制御するファン制御部５０とを有している。電子機器は、発熱部１１を有している。筐体は、電子機器を収容し、機械的衝撃や、水分などから保護する。ファンは、筐体に収容され、電子機器から放出された熱気を、筐体の結露が発生すると予測される領域に移送する。結露予測部は、筐体の内部および外部の温湿度に基づいて筐体内部に結露が発生することを予測する。ファン制御部は、結露予測部が結露を予測したときのみファンが動作するように、ファンを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子装置および電子装置の制御方法に関する。

筐体に電子機器を収容した電子装置が広く用いられている。このような電子装置で、筐体内に結露が発生すると、故障、性能低下、寿命の短縮などを引き起こす場合がある。このため、結露を予防する仕組みが必要となる。

例えば特許文献１には、光学素子群を冷却するための冷媒回路と、冷気の風路となるダクトと、送風ファンとを備えた映像プロジェクタで、ダクト外面の温度を外気の露点温度以上とするヒーターを設けて結露を予防する技術が開示されている。

特開２００９−２５８６７０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、冷却を行うための冷媒回路と送風ファンに加えて、ヒーターを加熱する電力が必要であり、トータルの消費電力が増大するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、低消費電力で結露を予防する電子装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の電子装置は、発熱部を有する電子機器と、電子機器を収容する筐体と、筐体に収容されたファンと、結露の発生を予測する結露予測部と、ファンを制御するファン制御部とを有している。電子機器は、発熱部を有している。筐体は、電子機器を収容し、機械的衝撃や、水分などから保護する。ファンは、筐体に収容され、電子機器から放出された熱気を、筐体内の結露が発生すると予測される領域に移送する。結露予測部は、筐体の内部および外部の温湿度に基づいて筐体内部に結露が発生することを予測する。ファン制御部は、結露予測部が結露を予測したときのみファンが動作するように、ファンを制御する。

本発明の効果は、低消費電力で結露を予防する電子装置を提供できることである。

第１の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態を示す断面図である。 第２の実施形態の結露予測部の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態を示す断面図である。 第４の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電子装置を示すブロック図である。電子装置は、発熱部を有する電子機器１と、電子機器１を収容する筐体２と、筐体２に収容されたファン３と、結露の発生を予測する結露予測部４と、ファン３を制御するファン制御部５とを有している。

電子機器１は、発熱部を有している。具体的には、例えば、集積回路や電子部品を搭載した回路基板とすることができるが、発熱部があれば、その機能や形状に制約はない。

筐体２は、電子機器１を収容し、機械的衝撃や、水分などから保護する。

ファン３は、筐体２に収容され、電子機器１から放出された熱気を、筐体内の結露が発生すると予測される領域に移送する。

結露予測部４は、筐体２の内部の空気（以降、内気と称する）と、外気の温湿度と、筐体２０の内部で結露が発生すると予測される領域の温度とに基づいて筐体２内部に結露が発生することを予測する。

ファン制御部５は、結露予測部４が結露を予測したときのみファン３が動作するように、ファン３を制御する。

以上の構成とすることにより、少ない消費電力で電子装置の結露の発生を予防することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の電子装置を示す断面図である。電子装置は、発熱部を有する電子機器１０と、電子機器１０を収容する筐体２０と、筐体２０に収容されたファン３０と、結露の発生を予測する結露予測部４０と、ファン３０を制御するファン制御部５０とを有している。また筐体２０の内気の温湿度を計測する温湿度センサー６０と、筐体２０の外気の温湿度を計測する温湿度センサー７０と、筐体２０内部の結露が発生すると予測される領域の温度を計測する温度センサー８０とを有している。

電子機器１０は、発熱部１１を有している。図２では、基板１２の両面に、発熱部１１が配置された例を示している。発熱部１１は、具体的には集積回路やコンデンサなどの電子部品とすることができる。ただし、発熱部１１があれば、電子機器１０の機能や形状に制約はない。

筐体２０は、電子機器１０とファン３０とを収容し、これらを機械的衝撃や、水分などから保護する。また、筐体２０は、呼吸穴２１を有している。呼吸穴２１は、筐体２０内外で気圧差が発生した場合に、空気が出入りするための開口部である。呼吸穴２１により、筐体２０内外の圧力差を解消することができる。筐体２０の素材には、例えば、アルミダイカストの様な金属やプラスチックや繊維強化プラスチックなどを用いることができる。電子機器１０から発生する熱気の放熱を重視する場合は、アルミダイカストの様な金属とするとよい。

ファン３０は、筐体２０に収容され、電子機器１０から放出された熱気６を、筐体２０内の結露が発生されると予測される領域に移送する。ファン３０は、ファン制御部５０によって制御され、結露が予測されるときに動作（回転）し、結露が予測されないときは停止する。ここで、筐体２０内部の結露が発生すると予測される領域とは、筐体２０の内部で相対的に低温となる領域のことである。具体的には、例えば、筐体２０の内壁である。また熱気は上方に集まるので、設置した時に下方に位置する領域、さらに、外気が流入する呼吸穴２１の近傍などとして定めることができる。図２の例で電子装置の設置方向を図面通りの上下関係とすると、例えば筐体２０下方の内壁の呼吸穴２１近傍とすることができる。このため、図２では、ファン３０を筐体２０内部の上方に配置し、熱気を筐体２０の内壁に吹き付けるとともに、筐体２０の下方に向かう流れを作るようにしている。

結露予測部４０は、筐体２の内部および外部の温湿度と、筐体２０内部の結露が発生すると予測される領域の温度に基づいて筐体２０内部に結露が発生することを予測する。結露予測部４０の詳細については後述する。

ファン制御部５０は、結露予測部４０が結露を予測したときのみファン３０が動作するように、ファン３０を制御する。具体的には、結露予測部４０から結露アラーム発生信号を受信した時にファンを起動し、結露アラーム解除信号を受信した時にファンを停止する。

内気温湿度センサー６０は筐体２０の内気の温度と湿度を測定する。なお、図２では温度センサーと湿度センサーを一体として描いているが、それぞれが分離していても良い。また、複数の温湿度センサー６０を筐体２０に分散して配置しても良い。この場合、露点温度の算出に、最も露点温度が高くなる条件の温湿度を採用すれば、結露の発生確率を下げることができる。

外気温湿度センサー７０は、筐体２０の外気の温湿度を測定する。図２では温度センサーと湿度センサーを一体として描いているが、それぞれが分離していても良い。

温度センサー８０は、筐体２０内部の結露が発生すると予測される領域に配置され、この領域の温度を計測する。この温度を監視温度と称することとする。上述したように、結露が発生すると予測される領域は、筐体２０の内壁、さらには、内壁の下方で呼吸穴２１の近傍、などとすることができる。

図３は結露予測部４０の具体例を示すブロック図である。結露予測部４０は、内気露点温度算出部４１と、結露アラーム閾値１算出部４２と、アラーム解除閾値１算出部４３とを有している。また結露予測部４０は、外気露点温度算出部４４と、結露アラーム閾値２算出部４５と、アラーム解除閾値２算出部４６とを有している。さらに結露予測部４０は、結露アラーム制御部４７を有している。

内気露点温度算出部４１は、内気温湿度センサー６０が計測した内気の温度と湿度とに基づいて、露点温度を算出する。露点温度は、一般的な技術である「湿り空気線図」を利用して算出することができる。例えば、気温１０℃、湿度６７％の場合、露点温度は４℃である。

結露アラーム閾値１算出部４２は、内気露点温度算出部４１が算出した露点温度に基づいてアラームを発生するための結露アラーム閾値１を算出する。この結露アラーム閾値１は、内気（筐体内の空気）の露点温度に対して、所定のマージンを持つ値として設定することができる。具体的には、例えば露点温度に対して＋２℃を閾値として設定することができる。この場合、上記した露点温度が４℃の例では、６℃が結露アラーム閾値１となる。結露アラーム制御部４７は、ここで算出された結露アラーム閾値１を保持する。

アラーム解除閾値１算出部４３は、結露発生のアラームが出た状態から、アラームを解除するためのアラーム解除閾値１を算出する。この値は、露点に対して所定以上のマージンがあれば、結露の危険性無しとして、アラームを解除するための閾値である。具体的には、例えば、露点温度に対して＋４℃などとすることができる。結露アラーム制御部４７は、ここで算出されたアラーム解除閾値１を保持する。

ところで、筐体２０には呼吸穴２１が存在するため、筐体２０内部に外気が流入する場合がある。この時、筐体２０の内壁や電子機器１０が外気の露点温度以下であると結露が発生する。このため、結露を予防するには、筐体２０内部の各領域、とりわけ結露の発生が予測される領域が外気の露点温度以下にならないようにすることが必要である。そこで、結露予測部４０には、外気露点温度算出部４４と、結露アラーム閾値２算出部４５と、アラーム解除閾値２算出部４６とを設けている。外気露点温度算出部４４は、外気温湿度センサー７０が計測した外気の温度と湿度とに基づいて、外気の露点温度を算出する。

結露アラーム閾値２算出部４５は、外気露点温度算出部４４が算出した露点温度に基づいて、結露アラームを発生するための結露アラーム閾値２を算出する。この結露アラーム閾値２は、外気の露点温度に対して所定のマージンを持つ値として設定することができる。具体的には、例えば露点温度＋２℃とすることができる。この場合、例えば露点温度が４℃であれば、６℃が結露アラーム閾値２となる。結露アラーム制御部４７は、ここで算出された結露アラーム閾値２を保持する。

アラーム解除閾値２算出部４６は、結露発生のアラームが出た状態から、アラームを解除するためのアラーム解除閾値２を算出する。この値は、例えば、外気の露点に対して＋４℃などとすることができる。結露アラーム制御部４７は、ここで算出された結露アラーム解除閾値２を保持する。

結露アラーム制御部４７は、結露アラーム閾値１、２および結露アラーム解除閾値１、２を保持するとともに、温度センサー８０の測定する監視温度を取得する。そして、監視温度が結露アラーム閾値１または２以下になれば結露アラーム発生信号をファン制御部５０に出力する。また監視温度が結露アラーム解除閾値１、２以上になったら、結露アラーム解除信号を出力する。

ファン制御部５０は、結露アラーム発生信号を受信したらファン３０を動作（回転）させ、結露アラーム解除信号を受信したらファン３０を停止するように制御する。

次に、電子装置の動作について説明する。図４はこの動作を示すフローチャートである。まず筐体内気の温湿度に基づいて、内気の露点温度を算出する（Ｓ１）。次いで、内気の露点温度に基づいて結露アラーム閾値１を算出し（Ｓ２）、アラーム解除閾値１を算出する（Ｓ３）。次に外気の温湿度に基づいて外気の露点温度を算出する（Ｓ４）。次に露店温度に基づいて、外気に対する結露アラーム閾値２を算出し（Ｓ５）、結露アラーム解除閾値２を算出する（Ｓ６）。

次に、監視温度が結露アラーム閾値１以下であるか判定する（Ｓ７）。監視温度が結露アラーム閾値１以下であったら（Ｓ７＿Ｙｅｓ）、ファンを起動する（Ｓ９）。一方、監視温度が結露アラーム閾値１より高かったら（Ｓ７＿Ｎｏ）、監視温度がアラーム閾値２以下であるか判定する（Ｓ８）。監視温度が結露アラーム閾値２以下であったら（Ｓ８＿Ｙｅｓ）、ファンを起動する（Ｓ９）。一方、監視温度が結露アラーム閾値１より大きかったら（Ｓ８＿Ｎｏ）、終了する。

ファンを起動すると、電子機器１０から発生した熱気が監視温度測定点に運ばれるため、監視温度が上昇する。そこで、所定時間待機した後（Ｓ１０）、監視温度がアラーム解除閾値≧となったか判定する（Ｓ１１）。ここで監視温度がアラーム解除閾値１未満であったら（Ｓ１１＿Ｎｏ）、Ｓ１０に戻り所定時間待機した後、再度判定を行う。一方、取得した内部温度がアラーム解除閾値１以上であったら（Ｓ１１＿Ｙｅｓ）、監視温度がアラーム解除閾値２以上であるか判定する（Ｓ１２）。ここで、監視温度がアラーム解除閾値２未満であったら（Ｓ１２＿Ｎｏ）、所定時間待機した後（Ｓ１３）、Ｓ１２に戻る。一方、監視温度がアラーム解除閾値２以上であったら（Ｓ１２＿Ｙｅｓ）、ファンを停止し（Ｓ１４）、終了する。

以上の動作とすることにより、必要なときだけファンを動かして、筐体内気による結露、外気の流入による結露の両方を予防することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、少ない消費電力で電子装置の結露の発生を予防することができる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態を示す断面図である。本実施形態の電子装置では、第２の実施形態の構成に加えて、電子機器１０の呼吸穴２１に近い場所に温度センサー８１を設けている。それ以外の構成は、第２の実施形態と同様である。

この構成で、温度センサー８１の測定結果を、結露アラーム発生および結露アラーム解除のモニター温度とする。このようにすると、電子機器１０の中で、温度が低くなりやすく、結露の発生しやすい部位での結露を効率よく予防することができる。なお、温湿度センサー８０の測定結果と温度センサー８１の測定結果とを比較して、温度の低い方を採用すると、筐体２０と電子機器１０、両方の結露を効率よく予防することが可能である。

（第４の実施の形態）
図６は、第４の実施の形態を示す断面図である。本実施形態の電子装置では、ファン３０ａを上方に気流を発生させる向きとするとともに、ファン３０から吹き付けられた熱気６を整流する整流板３１を設けている。整流板３１により、熱気６は筐体２０側方の内壁に吹き付けられ、内壁に沿って、下方の呼吸穴２１に向かう熱気６の流れを形成することができる。このようにすると、筐体２０を均等に暖めることができるので、温度が上がらない領域の発生を防ぐことができる、また、図示していない紙面手前方向および紙面奥方向にも均等に熱気６が流れるように整流板３１を配置することも可能である。なお、ファン３０の配置と整流板３１以外の構成は第３の実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態によれば、筐体を均等に暖めて、確実に結露を予防できる。

上述した第１乃至第４の実施形態の処理をコンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１、 電子機器
２、２０ 筐体
３、３０ ファン
４、４０ 結露予測部
５、５０ ファン制御部
６ 熱気
１１ 発熱部
１２ 基板
２１ 呼吸穴
３１ 整流板
６０ 内気温湿度センサー
７０ 外気温湿度センサー
８０、８１ 温度センサー

Claims (10)

1. 発熱部を有する電子機器と、
   前記電子機器を収容する筐体と、
   前記電子機器から放出された熱気を前記筐体内の結露が発生すると予測される領域に移送するファンと、
   前記筐体の内部および外部の温湿度に基づいて前記筐体の内部に結露が発生することを予測する結露予測部と、
   前記結露予測部が結露を予測したときのみ前記ファンを動作させるファン制御部と
   を有することを特徴とする電子装置。
2. 前記筐体が前記筐体の一端に前記筐体内外の空気が出入りする呼吸穴を有し、
   前記結露の発生しやすい領域が前記呼吸穴の近傍である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記結露予測部が、
   前記筐体の内気の露点温度と前記筐体の外気の露点温度とをそれぞれ算出する露点温度算出手部と、
   それぞれの露点温度に対し第１のマージンだけ温度が高い結露アラーム発生閾値を算出する結露アラーム発生閾値算出部と、
   それぞれの露点温度に対し前記第１のマージンより大きい第２のマージンだけ温度が高い結露アラーム解除閾値を算出する結露アラーム解除閾値算出部と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 前記筐体の内部の温度を計測する温度センサーを前記筐体の内壁の前記呼吸穴の近傍に有することを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記筐体の内部の温度を計測する温度センサーを前記電子機器上の前記呼吸穴に近い領域に有することを特徴とする請求項３または請求項４いずれか一項に記載の電子装置。
6. 前記ファンの吹き出す前記熱気を前記筐体の内壁に向かって整流する整流板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の電子装置。
7. 筐体に収容された電子機器から熱気を発生し、
   前記熱気を前記筐体内の結露が発生しやすい領域にファンで移送し、
   前記筐体の内部および外部の温湿度に基づいて前記筐体の内部に結露が発生することを予測し、
   前記結露が発生すると予測したときのみ前記ファンを動作させる
   ことを特徴とする電子装置の制御方法。
8. 前記筐体の内気の露点温度と前記筐体の外気の露点温度とをそれぞれ算出し、
   それぞれの前記露点温度に対し第１のマージンだけ温度が高い結露アラーム発生閾値を算出し、
   それぞれの前記露点温度に対し前記第１のマージンより大きい第２のマージンだけ温度が高い結露アラーム解除閾値を算出し、
   前記筐体の内部の温度が前記結露アラーム発生閾値以下となった場合に前記ファンを動作させ、前記筐体の内部の温度が前記結露アラーム解除閾値以上となった場合に前記ファンを停止させるように前記ファンを制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電子装置の制御方法。
9. 前記筐体の一端に設けられた呼吸穴を介して前記筐体内外の空気を出入り可能とし、
   前記筐体の内部の温度を、前記筐体の内壁の前記呼吸穴の近傍または前記電子機器上の前記呼吸穴に近い領域で測定することを特徴とする請求項８に記載の電子装置の制御方法。
10. 筐体に収容された電子機器から熱気を発生するステップと、
    前記熱気を前記筐体内の結露が発生しやすい領域にファンで移送するステップと、
    前記筐体の内部および外部の温湿度に基づいて前記筐体の内部に結露が発生することを予測するステップと、
    前記結露が発生すると予測したときのみ前記ファンを動作させるステップと
    を有することを特徴とする電子装置の制御プログラム。

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