JP5515794B2

JP5515794B2 - 電子機器制御システム及び制御方法

Info

Publication number: JP5515794B2
Application number: JP2010017023A
Authority: JP
Inventors: 康寛富田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: JP2011155206A

Description

本発明は電子機器制御システム及び制御方法に関し、特に冷却ファンを備える電子機器の制御システム及び制御方法に関する。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)やメモリ等のサーバ内発熱部品は、年々消費電力が増加してきている。消費電力の増加に伴い、発熱部品の発熱量も増加しており、この発熱を冷却するための冷却ファンの稼動率が高まっている。そのため、冷却ファンの回転数が上昇し、冷却ファンの回転により発生する騒音が増大している。

また、近年、安価で小型のサーバが普及しており、サーバルームだけでなくオフィス内にサーバが設置されることが多くなってきている。しかし、オフィス内にサーバを設置すると、上記のようにサーバから騒音が発生し、サーバ利用者から騒音に対する苦情が多発していた。

このような問題に対応するための技術が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１には、冷却ファンの回転数と冷却ファンから生じ得る予想騒音値とが対応づけされたテーブルに基づいて、ファンの回転を制御する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ＰＣ（Personal Computer）の周囲環境の騒音データと、周囲環境の種類に応じた騒音設定値とを比較し、比較結果に基づいたＣＰＵ性能及び冷却ファン回転数によってＰＣを稼動させる技術が開示されている。具体的には、騒音設定値よりもＰＣの周囲が静かな場合には、ＰＣのＣＰＵ性能及び冷却ファン回転数を下げて稼動させる。一方、騒音設定値よりも周囲環境が騒がしい場合には、ＰＣのＣＰＵ性能及び冷却ファン回転数を上げて稼動させる。

特開２００５−１９０２９４号公報特開２００２−１９６８４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、冷却ファンの回転数から騒音値を予測している。そのため、冷却ファンの種類（例えば、ファンモータの種類やファン径の大きさの違い等）によって、実際の騒音値と異なる予測をする可能性がある。

また、特許文献２に記載の技術は、ＰＣ周囲の実際の騒音を検出しているが、周囲環境の騒音に合わせてＣＰＵが稼動するため、周囲環境の騒音量に依存した騒音制御を行うことしかできない。例えば、周囲環境が騒がしくなったり静かになったりを繰り返すような場合には、ＣＰＵ性能の上げ下げを繰り返すこととなる。その結果、ＰＣの動作が不安定になってしまう可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するものであり、電子機器から実際に発生する騒音量を所定値以下に抑え、かつ、電子機器を安定して動作させることができる電子機器制御システム及び制御方法を提供することを目的としている。

本発明にかかる電子機器制御システムは、電子機器の制御を行う中央処理装置と、前記電子機器を冷却する冷却ファンと、前記中央処理装置の稼動率に基づいて、前記冷却ファンの回転数を制御するファン制御手段と、前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測する騒音計測手段と、前記騒音量が所定の値よりも大きい場合、前記中央処理装置の稼動率を低下させる稼動率制御手段と、を備えるものである。

本発明にかかる電子機器制御方法は、電子機器の制御を行う中央処理装置の稼動率に基づいて、前記電子機器を冷却する冷却ファンの回転数を制御するステップと、前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測するステップと、前記騒音量が所定の値よりも大きい場合、前記中央処理装置の稼動率を低下させるステップと、を備えるものである。

本発明によれば、電子機器から実際に発生する騒音量を所定値以下に抑え、かつ、電子機器を安定して動作させることができる電子機器制御システム及び制御方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる電子機器制御システムの構成例を示すブロック図である。実施の形態１にかかる電子機器制御方法のフローチャートである。実施の形態２にかかる電子機器制御システムの構成例を示すブロック図である。実施の形態２にかかる電子機器制御方法のフローチャートである。実施の形態３にかかる電子機器制御システムの構成例を示すブロック図である。実施の形態３にかかる電子機器制御システムの構成例を示すブロック図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる電子機器制御システム１の構成例を示すブロック図である。電子機器制御システム１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１、冷却ファン１２、騒音センサ１３、ＢＭＣ（baseboard management controller）１４を備える。本実施の形態においては、上記の構成が全て電子機器１０内部に配置されているが、この構成に限られるものではない。

ＣＰＵ１１は、制御プログラムに基づいて、電子機器１０内部の各種処理を実行する中央処理装置である。また、ＣＰＵ１１は、ＢＭＣ１４の制御に基づいて、稼動率を変更することができる。冷却ファン１２は、ＣＰＵ１１の稼動により発熱した電子機器１０を冷却する。

騒音センサ１３は、一般的な音センサであり、電子機器１０の周囲環境や冷却ファン１２の駆動等によって生じる騒音９１の騒音量を計測する。このとき、騒音量とは、単にラウドネスレベル（フォン：phon）を基準とする量であってもよいし、騒音レベル（デシベル：dB）を基準とする量であってもよい。

ＢＭＣ１４は、マザーボードに組み込まれるソフトウェア（ハードウェアとソフトウェアとの中間的なもの。以下、ファームウェアと称す）である。ＢＭＣ１４は、電子機器１０を構成するハードウェア等の周辺デバイスの管理、制御を行うマイクロ・コントローラである。また、ＢＭＣ１４は、ファン制御部１４１、稼動率制御部１４２を備える。

ファン制御部１４１は、ＣＰＵ１１の稼動率に基づいて、冷却ファン１２の回転数を制御する。このとき、ＣＰＵ１１の稼動率とは、メモリ使用量や発熱温度等のようなＣＰＵ１１の稼動率に対応して変化するパラメータであればよい。稼動率制御部１４２は、騒音センサ１３が計測した騒音量が所定の値よりも大きい場合に、ＣＰＵ１１の稼動率を低下させる制御を行う。なお、所定の値とは、電子機器１０の利用者が任意に設定可能な値である。

続いて、図２に示したフローチャートを用いて、本実施の形態にかかる電子機器１０の制御方法について説明する。まず、ファン制御部１４１が、ＣＰＵ１１の稼動率を取得し、稼動率に基づいて冷却ファン１２の制御を行う（ステップＳ１０１）。例えば、ＣＰＵ１１の稼動率が高い場合は、ＣＰＵ１１の温度も高くなるため電子機器１０全体の温度も上昇すると考えられる。そのため、ファン制御部１４１は、ＣＰＵ１１の稼動率が高くなると、熱を排気するために冷却ファン１２の回転数を上げる。

次に、騒音センサ１３が、冷却ファン１２の駆動により生じる騒音９１の騒音量を測定する（ステップＳ１０２）。そして、稼動率制御部１４２は、騒音センサ１３が測定した騒音量が所定の値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。このとき、騒音量が、所定の値よりも大きい場合には、稼動率制御部１４２は、ＣＰＵ１１の稼動率を低下させる（ステップＳ１０４）。一方、騒音量が、所定の値よりも小さい場合は、利用者が不快に感じる程度の騒音は生じていないため、ＣＰＵ１１は、稼動率を低下させることなく稼動する。上述の例においては、ＣＰＵ１１の稼動率が上昇することに伴い、冷却ファン１２の回転数が上がると、冷却ファン１２の駆動による騒音量も増大する。そして、騒音量が所定の値を超えた場合に、稼動率制御部１４２は、ＣＰＵ１１の稼動率を下げる。

このように、本実施の形態にかかる電子機器制御システム１においては、冷却ファン１２の駆動により生じる実際の騒音量を測定し、騒音量が所定の値よりも大きい場合は、ＣＰＵ１１の稼動率を低下させる。そのため、ＣＰＵ１１の稼動率に連動して冷却ファン１２の回転数も下がり、騒音量も減少する。つまり、実際の騒音量が、利用者の設定した所定の値よりも大きくなることはない。また、騒音センサ１３が測定した騒音量が所定の値以下であれば、ＢＭＣ１４は、ＣＰＵ１１の稼動率を制御することはない。したがって、周囲の騒音量が変化する場合であっても、騒音センサ１３が測定した騒音量が所定の値を超えるまでは、電子機器１０は安定した動作をすることができる。

一方、特許文献１に記載の技術は、冷却ファンの回転数と予想騒音値との関係が、冷却ファンの種類に依存していた。しかし、本発明にかかる電子機器制御システム１は、実際に発生している騒音量を測定するため、冷却ファンの種類における依存性を排除できる。他方、特許文献２に記載の技術は、騒音抑制のためのＣＰＵ稼動率制御を、ＯＳ（Operating System）上のアプリケーションから行う。そのため、特許文献２に記載された技術の適用の可否は、ＰＣに導入されたＯＳの種類に依存していた。しかし、本発明にかかる電子機器制御システム１は、ファームウェアであるＢＭＣ１４において動作するため、ＯＳの種類における依存性も排除できる。したがって、本実施の形態にかかる電子機器制御システム１は、汎用性が高く、様々な電子機器に適用可能である。

なお、一般に電子機器１０の騒音量は設計段階で確定し、開発終盤になって騒音量を減らすことは困難であった。しかし、本発明にかかる電子機器制御システム１を電子機器１０に組み込むことにより、所定の値を低い値に設定するだけで、電子機器１０の騒音量を減らすことができる。つまり、開発終盤であっても、所定の値を下げるだけで、電子機器１０の回路部品の構成や冷却ファンの設計等を変更することなく騒音量を減らすことができる。

実施の形態２
本発明にかかる実施の形態２について説明する。図３は、本実施の形態にかかる電子機器制御システム２の構成例を示すブロック図である。電子機器制御システム２は、図１に示した電子機器制御システム１の構成に加えて、温度計測部１５を備える。温度計測部１５は、ＣＰＵ１１の稼動率に応じて変化する電子機器１０の温度を計測する。なお、その他の構成については電子機器制御システム１と同様であるので、説明を省略する。

続いて、図４に示したフローチャートを用いて、本実施の形態にかかる電子機器１０の制御方法について説明する。まず、ＣＰＵ１１が稼動することによって、ＣＰＵ１１自体が発熱する。すると、ＣＰＵ１１の発熱に伴って、電子機器１０から熱気９２が生じる。温度計測部１５は、熱気９２によって熱くなった電子機器１０の温度を計測する（ステップＳ２０１）。このとき、温度計測部１５は、ＣＰＵ１１自体の発熱温度を計測してもよいし、冷却ファン１２から排出される熱気９２の温度を計測してもよい。

次に、ファン制御部１４１は、電子機器１０の温度に基づいて、冷却ファン１２の回転数を制御する。温度に基づいてとは、電子機器１０内部のＣＰＵ１１等の電子回路装置の耐久温度や最適動作温度等に応じて、熱によって電子回路装置が故障しないような温度や、最適な電子回路装置の動作ができるような温度等（これらの温度を以下では正常動作温度と称す）となるように、ファン制御部１４１は、冷却ファン１２の回転数を制御する。

具体的には、ファン制御部１４１は、計測温度が正常動作温度を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。計測温度が正常動作温度を超える場合は、ファン制御部１４１は、冷却ファンの回転数を上げる（ステップＳ２０３）。つまり、冷却ファン１２の回転数が上がることによって、電子機器１０の温度を下げる。一方、計測温度が正常動作温度を超えない場合は、ファン制御部１４１は、冷却ファン１２の回転数を下げる（ステップＳ２０４）。すなわち、不必要に冷却ファン１２を駆動させず、騒音量を減少させる。なお、以降のステップＳ１０３において、騒音量が所定の値よりも小さいと判定され、かつ、計測温度が正常動作温度を超えない場合には、ファン制御部１４１は、冷却ファン１２の回転数を下げずに、現状の回転数を維持する構成としてもよい。

ステップＳ２０３またはステップＳ２０４において回転数が調整されると、実施の形態１と同様に、騒音センサ１３が、冷却ファン１２の駆動により生じる騒音量を測定する（ステップＳ１０２）。そして、稼動率制御部１４２が、騒音量と所定の値を比較し（ステップＳ１０３）、騒音量が所定の値よりも大きい場合は、ＣＰＵ１１の稼動率を低下させる（ステップＳ１０４）。

このように、本実施の形態にかかる電子機器制御システム２によれば、ＣＰＵ１１の稼動率に応じて変化する電子機器１０の温度を測定し、当該温度に基づいて冷却ファン１２を制御する。そのため、電子機器１０の温度を正常動作温度以下に保つことができる。したがって、温度上昇に伴う電子機器１０内部の電子回路装置の故障や誤作動を防ぐことができる。

実施の形態３
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態にかかる電子機器制御システム３の構成例を図５に示す。電子機器制御システム３は、実施の形態１にかかる電子機器１０を複数備えている。図５においては、一例として電子機器１０を２つ備える構成を示している（電子機器１０１、１０２）。なお、個々の電子機器１０の構成については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

電子機器制御システム３の動作例について説明する。まず、ＣＰＵ１１（１１１、１１２）が稼動し、冷却ファン１２（１２１、１２２）による冷却が行われる。すると、冷却ファン１２の回転によって、冷却ファン１２１からは騒音９１１が発生し、冷却ファン１２２からは騒音９１２が発生する。

次に、電子機器１０１の騒音センサ１３１は、冷却ファン１２１から発生する騒音９１１及び冷却ファン１２２から発生する騒音９１２の騒音量を計測する。そして、当該騒音量が所定の値よりも大きい場合、稼動率制御部１４２１は、ＣＰＵ１１１の稼動率を下げる。

電子機器１０２においても同様の動作が行われる。つまり、騒音センサ１３２は、冷却ファン１２２から発生する騒音９１２の騒音量に加えて、冷却ファン１２１から発生する騒音９１１の騒音量も合わせて計測する。そして、騒音９１１、９１２の騒音量が所定の値よりも大きい場合、稼動率制御部１４２２は、ＣＰＵ１１２の稼動率を下げる。

以上のように、本実施の形態にかかる電子機器システム３においては、隣接する複数の電子機器１０１、１０２から発生する騒音９１１、９１２を考慮して、稼動率制御部１４２１、１４２２がＣＰＵ１１１、１１２の稼動率を制御する。その結果、全ての電子機器１０１、１０２から発生する騒音量を一定値以下に抑制することができる。

また、図６に示すように、騒音９１１、９１２を測定する騒音センサ１３が１つだけである構成としてもよい。図６に示す電子機器システム４によれば、騒音センサ１３は、複数の電子機器１０１、１０２全体から発生する騒音９１１、９１２を測定する。そのため、図５に示した電子機器システム３と同様に、電子機器１０１、１０２全体から発生する騒音量を一定値以下に抑制することができる。さらに、騒音センサ１３が電子機器１０の台数分は必要とならないため、コスト削減を図ることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ＣＰＵ１１や冷却ファン１２の個数、電子機器１０の台数等は上述した実施の形態１〜３の構成に限られるものではない。また、実施の形態１〜３は、適宜組み合わせることも可能である。

１〜４電子機器制御システム
１１ＣＰＵ
１２、１２１、１２２冷却ファン
１３、１３１、１３２騒音センサ
１４ＢＭＣ
９１騒音
９２熱気
１４１ファン制御部
１４２、１４２１、１４２２稼動率制御部

Claims

電子機器の制御を行う中央処理装置と、
前記電子機器を冷却する冷却ファンと、
前記中央処理装置の稼動率に基づいて、前記冷却ファンの回転数を制御するファン制御手段と、
前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測する騒音計測手段と、
前記騒音量が所定の値よりも大きい場合、前記中央処理装置の稼動率を低下させ、前記騒音量が前記所定の値以下の場合、前記中央処理装置の稼働率の制御を行わない稼動率制御手段と、
を備える電子機器制御システム。
前記電子機器制御システムは、前記中央処理装置の稼動率に応じて変化する前記電子機器の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、
前記ファン制御手段は、前記電子機器の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転数を制御する請求項１に記載の電子機器制御システム。
前記冷却ファンは、複数の前記電子機器にそれぞれ設けられており、
前記騒音計測手段は、複数の前記電子機器が有する前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測する請求項１または２に記載の電子機器制御システム。
前記騒音計測手段は、前記複数の電子機器のそれぞれに設けられている請求項３に記載の電子機器制御システム。
電子機器の制御を行う中央処理装置の稼動率に基づいて、前記電子機器を冷却する冷却ファンの回転数を制御するステップと、
前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測するステップと、
前記騒音量が所定の値よりも大きい場合、前記中央処理装置の稼動率を低下させるステップと、
を備え、
前記騒音量が前記所定の値以下の場合、前記中央処理装置の稼働率の制御を行わない電子機器制御方法。
前記中央処理装置の稼動率に応じて変化する前記電子機器の温度を計測するステップをさらに備え、
前記冷却ファンの回転数を制御するステップは、前記電子機器の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転数を制御する請求項５に記載の電子機器制御方法。
前記騒音量を計測するステップは、複数の前記電子機器のそれぞれに設けられた前記冷却ファンの駆動によって生じる騒音量を計測する請求項５または６に記載の電子機器制御方法。