JP6548007B2 - 冷却装置、電子機器、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置、電子機器、及び制御方法に関する。

ファンシステムは、ホットスワップコントローラ、制御ユニット、遅延イネーブルユニットを有しており、起動信号に基づいて、第１イネーブル信号を発生し、遅延間隔を経た後、駆動信号をファンに伝送し、ファンを駆動している（例えば、特許文献１参照）。これにより、このファンシステムを有する装置は、ファンシステムの駆動時に、突入電流、スパイク電圧またはスパイクノイズの発生を効果的に制御することができる。

特許第４９９０７１２号公報

近年、ラックマウント型の装置は専有面積を少なくするために、小型化することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、挿抜するファンユニットにコントローラや制御回路を用意しているので規模が大きくなる。また、ファンユニットの交換時には、コントローラや制御回路も挿抜して交換する必要があるため、交換作業が煩雑になり、交換コストも高くなる。

そこで、本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、装置を小型化するとともに、容易にファンを交換することができる冷却装置、電子機器、及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明の幾つかの態様は、電子機器の冷却を行う冷却装置であって、少なくとも１つのファンを有するファンユニットと、ファンユニットの駆動を制御する制御部とを備え、前記ファンユニットは、電源を供給した状態で、前記制御部に対して挿抜可能に構成され、前記制御部は、前記ファンユニットの挿抜を検出する検出部と、前記検出部が前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を停止し、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を開始する電源制御部と、前記検出部が前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンの回転速度を０に制御し、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンの回転速度を徐々に増加させる速度制御部と、を備えることを特徴とする冷却装置である。

また、本発明の他の態様の冷却装置において、前記速度制御部は、前記ファンへ出力する回転数パルスを変更して前記ファンの回転速度を制御し、前記回転数パルスを０にすることにより、前記ファンの回転速度を０に制御する、ことを特徴とする。

また、本発明の他の態様の冷却装置において、前記電源制御部は、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出してから第１の待機時間経過後に前記ファンユニットへの電源供給を開始することを特徴とする。

また、本発明の他の態様の冷却装置において、前記速度制御部は、前記ファンの回転速度を、予め設定された複数の設定回転速度に基づいて段階的に増加させることを特徴とする。

また、本発明の他の態様の冷却装置において、前記制御部は、前記電子機器の温度を監視する温度監視部を備え、前記速度制御部は、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると予め設定された最大回転速度まで増加させた後、第２の待機時間経過まで前記最大回転速度を維持し、前記第２の待機時間経過後に前記温度監視部が監視する温度に基づいて回転速度を変更することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、上記の冷却装置を備える電子機器である。
また、本発明の他の態様は、少なくとも１つのファンを有するファンユニットと、ファンユニットの駆動を制御する制御部とを備え、電子機器の冷却を行う冷却装置における制御方法であって、前記制御部に対して挿抜可能に構成される前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を停止し、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を開始する電源制御ステップと、前記制御部に対して挿抜可能に構成される前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンの回転速度を０に制御し、前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンの回転速度を徐々に増加させる速度制御ステップを有することを特徴とする制御方法である。

本発明によれば、装置を小型化するとともに、容易にファンを交換することができる。

本発明の実施形態による冷却装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態による冷却装置が実行する通常運転時における制御処理の処理手順を示したフローチャートである。 本実施形態による冷却装置が実行するファンユニット交換時における制御処理の処理手順を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付している。図１は、本実施形態による冷却装置１の構成を示すブロック図である。冷却装置１は、電子機器の冷却を行う装置である。冷却装置１は、メイン基板１０と、少なくとも１つのファンを有するファンユニット１１とを備える。メイン基板１０とファンユニット１１とはコネクタＣ１及びコネクタＣ２により接続されている。コネクタＣ１及びコネクタＣ２は脱着可能であり、ファンユニット１１は電源を供給した状態でメイン基板１０（ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）１００）に対して挿抜可能に構成されている。すなわち、ファンユニット１１は、ホットスワップ（活線挿抜）に対応する。ホットスワップとは、電源を投入したまま脱着を行える構造を備えた機器の仕組みである。

メイン基板１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、高精度時計、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット：登録商標）などを備え、電子機器全体の機能を実現する。また、メイン基板１０は、ＣＰＬＤ１００とファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０と温度センサ１２０とを備える。ＣＰＬＤ１００は、ファンユニット１１の駆動を制御する制御部である。ＣＰＬＤ１００は、ＣＰＵと各種Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）との調整を行い、ＣＰＵとは独立して電子機器の温度を監視してファンユニット１１の駆動を制御する。ＣＰＬＤ１００は、電源制御部１０１と、速度制御部１０２と、検出部１０３と、温度監視部１０４とを備える。

電源制御部１０１は、ファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０を制御してファンユニット１１への電源供給を制御する。電源制御部１０１は、検出部１０３がファンユニット１１の抜去を検出するとファンユニット１１への電源供給を停止し、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出するとファンユニット１１への電源供給を開始する。また、電源制御部１０１は、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出してから第１の待機時間（例えば、１秒）経過後にファンユニット１１への電源供給を開始する。

速度制御部１０２は、ファンユニット１１が有するファンの回転速度を制御する。速度制御部１０２は、検出部１０３がファンユニット１１の抜去を検出するとファンの回転を停止させ、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出すると回転速度を徐々に増加させる。また、速度制御部１０２は、ファンの回転速度を予め設定された複数の設定回転速度に基づいて段階的に増加させる。複数の設定回転速度は、予め設定されており、例えば、回転可能な最大速度に対する２０％、４０％、６０％である。また、速度制御部１０２は、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出すると予め設定された最大回転速度まで増加させた後、第２の待機時間（例えば、５秒）経過まで最大回転速度を維持させ、第２の待機時間経過後に、温度監視部１０４が監視する温度に基づいて回転速度を変更する。最大回転速度は、予め設定されており、例えば、回転可能な最大速度に対する６０％である。

検出部１０３は、ファンユニット１１がメイン基板１０から挿抜されたことを検出する。温度監視部１０４は、温度センサ１２０が検出する温度に基づいて、電子機器の温度を監視する。なお、例えば、温度監視部１０４は、温度を整数値（小数点以下の値は四捨五入等）で監視する。

ファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０は、ファン動作のためのファンユニット１１への電源供給をＯＮまたはＯＦＦする回路である。温度センサ１２０は、電子機器の温度を検出する。

次に、本実施形態による冷却装置１における動作を説明する。まず、通常運転時における冷却装置１の動作を説明する。冷却装置１は、通常運転時において、電子機器筐体内部の温度（温度センサ１２０が検出する温度）を温度監視部１０４により監視する。そして、速度制御部１０２は、温度監視部１０４が監視する温度に応じてファンユニット１１のファンへ出力する回転数パルスを変更してファンの回転速度を制御する。ファンユニット１１が備えるファンは、速度制御部１０２が出力する回転数パルスが大きいほど回転速度が速くなり、回転数パルスが小さいほど回転速度が遅くなる。例えば、速度制御部１０２は、温度監視部１０４の監視する温度が４４℃以上である場合には回転数パルスを６０％とし、温度が３８℃以上４３℃以下である場合には回転数パルスを４０％とし、温度が３７℃以下である場合には回転数パルスを２０％とする。ここで示す回転数パルスは、ファンが回転可能な最大速度に対応する最大回転数パルスに対するパーセントである。そして、ＣＰＬＤ１００は、ファンユニット１１の異常を検知すると、ファンユニット１１の交換を促す通知をする。なお、本実施形態に示すファンの回転速度の制御は一例であって、これに限らず、速度制御部１０２によるファンの回転速度の制御は温度監視部１０４が監視する温度に応じて変更するものであればよい。

図２は、本実施形態による冷却装置１が実行する通常運転時における制御処理の処理手順を示したフローチャートである。冷却装置１は、通常運転時に本図に示す処理を実行する。

（ステップＳ１０１）温度監視部１０４は、温度センサ１２０の検出する温度を監視する。その後、ステップＳ１０２の処理に進む。
（ステップＳ１０２）速度制御部１０２は、温度監視部１０４が監視する温度に応じてファンユニット１１が備えるファンの回転速度を制御する。例えば、速度制御部１０２は、温度監視部１０４の監視する温度が４４℃以上である場合にはファンユニット１１に出力する回転数パルスを６０％とし、温度が３８℃以上４３℃以下である場合には回転数パルスを４０％とし、温度が３７℃以下である場合には回転数パルスを２０％とする。その後、ステップＳ１０１の処理に戻る。

次に、ファンユニット１１の交換時における冷却装置１の動作を説明する。冷却装置１は、ファンユニット１１が抜去されると、ファンユニット１１への電源供給を停止して回転数パルスを０％にする。また、冷却装置１は、ファンユニットが挿入されると、ファンユニット１１への電源供給を再び開始し、回転数パルスを２０％、４０％、６０％の順に徐々に上げて行きファンユニット１１交換時に電子機器の筐体内部に溜まった熱を排出する。

図３は、本実施形態による冷却装置１が実行するファンユニット１１交換時における制御処理の処理手順を示したフローチャートである。冷却装置１は、ファンユニット１１の交換時に本図に示す処理を実行する。

（ステップＳ２０１）検出部１０３は、ファンユニット１１の挿抜を監視する。その後、ステップ２０２の処理に進む。
（ステップＳ２０２）電源制御部１０１は、検出部１０３がファンユニット１１の抜去を検出したか否かを判定する。ファンユニット１１の抜去を検出したと電源制御部１０１が判定した場合にはステップＳ２０３の処理に進む。また、ファンユニット１１の抜去を検出していないと電源制御部１０１が判定した場合にはステップＳ２０２の処理を再度実行する。

（ステップＳ２０３）電源制御部１０１は、ファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０を制御してファンユニット１１に供給する電源をＯＦＦにする。その後、ステップＳ２０４の処理に進む。
（ステップＳ２０４）速度制御部１０２は、ファンユニット１１に出力する回転数パルスを０％にする。その後、ステップＳ２０５の処理に進む。

（ステップＳ２０５）電源制御部１０１は、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出したか否かを判定する。ファンユニット１１の挿入を検出したと電源制御部１０１が判定した場合にはステップＳ２０６の処理に進む。また、ファンユニット１１の挿入を検出していないと電源制御部１０１が判定した場合にはステップＳ２０５の処理を再度実行する。

（ステップＳ２０６）電源制御部１０１は、第１の待機時間（例えば、１秒）待機する。その後、ステップＳ２０７の処理に進む。
（ステップＳ２０７）電源制御部１０１は、ファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０を制御してファンユニット１１へ供給する電源をＯＮにする。その後、ステップＳ２０８の処理に進む。

（ステップＳ２０８）速度制御部１０２は、ファンユニット１１に出力する回転数パルスを２０％にする。その後、ステップＳ２０９の処理に進む。
（ステップＳ２０９）速度制御部１０２は、所定の待機時間（例えば、１秒）待機する。その後、ステップＳ２１０の処理に進む。
（ステップＳ２１０）速度制御部１０２は、ファンユニット１１に出力する回転数パルスを４０％にする。その後、ステップＳ２１１の処理に進む。

（ステップＳ２１１）速度制御部１０２は、所定の待機時間（例えば、１秒）待機する。その後、ステップＳ２１２の処理に進む。
（ステップＳ２１２）速度制御部１０２は、ファンユニット１１に出力する回転数パルスを６０％（最大回転速度）にする。その後、ステップＳ２１３の処理に進む。

（ステップＳ２１３）速度制御部１０２は、回転数パルスを６０％に維持したまま、第２の待機時間（例えば、５秒）待機し、ファンユニット１１の交換時に溜まった熱を排気する。その後、ステップＳ２１４の処理に進む。
（ステップＳ２１４）速度制御部１０２は、温度監視部１０４が監視する温度に応じてファンユニット１１が備えるファンの回転速度を制御する。例えば、速度制御部１０２は、温度監視部１０４の監視する温度が４４℃以上である場合にはファンユニット１１に出力する回転数パルスを６０％とし、温度が３８℃以上４３℃以下である場合には回転数パルスを４０％とし、温度が３７℃以下である場合には回転数パルスを２０％とする。その後、通常運転時の制御処理に移行する（ファンユニット１１交換時における制御処理を終了する）。

上述したとおり、本実施形態では、冷却装置１は、少なくとも１つのファンを有するファンユニット１１と、ファンユニットの駆動を制御するＣＰＬＤ１００と、を備え、ファンユニット１１は、電源を供給した状態で、ＣＰＬＤ１００に対して挿抜可能に構成され、ＣＰＬＤ１００は、ファンユニット１１の挿抜を検出する検出部１０３と、ファンの回転速度を制御する速度制御部１０２と、ファンユニット１１への電源供給を制御する電源制御部１０１とを備える。そして、速度制御部１０２は、検出部１０３がファンユニット１１の抜去を検出するとファンの回転を停止させ、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出するとファンの回転速度を徐々に増加させる。また、電源制御部１０１は、検出部１０３がファンユニット１１の抜去を検出するとファンユニット１１への電源供給を停止し、検出部１０３がファンユニット１１の挿入を検出するとファンユニット１１への電源供給を開始する。

このように、冷却装置１は、ファンユニット１１の制御方法をシンプルにすることで回路規模を小さくしつつ、ファンユニット１１の活線挿抜時に発生する突入電流やスパイクノイズ、スパイク電圧などを抑制し、電子機器内の他の回路への影響を減らすことができる。また、ファンユニット１１は電源を供給した状態でＣＰＬＤ１００に対して挿抜可能に構成されているため、容易にファンを交換することができる。よって、冷却装置１は、電子機器を小型化するとともに、容易にファンユニット１１を交換することができる。

なお、上述した実施形態における冷却装置１が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、設定回転速度を回転可能な最大速度に対する２０％、４０％、６０％としたが、これに限らず、複数の設定回転速度は徐々に増加するものであれば、任意の値であってよい。また、上述した実施形態では、複数の設定回転速度を３段階としたが、これに限らず、複数の設定回転速度は２段階であってもよいし４段階以上であってもよい。また、上述した実施形態では、最大回転速度を回転可能な最大速度に対する６０％としたが、これに限らず、最大回転速度は任意の値でよい。

１・・・冷却装置、１０・・・メイン基板、１１・・・ファンユニット、１００・・・ＣＰＬＤ、１０１・・・電源制御部、１０２・・・速度制御部、１０３・・・検出部、１０４・・・温度監視部、１１０・・・ファン電源ＯＮ／ＯＦＦ回路、１２０・・・温度センサ

Claims (7)

1. 電子機器の冷却を行う冷却装置であって、
   少なくとも１つのファンを有するファンユニットと、ファンユニットの駆動を制御する制御部とを備え、
   前記ファンユニットは、電源を供給した状態で、前記制御部に対して挿抜可能に構成され、
   前記制御部は、
   前記ファンユニットの挿抜を検出する検出部と、
   前記検出部が前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を停止し、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を開始する電源制御部と、
   前記検出部が前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンの回転速度を０に制御し、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンの回転速度を徐々に増加させる速度制御部と、
   を備えることを特徴とする冷却装置。
2. 前記速度制御部は、
   前記ファンへ出力する回転数パルスを変更して前記ファンの回転速度を制御し、前記回転数パルスを０にすることにより、前記ファンの回転速度を０に制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記電源制御部は、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出してから第１の待機時間経過後に前記ファンユニットへの電源供給を開始する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記速度制御部は、前記ファンの回転速度を、予め設定された複数の設定回転速度に基づいて段階的に増加させる
   ことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記制御部は、前記電子機器の温度を監視する温度監視部を備え、
   前記速度制御部は、前記検出部が前記ファンユニットの挿入を検出すると予め設定された最大回転速度まで増加させた後、第２の待機時間経過まで前記最大回転速度を維持し、前記第２の待機時間経過後に前記温度監視部が監視する温度に基づいて回転速度を変更する
   ことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の冷却装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置を備える電子機器。
7. 少なくとも１つのファンを有するファンユニットと、ファンユニットの駆動を制御する制御部とを備え、電子機器の冷却を行う冷却装置における制御方法であって、
   前記制御部に対して挿抜可能に構成される前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を停止し、前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンユニットへの電源供給を開始する電源制御ステップと、
   前記制御部に対して挿抜可能に構成される前記ファンユニットの抜去を検出すると前記ファンの回転速度を０に制御し、前記ファンユニットの挿入を検出すると前記ファンの回転速度を徐々に増加させる速度制御ステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。

Images