JP7000916B2 - 通信装置及びファンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置及びファンの制御方法に関する。

通信装置では通信処理に伴う発熱により装置内部が高温になることを抑制するため、ファンによる空冷が行われる。ファンの制御は、ＣＰＵ等によって回転速度の目標値を設定し、その目標値にファンの回転速度を近づけることで実現される。回転速度の目標値は、ファンによる吸気温度（特許文献１参照）、通信処理の負荷（特許文献２参照）等、装置内部の種々の状態値に応じて設定される。

特開２０１１－１５１１３１号公報 特開２０１６－１７４０４５号公報

通信装置では、通信回路、ＣＰＵ等の構成部品の殆どが電子部品であることから、動作状況によって消費電力が大きく変動することはない。他方、コストを抑制するため、構成部品を動作させることができれば、できるだけ電流容量が小さい電源回路を採用することが望まれる。また、１つの電源回路を、通信回路等と、冷却用のファンとで共用する構成も考えられる。かかる構成において、ファンの回転速度が急激に増大するような制御を行うと、電源回路の出力電圧が大きく降下し、通信回路等の動作不良を発生したり、電源回路に流れる電流が瞬間的に増大し、過電流保護機能によって電力供給が停止したりする可能性がある。

本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。

本発明の一態様に係る通信装置は、通信回路と、装置内部を冷却するファンと、前記通信回路及び前記ファンに同時に電力を供給する電源回路と、前記電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値から前記ファンの負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する、負荷制御を実行する制御回路と、を備える。

また、本発明の一態様に係るファンの制御方法は、通信回路及びファンに同時に電力を供給する電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立するか否かを判定し、前記条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値の負荷で前記ファンを駆動し、前記負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する。

本発明は、このような特徴的な処理部を備える通信装置、及びかかる特徴的な処理をステップとするファンの制御方法として実現することができるだけでなく、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。また、通信装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、通信装置を含む通信システムとして実現したりすることができる。

本発明によれば、ファンの動作に伴う電圧降下による通信回路の動作不良及び過電流保護機能による電力供給の停止を防止することができる。

実施形態に係る通信装置の概略構成を示す平面図である。 実施形態に係る起動処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る負荷増加制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ファンの回転速度特性の一例を示すグラフである。 回転速度の時間変化率の一例を示すグラフである。 回転速度の時間変化率の他の例を示すグラフである。 ファンのフィードバック制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 異常時制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態の第１変形例に係る負荷増加制御処理の手順を示すフローチャートである。 回転速度のステップ状の増加パターンの一例を示すグラフである。 実施形態の第２変形例に係る負荷増加制御処理の手順を示すフローチャートである。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１） 本実施形態に係る通信装置は、通信回路と、装置内部を冷却するファンと、前記通信回路及び前記ファンに同時に電力を供給する電源回路と、前記電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値から前記ファンの負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する、負荷制御を実行する制御回路と、を備える。なお、ここでいう許容電流とは、通信回路に正常な動作を行わせ、且つ、過電流保護機能が働かない大きさの電流である。したがって、上記構成により、ファンの負荷が急激に増大して許容電流を超える電流が発生するようなことがなく、電圧降下による通信回路の動作不良及び過電流保護機能による電力供給の停止を防止することができる。

（２） また、本実施形態に係る通信装置では、前記ファンは複数設けられ、前記負荷は、駆動する前記ファンの数であってもよい。これにより、初期には複数のファンのうちの一部が駆動され、その後駆動されるファンの数が増加していくので、電源回路において流れる電流を時間的に徐々に増加させることができ、許容電流を超える大きな電流が急激に発生することを防止できる。

（３） また、本実施形態に係る通信装置では、前記負荷は、前記ファンの回転速度であってもよい。これにより、初期には低い回転速度でファンが駆動され、その後ファンの回転速度が増加していくので、電源回路において流れる電流を時間的に徐々に増加させることができ、許容電流を超える大きな電流が急激に発生することを防止できる。

（４） また、本実施形態に係る通信装置では、前記負荷制御は、前記初期値から前記回転速度がステップ状に増加するように前記回転速度を制御する処理、及び、前記初期値から前記回転速度が連続的に増加するように前記回転速度制御する処理の少なくとも一方を含んでもよい。これにより、時間に応じてステップ状又は連続的にファンの負荷が増加するので、許容電流を超える大きな電流が発生することを防止できる。なお、連続的にファンの付加を増加させる場合、連続的であれば、線形的、２次関数的等、負荷の増加の仕方は問われない。

（５） また、本実施形態に係る通信装置では、前記通信装置は、前記電源回路の出力電圧を検出する電圧センサ、前記電源回路の出力電流を検出する電流センサ、及び、自装置内部の温度を検出する温度センサの少なくとも１つをさらに備え、前記条件は、前記電圧センサ、前記電流センサ、及び前記温度センサの少なくとも１つによる検出値に基づいて定められてもよい。電圧センサ又は電流センサの検出値を用いることにより、所定以上の電圧降下が発生したり、過電流保護機能が働くような過大な電流が発生したりする前に、負荷が時間的に増加するファンの負荷制御を開始することができ、電圧降下及び過大な電流の発生を防止することができる。また、温度センサの検出値を用いることにより、装置内部が高温となる場合に、負荷が時間的に増加するファンの負荷制御を実行して、急激に高負荷となるようなファンの動作を防止することができ、かかる動作による過大な電流の発生を防止することができる。

（６） また、本実施形態に係る通信装置では、前記条件が成立する場合は、前記ファンが前記初期値を超える負荷で駆動される起動処理を前記制御回路が実行する場合であってもよい。これにより、起動処理において急激に高負荷となるようなファンの動作を防止することができ、かかる動作による過大な電流の発生を防止することができる。

（７） また、本実施形態に係る通信装置では、前記ファンは、第１ファンと第２ファンとを備え、前記条件が成立する場合は、前記第１ファンが停止し、前記第２ファンが前記初期値を超える負荷で駆動される異常時制御処理を前記制御回路が実行する場合であり、前記負荷制御は、前記第１ファンの負荷を対象とせず、前記第２ファンの負荷を対象とする処理であってもよい。これにより、故障、保守作業、点検作業、交換作業等により第１ファンが停止した場合に、急激に高負荷となるような第２ファンの動作を防止することができ、かかる動作による過大な電流の発生を防止することができる。

（８） また、本実施形態に係るファンの制御方法は、通信回路及びファンに同時に電力を供給する電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立するか否かを判定し、前記条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値の負荷で前記ファンを駆動し、前記負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する。これにより、ファンの負荷が急激に増大して許容電流を超える電流が発生するようなことがなく、電圧降下による通信回路の動作不良及び過電流保護機能による電力供給の停止を防止することができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

〔通信装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る通信装置の概略構成を示す平面図である。図１では、上方から見たときの装置内部における各構成部品の位置が示されている。本実施形態に係る通信装置１００は、通信回路２００と、２つのファンユニット３０１及び３０２と、２つの電源ユニット４０１及び４０２と、電源回路５００と、制御回路６００とを備える。

電源回路５００は、直流電圧変換用のＬＤＯ又はＤＣ／ＤＣコンバータ等である。以下の説明では、電源回路５００を、４８Ｖの直流を１２Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとする。かかる電源回路５００は、電源ユニット４０１及び４０２のそれぞれを通じて外部から引き込まれた電力ケーブル４１１及び４２１に接続されており、電力ケーブル４１１及び４２１から直流を受電する。電源回路５００は、通信装置１００の構成部品に接続されており、電圧変換した直流を供給する。また、電源回路５００は過電流保護回路５１０を有している。過電流保護回路５１０は電源回路５００において所定以上の電流が流れた場合に動作し、出力電流を制限する。

通信回路２００は、通信ＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）２０１と、複数の通信ポート２０２とを備える。通信ＬＳＩ２０１は、例えばＬ２スイッチ、Ｌ３スイッチ、ブリッジ等のネットワーク通信用の集積回路である。通信ポート２０２は、ネットワークケーブルを接続可能な部品であり、例えば、光信号と電気信号とを相互変換する光トランシーバモジュールから構成される。

ファンユニット３０１及び３０２は、通信装置１００の背面側に設けられる。ファンユニット３０１及び３０２の構成は同一であるので、ここではファンユニット３０１の構成について説明し、ファンユニット３０２の構成の説明は省略する。なお、ファンユニット３０１の構成要素には「３１」で始まる３桁の符号を付し、ファンユニット３０２の構成要素には「３２」で始まる３桁の符号を付す。また、ファンユニット３０１とファンユニット３０２との同一の構成要素の符号の末尾（一の位）は同一の数字とする。

ファンユニット３０１は、２つのファン３１１，３１２と、駆動回路３１３とを備える。ファン３１１，３１２は、回転することにより外部から通信装置１００の内部に空気を取り入れ、通信装置１００の内部の空気を外部へ排出する。これにより、通信装置１００の内部が冷却される。ファン３１１，３１２のそれぞれは電源回路５００に接続されており、１２Ｖの直流電力の供給を受ける。駆動回路３１３は、ファン３１１，３１２のそれぞれに接続された集積回路であり、特定の駆動制御処理を実行することができる。駆動回路３１３は、ファン３１１，３１２のそれぞれを独立して制御し、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によってファン３１１，３１２の回転速度を制御する。以下の説明では、駆動回路３１３がファン３１１，３１２のＰＷＭ制御を行う構成とする。

電源ユニット４０１及び４０２は、通信装置１００の背面に設けられる。電源ユニット４０１及び４０２の構成は同一であるので、ここでは電源ユニット４０１の構成について説明し、電源ユニット４０２の構成の説明は省略する。なお、電源ユニット４０１の構成要素には「４１」で始まる３桁の符号を付し、電源ユニット４０２の構成要素には「４２」で始まる３桁の符号を付す。また、電源ユニット４０１と電源ユニット４０２との同一の構成要素の符号の末尾（一の位）は同一の数字とする。

電源ユニット４０１は、電力ケーブル４１１と、遮断器４１２と、ファン４１３と、駆動回路４１４と、電圧変換器４１５，４１６とを備える。遮断器４１２は電力ケーブル４１１の途中に設けられており、電力ケーブル４１１に過大な電流が流れると作動し、電路を遮断する。電圧変換器４１５，４１６は、直流電圧変換用のＬＤＯ又はＤＣ／ＤＣコンバータ等である。電圧変換器４１５は電力ケーブル４１１に接続されており、電力ケーブル４１１から供給された直流を降圧する。また、電圧変換器４１６は、電圧変換器４１５に接続されており、電圧変換器４１５から出力された直流を降圧する。以下の説明では、電圧変換器４１５を、４８Ｖの直流を１２Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとし、電圧変換器４１６を、１２Ｖの直流を３．３Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとする。

ファン４１３は、回転することにより外部から通信装置１００の内部に空気を取り入れ、通信装置１００の内部の空気を外部へ排出する。これにより、通信装置１００の内部が冷却される。ファン４１３は電圧変換器４１５に接続されており、電圧変換器４１５が出力する１２Ｖの直流電力の供給を受ける。つまり、ファン４１３は電源回路５００には接続されておらず、電源回路５００からの電力供給は受けない。

駆動回路４１４は、ファン４１３に接続された集積回路であり、特定の駆動制御処理を実行することができる。駆動回路４１４は、例えば、ＰＷＭ制御によってファン４１３の回転速度を制御する。かかる駆動回路４１４は、電圧変換器４１６に接続されており、電圧変換器４１６から出力される３．３Ｖの直流により動作する。

通信装置１００は、上記のように２つのファンユニット３０１，３０２及び２つの電源ユニット４０１，４０２を備えることによって冗長化されている。つまり、ファンユニット３０１，３０２及び電源ユニット４０１，４０２は通信装置１００が動作中であっても取り外しが可能であり、通信装置１００の動作を停止させることなくファンユニット３０１，３０２及び電源ユニット４０１，４０２の保守、点検、交換作業を行うことができる。

制御回路６００は、通信回路２００、ファンユニット３０１及び３０２、並びに電源ユニット４０１及び４０２のそれぞれを制御する。かかる制御回路６００は、ＣＰＵ６０１と、記憶部６０２と、メモリ６０３とを備える。

記憶部６０２は、不揮発性の記憶装置であり、例えば、フラッシュＲＯＭである。記憶部６０２には、通信装置１００を制御するためのコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に使用されるデータが格納される。記憶部６０２に記憶されるコンピュータプログラムには、後述するようなファンの制御を行うための制御プログラムも含まれる。ＣＰＵ６０１が当該制御プログラムを実行することにより、後述するファンの制御機能が発揮される。

ＣＰＵ６０１は、上述したコンピュータプログラムを実行することができる。メモリ６０３は、揮発性メモリであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。このメモリ６０３は、ＣＰＵ６０１がコンピュータプログラムを実行するときの作業領域として利用される。かかるＣＰＵ６０１は、通信ＬＳＩ２０１、ファンユニット３０１，３０２の駆動回路３１３，３２３、電源ユニット４０１，４０２の駆動回路４１４，４２４に接続されており、制御信号を送信することができる。駆動回路３１３，３２３，４１４，４２４へ送信する制御信号には、ＰＷＭ信号のデューティー比の指令値が含まれる。駆動回路３１３，３２３，４１４，４２４のそれぞれは、受信された制御信号に含まれる指令値に応じて、ＰＷＭ信号を生成し、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３を駆動制御する。

通信装置１００には、上記の電源回路５００とは別に、複数の電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４が設けられている。また、ファンユニット３０１，３０２のそれぞれには、電圧変換器３１４，３２４が設けられている。電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４，３１４，３２４のそれぞれは、直流電圧変換用のＬＤＯ又はＤＣ／ＤＣコンバータ等である。かかる電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４，３１４，３２４のそれぞれは、電源回路５００の出力側に接続されており、電源回路５００から出力された直流を降圧する。以下の説明では、電圧変換器５０１，３１４，３２４のそれぞれを、１２Ｖの直流を３．３Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとし、電圧変換器５０２を、１２Ｖの直流を２．５Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとし、電圧変換器５０３を、１２Ｖの直流を１．８Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとし、電圧変換器５０４を、１２Ｖの直流を１．５Ｖの直流に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとする。ただし、ここで説明する電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４，３１４，３２４の構成は一例であり、かかる構成に限定されない。これらの電圧変換器は、上記とは異なる電圧変換特性を有していてもよい。

かかる電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４，３１４，３２４は、集積回路とその周辺回路用の電源である。電圧変換器５０１の出力側は、通信回路２００及び制御回路６００に接続されている。電圧変換器５０２の出力側は、制御回路６００に接続されている。電圧変換器５０３の出力側は、通信回路２００に接続されている。電圧変換器５０４の出力側は、制御回路６００に接続されている。つまり、通信回路２００及び制御回路６００は、電源回路５００から出力された直流を、電圧変換器５０１，５０２，５０３，５０４による電圧変換後、受電する。

また、電圧変換器３１４の出力側は、駆動回路３１３に接続されており、電圧変換器３２４の出力側は、駆動回路３２３に接続されている。つまり、駆動回路３１３，３２３のそれぞれは、電源回路５００から出力された直流を、電圧変換器３１４，３２４による電圧変換後、受電する。

上記のように、電源回路５００は、ファンユニット３０１，３０２と、通信回路２００と、制御回路６００とで共有される。したがって、電源回路５００に許容電流を超える電流が流れると、出力側で電圧降下が生じて通信回路２００及び制御回路６００の動作不良が発生したり、過電流保護機能によって電力供給が停止したりする可能性がある。そのため、制御回路６００が後述するようなファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度制御を行い、許容電流を超える電流が発生しないようにする。

また、通信装置１００には、電圧センサ７０１及び温度センサ７０２が設けられている。電圧センサ７０１は、電源回路５００の出力側に接続されており、電源回路５００の出力電圧を検出する。温度センサ７０２は、通信装置１００の筐体内部に設置されており、通信装置１００の内部温度を検出する。かかる電圧センサ７０１及び温度センサ７０２のそれぞれは、ＣＰＵ６０１に接続されており、検出値を送信することができる。

また、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３のそれぞれには図示しない回転センサが設けられており、これらの回転センサの検出信号が駆動回路４１４を通じてＣＰＵ６０１に送信される。

〔通信装置の動作〕
以下、本実施形態に係る通信装置１００の動作について説明する。

（通信装置の起動）
通信装置１００の起動時には、制御回路６００のＣＰＵ６０１が起動処理を実行する。通信装置１００の起動前（つまり、停止時）には、ファン３１１，３１２，３２１，３２２のそれぞれは停止している。このため、起動時にファン３１１，３１２，３２１，３２２を例えば最大回転速度で駆動すると、電源回路５００において許容電流を超える電流が流れる可能性がある。したがって、起動処理では、許容電流を超える電流の発生が推定されるものとして、ＣＰＵ６０１が次に説明するようなファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度制御を実行する。

図２は、起動処理の手順の一例を示すフローチャートである。まずＣＰＵ６０１は、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の制御に必要な最低限の設定を行い（ステップＳ１０１）、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度の目標値を設定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の処理では、目標値を最大回転速度に設定してもよいし、最大回転速度とは異なる回転速度、例えば、最大回転速度の５０％に設定してもよい。

次に、ＣＰＵ６０１は、負荷増加制御処理を実行する（ステップＳ１０３）。図３は、負荷増加制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。負荷増加制御処理は、実施形態に係る負荷制御の一例である。本例における負荷増加制御処理では、ＣＰＵ６０１が、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度を、電源回路５００において許容電流以下の電流が発生する初期値から時間的に連続増加するよう制御する。この例では、ＣＰＵ６０１がファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度を線形的に増加させる制御を行う。

負荷増加制御において、ＣＰＵ６０１は、回転速度を初期値に設定する（ステップＳ１５１）。次にＣＰＵ６０１は、設定された回転速度に対応するＰＷＭ信号のデューティー比を決定する（ステップＳ１５２）。図４は、ファンの回転速度特性の一例を示すグラフである。図４において、縦軸はファンの回転速度を示し、横軸はＰＷＭ信号のデューティー比を示す。図４に示すように、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度は、ＰＷＭ信号のデューティー比に関して単調増加の関係にある。図４において破線で示される部分、即ちデューティー比が下限値未満の部分は、回転速度が安定しない不安定領域である。他方、実線で示される部分、即ちデューティー比が下限値以上の部分は、安定した回転速度が得られる安定領域である。この安定領域における回転数の最小値が下限回転速度である。回転速度の初期値は、例えば下限回転速度である。初期値が下限回転速度とされた場合、ステップＳ１５２では、デューティー比の下限値が決定される。また、回転速度の初期値は下限回転速度以外であってもよいが、電源回路５００において許容電流を超える電流が生じない程度の回転速度とされる。例えば、回転速度の初期値を０とすることもできる。

なお、図４に示されるファンの回転速度特性は一例であり、これ以外の特性を有するファンも存在する。例えば、図４に示される不安定領域が存在せず、デューティー比が０％でも所定の回転速度で回転するファンもある。このようなファンの場合、許容電流を越える電流が生じない程度の任意の回転速度を初期値に設定することができる。

再び図３を参照する。ＣＰＵ６０１は、設定されたデューティー比の指令値を含む制御信号を駆動回路３１３，３２３のそれぞれに送信する（ステップＳ１５３）。駆動回路３１３，３２３のそれぞれは、制御信号を受信し、指令されたデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、ファン３１１，３１２，３２１，３２２へと出力する。電源回路５００から出力される１２Ｖの直流電圧がＰＷＭ信号と同じデューティー比のパルス電圧に成形され、ファン３１１，３１２，３２１，３２２に印加される。これにより、設定された回転速度によってファン３１１，３１２，３２１，３２２のそれぞれが動作する。

次にＣＰＵ６０１は、回転速度の現在の設定値が目標値に一致しているか否かを判定する（ステップＳ１５４）。回転速度の設定値が目標値に一致していない場合（ステップＳ１５４においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１は、所定の時間変化率にしたがって回転速度の設定値を増加させる（ステップＳ１５５）。

図５Ａは、回転速度の時間変化率の一例を示すグラフである。図５Ａにおいて、縦軸はファンの回転速度を示し、横軸は時間を示す。図５Ａに示す例では、時間変化率が一定、即ち線形である。これにより、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が急激に増加せず、一定の割合で時間的に増加する。したがって、電源回路５００において許容電流を超える電流が流れることを防止できる。他方、許容電流を超える電流が発生する負荷がファン３１１，３１２，３２１，３２２にかけられなければ、一定以外の時間変化率としてもよい。図５Ｂは、回転速度の時間変化率の他の例を示すグラフである。図５Ｂに示す例では、２次関数的に回転速度が時間変化する。このようにすれば、時間経過に応じて回転速度の変化率が大きくなるため、回転速度が目標値に到達するまでの時間を短くすることができるが、その一方で、電源回路５００において流れる電流が大きくなる。しかし、電源回路５００で発生する電流の最大値を許容電流以下となるようにすれば、このような時間変化率を採用することもできる。かかる時間変化率のデータは、記憶部６０２に予め記憶されている。

上記のような時間変化率で複数のファン３１１，３１２，３２１，３２２のそれぞれの回転速度が一律に増加するように制御されることで、許容電流を超える電流が発生するような状況でファン３１１，３１２，３２１，３２２が動作することがなく、電圧降下による通信回路の動作不良及び過電流保護機能による電力供給の停止を防止することができる。

再び図３を参照する。ステップＳ１５５の後、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１５２へと処理を移す。これにより、設定された回転速度に応じたデューティー比が決定され、ファン３１１，３１２，３２１，３２２のＰＷＭ制御が実行される。以降、ステップＳ１５２～Ｓ１５５の処理が繰り返されることにより、記憶部６０２に記憶された時間変化率によってファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が時間的に増加する。ステップＳ１５２～Ｓ１５５の１サイクルに要する時間は数ナノ秒～数マイクロ秒程度であるので、この回転速度の増加は実質連続的となる。

回転速度の設定値が増加した結果、目標値に一致した場合（ステップＳ１５４においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は、負荷増加制御処理を終了する。上記のような負荷増加制御処理は、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が対象である。電源ユニット４０１，４０２のファン４１３，４２３に対しても同様の回転速度の制御を行うことが可能である。しかし、ファン４１３，４２３は電源回路５００ではなく、電圧変換器４１５からの電力供給を受けるため、一時的に大きな電流を必要とする状態となっても、これが電源回路５００において許容電流を超える電流が発生する原因とはならない。したがって、ファン４１３，４２３に対して、負荷増加制御処理を実行しなくてもよい。

上記の負荷増加制御処理により、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が目標値に到達すると、ＣＰＵ６０１はその回転速度を維持する回転速度制御を継続して実行する。これにより、回転速度が定常状態で維持される。

図２を参照し、起動処理について説明する。負荷増加制御処理が終了すると、ＣＰＵ６０１は、通信装置１００の起動に必要な他の設定を行い（ステップＳ１０４）、起動処理を終了する。なお、この例では、負荷増加制御処理の後、残りの設定を行う構成としたが、これに限定されない。負荷増加制御処理の実行と同時に、通信装置１００の残りの設定を行うこともできる。

（電源回路の出力電圧の異常発生）
起動処理が終了すると、通信装置１００は通常の動作状態となり、ファン３１１，３１２，３２１，３２２及びファン４１３，４２３に対して、装置内部の温度によるフィードバック制御を行う。図６は、ファンのフィードバック制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。

温度センサ７０２は、通信装置１００の内部温度を継続的に検出し、検出値をＣＰＵ６０１に送信する。ＣＰＵ６０１は、温度センサ７０２による検出温度データを受信する（ステップＳ２０１）。次にＣＰＵ６０１は、受信された検出温度が、記憶部６０２に予め記憶された基準温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、基準温度は、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が急激に増加し、許容電流を越える電流が電源回路５００に流れる可能性のある温度を規定する。つまり、通信装置１００の内部温度が基準温度以上になると、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が急激に増加し、電源回路５００に許容電流を越える電流が流れる可能性がある。そのため、この場合には、後述するように負荷増加制御処理を実行し、許容電流を越える電流の発生を抑制する。

検出温度が基準温度未満である場合（ステップＳ２０２においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１は、検出温度に応じてファン３１１，３１２，３２１，３２２及びファン４１３，４２３の回転速度の目標値を設定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の処理では、例えば通信装置１００の目標温度が予め記憶部６０２に記憶されており、検出温度と目標温度との差に応じて回転速度の目標値を設定する。また、回転速度の目標値設定はこれに限られず、例えば検出温度と回転速度の目標値との対応関係を示すルックアップテーブルが予め記憶部６０２に記憶されており、ＣＰＵ６０１がルックアップテーブルを参照することで、現在の検出温度に対応する回転速度の目標値を設定してもよい。

ＣＰＵ６０１は、設定された回転速度の目標値に応じて、ＰＷＭ信号のデューティー比を決定し（ステップＳ２０４）、決定されたデューティー比の指令値を含む制御信号を駆動回路３１３，３２３，４１４，４２４のそれぞれに送信する（ステップＳ２０５）。駆動回路３１３，３２３，４１４，４２４のそれぞれは、制御信号を受信し、指令されたデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３へと出力する。これにより、回転速度の目標値によってファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３のそれぞれが動作し、通信装置１００の内部が冷却される。

電圧センサ７０１は、電源回路５００の出力電圧を継続的に検出し、検出値をＣＰＵ６０１に送信する。ＣＰＵ６０１は、電圧センサ７０１による検出電圧データを受信する（ステップＳ２０６）。次にＣＰＵ６０１は、受信された検出電圧が、記憶部６０２に予め記憶された基準電圧以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度の増加が大きすぎると、電源回路５００に許容電流を超える電流が流れ、出力電圧が降下する。基準電圧は、通信回路２００及び制御回路６００に動作不良を生じさせる電圧値に対応している。つまり、電源回路５００の出力電圧が基準電圧以下になると、通信回路２００及び制御回路６００に動作不良が発生する可能性がある。このため、検出電圧が基準電圧以下である場合（ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、電源回路５００において許容電流以上の電流の発生が推定され、ＣＰＵ６０１は、負荷増加制御処理を実行する（ステップＳ２０８）。なお、ステップＳ２０８における負荷増加制御処理は、図３に示される負荷増加制御処理と同様であるので、その説明を省略する。負荷増加制御処理が実行されると、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度は初期値にまで下がり、その後目標値に達するまで時間的に増加する。これにより、電源回路５００の出力電圧の降下が解消される。負荷増加制御処理が終了すると、ＣＰＵ６０１はステップＳ２１０へ処理を移す。また、ステップＳ２０７において検出電圧が基準電圧より大きい場合も（ステップＳ２０７においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１はステップＳ２１０へ処理を移す。

（通信装置内部の高温発生）
通信装置１００の内部で高温が発生した場合、温度によるフィードバック制御を行うと、目標温度と検出温度との差が大きく、冷却するためにファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３の回転速度が大きく増加することがある。この場合、電源回路５００における許容電流を超える電流の発生が推定される。ただし、高温が検出された場合でも、その時点でのファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が十分に高ければ、回転速度を増加してもその増加量は小さく、許容電流を超える電流は発生しない。そこで、本実施形態では、装置内部の温度が基準温度以上である場合に、以下に説明するような処理が行われる。

温度センサ７０２による検出温度が基準温度以上である場合（ステップ２０２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は、その時点におけるファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度が所定の基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０９）。回転速度が基準値以上である場合（ステップＳ２０９においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ２０３に処理を移す。これにより、回転速度が十分に高い場合に、負荷増加制御処理は実行されない。

他方、回転速度が基準値未満である場合（ステップＳ２０９においてＮＯ）、許容電流を超える電流の発生が推定される。よって、ＣＰＵ６０１は、回転速度の目標値を最大回転速度に設定し（ステップＳ２１０）、負荷増加制御処理を実行する（ステップＳ２０８）。負荷増加制御処理が終了すると、ＣＰＵ６０１はステップＳ２１１へ処理を移す。

なお、ステップＳ２１０において設定される回転速度の目標値は、十分な冷却効果が得られる回転速度であれば、最大回転速度でなくてもよい。例えば、目標値を最大回転速度の８０％に設定することもできる。負荷増加制御処理が実行されると、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度は初期値から目標値に達するまで時間的に増加する。これにより、電源回路５００において許容電流を超える電流の発生を防止しつつ、目標値の回転速度でファン３１１，３１２，３２１，３２２を駆動することができる。

（ファンの停止）
ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３のそれぞれは、故障により停止する場合がある。また、ファンユニット３０１，３０２又は電源ユニット４０１，４０２が交換、保守、点検作業のために通信装置１００の筐体から取り外される場合があり、取り外されたユニットのファンは停止する。ＣＰＵ６０１は、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３に取り付けられた回転センサの検出信号を監視し、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３が停止したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。また、ＣＰＵ６０１は、ファンユニット３０１，３０２及び電源ユニット４０１，４０２との電気接続状態を監視し、ファンユニット３０１，３０２及び電源ユニット４０１，４０２の一部が取り外され、その結果ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３が停止したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。

ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３のいずれもが停止していない場合（ステップＳ２１１においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１はステップＳ２０１に処理を戻す。他方、ファン３１１，３１２，３２１，３２２，４１３，４２３の一部が停止した場合（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、冷却能力が低下する。そこで、ＣＰＵ６０１は、停止していないファンを所定以上の回転速度で駆動する異常時制御処理を実行する（ステップＳ２１２）。かかる異常時制御処理により、冷却能力の低下分が補われる。

図７は、異常時制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。異常時制御処理において、まずＣＰＵ６０１は、停止していないファンの回転速度の目標値を最大回転数に設定する（ステップＳ２５１）。

ここで、ファンの回転速度が目標値の最大回転数まで急激に増加すると、電源回路５００における許容電流を超える電流の発生が推定される。そこで、本実施形態では、ＣＰＵ６０１が負荷増加制御処理を実行する（ステップＳ２５２）。

なお、ステップＳ２５１において設定される回転速度の目標値は、十分な冷却効果が得られる回転速度であれば、最大回転速度でなくてもよい。例えば、目標値を最大回転速度の８０％に設定することもできる。また、ステップＳ２５２における負荷増加制御処理は、停止中のファンの回転速度を対象とせず、停止していないファンの回転速度を対象とする処理である。制御対象が異なる以外については、ステップＳ２５２における負荷増加制御処理は図３に示される負荷増加制御処理と同様であるので、その説明を省略する。負荷増加制御処理が実行されると、ファン３１１，３１２，３２１，３２２のうちの動作中のファンの回転速度は初期値から目標値に達するまで時間的に増加する。これにより、電源回路５００において許容電流を超える電流の発生を防止しつつ、目標値の回転速度で動作中のファンを駆動することができる。

負荷増加制御処理が終了すると、ＣＰＵ６０１は回転速度の目標値を変更せず、回転速度を維持した状態で動作中のファンを制御する回転速度維持制御処理を実行する（ステップＳ２５３）。ＣＰＵ６０１は、ファンユニット３０１，３０２及び電源ユニット４０１，４０２との電気接続状態を監視すること等により、停止していたファンが復旧したか否かを判定する（ステップＳ２５４）。ファンが復旧していない場合（ステップＳ２５４においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ２５３へ処理を戻し、回転速度維持制御処理を繰り返す。他方、ファンが復旧した場合には（ステップＳ２５４においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は異常時制御処理を終了する。

再び図６を参照する。異常時制御処理を終了すると、ＣＰＵ６０１はステップＳ２０１に処理を戻し、上記のようなフィードバック制御処理を継続する。

〔第１変形例〕
本変形例では、ＣＰＵ６０１が、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度を、電源回路５００において許容電流以下の電流が発生する初期値からステップ状に増加させる負荷増加制御処理を実行する。図８は、本変形例に係る負荷増加制御処理の手順を示すフローチャートである。

この負荷増加制御において、ＣＰＵ６０１は回転速度を初期値に設定する（ステップＳ１６１）。初期値は例えば下限回転速度である。次にＣＰＵ６０１は、設定された回転速度に対応するＰＷＭ信号のデューティー比を決定する（ステップＳ１６２）。

ＣＰＵ６０１は、設定されたデューティー比の指令値を含む制御信号を駆動回路３１３，３２３のそれぞれに送信する（ステップＳ１６３）。駆動回路３１３，３２３のそれぞれは、制御信号を受信し、指令されたデューティー比のＰＷＭ信号を生成し、ファン３１１，３１２，３２１，３２２へと出力する。これにより、設定された回転速度によってファン３１１，３１２，３２１，３２２のそれぞれが動作する。

次にＣＰＵ６０１は、回転速度の現在の設定値が目標値に一致しているか否かを判定する（ステップＳ１６４）。回転速度の設定値が目標値に一致していない場合（ステップＳ１６４においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１は一定時間待機する（ステップＳ１６５）。この待機時間は、例えば数ミリ秒～数秒である。

ＣＰＵ６０１は、一定時間待機した後、回転速度の設定値を一定量増加させ（ステップＳ１６６）、ステップＳ１６２へと処理を移す。これにより、設定された回転速度に応じたデューティー比が決定され、ファン３１１，３１２，３２１，３２２のＰＷＭ制御が実行される。以降、ステップＳ１６２～Ｓ１６６の処理が繰り返されることにより、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度がステップ状に増加する。

図９は、回転速度のステップ状の増加パターンの一例を示すグラフである。図９において、縦軸はファンの回転速度を示し、横軸は時間を示す。図９に示されるように、制御初期では下限回転速度とされ、一定時間経過する度に、回転速度が一定量増加する。ただし、回転速度の一回の増加量は、電源回路５００で許容電流を超える電流が発生しない程度に設定される。また、待機時間、即ち、回転速度が増加してから次回増加するまでの時間は、１回の回転速度の増加によって増加した電源回路５００における電流が、安定するのに必要な時間以上に設定される。これにより、電源回路５００において許容電流を超える電流が流れることを防止できる。

再び図８を参照する。回転速度の設定値が増加した結果、目標値に一致した場合（ステップＳ１６４においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は、負荷増加制御処理を終了する。

〔第２変形例〕
本変形例では、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度ではなく、駆動されるファンの数を負荷として時間的に増加させる制御を行う。

本変形例におけるファンの制御について具体的に説明する。本変形例では、ファンの制御の目標値を、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度ではなく、ファン３１１，３１２，３２１，３２２のうち駆動するファンの台数とする。即ち、上記のステップＳ１０２、Ｓ２０３、Ｓ２０９、Ｓ２１２において、ファンの駆動台数の目標値が設定される。例えば、最大の冷却能力を必要とする場合には目標値が最大の「４」に設定され、小さい冷却能力でよい場合には目標値が「１」に設定される。

図１０は、本変形例に係る負荷増加制御処理の手順を示すフローチャートである。この負荷増加制御において、ＣＰＵ６０１はファン駆動台数を初期値の「１」に設定する（ステップＳ１７１）。

次にＣＰＵ６０１は、設定されたファン駆動台数の指令値を含む制御信号を駆動回路３１３，３２３に送信する（ステップＳ１７２）。この制御信号には、ＰＷＭ信号のデューティー比、例えば、最大デューティー比を示す指令値を含んでいてもよい。以下の説明では、ファンの駆動台数が「１」のときはファンユニット３０１の一方のファン３１１が駆動され、駆動台数が「２」のときはファンユニット３０１の２つのファン３１１，３１２が駆動され、駆動台数が「３」のときはファンユニット３０１の２つのファン３１１，３１２及びファンユニット３０２の一方のファン３２１が駆動され、駆動台数が「４」のときは全てのファン３１１，３１２，３２１，３２２が駆動されることとする。また、駆動されるファンは最大の回転速度、例えば、最大デューティー比のＰＷＭ信号による制御が行われることとする。

駆動回路３１３，３２３は、制御信号を受信し、指令された駆動台数のファンを駆動する。

次にＣＰＵ６０１は、ファン駆動台数の現在の設定値が目標値に一致しているか否かを判定する（ステップＳ１７３）。ファン駆動台数の設定値が目標値に一致していない場合（ステップＳ１７３においてＮＯ）、ＣＰＵ６０１は一定時間待機する（ステップＳ１７４）。この待機時間は、例えば数ミリ秒～数秒である。

ＣＰＵ６０１は、一定時間待機した後、ファン駆動台数の設定値を１つ増加させ（ステップＳ１７５）、ステップＳ１７２へと処理を移す。これにより、設定された駆動台数のファンが駆動される。以降、ステップＳ１７２～Ｓ１７５の処理が繰り返されることにより、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の駆動台数が順次増加する。

駆動台数の設定値が増加した結果、目標値に一致した場合（ステップＳ１７３においてＹＥＳ）、ＣＰＵ６０１は、負荷増加制御処理を終了する。

上記のようにファン３１１，３１２，３２１，３２２の駆動台数が順次増加するように制御されることで、許容電流を超える電流が発生するような状況でファン３１１，３１２，３２１，３２２が動作することがなく、電圧降下による通信回路の動作不良及び過電流保護機能による電力供給の停止を防止することができる。

なお、本変形例において、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の一部が停止した場合、停止していないファンの駆動台数が順次増加する制御が行われる。例えばファンユニット３０１が交換のため通信装置１００の筐体から取り外された場合、ファンユニット３０２のファン３２１，３２２が順次駆動される。

〔その他の変形例〕
上記の実施形態では、電圧センサ７０１による検出電圧が基準電圧以下である場合に、負荷増加制御処理を実行する構成としたが、これに限定されない。一定以上の電圧降下が生じた後に負荷増加制御処理を実行しても、その時点では既に通信回路２００又は制御回路６００の動作不良が発生している可能性がある。したがって、一定以上の電圧降下が発生する前に、電圧降下の発生を推定し、負荷増加制御処理を実行することが重要である。このため、例えば、電圧センサ７０１による検出電圧と基準電圧との比較結果に加えて、検出電圧の時間変化、即ち時間差分値を用いて、負荷増加制御処理の実行の可否を判定してもよい。検出電圧の時間変化を用いることで、電圧降下の発生を正確に推定することが可能となる。また、検出電圧の時間変化に代えて、又はこれに加えて、他のパラメータ、例えば、検出電圧の時間積分値を使用して、負荷増加制御処理の実行可否を判定してもよい。

また、電源回路５００の出力電流を検出する電流センサを設け、この電流センサによる検出電流が予め設定された基準電流以上となる場合に、負荷増加制御処理を実行する構成とすることもできる。これにより、電源回路５００における許容電流を超える電流の発生を推定することができる。さらに、例えば、電流センサによる検出電流と基準電流との比較結果に加えて、検出電流の時間変化、即ち時間差分値を用いて、負荷増加制御処理の実行の可否を判定してもよい。検出電流の時間変化を用いることで、過大な電流の発生を正確に推定することが可能となる。また、検出電流の時間変化に代えて、又はこれに加えて、他のパラメータ、例えば、検出電流の時間積分値を使用して、負荷増加制御処理の実行可否を判定してもよい。

また、負荷増加制御処理において、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の回転速度を時間的に増加させる制御と、ファン３１１，３１２，３２１，３２２の駆動台数を時間的に増加させる制御とを組み合わせてもよい。

また、上記の実施形態では、起動処理において、制御回路６００のＣＰＵ６０１が負荷増加制御処理を実行する構成としたが、これに限定されない。ＣＰＵ６０１が制御プログラムの初期設定等を実行している間に、駆動回路３１３，３２３が、回転速度又はファン駆動台数を時間的に増加させる制御処理を実行する構成としてもよい。この場合、駆動回路３１３，３２３は制御回路６００に含まれ、制御回路６００の一部として機能する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的ではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及びその範囲内でのすべての変更が含まれる。

１００ 通信装置
２００ 通信回路
２０１ 通信ＬＳＩ
２０２ 通信ポート
３０１，３０２ ファンユニット
３１１，３１２，３２１，３２２ ファン
３１３，３２３ 駆動回路
３１４，３２４ 電圧変換器
４０１，４０２ 電源ユニット
４１１，４２１ 電力ケーブル
４１２，４２２ 遮断器
４１３，４２３ ファン
４１４，４２４ 駆動回路
４１５，４１６，４２５，４２６ 電圧変換器
５００ 電源回路
５０１，５０２，５０３，５０４ 電圧変換器
５１０ 過電流保護回路
６００ 制御回路
６０１ ＣＰＵ
６０２ 記憶部
６０３ メモリ
７０１ 電圧センサ
７０２ 温度センサ

Claims (6)

1. 通信回路と、
   通信装置内部を冷却するファンと、
   前記通信回路及び前記ファンに同時に電力を供給する電源回路と、
   前記電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値から前記ファンの負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する、負荷制御を実行する制御回路と、
   を備え、
   前記ファンは、第１ファンと第２ファンとを含み、
   前記第１ファン及び前記第２ファンのそれぞれは、前記通信装置から取り外し可能であり、
   前記条件が成立する場合は、前記第１ファンが前記通信装置から取り外された場合であり、
   前記負荷制御は、前記第１ファンの負荷を対象とせず、前記第２ファンの負荷を対象とする処理である、
   通信装置。
2. 前記ファンは複数設けられ、
   前記負荷は、駆動する前記ファンの数である、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記負荷は、前記ファンの回転速度である、
   請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
4. 前記負荷制御は、前記初期値から前記回転速度がステップ状に増加するように前記回転速度を制御する処理、及び、前記初期値から前記回転速度が連続的に増加するように前記回転速度制御する処理の少なくとも一方を含む、
   請求項３に記載の通信装置。
5. 前記電源回路の出力電圧を検出する電圧センサ、前記電源回路の出力電流を検出する電流センサ、及び、自装置内部の温度を検出する温度センサの少なくとも１つをさらに備え、
   前記条件は、前記電圧センサ、前記電流センサ、及び前記温度センサの少なくとも１つによる検出値に基づいて定められる、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の通信装置。
6. 通信装置に含まれる通信回路及びファンに同時に電力を供給する電源回路において所定の許容電流を超える電流の発生が推定される条件が成立するか否かを判定し、
   前記条件が成立する場合に、前記許容電流以下の電流が発生する初期値の負荷で前記ファンを駆動し、
   前記負荷が時間的に増加するように前記ファンの負荷を制御する負荷制御を実行し、
   前記ファンは、第１ファンと第２ファンとを含み、
   前記第１ファン及び前記第２ファンのそれぞれは、前記通信装置から取り外し可能であり、
   前記条件が成立する場合は、前記第１ファンが前記通信装置から取り外された場合であり、
   前記負荷制御は、前記第１ファンの負荷を対象とせず、前記第２ファンの負荷を対象とする処理である、
   ファンの制御方法。

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