JPWO2007102226A1

JPWO2007102226A1 - 送風装置および電子機器並びにそれらの制御方法

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Publication number: JPWO2007102226A1
Application number: JP2008503721A
Authority: JP
Inventors: 正敏西澤; 智紀原田; 悟朗中貝; 豊広加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: EP1995464A4; EP1995464B1; CN101400897A; CN101400897B; US20090009967A1; WO2007102226A1; KR20080091863A; EP1995464A1; KR101010041B1; US7930071B2; JP4786703B2

Abstract

ファン（４３）は遠心ファンを構成する。回転数検出回路（６５）は羽根車（４４）の実回転数を検出する。乖離検出回路（６９）は、ファン（４３）に供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出する。乖離検出回路（６９）では、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号が出力される。本発明者らは、ファン（４３）が遠心ファンに構成されるとき、ファン（４３）の送風口の詰まりに伴って羽根車（４４）の実回転数が指定回転数から増大することを発見した。前述されるように、指定回転数および実回転数の乖離量は乖離検出回路（６９）で検出される。乖離検出回路（６９）から出力される信号に基づき送風口の詰まりすなわち送風口の塵埃の堆積は簡単に特定されることができる。

Description

本発明は、気流を生成するファンを備える送風装置に関する。

例えば特許文献１に開示されるように、給湯装置にはファンが組み込まれる。ファンの故障の検出にあたって、指定されるファンの指定回転数およびファンの実回転数が比較される。実回転数が指定回転数を大きく下回ると、ファンの故障すなわち吸排気口の詰まりやファンの劣化が検出される。
日本国特開平８−１７８２７３号公報日本国特開２００５−４６７５号公報日本国特開平９−１８２４８９号公報日本国特開２００４−２６３９８９号公報

一般に、いわゆるノートブックパーソナルコンピュータではＣＰＵの冷却にあたって遠心ファンが利用される。本発明者は遠心ファンの排気口で前述のように詰まりの検出を試みた。遠心ファンの排気口で詰まりすなわち塵埃の堆積は再現された。しかしながら、前述の方法では排気口の詰まりは検出されることができないことが確認された。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、遠心ファンの排気口の詰まりを検出することができる送風装置および電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明によれば、羽根車の回転に基づき気流を生成し、遠心ファンを構成するファンと、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する乖離検出回路とを備えることを特徴とする送風装置が提供される。

前述のように、本発明者らは、ファンが遠心ファンに構成されるとき、ファンの送風口の詰まりに伴ってファンの羽根車の実回転数は指定回転数から増大することを発見した。したがって、例えばファンの送風口に塵埃が堆積すると、羽根車の実回転数は所定の乖離量で指定回転数を上回る。乖離量は乖離検出回路で検出される。こうして乖離検出回路は所定の信号を出力する。信号に基づき送風口の塵埃の堆積は簡単に特定されることができる。こうして送風口の詰まりは検出されることができる。

こういった送風装置の制御にあたって、羽根車の回転に基づき気流を生成するファンに羽根車の回転数を指定する制御信号を供給する工程と、羽根車の実回転数を検出する工程と、制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出する工程と、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する工程を備え、ファンは遠心ファンを構成することを特徴とする送風装置の制御方法が提供されればよい。

以上のような送風装置は電子機器に組み込まれてもよい。このとき、電子機器は、筐体と、筐体に収容されて羽根車の回転に基づき気流を生成し、遠心ファンを構成するファンと、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する乖離検出回路とを備えればよい。こうした電子機器によれば、前述と同様に、送風口の詰まりは検出されることができる。

第２発明によれば、筐体と、筐体に収容されて羽根車の回転に基づき送風口から空気を送り出し、遠心ファンを構成するファンと、送風口から延びる気流の流通路内に配置される集塵部材と、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると集塵部材に所定量の塵埃の堆積を検出する検出信号を出力する乖離検出回路とを備えることを特徴とする電子機器が提供される。

前述のように、本発明者らは、ファンが遠心ファンに構成されるとき、ファンの送風口の詰まりに伴ってファンの羽根車の実回転数は指定回転数から増大することを発見した。電子機器では、ファンの送風口から延びる気流の流通路に集塵部材が配置される。したがって、例えば集塵部材で塵埃が捕獲されると、ファンの送風口には詰まりが生じる。こうして羽根車の実回転数は所定の乖離量で指定回転数を上回る。乖離量は乖離検出回路で検出される。こうして乖離検出回路は所定の信号を出力する。信号に基づき送風口の塵埃の堆積は簡単に特定されることができる。こうして集塵部材に対する塵埃の堆積すなわち送風口の詰まりは検出されることができる。

こういった電子機器の制御にあたって、ファンから延びる気流の流通路内に配置される集塵部材に向かって回転に基づき気流を生成する羽根車の回転数を指定する制御信号をファンに供給する工程と、羽根車の実回転数を検出する工程と、制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出する工程と、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると集塵部材に所定量の塵埃の堆積を検出する検出信号を出力する工程とを備える電子機器の制御方法が提供されればよい。このとき、ファンは遠心ファンを構成する。

本発明に係る電子機器の一具体例すなわちノートパソコンの外観を概略的に示す斜視図である。機器本体の底面の様子を概略的に示す斜視図である。機器本体の内部構造を概略的に示す部分拡大斜視図である。冷却装置の構造を概略的に示す部分断面図である。集塵部材の構造を概略的に示す斜視図である。ノートパソコンの制御系を概略的に示すブロック図である。図４の７−７線に沿った部分拡大断面図である。図４に対応し、冷却装置の稼働時の様子を概略的に示す部分断面図である。図７に対応し、機器本体から集塵部材を取り出す様子を概略的に示す部分拡大断面図である。図７に対応し、機器本体から集塵部材を取り出す様子を概略的に示す部分拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明に係る電子機器の一具体例すなわちノートブックパーソナルコンピュータ（ノートパソコン）１１の外観を概略的に示す。このノートパソコン１１は、薄型の機器本体１２と、この機器本体１２に揺動自在に連結されるディスプレイ用筐体１３とを備える。機器本体１２の表面にはキーボード１４やポインティングデバイス１５といった入力装置が組み込まれる。使用者はキーボード１４やポインティングデバイス１５から指示やデータを入力することができる。

ディスプレイ用筐体１３には例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルモジュール１６といった表示装置が組み込まれる。ＬＣＤパネルモジュール１６の画面は、ディスプレイ用筐体１３に区画される窓孔１７に臨む。画面にはテキストやグラフィックスが表示されることができる。使用者はそういったテキストやグラフィックスに基づきノートパソコン１１の動作を確認することができる。ディスプレイ用筐体１３は、機器本体１２に対する揺動を通じて機器本体１２に重ね合わせられることができる。

図２に示されるように、機器本体１２の筐体１８には吸気口２１および排気口２２が区画される。吸気口２１は例えば筐体１８の底板に区画されればよい。排気口２２は、例えば筐体１８の底板の周縁から立ち上がる周壁に区画されればよい。吸気口２１は筐体１８外側の空間から筐体１８内側の空間に空気を導入する。排気口２２は筐体１８内側の空間から筐体１８外側の空間に向かって空気を排出する。一般に、ノートパソコン１１が机上に設置されると、筐体１８の底板は机の表面に向き合わせられる。このとき、排気口２２の遮蔽は回避されることができる。

筐体１８の底板には集塵部材２３が筐体１８の外側から着脱自在に装着される。装着にあたって筐体１８の底板には開口２４が区画される。集塵部材２３は開口２４から筐体１８の内側に進入する。集塵部材２３は筐体１８の底板に固定される。固定にあたって例えば１対のねじ２５が利用される。ねじ２５は筐体１８の底板にねじ込まれる。

集塵部材２３は摘み２６を備える。摘み２６は、開口２４に連続して筐体１８の底面に区画される窪み２７に収容される。集塵部材２３の取り外しにあたって使用者は摘み２６に例えば指先を引っ掛けることができる。集塵部材２３の詳細は後述される。

図３に示されるように、機器本体１２内にはプリント基板ユニット３１が収容される。プリント基板ユニット３１は、プリント基板３２と、プリント基板３２の表面に実装されるＬＳＩ（大規模集積回路）パッケージ３３、３３とを備える。ＬＳＩパッケージ３３、３３では、例えば小型のセラミック基板上にＣＰＵ（中央演算処理装置）チップ（図示されず）やビデオチップ（図示されず）が実装される。ＣＰＵチップは例えばＯＳ（オペレーティングシステム）やアプリケーションソフトウェアに基づき演算処理を実施する。ビデオチップは例えばＣＰＵチップの演算処理に基づき画像処理を実行する。

ＬＳＩパッケージ３３には冷却装置３４が接続される。冷却装置３４は送風装置すなわちファンユニット３５を備える。ファンユニット３５と排気口２２との間には放熱フィン部材３６が配置される。放熱フィン部材３６は、相互に平行に延びる複数枚の放熱フィン３７を備える。放熱フィン３７同士の間に気流の流通路は区画される。ファンユニット３５は、流通路から排気口２２に抜ける気流を生成する。気流の働きで放熱フィン３７の熱は筐体１８の外側に排出される。

ＣＰＵチップやビデオチップには伝熱板３８、３８が重ね合わせられる。個々の伝熱板３８と放熱フィン３７とは熱伝導部材すなわちヒートパイプ３９で相互に接続される。ヒートパイプ３９は伝熱板３８から放熱フィン３７に熱を伝達する。伝熱板３８にはＣＰＵチップやビデオチップから熱が伝達される。

ファンユニット３５はファンハウジング４１を備える。このファンハウジング４１は所定の収容空間を区画する。ファンハウジング４１には吸気用開口４２が形成される。吸気用開口４２はファンハウジング４１の内側の収容空間とファンハウジング４１の外側の空間とを相互に接続する。ファンハウジング４１の収容空間内にはファン４３が収容される。

図４に示されるように、ファン４３はいわゆる遠心ファンに構成される。ファン４３は羽根車４４を備える。羽根車４４は、回転体４５と、回転体４５の周囲で回転体４５から放射状に広がる複数枚の羽根４６とを備える。羽根車４４が回転中心軸４７回りで回転すると、吸気用開口４２から回転中心軸４７に沿って空気は導入される。羽根車４４の回転で遠心方向に気流は生成される。

ファンハウジング４１は、羽根車４４の遠心方向外側に配置される囲み壁４１ａと、囲み壁４１ａの上端および下端にそれぞれ接続される天板４１ｂ（図３参照）および底板４１ｃとを区画する。囲み壁４１ａの内壁は羽根車４４の羽根４６の外端に向き合わせられる。天板４１ｂおよび底板４１ｃには前述の吸気用開口４２が区画される。囲み壁４１ａ、天板４１ｂおよび底板４１ｃで送風口４８が区画される。送風口４８は羽根車４４の遠心方向外側に配置される。

送風口４８は放熱フィン部材３６に向き合わせられる。遠心方向の気流は囲み壁４１ａの内壁に沿って送風口４８まで誘導される。こうして送風口４８から気流は吐き出される。気流は放熱フィン部材３６の働きで排気口２２に至る。すなわち、放熱フィン部材３６は、送風口４８から排気口２２に向かって延びる流通路を区画する。流通路内に個々の放熱フィン３７は配置される。

図４から明らかなように、送風口４８（ファン４３）および放熱フィン３７の間で流通路内には集塵部材２３が配置される。集塵部材２３は放熱フィン３７の上流に隣接する複数の格子部材５１を備える。格子部材５１は相互に平行に広がる板片から構成されればよい。格子部材５１は、放熱フィン３７を含む仮想平面に沿って広がる。格子部材５１の下流縁は放熱フィン３７の上流縁に連続すればよい。少なくとも放熱フィン３７の上流縁は格子部材５１の陰で気流から外れる。

格子部材５１の個数は格子部材５１の厚みに応じて決定されればよい。その他、格子部材５１の個数は、捕獲される塵埃の大きさや、放熱フィン３７の放熱に必要とされるファン４３の風量に応じて決定されればよい。ここでは、１つおきの放熱フィン３７に対して格子部材５１が配置される。その結果、放熱フィン３７同士の間隔に比べて格子部材５１同士の間隔は大きく設定される。糸くずといった大きいゴミは格子部材５１で捕獲される。放熱フィン部材３６にゴミの進入は回避される。同時に、塵埃といった小さいゴミは格子部材５１同士の間および放熱フィン３７同士の間を通過して排気口２２から外側に排出される。その他、小さいゴミは格子部材５１で捕獲される。

図５に示されるように、集塵部材２３は格子部材５１を収容する枠体５２を備える。この枠体５２は送風口４８と放熱フィン部材３６との間で気流の流通路を区画する。流通路内に個々の格子部材５１は配置される。枠体５２および格子部材５１は例えば樹脂材料から成型されればよい。

ここでは、格子部材５１の上流縁にはざらつきが確立されてもよい。こういったざらつきの確立にあたって格子部材５１の表面には多数の微粒子が接着されてもよい。その他、ざらつきは成型の型に予め形成されてもよい。また、ざらつきの確立にあたって格子部材５１の表面は例えばサンドペーパの研磨で荒らされてもよい。ざらつきに代えて格子部材５１の表面には軽度の粘着性が付与されてもよい。こういった粘着性は例えば塗膜に基づき確立されることができる。

枠体５２には複数の掻き出し部材５３が形成される。掻き出し部材５３は枠体５２から下流に突き出る。掻き出し部材５３は、隣接する格子部材５１同士の中間位置に配置されればよい。掻き出し部材５３は例えば直方体の小片から構成されればよい。掻き出し部材５３は一体成型に基づき枠体に一体化されればよい。掻き出し部材５３の表面には、格子部材５１と同様に、ざらつきが確立されてもよい。

図６に示されるように、ノートパソコン１１はファン制御回路６１を備える。ファン制御回路６１はＣＰＵチップ６２の温度に応じてファン４３の羽根車４４の回転数を制御する。制御にあたって制御信号が生成される。制御信号には羽根車４４の指定回転数が記述される。

ファン制御回路６１には駆動回路６３が接続される。駆動回路６３にはファン４３の電動モータが接続される。駆動回路６３はデューティ比や電圧値に基づき電動モータの回転速度を制御する。駆動回路６３には前述の制御信号が供給される。駆動信号は制御信号に記述される指定回転数を反映する。こうしてファン４３は羽根車４４の回転に応じて気流を生み出す。

ファン制御回路６１には例えばエンコーダといった回転数検出回路６５が接続される。回転数検出回路６５は羽根車４４の回転数すなわち実回転数を検出する。回転数検出回路６５では回転数情報信号が生成される。回転数情報信号には羽根車４４の実回転数が記述されればよい。

ファン制御回路６１には温度センサ６６が接続される。温度センサ６６は例えばＣＰＵチップ６２の温度を検出する。こういった検出にあたって温度センサ６６はＣＰＵチップ６２内に埋め込まれればよい。温度センサ６６はファン制御回路６１に温度情報信号を供給する。温度情報信号にはＣＰＵチップ６２の温度が記述されればよい。

ファン制御回路６１には例えばメモリ６７といった記憶回路が接続される。メモリ６７にはデータテーブル６８が構築される。このデータテーブル６８では、ＣＰＵチップ６２の温度ごとに羽根車４４の指定回転数と後述の閾値とが書き込まれる。ファン制御回路６１はＣＰＵチップ６２の温度に応じてデータテーブル６８から羽根車４４の指定回転数を取得する。

ファン制御回路６１には乖離検出回路６９が接続される。この乖離検出回路６９では、羽根車４４の実回転数よりも速いか否かが判定される。判定にあたって乖離検出回路６９は指定回転数および実回転数の乖離量すなわち差分を算出する。指定回転数の特定にあたって乖離検出回路６９にはファン制御回路６１から制御信号が供給されてもよい。その他、乖離検出回路６９は温度情報信号に基づきデータテーブル６８から指定回転数を取得してもよい。実回転数は回転数情報信号に基づき特定されればよい。乖離検出回路６９は、温度情報信号に記述されるＣＰＵチップ６２の温度に基づきデータテーブル６８から指定の閾値を取得する。指定回転数および実回転数の乖離量は閾値と比較される。

ＣＰＵチップ６２にはビデオチップ７１が接続される。ビデオチップ７１には前述のＬＣＤパネルモジュール１６が接続される。実回転数が所定の乖離量で指定回転数から乖離すると乖離検出回路６９はＣＰＵチップ６２に警告信号を出力する。警告信号に基づきＣＰＵチップ６２は演算処理を実施する。ビデオチップ７１はＣＰＵチップ６２の演算処理に基づきＬＣＤパネルモジュール１６の画面に所定の情報を表示する。

図７に示されるように、筐体１８の外側から集塵部材２３が開口２４に装着されると、放熱フィン部材３６および集塵部材２３の働きで送風口４８および排気口２２の間には気流の流通路が確立される。ファン４３に電力が供給されると、送風口４８から気流は吐き出される。吐き出される気流は流通路に沿って排気口２２に誘導される。こうして気流は勢いよく排気口２２から排出される。放熱フィン３７から効率的に熱は放出される。格子部材５１は放熱フィン３７に比べて大きな厚みで形成されるものの格子部材５１同士の間には十分な間隔が確保されることから、十分な流量の気流が確保されることができる。

ファンユニット３５には筐体１８内の空気が集められる。筐体１８内には吸気口２１だけでなくあらゆる隙間から埃が進入する。こういった埃は送風口４８から吐き出される気流に巻き込まれる。例えば図８に示されるように、微細な塵５４や短い埃５５は集塵部材２３および放熱フィン部材３６を通過する。微細な塵５４や短い埃５５は排気口２２から排出される。その一方で、長めの埃５６は格子部材５１に捕獲される。時間の経過とともに、送風の流量に応じて格子部材５１には徐々に埃が堆積していく。

このとき、ファン４３では羽根車４４の回転数は制御される。制御にあたってファン制御回路６１はＣＰＵチップ６２の温度を検出する。温度情報信号に基づきファン制御回路６１は制御信号に所定の指定回転数を記述する。制御信号で特定される指定回転数に基づき電動モータは羽根車４４を回転させる。温度の上昇に応じて回転数は高められる。こうしてＣＰＵチップ６２の高温化は阻止される。

回転数検出回路６５は羽根車４４の実回転数を検出する。温度情報信号および回転数情報信号は乖離検出回路６９に供給される。乖離検出回路６９はＣＰＵチップ６２の温度に基づき羽根車４４の指定回転数を特定する。こうして乖離検出回路６９は、指定回転数および実回転数の乖離量を算出する。算出される乖離量は閾値と比較される。

埃５６といった塵埃の堆積に基づき実回転数が閾値以上の乖離量で指定回転数を上回ると、乖離検出回路６９からＣＰＵチップ６２に所定の警告信号が出力される。警告信号に基づきＣＰＵチップ６２は演算処理を実施する。ＣＰＵ６２の演算処理に基づきビデオチップ７１は画像処理を実施する。ＬＣＤパネルモジュール１６の画面には例えば警告のウィンドウが表示される。ウィンドウ内では集塵部材２３の取り外しおよび清掃が促される。こうして使用者は集塵部材２３の清掃の的確な時期を知ることができる。

前述のように、集塵部材２３は筐体１８の底板から取り外されることができる。このとき、堆積した埃５６は集塵部材２３上に保持される。したがって、埃５６は流通路から取り除かれることができる。こうして埃５６は確実に除去されることができる。埃５６は集塵部材２３から取り除かれる。清掃後の集塵部材２３は再び筐体１８の底板に装着されればよい。こうして気流の流通路には常に十分な流量で気流が流通することができる。放熱フィン３７から効率的に熱は放出される。放熱フィン３７では塵埃に基づく発火は確実に防止される。

しかも、例えば図９に示されるように、集塵部材２３の取り外しにあたって、使用者は指先で摘み２６を引っ掛けることができる。このとき、枠体５２には摘み２６の先端から力が加わる。その結果、枠体５２の回転運動は引き起こされる。こうして掻き出し部材５３は放熱フィン３７の上流縁に突き当てられる。

その後、集塵部材２３が開口２４から引き出されると、例えば図１０に示されるように、掻き出し部材５３は放熱フィン３７の上流縁をなぞり続ける。放熱フィン３７の上流縁に堆積した埃５７は掻き出し部材５３に引っ掛けられる。こうして放熱フィン３７の上流縁に堆積する埃５７は掻き出されることができる。埃５７は流通路から取り除かれることができる。こうして気流の流通路には常に十分な流量で気流が流通することができる。

本発明者らは、ファン４３が遠心ファンに構成されるとき、集塵部材２３の塵埃の堆積量の増大に伴って羽根車４４の実回転数は指定回転数から増大することを発見した。以上のようなＨＤＤ１１では、集塵部材２３に塵埃が堆積すると、羽根車４４の実回転数は所定の乖離量で指定回転数を上回る。こうして集塵部材２３の塵埃の堆積量は簡単に特定されることができる。送風口４８の詰まりは確実に検出されることができる。集塵部材２３の清掃の時期は簡単に特定されることができる。

以上のようなファンユニット３５では、乖離検出回路６９の処理はＣＰＵチップ６２で実行されてもよい。このとき、ＣＰＵチップ６２はソフトウェアプログラムに基づき演算処理を実行すればよい。

Claims

羽根車の回転に基づき気流を生成し、遠心ファンを構成するファンと、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する乖離検出回路とを備えることを特徴とする送風装置。
羽根車の回転に基づき気流を生成するファンに羽根車の回転数を指定する制御信号を供給する工程と、羽根車の実回転数を検出する工程と、制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出する工程と、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する工程を備え、ファンは遠心ファンを構成することを特徴とする送風装置の制御方法。
筐体と、筐体に収容されて羽根車の回転に基づき気流を生成し、遠心ファンを構成するファンと、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると所定の信号を出力する乖離検出回路とを備えることを特徴とする電子機器。
筐体と、筐体に収容されて羽根車の回転に基づき送風口から空気を送り出し、遠心ファンを構成するファンと、送風口から延びる気流の流通路内に配置される集塵部材と、ファンに接続され、羽根車の実回転数を検出する回転数検出回路と、ファンに供給される制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出し、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると集塵部材に所定量の塵埃の堆積を検出する検出信号を出力する乖離検出回路とを備えることを特徴とする電子機器。
ファンから延びる気流の流通路内に配置される集塵部材に向かって回転に基づき気流を生成する羽根車の回転数を指定する制御信号をファンに供給する工程と、羽根車の実回転数を検出する工程と、制御信号で特定される指定回転数および実回転数の乖離量を検出する工程と、実回転数が所定の乖離量で指定回転数を上回ると集塵部材に所定量の塵埃の堆積を検出する検出信号を出力する工程とを備え、ファンは遠心ファンを構成することを特徴とする電子機器の制御方法。