WO2005051064A1

WO2005051064A1 - 電子機器におけるファン回転数制御方法

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Publication number: WO2005051064A1
Application number: PCT/JP2003/014766
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Honma
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-06-02
Also published as: US20060203449A1; JPWO2005051064A1; US7194340B2; JP4111975B2

Abstract

温度センサを搭載することなく、安価に装置内温度を略一定に維持することが可能な電子機器を提供可能である電子機器が提供される。複数の回路基板と、前記複数の回路基板の発熱を排気する、フィルターを備えた強制空冷ファンを有する電子機器おける前記の強制空冷ファンの回転数を制御する方法において、前記フィルターの使用時間と、前記電子機器に搭載される前記複数の回路基板の消費電力の関係から最適なファンの回転数を求め、前記求められた回転数となる様に前記強制空冷ファンの駆動電流を制御する。

Description

明細書電子機器におけるファン回転数制御方法産業上の利用分野

本発明は、電子機器におけるファン回転数制御方法に関する。特に複数の回路基板を実装した伝送装置におけるファン回転数制御方法に関する。

背景技術

電子機器の一つとしての伝送装置は、局舎外に設置されることも多くあり、このような場合、環境温度が- 40〜+65°Cの範囲での動作が必要となる。

そのような温度環境において伝送装置には、特に高温度に対する対策としてお気用に強制空冷用ファン（FAN) が搭載され、装置の信頼性を高めるためにその役割は重要である。

また温度の変動に対応して強制空冷用ファンの回転数を制御することが考えられるが、そのためには、環境温度を検知して、回転数を制御する回路にフィ一ドバックする構成が必要となる。

し力し、かかるフィードパック構成は、装置コスト等との関係から採用が困難である。

一方、ファン回転制御に関する技術として、情報処理装置内に実装される複数のパッケージを収容する冷却用ファンの回転制御を行う技術が知られている（特許文献 1参照）。

かかる特許文献 1に記載の技術は、装置に搭載されるパッケージの数に対^して回転制御する冷却用のファンの数または、ファンの回転数を決定するものである。

すなわち、上記の従来例では、装置に搭載されるパッケージ数によって決まる消費電力に対応して冷却用のファンの数または、ファンの回転数が決められる。一方、実際の運用として、これまでファンに対応してフィルター（Filter) が備えられており、このフィルターの目詰まりを回避するために、使用者により適時に取り替えることにより、一定の送風量を維持することが行われていた。カかる場合、使用者において、目詰まりを考慮して適時にフィルターの交換という作業が必要であった。

かかる場合、フィルターの交換直後は、交換前と比較するとファンの回転数が一定であるために、装置への送風量は大きく異なり、装置内温度を所定範囲に維持することが困難であった。

またフィルターの目詰まりに関わらず最低限の風量は常に送る必要があるため、結果として必要以上の回転数となっている場合が多く、フアン自体の消費電力の浪費（こつながっている。

たとえばフィルター交換直後は 1000回転程度で十分な送風量を供給できるが、目詰まりが著しい時は 10000回転程度必要であると想定すると、前記の特許文献 1に記載の技術を含めて従来の装置では常に 10000 回転で動かす必要があり無駄な電力を必要とすることになる。発明の概要

したがって、本発明の目的は、上記に鑑みて、無用な消費電力を低減することを可能とする、電子機器におけるファン回転数制御方法を提供することにある。かかる本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器におけるファン制御方法の第 1の態様は、複数の回路基板と、前記複数の回路基板の発熱を排気する、フィルターを備えた強制空冷フアンを有する電子機器おける前記の強制空冷フアンの回転数制御方法であって、前記フィルターの使用時間と、前記電子機器に搭載される前記複数の回路基板の消費電力の関係から最適なファンの回転数を求め、前記求められた回転数となる様に前記強制空冷ファンの駆動電流を制御することを特徴とする。

上記の本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器におけるファン制御方法の第 2の態様は、第 1の態様において、前記フィルターごとに個別識別情報及び、清掃実施または未実施の清掃情報を保持し、前記フィルターの設置と同時に経過時間の力ゥントを行い、前記フィルターの使用時間を検出することを特徴とする。

さらに、上記の本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器におけるファン制御方法の第 3の態様は、第 1の態様において、前記電子機器に実装された前記複数の回路基板のそれぞれの種類、実装されたスロット位置及び、実装された枚数を検出し、対応する前記強制空冷ファンに負荷されるべき、消費電力を算出することを特徴とする。

上記の本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器は、それぞれ回路基板が実装可能の複数のスロットと、前記複数のス口ットの内の所定のスロットに対応してそれぞれ備えられる、フィルターを備えた強制空冷ファンと、前記フィルタ一の識別情報を有するファンカードと、前記ファンカードから読み取られる前記フィルターの識別情報を入力し、前記識別情報に対応するフィルターの使用時間を求める手段と、前記複数のスロットに実装された回路基板の情報を入力し、前記実装された回路基板に対応する消費電力を求める手段と、前記求められたフィルターの使用時間と、前記実装された回路基板に対応する消費電力との関係から設定すべき前記強制空冷ファンの回転数を求める手段とを

有することを特徴とする。

上記の本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器の第 2の態様は、前記フィルターの識別情報は、製造年、製造月、製造番号で特定されることを特徴とする。

上記本発明の目的を達成する本発明に従う電子機器の第 3の態様は、さらにタイマ一を有し、前記フィルターの使用時間は、新たにフィルターが設置されたときに、前記タイマーよるカウントを開始し、前記フィルターの識別情報の変化あつたときに、前記タイマーよるカウントを停止して、その際のカウント値から前記ブイルターの使用時間を求めることを特徴とする。

本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される発明の実施の形態例から更に明らカになる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の適用される電子機器としての伝送装置の一実施例の概念斜視図である。

図 2は、その機器構成を説明する図である。図 3は、ファンカード 4の情報とスロット 2 - 1に搭載される C P Uの搭載される回路基板 2 0との接続を説明する図である。

図 4は、ブイルターを特定するフィルター I D 4 1の内容を説明する図である。図 5は、該当フィルターに対する清掃の有無情報を説明する図である。

図 6は、図 4、図 5のフィルターを特定するフィルター I D 4 1及び該当フィルターに対する清掃の有無情報を表すファンカード 4の実現例を示す図である。図 7は、図 3の C P U基板 2 0の動作を動作フローにより説明する動作フローである。

図 8は、消費電力の算出を説明する図である。

図 9は、登録情報保持テーブル 2 1 0に登録された情報の一部を示す図である。図 1 0は、消費電力算出部 2 1 2おける消費電力計算を説明する図である。図 1 1は、回路基板 2の種類に応じて計算された消費電力に基づく強制空冷用ファン 3— 1 , 3 - 2の回転数制御の仕方を説明する図である。

図 1 2は、消費電力とフィルター使用時間の組み合わせに対応するファン回転数のテーブルを示す図である。発明の実施の形態

以下に、図面に従い本発明の実施の形態例を説明する。なお、図面に示される実施の形態例は、本発明の理解のためのものであって、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。

図 1は、本発明に適用される電子機器としての、伝送装置の一実施例の概念斜視図である。図 2は、その電子機器構成を説明する図である。

図 1において、電子機器筐体 1内にそれぞれ機能回路が形成された複数の回路基板 2が搭載されている。さらに実施例として 2台の強制空冷用ファンが電子機器筐体 1内に搭載され、外部に排気するための排気窓 3が電子機器筐体 1の側面に形成されている。

さらに、本発明の特徴として、強制空冷用ファンに付属するフィルターの特性情報を有するファンカード 4が電子機器筐体 1の側面に取り付けられている。図 2は、図 1の電子機器を上面から見た内部配置の概念構成図である。電子機器筐体 1内に、複数の回路基板 2のそれぞれが搭載される複数のスロット、図 2 の実施例では 8個のスロットが示されている。

複数のスロットは、各々に搭載される回路基板 2と電気的に接続されための図示しないコネクタが設けられている。さらに、搭載される複数の回路基板 2間は、同様に図示しないバックボード上の線路を介して必要な相互の接続が行われる。実施例としてスロット 2- 1には、全体回路を制御し、また本発明のファン回転数制御を実行する C P Uの搭載される機能部が形成された回路基板（以下、 C P U基板という）が搭載される。 2台の強制空冷ファン 3-1と 3- 2がそれぞれ対応する排気窓 3に対向し、排気窓 3と複数のスロットとの間に設けられている _c さらに、強制空冷ファン 3- 1と 3- 2の各々に付属するフィルターを特定する情報（以下、単にフィルター情報という）を記憶したファンカード 4から前記フィルター情報を読み取り電気信号に変換する手段 4 0がファンカード 4に対向して設けられている。

図 3は、かかるファンカード 4と、スロット 2-1に搭載される、 C P Uを有する回路基板（以下、単に C P U基板という） 2 0との接続を説明する図である _c ファンカード 4には、強制空冷ファン 3- 1 と 3-2に対応して設けられるフィルター情報として該当のブイルターを特定するフィルター I D 4 1と、該当フィルターに対する清掃の有無情報が格納されている。

図 4は、フィルターを特定するフィルター I D 4 1の内容を説明する図である _c 図 4において、実施例としてフィルター I D 4は、フィルターの製造年、製造月及び、製造番号（N o . ) を 2 0桁の I D識別用 0 / 1のドットで表わされている。即ち、 5 ドットで 0 0〜 3 1年までの製造年を、 4 ドットで 1 ~ 1 2月までの製造月を、 1 1 ドットで 0 0 0 1〜 2 0 4 8までの製造番号を表示可能にしている。

図 5は、該当フィルターに対する清掃の有無情報を説明する図であり、清掃実施済みか否かを 0 / 1で表している。

図 6は、図 4、図 5のフィルターを特定するフィルター I D 4 1及ぴ該当フィルターに対する清掃の有無情報を有するフアンカード 4に記憶されるフィルタ一情報の一例を示す図である。すなわち、図 6においてファンカード 4は、 2 1 桁の所定位置における穴の有無で 2 1桁のドット情報を現している。白丸は穴があけられ、ビット情報 " 0 " を表示している。反対に、黒丸秦は所定位置で穴が閉じられた状態であり、ビット情報 " 1 " を表示している。

図 6において、発光及ぴ受光ダイォードの組み合わせによるビット情報を電気信号に変換する手段 4 0により、ファンカード 4に形成されたビット情報を電気信号として出力する。

すなわち、ビット情報を電気信号に変換する手段 4 0の発光ダイォードからの発光が、ファンカード 4の穴が閉じられた黒丸位置から反射されて、受光ダイォードにより検知されてビット情報 " 1 " に対応する "H" レベルの電気信号が出力される。反対にビット情報 " 0 " を表示している穴のあけられた白丸位置からは、反射光が無いのでビット情報 " 0 " に対応する " L" レベルの電気信号が出力される。これらの電気信号は、直流（D C) 線路 4 1により C P U基板 2 0に入力される。

図 6の例では、記憶されたフィルターを特定するフィルター I Dは、製造年は ( 0 3)、製造月は（0 6 ) 及び、製造番号は（0 2 9 1 ) で構成され、更に清掃有無は（あり）の情報を示している。

ここで、ビット情報を電気信号に変換する手段 4 0と C P U基板 2 0を繋ぐ直流（D C)線 4 3はそれぞれブルアップが行われているため全 D C線 4 3が "H" レベルになった場合は、フィルターカード 4が抜かれている状態であることを表し、 D C線 4 3がこれ以外の値であった場合、その値のフィルター I Dのフィルターが実装されている状態であることを表す。

図 3に戻り、 C P U基板 2 0では、入力された " H" レベルまたは " L" レべル電気信号は、フィルター I D検出部 2 0 0及び、清掃有無検出部 2 0 1に導かれる。 ,

フィルター I D検出部 2 0 0では、かかる "H" レベルと "！/，レベルの電気信号の組み合わせとして、フィルターを特定するフィルター I D 4 1の識別情報を検出する。同様に、清掃有無検出部 2 0 1では、 "H" レベルまたは、 "L" レベルの電気信号をフィルターの清掃有無として検出する。

かかる検出信号を用いる本発明に従う、図 3の C P U基板 2 0の動作を図 7の動作フローにより説明する。

図 7において、フィルター I D検出部 2 0 0でフィルター I Dが検出されると (ステップ S 1、 Y e s )、全ビットが " H " レベルであるかを判定する (ステップ S 2)。

全ビットが "H" レベルである場合、上記したようにフィルターカード 4が抜かれているので、変化前のフィルター I Dに対するタイマー 2 0 2のカウントを停止し、使用時間をフィルター I Dとともにメモリ 2 0 3に書き込む（ステップ S 3)。なお、フィルター I Dが既に登録済みである場合は、使用時間のみ上書きする。

そして、ステップ S 1に戻り、再びフィルター I Dの常時監視が続けられる。ステップ S 2において、フィルター I D検出部 2 0 0で検出されるフィルター I Dの全ビットが "I-I" レベル以外である場合 (ステップ S 2、 N o)、検出されたフィルター I Dがメモリ 2 0 3に登録されているか否かを検索する（ステツプ S 4)。

登録されていなければ、タイマー 2 0 2のカウントを 0からカウント開始し (ステップ S 1 0 )、再びステップ S 2に戻りフィルター I Dの変換があるか否かの常時監視が続けられる。

ステップ S 5において、フィルター I Dがメモリ 2 0 3に登録されている場合は、該当するフィルター I Dの使用時間をメモリ 2 0 3から読み出す（ステップ S 6 )。

次いで、清掃有無検出部 2 0 2で清掃 "有" を検出した場合（ステップ S 7、 Y e s ) は、読み出した使用時間をクリァしてタイマー 2 0 2の再力ゥントを開始する（ステップ S 8)。再びステップ S 2に戻りフィルター I Dの変換があるか否かの常時監視が続けられる。

清掃有無検出部 2 0 1で清掃"無"を検出した場合（ステップ S 7、 N o )は、読み出した使用時間から続けてタイマー 2 0 2のカウントを継続する（ステップ S 9 )。

上記の様に、フィルターの差し替え変更の有無と、実装されているタイマー 2 0 2でカウントされる値がメモリ 2 0 3に保存される。 —方、 C P U基板 2 0に搭載される図示しない C P Uにより回路基板 2の実装される各ス口ットから実装情報を受信し、電子機器および各フアン 3 _ 1 , 3— 2に負荷される消費電力を算出する。

図 8は、かかる消費電力の算出を説明する図である。 C P U基板 2 0には、実装され得る回路基板 2に対する消費電力の情報が登録された登録情報保持テープル 2 1 0を有している。

図 9は、登録情報保持テーブル 2 1 0に登録された情報の一部であり、回路基板 2の種類（カード名）と、それぞれに対する消費電力が登録されている。

C P U基板 2 0の実装形態検出部 2 1 1は、各ス口ットに回路基板 2が実装されているか否か、及び実装されている場合、その回路基板 2の種類を検出する。すなわち、電子機器に実装された前記複数の回路基板 2のそれぞれの種類、実装されたスロット位置及び、実装された枚数を検出する。

これらの情報に基づき、実装済みの回路基板 2に対応する消費電力、即ち対応する前記強制空冷ファンに負荷されるべき消費電力を算出するための情報が、登録情報保持テーブル 2 1 0を参照して検索されて消費電力算出部 2 1 2に送られる。

消費電力算出部 2 1 2では送られた消費電力の情報を基に、図 1 0の例に対して次のように消費電力を算出する。図 1 0に示す例では、第 1の強制空冷用ファン 3 - 1に対向する複数スロットのうち 3つの種類 A、 B、 Cの回路基板 2が実装され、第 2の強制空冷用ファン 3 - 2に対向する複数のスロットのうち 2つの種類 D、 Eの回路基板 2が実装されている。

かかる場合、第 1の強制空冷用ファン 3 - 1に対する消費電力は a + b + cと計算され、第 2の強制空冷用ファン 3 - 2に対する消費電力は d + eと計算される。ここで、 a , b , c， d , eはそれぞれ種類 A , B , C , D , Eの回路基板 2の消費電力である。

図 1 1は、この様に実装されている回路基板 2の種類に応じて計算された消費電力に基づく強制空冷用ファン 3— 1 , 3— 2の回転数制御の仕方を説明する図である。

C P U基板 2 0において、更に消費電力算出部 3 1 2により前記の様に算出された消費電力とともに、使用時間検出部 2 0 3 (図 3参照）から強制空冷ファン 3— 1， 3 - 2の使用時間情報がファン回転数算出部 2 1 4に入力される。ファン回転数算出部 2 1 4は、実施例として、図 1 2に示すような消費電力とフィルタ一使用時間の組み合わせに対応するファン回転数のテープルを有している。

かかるテーブルを参照して、消費電力算出部 2 1 2により計算された、実装された回路基板 2の消費電力と使用時間検出部 2 0 3により求められたフィルタ一の使用時間との関係から回転数を決定する。

例えば、実装された回路基板 2の消費電力が、 C〜D ( W) の範囲にあり、対応する強制空冷フアン 3 — 1又は、 3— 2のフィルターの使用時間が、 1 0 0 0 〜 1 5 0 0日の範囲にあるときは、回転数を f に設定する。

このように設定された回転数 f の情報は、 C P U基板 2 0の回転数通知部 2 1 5により 1 0進から 1 6進コードに変換された後、ファンカード 4の回転数受信部 4 0 0に送られる。ファンカード 4において、回転数受信部 4 0 0で受信した回転数 f となるように、回転数制御部 4 0 1により対応する強制空冷ファン 3— 1， 3 _ 2の駆動電流を制御する。産業上の利用可能性

上記に図面に従い、本発明の実施の形態例を説明した様に、本発明により温度センサを搭載することなく、安価に装置内温度を略一定に維持することが可能な電子機器を提供可能である。

さらに、電子機器において、保守者の介在なしに略一定の温度を維持することが可能となる。また、実装される回路基板により構成される装置構成に対応して強制空冷ファンの回転数を制御するため、必要以上のファンの回転動作がなくなり消費電力削減を実現することができ、産業上利するところ大である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の回路基板と、前記複数の回路基板の発熱を排気する、フィルターを備えた強制空冷ファンを有する電子機器おける前記の強制空冷ファンの回転数制御方法であって、

前記フィルターの使用時間と、前記電子機器に搭載される前記複数の回路基板の消費電力の関係から最適なファンの回転数を求め、

前記求められた回転数となる様に前記強制空冷ファンの駆動電流を制御することを特徴とする電子機器におけるファン回転数制御方法。

2 . 請求項 1において

前記フィルタ一ごとに個別識別情報及び、清掃実施または未実施の清掃情報を保持し、

前記フィルターの設置と同時に経過時間の力ゥントを行い、前記フィルターの使用時間を検出する

ことを特徴とする電子機器におけるファン回転数制御方法。

3 . 請求項 1において、

前記電子機器に実装された前記複数の回路基板のそれぞれの種類、実装されたスロット位置及び、実装された枚数を検出し、対応する前記強制空冷ファンに負荷されるべき、消費電力を算出することを特徴とする電子機器におけるファン回転数制御方法。

4 . それぞれ回路基板が実装可能の複数のスロットと、

前記複数のスロットの内の所定のスロットに対応してそれぞれ備えられる、フィルターを備えた強制空冷ファンと、

前記フィルターの識別情報を有するファンカードと、

前記ファンカードから読み取られる前記フィルターの識別情報を入力し、前記識別情報に対応するフィルターの使用時間を求める手段と、

前記複数のスロットに実装された回路基板の情報を入力し、前記実装された回路基板に対応する消費電力を求める手段と、

前記求められたフィルターの使用時間と、前記実装された回路基板に対応する消費電力との関係から設定すべき前記強制空冷ファンの回転数を农める手段とを

有することを特徴とする電子機器。

5 . 請求項 4において、

前記フィルターの識別情報は、製造年、製造月、製造番号で特定されることを特徴とする電子機器。

6 . 請求項 4において、

さらにタイマ一を有し、前記フィルターの使用時間は、新たにブイルターが設置されたときに、前記タイマーよるカウントを開始し、前記フィルタ一の識別情報の変化あったときに、前記タイマーよるカウントを停止して、その際のカウント値から前記フィルターの使用時間を求めることを特徴とする電子機器。