(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発熱体を有する筐体と、
前記筐体と接続される接続部を有する拡張筐体部と
を有する電子機器において、
前記拡張筐体部には、前記発熱体を冷却する冷却媒体を前記筐体内に通流させる第１の冷却媒体通流手段が設けられ、
前記筐体内には、前記第１の冷却媒体通流手段による冷却媒体の流れ方向下流側に設けられ、少なくとも前記第１の冷却媒体通流手段が駆動されることによって得られる差圧により回転され、前記冷却媒体を前記筐体内に通流させ前記発熱体を冷却する第２の冷却媒体通流手段が設けられることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に係り、特に発熱部品が高密度に実装され、ファンを利用して空冷によって冷却を行う電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＵＮＩＸのシステムに代わって、企業の基幹系業務システムにＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）サーバを採用する企業が増えている。この背景には、ＰＣサーバのコスト・パフォーマンスの高さがある。これは、運用管理やサポートを含めた総所有費用についての比較には議論があるもののハードウェア、ソフトウェアに関して言えば、ＵＮＩＸのシステムと比べて低価格であり、メモリやハードディスクの容量当たりの価格低下も急速に進んでいるからである。
【０００３】
このようなＰＣサーバは、ＣＰＵ、メモリ、各種ディスク装置、入出力装置などの発熱体が筐体内に高密度で実装され、連続使用により筐体内が非常に高温になってくる。通常は冷却ファンを用いて筐体内に流体を循環させることにより、筐体内に実装されている部品の冷却を行っていた。
【０００４】
従来のＰＣサーバにおいては、特開平１１−２４７９４号公報に示されるように、冗長構成、つまり冷却媒体の流れ方向に沿って２個配置される一組の冷却ファンが複数個隣接して配置された構成をしている。一組の冷却ファンの冷却媒体上流側は主冷却ファンであり、ＰＣサーバが動作中は常に駆動されるよう制御されＰＣサーバ内へ冷却媒体となる空気を導入しており、下流側は副冷却ファンとなり主冷却ファンが駆動されている間は停止するよう制御されており、主冷却ファンが何らかの障害により停止した場合にのみ駆動されるものである。
【０００５】
このような構成を有する従来のＰＣサーバにあっては、主冷却ファンに異常がなく駆動している場合には、副冷却ファンが停止するよう制御されているためＰＣサーバ内への冷却に携わっておらず必要以上の冷却ファン数を有していることになる。
【０００６】
また、この停止している副冷却ファンは、冷却媒体の流れ方向下流側に配置されているため、主冷却ファンによってＰＣサーバ内へ通流してくる冷却媒体の冷却媒体流れを乱す原因にもなっており、また冷却媒体が副冷却ファンに衝突することによって発生する騒音が大きくなるという原因にもなっている。
【０００７】
次に、電子機器、例えばノート型や携帯用ＰＣにおいては、筐体内に実装されている発熱体となる電子部品の冷却を行うために、筐体の壁の一部に冷却ファンを設け、冷却ファンを駆動させることにより筐体外の空気を筐体内へ通流させて空気を循環させることによって電子部品の冷却を行っていた。
【０００８】
ここで、電子部品の発熱量が多く、筐体に取り付けられた冷却ファンだけでは冷却効率が低い場合には、冷却効率を増加させるために、筐体とは取り外し可能な、内部に冷却ファンを具備する冷却ユニットを用いる場合がある。
【０００９】
この様な冷却ユニットを取り付ける場合には、ＰＣ本体に設けられた冷却ファンと冷却ユニットに設けられた冷却ファンとの回転軸が同軸上になるよう配置され、それぞれの冷却ファンを同時に駆動させて筐体内へ冷却媒体を通流させて電子部品の冷却を行っていた。また冷却ユニットの冷却ファンによる筐体内の冷却が可能であれば、筐体内の冷却ファンを停止させて冷却ユニットの冷却ファンのみ駆動させて電子部品の冷却を行う場合もある。
【００１０】
このような構成を有する従来のＰＣにあっては、冷却効率を増加させるために、筐体と取り外し可能な冷却ユニット内に設けられた冷却ファン、またはＰＣ本体の筐体に設けられた冷却ファンの少なくとも一方を駆動させた場合には、冷却すべき電子部品を冷却する上で、停止している冷却ファンは必要以上の冷却ファン数となり、また両方の冷却ファンが駆動されている場合には筐体内への不必要な送風性能（冷却効率）を有すると共に、各冷却ファンを駆動するための消費電力が増加するといった問題点があった。
【００１１】
また、両方の冷却ファンを駆動させた場合には、冷却媒体の流れ方向の下流側にある冷却ファン、つまり筐体内の冷却ファンは、上流側に配置された冷却ファンからの冷却媒体の流れの乱れを大きくし、また筐体内の冷却ファンに冷却ユニットから送り込まれた冷却媒体が衝突することにより発生する騒音が大きくなるという原因にもなっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
冷却ファンを用いて筐体内に冷却媒体となる空気を循環させることにより、筐体内に実装されている電子部品の冷却を行う従来のＰＣサーバのうち、冷却ファンが冗長構成、つまり冷却媒体の流れ方向に直列に冷却ファンが２個配置され、一方の冷却ファン（主冷却ファン）が駆動されている場合には他方の冷却ファン（副冷却ファン）は停止され、この主冷却ファンが障害により停止した場合には副冷却ファンが駆動されて、空気をＰＣサーバ内へ通流させるような動作を行うＰＣサーバでは、冷却媒体の流れ方向上流側に配置された主冷却ファンが正常に駆動されＰＣサーバ内へ空気を通流させている時には、停止している副冷却ファンは冷却動作を行っていないため不要であり、ＰＣサーバにとっては過剰なファン数、送風性能をもっていることになる。
【００１３】
同様に、内部に具備された冷却ファンを用いてＰＣ筐体内に流体を循環させることにより、筐体内に実装されている電子部品の冷却を行う従来の携帯型のＰＣのうち、ＰＣ筐体内の電子部品を冷却するために、冷却効率を増加させるために内部に冷却ファンを装備したＰＣ筐体と取り外し可能な冷却ユニットを用いるＰＣの場合には、筐体と冷却ユニットの両方の冷却ファンを駆動させた場合には、過剰なファン数、送風性能をもち、また消費電力が増加するといった問題があり、外付け冷却ユニットの冷却ファンのみを駆動させ、ＰＣ筐体の冷却ファンを停止した場合には、ＰＣ筐体の冷却ファンが冷却ユニットの冷却ファンから通流する冷却媒体の流れの乱れを起こし、また冷却ユニットから通流する冷却媒体がＰＣ筐体の冷却ファンに衝突することによって発生する騒音の増加にも繋がる。
【００１４】
よって、上述したように、冷却媒体の流れ方向に冗長して構成される冷却ファンが設けられるＰＣサーバの冷却ファンを同時に駆動する場合や、冷却効率を増加させるために、取り外し可能な冷却ユニットに設けられた冷却ファンとＰＣ筐体に設けられた冷却ファンとを同時に駆動する場合においては、冷却媒体が流れる下流側の冷却ファンでは、上流側の冷却ファンから流れる冷却媒体が、下流側の冷却ファンの駆動によって、冷却媒体の流れを乱し、また乱れることにより騒音が大きくなり、冷却効率が低下するという問題点が生じる恐れがある。
【００１５】
また、外付け冷却ユニットの冷却ファンを駆動させて、ＰＣ筐体の冷却ファンを停止させた場合には、ＰＣ筐体の冷却ファンが停止していることにより流体抵抗が増加し、冷却媒体のＰＣ筐体内部への通流が抑制され、冷却効率が低下すると同時に、ＰＣ筐体の冷却ファンへ冷却媒体が衝突することによって発生する騒音が大きくなる原因となるという問題点があった。
【００１６】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、冷却媒体の流れの上流側に配置された冷却ファンを駆動することによって発生する差圧により、下流側に配置された冷却ファンを回転させ、下流側の冷却ファンによって冷却媒体の流れを乱すことなく電子部品へ冷却媒体を通流させ、また下流側の冷却ファンに冷却媒体が衝突することによって発生する騒音の増加を抑制し、上流側および下流側の冷却ファンを駆動するための消費電力を低減する電子機器の提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、本発明の電子機器は、内部に発熱体を有する筐体と、前記筐体と接続される接続部を有する拡張筐体部とを有する電子機器において、前記拡張筐体部には、前記発熱体を冷却する冷却媒体を前記筐体内に通流させる第１の冷却媒体通流手段が設けられ、前記筐体内には、前記第１の冷却媒体通流手段による冷却媒体の流れ方向下流側に設けられ、少なくとも前記第１の冷却媒体通流手段が駆動されることによって得られる差圧により回転され、前記冷却媒体を前記筐体内に通流させ前記発熱体を冷却する第２の冷却媒体通流手段が設けられることを特徴とする。
【００１９】
ここで、差圧とは第１の冷却媒体通流手段の入口側と出口側との圧力差をいい、出口側の圧力は、第１の冷却媒体通流手段が駆動されることによって冷却媒体が回転エネルギを受け取っているため、入口側の圧力よりも高くなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の構成を図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１乃至図２は本発明の第１実施形態を示すものである。
【００２２】
第１実施形態の電子機器はＰＣサーバである。
【００２３】
図１は第１実施形態のブロック図であり、ＰＣサーバ１は、内部に任意の演算を行う複数の制御中枢なるＣＰＵ２が設けられ、ＣＰＵ２のほかにＰＣサーバ１を動作させるために必要な電子部品が筐体３内に配置されている。尚、ＣＰＵ２はＰＣサーバ１が動作中は発熱体となり、システムメモリ（図示しない）に収納されるＯＳや各種アプリケーションに従う処理を行う。
【００２４】
制御部は、複数の電子部品が配置されるＡＳＤ（Ａｕｔｏ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｓｈｕｔ  Ｄｏｗｎ）制御基板４と、ＡＳＤ制御基板４上に設けられるバッファ５と、ＡＳＤ制御基板４に接続される電圧可変装置６とからなり、ＣＰＵ２と電圧可変装置６とＡＳＤ制御基板４は電源７に接続され、電源７より電力を供給されている。
【００２５】
ここでＡＳＤ制御基板４上に設けられる電子部品は、冷却ファン８ａ、８ｂの回転数を可変するための信号の算出を行い、また冷却ファン８ａ、８ｂの駆動により得られる差圧により回転される冷却ファン９ａ、９ｂの回転数情報を受け取っている。尚、制御基板４は、ＣＰＵ２とＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）もしくはＩＳＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｅｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バスアーキテクチュアルなどで構成されるシステムバス符合経由で接続されている。
【００２６】
筐体３内に冷却媒体となる例えば空気を通流させるために、第１、もしくは第２の冷却媒体通流手段である冷却ファン８ａ、９ａ（または冷却ファン８ｂ、９ｂ）が一対の冷却ファンとなり、この一対の冷却ファンが複数筐体３内に配置される。
【００２７】
冷却ファン８ａ、９ａは、直列に配置されることにより、冷却媒体の流れ方向が同一方向になり、冷却媒体の流れの上流側には冷却ファン８ａが配置され、下流側には冷却ファン９ａが配置される。
【００２８】
冷却ファン８ａは、ＡＳＤ制御基板４と電圧可変装置６に接続され、電圧可変装置６からの制御信号を受け取って所望の回転数で駆動される。また、冷却ファン９ａは、冷却ファン８ａが駆動されることによって得られる差圧によって回転する。ここで、冷却ファン８ａが駆動することによって得られる差圧は、冷却ファン９ａが回転することができるエネルギを少なくとも持っているものとする。
【００２９】
冷却ファン９ａには、冷却ファン９ａの回転数を測定する検知手段なる回転数測定装置１０が接続されており、測定された回転数はＡＳＤ制御基板４に送られる。
【００３０】
尚、冷却ファン８ｂ、９ｂも冷却ファン８ａ、９ａと同様の配置であり、同様の動作を行っている。
【００３１】
また、冷却ファン８ａ、８ｂは、ＰＣサーバ１が動作中は、主冷却ファンとして常に駆動され筐体３外部から冷却媒体を内部へ通流させており、その場合には冷却ファン９ａ、９ｂは副冷却ファンとして冷却ファン８ａ、８ｂによる差圧で回転している。しかし、冷却ファン８ａ、もしくは８ｂに障害が発生し停止した場合には、冷却ファン９ａ、もしくは９ｂが、冷却ファン８ａ、もしくは８ｂに成り代わり主冷却ファンとして駆動される。
【００３２】
この様な構成からなる第１実施形態の動作について説明する。
【００３３】
まず、ＰＣサーバ１が動作中であってＣＰＵ２が冷却を必要とする場合は、常に冷却ファン８ａ、８ｂが駆動され、冷却ファン９ａ、９ｂは冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって発生する差圧で回転し、筐体３外部の冷却媒体となる空気を内部へ導入している。
【００３４】
（１）冷却ファン８ａ、８ｂは、冷却ファン８ａ、８ｂが回転可能な所望電圧が電圧可変装置６により印加されて駆動され、筐体３外部の空気を筐体３内部へ通流させている。
【００３５】
冷却ファン９ａ、９ｂは、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによる差圧でのみ回転され、冷却ファン８ａ、８ｂから送られてくる空気をＣＰＵ２などの発熱体に通流し、ＣＰＵ２の冷却を行う。
【００３６】
ＣＰＵ２から熱を奪った空気は、筐体３の間隙などから筐体３外部へ排出される。
【００３７】
（２）冷却ファン９ａ、９ｂが、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって発生する差圧によって回転されている時、回転数測定装置１０とＡＳＤ制御基板４上の電子部品により冷却ファン９ａ、９ｂの回転数が算出される。
【００３８】
回転数の測定は、冷却ファン９ａ、９ｂを構成する軸側のステータコアと、軸と同軸に配置され、ステータコアの周囲に設けられる永久磁石との間で生じる誘導起電力を回転数測定装置１０により測定し、測定された誘導起電力をＡＳＤ制御基板４上の回転数を算出するための電子部品に送り、この電子部品にて誘導起電力をもとに冷却ファン９ａ、９ｂの回転数が算出される。
【００３９】
（３）算出された回転数は、ＡＳＤ制御基板４内のバッファ５に記録される。
【００４０】
（４）バッファ５に記憶された冷却ファン９ａ、９ｂの回転数を元にして、ＡＳＤ制御基板４上の冷却ファン８ａ、８ｂに印加される動作信号を算出するための電子部品により、冷却ファン８ａ、８ｂに印加される新たな動作信号を算出する。例えば、算出された冷却ファン９ａ、９ｂの回転数が、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることにより得られる差圧によって回転される冷却ファン９ａ、９ｂの回転数よりも低い場合には、冷却ファン８ａ、８ｂの回転を増加させるような動作信号が算出され、逆に高い場合には、冷却ファン８ａ、８ｂの回転を減少させるような動作信号が算出される。
【００４１】
算出された新たな動作信号は、ＡＳＤ制御基板４上の冷却ファン８ａ、８ｂに印加される動作信号を算出するための電子部品から電圧可変装置６に送られる。
【００４２】
（５）新たな動作信号を受け取った電圧可変装置６は、ＡＳＤ制御基板４上の電子部品から送られた新たな動作信号を元に、冷却ファン８ａ、８ｂに印加される電圧を設定し、冷却ファン８ａ、８ｂに設定された電圧を印加する。
【００４３】
（６）設定された電圧が印加され、印加された電圧にしたがって冷却ファン８ａ、８ｂが制御され駆動される。新たな電圧が印加された冷却ファン８ａ、８ｂの駆動による差圧によって冷却ファン９ａ、９ｂが回転される。冷却ファン９ａ、９ｂは、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧によってのみ回転され、電圧可変装置６により電圧が印加されるなどの制御がなされて駆動されることはない。
【００４４】
ここで、第１実施形態の効果について、図２の流量と差圧との関係を示す図を用いて説明する。なお、図２は、冷却ファン８ａから流れる空気がほぼ全量冷却ファン９ａに流れているものとし、冷却ファン８ａからの空気が冷却ファン９ａ以外へ漏洩することがない状態で得た発明者による実験データである。
【００４５】
実線データである線Ｘ、Ｙ、Ｚの縦軸は左側の差圧であり、点線データである線Ｌ、Ｍ、Ｎの縦軸は右側の回転数である。
【００４６】
また、線Ｘ、Ｌのデータは冷却ファンが冷却ファン８ａだけのものであり、冷却ファン８ａに１２［Ｖ］印加して駆動させた理想状態のものであり、次に、線Ｚ、Ｎのデータは冷却ファン８ａ、９ａを２個直列に配置して冷却媒体の流れ方向を同一方向とし、冷却媒体の流れ方向の上流側の冷却ファン８ａを駆動させ冷却ファン９ａを停止させた従来のものであり、次に、線Ｙ、Ｍのデータは冷却ファン８ａ、９ａを２個直列に配置して冷却媒体の流れ方向を同一方向とし、冷却媒体の流れ方向の上流側の冷却ファン８ａを駆動させ冷却ファン９ａを冷却ファン８ａの駆動による差圧によって回転させた本実施例のものである。
【００４７】
線Ｘ、Ｙ、Ｚより、理想状態、従来、本実施例での各回転数は概ね一定の数値（２７００［ｒ．ｐ．ｍ．］程度）である。
【００４８】
冷却ファン８ａのみを駆動させた理想状態の差圧は、例えば流量が０．６［ｍ３／ｍｉｎ］の場合には、約１．９［ｍｍＡｑ］であった。
【００４９】
これに対し本実施例では、同流量の場合、差圧は約１．５［ｍｍＡｑ］であり、冷却ファン９ａは、冷却ファン８ａの駆動によって筐体３内部へ通流する空気を８割程度筐体３内部に通流させることができる。
【００５０】
しかし、従来では、同流量の場合、差圧は約０．８［ｍｍＡｑ］であり、冷却ファン９ａは、冷却ファン８ａの駆動により筐体３内部に通流する空気を４割程度しか通流していないことが分かる。
【００５１】
また、流量が大きくなるにつれて、冷却ファン９ａによる圧力損失が大きくなり、従来では特に０．７［ｍｍＡｑ］以上では、冷却ファン８ａにより筐体３内部へ通流している空気のほとんどが、筐体３内部へ流れていないという状況が考えられる。
【００５２】
以上述べたような第１実施形態では、必要以上の冷却ファン数、送風性能を有していても、必要以上に冷却ファンを駆動させず、さらに冷却ファン８ａ、８ｂが主冷却ファンとして制御され駆動されているときに、副冷却ファンとなる冷却ファン９ａ、９ｂで大きな圧力損失が発生しないように、冷却ファン９ａ、９ｂを冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることにより得られる差圧によってのみ回転させることにより、消費電力を増加させず、また騒音を抑制しつつ、冷却効率を向上させることができる。
【００５３】
次に、本発明の電子機器の第２実施形態の構成、動作について図３を参照して説明する。
【００５４】
尚、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一構成要素は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
第２実施形態の特徴は、冷却ファン９ａ、９ｂの回転開始から冷却ファン８ａ、８ｂの差圧のみで回転させるのではなく、少なくとも冷却ファン９ａ、９ｂの回転開始から冷却ファン８ａ、８ｂの駆動による差圧で回転するまでの間に、冷却ファン９ａ、９ｂに電圧を印加して、冷却ファン９ａ、９ｂを駆動させたことである。
【００５６】
第２実施形態の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５７】
冷却ファン９ａ、９ｂの回転開始以降の冷却ファン９ａ、９ｂの回転数を測定する。尚、冷却ファン９ａ、９ｂの回転数の測定は、第１実施形態と同様である。
【００５８】
冷却ファン９ａ、９ｂの回転数が測定され、測定された回転数を元に設定された新たな回転数にするための電圧が電圧可変装置６によって、冷却ファン９ａ、９ｂに印加される。電圧可変装置６から印加された電圧によって冷却ファン９ａ、９ｂが駆動される。
【００５９】
この様に、冷却ファン９ａ、９ｂの回転開始時から、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧によって冷却ファン９ａ、９ｂが回転することができるまでの間、冷却ファン９ａ、９ｂは、電圧可変装置６により電圧が印加され駆動されて制御されている。
【００６０】
ここで、図３は時間と冷却ファン８ａ（もしくは８ｂ）、９ａ（もしくは９ｂ）に印加される電圧および回転数との関係を示す図であり、冷却ファン８ａ、９ａに電圧が印加され駆動される場合の制御方法について説明する。
【００６１】
（ア）回転開始時（冷却ファン８ａ、９ａが停止されており、その後冷却ファン８ａ、９ａが同時に駆動される場合）
２−１は、冷却ファン９ａに印加される電圧を示し、２−２は冷却ファン９ａに印加された電圧による冷却ファン９ａの回転数を、同じ時間軸で示している。
【００６２】
冷却ファン９ａの起動時のトルクを軽減するために、冷却ファン９ａが冷却ファン８ａの駆動による差圧によって回転するのではなく、単独で駆動するに必要な電圧（Ｖ１）よりも大きな電圧が起動時から時間ｔ１までの間、電圧可変装置６にて印加される。時間ｔ１とは、冷却ファン９ａに印加された電圧（Ｖ１よりも大きな電圧）によって回転数が一定となり安定するまでの起動時から経過した時を指し、印加された電圧による冷却ファン９ａの回転数はｆ１とする。
【００６３】
時間がｔ１となった後は、冷却ファン９ａに印加する電圧を、冷却ファン８ａが駆動されることによって発生する差圧で回転する時の電圧Ｖ２よりも大きく、かつＶ１よりも小さな電圧となるように低下させる。時間ｔ１経過後の冷却ファン９ａの回転数は、ｆ１から徐々に低下してｆ２になる。
【００６４】
このように冷却ファン９ａは、冷却ファン８ａが駆動されることにより発生する差圧により回転され、また冷却ファン９ａに印加される電圧により駆動されている。
【００６５】
（イ）定常駆動時（冷却ファン８ａ、９ａに電圧が印加され駆動されている場合）
２−３は、冷却ファン９ａに印加される電圧を示し、２−４は冷却ファン９ａに印加された電圧による冷却ファン９ａの回転数を、同じ時間軸で示している。
【００６６】
冷却ファン９ａに電圧Ｖ１’が印加されて、回転数ｆ’で冷却ファン９ａが駆動されている。
【００６７】
このとき冷却ファン９ａは、冷却ファン８ａが駆動されることによって発生する差圧により回転され、かつ電圧Ｖ１’が印加されて駆動されている。
【００６８】
時間ｔ２において、電圧可変装置６により、冷却ファン９ａに印加する電圧をＶ１’からＶ２よりも大きくＶ１’よりも小さい値に制御する。
【００６９】
時間ｔ２以降は、冷却ファン９ａの回転数はｆ’から徐々に低下してｆ２となる。
【００７０】
以上述べたような第２実施形態では、冷却ファン９ａの回転開始時に電圧を印加し、または定常駆動時に定常駆動時に印加されていた電圧を低下させて低下させた電圧を冷却ファン９ａに印加することにより、冷却ファン９ａが冷却ファン８ａが駆動されることにより発生する差圧によって回転される際の起動トルクを軽減することができ、冷却ファン９ａによる筐体３内部へ流入する空気の圧力損失をより低減させ、冷却効率を向上させることができる。
【００７１】
次に、本発明の電子機器の第３実施形態の構成について図４、５を参照して説明する。
【００７２】
第３実施形態の特徴は、冷却ファン９ａ、９ｂが冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって発生する差圧により回転される場合の起動トルク、または定常回転時のトルクを軽減させるために、冷却ファン９ａ、９ｂの構成を変形させたことである。
【００７３】
図４、５は本実施形態のＤＣブラシレスモータを用いた冷却ファンのステータ近傍の平面図である。
【００７４】
第１あるいは第２実施形態の冷却ファン９ａ、９ｂの構成は、ステータ１１と、ステータ１１と同軸でありステータ１１の周囲を囲むように配置される永久磁石１２と、永久磁石１２を固定しカバーとなる永久磁石保持体１３と、ステータ１１に回転自在に接続されるファン本体（図示しない）とからなっている。
【００７５】
またステータ１１は、ファン本体が接続される回転軸１４と、回転軸１４の周囲９０度ごとに突出して設けられる４つのステータコア１５と、ステータコア１５に巻回される巻線１６とから構成されている。
【００７６】
このような構成をした冷却ファン９ａ、９ｂが冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって発生する差圧により回転される場合の起動トルク、または定常回転時のトルクを軽減させて、より小さな差圧でも冷却ファン９ａ、９ｂを回転させるために、ステータコア１５と永久磁石１２との間隙に、樹脂などの絶縁物からなる遮蔽部１７を挿入した。
【００７７】
この様な構成からなる冷却ファン９ａ、９ｂの動作について説明する。
【００７８】
冷却ファン９ａ、９ｂは、通常、ステータコア１５と永久磁石１２との間に働く磁力を利用して、所定方向に回転軸１４を中心に回転運動する。しかしながら、冷却ファン９ａ、９ｂは冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによる差圧によって回転されるため、この磁力が回転運動の抵抗となる。
【００７９】
そこで、図５に示す通り、遮蔽部１７によって、ステータコア１５と永久磁石１２との間に働く力を低減させ、磁力による抵抗を軽減させている。
【００８０】
遮蔽部１７による磁力の影響を低減させることにより、差圧により回転される冷却ファン９ａ、９ｂの機械的な抵抗を低下し、より低い差圧でも回転させることが可能になる。
【００８１】
以上述べたような第３実施形態では、冷却ファン９ａ、９ｂの回転時の抵抗となるステータコア１５と永久磁石１２とによる磁力を遮蔽部１７を設けることにより低減させることによって、より冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧が少なくても、冷却ファン９ａ、９ｂを回転させることができ、冷却効果を向上させることができる。
【００８２】
次に、本発明の電子機器の第４実施形態の構成、動作について図６を参照して説明する。
【００８３】
第４実施形態の特徴は、冷却ファン８ａ、８ｂから冷却ファン９ａ、９ｂまでの冷却媒体なる空気が流れる流路を隔壁により設定して略密閉状態とし、冷却ファン８ａ、８ｂから通流する空気を、ほぼ全量冷却ファン９ａ、９ｂに送ったことである。
【００８４】
図６は、本発明の第４実施形態の構成図であり、冷却ファン８ｂ、９ｂは冷却媒体の流れ方向に沿って、対向する位置に配置されている。また冷却ファン８ａ、９ａは、冷却媒体の流れ方向に沿って、互いに対向しない位置に配置されている。
【００８５】
冷却ファン８ａ、８ｂと冷却ファン９ａ、９ｂとの間の冷却媒体流路が、筐体３内を分割する隔壁により略密閉空間とされるため、冷却ファン８ｂからさらに筐体３内部へ流入される空気は、ほぼ全量が冷却ファン９ｂに流入され、冷却ファン９ｂを冷却ファン８ｂが駆動されることにより得られる差圧によって回転される。また冷却ファン８ａからさらに筐体３内部へ流入される空気は、ほとんど全量が冷却ファン９ａに流入され、冷却ファン９ａを冷却ファン８ａが駆動されることにより得られる差圧によって回転される。
【００８６】
冷却ファン９ａ、９ｂに流入された空気は、電子機器１内の所望の冷却対象となる発熱体なるＣＰＵ２などを冷却して筐体３外部へ排出される。
【００８７】
この様に冷却ファン８ａ、８ｂと冷却ファン９ａ、９ｂとの間の冷却媒体流路が隔壁により略密閉空間となっている場合には、冷却ファン８ａ、８ｂと冷却ファン９ａ、９ｂとは常に対向する位置に配置されていなくとも良い。
【００８８】
以上述べたような第４実施形態では、冷却ファン８ａ、８ｂから冷却ファン９ａ、９ｂまでの冷却媒体流路が隔壁により略密閉状態と設定されているため、冷却ファン９ａ、９ｂを冷却ファン８ａ、８ｂを対向させて配置させなくともよく、冷却ファン９ａ、９ｂの設置場所の設定範囲を広げることができる。また、隔壁によって任意の位置に冷却媒体流路を設定することができるため、冷却したい発熱体ではない他の発熱体の熱を受け取った冷却能力の低い空気を、冷却したい発熱体に通流させて冷却するようなことがなくなり、他の発熱体から熱を受け取っていない冷却能力が優れた冷却媒体を発熱体に供給することができる。その結果電子機器１全体の冷却効率が向上する。
【００８９】
次に、本発明の電子機器の第５実施形態の構成、動作について図７を参照して説明する。
【００９０】
第５実施形態の特徴は、冷却ファン８ａ、８ｂから冷却ファン９ａ、９ｂまでの冷却媒体なる空気が流れる流路を隔壁により設定して略密閉状態とし、冷却ファン９ａ、９ｂが設けられる隔壁の一部に開閉可能な通気口１８を設けたことである。
【００９１】
図７は、第５実施形態の構成図であり、冷却ファン９ａ、９ｂが設けられる隔壁の一部に開閉可能な通気口１８が設けられている。この通気口１８は、適宜開閉することができるため、冷却ファン９ａ、９ｂに流入される空気の流量を調整することができる。冷却ファン９ａ、９ｂを回転させるための冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧を低下させたい場合には、通気口１８を開いて通気口１８からさらなる筐体３内部へ空気を通流させて、また差圧を保持したい場合には、通気口１８は閉じられる。通常、通気口１８は閉じられている。
【００９２】
ここで、通気口１８の開閉は、筐体３内であって通気口１８の出口側近傍に設けられ、設けられた位置での温度を測定する温度センサ（図示しない）が測手下測定値によって、制御されている。
【００９３】
温度センサによって測定された温度が、温度センサ近傍に配置される発熱体の冷却が必要であると判断される温度であった場合には、通気口１８を開いて空気を冷却が必要である通気口１８近傍の発熱体に供給され、発熱体の冷却がなされる。また、測定された温度が、温度センサ近傍に配置される発熱体の冷却が必要でないと判断される温度であった場合には、通気口１８は閉じられたままである。
【００９４】
以上述べたような第５実施形態では、通気口１８を冷却ファン９ａ、９ｂが設けられた隔壁の一部に設け必要に応じて開閉することにより、筐体３内の温度分布の変化を最小限に抑えることができ、また発熱体に対して集中的な冷却を行うことができる。さらに、通気口１８が開いている場合には、冷却ファン９ａ、９ｂを通流する空気の流量が低減されるため冷却ファン９ａ、９ｂで発生する恐れのある騒音を低下させることができる。
【００９５】
次に、本発明の電子機器の第６実施形態の構成、動作について図８を参照して説明する。
【００９６】
第６実施形態の特徴は、冷却ファン９ａ、９ｂを冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧によって回転させるだけでなく、必要に応じて回転を停止するよう制御したことである。
【００９７】
図８は、第６実施形態の構成図であり、第６実施形態の構成は第４実施形態とほぼ同一である。
【００９８】
ＣＰＵ２などの発熱体の冷却が不要あるいは冷却能力が少なくて良い場合、もしくは集中して冷却すべき発熱体がある場合には、例えば冷却ファン９ａの冷却媒体の流れ方向下流側にある冷却すべき発熱体を冷却するために、冷却ファン９ｂを機械的に差圧によって回転できないように制御し停止させて、冷却ファン９ａのみを回転させて、冷却媒体を供給し所望の発熱体を冷却することができる。
【００９９】
また、冷却ファン９ａ、９ｂに流入される空気の量を低減させる場合には、冷却ファン８ａ、８ｂを停止させるような制御を行うこともできる。
【０１００】
冷却ファン９ａ、９ｂを停止させるには、電圧可変手段７により、冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧によって回転される方向とは逆方向に冷却ファン９ａ、９ｂが回転するような電圧を印加して停止させる方法や、冷却ファン９ａ、９ｂが回転される場合のトルクが大きくなるように、冷却ファン９ａ、９ｂを構成する永久磁石の磁力をより強い磁力にして構成する方法や、冷却ファン９ａ、９ｂの翼枚数や翼面積をより大きくして高圧力損失となるような構成とする方法がある。
【０１０１】
冷却ファン９ａ、９ｂの構成を上記のとおりとすることにより、冷却ファン９ａ、９ｂを通過する冷却媒体の流量を所望流量に制御することができる。
【０１０２】
以上述べたような第６実施形態では、冷却ファン９ａ、９ｂを冷却ファン８ａ、８ｂが駆動されることによって得られる差圧によって回転しないよう、強制的に停止するような制御を行うことにより、冷却ファン９ａ、９ｂが必要な冷却能力を有するような制御を行うことができる。よって、筐体３内の温度分布を最小限に抑えることができ、また発熱体に対して集中的な冷却を行うことができる。さらに、冷却ファン９ａ、９ｂの少なくともどちらか一方を停止させた場合には、冷却ファン９ａ、９ｂを通流する空気の流量が低減するため冷却ファン９ａ、９ｂによって発生する恐れのある騒音を低下させることができる。
【０１０３】
次に、本発明の電子機器の第７実施形態の構成について図９を参照して説明する。
【０１０４】
第７実施形態の特徴は、冷却ファン８がパソコン１９（筐体）外部であって、パソコン１９と接続可能な拡張部２０（拡張筐体部）内に設けられたことである。
【０１０５】
図９は、第７実施形態の斜視図であり、第７実施形態の電子機器は、携帯型もしくはノート型のパソコン１９である。尚、図中矢印は、冷却媒体の流れを示している。
【０１０６】
パソコン１９本体の一部には、内部に配置される発熱体となるＣＰＵを冷却するための冷却ファン９が所定位置に設けられる。
【０１０７】
パソコン１９本体とは別体である拡張部２０内には、ＬＡＮやインターネット等の各種コネクタや携帯時に電源となる二次電池などが必要に応じて内部に設けられているとともに、パソコン１９内部へ冷却媒体なる空気を導入するための冷却ファン８が設けられている。また拡張部２０内には冷却ファン８によって導かれる冷却媒体が通流可能な冷却媒体流路が設けられ、拡張部２０の外壁には、冷却媒体流路の出入口が穿設されている。
【０１０８】
冷却ファン８の大きさ（口径）は、冷却ファン９よりも大きく、また冷却ファン８の回転数は冷却ファン９よりも小さく、流量が多いものである。
【０１０９】
パソコン１９と拡張部２０とは、パソコン１９の所定位置に設けられる端子（図示しない）と拡張部２０の接続部であるコネクタ２１とが接続されることにより電気的に導通状態となり、信号の送受信が可能となる。このコネクタ２１を介して、パソコン１９内の制御部からの各種信号が拡張部２０内に送られ、また冷却ファン８の回転信号、二次電池の容量、インターネット等の外部通信機器との接続状態などの信号が拡張部２０から制御部に送られている。
【０１１０】
また、接続部によりパソコン１９と拡張部２０とが接続された状態では、冷却ファン８と冷却ファン９とは、それぞれの回転軸がほぼ同軸上となって冷却媒体の流れ方向に直列に接続されている。
【０１１１】
この様な構成からなる第７実施形態の動作について説明する。
【０１１２】
まず、パソコン１９と拡張部２０とが接続される。
【０１１３】
次に、パソコン１９が動作中であれば、冷却ファン８が駆動される。冷却ファン８が駆動されることによって、拡張部２０の取入口から空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、拡張部２０内に設けられた冷却媒体の流路、冷却ファン８を通過して、冷却ファン９に供給される。
【０１１４】
次に、冷却ファン９は、冷却ファン８が駆動されることにより得られる差圧によって回転され、パソコン１９内へ空気を導入する。
【０１１５】
次に、パソコン１９内へ供給され、パソコン１９内部を通流する空気は発熱体であるＣＰＵから熱を奪い、ＣＰＵを冷却しながらパソコン１９外部へ排出される。
【０１１６】
以上述べたような第７実施形態では、冷却ファン９を冷却ファン８が駆動されることにより得られる差圧により回転させることにより、冷却ファン９のモータなどの駆動源をなくし、パソコン１９内での駆動源の設置面積を低減することができ、また冷却ファン９を駆動させるための電源が不要となるためパソコン１９の動作時間を長くすることができる。また、冷却ファン９は冷却ファン８が駆動されることによって得られる差圧によって回転されるため、冷却ファン９から発生する恐れのある騒音を低減することができる。
【０１１７】
尚、本発明は上記実施形態には限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【０１１８】
例えば、冷却媒体の流れは、電子機器の外部から内部でなくとも、発熱体に対して所望の冷却効果が得られれば、電子機器の内部から外部であっても構わない。そのような場合には、いずれの冷却ファンが主（常に電圧印加され駆動される冷却ファン）となり、また副（駆動される冷却ファンにより得られる差圧により回転される冷却ファン）となるかは異なってくる。
【０１１９】
また、差圧によって回転される冷却ファンに電圧を印加して駆動させる場合には、冷却ファンの経年変化によって、起動トルクに必要な電圧値、定常回転に必要な電圧値は異なってくるが、経年変化に伴って電圧値を変更して適宜動作させることができる。
【０１２０】
また、拡張部内に設けられた冷却ファンの位置と電子機器内に設けられた冷却ファンの位置とは、略一致していなくとも、駆動される冷却ファンによって得られる差圧によって回転可能であれば電子機器内に設けられる冷却ファンの配置はいずれであっても構わない。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電圧が印加されて駆動される冷却ファンによって得られる差圧により、冷却媒体の流れ方向の下流側に配置される冷却ファンを回転させることにより、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子機器の第１実施形態のブロック図。
【図２】本発明の電子機器の第１実施形態の流量と差圧もしくは回転数の関係を示す図。
【図３】本発明の電子機器の第２実施形態の時間と電圧との関係を示す図。
【図４】本発明の電子機器の第３実施形態の平面図。
【図５】本発明の電子機器の第３実施形態の別の平面図。
【図６】本発明の電子機器の第４実施形態の平面図。
【図７】本発明の電子機器の第５実施形態の平面図。
【図８】本発明の電子機器の第６実施形態の平面図。
【図９】本発明の電子機器の第７実施形態の斜視図。
【符号の説明】
１  ＰＣサーバ
２  ＣＰＵ（発熱体）
３  筐体
４  ＡＳＤ制御基板（制御部）
５  バッファ（制御部）
６  電圧可変装置（制御部）
８、８ａ、８ｂ  冷却ファン（第１の冷却媒体通流手段）
９、９ａ、９ｂ  冷却ファン（第２の冷却媒体通流手段）
１９  パソコン（筐体）
２０  拡張部（拡張筐体部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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