(57)【要約】【課題】  電子機器が備える各デバイスを十分に冷却しつつも冷却ファンの数を減らし、機器の製造コストの削減および機器の小型化を図ること。【解決手段】  発熱を伴って動作する第１発熱デバイス及び第２発熱デバイスを備える電子機器において、第１発熱デバイスの温度を検出する第１温度検出手段と、第２発熱デバイスの温度を検出する第２温度検出手段とを設ける。そして、第１温度検出手段によって検出される温度及び前記第２温度検出手段によって検出される温度を用いて、第１発熱デバイス及び前記第２発熱デバイスに冷却風を送る冷却ファンのファンモータの回転速度を可変制御する。【選択図】    図４
2011199205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱を伴って動作する第１発熱デバイス及び第２発熱デバイスと、
前記第１発熱デバイス及び前記第２発熱デバイスに冷却風を送る冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転駆動するファンモータと、
前記第１発熱デバイスの温度を検出する第１温度検出手段と、
前記第２発熱デバイスの温度を検出する第２温度検出手段と、
前記第１温度検出手段によって検出される温度及び前記第２温度検出手段によって検出される温度を用いて前記ファンモータの回転速度を可変制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記第１発熱デバイスは、当該電子機器の各部に動作電源を供給する電源ユニットであり、前記第２発熱デバイスは、前記電源ユニットからの電源供給を受けて動作するＣＰＵであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記ＣＰＵは、前記電源ユニットに対し、前記冷却ファンの回転によって発生する冷却風の上流側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１温度検出手段によって検出される温度が予め定められた基準温度を超える場合、前記ファンモータを最大回転速度で回転させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の電子機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１温度検出手段によって検出される温度が前記基準温度を下回る場合、前記ファンモータを前記第２温度検出手段によって検出される温度に応じた回転速度で回転させることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１温度検出手段によって検出される温度が前記基準温度を下回る場合、前記第２温度検出手段によって検出される温度に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力し、
前記ファンモータは、前記制御手段から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じた回転速度で回転することを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱を伴って動作するＣＰＵ等の電子部品と、この電子部品に冷却風を送る冷却ファンとを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ等の一般的な電子機器には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や電源ユニットのように動作に伴って発熱するデバイスが実装されており、機器の正常な動作を保つためには各デバイスをそれぞれの定格温度内で動作させる必要がある。したがって電子機器が発熱量の大きいデバイスを備え、自然空冷のみでは不十分である場合には、何らかの方法によって当該デバイスを冷却しなければならない。従来の冷却方法としては、デバイスの中でも特に発熱量が大きい電源ユニットに送風すると共に機器の筐体内の空気を筐体外に排気する電源ファンを設ける方法が主流である。
【０００３】
近年ではＣＰＵの高性能化が進み、ＣＰＵの発熱量が増大している。これに伴って電子機器には、前記電源ファンの他に、ＣＰＵに設けられたヒートシンクに送風するＣＰＵファンが設けられることが多い。
【０００４】
前記ＣＰＵファンは、騒音対策や省電力化の観点から、ＣＰＵに設けられたサーミスタが検知する温度に応じて回転速度が可変制御されることがある。例えば特許文献１には、ＰＷＭ（パルス幅変調：Pulse Width Modulation）方式の制御を取り入れ、ＣＰＵの温度に応じてＣＰＵファンの回転速度を可変制御する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電源ファンおよびＣＰＵファンのように複数のファンを電子機器に設けると、機器の製造コストが増大するとの問題が生じる。また、各ファンを設置するためのスペースを電子機器の筐体内に設ける必要があるため、機器の小型化が困難となる。
【０００６】
一方、電子機器に設けられるファンの数を減らせば、発熱量が大きい高性能なデバイスを使用できなくなるため、電子機器の性能を著しく低下させることになる。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、電子機器が備える各デバイスを十分に冷却しつつも冷却ファンの数を減らし、機器の製造コストの削減および機器の小型化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様における電子機器は、発熱を伴って動作する第１発熱デバイス及び第２発熱デバイスと、前記第１発熱デバイス及び前記第２発熱デバイスに冷却風を送る冷却ファンと、前記冷却ファンを回転駆動するファンモータと、前記第１発熱デバイスの温度を検出する第１温度検出手段と、前記第２発熱デバイスの温度を検出する第２温度検出手段と、前記第１温度検出手段によって検出される温度及び前記第２温度検出手段によって検出される温度を用いて前記ファンモータの回転速度を可変制御する制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような手段を講じた本発明によれば、電子機器が備える各デバイスを十分に冷却しつつも冷却ファンの数を減らし、機器の製造コストの削減および機器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態における電子機器の内部構造を示す模式図。
【図２】図１に示した電子機器のＡ−Ａ断面を示す模式図。
【図３】同電子機器の制御回路を示すブロック図。
【図４】同電子機器が備えるファンコントローラの動作を示すフローチャート。
【図５】同電子機器が備えるファンモータのＰＷＭ制御例を説明するための図。
【図６】変形例における電子機器の内部構造を示す模式図。
【図７】変形例における電子機器の内部構造を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。  
なお、以下に説明する電子機器１は、パーソナルコンピュータ、ネットワークに接続されたサーバ装置、各種帳票の発行に使用される事務用コンピュータ、店舗における会計業務に使用されるＰＯＳ（Point Of Sales）端末などの各種電子機器を含むものである。
【００１２】
［装置構造］  
先ず、電子機器１の装置構造について説明する。  
図１は、電子機器1の筐体内部を上方から見た状態を示す模式図であり、図２は、図１に示した電子機器１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。  
図１および図２に示した２は筐体であり、その一側壁には網目状の吸気口２ａが設けられ、この吸気口２ａが設けられた側壁と対向する側壁には網目状の排気口２ｂが設けられている。この筐体２内には、電源ユニット３（第１発熱デバイス）と、この電源ユニット３の上方に配置されたエンジンボード４と、このエンジンボード４の上面側であって電源ユニット３よりも吸気口２ａ側に実装されたＣＰＵ５（第２発熱デバイス）と、排気口２ｂの近傍に設けられた冷却ファン６と、当該電子機器１の制御に必要な各種のデバイス（不図示）などが収納されている。
【００１３】
電源ユニット３は、例えばＡＴＸ規格に準拠したものであり、商用交流電源あるいはバッテリ等の電源からの入力を複数の所定電圧の直流出力に変換し、電子機器１の各部に供給する。
【００１４】
エンジンボード４は、例えばＡＴＸ規格に準拠したマザーボード等で構成され、ＣＰＵ５の他にチップセット、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および各種コントローラ等のオンボードデバイスが実装されている。
【００１５】
ＣＰＵ５は、電子機器１の主制御手段として機能するものであり、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output）やＯＳ（Operating System）の制御下にて各種の演算を実行する。エンジンボード４に実装されたＣＰＵ５を含む各デバイスは、電源ユニット３から電源供給を受けて動作する。
【００１６】
なお、電源ユニット３やＣＰＵ５には、空冷性能を高めるために複数の放熱フィンを設けて表面積を増大させたヒートシンク（不図示）が取り付けられている。
【００１７】
冷却ファン６が回転すると、図１および図２に破線矢印で示したように、吸気口２ａから排気口２ｂに向けた気流が発生する。すなわち、吸気口２ａから取込まれた外気がＣＰＵ５および電源ユニット３に冷却風として送風され、ＣＰＵ５および電源ユニット３に設けられた前記ヒートシンクから熱を奪った後に排気口２ｂから排気される。
【００１８】
［制御回路］  
冷却ファン６の駆動に関わる制御回路を図３に示している。  
この制御回路は、エンジンボード４およびＣＰＵ５に実装された各部で構成されるＣＰＵ側回路Ｙと、電源ユニット３に設けられた各部および冷却ファン６を回転させるファンモータ６Ｍで構成される電源側回路Ｘとで構成されている。
【００１９】
電源側回路Ｘは、前記ファンモータ６Ｍと、電源ユニット３の温度Ｔpsを検出するサーミスタ２０（第１温度検出手段）と、トランジスタ２１とを備えている。一方、ＣＰＵ側回路Ｙは、ファンモータ６Ｍの駆動信号を出力するファンコントローラ１０（制御手段）と、ＣＰＵ５の温度Ｔcpuを検出するサーミスタ１１（第２温度検出手段）と、ＢＩＯＳが記憶されたＢＩＯＳ−ＲＯＭ１２と、トランジスタ１３とを備えている。
【００２０】
ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１２には、電子機器１の基本動作プログラムであるＢＩＯＳが記憶されている。ＢＩＯＳを構成するデータには、ファンモータ６Ｍの回転速度制御に用いられる基準温度Ｔxが含まれている。この基準温度Ｔxは、電源ユニット３が正常に動作できる定格温度内の値に設定されている。
【００２１】
ファンコントローラ１０は、ファンモータ６Ｍの駆動が必要な場合、ファンモータ６ＭをＰＷＭ制御するための駆動信号Ｃpwmおよびファンモータ６Ｍを最大回転速度で回転させるための駆動信号Ｃmaxのいずれか一方を出力する。駆動信号Ｃpwmは、所定周期で出力される一定の大きさのパルスからなる信号であり、トランジスタ１３に出力される。駆動信号Ｃmaxは、一定の大きさの連続した信号であり、トランジスタ２１に出力される。
【００２２】
トランジスタ１３，２１は、それぞれファンコントローラ１０から入力される駆動信号Ｃpwm，Ｃmaxを、ファンモータ６Ｍを回転させるための駆動電流に変換してファンモータ６Ｍに出力する。
【００２３】
ファンモータ６Ｍには電源電圧Ｖccが接続されており、トランジスタ１３，２１のいずれか一方から駆動電流が入力されたタイミングで駆動され、冷却ファン６を回転させる。
【００２４】
このような構成の制御回路においては、ファンコントローラ１０から駆動信号Ｃpwmが出力されているとき、ファンモータ６Ｍの回転速度が駆動信号Ｃpwmのデューティ比に応じて変化する。ここでデューティ比とは、駆動信号Ｃpwmの周期Ｔに対するパルス幅の割合である。一方、ファンコントローラ１０から駆動信号Ｃmaxが出力されているとき、ファンモータ６Ｍが最大回転速度Ｒmaxで回転する。
【００２５】
［ファンモータ制御］  
ファンコントローラ１０によるファンモータ６Ｍの制御について具体的に説明する。  
筐体２に設けられた電源投入釦が押下げられるなどして電子機器１に動作電源が投入されると、ＢＩＯＳ制御下にてＣＰＵ５が各部の診断および初期化を行う。ファンコントローラ１０は、前記初期化等が完了した後、図５に示したフローチャートに沿った処理を実行してファンモータ６Ｍを制御する。
【００２６】
この処理において先ずファンコントローラ１０は、電源側回路Ｘのサーミスタ２０が検出する温度Ｔpsを取得する（ステップＳ１）。続いてファンコントローラ１０は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１２から基準温度Ｔxを読み込み、温度Ｔpsと基準温度Ｔxとを比較する（ステップＳ２）。
【００２７】
温度Ｔpsが基準温度Ｔx未満である場合（ステップＳ２の「Ｔps＜Ｔx」）、ファンコントローラ１０は、サーミスタ１１が検出するＣＰＵ５の温度ＴcpuがＣＰＵ５の定格温度を超えないように、温度Ｔcpuに応じたデューティ比の駆動信号Ｃpwmを出力してファンモータ６ＭをＰＷＭ制御する（ステップＳ３）。
【００２８】
ステップＳ３のＰＷＭ制御におけるＣＰＵ５の温度Ｔcpuとファンモータ６Ｍの回転速度との関係を図４に示している。ファンコントローラ１０は、サーミスタ１１によって検出される温度Ｔcpuがデューティ比増加の開始点である開始温度Ｔ１未満である場合、ファンモータ６Ｍを最低回転速度Ｒminで回転させるデューティ比の駆動信号Ｃpwmを生成し、トランジスタ１３に出力する。やがて温度Ｔcpuが開始温度Ｔ１に達した後、ファンコントローラ１０は生成する駆動信号Ｃpwmのデューティ比を温度Ｔcpuに比例して増加させていく。このとき駆動信号Ｃpwmのデューティ比の増加にともなってファンモータ６Ｍの回転速度が速くなる。その後、駆動信号Ｃpwmのデューティ比が１００％になると、ファンモータ６Ｍが最大回転速度Ｒmaxで回転する。  
このようにステップＳ３の処理では、ファンモータ６Ｍの回転速度がＣＰＵ５の温度Ｔcpuに応じて可変制御される。
【００２９】
一方、ステップＳ２の処理において温度Ｔpsが基準温度Ｔx以上である場合（ステップＳ２の「Ｔps≧Ｔx」）、ファンコントローラ１０は、駆動信号Ｃmaxをトランジスタ２１に出力し、ファンモータ６Ｍを最大回転速度Ｒmaxにて回転させる（ステップＳ４）。これにより、電源ユニット３には十分な冷却風が送風されるので、電源ユニット３の温度Ｔpsが定格温度を超えることはない。
【００３０】
ファンコントローラ１０は、電子機器１への電源供給が停止されるまでステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態における電子機器１は、ＣＰＵ５の温度Ｔcpuと電源ユニット３の温度Ｔpsとを用いて冷却ファン６の回転速度を変化させ、電源ユニット３およびＣＰＵ５のそれぞれが定格温度を超えないように冷却する。このようにすることで電子機器１に設けられる冷却ファンの数が減り、電子機器１の製造コストを低下させることができる。また、冷却ファン１つ分の設置スペースを省略できるので、電子機器１を小型化することができる。
【００３２】
また、電源ユニット３の温度Ｔpsが基準温度Ｔxを超えるまではＣＰＵ５の温度Ｔcpuに応じたＰＷＭ制御にてファンモータ６Ｍを駆動する。したがって、ファンモータ６Ｍの駆動音および冷却ファン６の風切り音等の騒音やファンモータ６Ｍの駆動電力を極力低く保つことができる。
【００３３】
また、通常ＣＰＵ５よりも多量の熱を発する電源ユニット３に対して、ＣＰＵ５を冷却風の上流側に配置している。したがって、ＣＰＵ５の雰囲気温度が電源ユニット３の発熱によって上昇し、ＣＰＵ５が過熱されるような事態を防止することができる。なお、冷却風の上流側に配置されたＣＰＵ５から発せられた熱により電源ユニット３の雰囲気温度が上昇したとしても、電源ユニット３が基準温度Ｔxを超えた際にはファンモータ６Ｍが最大回転速度Ｒmaxで駆動されるので、電源ユニット３が定格温度以上に過熱されることはない。
【００３４】
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００３５】
（１）前記実施形態では、エンジンボード４を挟んで電源ユニット３およびＣＰＵ５が配置されるとした。しかしながら、電源ユニット３およびＣＰＵ５の配置位置は、これに限られるものではない。例えば図６に示すように、電源ユニット３を筐体２の上側の内壁に固定されたケース８に収納し、その下方に配置されたエンジンボード４の上面側にＣＰＵ５を実装してもよい。このように電源ユニット３とＣＰＵ５の配置位置を変更した場合であっても、前記実施形態にて開示した構成と同様の効果を奏する。
【００３６】
（２）また、冷却ファン６によって効率的にＣＰＵ５を冷却すべく、図７に示すように冷却ファン６の一部からＣＰＵ５の近傍まで延出する排気ダクト９を設けてもよい。このようにすれば、冷却ファン６の回転に伴ってＣＰＵ５の周囲に気流が発生するため、ＣＰＵ５が効率的に冷却される。
【００３７】
（３）また、前記実施形態では、電源ユニット３およびＣＰＵ５が冷却ファン６による冷却対象のデバイスである例について説明した。しかしながら、動作に伴って発熱する他のデバイス、例えばハードディスクドライブ、各種メモリ、および各種コントローラなどを冷却対象のデバイスとして選定し、本発明を適用してもよい。冷却対象のデバイスを変更して実施する場合には、冷却対象とするデバイス毎にサーミスタ等の温度検出手段を設け、検出された各温度を用いてファンモータ６Ｍの回転速度を可変制御すればよい。
【００３８】
（４）また、前記実施形態では、電源ユニット３の温度Ｔpsが基準温度Ｔxを超えた場合にファンモータ６Ｍを最大回転速度Ｒmaxで回転させるとした。しかしながら最大回転速度Ｒmaxでなくとも、電源ユニット３およびＣＰＵ５が定格温度を超えない範囲内で設定された一定の回転速度にてファンモータ６Ｍを回転させてもよいし、温度Ｔpsに応じて可変的に設定される回転速度にてファンモータ６Ｍを回転させてもよい。
【００３９】
（５）また、前記実施形態では、電源ユニット３の温度Ｔpsが基準温度Ｔxを下回る場合にファンモータ６Ｍの回転速度を温度Ｔcpuに応じてＰＷＭ制御するとした。しかしながら、ＰＷＭ制御ではない他の制御方式にてファンモータ６Ｍの回転速度を可変制御してもよいし、ＣＰＵ５が定格温度を超えない範囲内で設定された一定の回転速度にてファンモータ６Ｍを回転させてもよい。
【００４０】
このように、温度Ｔps，Ｔcpuを用いて如何にファンモータ６Ｍの回転速度を制御するかについては、種々の変形実施が可能である。
【００４１】
この他、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…電子機器、２…筐体、３…電源ユニット、４…エンジンボード、５…ＣＰＵ、６…冷却ファン、６Ｍ…ファンモータ、１０…ファンコントローラ、１１，２０…サーミスタ、Ｔps…電源ユニット温度、Ｔcpu…ＣＰＵ温度、Ｔx…基準温度、Ｒmax…最大回転速度
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００７−１５７７７０号公報
【図１】
2011199205.tif 000003
【図２】
2011199205.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011199205.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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