(57)【要約】【課題】複数の冷却ファンの回転速度をその設置場所に応じて最適に設定できるファン制御システム及びファン制御方法を提供する。【解決手段】複数の冷却ファンを備えたファン制御システムであって、冷却ファンの設置場所毎に配置される、磁界を発生する複数の磁界発生装置と、磁界発生装置で発生している磁界を検出する、複数の冷却ファンにそれぞれ設けられた複数の磁気検出器と、磁気検出器の検出結果に基づいて該磁気検出器が設けられた冷却ファンの設置場所を判別し、該設置場所で必要とされる速度で該冷却ファンを回転させる制御部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却ファンを備えたファン制御システムであって、
前記冷却ファンの設置場所毎に配置される、磁界を発生する複数の磁界発生装置と、
前記磁界発生装置で発生している磁界を検出する、複数の前記冷却ファンにそれぞれ設けられた複数の磁気検出器と、
前記磁気検出器の検出結果に基づいて該磁気検出器が設けられた冷却ファンの設置場所を判別し、該設置場所で必要とされる速度で該冷却ファンを回転させる制御部と、
を有するファン制御システム。
【請求項２】
複数の前記磁気検出器は、それぞれの特性が同一であり、
前記冷却ファンの設置場所毎に前記磁気検出器で検出する磁界の強さが異なるように、前記磁界発生装置で発生する磁界の強さ、または前記磁界発生装置と前記磁気検出器との位置関係が異なる請求項１記載のファン制御システム。
【請求項３】
前記制御部は、
複数の前記冷却ファンの設置場所に対応する、予め設定された複数の基準値をそれぞれ保存しておき、前記磁気検出器から得られた検出値を複数の前記基準値とそれぞれ比較することで、該磁気検出器を備える冷却ファンの設置場所を判別する請求項１または２記載のファン制御システム。
【請求項４】
前記冷却ファンの状態を外部に通知するための状態報知部をさらに有し、
前記制御部は、
前記基準値のいずれとも一致しない前記検出値が存在する場合、一致する検出値が存在しない基準値に対応する前記冷却ファンの設置場所を示す情報を、前記状態報知部に通知させる請求項３記載のファン制御システム。
【請求項５】
前記磁気検出器は、
電磁誘導により誘導起電力を発生するコイルである請求項１から４のいずれか１項記載のファン制御システム。
【請求項６】
前記磁界発生装置は、永久磁石である請求項１から５のいずれか１項記載のファン制御システム。
【請求項７】
複数の冷却ファンの回転速度を制御するためのファン制御方法であって、
前記冷却ファンの設置場所毎に磁界を発生する磁界発生装置をそれぞれ配置し、
複数の前記冷却ファンにそれぞれ設けた磁気検出器を用いて前記磁界発生装置で発生している磁界を検出し、
前記磁気検出器の検出結果に基づいて該磁気検出器が設けられた冷却ファンの設置場所を判別し、
該設置場所で必要とされる速度で該冷却ファンをそれぞれ回転させるファン制御方法。
【請求項８】
複数の前記磁気検出器は、それぞれの特性が同一であり、
前記冷却ファンの設置場所毎に前記磁気検出器で検出する磁界の強さが異なるように、前記磁界発生装置で発生する磁界の強さ、または前記磁界発生装置と前記磁気検出器との位置関係が異なる請求項７記載のファン制御方法。
【請求項９】
複数の前記冷却ファンの設置場所に対応する、予め設定された複数の基準値をそれぞれメモリで保存しておき、
前記磁気検出器から得られた検出値を複数の前記基準値とそれぞれ比較することで、該磁気検出器を備える冷却ファンの設置場所を判別する請求項７または８記載のファン制御方法。
【請求項１０】
前記基準値のいずれとも一致しない前記検出値が存在する場合、一致する検出値が存在しない基準値に対応する前記冷却ファンの設置場所を示す情報を外部に通知する請求項９記載のファン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の冷却ファンを備えたファン制御システム及びファン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
筐体内に複数の発熱体を備える電子機器には、該複数の発熱体をそれぞれ冷却するために複数の冷却ファンを備える構成がある。そのような電子機器では、運転時における各発熱体の温度や筐体内の温度に応じて冷却ファン毎の冷却能力がそれぞれ設定される。
【０００３】
なお、特許文献１には、冷却ファンの消費電力や騒音を低減するために、発熱体や筐体内の温度の実測値に基づいて、冷却ファンの回転速度を制御することが記載されている。また、特許文献２には、予め冷却ファンの種類に応じた制御パラメータをそれぞれ保存しておき、運転開始時に冷却ファンの種類を判別し、判別した種類に応じて各冷却ファンをそれぞれ最適に制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５６９６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２０３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された技術では、発熱体や筐体内の温度の実測値に応じて必要最小限の風量が得られるように冷却ファンの回転速度を抑制することで、冷却ファンによる消費電力や騒音を低減できる。また、特許文献２に記載された技術では、冷却能力が異なる冷却ファンに交換する場合でも、交換後の冷却ファンの種類に応じて最適に制御できる。
【０００６】
しかしながら、冷却ファンの消費電力や騒音の低減が厳しく要求されない電子機器では、冷却ファンの回転速度を詳細に制御する必要はない。また、発熱体の発熱量に対応した冷却能力を有する冷却ファンが既に選択されている電子機器では、冷却能力が異なる冷却ファンに交換する必要はなく、交換後の冷却ファンの種類を判別する情報を保持する必要もない。
【０００７】
但し、複数の冷却ファンを備える電子機器では、各冷却ファンの設置場所において、必要な風量がそれぞれ得られるように、設置場所毎に冷却ファンの回転速度を設定する必要がある。一般に、冷却ファンは目視や回転音等によって回転速度や風量を簡易に判定することが困難であるため、誤配線や配線抜け、あるいは故障等により所要の風量が得られていなくても、製品検査等において誤って正常と判定されてしまうおそれがある。そのため、温度センサや冷却ファンの識別情報を利用しない場合でも、必要な風量が得られていない冷却ファンが発生する事態は回避する必要がある。
【０００８】
本発明は上述したような背景技術が有する課題を解決するためになされたものであり、複数の冷却ファンをその設置場所に応じて最適な速度で回転させることができるファン制御システム及びファン制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため本発明のファン制御システムは、複数の冷却ファンを備えたファン制御システムであって、
前記冷却ファンの設置場所毎に配置される、磁界を発生する複数の磁界発生装置と、
前記磁界発生装置で発生している磁界を検出する、複数の前記冷却ファンにそれぞれ設けられた複数の磁気検出器と、
前記磁気検出器の検出結果に基づいて該磁気検出器が設けられた冷却ファンの設置場所を判別し、該設置場所で必要とされる速度で該冷却ファンを回転させる制御部と、
を有する。
本発明のファン制御方法は、複数の冷却ファンの回転速度を制御するためのファン制御方法であって、
前記冷却ファンの設置場所毎に磁界を発生する磁界発生装置をそれぞれ配置し、
複数の前記冷却ファンにそれぞれ設けた磁気検出器を用いて前記磁界発生装置で発生している磁界を検出し、
前記磁気検出器の検出結果に基づいて該磁気検出器が設けられた冷却ファンの設置場所を判別し、
該設置場所で必要とされる速度で該冷却ファンをそれぞれ回転させる方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の冷却ファンをその設置場所に応じて最適な速度で回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のファン制御システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示した磁気検出器の取り付け例を示す模式図である。
【図３】図２に示した冷却ファンが備えるファンブレードを取り外した様子の一例を示す模式図である。
【図４】図１に示した磁気検出器と制御部との接続例を示す回路図である。
【図５】本発明のファン制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明について図面を用いて説明する。
図１は、本発明のファン制御システムの一構成例を示すブロック図である。
図２は図１に示した磁気検出器の取り付け例を示す模式図であり、図３は図２に示した冷却ファンが備えるファンブレードを取り外した様子の一例を示す模式図である。図４は、図１に示した磁気検出器と制御部との接続例を示す回路図である。
【００１３】
図１で示すように、本発明のファン制御システムは、複数の冷却ファン１０２と、複数の冷却ファン１０２の回転動作を制御する制御部１０１と、冷却ファン１０２の設置場所毎に配置される複数の磁界発生装置１０３と、冷却ファン１０２毎に設けられる複数の磁気検出器１０４と、各冷却ファン１０２の状態を外部に通知するための状態報知部１０５とを有する構成である。状態報知部１０５は、本発明のファン制御システムの内部に備えている必要はなく、本発明のファン制御システムの外部に備える構成でもよい。
【００１４】
磁界発生装置１０３は、該磁界発生装置１０３で発生している磁界を冷却ファン１０２に設けられた磁気検出器１０４が横切る際に、該磁気検出器１０４で磁界の変化を検出できる位置にそれぞれ配置される。磁界発生装置１０３は、例えば永久磁石で実現できる。磁界発生装置１０３は、永久磁石に限定されるものではなく、外部から供給される電力に応じて磁界を発生するコイル等を用いて実現してもよい。
磁気検出器１０４は、例えば電磁誘導によって誘導起電力を発生するコイル（以下、電磁誘導コイルと称す）で実現できる。図１は、磁気検出器１０４として電磁誘導コイルを用いる例を示している。磁気検出器１０４には、磁界の変化を検出できる素子を用いればよく、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサを用いて実現してもよい。磁気検出器１０４として磁気センサを用いる場合、該磁気センサには制御部１０１から所要の電力を供給すればよい。
図１は、第１の設置場所〜第３の設置場所に配置された３台の冷却ファン１０２と、各冷却ファン１０２に対応して配置された３つの磁界発生装置１０３とを備える構成例を示している。冷却ファン１０２及び磁界発生装置１０３の数は、３台に限定されるものではなく、２台または４台以上でもよい。
【００１５】
本発明では、各冷却ファン１０２の設置場所がそれぞれ判別できるように、冷却ファン１０２の設置場所に応じて各磁気検出器１０４で検出する磁界の強さが異なるようにする。例えば、磁気検出器１０４として電磁誘導コイルを用いる場合、冷却ファン１０２の設置場所毎に電磁誘導コイルで異なる誘導起電力を発生させればよい。電磁誘導コイルは、環状の巻線を貫く磁束が変化したときに該巻線に電流が流れることで誘導起電力を発生する。電磁誘導コイルで発生する誘導起電力の大きさは、磁界発生装置１０３と電磁誘導コイルとの距離、磁界発生装置１０３で発生する磁力、電磁誘導コイルの直径、電磁誘導コイルの巻数等によって調整できる。
磁気検出器１０４として磁気センサを用いる場合、磁気センサで検出する磁界の強さは、磁界発生装置１０３と電磁誘導コイルとの距離、磁界発生装置１０３で発生する磁力、磁気センサの特性等によって調整できる。
【００１６】
そこで、本発明では、各冷却ファン１０２に設ける磁気検出器１０４の特性をそれぞれ同一とし、各磁気検出器１０４で検出する磁界の強さを冷却ファン１０２の設置場所毎に異なるようにする。例えば、冷却ファン１０２とそれに対応する磁界発生装置１０３との位置関係をそれぞれ同一とする場合、各冷却ファン１０２の設置場所に対応して配置する磁界発生装置１０３に、それぞれ異なる強さの磁界を発生させればよい。
各磁気検出器１０４で検出する磁界の強さは、磁界発生装置１０３と、それに対応する磁気検出器１０４（冷却ファン１０２）との位置関係を変えることでも変更可能である。磁界発生装置１０３と磁気検出器１０４との位置関係を変える場合、磁気検出器１０４（冷却ファン１０２）と磁界発生装置１０３との距離を冷却ファン１０２の設置場所毎に変更すればよい。あるいは、磁気検出器１０４に対する、磁界発生装置１０３で発生する磁界の角度を冷却ファン１０２の設置場所毎に変更すればよい。磁界発生装置１０３と磁気検出器１０４との位置関係を変える場合、磁界発生装置１０３で発生する磁界の強さはそれぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。
【００１７】
図２で示すように、磁気検出器１０４は、例えば冷却ファン１０２が備えるファンブレードに固定すればよい。図２は、磁気検出器１０４として電磁誘導コイルを用いる例を示している。
図３で示すように、冷却ファン１０２は、回転ロータ１０６と固定ステータ１０７とを含むブラシレスモータを備え、該ブラシレスモータによって回転ロータ１０６に固定されたファンブレードが回転する構成である。回転ロータ１０６は、ファンブレードに磁気検出器１０４が固定された状態で、その重心位置と回転中心位置との間の偏心量が所定値以下となるように、予め回転バランスが調整されているものとする。
冷却ファン１０２が備えるモータは、外部から供給する駆動電力によって回転速度が変更可能な構成であればよく、ブラシレスモータに限定されるものではない。但し、後述するように、磁気検出器１０４の検出結果を回転ロータ１０６及び固定ステータ１０７に設けたブラシを介して制御部１０１で取得する場合、冷却ファン１０２のモータはブラシレスモータであることが好ましい。
【００１８】
図３及び図４で示すように、回転ロータ１０６には第１電圧検出用ブラシ１０８が取り付けられ、固定ステータ１０７には第２電圧検出用ブラシ１０９が取り付けられている。ファンブレードに固定された磁気検出器１０４は第１電圧検出用ブラシ１０８と接続され、第２電圧検出用ブラシ１０９は制御部１０１と接続されている。なお、磁気検出器１０４として磁気センサを用いる場合、回転ロータ１０６及び固定ステータ１０７には、磁気検出器１０４に所要の電力を供給するための電力供給用ブラシをさらに備えていてもよい。
このような構成では、ファンブレードを含む回転ロータ１０６が回転しても、接触する第１電圧検出用ブラシ１０８及び第２電圧検出用ブラシ１０９を介して磁気検出器１０４と制御部１０１とが接続される。そのため、磁気検出器１０４で検出された、磁界の変化を示す信号（出力信号）を制御部１０１で取得できる。上述したように、磁気検出器１０４はファンブレードに固定されて回転するため、該磁気検出器１０４から出力される磁界の変化を示す信号は交流信号（交流電圧）となる。
【００１９】
制御部１０１は、磁気検出器１０４の出力信号に基づいて各冷却ファン１０２の設置場所をそれぞれ判別し、判別した設置場所に応じた速度で各冷却ファン１０２をそれぞれ回転させる。本発明では、各冷却ファン１０２の設置場所に応じて磁気検出器１０４で検出される磁界の強さが異なるため、各磁気検出器１０４の出力信号（交流電圧）の大きさも各冷却ファン１０２の設置場所毎に異なる。制御部１０１は、各冷却ファン１０２の設置場所に対応する基準値をそれぞれ保存しておき、磁気検出器１０４から出力された検出値を各基準値と比較することで、該磁気検出器１０４を備える冷却ファン１０２の設置場所を判別する。磁気検出器１０４の出力信号は、上述したように交流電圧であるため、例えばその実効値を検出値として求め、該検出値を各基準値とそれぞれ比較すればよい。磁気検出器１０４の検出値には、交流電圧である出力信号の実効値ではなく、ピーク電圧値を用いてもよい。
【００２０】
基準値は、各冷却ファン１０２の設置場所毎に予め推定された、磁気検出器１０４で検出される信号の大きさを示す値である。磁気検出器１０４の検出値として交流電圧である出力信号の実効値を用いる場合、各基準値も該実効値に合わせて設定される。磁気検出器１０４の検出値として、交流電圧である出力信号のピーク電圧値を用いる場合、各基準値も該ピーク電圧値に合わせて設定すればよい。各基準値は、磁気検出器１０４及び磁界発生装置１０３の特性ばらつき、並びに製造時の取り付け誤差、実測値等に基づいて、所定の許容範囲を含む値に設定すればよい。
なお、制御部１０１は、冷却ファン１０２の設置場所を判別する工程において、各冷却ファン１０２に対して予め設定した同じ条件（電圧、周波数等）の駆動電力（以下、判別用電力と称す）を供給するものとする。
また、制御部１０１は、冷却ファン１０２の設置場所毎に設定された、該設置場所に応じて冷却ファン１０２を所望の速度で回転させるための制御パラメータをそれぞれメモリ等で保存する。冷却ファン１０２の設置場所を判別すると、制御部１０１は、該設置場所に対応する制御パラメータをメモリ等から読み出し、該読み出した制御パラメータにしたがって冷却ファン１０２を回転させる。
【００２１】
制御部１０１は、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、該プログラムや処理で用いるデータが保存されるメモリ及び各種論理回路を含む情報処理装置（コンピュータ）で実現できる。メモリには、上述した冷却ファン１０２の設置場所を判別するための基準値及び冷却ファン１０２を設置場所に応じた速度で回転させるための制御パラメータも保存される。制御部１０１は、複数の冷却ファン１０２の回転動作を制御すると共に、本発明のファン制御システムを備える電子機器の動作を併せて制御してもよい。
【００２２】
制御部１０１には、各冷却ファン１０２に回転動作に必要な電力を供給する駆動回路、各磁気検出器１０４の検出値を取り込む入力回路、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換回路、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換回路等を含むものとする。駆動回路、入力回路、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路等は、制御部１０１の外部に備えていてもよい。
情報報知部１０５は、制御部１０１の処理結果を外部に通知するための装置であり、表示装置やプリンタ等の出力装置で実現できる。
【００２３】
このような構成において、次に本発明のファン制御方法の処理手順について図面を用いて説明する。
図５は、本発明のファン制御方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
図５で示すように、図１に示したファン制御システムが動作を開始すると、制御部１０１は、冷却ファン１０２の設置場所を判別する工程として、予め設定された駆動電力を各冷却ファン１０２にそれぞれ供給する。このとき、各冷却ファン１０２には、上述したように同じ条件（電圧、周波数等）の駆動電力である判別用電力をそれぞれ供給する。各冷却ファン１０２が回転を開始すると、各冷却ファン１０２に設けられた磁気検出器１０４からは、近傍に配置された、対応する磁界発生装置１０３で発生している磁界を横切ることで発生する交流電圧が出力される。
【００２４】
制御部１０１は、各冷却ファン１０２の磁気検出器１０４の出力信号を取り込み、交流電圧である各出力信号の実効値をそれぞれ検出値として求める（ステップＳ１）。続いて、制御部１０１は、該検出値を複数の基準値とそれぞれ比較し、いずれかの基準値と一致するか否かを判定する（ステップＳ２）。検出値が基準値と一致するとは、該検出値が任意の基準値の許容範囲内に存在することを意味する。
検出値が基準値のいずれかと一致する場合、該検出値を出力している磁気検出器１０４を備える冷却ファン１０２は、該一致した基準値に対応する設置場所に配置されて、正しく配線されていると考えられる。この場合、制御部１０１は、該一致した基準値に対応する制御パラメータをメモリ等から読み出し、読み出した制御パラメータにしたがって該冷却ファン１０２を回転させる（ステップＳ３）。
【００２５】
一方、複数の基準値のいずれとも一致しない検出値が存在する場合、該検出値を出力している磁気検出器１０４を備える冷却ファン１０２は、上記判別用電力に対応した速度で正常に回転していないと考えられる。すなわち、一致する検出値が存在しない基準値に対応する設置場所の冷却ファン１０２は、誤配線や配線抜け等によって上記判別用電力が供給されていない、あるいは故障していると考えられる。この場合、制御部１０１は、回転が異常な冷却ファン１０２が存在する旨、並びに該冷却ファン１０２の設置場所を示す情報を状態報知部１０５から出力することで外部に通知する（ステップＳ４）。回転が異常な冷却ファン１０２の設置場所とは、上記のように一致する検出値が存在しない基準値に対応する該冷却ファン１０２の設置場所である。
状態報知部１０５を介して異常な冷却ファン１０２の存在が通知された製品検査の検査員等は、該冷却ファン１０２の設置場所を示す情報に基づいて誤配線や配線抜けの修正、あるいは故障した冷却ファン１０２の交換を行えばよい。
【００２６】
本発明によれば、磁界発生装置１０３及び磁気検出器１０４を用いて各冷却ファン１０２の設置場所を判別し、判別した設置場所に応じて各冷却ファン１０２の回転速度を設定する。そのため、複数の冷却ファン１０２をその設置場所に応じて最適な速度で回転させることができる。
また、冷却ファン１０２に対する誤配線や配線抜け、あるいは冷却ファン１０２の故障が発生していても、磁気検出器１０４の検出結果に基づき状態報知部１０５から回転異常が通知される。そのため、冷却ファン１０２に対する誤配線や配線抜け等を容易に修正することが可能であり、故障した冷却ファン１０２を容易に交換できる。
【００２７】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
【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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