(57)【要約】      （修正有）【課題】電子機器の筐体内部の温度状況が様々な状態に変化しても、最適な冷却を行なうことができる電子機器を提供する。【解決手段】送風口より送風動作を行なうファンを筐体１０２内に首振り回動自在に設置し、ファンを首振り運動させる駆動機構１１１が有するステッピングモータ１１４等の駆動源を駆動制御してファンを首振り運動させ、ファンの送風方向を変化させる。また、筐体１０２内の複数箇所に複数個の温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を設置し、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値に基づいてファンによる送風を必要とする風向きを判定し、ファンによる送風を必要とすると判定された風向き方向にファンの送風方向を向けるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に首振り回動自在に設置されて送風口より送風動作を行なうファンと、
駆動源を動力として前記ファンを首振り運動させる駆動機構と、
前記駆動源を駆動制御して前記ファンを首振り運動させ、前記ファンの送風方向を変化させる制御手段と、
を備える電子機器。
【請求項２】
前記制御手段は、所定時間毎に前記ファンを首振り運動させるように前記駆動源を駆動制御する、請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
筐体内の複数箇所に設置された複数個の温度センサと、
前記温度センサの出力値に基づいて前記ファンによる送風を必要とする風向きを判定する判定手段と、
を備え、前記制御手段は、前記ファンによる送風を必要とすると判定された風向き方向に前記ファンの送風方向を向けるように前記駆動源を駆動制御する、
請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
前記判定手段は、出力値が相対的に高い前記温度センサの方向を前記ファンによる送風を必要とする風向きと判定する、請求項３記載の電子機器。
【請求項５】
前記判定手段は、出力値の上昇度合いが相対的に高い前記温度センサの方向を前記ファンによる送風を必要とする風向きと判定する、請求項３記載の電子機器。
【請求項６】
耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている前記温度センサの出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている前記温度センサの出力値の上昇度合いよりも優位に判定する、請求項５記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンによる冷却構造を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＰＯＳ端末やＥＣＲ等の電子機器では、ＣＰＵや電源ユニットという熱源があるため、筐体内部の冷却が必要となる。筐体内部の冷却のために、従来、冷却用のファンを備えたファンユニットを設置するのが一般的である。
【０００３】
電子機器における筐体内部の温度は、常に一定というわけではなく、その使用状況に応じて変動する。そこで、従来、筐体内部温度の変化データを採取し、筐体内部温度の変化に応じて冷却用のファンの回転数を自動制御するようにした技術が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０４２４９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子機器における筐体内部の温度が一定ではなく、その使用状況に応じて変動することは前述したとおりである。そして、実際の電子機器の可動時においては、筐体内部の温度が一定でないことに加えて、筐体内部の位置によっても温度が一定しない。例えば、ＣＰＵや電源ユニットという熱源の近傍は高温になりがちである。つまり、電子機器の筐体内部では、位置によって温度が一定せず、しかも、その一定しない状態が電子機器の使用状況等に応じて変動することになる。このような電子機器の筐体内部の状況を考慮すると、例えば特許文献１に記載されたような冷却用のファンの回転数の自動制御だけでは、筐体内部の状態に合わせた最適な冷却をなし得ないことが明らかである。このため、従来の冷却手法を採用しただけでは、電気機器の筐体内部に収容されている電子部品の寿命を低下させてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、電子機器の筐体内部の温度状況が様々な状態に変化しても、最適な冷却を行なうことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、筐体内に首振り回動自在に設置されて送風口より送風動作を行なうファンと、駆動源を動力として前記ファンを首振り運動させる駆動機構と、前記駆動源を駆動制御して前記ファンを首振り運動させ、前記ファンの送風方向を変化させる制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筐体内部に送風動作を行なうファンの送風方向を変化させることができるので、電子機器の筐体内部の温度状況が様々な状態に変化しても、最適な冷却を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の一例を図１ないし図１２に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、全体構成の模式図である。一点差線で示す電子機器１０１の筐体１０２の内部には、ファンユニット１０３が設置され、複数箇所に三つの温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が配置されている。
【００１１】
図２は、ファンユニット１０３の外観斜視図である。ファンユニット１０３は、基部１０４にファン１０５が首振り回動自在に取り付けられて構成されている。ファン１０５は、格子状の送風口１０６を有している。
【００１２】
図３は、ファンユニット１０３を構成するファン１０５の下方から見た斜視図である。ファン１０５の下面には、複数個のねじ１０７によって回動軸１０８がねじ止めされている。回動軸１０８には、同軸上に従動ギヤ１０９が固定されている。
【００１３】
図４は、ファン１０５の下面に固定される従動ギヤ１０９付き回動軸１０８の正面図である。図４に示すように、回動軸１０８は上部にフランジ１１０を有する。フランジ１１０は、図示しないねじ孔を有し、回動軸１０８をファン１０５の下面に固定する役割を担っている。従動ギヤ１０９は、軸方向への移動が抑制されて回り止めされた状態で回動軸１０８に固定されている。
【００１４】
図５は、ファンユニット１０３を構成する基部１０４の横断平面図である。基部１０４は、その内部にファン１０５を首振り運動させる駆動機構１１１と、電源ユニット１１２と、制御ユニット１１３とを収納している。駆動機構１１１は、駆動源であるステッピングモータ１１４を動力としてファン１０５を首振り運動させる。そのための機構として、ステッピングモータ１１４の回転軸１１４ａに固定された駆動ギヤ１１５の動力を、減速ギヤ列１１６を介して回動軸１０８に伝達する構成が採用されている。したがって、１１４の回転軸１１４ａの回転は、駆動ギヤ１１５から減速ギヤ列１１６を介して従動ギヤ１０９に伝達され、この従動ギヤ１０９が固定されている回動軸１０８及びこの回動軸１０８が固定されているファン１０５の首振り回動をもたらす。
【００１５】
図６は、制御ユニット１１３のハードウェア構成を示すブロック図である。制御ユニット１１３は、プロセッサ及びメモリ機能が集積回路によって構築された制御部１１７にファンモータ用ドライバ回路１１８を介してファンモータ１１９が接続され、ステッピングモータ用ドライバ回路１２０を介してステッピングモータ１１４が接続され、三つの温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が接続されて構成されている。ファンモータ１１９は、ファン１０５の内部に配置され、図示しないファン羽根を回転駆動する。ファンモータ１１９には、一例としてＤＣモータが用いられる。この場合、ファンモータ用ドライバ回路１１８は、制御部１１７からの駆動信号に応じてファンモータ１１９への通電を許可するスイッチング回路として構成される。これに対して、ステッピングモータ用ドライバ回路１２０は、ステッピングモータ１１４を駆動制御する回路であるため、制御部１１７からの信号に応じてステッピングモータ１１４の図示しない励磁用コイルの駆動パターンを生成し、生成した駆動パターンで励磁用コイルに対する通電を制御する。ステッピングモータ用ドライバ回路１２０は、駆動パターンとして、正回転用のパターンと逆回転用のパターンとを生成する。
【００１６】
制御ユニット１１３の中核をなす制御部１１７は、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３からの出力信号に応じてシーケンシャルな処理を実行し、ファンモータ用ドライバ回路１１８及びステッピングモータ用ドライバ回路１２０に駆動制御信号を出力する。本実施の形態では、制御部１１７をシーケンシャル構成の集積回路によって構成した例を示したが、プログラムに従い動作するマイクロコンピュータによって構成しても良い。このような制御ユニット１１３は、駆動源であるステッピングモータ１１４を駆動制御してファン１０５を首振り運動させ、ファン１０５の送風方向を変化させる制御手段の機能を実行する。
【００１７】
このような制御ユニット１１３は、電源ユニット１１２から電力を供給されて動作する。
【００１８】
図７は、風向き設定のためのステッピングモータの駆動方法を規定する駆動方法定義を示す模式図である。本実施の形態では、各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の方向を風向き設定方向としている。そこで、風向きとしては、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の三種類が定義されている。そして、図７に示す駆動方法定義では、求める風向きＳ１、Ｓ２、Ｓ３毎に、現在の設定方向に対してステッピングモータ１１４をどちらの方向に何ステップ数駆動すれば良いかが定義されている。例えば、風向き設定をＳ１にする場合を想定すると、現在の風向き設定がＳ２であったとした場合、逆方向（図５中の反時計方向）に規定されたステップだけステッピングモータ１１４を回転駆動すれば良いことが分かる。別の例として、風向き設定をＳ２にする場合を想定すると、現在の風向き設定がＳ１であったとした場合、正方向（図５中の時計方向）に規定されたステップだけステッピングモータ１１４を回転駆動すれば良いことが分かる。言うまでもなく、現在の風向きと求める風向きとが同一であれば、ステッピングモータ１１４を駆動制御する必要はない。このような駆動方法定義は、図６に示す制御部１１７のシーケンスに組み込まれている。
【００１９】
図８は、ファンユニット１０３の駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、図６に示す制御部１１７のシーケンスとして実行される。制御部１１７は、最初に風向き設定処理を実行する（ステップＳ１０１）。この風向き設定処理の詳細については、後述する。そして、設定した風向きが風向きＳ３なのか（ステップＳ１０２）、風向きＳ２なのか（ステップＳ１０３）を判定する。
【００２０】
制御部１１７は、風向きがＳ３であると判定した場合（ステップＳ１０２のＹ）、図７に示す駆動方法定義を参照し、風向きがＳ３となるようにステッピングモータ１１４を駆動制御する。一例として、現在の風向きがＳ１であった場合、正方向（図５中の時計方向）に規定されたステップだけステッピングモータ１１４を駆動制御する。これにより、ファン１０５の送風方向は、温度センサＳ３の方向となる。
【００２１】
制御部１１７は、風向きがＳ２であると判定した場合（ステップＳ１０３のＹ）、図７に示す駆動方法定義を参照し、風向きがＳ２となるようにステッピングモータ１１４を駆動制御する。一例として、現在の風向きがＳ３であった場合、逆方向（図５中の反時計方向）に規定されたステップだけステッピングモータ１１４を駆動制御する。これにより、ファン１０５の送風方向は、温度センサＳ２の方向となる。
【００２２】
そして、制御部１１７は、風向きがＳ３でもＳ２でもないと判定した場合（ステップＳ１０３のＮ）、図７に示す駆動方法定義を参照し、風向きがＳ１となるようにステッピングモータ１１４を駆動制御する。一例として、現在の風向きがＳ２であった場合、逆方向（図５中の反時計方向）に規定されたステップだけステッピングモータ１１４を駆動制御する。これにより、ファン１０５の送風方向は、温度センサＳ１の方向となる。
【００２３】
図９は、図８のステップＳ１０１で実行される風向き設定処理の第１の例の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値とは無関係に実行される。つまり、最初に風向きをＳ１に設定し（ステップＳ２０１）、Ｘ秒経過後には（ステップＳ２０２のＹ）、風向きをＳ２に設定する（ステップＳ２０３）。そして、Ｘ秒経過後には（ステップＳ２０４のＹ）、今度は風向きをＳ３に設定し（ステップＳ２０５）、更にＸ秒経過後には（ステップＳ２０６のＹ）、動作停止指示があるまでは（ステップＳ２０７のＹ）、ステップＳ２０１にリターンし、風向きをＳ１に設定する。このような処理を繰り返すことで、ファン１０５の送風方向は、Ｘ秒毎に、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の三方向に繰り返し切替えられる。
【００２４】
図１０は、図８のステップＳ１０１で実行される風向き設定処理の第２の例の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値を参照して実行される。まず、温度センサＳ１の出力値と温度センサＳ２の出力値とが比較され、Ｓ１＜Ｓ２が判定される（ステップＳ３０１−１）。Ｓ１＜Ｓ２でない場合には（ステップＳ３０１−１のＮ）、温度センサＳ２の出力値と温度センサＳ３の出力値とが比較され、Ｓ１＜Ｓ３が判定される（ステップＳ３０１−２）。これに対して、Ｓ１＜Ｓ２である場合には（ステップＳ３０１−１のＹ）、温度センサＳ２の出力値と温度センサＳ３の出力値とが比較され、Ｓ２＜Ｓ３が判定される（ステップＳ３０２）。つまり、ステップＳ３０１−１、ステップＳ３０１−２及びステップＳ３０２は、どの温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値が最も高いか、つまり、どの温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の周辺温度が最も高いかを判定している。
【００２５】
判定の結果、Ｓ１＜Ｓ２でなく（ステップＳ３０１−１のＮ）、Ｓ１＜Ｓ３でもない場合（ステップＳ３０１−２のＮ）には、温度センサＳ１の出力値が最も高いことになるので、風向きをＳ１に設定する（ステップＳ３０４）。また、Ｓ１＜Ｓ２であって（ステップＳ３０１−１のＹ）、Ｓ２＜Ｓ３でない場合（ステップＳ３０２のＮ）には、温度センサＳ２の出力値が最も高いことになるので、風向きをＳ２に設定する（ステップＳ３０５）。そして、Ｓ１＜Ｓ２であって（ステップＳ３０１のＹ）、Ｓ２＜Ｓ３でもある場合には（ステップＳ３０２のＹ）、温度センサＳ３の出力値が最も高いことになるので、風向きをＳ３に設定する（ステップＳ３０５）。更に、Ｓ１＜Ｓ２ではないが（ステップＳ３０１−１のＮ）、Ｓ１＜Ｓ３である場合（ステップＳ３０１−２のＹ）にも、温度センサＳ２の出力値が最も高いことになるので、風向きをＳ３に設定する（ステップＳ３０６）。
【００２６】
このような処理は、動作停止指示があるまで（ステップＳ３０７のＹ）、繰り返される。
【００２７】
以上説明したように、風向き設定処理の第２の例では、ファン１０５による送風を必要とすると判定された風向き方向を設定することになる。そして、この際、出力値が相対的に高い温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の方向をファン１０５による送風を必要とする風向きとして設定する。
【００２８】
図１１は、図８のステップＳ１０１で実行される風向き設定処理の第３の例に際して用いる緊急度定義を示し、（ａ）はその第１の例、（ｂ）はその第２の例をそれぞれ示す模式図である。ここで、風向き設定処理の第３の処理は、風向き設定処理の第２の例と同様に、ファン１０５による送風を必要とすると判定された風向き方向を設定する。第２の例と相違するのは、出力値の上昇度合いが相対的に高い温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の方向をファン１０５による送風を必要とする風向きと判定する点である。しかも、第３の例では、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いよりも優位に判定する。このような風向き設定処理の第３の例では、制御部１１７は、所定時間毎に各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値を採取し、直前の出力値と採取した出力値との差を演算によって求めている。そして、求めた各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の経時的な出力値の差に基づいて出力値の上昇度合いを判定する。この際、出力値の上昇度合いを判定するに際して、図１１に例示する緊急度定義を参照する。
【００２９】
図１１（ａ）に示す緊急度定義の第１の例では、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ位置毎に、上昇温度が三種類（０〜ｘ℃、ｘ〜ｙ℃、ｙ〜ｚ℃）に区分けされ、それぞれ、緊急度が０、１、２と定義されている。上昇温度は、所定時間毎に採取する各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値における直前の出力値と今回の出力値との差を意味する。上昇温度が高ければ緊急度が高くなる。
【００３０】
しかも、図１１（ａ）に示す緊急度定義は、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ位置毎に定義している。そこで、このような温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ位置毎に定義できる定義構造を利用し、図１１（ａ）に示す緊急度定義は、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いよりも優位に定義している。例えば、緊急度１と定義されるｘ〜ｙ℃の値として、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の場合には一例として３〜５℃と定義されているのに対して、耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の場合には一例として５〜１０℃と定義されている。これにより、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いよりも優位に定義することができる。
【００３１】
図１１（ｂ）に示す緊急度定義の第２の例では、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ位置毎に、許容値が設定され、上昇率が三種類（０〜ｘ％、ｘ〜ｙ％、ｙ〜ｚ％）に区分けされ、それぞれ、緊急度が０、１、２と定義されている。ここでの温度上昇率というのは、上昇温度は、所定時間毎に採取する各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値における直前の出力値と今回の出力値との差を％で表現した値である。この場合、直前の温度から許容値の温度に至るまでの温度を１００％として今回の温度の上昇率を求めている。例えば、許容値が６０℃であったとした場合、直前の温度が５５℃で今回の温度が５６℃であるとすると、温度上昇率は２０％となる。
【００３２】
しかも、図１１（ｂ）に示す緊急度定義は、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ位置毎に許容値を定義している。このことは、結果的に、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いよりも優位に定義していることになる。
【００３３】
図１２は、図８のステップＳ１０１で実行される風向き設定処理の第３の例の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示す緊急度定義を参照して実行される。つまり、最初は風向きをデフォルト設定する（ステップＳ４０１）。デフォルト設定としては、ある風向きに設定しても良く、図９又は図１０に例示するような風向き設定処理によって設定される風向きとしても良い。ステップＳ４０１でのデフォルト設定後、温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値に基づいて図１１（ａ）又は図１１（ｂ）に示す緊急度定義を参照し、緊急度２のセンサ位置の有無（ステップＳ４０２）、緊急度１のセンサ位置の有無（ステップＳ４０３）が判定される。緊急度２のセンサ位置も緊急度１のセンサ位置もなければ（ステップＳ４０２のＮ、ステップＳ４０３のＮ）、デフォルト設定のまま維持される。
【００３４】
これに対して、緊急度２のセンサ位置があると判定された場合には（ステップＳ４０２のＹ）、２箇所以上あるかどうかを判定する（ステップＳ４０４）。また、緊急度１のセンサ位置があると判定された場合にも（ステップＳ４０３のＹ）、２箇所以上あるかどうかを判定する（ステップＳ４０５）。それぞれの判定（ステップＳ４０４、ステップＳ４０５）の結果、２箇所以上あると判定された場合には（ステップＳ４０４のＹ又はステップＳ４０５のＹ）、風向きを該当する箇所に切り替え設定する（ステップＳ４０６）。この設定が、図８のステップＳ１０１で設定される風向き設定となる。
【００３５】
緊急度２のセンサ位置があると判定された場合であって（ステップＳ４０２のＹ）、２箇所以上ないと判定された場合、つまり、１箇所だけであると判定された場合には（ステップＳ４０４のＮ）、緊急度２となっているセンサ位置を風向きとして設定する（ステップＳ４０７）。
【００３６】
緊急度１のセンサ位置があると判定された場合であって（ステップＳ４０３のＹ）、２箇所以上ないと判定された場合、つまり、１箇所だけであると判定された場合には（ステップＳ４０５のＮ）、緊急度１となっているセンサ位置を風向きとして設定する（ステップＳ４０８）。
【００３７】
このような処理は、動作停止指示があるまで（ステップＳ４０９のＹ）、繰り返される。
【００３８】
以上説明したように、風向き設定処理の第３の例では、ファン１０５による送風を必要とすると判定された風向き方向を設定することになる。そして、この際、出力値の上昇度合いが相対的に高い温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の方向をファン１０５による送風を必要とする風向きとして設定する。しかも、耐熱性が低い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いを耐熱性が高い電子部品の近傍に配置されている温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の出力値の上昇度合いよりも優位に判定して風向きを設定する。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、筐体１０２の内部に送風動作を行なうファン１０５の送風方向を変化させることができるので、電子機器１０１の筐体１０２の内部の温度状況が様々な状態に変化しても、最適な冷却を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一形態を示す全体構成の模式図である。
【図２】ファンユニットの外観斜視図である。
【図３】ファンユニットを構成するファンの下方から見た斜視図である。
【図４】ファンの下面に固定される従動ギヤ付き回転軸の正面図である。
【図５】ファンユニットを構成する基部の横断平面図である。
【図６】風向き設定のためのステッピングモータの駆動方法を規定する駆動方法定義を示す模式図である。
【図７】ファンユニットの駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】風向き設定処理の第１の例の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】風向き設定処理の第２の例の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】風向き設定処理の第３の例に際して用いる緊急度定義の第１の例を示す模式図である。
【図１１】風向き設定処理の第３の例に際して用いる緊急度定義の第２の例を示す模式図である。
【図１２】風向き設定処理の第３の例の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０２…筐体、１０５…ファン、１０６…送風口、１１４…ステッピングモータ（駆動源）、１１１…駆動機構、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…温度センサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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