(57)【要約】【課題】放熱ファンを搭載し、空気流路が閉塞状態のときに適切にサーマル・マネジメントを行う電子機器を提供する。【解決手段】ノートＰＣ１０は、リッド・クローズ状態で使用した後にスリープ制御をしないで鞄４０９に収納することがある。また、タブレット・モードで使用した後に鞄に収納することがある。いずれの場合も、放熱ファンの吸気口および排気口が塞がれる。また、膝上で使用するときは、底面の吸気口の一部が膝で塞がれる。さらに、クッション４１１の上に置いたときも、吸気口の一部が塞がれる。ノートＰＣは、吸気口や排気口の閉塞状態をファン・チャンバの振動数として特定する。ノートＰＣは、ファン・チャンバの振動数が大きいときに、プロセッサのパフォーマンス・レベルの低下または動作の停止をする。【選択図】図６
2017010287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と排気口を含む筐体を備えた電子機器であって、
デバイスと、
前記吸気口から取り入れた空気を、空気流路を通過させて前記排気口から放出する放熱ファンと、
前記空気流路を通過する空気流が生成した物理量を検出する空気流センサと、
前記空気流センサの出力に応じて前記デバイスの発熱量を低減するように制御するコントローラと
を有する電子機器。
【請求項２】
前記空気流センサが、前記空気流路に取り付けた振動センサで、前記コントローラは、前記空気流路の振動数で前記吸気口および前記排気口またはいずれかの少なくとも一部が閉塞された閉塞状態と判断したときに前記デバイスの発熱量を低減するように制御する請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記コントローラは、前記空気流路の振動数で判断した閉塞度に応じて発熱量を低減する量を決定する請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記放熱ファンがファン・チャンバに収納された遠心式のファンで、前記振動センサが前記ファン・チャンバの表面に取り付けられている請求項２に記載の電子機器。
【請求項５】
前記振動センサが、圧電セラミックスを採用した加速度センサである請求項２に記載の電子機器。
【請求項６】
前記空気流センサが、前記空気流路が生成した騒音を検出する音響センサで、前記コントローラは、前記騒音の振動数で前記吸気口および前記排気口またはいずれかの少なくとも一部が閉塞された閉塞状態と判断したときに前記デバイスの発熱量を低減するように制御する請求項１に記載の電子機器。
【請求項７】
吸気口と排気口を含む筐体を備えたクラムシェル型のコンピュータであって、
プロセッサと、
放熱ファンと前記排気口に位置が整合したヒート・シンクを含む放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの振動数を検出する振動センサと、
前記筐体の内部に配置した温度センサと、
前記温度センサの出力に応じて前記放熱ファンの回転速度を制御し、前記振動センサの出力に応じて前記コンピュータの発熱量を制御するコントローラと
を有するコンピュータ。
【請求項８】
前記コントローラは、前記振動センサの出力から第１の閉塞状態と判断したときに前記プロセッサの発熱量を第１のレベルまで低下させ、前記第１の閉塞状態よりも閉塞度が大きい第２の閉塞状態と判断したときに前記プロセッサの発熱量を前記第１のレベルよりも小さい第２のレベルまで低下させる請求項７に記載のコンピュータ。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１の閉塞状態と判断したときに閉塞状態に関連する前記コンピュータの動作環境を推定して前記プロセッサの発熱量を制御する請求項８に記載のコンピュータ。
【請求項１０】
前記コンピュータはタブレット・モードでの動作が可能で、前記コントローラはリッド・クローズ状態または前記タブレット・モードの間に前記振動センサの出力に応じて前記プロセッサの発熱量を制御する請求項７に記載のコンピュータ。
【請求項１１】
筐体の内部に放熱ファンを収納するコンピュータが発熱量を制御する方法であって、
前記放熱ファンが空気流路を通過する空気流を生成するステップと、
前記空気流路を通過する空気流が生成した物理量を検出するステップと、
前記コンピュータが前記物理量に基づいて前記コンピュータが発熱量を低減するように制御するステップと
を有する方法。
【請求項１２】
前記物理量に基づいて前記空気流路に関する標準状態と閉塞状態のいずれかを判断するステップを有し、前記発熱量を低減するステップが前記閉塞状態と判断したときにプロセッサにパフォーマンス・レベルの低下または動作の停止をさせるステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記判断するステップが、第１の閉塞状態と該第１の閉塞状態より閉塞度が大きい第２の閉塞状態を判断するステップを含み、前記発熱量を低減するステップが、前記第２の閉塞状態と判断したときに前記第１の閉塞状態と判断したときよりも発熱量が小さくなるように前記プロセッサを制御する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の閉塞状態に対応する動作環境と前記第２の閉塞状態に対応する動作環境を推定するステップを有し、
前記発熱量を低減するステップが前記閉塞状態と判断したときにさらに前記推定した動作環境に基づいて前記プロセッサのパフォーマンス・レベルの低下または動作の停止のいずれかを実行するステップを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記物理量から前記第１の閉塞状態と判断しかつ前記動作環境が前記第１の閉塞状態に対応していると推定したときに前記プロセッサのパフォーマンス・レベルを低下させ、前記物理量から前記第２の閉塞状態と判断しかつ前記動作環境が前記第２の閉塞状態に対応していると推定したときに前記プロセッサを停止させる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記コンピュータがクラムシェル型で、ユーザの膝上で使用されたときに前記第１の閉塞状態と推定し、鞄の中へ収納されたときに前記第２の閉塞状態と推定する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記動作環境を、前記コンピュータの筐体の状態、電源モード、ユーザ入力の有無、および筐体の揺動の有無のいずれかまたは複数の組み合わせで推定する請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
放熱ファンを搭載するコンピュータに、
前記放熱ファンが生成した空気流が空気流路に与える物理量を検出する機能と、
前記物理量に基づいて発熱量を低減するように制御する機能と
を実現させるためのコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱ファンを搭載する電子機器のサーマル・マネジメントに関し、さらには、空気流路が閉塞状態に陥ったときのサーマル・マネジメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートブック型パーソナル・コンピュータ（ノートＰＣ）やタブレット端末は、デバイスが生成した熱を筐体から外に強制的に排出するための放熱ファンを搭載する場合がある。放熱ファンは筐体の吸気口から取り入れた空気を排気口から放出する。筐体に搭載するデバイスのなかでセントラル・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）およびグラフィックス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ）は特に発熱量が大きい。放熱システムはこれらのデバイスの温度を許容値に収めながら、筐体の表面温度をユーザが長時間触れても不快でない程度まで抑制するために放熱ファンの回転速度を制御する。
【０００３】
放熱ファンは、回転速度が高いほど消費電力と騒音が大きくなるため、放熱システムは発熱量に応じてできるだけ低い回転速度で放熱する。ノートＰＣを使用するときは、ディスプレイ側の筐体を開いたリッド・オープン状態とし、使用しないときはディスプレイ側の筐体を閉じたリッド・クローズ状態とする。このようにディスプレイ側の筐体を開閉できるタイプのノートＰＣをクラムシェル型といい、リッド・オープン状態にしたノートＰＣの利用態様をクラムシェル・モードという。クラムシェル型のノートＰＣには、ディスプレイ側の筐体を上面に向けて、タブレット端末のように操作できるようにしたヒンジ機構を採用するものもある。クラムシェル型のノートＰＣのこのような利用態様をタブレット・モードという。
【０００４】
特許文献１は、放熱ファンと集塵部材を備えた電子機器を開示する。同文献には、集塵部材に対する塵埃の堆積量の増加にともなって、放熱ファンの実回転数が指定回転数から増大することを利用して、塵埃部材の清掃の時期を知らせることを記載している。特許文献２は、ＣＰＵ、ヒート・パイプ、放熱ファン、放熱フィン、およびファンを備える電子機器を開示する。同文献にはファンの軸受けの潤滑油の劣化、回転部付近への塵埃の付着があって回転数が経時的に低下しても、塵埃による閉塞状態の検出を可能にする方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８９１８３号公報
【特許文献２】特開２００９−２８９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放熱システムは、吸気口と排気口に障害物がないことを前提にして、放熱ファンの回転速度と発熱量のバランスをとり、温度を許容値に収めることができるように設計する。したがって、吸気口や排気口が塞がれてしまうと放熱量が不足するために、発熱量を減らす必要がでてくる。近年、ノートＰＣが搭載するバッテリィの容量の増加およびシステムの消費電力の低下などにより、ノートＰＣにＡＣ／ＤＣアダプタを接続しないでバッテリィだけで動作させる機会が増加している。
【０００７】
ノートＰＣがバッテリィだけで動作する状態をＤＣモードといい、ＡＣ／ＤＣアダプタを接続して動作する状態をＡＣモードということにする。ユーザはソフトウェアのアップデートやセキュリティ・スキャンのような負荷の大きな処理を、ノートＰＣを使用しない時間帯に実行したい場合がある。このときユーザは、ＤＣモードでかつリッド・クローズ状態にしていることがある。
【０００８】
また、ノートＰＣに外付けのキーボードやディスプレイを接続して使用する場合も、リッド・クローズ状態にしたほうが使いやすい。リッド・クローズ状態にする場合に、ノートＰＣを使用することを想定する必要がない場合は、リッド・クローズ状態を検出して自動的にスリープ状態に遷移するように設定することができる。しかし、リッド・クローズ状態で使用したい場合はそのような設定ができない。また、ユーザは、リッド・クローズ状態にしたノートＰＣを持参してオフィスから会議室に移動したときに、リッド・オープン状態にしてただちに使用したいため、リッド・クローズ状態でスリープ状態に遷移するような設定を好まない場合もある。
【０００９】
リッド・クローズ状態は、ユーザに当該ノートＰＣがスリープ状態であるとの錯覚をもたらし易い。そして、ユーザはリッド・クローズ状態で、かつ、ＤＣモードのノートＰＣを鞄に入れて持ち運ぶことがある。鞄のなかでは吸気口および排気口が塞がれているためノートＰＣが負荷の大きいタスクを処理すると、放熱効率が低下しているため温度が上昇する。
【００１０】
これに対する１つの解決策として、放熱ファンの回転速度を最大にしても温度上昇が続く場合は、ＣＰＵのパフォーマンスを低下させたりスリープ状態に遷移させたりして発熱量を低下させることが考えられる。なお、プロセッサの動作周波数や動作電圧を低下させて強制的にＣＰＵの発熱量または消費電力を低下させる制御をパフォーマンス制御という。
【００１１】
しかし、吸気口および排気口が閉塞されて放熱効率が低下した状態では、各所の温度を許容値に収めるために閉塞されていない状態よりも低い温度でパフォーマンス制御をする必要があるため、吸気口および排気口が閉塞されていないときには過度にパフォーマンス制御が行われてしまう。また他の解決策として、システムがＤＣモードでかつリッド・クローズ状態であることを検出したときに、パフォーマンス制御をする方法が考えられる。
【００１２】
十分なパフォーマンス制御をすれば、ノートＰＣを鞄に入れても温度上昇を防ぐことはできるが、ノートＰＣをリッド・クローズ状態で使用する場合にはパフォーマンスが低下するため好ましくない。具体的には、所定の時間内にソフトウェアのアップデートやセキュリティ・スキャンが終了できなくなる。ノートＰＣを鞄に入れて持ち運んでいる状態は、加速度センサで検出することができる。そして、揺動しているときに鞄の中に収納された状態を推定して、パフォーマンス制御をすることも考えられる。しかし、鞄が静止していたり、鞄に入れないでノートＰＣを持ち運んでいたりする場合もあるため正確に判別することはできない。このようにいずれの解決策も吸気口や排気口の閉塞による空気量の低下を検出しない限り、これまでのサーマル・マネジメントの延長ではユーザの利便性が低下する。
【００１３】
さらに、吸気口は筐体の底面にも設ける場合がある。筐体の底面には、フットラバーを設けて机のような固い平坦な面に置いたときに、底面と机上面の間に吸気口までの空気流路を形成する。したがって、ノートＰＣがクッションのような柔らかい物の上に置かれたときや、膝の上で使用される場合は、吸気口が塞がれて放熱能力が低下する。特許文献１および特許文献２に記載するような空気流路の抵抗をファンの回転速度の上昇で検出する方法を実験してみると、フィードバック制御をして回転速度を一定にするタイプの放熱ファンでは閉塞状態の判別が困難なことがわかった。
【００１４】
そこで本発明の目的は、放熱ファンを搭載し、空気流路が閉塞状態のときに適切にサーマル・マネジメントを行う電子機器およびコンピュータを提供することにある。さらに本発明の目的は、閉塞状態のときにユーザの利便性を維持しながら安全性を確保することが可能な電子機器およびコンピュータを提供することにある。さらに本発明の目的はリッド・クローズ状態での利便性を向上したコンピュータを提供することにある。さらに本発明の目的は、コンピュータが発熱量を制御する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様は、吸気口と排気口を含む筐体を備えた電子機器を提供する。電子機器は、デバイスと、吸気口から取り入れた空気を、空気流路を通過させて排気口から放出する放熱ファンと、空気流路を通過する空気流が生成した物理量を検出する空気流センサと、空気流センサの出力に応じてデバイスの発熱量を低減するように制御するコントローラとを有する。
【００１６】
空気流は、吸気口および排気口またはいずれかの全体または一部が閉塞された閉塞状態と、それらが閉塞されない標準状態で変化する。コントローラは、空気流が生成した物理量に応じてデバイスの発熱量を低減することができるため、電子機器が閉塞状態に存在するときであっても電子機器の熱暴走を防ぐことができる。空気流センサを、空気流路に取り付けた振動センサとする場合は、コントローラが、空気流路の振動数で閉塞状態と標準状態を判断し、閉塞状態と判断したときにデバイスの発熱量を制御することができる。
【００１７】
コントローラは、空気流路の振動数の大きさで判断した閉塞度の大きさに応じて発熱量を制御する量を決定することができる。この場合、閉塞度が小さいときは閉塞度が大きいときに比べて発熱量を低減する量を少なくすることで過度なパフォーマンスの低下を抑制し電子機器の利便性を維持することができる。放熱ファンをファン・チャンバに収納された遠心式のファンとして、振動センサをファン・チャンバの表面に取り付けることができる。振動センサを、圧電セラミックスを採用した加速度センサとすると、空気流路の振動で閉塞状態を的確に検出することができる。
【００１８】
空気流センサを、空気流路が生成した騒音を検出する音響センサとする場合は、コントローラが、騒音の振動数で閉塞状態と標準状態を判断し、閉塞状態と判断したときにデバイスの発熱量を低減するように制御することができる。電子機器は、ノートブック型パーソナル・コンピュータまたはタブレット端末とすることができる。
【００１９】
本発明の第２の態様は、吸気口と排気口を含む筐体を備えたクラムシェル型のコンピュータを提供する。コンピュータは、プロセッサと、放熱ファンと排気口に位置が整合したヒート・シンクを含む放熱ユニットと、放熱ユニットの振動数を検出する振動センサと、筐体の内部に配置した温度センサと、温度センサの出力に応じて放熱ファンの回転速度を制御し、振動センサの出力に応じてコンピュータの発熱量を制御するコントローラとを有する。振動センサは、放熱ユニットの振動数を検出できる位置であれば筐体でもよく、必ずしも放熱ユニットに直接取り付ける必要はない。
【００２０】
吸気口や排気口が閉塞していない標準状態のときは、発熱量が増加するに伴ってデバイスや筐体の温度が上昇しても、放熱ファンの回転速度を上昇させることで温度を基準値以下に維持することができる。しかし、閉塞状態のときは、温度センサの出力で放熱ファンの回転速度を最大にしてもデバイスや筐体の温度を基準値以下に維持することはできない。本発明では、閉塞状態を放熱ユニットの振動で検出することで閉塞状態でのサーマル・マネジメントを適切に行うことができる。
【００２１】
コントローラは、振動センサの出力から第１の閉塞状態と判断したときにプロセッサの発熱量を第１のレベルまで低下させ、第１の閉塞状態よりも閉塞度が大きい第２の閉塞状態と判断したときにプロセッサの発熱量を第１のレベルよりも小さい第２のレベルまで低下させることができる。このときコントローラは、第１の閉塞状態と判断したときに、閉塞状態に関連するコンピュータの動作環境を推定してプロセッサの動作を制御することができる。クラムシェル型のコンピュータはタブレット・モードまたはリッド・クローズ状態で鞄に入れることができる。コントローラはリッド・クローズ状態またはタブレット・モードの間に振動センサの出力に応じてコンピュータの発熱量を制御することができる。
【００２２】
本発明の第３の態様は、筐体の内部に放熱ファンを収納するコンピュータがプロセッサの動作を制御する方法を提供する。放熱ファンが空気流路を通過する空気流を生成し、空気流が通過することによって空気流路が生成した物理量を検出し、物理量に基づいてコンピュータが発熱量を低減するように制御する。このとき物理量に基づいて空気流路に関する標準状態と閉塞状態のいずれかを判断し、閉塞状態と判断したときにプロセッサにパフォーマンス・レベルの低下または停止をさせることができる。
【００２３】
第１の閉塞状態と第１の閉塞状態より閉塞度が大きい第２の閉塞状態を判断し、第２の閉塞状態と判断したときに第１の閉塞状態と判断したときよりも発熱量が小さくなるようにプロセッサを制御することができる。あるいは第１の閉塞状態と判断したときにプロセッサのパフォーマンス・レベルを低下させ第２の閉塞状態と判断したときにプロセッサの動作を停止させることができる。
【００２４】
あるいは、第１の閉塞状態に対応する動作環境と第２の閉塞状態に対応する動作環境を推定し、閉塞状態と判断したときにさらに推定した動作環境に基づいてプロセッサのパフォーマンス・レベルの低下または停止のいずれか実行することができる。推定した動作環境も含めることでより的確にプロセッサの制御をすることができる。物理量から第１の閉塞状態と判断しかつ動作環境が第１の閉塞状態に対応していると推定したときにプロセッサのパフォーマンス・レベルを低下させ、物理量から第２の閉塞状態と判断しかつ動作環境が第２の閉塞状態に対応していると推定したときにプロセッサを停止させることができる。
【００２５】
コンピュータがクラムシェル型の場合は、ユーザの膝上で使用されたときに第１の閉塞状態と推定し、鞄の中へ収納されたときに第２の閉塞状態と推定することができる。動作環境は、コンピュータの筐体の状態、電源モード、ユーザ入力の有無、および筐体の揺動の有無のいずれかまたは複数の組み合わせで推定することができる。本発明の第４の態様は、放熱ファンを搭載するコンピュータに、放熱ファンが生成した空気流が空気流路に与える物理量を検出する機能と、物理量に基づいて発熱量を低減するように制御する機能とを実現させるためのコンピュータ・プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、放熱ファンを搭載し、空気流路が閉塞状態のときに適切にサーマル・マネジメントを行う電子機器およびコンピュータを提供することができた。さらに本発明により、閉塞状態のときにユーザの利便性を維持しながら安全性を確保することが可能な電子機器およびコンピュータを提供することができた。さらに本発明により、リッド・クローズ状態での利便性を向上したコンピュータを提供することができた。さらに本発明により、コンピュータが発熱量を制御する方法およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ノートＰＣ１０の吸気口および排気口を説明するための斜視図である。
【図２】ノートＰＣ１０の吸気口を説明するための底面図である。
【図３】ノートＰＣ１０の概略的な機能ブロック図である。
【図４】放熱ユニット２００の構造を説明するための斜視図である。
【図５】放熱ユニット２００をシステム筐体１５の内部に配置した様子を模式的に示す平面図である。
【図６】ノートＰＣ１０が閉塞状態に陥るシナリオの一例を説明するための図である。
【図７】閉塞状態で変化する振動数の様子を説明するための図である。
【図８】動作環境を推定するための論理テーブル５０１の一例を示す図である。
【図９】動作環境を推定するため手順を示すフローチャートである。
【図１０】閉塞状態のノートＰＣ１０が第１のサーマル・マネジメントを実行する手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】閉塞状態のノートＰＣ１０が第２のサーマル・マネジメントを実行する手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】閉塞状態のノートＰＣ１０が第３のサーマル・マネジメントを実行する手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［ノートＰＣ］
本発明は、ノートＰＣ、タブレット端末またはディスプレイ筐体がシステム筐体から着脱可能なハイブリッド・タイプのパーソナル・コンピュータのような放熱ファンを搭載する携帯式電子機器に適用することができる。さらに本発明は放熱ファンを搭載し、吸気口および排気口またはいずれかが閉塞される可能性がある電子機器全般に適用することができる。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態にかかるノートＰＣ１０を前方および後方からみた斜視図である。図２は、ノートＰＣ１０の底面図である。図３は、ノートＰＣ１０の概略的な機能ブロック図である。図１はクラムシェル・モードで利用する状態を示しているが、一例としてノートＰＣ１０は、タブレット・モードで利用することも可能である。タブレット・モードにするには、ディスプレイ筐体１１を約３６０度まで開いたり、約９０度まで開いてから水平方向に１８０度回転させて閉じたりする。あるいは、ディスプレイ筐体１１がシステム筐体１５に対して着脱できる構造にして、タブレット・モードとなるように装着してもよい。
【００３０】
ディスプレイ筐体１１とシステム筐体１５は、ヒンジ機構で開閉可能に結合されている。ディスプレイ筐体１１は一例としてタッチスクリーン１２を収納している。タッチスクリーン１２は、クラムシェル・モードで使用することもできるが、キーボード２０がディスプレイ筐体１１の裏に隠れたり、底面に位置付けられたりしてキーボード２０が利用できないタブレット・モードのときに特に有用である。ノートＰＣ１０がクラムシェル・モードだけを採用する場合は、タッチスクリーン１２に代えてＬＣＤを採用することができる。
【００３１】
システム筐体１５の内部には、図３に示す多くの電子デバイスを収納している。これらの電子デバイスは、動作中に発熱源となって温度が上昇しさらにシステム筐体１５の内部および表面の温度も上昇させる。システム筐体１５の表面には、クラムシェル・モードで利用するキーボード２０を実装している。システム筐体１５の側面には、排気口１６、１７および吸気口１８、１９を形成している。
【００３２】
図２において、システム筐体１５の底面１５ａには、電池ユニットやシステム・メモリを交換するためのベイ３５を形成している。底面１５ａには、吸気口３１ａ、３１ｂを形成している。放熱ファン２１３は、強制的に外気を吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂから吸い込んで排気口１６、１７から放出する強制風冷式の装置である。底面１５ａのコーナーには、フットラバー３３ａ〜３３ｄを取り付けている。フットラバー３３ａ〜３３ｄは、ノートＰＣ１０を机上に載置したときの衝撃を吸収するとともに、底面１５ａと机上面との間に吸気口３１ａ、３１ｂまでの空気流路を確保する。
【００３３】
図３において、Ｉ／Ｏコントローラ１０５には、ＣＰＵ１０１、ＧＰＵ１０３、ＨＤＤ１０７、ＵＳＢコネクタ１１３およびエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）３０１が接続されている。ＣＰＵ１０１には、システム・メモリ１０２が接続され、ＧＰＵ１０３には、タッチスクリーン１２を構成するディスプレイが接続されている。タッチスクリーン１２を構成するタッチパネルはＥＣ３０１に接続されている。
【００３４】
ＣＰＵ１０１、ＧＰＵ１０３（以後、両者を総称するときはプロセッサという。）は、ノートＰＣ１０が搭載するデバイスの中で最も消費電力が大きく発熱量も多い。一例においてプロセッサは、スピード・ステップという技術およびスロットリングという技術に対応している。スピード・ステップは米国インテル（登録商標）社が開発した、プロセッサの動作電圧および動作周波数の値を自由に設定できる技術である。スピード・ステップでは、システムが所定の状態のときに許可する最大の動作周波数をシステム・ファームウェアがプロセッサのレジスタに設定することにより、実際に当該プロセッサが動作する動作周波数数を段階的に低減させることができる。
【００３５】
プロセッサは動作周波数を低減させるときに同時に当該動作周波数でプロセッサが動作するのに必要な値まで動作電圧を低減させる。プロセッサは、スピード・ステップを実行するときに、ＥＣ３０１に指示してＤＣ／ＤＣコンバータ３２１に、プロセッサの電圧を設定した最大動作周波数に適合するよう変更させる。スピード・ステップによりプロセッサの消費電力および発熱量が低減する。
【００３６】
スロットリングは、プロセッサが一定間隔で動作および停止する間欠動作をさせることにより平均的な処理速度を切り替える機能である。スロットリングを実行するには、システム・ファームウェアがプロセッサのレジスタにスロットリングの有効／無効の設定およびデューティ比（スロットリング率）を設定する。スピード・ステップもスロットリングも段階的にプロセッサの処理能力および発熱量を変化させることができる。
【００３７】
また、スピード・ステップとスロットリングとを併用し、スピード・ステップによる最低の動作周波数を維持したままでスロットリングに移行することもできる。本発明においてこれらの技術を、後に説明する閉塞度に応じて、プロセッサの処理能力をステップ状に変化させ発熱量を調整するために利用する。ただし、本発明はスピード・ステップおよびスロットリング以外の方法で、プロセッサを消費電力が低減した動作モードに移行させる技術を採用することができる。
【００３８】
以後、スピード・ステップおよびスロットリングまたはいずれか一方により変化するプロセッサの処理能力の各ステージを、パフォーマンス・レベルということにする。パフォーマンス・レベルが１００％のときは、処理能力が低下していない状態であり、特にこの状態をプロセッサの通常状態ということにする。また、パフォーマンス・レベルを通常状態よりも低下させることをパフォーマンス制御という。
【００３９】
プロセッサは、パフォーマンス・レベルが高いほど、かつ、使用率が高いほど発熱量が多くなる。ＵＳＢコネクタ１１３には、図６（Ａ）に示す外付けディスプレイ４０１、外付けキーボード４０３、および外付けマウス４０５などを接続することができる。ＥＣ３０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびプログラマブルなロジック回路などで構成されたマイクロ・コンピュータで、ＣＰＵ１０１とは独立して動作して主としてノートＰＣ１０の内部の動作環境を管理する。
【００４０】
一例においてＥＣ３０１は、タッチパネル・コントローラおよびキーボード・コントローラを含む。ＥＣ３０１には、タッチスクリーン１２を構成するタッチパネル、放熱ファン駆動回路３１１、振動センサ３１３、リッド・センサ３１５、温度センサ３０７ａ〜３０７ｆ、加速度センサ３０９、キーボード２０、タブレット・センサ３１９、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１の信号線および電源ユニット３２３の信号線が接続されている。
【００４１】
ＥＣ３０１のＲＯＭには、ノートＰＣ１０が、吸気口および排気口のいずれも閉塞していない標準状態に存在するときにサーマル・マネジメントを行うファームウェア３０３とその際に参照するサーマル・アクション・テーブル（ＴＡＴ）３０５を格納している。さらにＥＣ３０１のＲＯＭには、図８で説明する論理テーブル５０１を格納している。ファームウェア３０３は、さらに、後に説明する閉塞状態におけるサーマル・マネジメントを行うコードを含む。ファームウェア３０３は、さらに、後に説明するように閉塞状態に対応する動作環境を推定して本実施の形態にかかるサーマル・マネジメントを行うことができる。放熱ファン駆動回路３１１には放熱ファン２１３が接続されている。
【００４２】
放熱ファン駆動回路３１１は、ＥＣ３０１の指示で放熱ファン２１３の回転速度をＰＷＭ制御して、所定の回転速度にステップ状に変化させる。放熱ファン駆動回路３１１は、放熱ファン２１３の回転速度を実測してフィードバック制御をする。振動センサ３１３は、圧電セラミックスに応力が加わると電荷が発生する性質を利用した加速度センサの一種で、加速度に比例した電荷を発生させることで電気信号を出力する。振動センサ３１３は、筐体の姿勢の変化を検出したり揺動を検出したりする加速度センサ３０９とは異なり、２０ＫＨｚないし１００ＫＨｚといった比較的振動数が高い衝撃的な加速度または振動を検出することができる。ＥＣ３０１は、振動センサ３１３から受け取ったアナログの振動信号をディジタル値に変換してＦＦＴ処理をし、最も変位が大きい波の基本振動数を計算する。
【００４３】
リッド・センサ３１５は、ディスプレイ筐体１１のリッド・オープン状態とリッド・クローズ状態を検出する。温度センサ３０７ａ〜３０７ｆは、図５に示すようにシステム筐体１５の内部の所定の位置に配置する。ＥＣ３０１は、ノートＰＣ１０が標準状態に存在するときに温度センサ３０７ａ〜３０７ｆを利用して、従来のサーマル・マネジメントを行う。
【００４４】
一例において温度センサ３０７ａ、３０７ｂは埋め込み型とし、それぞれＣＰＵ１０１、ＧＰＵ１０３のダイの中に形成する。温度センサ３０７ｃ〜３０７ｆは外付け型とし、システム筐体１５内の監視対象となるデバイスの近辺に配置する。タブレット・センサ３１９は、ディスプレイ筐体１１がタブレット・モードにセットされたことを検出する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２１は、ＥＣ３０１の指示で動作して各デバイスに所定の電圧の電力を供給する。
【００４５】
ＥＣ３０１は、ノートＰＣ１０をスリープ状態に遷移させる際に、システムから準備完了のイベントを受け取ると、所定のデバイスの電源を停止するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３２１に指示する。電源ユニット３２５は、電池、充電器、ＡＣ／ＤＣアダプタなどを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１５に電力を供給する。ＥＣ３０１は、ノートＰＣ１０がＤＣモードとＡＣモードのいずれで動作しているかを電源ユニット３２５の状態で検出する。
【００４６】
図４は、放熱ユニット２００の概要を例示的に説明するための斜視図である。図５は、放熱ユニット２００をシステム筐体１５の内部に配置した様子を模式的に示す平面図である。放熱ユニット２００は、ファン・チャンバ２１５、遠心式の放熱ファン２１３、ヒート・パイプ２０１、２０３、ヒート・シンク２０９、２１１、受熱部２０５、２０７を含んで構成されている。放熱ユニット２００は本発明の適用が可能な一例を示しており、本発明はここに示す構造に限定する必要はない。
【００４７】
たとえば本発明は、ヒート・パイプ２０１、２０３および受熱部２０５、２０７がないタイプの放熱ユニットに適用することもできる。また、放熱ファン２１３のタイプも遠心式に限定するものではない。さらに、放熱ファンの数や受熱部の数も図３に例示するものに限定する必要はない。放熱ファン２１３が生成した空気流は、吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂ、筐体内部、ファン・チャンバ２１５、ヒート・シンク２０９、２１１、および排気口１６、１７で構成する空気流路を通過する。
【００４８】
ファン・チャンバ２１５は、内部に放熱ファン２１３を収納し、表面に振動センサ３１３を取り付けている。放熱ファン２１３が生成した空気流は、ファン・チャンバ２１５にエネルギーを与えて振動させる。振動センサ３１３は、ファン・チャンバ２１５の振動数を検出する。ファン・チャンバ２１５、ヒート・シンク２０９、２１１はそれぞれアルミニウムや銅などの熱伝導率のよい金属材料で形成している。ファン・チャンバ２１５はヒート・シンク２０９およびヒート・シンク２１１に熱的に結合されている。ヒート・シンク２１１では、上板２１１ａと下板２１１ｂ（図示せず。）の間に複数の熱交換フィン２１１ｃが平行に配置され、各熱交換フィン２１１ｃの間に空気流路の一部となる複数のスリットが形成される。ヒート・シンク２０９も同様の構造である。
【００４９】
上板２１１ａには、ヒート・パイプ２０３の低温側の端部が結合される。ヒート・シンク２０９、２１１は、内部を通過する空気の温度が低いほど、また、空気量が多いほど多量の熱を放出することができる。受熱部２０５はＣＰＵ１０１が生成した熱を吸収してヒート・パイプ２０１に伝達し、ヒート・パイプ２０１はその熱をヒート・シンク２０９に伝達する。受熱部２０７は、ＧＰＵ１０３およびＩ／Ｏコントローラ１０５の熱を吸収してヒート・パイプ２０３に伝達し、ヒート・パイプ２０３はヒート・シンク２１１に伝達する。放熱ユニット２００がシステム筐体１５に取り付けられたときに、ヒート・シンク２０９は排気口１６に位置が整合し、ヒート・シンク２１１は排気口１７に位置が整合する。放熱ユニット２００は、受熱部２０５の四隅を４つのネジ２０６ａ〜２０６ｄで金属フレームに固定する。
【００５０】
放熱ユニット２００は、ファン・チャンバ２１５の中に取り付けられた放熱ファン２１３が回転してファン・チャンバ２１５の上面と下面に形成された開口部から放熱ファン２１３の軸方向に空気を吸引してヒート・シンク２０９、２１１から排気することにより熱をシステム筐体１０５の外部に放出する。放熱ユニット２００は、受熱部２０５、２０７から受け取った熱だけでなく、システム筐体１０５の内部に収納された他のデバイスの熱も放出する。
【００５１】
システム筐体１５には、側面の吸気口１８、１９、底面１５ａの吸気口３１ａ、３１ｂの他に、ネットワーク・ケーブル、ＵＳＢデバイス、および外部ディスプレイなどの端子やメモリ・カードの取り付け部などにも実質的に開口部が形成されている。放熱ファン２１３が回転するとシステム筐体１５の内部が負圧になり、それらの開口部から空気が流入して生成された空気流が電子デバイスの熱を拡散し、排気口１６、１７を通じて放出される。
【００５２】
排気口１６、１７および吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂは、ノートＰＣ１０が標準状態のときに、放熱ユニット２００が所定の放熱能力を有するように開口面積を決定している。ノートＰＣ１０の周囲に存在する障害物によりそれらが塞がれると、ヒート・シンク２０９、２１１を通過する空気の流量が減るため、放熱能力が低下して、デバイスが故障したり、システム筐体１５の温度が上昇して、ノートＰＣ１０を膝の上に置いて使用するユーザに不快感を与えたりする。
【００５３】
吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂは、システム筐体１５に収納するデバイスの配置を考慮して、システム筐体１５の内部から効率よく放熱できるように、それらの位置および開口面積を決めている。したがって、その一部が塞がれると空気流が変化して極部的な温度上昇をもたらすこともある。パワー・オン状態のノートＰＣ１０の排気口１６、１７および吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂを含む空気流路が部分的にまたは全体的に塞がれた状態を閉塞状態という。
【００５４】
閉塞状態に陥ると、放熱ファン２１３に対する空気流路の抵抗が増加する。図３に示したＴＡＴ３０５を利用した従来のサーマル・マネジメントは、閉塞状態でない標準状態を前提にしているため、閉塞状態のときは放熱ファン２１３の回転速度を上昇させたり、パフォーマンス・レベルを下げたりしても、デバイスやシステム筐体１５の温度を基準値以下に収めることはできない。図５において、温度センサ３０７ａ〜３０７ｆを、システム筐体１５の内部のさまざまな場所に配置している。ここに示した温度センサの位置および数は例示であり、システムに応じて位置および数を自由に選定することができる。
【００５５】
図６は、ノートＰＣ１０が閉塞状態に陥るシナリオの一例を説明するための図である。図６（Ａ）は、リッド・クローズ状態のノートＰＣ１０に外部ディスプレイ４０１、外付けキーボード４０３、および外付けマウス４０５を接続してデスクトップＰＣのように使用している様子を示している。このとき、ＡＣ／ＤＣアダプタ４０７を接続してＡＣモードで使用することが一般的である。
【００５６】
作業が終わると外付けのデバイスを外し、ＤＣモードにしてから鞄４０９に入れて持ち運ぶことがある。このときユーザは、リッド・クローズ状態のノートＰＣ１０がスリープ状態に遷移していると勘違いする場合がある。あるいは、リッド・クローズ状態でソフトウェアのアップデートを実行させておき、一定時間後にそれが終了していると勘違いしてパワー・オフ状態にすることなく鞄４０９に入れる場合がある。パワー・オン状態のノートＰＣ１０を鞄４０９に入れたり、スリープ状態で鞄に入れたノートＰＣ１０が所定の時刻にパワー・オン状態になったりすると閉塞状態に陥る。
【００５７】
図６（Ｂ）は、ノートＰＣ１０をタブレット・モードで使用する状態を示している。タブレット・モードのノートＰＣ１０は、リッド・クローズ状態にしなくてもそのまま鞄４０９に入るため、ユーザは事前にパワー・オフ状態やスリープ状態にしないことがある。図６（Ｃ）は、ノートＰＣ１０を膝に抱えて、クラムシェル・モードで使用している様子を示している。底面１５ａの吸気口３１ａ、３１ｂがユーザの膝で塞がれると、ノートＰＣ１０は閉塞状態になる。そして、底面１５ａの温度が上昇すると膝に不快を感じる。図６（Ｃ）の閉塞状態は、鞄４０９に収納された閉塞状態よりも閉塞度が小さいと想定することができる。
【００５８】
図６（Ｄ）は、リッド・クローズ状態のノートＰＣ１０が、クッション４１１のような柔らかい物の上に放置されてバックグランド・タスクを実行している様子を示している。ＡＣモードで使用されるノートＰＣ１０は、机やテーブルの上に置かれていることが一般的であるが、クッション４１１の上に放置されているときはＤＣモードの場合が多い。この場合は、主として吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂが塞がれ、場合によっては排気口１６、１７も塞がれてノートＰＣ１０は閉塞状態に陥る。図６（Ｄ）の閉塞状態も、鞄４０９に収納された閉塞状態よりは閉塞度が小さいと想定することができる。
【００５９】
［閉塞状態と振動数］
放熱ファン２１３が生成した空気流は、空気流路に静圧および動圧の変化を与えて振動させる。標準状態から閉塞状態に変化したときの空気抵抗の増加は、放熱ファン２１３が生成する空気流に変化をもたらし、さらに、それまで空気流路に与えていた振動にも変化をもたらす。空気流が生成したエネルギーが空気流路に与えた振動は、ネジ２０６ａ〜２０６ｄで結合された金属フレームに伝搬し、さらに、金属フレームと強固に結合されたマザー・ボードやシステム筐体１５に伝搬する。したがって、振動センサ３１３は、ファン・チャンバ２１５に代えて、振動が伝搬する金属フレーム、マザー・モードおよびシステム筐体のいずれかの場所に取り付けることもできる。
【００６０】
図７は、標準状態と閉塞状態で基本振動数が変化する様子を調べるための実験結果を説明するための図である。波形５１１〜５１５は、振動センサ３１３の出力をＥＣ３０１がＦＦＴ処理した状態を示している。波形５１１は、標準状態の基本振動数を示し、波形５１５は、吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂと排気口１６、１７をすべて塞いだ強い（閉塞度が大きい）閉塞状態の基本振動数を示し、波形５１３は吸気口１８、１９、３１ａ、３１ｂおよび排気口１６、１７の一部を塞いだ弱い（閉塞度が小さい）閉塞状態基本振動数を示している。
【００６１】
実験結果から、閉塞度が大きくなるほど基本振動数が上昇することがわかった。一例において実測した波形５１１の振動数ｆ１は１５ＫＨｚで、波形５１３の振動数ｆ２は１６ＫＨｚで、波形５１５の振動数ｆ３は１７ＫＨｚで相互に十分に区別できるだけ差がでていることがわかった。また、放熱ファン２１３の回転速度、または、振動センサ３１３の位置を変えたときは変位が変化するが、基本振動数は大きく変化せず、相互の区別ができることもわかった。
【００６２】
なお、本実施の形態の特徴は、振動センサ３１３を利用して閉塞状態と標準状態を区別することにあるので、あらかじめ実験して振動数が変化する傾向を把握しておけば、振動センサ３１３のタイプや取り付け場所によって、閉塞状態と標準状態の基本振動数が変化する傾向が図７に示したものと違っていてもよい。環境温度、気圧などの要因を考慮して、閉塞状態でのサーマル・マネジメントのために、標準状態と認定できる振動数レンジＬを設定し、弱い閉塞状態と認定できる振動数レンジＭを設定し、強い閉塞状態と認定できる振動数レンジＨを設定する。
【００６３】
そして、振動数レンジＬ、Ｍの境界には閾値Ｔｈ１を設け、振動数レンジＭ、Ｈの境界には閾値Ｔｈ２を設けている。閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２には、実測した振動数ｆが下位の周波数レンジから上位の周波数レンジに遷移したと判断する値と、上位の周波数レンジから下位の周波数レンジに遷移したと判断する値に、ヒステリシスを設けることができる。
【００６４】
［動作環境を判断する論理テーブル］
図８は、ノートＰＣ１０の動作環境を推定するための論理テーブル５０１の一例を示す図である。ここに動作環境は、閉塞状態を推定させるノートＰＣ１０の利用環境に相当する。ここでは一例として、標準状態を動作環境Ａとし、図６で例示的に説明したノートＰＣ１０がクッション４１１の上に放置された閉塞状態を動作環境Ｂとし、ノートＰＣ１０を膝の上で使用している閉塞状態を動作環境Ｃとし、ノートＰＣ１０を鞄４０９に収納した閉塞状態を動作環境Ｄとしている。動作環境Ｂ、Ｃは弱い閉塞状態に対応し、動作環境Ｄは強い閉塞状態に対応する。
【００６５】
動作環境Ｂ〜Ｄを識別することで、過度にパフォーマンス・レベルを低下させたり、スリープ状態に遷移させたりしてユーザの利便性を損なわないようにしながら、ノートＰＣ１０が熱暴走しないような安全性を確保したサーマル・マネジメントをすることができる。動作環境Ｂ〜Ｄは、ノートＰＣ１０の閉塞状態に関連する動作状態を複数の動作イベントの組み合わせから推定することができる。図８で○印は、各動作イベントが動作環境Ａ〜Ｄに対して成立することを示し、×印は成立しないことを示している。
【００６６】
動作イベントの一例として、ディスプレイ筐体１１の姿勢に関連するリッド・クローズ状態、クラムシェル・モード、およびタブレット・モードを採用する。ＥＣ３０１は、リッド・クローズ状態とクラムシェル・モードをリッド・センサ３１５の動作で判断し、タブレット・モードをタブレット・センサ３１９の動作で判断する。ここでは、リッド・クローズ状態、クラムシェル・モード、およびタブレット・モードは、相互に排反的な状態で、いずれか１つだけが成立すると想定している。
【００６７】
論理テーブル５０１は、リッド・クローズ状態のときは動作環境Ｃではないことを示し、クラムシェル・モードでは、動作環境Ｄではないことを示している。動作イベントの他の例として、キーボード２０またはタッチスクリーン１２に対するユーザ入力の有無を採用する。ユーザ入力の有無は、ＥＣ３０１がタッチスクリーン１２またはキーボード２０に対する入力の有無で判断する。ユーザ入力の有無の判定には一定の時間が必要であるため、いずれにも特定できない時間帯が存在することを想定している。論理テーブル５０１は、ユーザ入力があると特定できたときは、動作環境Ｂ、Ｄではないことを示し、ユーザ入力がないと特定できたときは動作環境Ｃではないことを示している。
【００６８】
動作イベントのさらに他の例として電源モードを想定する。電源モードは、ＥＣ３０１が電源ユニット３２３の状態から判断する。ＡＣモードとＤＣモードは排反的な状態である。論理テーブル５０１は、ＡＣモードのときは、動作環境Ｃ、Ｄではないことを示している。動作イベントのさらに他の例として、持ち運びされている間にノートＰＣ１０に発生する揺動の有無を採用する。
【００６９】
揺動の有無は、ＥＣ３０１が加速度センサ３０９の出力から判断する。揺動の有無の判定には一定の時間が必要であるため、いずれにも判断できない時間帯が存在する。論理テーブル５０１は、揺動があるときは動作環境Ｂではないことを示し、揺動がないときは動作環境Ｃではないことを示している。論理テーブル５０１はまた、動作環境Ａでは、いずれの動作イベントも生成される可能性があることを示している。
【００７０】
［動作環境を判定する手順］
図９は、論理テーブル５０１に基づいてＥＣ３０１が動作環境Ｂ〜Ｄを推定する手順を示すフローチャートである。ブロック６０１でノートＰＣ１０は、パワー・オン状態に遷移している。放熱ファン２１３は動作していても停止していてもよい。ブロック６０５でＥＣ３０１は、リッド・クローズ状態と判断したときはブロック６５１に移行し、リッド・クローズ状態と判断しないとき、すなわち、クラムシェル・モードまたはタブレット・モードと判断したときはブロック６０７に移行する。論理テーブル５０１は、リッド・クローズ状態のときに動作環境Ｂ、Ｄのいずれかであることを示している。
【００７１】
ブロック６５１でＥＣ３０１は電源モードを判断する。ＥＣ３０１はＡＣモードと判断したときは、ブロック６５３で動作環境Ｂと推定し、ＤＣモードと判断したときはブロック６５５で動作環境Ｄと推定する。ブロック６０７に移行するときは、クラムシェル・モードまたはタブレット・モードのいずれかであるが、ＥＣ３０１はこの時点で動作環境Ｂ〜Ｄを絞り込むことはできない。
【００７２】
ブロック６０７で、クラムシェル・モードと判断したときは、ブロック６３１に移行し、タブレット・モードと判断したときはブロック６０９に移行する。ブロック６３１に移行するときは、動作環境Ｂ、Ｃのいずれかである。ブロック６３１でＥＣ３０１は、ＡＣモードと判断したときは、ブロック６３３で動作環境Ｂと推定し、ＤＣモードと判断したときは、ブロック６３５で動作環境Ｃと推定する。
【００７３】
ブロック６０９に移行するときは、ＥＣ３０１はこの時点で動作環境Ｂ〜Ｄを絞り込むことはできない。ブロック６０９でＥＣ３０１はＡＣモードと判断したときは、ブロック６１１で動作環境Ｂと推定し、ＤＣモードと判断したときはブロック６７１に移行する。ブロック６７１に移行するときは、タブレット・モードでかつＤＣモードであるが、ＥＣ３０１はこの時点で閉塞状態Ｂ〜Ｄを絞り込むことはできない。
【００７４】
ブロック６７１でＥＣ３０１は、所定の時間内にユーザ入力があると判断したときはブロック６９１で動作環境６９１と推定する。所定の時間内にユーザ入力があると判断できないときはブロック６７３に移行する。ブロック６７３に移行するときは、ＥＣ３０１はこの時点で動作環境Ｂ〜Ｄを絞り込むことはできない。ブロック６７３でＥＣ３０１は、ユーザ入力がないと判断したときはブロック６７５に移行する。ＥＣ３０１はブロック６７５に移行するときは動作環境Ｂ、Ｄのいずれかと推定することができる。
【００７５】
ブロック６７５でＥＣ３０１は揺動があると判断したときは、ブロック６９３で動作環境Ｄと推定することができる。揺動があると判断できないときはブロック６７７に移行する。ブロック６７７に移行するときは、ＥＣ３０１はこの時点で残った動作環境Ｂと推定することができない。上記手順は、複数の動作イベントで動作環境を推定する方法の一例であり、本発明の範囲をここに示した動作イベントやアルゴリズムに限定するものではない。
【００７６】
［閉塞状態での第１のサーマル・マネジメント］
図１０、ノートＰＣ１０が閉塞状態のときに、動作環境に基づいてサーマル・マネジメントを実行する手順を示すフローチャートである。図１０の手順では、振動数で閉塞状態と判断したときは、推定した動作環境に基づいてプロセッサが発熱量を低減する量を制御する。ブロック７０１でＥＣ３０１は、図９の手順で現在の動作環境を推定する。ブロック７０３で、動作環境Ａ〜Ｄのいずれと推定していてもＥＣ３０１は、ＴＡＴ３０５を使用して従来からのサーマル・マネジメントを開始する。ＥＣ３０１は、温度センサ３０７ａ〜３０７ｆの検出温度が上昇していずれかが許容値に達したときに放熱ファン２１３を回転させる。
【００７７】
ＥＣ３０１は、温度が上昇するにしたがって、回転速度をステップ状に増加させ、温度が下降したときに回転速度をステップ状に低下させる。ノートＰＣ１０が動作環境Ａに存在する限り、ＥＣ３０１は、ＴＡＴ３０５を利用したサーマル・マネジメントでデバイスおよび筐体の温度を許容値に収めることができるが、論理テーブル５０１では動作環境Ａを推定することはできない。ブロック７０５でＥＣ３０１は、振動センサ３１３の出力から振動数ｆを計算する。振動数ｆが閾値Ｔｈ１未満のときにＥＣ３０１は標準環境Ａとみなし、ブロック７１５を経由してブロック７０５に戻り、従来からのＴＡＴ３０５を利用したサーマル・マネジメントを継続する。なお、ブロック７１５については後に説明する。
【００７８】
ブロック７０７でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ１を越えたと判断するとブロック７０９に移行する。この場合は、ノートＰＣ１０が弱い閉塞状態または強い閉塞状態に存在することになる。ブロック７０９でＥＣ３０１は、現在の動作環境をＤと推定していたときはブロック７１３に移行する。ブロック７１３でＥＣ３０１は、ＣＰＵ１０１に割り込みをかけて、ノートＰＣ１０をＳ３ステートまたはＳ４ステートのようなスリープ状態に遷移させる。あるいは、Ｓ５ステートのようなパワー・オフ・ステートに遷移させてもよい。いずれの場合もプロセッサの動作は停止する。
【００７９】
ノートＰＣ１０が動作環境Ｄに存在するときは、プロセッサがある程度の使用率で動作すると急激に温度が上昇するため、一例としてパフォーマンス制御ではなくプロセッサを停止させる制御をしている。ブロック７０９でＥＣ３０１は、動作環境Ｄと推定しないとき、すなわち、動作環境ＢまたはＣと推定したときはブロック７１１に移行する。ブロック７１１でＥＣ３０１は、プロセッサのパフォーマンス・レベルを低下させる。
【００８０】
ＥＣ３０１は、プロセッサのパフォーマンス・レベルをあらかじめ設定した動作環境Ｂ、Ｃで支障がない程度まで下げる。パフォーマンス・レベルの低下に代えてＥＣ３０１は、ＯＳを介在させてプロセッサが実行するタスクを制限することも可能である。たとえば、セキュリティ・スキャンはＣＰＵ１０１にとって大きな負荷になるが、閉塞状態のときはそれらを中断して、負荷の軽いタスクだけを実行するようにしてもよい。負荷の軽いタスクの一例ではWindows （Windowsは登録商標）8で搭載しているコネクテッド・スタンバイ（Connected Standby）を挙げることができる。コネクテッド・スタンバイを有効にしておくと、スリープ状態のときに、一定時間ごとにウェイクアップして通信を行い、通信が終了するとスリープ状態に遷移してバックグラウンドで通信を維持することができる。
【００８１】
ブロック７１１でノートＰＣ１０が動作環境Ｂに存在する場合は、クッションの上で安全性を確保しながら、低いパフォーマンス・レベルで、バックグランド・タスクを実行することができる。また、ブロック７１１でノートＰＣ１０が動作環境Ｃに存在する場合は、膝に不快を感じないで利用を継続することができる。ブロック７１１からブロック７０５に戻ったときに、ブロック７０７でＥＣ３０１が、振動数ｆが閾値Ｔｈ１未満と判断するとブロック７１５に移行する。ブロック７１５でＥＣ３０１は、パフォーマンス・レベルを１００％に復帰させる。またＥＣ３０１は依然として振動数ｆが閾値Ｔｈ１以上と判断し、ブロック７０９で動作環境Ｂ、Ｃに存在する状態から動作環境Ｄに存在する状態に変化したと判断したときは、ブロック７１３でスリープ状態に遷移させる。
【００８２】
［閉塞状態での第２のサーマル・マネジメント］
図１１、ノートＰＣ１０が、振動数ｆで閉塞度を判断してサーマル・マネジメントを実行する手順を示すフローチャートである。ブロック８０１からブロック８０７までは、ブロック７０１からブロック７０７までに対応する。ブロック８０７でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ１を越えて少なくとも弱い閉塞状態と判断するとブロック８０９に移行する。この場合は、ノートＰＣ１０が動作環境Ａに存在しないことになる。ブロック８０９でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ２を越えて強い閉塞状態と判断するとブロック８１３に移行する。
【００８３】
ブロック８１３でＥＣ３０１は、スリープ状態またはパワー・オフ状態への制御によりプロセッサの動作を停止する。ブロック８０９でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ２を越えていない弱い閉塞状態と判断するとき、すなわちＴｈ１≦ｆ＜Ｔｈ２と判断したときはブロック８１１に移行して、パフォーマンス・レベルを低下させる。ブロック８１１からはブロック８０５に戻ったときに、振動数ｆがブロック８０７で閾値Ｔｈ１未満に減少したと判断したとき、すなわち、標準状態に存在するようになったと判断したときは、ブロック８１５でＥＣ３０１はパフォーマンス・レベルを１００％に戻す。
【００８４】
［閉塞状態での第３のサーマル・マネジメント］
図１２は、振動数と動作環境の組み合わせで、サーマル・マネジメントを実行する手順を示すフローチャートである。図１２の手順では、振動数で判断した閉塞度と推定する動作環境の一致、不一致を判断してプロセッサが発熱量を低減する量を制御する。ブロック９０１からブロック９０７までは、ブロック７０１からブロック７０７までに対応する。ブロック９０７でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ１以上と判断したときはブロック９０９に移行し、閾値Ｔｈ１未満と判断したときはブロック９１９に移行する。
【００８５】
ブロック９０７でＥＣ３０１は、振動数ｆからノートＰＣ１０が標準状態に存在していないと判断するとブロック９０９に移行する。ブロック９０９でＥＣ３０１は、動作環境がＢまたはＣのいずれかであると推定したときはブロック９１７に移行し、動作環境がＢおよびＣのいずれでもないと推定したときはブロック９１１に移行する。ブロック９１９に移行する場合は、動作環境がＡまたはＤであると想定することができる。
【００８６】
ブロック９１１でＥＣ３０１は、振動数ｆが閾値Ｔｈ２以上と判断したときはブロック９１３に移行し、閾値Ｔｈ２未満と判断したときはブロック９１７に移行する。ブロック９１７でＥＣ３０１はパフォーマンス・レベルを低下させる。ブロック９１７、９０５、９０７の経路でブロック９１９に移行する場合は、パフォーマンス・レベルを１００％に復帰させてからブロック９０５に戻る。その時点でパフォーマンス・レベルが低下していないときは、ブロック９０７から直接ブロック９０５に戻る。
【００８７】
ブロック９１３でＥＣ３０１は、動作環境をＤと推定しないとき、すなわち動作環境Ａと推定したときはブロック９１７に移行し、動作環境をＤと推定したときはブロック９１５に移行してプロセッサを停止させる。上記の手順では、振動数ｆが閾値Ｔｈ１以上でかつ動作環境がＢまたはＣのときにブロック９１７に移行し、振動数ｆが閾値Ｔｈ２未満でかつ動作環境がＤのときにブロック９１５に移行する。Ｔｈ１≦ｆ＜Ｔｈ２の間は、ブロック９１７に移行する。この制御では、動作環境がＡのときに何らかの一時的な原因で強い閉塞状態になったときに、スリープ状態に遷移することを防ぐことができる。なお、ブロック９１３からブロック９１７に移行したときには、所定の時間だけ温度を監視して、パフォーマンス・レベルを下げても温度上昇が続くような場合は、スリープ状態に遷移させるようにしてもよい。
【００８８】
図９〜図１２の手順によれば、ユーザは、鞄４０９に入れる際に事前にノートＰＣ１０をスリープ状態に遷移させる操作をする必要がなくなる。また、リッド・クローズ状態やタブレット・モードでバックグランド・タスクを実行させた後に、スリープ状態にしないで鞄４０９に入れてもノートＰＣ１０が熱暴走するようなことがなくなる。
【００８９】
また、図６（Ａ）に示したように、リッド・クローズ状態でデスクトップＰＣのように使用する際に、鞄４０９に入れることを想定してあらかじめパフォーマンス制御する必要もなくなる。本実施の形態にかかる動作環境のサーマル・マネジメントは、振動センサ３１３とＦＦＴ処理機能を追加して従来のサーマル・マネジメントに加えて実現することができる。
【００９０】
また、振動数と動作環境を組み合わせてパフォーマンス制御とスリープ制御のいずれかを行うことにより、より適切に、ユーザの利便性の確保と熱暴走の防止を調和させることができる。これまで、振動センサで空気流の変化を検出する例を説明したが、本発明は空気流路が閉塞状態になったときに空気流路が生成する他の物理量を検出してサーマル・マネジメントを行うこともできる。
【００９１】
たとえば、空気流の変化で放熱ユニット２００が振動すると騒音が発生する。このとき振動センサに代えて、マイクロフォンのような音響センサで標準状態から閉塞状態に移行したときの空気流の変化を検出するようにしてもよい。また、閉塞状態になると放熱ファン２１３の所定の回転速度に対する空気流の量が減少する。空気流が低下すると空気流路の所定の位置における差圧も低下する。ＥＣ３０１は差圧から閉塞状態を検出することもできる。閉塞状態を２段階で区別する例を説明したが、３段階以上で区別して、それらに応じた発熱量の制限をするようにしてもよい。
【００９２】
発熱量の制御をプロセッサの発熱量を制御する例を説明したが、プロセッサの発熱量の制御とともにまたは単独でプロセッサ以外のデバイスの発熱量を制御するようにしてもよい。また、プロセッサの発熱量の低減にスリープ制御をする例を説明したが、スリープ制御に代えて、プロセッサの動作を維持しながら、深いスリーピング・ステート（Ｃｘステート）に遷移させるようにして大幅に発熱量を低減するようにしてもよい。
【００９３】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００９４】
１０  ノートＰＣ
１１  ディスプレイ筐体
１５  システム筐体
１６、１７  排気口
１８、１９、３１ａ、３１ｂ  吸気口
２０  キーボード
２００  放熱ユニット
２１３  放熱ファン
２１５  ファン・チャンバ
４１１  クッション
４０９  鞄
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月17日(2016.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と排気口を含む筐体を備えた電子機器であって、
デバイスと、
前記吸気口から取り入れた空気を、空気流路を通過させて前記排気口から放出する放熱ファンと、
前記空気流路の振動数を検出する振動センサと、
前記空気流路の振動数で前記吸気口および前記排気口またはいずれかの少なくとも一部が閉塞された閉塞状態と判断したときに前記デバイスの発熱量を低減するように制御するコントローラと
を有する電子機器。
【請求項２】
前記コントローラは、前記空気流路の振動数で判断した閉塞度に応じて発熱量を低減する量を決定する請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記放熱ファンがファン・チャンバに収納された遠心式のファンで、前記振動センサが前記ファン・チャンバの表面に取り付けられている請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記振動センサが、圧電セラミックスを採用した加速度センサである請求項１に記載の電子機器。
【請求項５】
吸気口と排気口を含む筐体を備えたクラムシェル型のコンピュータであって、
プロセッサと、
放熱ファンと前記排気口に位置が整合したヒート・シンクを含む放熱ユニットと、
前記放熱ユニットの振動数を検出する振動センサと、
前記筐体の内部に配置した温度センサと、
前記温度センサの出力に応じて前記放熱ファンの回転速度を制御し、前記振動センサの出力に応じて前記コンピュータの発熱量を制御するコントローラと
を有するコンピュータ。
【請求項６】
前記コントローラは、前記振動センサの出力から第１の閉塞状態と判断したときに前記プロセッサの発熱量を第１のレベルまで低下させ、前記第１の閉塞状態よりも閉塞度が大きい第２の閉塞状態と判断したときに前記プロセッサの発熱量を前記第１のレベルよりも小さい第２のレベルまで低下させる請求項５に記載のコンピュータ。
【請求項７】
前記コントローラは、前記第１の閉塞状態と判断したときに閉塞状態に関連する前記コンピュータの動作環境を推定して前記プロセッサの発熱量を制御する請求項６に記載のコンピュータ。
【請求項８】
前記コンピュータはタブレット・モードでの動作が可能で、前記コントローラはリッド・クローズ状態または前記タブレット・モードの間に前記振動センサの出力に応じて前記プロセッサの発熱量を制御する請求項５に記載のコンピュータ。
【請求項９】
筐体の内部に放熱ファンを収納するコンピュータが発熱量を制御する方法であって、
前記放熱ファンが空気流路を通過する空気流を生成するステップと、
前記空気流路の振動数を検出するステップと、
前記コンピュータが前記振動数に基づいて前記コンピュータの発熱量を低減するように制御するステップと
を有する方法。
【請求項１０】
前記振動数に基づいて前記空気流路に関する標準状態と閉塞状態のいずれかを判断するステップを有し、前記発熱量を低減するステップが前記閉塞状態と判断したときにプロセッサにパフォーマンス・レベルの低下または動作の停止をさせるステップを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記判断するステップが、第１の閉塞状態と該第１の閉塞状態より閉塞度が大きい第２の閉塞状態を判断するステップを含み、前記発熱量を低減するステップが、前記第２の閉塞状態と判断したときに前記第１の閉塞状態と判断したときよりも発熱量が小さくなるように前記プロセッサを制御する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の閉塞状態に対応する動作環境と前記第２の閉塞状態に対応する動作環境を推定するステップを有し、
前記発熱量を低減するステップが前記閉塞状態と判断したときにさらに前記推定した動作環境に基づいて前記プロセッサのパフォーマンス・レベルの低下または動作の停止のいずれかを実行するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記振動数から前記第１の閉塞状態と判断しかつ前記動作環境が前記第１の閉塞状態に対応していると推定したときに前記プロセッサのパフォーマンス・レベルを低下させ、前記振動数から前記第２の閉塞状態と判断しかつ前記動作環境が前記第２の閉塞状態に対応していると推定したときに前記プロセッサを停止させる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンピュータがクラムシェル型で、ユーザの膝上で使用されたときに前記第１の閉塞状態と推定し、鞄の中へ収納されたときに前記第２の閉塞状態と推定する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記動作環境を、前記コンピュータの筐体の状態、電源モード、ユーザ入力の有無、および筐体の揺動の有無のいずれかまたは複数の組み合わせで推定する請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
放熱ファンを搭載するコンピュータに、
前記放熱ファンが生成した空気流が空気流路に与える振動数を検出する機能と、
前記振動数に基づいて前記コンピュータが搭載するデバイスの発熱量を低減するように制御する機能と
を実現させるためのコンピュータ・プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
ブロック６７１でＥＣ３０１は、所定の時間内にユーザ入力があると判断したときはブロック６９１で動作環境Ｃと推定する。所定の時間内にユーザ入力があると判断できないときはブロック６７３に移行する。ブロック６７３に移行するときは、ＥＣ３０１はこの時点で動作環境Ｂ〜Ｄを絞り込むことはできない。ブロック６７３でＥＣ３０１は、ユーザ入力がないと判断したときはブロック６７５に移行する。ＥＣ３０１はブロック６７５に移行するときは動作環境Ｂ、Ｄのいずれかと推定することができる。