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技術 電子機器筐体のファン制御装置

出願人 株式会社東芝
発明者 杉山陽一
出願日 2008年2月20日 (12年4ヶ月経過) 出願番号 2008-039120
公開日 2009年9月3日 (10年9ヶ月経過) 公開番号 2009-200169
状態 特許登録済
技術分野 電気装置の冷却等
主要キーワード 追加ファン 小形基板 送風容量 ノート形パソコン ファン台 発熱容量 ファン動作 導電コイル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年9月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

電子機器使用電力量の無駄を省き、電力使用量の低減化を実現する。

解決手段

電子機器筐体2内を複数のファン3a,3b,…を用いて冷却するファン制御装置であって、電子回路装置1の使用電力計測する電力計4と、ファンの台数に応じた複数の電力しきい値を設定する電力しきい値設定メモリ11A及び電力計4で計測された使用電力と前記電力しきい値とを比較し、ファンの台数を増減制御する台数制御コントローラ5とを備えた電子機器筐体のファン制御装置である。

概要

背景

各種の電子部品を装着した基板などで構成される電子回路装置収納したラック、盤等の電子機器筐体は、電子回路装置の動作時にCPUを含んで各種の電子部品が発熱し、当該筐体内の温度が上昇する。そのため、電子機器筐体内の温度上昇を回避するために、冷却用ファンが設けられている。

通常,ノート形パソコンのような小型の電子機器は、冷却用ファンを1台設置しているが、例えば産業用計算機システムサーバディスクトップパソコン多機能処理用のCPUを含んだ電子機器等では、複数の冷却用ファンが設置されている。

このような電子機器では、常時,冷却用ファンを動作し続けることにより、筐体内の温度環境を良好な状態に保持し続けている。その結果、電子機器の使用電力量の無駄が多くなり、各企業とも年間を通して使用される電力量も相当大きな値となる。

そこで、従来、独立して動作する複数の回路パッケージを内蔵し、かつ、複数の冷却用ファンを設置した多機能化電子機器が提案されている(特許文献1)。

この電子機器は、複数の冷却用ファンを常時動作させるものではなく、回路パッケージの動作数に応じて冷却用ファンの台数を増やしたり、減らす制御を行っている。
特開平06−268388号公報

概要

電子機器の使用電力量の無駄を省き、電力使用量の低減化を実現する。電子機器筐体2内を複数のファン3a,3b,…を用いて冷却するファン制御装置であって、電子回路装置1の使用電力計測する電力計4と、ファンの台数に応じた複数の電力しきい値を設定する電力しきい値設定メモリ11A及び電力計4で計測された使用電力と前記電力しきい値とを比較し、ファンの台数を増減制御する台数制御コントローラ5とを備えた電子機器筐体のファン制御装置である。

目的

近年、二酸化炭素の排出量の削減が叫ばれており、各電子機器の使用電力量の低減化、ひいては各企業に対する二酸化炭素の排出量の削減が求められている折、企業内で使用される設備機器省電力対策が望まれている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

電子回路装置収納された電子機器筐体内を複数のファンを用いて冷却する電子機器筐体のファン制御装置において、前記電子回路装置の使用電力計測する電力計と、この電力計で計測された使用電力に基づいて前記ファンの台数増減制御する台数制御コントローラとを備えたことを特徴とする電子機器筐体のファン制御装置。

請求項2

請求項1に記載の電子機器筐体のファン制御装置において、前記台数制御コントローラは、前記ファンの台数に応じた複数の電力しきい値を設定する電力しきい値設定メモリと、前記電力計で計測された使用電力に基づいてファンの台数を決定し、当該ファンを動作制御する台数制御処理部とを有し、この台数制御処理部は、所定周期ごとに前記電力計で計測された使用電力が前記電力しきい値設定メモリに設定される電力しきい値以上となったとき、追加するファンを決定する台数追加判断手段と、この台数追加判断手段により前記使用電力が前記電力しきい値以下となったとき、当該使用電力が前記ファン追加前の電力しきい値以下か否かを判断し、以下の場合には前記追加ファンの停止を決定し、ファン追加前の電力しきい値以下でない場合には現状のファン台数と判断する現状維持判断手段と、前記台数追加判断手段によって決定された追加ファンまたは前記現状維持判断手段によって決定された停止ファンに対して動作または停止制御信号を出力するファン増減信号出力手段とを備えたことを特徴とする電子機器筐体のファン制御装置。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の電子機器筐体のファン制御装置において、前記台数制御コントローラは、前記電力計で計測された使用電力が全ファンを動作させる最大電力しきい値を超える所定の上限値に達したか否かを判断し、達したと判断されたときに異常警報を出力する異常警報出力手段を、さらに設けたことを特徴とする電子機器筐体のファン制御装置。

技術分野

0001

本発明は、各種の電子部品を装着した電子回路基板などで構成される電子回路装置収納した電子機器筐体内を冷却する冷却用ファン台数を制御する電子機器筐体のファン制御装置に関する。

背景技術

0002

各種の電子部品を装着した基板などで構成される電子回路装置を収納したラック、盤等の電子機器筐体は、電子回路装置の動作時にCPUを含んで各種の電子部品が発熱し、当該筐体内の温度が上昇する。そのため、電子機器筐体内の温度上昇を回避するために、冷却用ファンが設けられている。

0003

通常,ノート形パソコンのような小型の電子機器は、冷却用ファンを1台設置しているが、例えば産業用計算機システムサーバディスクトップパソコン多機能処理用のCPUを含んだ電子機器等では、複数の冷却用ファンが設置されている。

0004

このような電子機器では、常時,冷却用ファンを動作し続けることにより、筐体内の温度環境を良好な状態に保持し続けている。その結果、電子機器の使用電力量の無駄が多くなり、各企業とも年間を通して使用される電力量も相当大きな値となる。

0005

そこで、従来、独立して動作する複数の回路パッケージを内蔵し、かつ、複数の冷却用ファンを設置した多機能化電子機器が提案されている(特許文献1)。

0006

この電子機器は、複数の冷却用ファンを常時動作させるものではなく、回路パッケージの動作数に応じて冷却用ファンの台数を増やしたり、減らす制御を行っている。
特開平06−268388号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、以上のような特許文献の技術は、全ての回路パッケージが動作している場合には全部の冷却用ファンが動作し続けることになり、また、1つの回路パッケージが動作している場合には少なくとも1台の冷却用ファンが動作し続けることになり、前述したように使用電力量の無駄が多くなる。

0008

また、産業用計算機システム、サーバ等の電子機器は、一日中動作していることから、冷却用ファンの台数をなかなか減らせない問題がある
さらに、複数の冷却用ファンを備えた電子機器においては、機器筐体内の温度を計測し、その計測温度に基づいて冷却用ファンの台数を制御する方法が考えられる。

0009

しかし、この台数制御方法を採用した場合、外気温度変化に応じて筐体内の温度が影響を受けることが多い。例えば外気温度が高いとき、機器筐体内の温度が高くなるので、その計測温度の上昇に伴って冷却用ファンを増やすが、この増やした冷却用ファンの動作によって温度が急に下がると、再び、冷却用ファンを停止させることから、ファンの追加・停止による減少が繰り返される。また、機器筐体内の対流温度の影響を受け易く、ファンの動作・停止により筐体内の温度が時々刻々変化する。その結果、冷却用ファンの増減が繰り返され、その度に冷却用ファンの動作音間欠的に発生し、静かな環境の中で非常に障りな音が繰り返され、周囲の人に心理的な影響を与える問題がある。

0010

また、機器筐体内の計測温度に基づいて冷却用ファンの台数を制御する方法は、前述したように外気や対流の影響を受けて冷却用ファンの台数を制御することから、前述同様に使用電力が無駄に使用される可能性があり、省エネ化を実現することが難しい。

0011

近年、二酸化炭素の排出量の削減が叫ばれており、各電子機器の使用電力量の低減化、ひいては各企業に対する二酸化炭素の排出量の削減が求められている折、企業内で使用される設備機器省電力対策が望まれている。

0012

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電子機器の使用電力量の無駄を省き、電力使用量の低減化を実現する電子機器筐体のファン制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

上記課題を解決するために、本発明は、電子回路装置の収納された電子機器筐体内を複数のファンを用いて冷却する電子機器筐体のファン制御装置であって、前記電子回路装置の使用電力を計測する電力計と、この電力計で計測された使用電力に基づいて前記ファンの台数を増減制御する台数制御コントローラとを備えた構成である。

0014

なお、前記台数制御コントローラとしては、前記ファンの台数に応じた複数の電力しきい値を設定する電力しきい値設定メモリと、前記電力計で計測された使用電力に基づいてファンの台数を決定し、当該ファンを動作制御する台数制御処理部とを有し、
この台数制御処理部は、所定周期ごとに前記電力計で計測された使用電力が前記電力しきい値設定メモリに設定される電力しきい値以上となったとき、追加するファンを決定する台数追加判断手段と、この台数追加判断手段により前記使用電力が前記電力しきい値以下となったとき、当該使用電力が前記ファン追加前の電力しきい値以下か否かを判断し、以下の場合には前記追加ファンの停止を決定し、ファン追加前の電力しきい値以下でない場合には現状のファン台数と判断する現状維持判断手段と、前記台数追加判断手段によって決定された追加ファンまたは前記現状維持判断手段によって決定された停止ファンに対して動作または停止制御信号を出力するファン増減信号出力手段とを設けた構成である。

発明の効果

0015

本発明によれば、電子機器の使用電力量の無駄を省くことができ、各企業内で使用される電子機器の使用電力量を大幅に低減でき、ひいては二酸化炭素の排出量の削減にも大きく貢献できる電子機器筐体のファン制御装置を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る電子機器筐体のファン制御装置の一実施形態を示す構成図である。

0017

同図において、1は各種の電子部品を装着した少なくとも1つ以上の回路基板を備えた電子回路装置、2は電子回路装置1を内蔵したラック、盤等の電子機器筐体であって、この電子機器筐体2には複数の冷却用ファン3a,3b,3c,…が設置されている。

0018

本発明に係る電子機器筐体のファン制御装置としては、電子回路装置1の電源供給ライン等に設けられ、当該電子回路装置1の使用電力を計測する電力計4と、この電力計4で計測された使用電力に基づいて冷却用ファン3a,3b,3c,…の動作台数を増減制御するCPUを備えた台数制御コントローラ5とが設けられている。

0019

電力計4は、小形基板上に例えば変流器(CT)及び変成器(PT)などと等価な構成回路,例えば導電コイル回路が形成され、当該コイル状の形成回路から得られる通電電流電圧とを取り出し、電子回路装置1の使用電力を計測するワンチップ形電力計等が使用されるが、その他従来周知の種々の電力計が用いられる。

0020

台数制御コントローラ5は、電力計4で計測された使用電力に基づいて冷却用ファン3a,3b,3c,…の動作台数を制御する機能を持っている。なお、台数制御コントローラ5は、電力計4で計測された使用電力がアナログデータである場合、デジタル的な使用電力に変換するA-D変換機能(図示せず)を備えている。

0021

台数制御コントローラ5は、図2に示すようにデータ格納メモリ11と、CPUで構成された台数制御処理部12とが設けられ、さらにスピーカ14や警報表示用のランプ15が設けられている。

0022

データ格納メモリ11には少なくとも複数の電力しきい値データw1,w2,w3,w4(w1<w2<w3<w4)を格納する電力しきい値設定部11A及び冷却用ファン3a,3b,3c,…の動作状態を管理するファン動作管理用テーブル11Bとが形成されている。

0023

電力しきい値設定部11Aに設定される電力しきい値データw1,w2,w3,w4は、例えば電子回路装置1を構成する各電子回路素子動作特性保証する温度範囲などを考慮しつつ決定され、任意に設定変更可能である。

0024

台数制御処理部12は、電力計4で計測された使用電力と電力しきい値設定部11Aに設定する所定の電力しきい値とを比較し、使用電力が所定の電力しきい値以上になったときにファンの台数を追加する判断を行う台数追加判断手段12Aと、使用電力が所定の電力しきい値以上でないと判断されたとき、先に追加したファンを停止するか、現状のファンの台数とするかを判断する現状維持判断手段12Bと、台数追加判断手段12A及び現状維持判断手段12Bにてファン追加または先に追加したファンの停止と判断されたとき、ファン増減信号となる動作・停止指令を出力するファン増減信号出力手段12Cと、電力計4で計測された使用電力が全ファン3a,3b,3c,…を動作させる最大電力しきい値を超える所定の上限値に達したか否かを判断し、達したと判断されたときに異常警報を出力する異常警報出力手段12Dとが設けられている。

0025

次に、以上のような電子機器筐体のファン制御装置の作用について、図3及び図4を参照して説明する。

0026

ファン制御装置は、動作が開始すると、台数制御処理部12の台数追加判断手段12Aが実行する。台数追加判断手段12Aは、所定の周期ごとに電力計4で計測された電子回路装置1の使用電力を取り込んだ後、この使用電力と電力しきい値設定部11Aから読み出した第1の電力しきい値w1とを比較し、当該使用電力が第1の電力しきい値w1以上か否かを判断する(S1)。

0027

ここで、使用電力が第1の電力しきい値w1以上と判断された場合、予めファン追加の順序を規定するファン動作管理用テーブル11Bを参照し、その追加順序に従ってファン3aを追加すると決定し、ファン動作管理用テーブル11Bのファン3aに相当するエリアに例えば「1」を設定する(S2)。

0028

なお、ファン追加の順序は、例えば同一送風容量のファンの場合には電子回路装置1に対する影響度の大きい、つまり最も冷却効果の大きいファンから徐々影響度の小さいファンを追加していく順序が望ましい。

0029

また、異なる送風容量のファンの場合には、使用電力の削減の観点から、最も冷却効果の小さいファンから徐々大きくなるファンを追加していく順序が望ましい。なぜならば、使用電力がファン1台を追加すれば十分に足りる電力しきい値近傍にある場合が多い為である。

0030

さらに、電子機器筐体2に複数の冷却用ファン3a,3b,3c,…が分散配置されている場合、耐熱温度の低い電子部品から高い電子部品の近くに配置される順序に従ってファンの台数を追加するとか、あるいは最も発熱容量の大きい電子部品近くのファンから順次発熱容量の小さい電子部品近くのファンの台数を追加することも考えられる。

0031

追加するファン3aが決定されると、ファン増減信号出力手段12Cを実行する。ファン増減信号出力手段12Cは、追加するファン3aに対して駆動電力を供給する動作制御を実行し(S3)、ファン3aを動作させる。

0032

しかる後、台数制御処理部12は、所定周期に達したか否かを判断し(S4)、未だ達していない場合にはファン3aの動作を継続させる。ここで、所定周期に達したと判断された場合には、引き続き、台数追加判断手段12Aを実行する。すなわち、台数追加判断手段12Aは、電力計4で計測された使用電力を取り込んだ後、この使用電力と電力しきい値設定部11Aから読み出した第2の電力しきい値w2とを比較し(S5)、当該使用電力が第2の電力しきい値w2以上の場合には前述したS2,S3と同様に所定の追加順序に従ってファン3bを追加決定し(S6)、追加するファン3bに対して駆動電力を供給する動作制御を実行し(S7)、ファン3bを動作させる。

0033

ところで、ステップS5において、使用電力が第2の電力しきい値w2以上でない場合には現状維持判断手段12Bを実行する。

0034

この現状維持判断手段12Bは、使用電力と前述したファン3a追加前の第1の電力しきい値w1以下か否かを判断し(S8)、以下の場合にはファン動作管理用テーブル11Bを参照し、追加ファン3aの停止を決定した後(S9)、ファン増減信号出力手段12Cを実行する。ファン増減信号出力手段12Cは、停止するファン3aに対する駆動電力を遮断する停止制御を実行し(S10)、ファン3aを停止させる。

0035

一方、ステップS8において、使用電力が前述したファン3a追加前の第1の電力しきい値w1以下でないと判断されたとき、現状のファン台数が適正と判断し、ステップS3に戻ってファン3aの動作を継続させる。

0036

以上のようにして、使用電力が高くなるほどファンの台数を追加し、また、使用電力が徐々に降下するに従って所定の順序でファンを停止していく。

0037

そして、台数制御処理部12の台数追加判断手段12Aが使用電力と第nの電力しきい値wnとを比較し(S21)、使用電力が第nの電力しきい値wn以上である場合には前述同様にファン3n(図示せず)を追加決定し(S22)、ファン3nを動作させる(S23)。ファン3nを動作させた後、所定周期に達したとき、使用電力と電力しきい値設定部11Aなどに設定される第nの電力しきい値よりも高い異常と見なす所定の上限値と比較し(S24,S25)、使用電力が所定の上限値を超えたときには異常警報出力手段12Dを実行する。

0038

異常警報出力手段12Dは、使用電力が所定の上限値を超えたときに異常と判断し、スピーカ14から異常警報を出すか、あるいはランプ15を点滅させるなどにより異常警報を出力し、オペレータの指示を促す(S26)。

0039

従って、以上のような実施の形態によれば、電力計4で計測された電子回路装置1の使用電力に基づいて冷却用ファンの動作台数を制御することから、使用電力が外気温度や筐体内の対流の影響を受け難いこと及び電子回路装置1の使用電力と電子回路装置1を構成する電子回路素子周辺の温度はほぼ比例関係を有していること等から、従来のように頻繁に冷却用ファンの動作・停止を繰り返すことが無くなり、間欠的に耳障りな音が発生するのを抑制できる。

0040

また、電子回路装置1の使用電力は、外気温度や筐体内の対流の影響を受け難いだけでなく、電子回路装置1の動作状態に依存して変化するので、電子回路装置1の動作状態に応じて合理的に冷却用ファン3a,3b,…の動作台数を制御でき、冷却用ファンの動作・停止を繰り返して無駄に電力を消費する問題を改善でき、電力しきい値データの値を考慮しつつ体系的ないし規則性を持たせて使用電力量を削減でき、合理的に省エネを図ることができる。

0041

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

図面の簡単な説明

0042

本発明に係る電子機器筐体のファン制御装置の一実施の形態を示す構成図。
図1に示す台数制御コントローラの一構成例を示す図。
本発明に係る電子機器筐体のファン制御装置の一連処理手順を説明する図。
時間と使用電力との関係を示す図。

符号の説明

0043

1…電子回路装置、2…電子機器筐体、3a,3b,3c,…冷却用ファン、4…電力計、5…台数制御コントローラ、11…データ格納メモリ、11A…電力しきい値設定部、11B…ファン動作管理用テーブル、12…台数制御処理部、12A…台数追加判断手段、12B…現状維持判断手段、12C…ファン増減信号出力手段、13D…異常警報出力手段、14…スピーカ、15…ランプ、11…。

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