JP6064243B2

JP6064243B2 - 情報処理装置

Info

Publication number: JP6064243B2
Application number: JP2013210321A
Authority: JP
Inventors: 尚之伊藤; 健太郎秀島; 伸也佐藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: JP2014102818A; US20140111935A1; US9436236B2

Description

本開示は、筐体内部に備えられた冷却用や放熱用などのファンの回転を適切に制御する情報処理装置に関する。

パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリなどの熱を発生する部品が実装されている。このため、このような部品の発熱によってコンピュータ動作への影響が及ばないように、パソコン内部には、発熱する部品を冷却するためのファンや筐体内の熱を外部に放出させるためのファンが備えられている。なお、以下の本明細書の説明では、冷却用や放熱用などのファンを「冷却ファン」と総称して記載することにする。

この冷却ファンの制御については、様々な方法が提案されている。
例えば、特許文献１に、パソコン内部のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の振動を検知し、ＨＤＤの振動が大きくなった場合に冷却ファンの回転を停止させる技術が開示されている。これにより、特許文献１に技術では、冷却ファンの回転による振動の影響でＨＤＤ性能が劣化することを防いでいる。

また、特許文献２に、パソコンを机上で使用しているか、膝上で使用しているかを検知し、膝上で使用している場合に冷却ファンの回転数を上げる技術が開示されている。これにより、特許文献２に技術では、膝上で使用する場合には冷却ファンの回転数を上げて発熱部の温度を抑えることで、ユーザが膝に熱さを感じ難くする効果を期待できる。

特開２０１２−０９４２１４号公報特開２００７−１７２０４２号公報

本開示は、冷却ファンなどの回転部材を制御して、回転部材から生じる異音やノイズを低減させる情報処理装置を提供する。

本開示における情報処理装置は、筐体の姿勢の変化を検出するセンサと、冷却ファンなどの回転部材と、回転部材の回転を制御する制御部とを備える。そして、制御部は、センサによって筐体の姿勢の変化が検出されると、回転部材の回転を停止させまたは回転数を通常動作時よりも低下させ、その後センサによって筐体の姿勢の変化が検出されなくなると、回転部材の回転を通常動作時の状態に戻す制御を行う。

本開示における情報処理装置は、筐体の姿勢の変化に応じて冷却ファンなどの回転部材の回転を制御するので、回転部材から生じる異音やノイズを低減させることができる。また、本開示における情報処理装置は、筐体の姿勢の変化がなくなれば、回転部材の回転を制御前の通常動作状態に戻すので、発熱部品への冷却性能も維持することができる。

一実施形態に係る情報処理装置１の外観を示す図図１に示した情報処理装置１の本体ユニット２０の上面を透過させて、本体ユニット２０の内側構造の一部を露出させた一例を示す図情報処理装置１の表示ユニット１０に収容される機能のうち、本開示において特徴のある構成を示した機能ブロック図図２に示した冷却ファン３３のＡ−Ａ断面に関して、回転構造部分を簡易的に描画した図情報処理装置１の動きに伴う冷却ファン３３の状態変化を説明する図情報処理装置１のファン制御回路３６が行うファン制御方法の処理手順を示すフローチャート

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

以下、図１〜図６を参照して、一実施形態を説明する。
［１．構成］
図１は、一実施形態に係る情報処理装置１の外観を示す図である。図１では、情報処理装置１として、ノートパソコンを例示しているが、本開示が適用される情報処理装置１は、冷却ファンを備えた機器であればその形状や大きさなどに特に限定はなく、例えばタブレットタイプのパソコンも対象となる。

図１に示す情報処理装置１は、表示ユニット１０および本体ユニット２０で構成され、表示ユニット１０は、ヒンジ部１１によって本体ユニット２０に開閉自在に取り付けられている。表示ユニット１０の前面（閉状態で本体ユニット２０と対向する側）には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示画面１２が備えられている。本体ユニット２０の上面（閉状態で表示ユニット１０と対向する側）には、キーボードなどの文字入力部２１やタッチパッドなどのポインティングデバイス２２などが備えられている。なお、特に図示はしないが、本体ユニット２０の上面や側面には、電源スイッチなどの操作ボタン、マイクやスピーカ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やメモリカードなどのメディア挿入口、およびＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの接続端子が、情報処理装置１の仕様に応じて適宜搭載される。

表示ユニット１０は、略直方体の箱形をしており、文字入力部２１およびポインティングデバイス２２の下側内部には、図２に示すようにセンサ部３１、電子回路基板３２、冷却ファン３３、ハードディスクドライブ（図示せず）、ＤＶＤドライブなどのメディア駆動部（図示せず）などが収容されている。図２は、図１に示した情報処理装置１の本体ユニット２０の上面を透過させて、本体ユニット２０の内部構造の一部を露出させた一例を示す図である。なお、図２に示す本体ユニット２０の内部構造は一例であって、収容部品の配置がこれに限定されるものではない。

図３は、情報処理装置１の本体ユニット２０に収容される機能のうち本開示において主要な構成であるセンサ部３１、電子回路基板３２、および冷却ファン３３の繋がりを示した機能ブロック図である。

センサ部３１は、本体ユニット２０の内部温度を検知する温度センサ３４、および情報処理装置１（筐体）の傾きや回転などの動きを検知する動きセンサ３５を含む。動きセンサ３５には、例えば角速度センサ、加速度センサ、および／または地磁気センサなどが用いられる。センサ部３１で検知された結果（角速度、加速度、および／または地磁気など）は、電子回路基板３２に送出される。電子回路基板３２には、情報処理装置１をコンピュータとして機能させるための様々な部品や回路などに加え、センサ部３１で検出された内容に従って冷却ファン３３を制御するファン制御回路３６が実装されている。ファン制御回路３６は、動きセンサ３５の検出内容に応じて、冷却ファン３３の回転を制御する。例えば、ファン制御回路３６は、温度センサ３４の検出温度が高温であれば冷却ファン３３の回転速度を上げ、低温であれば冷却ファン３３の回転速度を下げるように制御する。加えて、ファン制御回路３６は、動きセンサ３５の検出値に応じて、後述する特徴的な冷却ファン３３の制御を行う。冷却ファン３３は、情報処理装置１が稼働することに伴って発熱する部品（例えばＣＰＵ）を冷却するためのファンである。図２では、冷却対象となる部品が、冷却ファン３３の下側に配置されている例を示している。

［２．動作］
次に、上記構成による一実施形態に係る情報処理装置１が実行するファン制御方法を、具体的に説明する。
なお、具体的なファン制御方法を説明する前に、本出願の発明者が知見した情報処理装置１の動きと冷却ファン３３との関係を説明する。

通常、据え置き型のデスクトップパソコンは、机上等の固定位置（静止状態）で使用されることが多い。このため、冷却ファンは、安定的かつ静音で回転し続けることができる。しかし、ノートパソコンやタブレットパソコンのような可搬型のパソコンでは、稼働中に様々な方向に持ち上げたり傾けたり回転させたりする動きが生じる場合がある。このような動きが生じた場合には、冷却ファンから異音やノイズが発生することがある。
そこで、冷却ファンから異音やノイズの発生について、次のような考察を行った。

図４は、図２に示した冷却ファン３３のＡ−Ａ断面に関して、回転構造部分を簡易的に描画した図である。図４に示すように、本実施形態の冷却ファン３３は、ファンのシャフト３３ａが円筒形状の軸受け部３３ｂ内に挿入され、回転軸を中心にファンが回転可能な構造となっている。シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの隙間３３ｃには、オイルなどの摩擦係数が小さい潤滑部材（図示せず）が充填されており、軸受け部３３ｂが回転自在にシャフト３３ａを支えている。

今、冷却ファン３３が水平状態で回転している情報処理装置１を、矢印Ｂの方向へ傾ける場合を考える（図５（ａ））。この場合、冷却ファン３３の軸受け部３３ｂは、情報処理装置１（筐体）と物理的に固定されているため、情報処理装置１の傾きと同じ角度で傾くことになる。これに対して、冷却ファン３３のシャフト３３ａは、潤滑部材を介して軸受け部３３ｂ、つまり情報処理装置１と間接的に固定されている状態であるため、情報処理装置１の動きに追従できず箇所Ｃにおいて軸受け部３３ｂに接触することや（図５（ｂ））、情報処理装置１の傾き以上に傾いて箇所Ｄにおいて軸受け部３３ｂに接触することが考えられる（図５（ｃ））。この回転するシャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触は、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの回転摩擦を生じて異音やノイズを発生させる原因となる。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）のいずれの状態になるのかは、情報処理装置１を傾ける速度や角度などに依存する。

なお、情報処理装置１の動きが止まり同じ状態が維持されれば、たとえ情報処理装置１が傾いた状態であったとしても、シャフト３３ａが自身の回転動作で軸受け部３３ｂの中心位置に復帰する（図５（ｄ））。このため、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触が解消され、異音やノイズもなくなる。

本出願の発明者は、上述した知見に基づいて、情報処理装置１が動いた時に適切に冷却ファン３３の回転を制御することにより、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとが接触した際の異音やノイズを低減できることを新たに見出し、以下に説明するファン制御方法を創案した。
図６は、一実施形態に係る情報処理装置１のファン制御回路３６が行うファン制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

図６を参照して、情報処理装置１が静止状態にあり、冷却ファン３３が通常の回転を行っている場合（ステップＳ６１）において、ファン制御回路３６は、センサ部３１によって情報処理装置１の動きが検出されたか否かを判断する（ステップＳ６２）。この「動き」とは、水平に対する情報処理装置１の傾き角度の有無を指すのではなく、直前の情報処理装置１の方向および傾きから現在の情報処理装置１の方向および傾きへの変化、換言すれば情報処理装置１の「姿勢の変化」の有無を指す。これは、図５（ｄ）で説明したように、情報処理装置１が傾いた状態であっても、動きが停止していれば、異音やノイズが生じないためである。よって、本ファン制御方法では、情報処理装置１の姿勢に変化が生じたか否かを、センサ部３１の動きセンサ３５を用いて検出する。例えば、動きセンサ３５が角速度センサである場合、角速度センサによって角速度が検出されれば、情報処理装置１の姿勢に変化が生じたと判断する。

ここで、情報処理装置１の姿勢に変化が生じれば、すべてシャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触が生じるというわけではない。つまり、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触が生じるか否かは、情報処理装置１を動かす速度や方向、およびシャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの隙間３３ｃに充填されている潤滑部材の粘度や分量に依存する。情報処理装置１が動いた場合でも、シャフト３３ａが潤滑部材を押し退けて軸受け部３３ｂに到達するだけの力を生じなければ（潤滑部材にシャフト保持力があれば）、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触は発生しない。また、情報処理装置１の動いた方向が、冷却ファン３３の回転軸（シャフト３３ａの中心軸）の方向であれば、シャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触は発生しない。さらに、情報処理装置１の動いた方向が、冷却ファン３３の回転軸（シャフト３３ａの中心軸）と垂直な方向であれば、潤滑部材の全体でシャフト３３ａの動きを支えることになるので、図５（ｂ）の場合と比べてシャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触は発生し難くなる。

従って、ステップＳ６２では、動きの速度に関して所定の閾値を設けて、動きセンサ３５で検出された値が閾値を超えるか否かを判定することで、情報処理装置１の姿勢に変化があったか否かを検出してもよい。例えば、動きセンサ３５が角速度センサである場合、所定の角速度を閾値として設けて、角速度センサによって検出された角速度が閾値以上になれば、情報処理装置１の姿勢に変化が生じたと判断する。また、動きの方向に関しては、検出対象から除外する方向（例えば、冷却ファン３３の回転軸と水平および垂直な方向）を予め設定しておき、検出対象だけで情報処理装置１の動きがあったか否かを検出してもよい。

ステップＳ６２において情報処理装置１の姿勢の変化が検出されると（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、ファン制御回路３６は、冷却ファン３３の回転を停止させるまたは回転速度を下げる（回転数を少なくする）制御を行う（ステップＳ６３）。

上述したように、情報処理装置１の動きに伴うシャフト３３ａと軸受け部３３ｂとの接触は、基本的には避けられない。ここで問題となるのは、軸受け部３３ｂに接触するシャフト３３ａが回転していて摩擦が生じることである。そこで、本ファン制御方法では、シャフト３３ａが軸受け部３３ｂと接触する可能性がある情報処理装置１の姿勢の変化が検出されると、接触前に冷却ファン３３の回転を停止させるか、または摩擦による異音やノイズが許容可能なレベルとなる速度まで冷却ファン３３の回転速度を低下させる制御を行う。なお、冷却ファン３３の回転を停止させる場合、冷却ファン３３への通電を切断した後も惰性でしばらく回転することを考慮して、例えば、少し早めに停止させるか、ブレーキ機構を設けて瞬時に停止させることが考えられる。

ステップＳ６３において冷却ファン３３の回転停止または回転速度低下の制御が行われた後、ファン制御回路３６は、情報処理装置１の姿勢の変化が収まったか（シャフト３３ａが軸受け部３３ｂに接触するほどの動きではなくなった）否かを判断する（ステップＳ６４、Ｓ６５）。ここで、情報処理装置１の姿勢の変化は、動きセンサ３５を用いて検出することができる。例えば、動きセンサ３５が角速度センサである場合、所定の角速度を閾値として設けて、角速度センサによって検出された角速度が閾値未満になれば、情報処理装置１の姿勢に変化がなくなった（シャフト３３ａが軸受け部３３ｂに接触するほどの動きではなくなった）と判定する。そして、情報処理装置１の姿勢の変化が収まったと判定した場合（ステップＳ６４；Ｙｅｓ）、ファン制御回路３６は、冷却ファン３３の回転を制御前の通常動作時の状態に戻す（ステップＳ６５）。

なお、このステップＳ６４では、情報処理装置１の姿勢の変化が収まったか否かを検出して回転状態を自動復帰させる手法以外にも、所定時間の経過を判定することで、情報処理装置１の姿勢の変化が収まったか否かを検出してもよい。この所定の時間経過後に冷却ファン３３の回転を自動的に元に戻す理由は、動き始めから数秒も経てば、情報処理装置１はどこかの場所に落ち着いて静止状態を保っていると予想できるからである。
なお、この場合、ステップＳ６２で設定する閾値とステップＳ６４で設定する閾値とを異ならせて姿勢変化の判断にヒステリシスを持たせるようにすれば、閾値近辺の姿勢変化によって冷却ファン３３の回転数が頻繁に切り替わるといった望ましくない状態を回避でき、安定したファン制御を行うことができる。

上述したステップＳ６２〜Ｓ６５の処理は、情報処理装置１の電源オフなど、ファン制御終了の明示的な指示を受け付けるまで繰り返し行われる（ステップＳ６６）。

［３．効果等］
以上のように、本実施形態によれば、情報処理装置１に姿勢の変化があれば冷却ファン３３の回転を停止させるか、または冷却ファン３３の回転速度を低下させる制御を行う。これにより、冷却ファン３３のシャフト３３ａが軸受け部３３ｂと接触することを回避できる、または接触したとしても摩擦による異音やノイズを許容可能なレベルまで低減させることができる。
また、本実施形態によれば、所定時間の経過後か、情報処理装置１の姿勢変化がなくなれば、冷却ファン３３の回転を制御前の通常動作時の状態に戻す。これにより、発熱部品への冷却性能も維持することができる。

（他の実施の形態）
一実施形態では、情報処理装置１の一例としてノートパソコンを説明したが、情報処理装置１は、姿勢が変化する可能性がある機器であれば何でもよい。従って、情報処理装置１は、ノートパソコンに限定されず、例えばヒンジ部１１を有さないタブレットパソコンなどであってもよい。
また、一実施形態では、冷却ファン３３の一例として発熱部品を冷却するファンを説明したが、冷却ファン３３は、情報処理装置（筐体）を冷却するファンであればよい。従って、冷却ファン３３は、部品冷却用に限定されず、例えば情報処理装置（筐体）内の熱を外部に放出させるための循環ファンなどであってもよい。
また、ファン以外でも、図４に示されるような軸受け部３３ｂとシャフト３３ａとから構成される回転部材を有するものであれば、例えばハードディスクドライブや光ディスクドライブ等にも適用できる。ハードディスクや光ディスクを回転させるシャフトが潤滑部材を介して軸受け部に支えられている構造であれば、回転摩擦による異音やノイズが発生する原因となり得るからである。この場合、図６で説明したフローと同様の制御を行うことで同様の効果を得ることができる。

なお、一実施形態において、情報処理装置（筐体）の姿勢の変化を検出した際、ハードディスクのヘッドを退避させる動作を行ってもよい。ハードディスクに衝撃が加わると、ヘッドとディスクとの接触によりディスクが損傷することがある。そこで、衝撃が加わる前にヘッドを退避させ、ディスクの損傷を防止しようとするものである。
例えば、情報処理装置１を持ち歩いている際に落下させたり、何かに衝突させたりすると、ハードディスクに衝撃が加わり、ディスクが損傷することがある。ここで情報処理装置１が落下したり何かに衝突したりする際には、その前に情報処理装置１の姿勢が変化する。例えば、落下するときには、ユーザの手から離れた際に情報処理装置１の姿勢が変化し、その後落下に至る。また何かに衝突するときには、情報処理装置１が何かに向かって動き、その姿勢が変化した後に衝突に至る。そこで、情報処理装置１の姿勢の変化を検出した時点でヘッドの退避動作を行うことで、ハードディスクが衝撃を受ける前にヘッドを退避させることができ、ディスクの損傷を防止することができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、一実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
従って、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、筐体内部に冷却用や放熱用などのファンを備えた情報処理装置に適用可能である。具体的には、ノートパソコンやタブレットパソコンなどに、本開示は適用可能である。

１情報処理装置
１０表示ユニット
１１ヒンジ部
１２表示画面
２０本体ユニット
２１文字入力部
２２ポインティングデバイス
３１センサ部
３２電子回路基板
３３冷却ファン
３３ａシャフト
３３ｂ軸受け部
３３ｃ隙間
３４温度センサ
３５動きセンサ
３６ファン制御回路

Claims

筐体の姿勢の変化を検出するセンサと、
筐体を冷却するための冷却ファンである回転部材と、
前記回転部材の回転を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記センサによって検出される値が第１の閾値以上になると、前記回転部材の回転を停止させまたは回転数を通常動作時よりも低下させ、その後前記センサによって検出される値が前記第１の閾値とは異なる第２の閾値未満になると、前記回転部材の回転を通常動作時の状態に戻す制御を行う、
情報処理装置。
前記センサは、角速度センサ、加速度センサ、および地磁気センサの少なくとも１つを含んで構成されている、請求項１に記載の情報処理装置。
前記センサは、前記回転部材の回転軸と水平および垂直な方向以外への筐体の移動に基づく姿勢の変化を検出する、請求項１に記載の情報処理装置。
情報処理装置における冷却ファンのノイズ低減方法であって、
筐体の姿勢の変化を検出する検出ステップと、
前記冷却ファンの回転を制御する制御ステップとからなり、
前記検出ステップにおいて筐体の姿勢の変化が検出されると、前記制御ステップにおいて、前記冷却ファンの回転を停止させまたは回転数を通常動作時よりも低下させる制御が行なわれ、
その後前記検出ステップにおいて筐体の姿勢の変化が検出されなくなると、前記制御ステップにおいて、前記冷却ファンの回転を通常動作時の状態に戻す制御が行なわれる、
情報処理装置における冷却ファンのノイズ低減方法。