JPH11184566A - 電子装置の冷却制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単かつ高精度な制御にて短時間に変化する
装置内の発熱部位の発熱量に対応した最適な冷却効果と
低騒音化を実現すること。 【解決手段】 電子装置内で発熱を生じる発熱部位を冷
却するファンの制御を電子装置の発熱部位内の構成要素
情報と各構成要素の動作情報と電子装置の発熱部位内の
温度情報とを収集し、その収集された構成要素情報、動
作情報、及び温度情報を基に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置の冷却制
御方法に関し、特に、発熱部位が複数点在する電子装置
の冷却制御方法に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的な電子装置で冷却（空冷）能力を
制御する機能がある場合においては、例えば、特開平６
−４２４９４号公報に開示されているように、温度セン
サにより収集した筐体内の温度変化データより、ファジ
ィ理論の推論法を用い、周囲温度と発熱量を推量して冷
却ファンの回転数を決定して冷却効果と低騒音化を実現
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。一般
的な空冷式電子装置では、装置の周囲(入気)温度が最大
規定値であって、被冷却部位が最大構成、かつ最大発熱
動作時に必要な冷却能力を確保できる様に冷却設計す
る。

【０００４】しかしながら、実使用状態では必ずしも上
記の条件ではなく（周囲温度が規定値より低い、被冷却
部位が最大構成でない、または最大発熱動作でない）、
その場合には過剰冷却状態となり必要以上の騒音を伴う
ことになる。

【０００５】上述した特開平６−４２４９４号公報で開
示されているものでは、装置内で発熱量が多い部位の温
度を計測し、温度変化要因（装置の周囲温度、装置内の
発熱部位の構成および動作等）による温度変化データか
ら必要とする冷却能力を推論し、冷却ファンの回転制御
を実施し、適切な冷却効果と低騒音化を実現しようとし
ている。

【０００６】しかしながら、一般的な電子装置では発熱
部位が装置内に点在し、また必ずしも単純な配置機構で
ないため、必要とする冷却能力を適正に推論するために
は複数の温度測定点が必要であり、また測定点によって
温度変化要因が測定値に影響する条件が異なることによ
り複雑な推論となる。

【０００７】また、比較的短時間に変化する発熱量に対
しては、発熱部位周囲の温度変化が鈍い等により、推論
精度が期待できない場合が有るという問題点があった。

【０００８】本発明は温度変化要因を推論するのではな
く、上記問題点を解決するためになされたものであり、
簡単かつ高精度な制御にて短時間に変化する装置内の発
熱部位の発熱量に対応した最適な冷却効果と低騒音化を
実現することが可能な技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。電子装置内で発熱を生じる発熱部
位を冷却するファンの制御を電子装置の発熱部位内の構
成要素情報と各構成要素の動作情報と電子装置の発熱部
位内の温度情報とを収集し、その収集された構成要素情
報、動作情報、及び温度情報を基に行う。

【００１０】また、電子装置の発熱部位内の消費電力情
報と温度情報を収集し、その収集された消費電力情報と
温度情報とを基にファンの動作を制御する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る冷却制御方法を実現する機能を有する冷却制御装置
と、電子装置とから構成される電子システムを図面を参
考にして説明する。なお、本実施形態では、電子システ
ムとしてコンピュータを例に挙げ、プロセッサとメモリ
部分を冷却する冷却制御装置について詳細に説明する。

【００１２】また、本実施形態では、電子装置内で発熱
を生じる部位（以下、被冷却部と記す）の構成要素数、
及び動作モードによる消費電力変動、及び周囲温度変動
を関数として冷却能力を制御する冷却制御装置（第１の
実施の形態）と、被冷却部の電源の出力電流変動、及び
周囲温度変動を関数として冷却能力を制御する冷却制御
装置（第２の実施の形態）とについて説明する。

【００１３】（第１の実施の形態）図１は、被冷却部の
構成要素数、及び動作モードによる消費電力変動、及び
周囲温度変動を関数として冷却能力を制御する冷却制御
装置を有する電子システムの構成を説明するための図で
ある。

【００１４】第１の実施の形態における電子システム
は、４台のメモリ１５とプロセッサ１６とを含むＣＰＵ
ユニット１３を有する電子装置（ただし、図１には電子
装置の被冷却部１１にあたるＣＰＵユニット１３のみ図
示してある）と、そのＣＰＵユニット１３内に設けら
れ、被冷却部１１の温度を計測する温度センサ１７、被
冷却部１１に冷却風２３を送る４台のファン２２、メモ
リ／プロセッサからの構成情報１８、プロセッサからの
動作情報１９、及び温度センサ１７からの周囲温度情報
２０を収集して計算処理して後述するファン制御テーブ
ル１２０を基に適正なファン回転制御を行うファン制御
部１２からなる冷却制御装置と、２台の電源ユニット１
４がそれぞれファン２１と温度検出機能（図示せず）を
搭載し、電子装置の被冷却部１１及び冷却制御装置のフ
ァン制御部１２とへ電源を供給する電源部１０と、から
構成される。

【００１５】上述した被冷却部１１のＣＰＵユニット１
３では、構成要素（メモリ／プロセッサ）が常に最大搭
載されているわけでなく、その状態を構成情報１８とし
てファン制御部１２に報告する。

【００１６】また、プロセッサには、それぞれアクティ
ブ（動作状態）とスタンバイ（待機状態）があり、その
状態を動作情報１９としてファン制御部１２に報告す
る。

【００１７】さらに、温度センサ１７は、被冷却部１１
への入気温度を測定し、その状態を周囲温度情報２０と
してファン制御部１２に報告する。

【００１８】ＣＰＵユニット１３内の４台のメモリ１
５、４台のプロセッサ１６等の最大搭載／最大動作かつ
最大入気温度時に必要なファン２２の最大冷却能力は定
常回転のファン４台である。

【００１９】第１の実施の形態では、構成要素数、動作
モード、周囲温度情報を２分類（２分類以外でも可能）
とし、構成要素数はプロセッサ３台以上またはメモリ３
台以上を重装備、プロセッサ２台以下かつメモリ２台以
下を軽装備と定義する。構成要素数は、メモリ／プロセ
ッサをスロットに搭載することで、メモリ／プロセッサ
から搭載信号をもらうことによって検出する。

【００２０】また、動作モードはアクティブをプロセッ
サが処理動作中であること、スタンバイはプロセッサが
待機状態であることと定義し、プロセッサ２台以上がア
クティブ状態時を重稼働、プロセッサ１台がアクティブ
状態、またはプロセッサ４台がスタンバイ時を軽稼働と
定義する。この動作モードは、各プロセッサ１６から信
号をもらい検出する。

【００２１】さらに、周囲温度情報は、３０℃以上をＨ
ｉｇｈ，３０℃以下をＬｏｗと設定する。周囲温度は、
温度センサ１７から信号をもらい検出する。なお、第１
の実施の形態では、被冷却部の周囲温度を用いたが、こ
れに限定されず被冷却部の各動作部分（プロセッサ，メ
モリ等）の温度でもよい。また、周囲温度は被冷却部の
入気温度、排気温度を加味した温度としてもよい。

【００２２】そして、ファンの回転制御には定常回転・
低速回転・停止の３つの回転モードを設定し、それぞれ
構成要素数、動作モード、周囲温度を関数としたファン
制御テーブル１２０で定義する。

【００２３】図２は、構成要素数、動作モード、周囲温
度を関数とした場合のファン４台の稼働状態の関係を示
したファン制御テーブル１２０を示す図である。

【００２４】ファン制御テーブル１２０は、図２に示す
ように、構成要素数１２１、動作モード１２２、周囲温
度１２３、ファン１，２，３，４の回転制御１２４，１
２５，１２６，１２７で構成される。

【００２５】図２に示すファン制御テーブル１２０にお
いて、たとえば、構成要素数１２１が「重装備」、動作
モード１２２が「軽稼働」、周囲温度１２３が「Ｈｉｇ
ｈ」の場合は、ファン４台の稼働状態は２台が「定常回
転」、２台が「低速回転」となる。

【００２６】また、構成要素数１２１が「軽装備」、動
作モード１２２が「重稼働」、周囲温度１２３が「Ｌｏ
ｗ」の場合は、ファン４台の稼働状態は３台が「低速回
転」、１台が「停止」となる。

【００２７】なお、ファン４台の回転状態が同一でない
場合が存在するため、冷却の偏り防止用のエアタンク等
によるエアミキシングを考慮する。

【００２８】また、第１の実施の形態では回転モード機
能のあるファンを対象としているためその制御は信号制
御で行われるが、回転モード機能なしのファンに対して
も同様に適応でき、そのときは供給電圧で制御する。こ
のときのファン制御テーブル１２０のファン１，２，
３，４の回転制御１２４，１２５，１２６，１２７の項
目は、ファン１，２，３，４の供給電圧となる。

【００２９】次に、ファン制御部１２の処理について説
明する。図３は、第１の実施の形態におけるファン制御
部１２の処理を説明するためのフローチャートである。

【００３０】第１の実施の形態におけるファン制御部１
２の処理は、図３に示すように、まず、メモリ／プロセ
ッサから搭載信号等の構成情報１８を取得する（ステッ
プ３０１）。

【００３１】そして、プロセッサまたはメモリがそれぞ
れ３台以上か否かの判定を行い（ステップ３０２）、そ
れぞれ３台以上である場合には構成要素数を「重装備」
として格納しておき（ステップ３０３）、それぞれ３台
未満である場合には構成要素数を「軽装備」として格納
しておく（ステップ３０４）。

【００３２】続いて、各プロセッサから動作情報１９を
取得し（ステップ３０５）、プロセッサが２台以上アク
ティブであるか否かを判定し（ステップ３０６）、２台
以上がアクティブである場合には動作モードを「重稼
動」として格納しておき（ステップ３０７）、２台未満
がアクティブである場合には動作モードを「軽稼動」と
して格納しておく（ステップ３０９）。

【００３３】続いて、温度センサ１７から周囲温度情報
２０を取得し（ステップ３０９）、温度が３０℃以上で
あるか否かの判定を行い（ステップ３１０）、３０℃以
上である場合には周囲温度を「Ｈｉｇｈ」として格納し
ておき（ステップ３１１）、３０℃未満である場合には
周囲温度を［Ｌｏｗ」として格納しておく（ステップ３
１２）。

【００３４】そして、それぞれ格納された構成要素数、
動作モード、及び周囲温度を基にファン制御テーブル１
２０から回転モードを決定してファン２２それぞれを制
御する（ステップ３１３）。

【００３５】したがって、装置内の被冷却部の構成要素
数と動作モードを直接的なデータとして取り扱って被冷
却部に発生する発熱量を求め、かつその周囲温度の計測
データと合わせて冷却ファンの回転制御を行うことによ
り、簡単かつ高精度な制御にて短時間に変化する装置内
の被冷却部の発熱量に対応した最適な冷却効果を実現す
ることが可能となる。

【００３６】また、被冷却部の構成要素数変動、動作モ
ード変動、及び周囲温度変動に即した冷却により、過剰
騒音（過剰冷却）を排除して電子装置を低騒音化するこ
とが可能になる。

【００３７】（第２の実施の形態）図４は、被冷却部の
電源の出力電流変動、及び周囲温度変動を関数として冷
却能力を制御する冷却制御装置を有する電子システムの
構成を説明するための図である。

【００３８】第２の実施の形態における電子システム
は、４台のメモリ３５とプロセッサ３６とを含むＣＰＵ
ユニット３３を有する電子装置（ただし、図４には電子
装置の被冷却部３１にあたるＣＰＵユニット３３のみ図
示してある）と、ＣＰＵユニット３３内に設けられ被冷
却部３１の温度を計測する温度センサ３８、被冷却部３
１に冷却風４３を送る４台のファン４２、被冷却部３１
の消費電力を計測する電力計測部３７、及び電力計測部
３７からの消費電力情報３９と温度センサ３８からの周
囲温度情報４０と収集して計算処理し、後述するファン
制御テーブル３２０を基に適正なファン回転制御を行う
ファン制御部３２からなる冷却制御装置と、２台の電源
ユニット３４がそれぞれファン４１と温度検出機能（図
示せず）を搭載し、電子装置の被冷却部３１と、冷却制
御装置のファン制御部３２とへ電源を供給する電源部３
０と、から構成される。

【００３９】第２の実施の形態では、ＣＰＵユニット３
３内のメモリ３５、プロセッサ３６等の搭載数、動作状
況により消費電力が変動することを利用し、その変動を
電力計測部３７で計測（例：＋５Ｖ、＋３．３Ｖ等の電
流測定）して得られた消費電力情報３９と温度センサ３
８からの周囲温度情報４０をファン制御部３２で計算す
ることでファンの回転制御を行う。なお、消費電力の測
定は、例えば、電源部３０の出力電流変動にて計測す
る。

【００４０】ここで、メモリ３５、プロセッサ３６等の
最大搭載／最大動作かつ最大入気温度時に必要なファン
４２の最大冷却能力は定常回転数のファン４台であると
し、消費電力情報３９を４分類（４分類以外でも可
能）、周囲温度情報４０を２分類（２分類以外でも可
能）とする。

【００４１】第２の実施の形態では、消費電力情報３９
の値を最大電力値の８０％以上、６０％以上、４０％以
上、４０％未満と定義する。消費電力情報３９は、＋５
Ｖ、＋３．３Ｖ等の電流測定で検出する。

【００４２】また、周囲温度情報４０は、３０℃以上を
「Ｈｉｇｈ」，３０℃以下を「Ｌｏｗ」と定義する。周
囲温度は、温度センサから信号をもらい検出する。

【００４３】そして、ファンの回転制御には定常回転・
低速回転・停止の３つの回転モードを設定し、それぞれ
消費電力、周囲温度を関数としたファン制御テーブル３
２０で定義する。

【００４４】図５は、消費電力、周囲温度を関数とした
場合のファン４台の稼働状態の関係を示したファン制御
テーブル３２０を示す図である。

【００４５】ファン制御テーブル３２０は、図５に示す
ように、消費電力３２１、周囲温度３２２、ファン１，
２，３，４の回転制御３２３，３２４，３２５，３２６
で構成される。

【００４６】図５に示すファン制御テーブル３２０にお
いて、たとえば、消費電力が「６０％以上」、周囲温度
が「Ｈｉｇｈ」の場合は、ファン４台の稼働状態は２台
が「定常回転」、２台が「低速回転」となる。

【００４７】また、消費電力が「４０％以上」、周囲温
度が「Ｌｏｗ」の場合は、ファン４台の稼働状態は３台
が「低速回転」、１台が「停止」となる。

【００４８】なお、第１の実施の形態と同様に、ファン
４台の回転状態が同一でない場合が存在するため、冷却
の偏り防止用のエアタンク等によるエアミキシングを考
慮する。

【００４９】また、第２の実施の形態では回転モード機
能のあるファンを対象としているためその制御は信号制
御で行われるが、回転モード機能なしのファンに対して
も第１の実施の形態と同様に適応できる。

【００５０】次に、ファン制御部３２の処理について説
明する。図６は、第２の実施の形態におけるファン制御
部３２の処理を説明するためのフローチャートである。

【００５１】第２の実施の形態におけるファン制御部３
２の処理は、図６に示すように、まず、電力計測部３７
から消費電力情報３９を取得する（ステップ６０１）。

【００５２】そして、その消費電力情報３９の値が最大
電力値の８０％以上か否かの判定を行い（ステップ６０
２）、８０％以上である場合には消費電力を「８０％以
上」として格納しておき（ステップ６０３）、８０％未
満である場合には次に６０％以上はあるか否かの判定を
行い（ステップ６０４）、６０％以上である場合には消
費電力を「６０％以上」として格納しておき（ステップ
６０５）、６０％未満である場合には次に４０％以上は
あるか否かの判定を行い（ステップ６０６）、４０％以
上である場合には消費電力を「４０％以上」として格納
しておき（ステップ６０７）、４０％未満である場合に
は消費電力を「４０％未満」として格納しておく（ステ
ップ６０８）。

【００５３】続いて、温度センサ３８から周囲温度情報
４０を取得し（ステップ６０９）、温度が３０℃以上で
あるか否かの判定を行い（ステップ６１０）、３０℃以
上である場合には周囲温度を「Ｈｉｇｈ」として格納し
ておき（ステップ６１１）、３０℃未満である場合には
周囲温度を［Ｌｏｗ」として格納しておく（ステップ６
１２）。

【００５４】そして、それぞれ格納された消費電力及び
周囲温度を基にファン制御テーブル３２０から回転モー
ドを決定してファン４２それぞれを制御する（ステップ
６１３）。

【００５５】したがって、装置内の被冷却部の消費電力
変動を直接的なデータとして取り扱って被冷却部に発生
する発熱量を求め、かつその周囲温度の計測データと合
わせて冷却ファンの回転制御を行うことにより、半導体
ジャンクション温度等の変動幅（熱ストレス）に対する
信頼性を向上することができ、簡単かつ高精度な制御に
て短時間に変化する装置内の被冷却部の発熱量に対応し
た最適な冷却効果を実現することが可能となる。

【００５６】また、被冷却部の構成要素数変動、動作モ
ード変動、及び周囲温度変動に即した冷却により、過剰
騒音（過剰冷却）を排除して電子装置を低騒音化するこ
とが可能になる。

【００５７】なお、第１，２の実施の形態では、構成要
素数、動作モード、消費電力、周囲温度情報から発熱量
を所定量で分類して求めてそれに対応したファン制御を
行っているが、本発明はこれに限定されることなく、こ
れら各情報から直接発熱量を求めてそれに対応するよう
にファン制御を行ってもよい。

【００５８】このように、従来の温度センシングに基づ
いた冷却は、あくまでも被冷却部の温度から発熱量を推
論しているため、実際の発熱量に基づいての冷却ではな
いため、最適な冷却効果は見込まれていなかったが、本
発明のように、装置内の被冷却部の構成要素数と動作モ
ード、または消費電力変動を直接的なデータとして取り
扱って被冷却部に発生する発熱量を求めることにより、
より効果的に冷却することが可能となる。

【００５９】また、本発明では、上述した第１，２の実
施の形態を組み合わせて発熱量を求めることにより、よ
り最適な冷却効果を実現することが可能となる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、簡単かつ高精度な制御
にて短時間に変化する装置内の被冷却部の発熱量に対応
した最適な冷却効果を実現することが可能となる。ま
た、過剰騒音（過剰冷却）を排除して電子装置を低騒音
化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる冷却制御装
置を有する電子システムの構成を説明するための図であ
る。

【図２】第１の実施の形態におけるファン制御テーブル
１２０を示す図である。

【図３】第１の実施の形態におけるファン制御部１２の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】第２の実施の形態にかかる冷却制御装置を有す
る電子システムの構成を説明するための図である。

【図５】第２の実施の形態におけるファン制御テーブル
３２０を示す図である。

【図６】第２の実施の形態におけるファン制御部３２の
動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０，３０…電源部、１１，３１…被冷却部、１２，３
２…ファン制御部、１３，３３ＣＰＵユニット、１４，
３４…電源ユニット、１５，３５…メモリ、１６，３６
…プロセッサ、１７、３８…温度センサ、１８…構成情
報、１９…動作情報、２０，４０…周囲温度情報、２
１，２２，４１，４２…ファン、２３，４３…冷却風、
３７…電力計測部、３９…消費電力情報。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子装置内で発熱を生じる発熱部位を冷
   却するファンを制御する電子装置の冷却制御方法におい
   て、 前記電子装置の発熱部位内の構成要素情報と各構成要素
   の動作情報と前記電子装置の発熱部位内の温度情報とを
   収集し、その収集された構成要素情報、動作情報、及び
   温度情報を基にファンの動作を制御することを特徴とす
   る電子装置の冷却制御方法。
2. 【請求項２】 電子装置内で発熱を生じる発熱部位を冷
   却するファンを制御する電子装置の冷却制御方法におい
   て、 前記電子装置の発熱部位内の消費電力情報と温度情報を
   収集し、その収集された消費電力情報と温度情報とを基
   にファンの動作を制御することを特徴とする電子装置の
   冷却制御方法。