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発明の名称 冷却用ファンの回転数を制御する機能を有する機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−93055
公開日 平成7年(1995)4月7日
出願番号 特願平5−234510
出願日 平成5年(1993)9月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 前橋 健雅 / 山口 雅史
要約 目的
機器の内部温度を温度センサsens1〜sensNで検出し、温度条件によって冷却用ファンMの回転数を制御する機能を有する機器を提供する。

構成
温度センサsens1〜sensNで機器内部の温度を検出する。検出された温度が設定温度より低ければ冷却用ファンMに供給する電圧Voを下げて冷却用ファンの回転数を落とす。検出された温度が設定温度より高い場合は、冷却用ファンMに供給する電圧Voを上げて冷却用ファンMの回転数を上げる。
特許請求の範囲
【請求項1】印加電圧により回転数を制御できる冷却用ファンと、機器内部の温度を一ヶ所以上で測定するための一個以上の、あらかじめ設定した温度を境界として導通、あるいは非導通となる感温スイッチ機能を持つ温度センサを有し、前記温度センサが機器の内部で検出した温度による前記温度センサの導通、あるいは非導通の状態に応じて前記冷却用ファンの印加電圧を変化させる前記冷却用ファンの回転数を制御する制御部を有することを特徴とする冷却用ファンの回転数を制御する機能を有する機器。
【請求項2】印加電圧により回転数を制御できる冷却用ファンと、機器内部の温度を一ヶ所以上で測定するための一個以上の、あらかじめ設定した温度を境界として導通、あるいは非導通の状態になる感温スイッチ機能を持つ温度センサを有し、機器の各部に取り付けられた前記温度センサを並列に接続することにより、機器の各部の内部温度により前記各温度センサの導通、あるいは非導通に従う多段階の前記各温度センサの導通/非導通の状態変化として検出し、前記各温度センサの導通/非導通の状態変化に応じて、前記冷却用ファンの印加電圧を変化させることにより、前記冷却用ファンの回転数を制御する制御部を有することを特徴とする冷却用ファンの回転数を制御する機能を有する機器。
【請求項3】印加電圧により回転数を制御できる冷却用ファンと、あらかじめ設定した温度を境界として導通、あるいは非導通の状態となる感温スイッチ機能を持つ温度センサを有し、前記温度センサを吸気口に設置して機器の外気温を測定し、前記温度センサで検出した外気温による前記温度センサの導通、あるいは非導通の状態に応じて前記冷却用ファンの印加電圧を変化させ、前記冷却用ファンの回転数を制御する制御部を有することを特徴とする冷却用ファンの回転数を制御する機能を有する機器。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】コンピュータ等の情報機器においては近年、機器の小型化とCPU(中央処理装置)の高速化に伴い、機器内の熱対策に果たす冷却用ファンの役割は、ますます重要になりつつある。さらに情報処理機器が特定のコンピュータ室で使用されるだけでなく、一般のオフィスでも広く使用されるようになり、騒音に対する低減要望もますます強くなってきている。
【0002】本発明は、電子機器等において、機器に取り付けられた冷却用ファンを、外気温、または機器の内部温度により最適な回転数に制御する機能を有することで、機器の騒音を低減することを可能にした機器に関するものである。
【0003】
【従来の技術】従来技術では、一定の回転数で回転する冷却用ファン、または回転数を外部信号を使用して、冷却用ファンの製造元で設定された2段階の回転数に切り替えることができる冷却用ファン、または冷却用ファンの吹き出し口に取り付けられた温度センサで冷却用ファンに流れる風の温度を検出し、製造元で設定された回転数で回転する冷却用ファンを機器に取り付けて、機器内部の冷却を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、一定の回転数で回転する冷却用ファンでは熱的に最悪な条件を想定して冷却用ファンの回転数を決めなければならないので、前記条件以外では、冷却に必要な回転数より速く冷却用ファンを回転させる結果、機器の騒音が大きくなるという問題があった。さらに、従来技術の回転数を切り替える手段を備えた冷却用ファンでは、回転数及び切り替え条件が、冷却用ファンの製造元で設定されるため、機器を冷却するに最適な回転数に容易に制御することができなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、機器に組み込まれた温度センサにより機器の内部温度を検出し、その検出した温度に最適な回転数で冷却用ファンを回転させることで、機器を冷却するに最適な回転数に制御することを可能にし、冷却用ファンの回転による騒音の低減化を実現させた。
【0006】
【作用】機器に取り付けられた温度センサで検出された機器の内部温度または外気温により、冷却用ファンに供給する電圧を制御する手段により、冷却用ファンを最適な回転数に制御できる。
【0007】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明請求項1記載の発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。本発明による実施例を図1に示す。ここでは、冷却用ファンMにDC電圧駆動型のファンを用いた場合について、説明する。V1は、制御部cont1に常時供給される定電圧源である。Tr1は入力電圧V1をそのまま冷却用ファンMに供給するための半導体スイッチとして使用している電界効果トランジスタ、IC1はV3(V3<V1)なる定電圧を作成する3端子レギュレータ、D1はTr1がオンの時に逆電流が3端子レギュレータIC1に流れ込まないためのダイオードでありD1の順方向電圧降下はVdである。Vsdは、半導体スイッチとして用いている電界効果トランジスタTr1が、オン状態であるときのソース−ドレイン間の電圧降下である。なお、この回路ではV1−Vsd>V3−Vdになるように設計する。C1は制御部に供給される電圧のリップル防止及び3端子レギュレータIC1の発振防止用コンデンサ、C2はTr1の動作を安定させるためのコンデンサ、C3は冷却用ファンMに供給される電圧Voのリップル防止コンデンサである。R1,R2、R3、R4はそれぞれの回路に過電流が流れるのを防止する抵抗であり、それぞれの値は、Tr1のオン電圧及びTr2のオン電圧で決定される。温度センサsens1〜sensNは、フェライト磁石と固有の温度で飽和磁束密度が急激に変化する感温フェライト磁性体で構成された磁気回路を磁気感応型スイッチとで構成することにより、感温フェライトの温度によりフェライト磁石からの磁束を感温フェライトで制御し磁気感応型スイッチをショート/オープンする手段を備えた、感温スイッチである。なお、感温スイッチには、それぞれ設定温度を持っており、設定温度以下ではスイッチの両端はオープンの状態であり、設定温度を越えるとスイッチの両端がショート状態になるようなメイク型と、設定温度以下でスイッチの両端がショート、設定温度以上でスイッチの両端がオープンになるブレーク型の2種類があるが、本実施例では、メイク型の感温スイッチを用いた場合に付いて説明する。温度センサsens1〜sensNの全てがオープンの場合、冷却用ファンMに供給される電圧Voは、電界効果トランジスタTr1のS−D間がオープン状態であるため、3端子レギュレータIC1の出力電圧V3からダイオードD1の順方向降下電圧Vdだけ下がった電圧V3−Vdとなる。次に、機器の内部温度が上昇し、前記温度センサsens1〜sensNのうち少なくとも1つが設定温度を越えると、設定温度を越えたセンサの両端がショート状態になり、トランジスタTr2のベース−エミッタ間にR4・V1/(R3+R4)の電圧が印加され、トランジスタTr2がオンになる。これにより、トランジスタTr1のゲート電圧が下がりトランジスタTr1のS−G間に逆電圧がかかりトランジスタTr1はオン状態になり、冷却用ファンMに供給される電圧は、V1−Vsdとなる。以上のように、前記温度センサsens1〜sensNの設定温度以下の温度環境下では、冷却用ファンMに低い電圧を、設定温度を越える温度環境下では高い電圧を冷却用ファンMに供給される。従って、前記温度センサsens1〜sensNの設定温度以下の温度条件下で、冷却用ファンMを低速回転させ周囲に漏れる冷却用ファンMの騒音を低減化することができる。なお、図1において感温スイッチを使用したが、温度センサsens1〜sensNには、ブレーク型の感温スイッチやサーミスタを使用しても構わない。
【0008】(実施例2)図2に請求項2記載の発明を第2の実施例として示す。ここでは、DC電圧駆動型の冷却用ファンMに供給される電圧Voを出力電圧可変型の4端子レギュレータIC2を使用した回路を例に上げる。V1は制御部にcont2供給される定電圧源、C4は入力リップル及びIC2発振防止用コンデンサ、C5は出力リップル防止用コンデンサである。冷却用ファンに供給する電圧Voは、図2記載の抵抗R5と4端子レギュレータIC2の基準電圧出力Vrefとsense−GND間の抵抗値で決定される。sense−GND間には、図2記載の通り抵抗R7〜R8+Nと温度センサsensB1〜sensBNで構成された回路が入っている。ここで、温度センサsensB1〜sensBNをメイク型の感温スイッチを使用した場合、sense−GND間の等価抵抗Rsgは、抵抗R7及び抵抗R8と、抵抗R9〜R8+Nのうち温度センサsensB1〜sensBNのうちオン状態にある温度センサに直列に入っているものにより決定される。一方、冷却用ファンMに供給される電圧はVo=(1+R5/Rsg)・Vrefとなる。図2記載のようにN個の温度センサsensB1〜sensBNを用いている場合、抵抗R8とN個の温度センサsensB1〜sensBNのうち設定温度を越えて温度センサの両端がショート状態になっている温度センサに直列に入っている抵抗とが並列に入った形になるため、両端がショート状態である温度センサの数が多いほど等価抵抗Rsgは小さくなり、冷却用ファンMに供給される電圧Voの値は大きくなる。これにより、冷却用ファンMの回転数を機器の内部温度分布により、多段階に制御できるため、機器内部温度に対して最も適切な冷却用ファンMの回転数を得ることができ、前記実施例に比べて騒音をより最適なレベルまで低減することができる。なお、図2において感温スイッチを使用したが、温度センサsens1〜sensNには、ブレーク型の感温スイッチやサーミスタを使用しても構わない。
【0009】(実施例3)図3に請求項3記載の発明を第3の実施例として示す。ここでは、冷却用ファンMにDC駆動型のファンを使用し、温度センサとしてメイク型の感温スイッチsensA1を用いた場合の実施例に付いて説明する。なお、図3で使用している記号の意味は図1のそれと同じである。本実施例では、温度センサsensA1を機器の外気吸入口に取り付けた場合に付いて説明する。外気温が温度センサsensA1の設定温度より低い場合は、温度センサsensA1の両端がオープン状態であるため、冷却ファンMに供給される電圧VoはV3−Vdになる。一方、外気温が温度センサsensA1の設定温度より高い場合は、温度センサsensA1の両端がショート状態になるため、冷却ファンMに供給される電圧VoはV1−Vsdになる。従って、V1−Vsd>V3−Vdと設計すれば、冷却用ファンMに供給される電圧Voは、設定温度より外気温が低い場合はより低く、設定温度より外気温が高い場合はより高くなるため、外気温が高い場合は回転数を高速に、外気温が低い場合には、回転数を低速に制御することができる。なお、図3において感温スイッチを使用したが、温度センサsens1〜Nには、ブレーク型の感温スイッチやサーミスタを使用しても構わない。
【0010】さらに非導通状態から導通状態になる温度と導通状態から非道通状態になる温度が異なるような温度ヒステリシスのある感温スイッチを使用すれば、外気温が感温スイッチの設定温度付近の場合に導通/非導通の状態が交互で入れ替わり、頻繁に冷却用ファンMの回転数が変わることで発生する耳障りな異音の発生を防ぐことができる。
【0011】なお、この回路を採用したコンピュータの例では、図4記載の通り、ファンに供給する電圧を低速回転時に高速回転時の80%にすることで、騒音を平均値で39dBから36dBに軽減することができた。
【0012】
【発明の効果】請求項1記載の発明では、機器の動作状況により、温度が最大になる部分が異なる機器において、各動作状況において最大温度となる部分に温度センサを取り付けることで、機器の各動作状況において、単一の温度センサを用いた場合よりも最適に冷却用ファンの回転数を制御することができる。
【0013】請求項2記載の発明では、機器の内部温度分布により冷却用ファンの回転数を制御することにより、請求項1の発明より冷却用ファンの回転数を、より最適に制御することができる。
【0014】請求項3記載の発明では、定常的に動作する機器において機器の内部温度分布は、負荷による影響を受けにくく、外気温によって比例して変化するものと考えられるため、機器の外気温を測定することで冷却用ファンを最適な回転数に制御できる。
【0015】以上の説明の通り本発明により、機器の冷却用ファンを容易に最適な回転数に制御することができ、さらに機器の冷却用ファンによる騒音を効果的に低減させることができるので、本発明の実用的効果はきわめて高い。




 

 


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