JP4157550B2 - 情報処理装置および冷却制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、パーソナルコンピュータのような情報処理装置に関し、特に冷却ファンを備えた情報処理装置および同装置で用いられる冷却制御方法に関する。

近年、ラップトップタイプまたはノートブックタイプの種々の携帯型パーソナルコンピュータが開発されている。この種のコンピュータは、例えば、ＣＰＵ、表示コントローラ、ハードディスクドライブ、バスブリッジデバイス等のような発熱デバイスを備えている。

発熱デバイスを冷却するための冷却機構としては、冷却ファンが知られている。

特許文献１には、ＣＰＵの温度に応じてファン速度を制御するコンピュータが開示されている。このコンピュータにおいては、ＣＰＵの温度がある値よりも低い場合にはファンは回転されず、ＣＰＵの温度がある値に達するとファンが回転される。

通常、ファンの回転速度は、発熱デバイスの温度を効率よく下げるために、比較的高い値に設定されている。このため、ファンが回転すると、ユーザにとって不快な音が発生される。特に、ファンの回転開始時には、ファンの回転速度は零から所定の回転速度にまで急激にアップするので、ユーザにとって耳障りとなる音が発生しやすい。

特許文献２には、ファンを回転することによってＣＰＵを冷却するモードと、ファンを回転せずに、ＣＰＵの動作速度を低下させることによってＣＰＵを冷却するモードとを有するコンピュータが開示されている。

後者のモードにおいては、ファンが回転されないので、ファンからユーザにとって不快な音が発生されることはない。
特開平９−１９８１６６号公報 特開平８−３２８６９８号公報

しかし、ファンを使用しない場合には、ＣＰＵの発熱を抑えるためにＣＰＵの動作速度を著しく低下させることが必要となり、これによってシステムパフォーマンスは大きく低下される。

このため、システムパフォーマンスと低騒音性との両立を図ることが可能な新たな冷却機能を実現することが必要である。

本発明は上述の事情を考慮してなされたもので、低騒音性を維持しつつ発熱デバイスを冷却ファンによって冷却することが可能な情報処理装置および冷却制御方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の情報処理装置は、本体と、前記本体内に設けられた中央処理装置（ＣＰＵ）と、前記本体内に設けられ、前記中央処理装置（ＣＰＵ）を冷却する冷却ファンと、前記本体内に設けられ、前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度を検出する温度センサと、前記本体の電源オンに応答して前記冷却ファンの回転速度を前記冷却ファンが定速回転可能な回転速度範囲内の最小値近傍の第１の回転速度に設定し、前記本体が電源オンされている期間中、前記冷却ファンを前記第１の回転速度以上で回転させ、且つ前記温度センサによって検出される前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度が所定のしきい値に達した場合、前記冷却ファンの回転速度を前記第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度に切り替えるファン制御手段と、前記本体がバッテリおよび外部電源のどちらによって駆動されているかを判別する手段と、前記本体が前記外部電源によって駆動されている場合には前記しきい値を第１の値に設定し、前記本体が前記バッテリによって駆動されている場合には前記しきい値を前記第１の値よりも高い第２の値に設定するしきい値制御手段と、前記本体が前記バッテリによって駆動されている場合、前記温度センサによって検出される前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度に応じて前記中央処理装置（ＣＰＵ）の動作速度を低下させる動作速度制御処理を実行する動作速度制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、低騒音性を維持しつつ発熱デバイスを冷却ファンによって冷却することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る情報処理装置の構成について説明する。この情報処理装置は、バッテリ駆動可能な携帯型のノートブック型パーソナルコンピュータ１０として実現されている。

図１は、ディスプレイユニットを開いた状態におけるコンピュータ１０を正面側から見た斜視図である。

本コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とから構成される。ディスプレイユニット１２には、ＬＣＤ１７（Liquid Crystal Display）から構成される表示装置が組み込まれており、そのＬＣＤ１７の表示画面はディスプレイユニット１２のほぼ中央に位置されている。

ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に支持され、そのコンピュータ本体１１に対してコンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面を覆う閉塞位置との間を回動自由に取り付けられている。コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有している。コンピュータ本体１１内には、ＣＰＵ、表示コントローラ、ハードディスクドライブ、バスブリッジデバイス等のような様々な発熱デバイスが搭載されている。

コンピュータ本体１１の上面には、キーボード１３、コンピュータ本体１１を電源オン／オフするためのパワーボタン１４、入力操作パネル１５、およびタッチパッド１６などが配置されている。

入力操作パネル１５は、押されたボタンに対応するイベントを入力する入力装置であり、複数の機能をそれぞれ起動するための複数のボタンを備えている。これらボタン群には、特定のアプリケーションプログラムをそれぞれ起動するためのボタン１５Ａ，１５Ｂも含まれている。

図２には、コンピュータ本体１１内に設けられた冷却機構の例が示されている。図２に示されているように、コンピュータ本体１１内には、発熱デバイス２１、冷却ファン２２、ファン制御部２３、および温度センサ２４等が設けられている。

発熱デバイス２１は、例えば、ＣＰＵ、表示コントローラ、ハードディスクドライブ、バスブリッジデバイス等のようなデバイスである。冷却ファン２２は冷却対象物である発熱デバイス２１を冷却するためのファンであり、発熱デバイス２１の近傍に配置されている。冷却ファン２２は、例えば、受熱部等を介して発熱デバイス２１に熱的に接続されるヒートシンクを空冷することにより、発熱デバイス２１を冷却する。また、冷却ファン２２は、発熱デバイス２１周囲の熱せられた空気を外部に排気し、これによっても発熱デバイス２１を冷却する。冷却ファン２２の取り付け構造としては、例えば、特許第３６３７３０４号公報に記載された構造を用いることができる。

温度センサ２４は、発熱デバイス２１の温度を検出するためのセンサである。温度センサ２４は、例えば、発熱デバイス２１上に設けられている。

ファン制御部２３は、冷却ファン２２を制御する。ファン制御部２３は、冷却ファン２２の回転速度（ファンスピード）を制御するための制御信号を冷却ファン２２に供給する。またファン制御部２３は、冷却ファン２２からフィードバックされる回転数信号（パルス信号）を受信し、その回転数信号を用いて冷却ファン２２の回転速度を監視する。冷却ファン２２は、例えば、ファン１回転当たり２つのパルスを上述の回転数信号として出力する。

ファン制御部２３は、コンピュータ本体１１が電源オンされている期間中は、冷却ファン２２を所定の低回転速度（第１の回転速度）以上で常時回転させ続け、冷却ファン２２の回転を停止しない。つまり、コンピュータ本体１１が電源オンされている期間中においては、冷却ファン２２の回転速度の最小値は零ではなく、第１の回転速度となる。第１の回転速度の値は十分に低いので、たとえ冷却ファン２２が第１の回転速度で常時回転しても十分な静音性を保つことができる。

温度センサ２４によって検出される発熱デバイス２１の温度がしきい値に達すると、冷却ファン２２の回転速度は第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度に切り替えられる。そして、発熱デバイス２１が冷却されて、温度センサ２４によって検出される発熱デバイス２１の温度がしきい値よりも下がると、冷却ファン２２の回転速度は第１の回転速度に再び戻される。このように、コンピュータ本体１１が電源オンされている期間中においては、冷却ファン２２の回転速度は、第１の回転速度を基準として制御される。このようなファン制御を、以下では“サイレントファン制御”と称することとする。

第１の回転速度の値は冷却ファン２２の特性に基づいて予め決定されている。例えば、第１の回転速度の値は、冷却ファン２２を制御可能な回転速度範囲内の最小値、またはその最小値近傍の所定の回転速度である。

ファン制御部２３には、“サイレントファン制御”を実現するために、回転速度設定部２３１、および回転速度切替え部２３２が設けられている。

回転速度設定部２３１は、コンピュータ本体１１の電源オンに応答して、冷却ファン２２の回転速度を第１の回転速度に設定する処理を実行する。コンピュータ本体１１が電源オンされると、システムＢＩＯＳによるＰＯＳＴ（Power On Self Test）処理が実行された後に、オペレーティングシステムがブートアップされる。冷却ファン２２の回転速度は、コンピュータ本体１１の電源オン直後に実行されるＰＯＳＴ処理中に第１の回転速度に設定される。つまり、オペレーティングシステムがブートアップされる前に、冷却ファン２２は第１の回転速度で回転する。

回転速度切替え部２３２は、温度センサ２４によって検出される発熱デバイス２１の温度に応じて、冷却ファン２２の回転速度を第１の回転速度から第２の回転速度に切り替える処理を実行する。実際には、回転速度切替え部２３２は、第１の回転速度と第２の回転速度との２段階ではなく、以下のように第１の回転速度から第５の回転速度までの５段階で冷却ファン２２の回転速度を制御する。

第１の回転速度（Silent）
第２の回転速度（Low）
第３の回転速度（Middle）
第４の回転速度（High）
第５の回転速度（Max）
回転速度は、Silent、Low、Middle、High、Maxの順で早くなる。Low、Middle、High、Maxには、それぞれ温度域が割り当てられている。Silent、Low、Middle、High、Maxそれぞれに対応する温度域は、Silent、Low、Middle、High、Maxの順で高くなる。

図３には、“サイレントファン制御”によって冷却ファン２２の回転速度が変化される様子が示されている。

本コンピュータ１０がパワーオンされると（レジュームも含む）、冷却ファン２２の回転速度は第１の回転速度（Silent）に制御される。本コンピュータ１０のパワーオン直後は、通常、発熱デバイス２１の温度は十分に低い。このため、パワーオン直後は、本来、冷却ファン２２を回転させる必要はない。しかし、パワーオン直後から冷却ファン２２を第１の回転速度（Silent）で回転させることにより、その後の発熱デバイス２１の温度上昇を抑制することができる。しかも、第１の回転速度（Silent）は低速であるので、ほとんど騒音もない。

発熱デバイス２１の温度がLowの温度域に対応するしきい値にまで上昇すると、冷却ファン２２の回転速度は、第１の回転速度（Silent）から第２の回転速度（Low）に切り替えられる。

このようにして、冷却ファン２２の回転速度は、発熱デバイス２１の温度に応じて、Silent、Low、Middle、High、Maxの間で自動的に切り替えられる。

なお、冷却ファン２２の回転速度をさらに多段階に制御してもよい。

次に、図４および図５を参照して、発熱デバイス２１の温度とファン速度との関係を説明する。

図４には、通常のファン制御を実行した場合における発熱デバイス２１の温度とファン速度との関係が示されている。通常のファン制御においては、ファン回転速度は、例えば、off、Low、Middle、High、Maxの間で切り替えられる。発熱デバイス２１の温度がLowに対応するしきい値（例えば、４０度）に達するまで、ファンは回転されない（off）。発熱デバイス２１の温度がLowに対応するしきい値（例えば、４０度）に達したときに、ファン回転速度は零から、Lowに対応する回転速度（例えば、３５００rpm）に上昇される。ファン回転速度が急激に３５００rpm分だけ上昇するので、この時に、比較的大きな騒音が発生する。

そして、発熱デバイス２１が冷却されて、その発熱デバイス２１の温度がしきい値よりも低下すると、ファン回転速度は零に切り替えられる。よって、ファン回転速度は、零と３５００rpmとの間で何度も繰り返し切り替えられることとなる。これにより、連続するうねりのような騒音が発生する。

図５は、“サイレントファン制御”における発熱デバイス２１の温度とファン速度との関係が示されている。

発熱デバイス２１の温度が十分に低い期間中においても、冷却ファン２２は第１の回転速度（例えば、１５００rpm）で常時回転される。このため、発熱デバイス２１の温度上昇を抑制することができる。発熱デバイス２１の温度がLowに対応するしきい値（例えば、４０度）に達したときに、ファン回転速度はLowに対応する回転速度（例えば、３５００rpm）に上昇される。しかし、ファン回転速度の上昇分は１５００rpmだけで済むので、ファン回転速度が急激に３５００rpm分だけ上昇する場合に比し、発生する騒音を十分に下げることができる。

次に、図６および図７を参照して、ファンをoff状態から回転状態に移行するためのファン起動制御について説明する。

図６には、通常のファン起動制御の様子が示されている。回転が停止されているファンを回転開始させるためには、より大きな駆動力が必要とされる。

このため、回転が停止されているファンを目標回転速速度（例えば、３５００rpm）で回転開始させる場合には、目標回転速速度（例えば、３５００rpm）よりも高速の回転速度（起動回転速度）でファンを回転させるための値（デューティ比または電圧）を持つ制御信号をファンに一定期間供給することが必要となる。そして、ファンの回転速度が起動回転速度（例えば、４５００rpm）に安定した後に、目標回転速速度（例えば、３５００rpm）への切替が行われる。起動回転速度は、ファンの特性に応じて予め決められている。

通常のファン起動制御においては、起動回転速度（例えば、４５００rpm）でファンを回転させるための値の制御信号の供給を開始してから所定時間（例えば、３秒）経過するまで待機する処理が行われる。そして、所定時間経過後に、制御信号の値が、起動回転速度（例えば、４５００rpm）に対応する値から、目標回転速速度（例えば、３５００rpm）に対応する値に切り替えられる。

しかし、このような制御を用いると、ファンの回転速度は起動回転速度（例えば、４５００rpm）にまで一旦上昇され、その後に目標回転速速度（例えば、３５００rpm）にまで低下されることになる。よって、回転速度の変動が大きくなり、これによってユーザにとって耳障りな騒音が発生する。

図７には、本実施形態で用いられる“サイレントファン起動制御”の様子が示されている。

“サイレントファン起動制御”は、冷却ファン２１をOff状態から目標回転速度回転する回転状態に移行させる時に実行される。例えば、本コンピュータ１０の電源投入に応答して、冷却ファン２１をsilentの回転速度に設定する際に利用される。

“サイレントファン起動制御”においては、ファン制御部２３は、まず、冷却ファン２１が回転停止している状態で、起動回転速度（例えば、４５００rpm）でファンを回転させるための第１の値の制御信号を冷却ファン２１に供給する。そして、ファン制御部２３は、起動回転速度（例えば、４５００rpm）でファンを回転させるための第１の値の制御信号を冷却ファン２１に供給しながら、冷却ファン２１からの回転数信号を用いて冷却ファン２１の回転速度を監視する。冷却ファン２１の回転速度が、目標回転速度であるsilentの回転速度（例えば、１５００rpm）よりも低速で且つ冷却ファン２１が定速回転可能な所定の回転速度（以下、“最低回転速度”と云う）に達した時、ファン制御部２３は、目標回転速度であるsilentの回転速度（例えば、１５００rpm）でファンを回転させるための第２の値の制御信号を冷却ファン２１に供給する。これにより、冷却ファン２１の回転速度は零から目標回転速度にまで滑らかに上昇するので、騒音の発生を大幅に低減することが可能となる。

もし、通常のファン起動制御を実行したならば、図７に点線で示されているように、冷却ファン２１の回転速度は零から起動回転速度（例えば、４５００rpm）まで上昇した後に、目標回転速度に低下されることになる。“サイレントファン起動制御”においては、図７に点線で示されているようなファン回転速度の変動は発生しない。

silentの回転速度、および最低回転速度それぞれの値は、冷却ファン２１の特性に従って予め決定される。

図８は、冷却ファン２１の回転速度と制御信号（デューティ比、または電圧）の値との関係の例を示している。

いま、冷却ファン２１が安定して定速回転することが可能な回転速度範囲が回転速度Ａから回転速度Ｃまでであり、回転速度Ｄが起動回転速度であるとする。回転速度Ａに対応する制御信号の値はＬ１であり、回転速度Ｃに対応する制御信号の値はＬ３である。起動回転速度に対応する制御信号の値はＬ４である。

この場合、例えば、最低回転速度は冷却ファン２１が定速回転可能な回転速度範囲の最小値Ａに設定され、silentの回転速度は最小値Ａの近傍の値に設定される。すなわち、silentの回転速度は、最小値Ａよりも少し高速で、且つ起動回転速度Ｄよりも低速である回転速度Ｂに設定される。

もちろん、
最低回転速度＜目標回転速度（silentの回転速度）＜起動回転速度
の関係が満たされればよいので、最低回転速度を最小値Ａよりも少し高い値に設定してもよい。

図９には、ファン制御部２３と冷却ファン２２との間の具体的な接続形態の例が示されている。

冷却ファン２２としては、ＰＷＭ信号によって直接駆動可能なファン（PWM FAMと称する）を使用することが好ましい。PWM FAMは、電圧駆動型の通常のファンよりも、低速で回転することができるからである。

ファン制御部２３は、ファン速度を制御するための上述の制御信号として、ＰＷＭ信号を冷却ファン２２に供給する。ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、冷却ファン２２の回転速度は変化する。

ファン制御部２３の電源電圧の値と冷却ファン２２の電源電圧の値とが異なる場合には、ファン制御部２３から出力されるＰＷＭ信号はレベル変換回路２５を介して冷却ファン２２に供給される。レベル変換回路２５は、ＰＷＭ信号の振幅をファン制御部２３の電源電圧の値から冷却ファン２２の電源電圧の値に変換する。例えば、ファン制御部２３の電源電圧が３．３Ｖで、冷却ファン２２の電源電圧が５Ｖであるならば、レベル変換回路２５は、ＰＷＭ信号の振幅を３．３Ｖから５Ｖに変換する。

次に、図１０を参照して、本コンピュータ１０のシステム構成を説明する。

本コンピュータ１０は、ＣＰＵ１１１、ノースブリッジ１１２、主メモリ１１３、表示コントローラ１１４、サウスブリッジ１１５、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１６、ネットワークコントローラ１１７、フラッシュＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１９、および電源回路１２０等を備えている。

ＣＰＵ１１１は、本コンピュータ１０の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。このＣＰＵ１１１は、ＨＤＤ１１６から主メモリ１１３にロードされる、オペレーティングシステムおよび各種アプリケーションプログラム／ユーティリティプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１１１は、フラッシュＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８に格納されたシステムＢＩＯＳ（基本入出力システム：Basic Input Output System）も実行する。システムＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。

ノースブリッジ１１２は、ＣＰＵ１１１のローカルバスとサウスブリッジ１１５との間を接続するブリッジデバイスである。また、ノースブリッジ１１２は、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バスなどを介して表示コントローラ１１４との通信を実行する機能も有している。さらに、ノースブリッジ１１２には、主メモリ１１３を制御するメモリコントローラも内蔵されている。

表示コントローラ１１４は、本コンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤ１２１を制御する。表示コントローラ１１４は２Ｄまたは３Ｄの描画演算機能を有しており、グラフィクスアクセラレータとして機能する。サウスブリッジ１１５は、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスおよびＬＰＣ（Low Pin Count）バスにそれぞれ接続されている。

エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１９は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１５などを制御するキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ１１９は、電源回路１２０と共同して、ユーザによるパワーボタンスイッチ１４の操作に応じて本コンピュータ１０を電源オン／電源オフする。電源回路１２０は、バッテリ１２１、またはＡＣアダプタ１２２を介して供給される外部電源を用いて本コンピュータ１０の各コンポーネントに供給すべきシステム電源を生成する。

図１０のシステムにおいては、例えば、ＣＰＵ１１１、表示コントローラ１１４、ノースブリッジ１１２、ＨＤＤ１１６などが発熱デバイスとなる。

以下、図１１を参照して、図１０のシステムに適用される冷却制御機構の例を説明する。ここでは、２つの冷却ファン（FAN#0,FAN#1）によってＣＰＵ１１１および表示コントローラ１１４をそれぞれ冷却する場合を想定する。

図１１において、冷却ファン（FAN#0）２２−１はＣＰＵ１１１を冷却するファンであり、冷却ファン（FAN#1）２２−２は表示コントローラ１１４を冷却するファンである。これら冷却ファン２２−１，２２−２の各々は、例えば、図９で説明したPWM FANによって実現されている。ＣＰＵ１１１の温度および表示コントローラ１１４の温度は、それぞれ温度センサ２４−１、２４−２によって検出される。

上述のファン制御部２３は、例えば、ＥＣ／ＫＢＣ１１９内に設けられている。ファン制御部２３は、２つの冷却ファン２２−１，２２−２をそれぞれ制御するように構成されている。すなわち、ファン制御部２３は、第１のＰＷＭ信号（PWM#1）によって冷却ファン２２−１の回転速度を制御するとともに、冷却ファン２２−１から回転数信号＃１を受信する。さらに、ファン制御部２３は、第２のＰＷＭ信号（PWM#2）によって冷却ファン２２−２の回転速度を制御するとともに、冷却ファン２２−２から回転数信号＃２を受信する。

ファン制御部２３には、２つの制御レジスタ２３１，２３２が設けられている。制御レジスタ２３１には、冷却ファン２２−１を制御するためのパラメーター群がシステムＢＩＯＳによってセットされる。また、制御レジスタ２３２には、冷却ファン２２−２を制御するためのパラメーター群がシステムＢＩＯＳによってセットされる。

さらに、ノースブリッジ１１２には、動作速度制御回路３０１が設けられている。動作速度制御回路３０１は、ＣＰＵ１１１の動作速度を制御するための回路である。動作速度制御回路３０１は、例えば、ＣＰＵ１１１のクロック信号の周波数を変更することによって、またはＣＰＵ１１１を間欠的に動作させるスロットリング制御を行うことによって、ＣＰＵ１１１の動作速度を多段階で変更する。ＣＰＵ１１１の冷却には、冷却ファン２２−１のみならず、動作速度制御回路３０１を併せて利用することができる。

図１２には、温度センサ２４−１の一例が示されている。

この温度センサ２４−１は、ダイオード５１と温度検出ＩＣ５２とから構成されている。ダイオード５１は、ＣＰＵ１１１上に搭載またはＣＰＵ１１１に内蔵されている。ダイオード５１に流れる電流値は、ＣＰＵ１１１の温度に応じて変化する。温度検出ＩＣ５２は、ダイオード５１に流れる電流値をＣＰＵ１１１の温度を示すデータに変換する。

次に、図１３を参照して、システムＢＩＯＳによって実行されるＣＰＵ１１１の冷却制御動作について説明する。

システムＢＩＯＳには、冷却制御動作を実行するための機能モジュールとして、電源供給元判別部４０１、しきい値制御部４０２、および動作速度制御部４０３が設けられている。冷却制御動作は、パフォーマンスモードおよび省電力モードのいずれか一方で実行される。パフォーマンスモードは省電力よりもシステム性能を優先する冷却モードである。一方、省電力モードは、システム性能よりも、省電力を優先する冷却モードである。本コンピュータ１０が外部電源によって駆動されている場合にはパフォーマンスモードが選択され、本コンピュータ１０がバッテリ１２１によって駆動されている場合には省電力モードが選択される。

電源供給元判別部４０１は、電源回路１２０との通信を実行して、本コンピュータ１０がバッテリ１２１および外部電源のいずれによって駆動されているかを判別する。

しきい値制御部４０２は、本コンピュータ１０の駆動電源の種類に応じて、上述のLowの温度域に対応するしきい値を制御する。すなわち、しきい値制御部４０２は、本コンピュータ１０が外部電源によって駆動されている場合（パフォーマンスモード）には、Lowの温度域に対応するしきい値を予め決められた第１の値に設定し、本コンピュータ１０がバッテリ１２１によって駆動されている場合（省電力モード）には、Lowの温度域に対応するしきい値を予め決められた第２の値に設定する。ここで、第２の値は、第１の値よりも高い。

これにより、本コンピュータ１０がバッテリ１２１によって駆動されている場合には、冷却ファン２２−１の回転速度がSilentに維持される可能性が高くなり、冷却ファン２２−１による電力消費を抑制することが可能となる。

動作速度制御部４０３は、本コンピュータ１０がバッテリ１２１によって駆動されている場合（省電力モード）、動作速度制御回路３０１を制御して、温度センサ２４−１によって検出されるＣＰＵ１１１の温度に応じてＣＰＵ１１１の動作速度を低下させる動作速度制御処理を実行する。

動作速度制御処理を開始するＣＰＵ１１１の温度は、省電力モードにおけるLowの温度域に対応するしきい値（＝第２の値）よりも低い値、例えばパフォーマンスモードにおけるLowの温度域に対応するしきい値（＝第１の値）に設定される。これにより、冷却ファン２２−１がSilentの回転速度で回転されている期間中に動作速度制御処理が開始され、冷却ファン２２−１のSilentの回転速度で回転する期間をより長くすることが可能となる。

図１４のフローチャートは、冷却制御動作の手順を示している。

システムＢＩＯＳは、まず、本コンピュータ１０がＡＣ駆動であるかどうか、つまり本コンピュータ１０が外部電源によって駆動されているかどうかを判別する（ステップＳ１１）。

本コンピュータ１０が外部電源によって駆動されているならば（ステップＳ１１のＹＥＳ）、システムＢＩＯＳは、冷却モードをパフォーマンスモードに設定し、そしてLowの温度域に対応するしきい値を上述の第１の値に設定する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。

一方、本コンピュータ１０がバッテリ１２１によって駆動されているならば（ステップＳ１１のＮＯ）、システムＢＩＯＳは、冷却モードを省電力モードに設定し、そしてLowの温度域に対応するしきい値を上述の第２の値に設定する（ステップＳ１４，Ｓ１５）。そして、システムＢＩＯＳは、ＣＰＵ１１１の動作速度制御処理を実行する（ステップＳ１６）。

図１５には、パフォーマンスモードおよび省電力モードそれぞれにおけるＣＰＵ温度とファン回転速度との関係を定義したテーブルの例が示されている。このテーブルは、システムＢＩＯＳによって管理されている。

パフォーマンスモードにおいては、ＣＰＵ温度は、ＣＰＵ温度レベル０−４の４つの温度域で管理される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル０の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はSilentに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル１の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はLowに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル２の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はMiddleに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル３の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はHighに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル４の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はMaxに設定される。動作速度制御処理は実行されず、ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル０−４のいずれの温度域であっても、ＣＰＵ１１１は常に１００％の動作速度で動作する。

省電力モードにおいては、ＣＰＵ温度は、ＣＰＵ温度レベル０−６の６つの温度域で管理される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル０−２の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はSilentに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル３の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はLowに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル４の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はMiddleに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル５の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はHighに設定される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル６の温度域に属する場合、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度はMaxに設定される。

さらに、ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル１の温度域に属する場合には、動作速度制御処理によってＣＰＵ１１１の動作速度は最大動作速度の７５％に低下される。ＣＰＵ温度がＣＰＵ温度レベル２−６の温度域に属する場合には、動作速度制御処理によってＣＰＵ１１１の動作速度は最大動作速度の５０％に低下される。

図１６には、Silent、Low、Middle、High、Maxそれぞれに対応するファン回転速度（ファン回転数）の例が示されている。

システムＢＩＯＳは、温度センサ２４−１によって検出されるＣＰＵ温度と図１５のテーブルとに従って、冷却ファン２２−１の目標回転速度を決定する。そして、システムＢＩＯＳは、目標回転速度を指定するデータをファン制御部２３に設定する。もちろん、ファン制御部２３が、温度センサ２４−１によって検出されるＣＰＵ温度と図１５のテーブルとに従って、冷却ファン２２−１の目標回転速度を決定するようにしてもよい。

図１７には、パフォーマンスモードに対応するファン回転速度遷移の例が示されている。

ここでは、回転速度の境界毎に、ファン回転速度を上げる時のしきい値（第１のしきい値）と下げる時のしきい値（第２のしきい値）とが異なる場合を想定している。ファン回転速度を下げる時のしきい値は、ファン回転速度を上げる時のしきい値よりも低く設定されている。

発熱デバイス（ＣＰＵ、表示コントローラ等）の温度が温度レベル０に対応する十分に低い温度域に属する場合には、ファンは回転速度Silentで回転される。発熱デバイスの温度が温度レベル１に対応する第１のしきい値（温度レベル１の温度域の上限値）に達すると、ファン回転速度はSilentからLowに切り替えられる。発熱デバイスの温度が温度レベル２に対応する第１のしきい値（温度レベル２の温度域の上限値）に達すると、ファン回転速度はLowからMiddleに切り替えられる。

発熱デバイスの温度が低下し始め、温度レベル２に対応する第２のしきい値（温度レベル２の温度域の下限値）よりも低下すると、ファン回転速度はMiddleからLowに切り替えられる。さらに、発熱デバイスの温度が低下し、温度レベル１に対応する第２のしきい値（温度レベル１の温度域の下限値）よりも低下すると、ファン回転速度はLowからSilentに切り替えられる。

このように、回転速度の境界毎に、ファン回転速度を上げる時のしきい値（第１のしきい値）と下げる時のしきい値（第２のしきい値）とを規定することにより、隣接する２つの回転速度間でファン回転速度の切替が頻繁に発生することを防止することができる。

次に、図１８を参照して、システムＢＩＯＳによってファン制御部２３に設定されるパラメーター群について説明する。

上述したように、ファン制御部２３の制御レジスタ２３１には冷却ファン（FAN#0）２２−１を制御するためのパラメーター群が設定され、ファン制御部２３の制御レジスタ２３２には冷却ファン（FAN#1）２２−２を制御するためのパラメーター群が設定される。

制御レジスタ２３１に設定されるパラメーター群は、Δrpm/Δdigit特性、起動制御信号値（または起動回転速度）、最低回転速度、目標回転速度を含む。

Δrpm/Δdigit特性は、ＰＷＭ信号のデューティ比を指定する制御データの値の変化に対して、冷却ファン（FAN#0）２２−１の回転速度がどの程度変化するかを示す。ファン制御部２３は、Δrpm/Δdigit特性に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。起動制御信号値（または起動回転速度）は、冷却ファン（FAN#0）２２−１を上述の起動回転速度で回転させるために必要な制御信号の値（デューティ比）を示す。最低回転速度は、例えば、冷却ファン（FAN#0）２２−１が定速回転可能な回転速度範囲の最小値を示す。

制御レジスタ２３２にも、Δrpm/Δdigit特性、起動制御信号値（または起動回転速度）、最低回転速度、目標回転速度が設定される。

次に、図１９のフローチャートを参照して、本コンピュータ１０において実行される冷却制御処理の手順を説明する。

ユーザによってパワースイッチ１４がオンされると、ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、本コンピュータ１０をパワーオンするためのパワーオンシーケンスを開始する（ステップＳ１０１）。これにより、本コンピュータ１０の各コンポーネントに動作電源が供給される。ＣＰＵ１１１はシステムＢＩＯＳを実行する。

システムＢＩＯＳは、特性パラメーター（Δrpm/Δdigit特性、起動制御信号値、および最低回転速度）を特性パラメーターとしてＥＣ／ＫＢＣ１１９の各制御レジスタ２３１，２３２に設定すると共に、Silentに対応するファン回転速度を目標回転速度としてＥＣ／ＫＢＣ１１９の各制御レジスタ２３１，２３２に設定する（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、サイレントファン起動制御処理を実行して、冷却ファン２２−１，２２−２をそれぞれoff状態からSilentの回転速度で回転される状態に遷移させる（ステップＳ１０４）。

システムＢＩＯＳは、各デバイスを初期化する処理を実行した後（ステップＳ１０５）、オペレーティングシステムをブートアップする処理を実行する（ステップＳ１０６）。

この後、システムＢＩＯＳは、ＣＰＵ１１１の温度に応じたファン回転速度を冷却ファン２２−１の目標回転数としてＥＣ／ＫＢＣ１１９に設定する処理、および表示コントローラ１１４の温度に応じたファン回転速度を冷却ファン２２−２の目標回転数としてＥＣ／ＫＢＣ１１９に設定する処理を実行する（ステップＳ１０７）。

なお、ステップＳ１０３、Ｓ１０７の処理は、ＥＣ／ＫＢＣ１１９内のファン制御部２３自身が実行することもできる。

次に、図２０のフローチャートを参照して、図１９のステップＳ１０４で実行されるサイレントファン起動制御処理の手順を説明する。

ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、まず、ファン制御部２３に起動回転速度を設定する（ステップＳ２０１）。ファン制御部２３は、起動回転速度に対応する値（デューティ比または電圧）を持つ制御信号を冷却ファン２２−１に供給する（ステップＳ２０２）。ファン制御部２３は、冷却ファン２２−１からの回転数信号を用いて冷却ファン２２−１の回転速度を検出し（ステップＳ２０３）、冷却ファン２２−１の回転速度が上述の最低回転速度以上であるかどうかを判別する（ステップＳ２０４）。ファン制御部２３は、冷却ファン２２−１の回転速度が最低回転速度に達するまで待機する。

冷却ファン２２−１の回転速度が最低回転速度以上になると（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、ファン制御部２３に目標回転速度（ここでは、Silentに対応する回転速度）を設定する（ステップＳ２０５）。ファン制御部２３は、目標回転速度（Silentに対応する回転速度）に対応する値（デューティ比または電圧）を持つ制御信号を冷却ファン２２−１に供給する（ステップＳ２０６）。これにより、図７で説明したように、冷却ファン２２−１の回転速度は零から目標回転速度（Silentに対応する回転速度）にまで滑らかに上昇する。

ファン制御部２３は、冷却ファン２２−１からの回転数信号を用いて冷却ファン２２−１の回転速度を検出し（ステップＳ２０７）、冷却ファン２２−１の回転速度と目標回転速度（Silentに対応する回転速度）との間の差分が所定値よりも大きいかどうかを判別する（ステップＳ２０８）。差分が所定値よりも大きいならば（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、ファン制御部２３は、差分とΔrpm/Δdigit特性とに基づいて、制御信号の値（デューティ比または電圧）を増加または減少する（ステップＳ２０９）。

このようにして、ファン回転速度は、Silentに対応する回転速度に設定される。

ファン制御部２３は、冷却ファン２２−２に対しても上述のステップＳ２０１〜Ｓ２０９で説明した処理を実行する。

以上説明したように、本実施形態においては、本コンピュータ１０の電源オン期間中においては、たとえ発熱デバイス２１の温度が十分に低い状態であっても、ファンは低速で常時回転される。このため、ほとんど騒音が発生しない状態で、発熱デバイス２１の温度上昇を抑制することができる。また、発熱デバイスの温度がその発熱デバイスを冷却することが必要なしきい値温度に上昇した時には、ファンの回転速度を少しアップするだけで、ファンの回転速度を当該しきい値温度に対応する目標回転速度に設定することが可能となる。したがって、ファン回転速度を零から目標回転速度にまで一度に上昇する場合に比し、十分な静音性を実現することができる。

よって、本実施形態によれば、低騒音性を維持しつつ発熱デバイスを効率よく冷却することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置を正面から見た外観を示す斜視図。 図１の情報処理装置に搭載された冷却制御機構を説明するためのブロック図。 図１の情報処理装置によって実行されるサイレントファン制御によって冷却ファンの回転速度が変化される様子を示す図。 通常のファン制御を実行した場合における発熱デバイスの温度とファン速度との関係を示す図。 サイレントファン制御を実行した場合における発熱デバイスの温度とファン速度との関係を示す図。 通常のファン起動制御の様子を示す図。 図１の情報処理装置によって実行される、サイレントファン起動制御の様子を示す図。 図１の情報処理装置で用いられる冷却ファンの特性の例を示す図。 図１の情報処理装置に設けられた、ファン制御部と冷却ファンとの間の具体的な接続形態の例を示す図。 図１の情報処理装置のシステム構成の例を示すブロック図。 図１０のシステム構成に適用される冷却制御機構の構成例を示すブロック図。 図１の情報処理装置に設けられた温度センサの構成例を示す図。 図１の情報処理装置に設けられたＣＰＵに適用される冷却制御機構の構成を説明するための図。 図１の情報処理装置に設けられたＣＰＵに適用される冷却制御動作の手順を示すフローチャート。 図１の情報処理装置で用いられるテーブルの例を示す図。 図１の情報処理装置で用いられる複数のファン回転速度の例を示す図。 図１の情報処理装置で用いられる冷却モードがパフォーマンスモードである場合に対応するファン回転速度遷移の例を示す図。 図１の情報処理装置で用いられるファン制御用パラメーター群の例を示す図。 図１の情報処理装置によって実行される冷却制御処理の手順を説明するフローチャート。 図１の情報処理装置によって実行されるファン起動制御処理の手順を説明するフローチャート。

符号の説明

１０…コンピュータ、１１…コンピュータ本体、２１…発熱デバイス、２２…冷却ファン、２３…ファン制御部、２４…温度センサ、１１１…ＣＰＵ、２２−１，２２−２…冷却ファン、１１４…表示コントローラ、２４−１，２４−２…温度センサ。

Claims (4)

1. 本体と、
   前記本体内に設けられた中央処理装置（ＣＰＵ）と、
   前記本体内に設けられ、前記中央処理装置（ＣＰＵ）を冷却する冷却ファンと、
   前記本体内に設けられ、前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度を検出する温度センサと、
   前記本体の電源オンに応答して前記冷却ファンの回転速度を前記冷却ファンが定速回転可能な回転速度範囲内の最小値近傍の第１の回転速度に設定し、前記本体が電源オンされている期間中、前記冷却ファンを前記第１の回転速度以上で回転させ、且つ前記温度センサによって検出される前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度が所定のしきい値に達した場合、前記冷却ファンの回転速度を前記第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度に切り替えるファン制御手段と、
   前記本体がバッテリおよび外部電源のどちらによって駆動されているかを判別する手段と、
   前記本体が前記外部電源によって駆動されている場合には前記しきい値を第１の値に設定し、前記本体が前記バッテリによって駆動されている場合には前記しきい値を前記第１の値よりも高い第２の値に設定するしきい値制御手段と、
   前記本体が前記バッテリによって駆動されている場合、前記温度センサによって検出される前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度に応じて前記中央処理装置（ＣＰＵ）の動作速度を低下させる動作速度制御処理を実行する動作速度制御手段とを具備することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記ファン制御手段は、前記本体の電源オンに応答して、前記冷却ファンを前記第１の回転速度よりも高速の所定の起動回転速度で回転させるための第１の値の制御信号を前記冷却ファンに供給すると共に、前記第１の値の制御信号を前記冷却ファンに供給しながら前記冷却ファンの回転速度を監視し、前記冷却ファンの回転速度が、前記第１の回転速度よりも低速で且つ前記冷却ファンが定速回転可能な所定の回転速度に達したことが検出された場合、前記冷却ファンを前記第１の回転速度で回転させるための第２の値の制御信号を前記冷却ファンに供給する手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
3. 情報処理装置に設けられた中央処理装置（ＣＰＵ）を冷却する冷却制御方法であって、
   前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度を検出するステップと、
   前記情報処理装置の電源オンに応答して前記中央処理装置（ＣＰＵ）を冷却する冷却ファンの回転速度を前記冷却ファンが定速回転可能な回転速度範囲内の最小値近傍の第１の回転速度に設定し、前記情報処理装置が電源オンされている期間中、前記冷却ファンを第１の回転速度以上で回転させ、且つ前記検出された前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度が所定のしきい値に達した場合、前記冷却ファンの回転速度を前記第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度に切り替えるファン制御ステップと、
   前記情報処理装置がバッテリおよび外部電源のどちらによって駆動されているかを判別するステップと、
   前記情報処理装置が前記外部電源によって駆動されている場合には前記しきい値を第１の値に設定し、前記情報処理装置が前記バッテリによって駆動されている場合には前記しきい値を前記第１の値よりも高い第２の値に設定するしきい値制御ステップと、
   前記情報処理装置が前記バッテリによって駆動されている場合、前記温度センサによって検出される前記中央処理装置（ＣＰＵ）の温度に応じて前記中央処理装置（ＣＰＵ）の動作速度を低下させる動作速度制御処理を実行するステップとを具備することを特徴とする冷却制御方法。
4. 前記ファン制御ステップは、前記情報処理装置の電源オンに応答して、前記冷却ファンを前記第１の回転速度よりも高速の所定の起動回転速度で回転させるための第１の値の制御信号を前記冷却ファンに供給すると共に、前記第１の値の制御信号を前記冷却ファンに供給しながら前記冷却ファンの回転速度を監視し、前記冷却ファンの回転速度が、前記第１の回転速度よりも低速で且つ前記冷却ファンが定速回転可能な所定の回転速度に達したことが検出された場合、前記冷却ファンを前記第１の回転速度で回転させるための第２の値の制御信号を前記冷却ファンに供給するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の冷却制御方法。

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