JP2004198005A

JP2004198005A - ファン冷却装置

Info

Publication number: JP2004198005A
Application number: JP2002365458A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Yoshida; 勝也吉田
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】ファン故障時の交換作業に許容される時間をより正確に、かつ保守者に迅速、明確に伝えることにより、交換作業の効率化などを図る。
【解決手段】フアンアラーム１０１を出力する機能を有するファン１１と、ファン１１が冷却する被冷却ユニット２の周囲温度を検出しこれを温度検出信号１０２として出力する温度センサ１２と、フアンアラーム１０１の入力により起動し時刻情報１０３を出力するタイマ１４と、温度検出信号１０２と時刻情報１０３とを入力し時刻情報１０３の入力時点を基点として所定の単位時間あたりの温度上昇分から被冷却ユニット２の周辺温度が限界温度に達するまでの時間、即ち交換許容時間情報１０４を出力すると同時に、他にフアンアラーム１０１、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６を出力する監視回路１３と、これら各情報の状態表示を行う表示部１５とから構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファン冷却装置に関し、特にファンが故障したときのファン交換に許容される時間を報知する機能を有するファン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のファン冷却装置は、ファンが故障すると、被冷却ユニットの周囲温度は徐々に上昇し、そのまま放置すれば限界温度に達して被冷却ユニットが破損してしまうので、ファンが故障した時点でファンアラームを発生する。このファンアラームは上位の監視装置などに送出されて保守者がファンが故障したことを知り、直ちに故障したファンを良品のファンに交換する。
【０００３】
通常、ファンが故障し被冷却ユニットの周囲温度が上昇して限界温度に達するまでの時間、即ち装置の継続運用可能時間は、その装置の設計条件で異なるが、ファンの交換作業に要する時間に比較して余裕のある時間である。また、このファン交換に関しては、その装置の取扱説明書に記載されているのが一般的で、例えばファンアラーム発生後１０分以内に交換してくださいなどと記載される。
【０００４】
ファンアラームは、ファンの通風、回転数或いは負荷電流などを監視してこの異常時に出力されるが、この監視回路はファンに内蔵する場合、また外付けされる場合がある。またファンは、一般の電子部品に比べて平均故障間隔（ＭＴＢＦ）が小さく交換部品として扱かわれている。
【０００５】
このようにファン冷却装置の発生するファンアラームにより、故障ファンの交換が速やかに行われば問題はないが、保守者の不在などの理由でこの交換が行われないと周囲温度は限界温度に達して被冷却ユニットが破損してしまう心配がある。この問題に対してファンアラーム発生後所定の時間を置いて被冷却ユニットの電源を遮断して被冷却ユニットの破損を回避する機能を付加する場合がある。
【０００６】
図５はこの種の従来例を示すブロック図である。図５において、冷却対象装置５１は複数の冷却フアン５２により空冷されている。通常は温度モニタ回路５９からの信号により回転数制御回路６０が冷却フアン５２の回転数を制御して装置内の温度を適切な温度にしている。
【０００７】
フアンの通風を検出するセンサ５３からの信号から異常検知回路５４は、冷却フアン５２の停止などの異常を検知すると、障害弁別回路５８は、例えば停止したファンの数が１個か２個以上かを弁別する。そして１個の場合は回転数制御回路６０へ信号を送り他のファンの回転数を上げて装置内の温度を適切な温度に戻す。また２個以上の場合は制御不能と判断して遅延回路５６を介して信号を電源制御回路５７へ送り冷却対象装置５１の電源を遮断してこれを保護する。
【０００８】
即ち、ファンの交換に関しては、停止したファンが１個の場合は特に急ぐ必要はない。しかし２個の場合は電源遮断までに交換する必要がある。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】
特開昭６１−２１６０１１号広報（第２−３頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、ファンが故障してファンの交換作業に許容される時間、即ちファンの交換許容時間（以下単に交換許容時間という）は、一般的には取扱説明書などに記載されている時間、或いは後者の特許文献１の例ではファンが故障してから所定の時間遅延を与えて冷却対象装置の電源を遮断するまでに時間となるので、あらかじめ固定的に決められた時間となる。これら時間はあらかじめ設定された変動条件、例えば冷却対象装置の発熱量のバラツキ、また周囲温度などの変化に対して最悪事の条件で決められ、かつ余裕を見て決められるのが普通であるので、実際の時間より遥かに短い時間であまり正確な時間とはいえない。このため次に述べるような問題がある。
【００１０】
即ち、ファンの交換に際し、実際の交換許容時間は充分あるのに、取扱説明書などに指定された交換許容時間は短いので、保守者は他に作業中であっても直ちにファン交換作業にかからねば成らず保守作業を混乱させるという問題がある。また、後者の従来例のように交換許容時間後に冷却対象装置の電源を遮断する場合は、実際にはファンの交換を行うに充分な時間があるのに電源が遮断されてしまうという問題がある。
【００１１】
更に、従来例では、ファンの交換許容時間の情報を外部監視装置などへの出力する機能或いは装置内に表示する機能がない。このため次に述べるような問題がある。
【００１２】
即ち、作業者は、取扱説明書などに指定された交換許容時間を記憶していることは少なく、ファンの交換に際して先ず交換許容時間を調べる必要があり、この分交換作業が遅れてしまうという問題がある。また、このようなファン冷却装置が複数配置されたシステムにおいて、２台以上のファンが故障した場合に各々の交換許容時間を調べることに時間がかかっていまい、いずれを先に着手するか計画を立てたい時に計画をたてる事ができないという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、ファンの交換作業を通常の保守業務の中で効率よく行うことができ、また電源遮断機能のある装置の場合は電源を遮断する頻度を少なくすることができるファン冷却装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のファン冷却装置は、自身の故障により動作を停止した時はアラーム信号を出力する機能を有するファンと、前記ファンが冷却する被冷却ユニットの周囲温度を検出しこれを温度検出信号として出力する温度センサと、前記アラーム信号により起動し時刻情報を出力するタイマと、前記温度検出信号と前記時刻情報とを入力し前記時刻情報の入力時点を基点として所定の単位時間あたりの温度上昇分から前記被冷却ユニットの周辺温度が限界温度に達するまでの時間、即ち故障した前記ファンの交換に許容される交換許容時間を計算しこれを前記交換許容時間情報として出力する監視回路とを備えて構成する。
【００１５】
そして、前記監視回路は、前記時刻情報の入力時点の前記温度検出信号が示す周囲温度をＴ１、その時点最初の所定の単位時間を△ｔ１、この△ｔ１を経過した時の周囲温度をＴ２、限界温度をＴ３とした時、温度勾配Ｃ１＝（Ｔ２−Ｔ１）／△ｔ１から前記交換許容時間情報の示す交換許容時間Ｄ１を（Ｔ３−Ｔ１）／Ｃ１で計算し、以降△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４…についても逐次計算し出力する前記交換許容時間情報を更新していくようにする。
【００１６】
また、前記監視回路は、逐次更新される前記交換許容時間情報の示す交換許容時間が所定時間以上早まった時はファン交換を急がす意味の交換緊急情報を出力するようにしても良い。
【００１７】
また、前記監視回路は、前記交換許容時間情報が０時間を示した時は直ちに前記被冷却ユニットの電源を遮断する電源断信号を出力するようにしても良い。
【００１８】
また、前記タイマは、前記監視回路からの起動信号あるいは手動でこれを起動できるスイッチを備えるようにしても良い。
【００１９】
また、前記監視回路は、前記ファンの正常動作時に前記起動信号により前記タイマを起動させ、この時の前記時刻情報の入力時点から前記温度検出信号が示す周囲温度の所定の単位時間あたりの温度上昇分、即ち温度勾配を逐次計算して行きこの温度勾配が所定の基準値を超えた時に平常時の異常温度上昇を意味する平常時温度アラームを出力するようにしても良い。
【００２０】
更に、前記監視回路は、前記ファンアラーム、前記交換許容時間情報、前記交換緊急情報、前記電源断信号あるいは前記平常時温度アラームを外部監視装置へ出力すると同時に、前記交換許容時間情報により故障ファンの交換許容時間を表示し、他の前記ファンアラーム、前記交換緊急情報、前記電源断信号あるいは前記平常時温度アラームにより各々対応するアラームランプを点灯する表示部を備えるようにしても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に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、本発明の実施の形態例を示すブロック図である。図２は、図１における監視回路と表示部の回路図である。図３は、交換許容時間の予測計算を説明する特性図である。図４は、平常時からファンアラーム発生時以降の各アラーム情報の発生順序を説明する特性図である。
【００２２】
先ず、図１、２を参照して本ファン冷却装置１の構成について説明する。自身の故障により動作を停止した時はフアンアラ−ム１０１を出力する機能を有するファン１１と、ファン１１が冷却する被冷却ユニット２の周囲温度を検出しこれを温度検出信号１０２として出力する温度センサ１２と、フアンアラ−ム１０１の入力により起動し時刻情報１０３を出力するタイマ１４と、温度検出信号１０２と時刻情報１０３とを入力し時刻情報１０３の入力時点を基点として所定の単位時間あたりの温度上昇分から被冷却ユニット２の周辺温度が限界温度に達するまでの時間、即ち故障したファン２の交換に許容される交換許容時間を計算しこれを交換許容時間情報１０４として出力すると同時に、他にフアンアラーム１０１、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６を出力する監視回路１３と、交換許容時間情報１０４、フアンアラーム１０１、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６を入力し、これら各情報の状態表示を行う表示部１５とから構成される。
【００２３】
尚、タイマ１４は、内部に監視回路１３からの起動信号１０８あるいは手動でこれを起動できるスイッチを備えている（図示せず）。また、被冷却ユニット２は、本ファン冷却装置１から送出される電源断信号１０７により給電路を遮断して動作を停止するブレーカを備えている（図示せず）。
【００２４】
また、本ファン冷却装置１から送出される交換許容時間情報１０４などの各情報１０５−１０７は、外部監視装置３に入力される。外部監視装置３には他に設けられた本ファン冷却装置1と同様な複数のファン冷却装置からの各情報が入力されており（図示せず）、各ファン冷却装置を統括して監視している。
【００２５】
次に図２を参照して監視回路１３と表示部１５の構成について説明する。監視回路１３は温度センサ１２からの温度検出信号１０２を入力し、このアナログ信号をデジタルの温度データ信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３２と、温度勾配を計算する時に必要な限界温度、単位時間或いは計算式などのデータおよびプログラムを格納する基準データベース１３３と、平常時の温度変動を監視する時にこの起動信号１０８を出力する起動スイッチ１３４と、Ａ／Ｄ変換器１３２からの温度データ信号とタイマ１４からの時刻情報１０３とファンアラーム１０１などを入力し、基準データベース１２３のデータおよびプログラムを用いて演算処理を行い、交換許容時間情報１０４、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６を出力する監視回路１３とで構成されている。
【００２６】
また、表示部１５は、交換許容時間情報１０４を入力し故障ファンの交換許容時間を表示する液晶表示器と、他のファンアラーム１０１、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６を入力し各々対応してランプ表示する発光ダイオードとから構成される。
【００２７】
次に図１、２を参照して動作について説明する。先ず、基本動作について説明する。平常時においてはファン１１が回転して被冷却ユニット２を空冷し、その周囲温度を２５℃に保っている。ファン１１が故障し回転を停止するとファンに内蔵する回転数検出器（図示せず）からファンアラーム１０１が出力される。タイマ１４は、このファンアラーム１０１を受けて起動し、時刻情報１０３の出力を開始する。監視回路１３は、この時刻情報１０３の供給を受けて次の演算処理を開始する。尚、温度センサ１２は、被冷却ユニット２の周囲温度を検出し、その結果を温度検出信号１０２として常時送出している。
【００２８】
監視回路１３は、その内部の演算回路１３１で演算処理を行うが、この演算に必要な温度データはＡ／Ｄ変換器１３２から、また基準データ、計算プログラムなどは基準データベース１３３から供給を受ける。そして時刻情報１０３の供給を受けて次の演算処理を開始する。
【００２９】
即ち、時刻情報１０３の入力時点の温度検出信号１０２が示す周囲温度をＴ１、その時点最初の所定の単位時間を△ｔ１、この△ｔ１を経過した時の周囲温度をＴ２、限界温度をＴ３とした時、温度勾配Ｃ１＝（Ｔ２−Ｔ１）／△ｔ１から交換許容時間Ｄ１を（Ｔ３−Ｔ１）／Ｃ１で計算し、これを交換許容時間情報１０４として出力する。そして以降の△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４…についても逐次同様に計算して行き交換許容時間情報１０４を更新していく。
【００３０】
この演算処理の一例を図３に示す。図３では各△ｔ＝１分、Ｔ１＝２５℃、Ｔ２＝２６℃、Ｔ３＝６０℃とし、△ｔ１について演算した例であるが、△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４…についても逐次同様に計算して行き、温度勾配に変化があれば交換許容時間情報１０４を更新する。
【００３１】
この更新の時に更新量が所定の基準値を上回った時は、ファン交換を急がす意味の交換緊急情報１０５を出力する。即ち、ファンが複数構成の時２台目の故障が発生した、あるいは被冷却ユニット２の内部トラブル発生などにより温度上昇が急になり交換許容時間が急に早まった場合である。
【００３２】
ファンアラーム１０１が出力されて保守者が故障ファンを交換許容時間内に交換すれば、ファンアラーム１０１が出力停止されるので、監視回路１３の演算回路もリセットされ最初の平常状態に戻る。しかし何らかの理由でファン交換作業が交換許容時間内になされなかった場合、即ち、交換許容時間が０、或いは温度検出信号１０２が示す周囲温度が限界温度を示したとき、監視回路１３は電源断信号１０７を出力する。
【００３３】
この電源断信号１０７は、被冷却ユニット２の給電路を遮断して動作を停止するブレーカを動作させる。これにより被冷却ユニット２は動作を停止するが、温度上昇による破損が防止される。
【００３４】
更に、監視回路１３は、ファンの故障前の平常時における温度監視を行う機能も備えている。この機能は被冷却ユニット２内のトラブルによる温度上昇、あるいはファンのアラーム発生前の回転数の低下による温度上昇などを監視してアラームを出すものである。
【００３５】
この機能を動作させるには、先ず監視回路１３の起動スイッチ１３４をオンする。すると起動信号１０８がタイマ１４に出力されてこれを起動する。演算回路１３１は、時刻情報１０３を入力して前述したと同様な演算処理を開始する。
【００３６】
即ち、この時の時刻情報１０３の入力時点から温度検出信号１０２が示す周囲温度の所定の単位時間あたりの温度上昇分、即ち温度勾配Ｃ１＝（Ｔ２−Ｔ１）／△ｔ１を逐次計算して行き、この温度勾配が所定の基準値を超えた時に平常時の異常温度上昇を意味する平常時温度アラーム１０６を出力する。この時の単位時間△ｔ１は、緩慢な温度上昇が考えられるために前述したファン故障時の値より大きく設定する。
【００３７】
図４は、以上説明した監視回路１３から出力される各アラーム情報の発出時点を示すものである。先ず、平常運転時において異常な温度上昇があった時に平常時温度アラーム１０６を出力する。そしてファンアラーム１０１が発生した以降の期間において、先ず最初の交換許容時間情報１０４が出力され、以降こ情報は更新されて行く。更にこの期間中に２台目のファンこ故障などにより温度上昇が急となると交換緊急情報１０５が出力される。ファンの交換がなされずに限界温度まで達すると電源断信号１０７が出力される。
【００３８】
以上の各監視、アラーム情報は、外部の監視装置３に送出され、ここで他のファン冷却装置などからの監視、アラーム情報と一緒になり統合的に管理される。また、以上の各監視、アラーム情報は、装置内の表示部１５の送られ、交換許容時間情報１０４によって交換許容時間が液晶表示器により表示され、また、他のファンアラーム１０１、交換緊急情報１０５、電源断信号１０７および平常時温度アラーム１０６により対応する発光ダイオードが点灯してランプ表示される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるファン冷却装置は、ファンアラームの発生により故障ファンの交換に許容される交換許容時間を正確に、かつ保守者に迅速明確に伝えることができるので、交換作業を計画的、かつ効率的に行うことができるという効果がある。
【００４０】
また、何らかの理由でフアン交換がなされずに被冷却ユニットの電源を遮断する場合も、不要に短時間で遮断するとこことがなく装置運用の信頼性を向上させるという効果がある。
【００４１】
更に、ファンアラーム発生前の平常時においても、ファンの回転数低下などで被冷却ユニットが異常な温度上昇をした時にアラームを発生することができるので、更に装置運用の信頼性を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】図１における監視回路と表示部の回路図である。
【図３】交換許容時間の予測計算を説明する特性図である。
【図４】平常時からファンアラーム発生時以降の各アラーム情報の発生順序を説明する特性図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ファン冷却装置
２被冷却ユニット
３外部監視装置
１１ファン
１２温度センサ
１３監視回路
１４タイマ
１５表示部
１３１演算回路
１３２Ａ／Ｄ変換器
１３３基準データベース
１３４起動スイッチ

Claims

自身の故障により動作を停止した時はアラーム信号を出力する機能を有するファンと、前記ファンが冷却する被冷却ユニットの周囲温度を検出しこれを温度検出信号として出力する温度センサと、前記アラーム信号により起動し時刻情報を出力するタイマと、前記温度検出信号と前記時刻情報とを入力し前記時刻情報の入力時点を基点として所定の単位時間あたりの温度上昇分から前記被冷却ユニットの周辺温度が限界温度に達するまでの時間、即ち故障した前記ファンの交換に許容される交換許容時間を計算しこれを前記交換許容時間情報として出力する監視回路とを備えることを特徴とするファン冷却装置。
前記監視回路は、前記時刻情報の入力時点の前記温度検出信号が示す周囲温度をＴ１、その時点最初の所定の単位時間を△ｔ１、この△ｔ１を経過した時の周囲温度をＴ２、限界温度をＴ３とした時、温度勾配Ｃ１＝（Ｔ２-Ｔ１）／△ｔ１から前記交換許容時間情報の示す交換許容時間Ｄ１を（Ｔ３−Ｔ１）／Ｃ１で計算し、以降△ｔ２，△ｔ３，△ｔ４…についても逐次計算し出力する前記交換許容時間情報を更新していくことを特徴とする請求項１記載のファン冷却装置。
前記監視回路は、逐次更新される前記交換許容時間情報の示す交換許容時間が所定時間以上早まった時はファン交換を急がす意味の交換緊急情報を出力することを特徴とする請求項２記載のファン冷却装置。
前記監視回路は、前記交換許容時間情報が０時間を示した時は直ちに前記被冷却ユニットの電源を遮断する電源断信号を出力することを特徴とする請求項１、２あるいは３記載のファン冷却装置。
前記タイマは、前記監視回路からの起動信号あるいは手動でこれを起動できるスイッチを備えることを特徴とする請求項１、２、３あるいは４記載のファン冷却装置。
前記監視回路は、前記ファンの正常動作時に前記起動信号により前記タイマを起動させ、この時の前記時刻情報の入力時点から前記温度検出信号が示す周囲温度の所定の単位時間あたりの温度上昇分、即ち温度勾配を逐次計算して行きこの温度勾配が所定の基準値を超えた時に平常時の異常温度上昇を意味する平常時温度アラームを出力することを特徴とする請求項5記載のファン冷却装置。
前記監視回路は、前記ファンアラーム、前記交換許容時間情報、前記交換緊急情報、前記電源断信号あるいは前記平常時温度アラームを外部監視装置へ出力すると同時に、前記交換許容時間情報により故障ファンの交換許容時間を表示し、他の前記ファンアラーム、前記交換緊急情報、前記電源断信号あるいは前記平常時温度アラームにより各々対応するアラームランプを点灯する表示部を備えることを特徴とする請求項１、２、３、４、５あるいは６記載のファン冷却装置。