JP2006052724A

JP2006052724A - ファン停止検出方法、及びファン停止検出装置

Info

Publication number: JP2006052724A
Application number: JP2005164421A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Nakano; 智之中野; Teruo Kawaguchi; 輝男川口; Yasuyuki Ishitani; 泰行石谷; Masaru Sasaki; 賢佐々木; Susumu Oka; 進岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】ファンの回転数低下又は回転停止を検知するための簡単な構造で取付けが容易なファン停止検出装置及び該方法を提供する。
【解決手段】ファンの回転で発生する空気の流動による風圧の作用を受けて移動、回転、変形する部材の状態を検出する。ファン停止検出装置１は、気体の流動の結果生ずる風圧の作用で移動、回転、変形する部材２と、前記部材２が移動、回転、変形する状態を検出するセンサ６と、前記部材２及びセンサ６を支持してファンに近接する位置に固定する固定部材８とから構成される。前記部材２は一端をシャフト３により回動可能に軸支され、他端を自由端とし、前記部材２が風圧により前記軸支された一端を中心に回動する状況を側面からセンサ６で検出する。前記回動した状態の部材２が基の状態に戻った場合、ファンが回転停止、又は回転数低下したことが検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体を流動させるためのファンの回転数が低下し、又は回転が停止した際、これを検出するための方法及び装置に関するもので、より具体的には、発熱源を含む設備の放熱用に使用される冷却ファンの回転数低下又は回転停止を検出するための方法、及び装置に関する。

通常、操作機器、通信機器、加工機器など各種設備のほとんどには発熱源が含まれている。これら発熱源は、電気的要素によるもののほか、ガスや石油などの可燃物の燃焼によるもの、摺動部分で発生する摩擦熱によるものなど、各種形態が考えられる。そしてこれら設備は、可動部分の保護、あるいは外部への安全や騒音対策などの観点から本体部分がケーシングで覆われていることが多い。

設備をケーシングで覆った場合、ケーシング内部にこもる熱を外部へ逃がすため、一般に冷却ファンが使用されている。冷却ファンは、回転によって空気を流動させ、内部の熱を外部へ放出すると共に冷たい外気をケーシング内に導入して設備を冷却し、保護する役割を果たす。また、この冷却の作用によって摺動部の焼き付きや火災などの事故発生原因を未然に防いでいる。このため、設備の稼動中には冷却ファンが回転していることが必須であり、万一何らかの原因によって冷却ファンの回転数が低下し、又は回転が停止した場合には不測の事態を招きかねない。

また、上述した冷却用のファンにかぎらず、例えば換気用、送風用、循環用に気体を流動させるためのファンも同様であって、ファンの回転数低下、又は回転停止によってファン本来の機能が果たせなくなり、例えば新鮮な空気の導入が中断され、あるいは有害ガスが充満するなどの不測の事態を招くことになる。これらファンの回転数低下、回転停止の原因としては、ファンを駆動する電気モータの耐久期限切れ、使用条件の急激な変化、外部からの回転阻害要因の付加などが挙げられる。

かかる事態を防ぐため、従来からファンの停止を検知するための各種対応策が採られている。冷却ファンの場合、広く行われている対応策は、機器内に温度センサを設け、冷却ファンの停止時に上昇する温度を検知してアラームを発するものである。最近になって見られる対応策は、電気モータの停止を電気回路から検出するもので（例えば、特許文献１、２参照。）、この対応策によれば、温度上昇とは関係しない、例えば換気目的のファンを駆動する電気モータへの適用も可能である。
実開昭５７−１８８９９２号公報実開昭６０−１１８７６２号公報

しかしながら、上述したような従来の対応策には問題があった。まず、機器内に温度センサを設ける方式では、冷却ファンが停止してもある程度高温になるまでセンサは異常を検知することができない。そのため、センサが異常を検出するまでの間、センサが感知できない局部的な温度上昇が生じて一部の電子機器などが破壊に至る事態が起こり得る。これを防ぐためにセンサの感知能力を高めることもできるが、外気温度などの使用条件の変化に対応して冷却ファンが稼動中であってもセンサが過剰反応することにもつながり、かえって混乱を生む原因ともなる。また、熱的に防御すべき設備内の多数の箇所にセンサを設けた場合にはコスト的な問題が生じる。

次に、電気モータの停止を電気回路で検出する機構では、確かに冷却ファンの停止を確実に知る有効な手段であるものの、市場で既に稼動中の設備にこの機構を備えた例は未だ極めて少ないのが実状である。また、既に設置されて稼動中の設備に当該機構を取付けるには、回路又は電気モータの取替えが必要となり手間とコストがかかる。特に冷却ファンである場合、その駆動用電気モータは設備の中に組み込まれていることからその取り扱いが煩雑であり、しかも取替えのための操業停止も必要であることも加わって取替えを進め難いのが現実である。

以上より、ファンが回転数低下又は回転停止した際に、これを確実に検出することができる、簡単な構造で取付けが容易であり、特に市場で既に稼動している設備に対しても「後付け」による装着が容易なファン停止検出装置、ならびにファン停止検出方法を求めるニーズが市場に存在している。特に冷却ファンを備えた設備であって、現在は温度センサのみを頼りにファンの停止を検出するよう構成された稼動中の設備に対し、取付けが容易で安価なファン停止検出の技術を提供することは有効である。本発明は、従来技術による問題点を解消し、上述した市場ニーズに応えることを目的としている。

本発明は、ファンの回転による気体の流動の結果発生する風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材を利用し、風圧の変動による前記部材の状態の変化をセンサで検出することによってファン停止などの異常事態を検出して前記問題を解消するもので、具体的には以下の内容を含む。

すなわち、本発明にかかる１つの態様は、回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を、前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材の状態を検出することにより、検出することを特徴とするファン停止検出方法に関する。

前記ファンで気体を流動させることにより、設備の発熱源から生ずる熱を冷却することが可能である。その際、前記設備内部にある気体を前記ファンを用いて設備外部に吹き出す方向、又は外気を設備内に導入する方向に気体を流動させることができる。

本発明にかかる他の態様は、回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出装置であって、前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用で移動、回転、又は変形する部材と、前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材とから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置に関する。

前記気体の流動する方向は、水平方向、垂直方向を含むいずれの方向であっても、また、前記ファンの回転により設備内に気体を吸い込む吸い込み方向、設備外に気体を吹き出す吹き出し方向のいずれであっても、前記ファンの回転数低下又は回転停止を検出可能とすることができる。

前記ファンは、発熱源を有する設備の熱を冷却するために気体を流動させる冷却ファンとすることができる。

前記部材は、１つの端部を回動可能に軸支され、前記端部に対向する他の端部を自由端とした薄板状部材とすることができる。あるいは前記部材は、中央部で回動可能、かつ平衡状態へ復元可能に軸支され、前記軸支部分を境界として区分されるいずれか一方の部分が前記気体の流動による風圧の作用を受ける前記ファンに対向した流動域内、いずれか他方の部分が前記風圧の作用を受けない流動域外となるよう配置される薄板状部材とすることができる。

前記センサは、前記薄板状部材の回動前又は回動後のいずれかの位置、もしくは前記回動前と回動後の両位置の間の任意の位置で、前記薄板状部材、又は前記薄板状部材と共に回動する検出片のいずれかを検出するよう配置することができる。

前記部材は、前記気体の流動する方向と直交する平面内で回転可能に配置されたプロペラ状部材から構成され、前記センサは、前記気体の流動の結果生ずる風圧により回転するプロペラ状部材、又は前記プロペラ状部材と同期して回転する検出片のいずれかの通過を検出するよう配置することができる。

代替として前記部材は、前記気体の流動の結果発生する風圧の作用により変形する薄板状部材から構成し、前記センサは、前記薄板状部材に貼付されて前記薄板状部材の変形を検出する歪センサとしてもよい。

前記固定部材は、磁力式、スナップ式、引っ掛け式のいずれかの結合を利用したワンタッチ取り付け手段を備えることができる。

以上の各ファン停止検出装置は、前記ファンの回転によって生ずる気体の流動方向を変えるダクトを介して取り付けることができる。当該ダクトは、前記ファン停止検出装置の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。また、各ファン停止検出装置は、少なくとも鉛直方向上方を覆うカバーをさらに備えることもできる。

本発明にかかる他の態様は、回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出装置であって、前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材と、前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材と、前記流動する気体の流れの向きを変えるダクトとから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置に関する。

本発明にかかる更に他の態様は、同じくファン停止検出装置であって、前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材と、前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材と、前記移動、回転、又は変形する部材と前記センサのいずれか一方又は双方の少なくとも鉛直方向上方を覆うカバーとから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置に関する。

本発明に係る更に他の態様は、設備の発熱源から発生する熱を外部へ放出するよう回転して気体を流動させる冷却ファンであって、前記冷却ファンの回転数低下または回転停止を検出するため、上述したいずれか一のファン停止検出装置を備えていることを特徴とする冷却ファンに関する。

本発明にかかる更に他の態様は、発熱源から発生する熱を外部に放出するための冷却ファンを備えた設備であって、前記冷却ファンの回転数低下又は回転停止を検出するため、上述したいずれか一のファン停止検出装置を備えていることを特徴とする設備に関する。

本発明の実施により、簡単な機構でファンの回転数低下や回転停止を瞬時に検出することができる、安価でしかも既存の各種設備にも容易に取付けが可能なファン停止検出装置を提供することができる。これにより、過熱による設備の損傷や不具合、あるいは換気や送風の不良による不測の事態を防ぐことができる。

本発明に係る第１の実施の形態のファン停止検出装置につき、図面を参照して説明する。本実施の形態にかかるファン停止検出装置は、ファンの回転により気体を流動させた結果生ずる風圧を利用して部材を移動又は回転させ、これをセンサで検出する形式のファン停止検出装置に関する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態にかかるファン停止検出装置の１態様を示している。

図１（ａ）において、本実施の形態にかかるファン停止検出装置１は、設備５０の冷却用に使用されるファン・アセンブリ５１のファン開口部５３又は冷却ファン５４に対向して配置される。ファン開口部５３は、ファン・アセンブリ５１の内部で回転する冷却ファン５４によって流動する気体（空気）の通過窓で、冷却ファン５４の回転方向に応じて設備５０内部の気体を外部へ吹き出すための吹き出し口、又は冷たい外気を設備５０内部へ導入するための吸い込み口となる。いずれの場合も、設備５０の内部にある熱を外部に放出するものである。ファン開口部５３は、冷却ファン５４の回転による危険を防止するため、通常は網、柵状の部材で覆われている。

ファン停止検出装置１は、気体の流動に伴う風圧の作用で回動可能な薄板状に形成された部材（以下、「薄板状部材」という。）２と、薄板状部材２の上端を回動自在に軸支するシャフト３と、薄板状部材２が回動する状態を検知するセンサ６（６ａ、６ｂ）と、薄板状部材２及びセンサ６を保持して、ファン・アセンブリ５１に対向して図の破線矢印で示すように取り付け可能とする固定部材８（８ａ、８ｂ）とから構成されている。図示の例で、センサ６は投光部６ａと受光部６ｂからなる投受光分離型センサであり、投光部６ａ、受光部６ｂ間の光軸を薄板状部材２で遮光しているか否かを検出する。センサ６による検出信号は図示しない制御部に送信され、制御部は前記検出信号に基づいて薄板状部材２の状態、すなわち、風圧の作用がなく静止状態にあるか、あるいは風圧の作用を受けて回動した位置（冷却ファンが吹き出す場合は図の破線の位置、冷却ファンが吸い込む場合はファン開口部５３を覆う網に吸い付けられた位置）の状態にあるかを判断する。

以上のように構成されたファン停止検出装置１は、以下のように動作する。まず、設備５０の稼動開始に伴って冷却ファン５４が回転を始めると、冷却ファン５４周囲の気体が流動する。この気体の流動によって風圧が発生し、発生した風圧はファン開口部５３に対向して配置された薄板状部材２に作用する。薄板状部材２は上端のみをシャフト３によって軸支されているため、気体の流動が薄板状部材２に向う方向であるとすれば、前記風圧の作用で薄板状部材２は図の破線で示すように上端を中心に図の手前側に回動し、ファンが動いている間中、略その位置の状態を保つ。この薄板状部材２の動きがセンサ６により検出され、前記制御部は薄板状部材２が回動したことを認識する。

図１（ｂ）は図１（ａ）に示すファン停止検出装置１を正面から見た断面図である。図１（ｂ）において、分離型のセンサ６の投光部６ａから光が照射され、この光が図の一点鎖線に示す光軸に沿って受光部６ｂに向かう。冷却ファン５４が停止中で風圧がない場合、薄板状部材２は静止状態（鉛直位置）にあり、前記光は薄板状部材２によって遮断されている。冷却ファン５４が回転を始めて気体の流動に伴う風圧が発生すると、薄板状部材２がシャフト３を中心に回動して投光部６ａ、受光部６ｂの光軸外に移動することから、薄板状部材２の回動が検出される。

設備５０が稼動状態にあれば、このようにセンサ６の投光部６ａの光が受光部６ｂにて検出される状態（すなわち、薄板状部材２が光軸外にある状態）が正常である。何らかの原因によって冷却ファン５４が回転停止をすると、風圧が消滅するために薄板状部材２が静止状態に戻ってセンサ６の間を遮蔽する。このときのセンサ６による検出信号が直ちに制御部に伝えられ、制御部は冷却ファン５４が停止したと判断して例えばアラームを発するなどの必要な対応を図ることができる。設備５０がオフとなって稼動が停止した状態で薄板状部材２が検出された場合には、制御部は、正常な停止状態であると判断する。

図１（ｃ）は、上述したファン停止検出装置１の他の構成を示している。ここでは、薄板状部材２を軸支するシャフト３が薄板状部材２と共に回動するよう構成され、シャフト３の一端にドグ、すなわち検出片４が固定されている。検出片４の自由端は、発光部と受光部が対向して配置されたセンサ６の間に挟まれるように配置される。このセンサ６は、市場で入手できる一般的なセンサである。このような構成によるファン停止検出装置１の動作は、先の図１（ｂ）に示すものと同様であるが、センサ６が検出片４を介して薄板状部材２の動きを検出する点が異なる。

なお、薄板状部材２は、冷却ファン５４に対向する表面積が広いほど風圧を検知する感度が高くなるが、これに伴い薄板状部材２が障壁となって冷却ファン５４の冷却効率が低下する虞も生じ得る。このための対策として、薄板状部材２をできるだけ小型、軽量にし、かつ薄板状部材２を回動させるモーメントをできるだけ大きくすれば良い。具体的には、例えば薄板状部材２の形状をうちわ状とし、回動軸近傍の上端付近を幅狭とし、下方の自由端側の面積を相対的に広げる改善が可能である。薄板状部材２は、例えばアルミなどの金属製の薄板、プラスチックシート、カードボード、合板などの軽量部材から形成可能である。薄板状部材２の板厚が薄すぎてセンサ６による検出が困難な場合、センサ６に対向する位置で薄板状部材２に折り曲げ部を設けることで対処可能である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示す例では、静止状態（自重で鉛直方向に垂れ下がっている位置）にある薄板状部材２をセンサ６で検出するものとしているが、逆に風圧を受けて回動した状態にある薄板状部材２を検出する位置にセンサ６を配置してもよい。この場合、設備の稼動状態において薄板状部材２がセンサ６を遮蔽している位置にある状態が正常であると認識される。冷却ファン５４が回転停止すると薄板状部材２が鉛直方向の位置へ戻るため、センサ６の遮蔽状態が解除され、制御部は異常を認識することができる。

他の態様として、冷却ファン５４が回転停止しないまでも、回転数が低下した際にこれを検出するよう構成することもできる。冷却ファン５４の回転数の低下により気体の流動が減少すれば、設備の発熱を招く虞も生ずることから、この段階で異常を検出することが重要となる場合もあり得る。このための対応としては、薄板状部材２が静止状態と回動状態の間の任意の状態にあるときにこれを検出可能な位置に、先のセンサ６の代りに、又は先のセンサ６に追加して第２のセンサ（図示せず）を配置する。

先のセンサ６の代わりに第２のセンサを配置した場合、冷却ファン５４の回転数低下に伴う風圧低下によって薄板状部材２が静止状態の方向へ移動し、第２のセンサの位置に達した時点でこれが検出され、制御部は冷却ファン５４の回転数低下を認識する。また、先のセンサ６に追加して第２のセンサを配置した場合には、先のセンサ６と第２のセンサとを利用することで冷却ファン５４の回転数低下と回転停止の双方を個別に検出することができる。また、第２のセンサの他に第３、第４以下のセンサを更に加えれば、複数の段階で冷却ファン５４の回転数低下の状態を認識することも可能となる。

図１（ａ）に戻って、固定部材８は、薄板状部材２を軸支するシャフト３を両側から支持する一対のブラケット８ａ、８ｂにより構成されている。両ブラケット８ａ、８ｂは対向して配置され、各自由端には互いに接近する向きに変形した屈曲部５が設けられている。この一対の屈曲部５は、その両者の中間から外方向へ押し広げられてもブラケット８ａ、８ｂの弾性によって元の状態に復元可能である。固定部材８をこのように構成することにより、例えばファン・アセンブリ５４に設けられた凹部５２に両側から屈曲部５をスナップ式に嵌め込むことで、ファン停止検出装置１をワンタッチで装置５０に取付けることができる。この取付け方法は後に示すように各種の可能性があり、いずれの場合も簡単な操作で固定できるものとすることが好ましい。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すファン停止検出装置１は、冷却ファン５４の回転によって生ずる気体の流動方向が、設備の内部の気体を吸引して外部へ吹き出す方向（冷却ファン５４から薄板状部材２に向う方向。以下、「吹き出し方向」という。）であっても、外部から気体を設備内部へ吸い込む方向（薄板状部材２から冷却ファン５４に向かう方向。以下、「吸い込み方向」という。）であっても適用することができる。前者の場合、薄板状部材２への風圧は正圧として作用し、後者の場合には負圧として作用するが、負圧の場合、薄板状部材２は図１（ａ）の破線で示す方向とは逆に冷却ファン５４に向かって回動する。しかしながら、センサ６による検出に関しては正圧の場合と全く同様である。

また、図１（ａ）〜（ｃ）に示す例では、冷却ファン５４の回転軸が水平方向にあり、したがって冷却ファン５４の回転によって生ずる気体の流動方向が水平方向である場合に適用可能である。冷却ファン５４の回転軸が鉛直方向、すなわち気体の流動する方向が鉛直方向となった場合、薄板状部材２の自由端が冷却ファン５４に向かって垂れ下がるため、このままの構成では適用することができない。

鉛直方向への適用を可能とするには、図１（ｃ）に例示するような簡単なストッパ９を設けることでよい。すなわち、鉛直方向に向く冷却ファン５４に対向して配置される薄板状部材２は、冷却ファン１が非回転のときにはストッパ９に載って略水平方向の平面となる静止位置にある。冷却ファン５４が回転を開始して気体の流動が発生すれば、薄板状部材２は風圧を受けてストッパ９から離れる方向に回動し、この状態がセンサ６によって検出される。この正常な状態が継続すれば、薄板状部材２（又は検出片４であってもよい）がセンサ６を遮断することはないが、冷却ファン５４が回転停止して風圧の作用がなくなれば薄板状部材２が元の水平位置に戻り、この状態をセンサ６で検出することで制御部は異常を認識する。

さらに図２（ａ）は、冷却ファン５４による気体の流動が下向きの吹き出し方向である場合を含め、気体の流動が鉛直方向である限り全ての場合に適用可能なファン停止検出装置１１を示している。図２（ａ）において、ファン停止検出装置１１は、「への字」状に中央部で折り曲げられた薄板状部材１２と、薄板状部材１２を前記中央部で軸支して回動可能にするシャフト１３と、薄板状部材１２の状態を検知するセンサ１６（１６ａ、１６ｂ）と、これら全体を保持して冷却ファン５４に対向して取り付ける固定部材１８とから構成されている。本態様に示すファン停止検出装置１１では、薄板状部材１２の軸支された中央部を境界として区分されるへの字状のいずれか一方の側が冷却ファン５４の回転によって生ずる空気の流動域内、すなわち、図２（ａ）に示す例ではファン開口部５３に対向する位置に配置され、いずれか他方の側がこの流動域外、すなわちファン開口部５３から外れた位置に配置される。

図２（ｂ）は、薄板状部材１２を拡大して示している。への字状に折り曲がった薄板状部材１２の第１の部分１２ａを気体の流動領域内に配置すると、この部分１２ａに気体の流動による風圧が作用し、第２の部分１２ｂには風圧が作用しないため、薄板状部材１２は前記風圧の作用によってシャフト１３を中心に回動する。この回動する方向は、冷却ファン５４が吸い込み式か吹き出し式かによって異なる。薄板状部材１２の両部分１２ａと１２ｂは、冷却ファン５４が非回転のときに平衡状態が保たれるように形成される。ここでいう平衡状態とは、部分１２ａと部分１２ｂとがつり合っていること、すなわち、への字形状の薄板状部材１２が鉛直軸に対して左右バランスしていることをいう。これは各部分１２ａ、１２ｂの重心を中央部の軸支された位置よりも水平方向下側に配置し、かつ軸支された中央部から前記各重心までの距離を等しくすることで達成される。より一般的には、各部分１２ａ、１２ｂの重心を中央部の軸支された位置よりも水平方向下側に配置し、かつ軸支された中央部を中心に薄板状部材１２を回動させる両部分１２ａ、１２ｂのモーメントを等しくすることで達成される。

部分１２ａと部分１２ｂの中央部分にはそれぞれ空隙１４が設けられているが、これは冷却ファン５４による気体流動の障害要因をできるだけ少なくして冷却効率を下げないよう意図したものである。

以上のように構成されたファン停止検出装置１１は以下のように動作する。冷却ファン５４の回転により薄板状部材１２が風圧の作用を受けて回動すると、その回動をセンサ１６が検出し、検出信号が図示しない制御部に送信される。センサ１６が薄板状部材１２の前記平衡状態を検出可能な位置（図２（ａ）に示す位置）にある場合、設備５０（図示せず）の稼動中に冷却ファン５４の存在がセンサ６により検出されていれば、制御部は冷却ファン５４が回転停止したものと判断する。冷却ファン５４の停止により気体の流動による風圧の作用が消滅し、薄板状部材１２がバランスして元の平衡状態に戻るからである。冷却ファン５４が停止したと判断されると、制御部はアラームを発するなどの予め定められた危険回避の動作指令を出す。

図２（ａ）に示す例では、固定部材１８はボルトなどの締結部材１７により、ファン・アセンブリ５４に設けられた取付け穴１９に取付ける形式としている。これは取付けの一例を示したもので、本態様においても、図１（ａ）に示すスナップ式の取付け方法とすることもでき、あるいはその他の固定方法を利用することができる。その他の固定方法の例としては、磁力を利用した取付け方法、冷却ファン５４のファン開口通５３に設けられる保護ネット、柵などを利用して爪で引っ掛ける方法、ファン・アセンブリ５４に固定部１８から延びるアームなどを用いて被せる方法などが考えられる。ファン停止検出装置１１が単純な構造で軽量である限り、簡素な構造で容易に取付けが可能である。なお、図２（ａ）に示す締結部材（ボルト）１７の代わりに、ファン・アセンブリ５１を取り付ける締結部材を利用してファン・アセンブリ５１とファン停止検出装置１１とを共締めしてもよい。

図２（ｃ）は、さらに他の態様を示している。ここでは薄板状部材１２ｃが平板状に形成され、中央部でシャフト１３を中心にしてシャフト１３の周りに回動可能に取り付けられる。薄板状部材１２ｃとシャフト１３の間にリターンスプリング１５が取り付けられ、リターンスプリング１５は、風圧などの外力の作用で薄板状部材１２ｃが回動した場合であっても、当該外力が消滅した後は薄板状部材１２ｃを元の静止状態（この場合にも「平衡状態」と呼ぶものとする。）に復元させるよう機能する。

以上のように構成された薄板状部材１２ｃを備えるファン停止検出装置１１であれば、
冷却ファン５４の回転による気体の流動方向が水平方向を含むいずれの方向であっても、また吸い込み、吹き出し方向のいずれであっても、全ての場合に適用が可能となる。なお、リターンスプリング１５は、例えばゴムなどを利用した他の復元弾性部材であってもよい。

図３は、さらに他の態様のファン停止検出装置を示している。図３において、本態様におけるファン停止検出装置２１は、冷却ファン５４の回転による風圧の作用を受けて回転可能に取り付けられたプロペラ２２と、前記プロペラ２２の各ブレード先端に設けられた検出片２４を検出するセンサ２６と、プロペラ２２とセンサ２６とを支持して冷却ファン５４に対向する位置に取り付ける固定部材２８とから構成されている。プロペラ２２は、気体の流動する方向と直交する面内で回転可能となるよう配置されることが好ましい。

以上の構成にかかるファン停止検出装置２１は以下のように動作する。冷却ファン５４の回転によって発生する空気の流動により、風圧の作用を受けてプロペラ２２が回転する。この際、プロペラ２２と一緒に検出片２４も回転し、回転時に通過する検出片２４をセンサ２６がその都度検出する。検出信号は図示しない制御部に送信され、制御部ではこのセンサ２６からのオン／オフによる検出信号を基に検出片２４の回転数（すなわち、プロペラ２２の回転数）を把握する。検出片２４の信号周期が遅くなればプロペラ２２の回転数が低下したことが検出され、周期信号がなくなればプロペラ２２の回転停止が検出される。この点で、オンかオフかのいずれかを検知するこれまでの態様で使用したファン停止検出装置１、１１とこのファン停止検出装置２１とは形式が異なる。プロペラ２２の回転数低下あるいは回転停止は、冷却ファン５４の回転数低下、回転停止をそれぞれ意味し、これまでと同様に制御部はアラーム、設備停止など必要な対応を採ることができる。但し、本形式のファン停止検出装置２１であっても、冷却ファン５４の停止のみを検出するよう構成できることは勿論である。

なお、図３に示す例ではプロペラ２２の先端に検出片２４を設けているが、プロペラ２２自身の先端の動きを直接センサ２６で検出することも可能である。本態様では中央部分が６ｍｍの狭い間隔を設けた市販のセンサを用いるものとしたため、プロペラ２２の捩れを考慮して検出片２４を設けるものとしている。検出片２４はプロペラ２２の先端に限らず、プロペラ２２の回転軸など、プロペラ２２と同期して回転する他の位置に固定してもよい。

また、図３に示す例では、固定部材２８は爪２９を備え、冷却ファン５４の前面を覆う網や柵などにこの爪２９を引っ掛けることによりファン停止検出装置２１全体を固定する形式としているが、この固定はこれまでに述べた他の手段を用いてもよい。

図３に示す本態様にかかるファン停止検出装置２１によれば、冷却ファン５４の配置される向き、気体の流動が吸い込み方向か吹き出し方向かの如何に拘らず、全ての組み合わせに対して適用が可能である。また、検出片２４（又はプロペラ２２）の回転数を検出可能とすることで、冷却ファン５４の回転停止だけでなく、回転数低下をも検出することができる。

次に、本発明に係る第２の実施の形態のファン停止検出装置について図面を参照して説明する。上述した第１の実施の形態にかかるファン停止検出装置１、１１、２１では、いずれもファンの回転で気体が流動する結果生ずる風圧の作用を受け、移動（回動）又は回転する薄板状部材の状態をセンサで捉える形式としていた。本実施の形態では、気体の流動による風圧の作用を受け、変形する薄板状部材の状態を捉える形式としている。

図４（ａ）は、本実施の形態にかかるファン停止検出装置３１を示している。図において、本実施の形態にかかる薄板状部材３２は、気体の流動による風圧の作用で曲げ変形可能な部材、例えば金属製の薄板、プラスチックフィルム材などから形成される。ファン停止検出装置３１は、当該薄板状部材３２と、薄板状部材３２の変形状態を検出するセンサ３６と、薄板状部材３２及びセンサ３６を保持して冷却ファン５４に近接して固定する固定部材３８とから構成されている。固定部材３８は、ボルトなどの締結部材３７により、冷却ファン５４に設けられた取付け穴３９に固定可能であるが、他の固定方法が採られてもよい。

以上の構成にかかるファン停止検出装置３１の動作は以下のようである。冷却ファン５４の回転によって気体の流動が発生すると、風圧が薄板状部材３２に作用する。風圧の作用で十分に変形可能に形成された薄板状部材３２は、冷却ファン５４の回転による風圧で図の破線で示すように曲げ変形する。図４（ｂ）は図４（ａ）の薄板状部材３２部分を拡大して示している。図において、薄板状部材３２の表面には抵抗線歪ゲージを利用したセンサ（以下、「歪センサ」という。）３６が貼付されている。薄板状部材３２が風圧の作用により破線で示すように変形すると歪センサ３６も同時に変形し、これに伴う電気抵抗値の変化が図示しない制御部で把握され、薄板状部材３２の変形が検出される。設備５０（図示せず）が稼動中に薄板状部材３２が元の静止状態に戻ったことが検出すれば、冷却ファン５４が回転停止したものと認識され、アラーム、設備稼働停止などの必要な指令が制御部から発せられる。

図４（ｃ）は他の形式を示しており、ここでは薄板状部材３２が中央部分で支持棒３３により保持されている。このような形式とすることで薄板状部材３２は支持棒３３の両側で風圧の作用を受け、薄板状部材３２をより大きく変形させ得ることから、歪センサ３６によって変形状態を検出する際の感度を高めることができる。

風圧の作用で部材が変形する状態を検出する上述した本実施の形態にかかるファン停止検出装置３１の利点は以下の通りである。まず第１に、冷却ファン５４によって発生する気体の流れ方向が鉛直、水平を含むいかなる方向であっても使用が可能であること、加えて、冷却ファン５４が吸い込み式であっても吹き出し式であっても適応が可能であり、有用性が高いことである。２番目に、オン／オフ式の検知センサとは異なり、歪センサ３６が変量検出型であることから、風圧の変化、すなわちファンの回転状態を任意のレベルで検出可能となる点にある。

本実施の形態にかかる部材の変形を検出するファン停止検出装置３１の第３の利点は、歪センサ３６が微小寸法のものまで各種入手が可能であり、ファン停止検出装置３１を一段と小型、軽量に形成できることである。変形状態を検出する歪センサ３６が薄板状部材３２に貼付されるため、センサ３６を別途固定部材３８により保持する必要がなくなり、図４（ａ）からも明らかなように固定部材３８は極端には薄板状部材３２を冷却ファン５４に対向する位置に保持してやるだけでよい。本形式の場合においても、歪センサ３６の代わりに図１（ｂ）に示すような投受光型センサ６で薄板状部材３２の変形を検出するよう構成することは可能である。

次に、本発明に係る第３の実施の形態のファン停止検出装置について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、これまで述べた各実施の形態のファン停止検出装置をより効果的に使用するための付属アダプタを備えたファン停止検出装置を対象としている。図５（ａ）はその１つの態様であるダクト付の検出装置アセンブリ４０を示しており、図５（ｂ）はその構成図である。図５（ｂ）において、検出装置アセンブリ４０は、ダクト４２と、当該ダクト４２に取り付け可能なファン停止検出装置１とから構成されている。ここでは、図１（ａ）に示すものと同一のファン停止検出装置１が用いられているが、これは上述の各実施の形態で示すその他のファン停止検出装置１１、２１、３１であってもよい。

ダクト４２は、設備５０に開口する冷却ファン５４の作用でファン開口部５３を通過する気体の流れ方向を約９０度曲げるガイド部４３と、当該ガイド部４３を支持する一対の支持部材４４とから構成されている。各支持部材４４の先端には相互に対向する屈曲部４５が設けられ、破線矢印で示すように、この屈曲部４５が設備５０側に設けられた凹部５２にスナップ係合することによってダクト４２は設備５０に固定可能である。但し、この固定方法は例示であり、上述したような磁力式、スナップ式、引っ掛け式などの他のワンタッチ取り付け手段とすることができる。また、気体の流れは吹き出し式であっても吸い込み式であってもよい。

各支持部材４４にはスリット４６が設けられ、このスリット４６にはファン停止検出装置１の固定部８に設けられた屈曲部５が同じく破線矢印に示すようにスナップ係合することができ、これによってファン停止検出装置１はダクト４２に固定される。この固定は他のワンタッチ取り付け手段とすることであっても勿論よい。検出装置アセンブリ４０全体が装置５０に固定され、図５（ａ）に示す状態となる。

このような構成とすることの利点は、まず、図１（ａ）に示したような、冷却ファン５４の回転軸が水平方向である場合のみに適用可能なファン停止検出装置１を、図５（ｂ）に示すような冷却ファン５４の回転軸が鉛直方向に向いたものに対しても同様に適用可能とし、ファン停止検出装置の汎用性を高めることができる点にある。追加となるダクト４１は板金加工または樹脂成形などにより容易に製造可能であり、経費的に見ても大きな負担になることなくこれを実現することができる。

ファン停止検出装置の汎用性を高めることができるこの利点は、上述したものと逆の関係になる場合においても得ることができる。すなわち、図２（ａ）に示すような重力の作用によって左右のバランスをとる形式のファン停止検出装置１１にあっては、これが単独であれば本来は同図に示すように冷却ファン５４の回転軸が垂直の場合にしか適用することができない。しかしながら、本実施の形態のダクト４２を冷却ファン５４とファン停止検出装置１１の間に設けることにより、冷却ファン５４の回転軸が水平方向で、気体の流れも水平方向となる場合であっても、ダクト４２がこの気体の流れ方向を９０度変えることから、このファン停止検出装置１１を水平軸のファンにも適用することが可能となる。

次に、前記検出装置アセンブリ４０の第２の利点として、ファン停止検出センサ１への埃による影響を最小限に抑制できることにある。特に図２（ａ）や図５（ｂ）に示すように冷却ファン５４が水平面で回転し、気体の流れが鉛直方向となる場合、本発明にかかる薄板状部材２，１２，３２、またはプロペラ２２は、水平面に配置されることとなる。この際、各部材２，１２，２２，３２の表面や各センサ６，１６，２６，３６に埃が堆積し易い状況となる。埃の堆積は、薄板状部材の動作やセンサの検出能力に悪影響を及ぼし得るものであり、場合によってファン停止検出が十分に機能しなくなることもある。

ダクト４２を設け、少なくとも前記各部材２，１２，２２，３２の水平配置を回避することにより、埃による悪影響を抑制することができる。さらに、図５（ａ）に示す状態からファン停止検出装置１の取り付け部（スリット４６）をより奥まった位置に移動させてファン停止検出装置１の一部または全体がダクト４２内に収まる配置とすることにより、あるいは図５（ａ）に破線で示すようにダクト４２からひさし部４７を延ばしてファン停止検出装置１を覆うことにより、センサ６を含むファン停止検出装置１全体を埃による影響から保護する効果が得られる。

なお、図５（ａ）、（ｂ）に示す例では、ダクト４２は気体の流動方向を約９０度変えるものとしているが、設備によっては気体の吸入又は排出方向を水平、垂直以外の傾斜した角度としている場合もあり得るため、前記流動方向を変える角度は必ずしも９０度である必要はなく、少なくとも冷却ファン５４の回転によって生ずる気体の流動方向を幾らかでも変えるものとすることができる。ダクト４２が覆う領域はファン開口部５３の極く一部であり、図５（ａ）に示すようにファン開口部５３の殆どの領域が開放されたままであることから、設備５０の冷却性などへの影響はほとんどみられない。

次に、本実施の形態の他の態様は、付属アダプタとして埃対策カバーを備えた検出装置アセンブリに関する。図６（ａ）はそのような検出装置アセンブリ４１を示しており、図６（ｂ）はその構成図である。図６（ｂ）において、当該検出装置アセンブリ４１は、ファン停止検出装置１と、これを鉛直方向上方から覆う埃対策カバー４８とから構成されている。本態様では、図１（ｃ）に示すものと同様な検出片（ドグ）４を備えたファン停止検出装置１が示されているが、これは上述したその他のファン停止検出装置１１、２１、３１であってもよい。

図示の例では、埃対策カバー４８には対向する両壁にスリット４９が設けられ、このスリット４９をファン停止検出装置１の薄板状部材２を支持するシャフト３の両端に差し込むことにより、図６（ａ）に示すように簡単に検出装置アセンブリ４１を構成することができる。冷却ファン５４の回転軸が水平方向の場合であっても、ファン停止検出装置１は気体の流動通路中、常時流動気体に晒されるため、検出装置各部に埃が堆積し易い。また、図１（ａ）に示すように上方が開放されている場合、シャフト３の回動部やセンサ６の検出部などに埃が堆積し、ファン停止検出不良の原因となり易い。埃対策カバー４８を被せる簡単な構成とすることがこのような不具合原因を排除することができ、また、そのための対策費も板金加工、樹脂成形による僅かな追加で済ますことができ、設備の冷却性への影響はほとんどない。

なお、図６（ａ）に示す例ではファン停止検出装置１の略上半分を覆って被さる形式の埃対策カバー４８としており、このような形態であれば埃の堆積をできるだけ多く排除する点で好ましいが、これに限らず、ファン停止検出装置１の少なくとも鉛直方向上方を覆う形式のカバーが設けられていればよい。その一例として、当該カバーを別体として設けることなく、例えば図６（ｂ）の破線で示すように、固定部材８の上方から延びるひさし部４８ａとすることであってもよい。これにより、少なくとも薄板状部材２、センサ６のいずれか一方または双方への埃の堆積が排除され得る。

なお、上述した本実施の形態の説明では、先の２つの実施の形態に示すファン停止検出装置に対し、本実施の形態にかかるダクトまたは埃対策カバーなどのアダプタを加えたものを「検出装置アセンブリ」と呼んでこの両者を区別しているが、これは理解を容易にするためであって、これらのアダプタを含めたものをファン停止検出装置と呼ぶこともできる。この際、ブラケット８とダクト４２、またはブラケット８と埃対策カバー４８を一体とすることも可能である。

以上、本発明に係る各実施の形態のファン停止検出装置について述べてきたが、これまでの説明でも明らかなように、本発明のファン停止検出装置は、高価な部品を用いることなく、簡単な構成でファンの停止を確実に検出することができ、しかも既に設置されて稼動中の設備であっても簡単に取付け（後付け）が可能であるという特性を有している。各図１〜４では、分かり易くするために冷却ファン５４に対してファン停止検出装置１、１１、２１、３１を相対的に大きく表示しているが、実際にはファン・アセンブリ５１のファン開口部５３のごく一部に対向する状態で取付けることが可能である。具体的には、各実施の形態のファン停止検出装置１、２１、３１は、それぞれ片方の手の平内に十分に収まる大きさとすることができる。

また、本発明にかかる各実施の形態のファン停止検出装置について、冷却ファンへの適用を例にして説明してきたが、本発明はこれに限定はされない。設備の冷却のほか、例えば換気用、送風用、循環用など、気体を流動させるために幅広くファンが使用されており、本願発明はこれらの各種用途に使用されるファンの回転低下、又は回転停止を検出するためにも同様に適用が可能である。この中には機械装置に限らず、例えばトンネルや地下道などの大規模設備で換気用に使用されるファンに至るまでが包含される。これに伴い、ファンの回転によって流動を促される気体も空気には限定されず、酸素、窒素など特定の雰囲気を有する気体、粉塵を含む気体、有毒ガスなどに対しても適用可能である。

さらに本願発明は、これら各種のファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出方法をも包含している。本願発明のファン停止検出方法は、ファンの回転による気体の流動で発生する風圧の有無又は強弱を検出することにより、ファンの回転数低下又は回転停止を検出することを特徴としている。より具体的には、ファンの回転による風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材の状態を検知することによって風圧の低下、消滅を知り、これを基にファンの回転数低下及び回転停止を検出するものである。

なお、上述のように本願発明のファン停止検出装置は、既に稼動中の設備に対しても後付けが容易となるよう構成されている点を特徴としているが、これには限定されない。新規の設備に対してもライン装着して出荷することが勿論可能であり、あるいは、従来の温度感知式のセンサの代替となる、より安価な検知センサとしての利用価値も有している。

本発明は、ファンの回転を利用して気体を流動させ、冷却、送風、換気、循環を行う各種産業分野において広く利用することができる。特に発熱源で発生する熱をファンの回転による気体流動を利用して外部に放出させることが必要な設備を製造、販売、使用する産業分野において有用である。

本発明にかかる実施の形態のファン停止検出装置を示す斜視図（ａ）及び正面図（ｂ、ｃ）である。図１に示すファン停止検出装置の代替となる態様を示す斜視図である。図１に示すファン停止検出装置の他の代替となる態様を示す斜視図である。本発明にかかる他の実施の形態のファン停止検出装置を示す斜視図である。本発明にかかる更に他の実施の形態のファン停止検出装置を示す斜視図である。図５に示す実施の形態の他の態様を示す斜視図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１．ファン停止検出装置、２、１２、３２．部材（薄板状部材）、３、１３．シャフト、４、２４．検出片、６、１６、２６、３６．センサ、８、１８、２８、３８．固定部材、８ａ、８ｂ．ブラケット、９．ストッパ、１５．復元弾性部材（リターンスプリング）、１７、３７．締結部材（ボルト）、１９、３９．取付け穴、２２．プロペラ、２９．爪、３３．支持棒、３９．取付け穴、４０、４１．検出装置アセンブリ、４２．ダクト、４３．ガイド部、４４．支持部材、４５．屈曲部、４６．スリット、４７．ひさし部、４８．埃対策カバー、４９．スリット、４８ａ．ひさし部、５０．設備、５１．ファン・アセンブリ、５２．凹部、５３．ファン開口部、５４．冷却ファン。

Claims

回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を、前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用で移動、回転、又は変形する部材の状態を検出することにより、検出することを特徴とするファン停止検出方法。
前記ファンの回転により気体を流動させ、設備の発熱源から生ずる熱を冷却することを特徴とする、請求項１に記載のファン停止検出方法。
前記ファンが、前記設備内部にある気体を外部に吹き出す方向、又は外気を設備内に吸い込む方向に流動させることを特徴とする、請求項２に記載のファン停止検出方法。
回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出装置であって、
前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材と、
前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、
前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材とから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置。
前記気体の流動する方向が水平方向、垂直方向を含むいずれの方向であっても、前記ファンの回転数低下又は回転停止を検出することを特徴とする、請求項４に記載のファン停止検出装置。
前記気体の流動する方向が、外部の気体を設備内に吸い込む吸い込み方向、設備内の気体を設備外に吹き出す吹き出し方向のいずれにおいても前記ファンの回転数低下又は回転停止を検出することを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のファン停止検出装置。
前記ファンが、設備で発生する熱を冷却するために気体を流動させる冷却ファンであることを特徴とする、請求項４から請求項６のいずれか一に記載のファン停止検出装置。
前記部材が、１つの端部を回動可能に軸支され、前記端部に対向する他の端部を自由端とした薄板状部材であることを特徴とする、請求項４に記載のファン停止検出装置。
前記部材が、中央部で回動可能、かつ平衡状態へ復元可能に軸支され、前記軸支部分を境界として区分されるいずれか一方の部分が前記気体の流動による風圧の作用を受ける前記ファンに対向した流動域内、いずれか他方の部分が前記風圧の作用を受けない流動域外となるよう配置される薄板状部材であることを特徴とする、請求項４記載のファン停止検出装置。
前記平衡状態への復元は、前記軸支部分を境界として区分される前記両部分の重心が前記軸支部分よりも水平方向下側となり、かつ前記軸支部分から各重心までの距離を等しくするよう前記薄板状部材を配置することにより、又は前記軸支部分に復元弾性部材を備えることにより達成することを特徴とする、請求項９に記載のファン停止検出装置。
前記平衡状態への復元は、前記軸支部分を境界として区分される前記両部分の重心が前記軸支部分よりも水平方向下側となり、かつ前記軸支部分を中心に前記薄板状部材を回動させる前記両部分のモーメントが等しくなるよう前記薄板状部材を配置することにより達成することを特徴とする、請求項９に記載のファン停止検出装置。
前記センサは、前記薄板状部材の回動前又は回動後のいずれかの位置、もしくは前記回動前と回動後の両位置の間の任意の位置で、前記薄板状部材、又は前記薄板状部材と共に回動する検出片のいずれかを検出することを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載のファン停止検出装置。
前記部材が、前記気体の流動する方向と直交する平面内で回転可能に配置されたプロペラ状部材から構成され、
前記センサが、前記気体の流動の結果生ずる風圧により回転する前記プロペラ状部材、又は前記プロペラ状部材と同期して回転する検出片のいずれかの通過を検出することを特徴とする、請求項４に記載のファン停止検出装置。
前記部材が、前記気体の流動の結果発生する風圧の作用で変形する薄板状部材から構成され、
前記センサが、前記薄板状部材に貼付されて前記薄板状部材の変形を検出する歪センサであることを特徴とする、請求項４に記載のファン停止検出装置。
前記固定部材が、磁力式、スナップ式、引っ掛け式のいずれかを利用したワンタッチ取り付け手段を備えていることを特徴とする、請求項４に記載のファン停止検出装置。
前記ファンの回転によって生ずる気体の流動方向を変えるダクトを介して取り付けられることを特徴とする、請求項４から請求項１５のいずれか一に記載のファン停止検出装置。
前記ダクトが、前記ファン停止検出装置の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、請求項１６に記載のファン停止検出装置。
少なくとも鉛直方向上方を覆うカバーをさらに備えていることを特徴とする、請求項４から請求項１５のいずれか一に記載のファン停止検出装置。
回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出装置であって、
前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材と、
前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、
前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材と、
前記流動する気体の流れの向きを変えるダクトとから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置。
前記ダクトが、前記移動、回転、又は変形する部材と前記センサの少なくとも一部を覆うカバーを兼ねていることを特徴とする、請求項１９に記載のファン停止検出装置。
回転により気体を流動させるファンの回転数低下又は回転停止を検出するためのファン停止検出装置であって、
前記気体の流動の結果生ずる風圧の作用を受けて移動、回転、又は変形する部材と、
前記部材が移動、回転、又は変形する状態を検出するセンサと、
前記部材及びセンサを支持して前記ファンに近接する位置に固定する固定部材と、
前記移動、回転、又は変形する部材と前記センサのいずれか一方又は双方の少なくとも鉛直方向上方を覆うカバーとから構成されていることを特徴とするファン停止検出装置。
設備の発熱源から発生する熱を冷却するよう回転して気体を流動させる冷却ファンであって、
前記冷却ファンの回転数低下または回転停止を検出するため、請求項４から請求項２１のいずれか一に記載のファン停止検出装置を備えていることを特徴とする冷却ファン。
発熱源から発生する熱を冷却するための冷却ファンを備えた設備において、前記冷却ファンの回転数低下又は回転停止を検出するため、請求項４から請求項２１のいずれか一に記載のファン停止検出装置を備えていることを特徴とする設備。