JP2010263105A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全ての冷却ファンを可及的長い時間使用することが可能な電子機器の冷却装置を提供する。
【解決手段】複数の冷却ファン６と複数の温度センサ７とを備える。発熱部材の装填の有無を検出する発熱部材検出部８と、発熱部材が装填されている発熱部材装填部と対応する冷却ファン６を選択するファン選択部９とを備える。前記ファン選択部９によって選択された冷却ファン６の回転数を温度センサ７が検出した温度に対応させて変化させる回転数指示部１０を備える。回転数指示部１０は、冷却ファン６の駆動状況が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合、全ての冷却ファン６を相対的に低い回転数で回転させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の冷却ファンを備えた電子機器の冷却装置に関するものである。

複数の冷却ファンを使用して電子機器を冷却する装置としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示された電子機器の冷却装置は、電気回路が設けられた複数のパネル（発熱部材）を冷却するためのものである。

この冷却装置は、前記パネルの上方に設けられた複数のファンを使用して前記パネルの周囲に冷却用の空気流を発生させる構成が採られている。
前記複数のパネルは、ラックの中に立てた状態｛主面（表面や裏面）が上下方向に延在する状態｝で装填されている。これらのパネルは、ラックへの装填に伴って、主面が他の発熱部材の主面と間隔をおいて対向する状態で並べられる。

前記複数の冷却ファンは、前記パネルの周囲の空気を上方に吸引し、電子機器の上方に排出する。これらの冷却ファンは、パネルが並ぶ方向と同じ方向に並べて配設されている。すなわち、冷却ファンは、複数のパネルのうち、直下に位置するパネルの周囲の空気を上方に吸い上げることになる。
これらの冷却ファンの回転は、パネルの上方近傍の温度に対応して制御装置によって制御される。制御装置は、前記温度が予め定めた温度に達した後、予め設定されているマップに基づいて冷却ファンの回転数を増減させる。

特開２００４−１８６１８３号公報

特許文献１に記載されている冷却装置では、複数の冷却ファンのうち、特定の冷却ファンのみに劣化が進行するおそれがあった。特定の冷却ファンに劣化が進むと、冷却ファンの故障率に偏りが生じることになる。
冷却ファンが故障したときには、冷却ファンを交換するために電子機器を停止させなければならない。このため、例えば運転を継続することが必要な電子機器においては、全ての冷却ファンを可及的長く使用できるようにすることが要請されている。

本発明はこのような要請に応えるためになされたもので、全ての冷却ファンを可及的長い時間使用することが可能な電子機器の冷却装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る電子機器の冷却装置は、複数の発熱部材装填部と対応する位置に設けられた複数の冷却ファンと、これらの冷却ファンの近傍にそれぞれ設けられた複数の温度センサと、前記複数の発熱部材装填部について個々に発熱部材の装填の有無を検出する発熱部材検出部と、発熱部材が装填されている発熱部材装填部と対応する冷却ファンを選択するファン選択部と、前記ファン選択部によって選択された冷却ファンの回転数を前記温度センサが検出した温度に対応させて変化させるとともに、冷却ファンの駆動状況が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合、全ての冷却ファンを相対的に低い回転数で回転させる回転数指示部とを備えているものである。

本発明に係る冷却装置は、特定の冷却ファンのみが運転される状態（冷却ファンの駆動状況が変化しない状態）が予め定めた時間継続すると、全ての冷却ファンを使用して電子機器を冷却する。すなわち、この冷却装置においては、特定の冷却ファンのみが運転される状態が長期間にわたって継続することはない。
全ての冷却ファンが運転されるときは回転数が相対的に低くなるから、消費電力を低減させることができるとともに、騒音を低く抑えることができる。
したがって、本発明によれば、全ての冷却ファンを可及的長い時間使用することが可能な電子機器の冷却装置を提供することができる。

本発明に係る電子機器の冷却装置の構成を示す正面図である。 本発明に係る電子機器の冷却装置の構成を示す平面図である。 本発明に係る電子機器の冷却装置の構成を示す側面図である。 カード未実装部がある実施例を説明するための正面図である。 カード未実装部がある実施例を説明するための平面図である。 カード未実装部がある実施例を説明するための側面図である。 制御指示部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る電子機器の冷却装置の動作を説明するためのフローチャートである。 他の実施例を示す側面図である。

以下、本発明に係る電子機器の冷却装置の一実施例を図１〜図３によって詳細に説明する。
図１〜図３に示す電子機器１は、複数のカード型電子部品組立体（以下、単にカードという）２が実装されるカード実装部３と、これらのカードを冷却する冷却装置４とを備えている。前記カード２は、図示してはいないが、発熱する電子部品を備えている。この実施例においては、前記カード２によって本発明でいう発熱部材が構成されている。

前記カード実装部３には、前記各カード２が装填される複数のカード装填部５（図３参照）が設けられている。この実施例においては、前記カード装填部５によって本発明でいう発熱部材装填部が構成されている。
この実施例によるカード装填部５は、全てのカード２を立てた状態で水平方向に並べて保持する構成が採られている。

前記冷却装置４は、前記複数のカード装填部５と対応する位置に設けられた複数の冷却ファン６と、これらの冷却ファン６の近傍にそれぞれ設けられた複数の温度センサ７（図２参照）とを備えている。
また、前記冷却装置４は、図２に示すように、発熱部材検出部８と、ファン選択部９と、回転数指示部１０とを備えている。

前記発熱部材検出部８は、前記複数のカード装填部５について個々にカード２の装填の有無を検出する。
前記ファン選択部９は、前記カード２が装填されているカード装填部５と対応する冷却ファン６を選択する。
前記回転数指示部１０は、前記ファン選択部９によって選択された冷却ファン６の回転数を前記温度センサ７が検出した温度に対応させて変化させる。また、回転数指示部１０は、前記冷却ファン６の駆動状況が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合、全ての冷却ファン６を相対的に低い回転数で回転させる。

このように構成された電子機器１の冷却装置４は、例えば電子機器１の起動時などにおいて、発熱部材検出部８が複数のカード装填部５について個々にカード２の装填の有無を検出する。図１は、全てのカード装填部５にカード２が装填されている状態で描いてある。また、この冷却装置４は、前記発熱部材検出部８による検出動作に続いてファン選択部９によるファンの選択動作が行われる。このファン選択部９は、図１に示す例においては、全ての冷却ファン６を選択する。

電子機器１の運転中は、全ての温度センサ７が温度を検出する。電子機器１の運転時の冷却ファン６の回転数は、前記回転数指示部１０によって前記温度に対応させて制御される。このため、冷却ファン６は、電子機器１の運転開始後に回転を開始し、その後は温度に対応した回転数で回転する。

発熱量が多いカード２の上方に位置している冷却ファン６は、電子機器１の運転開始後、相対的に早い時期に回転を開始し、相対的に高い回転数で回転することになる。一方、発熱量が著しく少ないカード２の上方に位置している冷却ファン６や、カード２が装填されていないカード装填部５の上方に位置する冷却ファン６は、電子機器１の運転開始後も長期間にわたって停止状態を維持することがある。

特定の冷却ファン６のみが運転されるような状態、換言すれば、冷却ファン６の駆動状況が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合は、前記回転数指示部１０が全ての冷却ファン６を相対的に低い回転数で回転させる。このため、この冷却装置４においては、特定の冷却ファン６のみが運転される状態が長期間にわたって継続することはない。

また、上述したように全ての冷却ファン６が運転されるときは、冷却ファン６の回転数が相対的に低くなるから、消費電力を少なく抑えることができるとともに、騒音を低く抑えることができる。
したがって、この実施例によれば、全ての冷却ファン６を可及的長い時間使用することが可能な電子機器１の冷却装置４を提供することができる。

次に本発明に係る電子機器の冷却装置の具体的な実施例を図４〜図９によって詳細に説明する。これらの図において、前記図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

この実施例に示す電子機器１は、例えば基地局無線装置などによって構成することができる。この電子機器１は、図４〜図６に示すように、複数のカード２を装填することができるカード実装部３と、このカード実装部３の上方に配設された後述するＦＡＮ盤１１とを備えている。この実施例においては、前記ＦＡＮ盤１１によって本発明でいう冷却装置が構成されている。

前記カード２は、図示してはいないが、プリント配線板に発熱する電子部品や他の電子部品などを実装したものである。
前記カード実装部３は、図６に示すように、たとえば電子機器１の前方（図６においては左方）に向けて開口するラック１２と、このラック１２の後端部（最奥部）に設けられたソケット１３とによって構成されている。図５および図６においては、電子機器１の前方を矢印Ｆで示す。

前記ソケット１３は、カード２を個々に支持できるようにカード２毎に設けられている。これらのソケット１３は、カード２を起立した状態｛カード２の主面（表面と裏面）が上下方向に延在する状態｝でそれぞれ着脱可能に支持する構造のものである。また、これらの複数のソケット１３は、各カード２の前記主面どうしが互いに所定間隔をおいて対向するように水平方向に並べられている。

この実施例においては、ラック１２内における個々のカード２が挿入される空間Ｓ（図６参照）と、前記カード２毎のソケット１３とによってカード装填部５が構成されている。ラック１２内には、複数のカード装填部５が電子機器１の左右方向に並ぶ状態で設けられている。この実施例においては、これらのカード装填部５によって、本発明でいう発熱部材装填部が構成されている。

ＦＡＮ盤１１は、図５および図６に示すように、８個の冷却ファン６（＃１〜＃８冷却ファン６）と、これらの冷却ファン６の近傍に配設された温度センサ７と、前記冷却ファン６の回転・停止の切換えおよび回転数の制御を行う制御部１４とを備えており、前記カード実装部３の上方に配設されている。

このＦＡＮ盤１１は、例えば一つの筐体１１ａと、この筐体１１ａの中に収納した冷却ファン６、温度センサ７および制御部１４などによって構成することができ、前記ラック１２の上に搭載することができる。また、このＦＡＮ盤１１は、前記ラック１２に直接取付けることができる他、前記ラック１２が収容される電子機器筐体１ａ（図４および図６参照）に取付けることができる。

前記８個の冷却ファン６は、それぞれ空気を下方から吸い上げて上方に排出するものである。これらの冷却ファン６は、図５に示すように、平面視において、２列となるように電子機器１の左右方向（カード２が並ぶ方向）に並べられている。すなわち、これらの冷却ファン６は、複数のカード装填部５と対応する位置に設けられている。

２列で並べられた冷却ファン６のうち、電子機器１の後側で左右方向に並ぶ４個の冷却ファン６（＃１冷却ファン６、＃３冷却ファン６、＃５冷却ファン６、＃７冷却ファン６）は、図６に示すように、カード２の後端部と、ソケット１３を含むカード装填部５の後端部との上方に位置付けられている。また、これらの４個の冷却ファン６より電子機器１の前側で左右方向に並ぶ４個の冷却ファン６（＃２冷却ファン６、＃４冷却ファン６、＃６冷却ファン６、＃８冷却ファン６）は、図６に示すように、カード装填部５の前後方向の略中央部の上方に位置付けられている。

前記＃２冷却ファン６は、＃１冷却ファン６と電子機器１の左右方向の同一位置に位置付けられている。これと同様に、＃４冷却ファン６は、＃３冷却ファン６と左右方向の同一位置に位置付けられ、＃６冷却ファン６は、＃５冷却ファン６と左右方向の同一位置に位置付けられ、＃８冷却ファン６は、＃７冷却ファン６と左右方向の同一位置に位置付けられている。

前記温度センサ７は、この実施例においては前記各冷却ファン６の左側近傍であって、各冷却ファン６の近傍の温度を検出可能な位置に配設されている。
前記制御部１４は、図５および図６に示すように、前記冷却ファン６と略同じ高さであって、冷却ファン６より電子機器１の前側に位置付けられている。

この実施例による制御部１４は、図５に示すように、後述する制御指示部２１と、この制御指示部２１に８個の冷却ファン６を接続するためのインターフェイス回路２２と、前記制御指示部２１に温度センサ７を接続するためのインターフェイス回路２３と、前記制御指示部２１に前記各カード装填部５を接続するためのインターフェイス回路２４などを備えている。

この実施例による前記制御指示部２１は、図７に示すように、カード検出部２５と、ファン選択部９と、回転数指示部１０とを備えている。
前記カード検出部２５は、前記複数のカード装填部５について個々にカード２の装填の有無を検出する。この実施例による電子機器１は、起動時にカード２の装填の有無を電気信号としてカード検出部２５に送出する構成が採られている。この実施例においては、このカード検出部２５によって本発明でいう発熱部材検出部が構成されている。

前記ファン選択部９は、カード２が装填されているカード装填部５と対応する冷却ファン６を選択する。すなわち、ファン選択部９は、カード２の上方に位置している冷却ファン６のみを選択し、カード２が装填されていないカード装填部５の上方に位置する冷却ファン６は選択しない。

前記回転数指示部１０は、前記ファン選択部９によって選択された冷却ファン６の回転数を制御する。回転数指示部１０が冷却ファン６の回転数を制御するに当たっては、前記温度センサ７によって検出された温度に対応させて冷却ファン６の回転数を増減させる。前記温度に対応する冷却ファン６の回転数を決めるためには、例えば予め定めたマップを用いたり、演算によって行うことができる。

また、前記回転数指示部１０は、冷却ファン６の駆動状況が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合、全ての冷却ファン６を相対的に低い回転数で回転させる構成が採られている。ここでいう駆動状況が変化しない状態とは、８個の冷却ファン６のうち特定の冷却ファン６のみを駆動する状態をいい、前記特定の冷却ファン６が運転、停止を繰り返す運転形態も含まれる。

この実施例による回転数指示部１０は、未使用の冷却ファン６がある場合であって冷却能力が不足する場合に冷却能力を増大させる回転制御部２６を備えている。
回転制御部２６は、前記８個の冷却ファン６のうち前記ファン選択部９によって選択されていない未使用の冷却ファン６がある場合であって、温度センサ７によって検出された温度が予め定めた温度に達した場合、前記未使用の冷却ファン６を回転させる。

この未使用の冷却ファン６を回転させるときの前記温度は、現在駆動している冷却ファン６のみでは冷却しきれないと判断できる温度である。この温度は、例えば運転している冷却ファン６の数と温度上昇速度などを考慮して実験などによって求めて予め設定しておく。

次に、この実施例による冷却装置４の動作を図８に示すフローチャートを使用して説明する。
先ず、ステップＳ１に示すように、電子機器１の起動時にカード検出部２５が各カード装填部５についてカード２の装填の有無を検出する。ここでは、図４に示すように、ラック１２内にカード２が装填されていない空間がある場合について説明する。カード２が装填されていない空間を以下においては未実装部という。図４に示す例では、第１の未実装部２７と第２の未実装部２８とがラック１２内に形成されている。この場合、カード検出部２５は、図４に示すカード２ａ〜２ｇを検出する。

次に、ステップＳ２において、前記カード２の上方に位置する冷却ファン６をファン選択部９が選択する。この実施例においては、カード２ａ〜２ｄの上方に位置している＃１冷却ファン６と＃２冷却ファン６とが選択されるとともに、カード２ｅ〜２ｇの上方に位置している＃５冷却ファン６と＃６冷却ファン６とが選択される。

このようにファン選択部９が選択した冷却ファン６は、回転数指示部１０による制御によって運転を開始する（ステップＳ３）。各冷却ファン６の運転・停止の切換えと、回転数の増減は、温度センサ７によって検出された温度に基づいて行われる。すなわち、冷却ファン６は、電子機器１の起動直後などで温度が相対的に低い場合は停止しており、前記温度が予め定めた運転開始温度に達したときに運転を開始する。各冷却ファン６の回転数は、前記温度に対応して増減する。

冷却ファン６が回転することにより、各カード２の周囲の空気が上方に吸い上げられ、冷却ファン６を通過して電子機器１の上方に排出される。このように空気が流れることにより、ラック１２の前側の開口部分から相対的に温度が低い外気がラック１２内に流入し、各カード２が冷却される。

電子機器１に装填されているカード２の発熱量が増大した場合は、温度センサ７によって検出される温度が高くなる。この温度が予め定めた温度（現在運転している冷却ファン６のみでは冷却しきれないと判断できる温度）に達したときは、ステップＳ４およびステップＳ５に示すように、前記回転数指示部１０が休止中の冷却ファン６を回転させる（ステップＳ５）。この実施例においては、休止中である＃３冷却ファン６と、＃４冷却ファン６と、＃７冷却ファン６と、＃８冷却ファン６とが運転を開始する。

これらの冷却ファン６の回転数は、温度センサ７によって検出された温度に対応させて増減させたり、予め定めた一定の回転数に設定することができる。これらの補助的に使用する４個の冷却ファン６を回転させるに当たっては、４個の冷却ファン６を同一の回転数で回転させたり、各冷却ファン６を個別の回転数で回転させることができる。

一方、前記ファン選択部９によって起動時に選択された前記４個の冷却ファン６（＃１冷却ファン６、＃２冷却ファン６、＃５冷却ファン６、＃６冷却ファン６）だけで冷却能力が足りる場合は、これら４個の冷却ファン６のみが長期間にわたって使用されることになる。回転数指示部１０は、これら４個の冷却ファン６のみが使用される状態（冷却ファン６の駆動状況が変化しない状態）が予め定めた時間だけ継続した場合、このときに停止している他の４個の冷却ファン６（＃３冷却ファン６、＃４冷却ファン６、＃７冷却ファン６、＃８冷却ファン６）を回転させる（ステップＳ６→ステップＳ７）。

このとき、回転数指示部１０は、全ての（８個の）冷却ファン６を相対的に低い回転数で回転させる。このように全ての冷却ファン６が回転することにより、特定の冷却ファン６のみが長期間にわたって使用されて劣化することを防ぐことができる。
このため、この実施例によるＦＡＮ盤１１（冷却装置）は、冷却ファン６の使用状態（電子機器１の運転状態）に変化がない状態が予め定めた時間経過したときは全ての冷却ファン６を使用して電子機器１を冷却するから、特定の冷却ファン６において劣化が進むことを防ぐことができる。

したがって、この実施例によれば、全ての冷却ファン６を可及的長い時間使用することが可能な電子機器の冷却装置を提供することができる。
また、全ての冷却ファン６が運転されるときは回転数が相対的に低くなるから、消費電力を低減させることができるとともに、騒音を低く抑えることができる。

この実施例による前記回転数指示部１０は、複数の冷却ファン６のうち前記ファン選択部９によって選択されていない未使用の冷却ファン６がある場合であって、温度センサ７によって検出された温度が予め定めた温度に達した場合、前記未使用の冷却ファン６を回転させる回転制御部２６を備えている。

このため、この実施例によるＦＡＮ盤１１（冷却装置）は、カード２が装填されていないカード装填部５の上方に位置する冷却ファン６を必要に応じて使用することができる。したがって、この実施例によれば、複数のカード２を確実に冷却できる電子機器の冷却装置を提供することができる。

また、この実施例による前記カード装填部５は、複数のカード２がそれぞれ起立しかつ各カード２の主面どうしが互いに所定間隔をおいて対向するように構成されている。さらに、前記冷却ファン６と、温度センサ７と、制御指示部２１（カード検出部２５、ファン選択部９、回転数指示部１０）とは、前記複数のカード２の上方であって略同じ高さに配設されている。

このため、この実施例によれば、カード検出部２５、ファン選択部９および回転数指示部１０などを有する制御指示部２１を冷却ファン６の側方に形成されるデッドスペースに配置することができる。したがって、この実施例によれば、前記制御指示部２１をカード２の側方に配設する構成に較べてカード装填用のスペースを広く形成することができる。

図１〜図８に示した実施例においては、前記制御指示部２１をカード装填部５の上方に配設する例を示したが、制御指示部２１は、図９に示すように、ラック１２の内部に位置付けることができる。
図９に示す制御指示部２１は、ラック１２内の後端部であって、ソケット１３の後方に位置付けられている。この構成を採ることによりカード２の上方の広い範囲にわたって冷却ファン６を配置することができるから、冷却能力を増大させることが可能になる。

１…電子機器、２…カード、５…カード装填部、６…冷却ファン、７…温度センサ、８…発熱部材検出部、９…ファン選択部、１０…回転数指示部、１１…ＦＡＮ盤、１２…ラック、１３…ソケット、２１…制御指示部、２５…カード検出部、２６…回転制御部。

Claims (3)

1. 複数の発熱部材装填部と対応する位置に設けられた複数の冷却ファンと、
   これらの冷却ファンの近傍にそれぞれ設けられた複数の温度センサと、
   前記複数の発熱部材装填部について個々に発熱部材の装填の有無を検出する発熱部材検出部と、
   発熱部材が装填されている発熱部材装填部と対応する冷却ファンを選択するファン選択部と、
   前記ファン選択部によって選択された冷却ファンの回転数を前記温度センサが検出した温度に対応させて変化させるとともに、冷却ファンの回転数が変化しない状態が予め定めた時間だけ継続した場合、全ての冷却ファンを相対的に低い回転数で回転させる回転数指示部とを備えている電子機器の冷却装置。
2. 請求項１記載の電子機器の冷却装置において、前記回転指示部は、複数の冷却ファンのうち前記ファン選択部によって選択されていない未使用の冷却ファンがある場合であって、温度センサによって検出された温度が予め定めた温度に達した場合、前記未使用の冷却ファンを回転させる回転制御部を備えている電子機器の冷却装置。
3. 請求項１または請求項２記載の電子機器の冷却装置において、発熱部材は、発熱部品を有するカード型電子部品組立体であり、
   前記発熱部材装填部は、複数の前記カード型電子部品組立体がそれぞれ起立しかつ各カード型電子部品組立体の主面どうしが互いに所定間隔をおいて対向するように構成され、
   前記冷却ファン、温度センサ、発熱部材検出部、ファン選択部および回転数指示部は、前記複数のカード型電子部品組立体の上方であって略同じ高さに配設されている電子機器の冷却装置。

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