JP4086648B2 - 通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラットフォーム情報通信装置などの複数枚の電子回路基板を備えた通信装置、冷却用ファンユニット、及びその運転制御方法に関し、特に、バックワイヤリングボード(BWB)に実装された複数枚の電子回路基板からなる通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子ユニットの冷却構造には、下記の特許文献1に記載されたものがあった。この特許文献1によれば、電子交換機などのような高発熱通信装置を組み合わせて構成した電子ユニットに冷却用ファンを装着して、内部を強制通風構造とすることにより、冷却システムを構成していた。この冷却システムでは、電子ユニットの放熱体を小さくして、装置の小型化、軽量化を推進する目的で、高発熱通信装置にフィンを取付け、そこに軸流型ファンにより強制的に冷気を送風するようにしていた。
【0003】
図19は、従来の冷却システムを採用した通信装置の概略構成を示す側面図である。
この通信装置1の冷却システムは、冷気の吸入側と排出側とにそれぞれ軸流型ファンを配置したものであって、一般にプッシュプル(Push−Pull)方式と呼ばれている。2つの軸流型ファン101,102により構成するファンユニット100は、通信装置1の下部の吸入口110から内部に冷気を吸い込むために設けられている。排気用のファンユニット200は、通信装置1の上部に形成した排気口210から外部に熱を吐き出すものであって、2つの軸流型ファン201,202により構成される。
【0004】
冷却システムの対象となる電子回路基板(図示しない)は、通信装置1の正面から挿入されるプラグ・イン・ユニット(PIU)として、2つのファンユニット100,200の間で複数枚が左右方向に縦実装される。図19では、左側の矢印Aにより電子回路基板の挿入方向を示している。
【0005】
従来の冷却システムでは、4つの軸流型ファン101,102,201,202が常時稼働することでプッシュプル方式として機能して、通信装置1から外部へ放熱を行う。そのために、上述した通信装置1には2つのファンユニット100,200を挿入するためのスペースと、その他に、正面下部の吸入口110から吸入用ファンユニット100に空気を取り込む遮蔽板111を配置するためのスペースが、通信装置の背面上部には、排気用ファンユニット200から空気を排気口210に排出する遮蔽板211を配置するためのスペースが、それぞれ必要であった。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−259673号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、軸流型ファンによって構成したプッシュプル方式の冷却システムでは、図19の矢印Bに示す冷気の吸気方向と矢印Cに示す排気方向がいずれも水平方向であることから、通信装置1の大きさとしては、電子回路基板の幅に各ファンユニット100,200の軸流型ファンの厚みだけでなく、吸入口110と排気口210のためのスペースだけ余分な大きさとなっていた。また、従来の通信装置1では電子回路基板のプラグ・イン・ユニットを上下方向に横実装すると、複数台の通信装置をラック搭載したときに吸排気がスム―ズに行われなくなるという課題があった。
【0008】
この発明の目的は、冷却効率が高く、小型化、軽量化が可能な通信装置、冷却用ファンユニット、及びその運転制御方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、図1に示すように、バックワイヤリングボード(BWB)4に実装された複数枚の電子回路基板からなる通信装置1において、前記電子回路基板を一体に収納する筐体7と、前記筐体7内に前記電子回路基板を冷却するための空気を取り込む吸気用ファンユニット20と、吸気方向が排気方向と直角をなす方向に配置されたブロア型ファン11,12,13により前記筐体7内に取り込まれた空気を排出する排気用ファンユニット10と、を備えたことを特徴とする通信装置1が提供できる。ここでは、ブロア型ファン11,12,13と軸流型ファン21とを組み合わせたことにより、筐体7の前後からの吸気と排気が可能となり、通信装置1内でのファンユニットが占める部分の省スペース化が可能になる。
【0011】
さらに排気用ファンユニット10を、前記筐体7内に取り込まれた空気流ベクトル(矢印Bで示す)と直交する吸い込み方向(矢印Dの風速ベクトルで示す)をもつ複数の前記ブロア型ファン11,12,13により構成した。
【0012】
この通信装置1の前記筐体7は、前記吸気用ファンユニット20からの空気を流すためのエアダクト61と、該エアダクト61内に配置された整流板2,3とを備え、前記排気用ファンユニット10の前記各ブロア型ファン11,12,13により、それぞれ前記筐体7内部から均一流量の空気を排出する。
また、前記電子回路基板を一体に収納する筐体7と、前記筐体7内に前記電子回路基板を冷却するための空気を取り込む吸気用ファンユニット20と、吸気方向が排気方向と直角をなす方向に配置されたブロア型ファン11,12,13により前記筐体7内に取り込まれた空気を排出する排気用ファンユニット10とを備え、前記排気用ファンユニット10を、前記筐体7内に取り込まれた空気流ベクトルと直交する吸い込み方向をもつ複数の前記ブロア型ファン11,12,13により構成し、前記排気用ファンユニット10を構成する複数の前記ブロア型ファン11,12,13がそれぞれ異なる回転数で動作することにより、前記筐体7内での冷却空気の流量を最適に分配する構成としたことを特徴とする通信装置が提供される。
【0013】
また、従来は、排気用ファンユニット10のプラグインコネクタが、挿入時に必要とされる嵌合保証寸法を満足するために、構造部材の寸法公差を極力小さくするように設計していた。
【0014】
然るに、図9に示されるように、BWB4により電気的に接続された複数枚の電子回路基板を冷却する冷却用ファンユニットであって、ブロア型ファン11,12,13を収納するファンユニット筐体14と、前記ファンユニット筐体14の前記BWB4と対向する位置で前記BWB4と平行に配置され、前記ブロア型ファン11,12,13の運転を制御する制御回路板15と、前記ファンユニット筐体14を前記電子回路基板の冷却位置に装着したとき、前記BWB4上に設けたコネクタ41と嵌合するように、前記制御回路板15の所定位置に配置したプラグインコネクタ16と、を備えた冷却用ファンユニットが提供される。
【0015】
ここで、前記ファンユニット筐体14は、前記制御回路板15をスライド可能に保持するフロート板を備え、前記ファンユニット筐体14の装着時に、前記フロート板をスライドさせつつ前記制御回路板15側のプラグインコネクタ16を前記BWB4側のコネクタ41に対して位置合わせするようにした。すなわち、前記BWB4に対して前記ファンユニット筐体14の制御回路板15をフロートする構造としたので、制御回路板15の遊び分の寸法に応じてBWB4の取付け位置やそこに設けられるコネクタ41の寸法精度に余裕が生じる。そのため、構造部材のコストを低く抑えることができる。
【0016】
通常、ファンユニットの制御回路は、ファンの劣化を判定するためにファンの回転数を監視して、それが最低回転数以下になるとアラームを出力するようにしている。軸流型ファンでは、起動直後にファンの回転数が安定するまでの間、1.5秒程度のアラームマスク時間を設定するようにしているが、ブロア型ファンでは回転数が安定するまでに軸流型ファンよりさらに長い時間を要する。そのために、このアラームマスクのための回路は、コンデンサなど寸法が非常に大きな部品を使用しなければならず、それが通信装置の小型化を妨げていた。
【0017】
また、電子回路基板を収納した筐体7内にブロア型ファン11,12,13を装着して、前記筐体7内部の冷却を行う冷却用ファンユニットの運転制御方法であって、前記冷却用ファンユニットの運転開始直後の短時間だけ前記ブロア型ファン11,12,13の起動トルクを一時的に大きくして、前記ブロア型ファン11,12,13の起動後早期に、その回転数を定常値に到達させるようにした。
【0018】
ここで、従来の軸流型ファンにおける1.5秒程度のアラームマスク時間とした場合でも、ブロア型ファン11,12,13の回転が安定するまでの時間を短縮することによって、起動時にアラームを出力しないようにできる。
【0019】
また、電子回路基板を収納した筐体7内に冷気を取り込む軸流型ファン21と、前記筐体7に取り込まれた空気を排気するブロア型ファン11,12,13とから構成され、周囲温度に応じて前記筐体7内部の冷却を行う冷却用ファンユニットの運転制御方法であって、正常に空調管理された環境(例えば、温度T2℃以下)では、前記ブロア型ファン11,12,13を低速で回転するとともに、前記軸流型ファン21を停止状態に制御するようにした。
【0020】
ブロア型ファン11,12,13の動作が安定した後では、吸気側の軸流型ファン21と排気側のブロア型ファン11,12,13とを、それらの環境温度、動作状況に応じて連動して制御し、各々のブロア型ファン11,12,13を異なる回転数で動作させるように制御して、異なる発熱位置、発熱量、使用環境に応じて通信装置1の内部を均等に冷却することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
最初に、この発明をプラグ・イン・ユニットが横実装される通信装置について説明する。
【0022】
図1は、ブロア型ファンと軸流型ファンとによるプッシュプル構成の冷却システムを備えた通信装置を示す概略平面図である。
この通信装置1の冷却システムは、プル側のファンユニット10として3台のブロア型ファン11,12,13を備えている点で、従来の冷却システムとは構成が異なる。ただし、冷気の吸入側には、軸流型ファン21を備えたファンユニット20が使用されている。このファンユニット20は、通信装置1の背面右側に配置されており、ブロア型ファン11,12,13によるファンユニット10は、通信装置1の左側に背面から挿入されるものである。
【0023】
冷却システムの対象となる電子回路基板は、矢印A方向から通信装置1の内部スペース70に挿入され、複数枚の電子回路基板が筐体7内で横実装されるプラグ・イン・ユニット30として示してある。この通信装置1は、吸入口73に連通するようなエアダクト61を備え、このエアダクト61と筐体7の内部スペース70に、ファンユニット20から空気流ベクトルBで示す冷気を導入している。筐体7の内部スペース70は、プラグ・イン・ユニット30を通信装置1に挿入したとき、電子回路基板が収納される領域であって、エアダクト61は、筐体7の内部スペース70に隣接して形成されている。このエアダクト61のファンユニット20近傍に整流板2を設けることにより、筐体7に導入された空気流を、後述するように分流している。また、このエアダクト61のファンユニット20から離れた位置には、整流板2とは別の整流板3を備えている。
【0024】
通信装置1は、電源線などを配線するためのバックワイヤリングボード(BWB)4を、内部スペース70の背面近くに固定して設けている。このBWB4は、複数枚の電子回路基板を、所定の間隔を開けて横実装するためのものであり、そのBWB4の一部を削除することでファンユニット20への空気を取り込むようにしている。また、通信装置1は、カバー5によって背面を覆うように構成され、カバー5は回転軸51で開閉自在に筐体7に取り付けられている。そして、カバー5とBWB4の裏側との間には、配線のための空間40が形成されている。
【0025】
また、背面の吸入口73から筐体7内部に導入された冷却用の空気は、それぞれの電子回路基板の間を通過して、エアダクト61からファンユニット10の各ブロア型ファン11,12,13によって横方向に吸引される。このファンユニット10は、筐体7の正面左側のエアダクト62内に背面から挿入され、かつ抜き出し可能に構成され、ファンユニット10は、エアダクト62内であって内部スペース70との間に所定の間隙Gを形成するように配置される。なお、このファンユニット10の挿抜構造の詳細については、後述する。
【0026】
図1には、矢印D1,D2,D3によって各ブロア型ファン11,12,13に対応する風速ベクトルの大きさを示している。風速ベクトルD1,D2,D3の大きさは、ファンユニット10における各ブロア型ファン11,12,13で吸引される空気量に比例する。また、ファンユニット10により吸引される風速ベクトルD1,D2,D3の向きは、軸流型ファン21からエアダクト61に導入される空気流ベクトルBと直角をなしている。さらに、このファンユニット10のブロア型ファン11,12,13は、通信装置1の内部の熱を、それぞれ通信装置1の前面左側に形成した排気口74から、空気流ベクトルCに示す方向に排気するように機能する。
【0027】
なお、各電子回路基板には、それらの間を通過する冷却用空気の流れを規制するための整流板30Pが所定の位置に形成されている。また、筐体7の背面左右には、この通信装置1をラック配置した場合の装置固定用の金具71,72が、ねじ止めなどにより固定されている。
【0028】
図2は、通信装置の外観を示す斜視図である。
通信装置1には、その前面から6段のプラグ・イン・ユニットを構成する電子回路基板31〜36が挿入されている。ここでは、筐体7の前面左側に設けた排気口74から、それぞれ3つのブロア型ファン11,12,13によって電子回路基板31〜36で発生した熱を放出するようにしている。
【0029】
このように上述した実施の形態では、ブロア型ファン11,12,13を軸流型ファン21と組み合わせて、プッシュプル方式の冷却システムを構成することにより、従来装置で遮蔽板111,211に相当する通信装置1の上下方向における無駄なスペースをなくすことができる。また、整流板2,3やエアダクト61などを設けたことにより、ファンユニット20での冷気の吸込流量が内部スペース70内で均一に、しかも一定の風量で流すことができるから、通信装置1内の温度上昇を確実に防ぐことができる。
【0030】
ところで、このような冷却システムを連続して運転制御する場合、ファン制御回路おいて、次のような問題が生じることが知られている。すなわち、後述するようにファン制御回路には、ファンモータの劣化を判定するためにファンの回転数を監視して、それが最低回転数以下になるとアラームを出力する機能があり、かつファンモータの起動時には、不要なアラーム信号が発生しないようにマスクする必要がある。このマスク時間は、従来1.5sec程度に設定してあって、これは軸流型ファン21にとっては十分な時間であるが、ブロア型ファン11,12,13ではモータ回転が安定するまでの時間が軸流ファンに比べて長くなることから、アラームマスクの時間を長くして、起動時にアラームが出力しないように、軸流型ファン21とは別個にファン制御回路を用意するようにしていた。
【0031】
図3は、各ブロア型ファンの回転数を一致させた場合の内部スペースでの風速ベクトル分布を示す図である。また、図4は、整流板による風速ベクトルの調整を示す図である。
【0032】
従来のプッシュプル方式の冷却システム(図19)のように、複数のファンユニットで構成したものにおいて、プッシュ側のファンユニット100とプル側のファンユニット200とは、それぞれ異なる回転数で運転制御されていた。しかし、ファンユニット10のように、複数のファンモータから構成したファンユニット内では、いずれのファンモータも常に同じ回転数値となるように制御して運転するようにしていた。
【0033】
ここでは、図3に示すように、3台のブロア型ファン11,12,13を備えたファンユニット10を同じ回転数値で運転した場合には、排気口74に近いブロア型ファン13での風速ベクトルD3が最も大きくなり、その次は、中間のブロア型ファン12での風速ベクトルD2、最も小さいのは排気口74から最も遠いブロア型ファン11の風速ベクトルD1となる。
【0034】
このような風速ベクトルD1,D2,D3の大小関係は、筐体7の内部に風量の不均一さが存在することを示すものであって、横実装されるプラグ・イン・ユニット30により発生する熱を外部に確実に排出することが困難になって、通信装置1の内部で局所的な温度上昇をもたらすおそれがある。そこで、図4に示すように、吸入口73に連通するエアダクト61の前述した位置に整流板2を設けて、筐体7に導入された空気流を分流するようにしている。ここでは、ファンユニット20の吸入側の開口面積を100としたとき、筐体7の内部スペース70に開かれた面積が85、エアダクト61に分流するための面積が15となるように、整流板2を配置した。これより、3つのブロア型ファン11,12,13の回転数が同じであっても、風速ベクトルD1,D2,D3をそれぞれ同じ大きさに調整できる。このことは、実験的に確かめられている。
【0035】
図5は、軸流型ファンの停止時の吸い込みベクトルを示す図である。
図5では、軸流型ファン21の停止時に、吸入口73から軸流型ファン21の翼の隙間を通って、通信装置1の内部に冷気が流入することを示している。通常は、軸流型ファン21は常時稼働とせずに、ブロア型ファン11,12,13だけを運転して、通信装置1の内部が所定温度以上の高温になったり、又はブロア型ファンの交換時など、ファンユニット10を取り外したりする場合だけ、臨時に稼働するように制御している。したがって、軸流型ファン21により構成したファンユニット20であれば、その停止時においても吸入口73からの冷気の吸込みが可能である。
【0036】
すなわち、軸流型ファン21の非稼働時でも、軸流型ファン21のプロペラ間隙を介して吸気を行うように構成したから、吸入口73以外に新たな吸気口を必要としない利点がある。なお、軸流型ファン21が稼働する温度上昇時には、同じ吸入口73を吸気口とするものである。
【0037】
つぎに、この発明の冷却用ファンユニットについて、上述した通信装置1におけるファンユニット10を例にして説明する。
図6は、3台のブロア型ファンを備えたファンユニットの外観を示す斜視図である。また、図7は、各ブロア型ファンの排気方向ベクトルを示すファンユニットの側面図である。
【0038】
これらの図に示すように、通信装置1の排気口74に連通するファンユニット10の構成は、3台のブロア型ファン11,12,13を千鳥状に配置したものとなっている。
【0039】
いま、通信装置1に横実装されるプラグ・イン・ユニット30は、内部スペース70の下段に挿入する電子回路基板31ほど、消費電力が大きいものを収納している場合を考える。図1に示すように、筐体7内で横実装されたプラグ・イン・ユニット30とファンユニット10との間には、間隙Gを備えている。そして、3台のブロア型ファン11,12,13を千鳥配置とすることによって、筐体7に流入する冷気を下段の電子回路基板31,32等に対して集中して、効率的に冷却することが可能になる。また、このようなファンユニット10により、通信装置1の縦方向での省スペース化を容易に実現できる。
【0040】
図7に示すように、ブロア型ファン12,13の排気方向は、ファンユニット10が連通する排気口74の方向と同じとなるように組み立ててあるが、ブロア型ファン11の排気方向だけが、ファンユニット10の排気方向と直角に配置されている。これは、ファンユニット10の縦方向での省スペース化を図るための配置であって、ブロア型ファン10の排気口には排気ダクト11aを設けて、その排気方向をファンユニット10に連通する排気口74へ向けるようにしている。
【0041】
このように、通信装置1内を複数のブロア型ファン11,12,13により一定の温度に保持する場合には、それらを同一線上に配置するよりも千鳥配置にすることで、冷却対象を集中的に冷却することが可能になるだけでなく、ファンユニット10内での各ブロア型ファン11,12,13を効率良く配置することができる利点がある。
【0042】
図8は、ブロア型ファンの回転数を異ならせた場合の風速ベクトルの分布を示す図である。
図8のファンユニット10は、ブロア型ファン11,12,13をそれぞれ回転数R1,R2,R3(R1>R2>R3)で運転している。その場合には、図1に示すような整流板2を設けなくても、3台のブロア型ファン11,12,13での各風速ベクトルD1,D2,D3を等しくすることができる。したがって、ファンユニット10における各ブロア型ファン11,12,13を異なる回転数で運転制御することにより、図1の通信装置に比較して、より簡単に筐体7の内部を均等な風量の冷気で冷却できる。
【0043】
図9は、ブロア型ファンの挿抜機構を示す平面断面図である。
ファンユニット10は、上述したように通信装置1の背面から筐体7の左側のエアダクト62に挿入されるものであって、3台のブロア型ファン11,12,13を収納するファンユニット筐体14と、このファンユニット筐体14の最後端部でBWB4と平行して対向する平面上に配置された制御回路板15とを備えている。この制御回路板15の所定位置に外部信号の授受を行うプラグインコネクタ16を設けて、この外部信号に基づいてブロア型ファンの運転を制御するように構成している。ここで、制御回路板15はBWB4と互いに平行になるよう配置してあるため、ファンユニット10を所定位置まで筐体7内に挿入したとき、自動的にプラグインコネクタ16がBWB4側のコネクタ41と嵌合する。
【0044】
すなわち、ファンユニット10により冷却される図示しない電子回路基板は、BWB4の表側から挿入され、このBWB4により電気的に接続された状態となる。BWB4の裏側には、プラグインコネクタ16と嵌合可能な位置にコネクタ41が配置されているから、最後端面が装置固定用の金具71と一致するまで、ファンユニット筐体14を矢印H方向に挿入することで、それぞれが互いに嵌合状態となって電気的な接続が得られる。また、制御回路板15とBWB4とを互いに平行に配置したので、BWB4の面積に応じて制御回路板15として大きなものを利用することができ、したがってコネクタを設置する位置についての自由度を大きくできる利点がある。
【0045】
図10は、プラグインコネクタの嵌合前のファンユニットを示す側面断面図である。この図では、ファンユニット筐体14の後端部分のみを、図9のX−X線に沿って示している。
【0046】
ファンユニット10は、制御回路板15をスライド可能に保持するフロート板17を備えている。このフロート板17は、その四隅近くに所定の大きさの丸穴17hが形成され、これらの丸穴17hとファンユニット筐体14にスペーサ(図示せず)を介して固定されたボルト18a,18bとにより、BWB4と平行する平面内でスライド可能に保持される。また、BWB4には先端部分を小径にしたガイドピン42,43が植設され、フロート板17のそれぞれガイドピン42,43に対応する位置には、それぞれガイド孔17gが形成されている。
【0047】
図10に一部を拡大して示すように、ガイド孔17gはガイドピン43の径に対応する大きさを備えているから、ファンユニット筐体14を図の矢印H方向に移動させて通信装置1の筐体7に装着するときに、当初はフロート板17が矢印J方向に自由にスライドし、最終的には、制御回路板15側のプラグインコネクタ16をBWB4側のコネクタ41に対して位置合わせできる。
【0048】
図11は、プラグインコネクタが嵌合した状態のファンユニットを示す側面断面図である。
BWB4のコネクタ41にプラグインコネクタ16が嵌合するとき、制御回路板15が固定されたフロート板17は、2本のガイドピン42,43により位置決めされた状態となる。フロート板17は、丸穴17hとボルト18a,18bとの間のスペーサによって、ファンユニット筐体14に対して遊びをもつことで、通信装置1の組立誤差、及びファンユニット筐体14の組立誤差を吸収すると同時に、フロート板17のガイド孔17gにガイドピン43が入ることによって、コネクタ41に対する位置合わせがなされる。これにより、ファンユニット10の装着時におけるコネクタ接続の手間を軽減すると同時に、プラグインコネクタ16のコネクタピンにピン曲がり等の不具合発生を防止している。
【0049】
つぎに、この発明の冷却用ファンユニットの運転制御方法について、上述した通信装置1を冷却するためのファンユニット10を例にして説明する。
図12は、ブースト回路の機能を説明するブロック図である。
【0050】
図において、プラス電源142、マイナス電源143は、それぞれブロア型ファンモータ10M、回転数制御回路151、及びブースト回路152に電源を供給している。ここでは、回転数制御回路151は、ブロア型ファンモータ10Mの回転数を一定に制御している。また、回転数制御回路151には、ブースト回路152からブースト信号を導入している。
【0051】
ファンユニット10により通信装置1の冷却を開始するとき、前述したアラームマスク時間を軸流型ファンのそれと一致させることが好ましい。そこで、ファンユニット10では、ブースト回路152が給電直後の数百msの間だけオンすることにより、オンの間だけブロア型ファンモータ10Mに通常運転時よりも高い電圧を供給して、短時間で安定回転数まで上昇するようにしている。
【0052】
図13は、ブースト回路を備えた場合のブロア型ファンの回転数変化の様子を示す図である。ここでは、横軸に時間、縦軸に回転数を示している。
t0は運転開始時刻、t1は通常の軸流型ファンにおけるアラームマスク時間の経過時刻である。軸流型ファンでは、時刻t2でファンの回転数がr2に達して安定するが、ブロア型ファンは、時刻t1では規定回転数r0(最低保証の回転数)に到達していないだけでなく、時刻t3になって漸く安定した回転数r2に到達する。したがって、図12に示すブースト回路152を時刻t2までオンすることにより、ブロア型ファンの回転数が安定するまでの時間を短縮することができる。安定した回転数r2に達した時刻t2の後に、ブースト回路152をオフしてブロア型ファンには通常の給電電圧を供給する。その結果、ブロア型ファンにおけるアラームマスク時間を軸流型ファンと同様に設定できる。
【0053】
図14は、ブースト回路の一例を示すブロック図である。
このブースト回路152では、プラス電源142とマイナス電源143との間に、抵抗R1、R2との直列回路、抵抗R4とトランジスタQ1との直列回路、及びトランジスタQ2と抵抗R5との直列回路を接続している。また、トランジスタQ1には、ベースに抵抗R1、R2との接続点を接続するとともに、コンデンサC1〜C3、及び抵抗R3を接続している。さらに、トランジスタQ2には、ベースに抵抗R4とトランジスタQ1との接続点を接続するとともに、エミッタからダイオードD11を介してブースト信号を出力している。
【0054】
上述したブースト回路152を用いて冷却用ファンユニットの運転開始直後の短時間だけブロア型ファンの起動トルクを一時的に大きくできる。そこで、電子回路基板が収納された筐体内にブロア型ファンを装着した場合に、ブロア型ファンの起動後早期に、その回転数が定常値に到達することによって、起動時において、ブロア型ファンにおける規定回転数r0までの到達時間、及び回転数が安定するまでの時間が短くなる。したがって、通信装置の冷却を行う冷却用ファンユニットでは、非常に簡単で安価なブースト回路を導入するだけで、従来では長い起動時間を必要とするブロア型ファンに対して、今までに多くの実績がある軸流型ファンとほとんど同じ制御回路を使用することが可能となるから、装置の小型化及び低コスト化を実現できる。
【0055】
図15は、軸流型ファンとブロア型ファンの回転制御手順を示すフローチャートである。
図1に示す通信装置1のように、ブロア型ファン11,12,13で排気用ファンユニット10を構成する冷却システムでは、冷却システムを運転しはじめた後の短時間は、筐体7内に冷気を取り込む吸気用ファンユニット20だけを起動し、筐体7の内外で所定の圧力差が発生した後にブロア型ファン11,12,13を起動することにより、前述したブースト回路を用いたものと同様に、ブロア型ファンの起動後、その回転数が定常値に到達する時間を短縮できる。
【0056】
図15において、ステップST1ではメインの電源を投入する。その後、ステップST2では、軸流型ファンのみに電力供給し、ステップST3で、まず軸流型ファンモータを回転させる。
【0057】
その時点では、ブロア型ファンが回転していないから、通信装置1の筐体7内には冷気が送り込まれるだけで、排気は行われない。そのため、軸流型ファンが安定した回転数に到達する約1.5秒後には、筐体7内の圧力がある程度外気圧より高くなっている(ステップST4)。そのような状態でブロア型ファンに電力を供給して(ステップST5)、ブロア型ファンモータを回転するようにした(ステップST6)ので、筐体7の内外圧力差によりブロア型ファンが加速するように機械的なブースト機能が働くから、ブロア型ファンモータは短時間で規定回転数に到達することになる。
【0058】
つぎに、冷却システムを構成するファンユニットの動作が安定した後において、通信装置のおかれている周囲温度、各ファンの動作状況などの装置環境に応じて、運転モードを切り替える方法について説明する。
【0059】
図16は、ブロア型ファンと軸流型ファンを駆動するシーケンス制御回路を示す図である。
図16において、プラス電源142、マイナス電源143は、ブロア型ファンモータ10M、回転数制御回路151、及びスイッチ回路20Sを介して軸流型ファンモータ20Mにそれぞれ電源を供給している。ブロア型ファンモータ10Mは、回転数検出回路153と接続され、規定回転数回路154とともに回転数比較回路155に接続され、その運転状況を監視するようにしている。
【0060】
比較回路156には、温度T2を出力するしきい値回路157が接続され、通信装置1の周囲温度を検出する温度センサ44の温度を監視している。すなわち、周囲温度が温度T2より高い場合には、ブロア型ファンを高い回転数r2で運転し、温度T1(=T2−ΔT)より低い場合には、低い回転数r1で運転するように回転数制御回路151に指示を与えている。
【0061】
また、スイッチ回路20Sには比較回路158と回転数比較回路155を接続することにより、軸流型ファンモータ20Mのオンオフを制御している。このうち、比較回路158には、温度T4を出力するしきい値回路159が接続され、通信装置1の周囲温度を検出する温度センサ44の温度を監視している。すなわち、周囲温度が温度T4より高い場合には、軸流型ファンを所定の回転数r3で運転し、温度T3(=T4−ΔT)より低い場合には、軸流型ファンの運転を停止するようにスイッチ回路20Sを切り替えている。ここで、ΔTは温度センサ44に対する温度ヒステリシスであって、通常は5℃程度に設定している。
【0062】
図17は、温度シーケンスを示す図である。この図において、横軸には通信装置の周囲温度をとり、縦軸にはファンユニットを構成する各ファンの回転数を示している。
【0063】
冷却用ファンユニットを、図1に示すように電子回路基板を収納した通信装置1の筐体7内に冷気を取り込む軸流型ファン21と、筐体7に取り込まれた空気を排気するブロア型ファン11,12,13とから構成した場合に、通信装置1の周囲温度に応じて通信装置1の冷却を行う必要がある。すなわち、正常に空調管理された環境下(温度T2℃以下)では、上述した図5に示す状態で、ブロア型ファンモータだけを低速(回転数r1)で回転し、軸流型ファンモータを停止状態にしておくことができる。
【0064】
しかし、空調管理が正常でない環境(温度T2℃以上)となったときは、ブロア型ファンモータを高速で回転するように制御しなければならない。
さらに、空調管理が正常でないだけでなく、所定温度(温度T4℃)以上になった場合は、ブロア型ファンモータを高速で回転し続ける一方で、軸流型ファンモータも所定速度(回転数r3)で回転するように制御する。
【0065】
ところで、ブロア型ファンモータが故障して停止し、あるいはその回転数が最低回転数r0以下にまで低下した場合には、通信装置1の周囲温度とは関係なしに、軸流型ファンモータを所定速度(回転数r3)で回転することで、筐体7内部を冷却するように制御することが必要になる。
【0066】
図18は、モード別のブロア型ファンと軸流型ファンの回転数を示す表である。
この表は、緊急時の冷却用ファンユニットの運転制御方法として、4通りの運転モードを想定して、各ファンの回転数を示している。第1ないし第3のモード(FAIL1〜FAIL3)は、3台のブロア型ファン11,12,13を搭載した排気用ファンユニットで、いずれかのブロア型ファンモータが停止し、あるいはその回転数が最低回転数以下となった場合である。これらのモードでは、軸流型ファン21を所定速度で回転(回転数r3)するように制御すると同時に、管理者に対して所定の警報を通知して、当該ブロア型ファンの交換作業を実施するようにしている。
【0067】
このような交換作業に際して、通信装置1にはブロア型ファンが未搭載の状態となる。表では、そのときの動作モード(REMOVE)として、軸流型ファン21を所定速度で回転(回転数r3)するように制御している。なお、この停止状態の継続時間は、ここでは3分間に制限している。
【0068】
(付記1) バックワイヤリングボード(BWB)に実装された複数枚の電子回路基板からなる通信装置において、前記電子回路基板を一体に収納する筐体と、前記筐体内に前記電子回路基板を冷却するための空気を取り込む吸気用ファンユニットと、吸気方向が排気方向とほぼ90度をなす方向に配置されたブロア型ファンにより前記筐体内に取り込まれた空気を排出する排気用ファンユニットと、を備えたことを特徴とする通信装置。
【0069】
(付記2) 前記排気用ファンユニットを、前記筐体に取り込まれた空気流ベクトルに直交する吸い込み方向をもつ複数のブロア型ファンにより構成したことを特徴とする付記1記載の通信装置。
【0070】
(付記3) 前記筐体は、前記吸気用ファンユニットからの空気を流すためのエアダクトと、該エアダクト内に配置された整流板とを備え、前記排気用ファンユニットの各ブロア型ファンにより、それぞれ前記筐体内部から均一流量の空気を排出する構成としたことを特徴とする付記2記載の通信装置。
【0071】
(付記4) 前記吸気用ファンユニットは軸流型ファンであることを特徴とする付記1記載の通信装置。
(付記5) 前記吸気用ファンユニットは、非稼働時においても開口する冷却用空気の取り込み孔を備え、前記排気用ファンユニットの前記ブロア型ファンを稼動することにより前記筐体内に冷気を吸い込む構成としたことを特徴とする付記1記載の通信装置。
【0072】
(付記6) 前記排気用ファンユニットを構成する複数のブロア型ファンがそれぞれ異なる回転数で動作することにより、前記筐体内での冷却空気の流量を最適に分配する構成としたことを特徴とする付記1記載の通信装置。
【0073】
(付記7) 前記各ブロア型ファンを異なる回転数で動作させる場合に、前記筐体内での冷却空気の流量を前記電子回路基板からの発熱量に比例して分配することを特徴とする付記6記載の通信装置。
【0074】
(付記8) BWBにより電気的に接続された複数枚の電子回路基板を冷却する冷却用ファンユニットにおいて、ブロア型ファンを収納するファンユニット筐体と、前記ファンユニット筐体の前記BWBと対向する位置で前記BWBと平行に配置され、前記ブロア型ファンの運転を制御する制御回路板と、前記ファンユニット筐体を前記電子回路基板の冷却位置に装着したとき、前記BWB上に設けたコネクタと嵌合するように、前記制御回路板の所定位置に配置したプラグインコネクタと、を備えた冷却用ファンユニット。
【0075】
(付記9) 前記ファンユニット筐体内には、複数のブロア型ファンを千鳥配置したことを特徴とする付記8記載の冷却用ファンユニット。
(付記10) 前記ファンユニット筐体は、前記制御回路板をスライド可能に保持するフロート板を備え、前記ファンユニット筐体の装着時に、前記フロート板をスライドさせつつ前記制御回路板側のプラグインコネクタを前記BWB側のコネクタに対して位置合わせすることを特徴とする付記8記載の冷却用ファンユニット。
【0076】
(付記11) 前記フロート板には、前記BWB側から突起するガイドピンに対応するガイド孔が形成され、前記ガイド孔によって前記制御回路板を所定位置に位置決めして、前記プラグインコネクタを前記BWB側のコネクタに対して位置合わせすることを特徴とする付記10記載の冷却用ファンユニット。
【0077】
(付記12) 電子回路基板を収納した筐体内にブロア型ファンを装着して、前記筐体内部の冷却を行う冷却用ファンユニットの運転制御方法において、前記冷却用ファンユニットの運転開始直後の短時間だけ前記ブロア型ファンの起動トルクを一時的に大きくして、前記ブロア型ファンの起動後早期に、その回転数を定常値に到達させるようにしたことを特徴とする冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0078】
(付記13) 前記ブロア型ファンが排気用ファンユニットを構成する冷却用ファンユニットでは、前記冷却用ファンユニットの運転開始直後の短時間だけ前記筐体内に取り込む吸気用ファンユニットだけを起動し、前記筐体の内外で所定の圧力差が発生した後に前記ブロア型ファンを起動することを特徴とする付記12記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0079】
(付記14) 電子回路基板を収納した筐体内に冷気を取り込む軸流型ファンと、前記筐体に取り込まれた空気を排気するブロア型ファンとから構成され、周囲温度に応じて前記筐体内部の冷却を行う冷却用ファンユニットの運転制御方法において、正常に空調管理された環境では、前記ブロア型ファンを低速で回転し、前記軸流型ファンを停止状態に制御することを特徴とする冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0080】
(付記15) 空調管理が正常でない環境では、前記ブロア型ファンを高速で回転するように制御することを特徴とする付記14記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0081】
(付記16) 空調管理が正常でない環境下であって、所定温度以上になった場合は、前記ブロア型ファンを高速で回転し、前記軸流型ファンを所定速度で回転するように制御することを特徴とする付記14記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0082】
(付記17) 前記ブロア型ファンが停止し、あるいはその回転数が最低回転数以下である場合には、前記軸流型ファンを定速度で回転するように制御することを特徴とする付記14記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0083】
(付記18) 前記冷却用ファンユニットが前記ブロア型ファンを複数台搭載したものであって、これらブロア型ファンの内の一台以上が停止し、あるいはその回転数が最低回転数以下である場合には、前記軸流型ファンを所定速度で回転するように制御することを特徴とする付記14記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0084】
(付記19) 前記ブロア型ファンが未搭載の場合には、前記軸流型ファンを所定速度で回転するように制御することを特徴とする付記14記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
【0085】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の通信装置によれば、従来の軸流型ファンのみによるプッシュプル方式の冷却システムと違って、遮蔽板が必要なくなる。そのため、従来の遮蔽スペースが削減できるから、通信装置の省スペース化が図れる利点がある。
【0086】
また、この発明の冷却用ファンユニットとその運転制御方法によれば、様々な環境下で、ファンの動作状況に応じて、的確にファンの動作制御を可能としたので、通信装置などを効率よく冷却することができるとともに、冷却システムの低消費電力化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブロア型ファンと軸流型ファンとによるプッシュプル構成の冷却システムを備えた通信装置を示す概略平面図である。
【図2】通信装置の外観を示す斜視図である。
【図3】各ブロア型ファンの回転数を一致させた場合の内部スペースでの風速ベクトル分布を示す図である。
【図4】整流板による風速ベクトルの調整を示す図である。
【図5】軸流型ファンの停止時の吸い込みベクトルを示す図である。
【図6】3台のブロア型ファンを備えたファンユニットの外観を示す斜視図である。
【図7】各ブロア型ファンの排気方向ベクトルを示すファンユニットの側面図である。
【図8】ブロア型ファンの回転数を異ならせた場合の風速ベクトル分布を示す図である。
【図9】ブロア型ファンの挿抜機構を示す平面断面図である。
【図10】プラグインコネクタの嵌合前のファンユニットを示す側面断面図である。
【図11】プラグインコネクタが嵌合した状態のファンユニットを示す側面断面図である。
【図12】ブースト回路の機能を説明するブロック図である。
【図13】ブースト回路を備えた場合のブロア型ファンの回転数変化の様子を示す図である。
【図14】ブースト回路の一例を示すブロック図である。
【図15】軸流型ファンとブロア型ファンの回転制御手順を示すフローチャートである。
【図16】ブロア型ファンと軸流型ファンを駆動するシーケンス制御回路を示す図である。
【図17】温度シーケンスを示す図である。
【図18】各モード別のブロア型ファンと軸流型ファンの回転数を示す表である。
【図19】従来の冷却システムを採用した通信装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
1 通信装置
2,3,30P 整流板
4 バックワイヤリングボード(BWB)
5 カバー
7 筐体
10 排気用ファンユニット
11,12,13 ブロア型ファン
15 制御回路板
16 プラグインコネクタ
17 フロート板
20 吸気用ファンユニット
21 軸流型ファン
30 プラグ・イン・ユニット
31〜36 電子回路基板
41 コネクタ
61,62 エアダクト
70 内部スペース
71,72 金具
73 吸入口
74 排気口
Claims (4)
- バックワイヤリングボード(BWB)に実装された複数枚の電子回路基板からなる通信装置において、
前記電子回路基板を一体に収納する筐体と、
前記筐体内に前記電子回路基板を冷却するための空気を取り込む吸気用ファンユニットと、
吸気方向が排気方向と直角をなす方向に配置されたブロア型ファンにより前記筐体内に取り込まれた空気を排出する排気用ファンユニットとを備え、
前記排気用ファンユニットを、前記筐体内に取り込まれた空気流ベクトルと直交する吸い込み方向をもつ複数の前記ブロア型ファンにより構成し、
前記筐体は、前記吸気用ファンユニットからの空気を流すためのエアダクトと、該エアダクト内に配置された整流板とを備え、前記排気用ファンユニットの前記各ブロア型ファンにより、それぞれ前記筐体内部から均一流量の空気を排出する構成としたことを特徴とする通信装置。 - バックワイヤリングボード(BWB)に実装された複数枚の電子回路基板からなる通信装置において、
前記電子回路基板を一体に収納する筐体と、
前記筐体内に前記電子回路基板を冷却するための空気を取り込む吸気用ファンユニットと、
吸気方向が排気方向と直角をなす方向に配置されたブロア型ファンにより前記筐体内に取り込まれた空気を排出する排気用ファンユニットとを備え、
前記排気用ファンユニットを、前記筐体内に取り込まれた空気流ベクトルと直交する吸い込み方向をもつ複数の前記ブロア型ファンにより構成し、
前記排気用ファンユニットを構成する複数の前記ブロア型ファンがそれぞれ異なる回転数で動作することにより、前記筐体内での冷却空気の流量を最適に分配する構成としたことを特徴とする通信装置。 - 前記吸気用ファンユニットは、非稼働時においても開口する冷却用空気の取り込み孔を備え、前記排気用ファンユニットの前記ブロア型ファンを稼動することにより前記筐体内に冷気を吸い込む構成としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の通信装置。
- 前記各ブロア型ファンを異なる回転数で動作させる場合に、前記筐体内での冷却空気の流量を前記電子回路基板からの発熱量に比例して分配することを特徴とする請求項2記載の通信装置。
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