JP4947171B2 - 冷却用ファンユニットの運転制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、冷却用ファンユニット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内に配置された冷却用ファンユニットの運転制御方法に関する。

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。

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。

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。

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。

特開平５−２５９６７３号公報

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。

そして、通信装置内に配置された冷却用ファンユニットにおいては、冷却効率が不充分であり、冷却システムの低消費電力化が図れなかった。
この発明の目的は、冷却効率が高く、小型化、軽量化が可能な冷却用ファンユニットの運転制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、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について、以下に示すような運転制御方法が提供される。

冷却用ファンユニットは、周囲温度が第１の温度以下の環境では、ブロア型ファンを第１の速度で回転するとともに、軸流型ファンを停止状態に制御し、周囲温度が第１の温度より高い環境では、ブロア型ファンを第１の速度より速い第２の速度で回転するように制御し、周囲温度が第１の温度より高い第２の温度である環境になった場合は、軸流型ファンを所定速度で回転するように制御し、故障によるブロア型ファンの停止、あるいは回転数の低下を検出した場合には、軸流型ファンを所定速度で回転するように制御する。

この発明の冷却用ファンユニット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。

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。 通信装置の外観を示す斜視図である。 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。 整流板による風速ベクトルの調整を示す図である。 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。 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。 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。 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。 ブロア型ファンの挿抜機構を示す平面断面図である。 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。 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。 ブースト回路の機能を説明するブロック図である。 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。 ブースト回路の一例を示すブロック図である。 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。 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。 温度シーケンスを示す図である。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、ファン制御回路において、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。

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。
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
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。

しかし、空調管理が正常でない環境（温度Ｔ２℃より上）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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。
（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。

（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。

（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。

（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。

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 (3)

1. 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、
   前記周囲温度が第１の温度以下の環境では、前記ブロア型ファンを第１の速度で回転するとともに、前記軸流型ファンを停止状態に制御し、
   前記周囲温度が前記第１の温度より高い環境では、前記ブロア型ファンを前記第１の速度より速い第２の速度で回転するように制御し、
   前記周囲温度が前記第１の温度より高い第２の温度である環境になった場合は、前記軸流型ファンを所定速度で回転するように制御し、
   故障による前記ブロア型ファンの停止、あるいは回転数の低下を検出した場合には、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、
   ことを特徴とする冷却用ファンユニットの運転制御方法。
2. 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あるいは回転数が低下した故障を検出した場合には、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請求項１記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
3. 前記ブロア型ファンが搭載された状態から未搭載とされる状態に更新された場合には、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請求項１記載の冷却用ファンユニットの運転制御方法。
   

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