JP5388252B2 - フィルタ目詰まり検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却用の空気に浮遊する塵埃を除去するためのフィルタの目詰まりを検出するフィルタ目詰まり検出装置に関する。

電子機器や情報処理装置等は、一般に装置の筐体の内部に発熱部品を備えている。発熱部品による発熱に伴い筐体の内部の温度が上昇し、筐体の内部に設けられた電子部品が熱によって劣化することがある。そのため、従来から装置にファンを取り付けて筐体に設けられた吸気口から筐体の外部の空気を強制的に取り込んで筐体の内部を冷却するものが知られている。

精密部品や光学部品を備える電子機器では、冷却空気を筐体の内部に取り込むときに、空気中の塵埃を筐体の内部に取り込むと、精密部品や光学部品の破損を招く虞がある。そこで、空気中の塵埃を除去するために吸気口にフィルタを備えた電子機器がある。

フィルタを備える電子機器では、フィルタに塵埃が蓄積してフィルタの目詰まりを起こすと筐体に取り込まれる冷却空気の流量が低下するため冷却能力が低下する。その結果、筐体の内部の温度が上昇し、電子部品の劣化や損傷などを招く。

そのため、フィルタの目詰まりを検出するフィルタ目詰まり検出装置が多数提案されている。電子機器の操作者にフィルタの目詰まりを知らせてフィルタの清掃や交換を促すことにより、フィルタの目詰まりによる電子機器の過熱を抑制することができる。

特開２０００−１５３１２１号公報（以下、特許文献１と称す）では、ファンを回転させるための駆動モータに一定の駆動電圧を印加し、駆動モータの回転数を測定することでフィルタの目詰まりを検出する装置が開示されている。フィルタに目詰まりが発生すると、ファンによる筐体への冷却空気の流量が減少するため、駆動モータにとっては回転負荷が低下したことになる。駆動モータには一定の駆動電圧が印加されているため、回転負荷の低下により駆動モータの回転数が上昇する。すなわち、駆動モータの回転数が基準回転数を超えたときにフィルタの目詰まりと認識することができる。

しかしながら、特許文献１で開示されているフィルタ目詰まり検出装置では、複数の吸気口を設け、該吸気口のそれぞれにフィルタを備えている場合、目詰まりを起こしているフィルタを的確に認識することができない。その結果、目詰まりを起こしていないフィルタにおいても清掃や交換を行うため、清掃時間が長くなり、またフィルタのコストが高くなりやすい。

特開平１１−１９７４２７号公報（以下、特許文献２と称す）や特開平５−１３７９２９号公報（以下、特許文献３と称す）では、フィルタの質量の変化を検出してフィルタの目詰まりを個々に検出する装置が開示されている。図１は、特許文献２で開示されているフィルタ目詰まり検出装置の要部断面図である。

図１に示すように、特許文献２で開示されているフィルタ目詰まり検出装置は、中心軸が鉛直方向に設置された筒部１と、筒部１の内部に該中心軸に沿って滑動可能に設けられたフィルタ２と、を備える。フィルタ２は弦巻バネ３を用いて筒部１の内壁に吊下げられており、マイクロスイッチなどのスイッチ４がフィルタ２の鉛直方向の下方に配設されている。フィルタ２に塵埃が蓄積することによってフィルタ２の質量が増加し、弦巻バネ３が伸びてフィルタ２がスイッチ４を作動させることにより、フィルタ２の目詰まりを検出する。

特許文献３では、フィルタ２を支持する部位に質量を検出する質量センサを配置したフィルタ目詰まり検出装置が開示されている。フィルタ２に塵埃が蓄積してフィルタ２の質量が増加し、質量センサが所定の閾値を超えたときに、フィルタ２に目詰まりが発生したと認識する。

しかしながら、特許文献２や特許文献３で開示されているフィルタ目詰まり検出装置では、フィルタ２の塵埃を除去する面を水平方向に配置し、フィルタ２を鉛直方向に滑動可能に設ける必要がある。したがって、冷却空気を鉛直方向に取り込む場合に限られていた。

電子機器には、例えばプロジェクターのように、仕様環境によって設置方向が変えられるものがある。このような電子機器の場合には、フィルタの設置方向が一定ではないため、特許文献２や特許文献３で開示されている検出装置を適用することができない。

特開２０００−１５３１２１号公報 特開平１１−１９７４２７号公報 特開平５−１３７９２９号公報

そこで、本発明の目的の一例は、冷却空気の取り込み方向に制限されることなく、個々のフィルタの目詰まりを検出することができるフィルタ目詰まり検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一の態様は、冷却対象を冷却する冷却空気に含まれた塵埃を通過させないためのフィルタにおける目詰まりを検出するフィルタ目詰まり検出装置である。フィルタの、冷却空気の流れ方向下流側となる面に当接する位置に配設され、冷却空気がフィルタを通過するときにフィルタに付勢された力を検出する力検出器と、力検出器で検出された値が所定の閾値を超えたときにフィルタに目詰まりが発生したと判定する目詰まり判定手段と、を備える。

本発明によれば、冷却空気の取り入れる方向に制限されることなく、個々のフィルタの目詰まりを検出することができる。

従来におけるフィルタ目詰まり装置を示す要部断面図である。 本発明の第１の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置を示す模式図である。 第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置の全体の動作を示す流れ図である。

以下、本発明の実施形態例について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施形態例１）
図２は、本発明の第１の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置を有する電子機器の模式図である。図２に示すように、電子機器は、箱型形状を有する筐体５の内部に冷却対象６が配設されたものである。冷却対象６としては、電子機器の起動により熱を発生する発熱部品や、熱によって劣化し易い電子部品などが挙げられる。

筐体５には、冷却対象６を冷却する冷却空気７を取り込むための吸気口８と、冷却空気７を筐体５の外部に排出するための排気口９と、が形成されている。排気口９には、冷却空気７の流れを生起するためのファン１０が設けられている。冷却空気７の流れが冷却対象６を通過するように吸気口８や排気口９を配設することによって冷却対象６が冷却される。

ファン１０は排気口９に設けられている必要はなく、冷却対象６から排気口９に向かう冷却空気７の流れを形成するように筐体５の内部に設けられていてもよい。

また、筐体５は、吸気口８から筐体５の内部に向かって形成された筒部１を備えており、冷却空気７の流れは筒部１に沿って形成される。筒部１の内部には冷却空気７に含まれる塵埃を通過させないためのフィルタ２が、冷却空気７の流れに沿って滑動可能に設けられている。

冷却空気７の流れの途中にフィルタ２を設けることによって、冷却空気７に含まれる塵埃を除去することができる。また、冷却空気７が筐体５の内部に流入する前に塵埃が除去されるため、筐体５の内部に塵埃を送ることなく冷却対象６を冷却することができる。

筒部１とフィルタ２との間に隙間が形成されると、該隙間から塵埃を含む冷却空気７が筐体５の内部に侵入する。そのため、フィルタ２の形状に合わせて筒部１を形成し、フィルタ２と筒部１との間の隙間は小さい方がよい。

筐体５の、フィルタ２の冷却空気７の流れ方向下流側の面に当接する位置には、力検出器１１が固定されている。力検出器１１としては、金属ひずみによる電気抵抗値の変化から力を算出するひずみゲージ式ロードセルなどが挙げられる。冷却空気７の流れに沿った力Ｐがフィルタ２に付勢されたときに、力Ｐの大きさを力検出器１１によって検出することができる。

冷却空気７がフィルタ２を通過するときに、フィルタ２が冷却空気７の流れ抵抗となってフィルタ２に力Ｐが付勢される。力Ｐの大きさは、フィルタ２の目の粗さ、すなわち目詰まりの状態によって異なる。

フィルタ２に塵埃が蓄積されていない状態では、フィルタ２の空気抵抗は比較的小さく、冷却空気７からフィルタ２に付勢される力Ｐも比較的小さい。フィルタ２への塵埃の蓄積量が増加するにつれてフィルタ２の流れ抵抗も増加し、冷却空気７からフィルタ２に付勢される力Ｐはより大きくなる。

したがって、力検出器１１を用いて冷却空気７からフィルタ２に付勢される力Ｐの大きさを検出することによって、フィルタ２の目詰まり状態を認識することが可能となる。

また、第１の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置には、力検出器１１で検出された検出信号からフィルタ２の目詰まりの状況を判定する目詰まり判定手段１２が設けられている。目詰まり判定手段１２は、力検出器１１で検出された値があらかじめ定められた所定の閾値を超えたときにフィルタ２の目詰まりが発生したと判定する。

所定の閾値は、フィルタ２の空気抵抗が増加して冷却空気７の流量が減少し、冷却対象６を十分に冷却することができなくなる状態の、フィルタ２が冷却空気７から受ける風圧の値である。所定の閾値は、あらかじめ実験的に求められ、目詰まり判定手段１２に記憶されている。

フィルタ２の目詰まりが発生したときに、目詰まり判定手段１２は不図示のアラームを鳴らしたり、発熱部品の動作を停止させたりするなどの対処動作を行う。アラームを鳴らすことによって操作者にフィルタ２の交換を促すことができる。また、発熱部品の動作を停止させることによって、フィルタ２の目詰まりによる電子機器の過熱を防止することができる。

本発明によれば、フィルタ２の面が水平方向に配置されていない状態、例えばフィルタ２の防塵面が鉛直方向に平行に配置されていても、フィルタ２への塵埃の蓄積量に応じた、冷却空気７からフィルタ２に付勢される力Ｐを測定することができる。すなわち、冷却空気７を取り入れる方向に制限されることなく、フィルタ２の目詰まり検出することが可能となる。

（実施形態例２）
次に、本発明の第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置について説明する。

図３は、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置を有する電子機器の模式図である。図３に示すように、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置はファン１０、フィルタ２、力検出器１１及び目詰まり判定手段１２を備えており、第１の実施形態例と基本的に同じ構成である。

第１の実施形態例に加えて、冷却対象６に対して冷却空気７の流れ方向上流側に温度検出器１３が設けられている。温度検出器１３によって、冷却対象６に当たる前の冷却空気７の温度（以下、冷却空気温度Ｔと称す）を検出することができる。

さらに、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置では、目詰まり判定手段１２で用いられる所定の閾値Ｃを、温度検出器１３で検出された冷却空気温度Ｔから選択する閾値選択部１４が設けられている。

ここで、冷却空気温度Ｔと閾値Ｃとの関係について説明する。

冷却空気温度Ｔが比較的低い場合には、冷却空気７の流量が比較的少なくても十分に冷却対象６を冷却することができる。冷却空気温度Ｔが高くなるにつれて、冷却対象６を冷却するために必要な冷却空気７の流量は増加する。

また、冷却空気７の流量は、ファン１０が一定の回転数で回転している場合、フィルタ２への塵埃の蓄積量によって変化する。フィルタ２への塵埃の蓄積量が増加するにつれて、冷却空気７の流量は減少する。

したがって、冷却空気温度Ｔが高い場合には、より多くの冷却空気７の流量が必要となるため、冷却空気温度Ｔが低い場合よりもフィルタ２への塵埃の蓄積量が少ない状態でフィルタ２を交換しなければならない。逆に、冷却空気温度Ｔが低い場合には、冷却空気温度Ｔが高い場合に比べてフィルタ２への塵埃の蓄積量が多くてもフィルタ２を継続して使用することができる。

すなわち、冷却空気温度Ｔが低い場合には、冷却空気温度Ｔが高い場合に比べて閾値Ｃを大きくすることによって、フィルタ２の交換頻度を下げることができ、フィルタ２のコストを抑制することができる。

目詰まり判定手段１２が目詰まりと判定する閾値Ｃをあらかじめ冷却空気温度Ｔに応じて実験的に求め、閾値選択部１４に複数記憶させておく。温度検出器１３によって検出された温度から、閾値選択部１４が記憶された複数の閾値Ｃのうちの一つを選択して目詰まり判定手段１２に用いる。

冷却空気温度Ｔの値に応じて閾値Ｃを選択することによって、フィルタ２のコストを抑制することができ、且つフィルタ２の目詰まりによる電子機器の過熱を抑制することができる。

次に、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置の動作について、図３を用いて説明する。図３は、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置の動作を示す流れ図である。

まず、ステップ１（以下、ステップを「Ｓ」とする）で、温度検出器１３を用いて冷却対象６に当たる前の冷却空気温度Ｔを取得し、閾値選択部１４で冷却空気温度Ｔに応じた閾値Ｃを選択する（Ｓ２）。

次に、力検出器１１を用いて現在時点のフィルタ２が冷却空気から受ける力Ｐを取得する（Ｓ３）。さらに、現在時点の力Ｐが現在時点の冷却温度空気Ｔに対応する閾値Ｃを超えると、目詰まり判定手段１２はフィルタ２に目詰まりが発生したと判定し（Ｓ４）、アラームを鳴らしたり、発熱部品の動作を停止させたりするなどの対処動作を行う（Ｓ５）。フィルタ２に目詰まりが発生していない場合は、Ｓ１へ戻り、再度冷却空気温度Ｔを取得する。

前述したように、第２の実施形態例におけるフィルタ目詰まり検出装置によって、冷却空気７を取り入れる方向に制限されることなく、フィルタ２の目詰まり検出することが可能となる。また、冷却空気温度Ｔに応じてフィルタ２の目詰まりを判定することができ、電子機器の過熱を防止するとともにフィルタ２のコストを抑制することができる。

以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の形や細部には、本願発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

本発明は、冷却用の気体のための吸排気口以外は密閉された筐体を持ち、該筐体の内部に熱源を備え、外部から冷却用の気体の吸気を行う機器であって、その冷却用の気体の洗浄が必要な機器に適用することができる。

１ 筒部
２ フィルタ
３ 弦巻バネ
４ スイッチ
５ 筐体
６ 冷却対象
７ 冷却空気
８ 吸気口
９ 排気口
１０ ファン
１１ 力検出器
１２ 目詰まり判定手段
１３ 温度検出器
１４ 閾値選択部
Ｃ 閾値
Ｐ 力
Ｔ 冷却空気温度

Claims (2)

1. 冷却対象を冷却する冷却空気に含まれた塵埃を通過させないためのフィルタにおける目詰まりを検出するフィルタ目詰まり検出装置であって、
   筐体の、前記フィルタの前記冷却空気の流れ方向下流側の面に当接する位置に固定され、前記冷却空気が前記フィルタを通過するときに前記フィルタに付勢された力を検出する力検出器と、
   前記力検出器で検出された値が所定の閾値を超えたときに前記フィルタに目詰まりが発生したと判定する目詰まり判定手段と、
   を備えた、フィルタ目詰まり検出装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ目詰まり検出装置において、
   前記冷却対象に当たる前の前記冷却空気の温度を検出する温度検出器と、
   前記目詰まり判定手段が目詰まりと判定する閾値をあらかじめ前記温度に応じて複数記憶しており、前記温度検出器によって検出された温度から前記複数の閾値のうちの一つを選択して前記所定の閾値とする閾値選択部と、
   を有する、フィルタ目詰まり検出装置。
   
   

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