JPH0842488A - 冷却ファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却ファン装置の故障または熱源の異常過熱
を検出し、熱源（例えば電子部品等）の保護を図る。 【構成】 モータによって駆動されるファン３を有し、
ファン３によって発生する空気流中にホットフィルム素
子５を設ける。これにより、空気流による風量または温
度をホットフィルム素子５の抵抗値変化として検出し、
風量が所定風量よりも低下したとき、または温度が所定
温度よりも上昇したときに、報知器２５を動作させる。
これにより、ファンの故障を検知し、電子部品等の熱源
が異常過熱するのを検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気機器や制御
機器等の冷却に用いて好適な冷却ファン装置に関し、特
にファンモータの故障等を報知できる冷却ファン装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディスクトップ型のコンピュー
タ，ワードプロセッサ，電子式測定器、各種制御盤等に
は内蔵されたＩＣ等の電子部品の熱破壊を防止するため
に、モータと、該モータによって回転されるファンとか
らなる冷却ファン装置が装着されている。

【０００３】このため、冷却ファン装置の故障はすぐに
電子部品の温度上昇となり、該電子部品に損傷を引起こ
すことになり、該冷却ファン装置の故障診断は必要不可
欠なものとなっている。

【０００４】そして、冷却ファン装置の故障診断方法と
しては、第１にモータに印加される電流値を検出する方
法、第２にファンの回転数を検出する方法、第３に温度
センサを外壁に装着して電子部品の雰囲気温度を検出す
る方法等がある。

【０００５】これらの方法のうち、第１，第２の方法に
おいては、ファンの異常、モータの焼き切れを検出して
冷却ファン装置が故障していることを報知し、第３の方
法においては、電子部品の雰囲気温度が高温になる前に
冷却ファン装置の故障を報知するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による第１〜第３の方法においては、次のような
問題がある。

【０００７】まず、モータの印加電流値を検出する第１
の方法、またファンの回転数を検出する第２の方法は、
応答性が速いものの、ファンの異常、モータの焼き切れ
が発生した状態で報知器を動作させるため、ファンの異
常を発生する前の段階での故障診断を行うことができな
いという問題がある。

【０００８】また、温度センサを用いる第３の方法で
は、空気温度を検出しているために、応答性が遅く、フ
ァン自体の異常を迅速に検出することができないという
問題がある。

【０００９】このように、従来技術による冷却ファン装
置では、迅速な故障診断を行うことができないばかり
か、別途に設けるセンサおよび処理回路が高価なものに
なってしまうという問題がある。

【００１０】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は故障を迅速かつ正確に報知でき
ると共に、その処理回路を安価にできる冷却ファン装置
を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明による冷却ファン装置は，モー
タによって回転されるファンと、該ファンによって発生
する空気流中に設けられた発熱測温抵抗と、該発熱測温
抵抗からの信号に基づいて、風量が減少または温度が上
昇したときに故障時として故障信号を出力する故障判定
手段と、該故障判定手段から故障信号が出力されたとき
に故障を報知する報知手段とから構成したことにある。

【００１２】請求項２の発明では、前記発熱測温抵抗
を、絶縁材料によって筒状に形成された筒体と、該筒体
の外周面に螺旋状に設けられた抵抗体とからなるホット
フィルム素子によって構成したことにある。

【００１３】請求項３の発明では、前記故障判定手段
を、前記発熱測温抵抗と固定抵抗を含んで構成され、故
障時には該発熱測温抵抗からの電圧が変化するような検
出電圧として出力する検出電圧出力回路と、所定の基準
電圧を分圧することにより判定基準電圧を設定する判定
基準電圧設定回路と、前記検出電圧出力回路から出力さ
れる検出電圧と該判定基準電圧設定回路によって設定さ
れた判定基準電圧とを相互に減算する減算回路と、該減
算回路からの出力電圧と前記所定の基準電圧とを比較す
ることにより、前記報知手段に故障信号を出力する比較
回路とから構成したことにある。

【００１４】請求項４の発明では、前記判定基準電圧設
定回路によって判定基準電圧を設定するとき、当該判定
基準電圧は、風量または温度が所定値となったときに前
記減算回路から出力される出力電圧と前記所定の基準電
圧とが等しくなるような電圧値として設定する構成とし
たことにある。

【００１５】

【作用】請求項１の発明のように構成することにより、
故障判定手段では、ファンによって発生する空気流の風
量が減少した場合、または温度が上昇した場合を、発熱
測温抵抗からの電圧によって判定できる。これにより、
ファンが故障し、または熱源が異常過熱によって故障し
たものとして、報知手段によってこれを報知することが
できる。

【００１６】請求項２のように、前記発熱測温抵抗を、
ホットフィルム素子によって構成することにより、風量
または温度を迅速に検出することができる。

【００１７】請求項３の発明のように、前記故障判定手
段を構成することにより、検出電圧出力回路からの検出
電圧と判定基準電圧との差を減算回路で増幅し、この減
算回路からの出力電圧を基準電圧と比較回路で比較し、
ファンの故障、または熱源の異常過熱を判定し、これを
報知手段によって報知する。

【００１８】請求項４の発明のように、判定基準電圧を
設定することにより、ファンから送られる風量が所定値
よりも減少し、または温度が所定値よりも上昇したとき
には、ファンが故障し、または熱源が異常過熱したこと
を正確に判定することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図７に基
づき説明する。

【００２０】まず、第１の実施例を図１ないし図６に示
す。

【００２１】図中、１は本実施例による冷却ファン装置
の外形を構成する装置本体を示し、該装置本体は例えば
ディスクトップ型のコンピュータやワードプロセッサ等
の外形（図示せず）に装着され、中央部には貫通する大
径穴１Ａが形成されている。また、該大径穴１Ａ内には
直流モータが梁（いずれも図示せず）を介して取付けら
れ、該モータの回転軸２には後述するファン３が装着さ
れている。

【００２２】３は回転軸２に装着されたファンを示し、
該ファン３は４枚羽根によって形成されている。また、
該ファン３はモータ駆動によって回転され、図１中の矢
印で示すような空気流を発生させる。

【００２３】４は前記装置本体１の上側に一体形成され
た回路ケーシングを示し、該回路ケーシング４内には後
述する故障診断回路１０等が内蔵されている。

【００２４】５は発熱測温抵抗としてのホットフィルム
素子を示し、該ホットフィルム素子５（以下、Ｈ／Ｆ素
子５という）は図２に示すように、Ｌ字状に形成された
ステー６を介して装置本体１に装着し、ファン３から発
生する空気流中に配設することにより該風量Ｑの変化を
抵抗値ＲH の変化として迅速に検出する。

【００２５】ここで、該Ｈ／Ｆ素子５は図３に示すよう
に、絶縁性のセラミック材料によって円筒上に形成され
た筒体７と、該筒体７の軸方向両端側に固着されたリー
ド線７Ａ，７Ａと、該各リード線７Ａを前記筒体７内に
接合させる接合用ペースト７Ｂ，７Ｂと、前記筒体７の
外周面に螺旋状のカット部８Ａを有して螺旋状に伸び
て、長尺の抵抗体となる白金層８と、該白金層８を覆う
保護膜９とから構成され、前記白金層８の両端８Ｂ，８
Ｂ側は各リード線７Ａの外周面に接続される。

【００２６】また、該Ｈ／Ｆ素子５には、後述する固定
抵抗１２によって設定された一定電流Ｉが印加され、該
Ｈ／Ｆ素子５は例えば２４０℃前後に維持されている。

【００２７】このように、前記Ｈ／Ｆ素子５を空気流中
に配設することにより、該Ｈ／Ｆ素子５は空気流によっ
て冷却され、この冷却量に対応して抵抗値ＲH が変化す
る。即ち、ファン３によって発生する風量Ｑが多いとき
には抵抗値ＲH は低下し、少ないときには上昇する。さ
らに、Ｈ／Ｆ素子５は空気温度に対しても、温度が高い
ときには抵抗値ＲH は上昇し、低いときには低下するよ
うになっている。

【００２８】次に、図４中の１０は回路ケーシング４内
に内蔵された故障判定手段としての故障診断回路を示
し、該故障診断回路１０は、後述する検出電圧出力回路
１１，判定基準電圧設定回路１４，差動増幅回路１７お
よび比較回路２０等から構成されている。

【００２９】１１は検出電圧出力回路を示し、該検出電
圧出力回路１１は、前記Ｈ／Ｆ素子５と抵抗値Ｒ1 を有
する固定抵抗１２とを直列に接続することにより形成さ
れ、所定の基準電圧ＶS （例えば、８Ｖ）を有する基準
電源１３とアースとの間に接続されている。また、Ｈ／
Ｆ素子５と固定抵抗１２との接続点ａからは検出電圧Ｖ
1 が差動増幅回路１７の非反転入力端子に出力され、該
検出電圧Ｖ1 はＨ／Ｆ素子５がファン３から発生する空
気流によって冷却される冷却量を示している。これによ
り、Ｈ／Ｆ素子５に当たる風量Ｑと検出電圧Ｖ1 の関係
は、風量Ｑが多いときに検出電圧Ｖ1 は小さくなり、風
量Ｑが少ないときに検出電圧Ｖ1 は大きくなるという逆
比例の関係にある。

【００３０】１４は所定の基準電圧ＶS を有する基準電
源１３とアースとの間に接続された判定基準電圧設定回
路を示し、該判定基準電圧設定回路１４は抵抗値Ｒ2 を
有する可変抵抗１５と抵抗値Ｒ3 を有する固定抵抗１６
とを直列に接続することにより形成され、抵抗１５，１
６間の接続点ｂと差動増幅回路１７の反転入力端子とが
接続され、該接続点ｂからは判定基準電圧Ｖ2 が出力さ
れる。

【００３１】また、前記判定基準電圧Ｖ2 は可変抵抗１
５の抵抗値Ｒ2 を調整することにより適宜設定すること
ができ、本実施例では、判定基準電圧Ｖ2 は、風量Ｑが
所定風量Ｑ0 のときに、前記差動増幅回路１７からの出
力電圧Ｖ3 と基準電圧ＶS とが等しくなるように設定さ
れている。

【００３２】さらに、前記基準電源１３の所定の基準電
圧ＶS は、後述するバッテリ電源２３からの電圧ＶB を
３端子レギュレータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を用いて
降圧することにより形成されている。

【００３３】１７は減算回路としての差動増幅回路を示
し、該差動増幅回路１７はオペアンプ１８と、該オペア
ンプ１８の出力端子と反転入力端子との間に接続された
負帰還抵抗１９とから形成されている。また、該オペア
ンプ１８の非反転入力端子には検出電圧出力回路１１の
接続点ａが、反転入力端子には判定基準電圧設定回路１
４の接続点ｂがそれぞれ接続され、出力端子は比較回路
２０の非反転入力端子に接続される。

【００３４】また、該差動増幅回路１７からの出力電圧
Ｖ3 は、下記数１となる。

【００３５】

【数１】Ｖ3 ＝（Ｖ1 −Ｖ2 ）×Ｋ 但し、Ｋ：定数

【００３６】２０は比較回路を示し、該比較回路２０は
オペアンプ２１によって構成され、該オペアンプ２１の
非反転入力端子には前記差動増幅回路１７の出力端子
が、反転入力端子には基準電源１３が接続され、出力端
子は抵抗２２を介して後述のスイッチングトランジスタ
２４のベースに接続されている。また、前記オペアンプ
２１の電源ラインは電圧ＶB （例えば、１２Ｖ）を有す
るバッテリ電源２３とアースとの間に接続されている。
そして、該比較回路２０においてはＶ3 ＞ＶS のときに
のみ故障電圧Ｖ4 を出力するようになっている。

【００３７】２４はＮＰＮ型のスイッチングトランジス
タを示し、該スイッチングトランジスタ２４のベースは
前記比較回路２０の出力端子に、エミッタはアースに、
コレクタは後述する報知器２５を介してバッテリ電源２
３にそれぞれ接続されている。そして、該スイッチング
トランジスタ２４は比較回路２０から故障電圧Ｖ4 が出
力されたときにのみＯＮ状態となり、コレクタ，エミッ
タ間を通電する。

【００３８】２５は前記回路ケーシング４に取付けられ
た報知手段としての報知器を示し、該報知器２５はラン
プ，ブザー，ＬＥＤ，音声合成装置，液晶表示器等によ
って形成され、前記比較回路２０からの故障電圧Ｖ4 が
出力されたときにのみ作動するようになっている。

【００３９】本実施例による冷却ファン装置は上述の如
く構成されるが、次に図５に基づいて故障診断回路１０
の動作を説明するに、図５は風量Ｑに対する出力電圧Ｖ
3 ，故障電圧Ｖ4 の特性を示したもので、実線は差動増
幅回路１７から出力される出力電圧Ｖ3 の特性、一点鎖
線は比較回路２０から出力される故障電圧Ｖ4 の特性を
それぞれ示している。

【００４０】まず、ファン３から発生する空気流が熱源
に正常に供給されている場合には、該ファン３による風
量Ｑは所定値となる所定風量Ｑ0 よりも多いから、Ｈ／
Ｆ素子５は冷やされて該Ｈ／Ｆ素子５の抵抗値ＲH は小
さくなる。これにより、検出電圧出力回路１１から出力
される検出電圧Ｖ1 も小さくなり、差動増幅回路１７か
らの出力電圧Ｖ3 は基準電圧ＶS よりも小さい値とな
る。そして、比較回路２０ではＶ3 ＜ＶS となっている
から、該比較回路２０からはＯＦＦ状態となった故障電
圧Ｖ4 をスイッチングトランジスタ２４に出力すること
になり、報知器２５の動作を禁止する。

【００４１】一方、ファン３が故障して該ファン３の回
転が低下した場合には、該ファン３から供給される空気
流の風量Ｑは減少し、これに伴って、Ｈ／Ｆ素子５は温
められ、抵抗値ＲH が高くなる。これにより、検出電圧
出力回路１１から出力される検出電圧Ｖ1 も大きくな
り、差動増幅回路１７から出力される出力電圧Ｖ3 は基
準電圧ＶS よりも大きい値となる。そして、比較回路２
０ではＶ3 ＞ＶS となっているから、該比較回路２０か
らはＯＮ状態となった故障電圧Ｖ4 をスイッチングトラ
ンジスタ２４に出力することにより、該スイッチングト
ランジスタ２４がＯＮ状態となり、これにより、光，
音，音声等の媒体を介して報知することができる。

【００４２】このように、Ｈ／Ｆ素子５を用いることに
より、ファン３によって発生する風量Ｑの低下を迅速に
検出して故障か否かを判定することにより、例えばコン
ピュータ，ワードプロセッサ等を使用しているオペレー
タは冷却ファン装置が異常となったことを即座に知るこ
とができ、該オペレータが電源を切ることによって、電
子部品等の熱源が熱破壊するのを防止し、該電子部品等
の保護を図ることができる。

【００４３】また、本実施例によるＨ／Ｆ素子５は空気
流による冷却量を検出して風量Ｑを検出しているから、
図６に示すようにＨ／Ｆ素子５の抵抗値ＲH は風量Ｑに
比例し、温度Ｔに逆比例している。これにより、本実施
例による冷却ファン装置は、ファン３およびモータの故
障を検出するだけでなく、熱源（例えば電子部品等）が
異常過熱した場合においても検知することができ、該熱
源の保護を図ることができる。また、このときの温度Ｔ
における特性も図５と同様になる。

【００４４】然るに、本実施例による冷却ファン装置
は、ファン３によって発生する空気流の風量Ｑまたは温
度ＴをＨ／Ｆ素子５で検出し、該Ｈ／Ｆ素子５からの検
出電圧Ｖ1 に基づいて報知器２５を動作させるようにし
たから、ファン３の風量が低下、または熱源が異常過熱
したことを検知でき、熱源となる例えば電子部品等の保
護を図ることができる。

【００４５】また、故障診断回路１０を簡単に構成する
ことができ、高精度の故障診断を低廉安価に行うことが
できる。さらに、故障診断回路１０は回路ケーシング４
内に収容することができ、消耗品となるファン３，モー
タとは独立して設置することができ、メンテナンス性を
向上でき、保全費が確実に安くなる。

【００４６】次に、図７に本発明による第２の実施例を
示すに、本実施例の特徴は、検出電圧出力回路から出力
される検出電圧を、Ｈ／Ｆ素子５に当たる空気流の風量
が多くなったときに検出電圧Ｖ1 を大きくし、少なくな
ったときに小さくなるようにしたものである。

【００４７】図中、３１は本実施例による検出電圧出力
回路を示し、該検出電圧出力回路３１は前記第１の実施
例で述べた検出電圧出力回路１１中のＨ／Ｆ素子５と固
定抵抗１２との接続を逆にしたもので、これにより、該
検出電圧出力回路３１から出力される検出電圧Ｖ1 ′は
Ｈ／Ｆ素子５の抵抗値ＲH に対して逆比例し、風量Ｑに
対しては比例するようになる。

【００４８】３２は比較回路を示し、該比較回路３２は
前述した比較回路２０とほぼ同様に構成されるものの、
オペアンプ２１に入力される信号の接続が異なり、オペ
アンプ２１の非反転入力端子には基準電源１３が接続さ
れ、反転入力端子には差動増幅回路１７の出力端子が接
続されている。そして、該比較回路３２においては、Ｖ
3 ＜ＶS のときにのみ故障電圧Ｖ4 を出力するようにな
っている。

【００４９】本実施例における故障診断回路１０におい
ても、その検出動作は前述した第１の実施例とほぼ同様
に作動するものの、検出電圧出力回路３１から出力され
る検出電圧Ｖ1 ′が風量Ｑに比例（温度Ｔに逆比例）す
るようにしたもので、風量Ｑが所定風量Ｑ0 よりも低下
した場合、または温度Ｔが所定温度Ｔ0 よりも上昇した
場合には、差動増幅回路１７からの出力電圧Ｖ3 は低下
し、比較回路３２に入力される電圧はＶ3 ＜ＶS の関係
となる。そして、該比較回路３２ではＯＮ状態の故障電
圧Ｖ4 をスイッチングトランジスタ２４に出力し、報知
器２５を動作させる。この結果、ファン３の風量の低
下、または熱源の異常過熱を検知でき、熱源となる例え
ば電子部品等の保護を図ることができる。

【００５０】なお、前記実施例では、冷却ファン装置を
コンピュータ，ワードプロセッサ等に用いるものとして
述べたが、本発明はこれに限るものでなく、熱源に対し
て空気冷却を行うものについて適用できることは勿論で
ある。

【００５１】また、前記実施例中では発熱測温抵抗にＨ
／Ｆ素子５を用いたものについて述べたが、白金測温抵
抗，サーミスタ等の他の発熱測温抵抗を用いてもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、モータによって回転されるファンと、該ファン
によって発生する空気流中に設けられた発熱測温抵抗
と、該発熱測温抵抗からの信号に基づいて、風量が減少
しまたは温度が所定温度よりも上昇したときに故障時と
して故障電圧を出力する故障判定手段と、該故障判定手
段から故障電圧が出力されたときに故障を報知する報知
手段とから構成したから、該報知手段によってファンの
故障または熱源の異常過熱を報知することができ、前記
ファンによって本来冷却されるべき電子部品等の熱源が
熱破壊するのを防止することができる。

【００５３】請求項２の発明では、前記発熱測温抵抗に
ホットフィルム素子を用いることにより、風量および温
度の検出を迅速に行うことができ、冷却ファン装置の信
頼性を向上できる。

【００５４】請求項３の発明では、前記故障判定手段
を、検出電圧出力回路から出力される検出電圧と判定基
準電圧設定回路から出力される判定基準電圧との差を減
算回路で検出し、この減算回路からの出力電圧を所定の
基準電圧と比較回路で比較して故障時に故障電圧を報知
手段に出力するようにしたから、ファンの故障、または
熱源の異常過熱を報知することができ、熱源の熱破壊を
防止できる。

【００５５】請求項４の発明では、前記判定基準電圧設
定回路によって判定基準電圧を設定するとき、当該判定
基準電圧は、風量または温度が所定値となったときに減
算回路から出力される出力電圧と所定の基準電圧とが等
しくなるような電圧値に設定することにより、ファンか
ら送られる風量が所定風量よりも少なくなったとき、ま
たは温度が所定温度よりも高くなったときを正確に判定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による冷却ファン装置を示す斜視
図である。

【図２】図１中のホットフィルム素子およびステーを拡
大して示す斜視図である。

【図３】ホットフィルム素子を示す縦断面図である。

【図４】冷却ファン装置内に内蔵された故障判定回路を
示す回路図である。

【図５】ファンから発生する風量Ｑ（温度Ｔ）に対する
差動増幅回路および比較回路から出力される電圧を示す
特性線図である。

【図６】ホットフィルム素子の抵抗値ＲH と風量Ｑ，温
度Ｔの関係を示す特性線図である。

【図７】第２の実施例による冷却ファン装置内に内蔵さ
れた故障判定回路を示す回路図である。

【符号の説明】

３ ファン ５ ホットフィルム素子（発熱測温抵抗） １０ 故障診断回路（故障判定手段） １１，３１ 検出電圧出力回路 １４ 判定基準電圧設定回路 １７ 差動増幅回路（減算回路） ２０，３２ 比較回路 ２４ スイッチングトランジスタ ２５ 報知器（報知手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって回転されるファンと、該
   ファンによって発生する空気流中に設けられた発熱測温
   抵抗と、該発熱測温抵抗からの信号に基づいて、風量が
   減少または温度が上昇したときに故障時として故障信号
   を出力する故障判定手段と、該故障判定手段から故障信
   号が出力されたときに故障を報知する報知手段とから構
   成してなる冷却ファン装置。
2. 【請求項２】 前記発熱測温抵抗は、絶縁材料によって
   筒状に形成された筒体と、該筒体の外周面に螺旋状に設
   けられた抵抗体とからなるホットフィルム素子によって
   構成してなる請求項１記載の冷却ファン装置。
3. 【請求項３】 前記故障判定手段は、前記発熱測温抵抗
   と固定抵抗を含んで構成され、故障時には該発熱測温抵
   抗からの電圧が変化するような検出電圧として出力する
   検出電圧出力回路と、所定の基準電圧を分圧することに
   より判定基準電圧を設定する判定基準電圧設定回路と、
   前記検出電圧出力回路から出力される検出電圧と該判定
   基準電圧設定回路によって設定された判定基準電圧とを
   相互に減算する減算回路と、該減算回路からの出力電圧
   と前記所定の基準電圧とを比較することにより、前記報
   知手段に故障信号を出力する比較回路とから構成してな
   る請求項１記載の冷却ファン装置。
4. 【請求項４】 前記判定基準電圧設定回路によって判定
   基準電圧を設定するとき、当該判定基準電圧は、風量ま
   たは温度が所定値となったときに前記減算回路から出力
   される出力電圧と前記所定の基準電圧とが等しくなるよ
   うな電圧値として設定してなる請求項３記載の冷却ファ
   ン装置。