WO2003028421A1 - Device and method for determining a criterion for replacing an air filter - Google Patents

Device and method for determining a criterion for replacing an air filter Download PDF

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WO2003028421A1 PCT/DE2002/003274 DE0203274W WO03028421A1 WO 2003028421 A1 WO2003028421 A1 WO 2003028421A1 DE 0203274 W DE0203274 W DE 0203274W WO 03028421 A1 WO03028421 A1 WO 03028421A1
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Holger Krüger
Raimund RÖSKE
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method according to the features of the preambles of claims 1 and 3 respectively.
  • This air filter becomes more and more dependent on the ambient conditions, which affects the cooling.
  • a temperature sensor arrangement is known from Japanese patent application JP 08152242 A, which emits a signal for exchanging the air filter when a predetermined target temperature value is reached or exceeded.
  • JP 08152242 A which emits a signal for exchanging the air filter when a predetermined target temperature value is reached or exceeded.
  • this has the disadvantage that when the device is used under different climatic conditions or with fluctuating ambient temperatures, there is no reliable criterion for replacing the filter.
  • the object on which the invention is based is to find a reliable criterion for the replacement of the air filter of a cooled assembly, on the basis of which the air permeability or, conversely, the degree of contamination of the air filter can be determined more precisely.
  • Fig. 1 shows a schematic arrangement of an assembly BG with an air filter LF, a fan LT and two temperature sensors (TSe, TSa).
  • FIG. 2 shows a subrack BGT for several subassemblies BG, an air filter LF and a fan LT.
  • Figure 1 shows the schematic view of a printed circuit board in a housing or subrack, not shown. It has an air filter LF and a temperature sensor TSe at the air inlet area.
  • the air inlet area is on the underside of the module, but can also be located elsewhere, for example on the side.
  • the temperature sensor TSe in the air inlet area can be arranged both before and after the air filter.
  • the module has a further temperature sensor TSa and a fan LT at the air outlet area.
  • the fan does not have to be at the air outlet area (suction operation), it can also be attached to the air inlet area (blowing operation) or outside. Also, the air outlet area does not have to be at the top, but can be located elsewhere, e.g. laterally.
  • the temperature of the inflowing and outflowing air is measured using the temperature sensors TSe and TSa.
  • the associated temperature signals are fed to an evaluation circuit, not shown, which determines the temperature difference.
  • the circuit operates independently of the absolute ambient temperature.
  • the absolute temperature can also be monitored and an alarm signal is given if a maximum permissible temperature is exceeded.
  • the signaling of the alarm states can advantageously also be displayed via control hardware or software of the module.
  • Figure 2 shows an example in which one or more assemblies BG are arranged in a subrack BGT.
  • the area of the incoming air with the air filter is located in the lower area of the subrack. This does not have to be located below, but can also be arranged elsewhere.
  • the area of the outflowing air with the fan is located in the upper area of the rack. This also does not have to be located at the top, but can be arranged at a different location, but preferably at a location opposite the air filter.
  • the modules are arranged in the middle area of the subrack.
  • the temperature sensors for the inflowing and outflowing areas can be located on the subrack as well as on one or more assemblies.
  • the evaluation circuit can be built on the modules, in the rack or outside.
  • the warning signals can be forwarded advantageously via control -, overhead signals or the payload of the transport networks.

Abstract

The invention concerns a device and a method for determining at least one criterion for replacing an air filter (LF) which is mounted in the air intake zone of an assembly (BG) cooled by a filter (LT). The invention is characterized in that there is provided, in the input and evacuated air zones, at least in each of them, a temperature sensor (TSa, TSe) and the output of the temperature sensors (TSa, TSe) are connected to the inputs of an assessing circuit which determines the temperature difference between the input air and the output air and delivers a warning signal based on a threshold value.

Description

Beschreibung .Description .
Anordnung und Verfahren zur Bestimmung eines Austauschkriteriums für ein Luftfilter.Arrangement and method for determining an exchange criterion for an air filter.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren nach den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 3.3. The invention relates to an arrangement and a method according to the features of the preambles of claims 1 and 3 respectively.
In neu entwickelten Systemen der Kommunikations- und Daten- technik nehmen die Verlustleistungen und die Verlustleistungsdichten auf Baugruppen durch Miniaturisierung und höhere Taktraten ständig zu.In newly developed systems of communication and data technology, the power losses and the power loss densities on assemblies are constantly increasing due to miniaturization and higher clock rates.
Um die Verlustleistung abzuführen, ist deshalb häufig eine Kühlung der Baugruppen mittels Lüfter nötig. Um die empfindliche Elektronik gegen Schmutz- und Staubpartikel zu schützen, ist gleichzeitig ein Luft- oder Staubfilter erforderlich.In order to dissipate the power loss, cooling of the assemblies using a fan is often necessary. To protect the sensitive electronics against dirt and dust particles, an air or dust filter is also required.
Dieser Luftfilter setzt sich in .Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen mehr und mehr zu, wodurch die Kühlung beeinträchtigt wird.This air filter becomes more and more dependent on the ambient conditions, which affects the cooling.
Um eine sichere Arbeitsweise der durch Lüfter gekühlten und mit Luftfilter versehen Baugruppen zu gewährleisten, wurden deshalb die Filter bisher in zyklischen Abständen getauscht, unabhängig von ihrem tatsächlichen Verschmutzungszustand.In order to ensure that the components cooled by fans and equipped with air filters work safely, the filters have so far been replaced at regular intervals, regardless of their actual contamination status.
Dies ist jedoch insofern von Nachteil, als hohe Wartungskos- ten entstehen und auch wenig verschmutzte Luftfilter getauscht werden, was unökonomisch ist.However, this is disadvantageous in that high maintenance costs are incurred and also lightly contaminated air filters are exchanged, which is uneconomical.
Aus der Japanischen Patentanmeldung JP 08152242 A ist eine Temperatursensor-Anordnung bekannt, die beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes der Temperatur ein Signal zum Austausch des Luftfilters abgibt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei Einsatz des Gerätes unter verschiedenen Klimabedingungen oder bei schwankenden Umgebungstemperaturen kein zuverlässiges Kriterium für den Tausch der Filter zur Verfügung steht .A temperature sensor arrangement is known from Japanese patent application JP 08152242 A, which emits a signal for exchanging the air filter when a predetermined target temperature value is reached or exceeded. However, this has the disadvantage that when the device is used under different climatic conditions or with fluctuating ambient temperatures, there is no reliable criterion for replacing the filter.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein sicheres Kriterium für den Austausch der Luftfilter einer gekühlten Baugruppe zu finden, an Hand dessen die Luftdurchlässigkeit bzw. umgekehrt der Verschmutzungsgrad des Luftfilters genauer bestimmt werden kann.The object on which the invention is based is to find a reliable criterion for the replacement of the air filter of a cooled assembly, on the basis of which the air permeability or, conversely, the degree of contamination of the air filter can be determined more precisely.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. 3 aufgeführten Anordnungs- und Verfahrensmerkmale gelöst.This problem is solved by the arrangement and method features listed in claim 1 or 3.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein sicheres und ökonomisch sinnvolles Kriterium für den Tausch der Luftfilter von Baugruppen unabhängig von klimatischen Bedingungen, wechselnden Umgebungstemperaturen, Alterungserscheinungen und Vorwärmzeiten zur Verfügung steht.The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that a safe and economically sensible criterion for the replacement of the air filter of assemblies is available regardless of climatic conditions, changing ambient temperatures, signs of aging and preheating times.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below.
Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung einer Baugruppe BG mit einem Luftfilter LF, einem Lüfter LT und zwei Temperatur- Sensoren (TSe, TSa) .Fig. 1 shows a schematic arrangement of an assembly BG with an air filter LF, a fan LT and two temperature sensors (TSe, TSa).
Fig. 2 zeigt einen Baugruppenträger BGT für mehrere Baugruppen BG, einem Luftfilter LF und einem Lüfter LT.2 shows a subrack BGT for several subassemblies BG, an air filter LF and a fan LT.
Figur 1 zeigt die schematische Ansicht einer Flachbaugruppe in einem nicht dargestellten Gehäuse oder Baugruppenträger. Sie besitzt -am Lufteintrittsbereich ein Luftfilter LF und einen Temperatursensor TSe. Der Lufteintrittsbereich ist im dargestellten Beispiel an der Unterseite der Baugruppe, kann sich aber auch anderswo befinden, z.B. seitlich. Der Tempera- tursensor TSe im Luf eintrittsbereich kann sowohl vor, als auch nach dem Luftfilter angeordnet sein.Figure 1 shows the schematic view of a printed circuit board in a housing or subrack, not shown. It has an air filter LF and a temperature sensor TSe at the air inlet area. In the example shown, the air inlet area is on the underside of the module, but can also be located elsewhere, for example on the side. The temperature sensor TSe in the air inlet area can be arranged both before and after the air filter.
Die Baugruppe besitzt am Luftaustrittsbereich einen weiteren Temperatursensor TSa, sowie einen Lüfter LT. Der Lüfter muß sich nicht am Luftaustrittsbereich (saugender Betrieb) befin- den, er kann auch am Lufteintrittsbereich (hineinblasender Betrieb) oder außerhalb angebracht sein. Auch muß der Luft- austrittsbereich nicht oben sein, sondern kann sich an anderer Stelle befinden, z.B. seitlich. Die Temperatur der einströmenden und ausströmenden Luft wird mittels der Temperatursensoren TSe und TSa gemessen. Die zugehörigen Temperatursignale werden einer nicht dargestellten Auswerteschaltung zugeführt, die die Temperaturdifferenz bestimmt .The module has a further temperature sensor TSa and a fan LT at the air outlet area. The fan does not have to be at the air outlet area (suction operation), it can also be attached to the air inlet area (blowing operation) or outside. Also, the air outlet area does not have to be at the top, but can be located elsewhere, e.g. laterally. The temperature of the inflowing and outflowing air is measured using the temperature sensors TSe and TSa. The associated temperature signals are fed to an evaluation circuit, not shown, which determines the temperature difference.
Im normalen Betrieb besteht naturgemäß ein bestimmter Temperaturunterschied zwischen ein- und ausströmender Luft, z.B. 1° bis 5° Celsius, je nach Wärmeabgabe, Luftdurchsatz und Verschmutzungsgrad des Filters. Setzt sich nun im Laufe des Betriebes das Luftfilter zu, kommt nicht mehr genügend Kühl- luft in das Gerät und die Temperatur im Bereich der ausströmenden Luft nimmt zu, z.B. 6° bis 10° Celsius. Das heißt, die Temperaturdifferenz nimmt ebenfalls zu. Bei Überschreiten eines Schwellwertes (z.B. 5° Celsius) wird von der Auswerteschaltung ein Warnsignal zum Wechseln des Luftfilters gege- ben.In normal operation there is naturally a certain temperature difference between incoming and outgoing air, e.g. 1 ° to 5 ° Celsius, depending on the heat emission, air flow and degree of contamination of the filter. If the air filter clogs up during operation, there is no longer enough cooling air in the device and the temperature in the area of the outflowing air increases, e.g. 6 ° to 10 ° Celsius. That means the temperature difference also increases. If a threshold value is exceeded (e.g. 5 ° Celsius), the evaluation circuit issues a warning signal to change the air filter.
Dadurch, dass die Temperaturdifferenz ausgewertet wird, arbeitet die Schaltung unabhängig von der absoluten Umgebungstemperatur. Um sicherzustellen, dass im Falle von stark erhöhten Umge- bungstemperaturen o.a. keine Probleme auftreten, kann zusätzlich die absolute Temperatur mit überwacht werden und bei Ü- berschreiten einer maximal zulässigen Temperatur ein Alarmsignal gegeben werden.Because the temperature difference is evaluated, the circuit operates independently of the absolute ambient temperature. In order to ensure that no problems occur in the event of greatly increased ambient temperatures or the like, the absolute temperature can also be monitored and an alarm signal is given if a maximum permissible temperature is exceeded.
Die Signalisierung der Alarmzustände kann vorteilhaft über eine Steuerungs-Hard- oder Software der Baugruppe mit ange- zeigt werden.The signaling of the alarm states can advantageously also be displayed via control hardware or software of the module.
Figure 2 zeigt ein Beispiel, bei dem ein oder mehrere Baugruppen BG in einem Baugruppenträger BGT angeordnet sind. Im unteren Bereich des Baugruppenträgers befindet sich der Be- reich der einströmenden Luft mit dem Luftfilter. Dieser muß sich nicht unten befinden, sondern kann auch an anderer Stelle angeordnet sein.Figure 2 shows an example in which one or more assemblies BG are arranged in a subrack BGT. The area of the incoming air with the air filter is located in the lower area of the subrack. This does not have to be located below, but can also be arranged elsewhere.
Im oberen Bereich des Baugruppenträgers befindet sich der Bereich der ausströmenden Luft mit dem Lüfter. Auch dieser muß sich nicht oben befinden, sondern kann an anderer Stelle angeordnet sein, bevorzugt aber an einer dem Luftfilter gegenüberliegenden Stelle.The area of the outflowing air with the fan is located in the upper area of the rack. This also does not have to be located at the top, but can be arranged at a different location, but preferably at a location opposite the air filter.
Im mittleren Bereich des Baugruppenträgers sind die Baugruppen angeordnet . Die Temperatursensoren für den einströmenden und ausströmenden Bereich können sich sowohl auf dem Baugruppenträger als auch auf einer oder mehreren Baugruppen befinden. Die Auswertungsschaltung kann auf den Baugruppen, im Baugruppenträger oder außerhalb aufgebaut sein.The modules are arranged in the middle area of the subrack. The temperature sensors for the inflowing and outflowing areas can be located on the subrack as well as on one or more assemblies. The evaluation circuit can be built on the modules, in the rack or outside.
Wird diese Temperaturüberwachung in Elementen für Verkehrssysteme, Nachrichten- oder Datennetze eingesetzt, wie zum Beispiel Netzelemente (Crossconnects, Add/Drop-Multiplexer, Terminal -Multiplexer, DWDM- (DE) -Multiplexer) oder Router, kann die Weiterleitung der Warnsignale vorteilhaft über Steuer-, Overheadsignale oder die Payload der Transportnetze erfolgen.If this temperature monitoring is used in elements for traffic systems, communication or data networks, such as network elements (crossconnects, add / drop multiplexers, terminal multiplexers, DWDM (DE) multiplexers) or routers, the warning signals can be forwarded advantageously via control -, overhead signals or the payload of the transport networks.
Auch eine Weiterbildung dieses Verfahrens mit einer Lüfterre- gelung ist denkbar. Dabei wird der Lüfter so geregelt, das immer der Schwellwert der Temperaturdifferenz bzw. maximal zulässigen Temperatur unterschritten wird. Kann dies nicht mehr erreicht werden, was bedeutet, dass der Lüfter voll ausgesteuert ist, so wird ein Warnsignal zum Wechseln des Luftfilters abgegeben. A further development of this method with a fan control is also conceivable. The fan is regulated in such a way that the temperature difference or the maximum permissible temperature is always below the threshold. Can't more are achieved, which means that the fan is fully controlled, a warning signal is issued to change the air filter.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Bestimmung wenigstens eines Austauschkriteriums für ein Luftfilter (LF) , das im Bereich der einströmen- den Luft einer mit einem Lüfter (LT) gekühlten Baugruppe (BG) angeordnet ist, bei der im Bereich der ausströmenden Luft wenigstens ein Temperatursensor (TSa) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich der einströmenden Luft wenigstens ein weiterer Temperatursensor (TSe) angeordnet ist und daß die Ausgänge der Temperatursensoren (TSa, TSe) mit Eingängen einer Auswerteschaltung verbunden sind, die die Temperaturdifferenz zwischen einströmender und ausströmender Luft bestimmt und in Abhängigkeit von einem Schwellwert ein Warn- signal abgibt.1. Arrangement for determining at least one exchange criterion for an air filter (LF), which is arranged in the area of the incoming air of an assembly (BG) cooled with a fan (LT), in which at least one temperature sensor (TSa ) is provided, characterized in that at least one further temperature sensor (TSe) is arranged in the area of the incoming air and that the outputs of the temperature sensors (TSa, TSe) are connected to inputs of an evaluation circuit which determines the temperature difference between incoming and outgoing air and in Issues a warning signal depending on a threshold value.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Baugruppe (BG) in einem Baugruppenträger (BGT) ange- ordnet ist, der eine oder mehrere Baugruppen (BG) enthalten kann und daß die Temperatursensoren (TSe, TSa ) auf dem Baugruppenträger (BGT) und / oder auf wenigstens einer Baugruppe (BG) angeordnet sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the module (BG) is arranged in a rack (BGT) which can contain one or more modules (BG) and that the temperature sensors (TSe, TSa) on the rack (BGT) and / or are arranged on at least one assembly (BG).
3. Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Austauschkriteriums für ein Luftfilter (LF) , das im Bereich der einströmenden Luft einer mit einem Lüfter (LT) gekühlten Baugruppe (BG) angeordnet ist, bei der im Bereich der ausströmenden Luft we- nigstens eine Temperaturmessung durchgeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich der einströmenden Luft wenigstens eine weitere Temperaturmessung durchgeführt wird, daß aus den bei ausströmender und einströmender Luft gemesse- nen Temperaturen ein Differenzwert gebildet wird und daß dieser Differenzwert mit einem Schwellwert verglichen wird und bei Überschreiten dieses Schwellwertes ein Warnsignal abgegeben wird.3. Method for determining at least one exchange criterion for an air filter (LF), which is arranged in the area of the inflowing air of an assembly (BG) cooled with a fan (LT), in which at least one temperature measurement is carried out in the area of the outflowing air , characterized in that at least one further temperature measurement is carried out in the area of the inflowing air, that a difference value is formed from the temperatures measured during outflowing and inflowing air and that this difference value is compared with a threshold value and a warning signal is given if this threshold value is exceeded.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lüfter (LT) einen Regler umfasst, der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Auswerteschaltung den Lüfter (LT) derart steuert, daß die Temperaturdifferenz unter dem vorgegebe- nen Sollwert bleibt und daß bei andauerndem Überschreiten des Sollwertes ein Warnsignal abgegeben wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the fan (LT) comprises a controller which controls the fan (LT) in dependence on the output signal of the evaluation circuit in such a way that the temperature difference remains below the predetermined setpoint and that if the A warning signal is given.
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