JP6020390B2 - 冷却ファンシステム及び通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、冷却ファンシステム及び通信機器に関するものである。

近年の通信機器では、信号処理速度の高速化に伴い、通信機器全体での消費電力が増大し、通信機器内部での発熱量が大きくなる傾向にある。

通信機器の熱による不具合を抑制するために、通信機器に搭載される冷却ファンシステムでは、たとえ冷却ファンの故障等の不具合が生じた場合であっても、ある程度の時間（故障部分の交換にかかる程度の時間）は冷却能力を維持することが望まれる。

従来の冷却ファンシステムとして、複数の冷却ファンとコントローラとを有するファンユニットを複数搭載し、各ファンユニットを管理ユニット内のファン制御部にて制御するように構成したものが知られている。

この冷却ファンシステムでは、たとえファンユニット内の１つの冷却ファンが故障した場合であっても、そのユニット内の他の冷却ファンの回転数や、他のファンユニットの冷却ファンの回転数を通常時よりも高い回転数に制御することで、冷却能力を維持することが可能である。また、この冷却ファンシステムでは、ファンユニット毎に交換が可能であるため交換にかかる作業時間も少なくできる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

特開２０１１−６６３６６号公報

しかしながら、上述の冷却ファンシステムでは、ファンユニットのコントローラが故障した場合に、そのユニット内の冷却ファンが停止してしまい、十分な冷却能力を維持できない場合がある、という問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ファンユニットのコントローラが故障した場合であっても、十分な冷却能力を維持することが可能な冷却ファンシステム及び通信機器を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、冷却ファンと該冷却ファンを制御するコントローラとを有する１つ以上のファンユニットと、前記ファンユニットの前記コントローラを制御するファン制御部を有する管理ユニットと、を備えた冷却ファンシステムにおいて、前記管理ユニットと前記冷却ファンとを直結する回路を備え、前記ファン制御部により前記冷却ファンを直接制御可能に構成され、前記ファン制御部は、前記ファンユニットの異常を検知する異常検知部と、該異常検知部が前記ファンユニットの異常を検知したとき、前記冷却ファンを直接制御して、前記冷却ファンを通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部と、を備えている冷却ファンシステムである。

前記強制制御部は、前記強制制御時に、前記冷却ファンを最大回転数で強制的に回転させるように構成されてもよい。

前記ファン制御部は、冷却対象となる機器の温度が予め設定した上限温度以上であるとき温度アラームを発する温度判定部をさらに備え、前記強制制御部は、前記温度判定部が前記温度アラームを発したとき、前記強制制御を行うように構成されてもよい。

前記ファン制御部は、前記ファンユニットの着脱を検知する着脱検知部をさらに備え、前記強制制御部は、前記着脱検知部が前記ファンユニットの離脱を検知したとき、前記強制制御を行うように構成されてもよい。

前記強制制御部は、前記強制制御時に前記着脱検知部が前記ファンユニットの離脱を検知したとき、離脱を検知した前記ファンユニットへの前記強制制御を終了するように構成されてもよい。

前記ファン制御部は、前記コントローラに前記冷却ファンの目標回転数を送信し、前記コントローラは、前記冷却ファンの回転数が前記ファン制御部から受信した目標回転数と一致するように制御を行うよう構成され、前記コントローラは、前記冷却ファンの目標回転数と実際の回転数との間に乖離が生じたとき、前記ファンユニットに異常が発生したことを前記ファン制御部に通知する異常通知部を有し、前記ファン制御部は、前記強制制御時に前記ファンユニットの異常を検知したとき、当該ファンユニットの前記コントローラに、目標回転数として前記強制制御時の回転数を送信するように構成されてもよい。

また、本発明は、冷却ファンと該冷却ファンを制御するコントローラとを有する１つ以上のファンユニットと、前記ファンユニットの前記コントローラを制御するファン制御部を有する管理ユニットと、を備えた冷却ファンシステムを搭載した通信機器であって、前記管理ユニットと前記冷却ファンとを直結する回路を備え、前記ファン制御部により前記冷却ファンを直接制御可能に構成され、前記ファン制御部は、前記ファンユニットの異常を検知する異常検知部と、該異常検知部が前記ファンユニットの異常を検知したとき、前記冷却ファンを直接制御して、前記冷却ファンを通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部と、を備えている通信機器である。

本発明によれば、ファンユニットのコントローラが故障した場合であっても、十分な冷却能力を維持することが可能な冷却ファンシステム及び通信機器を提供できる。

本発明の一実施形態に係る冷却ファンシステムの概略構成図である。 図１の冷却ファンシステムにおける管理ユニットと冷却ファンを接続する回路の回路図である。 図１の冷却ファンシステムの制御フローを示すフロー図である。 図３における強制制御の制御フローを示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る冷却ファンシステムの概略構成図である。

図１に示すように、冷却ファンシステム１は、冷却ファン２と冷却ファン２を制御するコントローラ３とを有する１つ以上のファンユニット４と、ファンユニット４のコントローラ３を制御するファン制御部５を有する管理ユニット６と、を備えている。

冷却ファンシステム１は、例えば、イーサネットスイッチ（イーサネットは登録商標）等の通信機器に搭載され、通信機器内の冷却を行うためのものである。

ファンユニット４は、２つの冷却ファン２を備えている。図１では、図示の簡略化のためファンユニット４を１つのみ示しているが、実際には、複数（例えば４つまたは５つ）のファンユニット４が管理ユニット６に接続されている。

冷却ファン２には、冷却ファン２の回転数を検出するセンサ（図示せず）が設けられており、当該センサから出力された回転数信号がコントローラ３に入力されるようになっている。

コントローラ３は、冷却ファン２にＰＷＭ（パルス幅変調）信号を送信し、そのＰＷＭ信号のデューティー比を調整することで、冷却ファン２の回転数を制御するように構成されている。コントローラ３は、冷却ファン２の目標回転数等の各種設定を記憶する設定記憶部７を備えている。

ファンユニット４のコントローラ３と管理ユニット６のファン制御部５とは、互いに制御信号を送受信可能に接続されている。ファン制御部５は、コントローラ３に制御信号を送信することで、コントローラ３を制御し、コントローラ３を介して冷却ファン２を制御するように構成されている。

より具体的には、ファン制御部５は、制御信号によりコントローラ３に冷却ファン２の目標回転数を送信し、コントローラ３は、受信した目標回転数を設定記憶部７に記憶すると共に、冷却ファン２の回転数が設定記憶部７に記憶された目標回転数と一致するように制御を行うよう構成される。コントローラ３は、冷却ファン２からの回転数信号が目標回転数となるように、ＰＷＭ信号のデューティー比を調節するフィードバック制御を行うように構成される。

さて、本実施形態に係る冷却ファンシステム１では、管理ユニット６と冷却ファン２とを直結する回路８を備え、すなわち、管理ユニット６と冷却ファン２とはコントローラ３を介さずに接続され、ファン制御部５により冷却ファン２を直接制御可能に構成されている。

図１，２に示すように、回路８は、従来より備えられているコントローラ３から冷却ファン２に至るＰＷＭ信号送信用の回路２１に、管理ユニット６から伸びる信号線を、フォトカプラ９を介して直結するように構成されている。ここでは、ノイズの混入等を抑制するためにフォトカプラ９を用いているが、フォトカプラ９は省略可能である。

さらに、本実施形態に係る冷却ファンシステム１では、ファン制御部５は、ファンユニット４の異常を検知する異常検知部１１と、異常検知部１１がファンユニット４の異常を検知したとき、回路８を介して冷却ファン２を直接制御して、冷却ファン２を通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部１４と、を備えている。

本実施形態では、ファンユニット４のコントローラ３にアラーム用パルス生成部１５を備え、アラーム用パルス生成部１５にて生成したアラーム用パルス（例えば２５ｋＨｚのクロック信号）を管理ユニット６に送信するように構成しており、異常検知部１１は、ファンユニット４からアラーム用パルスを所定時間検知しないときに、当該ファンユニット４に異常が発生したと判断して、ファンアラームを発するように構成されている。

また、コントローラ３には、ファンユニット４の異常を検知したとき、アラーム用パルス生成部１５でのアラーム用パルスの生成を停止することで、ファンユニット４に異常が発生したことをファン制御部５に通知する異常通知部１６を有している。

異常通知部１６は、設定記憶部７に設定された冷却ファン２の目標回転数と実際の回転数（実回転数という）との間に乖離が生じたとき、すなわち目標回転数と実回転数の差（または比）の絶対値が所定の閾値以上となったときに、アラーム用パルス生成部１５でのアラーム用パルスの生成を停止させるよう構成される。

また、異常通知部１６は、コントローラ３の内部でなんらかの異常が発生した場合にも、アラーム用パルス生成部１５でのアラーム用パルスの生成を停止させるよう構成される。コントローラ３が完全に故障した場合には、アラーム用パルス生成部１５でのアラーム用パルスの生成も停止されるのが通常であるから、アラーム用パルスの有無により、コントローラ３の故障を含むファンユニット４の異常を検知することが可能である。

強制制御部１４は、異常検知部１１がファンユニット４の異常を検知したとき、すなわち異常検知部１１がファンアラームを発したとき、異常を検知したファンユニット４を含む全てのファンユニット４に対して、回路８を介して冷却ファン２に強制制御信号を出力する。本実施形態では、強制制御信号としてデューティー比が１００％のＰＷＭ信号を送信することで、強制制御時に、冷却ファン２を最大回転数で強制的に回転させるように強制制御部１４を構成した。

これにより、例えばファンユニット４の冷却ファン２が１つ故障した場合であっても、当該ファンユニット４の故障していない冷却ファン２、および他のファンユニット４の冷却ファン２を最大回転数で回転させて、冷却能力を維持することが可能になる。

また、コントローラ３が故障した場合であっても、当該コントローラ３が搭載されるファンユニット４の冷却ファン２を最大回転数で回転させて、冷却能力を維持することが可能になる。

なお、強制制御を行う際には、予めコントローラ３に対して強制制御を行う旨を通知しておく必要がある。これは、通知を行わずに強制制御を行った場合、冷却ファン２の回転数がコントローラ３の設定記憶部７に記憶された目標回転数と異なることになり、正常に強制制御が行われているにもかかわらず、異常通知部１６によりファン制御部５に異常の通知がなされてしまうためである。つまり、通知を行わず強制制御を行った場合、ファン制御部５とコントローラ３とでどのような制御を行うかが異なる所謂状態不一致が発生し、正常に強制制御が行われているにもかかわらずファンアラームが発されてしまうことになる。

そこで、本実施形態では、強制制御を行う際には、予めコントローラ３に対して強制制御を行うことを制御信号により通知するように強制制御部１４を構成した。コントローラ３は、強制制御を行う制御信号を受信すると、設定記憶部７にその旨を記憶する。これにより、異常通知部１６では、ファンユニット４にて強制制御時の動作が正常に行われていないときのみに、ファン制御部５への異常の通知を行うよう動作することになる。

ところで、強制制御時にファンユニット４の異常を検知したときは、強制制御信号を送信しているにもかかわらず強制制御が正常に行われていないこととなり、フォトカプラ９を含む回路８に故障が発生したことが考えられる。よって、本実施形態では、強制制御時にファンユニット４の異常を検知したとき、当該ファンユニット４のコントローラ３に、制御信号により目標回転数として強制制御時の回転数（ここでは最大回転数）を送信するように強制制御部１４を構成した。

なお、強制制御を開始するトリガとしてファンアラームを発したファンユニット４に対しては、冷却ファン２やコントローラ３の故障等により強制制御開始後もファンアラームを発する場合がある。そこで、ファンユニット４の異常により強制制御を開始した場合、その異常を検知したファンユニット４に対しては、強制制御時に異常を検知したときも強制制御を続行するように強制制御部１４を構成するとよい。

ファン制御部５は、冷却対象となる通信機器の内部の温度が予め設定した上限温度以上であるとき温度アラームを発する温度判定部１２をさらに備えている。強制制御部１４は、温度判定部１２が温度アラームを発したとき、全てのファンユニット４に対して強制制御を行うように構成されている。管理ユニット６には、通信機器の内部の温度を測定する温度センサ１７が接続されており、温度判定部１２は、温度センサ１７の出力値が予め設定した上限温度（例えば５０度）以上であるとき、温度アラームを発するように構成される。

また、ファン制御部５は、ファンユニット４の着脱を検知する着脱検知部１３をさらに備えている。強制制御部１４は、着脱検知部１３がファンユニット４の離脱を検知したとき、強制制御を行うように構成されている。

本実施形態では、着脱検知用の端子（図示せず）に所定の電圧を印加しておき、ファンユニット４が装着された際に着脱検知用の端子がファンユニット４内で接地されグランド電位となるように構成しており、着脱検知部１３は、着脱検知用の端子の電位の変化によりファンユニット４の着脱を検知するように構成されている。なお、ファンユニット４の着脱を検知する構成は、特に限定するものではない。

ところで、離脱を検知したファンユニット４に対して強制制御信号を出力した場合、交換後のファンユニット４が装着された際に、強制制御の通知が行われていないにもかかわらず強制制御が行われ冷却ファン２が最大回転数で回転することとなり、異常通知部１６によりファンユニット４に異常が発生したと判断されてしまう。そのため、本実施形態では、離脱を検知したファンユニット４に対しては、強制制御信号の出力を行わないように強制制御部１４を構成した。

強制制御時にファンユニット４の交換が行われた場合も同様の問題が発生するため、本実施形態では、強制制御時に着脱検知部１３がファンユニット４の離脱を検知したとき、離脱を検知したファンユニット４への強制制御信号を停止して、当該ファンユニット４に対して強制制御を終了するように強制制御部１４を構成した。

次に、冷却ファンシステム１の制御フローを説明する。冷却ファンシステム１は、図３の制御フローを繰り返し実行するよう構成されている。

図３に示すように、まず、ステップＳ１にて、強制制御部１４が、異常検知部１１がファンアラームを発しているか否かを判断する。ステップＳ１にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ６の強制制御に進む。

ステップＳ１にてＮＯと判断された場合、ステップＳ２にて、強制制御部１４が、温度判定部１２が温度アラームを発しているか否かを判断する。ステップＳ２にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ６の強制制御に進む。

ステップＳ２にてＮＯと判断された場合、ステップＳ３にて、強制制御部１４が、着脱検知部１３が全てのファンユニット４の装着を検知しているかを判断する。ステップＳ２にてＮＯと判断された場合、ステップＳ６の強制制御に進む。

ステップＳ３にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ４にて、強制制御部１４が、強制制御が実行されているかを判断する。ステップＳ４にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ５にて全てのファンユニット４に対する強制制御信号を停止し、強制制御の通知を解除し、強制制御を終了する。ステップＳ４にてＮＯと判断された場合、そのまま処理を終了する。

ステップＳ６の強制制御では、図４に示すように、まず、ステップＳ１０にて、強制制御部１４が、強制制御が実行されているかを判断する。ステップＳ１０でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１０でＮＯと判断された場合、ステップＳ１１にて、強制制御部１４が、全てのファンユニット４に対して、コントローラ３に制御信号により強制制御を通知し、ステップＳ１２にて、強制制御信号を送信開始する。なお、ステップＳ１２では、ファンユニット４の離脱により強制制御を開始する場合においては、当該離脱したファンユニット４に対しては強制制御信号の送信は行わない。その後、ステップＳ１３にて所定時間待ち冷却ファン２の回転数の上昇を待った後、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、強制制御部１４が、異常検知部１１がファンアラームを発しているか否かを判断する。なお、ステップＳ１４では、ファンアラームにより強制制御を開始した場合においては、当該ファンアラームを発したファンユニット４を判断対象から除く。ステップＳ１４にてＮＯと判断された場合、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１４でＹＥＳと判断された場合、強制制御が正常に行われていないこととなり、回路８の故障が疑われる。そこで、ステップＳ１５にて、ファンアラームを発したファンユニット４に対して強制制御の通知を解除し、強制制御信号を停止した後、ステップＳ１６にて、制御信号によりコントローラ３に、冷却ファン２に送信するＰＷＭ信号のデューティー比を１００％（つまり最大回転数）とするように指示する。その後、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、強制制御部１４が、着脱検知部１３がファンユニット４の離脱を検知したかを判断する。ステップＳ１７でＹＥＳと判断された場合、ステップＳ１８にて、離脱したファンユニット４に対する強制制御信号を停止して、処理を終了する。ステップＳ１７でＮＯと判断された場合は、そのまま処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る冷却ファンシステム１では、管理ユニット６と冷却ファン２とを直結する回路８を備え、ファン制御部５により冷却ファン２を直接制御可能に構成され、ファン制御部５は、ファンユニット４の異常を検知する異常検知部１１と、異常検知部１１がファンユニット４の異常を検知したとき、冷却ファン２を直接制御して、冷却ファン２を通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部１４と、を備えている。

このように構成することで、たとえコントローラ３が故障した場合であっても、管理ユニット６側から強制的に冷却ファン２を回転させることが可能になる。つまり、ファンユニット４のコントローラ３が故障した場合であっても、十分な冷却能力を維持することが可能な冷却ファンシステム１を実現できる。

その結果、異常が発生したファンユニット４の交換が完了するまで冷却能力を維持し、冷却ファンシステム１が搭載される通信機器に冷却不足による不具合が発生することを抑制可能になる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、制御信号により強制制御の通知を行ったが、これに限らず、強制制御信号そのものを強制制御の通知として用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、冷却ファンシステム１を通信機器に搭載する場合を説明したが、本発明は、通信機器に限らず、冷却を必要とするあらゆる電気・電子機器に適用可能である。

さらに、上記実施形態では、離脱を検知したファンユニット４に対して強制制御信号を停止するように強制制御部１４を構成したが、これに限らず、離脱したファンユニット４に対する強制制御信号を停止せずに、新たなファンユニット４の装着を検知したときに、改めて新たなファンユニット４に対して制御信号により強制制御の通知を行うように強制制御部１４を構成してもよい。

１ 冷却ファンシステム
２ 冷却ファン
３ コントローラ
４ ファンユニット
５ ファン制御部
６ 管理ユニット
８ 回路
１１ 異常検知部
１２ 温度判定部
１３ 着脱検知部
１４ 強制制御部

Claims (7)

1. 冷却ファンと該冷却ファンを制御するコントローラとを有する１つ以上のファンユニットと、
   前記ファンユニットの前記コントローラを制御するファン制御部を有する管理ユニットと、を備えた冷却ファンシステムにおいて、
   前記管理ユニットと前記冷却ファンとを直結する回路を備え、前記ファン制御部により前記冷却ファンを直接制御可能に構成され、
   前記ファン制御部は、前記ファンユニットの異常を検知する異常検知部と、該異常検知部が前記ファンユニットの異常を検知したとき、前記冷却ファンを直接制御して、前記冷却ファンを通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部と、を備えている
   ことを特徴とする冷却ファンシステム。
2. 前記強制制御部は、前記強制制御時に、前記冷却ファンを最大回転数で強制的に回転させるように構成される
   請求項１記載の冷却ファンシステム。
3. 前記ファン制御部は、冷却対象となる機器の温度が予め設定した上限温度以上であるとき温度アラームを発する温度判定部をさらに備え、
   前記強制制御部は、前記温度判定部が前記温度アラームを発したとき、前記強制制御を行うように構成される
   請求項１または２記載の冷却ファンシステム。
4. 前記ファン制御部は、前記ファンユニットの着脱を検知する着脱検知部をさらに備え、
   前記強制制御部は、前記着脱検知部が前記ファンユニットの離脱を検知したとき、前記強制制御を行うように構成される
   請求項１〜３いずれかに記載の冷却ファンシステム。
5. 前記強制制御部は、前記強制制御時に前記着脱検知部が前記ファンユニットの離脱を検知したとき、離脱を検知した前記ファンユニットへの前記強制制御を終了するように構成される
   請求項４記載の冷却ファンシステム。
6. 前記ファン制御部は、前記コントローラに前記冷却ファンの目標回転数を送信し、前記コントローラは、前記冷却ファンの回転数が前記ファン制御部から受信した目標回転数と一致するように制御を行うよう構成され、
   前記コントローラは、前記冷却ファンの目標回転数と実際の回転数との間に乖離が生じたとき、前記ファンユニットに異常が発生したことを前記ファン制御部に通知する異常通知部を有し、
   前記ファン制御部は、前記強制制御時に前記ファンユニットの異常を検知したとき、当該ファンユニットの前記コントローラに、目標回転数として前記強制制御時の回転数を送信するように構成される
   請求項１〜５いずれかに記載の冷却ファンシステム。
7. 冷却ファンと該冷却ファンを制御するコントローラとを有する１つ以上のファンユニットと、
   前記ファンユニットの前記コントローラを制御するファン制御部を有する管理ユニットと、を備えた冷却ファンシステムを搭載した通信機器であって、
   前記管理ユニットと前記冷却ファンとを直結する回路を備え、前記ファン制御部により前記冷却ファンを直接制御可能に構成され、
   前記ファン制御部は、前記ファンユニットの異常を検知する異常検知部と、該異常検知部が前記ファンユニットの異常を検知したとき、前記冷却ファンを直接制御して、前記冷却ファンを通常時よりも高い回転数で強制的に回転させる強制制御を行う強制制御部と、を備えている
   ことを特徴とする通信機器。