JP2008144684A - 冷却回転ファン及び該冷却回転ファンが設けられた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】停止した冷却回転ファンの送風フィンが、冗長稼動している他の冷却回転ファンからの冷却風を妨げない冷却回転ファン及び同冷却回転ファンが設けられた電子機器を提供する。
【解決手段】冷却回転ファン１は、フレーム１１と、送風フィン１２と、回転軸１３とから構成されている。フレーム１１には、支持部１１ａを介してモータが取り付けられ、同モータに回転軸１３が取り付けられている。そして、回転軸１３の周りに送風フィン１２，１２，…，１２が配設されている。各送風フィン１２は、形状記憶性素材で構成され、回転軸１３の停止時には、同回転軸１３の回転方向Ｒの円周方向に向かって倒れ込む一方、同回転軸１３の回転時に当該送風フィン１２の遠心力によって同回転軸１３の半径方向外方に向かって立ち上がるようになっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷却回転ファン及び該冷却回転ファンが設けられた電子機器に係り、内部に発熱部材を有するため、冷却回転ファンによる強制空冷を必要とし、特に、冷却機能が冗長化されているコンピュータ装置などの電子機器に用いて好適な冷却回転ファン及び該冷却回転ファンが設けられた電子機器に関する。

コンピュータ装置などの電子機器は、近年では、従来にも増して高性能及び高機能が要求されている。このため、機器の内部のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit、大規模集積回路）などの電子部品や高密度実装に伴う全体の発熱により、同機器の内部がより高温となってきており、これらの高温となる部材の冷却方法が、機器の品質に影響を与える要因の一つとなっている。この機器に対する冷却における品質向上の方法の一つとして、たとえば、複数の冷却回転ファンを直列実装するなど、冷却回転ファンを複数段設けて強制空冷を行うことによる冷却機能の冗長化があり、現在の殆どのコンピュータ装置で採用されている。

従来、この種の技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された電子機器冷却回転ファンでは、冷却回転ファンの回転翼の翼角度が周囲温度に応じて可変され、環境温度に応じた最適の冷却風量が得られる。また、回転翼は、形状記憶合金で製作され、内側の一端はロータ（回転軸）に固定され、他端が自由に動くようになっている。

また、特許文献２に記載された電子機器の冷却装置では、電子機器に複数のファンが配設され、これらのファンのうちの１つのファンが停止したとき、警報手段により、その旨が報知されると共に、残りのファンで電子機器が冷却される。このため、システムダウンせず、電子機器が継続して運転される。また、全てのファンが停止したときには、電子機器への電源供給が遮断されて、速やかに電子機器の発熱部が保護される。
特開昭５９−０９８５９９号公報（第２頁、図２） 特開平０５−１８９０８８号公報（要約書、図１）

しかしながら、上記従来の電子機器では、次のような問題点があった。
すなわち、複数の冷却回転ファンのうちの１つが異常などにより停止した場合、この停止した冷却回転ファンの送風フィンが、冗長稼動している他の冷却回転ファンからの冷却風を妨げ、電子機器の冷却性能が低下するという問題点がある。さらに、この現象が生じた場合、冗長にて通常稼動している冷却回転ファンの冷却風が停止状態にある冷却回転ファンの送風フィンに当たるため、この停止状態にある冷却回転ファンを強制的に回転させることがある。このため、停止しているはずの冷却回転ファンの回転検出センサが同冷却回転ファンの回転を誤検出し、停止状態である旨を表すアラームが報知されないという問題点がある。また、回転状態の冷却回転ファンの送風フィンに、同冷却回転ファンの周辺の板金部材などが接触した場合、同送風フィンが破損するため、電子機器内部の清掃、及び冷却回転ファン自体を交換する必要があるという問題点がある。さらに、回転状態の冷却回転ファンの送風フィンに、組立・検査・保守作業者などが誤って指などを触れた際には、怪我をするという問題点がある。

また、特許文献１に記載された電子機器冷却回転ファンは、環境温度に応じた最適の冷却風量が得られるものであり、上記の問題点を改善するものではない。

また、特許文献２に記載された電子機器の冷却装置は、ファンに障害が発生したときに電子機器を保護するものであり、上記の問題点を改善するものではない。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、停止した冷却回転ファンの送風フィンが、冗長稼動している他の冷却回転ファンからの冷却風を妨げない冷却回転ファン及び同冷却回転ファンが設けられた電子機器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、回転軸の周りに配設された複数の送風フィンを有する冷却回転ファンに係り、前記各送風フィンは、前記回転軸の停止時には該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、前記回転軸の回転時には該回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がる構成とされていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷却回転ファンに係り、前記各送風フィンは、前記回転軸の停止時には該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、前記回転軸の回転時に当該各送風フィンの遠心力によって該回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がる形状記憶性素材で構成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の冷却回転ファンに係り、前記各送風フィンは、前記回転軸の回転時に外力が与えられた場合、該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む構成とされていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の冷却回転ファンに係り、前記各送風フィンは、前記回転軸の停止時には該回転軸の回転方向と同一方向に倒れ込む一方、該回転軸の回転時に前記外力が与えられた場合には該回転軸の回転方向と逆方向に倒れ込む構成とされていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の冷却回転ファンに係り、前記各送風フィンは、前記回転軸の回転時に前記外力が与えられた場合、又は該回転軸の停止時、該回転軸の回転方向と逆方向に倒れ込む構成とされていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５記載の冷却回転ファンに係り、当該冷却回転ファンの回転の停止を検出する停止検出手段が設けられていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、電子機器に係り、請求項１、２、３、４、５又は６記載の冷却回転ファンが複数段設けられ、初段の前記冷却回転ファンにより吸い込まれた冷却風が終段の前記冷却回転ファンからはき出される態様で実装されていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子機器に係り、前記冷却風の通過する経路に配設された発熱部材を有することを特徴としている。

この発明の構成によれば、冷却回転ファンの各送風フィンが、回転軸の停止時には同回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、同回転軸の回転時には同回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がるので、たとえば、複数の冷却回転ファンが配設されて冷却機能が冗長化されている装置などに用いたとき、ある冷却回転ファンが停止しても、他の冷却回転ファンの冷却風の通過の妨げを抑制でき、冷却障害発生時の冷却性能の低下を抑制できる。また、ある冷却回転ファンが停止したとき、他の冷却回転ファンから冷却風によって強制的に回転させられることがないので、停止検出手段から停止検出信号が出力され、アラームを正常に発生することができる。また、各送風フィンは、回転軸の回転時に外力が与えられた場合、同回転軸の円周方向に向かって倒れ込むので、同各送風フィンの損傷や作業者の怪我などをなくすることができ、安全性を確保できる。

また、電子機器に上記冷却回転ファンが複数段設けられ、初段の冷却回転ファンにより吸い込まれた冷却風が終段の冷却回転ファンからはき出される態様で実装されているので、他の冷却回転ファンの冷却風の通過の妨げを抑制でき、冷却風の通過する経路に発熱部材が配設されている場合でも、冷却障害発生時の冷却性能の低下を抑制できる。

各送風フィンが回転軸の停止時には同回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、同回転軸の回転時に同各送風フィンの遠心力によって同回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がる形状記憶性素材で構成されている冷却回転ファン及び同冷却回転ファンが設けられた電子機器を提供する。

図１は、この発明の一実施例である冷却回転ファンの要部の構造を示す斜視図である。
この例の冷却回転ファン１は、同図に示すように、フレーム１１と、送風フィン１２，１２，…，１２と、回転軸１３とから構成されている。フレーム１１には、支持部１１ａを介して図示しないモータが取り付けられ、同モータに回転軸１３が取り付けられている。そして、回転軸１３の周りに送風フィン１２，１２，…，１２が配設されている。特に、この実施例では、各送風フィン１２は、形状記憶性素材で構成され、回転軸１３の停止時には、回転方向Ｒに同回転軸１３側に向かって倒れ込む一方、同回転軸１３の回転時には該回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がるようになっている。上記形状記憶性素材は、形状記憶性を有するように成型されたプラスチック、スポンジ、ゴムなどで構成されている。また、各送風フィン１２は、回転軸１３の回転時に外力が与えられた場合、回転方向Ｒと逆方向に同回転軸１３側に向かって倒れ込む。

図２は、図１の冷却回転ファン１が設けられた電子機器の要部の構造を示す斜視図である。
この電子機器では、同図２に示すように、筒状風洞２１の一方の開口部に冷却回転ファン１が配設され、他方の開口部に同冷却回転ファン１と同様の冷却回転ファン１Ａが配設され、特に、この実施例では、初段の冷却回転ファン１により吸い込まれた冷却風ｗ１が終段の冷却回転ファン１Ａから冷却風ｗ２としてはき出される態様で実装されている。なお、この図では、冷却回転ファン１が通常稼働、及び冷却回転ファン１Ａが停止している状態で表示されている。また、筒状風洞２１内の冷却風ｗ１の通過する経路にＬＳＩ２２が配設され、同ＬＳＩ２２上に放熱器２３が密着するように配設されている。また、冷却回転ファン１，１Ａは、たとえば、同冷却回転ファン１のモータの回転を検出する図示しないロータリエンコーダを有し、同ロータリエンコーダから検出信号が出力されなくなったときに同冷却回転ファン１，１Ａの停止を検出する停止検出部１ａ，１ａＡが設けられている。停止検出部１ａ，１ａＡには、同停止検出部１ａ，１ａＡから停止検出信号が出力されたときにアラームを発生する図示しないアラーム発生部が接続されている。

図３は、冷却回転ファン１，１Ａの停止状態を示す図、及び図４が、回転状態を示す図である。
これらの図を参照して、この例の冷却回転ファン及び同冷却回転ファンが設けられた電子機器の動作について説明する。
この冷却回転ファン１，１Ａは、停止状態では、図３に示すように、各送風フィン１２が形状記憶機能により回転軸１３側に向かって倒れ込み、稼働回転状態になると、図４に示すように、回転軸１３が、回転方向Ｒ（反時計方向）に回転し、同回転軸１３を中心とした遠心力により、倒れ込んでいた各送風フィン１２が立ち上がり、通常の冷却回転ファンとして送風を行う。

また、図２の電子機器では、停止状態にある冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が回転軸１３側に向かって倒れ込むことにより、冷却回転ファン１により吸い込まれた冷却風ｗ１は、放熱器２３を通過し、更に、冷却回転ファン１Ａを通過して、筒状風洞２１から冷却風ｅ２としてはき出される。このため、冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２による冷却風の通過の妨げが抑制される。すなわち、冷却回転ファン１，１Ａが共に通常の冷却回転ファンで構成されている場合では、冷却回転ファン１Ａが停止したとき、同冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が、冗長２重化稼動している冷却回転ファン１からの冷却風ｗ３を妨げ、この電子機器の冷却性能が低下するが、この実施例では、停止状態の冷却回転ファン１２Ａの送風フィン１２が倒れ込むことにより、冷却風ｗ２を妨げることがなくなる。これにより、冷却機能が２重化された電子機器における冷却障害発生時の冷却性能の低下が抑制される。

また、停止状態にある冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が回転軸１３側に向かって倒れ込むことにより、同冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が冷却回転ファン１の冷却風ｗ１によって強制的に回転させられることがない。すなわち、冷却回転ファン１，１Ａが共に通常の冷却回転ファンで構成されている場合では、冷却回転ファン１Ａが停止したとき、同冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が、冗長２重化稼動している冷却回転ファン１からの冷却風ｗ１により強制的に回転させられ、停止検出部１ａＡにより、冷却回転ファン１Ａのモータの回転が検出される。このため、停止検出信号が出力されず、アラームが発生しないという現象が発生するが、この実施例では、停止状態の冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２が冷却風ｗ２の圧力により強制的に回転させられることがないため、停止検出部１ａＡから停止検出信号が出力され、アラームが正常に発生する。

また、回転状態の冷却回転ファン１Ａの送風フィン１２に外部からの力が加えられた場合、同送風フィン１２が回転方向Ｒと逆方向に回転軸１３側に向かって倒れ込む。すなわち、冷却回転ファン１，１Ａが共に通常の冷却回転ファンで構成されている場合では、回転状態の冷却回転ファン１，１Ａの送風フィン１２に外力が印加、つまり、周辺の板金部材などが接触した場合、同送風フィン１２が破損し、さらに、電子機器内に破損破片が飛散するため、内部の清掃や冷却回転ファン１，１Ａ自体を交換する必要がある。また、回転状態の冷却回転ファン１，１Ａの送風フィン１２に、組立・検査・保守作業者などが誤って指などを触れた際には、怪我をすることがあるが、この実施例では、送風フィン１２に、周辺板金部材や人体接触などの外部からの力が加えられた場合でも、同送風フィン１２が倒れ込むことから、同送風フィン１２が倒れ込みつつ回避するため、同送風フィン１２の損傷や作業者の怪我などをなくすることができ、安全性が確保される。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図２に示す電子機器では、筒状風洞２１の各開口部に冷却回転ファン１，１Ａが設けられているが、筒状風洞２１を用いる構成に限定されず、冷却回転ファンからの冷却風の通過する経路に発熱部材が配設されているものであれば、任意の構成で良い。また、冷却回転ファン１，１Ａの数も、任意数で良い。また、上記実施例では、冷却回転ファン１Ａが停止状態、及び冷却回転ファン１が稼動状態にある場合について説明したが、逆に、冷却回転ファン１Ａが稼働状態、及び冷却回転ファン１が停止状態であっても、上記実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。また、上記実施例では、回転軸１３の回転方向Ｒが反時計方向であるが、時計方向でも良い。ただし、この場合、各送風フィン１２は、回転軸１３の回転時に外力が与えられたとき、又は回転軸１３の停止時、同同各送風フィン１２が形状記憶機能により反時計方向に倒れ込む。

この発明は、主にコンピュータ装置や電子・電気機器など、発熱部材を有し、冷却回転ファンによる強制空冷を必要とする装置全般に対して適用でき、特に、冷却機能が冗長化されている装置に適用して有効である。

この発明の一実施例である冷却回転ファンの要部の構造を示す斜視図である。 図１の冷却回転ファン１が設けられた電子機器の要部の構造を示す斜視図である。 冷却回転ファン１，１Ａの停止状態を示す図である。 冷却回転ファン１，１Ａの回転状態を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ 冷却回転ファン
１ａ，１ａＡ 停止検出部（停止検出手段）
１１ フレーム（冷却回転ファンの一部）
１２ 送風フィン
１３ 回転軸
２１ 筒状風洞
２２ ＬＳＩ（発熱部材）
２３ 放熱器（発熱部材）

Claims (8)

1. 回転軸の周りに配設された複数の送風フィンを有する冷却回転ファンであって、
   前記各送風フィンは、
   前記回転軸の停止時には該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、前記回転軸の回転時には該回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がる構成とされていることを特徴とする冷却回転ファン。
2. 前記各送風フィンは、
   前記回転軸の停止時には該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む一方、前記回転軸の回転時に当該各送風フィンの遠心力によって該回転軸の半径方向外方に向かって立ち上がる形状記憶性素材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却回転ファン。
3. 前記各送風フィンは、
   前記回転軸の回転時に外力が与えられた場合、該回転軸の円周方向に向かって倒れ込む構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却回転ファン。
4. 前記各送風フィンは、
   前記回転軸の停止時には該回転軸の回転方向と同一方向に倒れ込む一方、該回転軸の回転時に前記外力が与えられた場合には該回転軸の回転方向と逆方向に倒れ込む構成とされていることを特徴とする請求項３記載の冷却回転ファン。
5. 前記各送風フィンは、
   前記回転軸の回転時に前記外力が与えられた場合、又は該回転軸の停止時、該回転軸の回転方向と逆方向に倒れ込む構成とされていることを特徴とする請求項３記載の冷却回転ファン。
6. 当該冷却回転ファンの回転の停止を検出する停止検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の冷却回転ファン。
7. 請求項１、２、３、４、５又は６記載の冷却回転ファンが複数段設けられ、初段の前記冷却回転ファンにより吸い込まれた冷却風が終段の前記冷却回転ファンからはき出される態様で実装されていることを特徴とする電子機器。
8. 前記冷却風の通過する経路に配設された発熱部材を有することを特徴とする請求項７記載の電子機器。

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