JPH02172514A - エアー・フィルタの目詰まり検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電子装置の強制冷却機構におけ防塵用エアー・フィルタ
目詰まり検出方法に関し、 防塵用エアー・フィルタの目詰まりを狭い場所でしかも
正確に検出することのできる、高密度実装された電子装
置に適した目詰まり検出方法を得ることを目的とし、 冷却用の空気を取り入れる空気取入口に防塵用エアー・
フィルタを設置し、該フィルタの上流側に第１温度セン
サを設けると共に、下流側のほぼ水平な空気路に第２温
度センサ、及び該第２温度センサに近接する直ぐ上流側
のほぼ同じ高さの位置に発熱体を設置し、両温度センサ
による検出値の差が所定値以下となったとき、フィルタ
が目詰まり状態であると判断することを特徴とするエア
ー・フィルタの目詰まり検出方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子装置の強制冷却機構におけ防塵対策、特
に防塵用エアー・フィルタ目詰まり検出方法に関する。

近年の電子計算機・電子交換等の電子装置は、集積化技
術の飛躍的発展に伴い益々高密度実装化される傾向にあ
る。これら電子装置は、情報社会の中核をなすものであ
り高度の信頼性が要求される。特に、電子交換機は２０
年以上のシステム寿命が必要とされ、この要求に応える
べくハード面及びソフト面はもとより、梱包・輸送・保
守・局舎設備に到るまで、そのライフサイクル全般を通
して信頼度が保たれる設計を行っている。

本発明は、多岐に渡る信頼度設計分野での、電子装置の
空冷法と防塵に係るものである。前述の如く、電子装置
の高密度実装化は益々進む傾向にある。その結果、装置
単位面積当たりの発熱容量は増加の一途を辿っており、
５０Ｗ＃〜１００Ｗ／ｆに達することもある。その為、
これらの集中される熱を逃がすため、電子装置では、フ
ァンによる強制空冷法又はフレオンガスを使用する液冷
法が随所に採り入れられている。

一方、放熱とは相反する問題として、強制空冷時には空
気中に浮遊する塵埃が大きな問題となる。

これは、一般的には設置局舎の場合、強制空冷時に外気
を強制的に取り入れる為、冷気と共にチリをも吸い込む
ことになるからである。

一般的な電子装置の塵埃に対する規定としては、「工業
用計算機設置環境基準」で塵埃環境をクラス分けして規
定している。

塵埃は、電子装置の可動部・接触部に対して悪い影響を
与える他、磁気媒体へのアクセスエラー・ヘッドクラッ
シュ等を引き起こす原因となる。又、金属粉等の導電性
の塵埃の場合は、絶縁低下や短絡を起こし、逆に絶縁性
の塵埃の場合は、接触部に接触して接触不良を起こすと
いった大きな障害の原因ともなる。

前述した如く、電子装置の設置環境に対してはその塵埃
量を規定しているが、現実的には人の出入り等による浮
遊物の増加は防げず、又この塵埃量を定量的に常時監視
することが不可能な為、電子装置自体でその防御をして
いる。

一番完璧な方法は完全密封する方法であるが、電子装置
はそれ自体では何の役にも立たず、端末等との接続の為
ケーブル出入り口を必要とすること、又、内部で発生す
る熱を効率的に外部へ逃すことが必要であり、現実的に
は完全密封することは無意味である。

その為、一般的な電子装置では空気取り入れ部に防塵用
エアーフィルタを配設し、外部からの塵埃をその部分で
遮断している。しかしながらこのフィルタは塵埃を取る
ことを目的としているため、装置信頼度設計時の熱の観
点よりみると、塵埃吸収による目詰まり時は、装置内の
温度が規定値以上になってしまう。この為、フィルタ目
詰まり時の監視機構が装置信頼度設計での大きな支配要
因となりつつある。

〔従来の技術〕

従来この種の防塵用エアー・フィルタの目詰まりを監視
する方法としては、■「定期的なエアー・フィルタの清
掃を義務づける」、■「電子装置内の絶対的な温度を監
視する」、■「風速を検知する」方法が採用されていた
。

■「定期的に清掃を義務づける」ことは一般家電製品に
見られ一番安全確実な方法であるが、清掃忘れ、目詰ま
りに対する表示機能（アラーム）かない、特殊アクシデ
ント（例えば、空気取入口に外来物が詰まる）等、高度
情報社会での電子装置の監視機構としては、各種の問題
がある。

■「電子装置内の絶対的な温度を監視する」方法は一般
的に採用されているが、この方法は電子装置の設置環境
を一定温度に保つことが必要であり、エアコンの故障等
により環境温度が変化した場合には、アラームが上がる
。従って、フィルタの目詰まりとは無関係な外的要因で
アラームを検出する。又、電子装置の内部はモジュール
化されており、実装位置でその絶対温度が変化する。従
って、絶対的な温度を監視する方法では、温度センサの
取りつけ位置や、その取りつけ位置でのアラーム検出点
の設定が複雑になる等の問題がある。

■「風速を検知する」方法は、空調設備等のように比較
的ラフな検出でよく、且つその実装制限を受けない箇所
に対しては有効であり各所で採用されているが、高密度
実装化された電子装置の極狭い場所での監視機構として
は、高密度実装を妨げる要因となり、又、その値段も高
い等の欠点がある。

フィルタの目詰まり検出方法が提供される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明では、防塵用エアー・フィルタの目詰ま
りを狭い場所でしかも正確に検出することのできる、高
密度実装された電子装置に適したエアー・フィルタの目
詰まり検出方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を達成するため、本発明によると、強制
空冷機構を備えた電子装置において、冷却用の空気を取
り入れる空気取入口に防塵用エアー・フィルタを設置し
、該フィルタの上流側に第１温度センサを設けると共に
、下流側のほぼ水平な空気路に第２温度センサ、及び該
第２温度センサに近接する直ぐ上流側のほぼ同じ高さの
位置に発熱体を設置し、両温度センサによる検出値の差
異が所定値以下となったとき、フィルタが目詰まり状態
であると判断することを特徴とするエアー・〔作　用〕 第１温度センサで検出される温度は、フィルタが目詰ま
りを起こしている場合でも起こしていない場合でも同じ
であるが、第２温度センサで検出される温度は、フィル
タの目詰まりのない状態では発熱体の影響を受けて上昇
する。しかし、フィルタの目詰まりを起こしている状態
では、発熱体への通過風量が低下し、発熱体による温度
上昇の影響を余り受けないこととなる。従って、両温度
センサによる検出値の差の大小により、フィルタの目詰
まり状態を検出し、アラームすることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細
に説明する。第１図は本発明のエアー・フィルタの目詰
まり検出方法を実施する機構を示す図で、第３図のＡの
部分、即ち空気取入口の部分の拡大図である。第２図は
本発明を適用する電子装置キャビネットの全体を示す斜
視図、第３図は第２図に示した電子装置キャビネットの
断面図であって強制空冷用のエアフローを示す。

まず、第２図及び第３図において、１は電子装置を収容
するキャビネット、２はキャビネットのサイドパネル、
３は個々の電子装置、４は強制空冷用のファンユニット
、Ａは強制空冷用の空気取入口である。第３図では、各
電子装置３の前面よりも冷却空気を導入しているが、そ
の流量は僅かであり（これは強制空冷の対象となる電子
装置３の前面は全て塞がれており、実際の空気導入はキ
ャビネット１の最下部よりの導入が主である）、防塵用
エアー・フィルター１０（第１図）はＡ部に付加される
。

第１図において、ＩＯは防塵用エアー・フィルタ、１１
はキャビネットの架上カバー、１２はキャビネットのフ
ロントカバー　１３は各電子装置３へ導かれるケーブル
（図示せず）を収容するケーブルダクト、１４は電子装
置３のプリント板回路パンケージ（図示せず）を収容す
るシェルフ、１５は防塵用エアー・フィルタを通過した
冷却空気を導入する水平通路、１６は冷却空気を上方の
電子装ｙ１３へ向けるダクトである。ファン４（第３図
）の回転により、冷却空気の殆どが空気取入口Ａに設け
られた防塵用エアー・フィルタエ０を通過し、矢印Ｂで
示すように、水平通路１５、ダクト１６を経て最下部の
電子装置３のシェルフ１４に流入し、シェルフ１４に実
装されている回路パッケージを冷却する。そして、順次
上方の電子装置のジェノ？フに流入する。

本発明では、防塵用エアー・フィルタｌＯの上流側に第
１温度センサ２１、下流側に第２温度センサ２２を設置
する。このような温度センサ２１．２２として周知の熱
電対を用いることができる。

そして、この第２温度センサ２２に近接する直ぐ上流側
のほぼ同ｑ高さの位置に抵抗体からなる発熱体Ｒを設置
する。第１図の実施例では、２個の発熱体Ｒを前後同じ
高さの位置に並べた。なお、２３は温度監視用の回路群
、２４はこれらの回路群を実装するプリント板である。

第１温度センサ２１で検出される温度は、防塵用エアー
・フィルタ１０が目詰まりを起こしている場合でも起こ
していない場合でも同じである。

即ち、電子装置３のキャビネットｌが設置されている雰
囲気、或いは外気の温度が検出される。しかしながら、
第２温度センサ２２で検出される温度は、防塵用エアー
・フィルタ１０が目詰まりを起こしている場合と目詰ま
りを起こしていない場合とでは異なる。

即ち、防塵用エアー・フィルタ１０が目詰まりを起こし
ていない状態では、発熱体Ｒを通過した空気は温度が上
昇し、発熱体Ｒの水平方向の直ぐ下流にある第２ｆｊ、
度センサ２２ではその上昇した温度を検出する。従って
、両温塵センサ２１．２２による検出値の差が大きくな
る。一方、防塵用エアー・フィルタ１０が目詰まりを起
こしている状態では、外気よりの導入空気量が制御され
るため、発熱体Ｒへの通過風量が低下し、第２温度セン
サ２２は発熱体Ｒによる温度上昇の影響を余り受けない
こととなる。従って、両温塵センサ２１．２２による検
出値の差が小さくなる。

以上のことより、第１温度センサ２１の検出値と第２温
度センサ２２の検出値の差が大きいか又は小さいかによ
って、防塵用エアー・フィルタ１０が目詰まりを起こし
ているか否かを判別することができる。

次に、第２温度センサ２２及び発熱体Ｒの配置位置、発
熱体Ｒの個数等を変えて得られた実験例Ｎｏ、　１〜６
について説明する。

実験例Ｎｏ、　１〜６における条件は下表の通りである
。なお、発熱体Ｒに印加した電圧はＶ＝４８Ｖ、発熱体
Ｒの抵抗値はＲ＝１．３にΩである。

以上の実験結果より明らかなように、上述の実施例のよ
うに、第２温度センサ２２を発熱体Ｒに近接した水平方
向下流側の位置に設けた場合に、防塵用エアー・フィル
タｌＯの目詰まりの有無により第１及び第２温度センサ
２１．２２間の検出値の差が大きくなり、従って目詰ま
り状態の有無を検出するに適した配置であることがわか
った。

また、発熱体Ｒや第２温度センサ２２の周囲をダクト２
５で覆う場合（第６図、第７図、第８図）、防塵用エア
ー・フィルタｌＯの目詰まりの有無による第２温度セン
サ２１，２２間の検出値の差が小さくなり、目詰まりの
状態を検出するには好ましくないことがわかった。従っ
て、実験例Ｎｏ、　１及び実験例Ｎｏ、６（第４図及び
第９図）のような配置にするのが望ましい。また、目詰
まりの有無の判断基準（アラーム検出ポイント）を、第
１及び第２温度センサ２１．２２間の検出値の差が４．
８　ｄｅｇとすることができ、これ以上の場合に目詰ま
り無しと判断し、これより小さくなると目詰まり有りと
判断する。

例えば、温度センサとして熱電対を使用すれば、熱電対
の基本特性である起電力を検知し、その電圧差でアラー
ムを検出する。また、アラーム検出では、使用する第１
及び第２温度センサ２１．２２によっては、温度をデジ
タル信号に変換して検出することもできる。更に、前記
ハードウェア検出方法の部品等に障害が生じた場合を考
慮して、下記ソフトウェア検出方法と併用する事により
、エアー・フィルタの目詰まり検出の信頼度を向上させ
る事が可能となる。

ソフトウェアによる検出方法を以下に示す。

本発明を適用とする電子機器は、−ａ的にハードウェア
のみでは動作せず、ソフトウェアが必要である。又各種
のメツセージを出力するが、作業者にいつの出力メツセ
ージなのか、別る様に時刻と共に出力する。以上の様に
ソフトウェアには、年月日及び曜日まで管理する。“ソ
フトタイマーとか“ソフトカレンダー゛と言われる時計
を持っている。

一方「電子機器設置環境基準」と同一の塵埃環境にてエ
アー・フィルタの目詰まりの評価を行い、エアー・フィ
ルタの目が詰まった時の時間データを採取する。評価方
法はエアー・フィルタに付着した塵埃により冷却空気量
が制御され、電子機器内の温度が上昇し、機器の安全動
作温度を越えそうな兆候を見せ始めた時の経過時間とす
る。例えばこの経過時間が６か月であったとすると、真
新しいエアー・フィルタを取りつけて、６か月経過した
らエアー・フィルタに目詰まりが生じたと判断する。

ソフトウェアによるエアー・フィルり目詰まり検出方法
は前記“ソフトタイマー”あるいは“ソフトカレンダー
”とエアー・フィルりに目詰まりが生じる経過時間のデ
ータを用いる。目詰まり検出のソフトウェアはある経過
時間がくると、メツセージ出力装置に“エアー・フィル
タに目詰まりが生じているので新しいエアー・フィルタ
と交換して下さい”と言うメツセージを出力する様にす
る。又このメツセージはエアー・フィルタを交換して１
．交換した旨の入力を行わない限り、メツセージが消え
ない様にする。例えばエアー・フィルタの目詰まりの交
換時期を６か月とすると、“ソフトタイマー”あるいは
“ソフトカレンダー”にて６か月間をカウントする、６
か月過ぎるとメツセージ出力装置に“エアー・フィルタ
に目詰まりが生じているので真新しいエアー・フィルタ
と交換して下さい”と言うメツセージを出力する。以上
により作業者（保守者）にエアー・フィルタの交換時期
が来たことを知らせる。

〔発明の効果〕

本発明によると、防塵用エアー・フィルタの目詰まり監
視により、相対的温度監視で外部条件に左右されない監
視が可能となり、実状に則した検出法が可能となった。

また、目詰まり以外のアクシデントに対し、監視が可能
となり、システム全体の信顛度を大幅に向上させること
ができる。更に、検出機構が温度センサ、と発熱体の単
純な組合で実現でき、高密度実装に通する小型化が可能
である、低コストで実現できる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエアー・フィルタの目詰まり検出方法
を実施する機構を示す図で、第３図のＡの部分、即ち空
気取入口の部分の拡大図、第２図は本発明を適用する電
子装置キャビネットの全体を示す斜視図、第３図は第２
図に示した電子装置キャビネットの断面図であって強制
空冷用のエアフローを示す図、第４図〜第９図は実験例
Ｎｏ、１〜６における温度センサ及び発熱体の配置を示
す図である。 Ａ・・・空気取入口、　　Ｒ・・・発熱体、１０・・・
防塵用エアー・フィルタ、 １５・・・水平通路、　　２１・・・第１温度センサ、
２２・・・第２温度センサ。 エアー・フィルタの目詰まり検出横構（ＡＩ！拡大図）
第１図 １６・・・空気タクト 電子装置の断面図 簿３図 （ＣＩ） （ｂ） Ｒ・・・発熱体 第 図 第 図 Ｒ・・・発熱体 第 図 第 図 Ｒ・・・発熱体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．強制空冷機構を備えた電子装置（３）において、冷
   却用の空気を取り入れる空気取入口（Ａ）に防塵用エア
   ー・フィルタ（１０）を設置し、該フィルタの上流側に
   第１温度センサ（２１）を設けると共に、下流側のほぼ
   水平な空気路（１５）に第２温度センサ（２２）、及び
   該第２温度センサに近接する直ぐ上流側のほぼ同じ高さ
   の位置に発熱体（Ｒ）を設置し、両温度センサ（２１、
   ２２）による検出値の差が所定値以下となったとき、フ
   ィルタが目詰まり状態であると判断することを特徴とす
   るエアー・フィルタの目詰まり検出方法。