(57)【要約】【課題】構成が複雑化することなく、ファンの回転数低下を精度よく検出する。【解決手段】本実施形態のファン回転数低下検出回路は、複数のファンにおける回転数低下を検出するものであって、信号合成部、パルス幅測定部、検出部および信号出力部を備える。信号合成部は、複数のファンのうち、いずれか２つのファンから出力される回転数に応じて周期が変化するパルス信号を入力し、それらパルス信号の論理和を表す合成パルス信号を出力する。パルス幅測定部は、合成パルス信号のパルス幅を測定する。検出部は、所定の検出期間内にパルス幅測定部によって測定されたパルス幅から、最も幅の狭い第１パルス幅と、２番目に幅の狭い第２パルス幅とを抽出し、それら第１パルス幅および第２パルス幅に基づいて、２つのファンの回転数低下を検出する。信号出力部は、検出部により回転数低下が検出されると、回転数低下が検出されたことを表す回転数低下信号を出力する。【選択図】図１
2014222058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のファンにおける回転数低下を検出するファン回転数低下検出回路であって、
前記複数のファンのうち、いずれか２つのファンから出力される回転数に応じて周期が変化するパルス信号を入力し、それらパルス信号の論理和を表す合成パルス信号を出力する信号合成部と、
前記合成パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定部と、
所定の検出期間内に前記パルス幅測定部によって測定されたパルス幅の中から、最も幅の狭い第１パルス幅と、２番目に幅の狭い第２パルス幅とを抽出し、それら第１パルス幅および第２パルス幅に基づいて、前記２つのファンの回転数低下を検出する検出部と、
前記検出部により回転数低下が検出されると、回転数低下が検出されたことを表す回転数低下信号を出力する信号出力部と、
を備えていることを特徴とするファン回転数低下検出回路。
【請求項２】
前記検出部は、
前記第１パルス幅および前記第２パルス幅の比を求め、
前記比が判定閾値を超える場合、前記２つのファンのうち少なくとも一方の回転数が低下したと判断し、
前記比が判定閾値以下である場合、前記第２パルス幅が、前記２つのファンが定格回転時に出力するパルス信号のパルス幅よりも長い値に設定された低下判定値以上であれば、前記２つのファンのうち少なくとも一方の回転数が低下したと判断することを特徴とする請求項１に記載のファン回転数低下検出回路。
【請求項３】
前記検出部は、前記パルス幅測定部により測定されたパルス幅のうち、前記２つのファンが定格回転時に出力するパルス信号のパルス幅以下に設定された除外判定値未満のパルス幅は、前記第１パルス幅および前記第２パルス幅として抽出する対象から除外することを特徴とする請求項１または２に記載のファン回転数低下検出回路。
【請求項４】
前記検出部は、前記合成パルス信号が正論理を表すレベルに固定された状態が所定期間継続すると、前記２つのファンのうち少なくとも一方がファンロックしたと判断し、
前記信号出力部は、前記検出部によりファンロックが検出されると、ファンロックが検出されたことを表す故障検出信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のファン回転数低下検出回路。
【請求項５】
前記検出部は、前記合成パルス信号が負論理を表すレベルに固定された状態、または、前記合成パルス信号のパルス幅が一定である状態が所定期間継続されると、前記２つのファンのうち少なくとも一方がファンロックしたと判断し、
前記信号出力部は、前記検出部によりファンロックが検出されると、ファンロックが検出されたことを表す故障検出信号を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のファン回転数低下検出回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のファン回転数低下検出回路により回転数低下の検出が行われる２つのファンと、それら２つのファンを駆動するファン駆動部と、前記ファン駆動部の動作を制御するファン制御部と、を備えたファン駆動システムであって、
前記信号出力部は、前記回転数低下信号を前記ファン制御部に出力し、
前記ファン制御部は、前記回転数低下信号が入力されると、前記２つのファンのうち一方の駆動を停止するように前記ファン駆動部の動作を制御し、その状態で前記信号合成部から出力される合成パルス信号に基づいて前記２つのファンのうち他方の回転数を検出し、その検出値および前記ファンの定格回転数を比較することにより、回転数が低下したファンを特定することを特徴とするファン駆動システム。
【請求項７】
前記ファン制御部は、システムの起動時、前記２つのファンを１つずつ駆動するように前記ファン駆動部の動作を制御し、それぞれのファンを駆動した状態で前記信号合成部から出力される合成パルス信号に基づいて、前記２つのファンの回転数が低下していないか否かを確認し、低下していない場合には通常の動作状態へと移行し、低下している場合には回転数低下をユーザに報知する報知動作を実行することを特徴とする請求項６に記載のファン駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ファン回転数低下検出回路およびそのファン回転数低下検出回路を備えたファン駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品などの発熱する部品を筐体内部に設けるといった構成の装置には、その装置内の温度上昇を抑制するため、冷却用のファン装置（以下、単にファンとも称す）が複数設けられる。この場合、ファンが故障するなどして、その回転数（回転速度）が低下すると、装置内の温度上昇を抑えることができず、動作不良が生じるおそれがある。そのため、例えばインバータ装置などの高い信頼性が要求される装置においては、ファンの回転数の低下を検出するなどして、複数のファンが正常に動作しているか否かを常時監視する検出回路（ファン回転数低下検出回路）を設ける必要がある。
【０００３】
一般に、ファンは、その回転数に応じて周期が変化するパルス信号を出力するように構成されているため、カウンタなどによってパルス信号のパルス数を計数すれば、その回転数を検出することができる。従って、各ファンから出力されるパルス信号をそれぞれカウンタにより計数し、それらの計数値が所定値以上あるか否かに基づいてファンの回転数低下の有無、つまりファンが正常に動作しているか否かを検出することが可能である。ただし、このような構成では、監視対象のファンの数が増えると、必要なカウンタの数も同じだけ増加するため、検出回路を構成する部品点数が多くなる。
【０００４】
このような部品点数増加の問題を解消するため、各ファンから出力されるパルス信号を入力するマルチプレクサを設ける構成、各ファンから出力されるパルス信号の入力を一定の時間間隔でスイッチなどによって時分割に切り替える構成などが考えられている。しかしながら、このような構成では、ファンの数と同じ入力数を持つマルチプレクサや、ファンの数と同じ数のスイッチが必要になる。また、上述したいずれの構成であっても、ファンから出力されるパルス信号をカウンタへと導くための信号線は、ファンの数と同数だけ必要となる。そのため、装置の構成が複雑化するとともに、回転数低下の検出精度、ひいては装置の信頼性が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−１３６０７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、構成が複雑化することなく、ファンの回転数低下を精度よく検出することができるファン回転数低下検出回路およびそのファン回転数低下検出回路を備えたファン駆動システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態のファン回転数低下検出回路は、複数のファンにおける回転数低下を検出するものであって、信号合成部、パルス幅測定部、検出部および信号出力部を備えている。信号合成部は、複数のファンのうち、いずれか２つのファンから出力される回転数に応じて周期が変化するパルス信号を入力し、それらパルス信号の論理和を表す合成パルス信号を出力する。パルス幅測定部は、合成パルス信号のパルス幅を測定する。検出部は、所定の検出期間内にパルス幅測定部によって測定されたパルス幅から、最も幅の狭い第１パルス幅と、２番目に幅の狭い第２パルス幅とを抽出し、それら第１パルス幅および第２パルス幅に基づいて、２つのファンの回転数低下を検出する。信号出力部は、検出部により回転数低下が検出されると、回転数低下が検出されたことを表す回転数低下信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態を示すもので、ファン回転数低下検出回路の概略構成を示すブロック図
【図２】回転速度が速いほうのパルス信号のON幅が合成パルス信号に現れる一例を示す図
【図３】回転速度が遅いほうのパルス信号のON幅が合成パルス信号に現れる一例を示す図
【図４】第１ケースにおける各パルス信号を示す図
【図５】第２ケースにおける各パルス信号を示す図
【図６】第３ケースにおける各パルス信号を示す図
【図７】第４ケースにおける各パルス信号を示す図
【図８】各ケースにおける第１ON幅、第２ON幅および比ｐを表す図（その１）
【図９】各ケースにおける第１ON幅、第２ON幅および比ｐを表す図（その２）
【図１０】各ケースにおける第１ON幅、第２ON幅および比ｐを表す図（その３）
【図１１】各ケースにおける第１ON幅、第２ON幅および比ｐを表す図（その４）
【図１２】第２の実施形態を示すもので、ファン駆動システムの概略構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図１１を参照して説明する。
図１に示すファン回転数低下検出回路１（以下、検出回路１とも称す）は、例えばインバータ装置に設けられる複数のファン（図１には符号２、３を付して２つだけを示す）における回転数（回転速度）の低下を検出する。上記複数のファンは、２つずつのグループに分けられている。そして、検出回路１は、それらグループ毎に回転数の低下を検出する。なお、図１では、１つのグループを構成するファン２、３の回転数低下を検出するための構成部分を抽出して示している。また、同一グループを構成する２つのファンは、互いに同じ定格回転数となっている。
【００１０】
ファン２、３は、図示しない駆動部から与えられる駆動信号に基づいて駆動される。ファン２、３は、その回転数に応じて周期が変化するパルス信号Ｐａ、Ｐｂを出力する。また、パルス信号Ｐａ、Ｐｂは、ファン２、３がロックした場合（＝回転数がゼロの場合）、Ｈレベル（正論理を表すレベル）に固定されるようになっている。
【００１１】
なお、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティ（この場合、ONデューティ）は５０％となるように設計されているが、実際には４０〜６０％の範囲で変動する（ばらつきがある）。図１に示すように、ファン２、３においてパルス信号Ｐａ、Ｐｂを出力する出力回路は、ＮＰＮトランジスタによるオープンコレクタ出力となっている。ファン２、３から出力されるパルス信号Ｐａ、Ｐｂは、信号線４、５を通じて検出回路１に与えられる。
【００１２】
検出回路１は、論理回路６（信号合成部に相当）および制御回路７を備えている。論理回路６は、信号線４、５を結線することにより、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの論理和を表す合成パルス信号Ｐｃを得るワイヤードＯＲである。論理回路６から出力される合成パルス信号Ｐｃは、制御回路７に与えられる。
【００１３】
制御回路７は、マイクロコンピュータを主体に構成されている。制御回路７は、所定のプログラムが実行されることにより、パルス幅測定部８、検出部９および信号出力部１０としての機能を実現する。パルス幅測定部８は、制御回路７が備えるカウンタ（タイマ）を用いて論理回路６から与えられる合成パルス信号Ｐｃのパルス幅を測定する。なお、ここで言うパルス幅は、合成パルス信号ＰｃがＨレベル（正論理を表すレベル）であるときの幅であり、以降の説明ではON幅とも呼ぶ。パルス幅測定部８によるON幅の測定結果を表すデータは、検出部９に与えられる。
【００１４】
検出部９は、所定の検出期間（例えば３０分）内に、パルス幅測定部８によって測定されたON幅の中から、最も幅の狭い第１ON幅Ｗ１（第１パルス幅に相当）と、２番目に幅の狭い第２ON幅Ｗ２（第２のパルス幅に相当）を抽出し、それらON幅Ｗ１、Ｗ２に基づいて、２つのファン２、３における回転数の低下を検出する（詳細は後述する）。信号出力部１０は、検出部９により回転数の低下が検出されると、回転数低下が検出されたことを表す回転数低下信号Ｓａを出力する。
【００１５】
なお、検出部９による第２ON幅Ｗ２の抽出については、次のような点において注意が必要である。すなわち、前述したとおり、パルス幅測定部８は、カウンタを用いて合成パルス信号ＰｃのON幅を測定している。そのため、カウンタの分解能によっては、実際には同一のON幅であっても、その測定値としては測定の度に毎回微妙に異なる可能性がある。そうすると、最も幅の狭い同一のON幅を測定した測定値のうち、最も小さい値が第１ON幅Ｗ１として抽出され、２番目に小さい値が第２ON幅Ｗ２として抽出されてしまい、本来、２番目に幅の狭いON幅が第２ON幅Ｗ２として抽出されないおそれがある。
【００１６】
そこで、第１ON幅Ｗ１を抽出した後、残りのON幅Ｗの中から、下記（１）式の条件に該当するON幅を第２ON幅Ｗ２の抽出対象から除外する。ただし、βはパルス幅測定部８による測定の誤差を補償するためのものであり、数％程度の値に設定される。
Ｗ／Ｗ１＜１＋β％            …（１）
上記（１）式に示すように、第１ON幅Ｗ１との比が「１」に近いもの、つまり第１ON幅Ｗ１との幅の差が比較的小さいものを第２ON幅Ｗ２の抽出対象から除外すれば、第２ON幅Ｗ２として本来抽出されるべきON幅を抽出することが可能となる。
【００１７】
検出部９による回転数低下の検出動作は、ファン２、３の駆動が開始されて、それらの回転状態が安定した後、上記検出期間毎に繰り返し実行される。また、ファン２、３の駆動が停止されると、検出部９による回転数低下の検出動作の実行も停止される。このようにする理由は、ファン２、３の駆動停止後に検出動作が継続されると、劣化や故障とは無関係に生じる回転数低下（駆動が停止された後に必ず起こる回転数低下）を検出する誤検出が生じるからである。このように、検出回路１は、ファン２、３の劣化や故障などに起因する回転数低下を検出するものである。
【００１８】
また、検出部９は、合成パルス信号Ｐｃに基づいて、２つのファン２、３のファンロックを検出する。具体的には、検出部９は、合成パルス信号ＰｃがＨレベルに固定された状態が所定期間継続すると、２つのファン２、３のうち少なくとも一方がファンロックしたと判断する。信号出力部１０は、検出部９によりファンロックが検出されると、ファンロックが検出されたことを表す故障検出信号Ｓｂを出力する。
【００１９】
続いて、検出部９による回転数低下の検出方法について詳述する。
ファン２、３から出力されるパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅が分かれば、それらON幅と、定格回転時におけるパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅（仕様値）とを比較することにより、ファン２、３における回転数低下を判断することができる。しかし、検出回路１には、パルス信号Ｐａ、Ｐｂが入力されていないため、パルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅を直接測定することはできない。その代り、検出回路１には、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの論理和を表す合成パルス信号Ｐｃが入力されている。そこで、本実施形態では、合成パルス信号ＰｃのON幅に基づいてファン２、３における回転数低下を判断する。
【００２０】
前述したように、ファン２、３は、互いに同一の定格回転数を持つファンであるが、実際に動作する際には必ずしも定格回転数どおりの回転数で回転するとは限らず、それらの回転数が完全に一致することはほとんどない。つまり、互いに同一の定格回転数を持つファン２、３から出力されるパルス信号Ｐａ、Ｐｂは、ファン２、３が正常に動作している状態であっても、周期（ON幅）が完全に一致することなく、多少異なるものとなる。また、パルス信号Ｐａ、Ｐｂは、ファン２、３においてそれぞれ独自のタイミングで生成されるものであるため、同期していない。そのため、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は時間の経過とともに随時変化する。そして、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係が以下の条件を満たすとき、合成パルス信号Ｐｃにパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅が現れることになる。
【００２１】
なお、この場合、ファン２の回転速度（回転数）に比べてファン３の回転速度（回転数）のほうが遅くなっている、つまりパルス信号ＰａのON幅に比べてパルス信号ＰｂのON幅のほうが広くなっているものと仮定している。
【００２２】
「１」回転速度が速いほうのパルス信号のON幅が合成パルス信号に現れる条件
図２に示すように、パルス信号ＰａのON幅がパルス信号ＰｂのOFF幅（負論理を表すレベル＝Ｌレベルであるときの幅）より小さい場合、合成パルス信号Ｐｃにパルス信号ＰａのON幅が現れる。すなわち、合成パルス信号Ｐｃにパルス信号ＰａのON幅ａonが現れる条件は、下記（２）式のように表すことができる。ただし、パルス信号ＰｂのデューティをＤｂとし、パルス信号ＰｂのOFF幅をｂoffとしている。
ａon＜（ｂon／Ｄｂ）−ｂon＝ｂoff            …（２）
【００２３】
「２」回転速度が遅いほうのパルス信号のON幅が合成パルス信号に現れる条件
図３に示すように、パルス信号Ｐｂの立ち上がりおよび立ち下がりがパルス信号ＰａのOFF幅の期間に存在する場合、合成パルス信号Ｐｃにパルス信号ＰｂのON幅が現れる。すなわち、合成パルス信号Ｐｃにパルス信号ＰｂのON幅ｂonが現れる条件は、下記（３）式のように表すことができる。ただし、パルス信号ＰａのデューティをＤａとしている。また、ｎは０または正の整数である。
ａon＋ｎ×（ａon／Ｄａ）＜ｂon＜（ｎ＋２）×（ａon／Ｄａ）−ａon  …（３）
【００２４】
上述した条件下において合成パルス信号Ｐｃに現れるパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅は、それぞれ検出期間内に測定される合成パルス信号ＰｃのON幅のうち、最も幅の狭いものおよび２番目に幅の狭いものとなる。しかし、上記条件を満たさない場合、第１ON幅Ｗ１および第２ON幅Ｗ２からパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅を得ることはできない。そこで、パルス信号Ｐａ、Ｐｂがどのような関係になっているとき、ON幅Ｗ１、Ｗ２がパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅と一致するかについて、具体的な例を挙げて以下に説明する。
【００２５】
「１」第１ケース
パルス信号Ｐａ、Ｐｂが図４に示すような関係であるとき、パルス信号ＰａのON幅は、合成パルス信号Ｐｃに現れない。なぜなら、このとき、パルス信号ＰａのON幅ａonとパルス信号ＰｂのON幅ｂonとは、下記（４）式に示す関係となっており、前述した（２）式の条件を満たしていないからである。なお、（５）式は、（４）式を変形したものである。
ａon＞（ｂon／Ｄｂ）−ｂon                  …（４）
ｂon＜（ａ×Ｄｂ）／（１−Ｄｂ）            …（５）
【００２６】
この場合、パルス信号ＰａのON幅の期間がパルス信号ＰｂのON幅の期間に完全に含まれたときの合成パルス信号ＰｃのON幅が最も狭くなる。従って、第１ON幅Ｗ１は、「ｂon」となる。また、パルス信号ＰａのON幅の期間がパルス信号ＰｂのON幅の期間から若干はみ出したときの合成パルス信号ＰｃのON幅が２番目に狭くなる。従って、第２ON幅Ｗ２は「ｂon＋α」（ただし、αはほとんどゼロであり、上述した若干はみ出した部分の長さ）となる。
【００２７】
「２」第２ケース
第１ケースよりもパルス信号ＰｂのON幅が広くなって、パルス信号Ｐａ、Ｐｂが図５に示すような関係になると、パルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅が合成パルス信号Ｐｃに現れる。なぜなら、このとき、パルス信号ＰａのON幅ａonとパルス信号ＰｂのON幅ｂonとは、下記（６）式に示す関係となっており、前述した（２）式および（３）式の条件を満たしているからである。
（ａ×Ｄｂ）／（１−Ｄｂ）＜ｂon＜（２×ａon／Ｄａ）−ａon      …（６）
【００２８】
この場合、パルス信号ＰａのON幅の期間とパルス信号ＰｂのOFF幅の期間とが重なるときの合成パルス信号ＰｃのON幅が最も狭くなる。従って、第１ON幅は、「ａon」となる。また、パルス信号Ｐｂの立ち上がりおよび立ち下がりがパルス信号ＰａのOFF幅の期間に存在するときの合成パルス信号ＰｃのON幅が２番目に狭くなる。従って、第２ON幅Ｗ２は、「ｂon」となる。
【００２９】
「３」第３ケース
第２ケースよりもパルス信号ＰｂのON幅が広くなって、パルス信号Ｐａ、Ｐｂが図６に示すような関係になると、パルス信号ＰａのON幅ａonが合成パルス信号Ｐｃに現れるものの、パルス信号ＰｂのON幅は、合成パルス信号Ｐｃに現れない。なぜなら、このとき、パルス信号ＰａのON幅ａonとパルス信号ＰｂのON幅ｂonとは、下記（７）式に示す関係となっている。つまり、前述した（２）式の条件を満たしているものの、（３）式の条件を満たしていないからである。
（２×ａon／Ｄａ）−ａon＜ｂon＜ａ＋（ａ／Ｄａ）            …（７）
【００３０】
この場合、パルス信号ＰａのON幅の期間とパルス信号ＰｂのOFF幅の期間とが重なるときの合成パルス信号ＰｃのON幅が最も狭くなる。従って、第１ON幅は、「ａon」となる。また、パルス信号Ｐｂの立ち上がりおよび立ち下がりがパルス信号ＰａのON幅の期間に存在するときの合成パルス信号ＰｃのON幅が２番目に狭くなる。従って、第２ON幅Ｗ２は、「ａon＋（ａon／Ｄａ）」となる。
【００３１】
「４」第４ケース
第３ケースよりもパルス信号ＰｂのON幅が広くなって、パルス信号Ｐａ、Ｐｂが図７に示すような関係になると、パルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅が合成パルス信号Ｐｃに現れる。なぜなら、このとき、パルス信号ＰａのON幅ａonとパルス信号ＰｂのON幅ｂonとは、下記（８）式に示す関係となっており、前述した（２）式および（３）式の条件を満たしているからである。
ａon＋（ａon／Ｄａ）＜ｂon＜（３×ａon／Ｄａ）−ａon      …（８）
【００３２】
この場合、パルス信号ＰａのON幅の期間とパルス信号ＰｂのOFF幅の期間とが重なるときの合成パルス信号ＰｃのON幅が最も狭くなる。従って、第１ON幅は、「ａon」となる。また、パルス信号Ｐｂの立ち上がりおよび立ち下がりがパルス信号ＰａのOFF幅の期間に存在するときの合成パルス信号ＰｃのON幅が２番目に狭くなる。従って、第２ON幅Ｗ２は、「ｂon」となる。
【００３３】
上述した各ケースについての説明では、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティが変動する点について考慮していない。そこで、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティの変動（４０％〜６０％）を考慮した上で、各ケースをまとめると、図８〜図１１に示す表のとおりとなる。なお、図８〜図１１には、各ケースのそれぞれにおける第１ON幅Ｗ１、第２ON幅Ｗ２および第１ON幅Ｗ１および第２ON幅Ｗ２の比ｐ（＝Ｗ２／Ｗ１）が示されている。
【００３４】
図８は、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティがいずれも５０％以上の場合（Ｄａ＝５０〜６０％、Ｄｂ＝５０〜６０％）である。図８の第１ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（９）式のように表すことができる。ただし、デューティＤｂを６０％としている。
ｂon＜３×（ａon／２）            …（９）
この場合、比ｐ（＝（ｂ＋α）／ｂ）は、１に近い値となる（ｐ≒１）。
【００３５】
図８の第２ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（１０）式のように表すことができる。ただし、デューティＤａ、Ｄｂをいずれも５０％としている。
ａon＜ｂon＜３×ａon            …（１０）
この場合、比ｐ（＝ｂ／ａ）は、１から３の間の値となる（１＜ｂ／ａ＜３）。
【００３６】
図８の第３ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（１１）式のように表すことができる。ただし、デューティＤａを６０％としている。
（７／３）×ａon＜ｂon＜（８／３）×ａon            …（１１）
この場合、比ｐ（＝（ａon＋（ａon／Ｄａ））／ａon）は、８／３より大きい値となる（１＋（１／Ｄａ）＞８／３）。
【００３７】
図８の第４ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（１２）式のように表すことができる。ただし、デューティＤａを６０％としている。
（８／３）×ａon＜ｂon＜４×ａon            …（１２）
この場合、比ｐ（＝ｂ／ａ）は、８／３より大きい値となる（ｂ／ａ＞８／３）。
【００３８】
図９は、パルス信号Ｐａのデューティが５０％以上であり、パルス信号Ｐｂのデューティが５０％以下の場合（Ｄａ＝５０〜６０％、Ｄｂ＝４０〜５０％）である。なお、この場合、第１ケースは存在しない。なぜなら、上記（５）式においてデューティＤｂを４０％とすると、当該式が成立しなくなるからである。図９の第２〜第４ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係および比ｐは、図８の第２〜第４ケースにおけるものと同様である。
【００３９】
図１０は、パルス信号Ｐａのデューティが５０％以下であり、パルス信号Ｐｂのデューティが５０％以上の場合（Ｄａ＝４０〜５０％、Ｄｂ＝５０〜６０％）である。なお、この場合、第３ケースは存在しない。なぜなら、上記（７）式においてデューティＤａを４０％とすると、当該式が成立しなくなるからである。図１０の第１ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係および比ｐは、図８の第１ケースにおけるものと同様である。
【００４０】
図１０の第２ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（１３）式のように表すことができる。ただし、デューティＤａを４０％とし、デューティＤｂを５０％としている。
ａon＜ｂon＜４×ａon            …（１３）
この場合、比ｐ（＝ｂ／ａ）は、１から４の間の値となる（１＜ｂ／ａ＜４）。
【００４１】
図１０の第４ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係は、下記（１４）式のように表すことができる。ただし、デューティＤａを５０％としている。
３×ａon＜ｂon＜５×ａon            …（１４）
この場合、比ｐ（＝ｂ／ａ）は、３より大きい値となる（ｂ／ａ＞３）。
【００４２】
図１１は、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティがいずれも５０％以下の場合（Ｄａ＝４０〜５０％、Ｄｂ＝４０〜５０％）である。なお、この場合、第１ケースは存在しない。なぜなら、上記（５）式においてデューティＤｂを４０％とすると、当該式が成立しなくなるからである。また、この場合、第３ケースは存在しない。なぜなら、上記（７）式においてデューティＤａを４０％とすると、当該式が成立しなくなるからである。図１１の第２ケースおよび第４ケースにおけるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの関係および比ｐは、図１０の第２ケースおよび第４ケースにおけるものと同様である。
【００４３】
さて、ファン２、３において目詰まり、劣化などが生じて回転数が低下すると、出力されるパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅および周期が正常時に比べて長くなる。ただし、ファン２、３が同時に目詰まり、劣化などを起こすことは考えにくく、多くの場合、いずれか一方が目詰まり、劣化などを起こした場合、他方は未だ正常であると考えらえる。つまり、ファン２、３のうち、いずれか一方の回転数が低下したとき、他方の回転数は概ね定格回転数に一致していると考えられる。従って、ファン２、３のON幅の比（＝長いほうのON幅／短いほうのON幅）が１に近い場合には回転数低下が生じている可能性が低いと考えられ、上記比が１よりも大きければ大きいほど回転数低下が生じている可能性が高いと考えられる。
【００４４】
また、上述したように、第２ケースおよび第４ケースの場合、合成パルス信号Ｐｃの第１ON幅Ｗ１および第２ON幅Ｗ２の比ｐは、ファン２、３のON幅の比（ｂ／ａ）と一致する。従って、第２ケースおよび第４ケースの場合、比ｐの値に基づいて回転数低下の判断を行うことが可能となる。なお、第２ケースの場合、ｐの値は１から４の間の値となる（１＜ｐ＜４）。また、第４ケースの場合、ｐの値は８／３より大きい（ｐ＞８／３）。
【００４５】
一方、第１ケースおよび第３ケースの場合、比ｐは、それぞれ「１＋（１／Ｄａ）」、「（ｂ＋α）／ｂ」となり、ファン２、３のON幅の比と一致しない。しかし、第１ケースでは、図５に示すように、ファン３のON幅ｂonは、ファン２のON幅ａonに対して多少長くなっている程度である。つまり、第１ケースの場合、まだ回転数低下と判断する必要がないと考えられる。なお、この場合、ｐの値は概ね１（ｐ≒１）である。一方、第３ケースでは、図７に示すように、ファン３のON幅ｂonは、ファン２のON幅ａonに対して十分に長くなっている。つまり、第３ケースの場合、回転数低下と判断する必要があると考えられる。なお、この場合、ｐの値は、８／３より大きい（ｐ＞８／３）。
【００４６】
このようなことを踏まえ、本実施形態では、ｐの値が７／３（判定閾値に相当）を超えた場合には、２つのファン２、３のうち一方の回転数が低下したと判断し、７／３以下である場合には、後述する回転数低下判定を行うようにしている。このようにすれば、第１ケースおよび第２ケースである場合には、回転数低下判定が行われる。また、第３ケースおよび第４ケースである場合には、ｐの値が８／３より大きいため、必ず回転数低下と判断される。なお、判定閾値は８／３よりも小さい値であれば適宜変更可能である。
【００４７】
回転数低下判定は、下記（１５）式に基づいて行われる。ただし、ファン２、３の定格回転時に出力されるパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅をＷｄとする。
Ｗ２≧Ｗｄ×（１／Ｘ％）            …（１５）
【００４８】
上記（１５）式に示すように、第２ON幅Ｗ２が、ファン２、３の定格回転時に出力するパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅Ｗｄの「１／Ｘ％」倍の値（低下判定値）以上であれば、ファン２、３のうち一方の回転数が低下したと判断される。このようにすれば、回転数が定格時のＸ％にまで低下した場合、回転数が低下したと判断されることになる。一方、第２ON幅Ｗ２が、低下判定値未満であれば、回転数が低下したと判断されない。なお、低下判定値、つまりＸ％の値は、判定閾値の逆数（例えば、３／７≒４２．８６％）よりも大きい値であれば、適宜変更可能である。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
検出回路１は、複数のファンを２つずつのグループに分け、それらグループ毎に回転数の低下を検出するもので、２つのファン２、３から出力されるパルス信号Ｐａ、Ｐｂの論理和を表す合成パルス信号Ｐｃを出力する論理回路６と、合成パルス信号Ｐｃに基づいてファン２、３の回転数低下を検出する制御回路７とを備えている。制御回路７は、合成パルス信号ＰｃのON幅を測定するとともに、検出期間内に測定されたON幅の中から最も幅の狭い第１ON幅Ｗ１および２番目に幅の狭い第２ON幅Ｗ２を抽出し、それらON幅Ｗ１、Ｗ２およびそれらの比ｐに基づいて、２つのファン２、３における回転数の低下を検出する。
【００５０】
このような構成によれば、従来ではファンの数と同数だけ必要であったカウンタ、スイッチや、ファンからのパルス信号をカウンタに導くための信号線の数を半分に減らした上で、２つのファン２、３における回転数の低下を検出することができる。従って、本実施形態によれば、構成が複雑化することなく、複数のファンの回転数低下を精度よく検出することができる。また、パルス信号Ｐａ、Ｐｂの論理和を表す合成パルス信号Ｐｃを得るための論理回路６は、信号線４、５を結線するだけで構成可能なワイヤードＯＲであるため、構成が一層簡単化されるという効果が得られる。また、パルス信号をカウンタに導くための信号線の数が半減することにより、回転数低下検出についての信頼性が向上する効果も得られる。
【００５１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について図１２を参照して説明する。
図１２に示すように、ファン駆動システム２１は、第１の実施形態の検出回路１、検出回路１により回転数低下の検出が行われるファン２、３、ファン駆動部２２およびファン制御部２３を備えている。
【００５２】
ファン駆動部２２は、ファン制御部２３から与えられる駆動指令に従い、ファン２、３に対して駆動信号を出力することにより、ファン２、３を駆動する。ファン制御部２３は、ファン駆動部２２の動作を制御する。ファン制御部２３には、検出回路１の信号出力部１０から出力される回転数低下信号Ｓａおよび故障検出信号Ｓｂが与えられている。検出回路１は、合成パルス信号ＰｃのON幅Ｙを表すデータ（図示略）をファン制御部２３に出力するようになっている。
【００５３】
ファン制御部２３は、回転数低下信号Ｓａが与えられると、次のようにしてファン２、３のいずれの回転数が低下したのかを特定する。すなわち、ファン制御部２３は、回転数低下信号Ｓａが与えられると、ファン２、３のうちいずれか一方のファン、例えばファン３の駆動を停止するようにファン駆動部２２の動作を制御する。この場合、他方のファンであるファン２だけが駆動されているため、検出回路１において得られる合成パルス信号Ｐｃは、パルス信号Ｐａそのものとなる。
【００５４】
このような状態で、ファン制御部２３は、検出回路１から与えられるデータから合成パルス信号ＰｃのON幅Ｙを取得する。そして、ファン制御部２３は、下記（１６）に基づいて、ファン２の回転数ｍを求める。ただし、ｚは、１回転毎に出力されるパルス数であり、ファン２、３の仕様により定まっている。また、Ｄは、パルス信号Ｐａ、Ｐｂのデューティ（ONデューティ）の仕様値（５０％）である。
ｍ[min−１]＝６０／（ｚ・（Ｙ／Ｄ））            …（１６）
【００５５】
ファン制御部２３は、上記（１６）式に基づいて求めたファン２の回転数ｍと、ファン２の定格回転時の回転数（定格回転数）とを比較し、回転数ｍが定格回転数よりも所定値以上低い場合、ファン２において回転数低下が生じていると特定する。また、ファン制御部２３は、回転数ｍが定格回転数よりも所定値以上低くない場合、ファン３において回転数低下が生じていると特定する。そして、ファン制御部２３は、ユーザに対し、上記したようにして特定されたファンの回転数が低下していることを報知する所定の報知動作を実行する。
【００５６】
ファン制御部２３は、故障検出信号Ｓｂが与えられると、次のようにしてファン２、３のいずれにおいてファンロックが発生したのかを特定する。すなわち、ファン制御部２３は、故障検出信号Ｓｂが与えられると、ファン２、３のうちいずれか一方のファン、例えばファン３の駆動を停止するようにファン駆動部２２の動作を制御する。このとき、合成パルス信号ＰｃがＨレベルに固定された状態からパルス状に変化した場合、ファン制御部２３は、ファン３においてファンロックが生じていると特定する。
【００５７】
また、合成パルス信号ＰｃがＨレベルに固定された状態が継続する場合、ファン制御部２３は、他方のファンであるファン２においてファンロックが生じていると特定する。さらに、この場合、ファン３においてもファンロックが生じている可能性がある。そこで、ファン制御部２３は、ファン２の駆動を停止するとともにファン３を駆動するようにファン駆動部２２の動作を制御する。この状態において、合成パルス信号Ｐｃがパルス状である場合、ファン制御部２３は、ファン３においてはファンロックが生じていないと判断する。一方、合成パルス信号ＰｃがＨレベルに固定された状態である場合、ファン制御部２３は、ファン３においてもファンロックが生じていると判断する。そして、ファン制御部２３は、ユーザに対し、上記したようにして特定されたファンにおいてファンロックが発生していることを報知する所定の報知動作を実行する。
【００５８】
また、ファン制御部２３は、ファン駆動システム２１の起動時、２つのファン２、３を１つずつ駆動するようにファン駆動部２２の動作を制御する。そして、ファン制御部２３は、それぞれのファン２、３を駆動した状態における合成パルス信号ＰｃのON幅Ｙに基づいて、ファン２、３における回転数低下およびファンロックの有無を確認する。なお、回転数低下およびファンロックの有無については、前述した方法と同様の方法を採用すればよい。そして、ファン制御部２３は、ファン２、３のいずれにおいても回転数低下およびファンロックが発生していないことが確認されると、通常の動作状態へと移行する。また、ファン制御部２３は、ファン２、３の少なくとも一方において回転数低下またはファンロックが発生していることが確認されると、そのような異常をユーザに対して報知する所定の報知動作を実行する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態のファン駆動システム２１では、検出回路１においてファン２、３のいずれかにおいて回転数低下またはファンロックが発生したことが検出されると、ファン２、３のうち一方の駆動が停止され、その状態で出力される合成パルス信号ＰｃのON幅Ｙに基づいてファン２、３のうち他方の回転数が検出され、その検出値およびファン２、３の定格回転数の比較により、回転数低下またはファンロックが発生したファンが特定される。このようにすれば、ユーザは、複数のファンのうち、どのファンにおいて劣化、故障などが生じているかを知ることができ、ファンのメンテナンスを行う上でのユーザの利便性が向上する。
【００６０】
また、ファン駆動システム２１では、起動時、２つのファン２、３が１つずつ駆動され、それぞれのファン２、３が駆動された状態における合成パルス信号ＰｃのON幅Ｙに基づいて、ファン２、３における回転数低下およびファンロックの有無が確認される。そして、ファン２、３のいずれにおいても回転数低下およびファンロックが発生していないことが確認されると通常の動作状態へと移行し、ファン２、３の少なくとも一方において回転数低下またはファンロックが発生していることが確認されると、そのような異常がユーザに対して報知される。このような構成によれば、システムの起動時、複数のファンに異常が生じていないことが確認された場合だけ、通常の動作が行われるため、システムの安全性および信頼性が一層高まる効果が得られる。
【００６１】
（その他の実施形態）
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００６２】
ファン２、３の出力段（出力回路）は、オープンドレイン出力であってもよいし、その他の方式であってもよい。ただし、ファン２、３の出力段として、その他の方式を用いる場合、信号合成部としては、ワイヤードＯＲではなく、ＯＲゲート（論理回路）を設ける必要がある。また、信号合成部としては、２つのファン２、３から出力されるパルス信号の論理和を表す合成パルス信号Ｐｃを出力するものであればよい。従って、信号合成部は、ＯＲまたはＡＮＤを含む論理回路により構成することができる。信号合成部としてＡＮＤを含む論理回路を採用する場合、２つのパルス信号の論理和を表す合成パルス信号Ｐｃが得られるようにＡＮＤゲートおよび反転ゲートを組み合わせた構成とすればよい。
【００６３】
検出部９は、パルス幅測定部８により測定されたON幅のうち、２つのファン２、３が定格回転時に出力するパルス信号Ｐａ、ＰｂのON幅（仕様値）以下に設定された除外判定値未満のON幅は、第１ON幅Ｗ１および第２ON幅Ｗ２として抽出する対象から除外するようにしてもよい。このようにすれば、例えば信号線４、５などに重畳するノイズなどの影響による誤検出の発生を防止することができる。
【００６４】
ファン２、３がロックした場合（＝回転数がゼロの場合）にパルス信号Ｐａ、ＰｂがＬレベル（負論理を表すレベル）に固定される仕様である場合には、ファンロックの検出方法を以下のように変更すればよい。すなわち、検出部９は、合成パルス信号ＰｃがＬレベルに固定された状態、または合成パルス信号ＰｃのON幅が一定である状態が所定期間継続すると、２つのファン２、３のうち少なくとも一方がファンロックしたと判断すればよい。合成パルス信号ＰｃのON幅が一定であるか否かの判定としては、例えば次のような方法を採用することができる。すなわち、検出部９は、所定期間内においてパルス幅測定部８により測定された合成パルス信号ＰｃのON幅のうち、最も広いON幅（Ｗmax）と、最も狭いON幅（Ｗmin）とを抽出し、それらの比（＝Ｗmax／Ｗmin）が所定値（例えば２）未満であれば、ON幅が一定であると判定する。なお、上記所定値としては、２に限らずともよく、１より大きい値であれば適宜変更可能である。
【００６５】
ファン２、３がロックした場合にパルス信号Ｐａ、ＰｂがＬレベルに固定される仕様である場合、ファン制御部２３は、次のようにしてファン２、３のいずれにおいてファンロックが発生したのかを特定すればよい。すなわち、ファン制御部２３は、故障検出信号Ｓｂが与えられた際、合成パルス信号ＰｃがＬレベルに固定された状態である場合、ファン２、３の双方においてファンロックが生じていると特定する。また、ファン制御部２３は、故障検出信号Ｓｂが与えられた際、合成パルス信号ＰｃのON幅が一定である場合、ファン２、３のうち一方のファン（例えばファン３）の駆動を停止するようにファン駆動部２２の動作を制御する。このとき、合成パルス信号Ｐｃに変化がない（ON幅が一定のままである）場合、ファン制御部２３は、一方のファン（ファン３）においてファンロックが生じていると特定する。また、合成パルス信号ＰｃがＬレベルに固定された状態に変化した場合、ファン制御部２３は、他方のファン（ファン２）においてファンロックが生じていると特定する。
【００６６】
上記各実施形態における回転数低下の検出方法は、互いに同一の定格回転数を持つ２つのファンを対象としたものであったが、互いに異なる定格回転数を持つ２つのファンを対象としてもよい。ただし、その場合、２つのファンの定格回転数の違いを反映するように、各判断を行うための条件式などに適宜補正を行う必要がある。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
図面中、１はファン回転数低下検出回路、２、３はファン、６は論理回路（信号合成部）、８はパルス幅測定部、９は検出部、１０は信号出力部、２１はファン駆動システム、２２はファン駆動部、２３はファン制御部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014222058.tif 000009
【図８】
2014222058.tif 000010
【図９】
2014222058.tif 000011
【図１０】
2014222058.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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