(57)【要約】【課題】複数のファンを組み合わせて使用する場合、特にスクリューファンを構成する場合に、信号出力回路を工夫することによって１個のファンとの結線互換性の確保を容易にする。【解決手段】各ファンに供給される電源用の２本の電線を並列接続して共通の２本の電源用電線Ｖｃｃ，ＧＮＤとすると共に、各ファンから出力される異常検出信号ＲＤの論理和信号を生成し、複数のファンのうちの１つから出力される回転数検出信号ＦＧと異常検出信号ＲＤの論理和信号とを合成して１本の信号出力ＳＩＧとし、合計３本の電線で複数のファンと制御側との電気接続をとる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のファンを制御側に接続するための結線方法であって、各ファンに供給される電源用の２本の電線を並列接続して共通の２本の電源用電線とすると共に、各ファンから出力される異常検出信号の論理和信号を生成して１本の信号出力とし、合計３本の電線で前記複数のファンと前記制御側との電気接続をとることを特徴とする複数ファンの結線方法。
【請求項２】
複数のファンを制御側に接続するための結線方法であって、各ファンに供給される電源用の２本の電線を並列接続して共通の２本の電源用電線とすると共に、各ファンから出力される異常検出信号の論理和信号を生成し、前記複数のファンのうちの１つから出力される回転数検出信号と前記異常検出信号の論理和信号とを合成して１本の信号出力とし、合計３本の電線で前記複数のファンと前記制御側との電気接続をとることを特徴とする複数ファンの結線方法。
【請求項３】
前記異常検出信号の論理和信号が正常レベルのときは前記回転数検出信号である矩形波信号が前記信号出力としてそのまま出力され、前記異常検出信号の論理和信号が異常レベルの時は前記回転数検出信号の出力が抑制されることを特徴とする
請求項２記載の複数ファンの結線方法。
【請求項４】
複数の軸流ファンが軸方向に並べられ互いに固定されてなるスクリューファンユニットであって、
前記複数の軸流ファンのそれぞれは、軸線周りに回転する複数の羽根を有するインペラーと、該インペラーを回転駆動するモーターと、該モーターの駆動回路が実装された回路基板と、前記インペラー、前記モーター及び前記回路基板を収容する外装ケースとを備え、前記回路基板に駆動用電源が供給されると共に前記回路基板から異常検出信号が出力され、
前記複数の軸流ファンのそれぞれの回路基板の駆動用電源ラインが並列接続されて共通の２本の電源用電線として引き出されると共に、前記複数の軸流ファンのそれぞれの回路基板から出力される異常検出信号の論理和信号が１本の信号出力として引き出され、合計３本の電線が制御側との接続用として引き出されていることを特徴とするスクリューファンユニット。
【請求項５】
前記複数の軸流ファンの回路基板のうちの１つから回転数検出信号が出力され、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とが合成されて１本の信号出力として引き出されることを特徴とする
請求項４記載のスクリューファンユニット。
【請求項６】
前記異常検出信号の論理和信号を生成し、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とを合成する回路が実装された回路基板を有することを特徴とする
請求項５記載のスクリューファンユニット。
【請求項７】
前記異常検出信号の論理和信号を生成し、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とを合成する回路が、前記複数の軸流ファンの回路基板のうちの１つに実装されていることを特徴とする
請求項５記載のスクリューファンユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のファンを制御側に接続するための結線方法に関し、特に複数の軸流ファンを直列に配置してなるスクリューファンユニットの結線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピューター等の電子機器では、マイクロプロセッサやグラフィック用ＬＳＩ等の発熱の大きい電子部品の放熱を効率的に行うことが重要である。このため、電子部品や筐体に冷却用ファンを取り付けることが多い。特に、筐体に取り付けられる冷却ファンは、電子機器の大きさに応じた送風能力及び静圧が要求される。このような冷却用ファンには、大きく分けて軸流ファンと遠心ファンとがある。軸流ファンは簡単な構造で優れた風量特性を得ることができる。遠心ファンは、軸流ファンに比べて静圧特性が優れている。
【０００３】
より大きい風量特性を得るために、複数の軸流ファンを筐体に横方向に並べて取り付けて並列運転を行うことがある。また、特許文献１から３に記載されているように、複数の軸流ファンを軸方向に重ねるように配置して１つのユニットとしたものを使用することがある。このようなファンユニットはスクリューファンユニットと呼称されている。スクリューファンユニットは、軸流ファンの優れた風量特性と遠心ファンの優れた静圧特性を併せ持つ。このため、既存の電子機器に使用されている遠心ファンの置き換え用途としてスクリューファンユニットが使用されることもある。
【特許文献１】特開２００３−１１１４７８号公報（図３）
【特許文献２】特開２００４−３６５６９号公報
【特許文献３】特開２００５−１６３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、既存の遠心ファンとして、異常回転を知らせる機能が付いたものでは、電源供給用の２本と、異常回転検出信号用の１本、合計３本の引き出し線が出ている。これに対応して、この遠心ファンを搭載する電子機器側では、その３本の引き出し線を接続するような回路構成になっている。このような既存の遠心ファンを複数の軸流ファンからなるスクリューファンユニットで置き換える場合に、電気配線の互換性が問題となる。例えば、特許文献１の図３に記載されたファンユニットでは、２個の軸流ファンのそれぞれから電源供給用の２本（＋ＤＣ電圧及びＧＮＤ）と異常回転検出信号用の１本、合計３本の引き出し線が出ている。そして、電源供給用の２本（計４本）は並列接続され、異常回転検出信号用の１本は２個の軸流ファンから個別に出ている。したがって、スクリューファンユニットの引き出し線は４本となるのに対して、電子機器側の回路は電源供給用と異常回転検出信号用とからなる３本用となっていることから、このままでは、既存の遠心ファンをスクリューファンユニットで簡単に置き換えることができない。
【０００５】
更に、各軸流ファンから複数の出力信号（例えば異常検出信号の他に回転数検出信号）が出ている場合は、引き出し線の数が増えるので、既存の遠心ファンを簡単に置き換えることが益々困難になる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決し、複数のファンを組み合わせて使用する場合、特にスクリューファンを構成する場合に、信号出力回路を工夫することによって１個のファンとの結線互換性の確保を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による複数ファンの結線方法の第１の構成（請求項１）は、複数のファンを制御側に接続するための結線方法において、各ファンに供給される電源用の２本の電線を並列接続して共通の２本の電源用電線とすると共に、各ファンから出力される異常検出信号の論理和信号を生成して１本の信号出力とし、合計３本の電線で前記複数のファンと前記制御側との電気接続をとることを特徴とする。
【０００８】
本発明による複数ファンの結線方法の第２の構成（請求項２）は、複数のファンを制御側に接続するための結線方法において、各ファンに供給される電源用の２本の電線を並列接続して共通の２本の電源用電線とすると共に、各ファンから出力される異常検出信号の論理和信号を生成し、前記複数のファンのうちの１つから出力される回転数検出信号と前記異常検出信号の論理和信号とを合成して１本の信号出力とし、合計３本の電線で前記複数のファンと前記制御側との電気接続をとることを特徴とする。
【０００９】
上記のような構成によれば、複数ファンと制御側との電気接続のための電線の数を減らして３本で接続するので、例えば既存の１個のファンを複数のファンで置き換えることが容易になる。
【００１０】
本発明による複数ファンの結線方法の第３の構成（請求項３）は、上記第２の構成における具体的な回路構成の例を示すものであり、前記異常検出信号の論理和信号が正常レベルのときは前記回転数検出信号である矩形波信号が前記信号出力としてそのまま出力され、前記異常検出信号の論理和信号が異常レベルの時は前記回転数検出信号の出力が抑制されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によるスクリューファンユニットの第１の構成（請求項４）は、複数の軸流ファンが軸方向に並べられ互いに固定されてなるスクリューファンユニットにおいて、前記複数の軸流ファンのそれぞれは、軸線周りに回転する複数の羽根を有するインペラーと、該インペラーを回転駆動するモーターと、該モーターの駆動回路が実装された回路基板と、前記インペラー、前記モーター及び前記回路基板を収容する外装ケースとを備え、前記回路基板に駆動用電源が供給されると共に前記回路基板から異常検出信号が出力され、前記複数の軸流ファンのそれぞれの回路基板の駆動用電源ラインが並列接続されて共通の２本の電源用電線として引き出されると共に、前記複数の軸流ファンのそれぞれの回路基板から出力される異常検出信号の論理和信号が１本の信号出力として引き出され、合計３本の電線が制御側との接続用として引き出されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成のスクリューファンユニットは、優れた風量特性と優れた静圧特性を兼ね備え、２本の電源用電線と１本の信号出力用電線で制御側と接続することができるので、既存の遠心ファンを置き換えることが容易になる。
【００１３】
本発明によるスクリューファンユニットの第２の構成（請求項５）は、前記複数の軸流ファンの回路基板のうちの１つから回転数検出信号が出力され、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とが合成されて１本の信号出力として引き出されることを特徴とする。この場合も２本の電源用電線と１本の信号出力用電線で制御側と接続することができるので、既存の遠心ファンを置き換えることが容易になる。
【００１４】
本発明によるスクリューファンユニットの第３の構成（請求項６）は、前記異常検出信号の論理和信号を生成し、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とを合成する回路が実装された回路基板を有することを特徴とする。このような構成によれば、同一構成の複数の軸流ファンと１枚の追加回路基板とで上記のようなスクリューファンユニットを構成することができる。
【００１５】
本発明によるスクリューファンユニットの第４の構成（請求項７）は、前記異常検出信号の論理和信号を生成し、前記異常検出信号の論理和信号と前記回転数検出信号とを合成する回路が、前記複数の軸流ファンの回路基板のうちの１つに実装されていることを特徴とする。このような構成によれば、回路基板を追加することなく、複数の軸流ファンで上記のようなスクリューファンユニットを構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複数ファンの結線方法及びスクリューファンユニットによれば、３本の電線で複数ファン（又はスクリューファンユニット）を制御側と電気接続することができるので、既存の１個のファンを複数ファン（又はスクリューファンユニット）で置き換えることが容易になる。また、ファンユニットが搭載される電子機器側の回路を新規に設計する場合であっても、ファンユニットからの引き出し線の本数が少なくなること自体がコスト低減等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の実施例に係るスクリューファンユニットの概略構成例を示す図である。この例では、２個の軸流ファン１を軸方向に並べて固定することによってスクリューファンユニットを構成している。各軸流ファン１は、軸線周りに回転する複数の羽根を有するインペラー１１と、インペラー１１を回転駆動するモーター１２と、モーター１２の駆動回路が実装された回路基板１３と、インペラー１１、モーター１２及び回路基板１３を収容する外装ケース１４とを備えている。
【００１８】
図１（ａ）では２個の軸流ファン１が軸方向に同じ向きに並べられて固定され、２個のインペラー１１が同一方向に回転する。図１（ｂ）では２個の軸流ファン１が軸方向に背中合わせに並べられて固定され、２個のインペラー１１が逆方向に回転する。いずれの場合も、２個の軸流ファン１は外装ケース１４同士を螺子止め等の手段（図示せず）で締結することによって互いに固定されている。
【００１９】
図２は、各軸流ファン１の回路基板１３に実装されたファンモーター駆動回路の主要部を構成する集積回路２の概略構成を示す回路図である。この集積回路２は、熱保護回路２１、発振回路２２、定電圧回路２４、回転数検出回路を構成するアンプ２５、制御回路２６、出力回路２７、信号出力回路を構成するトランジスタ２８，２９等を含んでいる。発振回路２２は、モーター１２のＰＷＭ（パルス幅変調）駆動用の基本周波数信号を生成するための回路であり、生成された基本周波数信号は制御回路２６に与えられる。外付けのコンデンサ３１の静電容量値によって基本周波数が決まる。
【００２０】
定電圧回路２４は供給される直流電圧Ｖｃｃからアンプ２５用の定電圧等を生成する。アンプ２５は、外付けのホール素子３３からの入力にヒステリシスを与えて整形する。ホール素子３３は、モーター１２の回転数を検出するためのセンサーである。アンプ２５の出力信号は、回転数に相当する周波数の矩形波信号として制御回路２６にフィードバックされると共に、オープンコレクタのＮＰＮトランジスタ２８を介して回転数検出信号ＦＧとして外部に出力される。また、モーター１２が回転しているか停止しているかを示す信号が制御回路２６から出力され、この信号はオープンコレクタのＮＰＮトランジスタ２９を介して異常検出信号ＲＤとして外部に出力される。この異常検出信号ＲＤは、正常（回転）時はＬレベル出力であり、異常（停止）時はＨレベル出力となる。
【００２１】
制御回路２６には更に、外付けのサーミスター温度センサー３４の出力信号（抵抗で分圧された電圧信号）が温度検出信号として入力されている。制御回路２６は、発振回路２２から与えられる基本周波数信号と温度センサー３４から与えられる温度検出信号とを比較して得られるＰＷＭ信号を出力回路２７に与える。出力回路２７は４個のダーリントントランジスタで構成されたブリッジ回路（プッシュプル回路）であり、その出力端子にモーター１２が接続される。
【００２２】
上記のような構成の集積回路２や外付け電子部品が各軸流ファン１の回路基板１３に実装されており、２本の電源用電線（Ｖｃｃ及びＧＮＤ）と２本の信号出力用電線（ＦＧ及びＲＤ）で外部（制御側）と接続されることになる。このままでは、各軸流ファン１から４本の電線が引き出され、図１に示した２個の軸流ファン１からなるスクリューファンユニットでは計８本の電線が引き出されることになる。２本の電源用電線（Ｖｃｃ及びＧＮＤ）を並列接続によって共通にすれば、２本の引き出し線が削減され、合計６本の引き出し線となる。
【００２３】
本実施例のスクリューファンユニットでは、更に出力信号の統合（合成）により、引き出し線の数を低減し、計３本の引き出し線で制御側と接続できるようにしている。以下、２つの実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図３は、本発明の実施例１に係るスクリューファンユニットの回路構成を示す回路図である。この実施例では、各軸流ファン１の回路基板１３からの引き出し線（電気接続ライン）を統合（合成）するための別の回路基板１５を設けている。この追加の回路基板１５と各軸流ファン１の回路基板１３との接続は電線で接続しても良いし、基板間コネクタで接続しても良い。例えば一方の回路基板１３に基板間コネクタで接続し、他方の回路基板１３と電線を用いて接続することが可能である。
【００２５】
回路基板１５には、３個のＮＰＮトランジスタ４１，４２，４３と、それぞれのベースと電源Ｖｃｃとの間に接続された３本の抵抗４４，４５，４６とが実装されている。回路基板１５の制御側（図３の左側）には３本の電源及び信号（Ｖｃｃ，ＧＮＤ及びＳＩＧ）用接続端子が設けられ、ファンモータ側（図３の右側）には、主ファンモータ用の４本の電源及び信号（Ｖｃｃ１，ＧＮＤ１，ＦＧ及びＲＤ１）用接続端子と副ファンモータ用の３本の電源及び信号（Ｖｃｃ１，ＧＮＤ１及びＲＤ１）用接続端子が設けられている。なお、スクリューファンユニットの場合は、回転数検出信号を両方の軸流ファン１から得る必要性は少ない。本実施例のスクリューファンユニットでは、主ファンモータのみから回転数検出信号ＦＧを得ている。
【００２６】
回路基板１５において、各軸流ファン１の回路基板１３から得られる異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２がトランジスタ４２，４３及び２個の抵抗４５，４６で反転され、共通接続されたトランジスタ４２，４３のコレクタにはそれらの合成信号として反転論理和信号が得られる。つまり、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２が共にＬレベル（正常レベル）である場合はトランジスタ４２，４３は共にオフ状態となるので合成信号はハイインピーダンス（Ｈレベル）となり、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２の少なくとも１つがＨレベル（異常レベル）である場合はトランジスタ４２，４３の少なくとも１つがオン状態になるのでＬレベルの合成信号が得られる。
【００２７】
上記の合成信号（２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２の反転論理和信号）は、抵抗４４で電源Ｖｃｃにプルアップされていると共にトランジスタ４１のベースに接続され、更に回転数検出信号ＦＧに接続されている。したがって、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２が共にＬレベル（正常レベル）である場合はトランジスタ４２，４３が共にオフ状態となるので、回転数検出信号ＦＧがそのままトランジスタ４１のベースに加わり、その反転信号がコレクタから信号出力（ＳＩＧ）として出力される。他方、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２の少なくとも１つがＨレベル（異常レベル）である場合はトランジスタ４２，４３の少なくとも１つがオン状態になるので、回転数検出信号ＦＧはＬレベル（ＧＮＤレベル）に引き込まれ、トランジスタ４１はオフ状態になる。したがって、回転数検出信号ＦＧの出力が抑制され、トランジスタ４１のコレクタ（信号出力ＳＩＧ）はハイインピーダンスとなる。
【００２８】
以上のように、本実施例のスクリューファンユニットは、２本の電源用電線（Ｖｃｃ及びＧＮＤ）と一本の信号出力（ＳＩＧ）の計３本の電線によって制御側に接続することができる。信号出力（ＳＩＧ）は、正常時には回転数検出信号である矩形波となり、２つの軸流ファン１の少なくとも１つが異常になる（停止する）とハイインピーダンス（プルアップ抵抗によりＨレベル）となる。したがって、例えば電子機器にあらかじめ取り付けられている１個の遠心ファンや軸流ファンを本実施例のスクリューファンユニットで置き換えることが容易にできる。
【実施例２】
【００２９】
図４は、本発明の実施例２に係るスクリューファンユニットの回路構成を示す回路図である。この実施例２の回路構成そのものは実施例１の回路構成と同じであり、回路基板の構成が実施例１と異なっている。なお、実施例１と同じ回路構成要素には同じ参照番号を付している。
【００３０】
この実施例のスクリューファンユニットでは、異常検出信号（ＲＤ１，ＲＤ２）の論理和信号を生成し、異常検出信号の論理和信号と回転数検出信号（ＦＧ）とを合成する回路を２つの軸流ファンの回路基板１３Ａ，１３Ｂのうちの１つ（１３Ａ）に実装されている。したがって、実施例１における追加の回路基板１５は不要であるが、２つの軸流ファンの回路基板１３Ａ，１３Ｂの構成が異なることになる。
【００３１】
図４に示すように、主ファンモーターの回路基板１３Ａには異常検出信号（ＲＤ）の反転用のトランジスタ４２及び抵抗４５、そして２つの異常検出信号（ＲＤ）の論理和信号と回転数検出信号（ＦＧ）とを合成するためのトランジスタ４１及び抵抗４４が実装されている。副ファンモーターの回路基板１３Ｂには異常検出信号（ＲＤ）の反転用のトランジスタ４３及び抵抗４６が実装されている。副ファンモーターの回路基板１３Ｂから出力される異常検出信号（ＲＤ２）は、回路基板１３Ａにおいて主ファンモーター側の異常検出信号（ＲＤ１）と合成されている（論理和信号）。この論理和信号は、抵抗４４で電源Ｖｃｃにプルアップされていると共にトランジスタ４１のベースに接続され、更に回転数検出信号ＦＧに接続されている。
【００３２】
これらの回路の働きにより、実施例１と同様に、回転数検出信号ＦＧと異常検出信号（ＲＤ）とが合成された信号出力（ＳＩＧ）が得られる。つまり、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２が共にＬレベル（正常レベル）である場合は回転数検出信号ＦＧの反転信号がトランジスタ４１のコレクタから信号出力（ＳＩＧ）として出力され、２つの異常検出信号ＲＤ１，ＲＤ２の少なくとも１つがＨレベル（異常レベル）である場合は回転数検出信号ＦＧの出力が抑制される（信号出力ＳＩＧはハイインピーダンス又はＨレベルとなる）。なお、この実施例では、２本の電源ライン（Ｖｃｃ及びＧＮＤ）については、回路基板１３Ａ，１３Ｂの外で分岐ハーネス等を用いて２つの回路基板１３Ａ，１３Ｂに分岐させるが、実施例１と同様に分岐パターンを回路基板１３Ａ内に設けてもよい。
【００３３】
以上のように、本実施例のスクリューファンユニットは、２本の電源用電線（Ｖｃｃ及びＧＮＤ）と一本の信号出力（ＳＩＧ）の計３本の電線によって制御側に接続することができる。信号出力（ＳＩＧ）は、正常時には回転数検出信号である矩形波となり、２つの軸流ファン１の少なくとも１つが異常になる（停止する）とハイインピーダンス（プルアップ抵抗によりＨレベル）となる。したがって、例えば電子機器にあらかじめ取り付けられている１個の遠心ファンや軸流ファンを本実施例のスクリューファンユニットで置き換えることが容易にできる。
【００３４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の複数ファンの結線方法は、これらの実施例に限らず種々の形態で実施することができる。例えば、本発明の結線方法は、スクリューファンユニットに限らず、例えば複数の軸流ファンを横に並べて配置する場合や離して配置する場合にも適用することができる。また、スクリューファンユニット等を構成する複数の軸流ファンは２個に限らず３個以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係るスクリューファンユニットの概略構成例を示す図である。
【図２】各軸流ファンの回路基板に実装されたファンモーター駆動回路の主要部を構成する集積回路の概略構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例１に係るスクリューファンユニットの回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例２に係るスクリューファンユニットの回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  軸流ファン
１１  インペラー
１２  モーター
１３  回路基板
１４  外装ケース
ＦＧ  回転数検出信号
ＧＮＤ  電源ライン
ＲＤ  異常検出信号
ＳＩＧ  信号出力
Ｖｃｃ  電源ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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