JP2000232287A - 自然空冷電子機器筐体 - Google Patents

自然空冷電子機器筐体

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JP2000232287A
JP2000232287A JP11033694A JP3369499A JP2000232287A JP 2000232287 A JP2000232287 A JP 2000232287A JP 11033694 A JP11033694 A JP 11033694A JP 3369499 A JP3369499 A JP 3369499A JP 2000232287 A JP2000232287 A JP 2000232287A
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duct
air
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housing
enclosure
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Yoshiyasu Kamotani
嘉泰 加茂谷
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体の温度分布に着目し、温度差を有効に
生かした煙突効果を持つ自然空冷の電子機器筐体を得
る。 【解決手段】 四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部を
排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の筐
体において、内部に収容する相対的に大きな発熱体を筐
体の上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する構
造とした。更に、筐体の内部に収容する発熱体を、その
相対的な発熱量の大きいものから小さいものを、順次対
応して、ダクト形状筐体の上部から下部に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品を内蔵
した筐体の自然空冷のための構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、例えば、実開昭57−1255
94号公報に示された従来の電子機器筐体の構造を示す
斜視図である。図において、1は筐体架で、2は筐体架
1内部に搭載された発熱ユニット、3は発熱ユニット2
から鉛直上方へ伸びているエアダクト、4はエアダクト
3の開口部、5はエアダクト4内を流れ出る空気の風向
きを示す矢印である。
【0003】次に、動作について説明する。発熱ユニッ
ト2内部に実装された電子部品(図示せず)で発生した
発熱は、発熱ユニット2内部の空気に伝わる。受熱して
浮力がついた暖かい空気は、エアダクト3の内部を通っ
て開口部4から矢印5の向きに進み、筐体架1外へ放出
される。これにより、発熱ユニット2内部の電子部品で
発生した発熱は外部へ放熱される。
【0004】つまりこの放熱方法は、ファンを使用しな
い通風方式の自然空冷放熱であるが、この暖かい空気が
流れる力、つまり通風力が大きいほど放熱性能は高くな
る。通風力は空気温度とエアダクト3の長さに比例する
が、これを煙突効果という。図5は、エアダクト3を長
くして通風力を大きすることをねらったものである。
【0005】なお、第2の従来例として、特開昭61−
15399号公報によれば、筐体内に多数の発熱体を持
つ基板を収容する場合、空基板部分による放熱効果の低
下を防ぐため、ダミーの発熱体を入れる構造が示されて
いる。しかし、このために余分な電力を消費することに
なる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子機器筐体は
上記のように構成されており、使用電力や騒音やスペー
スの制約からファンを用いた強制風冷が出来ない場合
に、有効な煙突効果があるダクト構造を用いながら、発
熱体をひとかたまりとしてしかとらえていない。自然空
冷の場合、下から上への通風の力は、上下の空気温度差
とダクトの長さで決まる。しかし上記構成であると、発
熱体の内部に温度差があっても、それらが混ざり合って
しまい、発熱体部分で内部温度が平均化して、煙突効果
を有効に生かしていないという課題があった。
【0007】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、発熱体の温度分布に着目し、温度差を有
効に生かした煙突効果を持つ自然空冷の電子機器筐体を
得ることを目的とする。また、発熱体を基板に実装し
て、この基板を筐体に挿入形式で実装する構成をとる場
合に、発熱体を分離して集中的に煙突効果が形成できる
筐体を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る自然空冷
電子機器筐体は、四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部
を排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の
筐体において、内部に収容する相対的に大きな発熱体を
筐体の上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する
構造とした。
【0009】また更に、基本構造に加えて、筐体の内部
に収容する発熱体を、その相対的な発熱量の大きいもの
から小さいものを、順次対応して、ダクト形状筐体の上
部から下部に配置した。
【0010】また更に、基本構造に加えて、ダクト形状
筐体の内部に、+極放電体と、−極吸電板とを設けた。
【0011】また更に、基本構造に加えて、全体ダクト
形状筐体の一部を横断する形状の部分ダクトを設けて、
この部分ダクトを内部に発熱体を有する基板の、発熱体
を覆うよう装着し、全体ダクト形状の上下方向とは方向
が異なる水平方向に挿抜する構造とし、挿入時にはこの
部分ダクトを含めて、全体ダクト形状筐体を形成するよ
うにした。
【0012】また更に、基本構造に加えて、各部分ダク
トは、それぞれ放熱対象である内部発熱体のみを分離し
て独立に覆う構造とし、挿入後はそれぞれの放熱対象毎
に上下方向の全体ダクト形状筐体を形成するようにし
た。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.自然空冷であっ
て、他の補助的な力を用いないで効果的に煙突効果を十
分に生かした望ましい構成を説明する。図1は、本実施
の形態における電子機器筐体の構成を示す斜視図であ
り、内部構成が判りやすいように一部を切り欠いて示し
ている。図において、6は自然空冷電子機器筐体で、7
は自然空冷電子機器筐体6の外側のケース、8は自然空
冷電子機器筐体6の下部に設けた空気取り入れ口、9は
自然空冷電子機器筐体6の上部に設けられた空気排出口
で、共に小さな孔の集合体からできている。10は自然
空冷電子機器筐体6内部に収容された、電子部品が搭載
されたプリント基板、11はプリント基板10に実装さ
れた発熱体でもある電子部品、12は電子部品11の発
熱を伝導するヒートシンク、13はヒートシンク12の
熱を放熱するためのダクトで、主な発熱体であるヒート
シンクを取り囲むように設けられている。16は空気の
通風方向を示している。図1の構成で、ヒートシンク1
2は複数有り、この場合は下から上への通風方向16に
対応して、下から上へ、順次発熱量が大きなものである
よう配置されている。図では、ヒートシンクの大きさ
が、発熱量の大きさを表している。
【0014】この構成による筐体の通風動作を説明す
る。電子部品11による発熱はヒートシンク12に伝え
られ、空気取り入れ口8からの空気は、通風の風下にい
くに従ってより大きい発熱量のヒートシンク12が配置
されているので、ダクト13で囲まれて順次、放熱によ
る浮力を得て加速され、上方の空気排出口9から排出さ
れる。こうして自然風冷でありながら十分な通風力を得
て、高い煙突効果が得られる。ダクト13は、放熱が必
要な部分のみを囲って浮力を与える構造としており、従
って例えばプリント基板の他の発熱が少ない部分の空気
と混ざって通風効率が低下することを防いでいる。
【0015】なお図1の構成では、ダクト13を電子機
器筐体6の内部に設けたが、もちろんダクト13を電子
機器筐体6の外側に設ける構成としてもよく、その場合
にも自然空冷の効果は全く変わらない。
【0016】実施の形態2.発熱量の大きい電子部品の
発熱だけでは必要な通風力を得ることができない場合
に、先の実施の形態とは異なる工夫をした構成を説明す
る。図2は、本実施の形態における電子機器筐体の構成
を示す斜視図であり、内部構造が分かりやすいように一
部を切り欠いて示している。6〜16は先の実施の形態
1における同番号を付与した要素とそれぞれ同じもので
ある。その他の要素として、17は発熱量の大きな部品
で、18はその発熱部品17に実装された熱伝導部材、
19は一端を熱伝導部材18に固定されてダクト13側
に熱を伝えるヒートパイプ、20はヒートパイプ19の
他端に取り付けられたヒートシンクであり、発熱部品1
7の発熱をダクト13内で放熱する。23はダクト13
内に取り付けられた+極放電線、24はダクト13内に
+極放電線23の上方に取り付けられた−極吸電板であ
って、それぞれ空気が通る孔が開けられている。
【0017】次に、通風動作について説明する。プリン
ト基板10に給電すると、プリント基板10上に実装さ
れた発熱量の大きい電子部品11は発熱し、ヒートシン
ク12に伝導し、周囲の空気に熱が伝わる。それととも
に、+極放電線23と−極吸電板24にも給電される。
すると、ヒートシンク12から受熱して浮力がついた暖
かい空気は、+極放電線23と−極吸電板24の間で生
じるマイナスイオン風の力で加速され、ダクト13の内
部を通って矢印で示される通風方向16の方向に上昇
し、ダクト13の空気排出口15、ケース7の空気排出
口9を通過して自然空冷電子機器筐体6外へ排出され
る。
【0018】つまり、エアダクト内の空気をマイナスイ
オン風の力で加速することで、発熱量の大きい電子部品
の発熱だけでは足りない通風力をカバーすることができ
る。ダミーの発熱素子を付加することよりは少ない電力
で効率よく通風力を増強できる。
【0019】また、発熱量の大きい電子部品を全てエア
ダクトで囲むことが困難な場合は、エアダクトで囲まれ
ていない発熱量の大きい電子部品にヒートパイプを取り
付け、そのヒートパイプの他の一端にヒートシンクを取
り付け、そのヒートシンクをエアダクト内に入れること
によって、通風力を向上させることができ、発熱量の大
きい電子部品の放熱を有効利用することができる。
【0020】実施の形態3.先の実施の形態では、自然
空冷電子機器筐体が1つの場合を説明した。ここでは多
数のプリント基板を収容する大きな筐体において、発熱
体の近辺で空気が混ざることなく煙突効果を保持し、か
つ通常は通風方向とは垂直な方向にプリント基板を挿抜
する構造に対処した構成を説明する。図3は、本実施の
形態における電子機器筐体の構成を示す斜視図で、電子
機器筐体6のケース7の中に、複数のプリント基板10
を水平方向に挿抜する。矢印22は挿抜の方向を示す。
通風は他の実施の形態と同様に図の下方から上方に抜け
る。13Cは、プリント基板10に搭載された発熱体の
周囲を囲む部分ダクトであり、電子機器筐体6に固定さ
れた補助ダクト13Bと、プリント基板10の挿入時に
は一体となり、全体としてダクト13を形成する。
【0021】この構成によれば、発熱体周辺での空気の
滞留を防ぎ、かつ大規模な回路構成の全体放熱が効率よ
く可能となる。図でも明らかなように、補助ダクト13
Bがダクト13の長さを長くして煙突効果を高めるだけ
でなく、隣接プリント基板間の空気の混入を防ぎ、ダク
ト断面積を小さくして通風力を高めている。また、他の
プリント基板が抜き去られても、全体の放熱効果に影響
することがない、優れた効果がある。なお、これら実施
の形態の構成は、組み合わせて使用することもできる。
【0022】大規模な電気回路を実現するために複数の
プリント基板を用いる場合であって、それぞれの基板が
内部に大きな発熱体を持つ場合の他の構成を説明する。
図4は、本実施の形態における基板毎にダクト構造を採
用した場合の構成を示す斜視図である。図において、6
は1つのプリント基板毎に周囲を覆ってダクト形状にし
た電子機器筐体、28は自然空冷電子機器筐体6に取り
付けられたレールガイド凸部である。29は自然空冷電
子機器筐体6を複数実装するためのブックシェルフ形の
シャーシ全体、30はシャーシ29の背面に取り付けら
れたバックボード、31はバックボード上に実装された
コネクター、32はバックボード30を覆う金属板、3
3はシャーシに取り付けられたレールガイド凹部であ
る。
【0023】このような構造にすることで、複数の自然
空冷電子機器筐体6をシャーシ29に実装することがで
き、かつ、自然空冷電子機器筐体6の(図示はしていな
い)コネクターが、電子機器筐体の挿入によってバック
ボード30のコネクター31に差し込まれる。大規模な
電気回路を複数のプリント基板で構成して、かつ、それ
ぞれの基板毎に分離した独立のダクト形状筐体によって
発生発熱体毎の煙突効果が得られる。
【0024】また、図4において、レールガイド凸部2
8を、自然空冷電子機器筐体6の中にあるプリント基板
10の両端を露出させることで兼用し、かつ、自然空冷
電子機器筐体6のコネクター(図示せず)をこのプリン
ト基板10上に実装すれば、自然空冷電子機器筐体6の
コネクター(図示せず)とバックボード30のコネクタ
ー31との間の位置ずれを抑えることができ、自然空冷
電子機器筐体6をシャーシ29に取り付けやすくなると
いう効果も付加される。
【0025】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、発熱体
をダクト形状で覆い、かつ、ダクトの上部に大きな発熱
体を配置したので、空気の滞留をなくして煙突効果が高
められる。
【0026】また更に、イオン風を利用する構造とした
ので、更に、煙突効果が向上する。
【0027】また更に、基板搭載の部分ダクトを設け、
それが全体ダクトの一部を構成するようにしたので、煙
突効果が損なわれずに、挿抜可能な構造がとれる効果が
加わる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における自然空冷電
子機器筐体の構造を示す斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態2における自然空冷電
子機器筐体の構造を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態3における自然空冷電
子機器筐体の構造を示す斜視図である。
【図4】 この発明の実施の形態3における他の自然空
冷電子機器筐体の構造を示す斜視図である。
【図5】 従来の自然空冷電子機器筐体の構造を示す図
である。
【符号の説明】
6 自然空冷電子機器筐体、7 ケース、8 空気取り
入れ口、9 空気排出口、10 プリント基板、11
発熱量の大きい電子部品、12 ヒートシンク、13
ダクト、17 発熱量の大きい電子部品、19 ヒート
パイプ、20ヒートシンク、23 +極放電線、24
−極吸電板、28 レールガイド凸部、29 シャー
シ、30 バックボード、33 レールガイド凹部。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部を
    排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の筐
    体において、 上記内部に収容する相対的に大きな発熱体を上記筐体の
    上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する構造と
    することを特徴とする自然空冷電子機器筐体。
  2. 【請求項2】 内部に収容する発熱体を、その相対的な
    発熱量の大きいものから小さいものを、順次対応して、
    ダクト形状筐体の上部から下部に配置したことを特徴と
    する請求項1記載の自然空冷電子機器筐体。
  3. 【請求項3】 ダクト形状筐体の内部に、+極放電体
    と、−極吸電板とを設けたことを特徴とする請求項1記
    載の自然空冷電子機器筐体。
  4. 【請求項4】 全体ダクト形状筐体の一部を横断する形
    状の部分ダクトを設けて、 該部分ダクトを内部に発熱体を有する基板の、該発熱体
    を覆うよう装着し、上記全体ダクト形状の上下方向とは
    方向が異なる水平方向に挿抜する構造とし、挿入時には
    上記部分ダクトを含めて、全体ダクト形状筐体を形成す
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の自然空冷
    電子機器筐体。
  5. 【請求項5】 各部分ダクトは、それぞれ放熱対象であ
    る内部発熱体のみを分離して独立に覆う構造とし、 挿入後は上記それぞれの放熱対象毎に上下方向の全体ダ
    クト形状筐体を形成するようにしたことを特徴とする請
    求項4記載の自然空冷電子機器筐体。
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