JP2001267774A - 機器収納用筐体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部に発熱機器を収納する密閉筐体の筐体内
で発生する熱を有効に外部に放出する屋外でも使用可能
な機器収納用筐体を提供する。 【解決手段】 内部に発熱機器を収納する密閉筐体の少
なくとも前後左右の内の一側面と天井に、密閉筐体の内
外に複数のフィンが配置されるように熱交換部を設け、
密閉筐体内には該筐体内雰囲気を攪拌するファンを設置
し、前記熱交換部が設けられた側面並びに天井を外壁で
覆い、側面外壁の下部には外気取込口を、天井外壁には
外気排出口をそれぞれ設け、前記外気取込口から取り入
れられた気体が天井外壁に設けられた排出口から排気さ
れるように構成されていることを特徴とする機器収納用
筐体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体等使用時に発
熱する発熱部品を組み込んだ機器（以下発熱機器という
ことがある）を収納する筐体に関するものであり、特に
筐体内で発生する熱を効率よく外部に放出する屋外で使
用可能な機器収納用筐体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体を使用した電子部品は使用時に発
熱し、発熱状態で使用を続けると経時的に性能が劣化す
る。特に、このような発熱部品を筐体内に収納して使用
するときには、筐体内の温度が高温となり、この高温状
態で使用を続けると半導体等は劣化するため筐体内を冷
却する必要がある。従来の電子部品等を収納した筐体の
冷却は、筐体に外気を導入する吸込口と、該吸込口に対
峙して設けたファンにより筐体内に冷えた外気を強制的
に導入し、該外気により筐体内の温度上昇を防ぎ、発熱
機器を強制冷却する方式が取られている。しかし、筐体
に吸込口とファンとを設ける従来の方式では筐体内に導
入される外気の移動のみによる冷却のため筐体内に広く
分布して配置される発熱機器を満遍なく十分に冷却する
ことは難しく、十分に冷えた外気が届かない場所に配置
された電子機器の温度上昇を抑えることは困難で、各電
子部品等の性能を落とすことなく機能させることができ
ない状況にある。

【０００３】特にこのような筐体を屋外に設置する場合
には筐体に設ける外気吸入口から雨水等や塵埃が筐体内
に入り、電子部品等を誤動作させる恐れがあるため、こ
れを防止するために種々の工夫がなされているが、その
構造等が複雑となり、満足するものが提供されていない
のが現状である。また、筐体内にヒートパイプ等からな
るヒートシンクを導入して発熱機器からの熱を効率よく
外部に放散させる構成として放熱効果を上げる等、別途
放熱機器を導入して冷却効果をあげている筐体もある
が、ヒートパイプ等からなるヒートシンクは高価であ
り、また、別の部品を組み込むために大型化し、経済的
な面でも不利となる等の欠点が指摘されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、外気
を取り入れ、これを強制循環して発熱機器を冷却する方
式では筐体内に収納された電子機器等全ての機器の性能
を長時間にわたり機能低下させることなく、即ち温度上
昇させることなく維持することは難しく、また、熱放散
の悪さから電子機器等の寿命を短くする恐れがある。ま
た、屋外での使用には種々の構造改善が要求される。一
方、ヒートシンク等を導入すれば、冷却効果は向上する
が、経済的に不利となる。本発明は上述したような従来
の問題点を解決するためになされたもので、雨水、塵埃
等の侵入を防止するために筐体内を密閉とし、該筐体を
構成する側面の内の少なくとも一側面と天井に放熱機能
を付与し、筐体内の熱を側面と天井を通して外部に排出
するように構成し、筐体内で発生する熱を満遍なく外部
へ排除する機構とすることにより放熱効果を向上させた
機器収納用筐体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、内
部に発熱機器を収納する密閉筐体の少なくとも前後左右
の内の一側面と天井に、筐体の内外に複数のフィンが配
置されるように熱交換部を設け、密閉筐体内には該筐体
内雰囲気を攪拌するファンを配置し、前記熱交換部が設
けられた側面並びに天井を外壁で覆い、側面外壁の下部
には外気取込口を、天井外壁には外気排出口をそれぞれ
設け、該外気取込口から取り入れられた気体が天井外壁
に設けられた排出口から排気されるように構成されてい
ることを特徴とする機器収納用筐体である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明機器収納用筐体を図
示した実施形態に基づいて説明する。なお、図におい
て、同一部分は同一符号を付してある。図１乃至図６は
本発明機器収納用筐体の第一の実施形態を示すもので、
図１は正面図、図２は側面図、図３は図１のＡ−Ａ線断
面説明図、図４は図１のＢ−Ｂ線断面説明図、図５は外
壁部分を切り欠いた説明図、図６は図１のＣ−Ｃ線断面
図である。

【０００７】図において１は機器収納用の密閉にしうる
筐体（以下、密閉筐体という）で、該密閉筐体１は前面
（本実施形態では手前に開く扉）３、左右の側面４、
４、後面５からなる前後左右の側面と、天井６、底板８
で構成され、筐体１内には該筐体１内の雰囲気を攪拌す
るファン１１が設けられている。なお、図中７は天井６
を覆う屋根部である。該筐体１には例えば図３に示する
ように伝送装置２１、機器制御装置２２、２３、ＤＡＴ
Ａ発生装置２４、電源装置２５等の発熱機器が収納され
る。筐体１の左右側面４、４は図示するように熱交換部
４１を有し、その外側は外壁４２で覆われ、側面４と外
壁４２との間には空隙４３を有する二重構造となってい
る。側面４に設ける熱交換部４１は側面に１乃至複数の
窓を設け、各窓にアルミ押出型材からなる熱交換部品
を、該熱交換部品のフィン４４、４５が筐体１の内外に
配置されるように嵌め込むことにより構成する（図では
上下２段、左右２列に分けて窓を設け、該窓に熱交換部
品を嵌め込んだ状態を示している）。アルミ押出型材は
図示するように表裏にフィン４４、４５を設け、熱移動
を効率よく行う構造としたものである。なお、熱交換部
４１は側面４に押出型材を嵌め込んで構成する外に、側
面４に直接複数のフィン４４、４５を筐体１内外に位置
するように立設して構成することもできる。図中４６は
外壁４２の下部に設けた外気取込口、４７は側面４と外
壁４２との二重構造の上部に設けた外気排出用の吹出口
で、取込口４６から取り込んだ外気が二重構造の空間４
３を通って外気排出口４７から排出されるように構成さ
れている。

【０００８】筐体１の天井６は図４に示すように熱交換
部６１を有し、その上面は外壁６２で覆われ、天井６と
外壁６２との間には空隙６３を有する二重構造となって
いる。天井６に設ける熱交換部６１は天井に１乃至複数
の窓を設け、各窓にアルミ押出型材からなる熱交換部品
を、該熱交換部品のフィン６４、６５が筐体１の内外に
配置されるように嵌め込むことにより構成する（図では
左右２列に分けて窓を設け、該窓に熱交換部品を嵌め込
んだ状態を示している）。アルミ押出型材は図示するよ
うに表裏にフィン６４、６５を設け、熱移動を効率よく
行う構造としたものである。なお、熱交換部６１は天井
６に押出型材を嵌め込んで構成する外に、天井６を構成
する天井板の上下面に直接複数のフィン６４、６５を植
設して構成することもできる。天井６と外壁６２との間
の空隙６３の左右には外気挿入口６６が設けられ、該外
気挿入口６６は前記側面４と外壁４２とで構成される空
隙４３に設けた外気吹出口４７と連通している。外壁６
２の中央部には外気排出口６７が設けられ、外気挿入口
６６から挿入される外気を天井裏６８に排出するように
構成されている。

【０００９】屋根部７は前記天井６を覆い、天井裏６８
に雨水等が入らないように構成されている。屋根部７は
上面を覆う屋根部分７１と該屋根部分７１を筐体１に取
り付ける側壁７２とからなり、該側壁７２の一部には天
井裏６８に排出される外気を外に吹き出す複数のスリッ
トからなる吹出口７３が設けられている。

【００１０】図中１３は側面４と外壁４２とで構成され
る二重構造の外気引出口４７と天井６と外壁６２とで構
成される二重構造の外気挿入口６６との間に設けたファ
ンで、この位置にファン１３を設け、外気を側面４から
天井６側へと強制的に循環させることにより二重構造の
空隙４３、６３に取り込まれる外気の量は多くなり、前
記した自然対流に比較にならない冷却効果が得られる。
また、天井裏６８には図４に示すように扉３側と後面
（背面）５側にスリット状吹出口７３を設け、該吹出口
７３に対峙してファン１５を設けることにより外気の流
量（流速）は更に多くなり、放熱効果はより優れたもの
となる。なお、熱交換部４１、６１の熱交換容量、ファ
ン１１、１３、１５の台数等は筐体内に収納する発熱部
品の発熱量により任意に設計することができることは勿
論である。

【００１１】次に、筐体１内で発生する熱を外部に排除
する機構につき説明する。筐体１内には、前述したよう
に該筐体１内の雰囲気を攪拌するファン１１が設けられ
ている。筐体１内の雰囲気温度は該筐体１に収納される
例えば図３に示するような光伝送装置２１、カメラ制御
装置２２、２３、文字発生装置２４、電源装置２５等の
発熱機器からの発熱により上昇する。温度上昇した筐体
内雰囲気はファン１１により攪拌されて筐体内を循環
し、側面４に設けた熱交換部４１の筐体内側フィン４
４、並びに天井６に設けた熱交換部６１の筐体内側フィ
ン６４を昇温させる。フィン４４、６４の温度が上がる
と、フィン４４、６４の熱は側面外側のフィン４５、並
びに天井６の裏側フィン６５に伝達され、これらのフィ
ン４５、６５が昇温する。

【００１２】側面４に設けた熱交換部４１の外側フィン
４５が昇温すると、該フィン４５近傍の空気が温められ
て上昇する。温められて上昇する気流に従って外壁４２
の下部に設けた外気取込口４６から外気が入り込み、側
面４と外壁４２との空隙４３をダクトとして該外気は上
方へと移動する。移動する外気はフィン４５で温められ
て、即ちフィン４５の熱を奪いながら（フィン４５を冷
やしながら）上昇し、側面の二重構造空隙４３の排出口
４７から天井の二重構造空隙６３の外気挿入口６６に入
り、天井裏面に設けたフィン６５の熱を奪って、天井外
壁６２に設けた外気排出口６７から屋根裏６８へ吹き出
す。屋根部７へ吹き出した気体は屋根部７に設けた吹出
口７３から外部へと排気される。このような循環を繰り
返すことにより、冷えた外気を筐体１外のフィン４５、
６５に当てて該フィン４５、６５を冷し、フィン４５、
６５を冷やすことで筐体内フィン４４、６４が冷やされ
て筐体内温度の上昇は抑えられる。

【００１３】本実施形態では図示するようにファン１１
を側面４に設けた上下の熱交換部４１と４１との間に配
置し、ファン制御装置２７により筐体内の気体が下から
上に移動するように制御するとともに発熱機器の内、発
熱量の多い機器をファン１１の近傍上部に配置した。フ
ァン１１を上下の熱交換部４１、４１間に配置し、発熱
量の大きい機器をファン近傍上方に配置することで、図
３、図４に筐体１内雰囲気の移動方向をシュミレートし
た矢印で示すように気体は熱交換部４１のフィン４４に
当たって冷やされ、ファン１１による風量が大きい冷気
が発熱量の大きい機器に優先的に当たるようになり、即
ち、風量が大きく温度の低い冷気が発熱量の大きい発熱
機器と接触するため、発熱機器を有効に効率よく冷却す
ることができる。なお、熱交換部４１、６１を構成する
フィン４４、４５、６４、６５は気体の流速を妨げない
方向に配置するように設計するとよい。図中４８はフィ
ン４４を覆うように設けた複数の吹き出し口を有する壁
で、該壁４８を設けることで側壁４との間でダクトが構
成され、ファン１１による雰囲気の移動は冷却されてい
るフィン４４により多く接触するようになり、冷却効果
は一層向上する。

【００１４】また、本実施形態では熱交換機能を両側面
に付与したが、筐体内に収納する発熱部品の発熱量によ
っては、側面を構成する何れかの一面（例えば後面）に
のみ設けてもよく、四面全てに設けてもよいことは勿論
である。本発明機器収納筐体は屋外で使用することによ
り冷えた外気を導入することができることで効率的であ
る。屋外での使用にあたっては、二重構造としない側面
（本実施形態では全面（扉）３、後面５）の材質として
遮光板（２枚の板を間に空間を持たせて張り合わせた板
材）を使用することが好ましい。

【００１５】

【実施例１】この種筐体において許容される温度上昇の
条件は、外気の温度と筐体内温度との温度差が２０°Ｃ
以下、好ましくは１５°Ｃ以下とすることである。そこ
で、図１に示す本発明筐体を、二重構造とする左右側面
４の外壁（外装材）としてステンレス鋼を、側面（内装
材）として一般鋼板（ＳＰＣＣ）を、全面（扉）と後面
としてステンレス鋼板を二枚重ねた遮光板を、熱交換部
にアルミ押出型材を使用して組み立てた。この筐体内に
発熱部品として図７に示すように伝送装置２１を模擬し
た２００Ｗの発熱体を設けた箱体、機器制御装置２２を
模擬した５０Ｗの発熱体を設けた箱体、同装置２３を模
擬した５０Ｗの発熱体を設けた箱体、ＤＡＴＡ発生装置
２４を模擬した１５Ｗの発熱体を設けた箱体、電源２５
を模擬した５０Ｗの発熱体を設けた箱体、トランス２６
を模擬し、且つ日射入熱分を加味して１００Ｗの発熱体
を設けた箱体をセットした。この発熱量は実際に機器を
収納し運転する条件よりかなり過酷な条件である。測定
は図７にａ〜ｍで示す１１点で温度測定を行った。測定
結果を表１に示す。なお、測定した場所の外気の温度は
２７．６°Ｃ、測定は試験開始から５時間経過し筐体内
温度が安定した時点で行った。

【００１６】

【表１】 表１から明らかなように筐体内温度と雰囲気（外気）温
度との差、即ち温度差は全ての測定点で１５°Ｃ以下で
あり、目標放熱性能を満足するものであった。

【００１７】

【実施例２】実施例１の最下部に更に１００Ｗの発熱体
を付加して実施例１と同様の測定を行った。なお、測定
時の外気の温度は２５．６°Ｃである。その結果を表２
に示す。

【表２】 表２から明らかなように筐体内温度と外気温度との差、
即ち温度差は全ての測定点で２０°Ｃ以下であり、この
ような過酷な温度条件においても外気との温度差２０°
Ｃ以下の目標放熱性能を満足するものであった。

【００１８】

【発明の効果】本発明の機器収納筐体は、前後左右の少
なくとも一面（前記実施形態では左右側面４、４）と天
井６に熱交換部４１、６１を配置し、該熱交換部の外側
に外壁４２、６２を設けた二重構造とし、該二重構造の
空隙４３、６３を移動する外気により熱交換部４１、６
１を冷却するとともに、筐体１内に設けたファン１１に
より筐体内の気体を下から上へ強制的に移動させ、筐体
内を熱交換部の冷却機能で冷却するようにし、筐体内に
収納した機器が発する熱を有効に効率よく外気に放出す
るように構成したものであり、筐体内の温度上昇を効率
よく制御することができる。

【００１９】なお、前記二重構造とした側面４の外気吹
出口４７と天井の外気挿入口６６との間にファン１３を
設けることにより、前記二重構造の空隙に外気を強制的
に導入でき、熱交換部をより一層効果的に冷却すること
ができ、筐体内の温度上昇をなお一層抑えることができ
る。また、本発明筐体１は筐体を密閉構造としているた
め、外部から雨水や塵埃が筐体内に入り、収納部品、機
器等を汚染することがなく、長期にわりた収納機器を安
全に作動させることができる。更に、本発明はヒートパ
イプ等特別なヒートシンクを必要とせず、比較的安価な
アルミ押出型材、またはアルミフィンを使用することに
より安価に提供できる効果がある。本発明は上述したよ
うに、筐体内に収納する発熱機器からの発散熱を有効に
外部へ送り出すとともに熱交換し、筐体内温度の上昇を
極力抑えたもので、その効果は工業的に極めて優れたも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す側面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面説明図である。

【図４】図１の−Ｃ−Ｃ線断面説明図である。

【図５】本発明筐体を構成する側板の構造を説明する一
部切断正面図である。

【図６】図１のＢ―Ｂ線断面説明図である。

【図７】本発明の実施例と該実施例における温度側定点
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 密閉筐体 ４ 側面（左） ６ 天井 ７ 屋根部 １１ ファン（筐体内） １３ ファン（側面上方） ４１ 熱交換部 ４２ 外壁 ４３ 空隙 ４４ フィン（内部） ４５ フィン（外部） ４６ 外気取込口 ４７ 吹出口 ６１ 熱交換部 ６２ 外壁 ６３ 空隙 ６４ フィン（内部） ６５ フィン（外部） ６６ 外気挿入口 ６７ 外気排出口 ６８ 屋根裏 ７１ 屋根部分 ７２ 側壁 ７３ 吹出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に発熱機器を収納する密閉筐体の少
   なくとも前後左右の内の一側面と天井に、密閉筐体の内
   外に複数のフィンが配置されるように熱交換部を設け、
   密閉筐体内には該筐体内雰囲気を攪拌するファンを設置
   し、前記熱交換部が設けられた側面並びに天井を外壁で
   覆い、側面外壁の下部には外気取込口を、天井外壁には
   外気排出口をそれぞれ設け、前記外気取込口から取り入
   れられた気体が天井外壁に設けられた排出口から排気さ
   れるように構成されていることを特徴とする機器収納用
   筐体。