JP2006506808A - 電子回路およびコンポーネント用ハウジング - Google Patents

Abstract

本発明は、電子回路およびコンポーネント（２８）用の内部ファンをもたない熱放散ハウジング（２０）に関するものである。そのハウジングはヒート・シンク用フィン（１２）を具えた２つのコンテナ（１０）パーツのアセンブリを含む。各パーツは実質的に対角線（１４）形状の外形を有している。ハウジング内にその対角線（１４）形状の外形に沿って回路基板（２９）が取り付けられており、それによってその回路基板（２９）の長辺端部は、その回路基板の両面において、コンポーネントがより良好に冷却されるように、水平に取り付けられた回路基板に比して、ヒート・シンク用フィン（１２）のより大きい量の部分で覆われている。

Description

本発明は、電子回路およびコンポーネント（構成要素、回路素子）用の、内部に熱放散（heat dissipating）用ファンをもたないハウジングに関する。

現在の電子的コンポーネント用ハウジングは、ヒート・シンク用フィン（熱シンク用フィン：heat-sink fins）の他に電子的のコンポーネントを冷却するための内部ファンが設けられている。ハウジング内のファンはハウジングの寸法を制限し、また例えばプリント回路基板（ＰＣＢ、printed circuit board、プリント回路板）上の電子的コンポーネントの、可能な最良の熱放散特性を実現するための取り付け方を制限することになる。ファンは可動パーツ（部品）を含む機械的な冷却メカニズムを有しており、ヒート・シンクの受動的（パッシブ）冷却メカニズムに比して寿命が遥かに短くなるという欠点がある。

例えば、ブロードバンド・ネットワーク（広帯域ネットワーク）におけるルータ（router）またはスイッチ用に使用される意図した目的のハウジングに課せられる制限は、ラックまたはキャビネット（ケース）内の取り付け（mount、配置）に対する規格（基準、標準：standard）によって決定される。この規格は、１９インチ（４８．２６ｃｍ）の幅のハウジング、１ラック・ユニット（１Ｕ）の高さすなわち垂直スペースが１．７５インチ（４．４５ｃｍ）、最大奥行（深さ）３０ｃｍを規定している。従って、この規格はハウジングの外部および頂部にファンを設けるのが困難になるような制限を課している。

このようなハウジングには、その前面パネル上に状態インジケータ（状態指示器：status indicator）とコンソール・ポート（操作卓ポート：consol port）が取り付けられ可能性があることによって、別の制限が課される。現在の技術では、前面パネル上に例えばインジケータＬＥＤを１列取り付けることができる。複数列のＬＥＤまたはその他のインタフェースを取り付ける場合には、それらを背面パネル上に設けることによって実現することができるであろう。メンテナンス（維持、管理：maintenance）、状態の読取り、またはその他の目的で前面パネル上のすべての状態インジケータ（status indicator）を実際に見ることができることが望ましいので、上記のような背面パネル上の取り付け方は望ましくない。手作業でシャシに配置された非常に多くのＬＥＤは例えばＬＣＤディスプレイに比して高価になるが、このようなディスプレイは現在市販されているものよりも前面パネル上に配置するためのより大きいスペースを必要とする。

現在の技術では、複数列のインジケータを取り付けた前面パネルを実現する可能な技術では、例えばハウジングの底部（底面）からできるだけ離して主ＰＣＢ基板（ＰＣＢボード：PCB board）を配置し、さらにより小さな／ドータ（daughter）ＰＣＢカードを前記主回路基板の上に接続し、これらを前面パネルに取付け、さらに小さい回路基板をケーブルを介して主回路基板に接続する。ケーブルによる接続は弛みやすく（ルーズになりやすく）、さらに追加的製造コストがかかることになる。２つの基板間をケーブルで接続すると、パーツのモールド（成型）、例えば特に付加的基板を前面パネル上に取り付ける場合、異なる弾性をもったシリコーン（silicone）化合物のような熱放散物質で回路基板をモールドすると、ケーブルの接続部にストレスが加わるという、他の欠点が生じる。付加的インタフェースまたはＬＥＤインジケータ用のドータ（daughter）ＰＣＢカードを使用すると、主回路基板をハウジングの底部に取り付けざるを得ない。冷却用ヒート・シンクを使用すると、ヒート・シンク用フィンを設けるためのスペースが殆どないかまたは全くなくなるのでハウジングの底部では十分な冷却効果を得ることができないであろう。

背面パネル上に状態インジケータを設けない他の明確な理由は、ラックまたはキャビネットがしばしば背面パネルが壁と向き合うように壁に接近して配置され、またはラックまたはキャビネットがたとえこのように配置されなくても、ラックは、該ラックの背面上のネジ止めまたはリベット止めされた金属シートのハウジングによってカバーされている。これによってハウジングはラックに取付けられた装置をほこり、湿気、ゴミ等から保護しようとするものである。従って、現在のラックに取付けられた装置は、そのラックの位置から引き出すことによってメンテナンス（保守、点検）を受け、または交換され、それが新しい装置とまたはメンテナンス済みの装置と交換される。

また、製造コストに関する問題を解決するために、同じ１つの工作機械（工具）を用いてハウジングの頂部および底部をプレス加工し、さらに１９インチ（約４８．２６ｃｍ）、１Ｕラック規格を満たすことが分かるであろう。

本発明の目的は、ラックに取付けられた装置に関する上述の問題およびその他の問題を解決することである。この目的を達成するために、本発明は、電子回路およびコンポーネント用の、内部ファンをもたない熱放散（heat dissipating）ハウジングを開示している。これらのハウジングはヒート・シンク（heat-sink）用フィンを有する２つのコンテナ・パーツ（部分）のアセンブリ（組立体）を含み、各パーツは実質的に対角線（傾斜線、傾斜面）形状の外形（プロファイル、輪郭）を有している。これらのパーツは、その対角線形状の外形を箱型（ボックス）形状を形成するよう配置することによって実質的にその箱型形状となるそのハウジングのより大きな部分（外部形状）を形成するように組立てられる。ハウジング内にはその対角線形状に形成された外形に沿って回路基板が配置されており、その回路基板の各長辺端部は、その回路基板の各面側（each side）において、コンポーネントがより良好に冷却されるように、回路基板が水平方向に取り付けられる場合に比してより多い量（mass、マス、質量部分、嵩）のヒート・シンク用フィンで覆われている。

本発明の１実施形態では、そのハウジングを形成するそのコンテナの各パーツはスペーシング／ディスタンス（間隔／距離）部材または片によって間隔を置いて配置されており、そのスペーシング／ディスタンス部材はその回路基板に形成された開孔を通して貫通され得るように設計されている。

別の実施形態では、その開孔はそのスペーシング／ディスタンス部材が少なくとも嵌合することができる公差を有する。さらに別の実施形態では、そのハウジングは熱放散弾性材料で満た（充填）されている。この実施形態では、回路基板はハウジングに実質的に接触することなく前記熱放散弾性材料中に浮いた状態で配置される。従って、回路基板は熱放散に加えてハウジングが受ける損傷（damages）からも保護される。

さらに別の実施形態では、良好な冷却効果に加えて、その回路基板を取付けることにより、そのハウジングに取り付けられた長面または長辺パネル上に多数のインジケータ（表示器）および／または少なくとも１つのディスプレイを取り付けることが可能である。

さらに別の実施形態では、そのハウジングの寸法が、１９インチ（約４８．２６ｃｍ）の１Ｕ用の規定の規格のラック用の寸法（measures）内に適合化されている。

さらに別の実施形態では、固定手段（fastening means）によって、ラックの垂直方向の所定の位置にそのハウジングを取付けることができ、これによって熱放散用の煙突効果の利点が得られる。

さらに別の実施形態は、そのハウジングの１つの長辺は、少なくとも１つのファンに適合する４８．２６ｃｍの規定の規格よりも短く作られて、その後、１９インチ（約４８．２６ｃｍ）のラックの規格を満たすために１つの短辺がより小さいハウジングが
設けられる。

本発明をよりよく理解するために、ここに示された例および実施形態について添付の図面を参照して以下の記載により説明する。

本発明は、電子的コンポーネント（構成要素、回路素子）用、特にブロードバンド・ネットワークにおけるルータ（router）またはスイッチ用のハウジング／ケーシング（筐体）を実現する。ハウジングには、ヒート・シンク用の複数のフィンが設けられるが、電子的コンポーネントの冷却用の内部ファンは設けられない。

さらに、ハウジングは、ラック／キャビネット取付け用に規定された規格を満たす。その規格は、１９インチ（４８．２６ｃｍ）の幅のハウジング、および高さすなわち垂直スペース（寸法）１ラック・ユニット１．７５インチ（４．４５ｃｍ）を規定している。また、それは、現在実現可能であるものに加えて、さらに状態インジケータ（状態指示装置：status indicator）、ディスプレイ（表示装置）、コネクタ（結合部）およびその他のインタフェース等を、その前面パネル上に取付けることを可能にする。

さらに、本発明は、一実施形態では、１９インチ、１Ｕラック（１ラック・ユニット）の規格を満たすハウジングの頂部および底部コンテナをプレス加工するための同じ１つの工作機械（工具）を実現する。

図１ａは本発明によるハウジング用の底部および頂部コンテナ（container、容器）１０の側面図、特に短辺側（短側面）の側面図を概略的に示している。コンテナ（容器）１０には、ヒート・シンク（heat sink）用フィン１２が設けられ、また対角線状の外形１４が形成されており、即ち図１ｂに概略的に示すように一方の長辺から他方の長辺に向けてその短辺側（短辺の側面）の対角線または傾斜線に沿って切り取ったような箱形（ボックス）の外形構造を有する。ヒート・シンク用フィン１２のパターンを有するコンテナは、工作機械（tool、工具）でアルミニウムをプレス加工することによって製造できるであろう。図１ａ、図１ｂおよび図２に示すように、２つのコンテナ１０を用いて、箱形形状を形成するように双方の対角線状の外形１４を配置することによって、箱形形状ハウジング２０を組み立てることができる。２枚のパネル、即ち１枚の前面パネル２２および１枚の背面パネル２４を用いて、箱形形状ハウジング２０を組立てることができる。

図１ａにおいて、コンテナ１０の最も高い側面または部分１６に近いヒート・シンク用フィン１２部分は、より多い量（mass、マス）を有し、これらのフィンに隣接して取付けられた電子的コンポーネントに対して増強された冷却効果を与えることができる。

図２は本発明に従って組立てられた箱形形状のハウジングを概略的に示しており、側面図（図２の最上部の図）、正面図（図２の中間の図）、および底部または頂部を示す立面図（図２の最下部の図）からなる。

図２において、太い実線２６は、ハウジング２０内に回路基板（回路ボード）がどのようにして対角線方向に取付けられるかを概略的に示している。上に向けて突出する電子的コンポーネント２８を有する回路基板は、通常は水平に取付けられるものであり、回路基板２９上全体にわたってヒート・シンク用フィンが均等な分布で配置されている。本発明を採用することにより、前面パネル２２に隣接する回路基板上に配置された電子的コンポーネント２８は、これらのコンポーネント２８に対してより良好な冷却効果を与えるヒート・シンク用フィン１２のより多い量（mass、マス）による利益を受ける。ルータ中のＦＥポート／トランシーバ（ＦＥ：Ｆａｓｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、高速イーサネット（登録商標））のようなヒート・インテンシブ（heat intensive、熱集中的）電子的コンポーネントは、前面パネル２２に接触する（abut）または同一面をなす（flush with）または前面パネル２２から突出するインジケータ、コネクション（接続部）および／またはその他の既知のインタフェースを具えた前面パネル２２に隣接して取付けられる。さらに、回路基板２９とフィン１２の間の熱伝導は、例えばブロマンコブＧＡＰパッド（Bromancob GAP Pad）材料を適用することによって形成することができる。

前述のように、追加的インタフェースまたはＬＥＤインジケータ用のドータＰＣＢカードをと、主回路基板２９を無理にハウジングの底部に取り付けることになる。冷却用ヒート・シンクを用いると、ハウジング２０の底部ではヒート・シンク用フィン１２のために残されたスペースは制限されるので、ハウジング２０の底部では十分な冷却効果を得られないであろう。ハウジングの頂部（上部）面側および底部面側の双方で十分な冷却領域または面積を確保するために、本発明の一実施形態による発明の思想は、回路基板２９をハウジングにおける対角線方向または傾斜面状に配置することであり、これによってハウジングの頂部側および底部側の双方で十分なヒート・シンク領域を与えることができる。

図２にはＦＥポート／およびトランシーバ（送受信機）を具えた前面パネル２２が概略的に示されている。さらに、図２にはＬＥＤによる状態表示の代わりにＬＣＤディスプレイ３０が図示されている。水平に配置されたＰＣＢが設けられる通常のルータ／スイッチでは、前面パネル２２上にＬＣＤディスプレイを設けることができず、それと同時に、例えば電子的コンポーネントが取り付けられ水平に配置されたＰＣＢによって占められるスペース（空間）が不足するので、例えば１Ｕラックの４．４５ｃｍの高さを満たすことができない。

図３は、本発明によるルータ／スイッチ用に使用される回路基板（回路板）２９を示す。回路基板２９には開孔３０が形成されており、その開孔３０に図４に示すスペーシング（間隔）／ディスタンス（距離）部材または片（spacing/distance piece）４０が挿入または収容される。これらのスペーシング部材４０は対角線方向の外形（直角三角形状、楔形）を有する２つのコンテナ１０と接触または当接し（abut）、そのスペーシング部材４０中の孔または貫通孔４２中を通してネジ、ボルトまたはその他の適当な固定手段によって固定される。回路基板２９中の各開孔３０は、スペーシング部材４０の直径よりも少なくとも嵌合（嵌入、挿入）するための間隔（距離、隙間、余裕）だけ大きく、そのためハウジング２０が組立てられたときにスペーシング部材４０は回路基板２９をその所定位置に保持することができないようなものである。

本発明の熱放散機能（特性）をさらに増強するために、ハウジング２０中のすべての隙間の空間または空所（void）は熱放散の目的で使用されるシリコーン（silicone）のような熱放散物質で満た（充填）される。ハウジングが熱放散物質によって満たされると、回路基板は、ハウジング２０を構成するコンテナ１０に直接固定されないので、ハウジング２０の内部のその物質中でいわば“浮いた状態”（float）にある。従って、回路基板２９はハウジングに実質的に接触しておらず、回路基板は熱放散に加えてハウジング自体が損傷を受けるようなときにも保護される。図５は、本発明に従ってハウジング２０に取付けられる前面パネル２２を示しており、その複数の開孔は、ＦＥポート／トランシーバ、ディスプレイ３０、コネクタ、インジケータ、その他のインタフェース等用のものである。

図６は、本発明によるラックまたはキャビネットに取付けるための準備が完全に整ったハウジング２０を示す。ハウジング２０には、これをラック内に取付けるための固定手段６０が設けられている。ハウジングには、さらに開孔６２が形成されている。この開孔はハウジング内の隙間の空間または空所を満たすための熱放散物質を注入するために使用され、従って浮いた状態の回路基板２９を実現することができる。固定手段６０を用いて、ハウジング２０をラック中の所定の垂直位置に取付けることが可能になり、それによって加熱された空気が上方に放散（上昇）するいわゆる煙突効果を積極的に利用することができる。ハウジング２０がラック中で水平に取付けられていたとすると、加熱された空気は積み重ねられたハウジング間でいわば“停滞または滞留した状態”（stuck）になるであろう。

本発明の一実施形態では、ハウジングの短辺側（側面側）にファンを設けることができるということが提案される。ファンは複数のフィン１２に沿って空気の流れ（気流）を生じさせるように取付けられ、必要な場合には頂部コンテナおよび底部コンテナ１０の両方のフィン１２に沿って空気の流れ生じさせることができる。これを実現するために、ハウジング２０の一方の長辺が、少なくとも１つのファンを挿入できるように、規定された規格である４８．２６ｃｍ（１９インチ）よりも短く、適当に例えば１．３ｃｍだけ短くなるように短かく作られる。一実施形態では、ハウジングは長辺がより短くなるよう組み立てられ、その後、１９インチのラックの規格を満たすような一方の短辺を有するより小さなハウジングが設けられる。必要に応じて、この小さなハウジングにファンを内蔵させることができる。このようにして、ハウジング２０は様々な周囲環境条件に適合し得るような大きい融通性を持つように作られる。

本発明をここで示された例および実施形態について説明したが、本発明はこれらの例および実施形態に限定されるものではない。添付の特許請求の範囲の各請求項は当業者にとって明らかな他の実施形態も示している。

図１ａは本発明によるハウジング用の底部または頂部コンテナの概略側面図である。図１ｂは本発明によるコンテナ用の対角線状の外形の概略的斜視図である。 図２は本発明による組立てられた箱型形状のハウジングを示している。 図３は、電子回路コンポーネントと本発明によるスペーシング部材用の開孔とを具えた回路基板を示している。 図４は本発明によるスペーシング部材を示している。 図５は本発明によるハウジングに対する前面パネルを示している。 図６はラック中に取付けるための本発明によるハウジングを示している。

Claims (7)

1. 電子回路およびコンポーネント（２８）用の内部にファンをもたない熱放散ハウジング（２０）であって、
   特徴として、
   前記ハウジング（２０）はヒート・シンク用フィン（１２）を有する２つのコンテナ（１０）パーツのアセンブリからなり、各パーツは実質的に対角線（１４）状の外形を有し、それによって前記両パーツは、前記対角線（１４）状の外形を箱型形状を形成するよう配置することによって実質的に前記箱型形状となる前記ハウジング（２０）のより大きな部分を形成するように組立てられ、
   前記ハウジング（２０）内に前記対角線（１４）状の外形に沿って回路基板（２９）が取り付けられ、
   コンポーネント（２８）がより良好に冷却されるように、前記回路基板の各長辺端部が、前記回路基板の各面側上において、回路基板が水平に取り付けられる場合に比して、より多い量のヒート・シンク用フィン（１２）で覆われるよう構成された、ハウジング。
2. 前記ハウジングを形成する前記両コンテナ（１０）パーツはスペーシング部材（４０）によって間隔を置いて配置されており、前記スペーシング部材は前記回路基板（２９）に形成された開孔（３０）に挿入されることを特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
3. 前記開孔（３０）は前記スペーシング部材（４０）に対して少なくとも嵌合が可能になる公差を有し、前記ハウジングは熱放散弾性材料で満たされており、それによって前記回路基板（２９）は前記ハウジング（２０）に実質的に接触することなく前記熱放散弾性材料中に浮いた状態で配置され、これによって前記回路基板（２９）は熱放散に加えて前記ハウジングが受ける損傷から保護されることを特徴とする、請求項２に記載のハウジング。
4. 前記回路基板（２９）の前記取り付けによって、良好な冷却に加えて、前記ハウジングに取り付けられた前面側または背面側の長いパネル（２２）上に複数のインジケータまた別のインタフェースおよび／またはディスプレイ（３０）の取り付けが可能になることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のハウジング。
5. 前記ハウジング（２０）の寸法は、１９インチ・ラック用の規定の規格のラックの寸法に適合するものであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の熱放散ハウジング。
6. ラック中の垂直方向の或る位置に前記ハウジング（２０）を取付けることを可能にする固定手段（６０）が設けられており、これによって熱放散用の煙突効果を利用することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のハウジング。
7. 前記ハウジング（２０）の１つの長辺は、少なくとも１つのファンに適合する規定の規格の４８．２６ｃｍより短く作られて、１９インチ・ラックの規格を満たすように１つの短辺がより小さいハウジングが設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のハウジング。
   
   

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