JP2011166185A - ファンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】屋内型の無線通信基地局のサブラックに適した薄型の冷却構造を提供する。
【解決手段】サブラック２の上部には冷却用のファンユニット６が付属し、ファンユニット６は、サブラックの下部に形成された吸気口８から冷却風を取り入れる。ファンユニット６は、背面側及び側面に形成された排気口１３を有するファンユニット筐体１２と、ファンユニット筐体１２内部に前後の２列に分けて千鳥状に配列されたラジアルファン７とを有する。後列のラジアルファン７は、背面側の排気口１３から冷却風を排気し、前列のラジアルファン７は、側面の排気口１３から冷却風を排気する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファンユニットに関し、更に詳しくは、電子装置の冷却に好適なファンユニットに関する。

屋内設置の無線基地局装置は、オープンラック構造の装置筐体内に、多数のカード型電子部品を支持するサブラック（シェルフ）が収容されている。無線基地局装置では、近年特に高実装化が進み、多数の電子部品から発生する熱をいかに効率的に冷却するかが重要な課題となっている。従来の無線基地局装置の冷却構造を、図１２〜１４を参照して説明する。

図１２は、従来の無線基地局装置の概略構造を示す図で、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、正面図、側面図及び平面図を示している。なお、側面図には、冷却ファンによって発生する冷却風の流れを付記した。装置筐体２１内には、それぞれが多数のカード型電子部品２２を支持する複数のサブラック２３が縦積みに配置され、また、カード型電子部品２２を冷却するための冷却ファンユニット２４がサブラック２３に付属して配置されている。図示の例では、最上段のサブラック２３には１つのファンユニット２４が付属し、中段及び下段のサブラック２３には共通のファンユニット２４が付属している。

図１２の例では、装置筐体２１内でサブラック２３の実装数を上げるために、複数のサブラック２３に共通にファンユニット２４を配設している。ファンユニット２４には、一般的に軸流ファンが採用されており、軸流ファンでは冷却風２５が軸方向を向き、冷却風２５は上部に排気されている。このような冷却風２５の向きは、サブラック２３の配置に大きな影響を与え、一方、ファンユニット２４に寸法上の制約を与えている。軸流ファンによって電子部品２２を冷却する冷却構造は、例えば特許文献１及び２に記載がある。

図１２では、中段のサブラック２３と上段のサブラック２３との間には、軸流ファンの採用により生ずる、中段のファンユニット２４の排気と上段のファンユニット２４の吸気との干渉を避けるために、冷却風２５の流路を形成する仕切板２６が配設されている。上段のファンユニット２４からの冷却風は、オープンラック構造の装置筐体２１の上部から排気され、また、仕切板２６によって遮られた冷却風２５は、装置筐体２１の背面側に排気されている。この従来の無線基地局装置では、サブラック２３間を仕切る仕切板２６が、装置筐体２１におけるサブラック２３の収容効率を低下させる問題がある。

サブラックを冷却するファンユニットに、ラジアルファンを採用する例も知られている。ラジアルファンを採用するファンユニットでは、排気の干渉を回避するために１つのファンユニットには１台のラジアルファンを収容している。しかし、薄型構造のラジアルファンを採用すると、１台の冷却ファンではその能力が不足するため、発熱量が大きな電子装置では、複数の冷却ファンを配置することが不可欠である。複数のラジアルファンを配置するためには、各ラジアルファンからの排気の干渉を考慮すれば、図１３に示すように、ファンユニット２７内に、ラジアルファン２８を１列に並べて配置し、背面側に排気口２９を設けるのが一般的である。なお、特許文献１には、ラジアルファンの採用も可能である旨が記載されている。

しかし、必要な冷却能力を確保するために、複数列のラジアルファンが必要な場合がある。このような例を比較例として図１４に示した。図１４（ａ）は、サブラックの側面断面図、図１４（ｂ）はその平面図である。本比較例では、サブラック２３には、２つのファンユニット２７が付属し、各ファンユニット２７には、複数のラジアルファン２８が１列に配置される。双方のファンユニット２７は、それぞれが装置筐体の背面側に排気することを考慮し、取付け高さを違えて配置している。しかし、このような配置を採用すると、軸流ファンの仕切板の例と同様に、装置筐体におけるサブラックの収容効率を低下させる。

特開２０００−５９０６１号公報 特開２００２−１１８３８７号公報

上記のように、無線基地局装置内に収容されるサブラックの収容効率は、その冷却構造によって大きく左右されている。しかし、従来、無線基地局装置にとって適切な構造の冷却構造が得られず、サブラックの収容効率が高められないという問題があった。そこで、本発明は、例えば、サブラックを４段にも段積みが可能なようにその収容効率を高めることができる、改良された冷却構造を有する電子装置に好適に使用できるファンユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のファンユニットは、電子装置の上部に配置され、該電子装置を冷却する冷却風を発生させるファンユニットにおいて、
下面に形成された吸気口と後面及び少なくとも一方の側面に形成された排気口とを有するユニット筐体と、該ユニット筐体内に、前記ファンユニットの背面側を後側として、前後に分けて配設された複数のラジアルファンとを備え、
前記ユニット筐体は、仕切り板によって複数の空間に区切られ、該複数の空間のそれぞれは、少なくとも１台のラジアルファンを収容し且つ前記排気口を介して外部に連通することを特徴とする。

本発明のファンユニットでは、複数のラジアルファンを前後に分けて配設した構成を採用したので、ファンユニットの薄型構造を維持しつつ複数のラジアルファンの配設によって、電子装置や電子部品の冷却に必要な風量の確保が可能であり、また、排気口を背面側及び側面に形成したことにより、複数のラジアルファンからの排気の相互干渉が軽減される。

本発明の好ましいファンユニットでは、前記排気口の少なくとも一部にはルーバーが形成される。ルーバーにより、冷却風の風向制御が可能になり、効率的な排気が可能になる。また、前記シェルフの側面に、前記ファンユニット側面の排気口の少なくとも一部に対応して排気開口を形成することも本発明の好ましい態様である。シェルフに排気開口を形成することにより、ファンユニット側面の開口からの冷却風の効率的な排気が可能になる。

更に、複数のラジアルファンは、少なくとも前後２列にそれぞれ並んで配置され、且つ、互いに千鳥状に配置されていることも好ましい態様である。後列のラジアルファンは、主として背面側の排気口に、前列のラジアルファンは主として側面の排気口に、それぞれ排気することにより、前列と後列のラジアルファンの排気の干渉が更に軽減される。

更に、前記ユニット筐体が、仕切り板によって複数の空間に区切られ、該複数の空間のそれぞれは、少なくとも１台のラジアルファンを収容し且つ前記排気口を介して外部に連通する態様を取ることも好ましい。仕切り板によって各ラジアルファン間の排気の干渉が回避される。

更に、前記ユニット筐体には、前面、側面及び背面の少なくとも１つの面の底面に隣接した位置に吸気開口が形成されることも本発明の好ましい態様である。配置上の制約に従って吸気開口を配設しても有効な吸気を実現できる。また、前面、側面及び背面の全てに吸気開口を形成すると、より均一で多量の空気流が得られるため、特に好ましい。

（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態に係る電子装置の正面図、側面図、及び、平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図１に示したサブラックの正面図、側面図、及び、平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る電子装置のサブラックの正面図、側面図、及び、平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図２に示したファンユニットの正面図、側面図、及び、平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第１変形例の平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第２変形例の平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第３変形例の平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第４変形例の平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第５変形例の平面図である。 第１の実施形態のファンユニットの第６変形例の平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る電子装置のファンユニットの正面図、側面図、及び、平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、従来の電子装置の正面図、側面図、及び、平面図である。 ラジアルファンを採用した従来のファンユニットの平面図である。 （ａ）及び（ｂ）はラジアルファンを採用した比較例のファンユニットの側面図及び平面図である。

以下、本発明の実施形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子装置である屋内型の無線基地局装置について、その正面図、側面図及び平面図で概略構造を示している。無線基地局装置は、オープンラック構造の装置筐体１を有し、装置筐体１内には、４段に縦積みされたサブラック２が実装されている。

図２は、図１に示したサブラック２の構造を、その正面図、側面図及び平面図で示している。側面図及び平面図には、特に冷却風１０の向きを示した。各サブラック２は、サブラック筐体（シェルフ）３内に垂直にして挿入される複数のカード型電子回路（内部モジュール）９を支持し、また、サブラック筐体３の上部に取り付けられ、内部モジュール９を冷却する冷却ファンユニット（ファンユニット）６が付属している。

ファンユニット６は、前面側に２台及び背面側に３台の冷却ファン（ラジアルファン）が並べられており、前後の２列に配置された５台のラジアルファン７を有している。前後の列のラジアルファン７は、前後方向に流れる排気の列相互間の干渉を避けるために、互いに千鳥状に配置されている。サブラック筐体３の下側には、ラジアルファン７の吸気のために、サブラック２の正面側及び背面側にそれぞれ吸気口８が形成されている。ファンユニット６には、その背面側及び両側面にそれぞれ排気口１３が形成されている。ラジアルファン７による冷却風１０は、サブラック２下部の吸気口８から水平方向に吸気され、内部モジュール９の間の隙間を垂直方向に通り抜け、内部モジュール９を冷却する。冷却後の冷却風１０は、ラジアルファン６の羽根の内側からその半径方向外側に水平方向に流れ、ファンユニット６の背面側及び両側面に形成された排気口１３を経由して排気される。

ファンユニット６の背面側及び両側面に排気口１３を形成したことにより、後列のラジアルファンによる冷却風１０は、主として背面側の排気口１３を経由して流れ、また、前列のラジアルファン７の冷却風は主として両側面から排気される。このような排気口１３の構成は、前後の列のラジアルファンを千鳥に配置した構成と相まって、前後の列相互間でのラジアルファン７の排気の干渉を軽減する。排気口１３から排気される冷却風１０は、ファンユニット筐体１２とサブラック筐体３の側面板との間を通り抜け、また、サブラック２の背面側を経由して、装置筐体１の背面側から排気される。

図３は、第２の実施形態の電子装置におけるサブラック３の構造を、図２と同様に示している。本実施形態では、サブラック３の内部モジュールの発熱量が大きいことを考慮し、ファンユニット６のラジアルファン７の台数を前列で３台、後列で４台とし、先の実施形態と同様に前後列では、ラジアルファン７を互いに千鳥状に配置している。本実施形態でも、後列のラジアルファン７からの排気は主として背面側の排気口１３を経由して排気され、前列のラジアルファン７からの排気は主として両側面の排気口１３から排気される。特に、前列中央のラジアルファン７からの排気は、隣接する前列のラジアルファン７の前方を通り抜け、両側面の排気口１３から排気される。第１の実施形態と同様に、サブラック３からの排気を背面側からと限定したので、隣接する装置筐体内に実装されるサブラック２相互間での排気の干渉が回避される。

図４は、図２に示したファンユニットの詳細構造を示している。図４に示すように、排気口１３には、縦方向に延びる格子が形成されており、異物の侵入等を防止している。

上記各実施形態の構成によると、後列のラジアルファン７は、主としてファンユニット６の背面側の排気口１３を経由して排気し、前列のラジアルファン７は、主として側面の排気口１３を経由して排気する。このため、ファンユニット内では前後列のラジアルファン７の排気が幾分干渉しても、図１３に示した従来のファンユニット以上の風量が確保できる。また、前列にラジアルファン７を配置したので、ファンユニット６の静圧能力は１列にラジアルファンを有する従来のファンユニット以上に増加する。前列のラジアルファン７は、後列のラジアルファン７から吸い出される風量を増加させる効果があり、前列のラジアルファン７の排気が後列のラジアルファン７の排気との干渉により抑制されたとしても、これを補う効果が期待できる。従って、各実施形態では、実質的に、ファンユニット６に配置したラジアルファン７の実装台数に応じた、ファンユニットとしての流量を確保することができる。

図５は、図４の実施形態の第１変形例である。図５に示すように、ファンユニット６の両側面の開口１３には、冷却風の風向を制御するルーバー１５が形成されている。ルーバー１５は、ファンユニット筐体１２の側面とサブラック筐体３の側板との間の隙間を、冷却風１０がスムーズに通過するように、所望の風向に沿う角度が設定されている。

図６は、図５の更に変形である第２変形例である。図５の第１変形例では、前後の各列で列方向に並ぶラジアルファン７相互間では冷却風１０の干渉が存在している。図６の第２変形例では、前後の各列に並ぶラジアルファンを２台とし、各列に並ぶラジアルファン相互間に更にルーバー１５を配置することで、各列に並ぶラジアルファン７相互間での冷却風の干渉を回避している。

図７は、図５の第１変形例の変形である第３変形例である。本変形例では、ファンユニット６をサブラック筐体３の一方の側面側に寄せて配置し、ファンユニット６とサブラック筐体３の他方の側面との間の隙間を広くして、その他方の隙間のみを利用して冷却風１０の通路を確保している。

図８は、図５の第１変形例から更に変形した第４変形例である。本変形例では、第１変形例から、前後のラジアルファン７の列の間に仕切り板１４を配設し、後列のラジアルファン７については、側面の排気口１３を除いている。これによって、後列のラジアルファン７は、背面側にのみ排気し、前列のラジアルファン７からの側面排気との干渉を更に回避している。

図９は、図８の第４変形例から更に変形した第５変形例である。本変形例では、第４変形例から、ファンユニット６側面の排気口１３を除き、且つ、後列中央のラジアルファン７を列からずらし、後列の列寸法を縮小している。この列寸法の縮小によって空いた後列側のスペースを、前列のラジアルファン７からの冷却風１０の通路としている。前列のラジアルファン７相互間にも、仕切り板１４が設置されている。

図１０は、図９の第５変形例から更に変形した第６変形例である。本変形例では、後列の中央のラジアルファンを除き、前列のラジアルファン７からの冷却風を、第５変形例における両脇の通路に代えて、その空いた中央のスペースから排気している。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る電子装置におけるサブラック２の構成を図２と同様に示している。本実施形態では、ファンユニット６の側面開口に対応した位置に、サブラック筐体３の側板に側面開口１６を形成し、ファンユニット６の側面からの冷却風１０を直接に外部に排気している。ファンユニット６の側面開口１３には、ルーバー１５が形成されており、冷却風１０がファンユニット６からスムーズにサブラック筐体３外に排出される。

以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明の電子装置及びファンユニットは、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。また、本発明の好適な態様として記載した各構成や実施形態で記載した各構成については、本発明の必須の構成と共に用いることが好ましいが、単独であっても有益な効果を奏する構成については、必ずしも本発明の必須の構成として説明した全ての構成と共に用いる必要はない。

上記の実施形態の一部および全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
電子部品を支持するシェルフと、該シェルフの上部に配設され前記電子部品を冷却するファンユニットとを収容する装置筐体を備える電子装置において、
前記ファンユニットは、下面に形成された吸気口と後面及び少なくとも一方の側面に形成された排気口とを有するユニット筐体と、該ユニット筐体内に前後に分けて配設された複数のラジアルファンとを備えることを特徴とする電子装置。

（付記２）
前記排気口の少なくとも一部にはルーバが形成される、付記１に記載の電子装置。

（付記３）
前記シェルフの側面には、前記ファンユニット側面の排気口の少なくとも一部に対応して排気開口が形成される、付記１又は２に記載の電子装置。

（付記４）
前記複数のラジアルファンは、それぞれ前後列に並んで配置され、且つ、前後列では千鳥状に配置されている、付記１〜３の何れか一に記載の電子装置。

（付記５）
前記ユニット筐体は、仕切り板によって複数の空間に区切られ、該複数の空間のそれぞれは、少なくとも１台のラジアルファンを収容し且つ前記排気口を介して外部に連通する、付記１〜４の何れか一に記載の電子装置。

（付記６）
前記ユニット筐体には、前面、側面及び背面の少なくとも１つ面の底面に隣接した位置に吸気開口が形成される、付記１〜５の何れか一に記載の電子装置。

（付記７）
電子装置の上部に配置され、該電子装置を冷却する冷却風を発生させるファンユニットにおいて、
下面に形成された吸気口と後面及び少なくとも一方の側面に形成された排気口とを有するユニット筐体と、該ユニット筐体内に前後に分けて配設された複数のラジアルファンとを備えることを特徴とするファンユニット。

（付記８）
前記排気口の少なくとも一部にはルーバが形成される、付記７に記載のファンユニット。

（付記９）
前記複数のラジアルファンは、それぞれ前後列に並んで配置され、且つ、前後列では互いに千鳥状に配置されている、付記７又は８に記載のファンユニット。

（付記１０）
前記ユニット筐体は、仕切り板によって複数の空間に区切られ、該複数の空間のそれぞれは、少なくとも１台のラジアルファンを収容し且つ前記排気口を介して外部に連通する、付記７〜９の何れか一に記載のファンユニット。

本発明の電子装置は、屋内型の無線基地局装置として使用でき、また、本発明のファンユニットは、各種電子装置の冷却に使用できる。

１：装置筐体
２：サブラック
３：サブラック筐体
６：ファンユニット
７：ラジアルファン（冷却ファン）
８：吸気口
９：内部モジュール
１０：冷却風
１２：ファンユニット筐体
１３：排気口
１４：仕切り板
１５：ルーバー
１６：サブラック排気開口
２１：装置筐体
２２：内部モジュール（カード型電子部品）
２３：サブラック
２４：ファンユニット
２５：冷却風
２６：仕切り板
２７：ファンユニット
２８：ラジアルファン
２９：排気口

Claims (3)

1. 電子装置の上部に配置され、該電子装置を冷却する冷却風を発生させるファンユニットにおいて、
   下面に形成された吸気口と後面及び少なくとも一方の側面に形成された排気口とを有するユニット筐体と、該ユニット筐体内に、前記ファンユニットの背面側を後側として、前後に分けて配設された複数のラジアルファンとを備え、
   前記ユニット筐体は、仕切り板によって複数の空間に区切られ、該複数の空間のそれぞれは、少なくとも１台のラジアルファンを収容し且つ前記排気口を介して外部に連通することを特徴とするファンユニット。
2. 前記排気口の少なくとも一部にはルーバが形成される、請求項１に記載のファンユニット。
3. 前記複数のラジアルファンは、それぞれ前後列に並んで配置され、且つ、前後列では互いに千鳥状に配置されている、請求項１又は２に記載のファンユニット。

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