JP2014123650A

JP2014123650A - 電子機器筺体

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Publication number: JP2014123650A
Application number: JP2012279294A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hasegawa; 剛長谷川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP5851390B2

Abstract

【課題】実施形態は、１筐体に収納するボード枚数が増加する場合でもすべてのボードをほぼ均一に冷却することができ、小型で冷却性能と圧力性能の優れた電子機器筺体を提供することである。
【解決手段】複数枚の電子回路モジュールのボード２を並設状態で収納するボード収容室３を有する箱型のシャーシ４を備え、前記ボード収容室３の一面に前記ボード２の出し入れ用の開口部３ａが配設され、前記ボード収容室３の周囲に放熱用の通風ダクト構造となっている筐体壁１２ａ，１２ｂを設けた間接空冷方式の電子機器筐体１である。前記放熱用の通風ダクト構造は、冷却空気の流れ方向が前記ボード収容室３内に収納される前記ボード２の挿入方向に沿って流れる通風路１３が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電子機器筺体に関する。

例えばＶＭＥ等の規格ボードなどの複数枚の電子回路モジュールのボードを並設状態で収納するボード収容室を有する箱状のシャーシを備えた電子機器筐体では、ボード収容室の一面にボードの出し入れ用の開口部が設けられている。また、航空機搭載や車載など環境条件の悪い場所で使用される場合には、直接ボードに外気が当たらないように間接的な空冷方式を採用している場合が多い。この間接空冷方式の電子機器筐体では、ボード収容室の周囲に放熱用の通風ダクト構造となっている筐体壁を設けている。

従来の電子機器筐体では、ボード収容室のボード出し入れ用開口部と直角をなし、かつ相対する２面の筐体側壁に冷却フィンを内蔵している。そして、ボードの出し入れ方向と直交する方向に冷却空気を通風させる構造となっている。

このような間接空冷方式ではボード収容室内のボードで発生した熱を伝導でボード端部まで移動させ、ボード端部でカードホルダを介して筐体側壁に熱伝導で移動させている。そして、通風ダクト構造となっている筐体側壁から通風空気に熱を逃がしている。

特開平７−２２１４７９号公報

ＣＰＵボードなどの計算処理ボードの１枚あたりの処理能力は年々増加し、これに伴い発熱量も増加の一途をたどっている。さらに機器として求められる処理能力も統合処理化に伴って高い処理能力が求められている。これに伴い１筐体に収納するボード枚数が増加すると、ボードの出し入れ方向に対して垂直方向に冷却空気を流す従来の冷却空気の流し方では、通風ダクトの下流側で空気の温度上昇が大きくなる。そのため、筐体に収納するボード枚数が多数ある場合は下流側は空気の温度上昇が大きくなり、冷却が満足しないという可能性がある。また冷却能力向上のために通風ダクト内のフィンの密度を上げたり、形状を複雑にすると圧力損失が増加するし、表面積拡大のためフィンを大型化すると筐体全体も大型化してしまう。

実施の形態は上記事情に着目してなされたもので、１筐体に収納するボード枚数が増加する場合でもすべてのボードをほぼ均一に冷却することができ、小型で冷却性能と圧力性能の優れた電子機器筺体を提供することにある。

実施形態によれば、複数枚の電子回路モジュールのボードを並設状態で収納するボード収容室を有する箱型のシャーシを備え、前記ボード収容室の一面に前記ボードの出し入れ用の開口部が配設され、前記ボード収容室の周囲に放熱用の通風ダクト構造となっている筐体壁を設けた間接空冷方式の電子機器筐体である。前記放熱用の通風ダクト構造は、冷却空気の流れ方向が前記ボード収容室内に収納される前記ボードの挿入方向に沿って流れる通風路が配置されている。

第１の実施の形態の電子機器筐体の一部を断面にして全体の概略構成を示す側面図。第１の実施の形態の電子機器筐体の一方の端面を示す正面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。第１の実施の形態の電子機器筐体の横断面図。第１の実施の形態の電子機器筐体内部の冷却空気の流れを説明するための概略構成図。第１の実施の形態の電子機器筐体の内部に配設された通風ダクトの一例を示す縦断面図。第１の実施の形態の電子機器筐体の内部に配設された通風ダクトの平面図。第１の実施の形態の電子機器筐体の内部に配設されたエアダクトの第１の変形例を示す平面図。第１の実施の形態の電子機器筐体の内部に配設されたエアダクトの第２の変形例を示す平面図。第２の実施の形態の電子機器筐体を示す斜視図。第３の実施の形態の電子機器筐体を示す斜視図。第４の実施の形態の電子機器筐体を示す斜視図。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。

［第１の実施の形態］
（構成）
図１乃至図７は、第１の実施の形態を示す。図１は、本実施の形態の間接空冷方式の電子機器筐体１の一部を断面にして全体の概略構成を示す側面図、図２は電子機器筐体１の一方の端面を示す正面図である。本実施の形態の電子機器筐体１は、例えばＶＭＥ等の規格ボードなどの複数枚の電子回路モジュールのボード２を並設状態で収納するボード収容室３を有する箱型のシャーシ４を備えている。ボード収容室３の底面には、マザーボード５が水平方向に配設されている。

電子機器筐体１の本体１ａは、図１および図３に示すようにシャーシ４の両端に配置された２つの端板６，７と、シャーシ４の下面に配置された床板８と、シャーシ４の上面に配置された上板９と、図２および図４に示すようにシャーシ４の両側面に配置された２つの側面板１０，１１とから構成されている。筐体本体１ａの内部には、前記ボード収容室３と、例えば電源などの電気機器を収納する電気機器収納部１２とが設けられている。

また、ボード収容室３の上面には、ボード収容室３内に電子回路モジュールのボード２を出し入れするボード出し入れ用の開口部３ａが形成されている。ボード出し入れ用の開口部３ａは上板９によって開閉可能に閉塞されている。各電子回路モジュールのボード２はそれぞれ図１中で鉛直方向に向けて縦置き状態で配置され、水平方向に横並び状態で並設されている。

本実施の形態の筐体本体１ａの内部には、ボード収容室３の周囲を囲む両端板６，７間の４面のうち対向する２側面に通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂが配設されている。これらの筐体壁１２ａ，１２ｂは、ボード収容室３の両側板３ｂ，３ｃと、シャーシ４の２つの側面板１０，１１との間に図５中に矢印で示すように冷却空気の流れ方向がボード収容室３内に収納されるボード２の挿入方向に沿って平行に流れる通風路１３を設けたものである。

具体的には、図４に示すようにボード収容室３の両側板３ｂ，３ｃと、シャーシ４の２つの側面板１０，１１との間に、ボード収容室３ｂ，３ｃと一体成形された多数の板状のストレートフィン１４からなるヒートシンク１５が設けられている。各ストレートフィン１４は、それぞれボード２の挿入方向に沿って平行に縦置き状態で配置され、ボード２の挿入方向と直交する方向に横並び状態で緻密なピッチで並設されている。また、ボード収容室３の両側板３ｂ，３ｃは、壁面パネルのボード保持部分に多数の板状のストレートフィン１４からなるヒートシンク１５が一体成形されたフィン付きパネルによって形成されている。例えば、ストレートフィン１４はボード保持部分（ボード２の挿入方向に１２０〜１６０ｍｍ）だけが緻密（ピッチ０．５〜１．５ｍｍ、フィン厚０．０５〜０．２ｍｍ、フィン高さ２０ｍｍ以下）に配置されている。

また、シャーシ４の一端側の端板６には、通風ダクト構造に流れる冷却空気の通風用開口部１６が配置されている。この通風用開口部１６には、外部の図示しない送風ダクトが連結されるようになっている。さらに、シャーシ４の床板８と、ボード収容室３の底面のマザーボード５との間には前記通風用開口部１６と前記筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３との間を連通するエアダクト１７が配設されている。

エアダクト１７は、図６および図７に示すようにボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの下面に対向して配置される２つの送風路１７ａ、１７ｂと、これら２つの送風路１７ａ、１７ｂの一端と通風用開口部１６との間を連通する連通ダクト部１７ｃとを有する。２つの送風路１７ａ、１７ｂには、前記筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３との対向面に長穴状の開口部１７ａ１，１７ｂ１がそれぞれ形成されている。

また、シャーシ４の上面の上板９には、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの上面に対向する部分に通風用の開口部１８ａ、１８ｂがそれぞれ形成されている。

（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の電子機器筐体１の使用時には、シャーシ４の一端側の端板６の通風用開口部１６に外部の図示しない送風ダクトが連結される。そして、この送風ダクトから通風用開口部１６に外部から冷却用の外部空気が供給される。通風用開口部１６に供給された冷却用の外部空気は、エアダクト１７の連通ダクト部１７ｃを経由して２つの送風路１７ａ、１７ｂに分岐された状態で送風される。２つの送風路１７ａ、１７ｂに流入した冷却用の外部空気は、続いて、長穴状の開口部１７ａ１，１７ｂ１からボード収容室３の２側面の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３に流入し、シャーシ４の上板９の開口部１８ａ、１８ｂから外部に排出される。このとき、通風路１３内を流れる冷却用の外部空気は、多数の板状のストレートフィン１４間の隙間を通して流れるので、冷却風は図５中に矢印で示すように通風路１３内を下から上向きに流れる。これにより、外部の図示しない送風ダクトから供給される外部空気は、ボード収容室３の内部には直接は流入せず、ボード収容室３の内部の電子回路モジュールのボード２には外気が当たらないようになっている。

また、電子機器筐体１内の電子回路モジュールのボード２上の電子機器から発生する熱は、ボード２の基板自体を介してボード収容室３の両側板３ｂ，３ｃとの接合部側に熱伝導された後、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂに熱伝導される。このとき、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風路１３を流れる冷却空気との熱交換によって放熱される。

（効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の電子機器筐体１では、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの冷却空気の流れをボード収容室３の内部のボード２の挿入方向に沿って平行に流れるようにしている。そのため、ボード収容室３の内部に配置されたボード２の並設方向の全ての位置の各ボード保持部分への冷却空気の供給温度を同じ条件にすることができるので、効率の良いボード２の冷却が可能となる。特に、ボード収容室３の内部に収納されるボード２の枚数が多い場合、例えばボード２の枚数が６枚以上になる場合に優れた効果を発揮する。

さらに、本実施の形態では、ボード収容室３の両側板３ｂ，３ｃと、シャーシ４の２つの側面板１０，１１との間に配置されているヒートシンク１５は、多数の板状のストレートフィン１４が、それぞれボード２の挿入方向に沿って平行に縦置き状態で配置され、ボード２の挿入方向と直交する方向に横並び状態で緻密なピッチで並設されている。例えば、ストレートフィン１４はボード保持部分（ボード２の挿入方向に１２０〜１６０ｍｍ）だけが緻密（ピッチ０．５〜１．５ｍｍ、フィン厚０．０５〜０．２ｍｍ、フィン高さ２０ｍｍ以下）に配置されている。ここで、既設の電子機器筐体の放熱用の通風ダクト構造で一般的に使用されているヒートシンクのフィン構造は、フィンピッチが２．１ｍｍ、フィン厚が０．３〜０．４ｍｍ、フィン高さが４．６〜１２．７ｍｍ程度である。このように本実施の形態の電子機器筐体１では、一般的に使用されているヒートシンクのフィン構造に比べて緻密なピッチで並設されているので、ストレートフィン１４で、必要最小限のボード保持部分だけで放熱させることができる。そのため、熱を安易に拡散させないで、その場で効率の良いフィン１４を用いて放熱させることができるので、小型で冷却性能の優れた電子機器筺体１を提供できる。また、冷却空気をボード枚数に応じて分散（分配）することで、通風路断面積当たりの流量を最適に低減させて流速を低減させることができ、低圧力損失の電子機器筐体１を提供できる。

なお、本実施の形態では、通風路１３内を流れる冷却用の外部空気は、図５中に矢印で示すように通風路１３内を下から上向きに流れる構成を示したが、冷却用の外部空気の流れの方向は通風路１３内を上から下向きに流れる構成にしてもよい。

［第１の実施の形態の変形例］
図８は、第１の実施の形態の電子機器筐体１の内部に配設されたエアダクト１７の第１の変形例を示す平面図である。本変形例は、エアダクト１７の２つの送風路１７ａ、１７ｂの形状を変更したものである。すなわち、本変形例のエアダクト１７の２つの送風路１７ａ、１７ｂにおける連通ダクト部１７ｃとの接続端部側に比べて反対側の端部（図８中で左端部）を幅狭に形成したものである。そして、２つの送風路１７ａ、１７ｂの断面積（開口面積）は、連通ダクト部１７ｃとの接続端部側から反対側の端部（図８中で左端部）側に向かうにしたがって徐々に小さくなるようなテーパー形状に形成されている。

上記構成では、特に、ヒートシンク１５の圧損がエアダクト１７と比べてそれほど大きくない場合にエアダクト１７から筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３に流入する冷却風の風量を連通ダクト部１７ｃとの接続端部側から反対側の端部（図８中で左端部）側まで均一化しやすくすることができる。そのため、ボード収容室３の内部に配置されたボード２の並設方向の全ての位置の各ボード保持部分への冷却空気の供給温度を同じ条件にすることができ、ボード収容室３の内部に収納されるボード２の並設方向の全ての位置の各ボード２を均一に冷却することができる。

図９は、第１の実施の形態の電子機器筐体１の内部に配設されたエアダクト１７の第２の変形例を示す平面図である。本変形例は、エアダクト１７の２つの送風路１７ａ、１７ｂの長穴状の開口部１７ａ１，１７ｂ１の形状を変更したものである。すなわち、本変形例ではエアダクト１７の２つの送風路１７ａ、１７ｂの開口部１７ａ１，１７ｂ１の形状は、２つの送風路１７ａ、１７ｂにおける連通ダクト部１７ｃとの接続端部側に比べて反対側の端部（図８中で左端部）を幅狭に形成したものである。そして、２つの送風路１７ａ、１７ｂの開口部１７ａ１，１７ｂ１は、連通ダクト部１７ｃとの接続端部側から反対側の端部（図８中で左端部）側に向かうにしたがって徐々に小さくなるようなテーパー形状に形成されている。

本変形例でも図８の変形例と同様の効果が得られる。また開口部１７ａ１、１７ｂ１の大きさにより、ヒートシンクに入る流量を自由にコントロールすることができる。

［第２の実施の形態］
（構成）
図１０は、第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図７参照）の電子機器筐体１の構成を次の通り変更した変形例である。本実施の形態の電子機器筐体１は、第１の実施の形態のシャーシ４の一端側の端板６の通風用開口部１６に送風用のブロワ２１を設けたものである。これ以外の構成は第１の実施の形態と同一構成である。

（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の電子機器筐体１では、ブロワ２１を駆動することにより、第１の実施の形態と同様に通風用開口部１６に冷却用の外部空気を供給することができる。さらに、図１０中に矢印で示すように通風用開口部１６に供給された冷却用の外部空気は、エアダクト１７の連通ダクト部１７ｃを経由して２つの送風路１７ａ、１７ｂに分岐された状態で送風され、２つの送風路１７ａ、１７ｂの長穴状の開口部１７ａ１，１７ｂ１からボード収容室３の２側面の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３に流入し、シャーシ４の上板９の開口部１８ａ、１８ｂから外部に排出される。そして、電子機器筐体１内の電子回路モジュールのボード２上の電子機器から発生する熱は、第１の実施の形態と同様にボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風路１３を流れる冷却空気との熱交換によって放熱される。

（効果）
本実施の形態の電子機器筐体１では、シャーシ４の一端側の端板６の通風用開口部１６に送風用のブロワ２１によって冷却風の強制送風を行なうことができる。そして、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの冷却空気の流れをボード収容室３の内部のボード２の挿入方向に沿って平行に流れるようにしている。そのため、ボード収容室３の内部に配置されたボード２の並設方向の全ての位置の各ボード保持部分への冷却空気の供給温度を同じ条件にすることができるので、効率の良いボード２の冷却が可能となる。

また、本実施の形態では、ブロワ２１の回転方向を逆転することにより、通風路１３内を流れる冷却用の外部空気を図１０中の矢印と反対方向に流すことができ、冷却用の外部空気の流れの方向は通風路１３内を上から下向きに流れる構成にすることができる。

［第３の実施の形態］
（構成）
図１１は、第３の実施の形態を示す。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図７参照）の電子機器筐体１の構成を次の通り変更した変形例である。本実施の形態の電子機器筐体１は、電子機器筐体１は、第１の実施の形態のシャーシ４の一端側の端板６に２つの通風用開口部１６を設け、各通風用開口部１６にそれぞれ送風用のブロワ２２を設けたものである。

また、本実施の形態では、エアダクト１７の２つの送風路１７ａ、１７ｂがそれぞれ独立に形成されている。そして、一方の送風路１７ａに１つのブロワ２２、他方の送風路１７ｂに他のブロワ２２が設けられている。これ以外の構成は第１の実施の形態と同一構成である。

（作用・効果）
本実施の形態では、ボード収容室３の２側面の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３にそれぞれ独立の送風路１７ａ、１７ｂを連結させることができる。そのため、筐体本体１ａの内部のエアダクト１７の構成を簡素化することができる。

［第４の実施の形態］
（構成）
図１２および図１３は、第４の実施の形態を示す。本実施の形態は第１の実施の形態（図１乃至図７参照）の電子機器筐体１のシャーシ４の上板９の開口部１８ａ、１８ｂにそれぞれ複数のブロワ３１を設けるとともに、ボード収容室３の２側面の筐体壁１２ａ，１２ｂの通風ダクト構造の通風路１３の下面に外部の冷却空気を直接的に通風路１３の内部に吸い込む吸い込み口３２を設けたものである。本実施の形態の筐体本体１ａは、通風路１３の吸い込み口３２がシャーシ４の下面に配置された床板８よりも高い位置に配置されている。

（作用・効果）
本実施の形態の電子機器筐体１では、ボード収容室３の２側面の通風ダクト構造の筐体壁１２ａ，１２ｂの冷却空気の流れをボード収容室３の内部のボード２の挿入方向に沿って平行に流れるようにしている。そのため、ボード収容室３の内部に配置されたボード２の並設方向の全ての位置の各ボード保持部分への冷却空気の供給温度を同じ条件にすることができるので、効率の良いボード２の冷却が可能となる。特に、本実施の形態ではダクトを大幅に簡素化でき、圧力損失を低減することができる。また、ボード収容室３の内部に配置されたボード２の並設方向の全ての位置の各ボード２で他のボード２の熱の影響を受けることをなくすことができる。

これらの実施形態によれば、１筐体に収納するボード枚数が増加する場合でもすべてのボードをほぼ均一に冷却することができ、小型で冷却性能と圧力性能の優れた電子機器筺体を提供することができる。

なお、上述した実施形態においては、ヒートシンクのフィンの形状をストレートフィンとして説明したが、これをピン状のフィンとしても同様な効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、上記各実施形態では、ボード収容室３の内部に配置されたボード２が鉛直方向に向けて縦置き状態で配置され、水平方向に横並び状態で並設されている構成の電子機器筐体１を示したが、ボード収容室３の内部に配置されたボード２が水平方向に横並び状態で配置され、鉛直方向に向けて縦置き状態で並設されている構成にしてもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電子機器筐体、２…ボード、３…ボード収容室、３ａ…開口部、４…シャーシ、１２ａ，１２ｂ…筐体壁、１３…通風路、１４…ストレートフィン、１５…ヒートシンク、１６…通風用開口部、１７…エアダクト、２１，３１…ブロア。

Claims

複数枚の電子回路モジュールのボードを並設状態で収納するボード収容室を有する箱型のシャーシを備え、前記ボード収容室の一面に前記ボードの出し入れ用の開口部が配設され、
前記ボード収容室の周囲に放熱用の通風ダクト構造となっている筐体壁を設けた間接空冷方式の電子機器筐体であって、
前記放熱用の通風ダクト構造は、冷却空気の流れ方向が前記ボード収容室内に収納される前記ボードの挿入方向に沿って流れる通風路が配置されていることを特徴とする電子機器筐体。
前記ボード収容室は、前記ボード収容室の周囲を囲む両端間の４面のうち対向する２面に前記通風ダクト構造の筐体壁が配設され、
前記ボード収容室の一端側に前記通風ダクト構造に流れる冷却空気の通風用開口部が配置され、
前記ボード収容室の周囲の前記通風ダクト構造の筐体壁以外の１面に前記通風用開口部と前記筐体壁の通風ダクト構造の通風路との間を連通するエアダクトが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器筐体。
前記通風用開口部は、冷却空気を強制送風する送風手段が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器筐体。
前記通風ダクト構造の筐体壁は、前記ボードの挿入方向に対して平行に配置された複数のストレートフィンまたはピン状のフィンが前記ボードの保持部分に設けられているヒートシンクを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子機器筐体。
前記電子機器筐体の本体は、前記通風ダクトの通風路の一端側に吸い込み用または吹出し用のいずれか一方の開口部が形成され、
前記開口部は、冷却空気を強制送風する送風手段が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器筐体。
前記送風手段は、ブロワまたは送風ダクトのいずれか一方であることを特徴とする請求項３または５に記載の電子機器筐体。