JP3011349B2 - Forced air cooling for electronic devices - Google Patents
Forced air cooling for electronic devicesInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、システムの高速化およ
び高密度実装化に対応できる平面実装と、経済的なブッ
クシェルフ実装とを融合させた実装形態を有する電子装
置の冷却に適する強制空冷装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forced air cooling system suitable for cooling an electronic device having a mounting form in which a planar mounting capable of coping with a high-speed and high-density mounting of a system and an economical bookshelf mounting are combined. Related to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の交換装置その他の電子装置は、回
路パッケージおよびバックワイヤリングボードからなる
３次元ブックシェルフ実装形態となっており、通信デー
タが回路パッケージ，パッケージコネクタ，バックワイ
ヤリングボード，ケーブル等を双方向に伝送する構成に
なっている。2. Description of the Related Art Conventional switching devices and other electronic devices are of a three-dimensional bookshelf mounting type comprising a circuit package and a back wiring board, and communication data is transmitted to a circuit package, a package connector, a back wiring board, a cable, and the like. It is configured to transmit in both directions.
【０００３】しかし、３次元ブックシェルフ実装形態で
は数十〜数百Ｍbps を越える高速通信データを扱うこと
ができず、例えば非同期転送モード（ＡＴＭ）のＡＴＭ
交換機やＡＴＭ多重化装置のように高速通信データを多
数扱う装置には不向きであった。したがって、このよう
な装置には高速化および高密度実装化に対応できる平面
実装形態が用いられるが、これは外部装置との接続を行
うインタフェース回路のように低速および低密度の回路
に対しては不経済な実装形態である。そこで、平面実装
部とブックシェルフ実装部とを融合させ、小規模装置か
ら大規模装置までにわたって必要性能を確保しながら経
済的に構成できる電子装置が提案された（特願平４−８
７５６、「ディジタル通信装置」）。However, the three-dimensional bookshelf implementation cannot handle high-speed communication data exceeding several tens to several hundreds of Mbps. For example, an ATM in an asynchronous transfer mode (ATM) is not available.
It is not suitable for devices handling a large number of high-speed communication data, such as exchanges and ATM multiplexers. Therefore, such a device uses a planar mounting form that can cope with high speed and high density mounting, but this is used for a low speed and low density circuit such as an interface circuit for connecting to an external device. This is an uneconomical implementation. In view of this, an electronic device has been proposed in which a flat mounting unit and a bookshelf mounting unit are integrated to be economically configured while ensuring necessary performance from a small-scale device to a large-scale device (Japanese Patent Application No. 4-8).
756, "Digital communication devices").
【０００４】ところで、このような電子装置の平面実装
部は発熱量が大きいが、ブックシェルフ実装部は消費電
力が小さく発熱量も小さい。したがって、それらを冷却
する強制空冷装置も従来とは異なる工夫が必要になって
きた。[0004] By the way, the planar mounting portion of such an electronic device generates a large amount of heat, whereas the bookshelf mounting portion consumes a small amount of power and generates a small amount of heat. Therefore, a device different from the conventional one has been required for the forced air cooling device for cooling them.
【０００５】図２は、従来の強制冷却装置の構成を示す
図である。なお、ここでは従来の強制冷却装置を平面実
装部とブックシェルフ実装部とを融合させた３次元実装
構成の電子装置の冷却手段として用いたときの構成を示
す。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional forced cooling device. Here, a configuration is shown in which a conventional forced cooling device is used as a cooling unit of an electronic device having a three-dimensional mounting configuration in which a planar mounting unit and a bookshelf mounting unit are combined.
【０００６】図において、インタフェースカード３１
は、ＬＳＩ回路３２を搭載し、ケーブルコネクタ３３を
介して接続される外部装置とインタフェースをとる構成
になっており、インタフェースカード用バックプレーン
３４およびインタフェースカード搭載ユニット３５で構
成される筐体にブックシェルフ実装される。一方、平面
実装部は、高速化および高密度実装化により消費電力が
大きいＬＳＩ搭載ケース３６を多数搭載したマルチチッ
プモジュール３７と、ブックシェルフ実装部に接続する
ためのコネクタ３８とを搭載した小型平面実装ボード３
９をインタフェースカード用バックプレーン３４に装着
して構成される。In the figure, an interface card 31
Is configured to mount an LSI circuit 32 and interface with an external device connected via a cable connector 33, and to attach the book to a housing composed of an interface card backplane 34 and an interface card mounting unit 35. Shelf mounted. On the other hand, the flat mounting portion is a small-sized flat surface mounting a multi-chip module 37 mounted with a large number of LSI mounting cases 36 consuming large power due to high speed and high density mounting, and a connector 38 for connection to the bookshelf mounting portion. Mounting board 3
9 is mounted on the interface card backplane 34.
【０００７】また、ファンユニット４１は複数（ここで
は３個）のファン４２を搭載した構成になっており、さ
らに複数個（ここでは３個）集合させて平面実装部およ
びブックシェルフ実装部に空気を搬送する。この３個の
ファンユニット４１はファンユニット搭載枠４３に収納
され、図示しない柱を介してインタフェースカード搭載
ユニット固定部４０とファンユニット固定部４４とを結
合し、インタフェースカード搭載ユニット３５に連結さ
れる。The fan unit 41 has a configuration in which a plurality of (here, three) fans 42 are mounted, and a plurality of (here, three) fans 42 are assembled and air is supplied to the plane mounting portion and the bookshelf mounting portion. Is transported. The three fan units 41 are housed in a fan unit mounting frame 43, and the interface card mounting unit fixing portion 40 and the fan unit fixing portion 44 are connected via a column (not shown), and are connected to the interface card mounting unit 35. .
【０００８】なお、ファン４２が故障した場合には、そ
の障害ファンを搭載したファンユニット４１を交換する
構成になっており、各ファンユニット４１には引き出し
用の引き手４５が設けられる。When the fan 42 breaks down, the fan unit 41 on which the failed fan is mounted is replaced, and each fan unit 41 is provided with a pull-out handle 45.
【０００９】図３は、従来の強制空冷装置の構成を示す
側面図および各段の空気温度の変化を示す図である。な
お、ここでは平面実装部とブックシェルフ実装部とを有
する電子装置が複数段積み重ねられるものを対象とす
る。FIG. 3 is a side view showing the configuration of a conventional forced air cooling device and a diagram showing changes in air temperature at each stage. Here, an electronic device having a planar mounting portion and a bookshelf mounting portion is intended to be stacked in a plurality of stages.
【００１０】図において、各段の電子装置は図２に示す
ものと同様であり、対応する部分を同一符号で示す。な
お、マルチチップモジュール３７に搭載される各ＬＳＩ
搭載ケース３６には、空冷ヒートシンク５１が装着され
る。In the figure, the electronic devices in each stage are the same as those shown in FIG. 2, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Each LSI mounted on the multi-chip module 37
An air-cooled heat sink 51 is mounted on the mounting case 36.
【００１１】ここに示す強制空冷装置は、各段の電子装
置がファンユニット４１の各ファン４２により一括して
強制空冷される構造になっており、ファン４２1 は主に
平面実装部の強制空冷に用いられ、ファン４２2 ，４２
3 は主にブックシェルフ実装部の強制空冷に用いられ
る。ここで、ブックシェルフ実装部を通過する空気流を
とし、平面実装部を通過する空気流をとして、各段
の電子装置を通過するときの空気温度の変化をその右側
に示す。[0011] Forced air cooling apparatus shown here, the electronic device of each stage has a structure which is forced air cooling collectively by the fan 42 of the fan unit 41, the fan 42 1 mainly forced air cooling of the surface mounting portion And fans 42 2 , 42
3 is mainly used for forced air cooling of the bookshelf mounting section. Here, assuming that the air flow passing through the bookshelf mounting portion and the air flow passing through the flat mounting portion are the air temperature changes when passing through the electronic devices in each stage, on the right side.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】図３に示す強制空冷装
置では、各段の電子装置が一括して強制空冷される構造
になっているので、上流側で温められた空気が下流側の
電子装置を冷却することになり、上段に向かうほど空気
温度が上昇していた。特に、高発熱の平面実装部におけ
る空気温度の上昇はかなり大きくなっており、冷却能力
の低下が著しくなっていた。The forced air cooling device shown in FIG. 3 has a structure in which the electronic devices at each stage are collectively subjected to forced air cooling, so that the air warmed on the upstream side is cooled by the electronic device on the downstream side. The device was to be cooled, and the air temperature was rising toward the upper stage. In particular, the rise of the air temperature in the high heat generation planar mounting portion has become considerably large, and the cooling capacity has been significantly reduced.
【００１３】また、従来のファンユニット４１は、引き
出し操作が不可欠であるために各ファン４２のサイズが
同一になっていた。したがって、高発熱な平面実装部の
冷却に対応してファンのサイズを選定すると、ブックシ
ェルフ実装部には過剰な空気が搬送されてしまうばかり
でなく騒音も増大していた。In the conventional fan unit 41, the size of each fan 42 is the same since the draw-out operation is indispensable. Therefore, if the size of the fan is selected in accordance with the cooling of the planar mounting portion that generates high heat, not only excessive air is transported to the bookshelf mounting portion, but also noise increases.
【００１４】本発明は、実装形態（発熱量）に見合った
ファンを搭載することができるとともに、低騒音で高い
冷却能力を有する電子装置の強制空冷装置を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a forced air cooling device for an electronic device which can mount a fan corresponding to a mounting form (heat generation amount) and has low noise and high cooling capacity.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】平面実装部とブックシェ
ルフ実装部が複数段実装される電子装置を強制空冷する
電子装置の強制空冷装置において、ブックシェルフ実装
部の最上段上部あるいは最下段下部の少なくとも一方に
設置され、ブックシェルフ実装部を強制空冷する第１の
ファンと、各段の平面実装部の前面にそれぞれ設置さ
れ、平面実装部に空気を吹きつける噴流冷却により強制
空冷する第２のファンと、上部周辺のみに開口部を有し
て平面実装部を覆い、第２のファンから平面実装部に吹
き付けられた空気を開口部に導くエアガイドと、エアガ
イドの開口部から平面実装部を冷却した空気をその上段
のブックシェルフ実装部へ誘導する対流誘導板とを備え
たことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In a forced air cooling device of an electronic device for forcibly air-cooling an electronic device in which a planar mounting portion and a bookshelf mounting portion are mounted in a plurality of stages , an uppermost lower portion or a lowermost lower portion of the bookshelf mounting portion is provided. placed on at least one, a first <br/> fan for forced air cooling of the bookshelf mounting portion, respectively installed on the front of the surface mounting portion of each stage, forced air cooling by the jet cooling blowing air to the surface mounting portion second fan and, with an opening not covered the flat mounting portion only around the top, spray the surface mounting portion of the second fan
An air guide for guiding the attached air to the opening, and a convection guide plate for guiding air cooled from the opening of the air guide to the book shelf mounting part on the upper stage thereof are provided. .
【００１６】[0016]
【作用】本発明は、平面実装部とブックシェルフ実装部
のそれぞれを冷却するファンを独立に設けることによ
り、各実装形態に対応する発熱量に見合ったサイズのフ
ァンを搭載することができる。したがって、効率のよい
空冷が可能になるとともに、不要な騒音を回避すること
ができる。According to the present invention, by independently providing fans for cooling the planar mounting section and the bookshelf mounting section, it is possible to mount a fan having a size corresponding to a heat generation amount corresponding to each mounting mode. Accordingly, efficient air cooling can be achieved, and unnecessary noise can be avoided.
【００１７】さらに、平面実装部とブックシェルフ実装
部とから構成される電子装置を多段構成した場合に、各
段の平面実装部をそれぞれ前面から独立に冷却すること
ができるので、許容温度上昇値を大きくすることがで
き、冷却能力を向上させることができる。また、平面実
装部は噴流冷却が行われるので、熱伝達係数を大幅に増
加させることができ、同様に冷却能力を向上させること
ができる。Further, when an electronic device composed of a flat mounting portion and a bookshelf mounting portion is configured in multiple stages, the flat mounting portions of each stage can be cooled independently from the front surface, so that the allowable temperature rise value can be increased. Can be increased, and the cooling capacity can be improved. In addition, since jet cooling is performed on the planar mounting portion, the heat transfer coefficient can be greatly increased, and the cooling capacity can be similarly improved.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は、本発明の強制空冷装置の一実施例構
成を示す図である。図において、ブックシェルフ実装部
と平面実装部を有する電子装置は、図２および図３に示
すものと同様であり、ここでは３段構成で筐体１０に収
容された状態を示す。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a forced air cooling apparatus according to the present invention. In the figure, an electronic device having a bookshelf mounting portion and a flat mounting portion is the same as that shown in FIGS. 2 and 3, and here shows a state in which the electronic device is housed in a housing 10 in a three-stage configuration.
【００１９】本発明の特徴とするところは、筐体１０の
下部に設けられるファンユニット４１をブックシェルフ
実装部の冷却に用い、平面実装部の冷却はその前面に設
けたファンユニット１１に搭載されるファン１２から行
う構成にある。すなわち、各平面実装部の空冷ヒートシ
ンク５１にはファン１２から直接与えられる空気が衝突
し、噴流冷却を行う構成になっている。ここで、上部周
辺に開口を有するエアチャンバ１３が平面実装部を囲む
ように設置され、その開口部には平面実装部を冷却した
空気をブックシェルフ実装部へ誘導するための対流誘導
板１４が設けられる。A feature of the present invention is that the fan unit 41 provided at the lower portion of the housing 10 is used for cooling the bookshelf mounting portion, and the cooling of the planar mounting portion is mounted on the fan unit 11 provided on the front surface thereof. The configuration is performed from the fan 12. That is, the air directly supplied from the fan 12 collides with the air-cooled heat sink 51 of each of the planar mounting portions, and jet cooling is performed. Here, an air chamber 13 having an opening around the upper portion is installed so as to surround the flat mounting portion, and a convection guide plate 14 for guiding air cooled in the flat mounting portion to the bookshelf mounting portion is provided in the opening. Provided.
【００２０】このような構成では、ブックシェルフ実装
部は従来と同様にファン４２により一括して強制空冷さ
れる。その空気流をとする。一方、平面実装部は、空
冷ヒートシンク５１の前面に設けたファン１２から吹き
つけられる空気により強制空冷される。その空気の流れ
は次のようになる。筐体１０の下部から供給される空気
流は、各段のファン１２が吸い込んで各平面実装部の
空冷ヒートシンク５１に均一流量で吹きつける空気流
となる。平面実装部を冷却して温められた空気は、エア
チャンバ１３があるために平面実装部の上部のみに流れ
る空気流となり、さらにその上部には対流誘導板１４
があるためにブックシェルフ実装部に誘導される空気流
となる。ここで、空気流は、ブックシェルフ実装部
を冷却している空気流と合流し、下流側に位置するブ
ックシェルフ実装部の冷却に使用される。In such a configuration, the bookshelf mounting portion is collectively air-cooled by the fan 42 as in the conventional case. Let that air flow be. On the other hand, the planar mounting portion is forcibly air-cooled by air blown from a fan 12 provided on a front surface of the air-cooled heat sink 51. The flow of the air is as follows. The air flow supplied from the lower portion of the housing 10 is an air flow that is sucked by the fans 12 of each stage and blows at a uniform flow rate to the air-cooled heat sink 51 of each planar mounting portion. The air heated by cooling the planar mounting portion becomes an airflow flowing only in the upper portion of the planar mounting portion due to the presence of the air chamber 13, and furthermore, the convection guide plate 14
Therefore, the air flow is guided to the bookshelf mounting section. Here, the airflow merges with the airflow that is cooling the bookshelf mounting unit, and is used for cooling the bookshelf mounting unit located on the downstream side.
【００２１】このように、各段の平面実装部には新鮮な
（低温）空気が供給され、図１に空気流〜で示すよ
うに各段における温度上昇率を均一化することができる
ので、許容温度上昇値を大きくすることができ、冷却能
力を向上させることができる。さらに、空冷ヒートシン
ク５１は噴流冷却されるので熱伝達係数を大幅に増加さ
せることができ、その結果、空冷ヒートシンク５１から
冷却空気までの熱抵抗を大きく低減することができ、同
様に冷却能力を向上させることができる。As described above, fresh (low temperature) air is supplied to the planar mounting portion of each stage, and the temperature rise rate in each stage can be made uniform as shown by the air flow in FIG. The allowable temperature rise value can be increased, and the cooling capacity can be improved. Further, since the air-cooled heat sink 51 is jet-cooled, the heat transfer coefficient can be greatly increased, and as a result, the thermal resistance from the air-cooled heat sink 51 to the cooling air can be greatly reduced, and the cooling capacity can be similarly improved. Can be done.
【００２２】一方、ブックシェルフ実装部を冷却する空
気流の温度は従来と同様に段々に上昇していく。さら
に、平面実装部で温められた空気流が空気流に合流
するために、その分の温度上昇をもたらすことになる。
しかし、空気流は各段で均一に発生しているために、
下流に向かうほど全流量は増加する。一般に、空気の温
度上昇値ΔＴは、 ΔＴ＝消費電力／空気密度／空気比熱／通過する空気の
流量 で算出される。したがって、流量を増すことにより温度
上昇値ΔＴを低く抑えることができる。すなわち、ブッ
クシェルフ実装部の温度上昇は、平面実装部で温められ
た空気流が流れ込むものの、流量増加によって低く抑
えることが可能となる。On the other hand, the temperature of the airflow for cooling the bookshelf mounting portion is gradually increased as in the conventional case. Further, since the air flow warmed in the planar mounting portion joins the air flow, the temperature rises accordingly.
However, since the air flow is generated uniformly in each stage,
The total flow increases downstream. Generally, the temperature rise value ΔT of air is calculated by ΔT = power consumption / air density / specific heat of air / flow rate of passing air. Therefore, the temperature rise value ΔT can be suppressed low by increasing the flow rate. That is, the rise in the temperature of the bookshelf mounting portion can be suppressed low by increasing the flow rate, although the airflow warmed in the flat mounting portion flows.
【００２３】なお、以上示した実施例構成では、筐体１
０に電子装置を３段積み重ねたものを示したが、１段の
ものを含めて他の段数のものでも同様に本発明を適用す
ることができる。In the configuration of the embodiment described above, the housing 1
Although the electronic device is shown in FIG. 0 as having three stacked electronic devices, the present invention can be similarly applied to other electronic devices including one electronic device.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高発熱の
平面実装部と低発熱のブックシェルフ実装部とから構成
される電子装置を多段構成したときに、各平面実装部を
冷却する空気温度を均一かつ低温にすることができるの
で、大幅に冷却能力を向上させることができる。また、
平面実装部は噴流冷却される構造となるので、熱伝達係
数を大幅に増加でき、同様に大幅な冷却能力の向上が期
待できる。As described above, according to the present invention, when an electronic device composed of a high-heat-generating planar mounting portion and a low-heat-generating bookshelf mounting portion is configured in multiple stages, air for cooling each flat-mounting portion is provided. Since the temperature can be made uniform and low, the cooling capacity can be greatly improved. Also,
Since the planar mounting portion has a structure that is jet-cooled, the heat transfer coefficient can be greatly increased, and a large improvement in cooling capacity can be expected.
【００２５】また、平面実装部用とブックシェルフ実装
部用のファンユニットを分離できるので、各実装形態に
対応する発熱量に見合ったファンを搭載することがで
き、騒音の増大を抑えつつ、効率のよい空冷を実現する
ことができる。Further, since the fan units for the plane mounting unit and the bookshelf mounting unit can be separated, a fan corresponding to the amount of heat generated corresponding to each mounting mode can be mounted, and the noise can be suppressed while increasing the efficiency. Good air cooling can be realized.
【図１】本発明の強制空冷装置の一実施例構成を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a forced air cooling device of the present invention.
【図２】従来の強制冷却装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional forced cooling device.
【図３】従来の強制空冷装置の構成を示す側面図および
各段の空気温度の変化を示す図である。FIG. 3 is a side view showing a configuration of a conventional forced air cooling device and a diagram showing a change in air temperature at each stage.
１０ 筐体 １１ ファンユニット １２ ファン １３ エアチャンバ １４ 対流誘導板 ３１ インタフェースカード ３２ ＬＳＩ回路 ３３ ケーブルコネクタ ３４ インタフェースカード用バックプレーン ３５ インタフェースカード搭載ユニット ３６ ＬＳＩ搭載ケース ３７ マルチチップモジュール ３８ コネクタ ３９ 小型平面実装ボード ４０ インタフェースカード搭載ユニット固定部 ４１ ファンユニット ４２ ファン ４３ ファンユニット搭載枠 ４４ ファンユニット固定部 ５１ 空冷ヒートシンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Case 11 Fan unit 12 Fan 13 Air chamber 14 Convection guide plate 31 Interface card 32 LSI circuit 33 Cable connector 34 Backplane for interface card 35 Interface card mounting unit 36 LSI mounting case 37 Multichip module 38 Connector 39 Small flat mounting board 40 Interface Card Mounted Unit Fixed Section 41 Fan Unit 42 Fan 43 Fan Unit Mounted Frame 44 Fan Unit Fixed Section 51 Air Cooled Heat Sink
Claims (1)
数段実装される電子装置を強制空冷する電子装置の強制
空冷装置において、 前記ブックシェルフ実装部の最上段上部あるいは最下段
下部の少なくとも一方に設置され、ブックシェルフ実装
部を強制空冷する第１のファンと、 前記各段の平面実装部の前面にそれぞれ設置され、平面
実装部に空気を吹きつける噴流冷却により強制空冷する
第２のファンと、 上部周辺のみに開口部を有して前記平面実装部を覆い、
前記第２のファンから前記平面実装部に吹き付けられた
空気を開口部に導くエアガイドと、 前記エアガイドの開口部から前記平面実装部を冷却した
空気をその上段のブックシェルフ実装部へ誘導する対流
誘導板とを備えたことを特徴とする電子装置の強制空冷
装置。A flat mounting part and a bookshelf mounting part are duplicated.
In a forced air cooling device of an electronic device that forcibly air-cools electronic devices mounted in several stages, the forced air cooling device is installed on at least one of an uppermost upper portion or a lowermost lower portion of the bookshelf mounting portion, and the bookshelf mounting portion is forcibly air-cooled. A first fan to be installed, and a forced air cooling by jet cooling that is installed on a front surface of the planar mounting portion of each stage and blows air to the planar mounting portion.
A second fan, not covering the flat mounting portion only around the top has an opening,
Sprayed from the second fan onto the planar mounting portion
Electronic device characterized by comprising an air guide for guiding air to the opening, and a convection inducing plate to induce the bookshelf mounting portion of the upper air having cooled the flat mounting portion from the opening of the air guide Forced air cooling device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4012433A JP3011349B2 (en) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Forced air cooling for electronic devices |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP4012433A JP3011349B2 (en) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Forced air cooling for electronic devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05206668A JPH05206668A (en) | 1993-08-13 |
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ID=11805158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4012433A Expired - Fee Related JP3011349B2 (en) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Forced air cooling for electronic devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3011349B2 (en) |
Families Citing this family (5)
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| US5638895A (en) * | 1996-03-25 | 1997-06-17 | Dodson; Douglas A. | Twin fan cooling device |
| US5793608A (en) * | 1996-06-11 | 1998-08-11 | Sun Microsystems, Inc. | Cooling system for enclosed electronic components |
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- 1992-01-27 JP JP4012433A patent/JP3011349B2/en not_active Expired - Fee Related
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