JP3564453B2

JP3564453B2 - 電子機器筐体の空冷構造

Info

Publication number: JP3564453B2
Application number: JP2001363276A
Authority: JP
Inventors: 智弘丸山
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003163480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器筐体の空冷構造に関し、特に電子機器筐体の限られた実装スペースを有効に使用することができ、且つ効率的な冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信機器装置では拡張性、保守性を考慮して構成する電子回路をプラグインユニット化し、機能拡張に対応可能な構造を備えると共にファンによる強制空冷を行う場合が多い。
【０００３】
特に高機能化および電子回路の集積化に伴い個々のプラグインユニットに実装される回路規模が増大し、高密度実装が避けられず、反面通信機器装置の小型化、省電力化は不可欠であり、設計者にかかる負担は大きい。
【０００４】
また、プラグインユニット個々に実装される回路規模の増大、通信機器装置の高密度実装，省電力化、小型化に伴う電源装置の簡素化、実装空間の減少、発熱量の抑制、放熱対策も求められる。
【０００５】
このような背景に対する対応対策として、図７に示すように電子機器筐体内の電子回路実装領域（プラグインユニット収納部、電源装置を含む）２の下部にファンユニット３を配設すると共にプラグインユニット収納部２の上部に風向板５を配設し、ファンの作動により電子機器筐体下部の吸入口から外気を吸入し、プラグインユニットの間に形成される空気流路を通過した後、風向板５に誘導され電子機器筐体背面の排気口から外部に排出する冷却方式がある（第１の従来技術）。
【０００６】
また、複数のプラグインユニットを実装したシェルフを多段搭載し、箱体を成し箱体内に前下がりの仕切板を有し前面および背面が開口し吸排口を形成し、下部にファンユニットを備える吸排部を、多段搭載したシェルフの上部に搭載し、吸排部の上部に電源装置等を搭載し、多段搭載したシェルフの最下部に、箱体を成し箱体内に前下がりの仕切板を有し前面および背面が開口し吸排口を形成する吸排風ユニットを実装し、吸排風ユニットの吸入口から外気を吸入し、吸排部の排気口へ排出する空気流路によりプラグインユニットを強制空冷し、且つ吸排部の吸入口から導入される外気により吸排部の上部に搭載した電源装置を自然空冷する電子装置の冷却構造が、特開平６−２０４６７６号公報に開示されている（第２の従来技術）。
【０００７】
また、背面頂部に排気口を有するキャビネット本体と、キャビネット本体内に実装された電子機器と、キャビネット本体内頂部近傍に配設し、空気を下側から吸い込み上方に吹き出すファンがキャビネット本体の前方から後方に向けて２列に且つ左右方向に複数併設されたファンユニットと、ファンユニットから吹き出された空気流を排気口に向ける傾斜した偏向板とを備え、ファンユニットの前列に配設されたファン群と後列に配設されたファン群との空気流の干渉を防止する偏向板ダクトを偏向板の下面に配設し、且つ前後列それぞれのファン個々の空気流の干渉を防止する仕切板を偏向板下面および偏向板ダクト表面に配設し、複数数のファン同士の相互干渉を防止することにより、風量検出によるファンの故障検出を容易にするキャビネット型電子機器装置が特開平６−３１４８９２号公報に開示されている（第３の従来技術）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、第１の従来技術は、電子機器筐体内のプラグインユニット収納部（電源装置を含む）の下部にファンユニットを配設すると共にプラグインユニット収納部の上部に風向板を配設し、ファンの作動により電子機器筐体下部の吸入口から外気を吸入し、プラグインユニットの間に形成される空気流路を通過した後、風向板に誘導され電子機器筐体背面の排気口から外部に排出する構成であり、プラグインユニット収納部に電子回路が実装されたプラグインユニットと共に電源装置が実装されるため、プラグインユニットの実装領域が少なくなり、電子機器筐体の大型化の要因になる。
【０００９】
また、電源装置の発熱がプラグインユニットの温度上昇を助長しプラグインユニットの障害の要因になる危険がある。
【００１０】
また、風向板と電子機器筐体の天井部との間には形成されるスペースがデッドスペースとなり、限られて電子機器筐体の実装スペースを有効に使用することができない。
【００１１】
また，第２の従来技術は、複数のプラグインユニットを実装したシェルフを多段搭載し、箱体を成し箱体内に前下がりの仕切板を有し前面および背面が開口し吸排口を形成し、下部にファンユニットを備える吸排部を、多段搭載したシェルフの上部に搭載し、吸排部の吸排口の上部に電源装置等を搭載し、多段搭載したシェルフの最下部に、箱体を成し箱体内に前下がりの仕切板を有し前面および背面が開口し吸排口を形成する吸排風ユニットを実装し、吸排風ユニットの吸入口から外気を吸入し、吸排部の排気口へ排出する空気流路によりプラグインユニットを強制空冷し、且吸排部の吸入口から導入される外気により吸排部の上部に搭載した電源装置を自然空冷する構成であり、架の下部に吸排風ユニットを実装するため，電子回路（プラグインユニット）の実装スペースを圧迫する。
【００１２】
また、吸排部の上部に形成されるスペースを自然空冷の外気吸入口として使用するために、デッドスペースとはならないものの、電子回路の実装スペースとして使用することができない。
【００１３】
また、第３の従来技術は、背面頂部に排気口を有するキャビネット本体と、キャビネット本体内に実装された電子機器と、キャビネット本体内頂部近傍に配設し、空気を下側から吸い込み上方に吹き出すファンがキャビネット本体の前方から後方に向けて２列に且つ左右方向に複数併設されたファンユニットと、ファンユニットから吹き出された空気流を排気口に向ける傾斜した風向板とを備え、ファンユニットの前列に配設されたファン群と後列に配設されたファン群との空気流の干渉を防止する風向板ダクトを風向板の下面に配設し、且つ前後列それぞれのファン個々の空気流の干渉を防止する仕切板を風向板下面および風向板ダクト表面に配設し、複数数のファン同士の相互干渉を防止することにより、風量検出によるファンの故障検出を容易にする構成であり、風向板とキャビネット型電子機器装置の天板との間に形成されるスペースがデッドスペースとなり、キャビネットの実装スペースを有効に使用することができない。
【００１４】
本発明の目的は、限られた実装スペースを有効に使用することができ、且つ効果的な空冷が可能な電子機器筐体の空冷構造を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子機器筐体の空冷構造は、複数の電子回路が実装された電子機器筐体の空冷構造において、前記電子機器筐体は前面下部に吸入口と、背面上部に排気口とを有し、前記電子機器筐体の内部に、上面に発熱体を実装すると共に前記電子機器筐体内部の空気流を誘導するための風向板を前記排気口の近傍に備え、前記風向板の下部に複数のプラグインユニット構造の電子回路を実装し、前記電子回路の下部で且つ前記吸入口の位置より上部に１個または複数のファンから構成されるファンユニットを実装し、前記ファンの作動により前記吸入口から外気を吸入し、前記電子回路の間を通過した空気流を前記風向板の下面により前記排気口に誘導して外部に排出することを特徴とする。
【００１６】
また、前記風向板は、前記電子機器筐体の背面天井部で且つ前記排気口の上部から前面に向け所定の角度で傾斜し、前記風向板と前記電機器筐体の前記天井部との間に形成されるスペース内部に発熱体を収納することを特徴とする。
【００１７】
また、前記発熱体は伝熱部材を介在して前記風向板に所定の方法で固着されていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記伝熱部材は放熱グリースであることを特徴とする。
【００１９】
また、前記発熱体は電源装置であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記電源装置内部の発熱源が前記電源装置の筐体底面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする。
【００２１】
また、前記電源装置内部の発熱源が前記電源装置の筐体上面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする。
【００２２】
また、前記発熱源は整流回路および／または直流安定化回路であることを特徴とする。
【００２３】
また、前記発熱体は発熱量の大きい発熱源を内蔵する発熱ユニットであることを特徴とする。
【００２４】
また、前記発熱ユニット内部の発熱源が前記発熱ユニットの筐体底面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする。
【００２５】
また、前記発熱ユニット内部の前記発熱源はメモリ回路であることを特徴とする。
【００２６】
また、前記発熱ユニット内部の前記発熱源は電力増幅回路であることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明の電子機器筐体の概略構造を示す斜視図、図２は本発明の第１の実施の形態の電子機器筐体の側面図、図３は第１の実施の形態のデッドスペースの状態を示す図であり、（Ａ）はデッドスペースへの電源装置の実装を示し、（Ｂ）は放熱状態を説明するための図、図４は本発明の第２の実施の形態の電子機器筐体の断面図、図５は第２の実施の形態のデッドスペースの状態を示す図であり、（Ａ）はデッドスペースへの電源装置の実装を示し，（Ｂ）は放熱状態を説明するための図、図６は第３の実施の形態のデッドスペースへの発熱ユニットの実装を示すである
次に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
最初に第１の実施の形態について図１，図２，図３を参照して説明する。
【００２９】
図１に示す電子機器筐体１は、筐体の前面下部に空気の吸入口７と、筐体の背面上部に排気口８と、前面カバー４とを備え、筐体内部の略中央部にプラグイン形式の複数のプリント基板ユニットあるいはモジュールユニット（以下プラグインユニットと称す）２−１を垂直方向に収容するプラグインユニット収納部２と、プラグインユニット収納部２の下部に配設された複数のファン３−１が実装されたファンユニット３と、プラグインユニット収納部２の上部に筐体背面の天井部から筐体前面に向けて所定の角度で傾斜し筐体内部の空気を筐体背面の排気口８に誘導する風向板５と、風向板５と筐体の天井部との間に形成されるデッドスペース９内に配設された電源装置６とから構成されている。
プラグインユニット収納部２は、図示しないが上下にプラグインユニットの挿抜をガイドするレールと背面にプラグインユニットの接続用のソケットが配設されたバックボード゛を有するシェルフ（棚板）が、所定の方法で筐体に固着されている。
【００３０】
図２に示すように、ファンユニット３の作動により筐体の前面下部の吸入口７から筐体内部に導入された外気は、プラグインユニット２−１の間を上昇し、風向板５に誘導され筐体の背面上部の排気口８から筐体外部に排出される。
【００３１】
一方、風向板５と筐体の天井部との間に形成されるデッドスペース９内に配設された電源装置６の筐体は、図３（Ａ）に示すように熱伝導性に優れた部材１０、例えば放熱グリース１０を介在して風向板５に所定の方法、例えばネジ等により固着されている。
【００３２】
また、電源装置６内部の発熱源６−１は、例えば整流回路や直流安定化回路であり、それぞれ所定の方法で電源装置６の筐体底面に固着され、これら発熱源６−１の発熱は図３（Ｂ）に示すように放熱グリース１０を介して風向板５に伝達される。
【００３３】
風向板５に伝達された電源装置６の発熱は、電子機器筐体１の内部を通過し上昇する空気流が風向板５に当たり熱交換され、熱交換された熱風は風向板５に誘導され排気口８から外部へ排出される。
【００３４】
このように、プラグインユニット収納部２にはプラグインユニット２−１のみを実装し、発熱量の最も大きい電源装置６を筐体上部に配設した風向板上部のデッドスペース内に実装することにより、筐体内部の温度上昇を抑制でき装置の信頼性が向上する。
【００３５】
また、プラグインユニット収納部２に実装スペースの余裕ができるので、機能拡張のためのプラグインユニット２−１の増設が容易になる。
【００３６】
また、上記のように構成した電子機器筐体を架に多段搭載してシステムを拡張することも容易になる。
【００３７】
次に第２の実施の形態について図４、図５を参照して説明する。
【００３８】
図４に示すように、電子機器筐体１の風向板５と筐体の天井部との間に形成されるデッドスペース９内に配設された電源装置６は、内部の発熱源６−１が電源装置の筐体上面内部に固着され、これら発熱源６−１の発熱は電源装置６の筐体に伝達される。
【００３９】
なお、電源装置６の風向板５への取り付けは、第１の実施の形態と同様に、熱伝導性に優れた部材１０、例えば放熱グリース１０を介在して風向板５に所定の方法、例えばネジ等により固着されている。
【００４０】
図５に示すように、発熱源６−１の発熱は電源装置６の筐体を伝導して風向板５に伝達され、風向板５に伝達された電源装置６の発熱は、電子機器筐体１の内部を通過し上昇する空気流が風向板５に当たり熱交換され、熱交換された熱風は風向板５に誘導され排気口８から外部へ排出される。
【００４１】
したがって、発熱源６−１が電源装置６の筐体底面でなく上面に固着されているような電源装置６の場合でも第１の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００４２】
次に第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
【００４３】
図６に示すように、風向板５と電子機器筐体の天井部との間に形成されるデッドスペース９内に電源装置以外の発熱ユニット１１が配設され、発熱ユニットの筐体は熱伝導性に優れた、例えば放熱グリース１０を介在して風向板５に所定の方法、例えばネジ等により固着されている。
【００４４】
発熱ユニット１１内部の発熱源１１−１は、例えばメモリ回路や電力増幅回路など発熱の大きい部品であり、ＥＭＣ対策等により筐体内部に実装されている。
【００４５】
発熱の大きいメモリ回路や電力増幅回路は、筐体の底面内部に固着され、その発熱は風向板５に伝導し、風向板５において電子機器筐体１の内部の空気流路を通過した空気流により熱交換され、排気口８から外部へ排出される。
【００４６】
このように、プラグインユニット収納部２には発熱の比較的少ないプラグインユニット２−１のみを実装し、電源装置以外の発熱の大きい部品（ユニット）も筐体上部に配設した風向板上部のデッドスペース内に実装することにより、筐体内部の温度上昇を第１の実施の形態の場合より更に抑制することができ、装置の信頼性が向上する。
【００４７】
また、プラグインユニット収納部２にできる実装スペースも第１の実施の形態より更に余裕ができるので、機能拡張が容易になる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第１の実施の形態は、筐体の前面下部に空気の吸入口と、筐体の背面上部に排気口と、前面カバーとを備え、筐体内部の略中央部にプラグインユニットを垂直方向に且つ左右方向に複数収容するプラグインユニット収納部と、プラグインユニット収容部の下部に配設された複数のファンを備えるファンユニットと、プラグインユニット収納部の上部に筐体背面の天井部から筐体前面に向けて所定の角度で傾斜し筐体内部の空気流を筐体の背面の排気口に誘導する風向板とから構成し、風向板と筐体の天井部との間に形成されるデッドスペースの内部に発熱体を実装するので、限られた電子機器筐体の実装スペースを有効に使用することができる。
【００４９】
また、電源装置等の発熱体を風向板上部のデッドスペース内に実装することにより、プラグインユニットの実装スペースを広く確保できるので、高集積化に伴う個々のプラグインユニットに実装される回路規模の増大、高機能化、高性能化に伴うプラグインユニットの高密度実装に対応することができる。
【００５０】
また、プラグインユニットの実装スペースの拡大により、高密度実装にプラグインユニットの増設による機能拡張、装置の小型化が可能になる。
【００５１】
プラグインユニット収納部にプラグインユニットのみを実装し、発熱量の最も大きい電源装置を筐体上部に配設した風向板上部のデッドスペース内に実装することにより効率的な空冷が可能となり、筐体内部の温度上昇を抑制でき装置の信頼性が向上する。
【００５２】
第２の実施の形態は、発熱源の実装方法が異なる電源装置にも対応することができる。
【００５３】
第３の実施の形態は、電源以外の発熱量の大きい部品が含まれる発熱ユニットも電源装置と同様に風向板上部のデッドスペース内部に実装することにより、筐体内部の温度上昇を第１の実施の形態の場合より更に抑制することができ、装置の信頼性が向上する。
【００５４】
また、プラグインユニット収納部２にできる実装スペースも第１の実施の形態より更に余裕ができるので、プラグインユニットの増設による機能拡張、装置の小型化が更に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子機器筐体の概略構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の電子機器筐体の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のデッドスペースの状態を示す図であり、（Ａ）はデッドスペースへの電源装置の実装を示し、（Ｂ）は放熱状態を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の電子機器筐体の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のデッドスペースの状態を示す図であり、（Ａ）はデッドスペースへの電源装置の実装を示し、（Ｂ）は放熱状態を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のデッドスペースへの発熱ユニットの実装を示す図である。
【図７】従来の電子機器筐体の側面図である。
【符号の説明】
１電子機器筐体
２プラグインユニット収納部
２−１プラグインユニット
３ファンユニット
３−１ファン
４前面カバー
５風向板
６電源装置
６−１発熱源
７吸入口
８排気口
９デッドスペース
１０放熱グリース
１１発熱ユニット
１１−１発熱源

Claims

複数の電子回路が実装された電子機器筐体の空冷構造において、前記電子機器筐体は前面下部に吸入口と、背面上部に排気口とを有し、前記電子機器筐体の内部に、上面に発熱体を実装すると共に前記電子機器筐体内部の空気流を誘導するための風向板を前記排気口の近傍に備え、前記風向板の下部に複数のプラグインユニット構造の電子回路を実装し、前記電子回路の下部で且つ前記吸入口の位置より上部に１個または複数のファンから構成されるファンユニットを実装し、前記ファンの作動により前記吸入口から外気を吸入し、前記電子回路の間を通過した空気流を前記風向板の下面により前記排気口に誘導して外部に排出することを特徴とする電子機器筐体の空冷構造。
前記風向板は、前記電子機器筐体の背面天井部で且つ前記排気口の上部から前面に向け所定の角度で傾斜し、前記風向板と前記電機器筐体の前記天井部との間に形成されるスペース内部に発熱体を収納することを特徴とする請求項１記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱体は伝熱部材を介在して前記風向板に所定の方法で固着されていることを特徴とする請求項２記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記伝熱部材は放熱グリースであることを特徴とする請求項３記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱体は電源装置であることを特徴とする請求項４記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記電源装置内部の発熱源が前記電源装置の筐体底面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする請求項５記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記電源装置内部の発熱源が前記電源装置の筐体上面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする請求項５記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱源は整流回路および／または直流安定化回路であることを特徴とする請求項５乃至６記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱体は発熱量の大きい発熱源を内蔵する発熱ユニットであることを特徴とする請求項２記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱ユニット内部の発熱源が前記発熱ユニットの筐体底面内部に固着され、前記筐体底面が前記伝熱部材を介在して前記風向板に固着されていることを特徴とする請求項９記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱ユニット内部の前記発熱源はメモリ回路であることを特徴とする請求項１０記載の電子機器筐体の空冷構造。
前記発熱ユニット内部の前記発熱源は電力増幅回路であることを特徴とする請求項１１記載の電子機器筐体の空冷構造。