JP4616743B2 - 電子機器装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器装置に関し、特に、電子機器の冷却を効率的にするシャーシ構造を有する電子機器装置に関するものである。

近年、テレビジョン放送システムのデジタル化が急速に発展するにつれ、デジタル放送をサポートするＡＮＣ（ancillary）データ処理、映像データ処理等の機能を、ＨＤ−ＳＤＩ（High Definition-Serial Digital interface）／ＳＤ−ＳＤＩ（Standard Definition Serial Digital interface）マルチフォーマットのモジュールでコンパクトに実現する電子装置の必要性がでてきている。この電子装置は、多数の増幅器やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成されているが、発熱を伴なうため、冷却が必要である。これについて図面を用いて説明する。

図４および図５は、従来の電子機器装置の概略構成を示す図であって、図４は、側面図、図５は、平面図を示す。なお、図５に示す平面図は、シャーシ１０１の上板を外した状態で、上から下を見た平面図を示しているが、支持板１１２の一部分を削除して第２の実装基板１０４、コネクタ１０７および１０９が見えるようにしてある。図４および図５において、１０１は、シャーシ、１０２は、増幅器やＦＰＧＡ等の発熱を伴なう電子部品である。１０３は、複数の電子部品１０２を片面に装着された実装主基板（以下これを第１の実装基板と言う。）である。１０４は、外部接続端子（図示せず。）と第１の実装基板１０３上に装着された電子部品１０２とを接続するためのインターフェース部品を搭載する実装副基板（以下これを第２の実装基板と言う。）である。１０５は、コネクタ１０６および１０７を装着されたバックボード基板であり、シャーシ１０１に適宜固定されている。そして、第１の実装基板１０３は、コネクタ１０８でコネクタ１０６と結合され、バックボード基板１０５に固定される。また、第２の実装基板１０４は、コネクタ１０９でコネクタ１０７と結合され、バックボード基板１０５に固定される。１１０は、排気用ファン、１１１は、冷却用空気の吸気口、１１２は、バックボード基板１０５の上部をシャーシ１０１に固定するための支持板、１１３は、支持板１１２とシャーシ１０１とで通風路を形成している排気ダクトである。

この電子機器装置のシャーシの外形寸法は、図４および図５に示すように高さＨ：約２００ｍｍ、幅Ｗ：約４８０ｍｍ、奥行きＤ：約５００ｍｍの箱型形状である。そして、第１の実装基板１０３は、幅Ｗ方向に８枚（８スロット構成）配列され、排気用ファン１１０は、幅Ｗ方向にほぼ等間隔に６台配置されている。なお、実装基板１０３の１スロット当りの消費電力は、約３０Ｗである。この電子機器装置は、動作時には、６台の排気用ファン１１０が回転し、冷却用空気の吸気口１１１から流入する冷却用空気は、矢印で示す方向に進みながら各実装基板１０３に搭載されている電子部品１０２を冷却して、排気ダクト１１３を経由して排気用ファン１１０から外部に放熱される。

而して、従来の電子機器装置は、上述のように８スロット構成の基板が約２４０Ｗの電力を消費するためシャーシ１０１内の温度が上昇する。そして、シャーシ１０１内は、上記のような構造であるため、図４で示す点線の領域Ｓは、バックボード基板１０５およびバックボード基板１０５の支持板１１２が冷却用空気の流れに対して障害となる。即ち、排気ダクト１１３がバックボード基板１０５の上方で急激に狭くなり圧力損失が増加するため、冷却用空気の流れが悪くなり、空気のよどみが発生し易く冷却効率が悪くなる。

図４に示すＰ１点では、比較的冷却用空気の流れが良く、例えば、２５℃〜３５℃（測定値）であるのに対して空気のよどみが発生するＰ２点では、３０℃〜４５℃となり、温度差は、大よそ５℃〜１０℃程度となる。そして、実装基板１０３に実装されているＦＰＧＡの特性保証温度（雰囲気温度）は、大よそ４０℃であるので、Ｐ２点付近の領域Ｓに位置する電子部品１０２、例えば、ＦＰＧＡは、特性保証温度を超えることなり、特性の劣化が免れない。即ち、領域Ｓの部分に実装されている電子部品１０２の冷却効率が悪く、電子部品の温度特性に悪影響を及ぼすという問題点があった。

特に発見されていない。

上述したように従来の電子機器装置は、バックボード基板およびバックボード基板の支持板の上方で急激に狭くなり圧力損失が増加するため、冷却用空気の流れが悪くなり、実装基板に装着されている電子部品の冷却効率が悪く、電子部品の温度特性に悪影響を及ぼすという問題点があった。

本発明の目的は、冷却用空気の流れを改善できる電子機器装置を提供することである。

本発明の他の目的は、圧力損失を減少させた冷却効率の良い電子機器装置を提供することである。

本発明の他の目的は、発熱する電子部品とそれ以外の電子部品とを実装基板の異なる位置に実装した電子機器装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、発熱する電子部品の冷却効果を高めた電子機器装置を提供することである。

本発明の電子機器装置は、一端に冷却用空気の吸気口を、他端に排気用冷却用ファンを備えたシャーシと、上記シャーシの内部の上記吸気口側に複数の電子部品をそれぞれ実装された複数の第１の実装基板と、上記排気用冷却用ファン側に複数の第２の実装基板を配置し、上記複数の第１の実装基板と上記複数の第２の実装基板とをそれぞれ接続するためのバックボード基板と、上記バックボード基板を固定する支持板と、上記支持板と上記シャーシとの間で上記排気用冷却用ファンに上記冷却用空気を導く排気ダクトを形成し、上記複数の第１の実装基板にそれぞれ所定の傾斜を有する通風ガイドを備えたものである。

また、本発明の電子機器装置において、上記通風ガイドの上部の上記第１の実装基板には、発熱する電子部品を搭載し、上記通風ガイドの下部の上記第１の実装基板には、発熱しない電子部品を搭載するように構成される。

また、本発明の電子機器装置において、更に、放熱部材を備え、上記放熱部材は、上記電子部品と上記通風ガイドとを熱的に結合し、上記電子部品で発生する熱を上記通風ガイドに伝導するように構成される。

また、本発明の電子機器装置において、上記支持板と上記シャーシとの間で形成される排気ダクトをホーン形状の排気ダクトとするものである。

以上説明したように、本発明によれば、実装基板周辺部の空気のよどみが無くなり、空気の流れが改善されるので、電子部品の冷却効率が大幅に改善される。また、発熱する電子部品とそれ以外の電子部品とを実装基板の異なる位置に実装し、実装効率を高めることができる。更に、発熱する電子部品の冷却効果を高めた電子機器装置を実現できる。

本発明に係る実施の形態について、以下、図面を用いて説明する。図１および図２は、本発明の一実施例を説明するための図であって、図１は、側面図、図２は、平面図を示している。なお、図４および図５と同じものには、同じ符合が付されている。さて、本発明の特徴は、第１の実装基板に冷却用空気の流れをガイドするための通風ガイドを設けることである。図１、図２において、１１５は、通風ガイド、１１６は、取り付け金具であり、この通風ガイド１１５は、各実装基板１０３のそれぞれに取り付け金具１１６で固定して設けられている。また、各実装基板１０３に実装される電子部品１０２は、通風ガイド１１５の上部に位置され、かつ、通風ガイド１１５に沿って配置されている。そして、通風ガイド１１５の下部には、電子部品１０２は、配置されない構造となっている。また、この通風ガイド１１５は、冷却用空気の吸気口１１１から排気ダクト１１３に向かって傾斜角θでもって斜めに配置されている。なお、傾斜角θは、１５度から３０度程度が良いが、この値は、冷却用空気の流れや電子部品１０２の冷却特性等を勘案して実験的に定められる。また、この通風ガイド１１５は、例えば、エポキシ系の絶縁材料あるいは銅やアルミニューム等の金属材料が使用できるが、後述する熱伝導による冷却を考慮する場合には、金属材料を用いるのが良い。

このように通風ガイド１１５を各実装基板１０３の間に装着すると冷却用空気の吸気口１１１から流入する冷却用空気は、この通風ガイド１１５に沿って流れ、電子部品１０２を冷却しながら排気ダクト１１３に向かって流出し、排気用ファン１１０から外部に放熱される。従って、通風ガイド１１５とシャーシ１０１とで形成される空間では、大よそ２５℃〜３５℃（測定値）となり、電子部品１０２、例えば、ＦＰＧＡの性能保証温度範囲内に保たれる。

また、通風ガイド１１５の下側に形成される空間には、冷却用空気の流入がないので、空気の流れが悪くとも何等問題とはならない。なお、上記のように通風ガイド１１５の上部の各実装基板１０３に電子部品１０２を装着した場合、各実装基板１０３の通風ガイド１１５の下部の部分に電子部品を実装しないので、各実装基板１０３の部品実装率が低下する。従って、部品実装率を上げるためには、各実装基板１０３の通風ガイド１１５の下部の部分に発熱のしない電子部品１１８、例えば、コンデンサあるいは発熱しても問題にならない電子部品１１８、例えば、抵抗を実装することで、部品実装率が上げることができる。

また、図１及び図２では、放熱部材１１７が設けられている。この放熱部材１１７は、電子部品１０２と熱的に結合され、かつ、その放熱部材１１７の一端は、通風ガイド１１５に熱的に結合されている。この場合の通風ガイド１１５は、銅のような金属部材で構成され、電子部品１０２で発熱した熱は、放熱部材１１７を介して通風ガイド１１５に伝導し、通風ガイド１１５から冷却用空気に放熱される。通風ガイド１１５は、放熱面積は、電子部品１０２の放熱面積より大きいので、冷却効果は、極めて大きくなると言う特徴がある。更に、必要な場合には、通風ガイド１１５に放熱フィン１１９を設けることもできる。なお、放熱フィン１１９は、通風ガイド１１５で形成される冷却用空気の流路を妨げない程度のものが望ましい。

次に、本発明の他の一実施例を図３を用いて説明する。図３は、本発明の他の一実施例の側面図を示す。なお、各部の符号は、図１に示す各部の符号に対応する。３０１は、外部接続端子（図示せず。）と第１の実装基板１０３上に装着された電子部品１０２とを接続するためのインターフェース部品を搭載する実装副基板（以下これを第２の実装基板と言う。）である。この第２の実装基板は、角部分３０２が切除されている。そして、バックボード基板１０５は、支持板３０３でシャーシ１０１に固定されている。従って、シャーシ１０１と支持板３０３で構成される排気ダクト３０４は、第１の実装基板１０３側が大きな開口部を有し、漸次小さくなる、所謂、ホーン形状の排気ダクト３０４を形成し、冷却通風路が急激に狭くなり、圧力損失が高くなることを防いでいる。従って、図４に示すような点線の領域Ｓの部分で冷却用空気の流れが悪くなり、空気のよどみが発生し易く冷却効率が悪くなるようなことは改善される。

なお、図３で示す本実施例では、第１の実装基板１０３は、図４に示す実装基板と同じ構造の実装基板を使用しているが、ホーン形状の排気ダクト３０４を形成することによって従来の図４に示す構造よりも冷却用空気の流れが改善されることは言うまでもない。しかしながら図３に示すホーン形状の排気ダクト３０４に加えて図１に示す通風ガイド１１５を設けた実装基板１０３を併用することによって冷却用空気の流れは、更に改善され、電子部品１０２の冷却効果が増大することは言うまでもない。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された電子機器装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の電子機器装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例の側面図を示す図である。 本発明の一実施例の平面図を示す図である。 本発明の他の一実施例の側面図を示す図である。 従来の電子機器装置の一例の側面図を示す図である。 従来の電子機器装置の一例の平面図を示す図である。

符号の説明

１０１：シャーシ、１０２、１１８：電子部品、１０３：第１の実装基板、１０４、３０１：第２の実装基板、１０５：バックボード基板、１０６、１０７、１０８、１０９：コネクタ、１１０：排気用ファン、１１１：冷却用空気の吸気口、１１２、３０３：支持板、１１３、３０４：排気ダクト、１１５：通風ガイド、１１６：取り付け金具、１１７：放熱部材、１１９：放熱フィン、３０２：角部分。

Claims (3)

1. 電子機器装置の前後方向の一端下部に冷却用空気の吸気口を、他端上部に排気用冷却用ファンを備えたシャーシと、上記シャーシの内部の上記吸気口側に複数の発熱電子部品がそれぞれ実装され、上記電子機器装置の側面である幅方向に並列に配置された複数の第１の実装基板と、上記排気用冷却用ファン側に実装され、上記電子機器装置の側面である幅方向に並列に配置された複数の第２の実装基板と、上記複数の第１の実装基板と上記複数の第２の実装基板とを接続するためのバックボード基板と、上記バックボード基板を固定する支持板と、上記支持板と上記シャーシとの間で上記排気用冷却用ファンに上記冷却用空気を導くように形成された排気ダクトと、上記複数の第１の実装基板面に垂直に装着される通風ガイドとを備え、上記通風ガイドは、上記冷却用空気の吸気口から上記排気ダクトに向かって所定の傾斜を持って斜めに配置され、上記複数の第１の実装基板に実装された上記複数の発熱電子部品は、上記通風ガイドの上部に位置され、かつ、上記通風ガイドに沿って配置されることを特徴とする電子機器装置。
2. 請求項１記載の電子機器装置において、更に、放熱部材を備え、上記放熱部材は、上記複数の発熱電子部品と上記通風ガイドとを熱的に結合し、上記電子部品で発生する熱を上記通風ガイドに伝導することを特徴とする電子機器装置。
3. 請求項１記載の電子機器装置において、上記支持板と上記シャーシとの間で形成される排気ダクトをホーン形状の排気ダクトとしたことを特徴とする電子機器装置。

Images