JP4664895B2

JP4664895B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4664895B2
Application number: JP2006343125A
Authority: JP
Inventors: 泰志冨永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008159609A

Description

この発明は、例えば基地局等の通信機器等のマザーボードとユニット基板が収容配置される電子機器に関する。

一般に、電子機器においては、機器筐体内にマザーボードを収容して、このマザーボードに対して複数のユニット基板を直交状に接続して配列配置する、いわゆる基板実装筐体構造のものがある。このような電子機器は、通常、複数個がラックに積重配置されて使用に供されている。

ところで、このような電子機器は、マザーボードに直交状に配列配置した複数のユニット基板に各種の電子部品が搭載されることで、その冷却を行うことが必要とされている。そのため、ラックの前面の下部側には、吸気口が設けられ、ラックの上面や背面の上部側には、排気口が設けられる。そして、このラックの排気口には、排気ファンが設けられ、この排気ファンを用いて外部からの空気を吸気口から機器筐体内に導いて、その排気口から強制的に排気することにより、機器筐体内に収容されたユニット基板の冷却を行う冷却構造が採られている。

また、ユニット基板に搭載した電子部品の高出力化等により、発熱量が多くなり、排熱量を高めることが要求される場合には、例えば機器筐体毎に前面の下部側に通風口を設けて、背面の上部側に排気口を設けて、それぞれを独立して排熱することにより、その排熱量を高める方法が採られている。

しかし、上記方法では、機器筐体自体に空気の流通スペースを設ける必要があるために、機器筐体が大形となるという問題を有する。これにより、上記ラックへの実装密度が低下されるという不都合が生じる。

そこで、このような電子機器においては、機器筐体の前面側及び背面側に吸気口及び排気口を設けて、機器筐体内に収容配置されるマザーボードに通風孔を設けて、この通風孔の排気側には、排気口が排気ファンを含むダクトを介して連通される冷却構成も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記構成により、機器筐体には、その吸気口及び排気口が、マザーボードの通風孔、ダクトを介して連通された空気排気路が形成され、機器筐体の周囲に空気の流通スペースを設けることなく、排熱を行うことが可能となる。
特開平１０−１０７４７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される電子機器では、そのマザーボードの通風孔にダクトを連結してダクトを通して排気ファンで排気する空気排気路を構成しているために、構造が複雑で、その組付け作業が面倒であると共に、冷却効率を高めると、大形となるという問題を有する。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、構成簡易にして、小型化の促進を図り得、且つ、冷却効率の高効率化を図り得るようにした電子機器を提供することを目的とする。

この発明は、吸気口及び排気口が対向する両面に分離して設けられた機器筐体と、外部の空気を前記機器筐体の吸気口より内部に取込んで強制的に前記排気口から外部に排気する冷却ファンと、前記機器筐体内の前記吸気口及び排気口間に面対向に収容配置されるもので、基板接続コネクタと前記吸気口及び排気口を連通する通風口とを一対として複数対が所定の間隔に設けられたマザーボードと、このマザーボードの前記基板接続コネクタに着脱される接続コネクタ、及び前記基板接続コネクタと一対の通風口に対向される放熱フィンが設けられ、前記接続コネクタが前記マザーボードの基板接続コネクタに装着されると、前記放熱フィンが前記対の通風口に対向されて該マザーボードの面上に直交され、前記機器筐体内に収容配置される複数のユニット基板とを備えて電子機器を構成した。

上記構成によれば、冷却ファンにより、機器筐体の吸気口から取り込まれた空気は、ユニット基板の放熱フィンの間を通ってマザーボードの通風口に導かれ、この通風口から機器筐体の排気口から排気され、この空気の移動によりユニット基板から放熱フィンに熱輸送された熱がマザーボードの通風口から機器筐体の排気口に排熱されてユニット基板の冷却が行われる。

この機器筐体の吸気口及び排気口、ユニット基板に設けた放熱フィン、マザーボードに設けた通風口の協働した作用により、機器筐体内に空気の流通スペースを削減して小型化の促進を図ったうえで、ユニット基板の熱を、効率よく、機器筐体外に排熱することができて、高効率な冷却が実現可能となる。

以上述べたように、この発明によれば、構成簡易にして、小型化の促進を図り得、且つ、冷却効率の高効率化を図り得るようにした電子機器を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２は、この発明の一実施の形態に係る電子機器を示すもので、図１は、機器筐体１０の側面側を前面から背面方向に断面した状態を示し、図２は、機器筐体１０上面側を前面から背面方向に断面した状態を示す。

即ち、機器筐体１０は、例えば金属材料で形成され、その前面には、吸気口１０１が設けられる。この吸気口１０１には、例えばエアフィルタ１１が取付けられる。そして、機器筐体１０の背面には、排気口１０２が設けられ、この排気口１０２には、冷却ファン１２が取付けられる。

また、この機器筐体１０には、マザーボード１３が、その吸気口１０１と冷却ファン１２との間に吸気口１０１に対して略面対向に収容配置される。このマザーボード１３には、複数の基板接続コネクタ１３１が所定の間隔に設けられ、この複数の基板接続コネクタ１３１に併設して、例えば図３に示すように凹状に切り欠いたスリット状の複数の通風口１３２が所定の間隔に設けられる。

この通風口１３２は、後述するユニット基板１４の先端部側の長さ寸法に対応して設けられる。このマザーボード１３の通風口１３２は、機器筐体１０内の前面側の吸気口１０１と背面側の排気口１０２とを連通して冷却に十分な空気路を形成する。

これにより、機器筐体１０は、薄形化の促進を図ったうえで、その内部にマザーボード１３の通気口１３２を通る空気路を確保することができる。この結果、複数の機器筐体１０を、例えば図示しないラック（架）に積重配置して使用する形態においても、ラックの高さ寸法を小さく押えることが可能となる。

例えば、上記マザーボード１３には、通風口１３２に対応して図示しない補強部材を取付け配置して、補強を施すと良い。これにより、マザーボード１３は、その通風口１３２を十分な大きさに形成したうえで、その併設される基板接続コネクタ１３１への上記ユニット基板１４の接続コネクタ１４１の着脱操作時における損傷等の防止が図れて、簡便にして容易な着脱操作を実現することが可能となる。

上記ユニット基板１４には、その先端部に上記接続コネクタ１４１が設けられ、この接続コネクタ１４１が上記マザーボード１３の所望の基板接続コネクタ１３１に装着されてマザーボード１３に対して略直交状に接続配置される。このユニット基板１４には、例えばその一方面に発熱体である図示しない電子部品が搭載され、その他方面に複数の放熱フィン１５が立設される。

この複数の放熱フィン１５は、上記吸気口１０１から排気口１０２方向に空気路を形成するように上記マザーボード１３の通風口１３２に対向して略直交状に立設して配列され、上記ユニット基板１４に搭載された上記電子部品と熱的に結合される。

ここで、ユニット基板１４は、その接続コネクタ１４１がマザーボード１３の基板接続コネクタ１３１に装着されると、該マザーボード１３の面に対して略直交状に立設され、その放熱フィン１５がその基板面と、隣接するユニット基板１４の一方面とに挟まれた状態で、機器筐体１０の吸気口１０１とマザーボード１３の通風口１３２との間に配置される。これにより、放熱フィン１５は、機器筐体１０の吸気口１０１とマザーボード１３の通風口１３２との間に流通する空気が効率よく通過され、該空気の作用によりユニット基板１４から熱移送された熱の排熱が促進される。

なお、放熱フィン１５のフィン構造としては、ストレート形状、ピン形状等、各種形状のものを用いて構成することが可能である。

上記構成において、マザーボード１３及びユニット基板１４が収容配置された機器筐体１０は、例えば複数個が、上記ラック（架）に積重状に配置されて使用に供される。そして、冷却ファン１２が駆動されると、機器筐体１０内には、吸気口１０１から外部空気が取込まれ、その空気が、その基板面と隣接するユニット基板１４との間を通ってマザーボード１３の複数の通風口１３２に案内され、該通風口１３２から機器筐体１０の排気口側に排出される。

この際、空気は、機器筐体１０内の複数のユニット基板１４の各放熱フィン１５の間を通過して、該放熱フィン１５に熱移送された各ユニット基板１４からの熱を奪いマザーボード１３の通風口１３２から排出される。このマザーボード１３の複数の通風口１３２から排出された空気は、冷却ファン１２により、機器筐体１０の排気口１０２から強制的に機器筐体１０外に排出され、上記ユニット基板１４に搭載された電子部品の冷却が行われる。

このように、上記電子機器は、機器筐体１０の吸気口１０１及び排気口１０２間に面対向に配置されるマザーボード１３に対して複数の基板接続コネクタ１３１、及び該基板接続コネクタ１３１に併設して上記吸気口１０１及び排気口１０２を連通する複数の通風口１３２を設け、このマザーボード１３の基板接続コネクタ１３１を介して着脱されるユニット基板１４に対して上記マザーボード１３の通風口１３２に対向される放熱フィン１５を設け、その接続コネクタ１３１がマザーボード１３の基板接続コネクタ１３１に装着されて該マザーボード１３の面上に略直交状に収容配置するように構成した。

これによれば、冷却ファン１２により、機器筐体１０の吸気口１０１から取り込まれた空気は、複数のユニット基板１４の放熱フィン１５の間を通ってマザーボード１３の複数の通風口１３２に導かれ、この通風口１３２から機器筐体１０の排気口１０２に排気される。この空気の移動により、ユニット基板１４から放熱フィン１５に熱輸送された熱がマザーボード１３の通風口１３２から機器筐体１０の排気口１０２に排熱され、そのユニット基板１４が冷却される。

この機器筐体１０の吸気口１０１及び排気口１０２、ユニット基板１４に設けた放熱フィン１５、マザーボード１３に設けた通風口１３２による協働した作用により、機器筐体１０内に空気の流通スペースを削減して小型化の促進を図ったうえで、ユニット基板１４の熱を、効率よく、機器筐体１０外に効率よく排熱することができて、高効率な冷却が実現される。

なお、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、例えば図４及び図５に示すように空気を案内する案内部材であるダクト部材１６を用いて機器筐体１０の吸気口１０１とマザーボード１３の通風口１３２を連通するように構成することで、さらに有効な効果が期待される。但し、この図４及び図５においては、上記図１乃至図３と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

即ち、上記マザーボード１３には、例えば空気案内路を構成する略コ字状の上記ダクト部材１６が、その通風口１３２を囲んで面方向に突出して配置される。このダクト部材１６は、開口側が上記マザーボード１３に略直交状に配置されたユニット基板１４の他方面側に当接され、その内部に該ユニット基板１４の複数の放熱フィン１５を収容した状態で、その先端部が上記機器筐体１０の吸気口１０１に対向される。

これにより、ダクト部材１６は、その先端部から機器筐体１０の吸気口１０１からの空気が導入され、その空気をユニット基板１４の放熱フィン１５間に案内してマザーボード１３の所望の通風口１３２に導いて、該通風口１３２から機器筐体１０の排出口１０２に排出させる。この結果、ユニット基板１４の高効率な冷却が実現される。

また、このダクト部材１６は、マザーボード１３の通風口１３２の周囲の補強として作用し、ユニット基板１４の接続コネクタ１４１のマザーボード１３の基板接続コネクタ１３１への安定した着脱操作を可能とする。

上記構成において、冷却ファン１２が駆動されて空気が機器筐体１０の吸気口１０１から取り込まれると、該空気は、ダクト部材１６で分割されて、マザーボード１３の各通風口１３２に案内される。

このダクト部材１６により案内された空気は、機器筐体１０内の所望のユニット基板１４の放熱フィン１５の間を通過して、該放熱フィン１５に熱移送されたユニット基板１４からの熱を奪いマザーボード１３の通風口１３２から排出される。このマザーボード１３の複数の通風口１３２から排出された空気は、合流されて強制的に機器筐体１０の排気口１０２から機器筐体１０外に排出され、その放熱フィン１５に熱移送された熱を排熱することにより、ユニット基板１４を冷却する。

なお、上記ダクト部材１６は、上記略コ字状形状に限ることなく、その他、円弧形状等の各種の形状に形成することが可能で、空気の流動形態やユニット基板１４の放熱フィン１５の形状等を考慮して適宜に設定される。

また、上記各実施の形態では、一個の冷却ファン１２を機器筐体１０の排気口側に配置して構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、複数個の冷却ファン１２を機器筐体１０の排気口側に配置するように構成したり、あるいは、一個以上の冷却ファン１２を機器筐体１０の吸気口側に配置するように構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。

さらに、上記実施の形態では、マザーボード１３に凹状に切り欠いた通風口１３２を設けて構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、例えば各種の孔形状の通風口をマザーボード１３に設けて構成することも可能である。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る電子機器の機器筐体の側面側を前面から背面方向に断面して示した図である。図１の機器筐体の上面側を前面から背面方向に断面して示した図である。図１の機器筐体に収容配置したマザーボードとユニット基板との収容状態を示した図である。この発明の他の実施の形態に係る電子機器の機器筐体の側面側を前面から背面方向に断面して示した図である。図４の機器筐体の上面側を前面から背面方向に断面して示した図である。

符号の説明

１０…機器筐体、１０１…吸気口、１０２…排気口、１１…エアフィルタ、１２…冷却ファン、１３…マザーボード、１３１…基板接続コネクタ、１３２…通風口、１４…ユニット基板、１４１…接続コネクタ、１５…放熱フィン、１６…ダクト部材。

Claims

吸気口及び排気口が対向する両面に分離して設けられた機器筐体と、
外部の空気を前記機器筐体の吸気口より内部に取込んで強制的に前記排気口から外部に排気する冷却ファンと、
前記機器筐体内の前記吸気口及び排気口間に面対向に収容配置されるもので、基板接続コネクタと前記吸気口及び排気口を連通する通風口とを一対として複数対が所定の間隔に設けられたマザーボードと、
このマザーボードの前記基板接続コネクタに着脱される接続コネクタ、及び前記基板接続コネクタと一対の通風口に対向される放熱フィンが設けられ、前記接続コネクタが前記マザーボードの基板接続コネクタに装着されると、前記放熱フィンが前記対の通風口に対向されて該マザーボードの面上に直交され、前記機器筐体内に収容配置される複数のユニット基板と、
を具備することを特徴とする電子機器。
前記ユニット基板の放熱フィンを覆い前記機器筐体の吸気口から取込まれた空気を前記マザーボードの通風口に案内する案内部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記放熱フィンは、前記ユニット基板に前記機器筐体の吸気口から前記排気口方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
前記複数の通風口は、前記マザーボードに凹状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の電子機器。
前記冷却ファンは、前記排気口に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の電子機器。
前記放熱フィンは、複数個配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の電子機器。