JP4740078B2 - キャビネットにおける放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、キャビネット内に設置された発熱体から生じる熱を、放熱フィンを介して外部へ放熱する放熱構造に関するものである。

従来、放熱フィンを利用して電気機器や電子部品等が生じる熱を放熱するといった放熱構造は、特許文献１や特許文献２に見受けられるように、一般的に採用されている。

特開平４−３２２５５号公報 特開平５−２８８８７３号公報

ここで、キャビネット内に発熱体を設置した場合における従来の放熱構造について、図５をもとに説明する。図５は、従来の放熱構造を示した説明図である。尚、図５中の白抜き矢印は空気の流れを示しており、線矢印は放熱を示している。
キャビネット５１内の背板５２ａ略中央部には、発熱体としてのＶＤＳＬ装置５３が設置されている。ＶＤＳＬ装置５３は、図示しないファンを内蔵しており、空気を機体の下方から取り込んで上方へ噴き出し、機体の冷却を図るようになっている。該ＶＤＳＬ装置５３の上方には、キャビネット５１内に溜まった熱をキャビネット５１外部へ放熱するための第一放熱板５４がＶＤＳＬ装置５３に隣接して設置されている。該第一放熱板５４は、キャビネット５１内側へ突設された複数の内側フィン５５、５５・・と、キャビネット５１外側（後方）へ突設された複数の外側フィン（図示せず）とを備えており、内側フィン５５、５５・・にてキャビネット５１内の熱を吸収し、外側フィンを介して外部へ放熱可能となっている。また、キャビネット５１の側板５２ｂ、５２ｂには、内側フィン５５と外側フィン５６とを有する第二放熱板５７、５７が、キャビネット５１の上下方向へ延設されており、第一放熱板５４と同様にして、キャビネット５１内の熱を放熱する。

以上のような放熱構造を備えたキャビネット５１における放熱作用について説明する。
キャビネット５１内においては、空気の自然対流に加え、上述したようにＶＤＳＬ装置５３が空気を機体の下方から取り込んで上方へ噴き出すため、図５で白抜き矢印にて示したような空気流が生じることになる。該空気流によって、熱を有する空気が第一放熱板５４や第二放熱板５７、５７の内側フィン５５に触れることにより、その熱が内側フィン５５に吸収され、キャビネット５１外部へ放熱されることになる。

上述したように、従来ではキャビネット５１内の空気流を利用して（又はキャビネット５１内に空気流を生じさせて）、熱を有する空気と放熱板の内側フィンとを効率良く接触させようとしていたものの、積極的に空気を内側フィンへと誘導していたわけではない。したがって、図５に示すように、内側フィン５５に触れることなく、すなわち熱を吸収されることなく空気がキャビネット５１の下方へ流れ、そのままＶＤＳＬ装置５３に吸い込まれるといった状態が生じ、放熱効率が悪い上、ＶＤＳＬ装置５３の冷却にも問題が生じることになる。また、内側フィン５５を、より多くの空気と接触させるべく大型化する必要があることから、重量の点で問題がある上、特にアルミフィンを採用するような場合には、コスト面における問題も顕著となる。
さらに、効率よく内側フィン５５と空気とを接触させるべく、キャビネット５１内に専用のファンを設置したものも見受けられるが、キャビネット５１内の空気をファン等により循環させると、キャビネット５１内における空気温度が平均化されてしまうため（たとえば、キャビネット５１上部と下部とでの空気温度の差がでにくくなる等）、逆に放熱効果を低下させてしまうことになる。

そこで、本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであって、放熱効率が良い上、低コスト化や軽量化等を図ったキャビネットにおける放熱構造を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、一方から空気を取り込み他方へ排出して冷却を図る発熱体が内部に設置されたキャビネットにおける放熱構造であって、前記キャビネットを、背板、一対の側板、底板、及び天板から構成し、前記背板に下方から空気を取り込んで上方へ排出する前記発熱体を設置する一方、各前記側板と前記発熱体とを仕切るように各前記側板と対向して上下方向へ延設され、且つ、下端が前記発熱体よりも下方に位置する一対の側板部材と、前記側板同士の上端同士を連結するように架設されて前記天板と前記発熱体との間を仕切っており、且つ、前記発熱体から排出される空気を前記天板側へ放出可能な開口部を備えた天板部材とを壁部材として前記背板から前記側板と同じ前後方向幅だけ突設し、前記天板部材と前記天板との間のスペース、前記側板部材と前記側板との間のスペース、及び前記側板部材の下端と前記底板との間のスペースを前記発熱体から排出された空気を空気取り込み側へ導く誘導路とするとともに、前記キャビネット内側へ突出する内側フィンと前記キャビネット外側へ突出する外側フィンとからなる放熱部材を、前記内側フィンが前記誘導路内へ突出するように設置し、前記誘導路を設けたことにより強制的に生じさせた空気流のみによって前記発熱体から排出された空気を前記発熱体の空気取り込み側へ導くとともに、その過程で、前記排出された空気が有する熱を前記放熱部材により前記キャビネット外部へ放熱させることを特徴とする。

本発明によれば、キャビネットを、背板、一対の側板、底板、及び天板から構成し、背板に下方から空気を取り込んで上方へ排出する発熱体を設置する一方、各側板と発熱体とを仕切るように各側板と対向して上下方向へ延設され、且つ、下端が発熱体よりも下方に位置する一対の側板部材と、側板同士の上端同士を連結するように架設されて天板と発熱体との間を仕切っており、且つ、発熱体から排出される空気を天板側へ放出可能な開口部を備えた天板部材とを壁部材として背板から側板と同じ前後方向幅だけ突設し、天板部材と天板との間のスペース、側板部材と側板との間のスペース、及び側板部材の下端と底板との間のスペースを発熱体から排出された空気を空気取り込み側へ導く誘導路とするとともに、キャビネット内側へ突出する内側フィンとキャビネット外側へ突出する外側フィンとからなる放熱部材を、内側フィンが誘導路内へ突出するように設置し、誘導路を設けたことにより強制的に生じさせた空気流のみによって発熱体から排出された空気を発熱体の空気取り込み側へ導くとともに、その過程で、排出された空気が有する熱を放熱部材によりキャビネット外部へ放熱させるようにしている。このように、空気を誘導する誘導路内に内側フィンが突出するように放熱部材を設けたことで、発熱体から排出された熱を有する空気を確実に放熱部材の内側フィンに接触させることができ、キャビネット外部への放熱効率を向上させることができる。また、従来のように、排出された空気が内側フィンに接触することなく再び機体に取り込まれてしまうといった事態が生じず、発熱体の冷却効率をも向上することができる。
さらに、ファンを用いて空気流を形成する構成とは異なり、誘導路により強制的に空気流を発生させるものであるため、熱を有する空気と放熱後の空気とが混合してしまうこともなく、空気熱がキャビネット内部で平均化して放熱効率が低下するといったこともない。さらにまた、キャビネット内に側板部材や天板部材を壁部材として設置して誘導路を形成するといったシンプルな構成であるため、既設のキャビネットに対して後付け可能とすることができ、汎用性に富むし、キャビネットの内外で空気を移動させるわけではないため、キャビネットの防水機能が損なわれることもない。加えて、誘導路の大きさに合わせて内側フィンのキャビネット内側への突出量を従来よりも小さく抑えることができ、内側フィンの軽量化、製造コストの低減等といった効果を図ることができる上、内側フィンを小型化するにも拘わらず、放熱効率を向上させることができるといった非常に合理的な構成とすることができる。
また、キャビネット内に立設した壁部材とキャビネットの側板、天板、及び底板との間のスペースを誘導路としているため、誘導路を形成するにあたって立設する壁部材を最小限に抑えることができ、構成の簡素化を図ることができるとともに、キャビネットの側板等に放熱部材が取り付けられている従来タイプのキャビネットに対して好適に適用することができる。
加えて、側板部材及び天板部材の背板からの突出量が側板の前後方向幅と同じであるため、たとえばキャビネットの前扉を閉塞して発熱体を運転する際に、誘導路内の空気が壁部材の前方を越えて発熱体側へ移動してしまうといった事態が起こりにくい。

以下、本発明の一実施形態となる放熱構造について、図面をもとに説明する。

図１は、放熱構造を備えたキャビネット１を正面側から見た断面説明図であり、図２は、キャビネット１を右側方から見た断面説明図である。また、図３は、キャビネット１を上方から見た断面説明図であり、図４は、キャビネット１を下方から見た断面説明図である。尚、図１中の白抜き矢印は空気の流れを示しており、線矢印は放熱を示している。

キャビネット１は、背板２ａ、側板２ｂ、２ｂ、底板、天板、及び図示しない前扉を箱状に組み立ててなるものであって、背板２ａのキャビネット１内側の略中央部には、発熱体としてのＶＤＳＬ装置３が設置されている。ＶＤＳＬ装置３は、図示しないファンを内蔵しており、空気を機体の下方から取り込んで上方へ噴き出し、機体の冷却を図るようになっている。また、ＶＤＳＬ装置３は、キャビネット１外側へ突出する複数の外側フィン６、６・・を備えた放熱スペーサ１１を介して背板２ａに取り付けられており、外側フィン６、６・・を介する熱のキャビネット１外部への直接放熱も可能となっている。

また、ＶＤＳＬ装置３の上方には、キャビネット１内側へ突出する複数の内側フィン５、５・・とキャビネット１外側へ突出する複数の外側フィン６、６・・とを備えてなる第一放熱板４が設置されている。
さらに、上下方向に延設された一対の側板部材と、該側板部材の上端同士を連結するように架設された天板部材とからなるコ字状の誘導壁８が、ＶＤＳＬ装置３を囲むように背板２ａに設けられている。加えて、キャビネット１の側板２ｂ、２ｂには、上記第一放熱板４と略同様の構成を有する第二放熱板（放熱部材）７が設置されている。該第二放熱板７は、内側フィン５、５・・が誘導壁８の側板部材とキャビネット１の各側板２ｂとの間のスペースへ突出するように設置されている。

以下、本発明の要部となる誘導壁８について詳述する。
誘導壁８は、断熱性を有する部材により形成されており、各側板２ｂと対向するように上下方向へ延設された側板部材と、該側板部材の上端同士を連結するように、且つ、ＶＤＳＬ装置３と第一放熱板４との間を仕切るように架設された天板部材とからなる。該天板部材には開口部が設けられており、この開口部を介してＶＤＳＬ装置３が噴き出す空気を第一放熱板４側（すなわち、誘導壁８外側）へ放出可能としている。また、側板部材は、天板部材の左右両端部からキャビネット１の下方まで延設されており、該側板部材と各側板２ｂとの間に形成されたスペースが、開口部を介して噴き出された空気をキャビネット１の下方まで導く誘導路９となる。

尚、誘導壁８は、側板２ｂと略同じ前後方向幅を有しており（背板２ａからの前方への突出量が側板２ｂ略同様となっており）、図示しない前扉を閉塞してＶＤＳＬ装置３を運転する際に、空気が誘導壁８の前方を越えて誘導壁８内へ移動しにくいようになっている。また、誘導路９、９の下端においては、側板部材の下端とキャビネット１の底板との間に、誘導路９内を流下した空気が再び誘導壁８内へ入り込むのに十分な空間が設けられている。さらに、第二放熱板７、７は、内側フィン５，５・・を該誘導路９、９内へ突出させるようにして設置されており、誘導路９内を通る空気の熱を、外側フィン６、６・・を介してキャビネット１外部へ放熱するようになっている。

ここで、上述したような誘導壁８を有するキャビネット１における放熱作用について説明する。
ＶＤＳＬ装置３は、機体の下方から誘導壁８内の空気を取り込み、熱とともに上方へ噴き出すことにより、自身の冷却を図っている。このＶＤＳＬ装置３から噴き出された熱を有する空気は、開口部を介して誘導壁８外側へ放出され、まず第一放熱板４の内側フィン５、５・・と接触し、第一次放熱される。この後、空気は、誘導壁８により誘導壁８内側への移動が阻止されているため、第二放熱板７の内側フィン５、５・・と接触しながら誘導路９、９内を流下することになり、ここで第二次放熱される。このようにして、第一放熱板４と第二放熱板７とにより確実に冷却された空気は、誘導路９の下端から誘導壁８内へ入り込み、再びＶＤＳＬ装置３に取り込まれ、ＶＤＳＬ装置３の機体の冷却に用いられることになる。
以上のようにしてキャビネット１における放熱は行われる。尚、ＶＤＳＬ装置３で発生した熱は、放熱スペーサ１１を介して自身に取り付けられた外側フィン６、６・・からも放熱される。

上述の如きキャビネット１における放熱構造によれば、キャビネット１内に誘導壁８を設けて、ＶＤＳＬ装置３から噴き出された空気を取り込み側まで強制的に誘導する誘導路９、９を形成し、該誘導路９内に内側フィン５、５・・を突出させるように第二放熱板７を設置している。したがって、ＶＤＳＬ装置３から噴き出された空気を確実に第二放熱板７の内側フィン５、５・・に接触させることができ、キャビネット１外部への放熱効率を向上させることができる。また、従来のように、噴き出された空気が内側フィン５、５・・に接触することなく再び機体に取り込まれてしまうといった事態が生じず、ＶＤＳＬ装置３の冷却効率をも向上することができる。さらにまた、ファンを用いて空気流を形成する構成とは異なり、誘導壁８により熱を有する空気と放熱後の空気との混合を阻止する構成となっているため、空気熱がキャビネット１内部で平均化して放熱効率が低下するといったこともない。

さらに、空気の誘導路９を形成することにより、誘導路９の大きさに合わせて内側フィン５、５・・のキャビネット１内側への突出量を従来よりも小さく抑えることができ、内側フィンの軽量化、製造コストの低減等といった効果を図ることができる上、内側フィン５、５・・を小型化するにも拘わらず、放熱効率を向上させることができるといった非常に合理的な構成とすることができる。
加えて、キャビネット１の背板２ａに誘導壁８を設置し、誘導壁８と側板２ｂ、２ｂとの間を誘導路９、９とするといったシンプルな構成であるため、キャビネット１の側板２ｂ、２ｂに第二放熱板７、７が取り付けられているような従来タイプのキャビネットに対して後付け可能であり、汎用性に富む。また、キャビネット１の内外で空気を移動させるわけではないため、キャビネット１の防水機能が損なわれることもない。

なお、本発明のキャビネットにおける放熱構造に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、誘導壁の形状、放熱部材の設置位置や設置数等に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、上記実施形態では、上方へ噴き出される空気を下方へ誘導して下方から取り込むように誘導壁を設けているが、発熱体からの空気の噴き出し方向によって誘導壁の形状を変更（たとえば、右方へ噴き出される空気を左方から取り込めるようにする等）したり、空気を一方向へのみ循環させる（たとえば、キャビネット内において空気を左回り又は右回りに循環させる）ように誘導路を形成しても何ら問題はないし、壁部材を複数並設して、壁部材間を誘導路とするような構成とすることも可能である。
また、上記実施形態に記載したように誘導壁をコ字状に形成するのではなく、Ｌ字状体とし、発熱体の側方から下方へフック状に突出するように発熱体の両側面に夫々誘導壁を取り付けるような構成とすることも可能である。

さらに、誘導路内の全域にわたって放熱部材を取り付けるようにしてもよいし、誘導路内に部分的に放熱部材を取り付けるようにしてもよい。たとえ放熱部材を部分的に取り付ける構成であっても、従来以上の放熱効果を期待することはできるし、軽量化・コスト低減等の効果にあっては、一層顕著なものとすることができる。
加えて、発熱体としては上記実施形態に記載のＶＤＳＬ装置に何ら限定されることはないし、キャビネットの外側に外側フィンを覆う遮蔽部材を設け、外側フィンに直射日光等が当たる事態を防止して放熱効率の更なる向上を図る等、キャビネットの構造についても適宜変更可能である。

放熱構造を備えたキャビネットを正面側から見た断面説明図である。 キャビネットを右側方から見た断面説明図である。 キャビネットを上方から見た断面説明図である。 キャビネットを下方から見た断面説明図である。 従来の放熱構造を示した説明図である。

符号の説明

１・・キャビネット、２ａ・・背板、２ｂ・・側板、３・・ＶＤＳＬ装置、４・・第一放熱板、５・・内側フィン、６・・外側フィン、７・・第二放熱板、８・・誘導壁、９・・誘導路、１１・・放熱スペーサ。

Claims (1)

1. 一方から空気を取り込み他方へ排出して冷却を図る発熱体が内部に設置されたキャビネットにおける放熱構造であって、
   前記キャビネットを、背板、一対の側板、底板、及び天板から構成し、前記背板に下方から空気を取り込んで上方へ排出する前記発熱体を設置する一方、
   各前記側板と前記発熱体とを仕切るように各前記側板と対向して上下方向へ延設され、且つ、下端が前記発熱体よりも下方に位置する一対の側板部材と、前記側板同士の上端同士を連結するように架設されて前記天板と前記発熱体との間を仕切っており、且つ、前記発熱体から排出される空気を前記天板側へ放出可能な開口部を備えた天板部材とを壁部材として前記背板から前記側板と同じ前後方向幅だけ突設し、前記天板部材と前記天板との間のスペース、前記側板部材と前記側板との間のスペース、及び前記側板部材の下端と前記底板との間のスペースを前記発熱体から排出された空気を空気取り込み側へ導く誘導路とするとともに、前記キャビネット内側へ突出する内側フィンと前記キャビネット外側へ突出する外側フィンとからなる放熱部材を、前記内側フィンが前記誘導路内へ突出するように設置し、
   前記誘導路を設けたことにより強制的に生じさせた空気流のみによって前記発熱体から排出された空気を前記発熱体の空気取り込み側へ導くとともに、その過程で、前記排出された空気が有する熱を前記放熱部材により前記キャビネット外部へ放熱させることを特徴とするキャビネットにおける放熱構造。

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