JP4930429B2 - 収容したプリント基板を冷却する装置 - Google Patents

Description

本発明は、筐体内にプリント基板を収容するとともに、収容したプリント基板を冷却する装置に関する。

例えばラックマウントタイプのコンピュータ装置は広く知られる。コンピュータ装置は底板の前端および後端から立ち上がるフロントパネルおよびリアパネルを備える。コンピュータ装置はフロントパネルからリアパネルに向かって底板上に空洞を区画する。空洞内では底板に沿ってプリント基板は広がる。空洞には例えばフロントパネルからリアパネルに向かってプリント基板の表面に沿って気流が生成される。気流はプリント基板の表面に実装される電子部品を冷却する。
特開平４−１５９９８号公報 特開２００３−２８３１７１号公報 特開２０００−４０４７４号公報

気流の生成にあたってプリント基板にはファンユニットが搭載される。ファンユニットの搭載域に電子部品は搭載されることができない。電子部品の搭載域は減少してしまう。電子部品の増加に伴いプリント基板の拡大が要求されてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、プリント基板の拡大を誘引せずに電子部品の実装域を拡張することができる装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、装置は、第１空間および第２空間、並びに、前記第１空間および前記第２空間の間に挟まれる第３空間を区画する筐体と、前記筐体内に収容されて、前記第３空間を横切って前記第１空間から前記第２空間まで広がるプリント基板と、前記第３空間内で前記プリント基板との間に所定の空間を確保しつつ前記所定の空間の外側で前記第３空間を占有し、羽根の回転に基づき前記第１空間から前記第２空間に向かって気流を生成するファンと、前記所定の空間を占有し、前記第２空間に開口する吸気口から前記第１空間に開口する排気口まで前記プリント基板上に気流の流通路を区画するダクト部材とを備える。

気流の生成にあたってファンは動作する。ファンの動作に応じて第１空間の圧力は減少する。同時に、第２空間の圧力は増大する。こういった圧力差に応じて第２空間から第１空間に向かって空気の流れが作り出される。すなわち、ダクト部材内では吸気口から排気口に向かって気流が生成される。気流はダクト部材内の流通路を通過する。こうしてプリント基板の表面は気流に曝される。ファンとプリント基板との間には所定の空間が確保される。この空間ではプリント基板上に電子部品が実装されることができる。ファンの配置に拘わらず電子部品の搭載域は縮小されない。プリント基板の実装域は効率的に活用されることができる。しかも、電子部品はファンとプリント基板との間に配置されるにも拘わらず、電子部品は気流に曝されることができる。電子部品の温度上昇は確実に回避されることができる。

以上のように本発明によれば、プリント基板の拡大を誘引せずに電子部品の実装域を拡張するとともに、発熱する電子部品を効率的に冷却することができる装置が提供される。

以下、添付図面を参照しつつ実施形態の一例を説明する。

図１は装置すなわちラックマウントタイプのコンピュータ装置１１の外観を示す。このコンピュータ装置１１は筐体１２を備える。筐体１２は矩形の底板１３上に前側の開口１４から後側の開口１５に向かって延びる空洞を区画する。空洞は直方体空間で構成される。底板１３は直方体空間の底面を仕切る。前側の開口１４および後側の開口１５は直方体空間の前面および後面を規定する。直方体空間の１対の側面は側板１７で仕切られる。側板１７は相互に向き合いつつ前側の開口１４から後側の開口１５まで広がる。側板１７の下端は底板１３に結合される。直方体空間の天井面は天井板１８で仕切られる。天井板１８は底板１３に向き合いつつ前側の開口１４から後側の開口１５まで広がる。天井板１８は前後で分割されてもよい。

前側の開口１４はフロントパネル２１で封鎖される。図２に示されるように、後側の開口１５はリアパネル２２で封鎖される。フロントパネル２１やリアパネル２２には給排気用の格子窓２３が区画される。

直方体空間２４には前側の開口１４に隣接して直方体の第１空間２５が区画される。同様に、直方体空間２４には後側の開口１５に隣接して第２空間２６が区画される。第１空間２５および第２空間２６の間には第３空間２７が形成される。第３空間２７は第１空間２５および第２空間２６の間に挟まれる。すなわち、直方体空間２４は前面から順番に第１空間２５、第３空間２７および第２空間２６に仕分けされる。

第１空間２５には比較的に背の低い電子部品が収容される。こういった電子部品には例えばＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９が含まれる。ＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９は例えばヒートシンクを備える。ヒートシンクは例えば複数枚の冷却フィンを備える。個々の冷却フィンは例えば直方体空間２４の側面に平行に広がる。第２空間２６には例えばメモリモジュール群３１やＰＣＩカード群３２が収容される。

第３空間２７では側板１７同士の間にトレイ３３が配置される。トレイ３３は直方体空間２４の底面に平行に一方の側板１７から他方の側板１７まで広がる。トレイ３３の両端は例えば個々の側板１７に固定されればよい。固定にあたって例えばリベットが用いられればよい。トレイ３３は上側の第１小空間３４および下側の第２小空間３５に第３空間２７を分割する。

第１小空間３４にはファンユニット３６が配置される。ファンユニット３６はトレイ３３に搭載される。ファンユニット３６は第１小空間３４を占有する。ファンユニット３６は第３空間２７の上側で第１空間２５および第２空間２６を仕切る。ファンユニット３６は複数の軸流れファン３７を備える。個々の軸流れファン３７は直方体空間２４の底面に平行に延びる回転軸３８回りで羽根を回転させる。ここでは、同軸の回転軸３８を有する前後に２連の軸流れファン３７、３７が３列に配置される。総計６個の軸流れファン３７は相互に連結される。羽根の回転に応じて第１空間２５から第２空間２６に向かって気流が生成される。その結果、前側の開口１４から後側の開口１５に向かって空洞内に気流が生成される。

第２小空間３５にはダクト部材４１が配置される。ダクト部材４１は第２小空間３５を占有する。ダクト部材４１は第３空間２７の下側で第１空間２５および第２空間２６を仕切る。図３に示されるように、ダクト部材４１はプリント基板４２に搭載される。ダクト部材４１とプリント基板４２との間には流通路４３が区画される。プリント基板４２は筐体１２内で第３空間２７を横切って第１空間２５から第２空間２６まで広がる。プリント基板４２は直方体空間２４の底面に平行に広がればよい。前述のＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９はプリント基板４２に実装される。同様に、前述のメモリモジュール群３１やＰＣＩカード群３２はプリント基板４２に搭載される。

第３空間２７内でプリント基板４２の表面には電子部品が実装される。電子部品には所定の半導体チップパッケージ４４が含まれる。こういった半導体チップパッケージ４４は前述のＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９の発熱量以下の発熱量を有する。半導体チップパッケージ４４は例えばヒートシンクを備える。ヒートシンクは例えば複数枚の冷却フィンを備える。個々の冷却フィンは直方体空間２４の前面や後面に平行に広がる。

図４に示されるように、ダクト部材４１は、プリント基板４２の表面から立ち上がって第１空間２５および第３空間２７の境界面に沿って広がる第１側壁４７を備える。すなわち、第１側壁４７は第１空間２５と第２小空間３５とを仕切る。同様に、ダクト部材４１はプリント基板４２の表面から立ち上がって第２空間２６および第３空間２７の境界面に沿って広がる第２側壁４８を備える。すなわち、第２側壁４８は第２小空間３５と第２空間２６とを仕切る。第１側壁４７の上端と第２側壁４８の上端とは天井板４９で相互に接続される。すなわち、天井壁４９は、前述のトレイ３３と同様に、第１小空間３４と第２小空間３５とを仕切る。天井板４９は第１側壁４７の上端から第２側壁４８の上端まで広がる。第１側壁４７、第２側壁４８および天井板４９はプリント基板４２を横切る。

第１側壁４７、第２側壁４８および天井板４９は例えば１枚の板材から形成される。板材は例えばステンレス鋼から成形されればよい。第１側壁４７、第２側壁４８および天井板４９は一端から他端に向かって第１分割域５１、第２分割域５２および第３分割域５３に分割される。第１分割域５１で第１側壁４７には排気口５４が区画される。排気口５４は、板材の縁に区画される切り欠きとプリント基板４２との協働に基づき区画される。第３分割域５３で第２側壁４８には吸気口５５が区画される。同様に、吸気口５５は、板材の縁に区画される切り欠きとプリント基板４２との協働に基づき区画される。その結果、吸気口５５から排気口５４まで流通路は第３分割域５３、第２分割域５２および第１分割域５１を通過する。流通路は直方体空間２４の前面に平行に延びプリント基板４２を横切る。

いま、軸流れファン３７が作動すると、図５に示されるように、第１空間２５から第２空間２６に向かって気流が生成される。ＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９のヒートシンクは気流に曝される。ヒートシンクの熱は気流に奪い取られる。こうしてＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９は冷却される。その結果、ＣＰＵチップパッケージ２８やコントローラチップパッケージ２９の温度上昇は抑制される。

軸流れファン３７の動作に応じて第１空間２５の圧力は減少する。同時に、第２空間２６の圧力は増大する。第２空間２６の圧力増加分はリアパネル２２の格子窓２３やダクト部材４１の吸気口５５を通って開放される。すなわち、ダクト部材４１内では吸気口５５から排気口５４に向かって気流が生成される。気流はダクト部材４１内の流通路を辿る。半導体チップパッケージ４４のヒートシンクは気流に曝される。ヒートシンクの熱は気流に奪い取られる。ダクト部材４１内の流通路４３に配置された半導体チップパッケージ４４は冷却される。半導体チップパッケージ４４の温度上昇は抑制される。

以上のようなコンピュータ装置１１では、ファンユニット３６とプリント基板４２との間に第２小空間３５が確保される。この第２小空間３５ではプリント基板４２上に半導体チップパッケージ４４といった電子部品が実装されることができる。ファンユニット３６の配置に拘わらず電子部品の搭載域は縮小されない。プリント基板４２の実装域は効率的に活用されることができる。しかも、電子部品はファンユニット３６とプリント基板４１との間に配置されるにも拘わらず、電子部品は気流に曝されることができる。電子部品の温度上昇は確実に回避されることができる。

ラックマウントタイプのコンピュータ装置の外観を示す斜視図である。 コンピュータ装置の内部構造を概略的に示す斜視図である。 図２の３−３線に沿った垂直断面図である。 ダクト部材の拡大斜視図である。 プリント基板上で気流を概略的に示すプリント基板の拡大部分平面図である。

符号の説明

１１ 装置（ラックマウントタイプのコンピュータ装置）、１２ 筐体、２５ 第１空間、２６ 第２空間、２７ 第３空間、３５ 所定の空間（第２小空間）、３７ ファン（軸流れファン）、３８ 回転軸、４１ ダクト部材、４２ プリント基板、４３ 流通路、４４ 電子部品（半導体チップパッケージ）、４７ 第１側壁、４８ 第２側壁、４９ 天井板、５１ 第１分割領域、５２ 第２分割領域、５３ 第３分割領域、５４ 排気口、５５ 吸気口。

Claims (5)

1. 第１空間および第２空間、並びに、前記第１空間および前記第２空間の間に挟まれる第３空間を区画する筐体と、
   前記筐体内に収容されて、前記第３空間を横切って前記第１空間から前記第２空間まで広がるプリント基板と、
   前記第３空間内で前記プリント基板との間に所定の空間を確保しつつ所定の空間の外側で前記第３空間を占有し、羽根の回転に基づき前記第１空間から前記第２空間に向かって気流を生成するファンと、
   前記所定の空間を占有し、前記第２空間に開口する吸気口から前記第１空間に開口する排気口まで前記プリント基板上に気流の流通路を区画するダクト部材とを備えることを特徴とする装置。
2. 前記装置において、
   前記ダクト部材は、前記プリント基板の表面から立ち上がって前記第１空間および前記所定の空間の境界面に沿って広がり、前記排気口を区画する第１側壁と、
   前記プリント基板の表面から立ち上がって前記第２空間および前記所定の空間の境界面に沿って広がり、前記吸気口を区画する第２側壁と、
   前記第１側壁の上端から前記第２側壁の上端まで、前記第３空間内で前記所定の空間を仕切る仮想平面に沿って広がる天井板とを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記装置において、
   前記第１側壁、前記第２側壁および前記天井板は一端から他端に向かって第１分割域、第２分割域および第３分割域に分割され、前記第１分割域で前記第１側壁に前記排気口が区画され、前記第３分割域で前記第２側壁に前記吸気口が区画されることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記装置において、
   前記第３空間内で前記プリント基板上には電子部品が実装されることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 前記装置において、
   前記ファンは、前記プリント基板の表面に平行に延びる回転軸回りで回転する前記羽根を有する軸流れファンであることを特徴とする請求項１記載の装置。

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