JP5767358B2 - 差し込み式電子ボードを収容するラック、および電源モジュール - Google Patents

Description

本発明は、前側のボードケージと、後側のボードケージと、前側のボードケージと後側のボードケージとの間に配置された少なくとも１つの直立した背面板と、前側のボードケージの下方に設けられ、少なくとも１つのファンモジュールが前側から水平に挿入される設置空間と、背面板に電力を供給する電子機器ユニットを含む電源モジュールと、を有する、差し込み式電子ボードを収容するためのラックに関する。

このようなラックは、たとえば通信業界のモジュール式コンピュータシステムに使用される。この場合、後側のボードケージは前側のボードケージよりも著しく短く実現される。個々の差し込み式ボードは、２つのボードケージの間に配置された背面板に差し込まれる。ラックは、前側のボードケージおよび後側のボードケージを囲むとともに、下方に配置されたファン用の設置空間を囲む。

各ボードケージのサイズが異なるので、後側のボードケージは、前側のボードケージよりも著しく短い差し込み式ボードしか収容できない。したがって、より小さい差し込み式ボードの電力需要も、より大きい差し込み式ボードの電力需要よりも低い。

背面板および背面板に接続された差し込み式ボードの電源は、特殊な電源モジュールによって実現される。この電源モジュールは、メイン背面板に接続され、通常、後側のボードケージの下方に配置される。電源モジュールは、後側のボードケージの下方の空間全体またはこの空間の少なくとも大部分を占有することが多い。

電気ファンは、動作時に各差し込み式ボードを冷却するために前側のボードケージの下方または上方に配置される。これらのファンは、前側の各差し込み式ボードの周りを流れる空気流を生成する。同じく後側のボードケージ内の各差し込み式ボードを冷却するために開口部が背面板に設けられることが多い。冷却空気は、これらの開口部を通過し後側ボードケージに入って電源モジュールのそばを通り過ぎて流れる。したがって、後側のボードケージ内の各差し込み式ボードに到達する空気流は、前側のケージ内の空気流よりも著しく弱い。

たとえばＡＴＣＡ拡張規格（ＡｄｖａｎｃｅｄＴＣＡ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ）のようなモジュール式コンピュータシステムに関する新しい規格は、後側のボードケージが前側のボードケージと同じサイズを有するラックを含むモジュール式構成システムを定義している。現在まで前側のボードケージにのみ設置されていた差し込み式ボードを、後側のボードケージにも同一のサイズで使用しなければならない。これによって、後側の差し込み式ボードの電力需要が５００Ｗも増大する。これに応じて後側差し込み式ボードの冷却需要も増大する。もはや既存の冷却概念によって後側のボードケージに必要な冷却を確保することはできない。

上述の問題を考慮して、本発明の目的は、新しい規格の要件を満たす改良されたラックを利用可能にし、かつ両方のボードケージの差し込み式ボードを十分に冷却するのを可能にすることである。

本発明の目的は、差し込み式電子ボードを収容する、請求項１の特徴を有するラックによって実現される。

本発明によれば、ファンモジュール用の設置空間は後側のボードケージの領域まで連続的に延びており、設置空間はボードケージの下方または上方に選択的に配される。このようにして、ファンモジュールがそれぞれ前側のボードケージの下方または上方を延びるとともに後側のボードケージの下方または上方を延びるように、ファンモジュールを前側のラックに挿入することが可能である。ファンモジュールの電気ファンは、周囲から空気を取り込んでこの空気をボードケージ内に送る（「押し込む」）かまたは加熱された排気をボードケージから吸い込む（「引き込む」）。

電源モジュールの電子機器ユニットは、ラックの後側の領域において後側のボードケージの下方または上方に配置され、後側について設置空間を画定する。電子機器ユニットは、後側からラックに挿入され、さらにラックの後側からのみ手を届かせることができることが好ましい。したがって、電子機器ユニットに従来どおりに線間電圧が供給されてもよい。欠陥がある場合、電子機器ユニットを容易にかつ迅速に交換することができる。

電子機器ユニットは複数の剛な導電体によって背面板に接続され、複数の導電体は、後側のボードケージと、ファンモジュール用の設置空間と、の間を水平に、互いに平行にかつ距離を置いて延びている。後側のボードケージ内の差し込み式ボードを冷却するための冷却空気流を生成するファンモジュールも設置空間内に位置する。冷却空気は、導電体同士の間の隙間を通って後側のボードケージ内の各差し込み式ボードまで流れる。電源モジュールの互いに平行でありかつ間隔を置いて配置された複数の導電体は、非常に小さい流れ抵抗を生じさせるに過ぎない。したがって、冷却空気は、後側のボードケージに流入することが可能であるか、または吸入ファンを使用する際には、ほとんど妨害されずにボードケージから流出しかつ設置空間に流入することが可能である。

複数の導電体は、それぞれ矩形断面を有する複数のバスバーを備えることが好ましい。そのようなバスバーの助けを得て背面板に非常に大きい電流を供給することができる。各バスバーの矩形断面はそれぞれ、互いに向かい合う２つの長辺と２つの短辺とを有する。複数のバスバーの流れ抵抗は、断面の各長辺が実質的に鉛直に延びているので最低限に抑えられる。複数の導電体は、例えば信号導体のような他の導体を備えていてもよい。信号導体は、冷却空気流をほとんど妨害しないように鉛直に揃えられる薄いプリント基板または平坦な導体の形で実現されることが好ましい。

本発明の他の任意の特徴によれば、バスバーの各長辺は冷却空気用の空気バッフルを形成してもよい。したがって、バスバーのそばを通り過ぎて流れる冷却空気は、空気バッフルの助けを得て意図的に案内されてもよい。このようにして、空気擾乱を低減させることができ、それによって一様な冷却空気流が差し込み式ボードのそばを通り過ぎて流れる。この場合も差し込み式ボードの冷却が向上する。

電源モジュールを、Ｌ字形断面を有するように実現し、電子機器ユニットがＬ字の短い部分を形成し、バスバーがＬ字の長い部分を形成すると有利である。Ｌ字形断面によって、幅の狭い各バスバーを後側のボードケージとファンモジュール用の設置空間との間を水平に延ばしつつ、ラックの後側に小形電子機器ユニットを配置することができる。バスバーは電子機器ユニットと背面板との間の距離を埋める。

各バスバーが直角をなすＵ字形の筐体によって囲まれ、Ｕ字の両側側部がバスバーに平行に延び、Ｕ字の両側側部の連結部がＵ字の両側側部を横切りかつ背面板と平行に延びていることが好ましい。たとえば、Ｕ字形の筐体は、互いに平行に配置され、Ｕ字の連結部によって互いに連結されたＵ字の２つの側部を備える。Ｕ字の連結部は、Ｕ字の２つの側部を横切って延びている。バスバーは、Ｕ字形の筐体の助けを得て機械的に安定化される。たとえば、Ｕ字形の筐体は電子機器ユニットに接続され、バスバーはＵ字形の筐体に固定される。Ｕ字形の筐体、電流導体、および電子機器ユニットは安定したねじれ抵抗ユニットを形成する。電源モジュールに作用する可能性のある力は主として、Ｕ字形の筐体によって吸収され、それによって、バスバーは損傷を生じさせる力の作用から保護される。このようにして、バスバーの損傷が抑制され、特に電源モジュールがラックに挿入される間における損傷が抑制される。

Ｕ字の両側側部の連結部を形成する筐体の部分が、背面板との接続を確立するためのプラグ型コネクタを保持すると有利である。これらのプラグ型コネクタが電源モジュールの挿入方向に配置され、この方向に沿って電源モジュールがラックに挿入されることが好ましい。このようにして、電源モジュールを背面板に容易に接続することができる。この目的を実現するために、電源モジュールは、ラックの後側からの背面板の方向においてラックに挿入され、プラグ型コネクタは、背面板上の対応するプラグ型コネクタに押し付けられる。

設置空間は有利なことに、鉛直方向に互いに重なり合う第１および第２の設置段を有し、第１の設置段は、後側のボードケージの領域まで延びる第１のファンモジュールを収容可能であり、第２の設置段は、前側のボードケージの端部までのみ延びる第２のファンモジュールを収容可能である。より短い第２の設置段は前側のボードケージに直接接触する。

特に後側のボードケージ内の各差し込み式ボードを冷却するファンは、第１の設置段に配置されることが好ましい。主として前側のボードケージ内の差し込み式ボードに冷却空気を供給する他のファンは、第２の設置レベルに配置されてもよい。したがって、両方のボードケージを十分にかつ一様に冷却することができる。さらに、２つのボードケージの冷却は互いに独立して行われてもよい。第１の設置段用のファンモジュールと第２の設置段用のファンモジュールは、別個に実現されても、または前側の設置空間に挿入することのできる複合組立体の形として実現されてもよい。設置空間がファンモジュール内を滑るための横方向ガイドを備えると有利であることは言うまでもない。

本発明の別の任意の特徴によれば、背面板は、一方の端部が設置空間内にある距離だけ突き出ており、したがって、隣接する第２の設置段を後側について画定してもよい。例えば、この突出部の助けを得て第２の設置段にファンモジュール用の止め具を実現してもよい。ファンモジュールに電力を供給するための電源端子を、設置空間内に突き出る背面板の部分に設けることも考えられる。

特に好ましい実施形態において、背面板は、設置空間内に突き出る端部の領域に電源モジュールを接続するための特殊なプラグ型コネクタを背面板の後側に保持する。この場合、電源モジュールの導電体がそれぞれ、設置空間の第２の設置段の高さにおいて後側のボードケージの下方または上方を延びることが好ましい。背面板がこのようにプラグ型コネクタを備えて設置空間内にある距離だけ突き出る場合、電源モジュールをラックに水平に挿入することによって容易に背面板に接続することができる。この場合、背面板上のプラグ型コネクタは、電源モジュールの挿入方向において電源モジュールのＵ字形の筐体上のプラグ型コネクタに対応するように配置される。

本発明の別の態様は、本発明のラックに設置することのできる特殊な電源モジュールであって、背面板用の供給電圧を生成するための電子機器ユニットと、電子機器ユニットを背面板に接続する複数の導電体とを有する電源モジュールに関する。本発明によれば、複数の導電体は、それぞれ互いに向かい合う長辺と互いに向かい合う短辺とを含む矩形断面を有する複数のバスバーを備える。複数のバスバーは実質的に互いに平行にかつ互いに間隔を置いて長辺に沿って配置される。複数のバスバーの長辺は空気バッフルを形成する。複数のバスバーの互いに平行にかつ間隔を置いて配置された構成によって最大の隙間が得られ、この隙間を介して冷却空気が自由に流れることができる。矩形断面を有するバスバーは特に、空気抵抗をほとんど生じさせない。さらに、隙間を通って流れる空気を空気バッフルの助けを得て意図的に案内してもよく、それによって、通過する空気流における擾乱を軽減することができる。

この電源モジュールはＬ字形断面を有するように実現され、電子機器ユニットがＬ字の短い部分を形成し、バスバーがＬ字の長い部分を形成することが好ましい。Ｌ字形断面は、バスバーがラックの中央に配置された背面板の方向に延び、かつ電子機器ユニットを背面板に接続しつつ、電子機器ユニットを本発明のラックの後側に配置するのを可能にする。

本発明の別の任意の特徴によれば、各バスバーはＵ字形の筐体によって囲まれ、Ｕ字の両側側部がバスバーに平行に延び、Ｕ字の両側側部の連結部がＵ字の両側側部を横切るように配置されてもよい。Ｕ字形の筐体は、電子機器ユニットに接続され、バスバーが配置される電源モジュールの領域を補強する。Ｕ字形の筐体は、機械的負荷を伝達するのを可能にし、したがって、損傷を生じさせる力がバスバーに作用するのを防止する。たとえば、Ｕ字の両側側部は電子機器ユニットに直接接続される。Ｕ字の連結部は、電子機器ユニットから離れる方を向くＵ字形の筐体の側に配置される。

Ｕ字の連結部を形成する筐体の部分が、背面板との電気的接続を確立するためのプラグ型コネクタを保持すると有利である。これらのプラグ型コネクタの助けを得て電源モジュールを対応する背面板に容易に接続することができる。プラグ型コネクタは、Ｌ字の長い部分の長手方向に、すなわち、ラックへの電源モジュールの挿入方向に沿って配置されることが好ましい。

電源モジュールを有するラックを示す概略縦断面図である。 図１の電源モジュールを示す斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について添付の図面を参照して説明する。

図１は、前側２と後側３とを有し、差し込み式電子ボードを収容する働きをするラック１を示している。ラック１は、前側のボードケージ４と後側のボードケージ５とを備えている。第１の背面板６と、第１の背面板６と平行に延びる後側ボードケージ５用の第２の背面板７と、は、前側のボードケージ４と後側のボードケージ５との間に直立して配置されている。

２つのボードケージ４，５の下方に設置空間８が配置されている。設置空間８は、ラック１の前側２から後側のボードケージ５の領域まで連続的に延びている。

設置空間８は、第１のファンモジュール１０が位置する下部の第１の設置段９を有している。第１のファンモジュール１０は、水平に後側のボードケージ５の領域まで延びている。第１のファンモジュール１０は、ラック１の前側２の領域において空気を取り込みこの空気を矢印１２の方向に沿って後側のボードケージ５の方向に送る複数のファン１１を備えている。

設置空間８は、第２のファンモジュール１４が配置される上部の第２の設置段１３をさらに備えている。第２のファンモジュール１４は、より短く、前側のボードケージ４の端部までしか延びていない。また第２のファンモジュール１４はファン１１を有している。空気は、ラック１の前側２から取り込まれ、第２のファンモジュール１４のファン１１の助けを得て矢印１５の方向に沿って前側のボードケージ４の方向に送られる。

ファンモジュール１０の各ファンが、逆方向、すなわち後側の各差し込み式ボードからファンモジュール１０に流れる空気を取り込んでもよいことは言うまでもない。この場合、加熱された冷却空気は、ボードケージ４，５からボードケージ４，５の上方に配置された排気空間（不図示）に流入する。押し込みファンと引き込みファンの組合せも考えられる。

第１のファンモジュール１０と第２のファンモジュール１４が、ラック１の前側２に挿入される１つの組立体の形として実現されてもよいことも言うまでもない。設置空間８は横方向ガイドを備えており、横方向ガイドの上をファンモジュール１０，１４が滑る。

第１の背面板６は、下端１６によって設置空間８内にある距離だけ突き出ている。このようにして、第１の背面板６はラック１の後側３の方向に上部設置段１３を画定している。第１の背面板６の下端１６は、機械的にかつ電気的に第２のファンモジュール１４に接続されている。このようにして、ファンモジュール１０と同様にファンモジュール１４に電力が供給される。

背面板６は、その後側１７において、下端１６の領域に特殊なプラグ型コネクタ１８を備えている。背面板６は、これらのプラグ型コネクタ１８を用いて両方の背面板６，７に電力を供給する電源モジュール１９に接続されている。

電源モジュール１９は、ラック１の後側３の領域において後側のボードケージ５の下方に配置された小形の電子機器ユニット２０を備える。電子機器ユニット２０は、後部について、すなわち、ラック１の後側３の方向において設置空間８を画定している。

電子機器ユニット２０は、複数の剛な導電体２１によって背面板６に接続されている。複数の導電体２１は、後側のボードケージ５と第１のファンモジュール１０との間を水平に延びている。

図２によれば、複数の導電体２１は互いに平行にかつ距離を置いて配置されている。複数の導電体２１は、複数のバスバー２２の形で実現される複数の電流導体と、少なくとも１つの信号導体２３と、を備える。複数のバスバー２２は互いに向かい合う２つの長辺２４と互いに向かい合う２つの短辺２５とを含む矩形断面を有している。矩形断面の２つの長辺２４は実質的に鉛直に延びている。

複数のバスバー２２の２つの長辺２４が複数の空気バッフル２６を形成している。これらの空気バッフル２６は、ファン１１（図１）によって生成された空気流を個々のバスバー２２同士の間を鉛直に後側３におけるすぐ隣のボードケージ５（図１）の方向に送る。

複数のバスバー２２は、電子機器ユニット２０の一部を形成する第１のプリント基板２７から第２のプリント基板２８まで延びている。これらのプリント基板は直角をなすＵ字形の筐体２９によって囲まれている。Ｕ字形の筐体２９は、複数のバスバー２２と平行に延びるＵ字の２つの側部３０を有している。Ｕ字形の筐体２９は、Ｕ字の２つの側部３０を互いに連結しかつＵ字の両側側部を横切るように配置されたＵ字の連結部３１も有している。Ｕ字の連結部３１は、第１の背面板６（図１）と平行に延びている。Ｕ字形の筐体２９は、Ｕ字の連結部３１の領域に複数のプラグ型コネクタ３２を備えており、複数のプラグ型コネクタ３２によって電源モジュール１９と第１の背面板６（図１）との接続を確立することができる。

電源モジュール１９は、Ｌ字形断面を有するように実現され、Ｌ字の短い部分３３とＬ字の長い部分３４とを有している。電子機器ユニット２０はＬ字の短い部分３３を形成し、一方、各バスバー２２はＬ字の長い部分３４を形成している。

１ ラック
２ 前側
３ 後側
４ 前側のボードケージ
５ 後側のボードケージ
６ 第１の背面板
７ 第２の背面板
８ 設置空間
９ 下部設置段
１０ 第１のファンモジュール
１１ ファン
１２ 方向矢印
１３ 上部設置段
１４ 第２のファンモジュール１４
１５ 方向矢印
１６ 下端（背面板）
１７ 後側
１８ プラグ型コネクタ（背面板）
１９ 電源モジュール
２０ 電子機器ユニット（電源モジュール）
２１ 導電体
２２ バスバー
２３ 信号導体
２４ 長辺
２５ 短辺
２６ 空気バッフル
２７ 第１のプリント基板
２８ 第２のプリント基板
２９ Ｕ字形筐体
３０ Ｕ字の両側側部
３１ Ｕ字の両側側部の連結部
３２ プラグ型コネクタ
３３ Ｌ字の短い部分
３４ Ｌ字の長い部分

Claims (12)

1. ＡＴＣＡ拡張規格に従ったコンピュータシステムの差し込み式電子ボードを収容するラックであって、
   前側のボードケージ（４）と、
   後側のボードケージ（５）と、
   前記前側のボードケージ（４）と前記後側のボードケージ（５）との間に配置され、前記差し込み式電子ボードが差し込まれ得る少なくとも１つの直立した背面板（６，７）と、
   前記前側のボードケージ（４）の下方または上方に設けられ、少なくとも１つのファンモジュール（１０）が前記前側（２）から水平に挿入されることができる設置空間（８）と、
   前記背面板（６，７）に電力を供給する電子機器ユニット（２０）を含む電源モジュール（１９）と、を有するラックにおいて、
   前記ファンモジュール（１０）用の前記設置空間（８）は、前記後側のボードケージ（５）の領域まで連続的に延びており、
   前記電源モジュール（１９）の前記電子機器ユニット（２０）は、前記ラック（１）の前記後側（３）の領域において前記後側のボードケージ（５）の下方または上方に配置され、該後側について前記設置空間（８）を画定しており、
   前記電子機器ユニット（２０）は、複数の剛な導電体（２１）によって前記背面板（６）に接続され、前記複数の導電体（２１）は、前記後側のボードケージ（５）と、前記ファンモジュール（１０）用の前記設置空間（８）と、の間を互いに平行にかつ距離を置いて水平に延びていることを特徴とするラック。
2. 前記複数の導電体（２１）は、それぞれ矩形の断面を有する複数のバスバー（２２）を備え、前記断面の長辺（２４）は実質的に鉛直に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のラック。
3. 前記複数のバスバー（２２）の前記長辺（２４）は、冷却空気用の空気バッフル（２６）を形成することを特徴とする、請求項２に記載のラック。
4. 前記電源モジュール（１９）は、Ｌ字形断面を有するように実現され、前記電子機器ユニット（２０）はＬ字の短い部分（３３）を形成し、前記バスバー（２２）はＬ字の長い部分（３２）を形成することを特徴とする、請求項２または３に記載のラック。
5. 前記バスバー（２２）は直角をなすＵ字形の筐体（２９）によって囲まれており、該筐体（２９）のＵ字の両側側部（３０）は前記バスバーと平行に延びており、該筐体（２９）のＵ字の両側側部の連結部（３１）は前記バスバー（２２）を横切りかつ前記背面板（６，７）と平行に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のラック。
6. 前記Ｕ字の連結部（３１）を形成する前記筐体（２９）の部分は、前記背面板（６）との接続を確立するプラグ型コネクタ（３２）を保持することを特徴とする、請求項５に記載のラック。
7. 前記設置空間（８）は、互いに重なり合う第１および第２の設置段（９，１３）を有し、前記第１の設置段（９）は、前記後側のボードケージ（５）の領域まで延びる第１のファンモジュール（１０）を収容可能であり、前記第２の設置段（１３）は、前記前側の前記ボードケージ（４）の端部までのみ延びる第２のファンモジュール（１４）を収容可能であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のラック。
8. 前記背面板（６）は、一方の端部（１６）が前記設置空間（８）内に突き出ており、それによって、前記後側について前記第２の設置段（１３）を画定することを特徴とする、請求項７に記載のラック。
9. 前記背面板（６）は、前記設置空間（８）内に突き出る前記背面板（６）の前記端部（１６）の領域において前記電源モジュール（１９）を接続するプラグ型コネクタを前記背面板（６）の後側（１７）に保持することを特徴とする、請求項８に記載のラック。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のラック（１）への取り付け用の電源モジュールであって、
    前記背面板（６，７）用の供給電圧を生成する電子機器ユニット（２０）と、
    前記電子機器ユニット（２０）を前記背面板（６）に接続する複数の導電体（２１）と、を有し、
    前記複数の導電体（２１）が、それぞれ互いに向かい合う長辺（２４）と互いに向かい合う短辺（２５）とを含む矩形断面を有する複数のバスバー（２２）を有し、
    前記複数のバスバー（２２）は、実質的に、互いに平行にかつ互いに間隔を置いて前記長辺（２４）に沿って配置されており、
    前記複数のバスバー（２２）の前記長辺（２４）が冷却空気用の空気バッフル（２６）を形成する電源モジュールにおいて、
    前記電源モジュール（１９）は、Ｌ字形断面を有するように実現され、前記電子機器ユニット（２０）はＬ字の短い部分（３２）を形成し、前記複数のバスバー（２２）はＬ字の長い部分（３４）を形成することを特徴とする電源モジュール。
11. 前記バスバー（２２）はＵ字形の筐体（２９）によって囲まれており、該筐体（２９）のＵ字の両側側部（３０）は前記バスバーに平行に延びており、該筐体（２９）のＵ字の両側側部の連結部（３１）は前記バスバー（２２）を横切るように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の電源モジュール。
12. 前記Ｕ字の連結部（３１）を形成する前記筐体（２９）の部分は、前記背面板（６）との接続を確立するプラグ型コネクタ（３２）を保持することを特徴とする、請求項１１に記載の電源モジュール。

Images