JP6528456B2 - 電子機器筐体及び風制御板 - Google Patents

Description

本願の開示する技術は電子機器筐体及び風制御板に関する。

前面開口部から流入した空気を第１開口部に導くと共に、第２開口部から流入した空気を背面開口部に導く仕切部を備えた電子回路ユニットの冷却構造がある。

また、隣接する筐体の間に、各筐体の吸排気による気流を仕切るための仕切り部材を配置し、仕切り部材が筐体間を斜めに仕切っている電子機器の冷却構造がある。

さらに、前面カバー及び背面カバーに排気口を、側面カバーに吸気口を設けた電子機器がある。

特開２０１２−２０４７５６号公報 特開２００６−５９４４８号公報 特開２００５−１２３４０２号公報

電子機器筐体の内部の電子部品を空冷する構造において、電子機器筐体の内部に、局所的に温度が高い領域（「熱溜り」と称されることがある）が生じると、高温の領域にある電子部品を効果的に冷却することが難しい。

本願の開示技術は、１つの側面として、電子機器筐体の内部に、局所的に高温の領域が発生することを抑制することが目的である。

本願の開示する技術では、吸気口を備え互いに対向する一対の第一側壁と、排気口を備え互いに対向する一対の第二側壁と、により枠体を形成する。第一側壁に対し傾斜して枠体の内部を仕切り、吸気口からの風を受けて風を排気口へ案内する風制御板は、柔軟性を持つ。

本願の開示する技術では、電子機器筐体の内部に、局所的に高温の領域が発生することを抑制できる。

図１は第一実施形態の電子機器筐体を有する電子機器を示す平断面図である。 図２は第一実施形態の電子機器筐体を示す斜視図である。 図３は第一実施形態の電子機器筐体を有する電子機器を示す斜視図である。 図４は第一実施形態の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す正面図である。 図５は第一実施形態の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す図４の５−５線断面図である。 図６は第一実施形態の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す図４の６−６線断面図である。 図７は第一実施形態の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す図４の７−７線断面図である。 図８は第一実施形態の電子機器筐体を風制御板の一端で部分的に拡大して示す斜視図である。 図９は比較例の電子機器における基板上の冷却風の流速分布を示す図である。 図１０は比較例の電子機器における基板上の温度分布を示す図である。 図１１は比較例の電子機器における基板上の温度を示す図である。 図１２は第一実施形態の電子機器における基板上の冷却風の流速分布を示す図である。 図１３は第一実施形態の電子機器における基板上の温度分布を示す図である。 図１４は第一実施形態の電子機器における基板上の温度を示す図である。 図１５は第二一実施形態の電子機器筐体を有する電子機器を示す平断面図である。 図１６は第二実施形態の電子機器筐体を有する電子機器を示す斜視図である。 図１７は第三実施形態の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す正面図である。 図１８は第三実施形態の変形例の電子機器筐体の風制御板を部分的に拡大して示す正面図である。

第一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、電子機器２２は、電子機器筐体２４を有する。電子機器筐体２４は、枠体２６と、風制御板２８とを有する。電子機器２２の例としては、たとえば、サーバや大型のコンピュータのユニットを挙げることができるが、電子機器２２はこれに限定されない。

図２にも示すように、枠体２６は、四角形の枠状の部材であり、一対の第一側壁３２と、一対の第二側壁３４とを有する。換言すれば、第一側壁３２と第二側壁３４とで、全体として四角枠状の枠体２６が形成される。

以下、第一側壁３２と第二側壁３４とを区別しない場合は、単に側壁３０と言う。また、単に平面視というときは、図２及び図３において矢印Ａ１方向に見ることをいう。矢印Ａ１方向は、後述する基板３６の法線方向と一致する。

本実施形態では、一対の第一側壁３２は互いに平行であり、一対の第二側壁３４も互いに平行である。図１〜図３に示す例では、第二側壁３４は第一側壁３２よりも長く、枠体２６を平面視した形状は長方形である。枠体２６の奥側を矢印Ｄで、幅方向右側を矢印Ｒで、高さ方向上側を矢印Ｈでそれぞれ示す。

側壁３０のそれぞれは、たとえば金属や樹脂等によって形成される板状の部材である。側壁３０には、板厚方向に貫通する複数の貫通孔４０が形成される。本実施形態では、後述するように、第一側壁３２に形成された貫通孔４０が吸気口４２であり、第二側壁３４に形成された貫通孔４０が排気口４４である。

図２に示すように、第一側壁３２の吸気口４２は、第一側壁３２の長手方向（矢印Ｒ及びその反対の方向）で略全域に形成される。これに対し、第二側壁３４の排気口４４は、長手方向（矢印Ｄ及びその反対の方向）の一方側に偏在して形成される。たとえば、図２において右の第二側壁３４Ａでは、手前の第一側壁３２Ａ側に偏在して排気口４４が形成される。これに対し、左の第二側壁３４では、奥の第一側壁３２側に偏在して排気口４４が形成される。

枠体２６には、排気口４４が形成された部分に対応して、第二側壁３４の内側にファン４６が配置される。ファン４６の駆動により、図１に矢印Ｆ２で示すように、枠体２６内の空気を、排気口４４を通じて枠体２６の外部に排出できる。なお、ファン４６は、第一側壁３２の内側（吸気口４２が形成された部分）に対応して配置されてもよい。また、ファン４６は、枠体２６の外部に配置されてもよい。

図１及び図３に示すように、電子機器２２は、基板３６を有する。基板３６は、枠体２６の内部に配置される。基板３６上には、複数の電子部品４８が搭載される。本実施形態では、動作時に発熱する発熱部品の一例である。電子部品４８には、動作時に相対的に高温である電子部品と低温である電子部品とが存在する。以下では、これらをそれぞれ、高温電子部品４８Ｈ、低温電子部品４８Ｌとして区別することがある。

図３及び図４に詳細に示すように、風制御板２８は、架渡部材５０と、板材５２とを有する。架渡部材５０及び板材５２は、ゴム等の柔軟な材料で形成される。架渡部材５０は、棒状あるいは筒状に形成される。本実施形態では、図５及び図６に示した断面でも分かるように、架渡部材５０は、長手方向（矢印Ｌ１方向）と直交する方向の断面が長方形の棒状である。

図１及び図３に示すように、風制御板２８の一端２８Ａ及び他端２８Ｂにおいて、架渡部材５０には、板材５２よりも長手方向に突出する取付部５６が形成される。図８に示すように、取付部５６は下側からブラケット５８で支持される。このブラケット５８は、第二側壁３４のそれぞれの内面に取り付けられる。これにより、架渡部材５０が、第二側壁３４の間に架け渡される。

ブラケット５８の第二側壁３４への取付には、たとえばボルト、リベット、クリップ等の締結具、フック等の掛止具などを用いることができる。また、接着剤を用いてブラケット５８の第二側壁３４に固定してもよい。

図１〜図３に示すように、本実施形態では、風制御板２８は、平面視で第一側壁３２に対し傾斜した姿勢で、枠体２６の内部を仕切る。より具体的には、図１に矢印Ｆ１で示すように、手前の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気が、右の第二側壁３４の排気口４４から排出される。同様に、奥の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気が、左の第二側壁３４の排気口４４から排出されるように、風制御板２８が架け渡される。したがって、風制御板２８は、第一側壁３２のそれぞれの吸気口４２から吸引された空気を互いに混じり合うことがないように分離し、対応する第二側壁３４の排気口４４に案内する。

第一実施形態では、風制御板２８は、基板３６の法線方向で見て、基板３６上に位置する部分では、一端２８Ａ側から他端２８Ｂ側まで直線状に、第二側壁３４に架け渡される。

図７に示すように、風制御板２８の板材５２は、架渡部材５０の長手方向と直交する厚み方向（矢印Ｔ１方向）で重ねて複数枚（本実施形態では２枚）配置される。板材５２のそれぞれは、架渡部材５０の長手方向（第二側壁３４への架渡方向）で複数に分割された分割板材５４を有する。すなわち、分割板材５４のそれぞれが、基端５４Ａ側で架渡部材５０に接続される構造である。換言すれば、それぞれの分割板材５４は、基端５４Ａ側で、架渡部材５０により一体化している。架渡部材５０は、接続部材の一例である。

図７に示す例では、２枚の板材５２を全体として考えたときに、隣接する分割板材５４どうしは、基端５４Ａ側で接触している。

また、図５及び図６にも示すように分割板材５４の先端５４Ｂ側は湾曲しており、２枚の板材５２では、分割板材５４の先端５４Ｂ側が厚み方向（矢印Ｔ１方向）で互いに離間している。

図４〜図６に示すように、架渡部材５０の内部には、長手方向（矢印Ｌ１方向）に沿って金属部材６０が埋め込まれる。金属部材６０は、架渡部材５０が変形されたとき、この変形を許容すると共に、弾性反力に抗して架渡部材５０の形状を維持できる形状安定性（剛性）を有する。金属部材６０は、形状維持部材の一例である。

次に、電子機器筐体２４および風制御板２８の作用を説明する。

ファン４６の駆動により、図１に矢印Ｆ１で示すように、吸気口４２から空気が吸引され、枠体２６内を通る。そして、この空気は、矢印Ｆ２で示すように、排気口４４から排出される。電子機器筐体２４内でのこの空気により、基板３６上の電子部品４８を冷却できる。

枠体２６内は、風制御板２８により仕切られる。これにより、手前の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気と、奥の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気とは、混じり合うことなく分離された状態で、それぞれ、右の第二側壁３４の排気口４４と、左の第二側壁３４の排気口４４から排出される。

本実施形態では、風制御板２８は、第一側壁３２に対し傾斜しているので、枠体２６内において、局所的に熱が高い領域（いわゆる「熱溜り」）が発生することを抑制できる。以下に詳述する。

図９及び図１０には、比較例として、風制御板２８が第一側壁３２と平行に配置された電子機器筐体１２４を有する電子機器１２２における、基板３６上の流速分布及び温度分布のシミュレーション結果の一例がそれぞれ示されている。さらに、図１１には、基板３６上の所定エリアごとの温度が示されている。図１１では、基板３６上を幅方向に５つ、奥行方向に１０、合計で５０のエリアに分け、各エリアに同一の電子部品を配置した場合の温度である。後述する図１４も同様である。

また、図１２及び図１３には、第一実施形態の電子機器筐体２４を有する電子機器２２における、基板３６上の流速分布及び温度分布のシミュレーション結果の一例がそれぞれ示されている。さらに、図１４には、基板３６上の所定エリアごとの温度が示されている。

これらのシミュレーションでは、枠体２６のサイズを４２ｍｍ×４２０ｍｍ×７４０ｍｍとし、基板３６上に、一辺が２０ｍｍで発熱量が５Ｗの電子部品を上記した５０のエリアの１つずつ、合計で５０個搭載した条件に設定した。

図９から、比較例の電子機器筐体１２４では、特定の範囲Ｅ１において、流速が低くなっていることが分かる。そして、図１０からは、この範囲Ｅ１の温度が高くなっていることが分かる。実際に、図１１を参照しても、温度が高い領域（熱溜り領域Ｅ２）が発生していることが分かる。

これに対し、本実施形態では、図１２から、流速のばらつきが抑制されていることが分かる。また、本実施形態では、図１３から、熱溜りの発生も抑制されていることが分かる。本実施形態における実際の電子部品４８の温度も、図１４から、７５度以下になっていることが分かる。

風制御板２８は柔軟性を有する。したがって、電子部品４８を避けて、所望の位置に風制御板２８を配置することができる。たとえば図１及び図３に示す構造では、風制御板２８の長手方向の中央部分において、分割板材５４の先端５４Ａ側が、架渡部材５０の厚み方向で広がっている。そして、図４及び図６にも示すように、低温電子部品４８Ｌを回避している。このように、風制御板２８が柔軟性を有することで、風制御板２８を配置しようとする位置に電子部品４８があっても、風制御板２８を枠体２６内の所望の位置に配置できる。

そして、本実施形態では熱溜りの発生を抑制できるので、電子機器筐体２４における電子部品４８の配置の自由度が高い。たとえば、熱溜りが生じる電子機器筐体では、高熱熱部品を、熱溜りを避けて配置するが、本実施形態では、高温電子部品４８Ｈの位置の制約が少ない。特に、複数の高発熱部品を有する電子機器であっても、複数の高発熱部品を複数のユニット等に分散配置しなくて済む。すなわち、本実施形態では、複数の高温電子部品４８Ｈを接近して配置することも可能であり、電子機器２２の小型化に寄与できる。

本実施形態では、電子部品４８を確実に冷却できるので、電子部品４８の性能や機能に制限を課して消費電力を抑制することなく、電子部品４８の性能や機能を十分に発揮させることが可能である。たとえば、小型で、高性能、かつ多機能の電子機器２２の安定的な連続稼動を実現できる。

次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１５及び図１６に示すように、第二実施形態の電子機器筐体７４では、風制御板２８は、基板３６の法線方向で見て、一端２８Ａ側から他端２８Ｂ側までの所定位置で湾曲する曲線状の構造である。換言すれば、風制御板２８の湾曲は、基板３６上において、一端２８Ａ側から他端２８Ｂ側までを結ぶ平面Ｐ１に対する面外方向である。

第二実施形態の電子機器７２においても、ファン４６の駆動により、吸気口４２から吸引された空気が、枠体２６内を通り、排気口４４から排出される。この空気により、基板３６上の電子部品４８を冷却できる。枠体２６内は、風制御板２８により仕切られている。このため、手前の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気と、奥の第一側壁３２の吸気口４２から吸引された空気とは、混じり合うことなく分離され、右の第二側壁３４の排気口４４と、左の第二側壁３４の排気口４４から排出される。

風制御板２８は、全体として、第一側壁３２に対し傾斜しているので、枠体２６内において、局所的に熱が高い領域（いわゆる「熱溜り」）が発生することを抑制できる。

第二実施形態では、風制御板２８は、基板３６の法線方向で見て所定位置で湾曲する曲線状の形状である。このように、風制御板２８を湾曲させることで、電子部品４８を避けることが容易である。たとえば、図１５及び図１６に示す例では、上記した平面Ｐ１上に特定の高温電子部品４８Ｈ１が存在するため、平面Ｐ１に沿って風制御板２８を配置すると、高温電子部品４８Ｈ１に接触する。しかし、風制御板２８を湾曲させることで、高温電子部品４８Ｈ１を避けることができる。また、基板３６上に特定部分で電子部品４８の配置密度が高い場合であっても、配置密度が高い部分を避けるように風制御板２８を湾曲させて枠体２６内を仕切ることができる。

次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態では、電子機器筐体の全体的構造は第一実施形態又は第二実施形態と同様の構造を採り得るので、図示を省略する。第三実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１７に示すように、第三実施形態の風制御板８８は、１枚の平板状の板材９０を有する。すなわち、第三実施形態の板材９０は、風制御板８８の一端２８Ａ側から他端２８Ｂ側まで連続する形状である。

第三実施形態においても、風制御板８８（板材９０）は柔軟性を有する。したがって、電子部品４８を避けて風制御板８８を配置することができる。第一実施形態や第二実施形態と同様に、風制御板８８は、第一側壁３２（図１参照）に対し傾斜しており、枠体２６内での熱溜りの発生を抑制できる。

なお、第三実施形態において、たとえば図１８に示すように、金属部材６０を省略した構造を採ることも可能である。同様に、第一実施形態の風制御板２８から金属部材６０を省略した構造を採ることも可能である。このように金属部材６０を省略することで、風制御板、２８、８８の軽量化を図ることができる。特に、図１に示すように、風制御板を基板３６上で平面状（直線状）に配置する構造では、金属部材６０がない構造であっても、風制御板の形状を維持することが容易である。

上記した風制御板２８、８８は、架渡部材５０と、板材５２又は板材９０とを有する。板材５２、９０は柔軟性を有するので、電子部品４８を避けて所望の位置に風制御板２８、８８を配置できる。

第一実施形態及び第二実施形態では、板材５２は、複数の分割板材５４に分割される。したがって、板材５２が分割されていない構造と比較して、板材５２（分割板材５４）の先端５４Ｂ側を変形させやすい。また、風制御板２８を全体として湾曲させる場合（図１５及び図１６参照）も、湾曲させやすい。

分割板材５４は、基端５４Ａ側で架渡部材５０に接続されている。架渡部材５０は、第二側壁３４の間で連続している。したがって、複数の分割板材５４を所定間隔で接続した状態を維持できる。

隣接する分割板材５４は、図７に示すように、基端５４Ａ側で互いに接触している。分割板材５４の間では基端５４Ａ側の隙間が生じないので、隙間が生じる構造と比較して、枠体２６内で、風制御板２８を風が通過することを抑制できる。

風制御板２８、８８は、金属部材６０を有する。金属部材６０は形状維持部材の一例であり、架渡部材５０を所望の形状に変形させた状態を維持できる。

形状維持部材としては、架渡部材５０を所望の形状に維持できれば樹脂でもよいが、金属製とすれば、架渡部材５０への埋め込みが容易であり、風制御板２８を低コストで成形できる。

金属部材６０は、架渡部材５０の外側に配置することも可能であるが、上記の例では、金属部材６０は架渡部材５０に埋め込まれている。金属部材６０に枠体２６内の風が接触しないので、金属部材６０の過度の温度上昇を抑制できる。

風制御板２８は、重ねて配置される複数枚（上記の例では２枚）の板材５２を有する。したがって、板材が１枚のみの構造と比較して、枠体２６内を確実に仕切り、風を分離できる構造を実現できる。

特に、板材５２が、複数の分割板材５４に分割された構造では、２枚以上の板材５２を用いることで、上記したように、分割板材５４の間に隙間がない構造を容易に実現できる。

板材５２の先端５４Ｂ側は、互いに離間する方向に湾曲される。したがって、図１及び図６に示すように、電子部品４８を両側から囲むようにして回避することが可能である。特に、板材５２の先端５４Ｂ側が弾性変形（撓み）した場合の反力が反対方向に作用して相殺するので、風制御板２８の形状を維持しやすい。

上記実施形態では、風制御板２８、８８は、枠体２６内で、一対の第二側壁３４に架け渡される。これに対し、第一側壁３２に風制御板２８、８８を架け渡す構造も採り得る。上記実施形態では、第二側壁３４には排気口４４が形成されており、枠体２６から風が排出される壁面に風制御板２８が位置する構造である。これにより、枠体２６からの風の出口に向かって風を確実に案内できる。

以上、本願の開示する技術の実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

本明細書は、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
吸気口を備え互いに対向する一対の第一側壁と、
排気口を備え互いに対向し前記第一側壁とで枠体を形成する一対の第二側壁と、
柔軟性を持ち、前記第一側壁に対し傾斜して前記枠体の内部を仕切り、前記吸気口からの風を受けて前記風を前記排気口へ案内する風制御板と、
を有する電子機器筐体。
（付記２）
前記風制御板が前記第二側壁に架け渡される付記１に記載の電子機器筐体。
（付記３）
前記風制御板が、重ねて配置される複数枚の柔軟な板材を有する付記２に記載の電子機器筐体。
（付記４）
前記板材が、前記第二側壁への架渡方向で複数に分割された分割板材を有する付記３に記載の電子機器筐体。
（付記５）
一対の前記第二側壁の間で連続し、前記分割板材の基端側で前記分割板材を接続する接続部材を有する付記４に記載の電子機器筐体。
（付記６）
前記架渡方向で隣り合う前記分割板材が前記基端側で互いに接触している付記５に記載の電子機器筐体。
（付記７）
前記接続部材に設けられ前記接続部材の形状を維持する形状維持部材を有する付記５又は付記６に記載の電子機器筐体。
（付記８）
前記形状維持部材が、前記架渡方向に連続する金属部材である付記７に記載の電子機器筐体。
（付記９）
前記金属部材が前記接続部材に埋め込まれている付記８に記載の電子機器筐体。
（付記１０）
前記分割板材が、重なり方向で２列配置され、
２列の前記分割板材の先端側が湾曲し互いに離間している付記３〜付記９のいずれか１つに記載の電子機器筐体。
（付記１１）
前記風制御板が、面外方向に湾曲している付記１〜付記１０のいずれか１つに記載の電子機器筐体。
（付記１２）
電子機器の枠体の一対の側壁に架渡される架渡部材と、
柔軟性を持ち、前記架渡部材から延出されて前記枠体の内部を仕切る板材と、
を有する風制御板。
（付記１３）
複数枚の前記板材を有し前記板材が重ねて配置される付記１２に記載の風制御板。
（付記１４）
吸気口を備え互いに対向する一対の第一側壁と、排気口を備え互いに対向する一対の第二側壁とで形成される枠体と、
前記枠体の内部に配置され電子部品が搭載される基板と、
柔軟性を持ち、前記電子部品を避けて前記第一側壁に対し傾斜して前記枠体の内部を仕切り、前記吸気口からの風を受けて前記風を前記排気口へ案内する風制御板と、
を有する電子機器。
（付記１５）
吸気口を備え互いに対向する一対の第一側壁と、
排気口を備え互いに対向し前記第一側壁とで枠体を形成する一対の第二側壁と、
柔軟性を持ち、前記枠体の内部を仕切り、前記吸気口からの風を受けて風を前記排気口へ案内する風制御板と、
を有する電子機器筐体。

２２ 電子機器
２４ 電子機器筐体
２６ 枠体
２８ 風制御板
２８Ａ 一端
２８Ｂ 他端
３０ 側壁
３２ 第一側壁
３４ 第二側壁
３６ 基板
４０ 貫通孔
４２ 吸気口
４４ 排気口
４６ ファン
４８ 電子部品
４８Ｈ 高温電子部品
４８Ｌ 低温電子部品
５０ 架渡部材
５２ 板材
５４ 分割板材
５４Ａ 基端
５４Ｂ 先端
６０ 金属部材
７２ 電子機器
７４ 電子機器筐体
８８ 風制御板
９０ 板材

Claims (7)

1. 吸気口を備え互いに対向する一対の第一側壁と、
   排気口を備え互いに対向し前記第一側壁とで枠体を形成する一対の第二側壁と、
   柔軟性を持ち、前記第一側壁に対し傾斜して前記枠体の内部を仕切り、前記吸気口からの風を受けて前記風を前記排気口へ案内する風制御板と、
   を有する電子機器筐体。
2. 前記風制御板が前記第二側壁に架け渡される請求項１に記載の電子機器筐体。
3. 前記風制御板が、重ねて配置される複数枚の柔軟な板材を有する請求項２に記載の電子機器筐体。
4. 前記板材が、前記第二側壁への架渡方向で複数に分割された分割板材を有する請求項３に記載の電子機器筐体。
5. 一対の前記第二側壁の間で連続し、前記分割板材の基端側で前記分割板材を接続する接続部材を有する請求項４に記載の電子機器筐体。
6. 前記接続部材に設けられ前記接続部材の形状を維持する形状維持部材を有する請求項５に記載の電子機器筐体。
7. 電子機器の枠体の一対の側壁にそれぞれ取り付けられる一対の取付部を備え、前記一対の取付部の間の部分が前記取付部に対し傾斜した姿勢で前記一対の側壁の間に架渡される架渡部材と、
   柔軟性を持ち、前記架渡部材から延出されて前記枠体の内部を仕切る板材と、
   を有する風制御板。