JPH03246997A - シェルフ実装の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電子装置のシェルフ実装の冷却構造に関し、空冷方式よ
り格段に冷却効率が良く、且つ高信顛性、取扱性及び経
済性を備えた、シェルフ実装の冷却構造を提供すること
を目的とし、複数の回路構成したプリント板を本棚状に
収納し、後面のプリント配線板のバックボードにプラグ
イン接続させて相互接続を行う、シェルフ実装において
、後縁に、プラグイン接続用のコネクタと、内部発熱を
ヒートパイプに吸収させ引出した冷却端とを、所定位置
に配設させたプリント板と、バックボードにコネクタと
嵌合接続するコネクタを配設し、更にプラグイン接続と
同時に、ヒートパイプの冷却端に接合して伝熱結合する
ヒートカブラを配設し、外側に設けた入口出口から内部
に冷却用液体を流通させた、液冷ブロックを後部に設け
たシェルフと、から成るように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子装置のシェルフ実装の冷却構造に関する
。

電子装置は、部品の小形化に対応して益々小形化、高密
度化実装が強く要望されて来ている。

この際、高密度化実装に伴う発熱の冷却処理の解決が重
要なポイントになる。

冷却方法として、空冷方式が従来の主流であった。これ
は冷却媒体の冷却効率が低い欠点が有り、今後に限界を
生じる。

これに比べ液冷方式は、冷却効率が遥かに高く得られる
。しかし、設備構造が複雑高価になる欠点があるが、今
後大いに期待される有力な冷却方式である。

更に、最近熱交換に使用するヒートバイブを電子装置の
冷却に使用する方法も採用されつつあり、期待されてい
る。

〔従来の技術］ 第２図に従来の一例のシェルフ実装の冷却方法を示す。

架構造の電子装置では、プリント配線板に部品を実装し
て回路を構成させたプリント板実装が用いられ、この複
数のプリント板１５をシェルフ５５に本棚状に収納し、
後面のプリント配線板のバックボード６５にプラグイン
接続させて相互接続を行う、シェルフ実装が採用され、
このシェルフ５５が装置架に多段に積み上げられ、更に
相互の配線接続や、外部装置との接続が行われる。

シェルフ実装の従来の一例としての冷却方法は、大量に
使用している空冷方式で、第２図に断面図で示す冷却原
理構造をしている。

プリント板１５を収容するシェルフ５５は、前面はプリ
ント板１５の前面板１６や、未実装部分は空板で全面が
覆われ、後面はプラグイン接続するコネクタ２２を配設
したバックボード６５にて覆われ、各上下板に通気孔５
６が多数設けてあり、冷却空気はプリント板１５の板面
に沿って下から上に通風して冷却させる。

装置架では冷却区域を上下に分割しなければならず、こ
の吸気と排気を上下の冷却区域の境で分離するために整
流板９がシェルフ５５の間に実装される。

この整流板９は架の前から後に行くに従い上り勾配とし
た、架幅−杯の傾斜板で、架の前面から吸気し、上部の
シェルフ５５に供給し、内部を冷却した上昇気流は上部
の整流板９にて、架の後面に導出され、上段の冷却区域
の異なるシェルフ５５に熱的影響を与えないようにして
いる。

これにより、装置架の前面に冷気を導き、後面には冷却
後の暖気が導出されて装置の冷却が行われる。

この冷却能力を上げるには、ファンを用いて強制通風を
行わせる。図では架の上部に排出用のファン９１を共通
に設けた場合を示しているが、各整流板９毎にファン９
１を設けることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、 ■　更に冷却能力を高めるには、通気量を増やすことが
必要で、通気空間の増とファン９１を強化しなければな
らず、実装の高密度化に反し、信顧性及び保守性の低下
を来す。

■　一方、供給冷気の低温化でもよいが、このため冷却
機の能力を高めなければならず、又、極端に低温の吸気
は結露や着氷を伴い部品に影響を与える恐れがある。

■　以上から冷却能力を格段に高めることには、空冷方
式では限界がある。

等の問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて、空冷方式より格段に
冷却効率が良く、且つ高信軌性、取扱性及び経済性を備
えた、シェルフ実装の冷却構造を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、第１図に示す如く、 後縁にプラグイン接続用のコネクタ２１と、内部発熱を
ヒートパイプ３に吸収させ引出した冷却端３１とを、所
定位置に配設させたプリント板１と、バックボード６に
コネクタ２１と嵌合接続するコネクタ２２を配設し、更
にプラグイン接続と同時に、ヒートパイプ３の冷却端３
１に接合して伝熱結合するヒートカプラ８を配設し、外
側に設けた供給ロア１から内部に冷却用液体を流通させ
た、液冷ブロック７を後部に設けたシェルフ５とから成
る、本発明のシェルフ実装の冷却構造により達成される
。

〔作　用〕

即ち、プリント板１の発熱は、低損失にヒートパイプ３
にて冷却端３１に導き、この冷却端３１を、空冷方式に
比べ冷却能力が格段に大きい液冷ブロック７に伝熱させ
るので、目的は達成される。

ヒートパイプ３は熱伝導率が銀や銅を凌くものが得られ
るので、プリント板１の内部での発熱を効率良く吸収し
、低損失で冷却端３１まで伝導させ得る。

冷却端３１は、プリント板１のプラグイン接続と同時に
、シェルフ５の後部の液冷ブロック７に配設したヒート
カプラ８に接合し、伝熱結合するので、液冷されること
になり、冷却能力は格段に強められる。

更に、冷却液体の種類を選ぶことにより能力を高めるこ
とも可能である。

ここでヒートカプラ８は、液冷ブロック７の外面の所定
位置に設けられ、冷却端３１がプリント板ｌのプラグイ
ン接続に合わせて挿抜自在に嵌合出来る穴状部であり、
熱伝導を良くするために嵌合接触を良好にした構造とし
たものであり、例えば熱伝導率の良い成形した弾性金属
薄板を穴の内面に設け、挿入された冷却端３１を全周で
弾性的に接触して熱伝導を良好にすると共に、挿抜自在
も適えられる。

以上の如く、冷却能力は格段に強められ、シェルフ５の
外形も、寸法的には液冷ブロック７の無い従来例のもの
と路間等とすることが可能であり、取扱上も装置架に積
み上げ実装されたシェルフ５間に、液冷ブロック７に設
けた供給ロア１を、配線接続と同様に可撓性ホース４で
相互に、直列又は並列或いはその組合せに接続させ、端
部を別に備えた冷却液供給装置（循環流の放熱冷却と加
圧とを行う装置）に接続させればよく、シェルフ５の増
設、変更等も容易に行える。

又、保守取扱の多いプリント板１には、冷却液を還流さ
せないので、構造的にも簡単で消耗部も無く、取扱性は
空冷方式と殆ど差異はない。

又、シェルフ５を実装した装置架においても、液冷ブロ
ック７は構造が単純で消耗部も無く、可撓性ホース４で
相互接続するのみであり、信頼性も高く、冷却液は循環
させるので消耗も少なく経済性が得られる。

かくして、空冷方式より格段に冷却効率が良く、且つ高
信軌性、取扱性及び経済性を備えた、シェルフ実装の冷
却構造を提供することが可能となる。

〔実施例〕 以下図面に示す実施例によって本発明を具体的に説明す
る。全図を通し同一符号は同一対象物を示す。第１図（
ａ）に本発明の一実施例の構成図、同図（ｂ）に同装置
架の冷却系構成図、同図（Ｃ）に同ヒートカプラの拡大
断面図を示す。

本実施例は、第１図（ａ）に示す如く、標準化された外
形のプリント板１は、後縁に、回路接続のためのプラグ
イン接続用の多端子型のコネクタ２１が設けてあり、更
に、上部所定位置にヒートパイプ３の冷却端３１が、プ
ラグイン接続の方向に引出されて固定しである。

ヒートパイプ３の他端部は内部の吸熱板３２に固着して
あり、吸熱板３２は銅板で実装する全発熱部品の伝熱部
を固着させて熱を吸収するのに用い、更にこの熱をヒー
トパイプ３に損失少なく伝えるように厚い板としている
。

シェルフ５は、各上下板と両側板と、後面にプリント配
線板からなるバックボード６と、後部の液冷ブロック７
とから構成される。

各上下板には、プリント板１の挿入をガイドするガイド
レール５１が対向して設けである。

バックボード６には、挿入されたプリント板１のコネク
タ２１と嵌合接続するコネクタ２２が配設され、プリン
ト配線により端子間で相互接続がなされており、更に、
冷却端３１の対応部分は貫通させる孔が明けである。

液冷ブロック７は、銅板を中空の矩形断面でシェルフ５
の幅一杯の長さに成形し、水密に鑞付けしたもので、バ
ックボード６の後面と上板に固定され、前面には所定位
置にヒートカプラ８が配設してあり、この断面状態は図
（Ｃ）に示す如くである。

ヒートカプラ８は、一端が封止られた短い銅管８１と弾
性接触部材８２とからなり、銅管８１が開口を外向きに
所定に出張って水密に鑞付けされ、その内面に固着され
る弾性接触部材８２は、矩形の弾性を有するベリリュウ
ム銅薄板で、両縁を残して平行にスリットを明け、両縁
を残して波状に折り曲げてから、スリットの方向を中心
軸として丸めたもので、銅管８１に挿入させ内周面に縁
部が隙間無く接触し、開口側を溶接固定させている。

プリント板１のプラグイン接続により、ヒートパイプ３
の冷却端３１がヒートカプラ８に挿入されると、弾性接
触部材８２の波状細片が全周に亘り冷却端３１と銅管８
１の内面とに弾性的に接触し、損失少なく伝熱結合させ
ており、プリント板１の抜脱により、ヒートカプラ８に
挿入された冷却端３１も一緒に容易に抜かれる。

ヒートカプラ８は液冷ブロック７の内部に大半が埋設さ
れているので、その受熱は内部を流通する冷却液に効率
良く吸収される。

液冷ブロック７の両端部には、図（ｂ）に示す如く、内
部の冷却液が流通する様に、Ｌ形で回転自在の供給ロア
１が設けられ、外部に備えられた冷却液供給装置と継な
いだ可撓性ホース４が接続される。

この場合、供給冷却液の圧力、使用温度範囲及び流通抵
抗等により、−循環系での冷却能力は限定されるので、
装置架に実装された多数のシェルフ５に対して、この限
度に応じて隣接する複数シェルフ５の液冷ブロック７を
直列接続して一循環系を構成し、他のシェルフ５に対し
ても同様に循環系を構成させ、更に、循環系同士は分岐
部にて並列に接続して供給装置に継なげるようしている
。

かくして、本発明の冷却方法は、密閉されたヒートパイ
プ３と、伝熱接触のヒートカプラ８と、液冷ブロック７
と、可撓性ホース４とがら構成され、構造は単純、・簡
単で、高信顛性が得られる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明により、空冷方式より格段に冷却効
率が良く、且つ高信顛性、取扱性及び経済性を備えた、
シェルフ実装の冷却構造が得られ、次期電子装置の小形
化、高密度化実装に大きく寄与することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は従来の一例のシェルフ実装の冷却方法である。 図において、 １．１５はプリント板、　　　３はヒートパイプ、４は
可撓性ホース、　　５，５５はシェルフ、６．６５はバ
ックボード、　　７は液冷ブロック、８はヒートカプラ
、　　９は整流板、 １６は前面板、　　　　　　２１．２２はコネクタ、３
１は冷却端、 ５１はガイドレール、 ７１は供給口、 ８２は弾性接触部材、 ３２は吸熱板、 ５６は通気孔、 ８１は銅管、 ９１はファンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の回路構成したプリント板を本棚状に収納し、後
   面のプリント配線板のバックボードにプラグイン接続さ
   せて相互接続を行う、シェルフ実装において、 後縁に、プラグイン接続用のコネクタ（２１）と、内部
   発熱をヒートパイプ（３）に吸収させ引出した冷却端（
   ３１）とを、所定位置に配設させたプリント板（１）と
   、バックボード（６）に該コネクタ（２１）と嵌合接続
   するコネクタ（２２）を配設し、更にプラグイン接続と
   同時に、該ヒートパイプ（３）の冷却端（３１）に接合
   して伝熱結合するヒートカプラ（８）を配設し、外側に
   設けた供給口（７１）から内部に冷却用液体を流通させ
   た、液冷ブロック（７）を後部に設けたシェルフ（５）
   と、から成ることを特徴とするシェルフ実装の冷却構造
   。