JPH0652834B2 - 電子部品を冷却するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は電子部品の物理的実装に関し、特に、複数の
部品収納室を冷却するための改良型装置に関するもので
ある。

Ｂ．従来技術及びその課題 多くの電子システムは、多数のカード、ブックその他の
部品のユニットを、個々のユニットが背板バスによって
互いに電気的に接続された状態で保持している収納室を
含む実装方法を用いている。例えばデータ処理システム
は、この種の実装方法を使用するのが普通である。

電子回路の高密度化とその動作の高速化のためには、物
理的により小型のパッケージが要求される。ところが、
電力消失はそれほど減少しないので、熱放散のために、
パッケージング寸法を縮小するには限界がある。小型化
された装置を冷却するために高度の技術が開発されてい
るが、これらの技術は効果であるとともに複雑である。

多くの電気的及び構造上の利点を持つ一つの実装方法
は、カードまたはブックの２個の収納室を、背板の両面
に並列に配置されたソケットにブックが差し込まれるよ
うに、背板バスの両側に背中合わせになる状態でエンク
ロージャ内に配置する。これはバスの電気的長さを減少
させて動作の高速化を可能にする。これによって、構造
的に小型であってしかも表面積に対する高い可使用体積
比を有するユニットが得られる。しかしながらこの方法
は、冷却についての問題を生起する。従来の方法では、
収納室の上端からブック間及び収納室の下端を介して空
気をファンにまっすぐに引込み、更に排気部へ導くよう
にしているが、この方法は、収納室の上部及び下部に吸
気及び排気用の大きなスペースを必要とする。比較的大
きなプレナムチャンバを持たない設計は通常、高い圧力
損失（高インピーダンス）、悪い気流分布（ホットスポ
ット）及び高い気流速度（より高いノイズレベル）の原
因となる。両面式背板に、気流がまず一組のブック、次
いで背面、それから第２組のブックを通ってまっすぐに
流れるのに十分な気孔を機械的に設けるのは困難であ
る。

Ｃ．発明の概要及び解決課題 この発明は、中央の背板に差し込まれる２列の各電子ブ
ックまたは他の各ユニットを空冷するための装置を提供
するものである。この装置は、小型かつ安価で、しかも
高い効率を達成し、気流の不規則性を防止する。この装
置はまた、その部品の自由な配置を可能とする。

基本的に、この発明は（逆さまの）Ω字状の形状の通気
路を使用する。上下両端に冷却開口を有する部品ブック
の場合、空気はブックの上方から水平に導入され、次い
で方向転換されて、一組のブックを通ってファンまたは
他の空気移動装置（ＡＤＭ）へ垂直に下向きに流れる。
このファンは、他の一組のブックの下方のプレナムチャ
ンバに空気を水平に排出する。プレナムチャンバの空気
は方向転換されて、第２組のブックを通って垂直に上向
きに流れ、再び方向転換されてエンクロージャから水平
に排出される。

Ｄ．実施例 第１図はこの発明による装置１０の部分分解斜視図であ
る。この装置の基本的な目的は、図示しない回路カード
上の電子部品を収納する多数の「ブック」１１を保持す
ることである。これらのカードは、剛性のある金属また
はプラスチックの側板１２内に収納されている。ブック
１１は、米国特許第4,821,145及び同第4,821,146(Corfi
ts他及びBehrens他）にそれぞれより詳細に示されてい
る。同一の上下板１３は、冷却空気を導入して排出する
ための矩形の開口１４を含み、側板１２は回路カードと
その部品の周囲に空気を案内する。後側のブック壁１６
にあるプラスチック製のばねラッチ１５はブック１１を
所定位置に保持し、コネクタ１７は背板バスに対するす
べての必要な電気的接続を行う。

金属製の外側エンクロージャ２０は装置を覆い、気流を
所定の流路に方向づけるのに加えて、構造全体を支持す
るとともに、電磁シールドを行う。該壁２１は多数の別
体の片から成り、これらは気流を通さない１対の剛性の
ある垂直面を形成している。すなわち、該壁はエンクロ
ージャ内の空気が側方に逃げるのを防止している。底板
２２も気流を通さない剛性のある障壁を形成している。
この実施例では、一枚の金属シートが底面及び該壁の一
部を形成している。天板２３も該壁の一部と一体であ
る。この天板は気流をエンクロージャ２０の後部に向
け、エンクロージャ１０上に配設されている、第５図に
符号８０で示す別体のエンクロージャが気流をエンクロ
ージャの前部に向けるための剛性面を形成し、この前部
に天板が大径の凹部２４を有している。符号２５で示す
ようなタブは、第６図のラック９０のような大型アッセ
ンブリ内に装置１０全体を収納するための取付片となっ
ている。

背板３０は、エンクロージャ２０を垂直方向に仕切って
前室と後室とに分割する。背板はエンクロージャ２０内
に嵌合し、また剛性構造であるため、下部を除いて、前
室と後室との間の気流（及び電磁放射）を遮断する。背
板３０の上部には、第５図のエンクロージャ８０内のユ
ニットに対する電気的接続を行うための、符号３２で示
すようなコネクタが支持されている。背板３０の下部に
は、両面の広い面積に亘って、垂直方向に平行に配列さ
れた多数のコネクタ３３（第４図）が設けられている。
これらのコネクタはブック１１のコネクタ１７を受け、
背板の二つの面上に互いに反対に配置されている。この
背板は底板２２の全長には亘っていない。

前方収納室４０は、エンクロージャ２０の前方の区画を
占めている。上側部分４１は、一列の符号４２で示すよ
うなほぼ矩形の開口を有している。これらの開口はブッ
ク１１の開口１４の寸法に見合うもので、ブック１１が
収納室４０に完全に挿入されたときに、両開口が互いに
一致するようになっている。（これらの開口はブック１
１の内部からの電磁エネルギーの放射を防止できるよう
に約２５mmよりも小さくすべきである。）空気の流れを
容易にするために、この流れを規定するリブ４３は、上
端において丸く、下端においてテーパ状の断面涙滴状に
するとよい。部材４１上のフランジは、これを背板３０
に取付けている。下側部材４５は、部材４１のものと同
様の開口４２及びリブ４３を有している。両部材とも、
コネクタ２７を背板コネクタ３３に合わせるための位置
へブック１１を案内して保持する、符号４６で示すよう
な縦方向案内部を有している。符号４７で示すような従
来のラッチフックがラッチ１５と係合して、ブック１１
を前方収納室４０にロックする。

後方収納室５０は、エンクロージャ２０の後方の区画を
占める。その構造は前方収納室のものと同じである。こ
れに収納されるブックはブック１１と同じであるが、他
の実施例においては異なる寸法または形状とすることも
できる。側壁２１のうち破断した部分は、前方収納室の
一部を示す。

部材４１、４５、５１、５５は、収納室４０、５０及び
背板３０をエンクロージャ２０に取付けるように、側壁
２１にねじ止めされる。

空気移動装置６０は電動ファン装置とするのが好ましい
が、適宜の種類のものでよい。

第２図は、空気移動装置またはファン６０をより詳細に
示す背面図である。ハウジング６１は、前方収納室４０
の下側部材から下向きに吸気するように、天板６４上に
流入口６３を有する１または２以上の従来の羽根車６２
を収納する。この羽根車６２は、ファンハウジングの後
面６６上の開口６５を介して排気する。従来の適宜のフ
ァンまたは他の空気攪拌器を用いることができ、その種
類や構造は全く自由である。しかし、第２図に示すよう
なかご型送風機を用いると、気流を自由に方向転換させ
ることができる。ダブ６７は、装置６０をエンクロージ
ャ２０に取付けるためのものである。

第３図は、第１図では見えない細部を示す、エンクロー
ジャ２０の下側トレーの斜視図である。ファン装置６０
はエンクロージャ２０内の底面２２上に挿入され、側壁
２１に溶接されたブラケット６８にタブ６７がねじ止め
される。吐出口６５が壁３４内の切欠きと一致するよう
に、後面６６が内壁３４と当接する。この壁はまた、プ
レナムチャンバ２７で気流を方向転換させるための所定
形状の橈骨３５を有している。

第４図は、この発明に係る背板３０の詳細を示してい
る。パネル３６は第１図の前方収納室４０に対面し、水
平方向に列状に設けられた貫通孔３７を介して上側及び
下側部材４１、４５と連結される。コネクタ３２は、第
４図のエンクロージャ８０からのケーブル（図示せず）
に接続される。符号３３で示すようなコネクタが、第１
図のブック１１上の嵌合いコネクタ１７を受ける。

第５図は、気流をより詳細に示す、装置１０の概略側面
図である。（この図では、前方及び後方収納室４０、５
０のいずれにもブック１１は収納されている。）破線で
示す矢印７０は、装置全体を通って流れる空気の通路を
示している。空気は、７１の部分でエンクロージャ２０
の開口した前部に水平に吸引される。方向転換羽根２６
（第１図では一部破断して示している）が側壁２１に取
付けられ、橈骨４８は７２の部分で気流を羽根の前後で
下向きに方向転換させるために上側部材４１上に取付け
られている。橈骨４８は、ラッチフック４７をも保持す
る押出成型品である。羽根及び橈骨の寸法及び配置は、
ブック１１内のホットスポットを最小限にできる従来の
ものとする。

空気はその後、部材４１、ブック１１及び部材４５を通
って垂直方向に流れ、第２図のファン装置６０の流入口
６３に入る。下側部材４５に付設された可撓性ストリッ
プ４９は、収納室４０及び装置６０間の気流損失を防止
するためのシールとして働く。

ファンの羽根車は７３の部分で再び気流を方向転換さ
せ、吐出口５を介して、壁２１、２２によって画成され
たプレナムチャンバ２７に送り込む。背板３０は、吐出
口６５からの気流を遮断しないように、下側部材４５、
５５のすぐ下の位置で終止している。短い壁２８が、プ
レナムの後部を閉鎖している。この壁は、音を吸収する
ために金属片に接着された吸音発泡体を含むことが望ま
しい。可撓性ストリップ５９は、壁２８を後方収納室５
０の下側部材５５にシールする。背板３０の下方にあっ
て側壁２１に固着された短い壁３４は、吐出口６５と同
一寸法及び位置の開口（図示せず）を有している。これ
はまた、７４の部分で空気を上向きに方向転換させる所
定形状の橈骨３５を含んでいる。これにより、予熱され
た空気は、部材５５、ブック１１及び部材５１を通って
上方に流れる。橈骨５８は空気を７５の位置で再び方向
転換させ、エンクロージャ２０の後部を通って７６で示
すように水平方向に排出させる。

上述したような空気流路は４度方向転換されるが、空気
移動装置６０は、１度自由に方向転換を行わせ、残りの
３度の方向転換は橈骨及び方向転換羽根により、上方空
間を増大させることなく行わせることができる。インピ
ーダンスを減少させるためのプレナムチャンバ２７は、
空気移動装置が既に必要としている高さを利用している
だけなので、それ以上の空間を必要としない。この設計
はまた、同一エンクロージャ寸法でより高い容量を得よ
うとする場合、第２の空気移動装置をプレナムチャンバ
内に増設できる点で自由度がある。但しこの場合、エン
クロージャから下側への排気を必要とするので、本発明
の高さについての利点が失われることになる。

第６図は、一つのデータ処理システム全体を保持するた
めのラック９０を示している。装置１０は、このシステ
ムのための中央電子複合体（ＣＥＣ）を収容している。
これは、上述したように、周囲の空気を第１図の前方収
納室４０に受け入れるためのルーバ９２を有するパネル
９１の背面に取付けられる。他の電子部品を収納するエ
ンクロージャ８０は、装置１０のすぐ上に納まってい
る。符号９３〜９５で示されるような他のエンクロージ
ャもラック内の他の位置に収納されている。

この実施例では、装置１０が第１図のブック１１を所定
位置に垂直に収納するように設計されているが、他の向
き及び位置の可能であることは明らかである。以上の記
述から、本発明の範囲に含まれる他の変更例も示唆され
る。

Ｅ．発明の効果 以上のように本発明によれば、高効率の電子部品空冷装
置が安価に提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電子部品保持装置を示す斜視
図、第２図は第１図の装置の空気移動装置を示す斜視
図、第３図は第１図の底部トレーの斜視図、第４図は第
１図の背板の一部を示す斜視図、第５図は第１図の装置
の側面図、第６図はこの発明を適用できるデータ処理シ
ステム用ラックを示す斜視図である。 １１：ブック、２０：エンクロージャ、 ２７：プレナムチャンバ、３０：背板、 ４０：前方収納室、４１：上側部材、 ４５：下側部材、５０：後方収納室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スーザン・ジーン・マルティノ アメリカ合衆国、ミネソタ州ロチェスター アールアール５、サウスウェスト シュ ミットコート2244 (72)発明者 デビッド・ロイ・モッチュマン アメリカ合衆国、ミネソタ州ロチェスター ノースウェスト サーティサードストリ ート1216 (72)発明者 ジェームズ・ロバート・ソープ アメリカ合衆国、ミネソタ州スチュワート ビル ボックス332、ルーラルルート１ (56)参考文献 特開 平１−74798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−152305（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−87598（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−163796（ＪＰ，Ｕ)

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブックコネクタをそれぞれ有する複数のブ
   ックを収納するエンクロージャ内の電子部品を冷却する
   ための装置において、前記エンクロージャが、 前後面を有し、各面に導電体を介して共に接続されてバ
   スを形成する複数のコネクタを有し、実質的に前後面間
   の気流を通さない背板と、 列状に配列された開口を含み、前記背板の前面に当接し
   て配置された上側及び下側部材と、前記ブックコネクタ
   が前記背板の前記前面上の各背板コネクタと係合できる
   ように前記ブックを保持し位置させる手段とを有する前
   方収納室アッセンブリと、 列状に配列された開口を含み、前記背板の後面に当接し
   て配置された上側及び下側部材と、前記ブックコネクタ
   が前記背板の前記後面上の各背板コネクタと係合できる
   ように前記ブックを保持し位置させる手段とを有する後
   方収納室アッセンブリと、 前記両収納室と前記背板とを包囲し、前記上側及び下側
   部材並びに前記背板に当接するように配置された一対の
   剛性側壁を有し、前記背板の前後面間の気流を防止する
   ように前記側壁に固着されるとともに前記背板に当接さ
   れた剛性天板を有し、前記側壁に固着された剛性底板を
   有するエンクロージャと、 前記底板と、前記側壁の一部と、前記後方収納室の底板
   とによって画成されたプレナムチャンバと、 前記前方収納室の下側部材を通って流れる空気を受ける
   流入口と、前記プレナムチャンバに空気を排出する吐出
   口とを有し、前記前方収納室の上側部材から、前記前方
   収納室の下側部材を介し、前記プレナムチャンバを介
   し、次いで前記後方収納室の下側部材から前記後方収納
   室の上側部材を介して、少なくとも４度の方向転換点を
   有するΩ字状の流路に空気を排出する電動の空気移動装
   置と を含んでいることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】前記ブックが剛性側壁と、このブックを介
   して冷却気流を通すためにその上端及び下端に設けられ
   た開口とを有する請求項(1)記載の装置。
3. 【請求項３】前記部材の開口が前記ブックの開口の寸法
   及び位置にほぼ見合うものである請求項(2)記載の装
   置。
4. 【請求項４】前記部材の開口が矩形の列を形成している
   請求項(2)記載の装置。
5. 【請求項５】前記部材の開口がほぼ矩形の形状である請
   求項(4)記載の装置。
6. 【請求項６】前記気流を直角に方向転換させるために前
   記方向転換点の少なくとも一つの点に配置された手段を
   更に含む請求項(1)記載の装置。
7. 【請求項７】前記方向転換手段が羽根を有する請求項
   (6)記載の装置。
8. 【請求項８】前記方向転換手段が複数の前記方向転換点
   に配置された複数の所定形状の橈骨を含む請求項(6)記
   載の装置。
9. 【請求項９】前記空気移動装置が前記方向転換の一つを
   行っている請求項(1)記載の装置。
10. 【請求項１０】前記空気移動装置を前記前方収納室に取
    外し可能にシールする手段を更に含む請求項(1)記載の
    装置。
11. 【請求項１１】前記プレナムチャンバが前記空気移動装
    置とほぼ同じ高さを有し、これに隣接して水平方向に配
    置されている請求項(1)記載の装置。