JPH0936579A - キャビネット冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然対流に加え、他の熱伝達手段によっても
放熱が行えるようにし、大きな放熱面積を確保し、キャ
ビネット冷却能力を向上させる。 【解決手段】 キャビネットに、発熱源となる電子回路
ユニット３３を収容したサブラック２３を配設する。サ
ブラック２３の上方に吸熱フィン４３を配設する。サブ
ラック２３の両側と、キャビネット両側板との間に、放
熱フィン４７を配設する。ヒートパイプ４５の高温部を
吸熱フィン４３に接合する一方、低温部を放熱フィン４
７に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置を収容す
るキャビネットの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の電子回路パッケージを収容するキ
ャビネットには、自然対流による冷却構造を有したもの
がある。この種の冷却構造で、対流誘導板を設けたもの
の一例を図１１、図１２に基づき説明する。図１１は従
来の冷却構造を有したキャビネットの正面図、図１２は
従来の冷却構造の要部拡大側面図である。キャビネット
１には複数のサブラック３が間隙５を有して鉛直方向に
配設されている。サブラック３の後部とキャビネット１
の背面板との間には鉛直方向のダクト７が形成され、ダ
クト７はキャビネット１上面の図示せぬ排気口に連通さ
れる。サブラック３には、発熱源となる板状鉛直方向の
電子回路ユニット９が複数枚収容されている。

【０００３】サブラック３同士の間の間隙５には後ろ上
がりに傾斜した対流誘導板１１が設けられ、対流誘導板
１１は間隙５を吸気部１３と排気部１５とに分割してい
る。対流誘導板１１上方の吸気部１３は間隙５の前面開
口を上段サブラック３の下部に連通し、対流誘導板１１
下方の排気部１５は下段サブラック３の上部をキャビネ
ット後部のダクト７に連通させている。

【０００４】このように構成された冷却構造では、電子
回路ユニット９の発熱により温められた空気は密度が低
くなり、浮力によりサブラック３上方から排気部１５を
介してダクト７に排気される。一方、間隙５の前面開口
からは吸気部１３を介して低温の外気がサブラック３の
下面から吸気され、これにより、電子回路ユニット９
は、冷却されることとなった。ダクト７に排気された高
温空気は、キャビネット１の上方に移動し、最終的には
キャビネット上面の排気口から排気された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た冷却構造は、空気の吸気側と排気側の温度差による自
然対流を利用するものであったため、放熱経路として
は、キャビネット背面のダクト７を経由してキャビネッ
ト１上方に向かう経路のみであり、冷却能力がダクト７
の断面積、及び上面開口面積に依存し、十分な冷却能力
を得ることが困難であった。別言すれば、放熱経路は、
キャビネット１の下方から上方への経路のみであり、キ
ャビネット１の左右側面からは有効な放熱効果が得られ
ない構造となっていた。また、空気供給量を増大させ、
冷却能力を大きくする手段として送風ファンなどを設け
る構造も提案されているが、装置製造コストが増大する
とともに、保守性、信頼性の面でも問題が生じる場合が
あった。本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、自
然対流に加え、他の熱伝達手段によっても放熱が行える
ことにより、大きな放熱面積が確保できるキャビネット
冷却構造を提供し、キャビネット冷却能力の向上により
実装密度の増大を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るキャビネット冷却構造の構成は、キャビ
ネットと、発熱源となる電子回路ユニットを収容し該キ
ャビネットに配設されるサブラックと、該サブラックの
上方に配設される吸熱フィンと、前記サブラックの両側
と前記キャビネット両側板との間に配設される放熱フィ
ンと、高温部が前記吸熱フィンに接合される一方低温部
が該放熱フィンに接合されるヒートパイプとを具備した
ことを特徴とするものである。また、キャビネット冷却
構造の構成は、キャビネットと、発熱源となる電子回路
ユニットを収容し該キャビネットに鉛直方向に間隙を有
して複数配設されるサブラックと、該サブラックと前記
キャビネットの背面板との間に形成されるダクトと、サ
ブラック同士の間の前記間隙に後ろ上がりに傾斜して設
けられる対流誘導板と、該対流誘導板の上面側に形成さ
れ前記間隙の前面開口と上段サブラック下部とを連通さ
せる吸気部と、該対流誘導板の下面側に形成され下段サ
ブラック上部と前記ダクトとを連通させる排気部と、該
排気部に配設される吸熱フィンと、前記サブラックの両
側と前記キャビネット両側板との間に配設される放熱フ
ィンと、高温部が前記吸熱フィンに接合される一方低温
部が該放熱フィンに接合されるヒートパイプとを具備し
たものであってもよい。

【０００７】電子回路ユニットが発熱すると、電子回路
ユニット近傍の空気が温められ、密度が小さくなって浮
力によりサブラック上面の放熱ユニットを通過する。こ
こで、温められた電子回路ユニットの空気が放熱ユニッ
トを通過する際、空気は放熱ユニットの吸熱フィンに接
触することとなる。吸熱フィンは、ヒートパイプを介し
てキャビネット左右側面側の放熱フィンに接続されるこ
とから、放熱フィンと略同温度に保たれる。これによ
り、電子回路ユニットからの熱は、吸熱フィンに伝わ
り、ヒートパイプを介して放熱フィンに輸送され、キャ
ビネット左右側面側で放熱される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るキャビネット
冷却構造の好適な例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明によるキャビネット冷却構造の斜視図、図
２は本発明によるキャビネット冷却構造に用いられる放
熱ユニットの斜視図、図３は本発明による冷却構造を備
えたキャビネットの水平断面図、図４は本発明による冷
却構造を備えたキャビネットの正面図、図５は本発明に
よる冷却構造を備えたキャビネットの縦断面図である。

【０００９】図４、図５に示すように、キャビネット２
１には複数のサブラック２３が間隙２５を有して鉛直方
向に配設されている。サブラック２３の後部とキャビネ
ット２１の背面板２７との間には鉛直方向のダクト２９
が形成され、ダクト２９はキャビネット２１上面の排気
口３１に連通される。サブラック２３には、発熱源とな
る板状鉛直方向の電子回路ユニット３３が複数枚収容さ
れている。なお、背面板２７は、着脱自在にキャビネッ
ト２１に取り付けられている。

【００１０】サブラック２３同士の間の間隙２５には後
ろ上がりに傾斜した対流誘導板３５が設けられ、対流誘
導板３５は間隙２５を吸気部３７と排気部３９とに分割
している。対流誘導板３５上方の吸気部３７は間隙２５
の前面開口を上段サブラック２３の下部に連通させ、対
流誘導板３５下方の排気部３９は下段サブラック２３の
上部をキャビネット後部のダクト２９に連通させてい
る。

【００１１】それぞれのサブラック２３上部の排気部３
９には、放熱ユニット４１が設けられている。放熱ユニ
ット４１は、図２に示すように、鉛直面状の長板が水平
方向に複数枚並設された吸熱フィン４３と、この吸熱フ
ィン４３を貫通して接合されたヒートパイプ４５と、吸
熱フィン４３の両側へ折り曲げられたこのヒートパイプ
４５に接合される複数枚の放熱フィン４７とによって構
成される。放熱ユニット４１は、背面板２７を外し、キ
ャビネット２１の後方から電子回路ユニット３３の上
部、即ち、排気部３９に配設され、図３に示すように、
キャビネット２１の前面で固定金具４９によって固定さ
れる。従って、図１に示すように、電子回路ユニット３
３の上面に吸熱フィン４３が配置された放熱ユニット４
１は、両側の放熱フィン４７がキャビネット２１左右の
側面側に配置されて取り付けられる。

【００１２】放熱ユニット４１に用いられるヒートパイ
プ４５は、沸騰と凝縮の大きい熱伝達率を応用して熱エ
ネルギーを輸送するものである。その構造は、例えば、
密封された一本の管で本体を構成し、その本体内周壁
に、作動流体を毛管現象で輸送する繊維状や多孔質の物
質、或いは間隙の小さいフィン状の溝からなるウィック
を備えたものとなっている。即ち、高温部に熱が伝わる
と、ウィックの中の液体が沸騰蒸発し、蒸気の形態で高
速に低温部へ輸送され、そこで作動流体は凝縮して液体
となり、ウイックの中に浸透し、毛管現象により再び高
温部に流れ作動する。ヒートパイプ４５内の熱移動は、
金属の熱伝導に比べて、はるかに大きいものとなる。本
実施例では、この高温部が吸熱フィン４３に接合される
一方、低温部が放熱フィン４７に接合されたものとなっ
ている。

【００１３】このように構成されたキャビネット冷却構
造において、電子回路ユニット３３が発熱すると、電子
回路ユニット３３近傍の空気は温められ、密度が小さく
なって浮力によりサブラック２３上面の放熱ユニット４
１を通過し、排気部３９を介してキャビネット２１背面
のダクト２９へ排気され、最終的にキャビネット２１上
面の排気口３１から外部へ排気される。

【００１４】ここで、温められた電子回路ユニット３３
の空気が放熱ユニット４１を通過する際、空気は放熱ユ
ニット４１の吸熱フィン４３に接触することとなる。吸
熱フィン４３は、ヒートパイプ４５を介してキャビネッ
ト２１左右側面側の放熱フィン４７に接続されることか
ら、ヒートパイプ４５によって放熱フィン４７と略同温
度に保たれることになる。即ち、吸熱フィン４３は、通
過する空気より、低温となっている。これにより、電子
回路ユニット３３からの熱は、吸熱フィン４３に伝わ
り、ヒートパイプ４５を介して放熱フィン４７に輸送さ
れ、キャビネット２１左右側面側の空気に放熱される。
キャビネット２１側面で放熱された熱は、図３に示すよ
うに、キャビネット２１の側板２１ａを介して外気へ放
熱されることとなる。

【００１５】なお、この種のキャビネット２１は、電磁
放射を規制する装置に使用されることが多いため、キャ
ビネット２１の側面は、電磁的に閉じた構造とすること
が好ましい。このため、本例では、開口部を有すること
のない側板２１ａを介して放熱が行われるものとなって
いる。なお、特に、電磁シールド機能が要求されないキ
ャビネット２１においては、側板２１ａに開口部を形成
し、放熱性を高めることも可能である。

【００１６】斯るキャビネット冷却構造によれば、放熱
ユニット４１によって電子回路ユニット３３で発生した
熱がキャビネット２１上方に排気されるとともに、キャ
ビネット２１左右にも放出されるため、外気との接触面
積が大きくなり、キャビネット２１下方から上方のみへ
の冷却構造であった従来の構造に比べ、放熱量を大幅に
増大させることができる。この結果、電子回路ユニット
３３の実装密度を高めることができるとともに、従来、
送風ファンを使用することにより、強制対流を行ってい
た装置においては、自然空冷化が可能となり、コストの
低減、保守管理の省力化、装置の信頼性向上を図ること
ができる。

【００１７】次に、本発明によるキャビネット冷却構造
の第二の例を図６に基づき説明する。図６はサブラック
と放熱ユニットが一体となった第二の例による冷却構造
の斜視図である。この例では、サブラック２３を構成す
る上部のガイドレール５１が、放熱ユニット４１の吸熱
フィン４３と接合され、一体に構成されたものとなって
いる。ガイドレール５１の下部には電子回路ユニット３
３の上部が挿入される挿入溝５３が複数形成されてい
る。この例では、電子回路ユニット３３からの熱が、上
述の例と同様に、温められた空気を介して吸熱フィン４
３に伝わるのに加え、ガイドレール５１と吸熱フィン４
３との熱伝導によっても伝わることとなる。

【００１８】この例によれば、吸熱フィン４３による熱
の吸熱が高効率に行われることとなる。また、ガイドレ
ール５１と吸熱フィン４３とを一体化により構成するこ
とで、構成部材の削減が可能となり、放熱構造が省スペ
ース化されることから、キャビネット２１内の実装効率
を向上させることができる。

【００１９】次に、本発明によるキャビネット冷却構造
の第三の例を図７、図８に基づき説明する。図７は第三
の例による冷却構造を備えたキャビネットの斜視図、図
８は第三の例による冷却構造を備えたキャビネットの水
平断面図である。この実施例では、キャビネット２１の
側板２１ｂに、キャビネット２１の内側に凹んだ凹部５
３が形成されている。電子回路ユニット３３の上部に
は、第一の例による放熱ユニット４１、又は第二の例に
よるサブラックと一体となった放熱ユニット４１が設け
られる。この例では、側板２１ｂに形成された凹部５３
に放熱ユニット４１の放熱フィン４７がキャビネット２
１内から外部へ出された状態で配置される。その他の構
造、対流誘導板３５、ダクト２９、排気口３１は、上述
の実施例と同様に構成される。

【００２０】この例では、放熱フィン４７がキャビネッ
ト２１の外部にあり、直接外気に接触することから、放
熱フィン４７から直接外気へ放熱が行え、放熱効率を更
に高めることができる。

【００２１】なお、上述の三つの例では、自然空冷とし
た場合を例に説明したが、本発明によるキャビネット冷
却構造は、ダクト２９を削除し、送風モータによる強制
対流構造とすることを妨げるものではない。

【００２２】次に、本発明によるキャビネット冷却構造
の第四の例を図９、図１０に基づき説明する。図９は第
四の例による冷却構造の要部縦断面図、図１０は対流誘
導板近傍の斜視図である。この実施例では、上述の三つ
の例に用いられた放熱ユニット４１は設けられず、それ
に代わり、熱伝導により熱を伝える放熱板が用いられ
る。図９に示すように、サブラック２３の間には対流誘
導板３５が設けられ、対流誘導板３５の上下部分は、上
述の例と同様、吸気部３７及び排気部３９となってい
る。

【００２３】この排気部３９には対流誘導板３５と略同
一方向で傾斜された複数（本実施例では、２枚）の放熱
板５５が間隙を隔てて設けられている。放熱板５５の下
端は下段サブラック２３に接合される一方、放熱板５５
の上端はダクト２９内へと延びて露出されている。従っ
て、複数枚の放熱板５５が設けられた排気部３９は、放
熱板５５によって複数の排気路に分けられた状態とな
る。この放熱板５５には、熱伝導性の優れた例えば金属
材料が使用される。なお、この放熱板５５は、平板状の
ヒートパイプを用いることで構成するものであってもよ
い。

【００２４】このように構成される冷却構造では、電子
回路ユニット３３が発熱すると、温められた空気が浮力
により排気部３９からダクト２９内へ排気される。これ
と同時に、排気部３９に設置された放熱板５５には、熱
伝導によってサブラック２３からの熱がダクト２９内へ
伝わることになる。熱伝導により放熱板５５を介してダ
クト２９内へ伝わった熱は、ダクト２９内を上昇する空
気に放熱される。

【００２５】この実施例によるキャビネット冷却構造に
よれば、排気部３９に熱伝導性の良好な放熱板５５を設
けたので、電子回路ユニット３３からの熱が自然対流に
よる放熱のみならず、熱伝導によってもダクト２９内へ
放熱されることとなり、冷却能力が増大することとな
る。この結果、キャビネット２１の実装密度を高めるこ
とができるとともに、簡素な構造で構成が可能となるた
め、キャビネット冷却構造を安価に製作することができ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るキャビネット冷却構造によれば、放熱ユニットによっ
て電子回路ユニットで発生した熱が従来では放熱できな
かったキャビネットの側面でも放熱できるため、放熱量
を大幅に増大させることができる。この結果、電子回路
ユニットの実装密度を高めることができる。また、従
来、送風ファンを使用していた装置においては、自然空
冷化が可能となり、コストの低減、保守管理の省力化、
装置の信頼性向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるキャビネット冷却構造の斜視図で
ある。

【図２】本発明によるキャビネット冷却構造に用いられ
る放熱ユニットの斜視図である。

【図３】本発明による冷却構造を備えたキャビネットの
水平断面図である。

【図４】本発明による冷却構造を備えたキャビネットの
正面図である。

【図５】本発明による冷却構造を備えたキャビネットの
縦断面図である。

【図６】サブラックと放熱ユニットが一体となった第二
の例による冷却構造の斜視図である。

【図７】第三の例による冷却構造を備えたキャビネット
の斜視図である。

【図８】第三の例による冷却構造を備えたキャビネット
の水平断面図である。

【図９】第四の例による冷却構造の要部縦断面図であ
る。

【図１０】第四の例による対流誘導板近傍の斜視図であ
る。

【図１１】従来の冷却構造を有したキャビネットの正面
図である。

【図１２】従来の冷却構造の要部拡大側面図である。

【符号の説明】

２１ キャビネット ２３ サブラック ２９ ダクト ３３ 電子回路ユニット ３５ 対流誘導板 ３７ 吸気部 ３９ 排気部 ４３ 吸熱フィン ４５ ヒートパイプ ４７ 放熱フィン ５１ ガイドレール ５５ 放熱板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビネットと、 発熱源となる電子回路ユニットを収容し該キャビネット
   に配設されるサブラックと、 該サブラックの上方に配設される吸熱フィンと、 前記サブラックの両側と前記キャビネット両側板との間
   に配設される放熱フィンと、 高温部が前記吸熱フィンに接合される一方低温部が該放
   熱フィンに接合されるヒートパイプとを具備したことを
   特徴とするキャビネット冷却構造。
2. 【請求項２】 キャビネットと、 発熱源となる電子回路ユニットを収容し該キャビネット
   に鉛直方向に間隙を有して複数配設されるサブラック
   と、 該サブラックと前記キャビネットの背面板との間に形成
   されるダクトと、 サブラック同士の間の前記間隙に後ろ上がりに傾斜して
   設けられる対流誘導板と、 該対流誘導板の上面側に形成され前記間隙の前面開口と
   上段サブラック下部とを連通させる吸気部と、 該対流誘導板の下面側に形成され下段サブラック上部と
   前記ダクトとを連通させる排気部と、 該排気部に配設される吸熱フィンと、 前記サブラックの両側と前記キャビネット両側板との間
   に配設される放熱フィンと、 高温部が前記吸熱フィンに接合される一方低温部が該放
   熱フィンに接合されるヒートパイプとを具備したことを
   特徴とするキャビネット冷却構造。
3. 【請求項３】 前記吸熱フィンと前記サブラックのガイ
   ドレールとを一体に接合したことを特徴とする請求項１
   記載又は２記載のキャビネット冷却構造。
4. 【請求項４】 前記吸熱フィンを前記キャビネット両側
   板の外側に配設したことを特徴とする請求項１記載又は
   ２記載のキャビネット冷却構造。
5. 【請求項５】 キャビネットと、 発熱源となる電子回路ユニットを収容し該キャビネット
   に鉛直方向に間隙を有して複数配設されるサブラック
   と、 該サブラックと前記キャビネットの背面板との間に形成
   されるダクトと、 サブラック同士の間の前記間隙に後ろ上がりに傾斜して
   設けられる対流誘導板と、 該対流誘導板の上面側に形成され前記間隙の前面開口と
   上段サブラック下部とを連通させる吸気部と、 該対流誘導板の下面側に形成され下段サブラック上部と
   前記ダクトとを連通させる排気部と、 熱伝導性の良好な金属板からなり該排気部に配設され一
   端が前記サブラックに接触するとともに他端が前記ダク
   ト内に露出される放熱板とを具備したことを特徴とする
   キャビネット冷却構造。