JPH11163568A

JPH11163568A - Ｅｍｉ減衰換気パネル及び電子装置用エンクロージャ

Info

Publication number: JPH11163568A
Application number: JP10271280A
Authority: JP
Inventors: Brad E Clements; ブラッド・イー・クレメンツ; Kristina L Mann; クリスティナ・エル・マン; Andrew M Cherniski; アンドリュー・エム・チェニスキー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 1999-06-18
Also published as: EP0906009B1; EP0906009A2; DE69812022T2; US5928076C1; DE69812022D1; EP0906009A3; US5928076A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＭＩの遮蔽と換気を改良しほこり等の問題を
軽減した低コストの換気パネルを提供する。【解決手段】換気パネルは、換気孔を有する導電パネル
である。換気孔の周辺導で電パネルに電気的及び機械的
に結合された導電管が、パネルに対してほぼ垂直設けら
れる。換気パネルは、空気流の上流側と下流側と呼ばれ
る、２つの区別可能な側部を備えている。空気流の下流
側に導電管が取り付けられる。その名の示す通り、空気
流は、空気流の上流側から導電管を通り、空気流の下流
側に流出するのが望ましい。換気孔と導電管とは一般に
円形の断面を備え、導電管が、押し出し加工形成され
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、一般に、電気及び
電子装置に関するものである。とりわけ、本発明は、電
気または電子システムを冷却し、その動作時にシステム
によって発生する電磁妨害（ＥＭＩ）の放射を遮蔽する
ための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】競争の激しい今日の電子機器市場では、
消費者がより小型のパッケージングを要求する一方で、
より周波数の高いコンピュータ・コンポーネントが要求
されている。このような要求みより電子パッケージ内の
温度が大幅に上昇し、冷却の必要性が一層高まってい
る。コンピュータ・コンポーネントの周波数が高くなる
と、熱だけでなく電磁妨害雑音すなわちＥＭＩの発生も
増大し、適正な遮蔽を施さなければ、EMIの放射または
伝導によって他の電子機器に障害を及ぼす可能性があ
る。ＥＭＩ放射は、一般に、冷却目的に利用される換気
孔から漏洩するので、電子機器メーカは、パッケージの
冷却とＥＭＩの遮蔽とを案配して設計することに直面す
る場合が多い。付随して留意しておくべきは、電子パッ
ケージによって発生する放射に、無線周波数の妨害のよ
うな、いろいろな波長の電磁エネルギが含まれる可能性
があるという点である。本明細書において用いられる限
りにおいて、電磁妨害雑音（ＥＭＩ）という用語は、任
意の波長の妨害電磁エネルギを表している。

【０００３】さまざまな電子機器に用いられるプリント
回路基板は、一般にハウジング構造内に取り付けられ
る。回路基板の動作時、ＥＭＩ放射が基板内で発生し放
射されるが、ハウジング構造から外部への漏出のほとん
どを阻止しなければならない。上述の問題に対する解決
法の１つは、ハウジング内に配置された回路基板の接地
面のような、電子回路の接地部分に接触させられるハウ
ジング内部に金属材料でコーティングを施すことによっ
て、ハウジングに必要なＥＭＩ放射の遮蔽を施すことで
ある。あるいは、回路基板まわりに配置される他のタイ
プのＥＭＩ遮蔽を利用することも可能である。例えば、
当該技術において十分に理解されているように、電子回
路要素のまわりに施され、アースに接続された箔遮蔽に
よって、ＥＭＩ放射が低減する。こうした遮蔽には、一
般に、アルミニウムまたは銅が用いられる。しかし、こ
うしたアルミニウム及び銅の箔による遮蔽は、多少有効
であるが、メーカにとってコストが高くつくことが立証
されている。さらに、以上の解決法のどれにも、空気の
循環を容易にしたり、あるいは、システムの冷却能力を
向上させるものはない。

【０００４】空気の循環を可能にし、同時に、ＥＭＩを
低減させるため、小さく平坦な穴のアレイを利用して、
ＥＭＩに対する遮蔽が施されたが、穴は極めて小さくな
ければならないので、ほこり及び糸屑がすぐにたまっ
て、穴を詰まらせやすい。もう１つの解決法では、アレ
イをなすように配列された穴を備えるプレートが積層し
て用いられるが、この解決法の重量及びコストは、この
方法を魅力の乏しいものにする。当該技術において既知
のさらにもう１つの解決法では、スクリーン・メッシュ
を用いるが、この解決法では、高インピーダンスの空気
流が生じ、糸屑及びほこりが堆積する恐れが大きくな
る。同じ目的に、ハニカム・ベントも利用されたが、コ
ストは極度に高くつく。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、電子パッケージに出入りするＥＭＩ放射を許容可能
なレベルまで減衰させることにある。本発明のもう１つ
の目的は、冷却を目的として、低インピーダンスの空気
流がパッケージを通れるようにするＥＭＩ放射遮蔽装置
を生産することにある。本発明のもう１つの目的は、伝
統的なＥＭＩ解決法に比べてコストを低下させることに
ある。本発明のさらにもう１つの目的は、冷却穴のまわ
りにたまる糸屑及びほこりに関連した問題を軽減するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】実施例の１つにおいて、
本発明には、電子装置エンクロージャ用ＥＭＩ減衰換気
パネルが含まれる。この換気パネルは、一般に、金属パ
ネルのような導電パネルから造られ、少なくとも１つの
換気孔が含まれている。換気孔を与える管の周辺がパネ
ルに対して電気的及び機械的に結合される。管の軸は、
パネルに対してほぼ垂直になる。換気パネルは、従っ
て、それぞれ、空気流の上流側と下流側と呼ばれる、２
つの区別可能な側部を備えている。空気流の下流側は、
導電管がパネルに取り付けられる側であり、空気流の上
流側は、パネルのもう一方の側である。その名の示す通
り、空気流は、空気流の上流側から導電管を通り、空気
流の下流側に流出するのが望ましい。やはり留意すべき
は、換気孔及び導電管が、両方とも、一般に円形の断面
を備えているという点である。パネルの製造に用いられ
る最も一般的な導電材料は、金属である。換気孔のまわ
りから伸びる導電管が、押し出し加工金属によって形成
される。

【０００７】もう１つの実施例の場合、本発明には、複
数の換気孔が形成された、電子装置エンクロージャ用の
ＥＭＩ減衰換気パネルが含まれている。これら換気孔の
それぞれは、換気孔の周辺において電気的にも機械的に
もパネルに結合される導電管を備えている。導電管の軸
は、パネルに対してほぼ垂直に、パネルから離れる方向
に延びている。換気孔及び導電管は、両方とも、一般に
円形断面を備えている。換気パネルの導電管が接続され
ている側は、空気流の下流と呼ばれる。もう一方の側
は、空気流の上流と呼ばれる。換気孔は、導電パネルの
空気流の上流側におけるその周辺まわりに滑らかな縁を
備えている。これによって、導電管を通る空気の循環が
容易になる。パネルに用いられる典型的な材料は、厚さ
約１ｍｍの、亜鉛メッキした鋼板である。さらに、導電
管は、亜鉛メッキ鋼板から押し出し加工することが可能
である。導電管のそれぞれの長さ対直径比は、約０．５
〜１．０である。導電管は、それぞれ、長さが約３．５
ｍｍ、直径が約４．８ｍｍである。換気孔の相対的間隔
は、中心間で約８．５ｍｍである。

【０００８】もう１つの実施例では、本発明には、換気
及びＥＭＩ減衰特性が改良された、電子装置用エンクロ
ージャが含まれている。このエンクロージャには、ケー
シング、複数の換気孔が形成された導電パネルで造られ
たＥＭＩ減衰換気パネル、及び、換気孔を介してケーシ
ング内に空気を循環させるための冷却ファンが含まれて
いる。換気孔は、それぞれ、換気孔の周辺において電気
的及び機械的にパネルに結合された導電管を備えてお
り、導電管の軸は、パネルに対してほぼ垂直に、パネル
から離れる方向に延びている。換気孔及び導電管は、一
般に円形の断面を備えている。パネルの導電管を備えた
側は、空気流の下流側と呼ばれ、もう一方の側は空気流
の上流側ということになる。空気流が、空気流の上流側
から導電管を通り、空気流の下流側に流出するのを容易
にするため、換気孔の周辺は、空気流の上流側に滑らか
な縁を備えている。パネルに用いられる典型的な材料
は、厚さ約１ｍｍの、亜鉛メッキした鋼板である。さら
に、導電管は、亜鉛メッキ鋼板から押し出し加工するこ
とが可能である。導電管のそれぞれの長さ対直径比は、
約０．５〜１．０である。導電管は、それぞれ、長さが
約３．５ｍｍ、直径が約４．８ｍｍである。換気孔の相
対的間隔は、中心間で約８．５ｍｍである。

【０００９】

【発明の実施の形態】例示を目的として図面に示される
ように、本発明は、冷却、及び、ＥＭＩ抑制のための新
規な換気パネルに実施される。本発明に基づくシステム
によれば、回路基板のパッケージに出入りするＥＭＩが
大幅に減衰され、同時に、パッケージを通る空気流のイ
ンピーダンスが低下し、従って、システムの冷却能力が
向上する。ハニカム・ベント、スクリーン・メッシュ、
スタックされた有孔板、及び、その他さまざまな既存の
解決法には、一般に、空気流が困難になるとか、ほこり
及び糸屑がたまって、詰まりやすいとか、重量が重いと
か、製造コストが高くつくといった、いくつかの欠点が
ある。

【００１０】本発明によるＥＭＩ減衰換気パネルによれ
ば、ＥＭＩ抑制及び冷却のための多数の押し出し加工に
よる換気孔が得られる。結果生じるパネルは、単純であ
り、コスト効率が高い。本発明により、低コストで有効
なＥＭＩ抑制法が得られるが、システムを通る空気流に
対する付加インピーダンスは低い。それ以外の利点に
は、製品の重量が減少すること、及び、糸屑及びほこり
の堆積によって冷却が不十分になる恐れが最小限に抑え
られることが含まれる。

【００１１】図１には、電子装置エンクロージャ用のＥ
ＭＩ減衰換気パネル１の斜視図が示されている。換気パ
ネル１には、換気孔１２（図３）が形成された導電パネ
ル１０が含まれている。図２は、換気パネルの側面図で
あり、換気孔の周辺１５において電気的及び機械的に結
合された導電管１４が示されている。導電管のこの軸
は、導電パネルに対してほぼ垂直に、導電パネルからは
なれる方向に延びている。図３には、換気パネルの、空
気流の上流側１６と呼ばれる側が示されている。同様
に、図４に示す換気パネルのもう一方の側は、空気流の
下流側１８と呼ばれる。図１に示されるように、滑らか
な表面２０によって、導電パネルの空気流の上流側と導
電管の内部表面２１が接合される。換気孔及び導電管
は、両方とも、一般に円形の断面を備えている。ＥＭＩ
減衰換気パネルに用いられる最も一般的な材料は、通常
金属である。従って、導電管は、押し出し加工金属によ
って造られる。

【００１２】図５〜図７には、もう１つの実施例が描か
れており、複数の換気孔が形成された、電子装置エンク
ロージャ用のＥＭＩ減衰換気パネル３が示されている。
これらの換気孔は、それぞれ、換気孔の周辺において電
気的かつ機械的にパネルに結合された導電管を備えてい
る。導電管の軸は、パネルに対してほぼ垂直に、パネル
から離れる方向に延びている。換気孔と導電管は、両方
とも、一般に円形の断面を備えている。図６には、各換
気孔のまわりにおいて、導管がパネルに接続される、換
気パネルの、空気流の下流側と呼ばれる側が示されてい
る。換気パネルのもう一方の側は、図５及び図７に示す
空気流の上流側である。換気孔は、導電パネルの空気流
の上流側において、その周辺に滑らかな縁を備えてい
る。これによって、導電管を通る空気の循環が容易にな
る。パネルに用いられる一般的な材料は、厚さが約１ｍ
ｍの、亜鉛メッキを施した鋼板である。さらに、導電管
は、亜鉛メッキ鋼板から押し出し加工することが可能で
ある。各導電管の長さ対直径比は、通常、０．５〜１．
０である。各導電管は、一般に、長さが約３．５ｍｍ
で、直径が約４．８ｍｍである。換気孔の相対的間隔
は、中心間で約８．５ｍｍである。

【００１３】さらにもう１つの実施例において、本発明
には、図８に示すように、換気及びＥＭＩ減衰特性が改
良された電子装置用エンクロージャ２が示されている。
このエンクロージャには、ケーシング２２、複数の換気
孔が形成された導電パネルで造られたＥＭＩ減衰換気パ
ネル３、及び、換気孔を介してケーシング内に空気を循
環させるための冷却ファン２４が含まれている。換気孔
は、それぞれ、換気孔の周辺において電気的及び機械的
にパネルに結合された導電管を備えており、導電管の軸
は、パネルに対してほぼ垂直に、パネルから離れる方向
に延びている。換気孔及び導電管は、一般に円形の断面
を備えている。パネルの導電管を備えた側は、空気流の
下流側と呼ばれ、もう一方の側は空気流の上流側という
ことになる。空気流が、空気流の上流側から導電管を通
り、パネルの空気流の下流側に流出するのを容易にする
ため、換気孔の周辺は、空気流の上流側に滑らかな縁を
備えている。この滑らかな縁によって、鋭い縁に比べる
と、導電管を介した空気の循環が改善される。パネルに
用いられる典型的な材料は、厚さ約１ｍｍの、亜鉛メッ
キした鋼板である。さらに、導電管は、押し出し加工を
利用して、亜鉛メッキ鋼板で形成することが可能であ
る。反復プロセスにより、材料と制約条件に合わせて、
最適な換気孔の間隔を求めることが可能である。例え
ば、厚さ１ｍｍの亜鉛メッキ鋼の場合、所定の面積に対
して最大数の換気孔が得られるようにするため、各導電
管の最適な長さ対直径比は、約０．５〜１．０と決定さ
れる。従って、各導電管は、たとえば長さが約３．５ｍ
ｍで、直径が約４．８ｍｍである。これらの導電管は、
ビロー・カット・オフ導波管減衰器の集合として機能す
る。この導電管の断面寸法では、該寸法に関連したある
波長より低い電磁エネルギの伝搬は支持されない。従っ
て、ＥＭＩは、換気孔から延伸する導電管の長さによっ
て有効に減衰し、換気パネルは、そのカット・オフ周波
数未満の信号に対し略不透明となる。換気孔の相対的間
隔は、中心間で約８．５ｍｍである。

【００１４】上述のように、本開示に記載のＥＭＩ減衰
換気パネルによれば、従来の「平坦な」換気孔アレイ構
造と比較した場合、放射される電磁気放出に対して優れ
た障壁が得られる。この設計によって、各換気孔位置毎
に導電管を形成する、押し出し加工による換気孔壁面が
得られる。導電管は、ビロー・カット・オフ導波管とし
て機能し、その結果、高周波数において信号が大幅に減
衰する。この技法は、はるかに低コストで、ハニカム・
フィルタ・アセンブリの動作をまねたものである。大規
模なテストによって、本発明の優秀さが確認されてい
る。こうしたテストの１つが、６インチ×６インチの換
気孔アレイを備えた２つのサンプル・パネルを用いて実
施された。このテストでは、従来の換気孔を含むサンプ
ルの１つが、制御素子として利用された。もう１つのサ
ンプルには、本開示において記載の押し出し加工による
換気孔の設計が含まれ、図９にパネル３０として表示さ
れている。テストは、特注の遮蔽効果テスタ（ＳＥＴ）
３２を用いて実施された。このテスト治具は、発生源３
４とアンテナ３６の両方においてモード撹拌を伴う近接
電磁界発生源の励起を特徴とする。テストの周波数範囲
は、ＳＥＴ治具の最大平坦応答領域（２９０ＭＨＺ〜２
ＧＨＺ）に相当する。すべての読みは所定位置にテスト
・サンプルがない場合の正規化ベースラインに対するも
のになる。ＳＥＴ治具によるテストによって、遮蔽効果
は、平坦な換気孔構造の場合、２５ｄＢになり、押し出
し加工構造の場合、より優れた４０ｄＢになることが立
証された。遮蔽効果が１５ｄＢ高くなるということは、
５対１を超える信号低減ということになる。このテスト
方法は、実際のコンピュータ製品におけるＥＭＩ遮蔽法
の実施例を代表するものである。ＳＥＴテストとＦＣＣ
検定室で実施されるテストとの間における良好な相関関
係が立証されている。ＦＣＣは、メーカに所定のクラス
の電子機器テストを要求し、その電子機器からの無線周
波の放出があらかじめ定められた制限内であることを検
証する、米国連邦通信委員会である。押し出し加工によ
る導電管を特徴とする開示のＥＭＩ減衰換気パネルは、
これらのテストに基づいて、より一般的な「平坦」構造
に比べて優れた遮蔽性能を提供する。

【００１５】以上から明らかなように、本発明によって
得られるＥＭＩ減衰換気パネルは、当該技術における大
幅な進歩を表している。本発明によれば、ほとんどの電
気及び電子システムに対する２つの厳しい要件、すなわ
ち、冷却とＥＭＩ減衰を満たす、単一でコスト効率が高
く、容易で、効果の大きい方法が得られる。本発明を具
現化した換気パネルによって、パッケージに出入りする
ＥＭＩ放射が許容可能なレベルまで減衰し、同時に、シ
ステムを通る低インピーダンスの空気流が可能になる。
その簡にして要を得た単純さに加えて、本発明によれ
ば、伝統的なＥＭＩ解決法に比較して、最終製品の重量
及びコストが低下する。さらに、押し出し加工による換
気孔は大きくしてもＥＭＩ放射を抑制することができる
ので、換気孔に糸屑やほこりがたまる問題も解消され
る。本発明を具現化したパネルには、さらに、軽量で、
製造しやすく、システムに組み立て、分解するのが容易
であり、清掃しやすいという利点がある。

【００１６】特定の実施例に関連して、本発明の詳細な
説明を行ってきたが、この説明は、ただ例証を意図した
ものにすぎない。当該技術者には明らかなように、本発
明の精神及び範囲を逸脱することなく、解説の実施例に
さまざまな修正を加えることが可能であり、こうした修
正は、付属の請求項の範囲内に留まるものである。しか
しながら、本発明の広い範囲にわたる実施のためには以
下の本発明の実施態様の例示が参考となろう。

【００１７】（実施態様１）電子装置エンクロージャ用
のＥＭＩ減衰換気パネルであって、少なくとも一つの換
気孔が形成された導電パネルと、前記少なくとも一つの
換気孔の周辺において前記導電パネルに電気的及び機械
的に結合され、その軸が、前記導電パネルに対してほぼ
垂直に、前記導電パネルから離れる方向に延びている導
電管が含まれている、ＥＭＩ減衰換気パネル。（実施態様２）前記導電パネルが空気流の上流側と空気
流の下流側とを備え、さらに、前記導電パネルの空気流
の上流側を前記導電管の内部表面に接合する滑らかな表
面が含まれていることを特徴とする、実施態様１に記載
のＥＭＩ減衰換気パネル。（実施態様３）前記導電波パネルと前記導電管が金属で
あることを特徴とする、実施態様１に記載のＥＭＩ減衰
換気パネル。（実施態様４）前記導電パネルと前記導電管が亜鉛メッ
キした鋼片からなることを特徴とする、実施態様１に記
載のＥＭＩ減衰換気パネル。（実施態様５）前記換気孔及び前記導電管が、両方と
も、円形断面を備えていることを特徴とする、実施態様
１に記載のＥＭＩ減衰換気パネル。（実施態様６）前記導電管のそれぞれの長さ対直径比が
約０．５〜１．０であることを特徴とする、実施態様１
に記載のＥＭＩ減衰換気パネル。

【００１８】（実施態様７）換気及びＥＭＩ減衰特性が
改良された電子装置用エンクロージャであって、ケーシ
ングと、少なくとも一つのＥＭＩ減衰換気パネルとを備
え、前記少なくとも一つのＥＭＩ減衰換気パネルの各々
は少なくとも一つの換気孔を有する導電パネルを備え、
前記少なくとも一つの換気孔ははその周辺において前記
導電パネルに電気的及び機械的に結合され、その軸が、
前記導電パネルに対してほぼ垂直に、前記導電パネルか
ら離れる方向に延びている導電管が含まれていることを
特徴とする電子装置用エンクロージャ。（実施態様８）前記導電パネルが空気流の上流側と空気
流の下流側とを備え、さらに、前記導電パネルの空気流
の上流側を前記導電管の内部表面に接合する滑らかな表
面が含まれていることを特徴とする、実施態様７に記載
の電子装置用エンクロージャ。（実施態様９）前記導電パネルと前記導電管が亜鉛メッ
キした鋼片からなることを特徴とする、実施態様７に記
載の電子装置用エンクロージャ。（実施態様１０）前記導電管の長さ対直径比が約０．５
〜１．０にあることを特徴とする、実施態様７に記載の
電子装置用エンクロージャ。

【図面の簡単な説明】

【図１】１７個の換気孔を備えた本発明の一実施例のＥ
ＭＩ減衰換気パネルの空気流の上流側を見た斜視図であ
る。

【図２】図１の換気パネルの側面図である。

【図３】図１の換気パネルの空気流の上流側から見た正
面図である。

【図４】図１の換気パネルの空気流の下流側を見た斜視
図である。

【図５】ＥＭＩ減衰換気パネルの空気流の上流側を見た
斜視図である。

【図６】図５のＥＭＩ減衰換気パネルの空気流の下流側
を見た斜視図である。

【図７】図５のＥＭＩ減衰換気パネルの空気流の上流側
を見た正面図である。

【図８】冷却ファン及びＥＭＩ減衰換気パネルを備えた
電子装置エンクロージャの部分破断斜視図である。

【図９】本発明の一実施例による換気パネルのＥＭＩ減
衰測定のためのテスト・セットアップの簡略側面図であ
る。

【符号の説明】

１ＥＭＩ減衰換気パネル２電子装置用エンクロージャ３ＥＭＩ減衰換気パネル１０導電パネル１２換気孔１４導電管１５換気孔の周辺１６空気流の上流側１８空気流の下流側２０滑らかな表面２１導電管内部表面２２ケーシング２４冷却ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クリスティナ・エル・マンアメリカ合衆国コロラド州フォート・コリンズベルモント・ドライブ 2212 ナンバージェイ−202 (72)発明者アンドリュー・エム・チェニスキーアメリカ合衆国カリフォルニア州レスキューウォルナット・コート 2052

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子装置エンクロージャ用のＥＭＩ減衰
換気パネルであって、少なくとも一つの換気孔が形成された導電パネルと、前記少なくとも一つの換気孔の周辺において前記導電パ
ネルに電気的及び機械的に結合され、その軸が、前記導
電パネルに対してほぼ垂直に、前記導電パネルから離れ
る方向に延びている導電管が含まれている、ＥＭＩ減衰換気パネル。