WO2010073480A1 - 電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法 - Google Patents

電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法 Download PDF

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WO2010073480A1
WO2010073480A1 PCT/JP2009/006228 JP2009006228W WO2010073480A1 WO 2010073480 A1 WO2010073480 A1 WO 2010073480A1 JP 2009006228 W JP2009006228 W JP 2009006228W WO 2010073480 A1 WO2010073480 A1 WO 2010073480A1
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housing
cooling
electronic
electronic device
fan
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PCT/JP2009/006228
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English (en)
French (fr)
Inventor
川口大介
高橋宏
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
    • H05K7/20736—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from server blades

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device that accommodates a plurality of electronic circuit cards, a subrack structure, and a cooling route forming method.
  • FIG. 8A is a front view of a schematic structure of a radio base station apparatus related to the present invention.
  • FIG. 8B is a side view of FIG. 8A.
  • the flow of the cooling air 22 generated by the cooling fan is added to the side view.
  • the indoor base station apparatus includes a subrack 17 (shelf) accommodated in the apparatus frame 16.
  • the device frame 16 has an open rack structure.
  • the subrack 17 supports a number of card-type electronic components.
  • radio base station apparatuses have been particularly highly implemented. Therefore, how to efficiently exhaust heat generated from a large number of electronic components and cool the electronic components is an important issue.
  • a plurality of sub-rack 17 is stacked in the device frame 16.
  • the subrack 17 supports the electronic circuit card 17c.
  • the electronic circuit card 17c is equipped with a large number of internal modules 17m.
  • a cooling fan unit 18 is attached to the sub-rack 17 in the apparatus frame 16. The cooling fan unit 18 cools the internal module 17m.
  • a fan unit 18 is provided in common for a plurality of sub-rack 17. As a result, the number of subrack 17 mounted in the device frame 16 is increased.
  • the fan unit 18 generally employs an axial fan 21. In the axial fan 21, the cooling air 22 is directed in the axial direction. The cooling air 22 is exhausted upward. Such a direction of the cooling air 22 greatly affects the arrangement of the sub-rack 17. On the other hand, the direction of the cooling air 22 imposes dimensional restrictions on the fan unit 18.
  • a partition plate 20 that forms a flow path of the cooling air 22 is disposed obliquely between the middle subrack 17 and the upper subrack 17. This avoids interference caused by the use of the axial fan 21 (interference between the exhaust of the middle fan unit 18 and the intake of the upper fan unit 18).
  • the cooling air 22 from the upper fan unit 18 is exhausted from the upper part of the device frame 16 having an open rack structure.
  • the cooling air 22 blocked by the partition plate 20 is exhausted to the back side of the device frame 16 (see, for example, Patent Document 1).
  • the heat dissipating structure of the electric device of Patent Document 2 is a heat dissipating structure of the electric device in which a plurality of heating elements are installed in the internal space of the housing.
  • the housing includes a partition member that divides the internal space into a plurality of sections.
  • heat dissipating means is installed for each of a plurality of sections.
  • the inside of the housing is divided into a plurality of sections, a heating element is arranged in each section, and a heat radiating means such as a heat radiating fan is provided for each section. Therefore, when a device or the like serving as a plurality of heating elements is installed in the housing, it is possible to efficiently dissipate heat by reducing thermal interference between the plurality of heating elements. Further, in the case where the device itself as a heating element includes individual heat radiating means for radiating heat, the efficiency can be further improved by exhausting the exhaust from the heat radiating means directly outside the housing.
  • the electronic device disclosed in Patent Document 3 is an electronic device including an apparatus housing that houses a shelf that supports an electronic component and a fan unit that is disposed above the shelf and cools the electronic component.
  • the fan unit includes a unit housing and a plurality of radial fans.
  • the unit housing has an intake port formed on the lower surface and an exhaust port formed on the rear surface and at least one side surface.
  • the radial fan is arranged separately in the front and rear in the unit casing.
  • a plurality of radial fans are arranged separately at the front and rear. For this reason, it is possible to secure an air volume necessary for cooling the electronic device and the electronic component by arranging the plurality of radial fans while maintaining the thin structure of the fan unit. Further, since the exhaust ports are formed on the back side and the side surfaces, mutual interference of exhaust from a plurality of radial fans is reduced.
  • the electric dehumidifier of Patent Document 4 includes a blower fan, a disk-shaped moisture absorption element, a drive unit, a circulation path, a circulation fan, a partition, a bypass hole, a first route, and a second route.
  • the blower fan is disposed inside the main body.
  • the blower fan sucks external air from the intake port of the main body and exhausts air from the exhaust port of the main body.
  • the moisture absorbing element is rotatably provided on the upstream side of the blower fan.
  • the moisture absorption element absorbs moisture contained in the air sucked from the intake port.
  • the driving means rotates the hygroscopic element.
  • the circulation path removes moisture absorbed by the hygroscopic element.
  • the circulation path allows the air heated by the heating means to pass through a part of the moisture absorption element.
  • the moisture-containing air is cooled by a heat exchanger to remove moisture in the air, and is sent again to the heating means to be heated.
  • the circulation fan is provided in the circulation path.
  • the circulation fan generates an air flow in the circulation path.
  • the partition partitions the inside of the main body into an upstream portion and a downstream portion with respect to the blowing direction by the blower fan.
  • the bypass hole bypasses the hygroscopic element and the communication hole communicating with the hygroscopic element formed in the partition wall.
  • the air sucked from the intake port is passed through the hygroscopic element and the communication hole by the rotation of the blower fan to absorb moisture in the air, and then exhausted from the exhaust port.
  • the second route cools the heat exchanger by passing the air sucked from the intake port by the rotation of the blower fan through the heat exchanger and the bypass hole, and then exhausts the air from the exhaust port.
  • the inside of the main body is partitioned by a partition into an upstream portion and a downstream portion with respect to the blowing direction by the blower fan.
  • the partition wall is provided with a communication hole communicating with the hygroscopic element and a bypass hole bypassing the hygroscopic element.
  • the cooling device of Patent Document 5 is a cooling device that houses an electronic device that includes a plurality of fans and a plurality of louvers that determine the wind direction.
  • the cooling device includes means for changing the inclination angle of the plurality of louvers, a plurality of temperature sensors for detecting the temperature distribution in the rack, and a plurality of rules based on the temperature distribution in the rack detected by the plurality of temperature sensors. And a control device for determining the inclination angle of the bar.
  • the direction and amount of air in the cooling device are adjusted so as to lower the temperature of the superheated portion in the rack by controlling the inclination of the louver or fan.
  • the windmill type fin locally dissipates the heat generating portion of the electronic device substrate.
  • the mounting density of the semiconductor integrated circuit chip is improved by stacking the printed circuit board on which the semiconductor integrated circuit chip and the heat radiation fin are mounted on the electronic device substrate accommodated in the cooling device.
  • the number of pins and sockets for board-to-board connection can be reduced by electrically connecting the electronic device board and the printed board by anisotropic conductive rubber, or by connecting the boards by a photocoupler.
  • the air-cooled electronic device of Patent Document 6 is an air-cooled electronic device having a heating element such as an IC (Integrated Circuit) chip or an LSI (Large Scale Integration) package.
  • a heating element such as an IC (Integrated Circuit) chip or an LSI (Large Scale Integration) package.
  • two or more air flow paths for cooling the heating element are provided.
  • cooling fans are arranged in the flow paths. The cooling fan is provided between the heating elements installed along the flow path.
  • the air-cooled electronic device apparatus of Patent Document 6 two or more channels are provided in the housing.
  • a cooling fan is provided between the heating elements, a cooling flow path outlet is provided below, the cooling fans are separated from each other, and the housing has a double structure.
  • a wind direction plate is provided between the sub-rack 17. This avoids a temperature increase of the subrack 17 mounted on the upper part due to heat interference between the apparatuses and the influence of the subrack 17 mounted on the lower part of the apparatus.
  • the cooling route is from bottom to top, a cooling structure having an appropriate structure cannot be obtained. Therefore, there is a problem that the housing efficiency of the subrack 17 cannot be increased.
  • the fan is provided on the back surface of the casing. Therefore, a duct for discharging the exhaust exhausted to the back surface is necessary. The size will increase accordingly, or space will be required on the back side during installation.
  • Patent Document 3 has intake ports on the front and back surfaces, so that turbulent flow is generated inside and exhaust efficiency is reduced.
  • Patent Document 4 has an exhaust port on the upper side of the housing. Therefore, if the casings are stacked, the exhaust port is blocked.
  • Patent Document 5 requires a motor for adjusting the angle of the direction of the louver. As a result, the apparatus becomes larger and more expensive.
  • Patent Document 6 The invention described in Patent Document 6 is cooled using an axial fan. Therefore, the same problem as in Patent Document 1 occurs.
  • an object of the present invention is to provide an electronic device, a subrack structure, and a cooling route forming method with high accommodation efficiency and cooling efficiency.
  • the first device of the present invention forms an air inlet in the lower front part of the housing that houses a plurality of electronic circuit cards, forms an air outlet in the upper rear part of the housing, A plurality of electronic units in which radial fans are arranged are stacked.
  • an air inlet is formed in a lower front portion of a housing that accommodates a plurality of electronic circuit cards
  • an air outlet is formed in an upper rear portion of the housing
  • a plurality of air outlets are formed on the upper side in the housing.
  • an air inlet is formed in a lower front portion of a housing that accommodates a plurality of electronic circuit cards
  • an exhaust port is formed in an upper rear portion of the housing
  • a plurality of air outlets are formed on the upper side in the housing
  • Two or more cooling routes are formed by arranging radial fans.
  • FIG. 1A It is a front view which shows one Embodiment of the indoor type radio
  • FIG. 1A It is a side view of FIG. 1A.
  • FIG. 2A It is a top view which shows one Embodiment of the subrack as an electronic unit used for the radio station base apparatus shown to FIG. 1A and B.
  • FIG. 2A It is a side view of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a side perspective view of a subrack of the radio station base device shown in FIG. 1B.
  • FIG. 8A It is a top view which shows the modification of the fan unit used for the electronic device which concerns on this invention. It is a top view which shows the other modification of the fan unit used for the electronic device which concerns on this invention. It is a top view which shows the further another modification of the fan unit used for the electronic device which concerns on this invention. It is a front view of schematic structure of the radio base station apparatus relevant to this invention. It is a side view of FIG. 8A.
  • An electronic apparatus relates to a cooling structure that forms a subrack of an indoor wireless communication base station.
  • a cooling fan unit is provided above the subrack.
  • the fan unit takes in cooling air from the air inlet of the filter unit formed in the lower part of the subrack.
  • the fan unit has a sub-rack having an exhaust port formed on the back side and a radial fan optimally arranged inside the sub-rack.
  • a well-balanced cooling route for cooling the front card placed on the front side of the subrack with electronic cooling parts and the rear card placed on the back side of the subrack is secured across the backboard.
  • FIG. 1A is a front view showing an embodiment of an indoor radio base station apparatus as an electronic apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1B is a side view of FIG. 1A.
  • the radio base station apparatus has an apparatus frame 1 having an open rack structure.
  • a sub-rack 2 stacked in multiple stages is mounted in the apparatus frame 1.
  • FIG. 2A is a plan view showing an embodiment of a subrack as an electronic unit used in the radio station base apparatus shown in FIGS. 1A and 1B.
  • FIG. FIG. 2B is a front view of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a side view of FIG. 2A.
  • the sub-rack 2 has a casing that vertically accommodates a plurality of front cards 10 and 16 (in the figure, but not limited) and the back cards 11.
  • the front card 10 and the back card 11 are electronic circuit cards.
  • the back board 5 is arranged so as to block the front card 10 and the back card 11.
  • a gap is formed between the lower end portion of the backboard 5 and the bottom surface of the housing.
  • An air inlet 6 is formed in the lower front portion of the housing.
  • An exhaust port 7 is formed at the upper back of the housing.
  • a plurality of front-row radial fans 8a and rear-row radial fans 8b are arranged on the upper side in the housing.
  • FIG. 3A is a side perspective view of the subrack of the radio station base apparatus shown in FIG. 1B.
  • FIG. 3B is an external perspective view of the filter unit.
  • the fan unit 3 is an electronic cooling component.
  • cooling air is introduced from the air inlet 6 provided in the lower front portion of the subrack 2.
  • the cooling air passes through the upper and lower grills on the front side from the front side of the filter unit 4.
  • the cooling air is discharged from the exhaust port 7 at the upper back of the sub-rack 2 by the front row radial fan 8 a of the fan unit 3.
  • the front card 10 is cooled.
  • the upper and lower grilles are a lower plate on which a rail for facilitating insertion / removal of the front card 10 or the rear card 11 is used as a lower grill and an upper plate as an upper grill. That is, the plates directly above and below the card.
  • cooling air is introduced from the air inlet 6 provided at the lower front portion of the subrack 2.
  • the cooling air passes through the lower part of the backboard 5 from the rear side of the filter unit 4.
  • the cooling air passes through the upper and lower grills on the back side.
  • the cooling air is discharged from the exhaust port 7 at the upper back of the sub-rack 2 by the rear-row radial fan 8 b of the fan unit 3.
  • the back card 11 is cooled. That is, two cooling routes are formed.
  • the cooling fan unit 3 provided in the upper part of the subrack 2 takes in the cooling air 9 from the intake port 6 of the filter unit 4 formed in the lower part of the subrack 2.
  • the discharge port is formed in the upper surface and the back surface (FIG. 3B). Therefore, the function of branching the cooling air route in two is included.
  • the hatched portion in FIG. 3B indicates the discharge port.
  • the fan unit 3 has an exhaust port 7 formed on the back side of the sub-rack 2. Radial fans 8 a and 8 b are arranged inside the subrack 2.
  • a front card 10 is disposed in front of the sub-rack 2 having a fan unit 3 as an electronic cooling component.
  • a back card 11 is disposed on the back of the sub-rack 2 with the back board 5 interposed therebetween. That is, the backboard 5 functions as a partition plate, but forms a cooling route for guiding cooling air to the back card 11 side. Therefore, the front card 10 and the back card 11 are cooled with good balance. In other words, this electronic apparatus secures a well-balanced cooling route for cooling.
  • an intake port 6 is formed on the front side of the subrack 2 for intake of the radial fan 8.
  • the fan unit 3 has an exhaust port 7 formed on the back side.
  • the cooling air 9 by the radial fan 8 is sucked in horizontally from the lower intake port 6 of the subrack 2.
  • the cooling route 1 (R1) of the cooling air 9 is a path that passes through the gap between the internal modules 10m on the front card 10 side in the vertical direction and cools the internal modules 10m. Thereafter, the cooling air 9 flows in the horizontal direction from the inner side of the blades of the radial fan 8 to the outer side in the radial direction, and is discharged through the exhaust ports 7 formed on the back side and both side surfaces of the fan unit 3.
  • the cooling route 2 (R2) of the cooling air 9 passes through the gap between the internal modules 11m on the back card 11 side from the back side of the filter unit 4 through the lower part of the back board 5 in the vertical direction. This is a path for cooling the module 11m.
  • two routes of the cooling route 1 (R1) and the cooling route 2 (R2) are formed, but the present invention is not limited to this, and there may be three or more routes.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the arrangement of radial fans used in the electronic apparatus according to the present invention.
  • the fan unit 3 three cooling radial fans 8a and 8b are arranged on the front side and two on the rear side. That is, it has five radial fans 8a and 8b arranged in two rows in the front and rear.
  • the two front and rear rows of radial fans 8a and 8b are arranged in a staggered manner as shown in FIG. 4 in order to avoid interference between the exhaust rows flowing in the front and rear direction.
  • the air inlet is formed in the lower part of the housing that accommodates the plurality of electronic circuit cards
  • the air outlet is formed in the upper back of the housing
  • the upper side in the housing A subrack structure having two or more cooling routes is formed by laminating a plurality of electronic units each having a plurality of radial fans arranged therein.
  • the electronic device and the fan unit according to the present invention employ a configuration in which a plurality of radial fans are arranged separately in the front and rear. For this reason, it is possible to secure an air volume necessary for cooling the electronic device and the electronic component by arranging the plurality of radial fans while maintaining the thin structure of the fan unit. Further, with regard to the arrangement of the radial fans, mutual interference of exhaust from a plurality of radial fans is reduced.
  • the second effect is to cool the front card mounted on the front surface of the unit housing having the electronic cooling parts and the back card mounted on the back surface. Therefore, each cooling route is provided, and cooling air can be efficiently exhausted according to the ratio of the amount of heat exhausted between the front card side and the back card side.
  • the third effect is that the plurality of radial fans are optimally arranged in the front row and the rear row in accordance with the heat generation amount of the front card and the back card having electronic cooling parts.
  • the rear row radial fan mainly cools the rear card
  • the front row radial fan mainly cools the front card. Therefore, interference between the exhaust of the radial fan in the front row and the exhaust of the radial fan in the rear row is further reduced.
  • a fourth effect is that the electronic device cooling structure according to the present invention has a fan unit in the casing and a filter unit in the intake section. Thereby, it is not subject to thermal interference or thermal influence with other electronic devices mounted in the frame.
  • FIG. 5 is a plan view showing a modification of the fan unit used in the electronic apparatus according to the present invention.
  • the difference between the modification shown in FIG. 5 and the fan unit shown in FIG. 4 is that openings 15 are formed on both side surfaces of the front row of the fan unit 3.
  • a louver 13 that controls the direction of the cooling air is formed in a part of the opening 15.
  • the louver 13 has an angle along the desired wind direction. As a result, the cooling air 9 passes smoothly through the gap between the side surface of the fan unit 3 and the side plate of the subrack 2.
  • FIG. 6 is a plan view showing another modified example of the fan unit used in the electronic apparatus according to the present invention.
  • the difference between the modification shown in FIG. 6 and the fan unit shown in FIG. 5 is that partition plates 14 are arranged between the rows of the front and rear radial fans 8.
  • the rear-row radial fan 8b is a point where the side openings 15 are excluded.
  • the rear row radial fan 8b exhausts only to the back side of the electronic device, and interference with the side exhaust from the front row radial fan 8a can be further avoided.
  • FIG. 7 is a plan view showing still another modified example of the fan unit used in the electronic apparatus according to the present invention.
  • the difference between the modification shown in FIG. 7 and the fan unit shown in FIG. 6 is that a partition substantially parallel to the side surface is provided between the radial fans 8a and 8b. Thereby, it is possible to prevent the cooling air 9 from interfering with each other.
  • the cooling structure of the electronic device according to the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various configurations are possible from the configuration of the above embodiment. Modifications and changes are also included in the scope of the present invention. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-327394 filed on Dec. 24, 2008, the entire disclosure of which is incorporated herein.
  • the present invention can be used for cooling card-like electronic circuit cards such as printed wiring boards and blade servers.

Abstract

　収容効率及び冷却効率の高い電子装置を提供する。当該電子装置は、複数の電子回路カード１０、１１を収容する筐体の前面下部に吸気口６を形成し、筐体の背面上部に排気口７を形成し、筐体内の上側に複数のラジアルファン８を配列した電子ユニットを複数段積層した。そのため、ファンユニットの薄型構造を維持しつつ複数のラジアルファンの配設によって、電子装置や電子部品の冷却に必要な風量の確保が可能である。また、ラジアルファンの配列については、複数のラジアルファンからの排気の相互干渉を軽減することができる。

Description

電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法
　本発明は、複数の電子回路カードを収容する電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法に関する。
　図８Ａは、本発明に関連する無線基地局装置の概略構造の正面図である。図８Ｂは、図８Ａの側面図である。なお、側面図には、冷却ファンによって発生する冷却風２２の流れを付記した。
　屋内設置の無線基地局装置は、装置フレーム１６内に、サブラック１７（シェルフ）が収容されている。装置フレーム１６は、オープンラック構造である。サブラック１７は、多数のカード型電子部品を支持する。無線基地局装置では、近年特に高実装化が進んでいる。そのため、多数の電子部品から発生する熱をいかに効率的に排出して、当該電子部品を冷却するかが重要な課題となっている。
　図８Ａ、Ｂに示した無線基地局装置の冷却構造について説明する。
　装置フレーム１６内には、複数のサブラック１７が積層されている。サブラック１７は、電子回路カード１７ｃを支持する。電子回路カード１７ｃは、多数の内部モジュール１７ｍを搭載している。また、装置フレーム１６内には、冷却ファンユニット１８がサブラック１７に付属して配置されている。冷却ファンユニット１８は、内部モジュール１７ｍを冷却する。
　図８Ａ、Ｂに示した無線基地局装置は、複数のサブラック１７に共通にファンユニット１８を配設している。これにより、装置フレーム１６内でのサブラック１７の実装数を上げている。ファンユニット１８には、一般的に軸流ファン２１が採用されている。軸流ファン２１では冷却風２２が軸方向を向く。冷却風２２は上部に排気される。このような冷却風２２の向きは、サブラック１７の配置に大きな影響を与える。一方、冷却風２２の向きは、ファンユニット１８に寸法上の制約を与えている。
　図８Ａ、Ｂに示した無線基地局装置では、中段のサブラック１７と上段のサブラック１７との間に、冷却風２２の流路を形成する仕切板２０が斜めに配設されている。これにより、軸流ファン２１の採用により生ずる干渉（中段のファンユニット１８の排気と上段のファンユニット１８の吸気との干渉）を避ける。上段のファンユニット１８からの冷却風２２は、オープンラック構造の装置フレーム１６の上部から排気される。また、仕切板２０によって遮られた冷却風２２は、装置フレーム１６の背面側に排気される（例えば、特許文献１参照）。
　冷却構造に関連する技術の一例が特許文献２～６に記載されている。
　特許文献２の電気機器の放熱構造は、筐体の内部空間に複数の発熱体が設置される電気機器の放熱構造である。当該放熱構造は、筐体が内部空間を複数の区画に分割する仕切り材を備える。当該放熱構造は、複数の区画ごとに放熱手段が設置される。
　特許文献２の電気機器の放熱構造によれば、筐体内を複数の区画に分割して各区画に発熱体を配置し、区画ごとに放熱ファン等の放熱手段を備える。そのため、筐体内に複数の発熱体となる装置等が設置される場合、複数の発熱体の熱干渉を少なくして効率良い放熱が可能となる。また、発熱体である装置自体が放熱用の個別の放熱手段を備える場合は、この放熱手段からの排気を筐体外に直接排気することで、より効率を高めることができる。
　特許文献３の電子装置は、電子部品を支持するシェルフと、当該シェルフの上部に配設され電子部品を冷却するファンユニットとを収容する装置筐体を備える電子装置である。ファンユニットは、ユニット筺体と、複数のラジアルファンとを備える。ユニット筺体は、下面に形成された吸気口と後面及び少なくとも一方の側面に形成された排気口とを有する。ラジアルファンは、ユニット筐体内に前後に分けて配設される。
　特許文献３の電子装置によれば、複数のラジアルファンを前後に分けて配設している。そのため、ファンユニットの薄型構造を維持しつつ複数のラジアルファンの配設によって、電子装置や電子部品の冷却に必要な風量の確保が可能である。また、排気口を背面側及び側面に形成したことにより、複数のラジアルファンからの排気の相互干渉が軽減される。
　特許文献４の電気除湿機は、送風ファンと、円板状の吸湿素子と、駆動手段と、循環経路と、循環用ファンと、隔壁と、バイパス孔と、第１ルートと、第２ルートとを備える。送風ファンは、本体内部に配設される。送風ファンは、本体の吸気口から外部の空気を吸い込み、本体の排気口から空気を排気する。吸湿素子は、送風ファンの上流側に回転自在に設けられる。吸湿素子は、吸気口から吸い込まれた空気に含まれる水分を吸湿する。駆動手段は、吸湿素子を回転させる。循環経路は、吸湿素子に吸湿された水分を取り除く。循環経路は、吸湿素子の一部に加熱手段で加熱された空気を通過させる。循環経路は、吸湿素子から放湿させた後、この水分を含んだ空気を熱交換器にて冷却して空気中の水分を除去し、再び加熱手段に送って加熱する。循環用ファンは、循環経路中に設けられる。循環用ファンは、循環経路に空気の流れを発生させる。隔壁は、本体内部を送風ファンによる送風方向に対して上流側部分と下流側部分とに区画する。バイパス孔は、隔壁に形成された吸湿素子に連通する連通孔と吸湿素子をバイパスする。第１ルートは、送風ファンの回転により、吸気口から吸い込まれた空気を吸湿素子及び連通孔に通して空気中の水分を吸湿した後、排気口より排気する。第２ルートは、送風ファンの回転により吸気口から吸込まれた空気を熱交換器及びバイパス孔に通して熱交換器を冷却した後、排気口より排気する。
　特許文献４の電気除湿機によれば、本体内部を送風ファンによる送風方向に対して上流側部分と下流側部分とに隔壁で区画している。この隔壁に、吸湿素子に連通する連通孔と吸湿素子をバイパスするバイパス孔とを設けている。送風ファンの回転により、吸気口から吸い込まれた空気を吸湿素子及び連通孔に通して空気中の水分を吸湿した後、排気口より排気する第１ルートを形成している。送風ファンの回転により、吸気口から吸込まれた空気を熱交換器及びバイパス孔に通して熱交換器を冷却した後、排気口より排気する第２ルートを形成している。そのため、送風ファンの回転数の増加や本体内部の負圧の上昇を生じることなく、大風量を得ることができる。さらに、排気口より大風量の風が吹き出されるので、洗濯物を素早く乾燥させることができる。
　特許文献５の冷却装置は、複数のファンと風向を決定する複数のル－バとを備えた電子装置を収容する冷却装置である。当該冷却装置は、複数のル－バの傾き角度を変更する手段と、架内の温度分布を検知する複数の温度センサと、複数の温度センサが検出する架内の温度分布より複数のル－バの傾き角度を決定する制御装置とを備える。
　特許文献５の冷却装置によれば、ル－バまたはファンの傾き制御により、冷却装置内の風向きと風量が架内の過熱部温度を低めるように調整される。また、風車式のフィンは電子装置基板の発熱部を局部的に放熱する。また、冷却装置が収容する電子装置基板に半導体集積回路チップと放熱フィンとを搭載したプリント基板を積層することにより、半導体集積回路チップの実装密度が向上する。また、電子装置基板とプリント基板間を異方性導電ゴムにより電気的に接続したり、基板間をフォトカプラにより結合したりすることにより、基板間接続用のピン、ソケット類の数が低減される。
　特許文献６の空冷電子機器装置は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration）パッケージ等の発熱体を有する空冷電子機器装置である。当該空冷電子機器装置は、発熱体を冷却するための空気の流路を二系統以上設ける。当該空冷電子機器装置は、流路内に夫々冷却用ファンを配置している。冷却用ファンは流路に沿って設置された発熱体間に設ける。
　特許文献６の空冷電子機器装置によれば、筐体内に二系統以上の流路を備える。当該空冷電子機器装置は、発熱体の間に冷却用ファンを設けたり、冷却流路出口を下方に設置したり、冷却用ファン同士を離したり、筐体を二重構造としている。これにより、筐体内の風温上昇を効率良く低減でき、発熱体の温度分布を均一にし、ファン動力を低減することができ、筐体全体の騒音を低減するのに有効である。
特開２００５－５０９８９号公報 特開２００６－１４０４１５号公報 特開２００６－２６１２７２号公報 特開２００８－７３６８８号公報 特開平５－１２６３５２号公報 特開平６－３０１４５０号公報
　しかしながら、図８Ａ、Ｂに示した無線基地局装置では、サブラック１７間を仕切る仕切板２０が、装置フレーム１６におけるサブラック１７の収容効率を低下させるという問題がある。
　また、近年、省スペース化が要求されている無線基地局装置内に収容されるサブラック１７の収容効率は、冷却構造に左右される。
　無線基地局装置には、サブラック１７間に風向板が設けられている。これにより、装置間の熱の干渉や装置の下部に実装されたサブラック１７の影響による、上部に実装されたサブラック１７の温度上昇などを回避している。しかし、下から上への冷却ルートであったため、適切な構造の冷却構造が得られない。したがって、サブラック１７の収容効率が高められないという問題があった。
　特許文献２記載の発明は、ファンが筐体の背面に設けられている。そのため、背面に排出された排気を排出するためのダクトが必要とある。その分だけサイズが大きくなるか、設置時に背面側にスペースを必要とする。
　特許文献３記載の発明は、前面及び背面に吸気口を有するため内部で乱流が発生して排気効率が低下する。
　特許文献４記載の発明は、筐体の上側に排気口がある。そのため、筐体を積層すると排気口を塞いでしまう。
　特許文献５記載の発明は、ルーバの向きを角度調整するためのモータが必要である。その分だけ装置が大型化しコストがかかってしまう。
　特許文献６記載の発明は、軸流ファンを用いて冷却している。そのため、特許文献１と同様の問題が生じる。
　そこで、本発明の目的は、収容効率及び冷却効率の高い電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法を提供することにある。
　本発明の第１の装置は、複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列した電子ユニットを複数段積層したことを特徴とする。
　本発明の第１の構造は、複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列することにより、二つ以上の冷却ルートを備えたことを特徴とする。
　本発明の第１の方法は、複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列することにより、二つ以上の冷却ルートを形成することを特徴とする。
　本発明によれば、収容効率及び冷却効率の高い電子装置、サブラック構造及び冷却ルート形成方法の提供を実現することができる。
本発明に係る電子装置としての屋内型の無線基地局装置の一実施の形態を示す正面図である。 図１Ａの側面図である。 図１Ａ、Ｂに示した無線局基地装置に用いられる電子ユニットとしてのサブラックの一実施の形態を示す平面図である。 図２Ａの正面図である。 図２Ａの側面図である。 図１Ｂに示した無線局基地装置のサブラックの側面透視図である。 フィルタユニットの外観斜視図である。 本発明に係る電子装置に用いられるラジアルファンの配置の説明図である。 本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットの変形例を示す平面図である。 本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットの他の変形例を示す平面図である。 本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットのさらに他の変形例を示す平面図である。 本発明に関連する無線基地局装置の概略構造の正面図である。 図８Ａの側面図である。
＜特　徴＞
　本発明に係る電子装置は、屋内型の無線通信基地局のサブラックを形成する冷却構造に関する。
　サブラックの上部には冷却用のファンユニットを設けている。そのファンユニットは、サブラックの下部に形成されたフィルタユニットの吸気口から冷却風を取り入れる。ファンユニットは、背面側に形成された排気口を有するサブラックと、サブラック内部に最適配列されたラジアルファンとを有する。また、バックボードを挟んで、電子冷却部品を有するサブラック前面に配置された前面カードとサブラックの背面に配置された背面カードの冷却を行うためのバランスの良い冷却ルートを確保することを特徴とする。
＜構　成＞
　図１Ａは、本発明に係る電子装置としての屋内型の無線基地局装置の一実施の形態を示す正面図である。図１Ｂは、図１Ａの側面図である。
　無線基地局装置は、オープンラック構造の装置フレーム１を有する。装置フレーム１内には、多段に積層されたサブラック２が実装されている。
　図２Ａは、図１Ａ、Ｂに示した無線局基地装置に用いられる電子ユニットとしてのサブラックの一実施の形態を示す平面図である。図２Ｂは、図２Ａの正面図である。図２Ｃは、図２Ａの側面図である。
　サブラック２は、複数（図では１６枚であるが限定されない。）の前面カード１０、及び背面カード１１を縦に収容する筐体を有する。前面カード１０、及び背面カード１１は、電子回路カードである。前面カード１０と背面カード１１とを遮るようにバックボード５が配置されている。バックボード５の下端部と筐体の底面との間に隙間が形成されている。筐体の前面下部に吸気口６を形成している。筐体の背面上部に排気口７を形成している。筐体内の上側に複数（図では５台であるが限定されない。）の前列ラジアルファン８ａ、及び後列ラジアルファン８ｂを配列している。
　ラジアルファン８ａ、８ｂは、前面側及び背面側にほぼ二列に配列されている。
　また、図３Ａは、図１Ｂに示した無線局基地装置のサブラックの側面透視図である。図３Ｂは、フィルタユニットの外観斜視図である。
　ファンユニット３は、電子冷却部品である。ファンユニット３による前面カード１０の冷却については、冷却用の空気が、サブラック２の前面下部に設けた吸気口６から導入される。当該冷却用の空気は、フィルタユニット４の前側から前面側の上下グリルを通過する。さらに当該冷却用の空気は、ファンユニット３の前列ラジアルファン８ａにより、サブラック２の背面上部の排気口７から排出される。これにより、前面カード１０は冷却される。ここで、上下グリルとは、前面カード１０または背面カード１１の挿抜を容易にするためのレールが用意されている下側プレートを下グリルとし、上側プレートを上グリルとする。すなわち、カードの直上下のプレートのことである。
　一方、背面カード１１の冷却については、冷却用の空気がサブラック２の前面下部に設けた吸気口６から導入される。当該冷却用の空気は、フィルタユニット４の後側からバックボード５の下部を通る。当該冷却用の空気は、背面側の上下グリルを通過する。さらに当該冷却用の空気は、ファンユニット３の後列ラジアルファン８ｂにより、サブラック２の背面上部の排気口７から排出される。これにより、背面カード１１は冷却される。
　すなわち、二つの冷却ルートを形成している。
＜動　作＞
　本発明に係る電子装置の動作について説明する。
　サブラック２の上部に設けられた冷却用のファンユニット３は、サブラック２の下部に形成されたフィルタユニット４の吸気口６から冷却風９を取り入れる。このフィルタユニット４は、排出口が上面及び背面に形成されている（図３Ｂ）。そのため、冷却風のルートを二つに分岐する機能も含んでいる。ちなみに、図３Ｂにおけるハッチング部分が排出口を示している。
　ファンユニット３は、サブラック２の背面側に排気口７が形成されている。サブラック２の内部にラジアルファン８ａ、８ｂが配置されている。電子冷却部品としてのファンユニット３を有するサブラック２の前面に前面カード１０が配置されている。バックボード５を挟んでサブラック２の背面に背面カード１１が配置されている。つまり、バックボード５は仕切板として機能しつつも、背面カード１１側に冷却風を導く冷却ルートを形成している。そのため、前面カード１０及び背面カード１１がバランス良く冷却される。すなわち、本電子装置は、冷却を行うためのバランスの良い冷却ルートを確保している。
　図３Ａに示すサブラック２の下側には、ラジアルファン８の吸気のために、サブラック２の正面側に吸気口６が形成されている。ファンユニット３には、背面側に排気口７が形成されている。
　ラジアルファン８による冷却風９は、サブラック２の下部の吸気口６から水平方向に吸気される。当該冷却風９の冷却ルート１（Ｒ１）は、前面カード１０側の内部モジュール１０ｍの間の隙間を垂直方向に通過し、内部モジュール１０ｍを冷却する経路である。その後、冷却風９は、ラジアルファン８の羽根の内側からその半径方向外側に水平方向に流れ、ファンユニット３の背面側及び両側面に形成された排気口７を経由して排出される。
　また、当該冷却風９の冷却ルート２（Ｒ２）は、フィルタユニット４の背面からバックボード５の下部を通って、背面カード１１側の内部モジュール１１ｍの間の隙間を垂直方向に通過し、内部モジュール１１ｍを冷却する経路である。
　本実施の形態では、冷却ルート１（Ｒ１）及び冷却ルート２（Ｒ２）の２経路形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３経路以上あってもよい。
　図４は、本発明に係る電子装置に用いられるラジアルファンの配置の説明図である。
　ファンユニット３は、前面側に３台及び背面側に２台の冷却ラジアルファン８ａ、８ｂが並べられている。すなわち、前後の２列に配置された５台のラジアルファン８ａ、８ｂを有している。前後の２列のラジアルファン８ａ、８ｂは、前後方向に流れる排気の列相互間の干渉を避けるために、図４に示すように互いに千鳥状に配置されている。
＜効　果＞
　以上説明したように、本発明に係る電子装置においては、複数の電子回路カードを収容する筐体の下部に吸気口を形成し、筐体の背面上部に排気口を形成し、筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列した電子ユニットを複数段積層することで、二つ以上の冷却ルートを備えたサブラック構造を形成している。これにより、以下に記載するような効果を奏する。
　第１の効果は、本発明に係る電子装置及びファンユニットでは、複数のラジアルファンを前後に分けて配設した構成を採用した。そのため、ファンユニットの薄型構造を維持しつつ複数のラジアルファンの配設によって、電子装置や電子部品の冷却に必要な風量の確保が可能である。また、ラジアルファンの配列については、複数のラジアルファンからの排気の相互干渉が軽減されることである。
　第２の効果は、電子冷却部品を有するユニット筐体の前面に実装される前面カードと背面に実装される背面カードとを冷却する。そのため、それぞれの冷却ルートを有しており、それぞれ前面カード側と背面カード側との排熱量の割合に応じた冷却風の効率的な排気が可能になることである。
　第３の効果は、複数のラジアルファンは、電子冷却部品を有する前面カード、背面カードの発熱量に合わせて、前列と後列に最適配置されている。後列のラジアルファンは、主として背面カードの冷却を行い、前列のラジアルファンは主として前面カードの冷却を行う。そのため、前列のラジアルファンの排気と後列のラジアルファンの排気との干渉が更に軽減されることである。
　第４の効果は、本発明に係る電子装置の冷却構造では、筐体内にファンユニット及び吸気部にフィルタユニットを有する。これにより、フレーム内に実装される他の電子装置との熱干渉や熱影響を受けないことである。
　以下、本発明に係る電子装置の変形例について述べる。
＜変形例１＞
　図５は、本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットの変形例を示す平面図である。
　図５に示した変形例と図４に示したファンユニットとの相違点は、ファンユニット３の前列の両側面に開口１５が形成されている。さらに当該開口１５の一部には、冷却風の風向を制御するルーバ１３が形成されている。ルーバ１３には、所望の風向に沿う角度が設定されている。これにより、ファンユニット３の側面とサブラック２の側板との間の隙間を、冷却風９がスムーズに通過する。
＜変形例２＞
　図６は、本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットの他の変形例を示す平面図である。
　図６に示した変形例と図５に示したファンユニットとの相違点は、前後のラジアルファン８の列の間に仕切り板１４を配設している。そして、後列ラジアルファン８ｂについては、側面の開口１５を除いている点である。
　これによって、後列ラジアルファン８ｂは、電子装置の背面側にのみ排気し、前列ラジアルファン８ａからの側面排気との干渉を更に回避することができる。
＜変形例３＞
　図７は、本発明に係る電子装置に用いられるファンユニットのさらに他の変形例を示す平面図である。
　図７に示した変形例と図６に示したファンユニットとの相違点は、ラジアルファン８ａ、８ｂの間に側面とほぼ平行な仕切りを設けている。これにより、相互間での冷却風９の干渉が発生しないようにすることができる。
　以上、本発明をその好適な実施態様に基づいて説明したが、本発明に係る電子装置の冷却構造は、上記実施態様の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施態様の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
　この出願は、２００８年１２月２４日に出願された日本出願特願２００８－３２７３９４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本発明は、プリント配線基板やブレードサーバ等のカード状の電子回路カードの冷却に利用できる。
１　　装置フレーム
２　　サブラック
３　　ファンユニット
４　　フィルタユニット
５　　バックボード
６　　吸気口
７　　排気口
８　　ラジアルファン
８ａ　　前列ラジアルファン
８ｂ　　後列ラジアルファン
９　　冷却風
１０　　前面カード（電子回路カード）
１１　　背面カード（電子回路カード）
１０ｍ、１１ｍ、１７ｍ　　内部モジュール
１３　　ルーバ
１４　　風向板
１５　　開口
１６　　装置フレーム
１７　　サブラック
１７ｃ　　電子回路カード
１８　　ファンユニット
２０　　仕切板
２１　　軸流ファン
２２　　冷却風

Claims (10)

  1. 　複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列した電子ユニットを複数段積層したことを特徴とする電子装置。
  2. 　前記ラジアルファンを前面側及び背面側に配列したことを特徴とする請求項１記載の電子装置。
  3. 　前記筐体の前面側の電子回路カード群と背面側の電子回路カード群とを仕切板で仕切ったことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  4. 　前記ラジアルファンを千鳥状に配列したことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  5. 　前記筐体の両側面の前面側に排気口を形成すると共に、前記排気口にルーバを設けたことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  6. 　前記ラジアルファンを千鳥状に配列し、前記筐体の両側面に排気口を形成すると共に、前記排気口の一部にルーバを設け、前面側のラジアルファンと背面側のラジアルファンとを他の仕切り板で仕切ったことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  7. 　前記ラジアルファンを千鳥状に配列し、前記筐体の両側面に排気口を形成すると共に、前記排気口の一部にルーバを設け、前面側のラジアルファンと背面側のラジアルファンとを前面とほぼ並行な他の仕切り板で仕切ったことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  8. 　前記ラジアルファンを千鳥状に配列し、前記筐体の両側面に排気口を形成すると共に、前記排気口の一部にルーバを設け、前記ラジアルファンを側面とほぼ並行な他の仕切り板で仕切ったことを特徴とする請求項２記載の電子装置。
  9. 　複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列することにより、二つ以上の冷却ルートを備えたことを特徴とするサブラック構造。
  10. 　複数の電子回路カードを収容する筐体の前面下部に吸気口を形成し、前記筐体の背面上部に排気口を形成し、前記筐体内の上側に複数のラジアルファンを配列することにより、二つ以上の冷却ルートを形成することを特徴とする冷却ルート形成方法。
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