| 【発明の名称】 |
自然空冷電子機器筐体 |
| 【発明者】 |
【氏名】加茂谷 嘉泰
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| 【要約】 |
【課題】発熱体の温度分布に着目し、温度差を有効に生かした煙突効果を持つ自然空冷の電子機器筐体を得る。
【解決手段】四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部を排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の筐体において、内部に収容する相対的に大きな発熱体を筐体の上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する構造とした。更に、筐体の内部に収容する発熱体を、その相対的な発熱量の大きいものから小さいものを、順次対応して、ダクト形状筐体の上部から下部に配置した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部を排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の筐体において、上記内部に収容する相対的に大きな発熱体を上記筐体の上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する構造とすることを特徴とする自然空冷電子機器筐体。
【請求項２】 内部に収容する発熱体を、その相対的な発熱量の大きいものから小さいものを、順次対応して、ダクト形状筐体の上部から下部に配置したことを特徴とする請求項１記載の自然空冷電子機器筐体。
【請求項３】 ダクト形状筐体の内部に、＋極放電体と、−極吸電板とを設けたことを特徴とする請求項１記載の自然空冷電子機器筐体。
【請求項４】 全体ダクト形状筐体の一部を横断する形状の部分ダクトを設けて、該部分ダクトを内部に発熱体を有する基板の、該発熱体を覆うよう装着し、上記全体ダクト形状の上下方向とは方向が異なる水平方向に挿抜する構造とし、挿入時には上記部分ダクトを含めて、全体ダクト形状筐体を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の自然空冷電子機器筐体。
【請求項５】 各部分ダクトは、それぞれ放熱対象である内部発熱体のみを分離して独立に覆う構造とし、挿入後は上記それぞれの放熱対象毎に上下方向の全体ダクト形状筐体を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の自然空冷電子機器筐体。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品を内蔵した筐体の自然空冷のための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、例えば、実開昭５７−１２５５９４号公報に示された従来の電子機器筐体の構造を示す斜視図である。図において、１は筐体架で、２は筐体架１内部に搭載された発熱ユニット、３は発熱ユニット２から鉛直上方へ伸びているエアダクト、４はエアダクト３の開口部、５はエアダクト４内を流れ出る空気の風向きを示す矢印である。
【０００３】次に、動作について説明する。発熱ユニット２内部に実装された電子部品（図示せず）で発生した発熱は、発熱ユニット２内部の空気に伝わる。受熱して浮力がついた暖かい空気は、エアダクト３の内部を通って開口部４から矢印５の向きに進み、筐体架１外へ放出される。これにより、発熱ユニット２内部の電子部品で発生した発熱は外部へ放熱される。
【０００４】つまりこの放熱方法は、ファンを使用しない通風方式の自然空冷放熱であるが、この暖かい空気が流れる力、つまり通風力が大きいほど放熱性能は高くなる。通風力は空気温度とエアダクト３の長さに比例するが、これを煙突効果という。図５は、エアダクト３を長くして通風力を大きすることをねらったものである。
【０００５】なお、第２の従来例として、特開昭６１−１５３９９号公報によれば、筐体内に多数の発熱体を持つ基板を収容する場合、空基板部分による放熱効果の低下を防ぐため、ダミーの発熱体を入れる構造が示されている。しかし、このために余分な電力を消費することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子機器筐体は上記のように構成されており、使用電力や騒音やスペースの制約からファンを用いた強制風冷が出来ない場合に、有効な煙突効果があるダクト構造を用いながら、発熱体をひとかたまりとしてしかとらえていない。自然空冷の場合、下から上への通風の力は、上下の空気温度差とダクトの長さで決まる。しかし上記構成であると、発熱体の内部に温度差があっても、それらが混ざり合ってしまい、発熱体部分で内部温度が平均化して、煙突効果を有効に生かしていないという課題があった。
【０００７】この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、発熱体の温度分布に着目し、温度差を有効に生かした煙突効果を持つ自然空冷の電子機器筐体を得ることを目的とする。また、発熱体を基板に実装して、この基板を筐体に挿入形式で実装する構成をとる場合に、発熱体を分離して集中的に煙突効果が形成できる筐体を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る自然空冷電子機器筐体は、四辺を覆い、下部を空気吸入口、上部を排出口として、内部に発熱体を収容するダクト形状の筐体において、内部に収容する相対的に大きな発熱体を筐体の上部に、相対的に小さな発熱体を下部に収容する構造とした。
【０００９】また更に、基本構造に加えて、筐体の内部に収容する発熱体を、その相対的な発熱量の大きいものから小さいものを、順次対応して、ダクト形状筐体の上部から下部に配置した。
【００１０】また更に、基本構造に加えて、ダクト形状筐体の内部に、＋極放電体と、−極吸電板とを設けた。
【００１１】また更に、基本構造に加えて、全体ダクト形状筐体の一部を横断する形状の部分ダクトを設けて、この部分ダクトを内部に発熱体を有する基板の、発熱体を覆うよう装着し、全体ダクト形状の上下方向とは方向が異なる水平方向に挿抜する構造とし、挿入時にはこの部分ダクトを含めて、全体ダクト形状筐体を形成するようにした。
【００１２】また更に、基本構造に加えて、各部分ダクトは、それぞれ放熱対象である内部発熱体のみを分離して独立に覆う構造とし、挿入後はそれぞれの放熱対象毎に上下方向の全体ダクト形状筐体を形成するようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．自然空冷であって、他の補助的な力を用いないで効果的に煙突効果を十分に生かした望ましい構成を説明する。図１は、本実施の形態における電子機器筐体の構成を示す斜視図であり、内部構成が判りやすいように一部を切り欠いて示している。図において、６は自然空冷電子機器筐体で、７は自然空冷電子機器筐体６の外側のケース、８は自然空冷電子機器筐体６の下部に設けた空気取り入れ口、９は自然空冷電子機器筐体６の上部に設けられた空気排出口で、共に小さな孔の集合体からできている。１０は自然空冷電子機器筐体６内部に収容された、電子部品が搭載されたプリント基板、１１はプリント基板１０に実装された発熱体でもある電子部品、１２は電子部品１１の発熱を伝導するヒートシンク、１３はヒートシンク１２の熱を放熱するためのダクトで、主な発熱体であるヒートシンクを取り囲むように設けられている。１６は空気の通風方向を示している。図１の構成で、ヒートシンク１２は複数有り、この場合は下から上への通風方向１６に対応して、下から上へ、順次発熱量が大きなものであるよう配置されている。図では、ヒートシンクの大きさが、発熱量の大きさを表している。
【００１４】この構成による筐体の通風動作を説明する。電子部品１１による発熱はヒートシンク１２に伝えられ、空気取り入れ口８からの空気は、通風の風下にいくに従ってより大きい発熱量のヒートシンク１２が配置されているので、ダクト１３で囲まれて順次、放熱による浮力を得て加速され、上方の空気排出口９から排出される。こうして自然風冷でありながら十分な通風力を得て、高い煙突効果が得られる。ダクト１３は、放熱が必要な部分のみを囲って浮力を与える構造としており、従って例えばプリント基板の他の発熱が少ない部分の空気と混ざって通風効率が低下することを防いでいる。
【００１５】なお図１の構成では、ダクト１３を電子機器筐体６の内部に設けたが、もちろんダクト１３を電子機器筐体６の外側に設ける構成としてもよく、その場合にも自然空冷の効果は全く変わらない。
【００１６】実施の形態２．発熱量の大きい電子部品の発熱だけでは必要な通風力を得ることができない場合に、先の実施の形態とは異なる工夫をした構成を説明する。図２は、本実施の形態における電子機器筐体の構成を示す斜視図であり、内部構造が分かりやすいように一部を切り欠いて示している。６〜１６は先の実施の形態１における同番号を付与した要素とそれぞれ同じものである。その他の要素として、１７は発熱量の大きな部品で、１８はその発熱部品１７に実装された熱伝導部材、１９は一端を熱伝導部材１８に固定されてダクト１３側に熱を伝えるヒートパイプ、２０はヒートパイプ１９の他端に取り付けられたヒートシンクであり、発熱部品１７の発熱をダクト１３内で放熱する。２３はダクト１３内に取り付けられた＋極放電線、２４はダクト１３内に＋極放電線２３の上方に取り付けられた−極吸電板であって、それぞれ空気が通る孔が開けられている。
【００１７】次に、通風動作について説明する。プリント基板１０に給電すると、プリント基板１０上に実装された発熱量の大きい電子部品１１は発熱し、ヒートシンク１２に伝導し、周囲の空気に熱が伝わる。それとともに、＋極放電線２３と−極吸電板２４にも給電される。すると、ヒートシンク１２から受熱して浮力がついた暖かい空気は、＋極放電線２３と−極吸電板２４の間で生じるマイナスイオン風の力で加速され、ダクト１３の内部を通って矢印で示される通風方向１６の方向に上昇し、ダクト１３の空気排出口１５、ケース７の空気排出口９を通過して自然空冷電子機器筐体６外へ排出される。
【００１８】つまり、エアダクト内の空気をマイナスイオン風の力で加速することで、発熱量の大きい電子部品の発熱だけでは足りない通風力をカバーすることができる。ダミーの発熱素子を付加することよりは少ない電力で効率よく通風力を増強できる。
【００１９】また、発熱量の大きい電子部品を全てエアダクトで囲むことが困難な場合は、エアダクトで囲まれていない発熱量の大きい電子部品にヒートパイプを取り付け、そのヒートパイプの他の一端にヒートシンクを取り付け、そのヒートシンクをエアダクト内に入れることによって、通風力を向上させることができ、発熱量の大きい電子部品の放熱を有効利用することができる。
【００２０】実施の形態３．先の実施の形態では、自然空冷電子機器筐体が１つの場合を説明した。ここでは多数のプリント基板を収容する大きな筐体において、発熱体の近辺で空気が混ざることなく煙突効果を保持し、かつ通常は通風方向とは垂直な方向にプリント基板を挿抜する構造に対処した構成を説明する。図３は、本実施の形態における電子機器筐体の構成を示す斜視図で、電子機器筐体６のケース７の中に、複数のプリント基板１０を水平方向に挿抜する。矢印２２は挿抜の方向を示す。通風は他の実施の形態と同様に図の下方から上方に抜ける。１３Ｃは、プリント基板１０に搭載された発熱体の周囲を囲む部分ダクトであり、電子機器筐体６に固定された補助ダクト１３Ｂと、プリント基板１０の挿入時には一体となり、全体としてダクト１３を形成する。
【００２１】この構成によれば、発熱体周辺での空気の滞留を防ぎ、かつ大規模な回路構成の全体放熱が効率よく可能となる。図でも明らかなように、補助ダクト１３Ｂがダクト１３の長さを長くして煙突効果を高めるだけでなく、隣接プリント基板間の空気の混入を防ぎ、ダクト断面積を小さくして通風力を高めている。また、他のプリント基板が抜き去られても、全体の放熱効果に影響することがない、優れた効果がある。なお、これら実施の形態の構成は、組み合わせて使用することもできる。
【００２２】大規模な電気回路を実現するために複数のプリント基板を用いる場合であって、それぞれの基板が内部に大きな発熱体を持つ場合の他の構成を説明する。図４は、本実施の形態における基板毎にダクト構造を採用した場合の構成を示す斜視図である。図において、６は１つのプリント基板毎に周囲を覆ってダクト形状にした電子機器筐体、２８は自然空冷電子機器筐体６に取り付けられたレールガイド凸部である。２９は自然空冷電子機器筐体６を複数実装するためのブックシェルフ形のシャーシ全体、３０はシャーシ２９の背面に取り付けられたバックボード、３１はバックボード上に実装されたコネクター、３２はバックボード３０を覆う金属板、３３はシャーシに取り付けられたレールガイド凹部である。
【００２３】このような構造にすることで、複数の自然空冷電子機器筐体６をシャーシ２９に実装することができ、かつ、自然空冷電子機器筐体６の（図示はしていない）コネクターが、電子機器筐体の挿入によってバックボード３０のコネクター３１に差し込まれる。大規模な電気回路を複数のプリント基板で構成して、かつ、それぞれの基板毎に分離した独立のダクト形状筐体によって発生発熱体毎の煙突効果が得られる。
【００２４】また、図４において、レールガイド凸部２８を、自然空冷電子機器筐体６の中にあるプリント基板１０の両端を露出させることで兼用し、かつ、自然空冷電子機器筐体６のコネクター（図示せず）をこのプリント基板１０上に実装すれば、自然空冷電子機器筐体６のコネクター（図示せず）とバックボード３０のコネクター３１との間の位置ずれを抑えることができ、自然空冷電子機器筐体６をシャーシ２９に取り付けやすくなるという効果も付加される。
【００２５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、発熱体をダクト形状で覆い、かつ、ダクトの上部に大きな発熱体を配置したので、空気の滞留をなくして煙突効果が高められる。
【００２６】また更に、イオン風を利用する構造としたので、更に、煙突効果が向上する。
【００２７】また更に、基板搭載の部分ダクトを設け、それが全体ダクトの一部を構成するようにしたので、煙突効果が損なわれずに、挿抜可能な構造がとれる効果が加わる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月１２日（１９９９．２．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２３２２８７（Ｐ２０００−２３２２８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年８月２２日（２０００．８．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３３６９４ |
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