JP4012091B2

JP4012091B2 - 電子装置の冷却構造及び情報処理装置

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Publication number: JP4012091B2
Application number: JP2003043105A
Authority: JP
Inventors: 悟山田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: US20040184233A1; JP2004252758A; US7154748B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファン等による強制空冷を必要とする基板ユニット等の電子装置の冷却構造に関し、例えば、大型サーバやディスクアレイ装置等における基板ユニット、その他の電子装置の冷却構造及びその冷却構造を備えた情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大型のサーバやディスクアレイ装置等の情報処理装置では、例えば、図１、図２、図３及び図４に示すように、ファン等による強制空冷構造が採用されている。図１はその冷却構造の分解斜視図、図２はその情報処理装置を前面側から見た外観図、図３はその情報処理装置を背面側から見た外観図、図４はその断面構造を示している。
【０００３】
この情報処理装置には例えば、直方体状の筐体２が設けられ、この筐体２の前部側にはフロントシェルフ４、その後部側にはバックシェルフ６が設けられている。各シェルフ４、６には個別に基板収納部８が設けられて複数の基板ユニット１２が着脱可能に取り付けられ、各基板収納部８はバックパネル１４によって前後に仕切られている。また、各基板収納部８の下側には複数のファンユニット１６が設置され、これらファンユニット１６の上流側にはフロントシェルフ４及びバックシェルフ６に共通の吸気用ダクト１８が設けられている。この吸気用ダクト１８には、フロントシェルフ４側に吸気口２０が設けられている。また、基板収納部８の上側には複数のファンユニット２２が設置され、これらファンユニット２２の下流側には、フロントシェルフ４及びバックシェルフ６に共通の排気用ダクト２４が形成され、この排気用ダクト２４には、バックシェルフ６側に排気口２６が設けられている。
【０００４】
この情報処理装置では、例えば、図４に示すように、ファンユニット１６、２２の各ファン２８を回転させると、吸気口２０から吸気用ダクト１８に冷却用空気Ｗが吸い込まれ、各基板収納部８を通過して排気用ダクト２４に導かれ、排出口２６から排出される。従って、各基板収納部８に収納された基板ユニット１２は、通過する冷却用空気Ｗによって冷却される。
【０００５】
このような強制空冷構造に関し、例えば、特許文献１が存在する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３２１４８号公報
【０００７】
この特許文献１では、その図２及び説明にあるように、バックパネルの上部側に設けた冷却ファンの回転により、フロントパネル側の下部側から筐体内に空気を導くとともに、筐体内の基板に設けた通気孔から筐体の上部側に空気を導くようにした冷却構造が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１〜４に示した情報処理装置は、バックパネル１４及び基板ユニット１２を垂直に配置するとともに、その上下側にファン２８を設けることにより、垂直方向に送風して冷却する構造であり、係る冷却構造は一般的なものである。このような冷却構造では、ラックマウント装置（１９インチラックのような標準ラックに搭載することを前提とした装置）の場合には、上下方向にどのような装置が設置されるか不明であるため、その設置空間を確保するには、上下方向に吸気口２０や排気口２６を設けることは適当でない。係る要請から、吸気用ダクト１８、排気用ダクト２４を形成する空間部が必要となる。
【０００９】
また、基板ユニット１２とファン２８との間の空間は基板ユニット１２の冷却効果に密接な関係があり、基板ユニット１２とファン２８との間に十分な間隔が確保されていない場合には、通過する冷却用空気Ｗの流れが妨げられるため、基板ユニット１２の位置により、風速の偏りが顕著になる。
【００１０】
このため、基板収納部８の上下側にファン２８を配置した冷却構造は、ファン２８の設置空間が無駄になるだけでなく、吸気用ダクト１８や排気用ダクト２４に基板ユニット１２間の風速の偏りを抑制するための空間（チャンバ）の確保が必要となる。このような空間の確保は、筐体２内の高さ方向の基板ユニット１２等の実装効率を低下させることになる。
【００１１】
ところで、ファン２８は、例えば、図５に示すように、回転羽根３２の回転軸部にモータ３４が取り付けられた構造である。このような軸流ファンでは、回転羽根３２の中心部分の風量が少なく、その中心部から直径方向に遠ざかるに従って風量が多くなる。即ち、軸流ファンの特性は、中心側領域Ａでは風速が小さく、外縁側領域Ｂでは風速が大きくなっている。このため、ファン２８の近傍ではその中心部と外縁部との風量の偏りが顕著となるので、ファン２８の吸気側には空間を確保することが、風速の偏りを防止する上で不可欠である。
【００１２】
係る風速の偏りを抑制しながら、実装効率を改善するという課題については、特許文献１に開示されておらず、特許文献１に開示の技術を参照しても、係る課題を解決することはできない。
【００１３】
そこで、本発明の第１の目的は、ファン等による強制空冷が必要な電子装置の冷却構造に関し、冷却能力を高めることにある。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、ファン等による強制空冷が必要な電子装置の冷却構造に関し、基板ユニットの実装効率を高めることにある。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、ファン等による強制空冷が必要な電子装置である情報処理装置に関し、冷却能力を高め、又は基板ユニットの実装効率を高めた情報処理装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した本発明の電子装置の冷却構造及び情報処理装置は、以下の通りである。
【００１７】
上記第１の目的又は第２の目的を達成するため、本発明の電子装置の冷却構造は、強制空冷が必要な電子装置の冷却構造であって、例えば、図６〜図２０に示すように、基板収納部１０６と、上流側ダクト（吸気側ダクト１１２）と、下流側ダクト（排気側ダクト１１６）と、排気手段（排気部１１８、ファン１２２）と、空気調整手段（空気調整板１２６）と、筐体ユニット（１３２）とを備えたものである。基板収納部は、１又は複数の基板ユニット１０８を着脱可能に収納する。上流側ダクトは、基板収納部に流す冷却用空気Ｗの上流側に設けられ、下流側ダクトは、上流側ダクトから前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流すものである。排気手段は、下流側ダクトを外気に開放する排気部１１８に設けられて強制的に空気を外気に放出させて前記基板収納部に前記冷却用空気を流すものである。そして、空気調整手段は、前記基板収納部と前記上流側ダクトとの境界部、又は前記基板収納部と前記下流側ダクトとの境界部の何れか一方に設置され、前記上流側ダクトから前記基板収納部の前記基板ユニットを通過する前記冷却用空気の空気量を調整する手段である。また、筐体ユニットは、前記下流側ダクトに着脱可能に設置され、前記冷却用空気を流す手段である。
【００１８】
このような構成によれば、排気手段の排気によって基板収納部の空気が強制的に外気に排出され、この結果、上流側ダクトから基板収納部を通して下流側ダクトに冷却用空気が流れ、この冷却用空気により、基板収納部内の基板ユニットが冷却される。この場合、排気手段は、下流側ダクトの排気部に設置されており、下流側ダクトを通して冷却用空気が基板収納部及び上流側ダクトから吸い出すように流れるので、基板ユニットの位置に無関係に、基板収納部には偏りのない風速が得られ、風速分布が均一化される。
【００１９】
そして、上流側ダクトから下流側ダクトに流れる冷却用空気が空気調整手段によって調整され、この空気調整手段の調整は、例えば、均一な風速分布に対し、空気孔の増減、その開口径の加減、空気孔の閉塞等により、風量の増減、風速又は風量分布の調整が可能である。その結果、高発熱量の基板ユニットに風量を集中させる等、効率的且つ最適な冷却が可能である。
【００２０】
また、この冷却構造によれば、高さ方向の冷却スペースは、排気手段及び上流側ダクトの高さによって実現されるので、基板収納部、上流側及び下流側ダクトの全体積に対して占める割合が小さく、冷却構造のコンパクト化を図ることができる。また、この冷却構造では、下流側ダクトの排気部に排気手段が設けられて冷却用空気を上流側ダクトから下流側ダクトに流すので、基板収納部の上下部にファンが設けられた従来の冷却構造に比較し、基板収納部の上部側の空間部を縮小でき、基板収納部の体積を大きくでき、基板ユニットの実装効率を高めることができる。
また、この電子装置の冷却構造では、筐体ユニットが下流側ダクトに着脱可能に設置され、その筐体ユニット内に高発熱量の電源装置等の被冷却物を収納可能にしたものである。このような構成によれば、基板ユニットの放熱ないし冷却とは別に、高発熱量の電源装置等を筐体ユニットで別個に冷却することができ、冷却効率を向上させることができるとともに、筐体ユニットを付加したことで、基板ユニット等の実装効率を高めることができる。また、下流側ダクトに筐体ユニットが設置されたことにより、基板収納部及び下流側ダクトに流れる冷却用空気の空気量が調整される。
【００２１】
上記第１の目的又は上記第２の目的を達成するためには、本発明の電子装置の冷却構造において、空気調整手段は、前記境界部に設置され、前記基板収納部に流れる前記冷却用空気の全空気量を調整し、又は設置される前記基板ユニットに応じて空気量を調整する構成としたものである。
【００２２】
即ち、この空気調整手段は、例えば、冷却用空気の通流面積を可変し又は異ならせることにより、冷却用空気の空気量を調整することが可能である。このようにすれば、排気手段の排気能力を変更することなく、通流面積を変更することで、基板収納部に設置される基板ユニットに対応して冷却用空気の風速又は風量分布や風量を調整し、最適且つ効率的な冷却風が得られる。なお、この空気調整手段は、配置される基板ユニットに対応して空気量を加減する調整手段としてもよい。
【００２３】
上記第１の目的又は上記第２の目的を達成するためには、本発明の電子装置の冷却構造において、前記排気手段は、前記冷却用空気の排気能力を変更可能にした構成としてもよい。即ち、前記冷却用空気の排気能力を変更すれば、その能力に応じた空気量が得られるので、最適な冷却効果を実現することができる。
【００２４】
上記第１の目的又は上記第２の目的を達成するため、本発明の電子装置の冷却構造において、前記下流側ダクト側の前記排気手段とは別個に前記筐体ユニットに排気手段（排気部１３８及びファン１４０）を備え、該排気手段により、前記筐体ユニットを通して前記冷却用空気を排気させる構成としもよい。
【００２５】
この電子装置の冷却構造では、筐体ユニット側に設置された排気手段により、筐体ユニット内に基板収納部及び下流側ダクトから冷却用空気が流れ込み、基板収納部に流れる冷却用空気の風量が補われる。
【００２６】
そして、上記第３の目的を達成するため、本発明の情報処理装置は、前記電子装置の冷却構造を備えて構成することができる。係る構成とすれば、基板ユニットの冷却効率及び実装効率を高めることができ、情報処理装置の小型化や基板ユニットの実装効率の向上による高機能化に寄与することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図６ないし図８は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の冷却構造を示し、図６は情報処理装置における冷却構造の分解斜視図、図７は係る冷却構造を備えた情報処理装置を前面側から見た斜視図、図８は係る冷却構造を備えた情報処理装置を背面側から見た斜視図である。
【００２８】
この情報処理装置には、メインエンクロージャとして例えば、金属材料で形成された直方体状の筐体１００が設けられ、この筐体１００の前部側には、第１の基板収納枠体としてフロントシェルフ１０２、また、その後部側には第２の基板収納枠体としてバックシェルフ１０４が設けられている。各シェルフ１０２、１０４には個別に基板収納部１０６が設けられ、各基板収納部１０６には電子装置等、各種の回路装置等を実装した１又は複数の基板ユニット１０８が着脱可能に収納される。各シェルフ１０２、１０４にはそれぞれガイド１０９が設けられており、このガイド１０９に案内されて基板ユニット１０８が各基板収納部１０６に装着される。この場合、フロントシェルフ１０２側では、その前部から基板ユニット１０８が収納され、また、バックシェルフ１０４側では、その後部から基板ユニット１０８が収納される。また、各シェルフ１０２、１０４の基板収納部１０６は、フロントシェルフ１０２の後部側に設置されたバックパネル１１０によって仕切られている。
【００２９】
基板収納部１０６の上流側にはフロントシェルフ１０２及びバックシェルフ１０４に共通に上流側ダクトとして吸気側ダクト１１２が形成されている。この吸気側ダクト１１２は、フロントシェルフ１０２側に設けられた第１の吸気部１１４を通して外気に開放されている。即ち、吸気部１１４は吸気の窓である。
【００３０】
また、基板収納部１０６の下流側には、フロントシェルフ１０２及びバックシェルフ１０４に共通に下流側ダクトとして排気側ダクト１１６が形成され、この排気側ダクト１１６は、バックシェルフ１０４に設けられた第１の排気部１１８を通して外気に開放されている。排気部１１８は排気のための窓である。この排気部１１８には、強制的に筐体１００内の空気を排出させて基板収納部１０６に冷却用空気Ｗを流す第１の排気手段として、例えば、軸流ファンからなる１又は複数のファン１２２が設置されている。この実施の形態では、３組のファン１２２が設置され、必要な容量の冷却用空気Ｗが確保されている。
【００３１】
そして、排気側ダクト１１６と基板収納部１０６とが接する第１の境界部１２４には、基板収納部１０６を通して排気側ダクト１１６に流れる冷却用空気Ｗを調整する空気調整手段として空気調整板１２６が各シェルフ１０２、１０４に設置されている。この場合、吸気側ダクト１１２と基板収納部１０６とが接する第２の境界部１２７側に空気調整板１２６を冷却用空気Ｗを調整する空気調整手段として設置してもよく、また、第１及び第２の境界部１２４、１２７の双方に設置してもよい。
【００３２】
各空気調整板１２６は、各シェルフ１０２、１０４と同様に金属材料板で構成され、例えば、図９に示すように、径大な複数の空気孔１２８、径小な複数の空気孔１３０が規則的に形成されている。図９は、空気調整板１２６の一例を示す平面図である。各空気調整板１２６に設けられた空気孔１２８、１３０に関し、径大な空気孔１２８は高発熱量の基板ユニット１０８Ａに対応させ、径小な空気孔１３０は低発熱量の基板ユニット１０８Ｂに対応させる等、各空気孔１２８、１３０と基板ユニット１０８Ａ、１０８Ｂとの位置関係は発熱量に応じて設定される。このように構成すれば、基板ユニット１０８Ａ、１０８Ｂ等の発熱量に対応した風量及び風速分布を形成して冷却用空気Ｗを基板収納部１０６に流すことができる。
【００３３】
また、排気側ダクト１１６には、電源ユニット等の基板ユニット１０８とは別個に強制空冷を行うサブユニットとしての１又は複数の筐体ユニット１３２が設置され、各筐体ユニット１３２は筐体１００の前面側から着脱可能に設置されている。この実施の形態では、５組の筐体ユニット１３２が設置されているが、１組の筐体ユニット１３２を設置し、前面側に生じる開口を塞ぐようにしてもよい。筐体ユニット１３２は例えば、図１０〜図１２に示すように構成されており、図１０は筐体ユニット１３２を前面側から示す斜視図、図１１は筐体ユニット１３２を下面側から示す斜視図、図１２は筐体ユニット１３２の縦断面図である。
【００３４】
この場合、各筐体ユニット１３２は角筒体であって、前部側が閉塞され、前面側の下面部には、排気側ダクト１１６に開放された第２の吸気部１３４が設けられている。この吸気部１３４は筐体ユニット１３２を排気側ダクト１１６に開放する窓である。この吸気部１３４の内部には吸気部１３４から冷却用空気ＷＢを強制的に筐体ユニット１３２内に取り込むファン１３６が設置されている。また、この筐体ユニット１３２の後部には、筐体ユニット１３２内の冷却用空気ＷＢを排出する第２の排気手段として排気部１３８、ファン１４０が設置されている。
【００３５】
そして、筐体１００には、筐体ユニット１３２の排気部１３８に対応する第２の排気部１４２が形成されている。この排気部１４２は、筐体ユニット１３２を外気に開放する窓である。この排気部１４２は、第１の排気部１１８と筐体１００の異なる面部、即ち、排気部１１８を筐体１００の背面部、排気部１４２を天井面に設置したことにより、排気方向が互いに交錯しないように設定され、各排気部１１８、１４２の排気効果が高められる。
【００３６】
また、筐体１００には、例えば、図１３に示すように、フロントシェルフ１０２、バックシェルフ１０４がバックパネル１１０を介在させて設置されるとともに、排気側ダクト１１６には、筐体ユニット１３２が設置されて冷却構造体が構成されている。図１３は、その冷却構造を示す縦断面図である。バックパネル１１０の前面及び背面にはコネクタ１４４、１４６が設けられており、コネクタ１４４にはフロントシェルフ１０２側の基板ユニット１０８が挿入されて電気的に接続され、コネクタ１４６にはバックシェルフ１０４側の各基板ユニット１０８が挿入されて電気的に接続されている。
【００３７】
また、この実施の形態では、筐体１００の排気側ダクト１１６には、筐体ユニット１３２の排気部１３８を筐体１００側の排気部１４２に連結して排気する排気ガイド１４８が設置されている。この排気ガイド１４８は、筐体ユニット１３２の排気を排気側ダクト１１６側の排気と分離して排気部１４２に導びく案内手段であるとともに、筐体ユニット１３２を筐体１００内に支持する支持手段を構成している。即ち、基板収納部１０６側の冷却用空気Ｗは、排気側ダクト１１６側の冷却用空気ＷＡと筐体ユニット１３２側の冷却用空気ＷＢとに分流され、冷却用空気ＷＡは排気部１１８及びファン１２２により、冷却用空気ＷＢは排気部１３８、１４２及びファン１４０により、それぞれ独立して外気に排出されている。
【００３８】
また、各ファン１２２、１３６、１４０の各モータ１５０、１５２、１５４には、例えば、図１４に示すように、独立した電源１５６、１５８、１６０が接続されて給電され、各電源１５６、１５８、１６０は、排気能力を制御する制御手段としての制御部１６２によってその給電が制御され、モータ１５０〜１５４の回転数が調整可能である。この場合、各ファン１２２、１３６、１４０は、それぞれ１組構成で示しているが、複数組の軸流ファンを並列化して設置し、それぞれ独立した電源によって駆動するようにしてもよい。このようにすれば、安全率を高めることができる。
【００３９】
以上述べたように、このような冷却構造によれば、ファン１２２を筐体１００から空気を吸い出す方向に回転させると、図１３に示すように、吸気部１１４から冷却用空気Ｗが吸気側ダクト１１２に吸い込まれ、各基板収納部１０６を通過した冷却用空気Ｗが排気側ダクト１１６から排気部１１８に流れ、外気に排出される。この結果、各基板収納部１０６の各基板ユニット１０８が冷却される。
【００４０】
ところで、図１５に示すように、排気側ダクト１１６から筐体ユニット１３２を除いた状態を想定すると、フロントシェルフ１０２、バックシェルフ１０４の双方に対し、十分な風量が得られるファン１２２を用いて吸引すれば、各シェルフ１０２、１０４の双方をその風量により十分に冷却することが可能である。この場合、各シェルフ１０２、１０４はラックマウント構成であるため、上下板の間隔サイズがある程度決定されており、これら上下板には、その面をフラットに設定することで、その上に回路装置を配置し、冷却することができる。
【００４１】
この場合、排気側ダクト１１６の下面側に設置されるフロントシェルフ１０２、バックシェルフ１０４とファン１２２との関係を見ると、ファン１２２に近いバックシェルフ１０４側の風量（冷却用空気Ｗｂ）と、ファン１２２から遠いフロントシェルフ１０２側の風量（冷却用空気Ｗｆ）とを比較すると、ファン１２２から遠いフロントシェルフ１０２側の風量が小さくなる（Ｗｆ＜Ｗｂ）。この場合、フロントシェルフ１０２の上部分の排気側ダクト１１６の間隔を狭くすれば、フロントシェルフ１０２側の風量と、バックシェルフ１０４側の風量とを均等化することができる。
【００４２】
そこで、この実施形態では、排気側ダクト１１６を単に狭くするのではなく、排気側ダクト１１６内に別ユニットである筐体ユニット１３２を設置し、排気側ダクト１１６のスペースの利用効率を高めるとともに、フロントシェルフ１０２側の風量と、バックシェルフ１０４側の風量との均等化を実現している。即ち、図１６に示すように、排気側ダクト１１６内に筐体ユニット１３２が設置され、排気側ダクト１１６において、バックシェルフ１０４の上部側ダクト１１６Ａに比較し、フロントシェルフ１０２の上部側ダクト１１６Ｂの空間が筐体ユニット１３２の設置により狭められており、このため、フロントシェルフ１０２側の風量と、バックシェルフ１０４側の風量とが均等化される。
【００４３】
また、筐体ユニット１３２には、冷却すべき回路ユニット等を設置して利用できるとともに、この筐体ユニット１３２には、ファン１３６、１４０が設置されて別個の排気機構が構成されており、この排気機構、即ち、ファン１３６、１４０の吸引力が上部側ダクト１１６Ｂを介してフロントシェルフ１０２側の風量を稼ぐことができる。各ファン１２２、１３６、１４０を回転させたとき、ファン１２２による風量（冷却用空気ＷＡ）は、バックシェルフ１０４側の風量（冷却用空気Ｗｂ）とフロントシェルフ１０２側の一部の風量（冷却用空気Ｗｆ）とからなり、フロントシェルフ１０２側の風量（冷却用空気ＷＦ）は、筐体ユニット１３２側の風量（冷却用空気ＷＢ）とファン１２２側に流れる風量（冷却用空気Ｗｆ）との加算風量となる。
【００４４】
そして、この冷却構造では、空気調整板１２６が設置されているので、例えば、図１７に示すように、径大な空気孔１２８側の冷却用空気Ｗの風量Ｗｍは径小な空気孔１３０側の冷却用空気Ｗの風量Ｗｎより増大し、風速も増大することから、風速及び風量を空気孔１２８、１３０によって調整することができ、所望の冷却効果を得ることができる。従って、基板ユニット１０８中、高発熱量の基板ユニット１０８Ａと、低発熱量の基板ユニット１０８Ｂとに対応した風速、風量により、最適な冷却を行うことができる。
【００４５】
また、排気側ダクト１１６に設置された筐体ユニット１３２のファン１４０を筐体ユニット１３２から空気を吸い出す方向に回転させると、排気側ダクト１１６から筐体ユニット１３２内に冷却用空気ＷＢが吸い込まれ、筐体ユニット１３２内を通過した冷却用空気ＷＢが排気部１３８、１４２より外気に排出される。この結果、筐体ユニット１３２内の基板ユニットや電源装置等が冷却される。
【００４６】
この場合、吸気部１３４側にファン１３６が設置されているので、筐体ユニット１３２内への冷却用空気ＷＢの吸い込みが良好となり、筐体ユニット１３２の風量を増強することができる。これは、基板収納部１０６側の冷却用空気Ｗの排出量を増強することに寄与する。
【００４７】
そして、排気側ダクト１１６内に筐体ユニット１３２を設置したことにより、排気側ダクト１１６の内容積が低下しているが、筐体ユニット１３２に設置されているファン１３６、１４０による吸排気により、基板収納部１０６側の冷却用空気Ｗの吸出し能力が高められ、排気側ダクト１１６側の排気容積や排気能力の低下が補われる上、排気能力の増強を図ることができる。この結果、筐体ユニット１３２内の冷却が基板ユニット１０８の冷却効果を増強することとなる。
【００４８】
この場合、ファン１２２の能力低下や停止の場合にも、筐体ユニット１３２内のファン１３６、１４０を回転させれば、基板収納部１０６内の冷却用空気Ｗを筐体ユニット１３２を通じて排気部１４２より排気することができ、基板ユニット１０８の冷却が可能である。
【００４９】
そして、空気調整板１２６を設置したことで、基板収納部１０６内の冷却用空気Ｗの風量や風速を空気孔１２８、１３０のように開口面積によって調整でき、その開口位置によっても空気の流路を調整することが可能であるが、例えば、モータ１５０〜１５４の回転数を制御すれば、基板収納部１０６側の冷却用空気Ｗの全体風量、又は筐体ユニット１３２側の冷却用空気ＷＢの風量を増減、調整することが可能である。
【００５０】
この第１の実施の形態は、(1) 空気調整板１２６を設置して冷却用空気Ｗの調整と、(2) 筐体１００の排気側ダクト１１６に独自に強制空冷が可能な筐体ユニット１３２の設置の双方からなる冷却構造を示しているが、本発明に係る電子装置の冷却構造は、何れか一方、即ち、(1) 又は(2) 、又は実施の形態のように、(1) 及び(2) の双方を備えたものとして構成できる。詳述すれば、本発明に係る電子装置の冷却構造は、第１の形態として、空気調整板１２６を設置して冷却用空気Ｗを調整する形態（即ち、第１の実施の形態で筐体ユニット１３２を設置しないもの）、第２の形態として、排気側ダクト１１６に筐体ユニット１３２を設置する形態（即ち、空気調整板１２６を設置しないで、冷却用空気Ｗを通過させる形態）、第３の形態として、空気調整板１２６を設置して冷却用空気Ｗを調整するとともに、排気側ダクト１１６に強制空冷が可能な筐体ユニット１３２を設置する形態（第１の実施の形態）の何れのものも成立する。
【００５１】
また、この第１の実施の形態では、大小の複数の空気孔１２８、１３０を規則的に配列させた空気調整板１２６について説明したが、空気調整板１２６における空気孔１２８、１３０は、例えば、図１８の（Ａ）に示すように構成し、調整可能にしてもよい。図１８の（Ａ）は、空気調整板１２６における空気孔１２８、１３０を調整する実施の形態を示す平面図である。
【００５２】
各空気孔１２８、１３０は、例えば、斜線で示すように、閉塞板１６４、１６６で閉塞するようにしてもよく、破線で示すように、必要に応じて開口可能な空気孔１６８としてもよく、また、径小な空気孔１３０の周囲に打ち抜き可能な切込み１７０を形成して空気孔１３０を径大な空気孔１２８に変更できるようにしてもよい。また、例えば、図１８の（Ｂ）に示すように、径大な空気孔１２８に径小な空気孔１７２を有する調整具１７４を着脱可能に設置し、調整治具１７４が持つ径小な空気孔１７２に変更可能にしてもよく、また、図１８の（Ｃ）に示すように、例えば、径大な空気孔１２８を閉じる閉塞具１７６を着脱可能に設置してもよい。また、径小な空気孔１３０を閉じるように、同様な閉塞具を着脱可能に設置してもよい。このようにすれば、空気調整板１２６側の簡易な調整作業で基板ユニット１０８等にその発熱量に応じた空気量の冷却用空気Ｗを流すことができる。
【００５３】
以上説明した電子装置の冷却構造によれば、筐体１００の排気部１１８に１又は複数のファン１２２を設置して各基板収納部１０６から冷却用空気Ｗを吸い出すので、各基板収納部１０６に流れる冷却用空気Ｗは、基板ユニット１０８の位置に関係なく、偏りのない又は偏りの少ない風速、風量が得られ、しかも、筐体１００の高さ方向の冷却空間としては、ファン１２２の外形に対応する排気用ダクト１１６及び吸気側ダクト１１２に縮小でき、従来の冷却構造に比較し、筐体１００の小型化及びコンパクト化が図られ、筐体１００内に基板収納部１０６が占める割合が大きくなり、基板ユニット１０８の実装効率を高めることができる。この場合、ファン１２２の設置箇所を集中させたことで、搭載台数が制限されるが、これは、風量及び風速分布の均一化と、空気調整板１２６による空気調整と、例えば、高発熱の基板ユニット１０８Ａ（図１７）に風量を集中させる等により、全体風量の低下を、必要な風速、風量の制御で補うことができ、実用上、何らの問題もない。
【００５４】
また、サブユニットである筐体ユニット１３２には、吸気部１３４側にファン１３６、その排気部１３８側にファン１４０が別個に設けられ、これらのファン１３６、１４０の回転により、基板収納部１０６の基板ユニット１０８を通過してきた冷却用空気Ｗを吸い込み、上流側の基板ユニット１０８の風速、風量を補うことができ、基板ユニット１０８の冷却効果を増強することができる。
【００５５】
そして、排気側ダクト１１６に設置された筐体ユニット１３２には、基板ユニット１０８以外の電源ユニット等のユニットを搭載でき、排気側ダクト１１６の空間を他の基板ユニット等の実装空間として有効に利用でき、基板ユニット等の実装効率の向上を図ることができる。
【００５６】
次に、図１９及び図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置を示し、図１９は情報処理装置の正面図、図２０はその背面図を示している。この情報処理装置は、大型サーバ装置やディスクアレイ装置として構成されたものであり、本体フレーム１７８の下段にメインエンクロージャ１８０、その上段に他のエンクロージャ１８２が設置されている。メインエンクロージャ１８０は、図６〜図８に示した筐体１００が設置され、この筐体１００には既述の冷却構造を持つメインユニット１８４と、その上段にサブユニット１８６が着脱可能に設置されている。メインユニット１８４は、既述の基板ユニット１０８であり、電源部や情報処理部を構成している。サブユニット１８６には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等が実装されている。他のエンクロージャ１８２にはハードディスク装置等が実装されている。
【００５７】
係る情報処理装置によれば、メインエンクロージャ１８０側に本発明に係る電子装置の冷却構造が搭載されているので、基板ユニット１０８の実装効率及び冷却能力の向上が図られている結果、処理装置のコンパクト化とともに信頼性の向上が図られる。
【００５８】
以上説明した実施の形態に係る電子装置の冷却構造、情報処理装置に関し、特許請求の範囲に請求項として記載することができる技術的思想を請求項の記載形式によって付記として列挙する。
【００５９】
（付記１）強制空冷が必要な電子装置の冷却構造であって、
１又は複数の基板ユニットを着脱可能に収納する基板収納部と、
この基板収納部に流す冷却用空気の上流側に設けられた上流側ダクトと、
この上流側ダクトから前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流す下流側ダクトと、
この下流側ダクトを外気に開放する排気部に設けられて強制的に前記基板収納部の空気を外気に放出させて前記基板収納部に前記冷却用空気を流す排気手段と、
前記上流側ダクトから前記基板収納部を通して前記下流側ダクトに流れる前記冷却用空気を調整する空気調整手段と、
を備えたことを特徴とする電子装置の冷却構造。
【００６０】
（付記２）前記空気調整手段は、前記基板収納部と前記下流側ダクトとが接する第１の境界部、前記基板収納部と前記上流側ダクトとが接する第２の境界部の何れか一方に設置され、前記基板収納部に流れる前記冷却用空気の全空気量を調整し、又は設置される前記基板ユニットに応じて空気量を調整することを特徴とする付記１記載の電子装置の冷却構造。
【００６１】
（付記３）前記空気調整手段は、前記排気手段の排気能力を変更するものであることを特徴とする付記１記載の電子装置の冷却構造。
【００６２】
（付記４）強制空冷が必要な電子装置の冷却構造であって、
１又は複数の基板ユニットを着脱可能に収納する基板収納部と、
この基板収納部に冷却用空気を流す上流側ダクトと、
前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流す下流側ダクトと、
この下流側ダクトを外気に開放する第１の排気部に設けられて強制的に前記基板収納部の空気を外気に排出させて前記基板収納部に冷却用空気を流す第１の排気手段と、
前記下流側ダクトに着脱可能に設置された筐体ユニットと、
この筐体ユニットを外気に開放する第２の排気部から空気を排出させて前記下流側ダクトから前記筐体ユニット内に冷却用空気を流す第２の排気手段と、
を備えたことを特徴とする電子装置の冷却構造。
【００６３】
（付記５）付記１ないし付記４に記載の電子装置の冷却構造を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【００６４】
（付記６）筐体に着脱可能な第１及び第２の基板収納枠体を備え、各基板収納枠体に前記基板収納部を備えたことを特徴とする付記１記載の電子機器の冷却構造。
【００６５】
（付記７）前記筐体ユニット側の前記第２の排気部と前記下流側ダクトとを仕切り、前記筐体ユニット側の排気を前記下流側ダクトと遮断する排気ガイドを備えたことを特徴とする付記４記載の電子装置の冷却構造。
【００６６】
（付記８）強制空冷を必要とする電子装置の冷却構造であって、
筐体内に設けられて基板ユニットを着脱可能に収容する基板収納部と、
この基板収納部に流す冷却用空気の上流側に設けられた上流側ダクトと、
この上流側ダクトから前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流す下流側ダクトと、
前記上流側ダクトに冷却用空気を導びく吸気部と、
前記下流側ダクトから冷却用空気を排出させる排気部と、
この排気部に設けられて強制的に筐体内の空気を外気に放出させて前記基板収納部に前記冷却用空気を流す排気手段と、
前記上流側ダクトから前記基板収納部を通して前記下流側ダクトに流れる前記冷却用空気を調整する空気調整手段と、
を備えたことを特徴とする電子装置の冷却構造。
【００６７】
（付記９）前記空気調整手段は、前記基板ユニットに対応して前記冷却用空気を通過させる通気孔の大きさ又は数を設定したことを特徴とする付記１記載の電子装置の冷却構造。
【００６８】
（付記１０）強制空冷が必要な電子機器の冷却構造であって、
筐体の壁面側から基板ユニットを着脱可能に収容する基板収納部と、
この基板収納部に流す冷却用空気の上流側に設けられた上流側ダクトと、
この上流側ダクトから前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流す下流側ダクトと、
前記筐体の壁面に設けられて前記上流側ダクトを外気に開放する通気部と、
前記筐体の壁面に設けられて前記下流側ダクトを外気に開放する第１の排気部と、
この第１の排気部に設けられて強制的に前記筐体内の空気を外気に放出させて前記基板収納部に前記冷却用空気を流す第１の排気手段と、
前記上流側ダクトから前記基板収納部を通して前記下流側ダクトに流れる前記冷却用空気を調整する空気調整手段と、
前記下流側ダクトに設置されるとともに、回路装置を収納する筐体ユニットと、
この筐体ユニット又は前記筐体に設けられ、前記筐体ユニット内に前記冷却用空気を通流させて前記筐体の第２の排気部から排気する第２の排気手段と、
を備えたことを特徴とする電子装置の冷却構造。
【００６９】
（付記１１）前記筐体ユニットに前記下流側ダクトに開放される吸気部を備え、この吸気部に吸気用ファンを設置したことを特徴とする付記８記載の電子装置の冷却構造。
【００７０】
（付記１２）前記排気手段を駆動するモータと、
このモータに対する駆動入力を制御して回転数を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする付記１記載の電子装置の冷却構造。
【００７１】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明の詳細な説明に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、係る変形や変更は、本発明の範囲に含まれるものである。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
(1) １又は複数の基板ユニットを着脱可能に収納する基板収納部の上流側に上流側ダクト、下流側に下流側ダクトを設け、下流側ダクトの排気部に排気手段を設けて排気するので、基板収納部の冷却用空気の風速分布を均一化できるとともに、空気調整手段によって風量調整ができ、基板ユニットに応じた風速分布や風量、基板ユニットの設置位置に応じた風速分布や風量を実現でき、従来のように、排気手段を基板収納部の上部や下部に設置した冷却構造に比較し、冷却構造の簡略化及びコンパクト化、基板ユニットの実装効率を高めることができる。
(2) この電子装置の冷却構造において、空気調整手段は、基板収納部と下流側ダクトとが接する境界部、基板収納部と上流側ダクトとが接する境界部の何れか一方に設置すれば、冷却用空気の全空気量、又は設置される基板ユニットに応じて空気量を容易に調整することができる。
(3) この電子装置の冷却構造において、排気手段の排気能力の変更によっても冷却用空気の空気量を調整し、所望の空気量に調整できる。
(4) 下流側ダクトに着脱可能に筐体ユニットを設置したので、下流側ダクト内の空間を有効利用でき、基板ユニット等の実装効率を高めることができる。
(5) このような電子装置の冷却構造を用いた情報処理装置によれば、基板ユニットの実装効率を高めることができるとともに、冷却能力が高い情報処理装置を提供でき、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子装置の冷却構造を示す分解斜視図である。
【図２】従来の電子装置を前面側から示す斜視図である。
【図３】従来の電子装置を背面側から示す斜視図である。
【図４】従来の電子装置の冷却構造における冷却用空気の通流を示す縦断面図である。
【図５】軸流ファンの風量分布を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の冷却構造を示す分解斜視図である。
【図７】第１の実施の形態に係る電子装置を前面から示した斜視図である。
【図８】第１の実施の形態に係る電子装置を背面から示した斜視図である。
【図９】第１の実施の形態に係る電子装置における空気調整板を、その一部を省略して示した平面図である。
【図１０】筐体ユニットを前面側から示した斜視図である。
【図１１】筐体ユニットを下面側から示した斜視図である。
【図１２】筐体ユニットを示す縦断面図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る電子装置の冷却構造における冷却用空気の通流を示す縦断面図である。
【図１４】ファンの駆動系統を示すブロック図である。
【図１５】冷却用空気の通流を説明する図である。
【図１６】冷却用空気の通流を説明する図である。
【図１７】空気調整板による空気調整作用を示す図である。
【図１８】空気調整板の変形例を示し、（Ａ）は一部を省略して示した空気調整板の平面図、（Ｂ）は空気孔の調整を示す断面図、（Ｃ）は空気孔の閉塞を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置を示す正面図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る情報処理装置を示す背面図である。
【符号の説明】
１０６基板収納部
１０８基板ユニット
１１２吸気側ダクト（上流側ダクト）
１１６排気側ダクト（下流側ダクト）
１１８第１の排気部
１２２ファン（第１の排気手段）
１２６空気調整板（空気調整手段）
１３２筐体ユニット
１３８排気部（第２の排気手段）
１４０ファン（第２の排気手段）
１４２第２の排気部

Claims

強制空冷が必要な電子装置の冷却構造であって、
１又は複数の基板ユニットを着脱可能に収納する基板収納部と、
この基板収納部に流す冷却用空気の上流側に設けられた上流側ダクトと、
この上流側ダクトから前記基板収納部を通過した前記冷却用空気を流す下流側ダクトと、
この下流側ダクトを外気に開放する排気部に設けられて強制的に前記基板収納部の空気を外気に放出させて前記基板収納部に前記冷却用空気を流す排気手段と、
前記基板収納部と前記上流側ダクトとの境界部、又は前記基板収納部と前記下流側ダクトとの境界部の何れか一方に設置され、前記上流側ダクトから前記基板収納部の前記基板ユニットを通過する前記冷却用空気の空気量を調整する空気調整手段と、
前記下流側ダクトに着脱可能に設置され、前記冷却用空気を流す筐体ユニットと、
を備えたことを特徴とする電子装置の冷却構造。
前記空気調整手段は、前記境界部に設置され、前記基板収納部に流れる前記冷却用空気の全空気量を調整し、又は設置される前記基板ユニットに応じて空気量を調整することを特徴とする請求項１記載の電子装置の冷却構造。
前記排気手段は、前記冷却用空気の排気能力を変更可能にしたことを特徴とする請求項１記載の電子装置の冷却構造。
前記下流側ダクト側の前記排気手段とは別個に前記筐体ユニットに排気手段を備え、該排気手段により、前記筐体ユニットを通して前記冷却用空気を排気させることを特徴とする請求項１記載の電子装置の冷却構造。
請求項１ないし請求項４に記載の電子装置の冷却構造を備えたことを特徴とする情報処理装置。