JP5843752B2

JP5843752B2 - 電子機器収容装置

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Publication number: JP5843752B2
Application number: JP2012286782A
Authority: JP
Inventors: 利一狩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP2014130869A

Description

本発明は筐体内部に、放熱部を有する電子機器ユニットを上下方向に複数段収容し外気の導入により個々の電子機器ユニットを冷却する電子機器収容装置に関するものである。

従来の電子機器収容装置として、筐体ラック内に複数個の収装ユニットを配設させ、所要収装ユニット毎に開口させた空気吸入口から外気を導入し、対流誘導板を設けてその収装ユニットを空冷するようにしたものにおいて、前記収装ユニットの温度対応に、前記空気吸入口から導入される外気の導入量を調整する外気導入制御手段を設け、各収装ユニットを空冷するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開平４−１４８９６号公報（第２頁〜４頁、図１〜図３）

前記のような従来の電子機器収容装置においては、収装ユニット毎に該当する空気吸入口からファンなどの外気を導入する手段を設けた場合には、ファンを駆動する電力や取り付けの手間、部品点数の増大などを伴うので、筐体としての消費電力の増大や、筐体の費用も増える問題があった。また、筐体の屋外設置に対応した設計においては、吸入口毎に防水手段を設ける必要があるなど構造の複雑化や部品点数増加の問題点があった。

この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、構造が簡素で部品点数の増加が少なく筐体内に配設された複数の電子機器ユニットを効率よく空冷し得る電子機器収容装置を得ることを目的としている。

この発明に係る電子機器収容装置は、筐体の内部に、放熱部を有する電子機器ユニットが上下方向に複数個収容され、前記筐体の下部に設けられた外気導入口から導入された空気を前記筐体の上部に設けられた空気排出口から排出するようにした電子機器収容装置であって、上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの放熱部を通過した空気が上側の前記電子機器ユニットの放熱部を経由せずに前記空気排出口に向かわせるように導くと共に、前記外気導入口から導入された外気を前記上側の前記電子機器ユニットの放熱部に導く少なくとも１つの導風部材を備えたものであって、前記導風部材は、上端部が上下に隣り合う上側の前記電子機器ユニット下面における放熱部よりも前記筐体の前方側に近接または当接され、中央部が前記上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの後端部上側に伸びるように傾斜され、該中央部の傾斜された下端部から前記上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの放熱部に沿って下方に伸びる導風板からなることを特徴とするものである。

この発明によれば、導風部材により、外気導入口から吸入された空気が、各電子機器ユニットの放熱部を個別に通過し、かつ、下段の電子機器ユニットを通過した空気流が、上段の放熱部に流れ込まないようにしたので、効率的に個々の電子機器ユニットを空冷することができる。また、導風部材を設置するだけなので簡素な構造でありながら構成部品の数が増えることもない。

本発明の実施の形態１による電子機器収容装置を概略的に示す斜視図。本発明の実施の形態１による電子機器収容装置の通風路の構成例を説明する側面断面図であり、（ａ）は図１に示された構成、（ｂ）はその変形例、（ｃ）は他の変形例である。本発明の実施の形態１による電子機器収容装置の下部の外気導入口の位置を変更した別の実施例を示す斜視図。本発明の実施の形態２による電子機器収容装置を概略的に示す断面図であり、（ａ）はファンを上部に設置したもの、（ｂ）は下部に設置したものである。本発明の実施の形態２による電子機器収容装置の変形例を示す断面図。本発明の各実施の形態に用いた電子機器ユニットを概略的に示す斜視図。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による電子機器収容装置を概略的に示す斜視図、図２は本発明の実施の形態１による電子機器収容装置の通風路の構成例を説明する側面断面図であり、（ａ）は図１に示された構成、（ｂ）はその変形例、（ｃ）は他の変形例である。図３は本発明の実施の形態１による電子機器収容装置の下部の外気導入口の位置を変更した別の実施例を示す斜視図、図６は本発明の各実施の形態に用いた電子機器ユニットを概略的に示す斜視図である。図において、電子機器収容装置は、放熱部１ａを有する電子機器からなる電子機器ユニット１（１Ａ〜１Ｃ）を上下方向に互いに離間させて複数個収容するようにラック式に形成された筐体２と、上下に隣り合う下側の電子機器ユニット１Ｃの放熱部１ａを通過した空気がその上側の電子機器ユニット１Ｂの放熱部１ａを経由せずに上方に流通させ、上側の電子機器ユニット１Ｂに対しては新鮮な空気を導くようにした風路板からなる導風部材３を備えている。なお、図１における左手前側が筐体２の前面となっている。

筐体２の床部には外気導入口２ａが設けられ、筐体２の天井部には空気排出口２ｂが設けられている。複数の電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃは、図６に示すような小型の箱状体で、この例では互いに同様のものであり、内部には電子回路素子１ｂやパワー半導体などの電子デバイス１ｃなどが実装されている。この電子デバイス１ｃは、放熱板１ｄに実装され、電子機器ユニット１の背面から電子デバイス１ｃの発熱を放熱するための放熱板１ｄと一体的に構成された放熱フィンでなる放熱部１ａが、電子機器ユニット１の背面側に露出するように備えられており、この放熱部１ａを外気導入口２ａから筐体２の内部に導入した外気により冷却することにより、電子デバイス１ｃの温度上層を抑制するように構成されている。なお、図１、図２においては、筐体前面側の扉と、各電子機器ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを筐体２内に固定するためのフレーム、金具等、の図示は省略している。

図２（ａ）に示すように、電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃは、上方から下方に向けて順次筐体２の後方向にずらして収容されている。風路板からなる導風部材３は、下端が上下に隣り合う下側の電子機器ユニット１、例えば電子機器ユニット１Ｃの上面における放熱部１ａよりも筐体２の前方側の端部に当接され、上端部がその上側の電子機器ユニット１Ｂの後端部下面に伸びるように傾斜され、電子機器ユニット１Ｂの放熱部１ａの後方部から鉛直方向上方向に折曲されて、電子機器ユニット１Ｂの上端部に至るまで電子機器ユニット１Ｂの放熱部１ａに対して間隙を介して平行に延在されている。なお、その上段側の電子機器ユニット１Ａと電子機器ユニット１Ｂの間についても同様の風路板からなる導風部材３が設置されている。なお、導風部材３の幅方向の両端部は筐体２の内壁に当接する程度に延在されている。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。最下段の電子機器ユニット１Ｃの放熱部１ａは、上昇気流によって外気導入口２ａから吸入され空気排出口２ｂに至る空気流の内、導風部材３により、矢印Ｃ１からＣ２のように流れる空気流によって冷却される。放熱部１ａを通過した空気流は導風部材３によって直上の電子機器ユニット１Ｂには影響しないようにガイドされる。また、上側の電子機器ユニット１Ｂに対しては、外気導入口２ａから導入されて何れの電子機器ユニットの放熱部も通過していない空気を導くように動作する。中央部の電子機器ユニット１Ｂの放熱部１ａは、上昇気流によって外気導入口２ａから吸入され電子機器ユニット１Ｃの前方を流通して矢印Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３のように流れる空気流によって冷却される。放熱部１ａを通過した空気流は導風部材３によって直上の電子機器ユニット１Ａには影響しないようにガイドされる。同様に最上段の電子機器ユニット１Ａの放熱部１ａは、外気導入口２ａから吸入され、電子機器ユニット１Ｃと電子機器ユニット１Ｂの前方を流通して矢印Ａ１→Ａ２のように流れる空気流によって冷却される。

上記のように、導風部材３の存在によって、筐体２に収容された電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃの何れも放熱部１ａに対して外気導入口２ａから吸入された放熱部１ａによって加熱されていない外気が略そのまま流入される。そして、放熱部１ａを冷却して温度が上昇した空気は上段の電子機器ユニット１の放熱部１ａを経由せずに空気排出口２ｂから排出される。導風部材３は上段の電子機器ユニットの放熱部１ａに下段側で加熱された空気流が流入しないようにガイドすると共に、遮蔽する機能も有している。電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃは、上方から下方に向けて順次後方向にずらして設置されているので、外気導入口２ａから空気排出口２ｂに至るＣ１→Ｃ２、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３、及びＡ１→Ａ２の流路に沿った空気流も円滑に形成される。

次に、図２（ｂ）に示す実施の形態１の変形例は、電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃを上方から下方に向けて順次筐体２の前方向にずらして収容すると共に、導風部材３Ａを電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃの配置に応じて変更し、例えば上端が上下に隣り合う上側の電子機器ユニット１Ａの前端部下面に当接され、中間部がその下側の電子機器ユニット１Ｂの上面における放熱部１ａよりも筐体２の後方側の端部後方部に至るように傾斜され、その中間部から電子機器ユニット１Ｂの放熱部１ａに沿って平行に下方向に延在するように形成したものである。電子機器ユニット１Ｂとその下段の電子機器ユニット１Ｃについても同様である。

上記のように構成された実施の形態１の変形例においても、導風部材３Ａにより、外気導入口２ａから吸入された空気が、各電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃの放熱部１ａを個別に通過し、かつ、下段の電子機器ユニットを通過した空気流が、上段の放熱部１ａに流れ込まないよう遮蔽することで、電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃは効果的に冷却される。

次に、図２（ｃ）に示す実施の形態１の他の変形例は、電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃを上方から下方に向けて前後方向にずらさずに収容すると共に、電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃに個別に対応する互いに独立した風路４Ａ〜４Ｃが形成されるように、導風部材３Ｃ（３Ｃ１〜３Ｃ３）を３種類用意したものである。具体的には、導風部材３Ｃ３は電子機器ユニット１Ｃに対応した風路４Ｃを形成し、導風部材３Ｃ２は電子機器ユニット１Ｂに対応した風路４Ｂを導風部材３Ｃ３と協働して形成し、導風部材３Ｃ１は電子機器ユニット１Ａに対応した風路４Ａを導風部材３Ｃ２と協働して形成している。導風部材３Ｃ３と導風部材３Ｃ２は、何れも空気排出口２ｂの直下まで伸びて形成されている。筐体２の図示省略している扉と電子機器ユニット１Ｂ、１Ｃの間の空間は外気導入口２ａから導入された外気の上段側の電子機器ユニット１への共通の通風路Ｄとして形成されている。

上記のように構成された実施の形態１の他の変形例でも、図２（ａ）、図２（ｂ）の場合と同様に、下段側の電子機器ユニット１の放熱部１ａを通過した空気が上段の電子機器ユニット１の放熱部１ａを避けて互いに独立して形成された風路４Ａ、風路４Ｂ、または風路４Ｃを経由して空気排出口２ｂに至るので、各電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃは温度が上昇していない外気によって効果的に冷却される。また、この図２（ｃ）に示す他の変形例では奥行寸法を小さくすることもできるという特長がある。

また、図３に示す実施の形態１による電子機器収容装置の別の実施例は、下部の外気導入口の位置を筐体２の側面部に変更したものである。図において、外気導入口２ａは筐体２の両側面部に設置されている。その他の構成は図１、図２に示す電子機器収容装置と同様である。なお、外気導入口２ａは、図示しないが、筐体２の裏面側の下部に設け、あるいは図示されていない前面扉に設けてもよい。このように、外気導入口２ａの位置を変更したものでも同様の動作により同様の効果が得られることは明らかである。また、上述の例では、電子機器ユニットが３台の場合について説明したが、２台以上配設する場合、同様の構成とすることで、同様の効果が得られる。電子機器ユニットが２台の場合、導風部材３は１つでも良い。

前記のように、実施の形態１によれば、下方に配置された電子機器ユニット１の放熱部１ａを通過して加熱された空気が、上方に配置された電子機器ユニットの放熱部１ａの表面部に流れることがなく、外気のみの空気流により夫々の電子機器ユニットの放熱部１ａを冷却することができるので、個々の電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃを効率的に冷却することが出来る。また、冷却が効率的に行われることで、装置を小型に構成することができる。また、構成が簡素であり、自然冷却の場合、エネルギー消費も小さくできる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による電子機器収容装置を概略的に示す断面図であり、（ａ）はファンを上部に設置したもの、（ｂ）はファンを下部に設置したものである。図５は本発明の実施の形態２による電子機器収容装置の変形例を示す断面図である。図４（ａ）において、筐体２の空気排出口２ｂ部分には筐体２の内部の空気を強制的に排出する電動式のファン５が設置されている。その他の構成は図２（ａ）に示す実施の形態１と同様である。なお、図４（ｂ）は前記電動式のファン５を外気導入口２ａ部分に設置したものである。

前記のように構成された実施の形態２においては、筐体２の内部を流通する冷却用の空気を、ファン５による強制的な気流によって各電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃの放熱部１ａが冷却されることにより、実施の形態１に示した自然対流による空気流による冷却よりも一層効率的に電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃに設けられた電子デバイス１ｃ（図６に図示）が冷却される。

次に、図５に示す実施の形態２の変形例は、筐体２の天井面の上部に雨水の浸入を防止するための屋根部材６を設けたものである。この変形例では、屋根部材６は、その周囲部分が筐体２の天井部からせり出すように覆う大きさで庇が形成され、かつ、空気排出口２ｂから排出された空気を通流させる排風路７を構成するように筐体２の天井面に対して所定の間隙を有するように設置されている。その他の構成は図４（ｂ）と同様である。上記のように構成された実施の形態２の変形例においては、上述の効果に加えて、筐体２を屋外に設置することも可能となる。

前記のように実施の形態２によれば、上下方向に設けられた電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃに対して、上下に隣り合う下側の電子機器ユニットの放熱部１ａを通過した空気が上側の電子機器ユニットの放熱部１ａを経由せずに空気排出口２ｂに至るようにファン５によって強制的に導くと共に、上側の前記電子機器ユニットに対して外気導入口２ａから導入され何れの前記電子機器ユニットの放熱部も通過していない空気を導く導風部材３を備えたことで、下方に配置された電子機器ユニットの放熱部１ａを通過して加熱された空気が、上方に配置された電子機器ユニットの放熱部１ａの表面部に流れることがなく、外気のみの空気流により夫々の電子機器ユニットの放熱部を冷却することができるので、個々の電子機器ユニットを効率的に冷却することが出来る。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、各電子機器ユニット１Ａ〜１Ｃと風路を実施の形態１の図２（ｂ）または図２（ｃ）と同様に配置し、外気導入口２ａ、または空気排気口２ｂにファン５を設置することでも、下方に配置された電子機器ユニットの放熱部１ａを通過して加熱された空気が、上方に配置された電子機器ユニットの放熱部１ａに通流されることがなく、外気のみの新鮮な空気流により夫々の電子機器ユニットの放熱部１ａを冷却することができるので、個々の電子機器ユニットを効率的に冷却することが出来る。

また、放熱部１ａは必ずしも背面部に露出された放熱フィンに限定されるものではない。例えば、電子機器ユニット１を構成する箱体の天面と底板に通風部が設けられ、該箱体の内部の通風部分に放熱部が設けられたものなどでも差し支えない。また、一部または全部の電子機器ユニット１に冷却ファンを備えていても良い。また、導風部材３の材質や形状、寸法などは特に限定されるものではなく、例えば、風路を滑らかなカーブを用いて形成するために、板材を湾曲形成したものなどであっても差し支えない。また、複数の電子機器ユニット１は大きさや機能が互いに異なるものであっても良い。

１（１Ａ〜１Ｃ）電子機器ユニット、１ａ放熱部、１ｂ電子回路素子、１ｃ電子デバイス、１ｄ放熱板、２筐体、２ａ外気導入口、２ｂ空気排出口、３導風部材、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ風路、５ファン、６屋根部材、７排風路、Ｄ通風路。

Claims

筐体の内部に、放熱部を有する電子機器ユニットが上下方向に複数個収容され、前記筐体の下部に設けられた外気導入口から導入された空気を前記筐体の上部に設けられた空気排出口から排出するようにした電子機器収容装置であって、上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの放熱部を通過した空気が上側の前記電子機器ユニットの放熱部を経由せずに前記空気排出口に向かわせるように導くと共に、前記外気導入口から導入された外気を前記上側の前記電子機器ユニットの放熱部に導く少なくとも１つの導風部材を備えたものであって、前記導風部材は、上端部が上下に隣り合う上側の前記電子機器ユニット下面における放熱部よりも前記筐体の前方側に近接または当接され、中央部が前記上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの後端部上側に伸びるように傾斜され、該中央部の傾斜された下端部から前記上下に隣り合う下側の前記電子機器ユニットの放熱部に沿って下方に伸びる導風板からなることを特徴とする電子機器収容装置。
複数個の前記電子機器ユニットを、上方から下方に向けて順次前記筐体の前方向にずらして収容したことを特徴とする請求項１に記載の電子機器収容装置。
前記筐体の前記空気排出口の近傍または前記外気導入口の近傍にファンを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子機器収容装置。