JP2000049482A - 電子機器の冷却構造 - Google Patents

電子機器の冷却構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の回路基板が垂直方向に多段に実装され
る電子機器においても、回路基板間に風速が均一な風を
吹かせるようにして、回路基板の冷却効率を向上させ
る。 【解決手段】 電子機器の冷却構造は、筐体１と、筐体
１内に実装され電子部品を搭載した複数の回路基板２
と、筐体１内に外気を取り込むための吸気口３と、吸気
口３からの外気の取り込み方向に並行して配列され、そ
れぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の角度だけ傾
けられた複数の吸気側導翼６と、吸気口３から取り込ま
れ吸気側導翼６に導かれてくる外気を回路基板２に吹き
付けるために回路基板近傍に設けられたファン５とを備
える。この冷却構造は、さらに、複数の吸気側導翼６と
ファン５との間に挿入されたメッシュ部材９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の回路基板を搭
載した電子機器の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】多数の回路基板を搭載した従来の電子機
器においては、回路基板間を伝播する信号の遅延時間の
低減等を考慮して、それらの回路基板を垂直方向に多段
に実装するのが一般的である。
【０００３】図７はこのような従来の電子機器を示す断
面図である。
【０００４】図において、従来の電子機器は、それぞれ
大規模集積回路（ＬＳＩ）や集積回路（ＩＣ）等の複数
の電子部品が実装された複数の回路基板２と、これらの
回路基板２を垂直方向に多段に搭載した筐体１と、筐体
１内に外気（冷気）を取り入れるために筐体１の下面に
設けられた吸気口３と、筐体１内の空気を筐体１外に排
出するために筐体１の上面に設けられた排気口４と、吸
気口３から取り入れられた冷気を回路基板２上の電子部
品に吹付けて該電子部品を冷却するために回路基板２の
一側面側（吸気口側）に設けられた複数のファン５とか
ら構成される。
【０００５】この従来の電子機器では、ファン５が外気
を吸気口３から筐体１内に吸い込み、搭載されている複
数の回路基板２間に流し込む。そして、回路基板２上の
電子部品を冷却して暖められた空気は筐体１の排気口４
から筐体１外に排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子機
器１に搭載される電子部品の発熱量が大きい場合には、
電子部品からの熱により電子機器１を設置した部屋（以
下、「マシン室」という。）自体の温度が上昇してしま
い、この結果、ファン５により電子部品に吹き付けられ
る空気の温度も高くなるため、電子部品を適切に冷却す
ることが困難となる。
【０００７】このような場合には、通常、空調システム
がマシン室に設置され、上昇した室内の空気の温度を下
げている。大型の電子機器が置かれるマシン室の空調シ
ステムとしては、冷気を床下に送風する、いわゆる床下
空調システムが採用される場合が一般的である。したが
って、電子機器内部はこの床下から筐体内に吹き上げる
冷気を利用して冷却されることとなる。
【０００８】図７において、矢印Ａで示される、床下か
ら吹き上げられる冷気の風速は、通常、２〜３ｍ／ｓ程
度にまで達する。この場合、筐体１の上面側近くに実装
されたファン５ほど、筐体１の下面（すなわち、吸気口
３）からの距離が長いために、吹き上げられた冷気を吸
いやすくなる。これに対して、筐体１の下面近くのファ
ン５は、吹き上げる冷気の速度が速いために、吸気しづ
らくなる。すなわち、筐体１内の各所の空気の風速は
（矢印Ａの位置の風速）＞（矢印Ｂの位置の風速）＞
（矢印Ｃの位置の風速）＞（矢印Ｄの位置の風速）とな
る。したがって、筐体１の下面側近くに実装される回路
基板２近傍を流れる空気の風速が所定の規定値に満たな
くなり、それらの下段側の回路基板２の冷却が困難にな
るという問題がある。
【０００９】この場合、風速の少ない下段側の回路基板
２の近傍に規定の風速の風を吹かせるために、ファン５
の能力を上げたり、筐体１の吸気口３をファン５から遠
ざけることが考えられるが、そうすると、ファン５によ
る騒音が大きくなったり、筐体１が大型化するといった
問題が生じる。
【００１０】本発明の目的は上述の問題点を解決した電
子機器の冷却構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の本発明の電子機器
の冷却構造は、筐体と、前記筐体内に実装され電子部品
を搭載した複数の回路基板と、前記筐体内に外気を取り
込むための吸気口と、前記吸気口からの外気の取り込み
方向に並行して配列され、それぞれが前記吸気口から離
れる方向に所定の角度だけ傾けられた複数の吸気側導翼
と、前記吸気口から取り込まれ前記吸気側導翼に導かれ
てくる外気を前記回路基板に吹き付けるために前記回路
基板近傍に設けられたファンとを備える。
【００１２】上記第１の本発明の電子機器の冷却構造
は、さらに、前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する
排気口と、前記筐体内の空気を前記排気口から排気する
方向に並行して配列され、それぞれが前記排気口に向か
う方向に所定の角度だけ傾けられた複数の排気側導翼と
を備える。
【００１３】第２の本発明の電子機器の冷却構造は、筐
体と、前記筐体内に実装され電子部品を搭載した複数の
回路基板と、前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する
排気口と、前記筐体内の空気を前記排気口から排気する
方向に並行して配列され、それぞれが前記排気口に向か
う方向に所定の角度だけ傾けられた複数の排気側導翼
と、前記回路基板上の前記電子部品により暖められた空
気を前記排気側導翼を介して前記排気口から前記筐体外
に排気するために前記回路基板近傍に設けられたファン
とを備える。
【００１４】上記第２の本発明の電子機器の冷却構造
は、さらに、前記筺体内に外気を取り込むための吸気口
と、前記吸気口からの外気の取り込み方向に並行して配
列され、それぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の
角度だけ傾けられた複数の吸気側導翼とを備える。
【００１５】第３の本発明の電子機器の冷却構造は、筐
体と、前記筐体内に実装され電子部品を搭載した複数の
回路基板と、前記筐体内に外気を取り込むための吸気口
と、前記吸気口からの外気の取り込み方向に並行して配
列され、それぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の
角度だけ傾けられた複数の吸気側導翼と、前記吸気口か
ら取り込まれ前記吸気側導翼に導かれてくる外気を前記
回路基板に吹き付けるために前記回路基板近傍に設けら
れた第１のファンと、前記筐体内の空気を前記筐体外に
排気する排気口と、前記筐体内の空気を前記排気口から
排気する方向に並行して配列され、それぞれが前記排気
口に向かう方向に所定の角度だけ傾けられた複数の排気
側導翼と、前記回路基板上の前記電子部品により暖めら
れた空気を前記排気側導翼を介して前記排気口から前記
筐体外に排気するために前記回路基板近傍に設けられた
第２のファンとを備える。
【００１６】上記第１、２および３の本発明の電子機器
の冷却構造は、さらに、前記複数の吸気側導翼と前記フ
ァンとの間に挿入されたメッシュ部材を備える。
【００１７】上記第１、２および３の本発明の電子機器
の冷却構造において、前記所定の角度は３０度から４５
度までの間に設定されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】図１を参照すると、本発明の第１の実施の
形態は、それぞれ大規模集積回路（ＬＳＩ）や集積回路
（ＩＣ）等の複数の電子部品が実装された複数の回路基
板２と、これらの回路基板２を垂直方向に多段に搭載し
た筐体１と、筐体１内に外気（冷気）を取り入れるため
に筐体１の下面に設けられた吸気口３と、筐体１内の空
気を筐体１外に排出するために筐体１の上面に設けられ
た排気口４と、吸気口３から取り入れられた冷気を回路
基板２上の電子部品に吹付けて該電子部品を冷却するた
めに回路基板２の一側面側（吸気口側）に設けられた複
数のファン５と、各ファン５の吸気側に設けられた吸気
側導翼６と、回路基板２の、ファン５が設けられた側面
側とは反対の側面側に設けられた複数の排気側導翼７と
から構成される。
【００２０】本実施の形態では、（縦３個×横２個）の
マトリックス状に合計６個のファン５が筐体１の下面と
垂直な方向に配置されている（図１では手前側の３個の
みを示している）。
【００２１】吸気側導翼６および排気側導翼７はファン
５の横列毎に一つずつ設置され、各導翼６および７はそ
の対応するファン５の吸気側下端から斜め上方向に向か
って伸びている。すなわち、吸気側導翼６は吸気口３か
ら離れる方向に所定の角度だけ傾いた方向に、また、排
気側導翼７は排気口４に向かう方向に所定の角度だけ傾
いた方向にそれぞれ伸びる。この所定の角度は、回路基
板２の冷却上必要な風量や吸気口３や排気口４の位置等
により適切に選択されねばならないが、概ね３０度〜４
５度くらいに調整される。
【００２２】このように、吸気側導翼６を、吸気口３が
存在する方向とは反対の方向に傾けることにより、吸気
口３から筐体１内に吸い込まれた冷気は、筐体１の下面
近くのファン５によっても吸入し易くなる。
【００２３】しかしながら、本実施の形態のように構成
しても、まだ、最も吸気口３に近いファン５の吸気が弱
い場合がある。
【００２４】図２は本発明の第２の実施の形態を示す。
本第２の実施の形態は、最も吸気口３に近いところに位
置する吸気側導翼８のみの長さを、上部の他の吸気側導
翼６のそれの半分程度に短くした点を除いて、第１の実
施の形態と同一の構成を有する。このようにすると、最
も吸気口３に近いファン５の吸気が改善される。
【００２５】第１の実施の形態と同様に、吸気口３から
吸い込まれた空気は、まず、上向きに流れ、次に、導翼
６によって斜め下向き方向に流れ、さらに、回路基板２
間を水平方向に流れるというように、その流れる方向が
強制的に変えられるため、各ファン５毎の流路間の通風
抵抗が大きくなる。すなわち、ファン５に負荷をかける
ことによって、相対的にファン５の実装位置による吸気
の吸気口３からの吹き上げの有利／不利の影響を小さく
することができる。したがって、本実施の形態のよう
に、吸気口に近い導翼８の長さを短くし、その導翼８に
対応するファン５の通風抵抗を低減させてやれば、その
ファン５はより吸気し易くなる。
【００２６】この導翼８を設けることにより、実装位置
によるファン毎の風速のバラツキはなくなるが、ファン
列毎に回路基板が複数枚実装されると、今度はファンの
中央部に実装された回路基板や、その上に位置する電子
部品に当たる風の風速が、ファンの周辺部に実装された
それらと比べて小さくなる。これは、ファンに軸流ファ
ンを使用した場合に、周辺部にはファンの羽根があるた
め風が強く吹くが、中央部はその羽根を回すモータがあ
るため、風が弱くなるためである。
【００２７】これを解決するため、図３に示す本発明の
第３の実施の形態では、第２の実施の形態の構成に加え
て、ファン５と回路基板２との間に、メッシュ部材９が
挿入されている。メッシュ部材９は互いに交差する縦方
向および横方向の複数のワイヤからなる。このようにメ
ッシュ部材９を挿入すると、前述の導翼付加の場合と同
様の理由で、通風抵抗が高まり、メッシュ部材９の網目
を通過する空気の速度を均一にできる。メッシュ部材と
しては、例えば、２４メッシュという、線径０．２９ｍ
ｍのワイヤを、１インチ当たり２４本、縦横に格子状に
配置したものが最も効果がある。
【００２８】図４は本発明の第４の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第３の実施の形態におけるファン５
を、複数の回路基板２の群と複数の排気側導翼７の群と
の間に挿入するとともに、第３の実施の形態におけるメ
ッシュ部材９を、回路基板群とファン５との間に挿入し
たものである。ここで、排気側導翼７は、斜め方向に排
気口４に向かって伸びており、このため、上側に搭載さ
れたファン５の排気流に、下側に搭載されたファン５の
排気が邪魔されることがない。
【００２９】図５および図６は本発明の第５の実施の形
態の断面図および透視斜視図である。
【００３０】本実施の形態は、図３の第３の実施の形態
において、回路基板２の群と排気側導翼７の群との間に
も複数のファン１０を設けたものである。
【００３１】本発明では通風抵抗を大きくしているた
め、ファンの動作点における静圧が多少上昇する。した
がって、ファンは、多少能力の高めのものを選択する必
要があるが、従来のように回路基板の実装位置によって
はほとんど風が吹かないというような事態が起きないた
め、設計値の風速の風を吹かせようとしてファンの能力
を高めた従来の場合に比べると、むしろ能力が小さいフ
ァンで十分である。
【００３２】
【発明の効果】以上、本発明には、複数の回路基板が垂
直方向に多段に実装される電子機器においても、回路基
板間に風速が均一な風を吹かせることができ、したがっ
て、回路基板の冷却効率を向上させることができるとい
う効果がある。また、全体的には最低風速を引き上げる
ため、従来に比べて、より小さいファンで十分な冷却効
果が得られ、このため、ファンの消費電力の減少、騒音
の減少、マシン室の空調設備における風量の減少ができ
るという効果も本発明にはある。また、筐体下面の吸気
口をファンの実装位置の真下に開けても対応できるた
め、吸気口を自由に配置でき、筐体の設計や設置に自由
度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態の断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の透視斜視図であ
る。
【図７】従来の電子機器の冷却構造の断面図である。
【符号の説明】
１ 筐体 ２ 回路基板 ３ 吸気口 ４ 排気口 ５，１０ ファン ６，８ 吸気側導翼 ７ 排気側導翼 ９ メッシュ部材

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筐体と、 前記筐体内に実装され電子部品を搭載した複数の回路基
    板と、 前記筐体内に外気を取り込むための吸気口と、 前記吸気口からの外気の取り込み方向に並行して配列さ
    れ、それぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の角度
    だけ傾けられた複数の吸気側導翼と、 前記吸気口から取り込まれ前記吸気側導翼に導かれてく
    る外気を前記回路基板に吹き付けるために前記回路基板
    近傍に設けられたファンとを備えたことを特徴とする電
    子機器の冷却構造。
  2. 【請求項２】 前記筐体内の空気を前記筐体外に排気す
    る排気口と、 前記筐体内の空気を前記排気口から排気する方向に並行
    して配列され、それぞれが前記排気口に向かう方向に所
    定の角度だけ傾けられた複数の排気側導翼とを備えたこ
    とを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
  3. 【請求項３】 筐体と、 前記筐体内に実装され電子部品を搭載した複数の回路基
    板と、 前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する排気口と、 前記筐体内の空気を前記排気口から排気する方向に並行
    して配列され、それぞれが前記排気口に向かう方向に所
    定の角度だけ傾けられた複数の排気側導翼と、 前記回路基板上の前記電子部品により暖められた空気を
    前記排気側導翼を介して前記排気口から前記筐体外に排
    気するために前記回路基板近傍に設けられたファンとを
    備えたことを特徴とする電子機器の冷却構造。
  4. 【請求項４】 前記筺体内に外気を取り込むための吸気
    口と、 前記吸気口からの外気の取り込み方向に並行して配列さ
    れ、それぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の角度
    だけ傾けられた複数の吸気側導翼とを備えたことを特徴
    とする請求項３記載の電子機器の冷却構造。
  5. 【請求項５】 筐体と、 前記筐体内に実装され電子部品を搭載した複数の回路基
    板と、 前記筐体内に外気を取り込むための吸気口と、 前記吸気口からの外気の取り込み方向に並行して配列さ
    れ、それぞれが前記吸気口から離れる方向に所定の角度
    だけ傾けられた複数の吸気側導翼と、 前記吸気口から取り込まれ前記吸気側導翼に導かれてく
    る外気を前記回路基板に吹き付けるために前記回路基板
    近傍に設けられた第１のファンと、 前記筐体内の空気を前記筐体外に排気する排気口と、 前記筐体内の空気を前記排気口から排気する方向に並行
    して配列され、それぞれが前記排気口に向かう方向に所
    定の角度だけ傾けられた複数の排気側導翼と、 前記回路基板上の前記電子部品により暖められた空気を
    前記排気側導翼を介して前記排気口から前記筐体外に排
    気するために前記回路基板近傍に設けられた第２のファ
    ンとを備えたことを特徴とする電子機器の冷却構造。
  6. 【請求項６】 前記複数の吸気側導翼と前記ファンとの
    間に挿入されたメッシュ部材を備えたことを特徴とする
    請求項１、２または５記載の電子機器の冷却構造。
  7. 【請求項７】 前記複数の排気側導翼と前記ファンとの
    間に挿入されたメッシュ部材を備えたことを特徴とする
    請求項３または４記載の電子機器の冷却構造。
  8. 【請求項８】 前記所定の角度は３０度から４５度まで
    の間であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
    に記載の電子機器の冷却構造。
  9. 【請求項９】 前記複数の吸気側導翼のうちの、前記吸
    気口に近い少なくとも１つの長さを、他の吸気側導翼の
    それよりも短くしたことを特徴とする請求項１、４また
    は５記載の電子機器の冷却構造。
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