JP2009027051A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱量の異なるモジュールが複数装着された場合でも、機器本体の筐体に装着される他のモジュールや機器本体の熱破壊を防止する電子機器の冷却装置を実現することにある。
【解決手段】筐体内に複数のモジュールが取り付け、取り外される電子機器の冷却装置に改良を加えたものである。本装置は、モジュールが装着される位置の上側であり筐体の上面に２次元的に配置される回転数可変の複数の冷却用ファンと、モジュールそれぞれに設けられる温度センサと、これらの温度センサの検出温度に基づいて、複数の温度センサのうち検出温度の高い温度センサの上側に位置する冷却用ファンの回転数を上げる回転数制御部と、冷却用ファンの回転数が最大であっても温度センサの検出温度が所定の温度を超えた場合、電子機器全体の電源をオフする電源遮断部とを設けたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体内に複数のモジュールが取り付け、取り外される組込み電子機器の冷却装置に関し、詳しくは、発熱量の異なるモジュールが複数装着された場合でも、機器本体の筐体に装着される他のモジュールや機器本体の熱破壊を防止する電子機器の冷却装置に関するものである。

アドバンスＴＣＡやＶＭＥのような組込み電子機器では、機器本体の筐体に複数のスロットが設けられ、このスロット内にモジュールが実装される。そして、筐体側には、実装されたモジュールを冷却するための冷却装置が設けられる（例えば、特許文献１〜３参照）。

図４は、従来の組込み電子機器の冷却装置を示した構成図である。図５（ａ）は、図４に示す装置の上面の断面図であり、図５（ｂ）は、側面の断面図である。図４、図５において、筐体１０は、組込みの電子機器の本体であり、機器前面に複数のスロットが設けられ、マザーボード１１、冷却用ファン１２を有する。マザーボード１１は、スロットごとにコネクタ１３が設けられる。冷却用ファン１２は、機器背面の下部に複数個設けられる。

モジュール２０は、コネクタ２１を有し、筐体１０の所望のスロットに取り付け、取り外しが可能であり、マザーボード１１からの信号に従って所定の動作を行なう。コネクタ２１は、マザーボード１１のコネクタ１３と電気的に接続され、マザーボード１１と信号の授受を行なう。また、モジュール２０は、様々な電子部品が実装される基板（図示せず）を有する。

このような装置の動作を説明する。
モジュール２０が筐体１０の所望のスロットに実装される。そして、筐体１０の電源がオンされて各モジュール２０にも電力が供給され、筐体１０からの指示に従って個々のモジュールが動作する。これにより、各モジュール２０の基板に実装される発熱部品が発熱する。

一方、冷却用ファン１２が、所定の回転数で回転し、筐体１０の背面下部から空気を取り込み、筐体１０の下部を通ってモジュール２０の下まで空気を流す。そして、モジュール２０の下面の空気孔（図示せず）から上面の空気孔（図示せず）を通り、筐体１０の上面から空気が排出される。これにより、モジュール２０が冷却される。

特開平５−９５０６３号公報 特開平６−４２４９４号公報 特開平９−２５０４８９号公報

しかしながら、発熱体の電子部品は、モジュール２０の基板上の所望の位置に実装され、モジュール２０内で温度勾配が生ずる。そして、モジュール２０は、複数の種類が存在し、仕様や機能によって発熱量がモジュール２０ごとに異なり、アドバンストＴＣＡの規格に準拠したモジュール２０では、最大２００［Ｗ］の発熱量に達することもある。また、同じ種類のモジュール２０であっても、マザーボード１１からの指示によっても動作が異なり発熱量も異なる。さらに、モジュール２０は、筐体１０のスロットの所望の位置に装着することができ、ユーザの使用方法によって装着位置が異なる場合もある。

そのため、筐体１０の背面下部に設けられた冷却用ファン１２によっては、個々のモジュール２０を的確に冷却することが困難であり、最悪の場合、筐体１０内の温度が上昇し、他のモジュール２０や、機器本体の筐体１０側の電子回路をも熱破壊されるという問題があった。

そこで本発明の目的は、発熱量の異なるモジュールが複数装着された場合でも、機器本体の筐体に装着される他のモジュールや機器本体の熱破壊を防止する電子機器の冷却装置を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
筐体内に複数のモジュールが取り付け、取り外される電子機器の冷却装置において、
前記モジュールが装着される位置の上側であり前記筐体の上面に２次元的に配置され、回転数可変の複数の冷却用ファンと、
前記モジュールそれぞれに設けられる温度センサと、
これらの温度センサの検出温度に基づいて、複数の温度センサのうち検出温度の高い温度センサの上側に位置する前記冷却用ファンの回転数を上げる回転数制御部と、
前記冷却用ファンの回転数が最大であっても前記温度センサの検出温度が所定の温度を超えた場合、電子機器全体の電源をオフする電源遮断部と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
電源遮断部は、電子機器全体の電源をオフした場合であっても、前記冷却用ファンへの電力の供給を続けることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記冷却用ファンは、前記筐体から外部に空気を排出するファンであることを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
冷却用ファンが、筐体の上面に２次元的に配置され、モジュールそれぞれに複数の温度センサが設けられる。そして、回転数制御部が、検出温度の高い温度センサ近くの冷却用ファンの回転数を増加させるので、モジュールの冷却に最適な風量を流すことができる。また、電源遮断部が、冷却用ファンの回転数が最大となっても、温度センサの検出温度が所定の温度を超えた場合、電子機器全体の電源をオフする。これにより、発熱量の異なるモジュールが複数装着された場合でも、機器本体の筐体に装着される他のモジュールや機器本体等の熱破壊を防止することができる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図４、図５と同一のものには同一符号を付し説明を省略する。図１（ａ）は上面断面図であり、図１（ｂ）は側面断面図である。図１において、筐体１０には、空気排出用の冷却用ファン１４、回転数制御部１５、電源遮断部１６が新たに設けられる。また、モジュール２０には、温度センサ２２が設けられる。

空気排出用の冷却用ファン１４は、空気吸入用の冷却用ファン１２とは別に設けられ、モジュール２０が装着されるスロットの位置の上側であって、筐体１０の上面に２次元的に配置される。また、冷却用ファン１２、１４は、回転数が可変である。ここで、図１においては、説明上、モジュール２０が筐体１０に挿入される方向をｘ軸とし、モジュール２０が筐体１０内で並ぶ方向をｙ軸とし、筐体１０の高さ方向をｚ軸として説明する。そして、図１に示す装置では一例として、９個（ｘ軸方向に３個、ｙ軸方向に３個）の冷却用ファン１４が設けられる例を示している。

回転数制御部１５は、マザーボード１１を介して温度センサ２２と電気的に接続され、温度センサ２２の検出した検出温度に基づいて、冷却用ファン１２、１４の回転数を制御する。

電源遮断部１６は、回転数制御部１５による冷却用ファン１２、１４の回転数と、温度センサ２２の検出温度とに基づいて、電子機器全体の電源をオフする。

ここで、図２は、モジュール２０の構成の一例を示した図である。また、図３は、温度センサ２２、冷却用ファン１４、回転数制御部１５の関係を示したブロック図である。

モジュール２０は、基板２３の両面をフレーム２４が覆うように構成される。基板２３は、後端にコネクタ２１が取り付けられ、両面に様々な電子部品（発熱体）２５が実装され、これら電子部品２５用の放熱部品２６も取り付けられる。

フレーム２４は、基板２３の防塵、電気的なシールド等を兼ね、冷却用の空気を流す空気孔２７がフレーム２４の上面、下面に複数設けられる。

温度センサ２２は、基板２３やフレーム２４の所望の位置に取り付けられ、例えば、発熱量の多い電子部品２５、放熱部品２６に直接取り付けられたり、電子部品２５、放熱部品２６の近傍の基板２３上に取り付けられる。また、フレーム２４の上面の空気孔２７付近にも設けらる。

このような装置の動作を説明する。
モジュール２０が筐体１０の所望のスロットに実装される。そして、筐体１０の電源（図示せず）がオンされて各モジュール２０にも電力が供給され、筐体１０からの指示に従って個々のモジュール２０が動作する。これにより、各モジュール２０の基板２３で発熱する。

一方、回転数制御部１５が、電源のオンと共に冷却用ファン１２、１４を所定の回転数（初期値）で回転させ、筐体１０の背面下部から空気を取り込み、筐体１０の下部を通ってモジュール２０の下まで空気を流す。そして、モジュール２０のフレーム２４下面の空気孔２７から上面の空気孔２７を通り、筐体１０の上面のファン１４から空気を筐体１０の外部に排出し、各モジュール２０を冷却させる。

そして、回転数制御部１５が、各モジュールの２０の各温度センサ２２による検出温度をマザーボード１１を介して収集し、検出温度に基づいて２次元的に配列された個々のファン１４の回転数を制御する。例えば、検出温度が上昇している温度センサ２２は、冷却用の空気の風量が不足と判断し、この温度センサ２２に近いファン１４の回転数を増加させる。一方、検出温度が下降している場合、下降している温度センサ２２に近いファン１３の回転数を低下させる。

図１（ｂ）で具体的に説明する。図１（ｂ）において、ｘ軸方向に並んだ冷却用ファン１４を、コネクタ２１側から１４（１）、１４（２）、１４（３）とする。そして、ファン１４（３）の下に位置する温度センサの検出温度が最も高く（検出温度上昇中）、ファン１４（２）の下に位置する温度センサの検出温度が最も低い場合、回転数制御部１５が、ファン１４の回転数を（ファン１４（３）＞１４（１）＞１４（２））に制御する。そして、検出温度が設定した温度以下になるまで風量の調整を行なう。ｙ軸方向に並んだファン１４も同様に、ファン１４の下に位置する温度センサ２２の検出温度に基づいて回転数を制御し、風量を調整する。

そして、温度センサ２２の検出温度がさらに上昇した場合、回転数制御部１５が、ファン１２、１４それぞれの回転数を最大まで上げる。さらに、ファン１２、１４の回転数が最大であっても検出温度の上昇が止まらず所定の温度を超えた場合、電源遮断部１６が、風量不足と判断して電子機器全体の電源をオフし、全モジュール２０、マザーボード１１への電力の供給を強制的に止める。この際、電源遮断部１６が、ファン１２、１４のみは電力の供給を続け、筐体１０、モジュール２０の冷却を続けるとよい。

このように、冷却用ファン１４が、筐体１０の上面に２次元的に配置され、モジュール２０それぞれに複数の温度センサが設けられる。そして、回転数制御部１５が、検出温度の高い温度センサ２２近くの冷却用ファン１４の回転数を増加させるので、モジュール２０の冷却に最適な風量を流すことができる。

また、電源遮断部１６が、冷却用ファン１２、１４の回転数が最大となっても、温度センサ２２の検出温度が所定の温度を超えた場合、電子機器全体の電源をオフする。これにより、発熱量の異なるモジュール２０が複数装着された場合でも、機器本体の筐体１０に装着される他のモジュール２０や機器本体のマザーボード１１等の熱破壊を防止することができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
冷却用ファン１４を筐体１０の上面に９個（３個×３個）設ける構成を示したが、ｘ軸方向、ｙ軸方向に何個設けてもよい。

また、組込み電子機器の一種であるアドバンストＴＣＡに適用する構成を示したが、筐体１０内に複数のモジュールが装着される電子機器であれば、どのようなものでもよい。例えば、局内装置、多チャネル装置、ＶＸＩ用の筐体、ＰＣＩ用の筐体等である。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１に示す装置のモジュール２０の構成を示した図である。 図１に示す装置の温度センサ２２、ファン１２、回転数制御部１５の関係を示したブロック図である。 従来の電子機器の冷却装置の構成を示した図である。 図４に示す装置の断面図である。

符号の説明

１０ 筐体
１４ 冷却用ファン
１５ 回転数制御部
１６ 電源遮断部
２０ モジュール
２２ 温度センサ

Claims (3)

1. 筐体内に複数のモジュールが取り付け、取り外される電子機器の冷却装置において、
   前記モジュールが装着される位置の上側であり前記筐体の上面に２次元的に配置され、回転数可変の複数の冷却用ファンと、
   前記モジュールそれぞれに設けられる温度センサと、
   これらの温度センサの検出温度に基づいて、複数の温度センサのうち検出温度の高い温度センサの上側に位置する前記冷却用ファンの回転数を上げる回転数制御部と、
   前記冷却用ファンの回転数が最大であっても前記温度センサの検出温度が所定の温度を超えた場合、電子機器全体の電源をオフする電源遮断部と
   を設けたことを特徴とする電子機器の冷却装置。
2. 電源遮断部は、電子機器全体の電源をオフした場合であっても、前記冷却用ファンへの電力の供給を続けることを特徴とする電子機器の冷却装置。
3. 前記冷却用ファンは、前記筐体から外部に空気を排出するファンであることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の冷却装置。

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