JP2015015307A - 電子機器、シェルフ、及び基板ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
基板ユニット20には基板識別キーが設けられ、基板ユニットを挿抜可能に実装するためのスロットを含むシェルフにはスロット識別キーが設けられる。基板識別キー及びスロット識別キーは、プリント基板30からの距離が異なる複数のレベルにおいて突出するよう構成される。
基板ユニット20と、その基板ユニット20に対応しないスロットとでは、基板識別キーとスロット識別キーとが等しいレベルに配置され、基板ユニット20が対応しないスロットに誤って挿入されると、基板識別キーがスロット識別キーと衝突し、基板ユニット20のそのスロットへの装着を防止する。
【選択図】図4
Description
電子機器における複数のプリント基板を実装する方法の一つに、背面にバックボードを設けたシェルフにおいて、シェルフ前面の開口部から挿入したプリント基板を並列又は直列にバックボードにプラグイン接続する方法がある。各プリント基板は挿抜可能であるが、通常は各プリント基板についてバックボード上で接続すべきコネクタが決められており、誤作動や破損を防ぐため、各プリント基板をそれぞれシェルフ内の正しいスロットに装着する必要がある。複数のプリント基板のサイズ及び外観は類似し、また複数のスロットのサイズ及び外観も類似するため、プリント基板を本来そのプリント基板を挿入すべきでないスロットに誤って挿入してしまう場合もある。
例えば特許文献1には、シェルフに回路パッケージと同様にプラグイン実装する電源パッケージの誤装着防止構造が記載されている。この誤装着防止構造は、電源パッケージ外形の所定位置に凹係合部または凸係合部を設け、シェルフの対応位置に凹係合部または凸係合部を設け、これら係合部の個数と位置によって電源パッケージの回路種別を区別するよう構成される。
また誤装着防止のための部品を例えばバックボード等の一定の場所に取り付ける場合、その部品のために特定の設置場所を用意する必要があり、回路設計の際の自由度が下がる。これはプリント基板の高密度実装が要求される今日において望ましくない。
また誤装着防止のため、基板を最後まで挿入した際に嵌合する部品を用いる場合、基板を最後までスロットに挿入しないと誤挿入か否か分からない。
本発明の実施形態にかかる電子機器においては、シェルフの側面内壁には、各スロットを識別するためのスロット識別キーが設けられ、各基板ユニットのシェルフ側には、各基板ユニットを識別するための基板識別キーが設けられる。これらの識別キーは、基板平面からの距離が異なる複数のレベルのうちの一つ以上のレベルに配置される。
基板ユニット及びスロットはそれぞれ複数の識別キーを備えてもよく、複数の識別キーの組み合わせにより、限られた部品数で複数種類の基板ユニットとスロット間の誤装着防止機構を実現できる。
したがって、どの程度挿入したときに識別キー同士が衝突し、または衝突せずにすれ違うのか等の所望の仕様により、また、プリント基板上の電子デバイスレイアウトに合わせて、基板識別キー及びスロット識別キーの位置を決定できる。
図1は、本発明の実施形態にかかる電子機器10の構成を示す。
電子機器10は、外側筐体102、内側筐体(以下、「シェルフ筐体」または「シェルフ」ともよぶ)106、ファンユニット104、及び、基板ユニット20を備える。
電子機器10の筐体を構成する外側筐体102及びシェルフ筐体106は前面が開口するよう形成される。外側筐体102はシェルフ筐体106を収容し、シェルフ筐体106は、プリント基板すなわち電子回路基板等を含む基板ユニット20を実装可能なスロットを含む。
ファンユニット104は、シェルフ筐体106内に風の流れを形成し、プリント基板30上の電子デバイスを冷却する。
基板ユニット20は、コネクタ36の側から基板側レール34に平行な方向にシェルフ筐体106に挿入される。
図3の基板キー部材22aにおいては、2つの溝を挟んで3個の基板識別キー26が形成されている。プリント基板30からの高さが異なる複数のレベルを、1番高いレベルから基板に近いレベルに向かって第1レベル〜第7レベルとすると、上段の基板識別キー26は、第1レベルにおいて突出し、中段の基板識別キー26は第3レベルと第4レベルにおいて突出し、下段の基板識別キー26は第6レベルと第7レベルにおいて突出する。
図4では、基板キー部材22は基板ユニット20の挿入方向に深い位置に設けられている。ここで「挿入方向に深い」位置とは、基板ユニット20がシェルフ筐体106に装着された際に、シェルフ筐体106背面のバックボードに近い位置をいう。一方「挿入方向に浅い」位置とは、基板ユニット20がシェルフ筐体106に装着された際に、シェルフ筐体106の開口に近い位置をいう。
一方図5では、基板キー部材22は基板ユニット20の挿入方向において中間の位置、すなわち、基板ユニット20がシェルフ筐体106に装着された際、シェルフ筐体106前面の開口からも、背面のバックボードからも同程度の距離となる位置に設けられている。
基板キー部材22bは、支持部24と一つの基板識別キー26を備える。
基板識別キー26は、プリント基板30からの高さすなわち距離が異なる複数のレベルのうち一つのレベルにおいて、シェルフの内壁側に突出するよう構成される。すなわち図6のプリント基板30の端に向かう方向に突出し、あるいは端から突出するよう構成される。支持部24は、留め具55によってプリント基板30に固定され、基板識別キー26を支持する。
図7(b)は、基板キー部材22のさらに別の例である基板キー部材22dを示す。
基板キー部材22は、図7(b)に示す基板キー部材22cのように、支持孔56を備え、基板側レール34を支持するレール支持部58等の他の構造に取り付けられてプリント基板30に対して固定されてもよい。基板キー部材22はまた、他の構造の一部として形成されてもよい。
このように、基板キー部材22は基板識別キー26を所望のレベルにおいてシェルフ筐体106側に突出するようプリント基板30に対して固定し、支持できる構造であれば、どのような形状であってもよい。
図8に示すように、複数の基板キー部材22が、基板ユニット20の挿入方向の深さが異なる位置において基板ユニット20に設けられてもよい。
図10は、電子機器10から基板ユニット20を抜去した状態を示す図である。
前述のように、電子機器10の筐体は、外側筐体102、及びシェルフ筐体106で構成される。外側筐体102とシェルフ筐体106の間には隙間があり、シェルフ筐体106のシェルフ側壁108は、グリッドやメッシュ、ハニカム構造など、風を透過させるよう形成される。シェルフ筐体106はフレームとして構成されてもよい。
ファンユニット104内のファンを回転させると、ファンユニット104から電子機器10の外に排出される流出気流16が形成される。その結果、外側筐体102とシェルフ筐体106の間の隙間に流入する流入気流14、及びシェルフ筐体106のシェルフ側壁108を通過し、シェルフ筐体106内部で冷却対象である電子機器を冷却しながら通過する冷却気流18が形成される。
図11(b)は、シェルフ側壁108に取り付けられるスロットキー部材116の別の例であるスロットキー部材116bを示す。
なお、スロットキー部材116は、これらの他にも後述するスロットキー部材116c〜116dのように、様々な形状に構成されうる。スロットキー部材116a〜116dを総称して「スロットキー部材116」ともよぶ。スロットキー部材116は、スロット識別キー117及び支持部115を含む。
スロットキー部材116aのスロット識別キー117は、複数のレベルのうち一つのレベルにおいて基板ユニット20側に突出するよう配置される。
スロットキー部材116bのスロット識別キー117は、複数のレベルのうち一つのレベル、あるいは隣り合う二つ以上のレベルにおいて基板ユニット20側に突出するよう配置される。
スロット識別キー117は基板ユニット20が挿入される際、その基板ユニット20の基板識別キー26と衝突し、または衝突せずに通過することで基板キー部材22のそのスロットへの装着可否をユーザに知らしめる。
図12は、シェルフ筐体106の内側をシェルフ筐体106の前面すなわち開口側から見た際のシェルフ側壁108の一部を示している。シェルフ側壁108は、開口部枠107、シェルフ柱112、メッシュ板114、及びシェルフガイドレール110を含む。
シェルフガイドレール110は、基板ユニット20がシェルフ筐体106の開口から挿入される際、一つの基板ユニット20が一つのスロットに真っ直ぐ挿入されるよう案内する。
図12に示す例においては、シェルフ側壁108のうち隣り合う二つのシェルフガイドレール110に挟まれる領域が一つの基板ユニット20を格納する一つのスロットの側壁となる。
これにより、プリント基板30上の電子デバイスレイアウト設計の際の自由度を損わず、かつ、スロット識別キー117と基板識別キー26とが衝突し、または衝突せずにすれ違うときの基板ユニット20のシェルフ筐体106に対する位置を所望の挿入深さに設定できる。
図13(b)は、シェルフ側壁108に取り付けられるスロットキー部材116のさらに別の例であるスロットキー部材116dを示す。
図13(b)に示すスロットキー部材116dは、隣り合う二つのスロットにおいて、挿入方向の深さが同じ位置にそれぞれスロット識別キー117を設ける場合に、一つの支持部115で二つのスロット識別キー117を支持する。
なお、スロットキー部材116dの支持部115は差込片119を含み、留め具による固定とともに、差込片をシェルフ側壁108に設けられたスリット(図示せず)に差し込むことで、より堅牢にスロット識別キー117を支持する。
図14は、ユーザが基板ユニット20をシェルフ筐体106の対応するスロットに挿入した際の基板識別キー26及びスロット識別キー117の動作を図3の基板キー部材22aおよび図11(a)のスロットキー部材116aを例にして示す。対応するスロットとは、その基板ユニット20を装着するためのスロットであり、例えばその基板ユニット20に設けられたコネクタに適切に嵌合するコネクタが設けられているスロットである。
よって基板ユニット20の誤装着を防止できる。
基板ユニット20の挿入途中における基板識別キー26とスロット識別キー117との当接または衝突は、基板識別キー26とスロット識別キー117とのレベルが等しく、かつ、基板ユニット20における基板識別キー26の位置がスロットにおけるスロット識別キーの位置よりも挿入方向に深い位置である場合に生じる。
基板識別キー26とスロット識別キー117とが衝突するような基板識別キー26とスロット識別キー117の配置パターンは無数にある。よって、基板ユニット20における電子部品のレイアウトや、どの程度挿入したときにユーザにその基板ユニット20のスロットへの装着の可否を知らせるか等の所望の仕様に合わせて基板識別キー26及びスロット識別キー117の位置を決定すればよい。
すなわち、安全性、利便性、及びプリント基板30上の電子部品の高密度実装の要求を同時に充足できる。
なお、ここでは、基板キー部材22の基板ユニット20上の設置位置が、スロットキー部材116のシェルフ筐体106における位置よりも、挿入方向に深い場合を想定している。
なお、後述の図17、20、21においても同様に、基板識別キー26またはスロット識別キー117が配置されるレベルを黒四角で示す。
他方、スロットキー部材116において第2レベル27または第3レベル28にスロット識別キー117を配置すると(パターンB’またはC’)、基板識別キー26はスロット識別キー117に衝突し、基板ユニット20の挿入が阻止される。
他方、スロットキー部材116において第1レベル25または第3レベル28にスロット識別キー117を配置すると(パターンA’またはC’)、基板識別キー26はスロット識別キー117に衝突し、基板ユニット20の挿入が阻止される。
他方、スロットキー部材116において第1レベル25または第2レベル27にスロット識別キー117を配置すると(パターンA’またはB’)、基板識別キー26はスロット識別キー117に衝突し、基板ユニット20の挿入が阻止される。
図17においては、プリント基板30または基板レベル124からの距離に対応する複数のレベルを7レベルとし、プリント基板30または基板レベル124からの距離が大きい方を第1レベル70、プリント基板30または基板レベル124からの距離が小さい方を第7レベル82とする。基板キー部材22aにおいては、そのうち第1レベル70、第3レベル74、第4レベル76、第6レベル80、第7レベル82において突出するよう3つの基板識別キー26が配置されている。なお、ここでは基板キー部材22の基板ユニット20上の設置位置が、第1スロットキー部材126、第2スロットキー部材128のシェルフ筐体106における位置よりも、挿入方向に深い場合を想定している。
また、図17のパターン(3)に示すように、第2スロットキー部材128のスロット識別キー117が第3レベル74に配置される場合、基板識別キー26が第2スロットキー部材128のスロット識別キー117と衝突し、基板ユニット20のスロットへの装着が阻止される。
すなわち、第1スロットキー部材126、第2スロットキー部材128のスロット識別キー117を挿入方向の深さが等しい位置に設けた場合、或いは第1スロットキー部材126、第2スロットキー部材128のシェルフ筐体106における基板挿入方向の位置を入れ換えた場合も、パターン(1)〜(3)において、挿入の可否は変わらない。
基板ユニット20の挿入途中における基板識別キー26とスロット識別キー117との当接すなわち衝突は、基板識別キー26とスロット識別キー117とのレベルが等しく、かつ、基板ユニット20における基板識別キー26の位置がスロットにおけるスロット識別キーの位置よりも挿入方向に深い位置である場合に生じる。
すなわち、基板ユニット20における全ての基板キー部材22の位置が、シェルフ筐体106における全てのスロットキー部材116の位置よりも挿入方向に深い位置に配置されてもよい。或いは一部の基板キー部材22の基板ユニット20における位置が、一部のスロットキー部材116のシェルフ筐体106における位置よりも挿入方向に浅い位置に配置されてもよい。
共通の部品を用いて異なる識別パターンを形成できるため、例えば従来用いられていた識別キーを持つ特殊コネクタ等が不要となり、コストが削減できる。
このような場合、基板ユニット20がプラグイン接続された際、基板識別キー26は、通過しないスロットキー部材116等と当接してもよい。そして、当接することにより、装着される基板ユニット20に適した制御がなされてもよい。
また、基板識別キー26と他の部材との当接により、シェルフ側壁108の開口が調整され、装着された基板ユニット20に合わせて流入する風量が調整されてもよい。
ファンスイッチ140は、シェルフ筐体106に基板ユニット20を挿入した際にそのプリント基板30からの高さすなわち距離が異なる複数のレベルのうち一つのレベルに設けられる。
冷却すべき基板ユニット20においては、ファンスイッチ140と等しいレベルに基板識別キー26が設けられ、基板ユニット20が挿入される際、基板キー部材22がファンスイッチ140を押下する。ファン制御部200はファンスイッチ140が押下されると、そのスロットを冷却するためのファンユニット104のファンを駆動する。その結果空気流が形成され、装着された基板ユニット20が冷却される。
これにより、冷却の必要な基板ユニット20に対して自動的にファンユニット104を稼働する構成を実現でき、省電力化を図りつつ適切に電子機器を冷却できる。
例えば、図20に示した基板識別キー26及びスロット識別キー117の配置例においては、第2スロットキー部材128のスロット識別キー117にファンスイッチ140を取り付けてもよい。そして、基板ユニット20がシェルフ筐体106の奥まで挿入され、バックボードにプラグイン接続されたときに第2基板キー部材44の基板識別キー26がファンスイッチ140に当接し、押下した状態となるよう第2基板キー部材44と第2スロットキー部材128の基板挿入方向の配置を定める。
第3スロットキー部材134のスロット識別キー117にファンスイッチ140を取り付けた場合、基板ユニット20が奥まで挿入されてプラグイン接続された際に第2基板キー部材48の基板識別キー26がファンスイッチ140を押下するよう、第2基板キー部材48と第3スロットキー部材134の基板挿入方向の配置を定めればよい。
例えば図16のパターンAの基板キー部材22がファンスイッチ140を押下する場合、第2レベル27または第3レベル28にファンスイッチ140を設ける。また、パターンBの基板キー部材22がファンスイッチ140を押下する場合、第1レベル25または第3レベル28にファンスイッチ140を設ける。また、パターンCの基板キー部材22がファンスイッチ140を押下する場合、第1レベル25または第2レベル27にファンスイッチ140を設ける。
またファンスイッチ140は例えば、基板識別キー26が通過する際にスイッチのオン、オフを切り替えるトグルスイッチであってもよい。
いずれの場合も省電力化を図りつつ適切に電子機器10を冷却できる。
この場合、図示しないファン制御部は、ファンユニット104が冷却を担当するスロットのうち、いずれか一つのスロットにおいてファンスイッチ140がオンとなったときにファンユニット104を稼働させる。
ファン制御部はまた、ファンスイッチ140がオンとなったスロットの個数に応じてファンの回転数を制御してもよい。
これにより、冷却が必要な電子デバイスを適切に冷却しつつ、きめ細かく省電力化を実現できる。
風量調整機構60は、風量調整レバー62、可変抵抗64、引っ張りバネ66を備える。
風量調整レバー62は、シェルフ側壁108に取り付けられる。
プリント基板30が挿入される際、基板識別キー26は、風量調整レバー62に当接し、スライドさせる。プリント基板30が抜去される際、風量調整レバー62は引っ張りバネ66の作用により、風量調整レバー62の可動範囲のうちシェルフ筐体106開口部側の端に戻る。
基板ユニット20の種類が異なると搭載部品が異なり、発熱量も異なるため、基板識別キーを用いて基板の種類に応じてきめ細かくファンの回転数を制御することにより、簡易な構成で各基板を適切に冷却しつつ省電力化を図れる。
図25は、開口率を調整可能なシェルフ側壁108において、風量調整板を説明のため取り外した状態を示す。なお、図25及び後述する図27においては説明のため開口部枠107の図示を省略する。
図26は、図25のシェルフガイドレール110の風量調整板支持溝152にスライド可能に取り付けられ、流入する風量を調整する風量調整板144を示す。
シェルフ側壁108においてスロットの奥に板バネ142が備えられる。板バネ142は、風量調整板144に対して、図25の白抜き矢印に示す基板ユニット20挿入方向に力が働いていないとき、風量調整板144をスライドさせて初期位置に戻す。初期位置とは、風量調整板144が基板識別キー26から力を受けていないときの風量調整板144を位置であり、風量調整板144が初期位置にあるとき、そのスロットの開口は閉じられる。
図28(a)から(d)は、風量調整板144がシェルフ側壁108に対してスライドし、開口率が調整される様子を示す。斜線部が風量調整板144の開口板148、黒色部がシェルフ側壁108のメッシュ板114のそれぞれ一部を示す。
図28(b)は風量調整板144のシェルフ側壁108に対するスライド量が小さい場合の開口の様子を示す。
図28(c)は風量調整板144のシェルフ側壁108に対するスライド量が大きい場合の開口の様子を示す。
図28(d)は風量調整板144のシェルフ側壁108に対するスライド量が最大の場合の開口の様子を示す。風量調整板144の開口とシェルフ側壁108の開口が重なっており、シェルフ側壁108を通じた風の流入または流出が最大となる。
よって、省スペースかつ簡単な構成で、各基板ユニット20を効率よくかつ適切に冷却すると同時に基板ユニット20のスロットへの誤挿入を防止できる。
例えば基板ユニット20は、ファンを制御するための基板識別キー26と、風量調整板144スライドさせるための基板識別キー26とを両方備えてもよい。
例えば図21に示した基板識別キー26及びスロット識別キー117の配置例において、第2スロットキー部材132または第3スロットキー部材134の一方のスロット識別キー117にファンスイッチ140を取り付け、他方のスロット識別キー117の位置に、係合片150を設けてもよい。
例えば基板識別キー26が風量調整板144スライドさせ、さらに風量調整板144がファンの回転数調整用のスライド抵抗等をスライドするよう構成されてもよい。例えば、風量調整板144がスライドスイッチ当接片(図示せず)を備え、スライドスイッチ当接片がファン回転数調整用のスライド抵抗をスライドさせる。
この際、複数の基板ユニット20を冷却するファンについては、そのファンが冷却すべきスロットのスライド抵抗のスライド値のうちの最大値を採用してファン回転数を制御する。
また、この場合も基板識別キー26は誤挿入防止機能を兼ね備えてもよい。これにより、省スペースかつ簡単な構成で、各基板ユニット20を冷却すると同時に基板ユニット20のスロットへの誤挿入を防止できる。
Claims (9)
- プリント基板を含む基板ユニットと、
前記基板ユニットを挿抜可能に実装するためのスロットを含むシェルフとを備え、
前記基板ユニットは、前記プリント基板からの距離が異なる複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいて前記シェルフの内壁側に突出するよう構成される基板識別キーを備え、
前記シェルフは、前記複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいて該基板ユニット側に突出するよう構成されるスロット識別キーを備え、
前記基板識別キーと前記スロット識別キーとのレベルが等しく、かつ、前記基板ユニットにおける前記基板識別キーの位置が前記シェルフにおける前記スロット識別キーの位置よりも挿入方向に深い位置である場合、前記基板ユニットが挿入される際に前記基板識別キーとスロット識別キーとが当接し、前記基板ユニットの実装を妨げることを特徴とする電子機器。 - 前記シェルフは、挿入方向の深さが異なる複数個所に設けられた複数のスロット識別キーを備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
- 前記基板ユニットは、挿入方向の深さが異なる複数個所に設けられた複数の基板識別キーを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器。
- 前記基板ユニットを冷却するためのファンと、
前記ファンの回転数を制御するファン制御部とをさらに備え、
前記シェルフは、前記複数のレベルのうち一つのレベルに設けられたファン用スイッチを備え、
前記基板識別キーの一つは、前記基板ユニットが挿入される際に前記ファン用スイッチと当接することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電子機器。 - 複数の基板ユニットを備え、
前記シェルフは複数のスロット及び複数のファン用スイッチを備え、
前記ファン制御部は、前記基板識別キーと当接した前記ファン用スイッチの個数に応じて前記ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項4に記載の電子機器。 - 前記基板ユニットを冷却するためのファンと、
前記ファンの回転数を制御するファン制御部と、
風量調整レバーとをさらに備え、
前記ファン制御部は、前記基板識別キーが前記風量調整レバーに当接し、スライドさせた距離に応じて前記ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電子機器。 - 前記シェルフは、
スライド可能であり、そのスライド距離に応じて該シェルフ側面の開口率を変更し、前記複数のレベルのうちの一つに設けられた突片を含む風量調整板をさらに備え、
前記基板識別キーの一つは、挿入される際に前記突片と当接することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電子機器。 - プリント基板からの距離が異なる複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいて突出するよう構成される基板識別キーを含む基板ユニットを挿抜可能に実装するためのスロットと、
前記複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいて該基板ユニット側に突出するよう構成されるスロット識別キーとを備え、
前記基板識別キーと前記スロット識別キーとのレベルが等しく、かつ、前記基板ユニットにおける該基板識別キーの位置が前記スロットにおける該スロット識別キーの位置よりも挿入方向に深い位置である場合、該基板ユニットが挿入される際に該スロット識別キーが該基板識別キーに当接し、該基板ユニットの実装を妨げることを特徴とするシェルフ。 - プリント基板を含む基板ユニットであって、
プリント基板からの距離が異なる複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいてシェルフの内壁側に突出するよう構成される基板識別キーを備え、
前記複数のレベルのうち一つ以上のレベルにおいて突出するよう構成されるスロット識別キーを備えるシェルフに挿入される際、前記基板識別キーと前記スロット識別キーとのレベルが等しく、かつ、前記基板識別キーの位置が前記シェルフにおける前記スロット識別キーの位置よりも挿入方向に深い位置である場合、前記基板識別キーが前記スロット識別キーに当接し、前記挿入を妨げることを特徴とする基板ユニット。
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