JP7167782B2

JP7167782B2 - Electronic equipment housing structure

Info

Publication number: JP7167782B2
Application number: JP2019046611A
Authority: JP
Inventors: 智洋長谷川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020150143A

Description

本発明は、例えば産業用コントローラなどの電子機器の筺体構造に関する。 The present invention relates to a housing structure for electronic equipment such as an industrial controller.

各種設備内に収容される産業用コントローラなどの電子機器の筺体は、ボックス状に形成され、内部にモジュール群が収納され、各モジュールを通気ユニット（吸気ファンや排気ファンなど）により冷却している。 The housings of electronic devices such as industrial controllers housed in various facilities are formed in the shape of a box, and modules are housed inside, and each module is cooled by a ventilation unit (intake fan, exhaust fan, etc.). .

モジュールとしては、例えば電源ユニット，キャパシタ，プロセッサ，ＲＡＭ・ＲＯＭなどの主記憶装置，ＨＤＤ，ＳＳＤなどの補助記憶装置などが挙げられる。このようなモジュールは、稼働状況などに応じて発熱するため、筺体内を通気ユニットなどにより効率的に冷却する必要がある。 Examples of modules include power supply units, capacitors, processors, main storage devices such as RAM and ROM, and auxiliary storage devices such as HDD and SSD. Since such a module generates heat depending on the operating conditions, etc., it is necessary to efficiently cool the interior of the housing using a ventilation unit or the like.

例えば特許文献１には、複数個の通気ユニットを用いることで設置場所に応じた通風量を設定可能な筺体構造が提案されている。 For example, Patent Literature 1 proposes a housing structure that uses a plurality of ventilation units to set the ventilation volume according to the installation location.

特開２００２－３２９９９２Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-329992

しかしながら、複数個の通気ユニットの駆動制御や通風量の制御だけでは、筺体内に収納されたモジュール群の構成によっては十分な冷却性能を発揮することできず、モジュールの製品寿命を悪化させるおそれがあった。 However, depending on the configuration of the module group housed in the case, sufficient cooling performance cannot be achieved by simply controlling the drive of multiple ventilation units and controlling the amount of air flow, and there is a risk of shortening the product life of the modules. there were.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、筺体内のエアフローを改善し、モジュール群の冷却効率の向上を図ることを解決課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such conventional problems, and aims to improve the airflow in the housing and improve the cooling efficiency of the module group.

（１）本発明は、各種モジュールを内部に収納するラック本体と、該ラック本体に取り付けられたボックス部とを備えた電子機器の筺体構造であって、
前記ラック本体の天板に形成され、かつ前記ラック本体内に空気を取り込んで前記モジュール群を冷却する吸気ファンと、
前記ラック本体の底板に形成された通気孔と、
前記ボックス部に形成され、かつ前記モジュール群の冷却後の空気を排出する排気ファンと、
を備えたことを特徴としている。 (1) The present invention provides a housing structure for an electronic device comprising a rack body for housing various modules inside and a box portion attached to the rack body,
an intake fan that is formed on the top plate of the rack body and draws air into the rack body to cool the module group;
a ventilation hole formed in the bottom plate of the rack body;
an exhaust fan formed in the box portion for discharging air after cooling the module group;
It is characterized by having

（２）本発明の一態様によれば、前記ラック本体は、前記筺体内の前後方向のいずれかに配置されている一方、前記ボックス部は、前記筺体内の前記モジュール部と反対側に配置されている。 (2) According to one aspect of the present invention, the rack body is arranged in one of the front and rear directions within the housing, while the box section is arranged on the opposite side of the module section within the housing. It is

（３）本発明の他の態様は、前記ラック本体と前記ボックス部との間を連通する通気路をさらに備えている。 (3) Another aspect of the present invention further includes an air passage communicating between the rack body and the box portion.

（４）本発明のさらに他の態様は、前記通気路のそばにモジュールが配置されている。 (4) According to still another aspect of the present invention, a module is arranged near the air passage.

（５）本発明のさらに他の態様によれば、前記排気ファンは、前記ボックス部において前記ラック本体の反対側に設置されている。 (5) According to still another aspect of the present invention, the exhaust fan is installed on the opposite side of the rack body in the box portion.

（６）本発明のさらに他の態様によれば、前記筺体内の空気は、前記通気孔と前記排気ファンとの二方向に排気される。 (6) According to still another aspect of the present invention, the air inside the housing is exhausted in two directions, through the air vent and the exhaust fan.

（７）本発明のさらに他の態様によれば、前記ラック本体の側板はアルミニウム製である一方、前記天板および底板がステンレス製であり、前記側板のそばにモジュールが配置されている。 (7) According to still another aspect of the present invention, the side plates of the rack body are made of aluminum, while the top and bottom plates are made of stainless steel, and modules are arranged near the side plates.

本発明によれば、筺体内のエアフローが改善され、モジュール群の冷却効率を向上させることができる。 According to the present invention, the airflow in the housing is improved, and the cooling efficiency of the module group can be improved.

半導体製造装置の概略図。Schematic of a semiconductor manufacturing apparatus. 本発明の実施形態に係る産業用コントローラの筺体を示す斜視図。The perspective view which shows the housing of the industrial controller which concerns on embodiment of this invention. （ａ）は図１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は同筺体の底面図、（ｄ）は同筺体の背面図。(a) is a plan view of FIG. 1, (b) is a sectional view along line AA of (a), (c) is a bottom view of the same housing, and (d) is a rear view of the same housing. （ａ）は図２（ｂ）の矢印Ｃの矢視図、（ｂ）は同筺体の横断面図。(a) is an arrow view of arrow C of FIG.2(b), (b) is a cross-sectional view of the same housing. （ａ）は同筺体のエアフローを示す横断面図、（ｂ）は同縦断面図。(a) is a cross-sectional view showing the airflow of the same housing, and (b) is a vertical cross-sectional view of the same.

以下、本発明の実施形態に係る電子機器の筺体構造を説明する。ここでは図１の半導体製造装置１に組み込まれる産業用コントローラ３の筺体構造を一例として説明する。 A housing structure of an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described below. Here, the housing structure of the industrial controller 3 incorporated in the semiconductor manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 will be described as an example.

≪筺体４の構造≫
図２～図４に基づき産業用コントローラ３の筺体４を説明する。この産業用コントローラ３は、半導体製造装置１のラック２内に他の装置２７と並べて収容されている。 <<Structure of housing 4>>
The housing 4 of the industrial controller 3 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. This industrial controller 3 is housed in the rack 2 of the semiconductor manufacturing apparatus 1 alongside other devices 27 .

この産業用コントローラ３の筺体４は、図２に示すように、箱状に形成され、前方Ｆ側（正面側）に配置されたラック本体５と後方Ｂ側（背面側）に配置されたボックス部６とを備えた構造を呈している。 As shown in FIG. 2, the housing 4 of the industrial controller 3 is formed in a box shape, and includes a rack body 5 arranged on the front F side (front side) and a box arranged on the rear B side (rear side). A structure with a portion 6 is presented.

（１）ラック本体５
ラック本体５は、ＲＡＭやＲＯＭなどの主記憶装置，ＨＤＤやＳＳＤなどの補助記憶装置，キャパシタ，電源ユニットなどのモジュールを収納する格子状のサブラック（図示省略）を備え、図２中の領域ａ～ｄに示すスリットに各モジュールが装着され、前方Ｆ側の正面が構成されている。 (1) Rack body 5
The rack body 5 includes a grid-like sub-rack (not shown) for housing modules such as main storage devices such as RAM and ROM, auxiliary storage devices such as HDD and SSD, capacitors and power supply units. Each module is attached to the slits shown in a to d to form the front face on the front F side.

また、ラック本体５の両側面と平面と底面とは、それぞれ側面パネル（サイドパネル）７・平面パネル（天板）９・底面パネル（底板）１０により閉塞されている。このパネル９，１０は電食防止を考慮して「ＳＵＳ４４３」のステンレス材により構成されている一方、側面パネル７はアルミ板により構成されている
平面パネル９上には、図３（ａ）に示すように、ラック本体５内に空気を取り込む一対の吸気ファン１３が取り付けられている。ここでは一例として２個の吸気ファン１３が示されているが、これに限定されることはなく、例えば１個または３個の吸気ファン１３を取り付けた構成でもよい。 Both side surfaces, a plane surface, and a bottom surface of the rack body 5 are closed by a side panel (side panel) 7, a plane panel (top plate) 9, and a bottom panel (bottom plate) 10, respectively. The panels 9 and 10 are made of SUS443 stainless steel to prevent electrolytic corrosion, while the side panel 7 is made of an aluminum plate. As shown, a pair of intake fans 13 are attached to draw air into the rack body 5 . Although two intake fans 13 are shown here as an example, the configuration is not limited to this, and for example, one or three intake fans 13 may be attached.

ラック本体５内の背面Ｂ側、即ちボックス部６との境界付近には、一対の本体基板１２（図４（ａ）参照）が取り付けられている。この各本体基板１２は、両側面パネル７間の二本のビーム１３ａを挟んで上下に設置されている。具体的には上側の本体基板１２は平面パネル９とビーム１３ａとの間に設置されている一方、下側の本体基板１２は底面パネル１０とビーム１３ａとの間に設置されている。 A pair of main substrates 12 (see FIG. 4A) are attached to the rear surface B side of the rack main body 5, that is, near the boundary with the box portion 6. As shown in FIG. The main body substrates 12 are arranged vertically with two beams 13a between the side panels 7 interposed therebetween. Specifically, the upper body substrate 12 is installed between the flat panel 9 and the beam 13a, while the lower body substrate 12 is installed between the bottom panel 10 and the beam 13a.

このとき上側の本体基板１２に実装されたコンデンサ１４などの電子部品は、図３（ｂ）に示すように、ボックス部６側（後方Ｂ側）を向いている。また、ラック本体５とボックス部６との間は、両本体基板１２により大半が閉塞され、左側（Ｌ側）のみが開放されている。 At this time, the electronic components such as the capacitor 14 mounted on the upper body substrate 12 face the box portion 6 side (rear side B) as shown in FIG. 3B. Further, the space between the rack body 5 and the box portion 6 is mostly closed by both body substrates 12, and only the left side (L side) is open.

これにより両本体基板１２と左側（Ｌ側）の側面パネル７との間には、前記両者５，６間を連通する通気路１５が形成される。ここでは図２中の領域ｄに電源ユニット２６が装着されるため、電源ユニット２６は左側（Ｌ側）の側面パネル７のそばに配置されている。 As a result, an air passage 15 is formed between the main body substrates 12 and the left (L side) side panel 7 to communicate between the two. Here, since the power supply unit 26 is mounted in the region d in FIG. 2, the power supply unit 26 is arranged near the side panel 7 on the left side (L side).

なお、底面パネル１０には、図３（ｃ）に示すように、格子状の通気孔１６が設けられている。この通気孔１６の位置は、吸気ファン１３の真下が好ましい。 As shown in FIG. 3(c), the bottom panel 10 is provided with a grid-like ventilation hole 16. As shown in FIG. The position of the ventilation hole 16 is preferably directly below the intake fan 13 .

（３）ボックス部６
筺体４の構造によれば、ラック本体５の後方Ｂ側（背面側）には冷却機能を備えたボックス部６が設置され、モジュール群に対する冷却性能を向上させている。 (3) Box part 6
According to the structure of the housing 4, a box portion 6 having a cooling function is installed on the rear B side (back side) of the rack body 5 to improve the cooling performance for the module group.

このボックス部６は、図３（ａ）～図３（ｄ）に示すように、断面コ字状に形成され、背面パネル２０ａ，２０ｂと両側面パネル２１と底面パネル２２と平面パネル２３を備えている。ここではボックス部６は、前方Ｆ側に形成された取付部（図示省略）をラック本体５の後方Ｂ側に形成された取付部（図示省略）にねじ止めするなどの公知の手段で取り付けられている。 As shown in FIGS. 3(a) to 3(d), the box portion 6 has a U-shaped cross section and includes rear panels 20a and 20b, side panels 21, a bottom panel 22, and a flat panel 23. ing. Here, the box portion 6 is attached by known means such as screwing a mounting portion (not shown) formed on the front F side to a mounting portion (not shown) formed on the rear B side of the rack body 5 . ing.

背面パネル２０ａの内面略中央には、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、排気ファン２５が取り付けられている。この排気ファン２５は本体基板１２と対向した位置に配置されている。 As shown in FIGS. 3(b) and 4(b), an exhaust fan 25 is attached to the approximate center of the inner surface of the back panel 20a. The exhaust fan 25 is arranged at a position facing the main substrate 12 .

また、背面パネル２０ａには、図３（ｄ）に示すように、排気ファン２５の大きさに応じた通気孔２４が形成されている。なお、各パネル２０～２３は、パネル９，１０と同じく、電食防止を考慮して「ＳＵＳ４４３」のステンレス材により構成されている。 Further, as shown in FIG. 3(d), the rear panel 20a is formed with a ventilation hole 24 corresponding to the size of the exhaust fan 25. As shown in FIG. Each of the panels 20 to 23, like the panels 9 and 10, is made of "SUS443" stainless steel in consideration of electrolytic corrosion prevention.

≪エアフロー・放熱性など≫
（１）まず、図５に基づき筺体４内のエアフロー（空気流）を説明する。この筺体４内では底面方向と背面方向の二方向のエアフローが生じ、モジュール群を冷却する。 ≪Air flow, heat dissipation, etc.≫
(1) First, the airflow inside the housing 4 will be described with reference to FIG. Air flows in two directions, ie, the bottom direction and the back direction, are generated in the housing 4 to cool the module group.

すなわち、産業用コントローラ３の電源がオンにされると、吸気ファン１３および排気ファン２５が通電されて駆動を開始する。この吸気ファン１３の駆動によりラック本体５内に空気が取り込まれ、図５（ｂ）中の矢印Ｐに示すように、平面パネル９から底面パネル１０に向かった底面方向のエアフローが生じ、ラック本体５内の各種モジュールが冷却される。この冷却後の空気は、矢印Ｐ１～Ｐ４に示すように、底面パネル１０の通気孔１６を通じて筺体４の外部に排出される。 That is, when the industrial controller 3 is powered on, the intake fan 13 and the exhaust fan 25 are energized to start driving. Air is taken into the rack body 5 by driving the intake fan 13, and as indicated by the arrow P in FIG. Various modules in 5 are cooled. After this cooling, the air is discharged to the outside of the housing 4 through the ventilation holes 16 of the bottom panel 10 as indicated by arrows P1 to P4.

また、排気ファン２５が駆動しているため、矢印Ｑに示すように、ラック本体５から通気路１５を通って、ボックス部６内に流入する背面方向のエアフローが生じる。これにより通気路１５のそばに設置されたモジュール、例えば電源ユニット２６などが冷却される。 In addition, since the exhaust fan 25 is driven, as indicated by the arrow Q, an air flow is generated in the rearward direction from the rack body 5 through the air passage 15 and into the box portion 6 . As a result, modules installed near the ventilation path 15, such as the power supply unit 26, are cooled.

このとき排気ファン２５は背面パネル２０ａの内面略中央に設けられているため、ボックス部６内に流入した空気は本体基板１２の左端部を廻り込んで、矢印Ｓ１に示すように、排気ファン２５により背面パネル２０，２０ｂまで引き寄せられる。その後、矢印Ｓ２に示すように、通気孔２４を通って筺体４の外部に排出される。 At this time, since the exhaust fan 25 is provided approximately in the center of the inner surface of the rear panel 20a, the air that has flowed into the box portion 6 flows around the left end portion of the main body substrate 12, and the exhaust fan 25 moves toward the exhaust fan 25 as indicated by an arrow S1. is drawn to the back panel 20, 20b. After that, it is discharged to the outside of the housing 4 through the ventilation hole 24 as indicated by an arrow S2.

このように筺体４内のエアフローによれば、筺体４内に取り込まれた空気が底面方向と背面方向の二方向に排気されるため、筺体４内の風の流れがよく、この点でモジュール群の冷却効率が向上し、全体的な冷却性能を高めることができる。 According to the air flow in the housing 4, the air taken into the housing 4 is discharged in two directions, the bottom direction and the rear direction, so that the air flow in the housing 4 is good. cooling efficiency is improved, and the overall cooling performance can be enhanced.

（２）つぎに産業用コントローラ３は、半導体製造装置１のラック２内に組み込まれて使用されている。ここで排気ファン２５は背面パネル２０ａに設置されているため、ラック２内に送風することなる。そのため、他の電子機器などの装置２７に悪影響を与えないよう排気ファン２５の排気の温度や埃などに配慮する必要がある。 (2) Next, the industrial controller 3 is installed in the rack 2 of the semiconductor manufacturing apparatus 1 and used. Since the exhaust fan 25 is installed on the rear panel 20a, it blows air into the rack 2. FIG. Therefore, it is necessary to consider the temperature and dust of the exhaust air from the exhaust fan 25 so as not to adversely affect the device 27 such as other electronic equipment.

この点につき筺体４の構造によれば、モジュール群の冷却で熱を持った空気は、ボックス部６内で温度低下させた後に排気ファン２５で排出される。このときボックス部６に埃などがたまるため、排出される空気の埃なども少ない。 In this respect, according to the structure of the housing 4 , the air heated by cooling the module group is discharged by the exhaust fan 25 after the temperature is lowered in the box section 6 . At this time, since dust and the like accumulate in the box portion 6, less dust and the like are discharged from the air.

したがって、ラック２内の他の装置２７に温風や埃などを浴びせることがなく、この点で産業用コントローラ３の排気は該他の装置２７の故障原因となり難い。 Therefore, the other devices 27 in the rack 2 are not exposed to hot air, dust, etc. In this respect, the exhaust air from the industrial controller 3 is less likely to cause the other devices 27 to malfunction.

（３）最後に筺体４の放熱性を重視すれば全体をアルミニウム製とすることが好ましいが、コストが高騰するおそれがある。そこで、筺体４では、側面パネルのみをアルミ製とし、該側面パネル７の近傍に電源ユニット２６などの高発熱モジュールを配置した。なお、筺体４の側面パネル７以外は、主に「ＳＵＳ４４３」により構成され、コストの抑制が図られている。 (3) Lastly, if the heat dissipation of the housing 4 is emphasized, it is preferable to make the entire housing 4 from aluminum, but there is a risk that the cost will rise. Therefore, in the housing 4, only the side panel is made of aluminum, and a high heat generation module such as the power supply unit 26 is arranged near the side panel 7. FIG. The parts other than the side panel 7 of the housing 4 are mainly made of "SUS443" to reduce costs.

≪その他・他例≫
本発明は、上記実施形態に限定されるものはなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。 ≪Others and other examples≫
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified and implemented within the scope described in each claim.

例えばラック本体５とボックス部６とを連通する通気路１５は、両本体基板１２と右側（Ｒ側）の側面パネル７との間に設けてもよいものとする。この場合にもラック本体５から通気路１５を通って、ボックス部６内に流入する背面方向のエアフローが生じ、同様な効果を得ることできる。 For example, the ventilation path 15 communicating between the rack body 5 and the box portion 6 may be provided between both body substrates 12 and the right (R side) side panel 7 . In this case as well, an air flow in the rearward direction from the rack body 5 into the box portion 6 is generated through the air passage 15, and a similar effect can be obtained.

また、通気路１５は、両本体基板１２の両サイド（Ｒ側およびＬ側）、即ち各側面パネル７との間に通気路１５を設けてもよい。なお、ラック本体５とボックス部６との前後方向の配置は反対に構成してもよいものとする。 Also, the ventilation path 15 may be provided on both sides (R side and L side) of both main body substrates 12 , that is, between each side panel 7 . Note that the arrangement of the rack body 5 and the box portion 6 in the front-rear direction may be reversed.

３…産業用コントローラ（電子機器）
４…筺体
５…ラック本体
６…ボックス部
７…側面パネル（側板）
９…平面パネル（天板）
１０…底面パネル（底板）
１３…吸気ファン
１５…通気路
１６，２４…通気孔
２５…排気ファン 3... Industrial controller (electronic device)
4... Housing 5... Rack main body 6... Box part 7... Side panel (side plate)
9...Flat panel (top plate)
10 ... bottom panel (bottom plate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13... Intake fan 15... Air passage 16, 24... Vent hole 25... Exhaust fan

Claims

各種モジュールを内部に収納するラック本体と、該ラック本体に取り付けられたボックス部とを備えた電子機器の筺体構造であって、
前記ラック本体の天板に形成され、かつ前記ラック本体内に空気を取り込んで前記モジュール群を冷却する吸気ファンと、
前記ラック本体の底板に形成された通気孔と、
前記ボックス部に形成され、かつ前記モジュール群の冷却後の空気を排出する排気ファンと、
を備え、
前記ラック本体は、前記筺体の前後方向のいずれかに配置され、
前記ボックス部は、前記筐体の前記ラック本体の反対側に配置され、
前記ラック本体と前記ボックス部との間を連通する通気路を備え、
前記通気路のそばにモジュールが配置されていることを特徴とする電子機器の筐体構造。 An electronic device housing structure comprising a rack body for storing various modules inside and a box portion attached to the rack body,
an intake fan that is formed on the top plate of the rack body and draws air into the rack body to cool the module group;
a ventilation hole formed in the bottom plate of the rack body;
an exhaust fan formed in the box portion for discharging air after cooling the module group;
with
The rack body is arranged in one of the front and rear directions of the housing,
The box part is arranged on the opposite side of the rack body of the housing,
A ventilation path communicating between the rack body and the box part,
A housing structure for an electronic device, wherein a module is arranged near the ventilation path .

前記排気ファンは、前記ボックス部において前記ラック本体の反対側に設置されている
ことを特徴とする請求項１記載の電子機器の筺体構造。 2. The housing structure for electronic equipment according to claim 1 , wherein the exhaust fan is installed on the opposite side of the rack body in the box section.

前記筺体内の空気は、
前記通気孔と前記排気ファンとの二方向に排気される
ことを特徴とする請求項２記載の電子機器の筺体構造。 The air in the housing is
3. The housing structure of an electronic device according to claim 2 , wherein the air is exhausted in two directions, ie, through the air vent and the exhaust fan.

前記ラック本体の側板はアルミニウム製である一方、
前記天板および底板がステンレス製であり、
前記側板のそばにモジュールが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の筺体構造。
While the side plates of the rack body are made of aluminum,
The top plate and the bottom plate are made of stainless steel,
3. A housing structure for electronic equipment according to claim 1, wherein a module is arranged near said side plate.