JPH1168362A - 機器キャビネット内発熱部品群の放熱構造 - Google Patents
機器キャビネット内発熱部品群の放熱構造Info
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Abstract
造を大幅に小型化し且つ部品群の一括放熱に際し発生す
る対流がキャビネット内に散乱分散することを防ぎ、更
に発熱部品群の対流の上流下流間で発生する温度差を縮
小することを目的とする。 【構成】 単一風洞の対流内に放熱器を直列に配設し、
且つ放熱器の大きさ形状は風洞内をほぼ充満する構造と
し、更に各下流側放熱器には新鮮対流が補充される様構
成した。 [効果] 機器キャビネット内における発熱部品群の実
装面積が縮小され、それにも拘らず、対流の上流下流間
における発熱部品群間の温度差が大幅に縮小され、機器
キャビネットが小型化された。また機器内全般に亙り放
熱効率が大幅に向上した。
Description
ける実装部品群の放熱構造に関するもので、特に実装部
品群の放熱構造を小型化し且つ部品群の一括放熱に際し
必然的に発生する対流の上流下流間の温度差を縮小する
ことを可能にする機器キャビネット内発熱部品群の放熱
構造に関する。
部品群の一括放熱の構造は、一般的に図7に例示の如く
発熱部品群13−nはプリント基板11−1、11−2
の平面上に展開実装している例が多く、風洞の配設が困
難であり、実装基板平面11−1、11−2の間の間隙
空間をそのまま対流の流路として、即ちこの間隙空間を
放熱空間または風洞代替として適用する例が多い。また
それらの発熱部品群13−nの上には夫々に放熱フィン
群17−nが装着されて風洞代替の放熱空間内に展開配
置されてあることが通例であった。
における発熱部品群13−nの一括放熱の他の一例とし
ては図8に例示の如く大型のアルミヒートシンク18の
外周に発熱部品群13−nを搭載し、このアルミヒート
シンク18に冷却ファン19と風洞21−1,21−2
を連結して強制対流放熱を実施する例もあった。
合は図7の如く機器キャビネット内に送入または吸入さ
れる対流15の全量の中で、放熱フィン群17−nの夫
々のフィン間隙内に侵入して実際に放熱に寄与する空気
量の割合が少なく、冷却効率が極めて悪い点が大きな問
題であった。これは空気の流れはキャビネット内の流体
抵抗の少ない部分に多くが流れ、流体抵抗の大きな放熱
フィン群17−nの夫々のフィン間隙内に侵入し、通過
する空気量が減少する必然的な現象によるものであっ
た。またこの様にしてキャビネット内に分散した対流は
分散流相互間の干渉が大きく対流の利用効率を低下せし
めていた。その為に対流発生用ファンとしては必要以上
に大型なものが使用され、機器の大型化の原因ともなっ
ていた。また従来例(2)の如き場合は図8における対
流の下流側放熱部品群13−nは上流側で加熱された空
気により放熱されるため、また上流側を通過して高温に
なった対流15の全てが下流側に導入されるので、上流
側に比較して下流側の冷却効率が大幅に低下し、発熱部
品温度が下流ほど高くなることが避けられずこの点が最
も大きな問題であった。更に従来例(2)の場合はアル
ミヒートシンク18が大きい為に機器が大型化しかつ重
量が大きくなる点も大きな問題点であった。
しての本発明の機器キャビネット内発熱部品群の放熱構
造の基本構造を図1、図2に例示する。キャビネット6
内に実装された発熱部品群3−nが発生する熱量を一括
的に吸収してキャビネット外雰囲気中に移送廃棄する為
の放熱構造であって、キャビネット6の外気を一端の外
気吸入口4−1から吸入し、他端の外気排出口4−2か
ら排出する、対流の流路である方形断面の風洞4を第一
の構成要素とし、風洞4には複数の小型強力な放熱器が
直列に配設されてあり、それらの放熱器群またはその放
熱部群1−nの夫々は風洞内をほぼ充満せしめる形状と
大きさであり、それらの受熱板2−nの群の夫々の受熱
面は、風洞壁を介して間接的に発熱部品3−nを実装す
ることが出来るか、または直接放熱部品を実装すること
が出来るか何れかであるように配設されてある配設構造
を第二の構成要素とし、風洞4内を貫流する自然対流ま
たは強制対流8の発生手段を第三の構成要素とし、風洞
には直列に配設された複数の放熱器の各放熱器の対流流
入口の周辺付近には、風洞内に新鮮な冷風を補充する外
気補充手段7−nが夫々に設けられてあり、これを第四
の構成要素とし、これら四構成要素の総てを含んで構成
されてあることを特徴としている。
はその風洞部分付近の部分横断面略図である。図1にお
いては補助風洞5−1、5−2は図示不可能なので90
度転回して図示してある。風洞4における補助風洞5−
1、5−2の正しい相対位置は図2に例示の通りであ
り、発熱部品群3−nがキャビネット内に露出して受熱
板2−nに実装されている状態が正しい構成である。
りになる。(1)風洞4には複数の小型強力な放熱器ま
たはその放熱部1−nが風洞をほぼ充満する大きさ及び
形状に配設されてあり、それらの複数の放熱器は風洞内
に直列に配設されてある。(2)放熱器は発熱部品群3
−nが出来るだけ放熱器の受熱板2−nに直接搭載出来
る様配設されてある。(3)対流は自然対流または強制
対流の何れかである。(4)各放熱器に流入する対流に
は放熱器毎に新鮮冷風が補充される。以下に各項の構成
要素毎にその作用について述べる。
しめる。また放熱器の直列配設も風洞を小型化せしめ、
且つ風洞の配設本数を最少ならしめる。放熱器またはそ
の放熱部1−nは風洞4を充満する大きさであるから対
流は分散すること無く、流れの全てが無駄なく熱交換さ
れ放熱効率が向上する。放熱器として受熱板2−nを両
面に有するステレオ型放熱器を採用する場合は、風洞4
を中心とした機器内発熱部品3−nの立体的実装(3次
元実装)が可能になり、機器内発熱部品3−nが効率的
に実装される。ここに云う立体的実装とは単に放熱器の
両面実装を意味するものではない。風洞の両面に且つ直
列に複数組の発熱部品群3−nが配置され更にその風洞
は水平、垂直何れの方向にも配設することが可能とな
る。このような発熱部品群3−nの立体的実装は実装設
計の自由度を大きくするだけでなく、機器キャビネット
の小型化にも大きく貢献する。
に際して、受熱板2−nをキャビネット6内に露出せし
めて配設するなど、放熱器は発熱部品3−nを出来るだ
け受熱板2−nに直接搭載出来る構造にしてあるから、
これに因る熱抵抗の減少と(1)項による放熱効率の向
上と相俟って、全体的に熱抵抗が減少し放熱性能が大幅
に向上する。
いずれか一方を選択することが出来る。(1)項の効果
の一つとして熱吸収後の対流8−1がキャビネット内に
散逸することの無い構成にすることが出来ると共に、風
洞4内とキャビネット6内を完全に気密に遮断出来るか
ら、キャビネット6を完全密閉構造として、強制対流8
−1であってもキャビネット6内をクリーンに保ち実装
部品の信頼性を向上せしめることが出来る。軸流ファン
などに依る従来の強制対流手段の場合は気密性が悪く、
外部の汚染雰囲気を吸収したりキャビネット6内に塵埃
を取り込んだりして内部を汚染するケースが多かった。
またファンに替えて風洞4の煙突効果を自然対流発生手
段とする場合は従来極めて困難とされてきた機器の密閉
キャビネット内の自然対流放熱を効果的に実施すること
が可能となる。
に対して夫々に新鮮冷風を補充する手段7−nが設けら
れるから、下流側放熱器が上流側放熱器から排出される
高温対流の影響を受けることが少なく直列配設であるに
も拘らず全放熱器に効果的な放熱をさせることが出来
る。更にこの外気補充手段7−nは放熱器に供給される
対流を下流側放熱器ほど対流8の流量を増加せしめ流速
を早める特徴があり、下流側放熱器の放熱効率を増加せ
しめ、下流側放熱器の温度上昇を防ぐ効果がある。
群の放熱構造の四構成要素の総合的作用は次の如くであ
る。従来の放熱構造はキャビネット6内における冷却対
流の流れは分散流であり、分散流相互間の干渉が大き
く、流れの有効利用が不十分であった。本発明の構造に
おいて流れを集中化せしめ効率的に活用することの可能
な放熱構造に改善し、同時に部品群間の相互熱干渉を減
少せしめ、直列実装、三次元実装、を可能にし、キャビ
ネット内実装を高密度化せしめ、機器全体の小型化軽量
化に貢献する。
部品群の放熱構造の第一実施例の一例を示す。本実施例
においては第一の構成要素である方形断面形状の風洞4
はキャビネット6の壁体内に内接して配設され、三側面
がキャビネット6内に露出して配設されてあり、その他
の一側面はキャビネットの一側面の一部と共通化されて
配設されてあり、第二の構成要素に適用される放熱器は
放熱ピン群かフィン群が両側面の受熱板2−nで挟持し
て構成されたステレオ型放熱器であり、その二枚の受熱
板2−nは受熱面がキャビネット内に露出せしめられて
風洞4内に配設されてあり、受熱板2−nの群に実装さ
れた放熱部品群3−nは風洞の両側外面に直列に且つ全
体として立体的に配置されてあり、また第四の構成要素
における外気補充手段7−nは風洞の一側面と共通化さ
れてあるキャビネット6の一側面の部分に設けられてあ
り、低温新鮮外気を直接取り入れることが可能になって
いることを特徴としている。図における9は対流の中に
放熱部1−nを充満せしめて放熱効率を向上せしめる為
のスペーサーである。また5−1は総ての外気補充手段
7−nに外気を強制送入する為の補助風洞である。図は
風洞4が垂直に保持されてある状態の横断面図で図示さ
れてあるから、複数の放熱部1−nは一個のみ、多数の
受熱板2−n、発熱部品群3−n等は夫々2個のみが図
示されてあるが、それらが直列に多数個配置された状態
は図1に例示されてあると同様ある。
品群3−n等が直列に、且つ立体的に配設実装されてあ
る、本発明に係る機器キャビネット内発熱部品群の放熱
構造がキャビネット内に占める部品実装面積及び容積を
大幅に減少せしめている事が良く分かる。特に風洞4の
一側壁とキャビネットの一側壁の一部分とが共通化され
てある点は風洞4によるデッドスペースの発生を減少せ
しめ、キャビネット内の空間を有効に利用出来る効果
と、キャビネット外の新鮮冷気の取り入れが容易になる
効果がある。本実施例においては対流の下流側放熱器に
対するに導入されるキャビネット外の冷気が効率よく導
入されるから、補助風洞5−1は省略される場合もあ
る。
ビネット内発熱部品群の放熱構造の第二実施例の一例を
示す。本実施例では第一の構成要素の方形断面形状の風
洞4はキャビネット6の壁体外に外接して配設され、三
側面がキャビネット6の外に露出して配設された方形風
洞4であり、その他の一側面はキャビネット6の一側面
の一部と共通化されて配設されてあり、第二の構成要素
に適用される放熱器の放熱部1−nは放熱ピン群か放熱
フィン群が一枚の受熱板2−nの片面上に配設されて構
成されてある放熱部1−nであり、その受熱板2−nは
風洞4の一側面がキャビネットの一側面の一部と共通化
されてある部分において、キャビネット壁を介して間接
的に発熱部品3−nを実装することが出来るか、または
直接発熱部品3−nを実装することが出来るか、何れか
であるように配設されてある配設構造であり、第四の構
成要素における外気補充手段7−nは風洞4がキャビネ
ット6の外に露出せしめられてある三側面に設けられて
あることを特徴としてい
洞4により占有されることが無いからキャビネット6内
の空間が他の目的に広く利用出来る利点があるがその半
面受熱板2−nの枚数が半減し発熱部品群3−nの実装
可能数量が減少する。然し外気補充手段7−nの配設箇
所は第一実施例の3倍にも増加し、キャビネット外の新
鮮冷気が大量に導入されるから補助風洞5−1を省略す
ることが可能になる。図4においては補助風洞5−1を
省略してあるが、必要によっては補助風洞5−1をも併
設して強制対流を外気補充手段7−n内に導入して、更
に冷却効果を向上させても良い。
の構成要素である風洞4内及び、またはキャビネット6
の壁に設けられる外気補充手段7−nとしては各種の手
段があるが、本実施例においては、風洞壁及び、または
キャビネット壁に設けられる各下流側放熱器の配設位置
直前付近に設けられた所定の構造のルーバー群か貫通孔
群であることを特徴としている。これらの外気補充手段
7−nは構造が単純で且つ形成が容易であり、風洞4内
を貫流する強制対流の流速により発生する負圧により風
洞外気を容易に流通せしめ、複数の各下流側放熱器に外
気を補充供給する。これにより風洞4内に直列に配置さ
れた複数の放熱器が対流の下流に至るほど温度上昇する
現象の、温度上昇を緩和せしめる。
び、またはキャビネット6の壁に設けられる外気補充手
段7−nの外気補充能力を強制対流によって大幅に強化
する為の手段であって、その一例は図1及び図3に図示
されてある。図示されてある補助風洞5−1、5−2は
風洞4に並列して設けられてあり、各外気補充手段7−
nである各所定の構造のルーバー群か貫通孔群に共通の
強制対流導入流路及び加圧室をを形成している。その一
端は最下流放熱器の下流側付近で閉鎖封止されてあり、
他の一端は風洞4の強制対流発生用ファン8−2が発生
する強制対流内に開口されてある。このように構成され
てあるから、補助風洞5−1、5−2内は加圧室となり
全てのルーバー群、貫通孔群から新鮮な強制対流が風洞
4内に均一に送入されるようになる。この新鮮な強制対
流は風洞4内を流れる強制対流の主流に合流して各放熱
器を通過する毎の強制対流の温度上昇を緩和せしめる。
この合流した強制対流は下流側の放熱器に至るほど順次
増量増速されるから、下流側放熱器に至る程熱交換効率
が高くなる。このことは対流風の多少の温度上昇にも拘
らず各下流側の発熱部品群3−nの温度上昇を確実に防
止する。
放熱構造を自然対流により実施する応用例である。図
5、図6、はその断面略図であって、図5はその縦断面
略図であり、図6はその横断面略図である。図5におい
て補助風洞5−1、5−2及び外気補充手段(ルーバ
ー)7−nは縦断面図では図示出来ないので取り付け位
置を90度転回せしめて示してある。即ち風洞4に対す
る補助風洞5−1、5−2及び外気補充手段(ルーバ
ー)7−nの取り付け位置は図6に例示してある位置が
正規の位置である。本実施例において第一の構成要素で
ある風洞4のキャビネット外気の吸入口4−1はキャビ
ネットの底面床部6−1を貫通して設けられてあり、そ
の排出口4−2はキャビネットの頂面天井部6−2を貫
通して設けられてあり、方形断面形状の風洞4を貫流す
る対流は自然体流である。第三の構成要素である対流発
生手段は風洞4が垂直に保持せしめられてあることによ
り発生する煙突効果であることを特徴としている。
面上に実装された発熱部品群3−nがキャビネット6の
中に露出するよう配設されてある。放熱器の放熱部1−
nとしては、風洞4の中に複数個が直列配置されるの
で、自然対流を効果的に風洞4内を貫流させる必要があ
るから、放熱部1−nを構成する自然対流用のフィン配
列が粗で圧力損失の小さなものが適用される。外気補充
手段(ルーバー)7−nは各放熱部1−nの対流吸入部
付近に設けられてある。補助風洞5−1、5−2はその
吸入口4−3、4−4から新鮮な低温外気を煙突効果で
吸入し、全ての外気補充手段(ルーバー)7−nに均一
に供給する。風洞4内には吸入口4−1から吸入された
外気が強力な煙突効果により各放熱部1−nの熱量を吸
収しながら貫流するが、その対流には各外気補充手段
(ルーバー)7−nから新鮮外気が各放熱部1−n毎に
補充され、対流流量が増加し、流速も増加し、下流側ほ
ど熱交換効率が増加し、各発熱部品3−nは上流下流に
亙り比較的均一に冷却される。
一切キャビネット6内に散逸することが無いからキャビ
ネット6を完全密閉にすることが出来る点は大きな効果
である。従来密閉キャビネット6内における発熱部品群
3−nの自然対流に依る直接冷却は、熱交換後の対流排
気が密閉キャビネット6内に散逸し、キャビネット6内
の空気温度を上昇せしめ、これにより冷却効率が低下す
るので、実効が少なく密閉キャビネット6内の発熱部品
群3−nの自然体流冷却は殆ど不可能とされていた。現
在の機器の密閉キャビネット6内の発熱部品群3−nの
冷却は密閉キャビネット6の内外に強制対流発生手段を
設けた熱交換機に依りキャビネット6内外空気を熱交換
して、キャビネット内空気を冷却して、間接的に発熱部
品群3−nを冷却する極めて効率の悪い冷却手段を適用
することが一般的であった。
置されてあることに依り、機器キャビネット内における
発熱部品群の実装面積が縮小され、風洞に設けられた外
気補充手段と補助風洞の作用に依り、対流の上流下流間
における発熱部品群間の温度差が大幅に縮小され、発熱
部品群の立体的実装が容易になり機器キャビネットが小
型化された。また冷却対流のキャビネット内散逸が無く
なることに依り、キャビネットの密閉化が可能になり特
に密閉キャビネット内の発熱部品群の自然対流冷却も可
能になった。
熱構造の基本構造を示す縦断面図の略図。
熱構造の基本構造をを示す風洞部分の横断面略図。
熱構造の第一実施例を示す横断面略図。
熱構造の第二実施例を示す横断面略図。
熱構造の第五実施例を示す縦断面図の略図。
熱構造の第五実施例を示す横断面略図。
従来構造の一例の説明図。
従来構造の他の一例の説明図。
Claims (6)
- 【請求項1】 機器キャビネット内に実装された発熱部
品群が発生する熱量を一括的に吸収してキャビネット外
雰囲気中に移送廃棄する為の放熱構造であって、キャビ
ネット外気を一端から吸入し、他端から排出する対流の
流路である方形断面の風洞を第一の構成要素とし、風洞
には複数の小型強力な放熱器が直列に配設されてあり、
それらの放熱器群またはその放熱部群の夫々は風洞内を
ほぼ充満せしめる形状と大きさであり、それらの受熱部
群の各受熱面は風洞壁を介して間接的に発熱部品を実装
することが出来るか、または受熱部群の各受熱面にに直
接放熱部品を実装することが出来るか何れかであるよう
に配設されてある配設構造を第二の構成要素とし、風洞
内を貫流する自然対流または強制対流の発生手段を第三
の構成要素とし、風洞には直列に配設された各下流側放
熱器の対流流入口の周辺付近から風洞内に新鮮な冷風を
補充する外気補充手段が夫々に設けられてあり、これを
第四の構成要素とし、これら四構成要素要素の総てを含
んで構成されてあることを特徴とする機器キャビネット
内発熱部品群の放熱構造。 - 【請求項2】 第一の構成要素はキャビネット壁体内に
内接して配設され、三側面がキャビネット内に露出して
配設された方形風洞であり、その他の一側面はキャビネ
ットの一側面の一部と共通化されて配設されてあり、第
二の構成要素に適用される複数の放熱器は夫々放熱ピン
群かフィン群が両側面二枚の受熱板で挟持して構成され
たステレオ型放熱器であり、それらの受熱板は夫々の受
熱面がキャビネット内に露出せしめられて風洞に配設さ
れてあり、受熱板群に実装された放熱都品群は風洞の両
側外面に直列に且つ全体として立体的に配置されてあ
り、第四の構成要素における外気補充手段は風洞の一側
面と共通化されてあるキャビネットの一側面の部分に各
下流側放熱器毎に設けられてあることを特徴とする請求
項1に記載の機器キャビネット内発熱部品群の放熱構
造。 - 【請求項3】 第一の構成要素はキャビネット壁体外に
外接して配設され、三側面がキャビネット外に露出して
配設された方形風洞であり、その他の一側面はキャビネ
ットの一側面の一部と共通化されて配設されてあり、第
二の構成要素に適用される複数の放熱器の各放熱部は放
熱ピン群か放熱フィン群が一枚の受熱板の片面上に配設
されて構成されてある放熱部であり、それらの受熱板の
各受熱面は、風洞の一側面がキャビネットの一側面の一
部と共通化されてある部分において、キャビネット壁を
介して間接的に発熱部品を実装することが出来るか、ま
たは直接放熱部品を実装することが出来るか、何れかで
あるように配設されてある配設構造であり、第四の構成
要素における外気補充手段は、風洞がキャビネット外に
露出せしめられてある三側面に各下流側放熱器毎に設け
られてあることを特徴とする請求項1に記載の機器キャ
ビネット内発熱部品群の放熱構造。 - 【請求項4】 第四の構成要素の風洞内に直列配置され
てある複数の放熱器の各下流側放熱器の外気補充手段
は、風洞壁及び、またはキャビネット壁における各下流
側放熱器の配設位置直前付近に設けられた所定の構造の
ルーバー群か貫通孔群であることを特徴とする請求項1
に記載のキャビネット内発熱部品群の放熱構造。 - 【請求項5】 第四の構成要素の風洞内に直列配置され
てある複数の放熱器の各下流側放熱器の外気補充手段
は、風洞壁及び、またはキャビネット壁に設けられた所
定の構造のルーバー群か貫通孔群に強制対流を送入する
手段が併設されてある構造であることを特徴とする請求
項1に記載の機器キャビネット内発熱部品群の放熱構
造。 - 【請求項6】 第一の構成要素の風洞のキャビネット外
気の吸入口はキャビネットの底面床部を貫通して設けら
れてあり、その排出口はキャビネットの頂面天井部を貫
通して設けられてあり、その中を貫流する対流は自然対
流であることを特徴とする方形断面の風洞であり、第三
の構成要素である対流発生手段は風洞が垂直保持せしめ
られてあることにより発生する煙突効果であることを特
徴とする請求項1に記載の機器キャビネット内発熱部品
群の放熱構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25920897A JP4457238B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 機器キャビネット内発熱部品群の放熱構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25920897A JP4457238B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 機器キャビネット内発熱部品群の放熱構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1168362A true JPH1168362A (ja) | 1999-03-09 |
JP4457238B2 JP4457238B2 (ja) | 2010-04-28 |
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JP25920897A Expired - Fee Related JP4457238B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 機器キャビネット内発熱部品群の放熱構造 |
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JP (1) | JP4457238B2 (ja) |
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