JP4104143B2 - ラックシステム - Google Patents

Description

本発明は、マザーボードおよびドーターボードを収容するラックシステムに関し、さらに詳しくは、ラックシステムに構成されるファンユニットの電気的接続方法に関する。

情報通信技術の発達により、電子回路を利用した電子機器はあらゆる分野で利用されているが、処理能力の向上に合わせて電子回路の使用電力量は増大している。低消費電力の電子素子や中央演算処理装置等も研究・開発されているが、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子回路による発熱対策を行い電子機器の内部の温度上昇を抑えることは、安定動作を得る上で非常に重要である。

一般に、電子機器は上記のような内部の温度上昇を抑える手段として、ファンユニットを備えている。ファンユニットは、電子機器内部の熱を空気とともに吐き出し或いは空気を強制的に吸い込むことができる冷却用ファンと、この冷却用ファンを駆動するためのモータ等を備えて一体化したものである。このようなファンユニットを電子機器に備えることにより、機器内部に蓄えられた熱を機器外に放出して機器内部の温度を低下させて、電子機器の安定動作を確保することができる。

このようなファンユニットを備えた電子機器として、例えば、回路基板を収容したラックシステムがある。図７に示すように、従来のラックシステム１０１は、マザーボードおよびドーターボード（図示せず）を収容するラック１２０と、マザーボードおよびドーターボードを冷却するための（複数の）ファンユニット１１０とを主体に構成される。ファンユニット１１０は、冷却用ファン１１１と、冷却用ファン１１１を駆動するためのモータ１１２と、冷却用ファン１１１を支持する箱部材１１３と、箱部材１１３の後端部に配設されてモータ１１２と電気的に接続される第１コネクタ１１５とを主体に構成される。また、図８に示すように、ラック１２０の内部には、第１コネクタ１１５と嵌合接続可能な第２コネクタ１２１と、ファンユニット１１０（箱部材１１３）をスライド移動可能に支持するガイドレール部材１２２とが設けられている。

ラック１２０にファンユニット１１０を取り付けるには、まず、箱部材１１３の上下縁部をガイドレール部材１２２にそれぞれ係合させ、ガイドレール部材１２２にファンユニット１１０をスライド移動可能に支持させる。そして、ファンユニット１１０をラック１２０内部（後方）にスライド移動させ、ファンユニット１１０の第１コネクタ１１５とラック１２０の第２コネクタ１２１とを嵌合させて電気的に接続させる。このようにしてラック１２０の上部にファンユニット１１０が取り付けられると、図示しない電源から第２コネクタ１２１および第１コネクタ１１５を介してモータ１１２に電力が供給され、モータ１１２が作動してファンユニット１１０による回路基板の冷却が行われる。
特開２００１−３１３４８３号公報

しかしながら、従来のラックシステム１０１においては、図８に示すように、第２コネクタ１２１が専用のコネクタ取付板１２３を用いてラック１２０の内部に取り付けられていた。また、第２コネクタ１２１は、電源の供給や信号の接続を行うためのコネクタや端子をさらにマザーボード上にも一対で備える必要があった。このように、二重の配線接続を行うことや、余分な取付板を用いることで、部品点数および組立工数が増加してコスト上昇の一因となっていた。また、ラック１２０の内部に第２コネクタ１２１と電源（図示せず）とを繋ぐケーブルの配線スペースを設ける必要があり、装置寸法が大きくなる一因となっていた。さらに、いわゆる活線挿抜を可能にするため、第２コネクタとして時差接触機能を有するコネクタを使用すると、このようなコネクタは高価でありコストがさらに上昇する一因となっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ラックシステムの製造コストを減少させることを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係るラックシステムは、前面側が開放した矩形箱状のラックの背面の形状に合わせた板状に形成されて前記ラックの内部背面に前方を向いてマザーボートが配設されたラックシステムであって、前記ラックの左右内側部の上部に互いに対向して前後に延びる左右一対の第1ガイドレール部材が設けられ、ファン取付板にモータ駆動冷却ファンおよび中継基板を取り付けて構成されたファンユニットが、前記ファン取付板の左右端部を前記第１ガイドレール部材に挿入してガイドされて前記ラック内の上部に横方向に延びて配設され、前記ラックの内部における前記ファンユニットより下側の空間内において、上下に対向して前後に延びる上下一対の第２ガイドレール部材が複数配設されており、複数のドーターボードがそれぞれ上下端部を前記第２ガイドレール部材に挿入してガイドされて前記ラック内に縦方向に延びて配設され、電源ユニットが前記ラック内に前記ドーターボードと隣接して挿入配設されており、前記マザーボードには、前記第１ガイドレール部材にガイドされて挿入されて前記ファンユニットが挿入されたときに前記中継基板の後端に後方に向けて取り付けられた第１コネクタと嵌合接続される第２コネクタと、前記第２ガイドレール部材にガイドされて前記ドーターボードが挿入されたときに前記ドーターボードの後端に配設された接続端子と嵌合接続する複数のスロットと、前記電源ユニットが前記ラック内に挿入配設されたときに前記電源ユニットの裏面側に後方に向けて配設された電力供給コネクタと嵌合接続する電源用コネクタとが設けられており、前記電源ユニットからの供給電力が前記マザーボートを介して前記ファンユニットの前記中継基板に供給され、前記中継基板から前記モータ駆動冷却ファンに供給されてこれが駆動されるように構成される。

また、上述の発明において、前記ファンユニットが前記第１ガイドレール部材にガイドされて前記ラック内の上部に横方向に延びて配設された状態で、前記モータ駆動冷却ファンは下方に向けて冷却風を送り、前記ラック内に縦方向に延びて配設された複数の前記ドーターボードの間を通って冷却風を流すように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、第２コネクタ、複数のスロットおよび電源用コネクタがマザーボードに配設され、このマザーボードを介して第２コネクタに接続されたファンユニットと電源用コネクタに接続された電源ユニットとが電気的に接続されるため、ファンユニットに電力供給するために別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ラックシステムの部品点数および組立工数を低減させることができ、ラックシステムの製造コストを減少させることができる。また、ファンユニットと電源（ユニット）とを繋ぐケーブルの配線スペースを設ける必要がないため（マザーボードを介して接続されるため）、装置寸法を小さくすることができる。さらに、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用の時差接触コネクタを使用することができるため、時差接触機能を有するコネクタを使用する場合のコストを減少させることができる。

また、ファンユニットが第１ガイドレール部材にガイドされてラック内の上部に横方向に延びて配設された状態で、モータ駆動冷却ファンは下方に向けて冷却風を送り、ラック内に縦方向に延びて配設された複数のドーターボードの間を通って冷却風を流すように構成されているので、ドーターボードおよびマザーボード、その他のユニットを効果的に冷却することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明に係るラックシステム１を図１および図２に示している。このラックシステム１は、図２に示すように、マザーボード２およびドーターボード３が収容されるラック２０と、ラック２０に収容されたマザーボード２およびドーターボード３の冷却を行うファンユニット１０と、電力の供給を行う電源ユニット３０とを備えて構成される。

ファンユニット１０は、図３に示すように、マザーボード２およびドーターボード３の冷却を行う３つの冷却用ファン１１と、３つの冷却用ファン１１をそれぞれ駆動するモータ１２と、３つのモータ１２とそれぞれ電気的に接続された２つの中継基板１５と、これらが取り付けられるファン取付板１３とを備えて構成され、ラック２０の上部に取り付けられる。冷却用ファン１１は、ラック２０内部へ強制的に外気を導入、またはラック２０内部の熱気を排気してマザーボード２およびドーターボード３を冷却するためのものであり、略四角形をなす枠体１１ａ内部にこの冷却用ファン１１を駆動するためのモータ１２と一体化して配設されている。なお、枠体１１ａは、４隅に形成された各ネジ孔にネジを通して、ファン取付板１３に直接固定されている。

中継基板１５には、各種コンデンサ１６や、後述する第１コネクタ１７等が配設されており、この中継基板１５とモータ１２とが電気的に接続されている。第１コネクタ１７は、中継基板１５の後端部に後方（すなわち、ファンユニット１０の取り付け方向）へ向けて配設されており、ファンユニット１０をラック２０の上部に取り付ける際に、マザーボード２に配設された第２コネクタ２５と嵌合接続するようになっている。

ファン取付板１３は、アルミニウム合金等の金属板材を用いて板状に形成され、所定箇所に冷却用ファン１１および中継基板１５がそれぞれ取り付けられる。なお、ファン取付板１３には、冷却用ファン１１の形状に合わせて開口部（図示せず）が形成されている。また、ファン取付板１３の前端部には板状のカバー部材１４が設けられており、ファンユニット１０がラック２０に取り付けられた状態で、ラック２０の前面側を覆うようになっている。

ラック２０は、図１および図２に示すように、アルミニウム合金等の金属材料を用いて箱形に形成され、その内部にマザーボード２およびドーターボード３が収容される。ラック２０の左右内側部には、互いに対向する一対の第１ガイドレール部材２２が設けられている（右方の第１ガイドレール部材は図示省略する）。第１ガイドレール部材２２は、図４に示すように、ラック２０の前後方向へ延びる断面視凹形（横向き）の形状に形成され、ファン取付板１３の左右端を左右の第１ガイドレール部材２２の内側にそれぞれ挿入することで、一対の第１ガイドレール部材２２にファンユニット１０がスライド移動可能に支持されるようになっている。また、ラック２０の内側上下には、互いに対向する上下一対の第２ガイドレール部材２３が複数配設されており、各ドーターボード３がそれぞれスライド移動可能に支持されるようになっている。

電源ユニット３０は、図５に示すように箱形に形成され、ラック２０の右側に取り付けられる。電源ユニット３０の裏面側には、図示しない電力供給コネクタが後方（すなわち、電源ユニット３０の取り付け方向）に向けて配設されており、電源ユニット３０をラック２０に取り付ける際に、マザーボード２に配設された電源用コネクタ２６と嵌合接続するようになっている。

マザーボード２は、ラック２０の背面（もしくは前面）の形状に合わせた板状に形成され、ラック２０の前方を向いた状態でラック２０の内部に収容される。図６に示すように、マザーボード２の右方には電源用コネクタ２６が前方に向けて配設されており、電源ユニット３０の電力供給コネクタ（図示せず）と嵌合接続することにより、電源ユニット３０とマザーボード２とが電気的に接続されてマザーボード２に（電源ユニット３０から）電力が供給されるようになっている。マザーボード２の中央部には、上下一対のスロット２７が前方に向けて複数配設されており、各ドーターボード３に配設された一対の接続端子３１（図２を参照）とそれぞれ嵌合接続するようになっている。

ドーターボード３は、第２ガイドレール部材２３に支持された状態でラック２０の右方（左方でもよい）を向いてラック２０の内部に収容されており、図２に示すように、ドーターボード３の後端部に配設された一対の接続端子３１がマザーボード２の（一対の）スロット２７とそれぞれ嵌合接続することにより、マザーボード２に対して略直角の向きでマザーボード２と電気的に接続されるようになっている。これにより、ファンユニット１０がラック２０の右方を向いてラック２０内に収容されたドーターボード３の上方に位置し、各ドーターボード３の間にファンユニット１０の風向が合わせられるため、ファンユニット１０の作動によりドーターボード３の両面を空気が滞りなく流れることから、ドーターボード３およびマザーボード２、電源ユニット３０等を効果的に冷却することができる。

さて、マザーボード２の上部２箇所には、第２コネクタ２５が前方に向けて配設されており、マザーボード２を介して第２コネクタ２５と電源ユニット３０とが電気的に接続されている。そして、第２コネクタ２５が中継基板１５の第１コネクタ１７と嵌合接続することにより、中継基板１５およびマザーボード２を介して冷却ファン１１のモータ１２と電源ユニット３０とが電気的に接続されて、モータ１２に電源ユニット３０から電力が供給されるようになっている。

これにより、第２コネクタ２５がマザーボード２に配設され、このマザーボード２を介して第２コネクタ２５と電源ユニット３０とが電気的に接続されるため、第２コネクタ２５に対して別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ラックシステム１の部品点数および組立工数を低減させることができ、ラックシステム１の製造コストを減少させることができる。また、第２コネクタ２５と電源ユニット３０とを繋ぐケーブルの配線スペースを設ける必要がないため、装置寸法を小さくすることができる。さらに、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用の時差接触コネクタ（図示せず）を使用することができるため、時差接触機能を有するコネクタを使用する場合のコストを減少させることができる。

以上のように構成されるラックシステム１において、ラック２０にファンユニット１０を取り付けるには、まず、ファン取付板１３の左右端を左右の第１ガイドレール部材２２の内側にそれぞれ挿入し、第１ガイドレール部材２２にファンユニット１０をスライド移動可能に支持させる。そして、ファンユニット１０をラック２０内部（後方）にスライド移動させ、ファンユニット１０（中継基板１５）の第１コネクタ１７とマザーボード２の第２コネクタ２５とを嵌合接続させる。このとき、中継基板１５およびマザーボード２を介して冷却ファン１１のモータ１２と電源ユニット３０とが電気的に接続される。このようにしてラック２０の上部にファンユニット１０が取り付けられると、電源ユニット３０からマザーボード２および第２コネクタ２５、そして、第１コネクタ１７および中継基板１５を介してモータ１２に電力が供給され、モータ１２が作動してファンユニット１０によるマザーボード２およびドーターボード３、電源ユニット３０等の冷却が行われる。

以上のような構成のラックシステム１によれば、第２コネクタ２５がマザーボード２に配設され、このマザーボード２を介して第２コネクタ２５と電源ユニット３０とが電気的に接続されるため、第２コネクタ２５に対して別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ラックシステム１の部品点数および組立工数を低減させることができ、ラックシステム１の製造コストを減少させることができる。また、第２コネクタ２５と電源ユニット３０とを繋ぐケーブルの配線スペースを設ける必要がないため、装置寸法を小さくすることができる。さらに、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用の時差接触コネクタ（図示せず）を使用することができるため、時差接触機能を有するコネクタを使用する場合のコストを減少させることができる。

また、ファンユニット１０がドーターボード３の間に風向を合わせてラック２０に取り付けられることで、ファンユニット１０の作動により空気が滞りなく流れるため、ドーターボード３およびマザーボード２、電源ユニット３０等を効果的に冷却することができる。

なお、上述の実施形態において、ファンユニット１０がラック２０の上部に取り付けられているが、これに限られるものではなく、例えば、ラックの下部や中央部に取り付けられてもよく、ファンユニットに配設される第１コネクタがマザーボードに配設される第２コネクタと嵌合接続可能であればよい。

また、上述の実施形態において、電源ユニット３０がラック２０の右側に取り付けられてマザーボード２と電気的に接続されているが、これに限られるものではなく、外部電源をマザーボードと電気的に接続させるようにしてもよい。

本発明に係るラックシステムの分解斜視図である。 上記ラックシステムの斜視図である。 ファンユニットの斜視図である。 ラックに構成されるガイドレール部材の拡大斜視図である。 電源ユニットの斜視図である。 マザーボードの斜視図である。 従来のラックシステムの斜視図である。 従来のラックシステムに構成される第２コネクタの拡大斜視図である。

符号の説明

１ ラックシステム
２ マザーボード
３ ドーターボード
１０ ファンユニット
１７ 第１コネクタ
２０ ラック
２５ 第２コネクタ
３０ 電源ユニット

Claims (2)

1. 前面側が開放した矩形箱状のラックの背面の形状に合わせた板状に形成されて前記ラックの内部背面に前方を向いてマザーボートが配設されたラックシステムであって、
   前記ラックの左右内側部の上部に互いに対向して前後に延びる左右一対の第1ガイドレール部材が設けられ、ファン取付板にモータ駆動冷却ファンおよび中継基板を取り付けて構成されたファンユニットが、前記ファン取付板の左右端部を前記第１ガイドレール部材に挿入してガイドされて前記ラック内の上部に横方向に延びて配設され、
   前記ラックの内部における前記ファンユニットより下側の空間内において、上下に対向して前後に延びる上下一対の第２ガイドレール部材が複数配設されており、複数のドーターボードがそれぞれ上下端部を前記第２ガイドレール部材に挿入してガイドされて前記ラック内に縦方向に延びて配設され、
   電源ユニットが前記ラック内に前記ドーターボードと隣接して挿入配設されており、
   前記マザーボードには、前記第１ガイドレール部材にガイドされて挿入されて前記ファンユニットが挿入されたときに前記中継基板の後端に後方に向けて取り付けられた第１コネクタと嵌合接続される第２コネクタと、前記第２ガイドレール部材にガイドされて前記ドーターボードが挿入されたときに前記ドーターボードの後端に配設された接続端子と嵌合接続する複数のスロットと、前記電源ユニットが前記ラック内に挿入配設されたときに前記電源ユニットの裏面側に後方に向けて配設された電力供給コネクタと嵌合接続する電源用コネクタとが設けられており、
   前記電源ユニットからの供給電力が前記マザーボートを介して前記ファンユニットの前記中継基板に供給され、前記中継基板から前記モータ駆動冷却ファンに供給されてこれが駆動されるように構成されたことを特徴とするラックシステム。
2. 前記ファンユニットが前記第１ガイドレール部材にガイドされて前記ラック内の上部に横方向に延びて配設された状態で、前記モータ駆動冷却ファンは下方に向けて冷却風を送り、前記ラック内に縦方向に延びて配設された複数の前記ドーターボードの間を通って冷却風を流すように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のラックシステム。
   

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