JPH07101781B2 - キャビネットの冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子機器を格納する密閉型キャビネットの冷却構造に関
し、電子機器格納用キャビネットは一体形成の冷却装置
を備えており、この冷却構造はその上方部分にキャビネ
ットの左右の端面壁間を長手方向に延設された空気ダク
トを備えており、冷却フィン機構は空気ダクトを下方の
壁内にはめ込まれて、そのフィンが上方に向かって空気
ダクト内に入り込み、下方に向かってキャビネット内に
入り込むように構成されており、キャビネット内の熱が
冷却フィンに送られ、そのとき空気ダクトの対向端に配
置された一対のファンによって冷却されることにより、
密閉されたキャビネット内の間接冷却が行われる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子機器を格納するキャビネットに関し、更に
詳しくは、キャビネット内部発生熱を除去するためのキ
ャビネットの冷却構造に関する。

通信用電子機器といった電子部品を格納するためのカス
タム仕様キャビネットは、アルミ板からなる部品を組み
合わせて作られているのが代表的である。ある種のキャ
ビネットは室外にコンクリート・パッド上に取り付けら
れているので、水が侵入しないように密閉されているこ
とが不可欠である。これに伴ない、キャビネット内に格
納されている部品は動作時に熱を発生するので、密閉さ
れたキャビネット内部から熱を除く冷却装置が必要にな
る。密閉によって内部部品を保護するという要求と、冷
却によって内部部品から発生した熱を除去するという要
求を同時に満たさなければならない。

〔従来の技術〕

しかしながら、従来の冷却装置の大部分は電子部品を格
納するキャビネット内部の室内に入り込む構造であり、
冷却装置がキャビネット内部の室内への水の通り道とな
る可能性がある。

また、公知冷却装置は、大部分が「アドオン」機構、即
ち、追加設置型の構造となっているので、キャビネット
の他の部分とのまとまりが悪く、最適な冷却性能が得ら
れない。さらに、大部分は、冷却ファンによって発生す
る冷却空気流の通路孔をキャビネットに設ける必要があ
る。アドオン機構はできるだけコンパクト化する傾向に
あることから、このような場合ファンを設けること自体
がコンパクト化の妨げとなる。

公知のアドオン冷却機構について第10図を参照して説明
する。なお、この構造は同図に全体が20で示されてい
る。この構造20は、キャビネット22の上面26に接続孔24
を開けることによって、キャビネット22に接続可能にな
っている。キャビネット22の上面26に通気孔28と30が設
けられ、空気が矢印の方向に垂直に流れるようになって
いる。ファン30から空気流が強制的に機構の一方の側に
送り出され、下方に流れてキャビネット22に入り込むこ
とによって、温かい空気が矢印の方向に上昇するように
なっている。温かい空気は冷却フイン機構32を通って、
機構20から吹き出される。冷却フィン機構32は冷却液コ
イルからなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第10図を参照して説明した機構は、公知冷却装置に関連
する問題をもっている。１つの問題は、この機構をキャ
ビネットの上面に設置すると、それを遮断するものがな
く、水が接続孔24を通り抜け、通気孔28と30に入り込む
ので、室外で使用することができないことである。ま
た、ファン30は露出しているので、水による損傷を受け
やすいことである。

また第10図に示すような公知の冷却装置では、ファン30
は、機構全体を取り外さなければ、保守点検ができない
ので、保守は非常に面倒なものとなる。

最後に、第10図に示すように、空気流が垂直方向に流れ
る冷却機構は、出入りする空気の流れがキャビネットの
一部分に存在し、冷却にばらつきがあるので、冷却装置
の効率が低下する傾向がある。

本発明の目的は、冷却装置が一体構造になった電子機器
格納用キャビネットを提供することである。

また本発明の別の目的は、キャビネット内部部品や冷却
装置部品がエレメントに露出するのを可能な限り少なく
した電子機器格納用キャビネットを提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記およびその他の目的を達成するために、本発明によ
る電子機器格納用キャビネット34、第１図に示すように
キャビネット34を支えるベース36と、ベース36から直立
して、電子機器を取り付けるための内室を形成する長手
方向の対向側壁42,44および左右の端面壁46,48と左右の
端面壁のそれぞれの上方部分に設けられた通気孔64,66
と、該通気孔64,66の下部と一端で接続する傾斜板と、
該傾斜板の他端部を延設された縦長仕切板とから構成さ
れる底壁を有する空気ダクト62と、該通気孔64,66に設
けられ、該傾斜板にほぼ平行なルーバを有する通気カバ
ーと、その一部が空気ダクト内に位置し、残りの一部が
内室内に位置して、電子機器から発生した熱を空気ダク
トに誘導するための冷却フィン機構82,84と、該ルーバ
の傾斜面に対して直立するように傾斜板に設けられたフ
ァンとから構成されている。空気ダクト62は、該傾斜板
74,76と、該傾斜板の他端間に延設された縦長仕切板78,
80と〔傾斜板と縦長仕切板によって、空気ダクトの底壁
が形成される〕、キャビネットの左右の端面壁間を長手
方向にキャビネットの上面から空気ダクトの底壁に向か
って下方に延びた対の対向側壁と、キャビネットの上面
によって形成された上面38とで構成することが好まし
い。縦長仕切板78,80は、上部が空気ダクト内、下部が
キャビネットの内室内に位置するように、冷却フィン機
構82,84を取り付けるための開口が形成されている。

〔作用〕

キャビネット内室50内で発生した熱は、対流しながら冷
却フィン機構82,84へ導かれる。

そして、冷却フィン機構82,84へ導かれた熱は、通気孔6
4,66によって生じる空気流（図中、AIR FLOWの矢印で
示される）に放熱される。

空気ダクトおよび冷却フィン機構は、完全にキャビネッ
ト内に内蔵されており、密閉型の間接冷却機構を提供し
ており、キャビネットのベース部分に直立するように通
気孔を設け、傾斜板にほぼ平行なルーバを有する通気カ
バーを設け、且つルーバの傾斜面に対して直立にするよ
うに装置の傾斜板にファンを取り付けているので、外気
からの水滴の流入等を防止でき、ルーバを有する通気カ
バーを設けてもルーバに対して平行に空気が流れる為、
装置内部で発生した熱を効率良く放熱できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本発明の一実施例による電子機器格納用キャ
ビネットの概略図である。

第１図に示すように、キャビネット34は、コンクリート
・パッドまたは他の適当な支台にキャビネットを載置す
るためのベース部分36を備えている。上面38はベース部
分36から直立して、動作時に熱を発生する電子機器を取
り付けるための内室50を形成する対向側壁と左右端面壁
46と48を覆っている。例えば、キャビネット34内には、
各種プリント板パッケージ、DC電源装置、サージ保護装
置、バックアップ用の電池等が格納される。

キャビネットは、1/8インチ厚アルミ・シートで構成
し、露出する継ぎ目はすべて完全に溶接することが好ま
しい。キャビネット・ボディと内部パネルにはポリエス
テル粉末塗装が施されている。

キャビネット34の上部はキャビネットと一体になった冷
却装置40が設けられている。冷却装置40の各種構成部品
とキャビネット34の詳細な構造について、以下第１図〜
第８図を参照して説明する。尚、第１図の通気孔66は、
第３図以降の通気孔86に対応する。

第２図および第３図に示すように、キャビネットは、左
右の端面壁46と48と共に、ベース部分36から直立してい
る１対の長手方向対向側壁42と44から構成されている。
上面38は対向側壁42と44および左右端面壁46と48を覆う
ことによって、内室50を形成し、この中に動作時に熱を
発生する各種電子機器が取り付けられにようになってい
る。第１図〜第８図に示すキャビネット約86インチ長、
34インチ奥行、66インチ高さであり、その中に10インチ
高さの取付け基板が含まれている。取付け基板は着脱可
能な端面カバーが付いており、ケーブル、AC電源供給
線、パッド取付けボルトがアクセスできるようになって
いる。ケーブル支持ラック52（第３図）、バッテリ棚5
4、その他の取付け構造物56が内室50内に設けられ、各
種構成部品がキャビネット34内に取り付けられるように
している。

キャビネットは前面と後面に機器を点検するためのドア
が付いている。従って、第２図において、側壁42は、実
際には、キャビネットの長手方向の対向端に設けられた
連続ステインレス・スチール・ヒンジ（図示せず）によ
って、キャビネット・ボディに取り付け散れた２重ドア
になっている。これらのドアは３点式ラッチ機構（図示
せず）によってラッチが掛けられる。このラッチ機構は
機械的にインタロックし、ナンキン錠になっている。こ
の機械的インタロック機構は自動ロック式で、アレン・
レンチで操作するようになっている。

キャビネットは、埃や湿気が電子機器の場所に入り込ま
ないように完全に密閉されている。キャビネットの上面
38は、オーバハング部分58と60（第３図）を含む特別な
構成になっている。このオーバハング部分は対向側壁42
と44から突出して、水滴が内室50内に入るのを防止して
いる。オーバハング部分の各々は上面38の向き合う側に
停滞空気空間を形成するので、キャビネットの表面積を
大きくする効果があり、従って、キャビネットから熱を
発散させることができる。また、オーバハング部分58と
60は、ドアを開いたとき、キャビネット内に格納されて
いる機器に水滴が入り込むのを防止する働きをする。ド
アの周囲にガスケットを設ければ、風雪、埃、雨などが
入り込むのを防止することができる。

冷却装置40は、内部温度を所定温度以下に保つ設計にな
っている。図示のキャビネットでは、内部温度は例えば
65℃以下に保つことが好ましい。冷却装置は、第１図に
示すように、空気ダクト62を備えており、この空気ダク
トは、向き合う端面壁46と48の上部に設けられた１対の
通気孔64と66の間を、キャビネット34の左右端面の一方
から他方に向かって延設されている。

冷却フィン機構82,84は、一部が空気ダクト62内に、一
部が内室50内に設けられて、電子機器から発生した熱を
空気ダクトに誘導するようにしている。ファン70と72が
空気ダクト62の両端部に取り付けられ、空気流を引き起
こして矢示の方向に空気ダクト内を通るようにしてい
る。

冷却フィン機構82,84とキャビネット34の上面38は空気
ダクト62の一部をを構成していて、キャビネット34と上
面38は、一体化されている。もっと具体的に説明すれ
ば、対の傾斜板74と76は、それぞれ、その基端が通気孔
64と66の下方のキャビネット34の向き合う端面壁46と48
に取り付けられ、その終端がキャビネットの上面38に向
かって延びている。縦長仕切板78は傾斜板74と76に接続
され、その終端間に延設されている。傾斜板74と76及び
縦長仕切板78は、一方の対向端面壁46から他方の端面壁
に向かって延びた空気ダクト62の底壁を形成している。

縦長仕切板78は開口が設けられ、その中に第１図に示す
ように１対の冷却フィン機構が収められている。

また、第１図は、第２図を正面から見たときの断面図で
ある。

第３図に示すように、冷却フィン機構84は、縦長仕切板
78に取り付けられている。冷却フィン機構84の上部81は
空気ダクト62内に入り込んでおり、下部83は下方に向か
って内室50内に入り込んでいる。

第４図と第５図は、冷却装置の一方の端部を詳細に示し
たものである。端面壁48には通気孔86が設けられ、スク
リーンとルーバが付いた通気カバー（図示せず）を受け
入れるようにしている。傾斜板76は通気孔86を取り巻く
支持板88に接続されている。傾斜板76は、フランジ90に
よって支持板88に接続されている。さらに、反対側の端
のフランジ92によって、この傾斜板は縦長仕切板78に接
続されている。空気ダクト側壁94は傾斜板74から突出し
て、キャビネットの上面38まで達している。かくして、
傾斜板76、空気ダクト側壁93と94及びキャビネットの上
面38の対応する部分によって、空気ダクトの拡大部が形
成される。空気ダクトの反対側の端も同じような構成に
なっている。

空気ダクトの反内側の端の拡大部は、ファン70と72の取
付けを容易にするために設けられたものである。ファン
72は、取付け板102によって傾斜板76に支えられている
ハウジング100内に取り付けられている。ファン72（お
よび反対側のファン70）を冷却フィン機構が設けられて
いる空気ダクトの中心部に対して角度をなして取り付け
ると、空気ダクトの長さ方向の主要部に対して大径のフ
ァンが使用できるので、空気流量と冷却能力が向上する
ことになる。さらに、保守のための点検がしやすくな
る。

ファン・ハウジング100のベース部分101は、ねじ付きフ
ァスナ，リベット，溶接といった従来の方法で取付け板
102に接続可能である。ファン・ハウジング100のバンド
部分132はベース部分101上に形成されている。内蔵ファ
ン機構は、回転可能な羽根と駆動モータを備えており、
バンド部分132にはめ込むことが可能である。

空気ダクトの両端にビーム104と106が設けられ、その側
壁108と110は空気ダクト62の側壁となっている。ビーム
側壁108と110は、空気ダクト側壁93,94と重なり合って
いて、空気ダクトの一端側から他端側に向かって連続壁
を形成している。しかし、この重なり合いはなくてもよ
い。ビーム104と106の上壁112と114は、それぞれ、キャ
ビネットの上面38に接続されている。上壁112と114には
穴116が設けられており、上面と穴116に挿通されるアイ
ボルトを受け入れるようになっている。アイボルト（図
示せず）は、キャビネットを持ち上げて、そのパッド上
に位置付けて、そこに取り付けるときに使用できる。正
しい位置になったら、美観上アイボルトを取り除くこと
も、取り付けたままにしておくことも可能である。取り
除く場合は、キャビネットの上面の対応する穴をプラグ
やカバーで隠すことが可能である。

延長仕切板78は、ビーム104と106のビーム側壁108,110
の下端までしか延びていないので、キャビネット内の全
ての部分の空気がなにもじゃまされることなく、冷却フ
ィン機構84の下方部分83にあたるようになっている。

従って、キャビネット内のあらゆる箇所で発生した熱
は、２個の冷却フィン機構の下方部分に伝わる。

次に、第６図と第７図に参照して、冷却フィン機構84の
詳細を説明する。この機構は、スペーサ・バー118によ
って間隔が置かれた複数のフィン117から構成されてい
る。スペーサ・バー118の上方のフィン117部分は、冷却
フィン機構の上方部分を構成し、空気ダクト内に入り込
んでいる。他方、スペース・バー118の下方に延びた下
方部分は冷却フィン機構の下方部分を構成している。フ
ィン117とスペーサ・バー118は、これらに所定間隔で設
けた位置合わせ穴にねじ付きロッド120を通すことによ
って、結合される。ねじ付きロッド120はヘッド端と、
ねじ付きナットを受け入れる端とをもっている。アング
ル・バー122と124にも、その垂直部分にねじ付きロッド
120を受け入れるための穴が設けられている。フィン機
構を組み立てるときには、フィン117とスペーサ・バー1
18を互い違いに積層し、その積層物の両端をアングル・
バー122と124で固定する。次に、積層物の位置合わせ穴
にねじ付きロッド120を通し、ヘッド端の反対側のロッ
ド端にナットをはめて、ねじ付きロッドをねじ留めし、
フィン機構構成部品を締結する。スペーサ・バー118は
フィン117の全長にわたっているので、フィンの上方部
分と下方部分との間のスペーサ・バー118に強固な壁が
形成されることになる。この壁は、縦長仕切板78に設け
られた開口内に組み立てられるとき、空気ダクトの底と
一体になる。縦長仕切板78の水平部分とアングル・バー
122,124は、ねじ付きファスナ，リベット，溶接といっ
た適当な方法で接合することが可能である。

エンド・アングル・バー126はボルトまたは他の方法に
よって、フィン117の軸方向の反対側の端と結合され、
これによって冷却フィン機構は縦長仕切板78に取り付け
られる。縦長仕切板78は単独でビーム104,106の側壁に
接続可能である。また、縦長仕切板78の反対側の端は傾
斜板76のフランジ92に接続される。

フィンとスペーサ・バーの穴の位置合わせはフィンの長
さが大きくなると公差の問題から困難になるので、冷却
フィン機構は、図１に示すように冷却フィン機構82,84
の２つにする方が、キャビネット全長に渡って設けるよ
りも好ましい。

フィン機構のスペーサ・バーとフィンは、アルミ・シー
トをカットまたは打ち抜いて形成するが、図面に示すも
のはほぼ同じように、構造全体を１つの部品としてモー
ルド形成する方法も可能である。

第８図は、端面壁48の内側の面49を示したものである。
図示のように通気孔86はほぼ四角であり、その中心に支
持板88がある。この支持板88は溶接または他の適当な方
法で取り付けることが可能である。

第９図はルーバ付き通気カバー128を示しており、この
カバーは支持板88に設けられた穴131に端面壁48と同一
面になるまでねじ込まれている。スクリーン130は独立
部品として通気カバー128の裏側に取り付けられるか、
あるいは通気カバー128と一体に設けられている。通気
カバーの縁を折り曲げて、スクリーン130の縁部分に重
ねてることにより、スクリーンをカバーに取り付ける。

図示キャビネットの冷却装置は、内部温度を65℃以下に
保つ設計になっている。冷却フィン機構は、外気に熱を
伝達する個所として働く。空気ダクト62は内室の他の部
分から密閉されているので、水や埃がキャビネットに入
り込んで、キャビネット内に格納されている部品に損傷
を与えることがない。外気を空気ダクトに送り込むファ
ンは空気ダクトの対向端に位置しており、補完的な働き
をする。つまり、一方は空気をダクトに引き込み、他方
は空気をダクトから送り出す。前述した寸法のキャビネ
ットの場合は、ファンは６インチ径であり、48ボルト
（直流）で動作し、50℃で電源が入り、40℃で電源が切
れるようにサーモスタットで制御される。このサーモス
タット制御を行なうために、第１図に示すように、ファ
ン70と72はコントローラＣに接続されている。このコン
トローラは集積回路と、温度検出機能をもつリレーと検
出温度に応じてファンを断接するスイッチとで構成され
ている。DC電源はコントローラに接続され、ファン70と
72に電力を供給し、その充電はAC電源に接続されたバッ
テリ充電装置によって行なわれる。

キャビネット上面は第５図および第６図に示す絶縁層13
4のような、フォイル絶縁材で絶縁されている。絶縁材
は、抵抗（Ｒ）値が9.2のREFLECTIXバブル・パック・フ
ォイル絶縁材という商標名で販売されているものが好ま
しい。絶縁の主目的は、太陽の放電熱を減少することで
ある。絶縁の二次的効果は、外気温度が周期的にまたは
急激に変化したとき、内部温度を一定に保ことである。
また、絶縁は、酷寒状態から保護する働きもする。

酷寒環境下で設置する場合には、第３図に示すバッテリ
棚54にヒータを付けることが可能である。ヒータ（図示
せず）は15A,120V AC回路に接続され、０℃でオンに、
15℃でオフになるようにサーモスタットで制御される。
ヒータは、ネオブレン・ラバー・シート間を金属メッキ
した抵抗性素子を巻き付けて構成する。各ヒータは定格
出力が約225ワットであるので、4Aヒューズで保護する
必要がある。この種のキャビネットには、100A負荷セン
タ，サーキット・ブレーカ,2重コンセント，電圧サージ
保護装置からなるAC電源システムが付いているのが普通
であるので、AC電源が使用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、一体型で、かつ
キャビネットに内蔵され、外気からの水滴の流入等を防
止でき、ルーバを有する通気カバーを設けてもルーバに
対して平行に空気が流れる為、装置内部で発生した熱を
効率良く放熱できる冷却機構が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子機器格納用キャビネットの概
略図、 第２図は本発明による電子機器格納用キャビネットの好
適実施例を示す斜視図、 第３図は第２図の端面壁48を正面としてみたときの断面
図、 第４図は第２図の上面38を取り除いて上から見たときの
キャビネットに組み込まれた冷却ファン機構の一部を示
す部分平面図、 第５図は第１図の排気側の空気ダクトの部分拡大詳細
図、 第６図は第３図図示の冷却ファン機構の拡大図、 第７図は第６図図示の冷却ファン機構の一部展開斜視
図、 第８図は第２図のキャビネットの左右端面壁の一方をキ
ャビネットの内側から見た部分図、 第９図は外側から見たときの端面壁46,48の通気孔64,66
の一部切欠断面図、 第10図は公知の冷却装置を示す一部展開図、 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 康 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 実開 昭53−132648（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−195497（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−61585（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−201421（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子機器を格納する密閉型キャビネットの
   冷却構造であって、 ベース部分と、 当該ベース部分から直立し、該電子機器を収納するため
   の内室を形成する長手方向の対向側壁と左右の端面壁
   と、 該左右の端面壁のそれぞれの上方部分に設けられた通気
   孔と、 該通気孔の下部と一端で接続する傾斜板と、該傾斜板の
   他端間を延設された縦長仕切板とから構成される底壁を
   有する空気ダクトと、 該通気孔に設けられ、該傾斜板にほぼ平行なルーバを有
   する通気カバーと、 その一部が該空気ダクト内に位置し、残りの一部が内室
   内に位置して、電子機器から発生した熱を該空気ダクト
   に伝達する熱交換手段と、 該ルーバの傾斜面に対して直立するように該傾斜板に設
   けられたファンとを有するキャビネットの冷却構造。