JPH10261885A - 基板実装用の筐体における放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板実装用の筐体において、効率良くかつ送
風ムラなく基板を冷却でき、かつファンからの発熱量、
消費電力、騒音の低減を図れるようにする。 【解決手段】 筐体１内に多数のユニット（基板）５０
が間隔をあけて並列に実装される実装部５が設けられ、
また筐体１の外面でかつ実装部５よりもユニット５０間
を流れる空気の上流側に吸気孔６が、下流側に第１の排
気孔が形成されている。また筐体１内でかつ実装部５と
第１の排気孔との間に第１のファン９が設けられてい
る。さらに第１のファン９をユニット５０の並列方向に
沿って往復移動させる移動手段１３を備え、かつ第１の
ファン９の第１の排気孔側に温度検出器１２が取り付け
られている。そして、温度検出器１２の検出結果から得
られた実装部５の温度分布データを基に、第１のファン
９の移動速度、その回転数、その羽根の角度のうち少な
くとも１つを制御する制御手段２２を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板実装用の筐
体における放熱構造に関し、さらに詳しくは電子部品を
搭載した多数の基板が内部に間隔をあけて並列に実装さ
れる基板実装用の筐体における放熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を搭載した多数の基板（ユニッ
ト）が内部に間隔をあけて並列に実装される筐体におけ
る従来の放熱構造としては、図３（ａ）、（ｂ）に示す
構造のものが知られている。

【０００３】すなわち、筐体３０は、前方開口の筐体本
体３１と、筐体本体３１内に上下に複数段、連続して設
けられたボックス部３２とを備えて構成され、各ボック
ス部３２の正面により筐体３０の正面が形成されてい
る。各ボックス部３２は、ユニットボックス３３とユニ
ットボックス３３の下部に設けられたファンボックス３
４とからなり、各ボックス部３２間は仕切られた状態と
なっている。

【０００４】ユニットボックス３３内には、ユニット５
０がその面を上下方向に向けた状態で間隔をあけて並列
に実装されるようになっている。またファンボックス３
４内には、複数のファン３５が互いに間隔をあけて固定
されている。これらファン３５は、ファンボックス３４
の背面側に設けられて筐体３０の電源スイッチに接続さ
れた接続コネクタ部３６に、リード線３７を介して接続
されている。さらにファンボックス３４の正面でかつフ
ァン３５よりも下方に吸気孔３８が形成され、ユニット
ボックス３２の背面でかつユニットボックス３２内に実
装されるユニット５０よりも上方に第１の排気孔（図示
略）が形成されている。

【０００５】このような筐体３１のユニットボックス３
３内にユニット５０を実装した場合、筐体３０の電源ス
イッチをオンにすると、ファン３５が回転して吸気孔３
６より筐体３１の外部から冷空気が筐体３１内に取り込
まれ、ユニット５０側に送られる。そしてユニット５０
間を通過して第１の排気孔に送られる。よって、ユニッ
ト５０に搭載されている電子部品の発熱部からの熱が放
熱されて冷却される。なお、筐体本体３１内の背板ある
いは天板には外部に連通する第２の排気孔（図示略）が
形成されており、第１の排気孔に送られた空気は第２の
排気孔より外部に排気される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た放熱構造を有する筐体では、ファンの間隔によりユニ
ットの発熱部に風が当たらない場合や発熱部が多くなる
と、ファンボックスに設置するファンの数を増加させる
必要が生じる。その結果、ファン自体の発熱、消費電
力、騒音が増してしまうという不具合が発生する。また
ファンの中心部は空気を送る風量がその周縁部に比較し
て少ないため、発熱部への送風ムラも生じて十分な放熱
効果が得られないという難点もある。さらにファンボッ
クス内に設けられるファンの数がファンボックスの大き
さにより限界があり、また設計時においてもファンの配
置等の検討に時間を要する等、技術的に満足できるもの
が得られていないのが現状となっている。

【０００７】したがって、ユニット（基板）が実装され
る筐体において、効率良くかつ送風ムラなくユニットを
冷却することができ、しかもファンからの発熱量、消費
電力、騒音の低減を図れる放熱構造の確立が切望されて
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するためにこの発明は、電子部品を搭載した多数の基板
が内部に間隔をあけて並列に実装される筐体において、
基板間に筐体外部の空気を通過させることにより電子部
品からの発熱を放熱させる放熱構造であって、筐体内に
上記基板が実装される実装部が設けられている。また筐
体の外面でかつ実装部よりも基板間を流れる空気の上流
側に吸気孔が形成されているとともに、実装部よりも基
板間を流れる外気の下流側に排気孔が形成されている。
さらに筐体内でかつ実装部と排気孔との間に、筐体内に
基板間を通過する空気の流れを発生させるファンが設け
られている。また、ファンを実装部に実装される基板の
並列方向に沿って往復移動させる移動手段を備えている
とともに、ファンの排気孔側に、基板間を通過した空気
の温度を検出する温度検出器がファンに一体的に取り付
けられている。そして、温度検出器の検出結果から得ら
れた実装部の温度分布データを基に、予め設定された温
度よりも高い温度を検出した実装部の位置にて、基板間
を通過する空気の単位面積当たりの風量が、予め設定さ
れた温度において基板間を通過する空気の単位面積当た
りの風量よりも増加するように、ファンの移動速度、フ
ァンの回転数、ファンの羽根の角度のうち少なくとも１
つを制御する制御手段を備えて構成されている。

【０００９】この発明では、筐体の実装部に基板が実装
されている場合、ファンが回転すると、筐体の外部から
空気が吸気孔を介して筐体内に入り、基板間を通過して
ファンに向かい、さらにファンから吹き出されて排気孔
より筐体の外部に排気される。空気が基板間を通過する
ことで、基板に搭載されている電子部品の発熱部からの
熱が放熱され、基板が冷却される。またファンが回転し
つつ移動手段によって基板の並列方向に沿って往復移動
すると、ファンに一体的に取り付けられた温度検出器が
ファンとともに往復移動しながら、基板間を通過してフ
ァンから吹き出された空気の温度を検出し、検出結果を
制御手段に送る。そして制御手段は、温度検出器より送
られた検出結果から得た実装部の温度分布データに基づ
き、予め設定された温度よりも高い温度を検出した実装
部の基板上にて、この基板間を通過する空気の単位面積
当たりの風量が、予め設定された温度において基板間を
通過する空気の単位面積当たりの風量よりも増加するよ
うに、ファンの移動速度、ファンの回転数、ファンの羽
根の角度のうち少なくとも１つを制御する。この結果、
特に高く発熱している発熱部を有する基板にその他の基
板よりも多量の空気が当たって、この基板が重点的に冷
却される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る基板実装用
の筐体における放熱構造の実施形態を図面に基づいて説
明する。図１はこの発明の構造の一実施形態を説明する
図であり（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は（ａ）にお
けるＡ−Ａ線矢視断面図である。この実施形態の構造
は、電子部品を搭載した多数の基板（以下、ユニットと
記す）５０が、その面を上下方向に向けた状態で間隔を
あけて並列に内部に実装される筐体１において、ユニッ
ト５０間に筐体１外部からの空気を通過させることによ
り電子部品からの発熱を放熱させるものである。

【００１１】筐体１は、例えば筐体本体２と、筐体本体
２に設けられたもので後述する実装部、吸気孔、第１の
排気孔、ファン、移動手段、温度検出器を備えたボック
ス部（組み）３とを備えて構成される。筐体本体２は、
図示しない天板と地板との間に一対の側板２ａが配置さ
れ、かつ後方に図示しない背板が設けられた前方開口の
箱型のもので、上記ボックス部３がこの筐体本体２に、
筐体１内に実装される基板２０の面方向、つまり上下に
重なる状態で複数段設けられている。そして、各ボック
ス部２の正面により筐体１の正面が形成されている。

【００１２】各ボックス部２は、例えば上方が開口しあ
るいは上面に通気孔が設けられた箱型のユニットボック
ス４と、ユニットボックス４の上部に設けられた例えば
矩形枠状のファンボックス７とからなり、各ボックス部
３間は例えばユニットボックス４の下面４ａによって仕
切られた状態となっている。

【００１３】ユニットボックス４はその内部に実装部５
を備えており、実装部５にはユニット５０がその面を上
下方向に向けた状態でユニットボックス４の左右の側板
（図示略）間に間隔をあけて並列に実装されるようにな
っている。またユニットボックス４は上方が開口しある
いはその上面の例えば実装されるユニット５０間の位置
に通気孔（図示略）が設けられて、実装部５に実装され
るユニット５０間を通過した空気がファンボックス７へ
と流れるようになっている。さらに、ユニットボックス
４の正面でかつ実装部５よりもユニット５０間を流れる
空気の上流側、つまりユニットボックス４の下部側に吸
気孔６が形成されている。

【００１４】ファンボックス７には、その背面側でかつ
ユニット５０間を流れる空気の下流側、つまりファンボ
ックス７上部側にこの発明に係る排気孔である第１の排
気孔（図示略）が形成されている。なお、筐体本体２内
の背板あるいは天板には外部に連通する第２の排気孔が
形成されているとともに、筐体本体２の背板側には第２
のファン（図示略）が設けられており、後述するごとく
各ボックス部３のファンボックス７の第１の排気孔に送
られた空気が第２のファンによって第２の排気孔より筐
体１の外部に排気されるようになっている。

【００１５】ファンボックス７内でかつユニットボック
ス４の実装部５と第１の排気孔との間には、この発明に
係る第１のファン９が１つ取り付けられている。第１の
ファン９はファン本体９ａとファン本体９ａを囲む枠９
ｂとからなり、ファン本体９ａの回転軸を上下方向に向
けた状態で配置されている。この第１のファン９は、フ
ァンボックス７の背面側に設けられた接続コネクタ部１
０にリード線１１を介して接続されている。なお、接続
コネクタ部１０は筐体１の図示しない電源スイッチおよ
び後述する制御手段に接続されている。また第１のファ
ン９の第１の排気孔側には、ユニット５０間を通過して
ファン本体９ａから吹き出された空気の温度を検出する
温度検出器１２が枠９ｂに一体的に取り付けられてい
る。

【００１６】さらにファンボックス７には、実装部５に
実装されるユニット５０の並列方向、すなわち図１
（ａ）中矢印で示す筐体本体２の一対の側板２ａ間を結
ぶ方向に沿って第１のファン９を往復移動させる移動手
段１３が設けられている。移動手段１３は、図１（ｂ）
に示すように、一対のレール１４ａ、１４ｂ、一対のロ
ーラボックス１５ａ、１５ｂ、ローラ１６、ガイドロー
ラ１７、第１ベルト１８、中間ローラ１９、駆動ローラ
２０、第２ベルト２１を備えて構成されている。

【００１７】つまりファンボックス７内には、第１のフ
ァン９よりもファンボックス７の正面側にレール１４ａ
がファンボックス７の左右の側板７ａ間に架け渡された
状態で取り付けられている。また、レール１４ａの第１
のファン９を挟んでファンボックス７の背面側にレール
１４ｂが、レール１４ａに対して略平行な状態でファン
ボックス７の左右の側板７ａ間に架け渡されている。こ
の一対のレール１４ａ、１４ｂのうちの一方には、ネジ
状に溝が切られていて後述するように自身が回転するよ
うになっている。なお、以下の説明では、例えばファン
ボックス７の正面側のレール１４ａにネジ状に溝が切ら
れた場合を例にとって述べる。

【００１８】第１のファン９の枠９ｂには、ファンボッ
クス７の正面側と背面側とにそれぞれ、一対のローラボ
ックス１５ａ、１５ｂが上記レール１４ａ、１４ｂまで
延びた状態で設けられている。これらローラボックス１
５ａ、１５ｂの上記レール１４ａ、１４ｂに対応する位
置にはそれぞれ、各レール１４ａ、１４ｂを挿通させる
貫通孔（図示略）が形成されている。さらにネジ状に溝
が切られたレール１４ａに対応するローラボックス１５
ａにはレール１４ａの溝に係合する突起が設けられてい
て、レール１４ａの回転により第１のファン９が往復移
動する、いわゆるトラバース構造になっている。

【００１９】またネジ状に溝が切られたレール１４ａの
一端側にはローラ１６が固定されており、またファンボ
ックス７のローラ１６が設けられた側の側板７ａでかつ
ファンボックス７の背面側には、ガイドローラ１７がそ
の軸をレール１４ａ、１４ｂと略平行に配置した状態で
取り付けられている。このガイドローラ１７には、第１
ベルト１８が係合される溝が形成されているとともに、
ガイドローラ１７の回転によりガイドローラ１７を軸と
して回転する中間ローラ１９が取り付けられている。そ
して、ローラ１６に設けられた溝とガイドローラ１７に
設けられた溝とに係合された状態でローラ１６およびガ
イドローラ１７間に第１ベルト１８が架け渡されてい
る。

【００２０】上記中間ローラ１９は、筐体本体２の側板
２ａの背板側に固定されている駆動ローラ２０と接触し
ており、駆動ローラ２０の回転にしたがって回転するよ
うに構成されている。この駆動ローラ２０には溝が形成
されており、筐体１の下部に設けられた動力ボックス
（図示略）に内蔵されているモータの回転軸と駆動ロー
ラ２０の溝とに係合された状態でモータおよび駆動ロー
ラ２０間に第２ベルト２１が架け渡されている。

【００２１】一方、筐体１内には、リード線１１および
接続コネクタ１０を介して第１のファン９と接続された
制御手段２２が設けられている。この制御手段２２は、
上記動力ボックス内のモータとも接続ケーブルを介して
接続されており、第１のファン９に取り付けられた温度
検出器１２からの検出結果に基づき、モータを調整して
第１のファン９の移動速度を制御する機能を有してい
る。また制御手段２２は、筐体１内の各ボックス部３の
第１のファン９と各第１のファン９を移動させるモータ
とにそれぞれ接続されており、この１つの制御手段２２
で各ボックス部３毎に第１のファン９の移動速度を制御
するようになっている。

【００２２】次に、このように構成された筐体１におけ
る放熱構造の動作を説明する。筐体１のユニットボック
ス４の実装部５にユニット５０が実装されている場合、
まず筐体１の電源スイッチをオンにすると、第１のファ
ン９が回転するとともに動力ボックス内のモータが回転
する。第１のファン９が回転すると、筐体１の外部から
冷空気が吸気孔６を介して筐体１内に入り、ユニット５
０間を通過して第１のファン９に向かって流れる。そし
て、第１のファン９から吹き出されて第１の排気孔に送
られた空気が第２のファンによって第２の排気孔より筐
体１の外部に排気される。このように空気がユニット５
０間を通過することで、ユニット５０に搭載されている
電子部品の発熱部からの熱が放熱され、冷却される。

【００２３】一方、動力ボックス内のモータの回転によ
り、第２ベルト２１が動いて駆動ローラ２０が回転す
る。これに伴って駆動ローラ２０に接触している中間ロ
ーラ１９が回転し、さらに第１ベルト１８が動いてロー
ラ１６が回り、ネジ状に溝が切られたレール１４ａが回
転する。レール１４ａが回転すると、ファンボックス７
のローラボックス１５ａに設けられている突起がレール
１４ａの溝の移動に合わせてレール１４ａの長さ方向、
つまりユニット５０の配列方向に沿って往復移動すると
ともに、ファンボックス７の他方のローラボックス１５
ｂは他方のレール１４ｂに沿って摺動する。その結果、
第１のファン９およびこれに一体的に取り付けられてい
る温度検出器１２が、ユニット５０上をユニット５０の
配列方向に往復移動する。

【００２４】またこの際、温度検出器１２は移動しなが
ら、各ユニット１３間を流れて第１のファン９から吹き
出された空気の温度を検出し、検出結果を制御手段２２
に送る。制御手段２２は例えば第１のファン９の移動の
往路にて温度検出器１２より送られた検出結果から、実
装部５の温度分布データを得る。そして制御手段２２
は、この温度分布データに基づき、予め設定された温度
よりも高い温度を検出した実装部５のユニット５０上に
て、このユニット５０間を通過する空気の単位面積当た
りの風量が、予め設定された温度においてユニット５０
間を通過する空気の単位面積当たりの風量よりも増加す
るように、例えば第１のファン９の移動の復路にて第１
のファン９の移動速度を制御する。具体的には、予め設
定された温度よりも高い温度を検出したユニット５０上
にて、第１のファン９の移動速度が遅くなるように動力
ボックス内のモータの回転数を低下させる。

【００２５】この結果、特に高く発熱している発熱部を
有するユニット５０に、その他のユニット５０よりも多
量の空気が当たってこのユニット５０が重点的に冷却さ
れる。そして制御手段２２は、各ボックス部３毎に、上
記のように第１のファン９の往復移動を繰り返し行いつ
つかつ第１のファン９の移動速度を制御しつつ、ユニッ
ト５０に空気を送り込む。

【００２６】以上のようにこの実施形態の筐体１におけ
る放熱構造によれば、第１のファン９をユニット５０の
並列方向に沿って往復移動させることができるので、ユ
ニットボックス４の実装部５に実装されているユニット
５０全てに効率良く空気を当てることができる。また、
予め設定された温度以下の温度が検出されたユニット５
０においては、送風ムラを生じさせることなく略均一に
空気を当てることができる。よって、従来の構造に比較
して放熱効果を向上させることができる。また第１のフ
ァン９を往復移動させることができるとともに、温度上
昇の高いユニット５０に重点的に空気を当てることがで
きるので、ユニット５０の発熱部が増えても、第１のフ
ァン９の設置数を増加させることなく筐体１内のいずれ
のユニット５０も所望の温度に冷却することができる。

【００２７】さらに第１のファン９の設置位置が固定さ
れないため、従来のように設計検討に時間を要せず、ま
たファンボックス７に設置される第１のファン９の数が
１つで済むため、第１のファン９自体による発熱量、消
費電力、騒音を低減することができる。また温度検出器
１２が第１のファン９に一体的に取り付けられているた
め、第１のファン９が移動しているちょうどその位置の
ユニット５０を通過した空気の温度を的確に把握するこ
とができる。したがって、ユニット５０の冷却を精度良
く行うことができる。また、１つの制御手段２２で各ボ
ックス部３毎に第１のファン９の移動速度を制御するよ
うに構成されており、各ボックス部３毎に制御手段２２
が設けられていないため、簡易な構成の放熱構造とする
ことができる。

【００２８】なお、上記実施形態では、温度検出器１２
の検出結果から得られた温度分布データに基づき、制御
手段２２が第１のファン９の移動速度を制御する場合に
ついて述べたが、この発明はこの例に限定されない。例
えば予め設定された温度よりも高い温度を検出した実装
部のユニット上にて、このユニット間を通過する空気の
単位面積当たりの風量が、予め設定された温度において
ユニット間を通過する空気の単位面積当たりの風量より
も増加するようにファンの回転数あるいはファンの羽根
の角度を制御手段にて制御するように構成することも可
能である。この場合、制御手段は、予め設定された温度
よりも高い温度を検出した実装部のユニット上にてファ
ンの回転数を低下させ、あるいはファンの羽根の角度を
大きくするようにファンの回転数、ファンの羽根の角度
を制御する。またファンの回転数、ファンの移動速度、
ファンの羽根の角度のうち少なくとも２つを組み合わせ
て制御するように構成してもよい。

【００２９】また上記実施形態では、ファンに温度検出
器を１つ取り付けた例を述べたが、例えば図２に示すよ
うに、複数の温度検出器１２を第１のファン９に一体的
に取り付けてもよい。この場合には、第１のファン９が
移動しているちょうどその位置のユニット５０を通過し
た空気の温度をさらに正確に把握することができるた
め、ユニット５０の冷却をより一層精度良く行うことが
できる。

【００３０】さらに上記実施形態では、ボックス部３を
上下方向に複数段設け、実装部５にユニット５０をその
面方向を上下方向に向けた状態で間隔をあけて並列する
場合を説明したが、ボックス部を左右に複数重なる状態
で設けることも可能であり、この例に限定されない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る基板
実装用の筐体における放熱構造によれば、実装部に基板
が実装されている場合に、移動手段により基板の並列方
向に沿ってファンを往復移動させることができるので、
実装部に実装される基板全てに効率良く空気を当てるこ
とができるとともに、予め設定された温度以下の温度が
検出された基板においては、送風ムラを生じさせること
なく略均一に空気を当てることができる。よって、従来
の構造に比較して放熱効果を向上させることができる。
またファンを往復移動させることができるとともに、温
度検出器の検出結果からの温度分布データに基づく制御
手段の制御によって、高い温度が検出された基板に重点
的に空気を当てることができるので、基板の発熱部が増
えても、ファンの設置数を増加させることなく筐体内の
いずれの基板も所望の温度に冷却することができる。ま
たファンの数が１つで済むため、ファン自体による発熱
量、消費電力、騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板実装用の筐体における放熱
構造の一実施形態の説明図であり、（ａ）は一部破断正
面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図であ
る。

【図２】温度検出器の他の取り付け例を示す図である。

【図３】従来の基板実装用の筐体における放熱構造の一
例を示す図であり、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ 筐体 ３ ボックス部 ４ａ 仕切り板 ５ 実装部 ６ 吸気孔 ９ 第１のファン １２ 温度検出器 １３ 移動手段 ２２ 制御手段 ５０ ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を搭載した多数の基板が内部に
   間隔をあけて並列に実装される筐体において、前記基板
   間に前記筐体外部からの空気を通過させることにより前
   記電子部品からの発熱を放熱させる放熱構造であって、 前記筐体内に設けられたもので前記基板が実装される実
   装部と、 前記筐体の外面でかつ前記実装部よりも前記基板間を流
   れる空気の上流側に形成された吸気孔と、 前記実装部よりも前記基板間を流れる空気の下流側に形
   成された排気孔と、 前記筐体内でかつ前記実装部と前記排気孔との間に設け
   られて前記筐体内に前記基板間を通過する空気の流れを
   発生させるファンと、 該ファンを前記実装部に実装される前記基板の並列方向
   に沿って往復移動させる移動手段と、 前記ファンの前記排気孔側に、該ファンに一体的に取り
   付けられて前記基板間を通過した空気の温度を検出する
   温度検出器と、 該温度検出器の検出結果から得られた前記実装部の温度
   分布データを基に、予め設定された温度よりも高い温度
   を検出した前記実装部の位置にて、前記基板間を通過す
   る空気の単位面積当たりの風量が、前記予め設定された
   温度において前記基板間を通過する空気の単位面積当た
   りの風量よりも増加するように、前記ファンの移動速
   度、前記ファンの回転数、前記ファンの羽根の角度のう
   ち少なくとも１つを制御する制御手段とを備えているこ
   とを特徴とする基板実装用の筐体における放熱構造。
2. 【請求項２】 前記温度検出器は、前記ファンに複数取
   り付けられていることを特徴とする請求項１記載の基板
   実装用の筐体における放熱構造。
3. 【請求項３】 前記筐体内には、前記実装部、前記吸気
   孔、前記排気孔、前記ファン、前記移動手段および前記
   温度検出器を１組みとして複数組みが上下または左右に
   重なりかつ互いに仕切られた状態で設けられ、 前記制御手段は、前記筐体内に設けられた全ての組みそ
   れぞれにおける前記ファンの移動速度、前記ファンの回
   転数、前記ファンの羽根の角度のうち少なくとも１つを
   制御する状態で前記筐体に１つ備えられていることを特
   徴とする請求項１または２記載の基板実装用の筐体にお
   ける放熱構造。