JP2006156871A - ロッカー型筺体の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数ユニットを組み合わせて構成されるロッカー型筺体を冷却するに当り、各ユニットのファン干渉を抑制し、効率よく冷却できるようにする。
【解決手段】図はロッカー型筐体を排気口側から見た断面図で、１段目ユニット１，２段目ユニット２，３段目ユニット３，４段目ユニット４，５段目ユニット５が上下に積み上げられ、各ユニットの排気口６，７，８，９，１０には排気ファンが取り付けられている。そして、各ユニット１，２，３，４，５の間には水平仕切板５１，５２，５３，５４をそれぞれ設け、これらにより各ユニットからの排気が相互に抑制されるのを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＵＰＳ（無停電電源装置）等の電源を含む電子機器の冷却、特に複数のユニットを積み重ね背面に排気用ダクトを有し、そのダクトの排気口が積み重ねられたユニットの端に位置するロッカー型筺体の冷却装置に関する。

電源等の電子機器では低価格化，拡張性を狙ってユニット化したものが開発され、ユーザーの要求する容量に合わせて複数個のユニットを組み合わせて製品を構成する方法が採られている。容量の大きいユニットの冷却では特許文献１，２に示すようにファンを用いた強制空冷が多く、単体で十分な冷却性能を有している。
複数のユニットを例えば上下方向に積み上げたロッカー型筺体では、排熱による不快をユーザーに感じさせない目的で、冷却用の空気取り入れ口を前面に設け、排気は背面側にするのが一般的である。

しかし、最近設置空間の制約からロッカー型筺体を壁に密着しておく要求が増えており、背面から直接筺体外に排気できない場合が生じている。この場合は背面にダクトを設け、各ユニットの排気を集めて天井方向に排気する手法がとられている。
図１０に、ユニットを上下方向に積み上げたロッカー型筺体を示す。１段目ユニット１、２段目ユニット２、３段目ユニット３、４段目ユニット４、５段目ユニット５が上から順に積層されている。各ユニットの排気口６，７，８，９，１０はダクト１１に開口しており、ダクト１１は図の上方に排気口１２を有している。

図１０の場合の空気の流れについて、図１１を参照して説明する。
上段ユニット２０１のファン２０８からの排気２２４はダクト２０４内に水平に出た後、上下に向きを変えて天井方向に進み、筐体の上面排気口から排気される。
一方、下段ユニット２０３のファン２１０からの排気２２６は、上段ユニット２０１のファン２０８からの排気２２４、および中段ユニット２０２のファン２０９からの排気２２５に妨げられ、十分に排気できない。この現象を、以下ファン干渉と呼ぶ。そのため、下段ユニット２０３の冷却能力が低下し、電子機器の温度が上昇して上限温度を超えるおそれがある。

これに対して、ファンの排気側に空気の流れ方向を規制する導翼を設ける方法が、例えば非特許文献１に提案されている。その例を図１２に示す。上段ユニット２０１のファン２０８の排気側には、導翼２３１が取り付けられている。同様に、中段ユニット２０２のファン２０９の排気側には導翼２３２が、また下段ユニット２０３のファン２１０の排気側には導翼２３３が取り付けられている。これらの導翼により、各ファン２０８，２０９，２１０からの排気は上方に曲げられ、排気が容易となる

特開平０７−２８８３９１号公報 特開２００４−２５２７５８号公報 国峰尚樹著「熱設計完全入門」日刊工業新聞社発行，Ｐ１６４

最近の傾向として、筐体の小型化の要求に対して、筐体の背面に設けられるダクトの奥行きも極力狭くする方向にあり、そのためファン干渉により下段側のユニットの冷却が十分にできない、という問題が生じている。
また、図１２の導翼２３１，２３２，２３３では、吹き出しの空気の流れにより発生する空気の壁は減少するものの、ダクト２０４の通風面積が小さいと下段ユニット２０３の排気を十分に確保するのが難しいという問題がある。
したがって、この発明の課題は、ファン干渉によるダクト内での空気の流れを妨げないようにし、冷却能力を向上させることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、一端に排気口を有しファンによる強制空冷機能をもつユニット筺体を複数個組み合わせたロッカー型筺体の排気側に排気ダクトを設け、ダクトの排気口が複数ユニットの端部に形成されたロッカー型筺体の冷却装置において、
排気ダクト内で互いに隣接するユニットの排気口間に、この排気口を覆う長さとダクト奥行き方向の間隔を埋める奥行きとを持つ仕切板をそれぞれ設けることを特徴とする。

上記請求項１の発明においては、前記仕切板のダクト幅方向の長さを、ダクトの排気口に近いものほど短く、ダクトの排気口から離れるものほど長くすることができ（請求項２の発明）、この請求項２の発明においては、前記仕切板のダクト幅方向に延びた先端に、ダクトの排気口方向に延びるユニット短辺長さの別の仕切板を設けることができ（請求項３の発明）、この請求項３の発明においては、前記別の仕切板をダクトの排気口近傍まで延ばすことができる（請求項４の発明）。さらに、請求項３または４の発明においては、前記仕切板と別の仕切板が接する位置を、ユニット短辺長さの１／２の曲率で曲げることができる（請求項５の発明）。

請求項６の発明では、一端に排気口を有しファンによる強制空冷機能をもつユニット筺体を複数個組み合わせたロッカー型筺体の排気側に排気ダクトを設け、ダクトの排気口が複数ユニットの端部に形成されたロッカー型筺体の冷却装置において、
各ユニットそれぞれに温度センサを取り付け、或るユニットの温度が所定値よりも高くなったときは、温度上昇したユニット対応のファンの回転数を上げるか、それ以外のファンの回転数を下げるかの少なくとも一方の制御を行なう制御装置を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ダクト内に仕切板を設けるか、または、ヒートシンクの温度を監視して、それが所定値以上になったらファン回転数を調整するようにしたので、ファン干渉が抑制され、その結果、冷却性能を一定に維持し得る利点がもたらされる。

図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
第１の実施の形態を説明する前に、図８，図９を参照してロッカー型筐体について説明する。図８はロッカー型筐体の横断面図、図９は排気口側から見た断面図である。
１段目ユニット１，２段目ユニット２，３段目ユニット３，４段目ユニット４，５段目ユニット５にはそれぞれ電子素子１０１，１０２，１０３，１０４，１０５と、ヒートシンク１０６，１０７，１０８，１０９，１１０と、排気用ファン１１１，１１２，１１３，１１４，１１５とが設置されており、それぞれのユニット内では空気は矢印１１６の方向に流れ、ヒートシンク内を通ってヒートシンク１０６，１０７，１０８，１０９，１１０を冷却する。ユニット１，２，３，４，５から排気された空気はダクト１１７に入り、矢印１１９の方向に移動してダクト排気口１１８を通って匡体外に排気される。

図１は、ロッカー型筐体を排気口側から見た断面図である。
ここでも、１段目ユニット１，２段目ユニット２，３段目ユニット３，４段目ユニット４，５段目ユニット５が上下に積み上げられている。各ユニットの排気口６，７，８，９，１０には排気ファンが取り付けられており、各排気口６，７，８，９，１０は各ユニット１，２，３，４，５の一方（図では右側）の片隅に寄せられて配置されている。

また、各ユニット１，２，３，４，５の間には水平仕切板５１，５２，５３，５４がそれぞれ配置され、これらにより上下に隣接するユニットの排気口からの排気が、背面板付近で衝突して排気空気量が妨げられるのを抑制する。水平仕切板５１，５２，５３，５４はダクト１１の幅方向（図１の左右方向）には、排気口６，７，８，９，１０を覆う程度の幅（長さ）と、ダクト１１の奥行き方向を埋める程度の奥行きをもっている。

水平仕切板５１および５２は、１段目ユニット１と３段目ユニット３の排気によって、２段目ユニット２の排気が抑制されるのを防止できる。同様に、水平仕切板５２および５３は、２段目ユニット２と４段目ユニット４の排気によって、３段目ユニット３の排気が抑制されるのを、水平仕切板５３および５４は、３段目ユニット３と５段目ユニット５の排気によって、４段目ユニット４の排気が抑制されるのを、水平仕切板５４は、４段目ユニット４の排気によって、５段目ユニット５の排気が抑制されるのを、それぞれ防止することができる。

図２は図１の変形例を示す構成図である。図１では水平仕切板５１，５２，５３，５４のダクト１１の幅方向の長さを同じとしたが、ここでは、各ユニット１，２，３，４，５間にダクト長手方向の長さが互いに異なる、特にダクト１１の排気口１２から遠い位置にあるほど長くなる水平仕切板６１，６２，６３，６４を設置した点が特徴で、こうすることでダクト１１内の空気の流れをユニット毎にずらすことができ、各ユニットからの排気に対する抵抗を図１の場合よりも抑制することができる。

このような構成により、２段目ユニット２の排気空気は水平仕切板６１と６２の間を通って矢印６５の水平方向に移動した後、水平仕切板６２があって水平仕切板６１がなくなった場所で矢印６６の垂直方向に向きを変えて移動し、ダクト１１の排気口１２へと向かう。３段目ユニット３の排気空気は水平仕切板６２と６３の間を通って矢印６７の水平方向に移動した後、水平仕切板６３があって水平仕切板６２がなくなった場所で矢印６８の垂直方向に向きを変えて移動し、ダクト１１の排気口１２へと向かうことになる。

同様に、４段目ユニット４の排気空気は水平仕切板６３と６４の間を通って矢印６９の水平方向に移動した後、水平仕切板６４があって水平仕切板６３がなくなった場所で矢印７０の垂直方向に向きを変えて移動し、ダクト１１の排気口１２へと向かう。また、５段目ユニット５の排気空気は水平仕切板６４に沿って矢印７１の水平方向に移動した後、水平仕切板６４がなくなった場所で矢印７２の垂直方向に向きを変えて移動し、ダクト１１の排気口１２へと向かうことになる。

図３は図２の変形例を示す構成図である。図２では、垂直仕切板を用いていないが、ここでは長さが互いにユニットの高さ程度の垂直仕切板８２，８４，８６，８８を設けた点が特徴である。なお、水平仕切板については図２と同様である。
このような構成により、２段目ユニット２の排気空気は水平仕切板８１と８２の間を通って矢印８９の水平方向に移動した後、垂直仕切板８４に当って向きを矢印９０の方向に変えられ、ダクト１１の排気口１２へと向かう。３段目ユニット３の排気空気は水平仕切板８３と８５の間を通って矢印９１の水平方向に移動した後、垂直仕切板８６に当って向きを矢印９２の方向に変えられ、ダクト１１の排気口１２へと向かう。

同様に、４段目ユニット４の排気空気は水平仕切板８５と８７の間を通って矢印９３の水平方向に移動した後、垂直仕切板８８に当って向きを矢印９４の方向に変えられ、ダクト１１の排気口１２へと向かう。また５段目ユニット５の排気空気は水平仕切板８７に沿って矢印９５の水平方向に移動した後、ダクト１１の排気口１２へと向かう。こうして、図２の場合よりも確実に、各ユニットからの排気に対する抵抗を抑制することが可能となる。

図４は図３の変形例を示す構成図である。
ここでは、ダクト１１内には各ユニット１，２，３，４，５の排気口６，７，８，９，１０からの排気が相互に混ざることなく、ダクト１１の排気口１２に流れるように仕切板が設置されている。すなわち、水平仕切板１３と垂直仕切板１４が１段目ユニット１の排気ダクトを、水平仕切板１５と垂直仕切板１６および水平仕切板１３と垂直仕切板１４が２段目ユニット２の排気ダクトを、水平仕切板１７と垂直仕切板１８および水平仕切板１５と垂直仕切板１６が３段目ユニット３の排気ダクトを、水平仕切板１９と垂直仕切板２０および水平仕切板１７と垂直仕切板１８が４段目ユニット４の排気ダクトを、水平仕切板１９と垂直仕切板２０が５段目ユニット５の排気ダクトを、それぞれ形成する。

空気の流れについて、４段目ユニット４を例に説明する。
排気口９から排気された空気は、水平仕切板１７と１９によって矢印２１で示す水平方向に流れるように誘導される。次に、垂直仕切板２０によって流れの方向が矢印２２の方向に変えられ、垂直仕切板１８および２０に誘導されて、ダクト排気口１２から匡体外へと排気される。つまり、この例はユニットごとに専用の風路を形成している例であり、図３に示すものに対し、垂直仕切板をダクト排気口１２の近傍まで延ばしたものと云うこともできる。

図５は図４の変形例を示す構成図である。
各ユニットや排気口などの配置は図４と同様である。違いは、水平仕切板３１と垂直仕切板３２、水平仕切板３４と垂直仕切板３５、水平仕切板３７と垂直仕切板３８および水平仕切板４０と垂直仕切板４１を、それぞれの角部にユニット高さの約１／２の寸法の半径を曲率に持つ仕切板３３，３６，３９，４２で繋いだ点が特徴である。

これらの曲がり仕切板３３，３６，３９，４２によって、２段目ユニット２から５段目ユニット５の排気空気の流れは、矢印４３で示す水平方向から矢印４４で示す垂直方向へと滑らかに変化させることができ、ダクト内の通風抵抗を下げることで各ユニット２，３，４，５の冷却能力を高めることができる。
なお、曲がり仕切板は図３に示すものにも、同様にして用いることができるのは云うまでもない。

図６はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図である。以上では、仕切板を設けて構造的にファン干渉を抑制する例を説明したが、以下のようにファンの回転数を制御するようにしても、上記と同様の効果を期待することができる。そのような例について、以下に説明する。

上段ユニット１にはヒートシンク５とファン１１１が配置されている。同様に、中段ユニット２にはヒートシンク６とファン１１２が、また下段ユニット３にはヒートシンク７とファン１１３が配置されている。各ヒートシンク５，６，７には冷却対象物（図示なし）が固定されており、冷却対象物が発する熱量をファン１１１，１１２，１１３が発生する空気の流れにより熱伝達させ、冷却対象物の温度上昇を抑制する。

各ユニット１，２，３の排気側にはダクト１１が取り付けられており、ダクト１１の下側は閉じられているが、上方には排気ができる排気口が開口している。各ヒートシンク５，６，７には温度センサ１２１，１２２，１２３が取り付けられており、ヒートシンクの温度を監視することができる。制御装置１１４は、温度センサ１２１，１２２，１２３を用いてヒートシンク５，６，７の温度を測定するとともに、ファン１１１，１１２，１１３の回転数を制御する。

図７を参照して、その冷却方法を説明する。
いま、各ユニット１，２，３の各ファン１１１，１１２，１１３が、定められた回転数で回転しているとする。ここで、図示されない制御装置が、温度センサ１２３からヒートシンク７の温度が所定値より上昇したことを検出すると、ユニット１，２の各ファン１１１，１１２の回転数を減少させるか、ユニット３のファン１１３の回転数を増加させるか、の少なくとも一方の制御を行なう。その結果、上段ユニット１の排気１３１および中段ユニット２の排気１３２の風量，風速が低下し、ダクト１１への飛び出し速度が低下する。または、風量，風速が増加する下段ユニット３の排気１３３は、容易にダクト１１を抜けて排気口から外部に排気できるようになる。

以上では、複数ユニットを上下方向に複数段積み重ねる例について主として説明したが、この発明は横方向に複数個併設し、横方向端部から排気する場合についても、上記と同様にして適用することができる。

この発明の実施の形態を示す構成図 図１の変形例を示す構成図 図２の変形例を示す構成図 図３の変形例を示す構成図 図４の変形例を示す構成図 この発明の第２の実施の形態を示す構成図 図６の作用説明図 図１〜５のロッカー型筺体の横断面図 図１〜５のロッカー型筺体の背面図 ロッカー型筺体の外観図 ダクト内空気の流れ説明図 導翼付き筺体の横断面図

符号の説明

１〜５…ユニット筺体、６〜１０…排気口、１１，１１７…ダクト、１２，１１８…ダクト排気口、１３，１５，１７，１９，３１，３４，３７，４０，５１〜５４，６１〜６４，８１，８３，８５，８７…水平仕切板、１４，１６，１８，２０，３５，３８，４１，８２，８４，８６，８８…垂直仕切板、３３，３６，３９…曲がり仕切板、１０１〜１０５…電子素子、１０６〜１１０…ヒートシンク、１１１〜１１５…排気用ファン、１２１〜１２３…温度センサ、１３１〜１３３…排気、１４０…制御装置。

Claims (6)

1. 一端に排気口を有しファンによる強制空冷機能をもつユニット筺体を複数個組み合わせたロッカー型筺体の排気側に排気ダクトを設け、ダクトの排気口が複数ユニットの端部に形成されたロッカー型筺体の冷却装置において、
   排気ダクト内で互いに隣接するユニットの排気口間に、この排気口を覆う長さとダクト奥行き方向の間隔を埋める奥行きとを持つ仕切板をそれぞれ設けることを特徴とするロッカー型筺体の冷却装置。
2. 前記仕切板のダクト幅方向の長さを、ダクトの排気口に近いものほど短く、ダクトの排気口から離れるものほど長くすることを特徴とする請求項１に記載のロッカー型筺体の冷却装置。
3. 前記仕切板のダクト幅方向に延びた先端に、ダクトの排気口方向に延びるユニット短辺長さの別の仕切板を設けることを特徴とする請求項２に記載のロッカー型筺体の冷却装置。
4. 前記別の仕切板をダクトの排気口近傍まで延ばすことを特徴とする請求項３に記載のロッカー型筺体の冷却装置。
5. 前記仕切板と別の仕切板が接する位置を、ユニット短辺長さの１／２の曲率で曲げることを特徴とする請求項３または４に記載のロッカー型筺体の冷却装置。
6. 一端に排気口を有しファンによる強制空冷機能をもつユニット筺体を複数個組み合わせたロッカー型筺体の排気側に排気ダクトを設け、ダクトの排気口が複数ユニットの端部に形成されたロッカー型筺体の冷却装置において、
   各ユニットそれぞれに温度センサを取り付け、或るユニットの温度が所定値よりも高くなったときは、温度上昇したユニット対応のファンの回転数を上げるか、それ以外のファンの回転数を下げるかの少なくとも一方の制御を行なう制御装置を設けたことを特徴とするロッカー型筺体の冷却装置。
   
   

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