JP7167782B2

JP7167782B2 - 電子機器の筺体構造

Info

Publication number: JP7167782B2
Application number: JP2019046611A
Authority: JP
Inventors: 智洋長谷川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020150143A

Description

本発明は、例えば産業用コントローラなどの電子機器の筺体構造に関する。

各種設備内に収容される産業用コントローラなどの電子機器の筺体は、ボックス状に形成され、内部にモジュール群が収納され、各モジュールを通気ユニット（吸気ファンや排気ファンなど）により冷却している。

モジュールとしては、例えば電源ユニット，キャパシタ，プロセッサ，ＲＡＭ・ＲＯＭなどの主記憶装置，ＨＤＤ，ＳＳＤなどの補助記憶装置などが挙げられる。このようなモジュールは、稼働状況などに応じて発熱するため、筺体内を通気ユニットなどにより効率的に冷却する必要がある。

例えば特許文献１には、複数個の通気ユニットを用いることで設置場所に応じた通風量を設定可能な筺体構造が提案されている。

特開２００２－３２９９９２

しかしながら、複数個の通気ユニットの駆動制御や通風量の制御だけでは、筺体内に収納されたモジュール群の構成によっては十分な冷却性能を発揮することできず、モジュールの製品寿命を悪化させるおそれがあった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、筺体内のエアフローを改善し、モジュール群の冷却効率の向上を図ることを解決課題としている。

（１）本発明は、各種モジュールを内部に収納するラック本体と、該ラック本体に取り付けられたボックス部とを備えた電子機器の筺体構造であって、
前記ラック本体の天板に形成され、かつ前記ラック本体内に空気を取り込んで前記モジュール群を冷却する吸気ファンと、
前記ラック本体の底板に形成された通気孔と、
前記ボックス部に形成され、かつ前記モジュール群の冷却後の空気を排出する排気ファンと、
を備えたことを特徴としている。

（２）本発明の一態様によれば、前記ラック本体は、前記筺体内の前後方向のいずれかに配置されている一方、前記ボックス部は、前記筺体内の前記モジュール部と反対側に配置されている。

（３）本発明の他の態様は、前記ラック本体と前記ボックス部との間を連通する通気路をさらに備えている。

（４）本発明のさらに他の態様は、前記通気路のそばにモジュールが配置されている。

（５）本発明のさらに他の態様によれば、前記排気ファンは、前記ボックス部において前記ラック本体の反対側に設置されている。

（６）本発明のさらに他の態様によれば、前記筺体内の空気は、前記通気孔と前記排気ファンとの二方向に排気される。

（７）本発明のさらに他の態様によれば、前記ラック本体の側板はアルミニウム製である一方、前記天板および底板がステンレス製であり、前記側板のそばにモジュールが配置されている。

本発明によれば、筺体内のエアフローが改善され、モジュール群の冷却効率を向上させることができる。

半導体製造装置の概略図。本発明の実施形態に係る産業用コントローラの筺体を示す斜視図。（ａ）は図１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は同筺体の底面図、（ｄ）は同筺体の背面図。（ａ）は図２（ｂ）の矢印Ｃの矢視図、（ｂ）は同筺体の横断面図。（ａ）は同筺体のエアフローを示す横断面図、（ｂ）は同縦断面図。

以下、本発明の実施形態に係る電子機器の筺体構造を説明する。ここでは図１の半導体製造装置１に組み込まれる産業用コントローラ３の筺体構造を一例として説明する。

≪筺体４の構造≫
図２～図４に基づき産業用コントローラ３の筺体４を説明する。この産業用コントローラ３は、半導体製造装置１のラック２内に他の装置２７と並べて収容されている。

この産業用コントローラ３の筺体４は、図２に示すように、箱状に形成され、前方Ｆ側（正面側）に配置されたラック本体５と後方Ｂ側（背面側）に配置されたボックス部６とを備えた構造を呈している。

（１）ラック本体５
ラック本体５は、ＲＡＭやＲＯＭなどの主記憶装置，ＨＤＤやＳＳＤなどの補助記憶装置，キャパシタ，電源ユニットなどのモジュールを収納する格子状のサブラック（図示省略）を備え、図２中の領域ａ～ｄに示すスリットに各モジュールが装着され、前方Ｆ側の正面が構成されている。

また、ラック本体５の両側面と平面と底面とは、それぞれ側面パネル（サイドパネル）７・平面パネル（天板）９・底面パネル（底板）１０により閉塞されている。このパネル９，１０は電食防止を考慮して「ＳＵＳ４４３」のステンレス材により構成されている一方、側面パネル７はアルミ板により構成されている
平面パネル９上には、図３（ａ）に示すように、ラック本体５内に空気を取り込む一対の吸気ファン１３が取り付けられている。ここでは一例として２個の吸気ファン１３が示されているが、これに限定されることはなく、例えば１個または３個の吸気ファン１３を取り付けた構成でもよい。

ラック本体５内の背面Ｂ側、即ちボックス部６との境界付近には、一対の本体基板１２（図４（ａ）参照）が取り付けられている。この各本体基板１２は、両側面パネル７間の二本のビーム１３ａを挟んで上下に設置されている。具体的には上側の本体基板１２は平面パネル９とビーム１３ａとの間に設置されている一方、下側の本体基板１２は底面パネル１０とビーム１３ａとの間に設置されている。

このとき上側の本体基板１２に実装されたコンデンサ１４などの電子部品は、図３（ｂ）に示すように、ボックス部６側（後方Ｂ側）を向いている。また、ラック本体５とボックス部６との間は、両本体基板１２により大半が閉塞され、左側（Ｌ側）のみが開放されている。

これにより両本体基板１２と左側（Ｌ側）の側面パネル７との間には、前記両者５，６間を連通する通気路１５が形成される。ここでは図２中の領域ｄに電源ユニット２６が装着されるため、電源ユニット２６は左側（Ｌ側）の側面パネル７のそばに配置されている。

なお、底面パネル１０には、図３（ｃ）に示すように、格子状の通気孔１６が設けられている。この通気孔１６の位置は、吸気ファン１３の真下が好ましい。

（３）ボックス部６
筺体４の構造によれば、ラック本体５の後方Ｂ側（背面側）には冷却機能を備えたボックス部６が設置され、モジュール群に対する冷却性能を向上させている。

このボックス部６は、図３（ａ）～図３（ｄ）に示すように、断面コ字状に形成され、背面パネル２０ａ，２０ｂと両側面パネル２１と底面パネル２２と平面パネル２３を備えている。ここではボックス部６は、前方Ｆ側に形成された取付部（図示省略）をラック本体５の後方Ｂ側に形成された取付部（図示省略）にねじ止めするなどの公知の手段で取り付けられている。

背面パネル２０ａの内面略中央には、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、排気ファン２５が取り付けられている。この排気ファン２５は本体基板１２と対向した位置に配置されている。

また、背面パネル２０ａには、図３（ｄ）に示すように、排気ファン２５の大きさに応じた通気孔２４が形成されている。なお、各パネル２０～２３は、パネル９，１０と同じく、電食防止を考慮して「ＳＵＳ４４３」のステンレス材により構成されている。

≪エアフロー・放熱性など≫
（１）まず、図５に基づき筺体４内のエアフロー（空気流）を説明する。この筺体４内では底面方向と背面方向の二方向のエアフローが生じ、モジュール群を冷却する。

すなわち、産業用コントローラ３の電源がオンにされると、吸気ファン１３および排気ファン２５が通電されて駆動を開始する。この吸気ファン１３の駆動によりラック本体５内に空気が取り込まれ、図５（ｂ）中の矢印Ｐに示すように、平面パネル９から底面パネル１０に向かった底面方向のエアフローが生じ、ラック本体５内の各種モジュールが冷却される。この冷却後の空気は、矢印Ｐ１～Ｐ４に示すように、底面パネル１０の通気孔１６を通じて筺体４の外部に排出される。

また、排気ファン２５が駆動しているため、矢印Ｑに示すように、ラック本体５から通気路１５を通って、ボックス部６内に流入する背面方向のエアフローが生じる。これにより通気路１５のそばに設置されたモジュール、例えば電源ユニット２６などが冷却される。

このとき排気ファン２５は背面パネル２０ａの内面略中央に設けられているため、ボックス部６内に流入した空気は本体基板１２の左端部を廻り込んで、矢印Ｓ１に示すように、排気ファン２５により背面パネル２０，２０ｂまで引き寄せられる。その後、矢印Ｓ２に示すように、通気孔２４を通って筺体４の外部に排出される。

このように筺体４内のエアフローによれば、筺体４内に取り込まれた空気が底面方向と背面方向の二方向に排気されるため、筺体４内の風の流れがよく、この点でモジュール群の冷却効率が向上し、全体的な冷却性能を高めることができる。

（２）つぎに産業用コントローラ３は、半導体製造装置１のラック２内に組み込まれて使用されている。ここで排気ファン２５は背面パネル２０ａに設置されているため、ラック２内に送風することなる。そのため、他の電子機器などの装置２７に悪影響を与えないよう排気ファン２５の排気の温度や埃などに配慮する必要がある。

この点につき筺体４の構造によれば、モジュール群の冷却で熱を持った空気は、ボックス部６内で温度低下させた後に排気ファン２５で排出される。このときボックス部６に埃などがたまるため、排出される空気の埃なども少ない。

したがって、ラック２内の他の装置２７に温風や埃などを浴びせることがなく、この点で産業用コントローラ３の排気は該他の装置２７の故障原因となり難い。

（３）最後に筺体４の放熱性を重視すれば全体をアルミニウム製とすることが好ましいが、コストが高騰するおそれがある。そこで、筺体４では、側面パネルのみをアルミ製とし、該側面パネル７の近傍に電源ユニット２６などの高発熱モジュールを配置した。なお、筺体４の側面パネル７以外は、主に「ＳＵＳ４４３」により構成され、コストの抑制が図られている。

≪その他・他例≫
本発明は、上記実施形態に限定されるものはなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。

例えばラック本体５とボックス部６とを連通する通気路１５は、両本体基板１２と右側（Ｒ側）の側面パネル７との間に設けてもよいものとする。この場合にもラック本体５から通気路１５を通って、ボックス部６内に流入する背面方向のエアフローが生じ、同様な効果を得ることできる。

また、通気路１５は、両本体基板１２の両サイド（Ｒ側およびＬ側）、即ち各側面パネル７との間に通気路１５を設けてもよい。なお、ラック本体５とボックス部６との前後方向の配置は反対に構成してもよいものとする。

３…産業用コントローラ（電子機器）
４…筺体
５…ラック本体
６…ボックス部
７…側面パネル（側板）
９…平面パネル（天板）
１０…底面パネル（底板）
１３…吸気ファン
１５…通気路
１６，２４…通気孔
２５…排気ファン

Claims

各種モジュールを内部に収納するラック本体と、該ラック本体に取り付けられたボックス部とを備えた電子機器の筺体構造であって、
前記ラック本体の天板に形成され、かつ前記ラック本体内に空気を取り込んで前記モジュール群を冷却する吸気ファンと、
前記ラック本体の底板に形成された通気孔と、
前記ボックス部に形成され、かつ前記モジュール群の冷却後の空気を排出する排気ファンと、
を備え、
前記ラック本体は、前記筺体の前後方向のいずれかに配置され、
前記ボックス部は、前記筐体の前記ラック本体の反対側に配置され、
前記ラック本体と前記ボックス部との間を連通する通気路を備え、
前記通気路のそばにモジュールが配置されていることを特徴とする電子機器の筐体構造。
前記排気ファンは、前記ボックス部において前記ラック本体の反対側に設置されている
ことを特徴とする請求項１記載の電子機器の筺体構造。
前記筺体内の空気は、
前記通気孔と前記排気ファンとの二方向に排気される
ことを特徴とする請求項２記載の電子機器の筺体構造。
前記ラック本体の側板はアルミニウム製である一方、
前記天板および底板がステンレス製であり、
前記側板のそばにモジュールが配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の筺体構造。