(57)【要約】【課題】強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器を密閉された保護筐体の内部に収納する場合に、設備が大型化するのを抑制しつつ、当該機器を適切に冷却することができる冷却システムを提供する。【解決手段】強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器が内部に収納された保護筐体と、筐体の内部において、機器内の熱を排出する排気部の近傍に配置され、複数のフィンからなり、機器からの熱を受ける内部放熱部と、棒状で、保護筐体の内部より保護筐体の外部へ突出し、保護筐体の内部にある部分の一部に内部放熱部の複数のフィンが並んで配置され、内部放熱部からの熱を保護筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、熱輸送部材における保護筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱部と、を備える。【選択図】図１
2020197893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器が内部に収納された保護筐体と、
前記保護筐体の内部において、前記機器内の熱を排出する排気部の近傍に配置され、複数のフィンからなり、前記機器からの熱を受ける内部放熱部と、
棒状で、前記保護筐体の内部より前記保護筐体の外部へ突出し、前記保護筐体の内部にある部分の一部に前記内部放熱部の前記複数のフィンが並んで配置され、前記内部放熱部からの熱を前記保護筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、
前記熱輸送部材における前記保護筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱部と、を備える、冷却システム。
【請求項２】
前記熱輸送部材はヒートパイプである、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記保護筐体の内部には、前記排気部から排出された空気を前記内部放熱部に導くためのダクトが配置されている、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記外部放熱部の近傍には、前記外部放熱部からの放熱を促進するファンが配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記機器はラックマウントタイプのサーバである、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱体が筐体の内部に配置された機器において、筐体の内部を冷却する冷却機構が知られている。特許文献１には、機器（装置）内部の空気をマイクロファンで循環させて空気冷却フィンで当該空気の熱を受け、空気冷却フィンで受けた熱をヒートパイプで液冷却用冷却体に送る冷却機構の構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０６０５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラックマウントタイプの汎用サーバなどの屋内での使用を前提とした機器を屋外で使用する場合、当該機器をさらに密閉された保護筐体の内部に収納する必要がある。上記屋内での使用を前提とした機器は、特許文献１のようにファンによる強制空冷方式の冷却機構を搭載しているものも多いが、このような機器を保護筐体の内部に収納した場合、当該機器に搭載された冷却機構による冷却だけでは冷却が不十分になる恐れがある。これは当該機器から排出された熱が密閉された保護筐体の内部に滞留し、保護筐体の内部に滞留している熱によって当該機器が再び熱せられてしまうためである。当該機器の冷却を十分に行なうためには、保護筐体に追加の冷却機構を設置する必要がある。しかしながら、このような追加の冷却機構を設置すると、設備が大型化してしまい好ましくない。
【０００５】
本開示の目的は、上述した課題を鑑み、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器を密閉された保護筐体の内部に収納する場合に、設備が大型化するのを抑制しつつ、当該機器を適切に冷却することができる冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様にかかる冷却システムは、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器が内部に収納された保護筐体と、前記保護筐体の内部において、前記機器内の熱を排出する排気部の近傍に配置され、複数のフィンからなり、前記機器からの熱を受ける内部放熱部と、棒状で、前記保護筐体の内部より前記保護筐体の外部へ突出し、前記保護筐体の内部にある部分の一部に前記内部放熱部の前記複数のフィンが並んで配置され、前記内部放熱部からの熱を前記保護筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、前記熱輸送部材における前記保護筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器を密閉された保護筐体の内部に収納する場合に、設備が大型化するのを抑制しつつ、当該機器を適切に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかる冷却システムの構造について説明する模式図である。
【図２】実施の形態２にかかる冷却システムの外観について示す斜視図である。
【図３】実施の形態２にかかる冷却システムの分解斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】実施の形態２にかかる冷却システムの保護筐体の内部における空気の流れを示す模式図である。
【図６】比較例１にかかる冷却システムの構成を示す模式図である。
【図７】比較例２にかかる冷却システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、図に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。
【００１０】
［実施の形態１］
以下、実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１にかかる冷却システム１の構造について説明する模式図である。図１に示すように、冷却システム１は、保護筐体８と、内部放熱部３と、熱輸送部材４と、外部放熱部５と、を備えている。
【００１１】
保護筐体８は、強制空冷方式の冷却機構２ａを搭載した機器２が内部に収納されている。内部放熱部３は、保護筐体８の内部において、機器２内の熱を排出する排気部２ａの近傍に配置されている。また、内部放熱部３は、複数のフィン３ａからなり、機器２からの熱を受ける。熱輸送部材４は、棒状で、保護筐体８の内部より保護筐体８の外部へ突出し、保護筐体８の内部にある部分の一部に内部放熱部３の複数のフィン３ａが並んで配置され、内部放熱部３からの熱を保護筐体８の外部へ輸送する。外部放熱部５は、熱輸送部材４における保護筐体８の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィン５ａからなる。
【００１２】
このように構成することで、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器２を密閉された保護筐体８の内部に収納する場合に、設備が大型化するのを抑制しつつ、機器２を適切に冷却することができる。
【００１３】
［実施の形態２］
【００１４】
以下、実施の形態２について説明する。
実施の形態２にかかる冷却システムは、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器としての、ラックマウントタイプのサーバ、通信装置、電源などに好適である。
図２は、実施の形態２にかかる冷却システム１０１の外観について示す斜視図である。図３は、実施の形態２にかかる冷却システム１０１の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【００１５】
図２から図４に示すように、冷却システム１０１は、保護筐体１０８と、熱交換器１１０と、を備えている。
【００１６】
保護筐体１０８は、強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器１０２が内部に収納されている。なお、機器１０２は、強制空冷方式の冷却機構として、機器１０２内の熱を排出する排気部１０２ａと、機器１０２内に空気を取り入れる吸気口１０２ｂと、を有している。排気部１０２ａは、機器１０２内の空気を強制排気するためのファンである。
【００１７】
保護筐体１０８は、本体部１０８ａと、扉部１０８ｂと、蓋部１０８ｃと、から構成される。扉部１０８ｂには熱交換器１１０が取付けられている。扉部１０８ｂと熱交換器１１０は、例えばネジにより締結される。扉部１０８ｂと熱交換器１１０との間にはパッキン１０７（図３参照）が配置される。これにより、保護筐体１０８の内部に水分や埃などの異物が侵入するのを防止することができ、保護筐体１０８の内部の防水性や対候性が保たれる。扉部１０８ｂの材質は、ネジの締め付け力、パッキン１０７の反力に耐えうる部材、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属や、カーボンなどを含有させて強度を高めた樹脂である。なお、保護筐体１０８は一体物として構成しても良い。
【００１８】
熱交換器１１０は、内部放熱部１０３と、熱輸送部材１０４と、外部放熱部１０５とから構成される。内部放熱部１０３は、保護筐体１０８の内部において排気部１０２ａの近傍に配置されている。また、内部放熱部１０３は、複数のフィン１０３ａからなり、機器１０２から排出された熱を受ける。フィン１０３ａの材質は、一般的にアルミニウムを選定するが、銅を選定してもよい。フィン１０３ａと熱輸送部材１０４の固定は、はんだ、かしめ、ロウ付けなどで行う。
【００１９】
熱輸送部材１０４は、棒状で、保護筐体１０８の内部より保護筐体１０８の外部へ突出し、保護筐体１０８の内部にある部分の一部に内部放熱部１０３の複数のフィン１０３ａが並んで配置され、内部放熱部１０３からの熱を保護筐体１０８の外部へ輸送する。熱輸送部材１０４は、例えばヒートパイプである。ヒートパイプは、パイプ状の容器の中に少量封入された作動液体の相変化（蒸発・凝縮）により熱を輸送する一般的なものである。一般的なヒートパイプには、熱伝導率が非常に高い（５０００〜３００００Ｗ／ｍ・Ｋ）、作動させるために外部動力を必要としない、熱の応答性が高い、可動部を持たない、といった特徴がある。なお、熱輸送部材１０４は、ヒートパイプに限らず、内部に冷媒を循環させる銅管などであってもよい。熱輸送部材１０４の個数は冷却したいデバイスの発熱量や周囲の環境より最適化される。
【００２０】
外部放熱部１０５は、熱輸送部材１０４における保護筐体１０８の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィン１０５ａからなる。フィン１０５ａの材質は、一般的にアルミニウムを選定するが、銅を選定してもよい。フィン１０５ａと熱輸送部材１０４の固定は、はんだ、かしめ、ロウ付けなどで行う。外部放熱部１０５の近傍には、外部放熱部からの放熱を促進するファン１０５ｂが配置されている。
【００２１】
保護筐体１０８の外壁には、熱輸送部材１０４を通す貫通穴が形成されている。熱輸送部材１０４と保護筐体１０８の外壁に形成された貫通穴との隙間には、防水のためのシーリング剤が充填される。これにより、熱輸送部材１０４を伝って保護筐体１０８の外部から内部へと水分や埃などの異物が侵入するのを防止することができる。保護筐体１０８の内部には、さらに、機器１０２の排気部１０２ａから排出された空気を内部放熱部１０３に導くためのダクト１０６が配置されている。
【００２２】
図５は、冷却システム１０１の保護筐体１０８の内部における空気の流れを示す模式図である。ここで、保護筐体１０８の内部における空気の流れは矢印Ｒ１で示されている。図５に示すように、機器１０２の吸気口１０２ｂから吸い込まれた空気は、機器１０２の内部を通って排気部１０２ａから排出される。保護筐体１０８の内部において、機器１０２内の熱を排出する排気部１０２ａの近傍に内部放熱部１０３が配置されているので、内部放熱部１０３が、排気部１０２ａから排出された高温の空気の熱を直ちに受け取ることができる。そして、矢印Ｒ２で示すように、排気部１０２ａから排出された高温の空気の熱は、内部放熱部１０３から熱輸送部材１０４を介して外部放熱部１０５へと伝わり、外部放熱部１０５から保護筐体１０８の外部空間へと放出される。なお、ダクト１０６は必須の構成ではないが、ダクト１０６を設けると、排気部１０２ａから排出された高温の空気をより効率的に内部放熱部１０３へ導くことができる。
【００２３】
［比較例にかかる冷却システムの問題点について］
次に、比較例にかかる冷却システムの防水構造の問題点について説明する。図６は、比較例１にかかる冷却システム５０１の構成を示す模式図である。図６に示すように、比較例１にかかる冷却システム５０１は、機器１０２が内部に収納されている保護筐体５０８と、クーラー５２０と、を備えている。クーラー５２０としては既製のクーラーを用いる。機器１０２は、機器１０２内の熱を排出する排気部１０２ａとしてのファンを備えている。これにより、吸気口１０２ｂから吸い込まれた空気は、矢印Ｒ３のようにて機器の内部の発熱源から熱を奪って排気部１０２ａから排出される。排気部１０２ａから排出された空気は矢印Ｒ４のように保護筐体５０８の内部に滞留するので、保護筐体５０８の内部に熱が溜まってしまい、保護筐体５０８の内部の温度が上昇する。このため、保護筐体５０８にクーラー５２０を外付けし、保護筐体５０８の内部の温度が上昇しないようにクーラー５２０によって保護筐体５０８の内部を冷却している。しかしながら、クーラー５２０としての既製のクーラーはラインナップが限られており、必要十分な冷却能力の既製品がない場合には必要十分な冷凍能力よりも大きめの冷凍能力を持つ既製品で対応しなくてはならない。このため、システム全体のサイズが必要以上に大型化してしまうという問題がある。
【００２４】
図７は、比較例２にかかる冷却システム６０１の構成を示す模式図である。図７に示すように、比較例１にかかる冷却システム６０１は、機器１０２が内部に収納されている保護筐体６０８と、熱交換器６１０と、内部循環用ファン６３０と、を備えている。機器１０２は機器１０２内の熱を排出する排気部１０２ａとしてのファンを備えており、吸気口１０２ｂから吸い込まれた空気は矢印Ｒ５のようにて機器の内部の発熱源から熱を奪って排気部１０２ａから排出される。排気部１０２ａから排出された空気は矢印Ｒ６のように保護筐体６０８の内部に滞留するので、保護筐体６０８の内部に熱が溜まってしまい、保護筐体６０８の内部の温度が上昇する。このため、保護筐体６０８の内部に内部循環用ファン６３０を設置し、矢印Ｒ７のように、保護筐体６０８の内部の熱を、内部循環用ファン６３０により熱交換器６１０に送り、熱交換器６１０によって保護筐体６０８の外部に放出するようにしている。しかしながら、内部循環用ファン６３０を保護筐体６０８に配置するためには、保護筐体６０８のサイズを大きくする必要があり、やはり、システム全体のサイズが大型化してしまうという問題がある。
【００２５】
比較例１、２の構成に対し、実施の形態１及び２にかかる冷却システムの構成では、保護筐体の内部において、複数のフィンからなる内部放熱部が、機器内の熱を排出する排気部の近傍に配置されている。このため、保護筐体の内部に内部循環用ファンを設置しなくても、内部放熱部が、排気部から排出された高温の空気の熱を直ちに受け取ることができる。そして、排気部から排出された高温の空気の熱は、内部放熱部から熱輸送部材を介して外部放熱部へと伝わり、外部放熱部から保護筐体の外部へと放出される。このように、実施の形態１及び２にかかる冷却システムの構成では、設備が大型化するのを抑制しつつ、当該機器を適切に冷却することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１、１０１  冷却システム
２、１０２  機器
２ａ、１０２ａ  排気部
１０２ｂ  吸気口
３、１０３  内部放熱部
４、１０４  熱輸送部材
５、１０５  外部放熱部
３ａ、５ａ、１０３ａ、１０５ａ  フィン
８、１０８  保護筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020197893.tif 000008
【図７】
2020197893.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月16日(2020.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強制空冷方式の冷却機構を搭載した機器が内部に収納された保護筐体と、
前記保護筐体の内部において、前記機器内の熱を排出する排気部の近傍に配置され、前記排気部に主面が対向するように互いに平行に配置される複数のフィンからなり、前記機器からの熱を受ける内部放熱部と、
棒状で、前記保護筐体の内部より前記保護筐体の外部へ突出し、前記保護筐体の内部にある部分の一部に前記内部放熱部の前記複数のフィンが並んで配置され、前記内部放熱部からの熱を前記保護筐体の外部へ輸送する熱輸送部材と、
前記熱輸送部材における前記保護筐体の外部にある部分の一部に並んで配置された複数のフィンからなる外部放熱部と、を備える、冷却システム。
【請求項２】
前記熱輸送部材はヒートパイプである、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記保護筐体の内部には、前記排気部から排出された空気を前記内部放熱部に導くためのダクトが配置されている、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記外部放熱部の近傍には、前記外部放熱部からの放熱を促進するファンが配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記機器はラックマウントタイプのサーバである、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却システム。