(57)【要約】  自然冷却時及び強制冷却時のそれぞれ冷却風の流れを自動的に設定可能な空冷式筐体を提供する。  空冷式筐体（１０）は、天面（２０）及び対向する側面（２１、２２）を含む複数の面によって囲まれた空間に、発熱体（５０）及び冷却ファン（６０）を収容する。そして、空冷式筐体（１０）は、天面（２０）に形成された天面通気口（３０）と、側面（２１、２２）に形成された側面通気口（３１、３２）と、天面通気口（３０）に設けられ天面通気口（３０）を開閉するシャッタ（４０）とを備えている。
2013161617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天面を含む複数の面によって囲まれた空間に発熱体及び冷却ファンを収容する空冷式筐体であって、
前記天面に形成された天面通気口と、
前記複数の面のいずれかに形成された通気口と、
前記天面通気口に設けられ当該天面通気口を開閉するシャッタとを備え、
前記シャッタは、
前記冷却ファンで発生する強制冷却風が無い場合は、自重で前記天面通気口を開き、
前記強制冷却風が有る場合は、当該強制冷却風の圧力で前記天面通気口を閉じる、
ことを特徴とする空冷式筐体。
【請求項２】
前記天面通気口は、前記発熱体の真上に形成された、
請求項１記載の空冷式筐体。
【請求項３】
前記通気口は、前記複数の面のうち対向する二つの側面にそれぞれ形成された第一側面通気口及び第二側面通気口である、
請求項２記載の空冷式筐体。
【請求項４】
前記冷却ファンは前記第一側面通気口の近傍に設置され、
前記発熱体は前記第二側面通気口の近傍に設置された、
請求項３記載の空冷式筐体。
【請求項５】
前記シャッタは、
前記強制冷却風が無い場合は、自重で前記発熱体側へ垂れ下がることにより前記天面通気口を開き、
前記強制冷却風が有る場合は、当該強制冷却風が前記第一側面通気口から前記第二側面通気口へ流れる圧力で、前記シャッタが前記天面通気口側へ持ち上がることにより当該天面通気口を閉じる、
請求項４記載の空冷式筐体。
【請求項６】
前記シャッタは、自重で垂れ下がりかつ前記強制冷却風の圧力で持ち上がる板部と、この板部を回動自在に支持する軸部とを有する、
請求項５記載の空冷式筐体。
【請求項７】
前記板部はアルミニウムからなる、
請求項６記載の空冷式筐体。
【請求項８】
前記発熱体は電子部品である、
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の空冷式筐体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば情報処理機器等に用いられる筐体に関し、詳しくは冷却ファンを内蔵した空冷式筐体に関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷式筐体において、低発熱時には冷却ファンを停止させて自然冷却を実施し、高発熱時にのみ冷却ファンを動作させて強制冷却を実施すれば、消費電力を抑えることができる。この場合、自然冷却時と強制冷却時とでそれぞれに適した冷却風の流れに設定しなければ、冷却能力を損なうことになる。特許文献１に記載の空冷式筐体では、自然冷却時及び強制冷却時のいずれか一方の冷却風の流れを、金具を付け替えることによって設定できるようになっている。【０００３】
一方、特許文献２には、筐体の側面に形成された開口部と、この開口部を自重で開くとともに冷却ファンからの風圧で開口部を閉じるルーバーと、開口部を自重で閉じるとともに冷却ファンからの風圧で開口部を開くルーバーとが開示されている。これらのルーバーは、外気導入の必要の無い場合に、開口部を閉じて騒音を出さない働きをする。【０００４】
特許文献３には、風洞の側面に形成された二つの開口部と、それぞれの開口部を開閉する排気用可動板及び吸気用可動板とが開示されている。そして、排気用可動板は押し込みファン運転時に負圧により自動的に開口部を閉じ、吸気用可動板は吸い込みファン運転時に負圧により自動的に開口部を閉じる。これらの排気用可動板及び吸気用可動板は、押し込みファン運転時でも吸い込みファン運転時でも、風洞に同じ風の流れを作ることにより、どちらか一方のファンの故障にも対応できるように信頼性を向上させている。【０００５】
特許文献４には、吸気路に設けられ当該吸気路を開閉する吸気路開閉部材が開示されている。この吸気路開閉部材は、可撓性フィルムからなり、通常は吸気路を開いて外気を導入し、排気ファン運転時に風圧により吸気路を閉じて排気ファンの騒音漏出を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７７９５４号公報（要約）
【特許文献２】特開２０１０−０２６３８１号公報（段落００１８、００１９、００２６、００２７、図２、図４）
【特許文献３】特開平０８−２８０１０６号公報（段落０００８〜００１１、図１、図２）
【特許文献４】特開平１０−１６１５１０号公報（段落００１２、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、自然冷却時及び強制冷却時のいずれか一方の冷却風の流れを設定可能であるものの、金具を手動で付け替える必要があるため非常に面倒である、という課題があった。【０００８】
また、特許文献２乃至４に記載の技術では、騒音低減又は信頼性向上を課題にしていることにより、技術的な違いが大きいので、特許文献１に記載の技術の課題を解決できない。【０００９】
そこで、本発明の目的は、自然冷却時及び強制冷却時のそれぞれ冷却風の流れを自動的に設定可能な空冷式筐体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空冷式筐体は、天面を含む複数の面によって囲まれた空間に発熱体及び冷却ファンを収容する空冷式筐体であって、
前記天面に形成された天面通気口と、
前記複数の面のいずれかに形成された通気口と、
前記天面通気口に設けられ当該天面通気口を開閉するシャッタとを備え、
前記シャッタは、
前記冷却ファンで発生する強制冷却風が無い場合は、自重で前記天面通気口を開き、
前記強制冷却風が有る場合は、当該強制冷却風の圧力で前記天面通気口を閉じる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自然冷却時にシャッタが自ら天面通気口を開くことにより自然冷却時に適した冷却風の流れを自動的に設定でき、強制冷却時にシャッタが自ら天面通気口を閉じることにより強制冷却時に適した冷却風の流れを自動的に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１の空冷式筐体を示す断面図である。
【図２】図１におけるシャッタを拡大して示す部分断面図である。
【図３】実施形態１の空冷式筐体における自然冷却風の流れを示す断面図である。
【図４】実施形態１の空冷式筐体における強制冷却風の流れを示す断面図である。
【図５】関連技術１の空冷式筐体を示す断面図である。
【図６】関連技術２の空冷式筐体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の前提となる関連技術、及び、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。
【００１４】
まず、本発明の前提となる関連技術について説明する。
【００１５】
図５は、関連技術１の空冷式筐体を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１６】
関連技術１の空冷式筐体８０は、天面２０及び対向する側面２１，２２を含む複数の面によって囲まれた空間に、発熱体５０及び冷却ファン６０を収容する。そして、空冷式筐体８０は、側面２１，２２に形成された側面通気口３１，３２を備えている。ここで、冷却ファン６０が停止しているときは、空冷式筐体８０は自然冷却状態となる。その自然冷却状態では、側面通気口３１，３２から自然冷却風８１が入り込み発熱体５０を冷却する。
【００１７】
しかし、空冷式筐体８０では、自然冷却時の冷却能力が低い、すなわち自然冷却時に発熱体５０の温度が下がりにくい、という課題があった。その理由は、自然冷却時において発熱体５０で発生した熱が、空冷式筐体８０外へなかなか排出されず、空冷式筐体８０内にこもりがちになるからである。つまり、自然冷却状態では、側面通気口３１，３２から入り込んだ自然冷却風８１が、発熱体５０で熱せられて上昇し、天面２０に当たって下降し、再びが発熱体５０で熱せられて上昇する、という流れを繰り返すからである。
【００１８】
図６は、関連技術２の空冷式筐体を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１９】
関連技術２の空冷式筐体９０は、天面２０及び対向する側面２１，２２を含む複数の面によって囲まれた空間に、発熱体５０及び冷却ファン６０を収容する。そして、空冷式筐体９０は、側面２１，２２に形成された側面通気口３１，３２に加え、天面２０に形成された天面通気口３０を備えている。自然冷却状態では、側面通気口３１，３２から入り込んだ自然冷却風８１が、発熱体５０で熱せられて上昇し、天面通気口３０から外へ排出される。
【００２０】
しかし、空冷式筐体９０では、強制冷却時の冷却能力が低い、すなわち強制冷却時に発熱体５０の温度が下がりにくい、という課題があった。その理由は、冷却ファン６０で発生した強制冷却風９１のうち、発熱体５０を冷却することに使用される強制冷却風９２の他に、発熱体５０を冷却することなく天面通気口３０から外へ排出される強制冷却風９３が生ずるからである。つまり、強制冷却時の強制冷却風９１の一部が天面通気口３０から外へ漏れてしまい、冷却させたい部分まで十分な風が行き渡らないためである。
【００２１】
このような関連技術１、２の課題を解決するには、自然冷却時と強制冷却時とで、それぞれに適した冷却風の流れに設定する必要がある。そこで、前記「発明が解決しようとする課題」の欄の末尾で述べたように、自然冷却時及び強制冷却時のそれぞれ冷却風の流れを自動的に設定可能な空冷式筐体を、以下の実施形態として提供する。
【００２２】
図１は、実施形態１の空冷式筐体を示す断面図である。図２は、図１におけるシャッタを拡大して示す部分断面図である。図３は、実施形態１の空冷式筐体における自然冷却風の流れを示す断面図である。図４は、実施形態１の空冷式筐体における強制冷却風の流れを示す断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２３】
本実施形態の空冷式筐体１０は、天面２０及び対向する側面２１，２２を含む複数の面によって囲まれた空間に、発熱体５０及び冷却ファン６０を収容する。そして、空冷式筐体１０は、天面２０に形成された天面通気口３０と、側面２１，２２に形成された側面通気口３１，３２と、天面通気口３０に設けられ天面通気口３０を開閉するシャッタ４０とを備えている。
【００２４】
具体的に言えば、シャッタ４０は、冷却ファン６０で発生する強制冷却風６１が無い場合は、自重で天面通気口３０を開き、強制冷却風６１が有る場合は、強制冷却風６１の圧力で天面通気口３０を閉じる。
【００２５】
本実施形態によれば、自然冷却時にシャッタ４０が自ら天面通気口３０を開くことにより自然冷却時に適した冷却風の流れを自動的に設定でき、強制冷却時にシャッタ４０が自ら天面通気口３０を閉じることにより強制冷却時に適した冷却風の流れを自動的に設定できる。
【００２６】
天面通気口３０は、発熱体５０の真上に形成することが望ましい。図３に示すように、自然冷却時に側面通気口３１，３２から入り込んだ自然冷却風１１は、発熱体５０で加熱されて上昇する。したがって、発熱体５０の真上に天面通気口３０がある場合は、発熱体５０で暖められた自然冷却風１１が最短距離で外へ排出されるので、自然冷却時の冷却能力を高めることができる。
【００２７】
冷却ファン６０は側面通気口３１の近傍に設置され、発熱体５０は側面通気口３２の近傍に設置されることが望ましい。この場合、図４に示すように、強制冷却時、側面通気口３１から側面通気口３２まで直線的に強制冷却風６１が流れる。そのため、発熱体５０で暖められた強制冷却風６１が速やかに外へ排出されるので、強制冷却時の冷却能力を高めることができる。
【００２８】
更に具体的に言えば、シャッタ４０は、強制冷却風６１が無い場合は、自重で発熱体５０側へ垂れ下がることにより天面通気口３０を開き、強制冷却風６１が有る場合は、強制冷却風６１が側面通気口３１から側面通気口３２へ流れる圧力で、シャッタ４０が天面通気口３０側へ持ち上がることにより天面通気口３０を閉じる。
【００２９】
図２に示すように、シャッタ４０は、自重で垂れ下がりかつ強制冷却風６１の圧力で持ち上がる板部４１と、板部４１を回動自在に支持する軸部４２とを有する。板部４１は例えばアルミニウムからなる。
【００３０】
空冷式筐体１０の形状は、直方体であり、天面２０及び側面２１，２２の他に、底面及び二つの側面（符号省略）を有する。天面通気口３０及び側面通気口３１，３２は、板に穿たれた多数の小さな透孔からなる。発熱体５０は例えばＣＰＵや電源回路などの電子部品であり、その電子部品はプリント基板上にはんだ付けされているものが一般的である。
【００３１】
次に、本実施形態の空冷式筐体１０について、更に詳しく説明する。
【００３２】
図１を参照すると、発熱体５０及び冷却ファン６０を内蔵する空冷式筐体１０は、前面である側面２１に吸気口となる側面通気口３１と、背面である側面２２に排気口又は吸気口となる側面通気口３２とを有し、吸気側に配置された冷却ファン６０によって側面２１側から側面２２側へ強制冷却風６１を流すようになっている。また、空冷式筐体１０は、天面２０に排気口となる天面通気口３０を有しており、天面通気口３０を覆うようにシャッタ４０を有している。天面通気口３０は、自然冷却時の熱の逃げを考慮し、発熱体５０の真上にあることが最良である。
【００３３】
図２に示すように、シャッタ４０は、強制冷却風６１の風力により回転できるよう、板部４１及び軸部４２を有する。板部４１は、なるべく軽量の方が強制冷却風６１により回転しやすいため、アルミニウムの薄板が最良である。板部４１と軸部４２との締結は、カシメ固定が最良である。
【００３４】
図３に示すように、自然冷却時に冷却ファン６０が停止すると、空冷式筐体１０内がほぼ無風状態となるため、シャッタ４０は軸部４２（図２）を中心に自重により発熱体５０側へ回転して天面通気口３０を開く。これにより、発熱体５０からの排気となる自然冷却風１１は、天面通気口３０から外へ排出される。
【００３５】
図４に示すように、強制冷却時に冷却ファン６０が駆動すると、そこから発生する強制冷却風６１によって、シャッタ４０は軸部４２（図２）を中心に側面２２側へ回転することにより天面通気口３０を覆う。これにより、強制冷却風６１は側面通気口３２から外へ排出される。
【００３６】
なお、冷却ファン６０は、強制冷却風６１を側面２１側から側面２２側へ流す構造であることが望ましく、その数量に制限はなく、軸流ファンのみならず、ブロアファンも使用可能である。シャッタ４０は、強制冷却風６１で回転できるものであれば、材料に特に制限はなく、樹脂等の採用も可能である。また、シャッタ４０の個数についても制限はない。本実施形態では発熱体５０が一個の場合について説明しているが、その数量に制限はない。
【００３７】
次に、本実施形態の空冷式筐体１０の効果についてまとめると、次のようになる。
【００３８】
冷却ファン６０で発生する強制冷却風６１の有無によりシャッタ４０が回転し、天面通気口３０が開閉されるため、自然冷却風１１と強制冷却風６１との流れを切り替えることができ、自然冷却と強制冷却との自動的な切り替えを実現できる。
【００３９】
一種類の空冷式筐体１０で効率の良い自然冷却と強制冷却とを提供できる。その理由は、強制冷却風６１の有無により、強制冷却風６１と自然冷却風１１との流れを切り替えることができるからである。待機時の消費電力が大きい電子機器において、稼働時の強制冷却の冷却効率を損なうことなく、待機時に冷却ファン６０を駆動しない自然冷却を選択できる。その理由は、強制冷却風６１の有無で回転するシャッタ４０により、天面通気口３０を開閉できるので、強制冷却及び自然冷却にそれぞれ適した冷却風の流れに切り替えられるからである。
【００４０】
強制冷却時において、強制冷却風６１に付勢されたシャッタ４０により天面通気口３０が塞がれることにより、強制冷却風６１の漏れを防止できるので、強制冷却風６１を発熱体５０に効率良く当てることができる。待機時の消費電力が大きい電子機器において、効率的な自然冷却を実現できることにより、冷却ファン６０を駆動することを抑制できる。待機時の消費電力が大きい電子機器において、効率的な自然冷却により発熱体５０の温度上昇を抑えられるので、発熱体５０の信頼性を向上できる。ＣＰＵや電源ユニットなどの発熱体５０の上方にシャッタ４０を有した天面通気口３０を設けることにより、自然冷却時と強制冷却時とで冷却風の流れを変化させ、効率の良い冷却を実施できる。
【００４１】
以上、上記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００４２】
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【００４３】
［付記１］天面を含む複数の面によって囲まれた空間に発熱体及び冷却ファンを収容する空冷式筐体であって、
前記天面に形成された天面通気口と、
前記複数の面のいずれかに形成された通気口と、
前記天面通気口に設けられ当該天面通気口を開閉するシャッタとを備え、
前記シャッタは、
前記冷却ファンで発生する強制冷却風が無い場合は、自重で前記天面通気口を開き、
前記強制冷却風が有る場合は、当該強制冷却風の圧力で前記天面通気口を閉じる、
ことを特徴とする空冷式筐体。
【００４４】
［付記２］前記天面通気口は、前記発熱体の真上に形成された、
付記１記載の空冷式筐体。
【００４５】
［付記３］前記通気口は、前記複数の面のうち対向する二つの側面にそれぞれ形成された第一側面通気口及び第二側面通気口である、
付記２記載の空冷式筐体。
【００４６】
［付記４］前記冷却ファンは前記第一側面通気口の近傍に設置され、
前記発熱体は前記第二側面通気口の近傍に設置された、
付記３記載の空冷式筐体。
【００４７】
［付記５］前記シャッタは、
前記強制冷却風が無い場合は、自重で前記発熱体側へ垂れ下がることにより前記天面通気口を開き、
前記強制冷却風が有る場合は、当該強制冷却風が前記第一側面通気口から前記第二側面通気口へ流れる圧力で、前記シャッタが前記天面通気口側へ持ち上がることにより当該天面通気口を閉じる、
付記４記載の空冷式筐体。
【００４８】
［付記６］前記シャッタは、自重で垂れ下がりかつ前記強制冷却風の圧力で持ち上がる板部と、この板部を回動自在に支持する軸部とを有する、
付記５記載の空冷式筐体。
【００４９】
［付記７］前記板部はアルミニウムからなる、
付記６記載の空冷式筐体。
【００５０】
［付記８］前記発熱体は電子部品である、
付記１乃至７のいずれか一つに記載の空冷式筐体。
【００５１】
［付記９］空冷式の筐体において、筐体前面側に冷却ファンを有し、かつ天板に冷却風により開閉する構造を有する筐体構造。
【００５２】
［付記１０］空冷式の筐体において、冷却風の有無で強制冷却と自然冷却を自動的に切り替えることを可能にする筐体構造。
【００５３】
［付記１１］空冷式の筐体において、冷却風の有無でエアーフローを変化させることができる筐体構造。
【００５４】
この出願は２０１２年４月２６日に出願された日本出願特願２０１２−１０１６１９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の活用例として、発熱体の冷却を空冷にて実現している製品について、応用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  空冷式筐体
１１  自然冷却風
２０  天面
２１  側面
２２  側面
３０  天面通気口
３１  側面通気口（通気口、第一側面通気口）
３２  側面通気口（通気口、第二側面通気口）
４０  シャッタ
４１  板部
４２  軸部
５０  発熱体
６０  冷却ファン
６１  強制冷却風
８０  空冷式筐体
８１  自然冷却風
９０  空冷式筐体
９１  強制冷却風
９２  強制冷却風
９３  強制冷却風
【図１】
2013161617.tif 000003
【図２】
2013161617.tif 000004
【図３】
2013161617.tif 000005
【図４】
2013161617.tif 000006
【図５】
2013161617.tif 000007
【図６】
2013161617.tif 000008
【国際調査報告】
2013161617.tif 000009
2013161617.tif 000010
2013161617.tif 000011
2013161617.tif 000012