(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を収容する筐体部と、
前記筐体部に取り付けられた温度調節器と、
前記筐体部の内部に設けられ、前記筐体部の内部を互いにつながった第１の部屋と第２の部屋とに隔てた仕切部と、
を具備し、
前記温度調節器は、
第１の面と第２の面とを有し、電流を流されることで前記第１の面および前記第２の面のいずれか一方から吸熱するとともに他方から発熱する熱変換素子と、
前記第１の面に熱的に接続された第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプにそれぞれ接続された複数の第１のフィンと、を有した第１のフィンユニットと、
前記筐体部の内側に向かって送風し、前記第１のフィンの間に風を通す第１のファンと、
前記第２の面に熱的に接続された第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプにそれぞれ接続された複数の第２のフィンと、を有した第２のフィンユニットと、
前記筐体部の外側に向かって送風し、前記第２のフィンの間に風を通す第２のファンと、
を備え、
前記発熱体は前記第１の部屋および前記第２の部屋の少なくとも一方に配置され、
前記第１のファンは、前記第１の部屋に向かって送風し、
前記第２のファンは、前記第２の部屋の空気を外側に送風する
ことを特徴とする温度調節器を備えたシャーシ。
【請求項２】
前記第１のフィンユニットは、前記熱変換素子および前記第１のファンに面した第１の取付部を有し、
前記第２のフィンユニットは、前記熱変換素子および前記第２のファンに面した第２の取付部を有したことを特徴とする請求項１に記載の温度調節器を備えたシャーシ。
【請求項３】
前記温度調節器が、
前記第１のフィンユニットと前記第２のファンとを接続するダクト部と、
前記ダクト部に設けられ、前記第１のフィンユニットおよび前記第２のファンと外部との間をそれぞれ開放または閉塞する外部シャッターと、
前記ダクト部の前記第１のフィンユニットと前記第２のファンとを繋ぐ経路を開放または閉塞する内部シャッターと、
を有した風向調節器をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の温度調節器を備えたシャーシ。
【請求項４】
前記筐体部が断熱性を有することを特徴とする請求項３に記載の温度調節器を備えたシャーシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度調節器を備えたシャーシに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバのような電子機器は、作動するに伴って発熱する。このため、このような電子機器がオーバーヒートしないように、冷却が行われる。冷却は、例えば電子機器が収容されたシェルターの内気を、エアコンによって冷却することによって行われる。
【０００３】
一方、このような電子機器は、極低温下での作動には適さないことが多い。このため、寒冷地で電子機器を用いる場合、電子機器を温めることが行われる。例えば、電子機器が収容されたシャーシの内部にヒーターを設け、当該ヒーターによってシャーシの内気が温められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−８５９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エアコンで電子機器の冷却を行う場合、当該エアコンや電子機器を収容するシェルターが大型になる傾向がある。また、ヒーターによって電子機器を温める場合、シャーシ内部にヒーターを配置するための容積が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、小型化できる温度調節器を備えたシャーシを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施の形態に係る温度調節器を備えたシャーシは、発熱体を収容する筐体部と、前記筐体部に取り付けられた温度調節器と、前記筐体部の内部に設けられ、前記筐体部の内部を互いにつながった第１の部屋と第２の部屋とに隔てた仕切部と、を具備する。温度調節器は、熱変換素子と、第１のフィンユニットと、第１のファンと、第２のフィンユニットと、第２のファンと、仕切部と、を具備する。前記熱変換素子は、第１の面と第２の面とを有し、電流を流されることで前記第１の面および前記第２の面のいずれか一方から吸熱するとともに他方から発熱する。前記第１のフィンユニットは、前記第１の面に熱的に接続された第１のヒートパイプと、前記第１のヒートパイプにそれぞれ接続された複数の第１のフィンと、を有する。前記第１のファンは、前記筐体部の内側に向かって送風し、前記第１のフィンの間に風を通す。前記第２のフィンユニットは、前記第２の面に熱的に接続された第２のヒートパイプと、前記第２のヒートパイプにそれぞれ接続された複数の第２のフィンと、を有する。前記第２のファンは、前記筐体部の外側に向かって送風し、前記第２のフィンの間に風を通す。前記発熱体は前記第１の部屋および前記第２の部屋の少なくとも一方に配置される。前記第１のファンは、前記第１の部屋に向かって送風し、前記第２のファンは、前記第２の部屋の空気を外側に送風する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一つの実施の形態に係るシャーシを示す斜視図。
【図２】図１のＦ２−Ｆ２線に沿って示すシャーシの断面図。
【図３】温度調節器を示す斜視図。
【図４】温度調節器を拡大して示すシャーシの断面図。
【図５】温度調節器によって暖房されるシャーシを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、一つの実施の形態について、図１から図５を参照して説明する。図１は、シャーシ１０を示す斜視図である。図２は、図１のＦ２−Ｆ２線に沿って示すシャーシ１０の断面図である。
【００１０】
図１に示すように、シャーシ１０は、筐体部１１と、プリント回路板（ＰＣＢ）１２と、温度調節器１３とを備えている。ＰＣＢ１２は、発熱体の一例である。
【００１１】
筐体部１１は、断熱性を有する材料によって箱状に形成されている。筐体部１１の前壁１１ａに、窓１６が設けられている。窓１６は、例えば透明な材料によって形成され、筐体部１１の内部を視認可能にする。
【００１２】
図２に示すように、筐体部１１の内部に、仕切部１７が設けられている。仕切部１７は、断熱性を有するとともに、筐体部１１の内部を第１の部屋２１と、第２の部屋２２とに隔てる。第１の部屋２１と第２の部屋２２とは、おおよそ同じ広さを有する略矩形状の空間である。仕切部１７の端部は、筐体部１１の前壁１１ａから離れている。このため、第１の部屋２１と第２の部屋２２とは、温度調節器１３から離れた位置で、互いにつながっている。
【００１３】
ＰＣＢ１２は、筐体部１１の第１の部屋２１に収容されている。なお、ＰＣＢ１２は、第２の部屋２２に収容されても良い。また、複数のＰＣＢが第１の部屋２１と第２の部屋２２とにそれぞれ配置されても良い。
【００１４】
ＰＣＢ１２に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）のような、種々の部品が実装されている。また、筐体部１１の内部には、ＰＣＢ１２の他に、ストレージのような種々の部品が収容されている。ＰＣＢ１２とその他の部品との間には、隙間が設けられており、第１の部屋２１を通る空気の流れを妨げない。
【００１５】
温度調節器１３は、筐体部１１の後壁１１ｂに取り付けられている。温度調節器１３は、後壁１１ｂに設けられた開口部に嵌め込まれている。温度調節器１３のおおよそ半分が、筐体部１１の内部に配置されている。
【００１６】
図３は、温度調節器１３を示す斜視図である。図４は、温度調節器１３を拡大して示す、シャーシ１０の断面図である。図３に示すように、温度調節器１３は、熱変換素子３１と、第１のフィンユニット３２と、二つの第１のファン３３と、第２のフィンユニット３４と、二つの第２のファン３５と、スペーサー３６，３７と、風向調節器３８とを備えている。
【００１７】
図４に示すように、熱変換素子３１は、第１の面３１ａと、第２の面３１ｂとを有している。熱変換素子３１は、ケーブルを介して、例えばＰＣＢ１２に電気的に接続されている。熱変換素子３１は、ＰＣＢ１２から電流を流されることで、第１の面３１ａから吸熱するとともに第２の面３１ｂから発熱する。電流の流れを逆にすると、熱変換素子３１は、第１の面３１ａから発熱するとともに第２の面３１ｂから吸熱する。
【００１８】
第１のフィンユニット３２は、第１のヒートパイプ４１と、複数の第１のフィン４２とを有している。第１のフィンユニット３２は、連なる複数の第１のフィン４２によって、直方体状に形成されている。
【００１９】
第１のヒートパイプ４１は、例えば銅で形成された中空な棒状の本体の内部に、水のような作動流体を封入して形成されている。第１のヒートパイプ４１の一方の端部は、熱変換素子３１の第１の面３１ａに熱的に接続されている。
【００２０】
複数の第１のフィン４２に、それぞれ切欠きが設けられている。第１のヒートパイプ４１は、当該切欠きに嵌め込まれている。これにより、複数の第１のフィン４２は、第１のヒートパイプ４１にそれぞれ熱的に接続されている。
【００２１】
連なる複数の第１のフィン４２のそれぞれの端部によって、第１の取付部４４が形成されている。第１の取付部４４は、直方体状の第１のフィンユニット３２の一つの側面部分を形成する。第１の取付部４４は、熱変換素子３１の第１の面３１ａに面している。
【００２２】
二つの第１のファン３３は、隣り合って配置され、第１のフィンユニット３２の第１の取付部４４にそれぞれ取り付けられている。第１のファン３３は、第１の部屋２１に面している。第１のファン３３は、図４の矢印で示すように、筐体部１１の内側である第１の部屋２１に向かって送風する。第１のファン３３が送風することにより、複数の第１のフィン４２の間に風を通す。この風は、第１のフィン４２との間で熱の受け渡しを行う。
【００２３】
第２のフィンユニット３４は、第２のヒートパイプ４６と、複数の第２のフィン４７とを有している。第２のフィンユニット３４は、連なる複数の第２のフィン４７によって、直方体状に形成されている。
【００２４】
第２のヒートパイプ４６は、例えば銅で形成された中空な棒状の本体の内部に、水のような作動流体を封入して形成されている。第２のヒートパイプ４６の一方の端部は、熱変換素子３１の第２の面３１ｂに熱的に接続されている。
【００２５】
複数の第２のフィン４７に、それぞれ切欠きが設けられている。第２のヒートパイプ４６は、当該切欠きに嵌め込まれている。これにより、複数の第２のフィン４７は、第２のヒートパイプ４６にそれぞれ熱的に接続されている。
【００２６】
連なる複数の第２のフィン４７のそれぞれの端部によって、第２の取付部４９が形成されている。第２の取付部４９は、直方体状の第２のフィンユニット３４の一つの側面部分を形成する。第２の取付部４９は、熱変換素子３１の第２の面３１ｂに面している。
【００２７】
二つの第２のファン３５は、隣り合って配置され、第２のフィンユニット３４の第２の取付部４９にそれぞれ取り付けられている。第２のファン３５は、図４の矢印に示すように、第２の部屋２２の空気を、筐体部１１の外側に向かって送風する。第２のファン３５が送風することにより、複数の第２のフィン４７の間に風を通す。この風は、第２のフィン４７との間で熱の受け渡しを行う。
【００２８】
スペーサー３６，３７は、それぞれ断熱性を有している。一方のスペーサー３６は、第１のファン３３と、熱変換素子３１および第２のフィンユニット３４との間に配置されている。他方のスペーサー３７は、第２のファン３５と、熱変換素子３１および第１のフィンユニット３２との間に配置されている。
【００２９】
図４に示すように、風向調節器３８は、筐体部１１の後壁１１ｂから張り出している。風向調節器３８は、ダクト部５１と、内部シャッター５２と、複数の外部シャッター５３，５４とを有している。
【００３０】
ダクト部５１は、第１のフィンユニット３２と、第２のファン３５とに取り付けられている。これにより、ダクト部５１は、第１のフィンユニット３２と、二つの第２のファン３５とを接続している。
【００３１】
ダクト部５１は、第１のフィンユニット３２と第２のファン３５とを繋ぐ経路の途中に配置された内壁５６を有している。内壁５６に第１の開口部５７が設けられている。
【００３２】
第１の開口部５７に、内部シャッター５２が回動可能に取り付けられている。内部シャッター５２は、回動することにより、第１の開口部５７を開放または閉塞する。すなわち、内部シャッター５２は、第１のフィンユニット３２と第２のファン３５とを繋ぐ経路を開放または閉塞する。
【００３３】
ダクト部５１の後壁５１ａに、第２の開口部５８と、第３の開口部５９とが設けられている。第２の開口部５８と第３の開口部５９とは、内壁５６を挟んで配置されている。第２の開口部５８は、第１のフィンユニット３２に面して設けられている。第３の開口部５９は、第２のファン３５に面して設けられている。
【００３４】
第２の開口部５８に、複数の外部シャッター５３が回動可能に取り付けられている。複数の外部シャッター５３は、並んで配置され、互いに連動して回動する。外部シャッター５３は、回動することにより、第２の開口部５８を開放または閉塞する。すなわち、外部シャッター５３は、第１のフィンユニット３２と外部との間を開放または閉塞する。
【００３５】
第３の開口部５９に、複数の外部シャッター５４が回動可能に取り付けられている。複数の外部シャッター５４は、並んで配置され、外部シャッター５３と連動して回動する。外部シャッター５４は、回動することにより、第３の開口部５９を開放または閉塞する。すなわち、外部シャッター５４は、第２のファン３５と外部との間を開放または閉塞する。
【００３６】
内部シャッター５２と、外部シャッター５３，５４とは連動している。内部シャッター５２が第１の開口部５７を閉塞すると、外部シャッター５３，５４は第２および第３の開口部５８，５９を開放する。反対に、内部シャッター５２が第１の開口部５７を開放すると、外部シャッター５３，５４は第２および第３の開口部５８，５９を閉塞する。
【００３７】
前記構成のシャーシ１０が作動すると、ＰＣＢ１２に実装されたＣＰＵなどの部品が発熱する。部品の発熱によって温度が上昇するシャーシ１０の内部を冷却するため、温度調節器１３が作動する。
【００３８】
図２に示すように、シャーシ１０の内部を冷却する場合、風向調節器３８の内部シャッター５２は、第１の開口部５７を閉塞する。これに伴い、外部シャッター５３，５４は第２および第３の開口部５８，５９を開放する。
【００３９】
まず、熱変換素子３１が、第１の面３１ａから吸熱する。第１のファン３３が筐体部１１の内側に向かって送風することで、開放された第２の開口部５８から、外気が取り込まれる。取り込まれた外気は、第１のフィンユニット３２の複数の第１のフィン４２の間を通過する。
【００４０】
第１のフィンユニット３２は熱変換素子３１の第１の面３１ａに接続されているため、通過する外気を冷却する。これにより、取り込まれた外気は、シャーシ１０の外部より温度が低い冷風となる。
【００４１】
この冷風は、図２の矢印に示すように、ＰＣＢ１２が配置された第１の部屋２１と、第２の部屋２２とを通過する。これにより、ＰＣＢ１２と、部品の発熱によって温められた筐体部１１の内部とが冷却される。
【００４２】
第２のファン３５が筐体部１１の外側に向かって送風しているため、第２の部屋２２の空気は、筐体部１１の外側に向かって流れている。このため、第２の部屋２２を通過した冷風は、複数の第２のフィンユニット３４の第２のフィン４７の間を通過する。
【００４３】
熱変換素子３１は、第２の面３１ｂから発熱している。第２のフィンユニット３４は第２の面３１ｂに接続されているため、第２の面３１ｂから発生した熱は複数の第２のフィン４７から放出される。放出された熱によって、第２のフィン４７の間を通過する冷風が温められる。この温められた風は、第２のファン３５によってシャーシ１０の外部に排出される。以上のように、シャーシ１０の内部が冷却される。
【００４４】
図５は、温度調節器１３によって暖房されるシャーシ１０を示す断面図である。シャーシ１０が寒冷地で用いられる場合、ＰＣＢ１２および部品が極低温になることを防止するため、温度調節器１３が筐体部１１の内部を暖房する。
【００４５】
図５に示すように、筐体部１１の内部を暖房する場合、風向調節器３８の内部シャッター５２は、第１の開口部５７を開放する。これに伴い、外部シャッター５３，５４は第２および第３の開口部５８，５９を閉塞する。
【００４６】
これにより、第２のファン３５によって送風された空気は、筐体部１１の外部に排出されず、内壁５６の第１の開口部５７を通過する。第１の開口部５７を通過した空気は、第１のフィンユニット３２によって冷却される。この風が第１のファン３３によって第１の部屋２１に送風される。このように、シャーシ１０は外部との吸排気を行わず、筐体部１１の内部の空気が循環する。
【００４７】
熱変換素子３１では、第１および第２の面３１ａ，３１ｂのいずれか一方から吸熱する熱量よりも、他方から発熱する熱量のほうが大きい。このため、筐体部１１の内部で空気を循環させることで、筐体部１１の内部の温度が上昇する。
【００４８】
また、ＰＣＢ１２および部品をさらに温めたい場合、熱変換素子３１に流す電流を逆にする。これにより、熱変換素子３１は、第１の面３１ａから発熱し、第２の面３１ｂから吸熱する。
【００４９】
この場合、熱変換素子３１の第１の面３１ａに接続された第１のフィンユニット３２によって、複数の第１のフィン４２の間を通過する空気が温められる。温められた空気は、第１のファン３３によって第１の部屋２１に流入する温風となる。
【００５０】
この温風は、図５の矢印に示すように、ＰＣＢ１２が配置された第１の部屋２１と、第２の部屋２２とを通過する。これにより、ＰＣＢ１２と、シャーシ１０の内部とが暖房される。第２の部屋２２を通過した温風は、複数の第２のフィン４７の間を通過する。
【００５１】
第２のフィンユニット３４が熱変換素子３１の第２の面３１ｂに接続されているため、複数の第２のフィン４７は、通過する温風を冷却する。この冷却された風は、内壁５６の第１の開口部５７を通過して循環する。以上のように、筐体部１１の内部が暖房される。
【００５２】
なお、筐体部１１の内部を暖房するときに、図２に示すように外気を取り込んでも良い。この場合、第１のフィンユニット３２が取り込まれた外気を温めることで、筐体部１１の内部が暖房される。
【００５３】
前記構成のシャーシ１０によれば、熱変換素子３１に第１および第２のフィンユニット３２，３４と、第１および第２のファン３３，３５を取り付けることで、筐体部１１の内部を冷却または暖房できる。これにより、エアコンやシェルターのような大型の機器を用いずにシャーシ１０の内部を冷却でき、シャーシ１０を小型化できる。また、ヒーターのような暖房専用の部品も不要となり、シャーシ１０を寒冷地でも用いることができる。
【００５４】
筐体部１１の内部に、仕切部１７が設けられている。仕切部１７は、筐体部１１の内部を、互いにつながった第１の部屋２１と第２の部屋２２とに隔てている。これにより、筐体部１１の内部が万遍なく冷却または暖房され易くなる。
【００５５】
第１のフィンユニット３２の第１の取付部４４に、熱変換素子３１および第１のファン３３が面している。また、第２のフィンユニット３４の第２の取付部４９に、熱変換素子３１および第２のファン３５が面している。このような配置にすることで、温度調節器１３を薄くすることができる。
【００５６】
風向調節器３８の内部シャッター５２および外部シャッター５３，５４によって、外気を吸排気するか、内気を循環させるかが切り替えられる。これにより、暖房時には内気を循環させ、効率良く筐体部１１の内部を暖房することができ、省電力化を図ることができる。
【００５７】
筐体部１１は、断熱性を有している。これにより、外気温による影響を抑制し、効率よく筐体部１１の内部を冷却または暖房することができる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５９】
例えば、上記実施の形態においてＰＣＢ１２を発熱体の一例として説明したが、発熱体はこれに限らない。発熱体は、サーバのような作動に伴い発熱する他の要素であっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１０…シャーシ、１１…筐体部、１２…ＰＣＢ、１３…温度調節器、１７…仕切部、２１…第１の部屋、２２…第２の部屋、３１…熱変換素子、３１ａ…第１の面、３１ｂ…第２の面、３２…第１のフィンユニット、３３…第１のファン、３４…第２のフィンユニット、３５…第２のファン、３８…風向調節器、４１…第１のヒートパイプ、４２…第１のフィン、４４…第１の取付部、４６…第２のヒートパイプ、４７…第２のフィン、４９…第２の取付部、５１…ダクト部、５２…内部シャッター、５３，５４…外部シャッター。
【図１】
0005703199.tif 000002
【図２】
0005703199.tif 000003
【図３】
0005703199.tif 000004
【図４】
0005703199.tif 000005
【図５】
0005703199.tif 000006