(57)【要約】空気を流通させて内部を冷却する空気流通手段を下部に備えた複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却構造である。当該電子機器の冷却構造は、前記一の電子装置の上に設けられた前記他の電子装置に備えられた前記空気流通手段の下方であって、前記一の電子装置の上部に、吸排気穴形成部が形成され、前記吸排気穴形成部によって、前記電子機器の外部の空気が前記一の電子装置の内部に取り入れられ、又は前記他の電子装置の内部の空気が前記電子機器の外部に排出され、前記一の電子装置の内部を流通する空気の量が調節されることを特徴とする。
2004075615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を流通させて内部を冷却する空気流通手段を下部に備えた複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却構造において、
前記一の電子装置の上に設けられた前記他の電子装置に備えられた前記空気流通手段の下方であって、前記一の電子装置の上部に、吸排気穴形成部が形成され、
前記吸排気穴形成部によって、前記電子機器の外部の空気が前記一の電子装置の内部に取り入れられ、又は前記他の電子装置の内部の空気が前記電子機器の外部に排出され、前記一の電子装置の内部を流通する空気の量が調節されることを特徴とする電子機器の冷却構造。
【請求項２】
前記電子装置は、前記空気流通手段の冷却対象が搭載され前記空気流通手段の上方に位置づけられた電子装置本体部を備え、
前記電子装置本体部の上部から前記電子装置本体部の正面及び背面の１／３乃至１／４の領域を占める部分に、吸排気穴形成領域が設けられ、
前記吸排気穴形成領域に、前記吸排気穴形成部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項３】
前記電子装置は、前記空気流通手段の冷却対象が搭載され前記空気流通手段の上方に位置づけられた電子装置本体部を備え、
前記電子装置本体部の上部から前記電子装置本体部の側面の１／３乃至１／４の領域を占める部分に、吸排気穴形成領域が設けられ、
前記吸排気穴形成領域に、前記吸排気穴形成部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項４】
前記吸排気穴形成領域における前記吸排気穴形成部の開口率は２０乃至４０％であることを特徴とする請求項２又は３記載の電気機器の冷却構造。
【請求項５】
前記吸排気穴形成領域には、電磁波が前記電子装置の外部へ漏洩することを遮蔽する電磁波遮蔽部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２乃至４いずれか一項記載の電子機器の冷却構造。
【請求項６】
前記電子装置は更に、
前記電子装置の内部の温度を感知する温度感知部と、
前記温度感知部により感知された前記電子装置の内部の温度が所定の動作保証温度となるように前記空気流通手段の動作を制御する空気流通手段制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載の電子機器の冷却構造。
【請求項７】
前記空気流通手段は、ファンであり、
前記空気流通制御手段は、前記電子装置の内部の温度が前記動作保証温度よりも高ければ前記ファンの回転数を増加し、前記電子装置の内部の温度が前記動作保証温度よりも低ければ前記ファンの回転数を低減することを特徴とする請求項６記載の電子機器の冷却構造。
【請求項８】
前記温度感知部は、前記電子装置の上部に設けられ、前記電子装置の内部雰囲気の温度を感知することを特徴とする請求項６又は７記載の電子機器の冷却構造。
【請求項９】
前記温度感知部は、前記電子装置の内部に備えられた電子部品に固定されて取り付けられ、前記電子部品の温度を感知することを特徴とする請求項６又は７記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１０】
複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却方法であって、前記電子装置に空気を流通させて前記電子機器を冷却する当該電子機器の冷却方法において、
前記電子機器の外部の空気を前記一の電子装置の内部に取り入れる又は前記一の電子装置の内部の空気を前記電子機器の外部に排出することにより、前記空気の流通量が調節され、
前記電子装置の内部の温度が所定の動作保証温度になるように前記空気の流通が制御されることを特徴とする電子機器の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、電子機器の冷却構造及び冷却方法に関し、特に、複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却構造及び冷却方法に関する。
【背景技術】  通信機器等の電子機器においては、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子部品をプリント配線板に実装した複数のプラグインユニットをシェルフに収容し、プラグインユニットのコネクタによるプラグイン方式で、前記シェルフに設けられたバックボードに実装して１つの電子装置を構成し、これら複数の電子装置をラック中に重畳的に複数段に並べて取り付ける構造が採用されている。
かかる電子機器においては、前記電子部品等の発熱により電子機器の内部の温度が上昇する。そこで、当該内部の温度を所望の温度に保持すべく、強制空冷式の冷却手段が採用されている。具体的には、冷却能力が高いファン等を搭載して作動し、強制的に空気を外部から取り込んで電子機器の内部を流通させることによって発熱している電子部品等を冷却し、その後外部へ排出している。
従来においては、電子装置をラックに重畳的に複数段に並べて取り付けた上述の電子機器の内部を強制空冷するためのファンは、シェルフ内にプラグインユニットが最大に実装され、ラック内に搭載される電子装置が最大に実装された場合に発生する発熱量（最大発熱量）が発生しているという前提の下、各電子装置が適正に動作することを保証できる温度（動作保証温度）を超えないよう各電子装置を冷却することができる風量に基づいて決定されている。
即ち、かかる従来の強制空冷式の冷却手段によれば、実際にラック内に搭載された電子装置がラック内で占める容量の大きさに拘らず、上述の最大発熱量に対応した風量を常に発生させることができるようファンを設定して常時駆動させている。従って、ファンは、最大の消費電力を常に消費している。
しかしながら、実際に電子機器を使用する場合は、必ずしもシェルフ内にプラグインユニットを最大に実装するケースは多くない。従って、電子機器が発生する熱量が最大発熱量に到達していないケースが多い。
従来の強制空冷式の冷却手段では、このような場合であっても、最大発熱量に対応した風量を常に発生するようファンは設定され駆動されており、ファンは必要以上の風量を発生させている。そのため、従来の強制空冷式の冷却手段では、消費電力の浪費が生じていた。
なお、従来において、プリント基板等の発熱部品の温度を間接的又は直接的に検知する温度センサを、機器内の適宜箇所に必要数取り付け、常時温度検出できるようし、更に、機器内の温度が設定温度と等しくなるように、比較温度差に応じた信号を回転制御部に出力するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】        特開平５−９５０６３（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑み、複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却構造及び冷却方法において、前記電子装置の動作保証温度を満足しつつ、前記電子装置を強制空冷するためのファンを駆動するための消費電力を低減することを可能とする電子機器の冷却構造及び冷却方法を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、空気を流通させて内部を冷却する空気流通手段を下部に備えた複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却構造において、前記一の電子装置の上に設けられた前記他の電子装置に備えられた前記空気流通手段の下方であって、前記一の電子装置の上部に、吸排気穴形成部が形成され、前記吸排気穴形成部によって、前記電子機器の外部の空気が前記一の電子装置の内部に取り入れられ、又は前記他の電子装置の内部の空気が前記電子機器の外部に排出され、前記一の電子装置の内部を流通する空気の量が調節されることを特徴とする電子機器の冷却構造により達成される。
前記電子装置は更に、前記電子装置の内部の温度を感知する温度感知部と、前記温度感知部により感知された前記電子装置の内部の温度が所定の動作保証温度となるように前記空気流通手段の動作を制御する空気流通手段制御部とを備えてもよい。
また、本発明の目的は、複数の電子装置を重畳的に並べて構成した電子機器の冷却方法であって、前記電子装置に空気を流通させて前記電子機器を冷却する当該電子機器の冷却方法において、前記電子機器の外部の空気を前記一の電子装置の内部に取り入れる又は前記一の電子装置の内部の空気を前記電子機器の外部に排出することにより、前記空気の流通量が調節され、前記電子装置の内部の温度が所定の動作保証温度になるように前記空気の流通が制御されることを特徴とする電子機器の冷却方法によっても達成される。
【図面の簡単な説明】  本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭となるであろう。
図１は、本発明に係る通信機器１の概略構成を示す正面模式図である。
図２は、図１に示す電子装置１００の構造を示した図である。
図３は、図２に示す電子装置１００を図２において線Ａ−Ａで切ったときの側面断面図である。
図４は、図２に示す電子装置１００を図２において矢印Ｂにて示す方向から見た斜視図である。
図５は、図２に示すレール板１０４において、点線Ｃで囲んだ部分を拡大した図である。
図６は、図２に示すファンユニット１５０の内部構造を説明するための斜視図である。
図７は、ファン制御部１５４によるファン１５３の回転数の制御方法を示す模式図である。
図８は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第１の例を示す図である。
図９は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第２の例を示す図である。
図１０は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第３の例を示す図である。
図１１は、電子装置１００、２００及び３００における空気の流れを説明するための通信機器１の概略模式図である。
図１２は、第１のシミュレーションにおいて、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と、第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１の位置及び面積について、９種類の条件を設定を示した図である。
図１３は、図１２に示す条件設定の下に行った第１のシミュレーションの結果を表した表を示したものである。
図１４は、第２のシミュレーションの結果を表した表を示したものである。
図１５は、パンチングメタル１１７及び１３２の部分を示した斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明においては、通信機器を電子機器の一例として説明する。
図１は、本発明に係る通信機器１の概略構成を示す正面模式図である。
図１を参照するに、本発明に係る通信機器１は、通信機器１の高さ方向に複数の棚が設けられたラック２を備える。夫々の棚々には、電子装置１００、２００及び３００が設けられている。従って、通信機器１の底部から順に、高さ方向に重畳的に電子装置１００、２００及び３００が三段に並べられて取り付けられている。
電子装置１００、２００及び３００の下部には、電子装置１００、２００及び３００の内部を冷却するファンユニット１５０、２５０及び３００が挿入されて取り付けられている。また、電子装置１００、２００及び３００の底面には空気吸気穴形成部１５、２５及び３５が、電子装置１００、２００及び３００の上面には空気排気穴形成部１６、２６及び３６が形成されている。
ファンユニット１５０、２５０及び３００が駆動されると、電子装置１００、２００及び３００の内部を空気が流通し、電子装置１００、２００及び３００の内部を冷却する。
図２は、図１に示す電子装置１００の構造を示した図であり、ファンユニット１５０が電子装置１００に挿入されて取り付けられる前の状態の電子装置１００の斜視図である。図２では、電子装置１００の上面（Ｚ１方向の端面）に設けられている天井板１０３の一部の図示を省略し、電子装置１００の内部構造を分かり易く示している。
また、図３は、図２に示す電子装置１００を図２において線Ａ−Ａで切ったときの側面断面図である。図４は、図２に示す電子装置１００を図２において矢印Ｂにて示す方向から見た斜視図である。
なお、電子装置２００及び３００の構造は、電子装置１００と同じであり、以下の説明では原則として、電子装置１００の説明をもって電子装置２００及び３００の説明に代えることとする。
図２を参照するに、電子装置１００は、略筐体形状のシェルフ１０１を備える。シェルフ１０１には、冷却対象である多数のプラグインユニット１１０が、電子装置１００の内部において、電子装置１００の横幅方向、即ち、Ｘ１−Ｘ２方向に並列して搭載され、電子装置本体部１８０を構成する。
プラグインユニット１１０は、電子装置１００の内部に設けられ図示を省略するレール部材と電子装置１００の上面（Ｚ１方向の端面）に設けられた天井板１０３によって上面を被覆されたレール板１０４とを介して摺動されることによって、シェルフ１０１の内部に挿入される。
電子装置１００の内部であって、電子装置本体部１８０の下方には、電子装置１００の内部を冷却するファンユニット１５０を取り付けるためのファンユニット取り付け部１０２が形成されている。ファンユニット１５０は、ファンユニット取り付け部１０２に挿入されることにより電子装置１００の内部に取り付けられ、ファン搭載部１９０を構成する。
次に、図３を参照するに、電子装置１００の背面（Ｙ１方向の電子装置１００の端面）には、背面カバー部材１０５が設けられている。背面カバー部材１０５からＹ２方向に僅かに離間した位置には、バックボード（ＢＷＢ：Ｂａｃｋ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）１０６が、電子装置１００の高さ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に設けられている。
プラグインユニット１１０は、図３において図示を省略する電子部品が実装されたプリント配線板１１１を備える。プリント配線板１１１のＹ２方向の端部には、表面板１１３が取り付けられている。表面板１１３の上側（Ｚ１方向）の端部及び下側（Ｚ２方向）の端部には、レバー１１５が回動可能に取り付けられている。
また、プリント配線板１１１のＹ１方向の端部には、プラグインユニットコネクタ部１４４が取り付けられている。プラグインユニット１１０が摺動されて電子装置１００の内部に完全に挿入されると、プラグインユニットコネクタ部１４４が電子装置１００のバックボード１０６の図示を省略するコネクタと嵌合することによりプラグイン接続され、電気信号の接続が行われる。
更に、表面板１１３の上側（Ｚ１方向）の端部及び下側（Ｚ２方向）の端部に取り付けられたレバー１１５を回動操作することにより、プラグインユニット１１０は電子装置１００に固定される。
表面板１１３の上部から、表面板１３３の全面積の約三分の一に相当する部分には、第１吸排気穴形成領域１１６が設けられており、所定の径及び面積を有する第１吸排気穴形成部１１４が所定数形成されたパンチングメタル１１７が取り付けられている。第１吸排気穴形成部１１４により、電子装置１００の外部の空気が電子装置１００の内部に取り入れられ、又は電子装置１００の内部の空気が電子装置１００の外部に排出される。
バックボード１０６の上部であって、前記第１吸排気穴形成領域１１６に対応する領域内に、バックボード吸排気穴形成部１３０−１が形成されている。更に、背面カバー部材１０５において、前記第１吸排気穴形成領域１１６に対応する領域に、第２吸排気穴形成領域１３１が設けられている。具体的には、第２吸排気穴形成領域１３１には、背面カバー吸排気穴形成部１３０−２が所定数形成されたパンチングメタル１３２が取り付けられている（図４も参照）。
バックボード吸排気穴形成部１３０−１及び背面カバー吸排気穴形成部１３０−２は、第２吸排気穴形成部１３０を構成する。第２吸排気穴形成部１３０により、第１吸排気穴形成部１１４と同様に、電子装置１００の外部の空気が電子装置１００の内部に取り入れられ、又は電子装置１００の内部の空気が電子装置１００の外部に排出される。
上述の第１吸排気穴形成部１１４及び第２吸排気穴形成部１３０により、電子装置１００は外部に対して部分的に開放されているものの、上述のパンチングメタル１１７及びパンチングメタル１３２によって、電磁波が電子装置１００の外部に漏洩することが遮蔽される。即ち、パンチングメタル１１７及びパンチングメタル１３２は、電磁波遮蔽部材として機能する。
上述のように、電子装置１００の背面側（Ｙ１方向側）において電磁波が電子装置１００の外部に漏洩することを遮蔽するための手段は、バックボード１０６よりも外側にある背面カバー１０５に取り付けられているパンチングメタル１３２によって施されているため、バックボード１０６には特にかかる手段を施さなくてもよい。
また、本実施形態では、第１吸排気穴形成部１１４は電子装置１００の正面側（図２におけるＹ２側）に、第２吸排気穴形成部１３０は電子装置１００の背面側（図２におけるＹ１側）に設けられているが、本発明は必ずしもこの構造に限られない。例えば、電子装置１００の図２におけるＸ１側の側面１０８（図２参照）に第１吸排気穴形成部１１４を、電子装置１００の図２におけるＸ２側の側面１０９（図４参照）に第２吸排気穴形成部１３０を形成してもよい。
なお、上述の第１吸排気穴形成領域１１６と第２吸排気穴形成領域１３１が「請求の範囲」に記載された吸排気穴形成領域を構成し、第１吸排気穴形成部１１４と第２吸排気穴形成部１３０が「請求の範囲」に記載された吸排気穴形成部を構成する。
次に、レール板１０４の構造について説明する。
図５は、図２に示すレール板１０４において、点線Ｃで囲んだ部分を拡大した図である。
図３及び図５を参照するに、レール板１０４には、レール板穴形成部１３３が多数配列されるように形成されている。後述するファンユニット１５０が駆動されると、レール板穴形成部１３３を通じて、電子装置１００内の空気は、空気排気穴形成部１６（図１参照）及び図１に示す電子装置２００の空気吸気穴形成部２５（図１参照）を介して、電子装置１００の上部に設けられた電子装置２００（図１参照）へ流通する。
レール板１０４において、前記レール板穴形成部１３３が形成されていない部分の所定の箇所に、後述するセンサ取付用ソケット１７２が所定数螺子留めされて固定されている。
センサ取付用ソケット１７２にはセンサ１７０が接続されている。センサ１７０は、電子装置１００の内部の空気が通る部分であるレール板穴形成部１３３に対向して設けられている。
センサ１７０は、例えばサーミスタ等であり、温度感知部として機能する。本実施形態では、センサ１７０は、電子装置１００の内部の雰囲気温度を測定する。センサ１７０は、温度シミュレーシュン等により予め決めておいた測定部分に任意の数だけ取り付けられる。
センサ取付用ソケット１７２にはセンサ用ケーブル１７１も接続されている。センサ用ケーブル１７１のセンサ取付用ソケット１７２と接続していない側の端部にはコネクタ１７３（図３参照）が取り付けられている。前記コネクタ１７３は、バックボード１０６（図３参照）に接続する。これによって、センサ１７０はバックボード１０６と電気的に接続される。
次に、ファンユニット１５０の構造について説明する。
図６は、図２に示すファンユニット１５０の内部構造を説明するための斜視図である。図６では、ファンユニット１５０の上側の一部を被覆するカバー部材１５１（図２参照）を取り除いた状態が示されている。
図６を参照するに、ファンユニット１５０は、シェルフ１０１（図２参照）の平面視形状に略等しい角形のフレーム体１５２を備える。
フレーム体１５２の内部には、複数のファン１５３、図６に示す例では１０個のファン１５３が平面的に配列されている。ファン１５３として、例えば、直流駆動の軸流ファン等を用いることができる。ファン１５３は空気流通手段として機能し、ファン１５３が駆動されると、電子装置１００の内部において空気が下から上へ、即ち、図２におけるＺ２−Ｚ１方向へ吹き上げられ、電子装置１００の内部が冷却される。
フレーム体１５２の内部であって前面側（Ｙ２方向側）には、ファン制御部１５４が設けられている。ファン制御部１５４は、夫々のファン１５３の回転を制御するファン制御回路を搭載したプリント板（図示を省略する）を備える。
フレーム体１５２の背面側（Ｙ１方向側）には、バックボード１０６（図３参照）と接続するためのファンユニット・コネクタ１５５が設けられている。夫々のファン１５３と、ファン制御部１５４と、ファンユニット・コネクタ１５５とは図示を省略するケーブルによって接続されている。従って、ファン１５３とファン制御部１５４は、ファンユニット・コネクタ１５５を介して、バックボード１０６（図３参照）と電気的に接続される。
ところで、図３を参照して上述したように、電子装置１００の上部に設けられたセンサ１７０は、センサ用ケーブル１７１を介して、バックボード１０６と電気的に接続されている。
従って、センサ１７０によって感知された電子装置１００の内部の温度は、電圧変化として、センサ用ケーブル１７１を介してバックボード１０６へ伝達される。そして、バックボード１０６に形成された回路パターンを通じて、ファンユニット１５０に設けられているファンユニット・コネクタ１５５へ伝達される。かかる伝達された情報に基づき、ファンユニット１５０のファン制御部１５４は、ファン１５３の回転数を制御し、空気流通手段制御部として機能する。
図７は、ファン制御部１５４によるファン１５３の回転数の制御方法を示す模式図である。なお、説明の便宜上、図７では、ファン制御部１５４を電子装置１００から取り出して図示している。
図７を参照するに、ファン制御部１５４は、フィードバック制御部１５４−１及び回転制御部１５４−２を備える。
上述のように、センサ１７０によって感知された電子装置１００の内部の温度は、ファン制御部１５４に伝達される。
ファン制御部１５４のフィードバック制御部１５４−１は、センサ１７０によって感知された電子装置１００の内部の温度と、電子装置１００が適正に動作することを保証する温度として予め設定された動作保証温度とを比較する。
フィードバック制御部１５４−１は更に、電子装置１００の内部の温度が前記動作保証温度となるように、両温度差に比例した制御信号を回転制御部１５４−２に出力する。
回転制御部１５４−２は、フィードバック制御部１５４−１の出力信号に応じて、具体的には、電子装置１００の内部の温度が動作保証温度よりも高ければファン１５３の回転数を増加して高回転となるように、また、電子装置１００の内部の温度が動作保証温度よりも低ければファン１５３の回転数を低減して低回転となるように、ファン１５３の回転数を制御し電子装置１００の内部の温度が一定の動作保証温度になるようにしている。
ところで、図２、図３及び図５に示して説明したように、本実施形態では、電子装置１００、２００及び３００の上部に設けられたレール板１７０に設けられたセンサ１７０は、電子装置１００、２００及び３００の内部雰囲気の温度を感知する。
しかしながら、本発明はこれに限られず、図８乃至図１０に示すように、図２及び図３に示すプラグインユニット１１０のプリント配線板１１１に実装されている電子部品にセンサ１７０を取り付けた構造であってもよい。
図８は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第１の例を示す図である。
図８を参照するに、電子部品４００の上にセンサ１７０が載置され、押え金具部材４０１によって、センサ１７０を電子部品４００上に固定するよう押えながら、電子部品４００とセンサ１７０が被覆されている。
また、センサ１７０に接続されているセンサ用ケーブル１７１はチューブ部材４０２によって被覆されている。チューブ部材４０２によって被覆されたセンサ用ケーブル１７１のうち、センサ１７０が接続していない側は、プリント配線板１１１の図示を省略する配線パターンに取り込まれている。
図９は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第２の例を示す図である。
図９を参照するに、電子部品４００の上にセンサ１７０が載置され、テープ４０２によって、センサ１７０を電子部品４００上に固定している。テープ１７１は、温度変化に強い絶縁性を有する。
また、図８に示した場合と同様に、センサ１７０に接続されているセンサ用ケーブル１７１はチューブ部材４０２によって被覆されている。チューブ部材４０２によって被覆されたセンサ用ケーブル１７１のうちセンサ１７０が接続していない側は、プリント配線板１１１の図示を省略する配線パターンに取り込まれている。
図１０は、プリント配線板１１１に実装されている電子部品４００にセンサ１７０を取り付けた第３の例を示す図である。
図１０を参照するに、電子部品４００の上にセンサ１７０が載置され、電子部品４００とセンサ１７０の上に、センサ１７０を電子部品４００と共に挟んで固定するようにフィン４０３が設けられている。
更に、図８及び図９に示した場合と同様に、センサ１７０に接続されているセンサ用ケーブル１７１はチューブ部材４０２によって被覆されている。チューブ部材４０２によって被覆されたセンサ用ケーブル１７１のうちセンサ１７０が接続していない側は、プリント配線板１１１の図示を省略する配線パターンに取り込まれている。
このような図８乃至図１０に示す構造の下、図３等に示すプラグインユニット１１０がバックボード１０６とプラグイン接続されることにより、センサ１７０によって感知された電子部品１７０の温度は、電圧変化として、バックボード１０６へ伝達される。
そして、前述のように、バックボード１０６に形成された回路パターンを通じて、ファンユニット１５０に設けられているファンユニット・コネクタ１５５へ伝達される。かかる伝達された情報に基づき、ファンユニット１５０のファン制御部１５４が、ファン１５３の回転数を制御する（図３参照）。
図８乃至図１０に示す構造によれば、プラグインユニット１１０のプリント配線板１１１に実装された電子部品４００の許容温度が低い場合であっても、電子部品４００の温度を的確に感知し、当該温度が所定の動作保証温度以上にならないようファン１５３の回転数を制御することができる。これによって、プラグインユニット１１０のプリント配線板１１１に実装された電子部品４００の保護を図ることができる。
なお、温度シミュレーション等の結果に基づいて、プラグインユニット１１０において、予め定められた測定ポイントに相当する部分にセンサ１７０を設けてもよい。
次に、上述のような構造を有する電子装置１００、２００及び３００を備えた本発明に係る通信機器１の冷却方法について説明する。
図１１は、電子装置１００、２００及び３００における空気の流れを説明するための通信機器１の概略模式図である。
上述のように、電子装置１００は、電子装置本体部１８０と、その下方に設けられたファン搭載部１９０から大略構成される。また、電子装置本体部１８０の内部には、電子装置１００の内部の温度を感知するセンサ１７０が設けられている。かかるセンサ１７０で感知された電子装置１００の内部の温度が一定の動作保証温度となるように、ファン搭載部１９０のファン制御部１５４はファン１５３の回転数を制御する。
更に、電子装置本体部１８０の上部には、電子装置１００の外部の空気を電子装置１００の内部に取り入れる、又は電子装置１００の内部の空気を電子装置１００の外部に排出するための第１吸排気穴形成部１１４及び第２吸排気穴形成部１３０が、第１吸排気穴形成領域１１６及び第２吸排気穴形成領域１３１に夫々設けられている。
また、上述のように、電子装置２００も、電子装置１００と同様の構造を備える。即ち、図８に示すように、電子装置２００は、電子装置本体部２８０と、ファン搭載部２９０と、ファン制御部２５４と、ファン２５３と、センサ２７０と、第１吸排気穴形成部２１４と、第２吸排気穴形成部２３０と、第１吸排気穴形成領域２１６と、第２吸排気穴形成領域２３１とを備える。
同様に、電子装置３００も、電子装置１００と同様の構造を備える。即ち、図８に示すように、電子装置３００は、電子装置本体部３８０と、ファン搭載部３９０と、ファン制御部３５４と、ファン３５３と、センサ３７０と、第１吸排気穴形成部３１４と、第２吸排気穴形成部３３０と、第１吸排気穴形成領域３１６と、第２吸排気穴形成領域３３１とを備える。
即ち、本実施形態では、通信機器１の高さ方向に重畳的に電子装置１００、２００及び３００が三段に並べて取り付けられ、電子装置１００の上に設けられた電子装置２００の下部に備えられたファン搭載部２９０と、電子装置１００の上部に設けられた第１吸排気穴形成部１１４及び第２吸排気穴形成部１３０とが近接して位置づけられている。
また、同様に、電子装置２００の上に設けられた電子装置３００の下部に備えられたファン搭載部３９０と、電子装置２００の上部に設けられた第１吸排気穴形成部２１４及び第２吸排気穴形成部２３０とが近接している。
かかる構造の下、電子装置１００、２００及び３００の内部を流れる空気の風量に着目すると、本発明に係る通信機器１は以下の関係式（式１）に基づいて冷却される。
［式１］
Ｖ１＝Ｖ２＋Ｖ３
ここで、Ｖ１は、一の電子装置のファンから噴出される空気の風量である。Ｖ２は、当該一の電子装置の下部に設けられた電子装置から当該一の電子装置のファンに送られる風量である。Ｖ３は、当該一の電子装置の下部に設けられた電子装置の第１吸排気穴形成部及び第２吸排気穴形成部から吸排気される風量（吸気の場合を正、排気の場合を負とする）である。
例えば、電子装置１００の内部の温度及び電子装置３００の内部の温度が動作保証温度よりも高く、電子装置２００の内部の温度が動作保証温度よりも低いとする。
この場合、電子装置１００と電子装置２００との関係に注目すると、内部が動作保証温度よりも高温である電子装置１００では、センサ１７０の感知結果に基づき、内部の温度を動作保証温度にするために、ファン制御部１５４はファン１５３の回転数を増加させファン１５３を高速回転させる。
一方、内部が動作保証温度よりも低温である電子装置２００では、センサ２７０の感知結果に基づき、ファン制御部２５４はファン２５３の回転数を低減させファン２５３を低速回転させる。
従って、ファン１５３の回転により電子装置１００の内部で発生し電子装置２００へ送られる風量Ｕ１は、電子装置２００の内部においてファン２５３の回転により発生する風量Ｕ２よりも大きくなる。
このとき、電子装置１００の上に設けられた電子装置２００のファン搭載部２９０の下側であってその近傍には、電子装置１００の第１吸排気穴形成部１１４及び第２吸排気穴形成部１３０が備えられているため、第１吸排気穴形成部１１４及び第２吸排気穴形成部１３０から、電子装置１００内部の高温となった余剰の空気は排気され、上記の式１を満たすこととなる。
このように電子装置２００へ流通すべき空気の風量の調節を図ることができ、無駄にファン２５３を回転させて電力を浪費することが防止される。
次に、電子装置２００と電子装置３００との関係に注目すると、内部が動作保証温度よりも低温である電子装置２００では、センサ２７０の感知結果に基づき、ファン制御部２５４はファン２５３の回転数を低減させファン２５３を低速回転させる。
また、内部が動作保証温度よりも高温である電子装置３００では、センサ３７０の感知結果に基づき、内部の温度を動作保証温度にするために、ファン制御部３５４はファン３５３の回転数を増加させファン３５３を高速回転させる。
従って、電子装置２００の内部においてファン２５３の回転により発生し電子装置３００へ送られる風量Ｕ２は、電子装置３００の内部においてファン３５３の回転により発生する風量Ｕ３よりも小さい。
このとき、電子装置２００の上に設けられた電子装置３００のファン搭載部３９０の下側であってその近傍には、電子装置２００の第１吸排気穴形成部２１４及び第２吸排気穴形成部２３０が備えられているため、第１吸排気穴形成部２１４及び第２吸排気穴形成部２３０から、電子装置２００の内部よりも低温である電子装置２００の外部の空気が吸気される。
第１吸排気穴形成部２１４及び第２吸排気穴形成部２３０から吸気された外部の空気は、電子装置２００の内部においてファン２５３の回転により発生し電子装置３００へ送られる空気（風量がＵ２の空気）と混合されて、内部が動作保証温度よりも高温である電子装置３００へ供給され、上記の式１を満たすこととなる。
このように、本発明の本発明に係る通信機器１の冷却方法によれば、電子装置１００、２００及び３００の内部の温度を動作保証温度とするために、ファン１５３、２５３及び３５３を回転させて所定の風量で空気を流しているが、第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４と第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０とを介して、電子装置１００、２００及び３００の外部の空気を電子装置１００、２００及び３００の内部に取り入れる、又は電子装置１００、２００及び３００の内部の空気を電子装置１００、２００及び３００の外部に排出することにより、電子装置１００、２００及び３００の内部に流すべき空気の風量が調整される。
従って、かかる空気の風量の調整により、センサ１７０、２７０及び３７０の感知温度を一定とすべくファン制御部１５４、２５４及び３５４がファン１５３、２５３及び３５３の回転数を制御するにあたり、必要以上の風量を流すためにファン１５３、２５３及び３５３を必要以上に回転させてしまうことが防止できる。よって、ファン１５３、２５３及び３５３の消費電力を低減することができる。
ところで、本発明の発明者は、第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４が形成されている第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と、第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０が形成されている第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１の、最適な位置及び面積、更に、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６における第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４の最適な開口率及び第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１における第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０の最適な開口率を知得するために、一定条件下で、２種類のシミュレーションを行い、以下の結果を得た。
ここで、当該シミュレーションにおける条件として、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の寸法を縦２３５［ｍｍ］×横５４１［ｍｍ］×高さ１１８．５［ｍｍ］とし、ファン搭載部１９０、２９０及び３９０の寸法を縦２３５［ｍｍ］×横５４１［ｍｍ］×高さ４５８．５［ｍｍ］とした。
また、図１に示す空気吸気穴形成部１５、２５及び３５と空気排気穴形成部１６、２６及び３６の開口率を４０％、損失係数を３．０とした。
更に、電子装置１００、２００及び３００の内部における発熱体による消費電力、及び、ファン１５３、２５３及び３５３の回転を以下の表１の如く設定した。
2004075615.tif 000003
本発明の発明者は、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６における第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４の開口率と、第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１における第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０の開口率を一定の４０％とし、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１の位置及び面積について図１２に示すよう条件を変えて第１のシミュレーションを行った。
図１２は、第１のシミュレーションにおいて、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と、第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１の位置及び面積について、９種類の条件（図１２−（ａ）乃至（ｉ））の設定を示した図である。
例えば、図１２−（ａ）に示される条件では、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の上部から、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／２を占める部分に設けられている。
同様に、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、図１２−（ｂ）に示される条件では上部から１／３を占める部分に、図１２−（ｃ）に示される条件では下部から１／４を占める部分に設けられている。
また、例えば、図１２−（ｄ）に示される条件では、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の中心部（図１２において一点鎖線で示す）を境に上下に均等に占め、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／２を占める部分に設けられている。
同様に、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、図１２−（ｅ）に示される条件では中心部を中心として１／３を占める部分に，図１２−（ｆ）に示される条件では中心部を中心として１／４を占める部分に設けられている。
更に、例えば、図１２−（ｇ）に示される条件では、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面において、電子装置本体部１８０、２８０、及び３８０の下部から、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／２を占める部分に設けられている。
同様に、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と、第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、図１２−（ｈ）に示される条件では下部から１／３を占める部分に、図１２−（ｉ）に示される条件では下部から１／４を占める部分に設けられている。
かかる条件の下、シミュレーションを行い、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の上部、中央、及び下部において、図１３に示すよう温度が上昇することが判明した。ここで、図１３は、図１２に示す条件設定の下に行った第１のシミュレーションの結果を表した表を示したものである。
図１３を参照するに、図１２−（ｂ）又は図１２−（ｃ）に示される条件、即ち、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１が、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の上部から電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／３乃至１／４を占める部分に設けられる場合に、他の条件が設定された場合に比し、電子装置１００、２００及び３００の温度上昇が少なく、電子装置１００、２００及び３００の冷却効果に優れ、最適といえる。
ここで、図１２−（ｇ）乃至図１２−（ｉ）に示される条件、即ち、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１が、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の下側、即ち、ファン１５３、２５３及び３５３に近い側に設けられている場合には、ファン１５３、２５３及び３５３により噴出される風の指向性が強いため、噴出された空気がファン１５３、２５３及び３５３の近傍において外側へ広がってしまう。従って、ファン１５３、２５３及び３５３から噴出された風速の強い空気が第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４と第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０から電子装置１００、２００及び３００の外側へ吹き出てしまうため、冷却効果が劣る。
次に、本発明の発明者は、図１２−（ｂ）に示すように、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１を、電子装置本体部１８０、２８０、及び３８０の上部から、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／３を占める部分に設け、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６における第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４の開口率と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１における第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０の開口率を、０％、１０％、２０％、３０％及び４０％として、第２のシミュレーションを行った。
かかる第２のシミュレーションの結果、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の上部、中央、及び下部において、図１４に示すような温度上昇が判明した。ここで、図１４は、第２のシミュレーションの結果を表した表を示したものである。
図１４を参照するに、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６における第１吸排気穴形成部１１４、２１４及び３１４の開口率と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１における第２吸排気穴形成部１３０、２３０及び３３０の開口率が２０乃至４０％の場合に、他の開口率の場合に比し、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の内部の温度上昇が少なく、電子装置１００、２００及び３００の冷却効果に優れ、最適といえる。即ち、電子装置本体部１８０、２８０、及び３８０の内部での温度上昇を少なくするという観点のみに着目すれば、上述の開口率を大きくすることが望ましい。
しかしながら、開口率が余りに大きすぎると電磁波が電子装置１００、２００及び３００の外部へ漏洩することに対する遮蔽が弱くなってしまう。
本発明の発明者が知得したところによれば、図１５に示す構造を、図３等に示すパンチングメタル１１７及び１３２に採用することにより、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の内部での温度上昇を少なくするとともに、電磁波が電子装置１００、２００及び３００の外部へ漏洩することを効果的に遮蔽することができる。ここで、図１５は、パンチングメタル１１７及び１３２の一部を示した斜視図である。
図１５を参照するに、パンチングメタル１１７及び１３２は、厚さが２［ｍｍ］の板に、直径２［ｍｍ］の複数の開口円が、夫々の中心位置が３［ｍｍ］及び６０［度］ずれた位置に設けられている。
かかる構造の下、開口率が４０．３％の場合、即ち、一辺が波長長さの正方形あたり１１５個の開口円が形成されている場合には、以下の式２より、周波数１０［ＧＨｚ］において３０．２［ｄＢ］の遮断効果が得られる。
［式２］
周波数１０［ＧＨｚ］の電磁波遮断効果＝２０ｌｏｇ（ｆｃ／ｆ）＋２７．３（ｔ／ｗ）−１０ｌｏｇ（ｎ）
ここで、ｗは開口円の直径であって、図１２に示す例では２［ｍｍ］である。ｔはパンチグメタルの厚さであって、図１２に示す例では２［ｍｍ］である。ｆは周波数であって、図１２に示す例では１０［ＧＨｚ］である。ｆｃは遮断周波数であって、図１２に示す例では１．７６×１０１１／ｗ＝８７．７［ＧＨｚ］である。ｎは一辺が波長λ（３×１０８／ｆ＝３０［ｍｍ］）長さの正方形あたりの開口円の個数であって、図１２に示す例では１１５個である。
このように、電磁波が電子装置１００、２００及び３００の外部への漏洩することを効果的に遮蔽するとともに、電子装置本体部１８０、２８０、及び３８０の内部での温度上昇を少なくするためには、パンチングメタル１１７及び１３２における開口率を例えば約４０％とすれば最適であるといえる。
以上より、前述した条件の下では、第１吸排気穴形成領域１１６、２１６及び３１６と第２吸排気穴形成領域１３１、２３１及び３３１は、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の上部から、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の正面及び背面の１／３乃至１／４を占める部分に設けられ、開口率が約４０％のときに、電磁波が電子装置１００、２００及び３００の外部への漏洩することを効果的に遮蔽することができ、かつ、電子装置本体部１８０、２８０及び３８０の内部での温度上昇が少なく、電子装置１００、２００及び３００の冷却効果に優れ、最適といえる。
従って、このような冷却効果に優れる構造の下では、電子装置１００、２００及び３００の内部に発熱源であるプラグインユニット１１０がフル実装されていない場合等に、電子装置１００、２００及び３００の内部を冷却するファンの回転数を抑えることができ、ファンの消費電力を効率よく下げることができる。
例えば、電子装置１００、２００及び３００の内部に発熱源であるプラグインユニット１１０がフル実装されている場合に、これを冷却するのに電力を５０Ｗ消費するファン１５３、２５３及び３５３が電子装置１００、２００及び３００の夫々に搭載されており、実際には発熱源であるプラグインユニット１１０が半分のみ稼動している場合に、従来の技術によればファン１５３、２５３及び３５３の駆動に１５０Ｗ消費していたところを、約７５Ｗに抑えることができ、無駄な消費電力を削減できる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
2004075615.tif 000004
【図２】
2004075615.tif 000005
【図３】
2004075615.tif 000006
【図４】
2004075615.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004075615.tif 000010
【図８】
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【図９】
2004075615.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2004075615.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2004075615.tif 000019
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