(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に間隔をあけて配置された複数のガイドレールを有する少なくとも２つの側壁部材と、該側壁部材の背面側に配置された垂直方向に延びる支柱と、該支柱に設けられたバックボードと、該側壁部材のガイドレールに沿って挿抜され且つ該バックボードのコネクタと嵌合可能なコネクタを有する複数のプリント基板と、該支柱に沿って設けられた空気通路とを備え、２つの側壁部材と２つのプリント基板とが区画された冷却空間を形成し、該空気通路から該冷却空間に吹き出された空気が該支柱から遠い側の該冷却空間の端部から排出されるようにしたことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
該ガイドレールは該空気通路側の端部が低く且つ空気通路から遠い側の端部が高くなるように斜めに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
該支柱は中空であり、該支柱の内部に該空気通路が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
該支柱の端部にファンが配置され、該ファンの近傍に開口部を有するチューブが該支柱の内部を通され且つ該支柱に設けられた穴から各冷却空間に延びだし、該チューブが空気通路を形成していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
電気配線が該支柱の内部を通され且つ該支柱に設けられた穴から延びだしていることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
該少なくとも２つの側壁部材が放射状に配置された３つ以上の側壁部材からなることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のプリント基板を搭載した電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数のプリント基板を搭載した電子装置として、通信装置や計算機がある。従来の電子装置の筐体は、図１９に示した箱形のブックシェルフ構造が一般的である。図１９において、ブックシェルフ構造は、垂直方向に重畳して配置された複数のシェルフ１及びシェルフ１を引出し状に収める側壁を有し、各シェルフ１には複数のプリント基板２が挿入されている。筐体の背面側にはバックボードが設けられ、プリント基板２を含むシェルフ１が挿入されたときにプリント基板２の先端のコネクタがバックボードのコネクタに嵌合するようになっている。
【０００３】
シェルフ１の上下壁にはガイドレールが設けられており、プリント基板２はガイドレールに沿って縦置きで（筐体の垂直軸線に対して平行に）シェルフ１の表面から挿入される。シェルフ１の上下壁は実質的にこれらのガイドレールのみが存在するスリット構造となっており、空気がシェルフ１からその上下に隣接するシェルフ１へ通り抜けようになっている。
【０００４】
下段のシェルフ１の下には、ファンユニット３が配置される。ファンユニット３のファンによって送風された空気は、下段のシェルフ１を通り、それからその上のシェルフ１を通り、矢印で示されるように次第に上昇し、装置の頂部から排出される。このようにして、冷却空気は、下段のシェルフ１のプリント基板２を冷却し、それからその上のシェルフ１のプリント基板２を冷却し、さらにその上のシェルフ１のプリント基板２を冷却する。このように、従来の電子装置の筐体は、煙突構造となる。
【０００５】
実開昭６２─４２２９６号公報は、筐体内でプリント板が実装部品の配置の邪魔にならないようにプリント板を斜めに配置することを開示している。しかし、この公報は冷却装置に関連するものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電子装置の機能はプリント基板を単位に分割されるが、機能の多様性や複雑さよりハードウエアとしての均一配置は困難で、プリント基板毎に部品の実装密度の偏差が生じる。さらに近年、高密度集積実装が進んでいる。そこで、発熱量の増大に伴う部分的又は局地的な発熱の増大箇所が発生する。
【０００７】
このため、筐体の下部より上部に向かう均一な通風による冷却が行われている従来の電子装置では、部分的又は局地的な発熱の増大箇所に対する冷却が十分でない場合が発生する。また、シェルフ１のスリット形状による煙突構造では、下側のシエルフ１より上側のシエルフ１に向かって熱の吹き上がりが起きるので、上側のシエルフ１ほど冷却効果が悪化している。
【０００８】
また従来の構造では、プリント基板２を収容するシェルフ１と、それを内包する装置架体とで構成される。この構造を実現するめたには、機構設計と製作工程において相当の工数を必要としていた。
さらには、シェルフ１は複数のプリント基板２を収容しうる強度と精度を必要とするために重量の増大をまねき、それを内包し支える装置架体はさらに重量が増大し、装置全体の総重量も増大する。
【０００９】
本発明の目的は、冷却効果に優れ、且つ簡単な構造の電子装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子装置は、上下方向に間隔をあけて配置された複数のガイドレールを有する少なくとも２つの側壁部材と、該側壁部材の背面側に配置された垂直方向に延びる支柱と、該支柱にバックボードと、該側壁部材のガイドレールに沿って挿抜され且つ該バックボードのコネクタと嵌合可能なコネクタを有する複数のプリント基板と、該支柱に沿って設けられた空気通路とを備え、２つの側壁部材と２つのプリント基板とが区画された冷却空間を形成し、該空気通路から該冷却空間に吹き出された空気が該支柱から遠い側の該冷却空間の端部から排出されるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、プリント基板は、横置きに（筐体の垂直軸線に対して垂直な姿勢で）配置され、２つの側壁部材と２つのプリント基板とが区画された冷却空間を形成し、該空気通路から該冷却空間に吹き出された空気が該支柱から遠い側の該冷却空間の端部から排出されるようになっている。従って、空気通路から上下方向の２つのプリント基板の間に導入された冷却空気は、これらの２つのプリント基板の間の冷却空間を通り、空気通路に遠い側の端部から排出される。冷却空気はプリント基板の表面に沿って進み、プリント基板に取り付けられた電子部品等を冷却するとともに、電子部品等を冷却することによって温かくなった空気はその２つのプリント基板の間から排気される。冷却空間は２つの側壁部材と２つのプリント基板とによって区画されており、その他の冷却空間とは実質的に連通していない。従って、ある冷却空間から排気され、温度が上昇した空気は他の冷却空間には流入せず、各冷却空間は常に温度上昇のない新鮮な空気によって冷却され、空冷の効果がよい。
【００１４】
好ましくは、この構成とともに、下記の構成を採用することができる。
該ガイドレールは該空気通路側の端部が低く且つ空気通路から遠い側の端部が高くなるように斜めに設けられている。
また、該支柱は中空であり、該支柱の内部に該空気通路が設けられる。
該支柱の端部にファンが配置され、該ファンの近傍に開口部を有するチューブが該支柱の内部を通され且つ該支柱に設けられた穴から各冷却空間に延びだし、該チューブが空気通路を形成している。
【００１５】
電気配線が該支柱の内部を通され且つ該支柱に設けられた穴から延びだしている。
該少なくとも２つの側壁部材が放射状に配置された３つ以上の側壁部材からなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例の電子装置１０を示す図である。電子装置１０は例えば通信装置や計算機等として実施されることができる。電子装置１０は、支柱１２と、支柱１２を中心として対角線上に配置された４つの側壁部材１４とによって形成される筐体を含む。カバー１６が側壁部材１４の外側に装置の周囲を形成するように配置される。カバー１６は冷却空気の排出を許容するスリットやルーバーを有する。
【００１７】
図４に示されるように、支柱１２は、四角形断面の中空筒部分１２ａと、下方に向かって拡大した中空ベース部分１２ｂと、上方に向かって拡大した中空頂部部分１２ｃとからなる。図示の例においては、ベース部分１２ｂは中空筒部分１２ａと一体的に形成され、頂部部分１２ｃは例えばねじ１２ｄによって中空筒部分１２ａに固定されている。
【００１８】
支柱１２の中空筒部分１２の壁には高さの異なった位置に複数の穴１８が設けられている。さらに、ファン２０が頂部部分１２ｃ及びベース部分１２ｂに配置される。ファン２０は送風効率のよい大型のファンである。さらに、留め具２２が頂部部分１２ｃ及びベース部分１２ｂに取り付けられるようになっている。
支柱１２と、４つの側壁部材１４との関係は、図３及び図５に示されている。支柱１２は装置の中心に位置し、荷重を支える単一の支柱である。側壁部材１４は支柱１２のまわりに放射状に配置され、留め具２２によって支柱１２に固定される。図１及び図５に示されるように、各側壁部材１４は上下方向に間隔をあけて配置された複数のガイドレール２４を有する。ガイドレール２４は支柱１２側の端部が低く且つ支柱１２から遠い側の端部が低い斜めに設けられている。実施例においては、４５度の角度で設けられている。
【００１９】
図１に示されるように、バックボード２６が支柱１２に取り付けられている。図８から図１０に示されるように、バックボード２６は支柱１２の中空筒部分１２ａと対応する穴２６ａを有する四角形状の板であり、支持具２８によって支柱１２に支持される。支持具２８は支柱１２の中空筒部分１２ａと対応する穴２８ａを有し、水平板部２８ｂ及び垂直板部２８ｃを有する。垂直板部２８ｃの穴２８ｄを利用して、ねじ２８ｅにより支持具２８を支柱１２に取り付けることができる。バックボード２６は穴２６ｂ、２８ｆを利用してねじにより支持具２８に固定される。
【００２０】
バックボード２６はその周辺部にコネクタ３０を有する。図１０及び図１１に示されるように、コネクタ３０の嵌合面は斜め上を向いて配置されている。
図１及び図６に示されるように、プリント基板３２が側壁部材１４のガイドレール２４に沿って挿抜されるように配置される。プリント基板３２は電子部品等を含む電子装置の機能パッケージである。なお、本発明では、プリント基板３２は、プリント基板を取り付けたユニット等をも含むものとする。
【００２１】
ガイドレール２４は外側に向かって斜め上方に配置されるので、プリント基板３２も外側に向かって斜め上方に配置される。実施例においては、プリント基板３２は４５度の角度で配置される。プリント基板３２はバックボード２６のコネクタ３０と嵌合可能なコネクタ３４を有する。側壁部材１４は放射状に配置されるので、側壁部材１４のガイドレール２４に取り付けられるプリント基板３２は、図２に示されるように台形又は扇形になる。プリント基板３２はさらにその側部に隣接パッケージ連結接点３６を有する。
【００２２】
上記図４を参照して説明したように、ファン２０が頂部部分１２ｃ及びベース部分１２ｂに配置される。図１３はファン２０を示し、図１４はファン２０を覆って配置されるフィンガード３８を示す。
図４及び図１０に示されるように、冷却空気の通路を形成するチューブ４０が支柱１２の中空筒部分１２ａの内部に通される。チューブ４０は束となって中空筒部分１２ａの内部に配置され、適当な数のチューブ４０が各段の冷却空間に割り振られる。各チューブ４０の一端４０ａは頂部部分１２ｃ又はベース部分１２ｂに配置されるファン２０の近傍に位置し、図１２に示されるようにロート状に拡大した開口部となっている。このように拡大したチューブ４０の一端４０ａは頂部部分１２ｃ又はベース部分１２ｂの内部通路を満たし、ファン２０によって引き起こされた風が集約されてほとんどチューブ４０の一端４０ａに取り込まれるようになっている。チューブ４０の他端は支柱１２の中空筒部分１２ａに設けられた穴１８からそれぞれ外部に延びだしている。
【００２３】
図４及び図７に示されるように、２つの側壁部材１４と２つのプリント基板３２とが区画された冷却空間４２を形成する。チューブ４０は冷却空間４２毎に設けられ、ファン２０で送風された冷却空気を各冷却空間４２内に導入する。各冷却空間４２内に導入された冷却空気は、支柱１２から遠い側の冷却空間４２の端部から排出されるようになっている。冷却空気の流れは図７に矢印によって示されている。
【００２４】
さらに、図１０及び図１２に示されるように、電気配線４４が支柱１２の内部を通され且つ支柱１２に設けられた穴１８から延びだしている。電気配線４４は図示しない電気装置とコネクタ３０等を接続するものである。
さらに、図２に示したように、プリント基板３２はその側部に隣接パッケージ連結接点３６を含む。図１５に示されるように、側壁部材１４のガイドレール２４は上下一対のレール２４ａ、２４ｂからなり、プリント基板３２の端部が上下一対のレール２４ａ、２４ｂの間に挿入されることにより、プリント基板３２がガイド及び支持されるようになっている。
【００２５】
図１６は、ガイドレール２４がプリント基板３２の隣接パッケージ連結接点３６と電気的に接触する接点４６を有することを示している。左半分がプリント基板３２がガイドレール２４から分離された状態を示し、右半分がプリント基板３２がガイドレール２４に挿入された状態を示している。ガイドレール２４（のレール２４ａ、２４ｂ）の接点４６は、プリント基板３２のコネクタ３４がバックボード２６のコネクタ３０に嵌合されるプリント基板３２の位置において、プリント基板３２の隣接パッケージ連結接点３６が接点４６と電気的に接触するように設けられる。
【００２６】
このようにして、プリント基板３２はコネクタ３４─３０によって電気的な接続を行うことができるばかりでなく、接点３６─４６によってさらに付加的に電気的な接続を行うことができる。それによって、水平方向に隣接するプリント基板３２同士の接続も容易に行うことができる。
図１７は接点４６をもったガイドレール２４の他の例を示す図である。（Ａ）に示されるように、ガイドレール２４はプラスチックのモールドで作られた上下一対のレール２４ａ、２４ｂと、これらのレールを一体化するばね性金属保持具４８とからなる。ばね性金属保持具４８はねじにより側壁部材１４に固定され、プリント基板３２がレール２４ａ、２４ｂの間に挿入されたときに男性的に保持することができるようになっている。側壁部材１４はランド５０及び導体パターン５０ａを有する。ランド５０はねじを介してばね性金属保持具４８に接続される。従って、この場合にも、（Ｂ）に示されるように、プリント基板３２のコネクタ３４がバックボード２６のコネクタ３０に嵌合されるプリント基板３２の位置において、プリント基板３２の隣接パッケージ連結接点３６が接点４６（ランド５０）と電気的に接触する。
【００２７】
図１８は本発明の他の実施例を示す。電子装置１０は、単一支柱１２と、ガイドレール２４を有する２つの側板１４と、支柱１２に取り付けられたバックボード２６と、バックボード２６のコネクタ３０に接続されるプリント基板３２と、装置の外周を包むカバー１６とからなる。支柱１２は箱形中空構造であり、構造内には、複数の空気導入チューブ４０と配線ケーブル４４とが配置される。空気導入チューブ４０の一端４０ａはファン２０の近傍にあってロート状に拡大した開口部となっている。下側のファン２０は横向きに配置されているけれども、支柱１２は実質的に垂直に延び、冷却風は実質的に垂直方向に送られる。空気導入チューブ４０の他端は支柱１２の穴１８から冷却空間４２に延びだしている。
【００２８】
バックボード２６は、単一支柱１２にプリント基板３２を保持可能なように取り付けられた長方形のバックボードである。バックボード２６は、箱形形状面に対して４５度の挿抜角度をもつコネクタ３０を実装する。プリント基板３２は、バックボード２６との嵌合位置により装置前面までの基板長さをもつ機能パッケージであり、バックボード嵌合コネクタ３４を実装する。
【００２９】
ファン２０から導入された冷却空気は集約され、冷却空気通過チューブ４０に分配される。冷却空気は穴１８から延びだすチューブ４０により仕切られた冷却空間４２別に放出される。バックボード２６には、４５度の挿抜角度でプリント基板３２を実装している。これにより、構成される分割された冷却空間４２を冷却空気がカバー１６に向けて外側に流れるため、個別冷却が可能である。
【００３０】
以上の構成により、従来の構成において冷却空気が下段のシェルフから上段のシェルフへ煙突状に吹き上がることによる冷却効果の悪化と、部分的又は局地的な発熱箇所の偏差の問題が解決される。特に、後者の問題に対しては、穴１８及びチューブ４０の位置及び個数を適切に選択することにより、解決可能である。また、チューブ４０は特に発熱の大きいＬＳＩの近くまで延長してそのＬＳＩを集中的に冷却することもできる。
【００３１】
こうして、運用時に発生する熱は上下のプリント基板の間隙を所定の勾配に沿って装置外部上方に向かって伝播し、装置のカバーの排熱スリットより装置外部に個別に排出される。
また、筐体は単一の支柱１２と側壁部材１４とを含むものであり、これによって全体として簡単な構造を実現することができる。
【００３２】
また、中空支柱を空気通路とし、その表面の穴１８を吹き出し口とすることもできる。この穴１８より、分割された冷却空間別に冷却空気が分配される。冷却空間毎の穴の数はそれぞれ適切に設定する。なお、ファン２０は装置の頂部及び底部に配置されるとは限らない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却効果に優れ、且つ簡単な構造の電子装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の電子装置を示す斜視図である。
【図２】図１のプリント基板の平面図である。
【図３】図１の電子装置の平面断面図である。
【図４】図１の支柱の側面図及び断面図図である。
【図５】図１の支柱及び側壁部材を示す側面図である。
【図６】図１の支柱及びプリント基板を示す側面図である。
【図７】図１の支柱及びプリント基板を示す断面図である。
【図８】図１の支柱及びバックボードを示す側面図である。
【図９】図８のバックボード及びその支持具を示す斜視図である。
【図１０】図１の支柱及びバックボード及びチューブを示す斜視図である。
【図１１】図１０のコネクタを示す斜視図である。
【図１２】図１のファン及びチューブの一端を示す側面図である。
【図１３】ファンを示す平面図である。
【図１４】ブァンのフィンガード３８を示す平面図である。
【図１５】プリント基板を側壁部材のガイドレールに挿入するところを示す斜視図である。
【図１６】プリント基板の側部の接点及び側壁部材の接点を示す斜視図である。
【図１７】側壁部材のガイドレールに設けた接点の例を示す斜視図である。
【図１８】本発明の他の実施例を示す図である。
【図１９】従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１０…電子装置
１２…支柱
１４…側壁部材
１６…カバー
１８…穴
２０…ファン
２２…留め具
２４…ガイドレール
２６…バックボード
２８…支持具
３０…コネクタ
３２…プリント基板
３４…コネクタ
３６…接点
３８…フィンガード
４０…チューブ
４２…冷却空間
４４…電気配線
４６…接点
４８…保持具
５０…ランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003963551.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003963551.tif 000010
【図１０】
0003963551.tif 000011
【図１１】
0003963551.tif 000012
【図１２】
0003963551.tif 000013
【図１３】
0003963551.tif 000014
【図１４】
0003963551.tif 000015
【図１５】
0003963551.tif 000016
【図１６】
0003963551.tif 000017
【図１７】
0003963551.tif 000018
【図１８】
0003963551.tif 000019
【図１９】
0003963551.tif 000020