JP2006301815A - 情報処理装置および情報処理装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板実装の設計自由度を損なわずに、情報処理装置の筐体内から確実に熱い空気を外部に排出するＣＰＵなどの発熱部の冷却機構を備えた情報処理装置を提供する。
【解決手段】 筐体と、該筐体内で熱を発生するＣＰＵなどの発熱部と、該発熱部を冷却する冷却ユニットと、該冷却ユニットの一部に空気流を供給するファンなどの空気流供給部材と、該空気流供給部材に供給する空気の流れを規制するダクトなどの空気流規制部材とを備え、前記空気流規制部材と前記空気流供給部材と前記冷却ユニットの一部は直列に配置され、前記筐体の一の面には前記空気流規制部材に空気を吸気する吸気部を設け、前記筐体の一の面の対面には、前記冷却ユニットの一部からの空気を排出する排出部を設けている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）などの発熱部に対する冷却機構を備えた情報処理装置に関する。

現在、インターネットの普及やＣＰＵなどの性能の向上に伴い、パーソナルコンピュータや専用のコンピュータを使用して画像処理や動画処理といったＣＰＵに負荷がかかる処理を行うことが多くなった。ＣＰＵの性能は日に日に進化しているとはいえ、ＣＰＵに負荷をかける処理を続けて行う場合、ＣＰＵが発熱して高温状態になってしまい、ＣＰＵの性能が落ちてしまうという問題がある。
このような問題を解決する一手段として特開２００３−１０８２６９公報では、ライザーボードおよびライザーブラケットから構成される領域分離部材によりパーソナルコンピュータ本体を高温領域と低温領域とに分離し、高温空間にはＣＰＵ冷却ファン、追加のファン、低温空間には電源装置ファンを適用して電子部品の冷却を行っている。
特開２００３−１０８２６９公報

しかしながら、特開２００３−１０８２６９公報では、ＳＭＴ基板に電子部品を実装する際のレイアウトに制約ができてしまい、基板実装設計の自由度が損なわれてしまう。また、ＣＰＵ冷却ファンによって分散される熱い空気がいかにしてコンピュータ外部に排出されるのかわからない。
以上の問題点に対して、本発明は、基板実装の設計自由度を損なわずに、情報処理装置の筐体内から確実に熱い空気を外部に排出するＣＰＵなどの発熱部の冷却機構を備えた情報処理装置を提供する。

筐体と、該筐体内で熱を発生するＣＰＵなどの発熱部と、該発熱部を冷却する冷却ユニットと、該冷却ユニットの一部に空気流を供給するファンなどの空気流供給部材と、該空気流供給部材に供給する空気の流れを規制するダクトなどの空気流規制部材とを備え、前記空気流規制部材と前記空気流供給部材と前記冷却ユニットの一部は直列に配置され、前記筐体の一の面には前記空気流規制部材に空気を吸気する吸気部を設け、前記筐体の一の面の対面には、前記冷却ユニットの一部からの空気を排出する排出部を設けている。

基板実装の設計自由度を損なわずに、発熱部を冷却するとともに情報処理装置の筐体内から確実に熱い空気を外部に排出することができる。

図１は、本発明を実施するための一実施形態である情報処理装置１の外観図である。
この情報処理装置１は、筐体の一部を構成する上部カバー２、筐体内を冷却するためのファンを取り付けるためのファン取り付け部３を有している。
情報処理装置１の前面カバー４には、多数の吸気孔を有する第１の吸気部１０と第２の吸気部８が設けられている。なお、これらの吸気部の裏面には、異物を筐体内に吸い込まないにフィルターが設けられている。情報処理装置１はさらに、５インチのリムーバブルバッテリーユニット５、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子６、７、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ９、５インチの光ディスクドライブ１１、１２、電源スイッチ１３が設けられている。
図２は、図１の情報処理装置１から上部カバー２および前面カバー４を取り外したもので、筐体内部を説明するための図である。図２中、図１と同じ符号をつけたものは図１と同様のものであるので、これらについては説明を省略する。
この情報処理装置１（１００）は、３．５インチのハードディスクドライブ１５、１６を備えている。また、ＣＰＵやメモリなどを搭載したマザーボード１７が筐体の側面に沿って設置されている。また、汎用のＡＴＸ仕様の電源ユニット２３を有しており、この電源ユニットにも不図示のファンを有する。さらに、マザーボードの拡張スロットに拡張カードを差す場合の拡張カード押さえ２２を有する。なお、ファン取り付け部３には、サイズ８０ｍｍのファン、たとえば、日本電産製：製品コードＤ０８Ａ（不図示）が取り付けられることとなる。
図１において説明した第２の吸気部８から取り込まれる空気は、第２の格子１４を介して装置内部に吸気される。そして、装置内部の各電気機器・電子機器で温められてファン取り付け部３のファンおよび電源ユニット２３が有するファンから排気される。これにより、主として各種ドライブ９、１１、１２、１５、１６やバッテリユニット５、マザーボード１７に搭載された電子機器、電源ユニット２３で発生する熱を外部に放出することができる。なお、ＣＰＵで発生した熱の一部もこのファン取り付け部３のファンおよび電源ユニット２３で外部に放出されることになる。
情報処理装置１は、さらに図１において説明した第１の吸気部１０で吸気し、第１の格子１５を通過した空気を通す空気流を規制する部材としてのダクト１８、空気流を冷却ユニットに供給する部材としてのＣＰＵ冷却用のファン２０、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１を備えている。ダクト１８は板金により作られており、中は空洞となっている。ＣＰＵ冷却用のファン２０は、サイズが９２ｍｍのファン、例えば、三洋電機製：製品コード９Ａ０９１２Ｆ４０２を用いる。なお、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１は、情報処理装置１の筐体背面に、あるいは筐体背面の近傍に設置されており、筐体背面にはＣＰＵ冷却ユニット固定部２１が設置される箇所にあわせてＣＰＵ冷却ユニット固定部２１を通過した空気を外部に放出するための複数の孔があいている。

次に図３を用いて、ＣＰＵ冷却ユニットについて説明を行う。図３は、本実施の形態のＣＰＵ冷却ユニットを示す。図３においてアルミ製のフィン２４は、サイズが９５ｍｍ×５０ｍｍで１枚の厚みが０．３ｍｍのアルミ板を４７枚使用している。フィン２４は、ＣＰＵ冷却用ファン２０により冷却されることになる。４本のヒートパイプ２５は、銅製であり、内部に水が入っている。これがアルミ製の受熱部２６およびフィン２４内に貫通している。受熱部２６は、不図示のＣＰＵから熱を受ける部分である。受熱部２６で受けた熱は、ヒートパイプ２５を温め、ヒートパイプ内の水を蒸発させる。ヒートパイプ２５内の水蒸気は、フィン２４で冷やされ、再び受熱部２６に戻る。また、ヒートパイプ２５を伝わる熱もフィン２４に伝わる。このようにして、ＣＰＵで発生した熱をうまく放熱している。
図４は、ダクト１８の端部を示している。ダクト１８において側の端部下側には、切欠き部１８Ａを有している。この切欠き部１８Ａを設けたことにより、ダクト１８の情報処理装置１への組み付けが容易となる。すなわち、まず、ＣＰＵ冷却用のファン２０およびＣＰＵ冷却ユニット固定部２１を装置１に設置する。その後に、ダクト１８を第１の格子１９側を支点として回動すれば、切欠き部１８Ａがあるので、ＣＰＵ冷却用のファン２０あるいはＣＰＵ冷却ユニット固定部２１に引っかかることなく、ダクト１８を図２に示すような所定の位置に設置することができる。

図５は、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１の外観図である。このＣＰＵ冷却ユニット固定部はＡＢＳ樹脂により作られている。ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１は、内部にＣＰＵ冷却ユニットのフィン２４が装着される。また、ＣＰＵ冷却ファン２０を取り付けるための爪２１Ｂを４箇所に設けている。これらの爪２１ＢにＣＰＵ冷却ファン２０を引っ掛けることにより、ＣＰＵ冷却ファン２０は、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１に装着される。ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１はさらに、受け部２１Ａを有している。これは、上記ダクト１８の切欠き部１８Ａから情報処理装置１内部であってダクト１８以外から温かい空気がダクト１８あるいはＣＰＵ冷却ファン２０に混入するのを防ぐため、切欠き部１８Ａの蓋の役割を果たしている。
すなわち、第１の吸気部１０から吸気された空気は第１の格子１９を介してダクト１８を通り、ＣＰＵ冷却用のファン２０およびＣＰＵ冷却ユニット固定部２１（この部分で間接的にＣＰＵの熱を奪うこととなる）に入り、筐体背面から排出される。このように、ダクト１８、ＣＰＵ冷却用のファン２０、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１を直列に配置したので、障害となる空気抵抗も発生せずに、ダクト１８内の空気はファン２０に向かって、スムーズに移動し、効率的にＣＰＵの冷却が可能となる。

情報処理装置１は、次の工程を経て製造される。まず、本実施形態で使用される格子１４、１９などを備えた筐体を用意する。筐体にＣＰＵなどを搭載したマザーボード１７や電源ユニット２３、電源スイッチ１３、ＵＳＢ端子６、７、８０ｍｍの冷却ファンなどの基幹部品を設置する工程を行う。次にリムーバブルバッテリーユニット５、各種ドライブ９、１１、１２、１５、１６を搭載する工程を行う。ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１にＣＰＵ冷却ユニット２４、２５、２６とＣＰＵ冷却用のファン２０を取り付け、これを筐体内に設置する工程を行う。この際、ＣＰＵと受熱部２６を接触させネジ止め固定する。次にダクト１８を上述のとおりに設置する工程を行う。最後に上部カバー２をかぶせて情報処理装置１が完成する。
なお、ダクト１８のかわりに図６に示すような構造のダクトを使用してもよい。図６はダクト１８０、１８１を上から見た平面図である。（Ａ）は、吸気口を大きくし、途中からその後直線状になるように形成したものであり、（Ｂ）は、吸気口を大きくし、徐々に開口を狭めていったものである。このようにすることによって、吸気する空気の量を増加させ、より冷却効果をあげることができる。
また、第２の吸気部８から吸気する空気は、主として各種ドライブ９、１１、１２、１５、１６やバッテリユニット５、マザーボード１７に搭載された電子機器、電源ユニット２３で発生する熱を外部に放出することができ、第１の吸気部から吸気する空気は、ＣＰＵの冷却専用とすることができる。このため、発熱量の比較的小さい電子機器・電気機器については、ファン取り付け部３に設置されるファンおよび電源ユニットに設置されるファンにより、冷却が可能となるとともに他の電子機器と比較して発熱量が大きいＣＰＵを効率的に、集中的に冷却することが可能となる。

さらに、ＣＰＵ冷却ユニット２４、２５、２６とマザーボード１７は別体として構成されるので、マザーボード内の電子機器の実装をＣＰＵとの関係において比較的自由に行うことができる。なお、ヒートパイプ２５内には水などの液体と使用するので、気体が冷やされて液体になったときに適切に受熱部２６に戻す必要があることから、フィン２４は、ＣＰＵより高い位置に配置する必要がある。したがって、ダクト１８、ＣＰＵ冷却用のファン２０、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１は、装置１の上部に配置する構成とした。このようすれば、ＣＰＵが筐体の上部に設置されない限り、ＣＰＵの冷却を効率的に行うことが出来る。なお、ＣＰＵを筐体の下部に配置するようであれば、ダクト１８、ＣＰＵ冷却用のファン２０、ＣＰＵ冷却ユニット固定部２１は、下方に配置することができる。
なお、本実施形態では、ダクト１８を通じた空気はＣＰＵを冷却するために使用されている。しかしながら、ＣＰＵのみならず、他に高い熱を発生する機器（例えば、チップセットなど）がある場合には、その機器の冷却にも使用してもよい。この場合、受熱部２６をこの機器にも接するように分割すればよい。または、ＣＰＵと他の発熱体の両方に受熱部２６が接するようにしてもよい。さらに、ＣＰＵがそれほど熱くならない場合には、他の発熱体のみを冷却するものであってもよい。
なお、本実施の形態では、装置１の前面から吸気し、背面から排気を行っているがこれに限られず、装置の一方の側面から吸気し、他方の側面から排気するようにしてもよい。要は、空気の流れを阻害しないように規制し、それにより空気がスムーズに吸排気できるようにすればよい。
なお、本実施の形態では、ダクト１８は板金にて製造しているが、これに限られず、例えば、ＡＢＳ樹脂などであってもよい。なお、ダクト１８のかわりに円筒状のパイプなどでもよい。要は、空気の流れを阻害しないように規制し、それにより空気がスムーズに吸排気できるものであればよい。
なお、本実施の形態では、ＣＰＵ冷却ファン２０は９２ｍｍのものを使用し、装置１全体を冷却する冷却ファンは８０ｍｍのものを使用しているが、これに限られないことはいうまでもない。
なお、本実施の形態では、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ９、リームバブルバッテリー５、光ディスクドライブ１１、１２、ハードディスクドライブ１５、１６を備えているが、これらは任意のものであって、これらの全てを備えていなければならないものではない。

本発明の一実施形態を示す情報処理装置の外観図である。 本発明の一実施形態を示す情報処理装置の筐体内部の外観図である。 本発明の一実施形態で使用されるＣＰＵ冷却ユニットの外観図である。 本発明の一実施形態で使用されるダクトの切欠き部を示す図である。 本発明の一実施形態で使用されるＣＰＵ冷却ユニット固定部の外観図である。 本発明の一実施形態で使用されるダクトの他の例を示す図である。

符号の説明

１ 情報処理装置、２ 上部カバー、３ ファン取り付け部、４ 前面カバー、５ リムーバブルバッテリーユニット、６、７ ＵＳＢ端子、８ 第２の吸気部、９ フロッピー（登録商標）ディスク、１０ 第１の吸気部、１１、１２ 光ディスクドライブ、１３ 電源スイッチ、１４ 第２の格子、１５、１６ ハードディスクドライブ、１７ マザーボード、１８、１８０、１８１ ダクト、１８Ａ 切欠き部、１９ 第１の格子、２０ ＣＰＵ冷却ファン、２１ ＣＰＵ冷却ユニット固定部、２１Ａ 受け部、２１Ｂ 爪、２２ 拡張カードおさえ、２３ 電源ユニット、２４ フィン、２５ ヒートパイプ、２６ 受熱部

Claims (6)

1. 筐体と、該筐体内で熱を発生する発熱部と、該発熱部を冷却する冷却ユニットと、該冷却ユニットの一部に空気流を供給する空気流供給部材と、該空気流供給部材に供給する空気の流れを規制する空気流規制部材とを備えた情報処理装置であって、
   前記空気流規制部材と前記空気流供給部材と前記冷却ユニットの一部は直列に配置され、
   前記筐体の一の面には前記空気流規制部材に空気を吸気する吸気部を設け、
   前記筐体の一の面の対面には、前記冷却ユニットの一部からの空気を排出する排出部を設けた情報処理装置。
2. 前記筐体に前記吸気部とは異なる第２の吸気部と、前記排出部とは異なる第２の排出部を有し、前記発熱部および前記発熱部以外で発生した熱を筐体外部へ排出する請求項１記載の情報処理装置。
3. 前記空気流規制部材は切欠き部を設け、組み付けの際、前記空気流供給部材または前記冷却ユニットと前記空気流規制部材の底面が接触しないようにした請求項１または２記載の情報処理装置。
4. 前記冷却ユニットの一部を固定する冷却ユニット固定部を設け、該冷却ユニット固定部は、前記切欠き部に対する蓋となる受け部を備えた請求項３記載の情報処理装置。
5. 前記空気流供給部材は、前記吸気部側を前記空気流供給部材側よりも大きくした請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
6. 筐体に発熱部を設置する工程と、
   該発熱部を冷却する冷却ユニットの一部と該冷却ユニットの一部に空気流を供給する空気流供給部材とを、受け部を有する冷却ユニット固定部に設置する工程と、
   前記冷却ユニットの他の一部と前記発熱部を接触させる工程と、
   前記空気流供給部材に供給する空気の流れを規制する、前記冷却ユニット固定部と接する側に所定の切欠き部を有する空気流規制部材を、前記切欠き部を有する側とは反対側を支点に回動させることにより設置する工程と、
   前記冷却ユニット固定部の受け部により前記空気流規制部材の切欠き部に蓋をする工程とを含む情報処理装置の製造方法。
   

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