JP2007310458A - 電源ユニット、及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気の排出口の近傍に物を置くことが可能な電源ユニットを提供する。
【解決手段】電源ユニット１２０内に取り込まれた空気は、電源ユニット本体３００のファン３０１によってその本体３００内に送風され、穴３０２から排出される。排出された空気は、カバー部材３１０、３３０間に送られる。その間に送られた空気は、それらによって形成された経路に導かれる形で流れの向きを上方に変え、上方に存在する隙間３４１から上方に向かって排出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、情報処理装置に供給すべき電流を供給するためにその情報処理装置とは別に用意された電源ユニットに関する。

電子機器では、電力の消費により発熱する。そのため、発熱量が無視できない電子機器では、熱対策（冷却）を考慮した設計が行われるのが普通である。人が触れることを想定した電子機器では、人が熱いと感じない程度に温度上昇を抑えることが重要視される。

発熱量が比較的に小さい電子機器では普通、空気により冷却する空冷法が採用される。これは、液体により冷却する液冷法を採用した場合と比較して、部品点数を抑えられる、構成が簡単である、といった利点があるからである。

空冷法は、空気の密度差によって生じる対流を利用する自然対流冷却法と、ブロアやファンなどの送風機を用いてその対流を強制的に生じさせる強制対流冷却法と、に大別される。高性能化に伴う発熱量の増加により、最近では強制対流法が採用されるケースが増えている。

情報処理装置、例えばＰＯＳ（Point Of Sales）端末装置のように、他の機器と接続して利用されることを想定したものがある。そのＰＯＳ端末装置では、接続を想定するオプション機器にも電流を供給できるようにする必要がある。そのため、動作用の電流を発生させる電源ユニットは大型になり、その発熱量は比較的大きい。このことから、ＰＯＳ端末装置として利用可能な情報処理装置のなかには、電源ユニットを別にして、情報処理装置自体の発熱量を抑えたものがある。

空冷式では、冷却に用いる空気を内部に取り込むための穴（取込口）、及び内部の空気を外部に排出するための穴（排出口）をそれぞれ設けた筐体が採用される。埃や塵等はショートの原因となる。このことから、自然対流冷却法、及び強制対流冷却法の何れを採用した場合にも、特許文献１、及び２に記載されているように、筐体の側面に排出口を設けるのが普通である。それにより、内部に埃や塵が溜まり難いようにしている。

筐体の側面に排出口を設けることにより、熱伝達によって温められた空気は側面からその交差方向に向けて排出される。そのため、側面の近傍に空気の流れを妨げる大きな物を置くと、空気の排出効率が低下し、その低下に伴う冷却効率の低下によって温度上昇を招く。それにより、排出口の近傍には大きな物を置くことはできず、設置上の制約は大きい。このことから、より効率的にスペースを利用できるようにするためには、その制約を緩和させることが重要であると考えられる。
特開平６−１３７７５号公報 特開２００３−８６９８３号公報 実開平５−５５２６４号公報 特開平８−２５８６３１号公報

本発明は、空気の排出口の近傍に物を置くことが可能な電源ユニットを提供することを目的とする。

本発明の電源ユニットは、情報処理装置、例えばＰＯＳ端末装置として利用可能な情報処理装置に供給すべき電流を供給するためにその情報処理装置とは別に用意されたものであり、電流を発生させる一つ以上の電源回路、及び該電源回路を冷却するための空気の流れを強制的に発生させる送風手段を備えた電源ユニット本体と、電源ユニット本体を覆い、送風手段により流れを発生させる空気を取り込むための取込口、該送風手段によって該電源ユニット本体から排出される空気の流れの向きを上方に変えて導く経路、及び該経路に沿って流れる空気を外部に排出するための排出口、が形成されているカバーと、を具備する。

なお、上記カバーは複数の部品により構成され、経路、及び排出口は、少なくとも２つの部材間にスペースを設けることにより形成させている、ことが望ましい。その少なくとも２つの部品の内の一つは、スペースにより形成した排出口を利用して取り外す構成である、ことが望ましい。そのカバーは、情報処理装置と接続させるケーブルを通すスペースを有する構成である、ことが望ましい。

本発明の電源ユニットの冷却方法は、ＰＯＳ端末装置として利用可能な情報処理装置に供給すべき電流を供給するためにその情報処理装置とは別に用意された電源ユニットの冷却を行う方法であって、電流を発生させる一つ以上の電源回路、及び該電源回路を冷却するための空気の流れを強制的に発生させる送風手段を備えた電源ユニット本体を用意し、電源ユニット本体を覆うカバーを用意し、カバーにより、送風手段により流れを発生させる空気の取り込み、該送風手段によって該電源ユニット本体を通過した空気を外部に排出させる向き、及び該排出させる位置を管理して冷却を行わせる。

本発明では、電流を発生させる一つ以上の電源回路、及び該電源回路を冷却するための空気の流れを強制的に発生させる送風手段を備えた電源ユニット本体をカバーで覆い、そのカバーとしては、送風手段により流れを発生させる空気を取り込むための取込口、その送風手段によって電源ユニット本体から排出される空気の流れの向きを上方に変えて導く経路、及びその経路に沿って流れる空気を外部に排出するための排出口、を形成させたものを採用する。

そのようなカバーを採用することにより、送風手段により流れを発生させる空気の取り込み、その送風手段によって電源ユニット本体を通過した空気を外部に排出させる向き、及びその排出させる位置をそのカバーにより管理した冷却を行わせることができる。それにより、電源ユニット、或いはそれを置く場所にとって望ましい形で空気の排出を行わせることができるようになる。排出口から侵入する埃や塵等の影響は、空気の流れの向きを変える経路によって回避、或いは低減させることができる。電源ユニット本体に侵入しないように、或いは侵入するのが困難なようにすることができる。これらのことから、空気の排出口の近傍に物を置くことが可能な電源ユニットを容易に実現させることができる。そのような電源ユニットを実現させることにより、電源ユニットを置く場所はより効率的にそのスペースを利用できるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による電源ユニットを用いて構築されたＰＯＳシステムの外観を示す斜視図である。同図（ａ）は正面側からの斜視図、同図（ｂ）は背面側からの斜視図である。

その電源ユニット１２０は、ＰＯＳ端末装置として利用可能な情報処理装置１１０に供給すべき電流を供給するためのものであり、その情報処理装置１１０とは別の装置として実現されている。図１において、１２１は情報処理装置１１０を電源ユニット１２０に取り付けるための取付部であり、１３０は客（カスタマー）に伝達すべき情報表示用のカスタマーディスプレイである。電源ユニット１２０は、情報処理装置１１０の他に、そのようなカスタマーディスプレイ１３０も取り付け可能となっている。

上記正面側とは、情報処理装置１１０が取り付けられる側である。背面側はその反対側である。電源ユニット１２０には、それを安定的に置けるように、底の面積が広い支持台１２２が取り付けられている。それにより電源ユニット１２０は、水平か、ほぼ水平な面上に支持台１２２の底を接触させるように置いて使用することを想定したものとなっている。以降、特に断らない限り、そのように想定の使用状態を前提とした説明を行うこととする。

上記情報処理装置（以降「ＰＯＳ端末」と記す）１１０は、表示装置１１０、及びその全面に配置されたタッチパネル１１２を備えた平板状のものである。そのＰＯＳ端末１１０には、図２に示すように、オプション機器として、図１に示すカスタマーディスプレイ１３０の他に、スキャナ２２０、ドロア２３０、レシートプリンタ２４０、及びカードリーダ２５０が接続可能となっている。それにより、上記ＰＯＳシステムは、それらのオプション機器のなかで必要とするものをＰＯＳ端末１１０に接続することで構築されている。通常、電源ユニット１２０は、ドロア２３０の上に置かれる。

オプション機器と接続するためのインターフェースは何れも、図５に示すように、表示装置１１０の下方に配置されている。それによりオプション機器の接続は、それらを接続させるケーブル５０１に付いたコネクタを対応するインターフェースに取り付けることで行われる。

図３は本実施の形態による電源ユニット１２０の透視斜視図、図４はその分解斜視図である。
その電源ユニット１２０は、電源ユニット本体３００をカバーで覆ったものである。図３中の３１０、３２０、及び３３０は、そのカバーを構成するカバー部品である。そのカバーを構成する部品は他に、図７に表記の３５０を付したものがある。カバー部品３３０、及び３５０は、図７に示すように、カバー部品３１０の側面に取り付けられる。電源ユニット本体３００の上面、及び背面を覆うカバー部品３２０もカバー部品３１０に取り付けられる。

電源ユニット本体（以下「本体」と略記）３００には、定められた電圧で電流を供給するための複数の電源回路の他に、各電源回路を冷却するための送風機としてファン３０１が搭載されている。そのファン３０１は本体３００の端に取り付けられており、その端からファン３０１によってカバー部材３２０と支持台１２２の隙間付近よりカバー部材３２０の内部に取り込まれた空気は、本体３００の端部に設けた穴３０２から排出するようになっている。図３中の３０３は、コンセント等の外部電源から電流を入力するためのコードである。本体３００は、停電時でも動作可能とするためのバッテリを搭載可能となっている。

カバー部材３１０には、図４に示すように、本体３００の穴３０２の位置、及びその形状に合わせて穴３１１が形成されている。その穴３１１が形成された側面に取り付けられるカバー部材３３０には、その下方に二つの突起３３１が形成され、その上方には突出部３３４を有する二つの突起３３３が形成されている。穴３１１が形成された側面側には、それらの突起３３１、３３３を挿入可能な穴が設けられている。それにより、カバー部材３３０のカバー部材３１０への取り付けは、二つの突起３３１をそれぞれ対応する穴に挿入し、それらの突起３３１を軸にカバー部材３３０を回転させるようにして二つの突起３３３をそれぞれ対応する穴に挿入することで行うようになっている。

カバー部材３２０には穴が形成されている。図４中の３２１は、その穴を塞いでいる部材である。カスタマーディスプレイ１３０は、その部材３２１を取り外して取り付けるようになっている。

カバー部材３１０の穴３１１の上方を除く周囲には、凸部３１２、３１３を含む凸部が形成されている。その穴３１１が形成された側面に取り付けるカバー部材３３０にも凸部３３２を含む凸部が形成されている。それらの凸部、特に凸部３３２は、カバー部材３１０、３３０間の相対的な位置関係を常に適切なものに維持させるために形成している。これらは、カバー部材３５０でも同様である。

図８は、図７に示す部分Ｃの拡大図である。ここで図８を参照して、カバー部材３１０、３３０間の相対的な位置関係を常に適切なものに維持できる理由について具体的に説明する。

その部分Ｃは、カバー部材３５０を取り付ける側面の上方に設けられた穴３１４の内側周辺部分である。カバー部材３３０とカバー部材３５０は、基本的に同じ構成であり、取り付け方法も基本的に同じである。このことから、部分Ｃの拡大図では便宜的に図４に示す符号を付し、カバー部材３５０をカバー部材３３０と想定して説明する。

突起３３３の先端に形成された突出部３３４のカバー部材３３０側は、図８に示すように、カバー部材３１０の内側の面と平行、或いはほぼ平行な面となっている。カバー部材３３０は、二つの突出部３３４間の間隔が、カバー３１０に設けた二つの穴３１４の間隔より狭くなるように製作されている。それにより、突出部３３４を穴３１４に挿入すると、突起３３３は突出部３３４を穴３１４の内側に向けて（ここでは他方の突起３３３に向けて）自動的に移動させる。その移動により、図８に示す状態に移行することになる。その移行を可能とするために、カバー部材３３０（３５０）は弾性力を有する部材、例えば合成樹脂により製作している。

図８に示す状態では、突出部３３４の内側の面がカバー部材３１０と噛み合った形となっている。そのため、カバー部材３１０から離すように引いても突出部３３４は穴３１４から抜くことはできず、カバー部材３３０は取り外せない。それにより、関係者以外の者がカバー部材３３０を簡単に取り外せないようにさせている。

突出部３３４によって、カバー部材３３０をカバー部材３１０から離れる方向での間隔は制限される。突出部３３４がカバー部材３１０に当たると、それ以上、カバー部材３３０を離すことはできなくなる。しかし、突出部３３４では、それを更に奥に挿入する方向での間隔を制限することはできない。そのために凸部３３２は、その挿入する方向での間隔を制限するために形成している。そのようにして、突出部３３４、及び凸部３３２により、カバー部材３３０を動かせる範囲を狭く限定している。このため、カバー部材３１０、３３０間の相対的な位置関係も常に適切なものに維持することができる。

上記穴３１４は、図８に示すようにＴ字型をしている。図８は上記穴３１４と突出部３３４とが嵌合した状態を示す図である。この上記穴３１４の空いているＴ字の縦線部分である挿入穴３１４ａから挿入可能な板状の部材（以降「解除用部材」と呼ぶ）により突出部３３４を外側である図８中の矢印A方向に移動（退避）できるようにするためである。そのように突出部３３４を上記矢印A方向に移動させることで、突出部３３４と穴３１４との嵌合が外れ、突出部３３４を上記穴３１４から抜くことができるようになる。参考技術文献としては、特許文献３、及び４が挙げられる。

カバー部材３１０とカバー部材３３０の間には、図３に示すように、上部に排気用に隙間３４１が空いている。上記解除用部材を穴３１４に対して水平方向に、その隙間３４１から穴３１４に挿入させ、突出部３３４と穴３１４との嵌合を外すことができ、これにより、カバーの表側に組み立て用の仕様が視認し難くなるようにしつつ、カバー部材３３０の取り外しを迅速に行えるようにさせている。これにより、電源に接続するコード３０３の装着、交換を容易に行うことができる。

本体３００の穴３０２から排出された空気は、穴３１１を介してカバー部材３１０、３３０間に流れる。カバー部材３１０、３３０間の相対的な位置関係を常に適切なものに維持するのは、その空気の外部への排出を常に適切に行えるようにすることも理由である。穴３１１の上方を除く周囲に凸部３１２、３１３を含む凸部を形成させたカバー部材３１０、及び凸部３３２を形成させたカバー部材３３０により、本体３００から排出された空気の流れの向きを上方に変えて導く経路、及びその空気の排出口となる隙間３４１を実現させている。

その経路によって空気の流れの向きを上方に変えているため、隙間３４１からも上方に向かって空気は排出される。上方に向けて空気を排出させることから、隙間３４１から空気を横方向に排出する場合と異なり、カバー部材３３０の側面に物を置く、或いは、カバー部材３３０を壁等に接触させた状態で、装置を設置することが可能である。また、同様にカバー部材３２０の後方部分に物を置くができ、あるいは、カバー部材の後方部分を壁等に接触させ、設置することが可能になる。それにより、物を置けるスペースおよび装置を設置するスペースがより効率的に利用できるようになる。

電源ユニット１２０の使用時には、隙間３４１から空気が排出されるために、その隙間３４１から埃や塵等が内部に入り込む可能性は回避される。未使用時には、埃や塵等が隙間３４１から入る可能性はあるが、本体３００はカバー部材３１０、３３０間で形成される経路から水平方向上、奥側に位置しているため、本体３００内部まで入り込む可能性は小さい。たとえ埃や塵等が入り込んだとしても、使用時にファン３０１によって強制的に流れを生じさせる空気によって全て、或いは殆どは外部に排出される。長い間、使用しないことは稀なのが実情である。このようなことから事実上、埃や塵等の影響は確実に回避させることができる。

二つの異なるカバー部品３１０、３３０によって形成させた経路、及び排出口（隙間３４１）は、一つ以上の専用の部品（以下、便宜的に「専用部品」と呼ぶ）によって実現させることができる。しかし、専用部品を用意する場合、複雑な形状の経路ではその製作が困難となり、複数の専用部品を用意しなければならなくなる。また、専用部品を取り付ける部品が必要であり、その部品は専用部品を取り付けられるようにする必要がある。このようなことから、部品点数の増大を招き、製造コストが上昇してしまう。

これに対し、二つの異なるカバー部材３１０、３３０によって経路、及び排出口を形成させるようにした場合には、それらは別々に製作することから、複雑な形状の経路でも容易に対応が可能である。それら以外の部品について考慮する必要性は基本的に無い。これらのことから、専用部品を用意する場合と比較して、部品点数をより抑えることができる。部品点数を抑えることにより、製造コストもより抑えることができる。

図２、或いは図５に示すように、ＰＯＳ端末１１０には複数のオプション機器を接続することができる。接続するオプション機器の数が多くなるほど、ケーブル５０１を通すためのスペースが必要になって、物を置けるスペースの効率的な利用が阻害される。このことから、本実施の形態では、ケーブル５０１を通すスペースを電源ユニット１２０内に持たせている。そのケーブル５０１は、図６に示すように、取付部１２１〜カバー部材３２０の背面側下方間、内部に収納できるようにしている。その収納は、図７に示すように、本体３００のケースに沿ってケーブル５０１を通す形で行うようにさせている。それにより、電源ユニット１２０の正面側にあるスペースを殆ど使うことなく、その背面側にあるスペースを利用してケーブル５０１によるオプション機器との接続を行えるようにさせている。背面側にあるスペースを積極的に利用させるようにするのは、そのスペースはＰＯＳ端末１１０や電源ユニット１２０によって物を置く場所としては不適切であることが多いためである。言い換えれば、背面側にあるスペースを積極的に利用させることにより、物を置けるスペースをより有効に利用できるようになるためである。

なお、本実施の形態では、本体３００の穴３０２から排出された空気を上方に導くようにしているが、複数の方向に導くようにしても良い。例えば下方にも導くようにしても良い。しかし、空気を導く方向は、ファン３０１により流れを強制的に発生させる空気を取り込むための取込口の位置を考慮して決定する必要がある。

本実施の形態では、図６に示すカバー部材３１０の底部３１４に取込口を設けている。底部３１４に取込口を設けた場合、空気を下方に向けて排出させると、排出させた空気が取込口から取り込まれ易くなる。そのような空気が取り込まれることで、取り込まれる空気全体の温度は上昇し、冷却効率は低下する。取込口の位置を考慮する必要があるのはこのためである。

電源ユニット１２０内部に取り込まれた空気は、ファン３０１により本体３００内部を通って穴３０２から排出された後、直ちにカバー部材３１０、３３０間に送られるようになっているが、内部に取り込まれてから外部に排出されるまでの経路はそれに限定されるものではない。用意する本体３００の構成や形状などを考慮して適宜、決定して良いものである。また、空冷法としては、自然対流冷却法を採用しても良い。

本実施の形態による電源ユニットを用いて構築されたＰＯＳシステムの外観を示す斜視図である。 構築可能なＰＯＳシステムの構成を説明する図である。 本実施の形態による電源ユニット１２０の透視斜視図である。 本実施の形態による電源ユニット１２０の分解斜視図である。 ＰＯＳ端末装置として利用可能な情報処理装置１１０にオプション機器を接続する方法を説明する図である。 本実施の形態による電源ユニット１２０内部に用意されたケーブル５０１収納用の空間を説明する図である。 カバー部材３２０を取り外した状態の電源ユニット１２０の斜視図である。 図７に示す部分Ｃの拡大図である。

符号の説明

１１０ 情報処理装置（ＰＯＳ端末装置）
１２０ 電源ユニット
１２１ 取付部
３００ 電源ユニット本体
３０１ ファン
３０２、３１１、３１４ 穴
３１０、３２０、３３０、３５０ カバー部材
３１２、３１３、３３２ 凸部
３３１、３３３ 突起
３３４ 突出部
５０１ ケーブル

Claims (5)

1. 情報処理装置に供給すべき電流を供給するために該情報処理装置とは別に用意された電源ユニットにおいて、
   前記電流を発生させる一つ以上の電源回路、及び該電源回路を冷却するための空気の流れを強制的に発生させる送風手段を備えた電源ユニット本体と、
   前記電源ユニット本体を覆い、前記送風手段により流れを発生させる空気を取り込むための取込口、該送風手段によって該電源ユニット本体から排出される空気の流れの向きを上方に変えて導く経路、及び該経路に沿って流れる空気を外部に排出するための排出口、が形成されているカバーと、
   を具備することを特徴とする電源ユニット。
2. 前記カバーは複数の部品により構成され、前記経路、及び前記排出口は、少なくとも２つの部材間にスペースを設けることにより形成させている、
   ことを特徴とする請求項１記載の電源ユニット。
3. 前記少なくとも２つの部品の内の一つは、前記スペースにより形成した排出口を利用して取り外す構成である、
   ことを特徴とする請求項２記載の電源ユニット。
4. 前記カバーは、前記データ処理装置と接続させるケーブルを通すスペースを有する構成である、
   ことを特徴とする請求項１記載の電源ユニット。
5. 情報処理装置に供給すべき電流を供給するために該情報処理装置とは別に用意された電源ユニットの冷却を行う方法であって、
   前記電流を発生させる一つ以上の電源回路、及び該電源回路を冷却するための空気の流れを強制的に発生させる送風手段を備えた電源ユニット本体を用意し、
   前記電源ユニット本体を覆うカバーを用意し、
   前記カバーにより、前記送風手段により流れを発生させる空気の取り込み、該送風手段によって該電源ユニット本体を通過した空気を外部に排出させる向き、及び該排出させる位置を管理して前記冷却を行わせる、
   ことを特徴とする電源ユニットの冷却方法。