JP2014089768A - 改善された熱放散特性を有する非周辺処理制御モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】処理制御ユニットの熱放射特性を改善する。
【解決手段】コンピュータ処理制御ユニットのための収納体であって、複数の壁サポートおよび内部にコンピュータ部品を支持するための手段を含む複数の接合センターを有するメインサポートシャーシと、周辺機器およびその他の計算部品を接続するためのサポートとなる背面と、本収納体を冷却するための手段とを備えた。
【選択図】図１４Ｂ

Description

本発明は、コンピュータプロセッサおよび処理システム、コンピュータハウジングおよびコンピュータ収納モジュールに関する。より詳細には、本発明は所有権のある収納モジュール内に構成され、所有権のある電気プリント回路基板構造および所有権のあるデザイン内に存在するその他の電気部品を有する非周辺機器に基づくコンピュータプロセッサおよび処理システムに関する。更に本発明は、コンピュータ収納モジュールのための熱放散および／または冷却手段、および特にコンピュータ収納モジュールの内部から熱を放散させ、内部を冷却するための力学的自動冷却システムに関する。

現代の、または歴史的世界のいずれかにおいて最も影響のある技術の１つとして、コンピュータおよびコンピュータシステムは我々の生活を大幅に変え、技術的な進歩を指数関数的な成長ペースで加速した。コンピュータおよび計算システムは発明を促進し、稲妻のような速度での技術的進歩を可能にし、作業を簡略にし、データを記憶し、蓄積し、世界を接続するだけでなく世界中の実質的にどの業界およびどの国においてもその他の多数の利用するのに不可欠な役割を果たしている。コンピュータは個人、ビジネスおよび政府のいずれにおいても不可欠な道具となった。コンピュータおよび計算システムは発端から大きな革命的な変化を遂げた。今日使用されている小型の強力な最新のシステムは昨年の前の対抗モデルとほとんど比較できないものとなっている。

コンピュータおよび計算システムの処理能力の変化は、指数関数的な成長パターンを呈しているが、これらシステムの物理的かつ構造的な特徴、すなわち処理部品（プリント回路基板、マザーボードなど）のかかる電気部品および周辺部品（ハードドライブ、ＣＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、サウンドカード、ビデオカードなど）を収納するケース、すなわち収納モジュールハウジングは不幸にも限界的な改善に制限されており、設計上の検討事項は、必要とされる機能、作業性および種々の部品の実装および関連する設計の制約によって決められていた。今日のコンピュータおよび計算システムは処理部品およびその他の部品をサポートする、大型の嵩ばる収納モジュールを切り捨てできなかった。

従来のコンピュータシステムおよびそれらの収納モジュール、すなわちデスクトップ、サーバーおよびその他の同様なコンピュータまたは計算システムは、極めて機能的で、極めて有効であるが、いくつかの理由から大きくかつ嵩っている。その理由の１つは、これらは種々の外付けデバイス、例えばモニタ、キーボード、マウスなどを除く、コンピュータシステムを作動するのに必要な部品および周辺デバイスのすべてを含むように設計されていることである。大型でかさばるコンピュータ収納モジュールが普及していることおよび、ゆっくりとしか変化しない一部責任は、処理部品と周辺部品の双方を使用が簡単な、整った１つのパッケージ内にバンドルすることが便利だと認識されていることにある。かかる収納モジュールは設置面積がかなり広く、重く、自ら移動したり、環境に適用することはできない。しかしながら、このようなことを解消しようとすることはほとんどなされず、かかるシステムは一般的なものであり、受け入れられている。例えばサーバーシステムは一般に、特にボックス状の構造体を収納するようになっているあるタイプのエリアまたはスペース、もしくは部屋内に設置され、デスクトップコンピュータはワークステーションのかなりのスペースを占有するが、デスク内ではこれらが存在することは時々隠されるか、または一部のコンピュータはオープン状態のままに残される。これらを置く場所がないからである。

かなりの数の利点が明らかに存在するが、従来のコンピュータおよび計算システムならびにこれらを含む収納モジュールに関連して、固有の、引き起こされたいくつかの問題も存在する。まず第１の理由は、これらはスペースを占め、多数のコードを必要とし、一般に家具およびその他の装飾品にそぐわないので、美的に不快であることである。第２の理由はこれらは騒音を発生し、作動の際に内部に含まれる処理部品および周辺部品から多量の熱を発することである。第３の理由は、ゴミ、ほこり、虫およびその他の異物の発生原因となっていることである。第４の理由は、特に内部部品をクリーンに維持することが困難であることである。第５の理由は、妨害電磁波状のかなりの放射線を発生することである。第６の理由は、環境、すなわち場所に適用することはできず、このことは機能的に一次元的であり、すなわち計算機能しか実行できいことを意味することである。第７の理由は、容易にスケーリングできないことである。このことは、特に余分なスペースまたは不動産を必要とすることなく、大きい処理能力を達成するために多数のコンピュータを共に結合することが困難であることを意味する。第８番目の理由は、現在の部品のサイズおよび数ではシステムの内部から熱を放散するのに強制冷却システム、例えば１つまたは多数のファンが必要であることである。第９番目の理由は、周辺機器に基づくシステムが、必要に応じてユーザーが１つの周辺機器またはすべての周辺機器を交換できるような能力をユーザーに与えることなく、すべての周辺機器を同時に作動させなければならないような周辺機器に基づくシステムを含むことである。第１０番目の理由は、一部の周辺デバイスが交換可能であってもその他の周辺デバイスを交換できないことである。これらの周辺機器、例えばハードディスクドライブは永久的に固定された構造体となっている。

従来のコンピュータおよび計算システムの別の大きな欠点は、種々の環境に容易に適合できないこと、またはスマートなシステムとなるように現在のシステムデバイスなどに容易に設置できないことである。従来のコンピュータはフロアまたはデスクに置かれ、限られた態様でしか作動しない。更に従来のコンピュータは構造体またはデバイス内にインテリジェンスを導入するように、構造体またはデバイス内、またはその一部として統合されるようになってはいない。更に、従来のコンピュータはサポートメンバーとして作動できるような大きな負荷支持能力を有していない。

最後に、従来のコンピュータおよび計算システムの部品の熱を放散するための手段またはこれら部品を冷却するための手段にはいくつかの欠点がある。ほとんどすべてのケースにおいて、熱の放散または冷却はあるタイプの強制冷却システムによって行われている。このことは、一般に内部に１つ以上のブロワーまたはファンを取り付け、例えば収納モジュールの壁内にスリットを形成することによって循環空気を換気する手段を設けることを意味する。現在存在するコンピュータ収納装置のほとんどは、部品を動作させるために許容される温度を保存または維持するために処理装置が設けられている場合に熱を放散し、コンピュータの内部を冷却するために強制冷却システムを使用しなければならない。更に、内部には使用される周辺デバイスのほとんどが設けられているので、収納モジュールはかなり大型となり、比較的大きい空間容積を有する傾向がある。この結果、空気を逃すための方法はないので、処理部品からの放熱は基本的にはこの空間容積内にトラップされる。従って、空気を循環させ、コンピュータが設けられている部屋の温度を望ましくないことに高くする熱を内部から外部の空気へ放散させるために、従来の収納モジュール内にブロワーまたはファンのような種々の機械式装置が組み込まれている。

従って、従来の関連するコンピュータシステムおよび収納装置の適応性、使用性および機能性を拡張できるコンピュータシステムおよびコンピュータ収納装置が求められている。

本明細書に広義に説明する具現化された本発明によれば、本発明は、（ａ）複数の壁サポートおよび内部にコンピュータ部品を支持するための手段を含む複数の接合センターを有するメインサポートシャーシと、（ｂ）周辺機器およびその他の計算部品を接続するためのサポートとなるダイナミックな背面と、（ｃ）本収納体を冷却するための手段とを備えた、コンピュータ処理制御ユニットのための収納体を特徴する。

本発明は、ユニークなコンピュータ処理システムおよび特にユニークな熱放散機能を有する、所有権のある非周辺処理制御ユニットも特徴とする。好ましい実施例では、この所有権のある処理制御ユニットは、（ａ）複数の壁サポートおよび内部にコンピュータ部品を支持するための手段を含む複数の接合センターを有するメインサポートシャーシ、周辺機器およびその他の計算部品を接続するためのサポートとなるダイナミックな背面および本収納体を冷却するための手段を備えた収納モジュールと、（ｂ）前記収納モジュールの前記接合センターに配置された１つ以上のコンピュータ処理部品と、（ｃ）前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための手段とを備える。

好ましい実施例では、所有権のある非周辺コンピュータ処理システムおよび特に収納モジュールは、処理制御ユニットに強度および耐久性を提供するよう実質的にキューブ（立方）形状となっている。更に収納モジュールはケースが更に熱を伝えることができ、ケースが必要に応じて帯電でき、かつ処理制御ユニットから生じる電磁妨害放射を低減するようなアルミ金属組成を有することが好ましい。

好ましい実施例では、収納モジュールは第１、第２および第３サイド壁サポートを有するメインサポートシャーシと、前記メインサポートシャーシに取り外し自在に結合され、エンドプレートの各々が複数の換気ポートを有する第１および第２エンドプレートと、
前記メインサポートシャーシに取り外し自在に結合されたダイナミックな背面と、
前記収納モジュール内に取り外し自在に固定された層状（すなわち３基板）電気プリント回路基板構造とを備える。収納モジュールは前記壁サポートにそれぞれ取り外し自在に結合した第１、第２および第３インサート部材も備え、これらインサート部材は処理制御ユニットに機能的能力および美的能力の双方を提供している。

処理制御ユニットの大きな１つの特徴は、その小型の周辺機器に基づかない形状となっていることである。かかる形状により、処理制御ユニットは従来の関連するコンピュータシステムが達成できなかった多くの機能を達成できる。例えばこの処理制御ユニットは自己の構造上の形状および材料の組成に起因して、負荷支持構造体として使用できるし、また種々の周辺アイテム、例えば収納モジュールに直接取り付けられたコンピュータスクリーンを支持するのにも使用でき、また衝撃負荷を受け入れることもできるし、また極端な環境などにおいても使用できる。処理制御部品を収納する収納モジュールはある構造体内に入れることができ、そのシャーシ形状により支持重量によって構造体の全体の安定性および強度に寄与できる。処理制御ユニットもスーパー構造体の属性および特性をとることができ、この処理制御ユニットはホスト構造体内に入れられ、構造体の物理的属性をとることができる。本発明のシステムがスーパー構造体をとることができることによって、製品を他の業界および／または環境でもユニークに利用できるようになる。また、このことは主に処理制御ユニットの物理的特性によって可能となっている。本発明でそれらについて述べることは不可能であるが、本発明が意図することは、処理制御ユニットは一般にコンピュータで見られる周辺アイテムのすべてを必要とすることなく、処理ユニットとして機能できることである。更にこの処理制御ユニットは害を与えるか否かにかかわらず、想到できる任意の環境内で使用するのに適合できるようになっている。最後に、すべてを包括するものではないが、処理制御ユニットは、家庭、ビジネスおよびその他のセミナー用ワークステーションのための、美的かつ機能的に高められた計算システムを提供するようになっている。

同様な概念では、処理制御ユニットは特定の構造または環境に適合するよう、種々のサイズおよび／または幾何学的形状をとることができる。

この処理制御ユニットは無線ネットワーク規格、例えば８０２.１１ａおよび８０２.１１ｂだけでなく、その他の無線規格、例えばブルートゥース用の許容できる全方向および指向性アンテナとしても使用できる。

本明細書に説明するように、本発明は更に処理制御ユニットを冷却し、このユニットから熱を放散させるためのシステムおよび方法も特徴としている。好ましくは冷却しおよび／または熱を放散させるための手段は、処理制御ユニットの内部部分および処理部品を冷却するのに自然の対流を利用するための方法およびシステムを含む。本発明の一実施例によれば、収納モジュールおよび特にメインサポートシャーシは一連の凹状壁サポートを備える。これら凹状壁サポートは加熱された空気が従う物理的流路を提供するだけでなく、加熱された空気を自然に圧縮し、速度を高め、処理制御ユニットからの加熱された空気の放散を促進するための１つの道も提供する。

作動時に処理制御ユニットの電源がオンにされると、内部に含まれる種々のコンピュータ部品が熱を発生し、放射（すなわち熱排出）し始める。その後、熱排出の自然の放射の結果、コンピュータ部品の近くにある空気が加熱される。この加熱された空気は自然に表面に対して上昇する傾向がある。しかしながら、加熱された空気が収納モジュールの頂部に向かって上方に移動するにつれ、加熱された空気は凹状壁サポートおよびコンピュータ部品を位置決めすることにより生じた、制限された空間またはギャップを通りながら、速度が高められる。この時点において、加熱された空気の自然の圧縮が生じる。この自然の空気の圧縮は加熱された空気内で力を誘導し、その上昇を加速するので、空気が加速されるにつれ、空気は更に収納モジュールの外側コーナーに向き、最終的に収納体内の換気ポートを通して外側に移動される。加熱された空気の通路は収納体の形状によって生じた最も抵抗力の少ない経路である加熱された空気がパージされるにつれ、もともと加熱された空気の容積部があった収納モジュールの底部に空隙が生じる。この結果、換気ポートも介し、収納モジュールの底部に周辺空気が吸引されるので、この空気は収納体から構成的に排出された空気と置き換わる。この周辺空気が吸引されるにつれ、この空気も加熱され、これまで説明した上昇を始める。このような空気流の自然の受動的サイクルおよび円形パターンは処理制御ユニットが作動中に連続的に発生し、収納体内部およびその内部のコンピュータ部品を冷却し、適正な作動を保証するように機能する。このプロセスについては、本発明では自然対流による冷却として説明する。

本発明の処理制御ユニットは従来のコンピュータ収納体からの完全なパラダイムシフトを提供する。基本的には、本発明によって提供されるものは周辺デバイスを含まない処理制御ユニットであり、従って、極めて小型であり、この処理制御ユニットはユニークな冷却および熱放散システムを提供する。所望すれば、この処理制御ユニットは種々の入出力インターフェース接続を使用して処理制御ユニットに電気的に接続された周辺部品を有する通常のコンピュータとして機能できる。しかしながら、処理制御ユニットは従来の関連するコンピュータ収納体が機能できなかった種々の環境、デバイスおよびアセンブリ内にも取り付けできる。このことは、大部分はその耐久性のある構造、小型のサイズ、取り付け可能性およびスケーリングされた処理を可能にする能力に起因するものであり、この場合、全体の計算パワーを増すために１つ以上の処理制御ユニットは一体にプロセス結合される。

添付図面を参照し、次の説明および特許請求の範囲を読めば、本発明の上記およびそれ以外の目的および特徴がより完全に明らかとなろう。従って、これら図面が本発明の１つの代表的な実施例を示しており、従って、発明の範囲を制限するものでないことを理解した後に、添付図面を使用することによって本発明を更に詳細に説明することにする。

本発明の一実施例に係わる組み立てられた状態の非周辺コンピュータ収納体の斜視図である。 本発明の一実施例に係わる組み立てられた状態の非周辺コンピュータ収納体の実質的な正面図である。 本発明の一実施例にかかわる分解された非周辺コンピュータ収納体、および特にメインサポートシャーシの斜視図である。 本発明の一実施例にかかわるメインサポートシャーシだけでなく、インサートおよびバックサポートまたはダイナミックな背面の分解側面図である。 本発明の一実施例にかかわるメインサポートシャーシの端部に結合するようになっているエンドプレートの平面図である。 本発明の一実施例にかかわるメインサポートシャーシのエッジ部分に取り付けられ、および／または結合されるようになっているエンドキャップの平面図である。 種々の部品を非周辺コンピュータに結合するために、上部に１つ以上の入出力ポートおよび電源ポートが設けられたダイナミックな背面を示す。 本発明の一実施例にかかわる非周辺コンピュータ収納体のメインサポートシャーシに結合されるか、またはこの内部に取り付けられる３コンピュータ回路基板構造を示す。 本発明の３コンピュータ回路基板構造のメイン熱放射領域および収納体内部に存在するこれら回路基板から離間する空気流の全体の方向を示す。 ３基板構造および本発明の一実施例にかかわるコンピュータ収納体の内部を冷却するのに使用される、本発明の非周辺コンピュータ収納体の自然対流熱放散特性を示す。 本発明の一実施例にかかわる特定の構造によって定められるコンピュータ収納体を通過する空気の自然の流れを示す。 図１１に示されるような収納体を通過する自然の空気流の別の図を示す。 本発明の一実施例にかかわる収納体の外部へ高温の空気を移動させるのに使用される圧縮理論および収納体内部の空気の存在する２つのセグメント化された容積部を示す。 本発明の処理制御ユニットのモジュラー機能およびかかる２つのユニットの間の熱の放散を示す。 本発明の一実施例にかかわる、本発明の非周辺コンピュータのクラスター特性またはモジュラー特性ならびに機能を示す。

本明細書において、全体を説明し、図面に示す本発明の部品は、種々の異なる配置に配置し、設計できることが容易に理解できよう。従って、図１〜１４Ｂに示されている本発明のシステムおよび方法の実施例の次のより詳細な説明は、特許請求の範囲に記載の発明の範囲を限定するものではなく、本発明の現時点で好ましい実施例を単に示すにすぎない。

以下、図面を参照すれば、本発明の現時点で好ましい実施例について最良に理解できよう。図中、同様な部品は同様な番号で示す。

本発明は、ユニークで、所有権のある非周辺機器に基づく処理制御ユニットおよびこの所有権のある非周辺機器に基づく処理制御ユニット内に種々の回路およびその他のコンピュータ部品を収納し、または具現化するのに利用される収納モジュールを提供するための方法およびシステムに関するものであり、非周辺機器に基づく処理制御ユニットに関連し、本発明は、収納モジュールの戦略的な設計および組み立てに関し、処理制御ユニット内に存在し、機能する処理部品、回路およびその他の部品から生じる、処理制御ユニットからの熱を放散または伝達するためのユニークな方法およびシステムにも関する。

以下、２つの主な説明の章において、本発明の特定の特徴および特性について説明する。第１章および説明の領域は所有権のある非周辺機器に基づく処理制御ユニット、すなわち処理制御ユニットの部品を具現化するようになっている所有権のある収納モジュールまたはハウジングの特定の物理的な特性、特徴、機能、能力および利点に焦点を絞り、これらについて記載するものである。第２章は処理制御ユニット、すなわち熱発生特性および処理制御ユニットのない得からの熱を放散させ、または処理制御ユニットを冷却するのに使用されるユニークなデバイス、システム、設計要素および部品を含む収納モジュールの熱力学について焦点を絞る。

所有権のある収納モジュール
特に図１および２を参照すると、一実施例における本発明の特徴および図面は、斜視図に示された所有権のある非周辺機器、すなわち非周辺機器に基づく処理制御ユニット２（以下、処理制御ユニット２と称す）を示す。最も簡単な形態では、処理制御ユニット２は所有権のある収納モジュール１０（以下収納モジュール１０）のみならず、（図８に示された）所有権のあるプリント回路基板構造も含む。処理制御ユニット２は収納モジュールの特定の計算された設計により、従来の処理ユニットまたは計算機では見られない非並列的なコンピュータ処理上の利点および特徴を提供する。本明細書に説明し、請求の範囲に示した本発明の処理制御ユニットは、従来のコンピュータまたは処理制御ユニットから完全な概念上のシフト、すなわちパラダイムのシフトを提供するものであり、特許請求の範囲に要旨として記載した、下記の明細書の要旨からこのパラダイムのシフトが明らかとなろう。

図１および２は完全に組み立てられた状態にある処理制御ユニット２を示し、ここでは処理制御ユニット２の主な部品の多くが示されている。説明するように、処理制御ユニット２は収納モジュール１０を含み、この収納モジュール自身は図３により完全に示されているような、かなり特徴のあるユニークな支持構造体および幾何学的構造を有する。一実施例および好ましい実施例では、この収納モジュール１０はメインサポートシャーシ１４と、第１インサート６６と、第２インサート７０と、第３インサート７４（図示せず）と、ダイナミックな背面３４（図示せず）と、第１エンドプレート３８と、第２エンドプレート４２（図示せず）と、第１エンドキャップ４６と、第２エンドキャップ５０とを備え、１つ以上の処理部品およびその他のコンピュータ部品、例えばプリント回路基板、処理チップおよびそれらの内部に配置された回路のための密閉されたハウジング、すなわち収納体を提供している。

図３および４はメインサポートシャーシ１４およびこのメインサポートシャーシ１４に取り付けまたは結合されるようになっている収納モジュール１０の部品の一部の実施例を示す。これら部品は図示するように、取り外し自在にメインシャーシ１４に結合され、本明細書に説明するように、処理制御ユニット２のユニークな特徴および機能を可能にするようになっていることが好ましい。メインサポートシャーシ１４は収納モジュール１０および処理制御ユニット２のための第１サポート構造体として働く。その小さい寸法および所有権のある構造によって、従来技術の設計で見られなかった利点が得られている。基本的には、メインサポートシャーシ１４は任意の追加的物理的アタチメント、処理部品およびその他の回路基板部品を含む処理制御ユニット２の部品に対する構造的支持体となるだけでなく、処理制御ユニット２を任意のタイプの環境に適合できるようにすること、例えば任意の公知の構造体またはシステムに組み込みできるようにしたり、クラスター状およびマルチ環境で使用できるようにしている。

特に図面の各々に示されるように、処理制御ユニット２および特に収納モジュール１０は、基本的にはキューブ（立方）状の構造から成り、この構造ではメインサポートシャーシ１４のうちの第１壁サポート１８、第２壁サポート２２および第３壁サポート２６が、取り付けられたときのダイナミックな背面３４と共に収納モジュール１０の４つの側面を構成し、この場合、収納モジュール１０の各コーナーに１つの合体モジュール５４が位置する。

接合センター５４は第１壁サポート１８と、第２壁サポート２２と、第３壁サポート２６とを一体に接合するだけでなく、ベースを提供するように機能し、このベースには下記のエンドプレートを取り付けできる。取り付け受け部９０内へ挿入される取り付け手段を使ってメインサポートシャーシ１４にエンドプレートが結合される。取り付け受け部は図３ではアパーチャとして示されており、使用する取り付け手段の特定のタイプに応じてこのアパーチャにネジ切りしてもいし、しなくてもよい。接合センター５４は更に下記のように処理制御ユニット２内に存在する所有権のあるプリント基板構造に対するメインサポートおよび接合センターとなっている。図３に示されるように、１つ以上のチャンネル状基板受け部６２内にプリント回路基板を挿入し、固定することができる。図３に示し、本明細書に説明する特定の構造は、処理制御ユニット２内にプリント回路基板を固定し、係合するための一実施例または手段の一例にすぎない。当業者であれば認識できるように、その他の構造、組立体または装置を想到し、使用することができよう。例えば処理部品を固定するための手段として、ネジ、リベット、縛り嵌めおよびその他の一般に知られているものが挙げられる。

メインサポートシャーシ１４は更に１つ以上のインサート部材上に位置する対応するインサートを受けるようになっている複数のスライド受け部８２、ダイナミックな背面または２つ以上の処理制御ユニットを一体に結合するか、または処理制御ユニットを別の構造体、例えばテンペスト（Ｔｅｍｐｅｓｔ）スーパー構造体内に組み込みできるようにするのに使用されるあるタイプの取り付けブラケットを更に含む。スライド受け部８２は構造体の適当な要素または構造体、もしくはデバイス自身を取り込むか、または受けるのにも使用でき、この場合、処理制御ユニットおよび特に収納モジュールは負荷支持部材として働く。処理制御ユニット２が負荷支持部材として機能できる能力は、そのユニークなシャーシ構造から得られる。例えば処理制御ユニット２は２つの構造体を一体に架橋し、かつ構造体の全体の構造的支持および安定性に寄与するように使用できる。更に、処理制御ユニット２はメインサポートシャーシ１４に直接取り付けられた負荷を支持できる。例えば処理制御ユニット２によってコンピュータスクリーン、すなわちモニタ１７０を物理的に支持し、プロセス制御できる。別の例として種々の家庭用器具、例えば照明器具またはブレーカーボックスなどを物理的に支持し、プロセス制御するのに処理制御ユニット２を使用できる。更に、必要であれば、処理制御ユニット２に増設ヒートシンクアセンブリを同じように結合してもよい。その他の多くの可能な負荷支持状況または環境が可能であり、本発明においてこれらを考えつくことができる。従って、本明細書で特に引用するものは単に説明のためのものであり、発明をいかなる意味でも限定するものではない。スライド受け部８２はメインサポートシャーシ１４の接合センター５４の長さにわたって走行する実質的に円筒形のチャンネルとして示されている。これらスライド受け部８２は外部部品をメインサポートシャーシ１４に結合する１つの手段しか含んでいない。当業者が認識するように、上記のような種々の部品を取り付けるための手段を提供する意図する機能を実施するのに、その他の構造または組立体も可能であり、これらを使用することができる。

図３および４はメインサポートシャーシ１４および特に第１壁サポート１８、第２壁サポート２２および第３壁サポート２６の凹状の性質を更に示す。第１インサート部材６６、第２インサート部材７０および第３インサート部材７４は対応する凹状構造を構成している。これら部品の各々は第１壁サポート１８が第１インサート１６内に対して設計された一致する曲率半径に対応するような曲率半径２０を有するように、特別に計算された曲率半径を更に有する。同様に、第２壁サポート２２は第２インサート７０に対して設計された一致する曲率半径に対応するような曲率半径２４を有し、第３壁サポート２６は第３インサート７４に対して設計された一致する曲率半径に対応するような曲率半径２８を有する。図５および６に示されるように、エンドプレート３８および４２のみならず、エンドキャップ４６および５０の各々は、メインサポートシャーシ１４の凹状構造プロフィルに一致するような同様な構造プロフィルを有する。これら図に示された実施例では、壁サポートは約７．２ｃｍ（約２.８インチ）の曲率半径を有し、インサート部材は約６．９ｃｍ（約２.７インチ）の曲率半径を有する。凹状構造および計算された曲率の各々はメインサポートシャーシ１４の構造全体の剛性および強度に寄与するだけでなく、処理制御ユニット２の熱力学的熱放散特性にも寄与する。例えば後により詳細に説明する自然対流式冷却システムでは、この凹状構造は収納モジュール１０の外側の、主に上のコーナーへの加熱された空気の分散を促進するので、熱または加熱された空気を処理制御ユニット２の内側部分の頂部および中心から上部左右のコーナーに向けて分散できこれらコーナーにおいて熱および加熱された空気は換気ポート９８を通って逃れたり、またはこれらコーナーにおいて収納モジュール１０の頂部を通って更に伝達できる。必要に応じて収納モジュール１０の構造を最適にするためにこれら要素の曲率半径が互いに異なるような別の実施例を想到することができる。

好ましい実施例では、メインサポートシャーシ１４は処理制御ユニット２およびその内部に含まれる部品に対して極端に強力な支持構造体となるように設計され、そのような構造とされたフルメタルシャーシを含む。正常な状況および極端な状況でも、このメインサポートシャーシ１４は種々の外部ソース、例えば従来のコンピュータ収納体を通常変形または抑止させるか、またはそれらの能力を他の環境または極端な環境で使用するように制限させるような外部ソースから生じる極めて大きい印加衝撃力に耐えることができる。基本的には、メインサポートシャーシ１４は処理制御ユニット２に対する実質的に破壊不能なコンピュータ収納体を提供する主な寄与部材となっている。コンピュータ収納体のこのようなユニークな特徴は、幾何学的形状、これら部品が一体に適合している方法、それらの材料の組成およびその他の要因、例えば材料の厚みを含む、収納モジュール１０を製造するのに使用されている部品の特定のデザインに直接関連している。特に収納モジュール１０は完全にアール状に製造することが好ましく、存在するほとんどどの特徴部および要素もアールを含む。このようなアールの原理は処理制御ユニット２に加えられる負荷が処理制御ユニット２の外側エッジに伝えられるように機能するのに使用されている。従って、収納モジュール１０の頂部に負荷または圧力が加えられた場合、その負荷は側面に沿って頂部およびベースに伝えられ、かつ実質的に収納モジュール１０のコーナーへ伝えられる。基本的には、加えられたすべての負荷は最大強度が集中している処理制御ユニット２のコーナーへ伝えられる。

処理制御ユニット２およびその部品、すなわち収納モジュール１０、メインサポートシャーシ１４、インサート６６、７０および７４、ダイナミックな背面３４およびエンドプレート３８、４２の各々は、押し出しプロセスを使って金属から製造することが好ましい。一実施例では、メインサポートシャーシ１４、第１インサート６６、第２インサート７０および第３インサート７４、ダイナミックな背面３４および第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２は、収納モジュール１０に強力で軽量の特性を与えるために高級アルミニウムから製造されている。更に金属ケーシングを使用することによって良好な熱伝達特性が得られている。アルミニウム、種々のグレードのアルミニウムおよび／またはアルミ複合材料から製造することが好ましいが、ユーザーの特定のニーズおよび／または要求に応じて他の種々の金属、チタン、銅、マグネシウム、新しく得られたハイブリッド金属合金、スチールおよび他の金属、ならびに金属合金だけでなく、プラスチック、グラファイト、複合体、ナイロンまたはこれらの組み合わせを使用し、収納モジュール１０の主要部品を製造できる。基本的には処理制御ユニットのための意図する環境または処理制御ユニットの使用は、製造される部品の特定の材料の組成を大きく決定する。説明するように、本発明の重要な特徴は、種々の異なる、および／または極端な環境内において、種々の用途に対し、処理制御ユニットを適合し、使用できる能力にある。このように、処理制御ユニットの特定の設計は適当な材料を利用しようとする努力に応じて決まる。表現を変えれば、本発明の処理制御ユニットは意図する用途に鑑み、ニーズを最良に満たす所定の特別に識別された材料組成を使用しようとするものである。例えば液体冷却式モデルまたは構造では処理制御ユニットに対する絶縁特性をより大きくするのに、チタンのようなより密な材料を使用できる。

好ましいアルミニウムの組成を仮定した場合、収納モジュール１０は極めて強力で軽量となり、移動が容易であるので、エンドユーザーおよびメーカーの双方に対して大きな利点を提供できる。例えばエンドユーザーの見地から、従来の関連するコンピュータを使用できないような種々の環境内での使用に適す。更にエンドユーザーは基本的には見かけをよりすっきりとし、あまり散らかっていない部屋にし、またはより美的に魅力のあるワークステーションを提供するよう、基本的には処理制御ユニット２を隠したり、マスクしたり、カモフラージュしたりすることができる。

製造の見地から、収納モジュール１０および処理制御ユニット２は１つ以上の自動化された組み立てプロセス、例えば上記のような部品の各々を設置し、または組み立てるための自動化されたロボットプロセスと結合された自動化されたアルミ押し出しプロセスを使って製造できる。押し出しプロセスおよびロボット組み立てプロセスを適用できる結果、収納モジュール１０を迅速に大量生産できることも同じように有利である。当然ながら、処理制御ユニットの特定の用途および所望する特定の特性に応じて、他の公知の方法、例えばダイキャストおよび射出成形、手による組み立てを使って処理制御ユニット２を製造することもできる。

更に収納モジュール１０はサイズが小さく、比較的軽量であるので、出荷コストだけでなく製造コストも大幅に低減される。

図４を参照すると、ここには収納モジュール１０の主要部品、すなわちメインサポートシャーシ１４の側面に取り外し自在に取り付けまたは結合されるようになっているいくつかのインサートおよびメインサポートシャーシ１４が示されている。図４はメインサポートシャーシ１４の後部部分に取り外し自在に取り付けまたは結合されるようになっているダイナミックな背面３４も示す。

特に第１壁サポート１８に第１インサート６６が取り付けられており、第２壁サポート２２には第２インサート７０が取り付けられており、第３壁サポート２６には第３インサート７４が取り付けられている。更に第１インサート６６、第２インサート７０および第３インサート７４、ならびに第１壁サポート１８、第２壁サポート２２および第３壁サポート２６の各々は実質的にこれらを入れ子状に、一体に嵌合できるよう、ほぼ同じ曲率半径を有する。

第１インサート６６、第２インサート７０および第３インサート７４の各々はメインサポートシャーシ１４を結合するための手段を構成する。図４に示された一実施例では、各インサートはインサートの両端部に位置する２つのインサート係合部材７８を含み、これら係合部材７８はメインサポートシャーシ１４内に形成された外部部材に係合またはこれを結合するための手段内に嵌合されるようになっている。図示された実施例では、この外部部材係合手段は図３に示され、かつ上記のようなメインサポートシャーシ１４に沿って位置する複数のスライド受け部８２を含む。その他の手段、例えばスナップ、ネジ、リベット、連結システムおよび当技術分野で一般に知られるその他の手段を含む種々のアタッチメントを利用する他の手段も使用が可能である。

ダイナミックな背面３４はメインサポートシャーシ１４を解放自在に結合するようにもなっており、かつこのように結合できる。ダイナミックな背面３４はメインサポートシャーシ１４を係合するための手段を含む。図示された実施例では、この係合手段はダイナミックな背面３４の両端に位置する２つの係合部材８６から構成されている。これら係合部材８６はインサート６６、７０および７４がそれぞれの位置においてメインサポートシャーシ１４に取り付けられているのと同じように、ダイナミックな背面３４をメインサポートシャーシ１４に取り外し自在に取り付けるよう、メインサポートシャーシ１４の後部部分に沿ったそれぞれの位置（スペース３０として示されている）にてスライド受け部８２内に嵌合している。これら特定の特徴はいくつかの可能な構成、構造または組み立てのうちの１つとして意図したものである。従って、当業者であれば、図面に特別に示し、本明細書で説明したものと異なる、ダイナミックな背面３４をメインサポートシャーシ１４に取り付けるのに利用できる別の手段も想到できよう。

外部部材を係合するための手段および特にスライド受け部８２は、種々のタイプの外部部材、例えばインサート６６、７０および７４、ダイナミックな背面３４、取り付けブラケット、別の制御処理ユニットまたは他の必要なデバイス、構造体またはアセンブリを解放自在に結合できる。図４に示されるように、スライド受け部８２は各インサートを必要に応じて内外にスライドできるよう、対応する結合部材７８に解放自在に係合する。上記のように、本発明ではメインサポートシャーシ１４を結合するための他の手段および外部部材を結合するための他の手段も使用でき、これら手段は当業者には明らかとなろう。

各インサートおよびダイナミックな背面３４をメインサポートシャーシ１４に取り外し自在に、すなわち解放自在に結合できるようにすることにより、従来の関連するコンピュータ収納体よりも大きな、いくつかの処理制御ユニット２の利点が得られる。例えば限定する意図は全くないが、第１インサート６６、第２インサート７０および第３インサート７４を美的な観点から除去したり、置換したり、または交換してもよい。これらインサート部材は異なるカラーおよび／またはテクスチャーを有することができるので、処理制御ユニット２を特定の好みに合わせたり、または所定の環境または設定により適合できるようにカスタム化することができる。更に各エンドユーザーが特定のユニットの外観および全体の感じを指定できるようにすることによって、より大きな汎用性が得られる。取り外し自在な、または相互交換可能なインサート部材は、任意の会社エンティティまたはユニットを使用する個人に対して（例えばロゴまたは商標を付けることにより）処理制御ユニット２をブランド化する能力も提供できる。これら部材がメインサポートシャーシ１４の外側にあるので、インサート部材は必要な形態またはブランドをとることができる。

美的な観点とは別に、その他の利点も認識される。より高いレベルの汎用性では、外部部材に係合するための手段は処理制御ユニット２に、ロバストで、かつカスタム化できる能力を提供する。すなわち処理制御ユニット２をモバイル設定または所有権のあるドッキングステーションにドッキングでき、このドッキングステーションで処理制御ユニットは任意の考えつくことができる物体、例えばボート、自動車、飛行機およびこれまで処理制御ユニットを含むことができなかったその他のアイテムまたはデバイスに対する制御ユニットとして働くことができる。これらの場所はこれまではそのようにすることが困難または現実的ではなかった場所である。

図５を参照すると、ここにはメインサポートシャーシ１４の第１端部部分４０および第２端部部分４４にそれぞれ結合し、処理制御ユニット２の内部の内外に空気を流入または流出させることができるようにするための手段を提供するように機能する、第１エンドプレート３８または第２エンドプレート３２の１つの図が示されている。第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２は（図６に示される）第１エンドキャップ４６、第２エンドキャップ５０と共にそれぞれ機能し、収納モジュール１０に対する保護機能カバーとなっている。第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２は（図１に示されるような）取り付け手段１１０を使って、メインサポートシャーシ１４１４に取り付けられており、この取り付け手段１１０としては、一般に種々のタイプのネジ、リベットまたは当技術分野で一般に知られているその他の締結具を挙げることができるが、当技術分野で一般に知られているように、メインサポートシャーシ１４に対し、第１エンドキャップ４６および第２エンドキャップ５０と共に、第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２を取り付けるためのその他のシステムおよび装置を挙げることもできる。一実施例では、この取り付け手段１１０はメインサポートシャーシ１４の４つのコーナーにおいて、合体モジュール５４内に位置するそれぞれの取り付け受け部９０（図３には取り付け受け部９０および合体モジュール５４が示されている）に嵌合できるネジを含む。

第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２は構造的にはメインサポートシャーシ１４の端部部分４０および４４に整合するような幾何学的形状および構造を含む。特に図５に示されるように、第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２の周辺プロフィルは一連の凹状エッジを含み、各エッジはそれぞれの壁サポートおよびダイナミックな背面の曲率半径に一致するような曲率半径を有する。基本的には、エンドプレート３８および４２は、収納モジュール１０の形状がどんなものであれ、その形状に一致することにより、収納モジュール１０の端部を閉じるように働く。

第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２の主な機能の１つは、収納モジュール１０に対する空気の流入および流出を容易にするか、または可能にするための手段を提供することにある。図５に示されるような実施例では、かかる手段はエンドプレート３８および４２の表面に沿って間欠的に離間し、これらプレートを貫通する複数のアパーチャ、すなわち換気ポート９８を含む。下記の熱力学の章で説明するように、一実施例ではコンピュータ処理センター２は内部に収納された処理部品を冷却するのに自然対流を利用している。エンドプレート３８および４２に換気ポート９８を設けたことにより、周辺空気は処理制御ユニット２の内部に進入することができ、他方、プロセッサおよび処理制御ユニット２内にある他の部品から生じた加熱された空気は、内部から外部環境へ流出できる。このような自然の物理現象により、加熱された空気は上昇し、より低温の空気が収納モジュール１０に吸引されるにつれ、加熱された空気は収納モジュール１０から強制的に排出される。周辺空気のこのような流入および加熱された空気の流出によって、処理制御ユニット２は自然の対流冷却系を利用して、処理制御ユニット２内で機能または作動するプロセッサおよびその他の内部部品を冷却できる。換気ポート９８は多数あり、エンドプレート３８および４２の表面積の大部分、特に外側周辺領域に広がり、空気冷却式モデル内の内部部品の冷却を高め、かつ効率的にできることが好ましい。換気ポート９８は空気流を最適にし、収納モジュール１０への部分流れを制限するように、正確な仕様となるように機械加工されている。一部の流れを制限することにより、ゴミおよびその他のほこりまたは粒子が収納モジュール１０の内部に進入することが防止できる。モジュール１０内にこれらほこりが入った場合、処理制御ユニット２を破壊したり、または性能を低下させることがある。換気ポート９８は空気粒子しか通過できないようなサイズとされている。

収納モジュール１０は金属製であることが好ましいので、収納体にほこりおよびその他の粒子またはゴミが付着するのを防止するように、構造全体またはその一部を正または負に帯電させることができる。かかる静電電荷は静電電荷がほこりまたはその他の要素をジャンプし、メインボードを破損する可能性も防止できる。静電電荷を設けることは単に逆のイオンフィルタリングすることと同様である。収納モジュール１０を負に帯電させることにより、すべての正に帯電したイオン（すなわちほこり、ゴミなど）が反撥される。

図６は第１エンドキャップ４６および第２エンドキャップ５０を示し、これらキャップは第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２にそれぞれフィットするだけでなく、メインサポートシャーシ１４の各端部部分４０および４４にもフィットするようになっている。これらエンドキャップはあるタイプの衝撃吸収プラスチックまたはゴムから製造し、処理制御ユニット２の保護ワイヤーとなるだけでなく、全体の外観および感じをよくするようにも働く。

好ましい一実施例では、処理制御ユニット２は従来のコンピュータ収納体と比較してかなり狭い設置面積、すなわちサイズを有する。例えば一実施例では、その幾何学的寸法は長さが約９．１ｃｍ（約３.６インチ）であり、幅が約９．１ｃｍ（３.６インチ）であり、高さが約９．１ｃｍ（３.６インチ）であり、これら寸法は従来の関連する処理制御ユニット、例えばデスクトップコンピュータまたはほとんどのポータブルコンピュータ、すなわちラップトップよりもかなり小さい。寸法上小さくなっている特徴の外に、処理制御ユニット２はかなりユニークな幾何学的特徴も有する。図１および２はこのユニークな形状、すなわち幾何学的形状を示しており、これら形状のほとんどは既に説明したとおりである。これら寸法および幾何学的特徴は、形態に所有権があり、各特徴は処理制御ユニット２の特定のユニークな機能上の特徴および性能に寄与している。更にこれら特徴は、従来の関連する処理制御ユニットには見られなかった大きな特性および利点も提供している。言い換えれば、本明細書に記載し、図示したような処理制御ユニット２の所有権のある設計によって、このユニットは、従来の関連するコンピュータ収納体および処理ユニットでは不可能であった態様および環境でも作動できる。

処理制御ユニット２は任意のサイズおよび／または幾何学的形状をとることができることを指摘することが重要である。好ましい実施例では、処理制御ユニット２は約９．１ｃｍ×９．１ｃｍ×９．１ｃｍ（３.６×３.６×３．６）サイズの実質的にキューブ（立方）形状となっているが、本発明の範囲では他の寸法および形状も可能である。特に本明細書で述べたように、この処理制御ユニットは当業者が想到できるような種々の構造またはスーパー構造での使用にも適合できる。このような意味において、処理制御ユニット２は使用する環境の物理的属性をとることができるような適当な寸法および構造を含むことができなければならない。例えば処理制御ユニットを薄いハンドヘルド装置内で使用しなければならない場合、このユニットは薄いプロフィルの物理構造を有するように製造されるので、好ましい実施例のキューブ（立方体）形状とは異なったものとなる。このように処理制御ユニット２内で使用される種々のコンピュータおよび処理部品は関連するサイズ、形状および構造となることもできる。

処理制御ユニット２はそのサイズから明らかなように、一般に従来のコンピュータ収納体、例えばデスクトップパソコンまたはラップトップパソコンで一般に見られるような周辺部品を全く含まない。従って、「非周辺機器に基づく」なるフレーズが使用されている。処理制御ユニット２は所有権のある非周辺機器構造を有し、この場合「周辺」なる用語は従来技術で一般に公知の、かつ従来のコンピュータ収納体に一般に収納されるようないくつかのタイプの現在の部品のうちの１つまたは全てを有する。周辺デバイスは処理制御ユニット２にプロセス結合することが好ましいが、ユニットの構成には物理的に含まれないことが好ましい。本明細書に説明した方法を使って、例えばスライドオンシステムまたはスナップオンシステムを使って周辺デバイスを取り付けたり、結合したりできる。しかしながら、明らかに所望する場合、処理制御ユニット２は従来技術で見られるような従来の周辺デバイス、例えばハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、メモリ記憶デバイスなどを含むように設計できる。従って、本発明は非周辺構造だけに限定されるものではない。

最も一般的なタイプの周辺デバイスまたは部品の一部は大量記憶デバイスまたはメディア記憶デバイス、例えばハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、磁気カセットドライブおよび光ディスクドライブ（例えばハードドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、Ｚｉｐドライブなど）である。これら全てのタイプの周辺デバイスは部品であるが、実際には収納モジュール１０および処理制御ユニット２によって物理的にサポートされているわけではなく、これらの内部に物理的に存在しているだけであり、これら周辺デバイスまたは部品は設計するように処理制御ユニット２とコンパーチブルであり、機能し、および／または作動するようになっている。これら上記デバイスは一般に周辺機器と見なされることに留意すべきである。しかしながら、これらアイテムは処理制御ユニット２のプリント回路基板構造に一体化したり、または組み込むこともできる。この場合、制御ユニットにおいて、これらアイテムは周辺機器を含まないか、または周辺機器と見なされるが、その代わりに処理制御ユニット２のプリント回路基板構造のロジックの一部となる。

処理制御ユニット２は上記のように内部周辺デバイスを含まないことが好ましいが、内部アーキテクチャの一部としてシステムバスを含むことが好ましい。このシステムバスは当技術分野で一般に知られているように機能するようになっており、種々の外部部品またはこのシステムバスがない場合に内部のものとなる周辺デバイスを接続し、これらを作動可能にするように構成されている。システムバスはこれら部品と、処理制御ユニット２の処理部品との間でデータを交換できるようにもする。

システムバスは、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バスまたは種々のバスアーキテクチャのうちの任意の１つを使用するローカルバスを含む種々のバス構造体の１つを含むことができる。システムバスによって接続される代表的な部品として、処理システムおよびメモリがある。その他の部品は、１つ以上の大量記憶デバイスインターフェース、１つ以上の入力インターフェース、１つ以上の出力インターフェースおよび／または１つ以上のネットワークインターフェースを含むことができる。

処理制御ユニット２は従来の関連するコンピュータシステムよりも性能が優れているが、少なくともこれらシステムと同じように機能するようになっている。従って、ユーザーが代表的な、または公知のコンピュータシステム（例えばデスクトップ計算システム）で行うことができることは、すべて本発明のコンピュータシステムで行うことができる。実際的な見地から、このことは機能または作動が犠牲になることはなく、多くのことが得られることを意味する。このように、本明細書で説明した所有権のある設計をこのように使用できるようにするためには、処理制御ユニット２は従来の関連するコンピュータまたはコンピュータプロセッサと同様なタスクを実行できるだけでなく、かかるタスクを実行するのに必要なこれら部品にアクセスしたり、これら部品を利用できなければならない。

計算ユニットとして機能するために処理制御ユニット２は種々の識別された周辺機器およびその他のハードウェア部品を接続するための必要な手段を含むが、これら部品は収納モジュール１０を用いることなく位置することが好ましいか、またはこれら収納モジュール１０から離間していることが好ましい。従って、本発明の処理制御ユニット２は各周辺デバイスと処理制御ユニット２内に含まれる処理部品との間の必要なリンクを行うための種々の接続手段を含む。例えば処理制御ユニット２のシステムバスに１つ以上の大量記憶デバイスを接続するのに、１つ以上の大量記憶デバイスインターフェースを使用できる。これら大量記憶デバイスは処理制御ユニット２の周辺機器であるが、制御ユニットが大量のデータを保持できるようにする。上記のように、大量記憶デバイスの例としてはハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、テープドライブおよび光ディスクドライブを挙げることができる。大量記憶デバイスは磁気ハードディスク、取り外し自在な磁気ディスク、磁気カセット、光ディスクまたは別のコンピュータで読み取り可能な媒体との間で読み出し／書き込みを行うことができる。これら大量記憶デバイスおよびそれらに対応するコンピュータで読み取り可能な媒体は、１つ以上のプログラムモジュール、例えばオペレーティングシステム、１つ以上のアプリケーションプログラム、その他のプログラムモジュール、またはプログラムデータを含むことができるデータおよび／または実行可能な命令を不揮発記憶できる。

ユーザーが１つ以上の対応する入力デバイスを通して処理制御ユニット１０内にデータおよび／または命令を入力できるようにするために、１つ以上の入力インターフェースを使用することもできる。かかる入力デバイスの例として、キーボードおよび別の入力デバイス、例えばマウス、トラックボール、ライトペン、スタイラスまたはその他のポインティングデバイス、マイク、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星ディッシュ、スキャナ、ビデオカメラ、デジタルカメラなどを挙げることができる。同様に、システムバスに入力デバイスを接続するのに使用できる入力インターフェースの例として、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ファイヤーワイヤー（ＩＥＥＥ１３９４）または別のインターフェースを挙げることができる。

システムバスに１つ以上の対応する入力デバイスを接続するのに、１つ以上の出力インターフェースを使用することもできる。この出力デバイスの例として、モニタまたはディスプレイスクリーン、スピーカーシステム、プリンタなどを挙げることができる。これら特定の出力デバイスも処理制御ユニット２（を用いない）周辺機器である。出力インターフェースの例としてビデオアダプタ、オーディオアダプタ、パラレルポートなどを挙げることができる。

別の実施例では、インターフェースを使用することなく、システムバスに使用される任意の周辺デバイスが直接接続される。この実施例は「ダイナミックにモジュラー式の処理ユニットを提供するためのシステムおよび方法」を発明の名称とし、２００３年１０月２２日に出願された継続中の米国特許出願第 号に完全に記載されており、この出願全体を本明細書で参考例として援用する。

非周辺コンピュータシステムを提供すると、ユーザーに対し、より大きい周辺のパックされたコンピュータユニットよりも多数の利点を与えることができる。これら利点の一部はユーザーがコンピュータユニットおよびシステムを収納するのに必要なスペースを小さくできることである。本発明の処理制御ユニットは直接デスク上にセットできるし、または視界から完全に隠すこともできる。潜在的な保管一は無限である。処理制御ユニット２は、これを視界から隠すために、あるタイプのデスクトップ部分、例えば時計内にカモフラージュすることさえもできる。その他の特徴として、ノイズおよび発生する熱を比較的低減できること、またはインテリジェンスもしくはスマート技術を種々のアイテム、アセンブリまたはシステムに導入するためのユニバーサルアプリケーションを挙げることができる。これらおよびそれ以外の例は、本明細書から明らかである。

上記のように、本発明にかかわる処理制御ユニット２は多数の理由から収納モジュール１０の外側の所定のメインストリーム部品を有するように設計されている。第１に、その小さいサイズのために、処理制御ユニット２を種々のデバイス、システム、車両またはアセンブリに組み込み、必要に応じてこれらを強化することができることである。一般的な周辺デバイス、例えば特殊なディスプレイ、キーボードなどを従来のコンピュータワークステーションで使用することができるが、この処理制御ユニット２は周辺機器がなくてもよく、多くのアイテム、システムなどのための制御ユニットとなるようにカスタム化できる。換言すれば、この処理制御ユニット２を使用して任意のタイプの考えつくことができる制御アイテム内にスマート技術を導入できる。

第２は、冷却問題に関するものであり、コンピュータの内部で発生する熱のほとんどは２つの場所、すなわちコンピュータプロセッサとハードドライブから生じる。収納モジュール１０からハードドライブを除き、これを処理制御ユニット２の外部の自らの収納体に入れることにより、より良好で、かつより効率的な冷却を行うことができる。システムの冷却特性を改善することによりプロセッサ自身の寿命を長くすることができるので、コンピュータ全体の寿命も長くすることができる。

第３に、処理制御ユニット２はアイソレートされた電源を含むことが好ましい。他の周辺機器から電源をアイソレートすることにより、システム内に存在する１つ以上の周辺部品、例えばハードドライブおよび／またはＣＤ−ＲＯＭの外に、プロセッサに給電するのに同じ電圧を使って処理のために供給される電圧の多くを使用できる。ワークステーションモデルでは処理制御ユニット２がなくても、周辺部品が存在するが、この周辺部品にはモニタ電源によって給電することが好ましい。

第４に、処理制御ユニット２がオンかオフであるか、またはディスクが作動しているかどうかを示すのにライトまたは他のインジケータを使用しないことが望ましい。作動および電源ライトを使用してもよいが、これらはモニタまたは他の周辺ハウジングデバイスに設けることが好ましい。ライトが見えないか、またはライトが使用されない多くのアプリケーション、またはライトが破壊的、例えばダークルームおよびその他の光検出環境となるアプリケーションで、システムを使用しようとしている場合に、このタイプのデザインが好ましい。しかしながら、明らかに外部照明、例えば電源のオンまたはディスクの使用を示すための従来のコンピュータシステムで見られるような照明を、必要であれば実際の処理制御ユニット２内に実現したり、または組み込んでもよい。

第５に、あるタイプの機械式または強制的空気システム、例えばファンまたは他の任意の冷却部材もしくはシステムを必要とするのではなく、処理制御ユニットからの熱を放散させるのに受動式コーティングシステム、例えば自然対流システムを使用できる。当然ながら、かかる強制空気システムは必要であれば使用したり組み込んだりすることもできる。これら利点はすべて包括されるものではない。当業者であれば、それ以外の特徴および利点を認識できよう。

図７を参照すると、ここには処理制御ユニット２および特に収納モジュール２が示されており、このモジュールは第１エンドプレート３８および第２エンドプレート４２（図示せず）と、第１エンドキャップ４６および第２エンドキャップ５０と、インサート６６、７０（図示せず）および７４（図示せず）のみならず、これに取り付けられたダイナミックな背面３４とを有する、組み立てられた状態にある。ダイナミックな背面３４は種々の入出力デバイスおよび電源コード処理制御ユニット２に結合し、特にワークステーション環境内でユニットを制御できるようにするのに使用されている、接続に必要なポートおよび関連する手段を含むようになっている。利用できる全てのタイプのポートが特別に図示され、かつ本明細書に記載されているわけではないが、将来存在する他の任意のタイプのポートと共に、現在のポートまたは性質上所有権のあるポートも処理制御ユニット２とコンパーチブルとなるようになっており、かつこれらポートを処理制御ユニット２内に組み込んだり、処理制御ユニットと共に機能するようになっている。このようなことは、必要に応じて異なるダイナミックな相互交換式背面３４を設計することによって達成することが好ましい。

特にダイナミックな背面３４はＤＶＩビデオポート１２０、１０／１００イーサネット（登録商標）ポート１２４、ＵＳＢポート１２８および１３２、ＳＡＴＡバスポート１３６および１４０、パワーボタン１４４およびパワーポート１４８を含む。２つの処理制御ユニットを一体に電気的に結合し、システム全体の処理能力を高め、かつ本明細書に定めたようなスケールされた処理を提供するために使用される、所有権のあるユニバーサルポートも想到できる。当業者であれば、本発明の処理制御ユニットと共に利用できる種々のポートを認識することができよう。

一実施例では、収納モジュール１０の構造および幾何学的形状は、これらポートのインターフェースに対する自然なくぼみを提供している。図７にはこのへこみが示されていることに留意すべきである。従って、これらポートはダイナミックな背面内に形成されたくぼみにより、これらポートが保護されているので、不意に落としても、または処理制御ユニット２および収納モジュール１０にその他の衝撃が与えられてもシステムが破損することはない。第１エンドキャップ４６および第２エンドキャップ５０もシステムを破壊から保護するのを助けている。

パワーボタン１４４は３つのステーと、すなわちシステムオン、システムオフおよびパワーブートのためのシステムスタンバイステートを有する。最初の２つのステーと、すなわちシステムオンおよびシステムオフは処理制御ユニット２の電源がオンとなっているか、またはオフとなっているかをそれぞれ定めている。システムスタンバイステートはそれらの中間ステートである。電源がオンにされ、電力を受けると、処理制御ユニット２にサポートされたオペレーティングシステムをロードし、ブートするように、システムに命令が出される。電源がオフにされると、次に処理制御ユニット２は進行中の処理を中断し、クイックシャットダウンシーケンスを開始し、その後、システムがパワーオンステートが附勢されるよう、まず不活動状態に入るスタンバイステートが続く。

好ましい実施例では、処理制御ユニット２はシステムをパワーアップするためのユニークなシステムまたはアセンブリも含む。このシステムは電源コードおよび対応するクリップをダイナミックな背面３４に設けられた適当なポートにスナップ嵌合するとアクティブとなるようになっている。電源コードおよび対応するクリップを一旦パワーポート１４８にスナップ嵌合すると、システムは作動し、ブートし始める。電源が一旦接続されると、電源コードが電源ポート１４８内のリード線に接続されていても、処理制御ユニット２はクリップが所定の場所にスナップ嵌合されるまで電源がオンとならないので、このクリップは重要である。電源コードが完全にスナップ嵌合されていないか、または正しく所定場所にスナップ嵌合されていないことをユーザーに警告または通知するインジケータをモニタに設けてもよい。

ＳＡＴＡバスポート１３６および１４０は記憶媒体周辺部品、例えばＣＤ−ＲＯＭドライブおよびハードドライブを電子的に結合し、サポートするようになっている。

ＵＳＢポート１２８および１３２はキーボード、マウスおよびその他の周辺部品、例えば５６ｋモデム、タブレット、デジカメ、ネットワークカード、モニタおよびその他のような周辺部品を接続するようになっている。

本発明はスナップオン接続システムを介し、ダイナミックな背面にスナップ嵌合し、処理制御ユニット２のシステムバスに結合するようなスナップオン周辺機器も使用が可能である。既に述べたように、周辺機器または入出力デバイスを接続するためのその他のポートおよび手段を当業者が認識するように、処理制御ユニット２内に含め、組み込んでもよい。従って、本明細書で特別に説明した接続のための特定のポートおよび手段は単なる説明のためのものであり、発明を限定するものではない。

図８を参照すると、本発明にかかわる処理制御ユニット２は収納モジュール１０と共に、所有権のあるコンピュータ処理システム１５０を備え、収納モジュール１０は処理システム１５０および処理制御ユニット２内で作動し、機能するようになっているプリント回路基板を収納するためのユニークな構造および構造上の構成を含む。

処理システム１５０は基本的には１つ以上のプリント回路基板、好ましくは図８に示されるように３基板構成１５２に配向され、形成された、好ましくは３つのプリント回路基板を含む。処理システム１５０および特に３基板構成１５２は第１プリント回路基板１５４と、第２プリント回路基板１５８と、第３プリント回路基板１６２とを備え、これら基板は図示するように収納モジュール１０内に結合され、収納されている。処理システム１５０は更に少なくとも１つの中央プロセッサと、１つ以上の特定の機能またはタスクを実行するようになっているオプションの１つ以上のその他のプロセッサを含む。処理システム１５０は処理制御ユニット２の作動を実行するように機能し、特にコンピュータで読み取り可能な媒体、例えばメモリデバイス、磁気ハードディスク、取り外し自在な磁気ディスク、磁気カセット、光ディスク（例えばハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フロッピー（登録商標）ディスクなど）に設けられている命令、またはコンピュータで読み取り可能な媒体としても見なすことができる遠隔地の通信接続部からの命令を実行するように機能する。これらコンピュータで読み取り可能な媒体は処理制御ユニット２の外部または処理制御ユニット２を必要とすることなく設けられていることが好ましいが、処理システム１５０は一般に知られているようなかかるデバイス上の命令を制御し、実行するように機能するが、その差は、かかる実行がかかる周辺部品または入出力デバイスを処理制御ユニット２に電気的に接続するための１つ以上の手段を介して遠隔的に実行される点である。

電気プリント回路基板に係合し、またはこれらを結合し、またはこれらをサポートするための手段を使って、メインサポートシャーシ１４内に第１電気プリント回路基板１５４、第２電気プリント回路基板１５８および第３電気プリント回路基板１６２がサポートされている。図８に示された実施例では、電気プリント回路基板に係合するための手段は収納モジュール１０の各接合中心に設けられた一連の基板嵌合チャンネル６２を備え、これら基板嵌合チャンネル６２は電気プリント回路基板の端部部分１６２を受け入れるようになっている。収納モジュール１０内に電気プリント回路基板を配置するためのいくつかの配置が存在し得るが、第１壁サポート１８に隣接する基板嵌合チャンネル６２内に第１電気プリント回路基板１５４の端部部分１６６が嵌合し、第２壁サポート２２および第３壁サポート２６に隣接する基板嵌合チャンネル６２内に同様に第２電気プリント回路基板１５８および第３電気プリント回路基板１６２の端部部分１６６がそれぞれ嵌合し、図８に示されるような配置となることが好ましい。

３ボードメインボード構成１５２およびプリント回路基板はメインシャーシ１４の壁サポートのいずれにもサポートされず、かつこの上に載らないことが好ましい。電気プリント回路基板の各々は特に接合センター内に位置する基板嵌合チャンネル６２により、メインシャーシ１４内に特に支持され、メインシャーシ１４はこのように電気プリント回路基板の各々と対向する壁サポートとの間にギャップまたはスペースを設け、内部に提供されるユニークな自然の対流冷却特性に従って処理制御ユニット２内に適正な空気流を生じさせることができるようにしている。このように、各壁サポートに対して計算された各曲率半径は、このような制限を念頭に入れて設計されている。

３基板タイプのメイン基板構成１５２は従来の基板構成よりも大きな利点を与えている。１つの利点として、３基板構成１５２は従来のコンピュータシステムで見られるような１つのメイン基板の代わりに３つの多層基板として構成されていることが挙げられる。更にこれら基板は異なる平面に構成できるので、狭い不動産面積しか占めない。

別の利点はメイン基板のうちの２つが第３のメイン基板に結合できることである。このように、第１電気プリント基板１５４、第２電気プリント回路基板１５８および第３電気プリント回路基板１６２の各々を一体に結合することにより、メインシャーシ１４および収納モジュール１０内の正しい場所からこれら基板の各々が外れる機会が大幅に少なくなっている。処理制御ユニット２がさらされる実質的にいかなる状況および条件または環境においても、３基板構成１５２は無傷であり、かつ作動秩序を維持するので、システムの完全性を維持できる。このことは衝撃および負荷が加えられる状況にも当てはまる。

製造中、および３基板構成１５２を収納モジュール１０内に入れる前に、第３電気プリント回路基板１５８に第１電気プリント回路基板１５４および第３電気プリント回路基板１６２を取り付けることが好ましい。一旦３基板構成１５２を組み立てると、これら組立体を図示するようにメインサポートシャーシ１４に挿入するように固定する。基板嵌合チャンネル６２のすべてを必ずしも利用するわけではないことに留意すべきである。

図８は電気プリント回路基板のそれぞれの端部部分を支持するのに、これらチャンネルのうちの４つしか使用されていない好ましい実施例を示す。処理システム１５０に対する他の構造も可能である。例えば処理制御ユニット２が１つの基板だけを含んでもよいし、または２つ以上の基板を含んでもよい。更に処理システム１５０は層状の構造となっていてもよく、この場合、含まれるプリント回路基板は多数の平面構造で存在する。当業者であればいくつかの構造および可能性について認識できよう。

図１４Ａおよび１４Ｂを参照する。本発明は図１４Ａに示されるように、単一処理ユニットとして機能するように２つ以上の処理制御ユニットを一体にプロセス結合することにより、モジュラー式またはスケーリングされたコンピュータ処理を提供するためのシステムおよび方法を更に特徴とする。このことは、実質的には２つ以上の処理ユニットを一体に結合し、よって２つのプロセス結合されたユニットの合計または組み合わされた処理能力が単一ユニットの個々の処理能力よりも大きくなること意味する。言い換えれば、本発明によって２つ以上の処理制御ユニット２を１つにプロセス結合し、組み合わされたプロセッサを製造することを意味し、この場合、個々の各プロセッサは単一の集積処理ユニットとして他のプロセッサと共に機能する。基本的には、処理制御ユニット２をスタンドアローンユニットとして使用できるが、本発明の大きな利点として、図１４Ｂに示されるようにいくつかのユニットをクラスターとして１つにプロセス結合することを想到するものであり、この場合、「スケーリングされた処理」と称されるような利点が得られる。特に図１４Ｂは、マルチプレックス処理センター２００（タワーとして示されている）を示し、この処理センターはクラスター状または複数の個々の処理制御ユニット２（クラスター２０２として示されている）を含み、各ユニットはマルチプレックス処理センター２００内に一体にプロセス結合され、取り付けられている。各個々の処理制御ユニットは一実施例においてラックシステム２１２を含む取り付けのための手段を使用して取り付けられる。ラックシステム２１２は更に各処理制御ユニット２を物理的かつ取り外し自在に結合するように、システムの上部に係合手段を含む。この係合手段は収納モジュール１０のメインサポートシャーシ１４の各壁サポートに設けられたスライド受け部８２内に嵌合し、この受け部に係合するようになっている取り付けブラケットを含むことが好ましい。図示するように、極めて限られた大きさのスペースにて、スケーリングされた処理能力を得るために、任意の数の処理制御ユニット２を一つにプロセス結合することは可能である。

スケーリングされた処理とは、処理制御ユニット２のクラスターの処理能力全体として定義できる。更にスケーリングされた処理能力は電気的に一体にプロセス結合されたユニットの数に直接比例する。

マルチプレックスセンターは常に望ましいとは言えないが、それにもかかわらず、上記のように外部部材に収納モジュール１０またはメインシャーシ１４を結合するための手段、または外部部材に係合し、２つのユニットを物理的に一体に結合するように働く手段を使って、２つ以上の処理ユニット２を一体にプロセス結合してもよい。一旦物理的に接続されると、ユニバーサルポートを通して２つ以上のユニットが電気的に接続される。ユニバーサルポートは１つのユニットの処理部品を別のユニットの処理部品に電気的に接続するようになっている。しかしながら、またはこれとは異なり、２つ以上の処理制御ユニット２を１つにプロセス結合することは、２つのユニットを一体に物理的に接続することではなく、電気的に接続する問題であるので、処理制御ユニットを互いに物理的に結合しなくても、２つ以上の処理制御ユニット２を一体にプロセス結合することができる。このように、有線または無線接続を使用して２つ以上のプロセスユニットをプロセス結合できる。

上記のように、各処理制御ユニット２は所有権のあるユニバーサルポートを含み、このユニバーサルポートは２つ以上の処理制御ユニットを１つに電気的に接続するか、またはプロセス結合するように機能する。このような所有権のあるポートを通して電気的にプロセス結合されると、接続されて組み合わされた処理制御ユニットは個々のユニットよりも大きい処理能力を有するだけの単一プロセッサとして機能する。従って、より多数のユニットを１つにプロセッサ結合すればするほど、システム全体の処理能力も大きくなる。

図１４Ａは１つにプロセス結合された２つ以上の処理制御ユニットの熱放散特性を更に示す。プロセス結合された関係では、放熱は上記と同じように機能する。しかしながら、図１４Ｂに示されるようなクラスターでは、空気が加熱され、各処理制御ユニット２から排出された後に、周辺空気を置換または新しくし、または再循環するために、ユニット間で周辺空気を循環させるための手段を設けなければならないことがある。

本発明の別の大きな利点は、収納モジュール１０はフル金属シャーシまたは妨害電磁波（ＥＭＩ）の形態の電磁放射が極めて少ないか、または全くないように考慮したメインサポートシャーシ１４を含むことである。このことは、収納モジュール１０の材料の性質、小さいサイズ、構造体の厚み、および構造部品に対する処理部品の近接度に大部分が起因するものである。処理部品によって発生されるどのＥＭＩも収納モジュール１０によって吸収されるので、処理部品の処理能力には問題はない。

更に別の利点は、収納モジュール１０が従来のコンピュータ収納構造よりもよりクリーンな、より減菌された内部を可能にしていることにある。収納モジュール１０の構造により、特にその小さいサイズおよび熱放散特性により、ほこり状の粒子およびその他のタイプの異物が収納体に進入することが極めて困難となっている。このことは、収納体全体がシールされた液冷式モデルに特に当てはまる。種々のタイプの異物またはゴミが処理制御ユニット２の部品を破壊したり、および／またはその性能を低下させ得るという点で、このように内部がより減菌された状態であることが重要である。

一実施例では、処理制御ユニット２は自然の対流に依存するが、自然の対流プロセス中の空気の自然な流入および流出は、強制的な空気の流入がないので、処理制御ユニット２へのほこり状粒子またはその他のゴミの流入を大幅に低減する。本明細書で説明する自然な対流冷却システムでは、自然の物理原理に従い、収納モジュール１０の内部に空気粒子が進入し、より重い異物を運ぶ力が少なければ、これら重い異物を運ぶ性質はより小さくなる。このことは、ほとんどの環境がより重い異物を含むように、かかる異物を含む環境で有利である。

処理制御ユニット２のユニークな冷却方法によって、従来の関連する収納体を設置できなかった環境に、より適合できるようになっている。
本発明の処理制御ユニット２の更に別の利点は、その耐久性にある。コンパクトな構造およびアール状の構造のために、収納モジュール１０は加えられる大きな衝撃力に耐えることができるので、処理制御ユニット２が考えられる任意のタイプの環境に適応できるようにする能力にも、この特徴が寄与している。収納モジュール１０は電気回路の構造上の完全性にほとんど影響することなく、大小の衝撃力に耐えることができ、処理制御ユニット２の小さいサイズおよび携帯性として重要な利点によって、多くの想到可能な環境（この環境の一部は全く苛酷なものとなり得る）に適合できる。

極めて耐久性のある収納モジュール１０の構造部品の外に、電気プリント回路基板および関連する回路も極めて耐久性がある。プリント回路基板を一旦挿入した後に、例えば収納体が落下したり、収納体に衝撃が加わることにより不適性な力が与えられる結果、プリント回路基板は除去することが極めて困難となる。更に基板は極めて軽量であるので、落下中に破壊するような十分大きい質量を有していない。しかしながら、明らかに収納体１０は完全に破壊不能というわけではない。多くの状況では、収納モジュール１０は基板構造よりも耐久性があるので、処理制御ユニット２の全体の耐久性は回路基板および内部の回路によって最も制限されやすい。

端的に述べれば、収納モジュール１０は従来の関連する収納構造に見られなかった高レベルの耐久性を有する。これら収納構造体は破壊されるが、極めて小さい衝撃力または印加力によって破壊されることが多い。かかる破壊は本明細書に説明した処理制御ユニット２では生じない。

収納モジュール１０の耐久性は２つの主な特徴から生じている。まず第１に、収納モジュール１０はアールをつけるように製造することが好ましい。各構造部品およびそれらの構造は１つ以上のアールを有する。アールに基づく構造体は、利用できる最強の構造の１つであるので、このことは収納モジュール１０の強度を大幅に高めている。第２に、収納モジュール１０の全体の形状は立方形状であるので、剛性をかなり大きくしている。この立法形状の剛性と組み合わされたアールに基づく構造部品は極めて耐久性があり、かつ機能的な収納体を提供する。

本発明の処理制御ユニットは外部部材を取り付けるための手段および外部部材に係合するための手段（各手段はメインサポートシャーシの各壁サポートに存在するようなスライド受け部８２を含むことが好ましい）を使って任意の構造体、デバイスまたは組立体に取り付けできること、またはこのユニットの上にこれらを取り付けできることを特徴とする。スライド受け部８２に係合できる外部部材だけでなく、処理制御ユニット２を取り付けるべきホスト対象も本発明で保護すべきものである。更に、当業者であれば、収納モジュール１０はスライド受け部８２以外の外部部材に係合するための手段として別の形状または構造を含むことができることが理解できよう。

基本的には、処理制御ユニットに取り付けできるようにするための重要性はどのようにそれを得るかとは無関係に、処理制御ユニット２を本明細書で説明したように、任意のタイプの環境に統合したり、または種々のアイテムまたは対象物を処理制御ユニット２に結合したり、または取り付けたりできるようにすべきである。この処理制御ユニットは種々の非活動的物品、例えばマルチプレックス処理センターまたは運搬用車両に取り付けるようになっているだけでなく、処理制御ユニット２に直接取り付けられる種々の周辺機器、例えばモニタもしくはＬＣＤスクリーンを受けるようになっている。

取り付けできる特徴は内蔵される特徴となるようになっており、このことは、処理制御ユニット２が構造部品内に直接内蔵される外部部材に係合するための手段を含むことを意味する。独立した取り付けブラケット（例えばホスト処理制御ユニットの接続を完成するためのアダプタとして機能するようなブラケット）を使った取り付け、およびホストへの直接の取り付け（例えばカーステレオの場所に自動社内にユニットを取り付けること）の双方も、本明細書の保護のために可能でもある。

収納モジュールの追加硬化を実行する場合、処理制御ユニットの別の能力はスーパー構造体、例えばテンペストスーパー構造体内に取り付け、かつ実現できることである。かかる構造では、処理制御ユニット２は本明細書に説明したように構造体内に取り付けられ、構造体の部品または周辺部品をプロセス制御するように機能する。必要であれば、処理制御ユニット２は物理的構造体の負荷支持部材としても機能する。本発明では、すべての異なるタイプのスーパー構造体も使用が可能であり、これらスーパー構造体は任意のタイプの材料、例えばプラスチック、木、金属合金および／またはかかる材料の複合体から製造できる。

本発明は、所有権のある処理制御ユニットを任意の想到できるシステム、デバイス、アセンブリ、装置または物体（総称としてアイテムと称す）に統合または組み込み、このアイテムにインテリジェンスを導入するための方法を特徴とする。このようにすることによって、アイテムは基本的にはスマートアイテムとなる。すなわちスマートアイテムに変換される。このユニークな特徴は従来の関連する計算デバイスにはなかったものであり、処理制御ユニット２の形状、構造および処理能力を組み合わせた結果、このような特徴が可能となっている。一実施例では、処理制御ユニット２はこの制御ユニット２のスライドオン機能またはスナップオン機能により、これら種々の環境で機能することが可能となっている。スライドオンまたはスナップオンとは、処理制御ユニット２に位置する適当なアクセプタまたは受け部、例えばスライド受け部８２内にスライドまたはスナップ嵌合することにより、処理制御ユニット２が種々のブラケット、マウント、デバイスなどを受け入れできることを示している。更に同じ受け入部を使って別の構造体に処理制御ユニット２全体をスライドしたり、またはスナップ嵌合することもできる。基本的には、本発明は処理制御ユニット２が異なる周辺アイテムを受け入れできるようにしたり、またはユニットを別の構造体に組み込みできるようにする手段を提供するものである。別の実施例では、当業者には外部部材に処理制御ユニットを取り付けるのに使用される特定の方法および／またはシステムは周知のものである。

本発明の処理制御ユニットを任意の想到できる環境に適合できるようにすることも可能であるが、主な機能の１つは、家庭またはオフィス用の通常のコンピュータシステムまたはワークステーションとして機能することである。家庭またはオフィスの設定に際し、処理制御ユニットはより必要とされるスペースを自由にできたり、カモフラージュしたり、視界から隠すことができる。このユニとのサイズおよび重量によって、ユニットが極めて携帯可能となり、かつ動き回ることが容易となるだけでなく、これまでの関連するコンピュータ収納体では得られなかったスペースの利点も提供できる。

更に、このプロセス制御ユニットを別の処理制御ユニットにプロセス結合できることに起因し、従来のコンピュータシステム、例えば通信業界のために製造されたシステムを省略することができる。例えば現在実施されているような通信タワーにおけるビル内にいくつかのサーバーを収納する代わりに、本発明の複数の処理制御ユニットを１つにプロセス結合し、直接タワーに取り付けることができ、この場合、処理制御ユニットは従来技術のサーバーよりも多くなくても、同じ処理能力を提供できる。

一例として、例えば種々の器具を設け、制御し、よってこれら器具をスマート器具に変換するために、８０２.１１ｘネットワークまたはスマートホーム技術を家屋またはビル構造体に設置するのに使用するために、家またはその他の構造体、もしくはビルの内外にこの処理制御ユニットを取り付けできる。

この処理制御ユニット２は有線ネットワークシステムまたは無線ネットワーク規格、例えば８０２.１１ａ、８０２.１１ｂおよびブルートゥースのための受け入れ可能な全方向アンテナおよび／または指向性アンテナとしても使用できる。このような使用はこのユニットが送信信号を受信し、捕捉するような種々の環境に設置するのに適合できる好ましい金属形状および能力によって可能となる。
処理制御ユニット２および特に第１インサート部材６６、第２インサート部材７０および第３インサート部材７４は他の機能を実行するようにもできる。例えば他のスライドオン部品に電源およびデータを供給する配線ハーネスとして作動するように、軽量スライドを使用することができる。

処理制御ユニットから熱を放散するための方法およびシステム
本発明は、コンピュータの収納体の熱力学特性を改善するためのユニークなシステムおよび方法、および特に上記のように処理制御ユニット２の内部から熱を放散させるためのユニークなシステムおよび方法を特徴とする。正常に作動している間、処理制御ユニットは、一般に熱の形態をした高レベルの熱活動を行い、これを放出する。処理部品およびこれら処理部品内に存在する回路は、これらが耐えることのできる温度を越えた高温の温度に到達することが認められている場合、これら部品および回路は字義どおり燃焼し、機能不能状態となる。このようにコンピュータシステムの処理部品およびその他の部品を直接冷却するか、または一般にコンピュータの内部を冷却するための適当な手段またはコンピュータの内部からの熱を放散させるための手段を設け、コンピュータ内の温度および処理部品の温度を許容できる範囲内に維持しなければならない。本発明は、改善された熱放散能力を提供するものである。収納体における冷却を改善することによって、同様に処理部品の作動および機能も改善されるので、コンピュータ処理システムの寿命も長くなる。

冷却のためのほとんどの従来の構造手段または熱放散手段はコンピュータ内の空気を循環させるようになっているあるタイプのファンまたはブロワー装置を含み、この装置では換気口を通して収納体から高温の空気を吹き出し、同じ換気口または異なる換気口、もしくは収納体の壁と頂部部分および底部部分の間のしわを通して収納体に流入できるより低温の空気と置換される。これらしわは一般にはシールされていないし、均一でもない。

処理制御ユニット２からの熱を放散させるための本発明の好ましいシステムは自然の対流系を通して熱を放散させるための手段を含み、自然対流を使って処理制御ユニット２から熱を放散させる好ましい実施例が達成される。別の実施例では、熱を放散させるための方法およびシステムは液体冷却系を含む。以下、これらシステムおよびそれに対応する方法の各々について詳細に説明する。

上記のように、従来のコンピュータシステムは、あるタイプの冷却デバイスまたはシステム、例えばファンを使って冷却され、この冷却装置はコンピュータ収納体の内部の加熱された空気を置換し、循環させるので、空気は外部に逃れることができる。処理制御ユニット２はそのサイズおよび計算された構造に起因し、内部からの熱を放散させ、機械的な装置またはシステムを使用しなくても、内部に含まれる処理部品のための最適な作動環境を維持できる。その代わりに本発明の処理制御ユニットは、処理制御ユニット２内に存在し、熱を発生したり、冷却の必要のある処理部品、回路その他の部品の各々を冷却するように自然対流を利用できる。ここで、すべての従来の冷却システムおよび装置を除くことが好ましいが、所望する場合には処理制御ユニット２内にこれら従来のシステムおよび装置を組み込んでもよいことに留意すべきである。当業者であれば、これらシステムおよび装置が望ましい状況および環境について認識できよう。

従来の構造のように、処理制御ユニット２内に機械式装置またはシステムが存在しないことが好ましいので、ユーザーの全ての経験はより快適なものとなる。まず第１に、ユニットの構造の結果、ノイズはほとんどまたは全く発生しないので、音が小さくなり、ユニットを設置したセッティングでの全体のノイズ汚染も低減される。従来のシステムに共通する不快な一定のハム音または音を発生するようなファンまたはその他のブロワーは存在しないので、処理制御ユニット２の作動は実質的にユーザーにとってその音を聞くことはできない。第２に、処理制御ユニット２は自然のノイズダンパーとして機能する。ユニットから発生するどの音も消音される。ユニットの構造は音の反射を小さくし易いので、このことは、生じる音はユニットの要素によって吸収されることを意味する。特にユニットの個々の部品の曲率はユニットから生じた音を消音し、変更し、または吸収するように働く。このことは、部品内の曲率に大部分起因するものである。平らな表面は最小限となっているので、音は容易に反射されることはなく、むしろ吸収される。どんな音が生じても、端部平面はノイズを収納モジュール１０内に反射し、かつ側面の壁サポートの１つに反射する。この壁サポートはノイズを自然にコーナー内に、かつ収納モジュール１０のほとんどの固体部分内に自然に駆動し、ここで無音にするような識別された曲率を有する。第３に、一部の実施例では、望ましくない熱を発生する周辺空気内に、加熱され、押し出された空気が吹き込まれるのが少なくなっている。第４に、好ましいことに、内部で移動する部品はないので、機械的な破壊または誤動作が生じる機会はない。第５に、移動部品がないので、かつユニットは実質的に無音であるので、これら特徴によって種々の非活動的物体にユニットをモルフォ化できる。機械式の冷却が必要とされても、対象が望ましくない可聴音を発生するので、このような機械式冷却はできない。

設計により、処理制御ユニット２は収納モジュール１０およびその内部に取り付けられた３基板構造１５０の特定の構造の直接の結果として、またはこれら特定の構造によって、本来的に可能とされたいくつかの熱特性を有し、これら熱特性の組み合わせによって処理制御ユニット２を冷却したり、または放熱または自然対流を使った内部からの熱を放散することが可能となっている。以下、単なる一実施例を示す図９〜１３を参照し、これら熱特性について説明する。

図９を参照すると、ここには３基板構造１５０を有する収納モジュール１０、特にメインサポートモジュール１４が示されており、この３基板構造は第１電気プリント回路基板１５４と、第２電気プリント回路基板１５８と、第３電気プリント回路基板１６２とを備え、これらは内部において上記のような関係に結合されている。通常の作動条件では、これら電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２はそれらの表面からかなりの量の放熱を発生する。処理部品およびこれら部品を接続するのに使用される回路の活動から生じるこの放熱は、熱の形態で存在し、電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２の各側面から出ている矢印によって表示されている。図から判るように、これら電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２は、ギャップまたはスペースが生じるようにメインシャーシ１４内の壁サポートの各々から所定の距離だけずれている。このギャップによって、空気は本明細書で説明したような熱放散特性にしたがって内部を自然に循環できる。

壁サポート１８、２２および２６の各々は凹状形状となっているので、それぞれの各壁サポートの中心から収納モジュール１０のコーナーへ加熱された空気の移動を促進できることも理解できよう。従って、電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２は熱を発生し、むしろそれらの表面近くの空気を加熱するので、加熱された空気は各壁サポートの内側表面に接触し、各壁サポートの凹状形状および加熱された空気が最小抵抗の流路を通る結果として、それぞれのコーナーに向かって自然に移動する。

設計により、収納モジュール１０のコーナーにはより多くの材料が設けられている。これは壁サポートがそれらの曲率と共にフィンのように作動し、熱センターとして見なすことができるコーナーへ熱を伝えるためにこのような材料が設けられている。従って、コーナーではより多量の熱の移動が行われるが、これも設計によるものである。これによってできるだけ多くの熱を収納モジュール１０内に含まれる電気プリント回路基板から離間させることができる。以下、図１１〜１３を参照し、内部からどのように熱が放散するかをより詳細に説明する。

図９は放熱モジュール１０の更に別の２つの熱特性も示しており、第１の特性は放熱の中心ポイントであり、この中心ポイントは最大濃度の放熱を有する収納モジュール１０の内部のポイントまたはエリアとして定義できる。この濃度は個々の各電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２から生じる組み合わされた放熱を有する。放熱の中心点は図示されるような概略電気プリント回路基板１５８の中心ポイントのほぼ近くに位置する。図９に示された収納モジュール１０の第２熱特性は電気プリント回路基板１５８から離間し、電気プリント回路基板１５４および１６２の遠方端に向かって放熱の量および濃度が小さくなるということである。このような処理制御ユニット２の特定の熱特性は交差する点線によって示されており、この点線は熱活動が電気プリント回路基板１５８から遠い電気プリント回路基板１５４および１６２の端部に向かって次第に小さくなっていることを示す。交差しているラインは放射熱の分布と称すことができる分布を示す。各電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２は等しい量の放熱量を発生するが、かかる放熱量の濃度は３つが交差する場所で明らかに最大となる。

図１０を参照すると、ここには収納モジュール１０および別の重大な熱力学特性が示されている。自然対流を利用する収納モジュール１０の能力はステップ状と見なすことができる。収納モジュール１０はそのサイズにより、周辺空気が加熱され得る場所で周辺空気がトラップされることなく、モジュールの内部に対して周辺空気が内外へ流れることができるようにしている。熱を放散させるための本発明の方法およびシステムは、従来技術のコンピュータ収納体におけるプロセスのように、収納体の大きいサイズにより空気を収納体内にトラップし、空気が加熱された後でトラップされた空気を冷却し、次に加熱され、トラップされた空気をパージする代わりに、実質的に検知されていない収納モジュール１０の内外に周辺空気が自然に流れるようにできる。このことは、処理制御ユニット内に存在するコンピュータ部品（すなわち処理部品）に対する収納体のサイズの結果として達成される。特に収納モジュールは含まれるコンピュータ部品によって出力される熱放射によって加熱される空気粒子の容積よりも小さい密閉体境界部を備えることが好ましい。言い換えれば、各コンピュータ部品は所定の量の熱放射を出力し、この熱放射は周囲の隣接する空気粒子を加熱する。この熱放射は発生される熱放射量に起因し、周辺の多数の空気粒子だけが加熱されるまで延長できるだけである。このように、加熱された空気粒子の容積はコンピュータ部品が発生する熱放射量に直接比例する。加熱された空気粒子の量よりも、密閉体の境界のほうが小さくなるように収納モジュールを設計した場合、作動中、空気流は連続的となる（熱は上昇し、最も小さい抵抗路を通るように流れる）。更に、収納体の構造の結果、加熱された空気が連続的に収納体から強制的に排出されるので、トラップされた空気に対するポテンシャルは低下するか、および／または解消される。このように収納最も１０の特定のサイズは処理制御ユニットを自然に冷却するために重要である。

特定の機能をより詳細に説明するため、収納モジュール１０は十分小さいサイズとなっているものとし、この収納モジュール１０内の空間の内部容積は従来の構造と比較して大幅に小さくされているので、外側周辺空気は自然の冷却をするという利点を活用できる。収納モジュール１０はヒートポンプまたはヒートシンクと同じように機能し、ここで図１０で数本の矢印によって示される常温の周辺空気は収納体１０の底部部分（この底部部分は図１０に示された収納体１０の中間断面を横断する点線によって示されている）内に進入し、内部に含まれる処理部品を冷却できる。従来技術の構造も、これら部品を十分に冷却するのに周辺空気を利用している。追加冷却要素はほとんど必要ではない。しかしながら、従来技術の構造のように、収納体の空間の内部容積が過度に大きい場合、内部に進入する空気は内部にトラップ状態となるので、別個のアイソレートされた部屋のようになる。処理部品によって加熱された収納体内に急に過度の周辺空気が進入し、収納体の頂部に留まる。空気が自ら内部を冷却できるようにするには、収納体内に基本的には過度の空気が存在することになる。このことが、加熱された空気をパージし、処理部品が機能できなくなるレベルまで収納体内部の空気の温度が上昇しないようにするために、これらタイプの収納体内に種々の機械式冷却装置、例えばファンを設置しなければならない理由である。言い換えれば、空気が高い温度レベルまで上昇することが認められれば、プロセッサが燃えて不作動となるような十分な量の熱を、処理部品が出力し得る。

従って、大きい内部容積の空間を備え、基本的には空気を冷却し、パージしなければならない収納体内部の空気をトラップする従来のシステム、すなわち構造とは異なり、この収納モジュール１０は内部に空気をトラップせず、空気が常温で進入でき、ほとんど同じ温度で流出できる十分小さい容積の空間を有する。同じ温度で流出する理由は、常時加熱されている内部に空間がトラップされないからである。基本的には、収納モジュール１０はその容積によって自然対流を使って高温の空気を外部に逃がすことができるようになっている。収納モジュール１０の内部温度は使用する内部部品の数に応じて変動し得るが、処理部品または他の部品の作動に影響を与えるほど十分高くはない。

収納モジュール１０はあたかも収納構造体が全く存在しないかのように内部の処理部品を冷却できる自然な熱放散特性を有する。更に周辺の空気温度に対する収納モジュール１０の内部に存在する加熱された空気の影響は実質的に無視できるものである。その理由は、従来の収納モジュールのように他の同様な装置を使って空気を強制移動していないからである。更に、収納モジュール１０から流出する加熱された空気がすぐに周辺空気と混合されるように、収納モジュール１０を通して循環される空気と混合できる、通常十分な量の常温の空気が存在する。

処理制御ユニットの特定のサイズおよび形状は変わってもよく、本発明の意図する機能を実行できることに留意すべきである。従って、収納モジュールは種々の幾何学的サイズ、寸法および形状を含むように設計できる。内部で確立したいことは、自然対流を使ってコンピュータ収納体から放熱を放散するユニークな方法である。このように、図に示され、本明細書に詳細に説明する特定の処理制御ユニットは単なる一実施例にすぎないものである。当業者であれば、同様な形状および構造により、製造でき、かつ本明細書で説明したような物理的特性、熱特性および機能上の特性を有するその他の多くの構造について認識できよう。例えば処理制御ユニットは球形、三角形、円錐形、円筒形またはその他の想到できる形状を含むことができる。更に処理制御ユニットは本明細書に説明した機能を保つ限り、より大きいサイズでもよいし、より小さいサイズでもよい。本発明は必ずしも最適とは言えないが、種々の範囲の性能もカバーできる。例えば処理制御ユニットはより大きいサイズでもよいし、またはより小さいサイズでもよく、この場合、収納体内部と周辺空気との温度差は、（上記処理制御ユニット２内で生じる、ほとんど無視できる温度差と比較して）自然対流による熱放散を実行できる能力を潜在的に減少する値と実質的に同じではない。

図１１〜１３は自然の対流のこのような熱特性をどのように実施するかを示す。図示されるように、電源がオンにされるとき、および処理制御ユニットが作動中は、収納モジュール１０内の処理部品が加熱されるにつれ、第１エンド部分４０および第２エンド部分４４に位置する換気ポート９８を通して、収納モジュール１０内に周辺空気または空気粒子が自然に流入する。設計により処理部品と収納モジュール１０の壁サポートとの間に空気が存在し、空気が流れるようにできる。

周辺空気粒子の自然の流入は最終的に収納モジュール１０内の処理部品の表面に接触する。正常の動作およびこれら処理部品がその機能を続けている際に、処理部品は高度の熱活動をし、または排熱を行う。このような熱は処理部品の表面から生じるか、または放射され、直接それらの表面に隣接する空気粒子を加熱する。空気が加熱されるにつれ、空気は自然の物理原則に従い、粒子は膨張し、上昇し始める。既に述べたように、収納モジュール１０の壁サポート１８、２２および２６の凹状形状の主な機能の１つは、加熱空気が従う物理経路を提供することにある。従って、上昇する空気が最も抵抗の少ない経路に従いたい場合、この空気は収納モジュール１０の自然の輪郭に従う。図９および１０に示されるように、壁サポート１８、２２および２６は凹状構造を有し、ここで、この構造ではこれら部品と処理部品、例えば電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２との間にギャップまたはスペースが形成される。凹状側壁サポートを有する収納モジュール１０を製造することにより、自然な空気流のための物理的経路が形成される。各側壁サポート１８、２２および２６の中間において、これら壁サポートと電気プリント回路基板１５４、１５８および１６２との間のスペースまたはギャップは最小となる。このポイントまたは場所において、空気の自然な圧縮原理が実現される。特に壁サポートの端部ニオケルギャップ距離は中心のギャップ距離よりも大きいので、処理制御ユニット２の別の熱特性が生じ、処理制御ユニット２を通る空気の流入および流出を助けるのに、空気の自然圧縮が利用される。処理制御ユニット２は対流の他に、処理制御ユニット２の熱放散特性に寄与するのに、熱伝達も利用する。空気が加熱されるにつれ、収納モジュール１０の構造部品、すなわち壁サポート１８、２２および２６だけでなく、エンドプレート３８および４２も加熱される。空気が収納モジュール１０の内部に進入するにつれ、空気は加熱され、上方への経路に従い始める。上記のように、収納モジュール１０の構造部品と接触する加熱された空気の粒子は熱伝達により、熱の形態をしたできるだけ多くのエネルギーをこれら構造部品に伝える。特に熱濃度が最大である収納モジュール１０の底部にある構造部品を加熱することは、空気粒子の自然の圧縮に更に寄与し、更にそれらの流れを促進する。その理由は、これら構造部品の組成、すなわちアルミ組成は基本的には空気と空気との間で熱交換をするように機能するからである。このように本発明の処理制御ユニットは２ティア式冷却、または熱放散システム、すなわち第１自然対流冷却システムと第２伝達冷却システムとを含む。これら２つは処理制御ユニット２に対して自然な冷却および熱放散をするように、共に機能し合う。しかしながら、処理制御ユニット２が別の材料、例えばプラスチックから製造されていても、自然の対流プロセスは処理制御ユニット２を冷却するのに十分であることに留意すべきである。プラスチックの場合、熱伝達体としてではなく絶縁体として作動することは実際にユニット全体の熱放散に寄与する。その理由は、処理部品によって発生される全ての熱は、ある時間の間熱をトラップできる場所の構造部品に対して熱伝達によって熱の一部を移動させる代わりに、処理部品が発生した全ての熱が、対流によってユニット内の空気粒子に移るからである。しかしながら、プラスチックの使用は妨害電磁波（ＥＭＩ）の発生を増加させる。従って、密閉絶縁体を形成することなくＥＭＩを減少させるために金属ライナーを使用できれば、プラスチックを使用することは、液体冷却式モデルに最良に適す。

自然対流プロセスについてより詳細に説明すると、換気ポート９８を通って空気粒子が進入するにつれ、空気粒子は底部でもこのような進入を行う。これは空気が進入するにつれ、処理部品から生じた放熱によって空気が加熱されるからである。加熱された空気粒子は膨張し、収納モジュール１０の物理構造によって形成されたギャップまたはスペースを通って上昇し始める。更に空気粒子が上昇するにつれ、空気粒子は自然に壁サポート１８、２２および２６が形成した凹状経路に従う。空気粒子が上昇するにつれ、加熱された空気粒子が、ギャップが最小となる中心部分に圧縮されるまで、ギャップまたはスペースは小さくなる（図１０参照）。空気粒子が圧縮されるにつれ、それらの速度も速くなる。従って、空気粒子は進入時よりも速い速度でこの特定の部分またはギャップを脱出する。空気のこのような自然の圧縮は収納モジュール１０の構造の結果だけでなく、自然に生じる物理原理に従う空気流の物理的特性の結果でもある。

一旦圧縮され、速度が速くなると、空気粒子は加熱され、圧縮されているために上昇を続ける。空気粒子がこのような上昇をするにつれ、これら粒子は凹状形状となっている収納モジュール１０の上部部分または上部壁に接触する。これら空気粒子がこの上部壁に接触する際に、抵抗が最小である経路となっている外側コーナーまで空気粒子を移動させ、このコーナーで空気粒子が処理制御ユニット２の頂部または上部部分のエンドプレート３８および４２の近くに位置する換気ポート９８を通って最終的に収納モジュール１０から出る。加熱された空気が離脱する際に、収納モジュール１０内に常温の周辺空気が吸引され、パージされた空気粒子と置き換わる。処理制御ユニット２の作動が続くので、このプロセス、すなわち底部近くの収納モジュール１０への空気の流入により、空気は処理部品から生じる熱排出により加熱された状態となり、空気が上昇する際に空気に対する自然な流路が設けられ、空気を圧縮し、その速度を高め、空気を外側エッジコーナーに移動させ、空気を周辺空気内に脱出させる。このようなプロセスが連続的に繰り返され、空気流の自然な変形パターンが形成される。このような自然な円形空気流パターンは作動時の自然の対流であり、図１１内の円形矢印によって示されている。この図では、一方の空気流パターンは図示されるように時計回り方向であり、他方は反時計回り方向である。このように、処理制御ユニット２は本発明に従って自然対流による放熱を実行するために圧縮、すなわち空気の自然な圧縮を利用している。

図１２および１３を参照すると、このような自然の圧縮および対流プロセスを別の方法で説明できる。図示するように収納モジュール１０が２つの基本的な空気容積部、すなわち高温空気容積部と低温空気、すなわち常温空気容積部とを含む。処理部品は対向する各表面から熱を放射するので、収納モジュール１０の内部全体が加熱される。このように、発生する熱のほとんどは収納体の中心に向き、図９に示されるように分布する。処理部品から熱が発生される際に、図１２および１３に示されるような低いスペース容積内の空気の粒子が加熱される。これら粒子が加熱されるにつれ、これら粒子が膨張し、質量を増加するので、収納モジュール１０の下の半分内に、より大きい粒子容積が形成される。収納モジュール１０の下方部分内の容積が増加し、上方部分内の粒子の容積よりも大きくなるので、高温の空気が自然に上昇するにつれ、底部の空気容積も収納体の頂部部分に移動する際に加速された状態となる。これは凹状構造となっていること、および通過する空気に対する収納モジュール１０の中間部のスペースの面積が狭くなっていることに起因するものである。言い換えれば、底部の粒子容積は中間部または頂部よりも大きいこと、および高温の空気が上昇するので、より大きい容積の空気粒子が現在存在する空間よりも小さい空間（中間部分）を通過しようとする。収納モジュール１０の中間部分（ここで凹状壁サポートは制限された空間を形成する）をこの容積の加熱された空気粒子が通過する際に、加熱された空気容積を収納体の頂部に向けて加速される自然の力が生じるので、もともとあった容積よりも大きい容積の空気粒子が頂部に生じる。この力は、加熱された空気粒子に作用し、これらが最も抵抗の少ない流路に従うようにさせる。この流路は最終的にはエンドプレート３８および４２の頂部に位置する換気ポート９８である。収納最も１０の中間部分で生じる力は大きくなくてもよい。収納最も１０の頂部に向いて加熱された空気粒子を加速させるだけで十分である。実際に、加熱された空気が収納モジュール１０の金属壁サポートまたはエンドプレート内に強制的に伝わらないような力とすべきである。この力が過度に大きい場合、加熱された空気粒子はそのエネルギーを壁サポートに伝え始める。収納体には基本的には熱がトラップされるので、このようなことは望ましくない。力の正確な大きさを正しく計算し、このような力を発生することにより、ボックスの頂部部分の容積が加熱された空気粒子で一旦満たされると、これら粒子は生じる小さい量の熱伝達により対流を介し、収納体から出るように、適当かつ自然に移動できる。加熱された空気粒子のエネルギーが収納モジュール１０の構造部品内に伝わらないようにすることにより、最低抵抗の流路が保存される。このプロセスは移動する空気流を維持するように迅速に行うようになっている。

３基板構造１５２は、発生した熱の大部分が中心に位置するように設計されている（図９参照）。この理由は、ほとんどの熱が中心に位置すれば、上記のような自然の対流プロセスがユニットからの熱の大部分を捕捉し、ドラッグし、すなわち放散させるからである。加熱された空気粒子は圧縮され、容積が大きくなるので、ケースの頂部にある空気は収納体の上へ、かつ外へ押される。他方、空気が加熱され、その粒子容積が大きくなるにつれ、これら加熱された空気粒子は放散されるので、収納モジュール１０の底部の半分に空隙が残る。従って、空気粒子の失われた容積を置き換える必要が生じる。この結果、対流によって失われた空気粒子の容積に置換するために、下方の半分にて収納モジュール１０の底部内に周辺空気が自然に吸引される。図１２および１３にはこれら２つの容積部が示されており、このプッシュプルの関係は本発明によって可能にある圧縮および自然の対流を簡単な用語で記述でき、図１１に示される円形の空気流れパターンを発生する。

説明する価値のある別の大きな利点は、処理制御ユニット２をどの側にも両端に、またはその他の任意の方向に配向できることである。自然の対流プロセスはこれら配向のいずれにおいても機能するようになっている。

上記説明は一実施例に関するものであることに留意すべきである。別の実施例では、自然の対流を使った熱放散路は変化し得る。従って、熱力学特性および処理制御ユニット２内で発生する自然の対流は収納モジュール１０の特定の形状の構成だけでなく、その内部に含まれるプリント回路基板構造によっても決まる。例えばこれら別の構造の自然の対流特性は上記のものと変わることがあり得る別の構造を、処理制御ユニット２に対して想到することもできる。当業者にはこのことは明らかであろう。

別の実施例では、収納モジュール１０の全内容物はメインサポートシャーシを特別なエンドキャップでキャップすることにより、冷却ユニットによって液体冷却することができ、エンドキャップはシャーシ内部の液体を実際に冷却する冷却ユニットおよび冷却コイルを収納する。この実施例では、収納モジュールは処理制御ユニット２の実際の冷却にほとんど、または全く影響しないような任意の材料、例えばプラスチックまたは金属から製造できる。しかしながら、液体冷却モデルでは、収納体は皮膚が体の内部温度を調節するのに役立つのと全く同じように、収納体の内部温度を制御するように働くという意味で重要となる。金属の液体冷却構造では、収納体が一旦所定の温度以上となると、固体からの熱を液体に放射し始める。従って、液体冷却モデルでも金属製の収納モジュールが好ましい。

更に液体冷却式処理制御ユニットでは、内部に含まれる処理部品から発生した熱が放散し、処理部品は冷却ユニットまたは液体冷却エンジンおよび当技術分野で一般に知られている冷却剤または冷凍剤を使って冷却される。この冷却湯にとは圧縮機と、凝縮機と、冷却剤の流れが処理制御ユニットを通過するのを容易にし、この流れの向きを定めるのに使用される一連の熱交換導管またはコイルを含むことが好ましい。冷却剤は導管内を流れることが認められるので、導管への吸収によって熱が放散される。

更に液体冷却モデルではダストプレート用の条件はない。収納体の内部は完全にシールで切るので、ほこり、ゴミまたはその他の粒子が侵入するのを完全に禁止できる。かかるシールシステムは、全体の健康に寄与する他に、減菌性が重要な環境、例えばクリーンルームとなる。

更に別の実施例では、当技術分野で一般に知られているような熱電冷却システムを使って処理制御ユニットを冷却してもよい。公知の原理によれば、熱電冷却システムはペルチエ効果に基づいて作動する固体熱ポンプを備える。このペルチエ効果は２つの導電体を電流が流れるときの加熱または冷却効果を生じさせる効果のことである。基本的には２つの異なる材料の自由端に電圧を印加すると、温度差が生じ、一端から他端に熱が移動する。代表的な熱電クーラーは２つのことなる導電体として働く半導体素子のアレイからなる。この阻止のアレイは２つのセラミックプレートの間にハンダ付けまたは他の方法で取り付けられる。これらセラミックプレートは電気的に直列に存在し、熱的に並列に存在する素子を、これらセラミックプレートが収納している。この冷却デバイスを作動させるには、直流電流を誘導し、この直流電流を素子の２つ以上のペアに流すことである。このようにすると、低温側の接合部で温度が低下する。このように温度が低下する結果、デバイスを設置した環境から熱が吸収される。

本発明では、熱電冷却デバイスまたはシステムが処理制御ユニットの収納モジュールの内部に設置されており、この冷却デバイスが内部から熱を吸引し、ユニットの外部の周辺空気に熱を捨てるようになっている。更に冷却が必要な場合、冷却効果を増すために第２の、または多数の熱電クーラーを利用できる。

本明細書に説明したこれまでの特徴、特性、機能および利点は、上記だけに限定されるものではない。当業者であればこれまで特別に引用し、記載し、述べた特徴および利点以外の本発明の別の明らかな特徴および利点について認識できよう。従って、所有権のある形状を有するコンピュータ処理システムまたはユニットはいずれも特別に記載したものであるが、かかる説明は当業者に明白な、または明白でない同様なシステムまたは同様なデバイス、または同様な方法を含むように記載されたものである。

本発明は、本質的な特徴の精神から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化できる。これまで説明した実施例はすべての点において単に説明のためのものであり、発明を限定するものではない。従って、本発明の範囲はこれまでの説明ではなく、特許請求の範囲によって定められるものである。この特許請求の範囲内には特許請求の範囲の用紙およびその均等の範囲内に入るすべての変更例が含まれるものである。

２ 処理制御ユニット
１０ 収納モジュール
１４ メインサポートシャーシ
１８ 第１壁サポート
２２ 第２壁サポート
２６ 第３壁サポート
３４ ダイナミックな背面
３８ 第１エンドプレート
４２ 第２エンドプレート
４６ 第１エンドキャップ
５０ 第２エンドキャップ
５４ 接合センター
６６ 第１インサート
７０ 第２インサート
７４ 第３インサート

Claims (68)

1. 複数の壁サポートおよび内部にコンピュータ部品を支持するための手段を含む複数の接合センターを有するメインサポートシャーシと、
   周辺機器およびその他の計算部品を接続するためのサポートとなる背面と、
   本収納体を冷却するための手段とを備えた、コンピュータ処理制御ユニットのための収納体。
2. 本収納体への空気の流入及び本収納体からの空気の流出を容易にするための手段を更に含む、請求項１記載の収納体。
3. 本収納体への空気の流入および本収納体からの空気の流出を容易にする複数の換気ポートを備えた、前記メインサポートシャーシに取り外し自在に結合された第１エンドプレートおよび第２エンドプレートを更に備え、前記複数の換気ポートはさらに本収納体への空気の自由な流入を制限する、請求項２記載の収納体。
4. 収納体を形成するように前記メインサポートシャーシを更に収容するための手段を更に備えた、請求項１記載の収納体。
5. 前記メインサポートシャーシを収納するための前記手段が１つ以上のエンドプレートを含む、請求項４記載の収納体。
6. 前記処理制御ユニットが周辺機器を含まずに構成された、請求項１記載の収納体。
7. 前記処理制御ユニットが他の構造を受け、かつ支持するだけでなく、構造体内の負荷支持部品としても機能できる負荷支持構造を備えた、請求項１記載の収納体。
8. 前記収納体が等しい高さ、幅および奥行きを有し、各々が約１０．２ｃｍ（４インチ）未満である請求項１記載の収納体。
9. 前記壁サポートに取り外し自在に結合した第１、第２および第３インサート部材を更に備え、該インサート部材が前記処理制御ユニットに対して構造支持能力および美的能力の双方を発揮する、請求項１記載の収納体。
10. 前記メインサポートシャーシおよびその部品が種々の計算されたアールを含むカーブから全体が構成されており、このアールに基づく構造によって前記収納体の強度および負荷支持特性が大きくなっている、請求項１記載の収納体。
11. 前記壁サポートが前記処理制御ユニットに対し、構造上の利点、負荷支持上の利点、熱放散上の利点およびその他の利点および／または能力を前記処理制御ユニットに提供するよう、凹状曲率半径を有する、請求項１記載の収納体。
12. 前記第１、第２および第３インサート部材が前記壁サポートの曲率に一致するような凹状曲率半径を有する、請求項９記載の収納体。
13. 前記処理制御ユニットが実質的に立方体、球形、円錐形、三角形、長方形および前記処理部品を収納できるその他の任意の想到できる形状から成る群から選択された形状を有する、請求項１記載の収納体。
14. 前記コンピュータ処理部品が積み重ね構造の複数の平面状プリント回路基板を含む、請求項１記載の収納体。
15. コンピュータ部材を支持するための前記手段が前記接合センター内に形成された複数のチャンネル状の基板受け部を含む、請求項１記載の収納体。
16. コンピュータ部品を支持するための前記手段がネジ、リベット、スナップ、締まり嵌め、スナップイン嵌合およびその他から成る群から選択された１つ以上の取り付け手段を含む、請求項１記載の収納体。
17. 外部部材を前記収納体に結合または取り付けるための手段を更に備え、該手段がインサート部材、バック平面、サイド壁平面、構造体、構造体の要素、デバイス、別の処理制御ユニットおよび／または取り付けブラケットのうちの１つを支持するように機能する、請求項１記載の収納体。
18. 前記結合手段が前記メインサポートシャーシの前記接合センターの外側に形成されたスライド受け部を含む、請求項１７記載の収納体。
19. 前記収納体がスチール、アルミニウム、チタン、ハイブリッド金属合金、銅、マグネシウムおよびその他の金属ならびに金属合金；プラスチック、グラファイト、複合体、ナイロンおよびその他の非金属材料から成る群から選択された材料から製造されている、請求項１記載の収納体。
20. 前記収納体は、印加された力および衝撃力の双方に耐え、これらを受け入れることができるように、前記収納体に構造上の剛性及び強度を与える計算された曲率半径をさらに有する、請求項１記載の収納体。
21. 押し出しプロセス、ダイキャストプロセス、射出成形プロセスおよびその他方法の１つを使って前記収納体およびその部品が製造されている、請求項１記載の収納体。
22. 前記収納体がほこりおよびゴミを反撥するだけでなく、ほこりからの静電荷が前記処理部品を破壊する可能性を低減するように前記収納体が電気的に帯電する、請求項１記載の収納体。
23. 発生した電力を前記処理部品に給電するためのアイソレートされた電源を更に含む、請求項１記載の収納体。
24. 前記背面が周辺デバイスおよび部品を接続するための複数のポートを備える、請求項１記載の収納体。
25. 前記背面が２つ以上の処理制御ユニットを共に作動可能に結合するためのユニバーサルポートを備える、請求項１記載の収納体。
26. 前記背面が周辺デバイスを接続するためのスナップオン接続システムを備え、よって所定位置にスナップオンされると、前記周辺デバイスが前記処理制御ユニットのシステムバスに接続され、作動状態となる、請求項１記載の収納体。
27. 前記壁サポートと前記収納体内にサポートされた前記コンピュータ部品との間にギャップが形成され、維持され、よって前記壁サポートと前記コンピュータ部品との間の空気流を促進するようになっている、請求項１記載の収納体。
28. 冷却するための前記手段が自然対流冷却システム、液体冷却システム、強制空気冷却システム、熱電冷却システムおよびこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されたものである、請求項１記載の収納体。
29. 複数の壁サポートおよび内部にコンピュータ部品を支持するための手段を含む複数の接合センターを有するメインサポートシャーシ、周辺機器およびその他の計算部品をインターフェースを必要とせずにシステムバスに直接接続するためのサポートとなる背面、および前記メインサポートシャーシを収容すると共に収納モジュール内部へのアクセスを提供する手段、を備えた前記収納モジュールと、
    前記収納モジュールの前記接合センターに配置された１つ以上のコンピュータ処理部品と、
    前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための手段とを備えた、コンピュータ処理システム。
30. 前記収納モジュールが他の構造を受け、かつ支持できるだけでなく、構造体内の負荷支持部品としても機能できる負荷支持構造体である、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
31. 前記収納体が実質的に立方体形状であり、等しい高さ、長さ、奥行きを有し、各々が約１０．２ｃｍ（４インチ）未満である、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
32. 前記収納体が、
    １つ以上の接合センターと一体に接続された第１、第２および第３凹状側壁サポートを有するメインサポートシャーシと、
    前記収納モジュールへの空気の流入および前記収納モジュールからの空気の流出を可能にするための複数の換気ポートを備えた、前記メインサポートシャーシに取り外し自在に結合された第１および第２エンドプレートと、
    周辺計算部品を接続するための種々のポートを備え、前記メインサポートシャーシに取り外し自在に結合された背面と、
    前記メインサポートシャーシの前記壁サポートに取り外し自在に結合されたインサート部材と、
    前記収納モジュール内にマルチ平面状コンピュータ処理部品を取り外し自在に固定するための手段とを備えた、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
33. 種々の周辺デバイスおよびその他のデバイスに接続し、これらデバイスが互いに、かつ前記処理制御ユニットと通信できるように、前記コンピュータ部品により作動できるシステムバスを更に含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
34. 前記コンピュータ部品が１つ以上の電気プリント回路基板を含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
35. 前記電気プリント回路基板が前記収納モジュール内に層状の構造に配置されている、請求項３４記載のコンピュータ処理システム。
36. 前記電気プリント回路基板が前記収納モジュール内に３基板構造に配置されている、請求項３４記載のコンピュータ処理システム。
37. 前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための前記手段が、自然対流冷却システムを含む請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
38. 前記自然対流冷却システムが、
    加熱されるにつれ、前記収納モジュールの頂部部分に向かって上昇する、前記収納モジュール内に存在するある容積の空気と、
    前記加熱された容積の空気を自然に圧縮するための手段とを備え、該手段は、前記収納モジュール内の狭窄空間領域を備え、この狭窄空間領域が空気の上方への速度を早めるように、前記加熱された容積の空気に力を加え、空気を前記収納モジュールの外側へ排出させると共に、排出された空気と置換させるために周辺空気を流入させるように、空気流の自然のサイクルを形成する、請求項３７記載のコンピュータ処理システム。
39. 前記加熱された容積の空気を自然に圧縮するための前記手段が、一連の凹状壁サポートを備え、よって前記壁サポートと前記処理部品との間で前記空気が圧縮される、請求項３８記載のコンピュータ処理システム。
40. 前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための前記手段が液体冷却システムを含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
41. 前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための前記手段が強制空気冷却システムを含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
42. 前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための前記手段が熱伝達システムを含み、前記処理制御ユニットの少なくとも一部が熱伝達材料から形成されている、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
43. 前記収納モジュールの前記内側部分を冷却するための前記手段が熱電冷却システムを含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
44. 前記処理制御ユニットがコンピュータ処理部品を含み、周辺計算部品を含まずに構成されている、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
45. 少なくとも１つの周辺計算部品を更に含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
46. 電源コードを挿入すると附勢される電源システムを更に含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
47. 前記電源コードがこのコードに結合されたクリップを更に備え、該クリップがパワーアップのためにシステムのための前記処理制御ユニット内の１つ以上の接点と接続しなければならないリード線を含む、請求項４６記載のコンピュータ処理システム。
48. 前記背面が別の処理制御ユニットを作動可能に結合するためのユニバーサルポートを含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
49. 外部部材を結合し、支持するための手段を更に含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
50. 外部部材を結合し、支持するための前記手段が前記メインサポートシャーシ内に形成されたソケット状のチャンネル型受け部からなり、前記結合支持手段が外側取り付け部材、インサート部材、構造体、デバイス、システムおよびホスト構造体のうちの１つに取り外し自在に係合し、かつ結合できる、請求項４９記載のコンピュータ処理システム。
51. 前記処理制御システムの処理パワーをスケーリングするための手段を更に備え、該手段が２つ以上の前記処理制御ユニットを１つに作動可能に結合することを含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
52. 前記処理システムが電磁波妨害を起こす放射を低減させて出すように構成されている、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
53. 種々のハードウェアおよび周辺部品を接続するための１つ以上の入出力インターフェースを更に含む、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
54. 前記処理制御ユニットは、前記処理制御ユニットの形状により、向上された耐久性を有する、請求項２９記載のコンピュータ処理システム。
55. 前記処理制御ユニットが、外部部材を結合しかつ支持するための前記手段を利用して、前記処理制御ユニットを取り付けかつ機能させるべき任意のタイプの想到可能なデバイス、アセンブリ、システムおよびコンピュータ環境に取り付けられ、論理型デバイス、論理型システム、論理型センブリおよび論理型コンピュータ環境のうちの１つにこれらの各々を変換するようになっている、請求項４９記載のコンピュータ処理システム。
56. 収納モジュールを形成するための複数のサポート壁を有するメインサポートシャーシと、
    処理制御ユニットを形成するように前記収納モジュール内に取り外し自在に支持され、熱排出を発生し、よって周辺空気を加熱する１つ以上のコンピュータ部品と、
    前記収納モジュールの内部へ、及び内部から外部への空気の通過のみを許容するように、前記収納モジュールの少なくとも周辺領域に形成された換気ポートとを備え、
    前記収納モジュールが前記換気ポートの内外に自然の、機械式に強制されない空気流を誘導できる構造を含む、自然の対流を利用して処理制御ユニットの収納モジュールの内部から熱を放散させるためのシステム。
57. 前記加熱された空気が前記収納体から流出させられ、より低温の周辺空気が前記収納体内に吸引される、請求項５６記載のシステム。
58. 前記収納モジュールが自然の伝達によって前記処理制御ユニットの内部から空気を放散させるよう機能する、少なくとも一部が熱伝達材料から構成されている、請求項５６記載のシステム。
59. 前記収納モジュールが前記加熱された空気粒子を圧縮し、移動させるための手段を備え、該手段が空気粒子の上方への速度を速くし、前記上部換気ポートを通して前記空気粒子を前記収納モジュールから排出させるように、前記加熱された空気粒子を自然に誘導し、前記手段がさらに前記下方の換気ポートを通し、前記収納モジュールから排出された空気粒子の容積と置換させるべく、周辺空気の繰り返される流入を促進させるように、前記処理制御ユニット内に空気流の自然のサイクルを形成し、前記自然のサイクルの空気流が前記処理制御ユニットからの前記熱排出を放散させ、よって前記処理制御ユニットを冷却する、請求項５６記載のシステム。
60. 前記圧縮移動手段が凹状形状を有し、ギャップを形成するような距離だけ前記コンピュータ部品から離間して位置する前記サポート壁の少なくとも１つを備え、よって前記ギャップが空気流を促進し、前記加熱された空気粒子を前記コンピュータ部品から離間させ、前記処理制御ユニットのコーナーに向ける、請求項５９記載のシステム。
61. 前記収納モジュールが前記コンピュータ部品からの初期の熱排出直後に空気流を開始させるようになっており、よって前記収納モジュール内に存在する前記加熱された空気粒子の温度が前記収納体に侵入する周辺空気粒子の温度と実質的に同一、すなわち１度〜１０度の間にある、請求項５６記載のシステム。
62. 前記収納モジュールが、前記換気ポートからの連続的な空気の流出を促進し、前記収納体の前記内部内で空気粒子がトラップされないような容積を有する密閉空間を備えた、請求項５６記載のシステム。
63. 前記処理制御ユニットは、任意の空間方向への配置において熱を効果的に放散する、請求項５６記載のシステム。
64. 収納モジュールを形成するよう、複数のカーブしたサポート壁およびカバーとを有するメインサポートシャーシと、
    前記収納モジュール内に取り外し自在にサポートされ、熱排出を発生させ、よって前記収納モジュールの内部内の周辺空気粒子を加熱する１つ以上のコンピュータ部品と、
    前記収納モジュールの前記内部へ及び内部から外部への空気粒子の通過のみを許容するよう、前記収納モジュールの少なくとも上下領域に形成された換気ポートとを備えた、処理制御ユニットを得るステップと、
    前記処理制御ユニットの電源をオンにし、内部に含まれる前記コンピュータ部品を作動状態にするステップとを備え、前記コンピュータ部品が加熱された空気粒子状の熱排出を発生し、よって前記処理制御ユニットの前記換気ポートの内外への機械式に強制されない自然な空気流を誘導する、自然の対流によってコンピュータ収納体の内側部分から熱を自然に排出するための方法。
65. 前記収納モジュールが、前記換気ポートからの連続的な空気の流出を促進し、前記収納体の前記内部内で空気粒子がトラップされないような容積を有する密閉空間を備えた、請求項６４記載の方法。
66. 前記自然対流冷却システムが、
    前記収納モジュールの底部部分内に存在するある容積の空気粒子と、
    加熱されるにつれ、前記収納モジュールの頂部部分に向かって上昇する、前記収納モジュールの頂部部分に存在するある容積の空気粒子と、
    前記加熱された容積の空気粒子を自然に圧縮するための手段とを備え、該手段は、前記収納モジュール内の狭窄空間領域を備え、この狭窄空間領域が空気粒子の上方への速度を早めるように、前記加熱された容積の空気粒子に力を加え、空気を前記収納モジュールの外側に向かって移動させながら、同時に前記収納モジュールから排出された前記加熱された容積の空気粒子を置換するために周辺空気の繰り返される流入を促進するように、空気流の自然のサイクルを形成し、前記自然のサイクルの空気流が前記処理制御ユニットを冷却する、請求項６４記載の方法。
67. 前記加熱空気粒子を自然に圧縮するための前記手段が凹状形状を有し、ギャップを形成するような距離だけ前記コンピュータ部品から離間して位置する前記サポート壁の少なくとも１つを備え、よって前記ギャップが空気流を促進し、前記加熱された空気粒子を前記コンピュータ部品から離間させ、前記処理制御ユニットのコーナーに向ける、請求項６６記載の方法。
68. 前記加熱された粒子が前記熱伝達材料に接触されるときの自然伝達による熱の放散を促進するよう、前記熱伝達材料から前記収納モジュールの少なくとも一部を製造するステップを更に含む、請求項６４記載の方法。

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