JP3672253B2 - モジュール型パーソナル・コンピュータ、該モジュール型パーソナル・コンピュータのための接続装置、モジュール型パーソナル・コンピュータの冷却方式およびパーソナル・コンピュータ・システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型のモジュール型パーソナル・コンピュータ（以下、モジュール型ＰＣと略する。）を含むパーソナル・コンピュータ・システムに関し、より詳細には、携帯性を向上させるために冷却ファンといった冷却手段を内部に配設せずに外部からの冷却空気流により筐体側面を冷却し、圧力差を生成するディフューザにより生じた負圧を利用して吸引させることで内外部の同時冷却を行う、モジュール型ＰＣ、該モジュール型ＰＣと接続されることで効率的にモジュール型ＰＣの冷却を可能とする接続装置、モジュール型ＰＣの冷却方式およびモジュール型ＰＣと、接続装置とを含んで構成されるパーソナル・コンピュータ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ページャ、携帯型情報入力端末といった携帯型のパーソナル・コンピュータ端末は、広く利用されるようになっている。より最近では、上述した携帯型のパーソナル・コンピュータの利用性を向上させるため、表示を行なうためのディスプレイ・ユニットと別体として、中央処理装置（ＣＰＵ）、ハードディスク・ドライブ、メモリといった要素を用いてモジュール型ＰＣを構成し、このモジュール型ＰＣを例えば液晶ディスプレイといった表示手段を含む携帯型の接続装置や、デスクトップ型表示装置に対して表示を可能とするためのデスクトップ型接続装置（以下、本発明においては、ドッキング・ステーションという。）に着脱自在に構成することが提案されている。このようなシステムは、必要に応じて携帯可能な接続装置や、デスクトップに配置されてさらに高度の処理を行うためのデスクトップ型接続装置に接続して、ユーザの利便性が向上されている。
【０００３】
上述したように、モジュール型ＰＣは、その内部にＣＰＵ、メモリ、および小型のハードディスク・ドライブといった要素を内蔵しており、小型化を達成して携帯性を向上させること、そのためのエネルギー設計、筐体内部に収容される内部要素の寿命の点から、ＣＰＵといった熱源から発生した熱に対して、いかに効率的に対応するかが重要な課題とされている。
【０００４】
従来、パーソナル・コンピュータの内部の冷却は、特開２０００−１６５０７７号公報などに開示されるように、外付けの冷却装置を使用し、冷却ファンといった冷却手段により空気流をパーソナル・コンピュータの内部に吹込み、また内部から冷却ファンにより空気を吸引することで、内部に空気流を発生させて冷却を行うことが提案されている。
【０００５】
しかしながら、特開２０００−１６５０７７号公報に開示された冷却方法では、コンピュータの全体に渡って冷却するため大量の空気流を流す必要がある。このため小型化されたモジュール型ＰＣに一体化させるべくドッキング・ステーションを、机上に配置してユーザが作業を行う場合に、モジュール型ＰＣに対して大量の空気流を供給するべく、冷却ファンの能力を高めると、冷却ファンによる騒音が大きくなり、また、このための対策を講じることが必要になるという不都合がある。
【０００６】
また、特開２０００−２２７８２３号公報では、パーソナル・コンピュータ内部に配置された冷却ファンにより発生する空気流を用い、ベルヌーイの定理を利用することでパーソナル・コンピュータの内部を冷却する方式が開示されている。図１６には、特開２０００−２２７８２３号公報に記載されたパーソナル・コンピュータ内部の冷却方式を示す。
【０００７】
図１６に示されるように、パーソナル・コンピュータ８０の内部は、内部に配置された冷却ファン８２によりパーソナル・コンピュータ８０の外部へと、矢線Ａの方向に放出されている。しかしながら、パーソナル・コンピュータ８０の内部においてプリント配線板８４などにより区切られた下部領域では、冷却ファン８２が充分に空気流を生成・供給することができず、熱が滞留しがちになる。このため、図１６に示す特開２０００−２２７８２３号公報に記載される方式では、冷却ファン８２に近接して開口８６を配置し、この開口８６を覆うようにしてディフューザ８８を配置している。このような構成を用いることで、開口８６の近傍では、ベルヌーイの定理により静圧が低下するので、パーソナル・コンピュータ８０の内部において冷却ファン８２の空気流が充分に供給できない領域であっても空気は、矢線Ｂで示される方向へと吸引・流動され、冷却効率が向上されている。
【０００８】
特開２０００−２２７８２３号公報に記載の冷却方式は、冷却ファンが効率的に空気流を生成することができない領域の冷却を可能とするものではあるが、携帯性を向上させ、低電力で長時間駆動を必要とし、かつ小型・軽量を達成することが必要とされるモジュール型ＰＣに対しては適用できるものではない。また、特開２０００−１６５０７７号公報において開示されるように単に外付けの冷却装置を配置するのでは、上述したように冷却ファンの容量を不必要に大きくすることが要求される。これに伴いモジュール型ＰＣをデスクトップ型接続装置に接続して使用する場合には、冷却ファンの発生する騒音が大きくなり、机上において使用するにはさらに別の騒音対策を講じることが必要とされ、モジュール型ＰＣの携帯性・コンパクト性を損なってしなうという不都合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち本発明は、モジュール型ＰＣ、デスクトップ型接続装置といったモジュールに分けられて構成されるパーソナル・コンピュータ・システムにおいて、各モジュールの携帯性・コンパクト性を保持させつつ、効率よくモジュール型ＰＣの内部を冷却することを可能とする、モジュール型ＰＣ、該モジュール型ＰＣと組み合わされて使用することができる接続装置、モジュール型ＰＣの冷却方法、および該冷却方式を使用するパーソナル・コンピュータ・システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モジュール型ＰＣの外壁を冷却することにより冷却を行わせると共に、外壁を伝って流れる冷却空気流によりモジュール型ＰＣ内部に負圧を生成させ、冷却用の空気流を吸引させる。本発明においては、このようにして吸引された空気流をＣＰＵといった熱源を冷却するために使用することができれば、冷却効率を著しく向上させることができる、という着想の下になされたものである。すなわち本発明においては、例えばデスクトップに設置されるデスクトップ型接続装置に配置された冷却ファンといった冷却手段によるモジュール型ＰＣの内部の冷却効率を高めるため、まず、モジュール型ＰＣの外壁に沿った空気流を形成させて冷却を行う。
【００１１】
モジュール型ＰＣには、モジュール型ＰＣ内部を冷却する冷却空気流の入り口側開口と、冷却空気流の出口側開口とが形成されている。本発明においては、冷却空気流の出口側開口に隣接して、外壁に沿って流れる空気流の方向を横断して延び、圧力差生成手段として機能するディフューザが形成される。ディフューザは、モジュール型ＰＣ側、またはドッキング・ステーション側のいずれにでも配設することができる。
【００１２】
ディフューザは、空気流がモジュール型ＰＣの外壁面に沿って流され、空気流がディフューザを通過して流れるにつれて、ディフューザ付近における静圧が、ベルヌーイの定理にしたがって低下する。この静圧の低下が生じる領域に出口側開口を配置することにより、モジュール型ＰＣ内部から空気流を吸引させることができる。このようにして生成されたモジュール型ＰＣ内部の負圧は、入り口側開口を通してモジュール型ＰＣ内へと導入される冷却空気流を生成し、生成された空気流は、モジュール型ＰＣの内部に形成されＣＰＵを挟んで重なり合った空気流路を通過してモジュール型ＰＣの効率的な内部冷却を可能とする。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、携帯可能なモジュールを含むパーソナル・コンピュータ・システムであって、前記パーソナル・コンピュータ・システムは、
筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成された接続装置に接続して使用されると共に、前記筐体の同一の側部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口とが形成された、モジュール型パーソナル・コンピュータと、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側部を冷却するための冷却手段を含んで構成される接続装置と、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータと前記接続装置との相対的配置に関連して前記出口側開口付近の静圧を低下させるための圧力差生成手段とを含み前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入する
パーソナル・コンピュータ・システムが提供される。
【００１４】
本発明のパーソナル・コンピュータ・システムにおいては、前記圧力差生成手段により前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高めることにより前記出口側開口における静圧を低下させることが好ましい。本発明のパーソナル・コンピュータ・システムにおいては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設されるディフューザとして構成されることが好ましい。本発明のパーソナル・コンピュータ・システムにおいては、前記ディフューザは、前記筐体の側面または前記接続装置に配置され、前記接続装置は、少なくともデスクトップに設置することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用されるモジュール型パーソナル・コンピュータであって、該モジュール型パーソナル・コンピュータは、
前記型接続装置に向いて配置される前記筐体の側部に前記中央処理装置を挟んで配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口と、
前記入り口側開口と前記出口側開口の間に延ばされた空気流路とを備え、
出口側開口付近の静圧を低下させるための圧力差生成手段により前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入する
モジュール型パーソナル・コンピュータが提供される。
【００１６】
本発明のモジュール型パーソナル・コンピュータにおいては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高める手段とすることができる。本発明のモジュール型パーソナル・コンピュータにおいては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配置されることが好ましい。本発明のモジュール型パーソナル・コンピュータにおいては、前記圧力差生成手段は、前記筐体に配設されることが好ましい。本発明のモジュール型パーソナル・コンピュータにおいては、前記中央処理装置には、熱拡散部材が熱的に接続されており、前記熱拡散部材は、前記入り口側開口と前記出口側開口とを超えて、前記冷却空気流を横切って延ばされ、かつ前記熱拡散部材と、前記筐体の前記各開口が形成された側の側部との間に冷却空気流路が形成されることが好ましい。
【００１７】
さらに本発明によれば、筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用され、前記筐体の側部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口が形成されたモジュール型パーソナル・コンピュータと接続される接続装置であって、該接続装置は、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータと接続された場合に前記モジュール型パーソナル・コンピュータ前記側部に沿って空気流を生成させるための手段と、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータとの相対的配置に関連して前記出口側開口近傍における前記空気流の静圧を低下させて、前記出口側開口から前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とするための圧力差生成手段とを含む
接続装置が提供される。
【００１８】
本発明の接続装置においては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧として前記入り口側開口から冷却空気流を導入することが好ましい。本発明の接続装置においては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高める手段とされる。本発明の接続装置においては、前記圧力差生成手段は、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設されることが好ましい。本発明の接続装置においては、前記圧力差生成手段は、前記接続手段に配設され、前記接続手段は、少なくともデスクトップに設置されることが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては、モジュール型パーソナル・コンピュータの冷却方式であって該冷却方式は、
筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用されると共に、前記筐体の同一の側部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口と、モジュール型パーソナル・コンピュータを与えるステップと、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側部を冷却手段を含んで構成された接続手段に近接して接続するステップと、
前記冷却手段から前記モジュール型パーソナル・コンピュータに冷却空気流を発生させるステップとを含み、
前記モジュール型パーソナル・コンピュータと前記接続装置との相対的配置により前記出口側開口付近の静圧を低下させるステップと、
前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入するステップと
を含むモジュール型パーソナル・コンピュータの冷却方式が提供される。
【００２０】
本発明の冷却方式においては、前記圧力差生成ステップは、前記圧力差生成手段により前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高めるステップを含むことができる。本発明の冷却方式においては、前記圧力差生成ステップは、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設されるディフューザにより前記空気流の流速を高めるステップを含むことができる。本発明の冷却方式においては、前記ディフューザは、前記筐体の側面または前記接続装置に配置され、前記接続手段は、少なくともデスクトップに設置されることが好ましい。本発明の冷却方式においては、前記中央処理装置には、熱拡散部材が熱的に接続されており、前記熱拡散部材は、前記入り口側開口と前記出口側開口とを超えて、前記冷却空気流を横切って延ばされ、かつ前記熱拡散部材と、前記筐体の前記各開口が形成された側の側部との間に空気流路が形成されることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した特定の実施の形態をもってより詳細に説明するが、本発明は、後述する実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明のパーソナル・コンピュータ・システム１０の概略的な斜視図である。本発明のパーソナル・コンピュータ・システム１０は、モジュール型ＰＣ１２と、このモジュール型ＰＣ１２が接続されるモジュール型ＰＣ１２とは別体として構成された接続装置として機能する、いわゆるドッキング・ステーション１４とから構成されている。モジュール型ＰＣ１２は、後述する液晶ディスプレイといった表示手段を搭載し、別体として構成される携帯型の接続手段を使用して情報の書込みまたは保存を行い、この情報を、内部に配置されたハードディスク・ドライブに保持させている。
【００２３】
本発明においては、上述した接続装置は、デスクトップに配置され、ＣＰＵに対して高い電力を供給してユーザに対してより高度な処理を行うことを可能とするデスクトップ型接続装置、および携帯性を重視してバッテリといった電源を使用する小型軽量の携帯型接続装置を使用することができる。通常では、携帯型接続装置に接続される場合には、モジュール型ＰＣ１２は、省電力モードで駆動され、発熱の問題が生じないようにされている。ドッキング・ステーション１４は、デスクトップに置くこともできるし、机上のスペースを確保するためにオフィスの床といった部分に配置して使用することができる。以下、本発明においては特に熱源からの熱に効率的に対応することが要求される、据付け型の接続装置、具体的にはドッキング・ステーション１４をデスクトップに設置して使用する実施の形態につき、より詳細に説明する。
【００２４】
ドッキング・ステーション１４は、図１に示されるようにモジュール型ＰＣ１２に対して必要な電力を供給して駆動させ、かつモジュール型ＰＣ１２を駆動させることでＣＰＵにより発生した熱を冷却するための冷却手段を含んで構成されている。また、ドッキング・ステーション１４には、モジュール型ＰＣ１２に保持された情報を、例えばデスクトップ表示装置に転送するための種々の端子、またはターミナルが背面に形成されていて、ドッキング・ステーション１４を介してモジュール型ＰＣ１２に保持された情報を、図示しないデスクトップ表示装置へと表示させ、オフィスにおけるユーザの業務を、通常のパーソナル・コンピュータと同様の環境下で実行させることができる構成とされている。
【００２５】
本発明において使用するモジュール型ＰＣとは、具体的にはポケットサイズの筐体および重量を有し、ＣＰＵ、メモリ、小型のハードディスク・ドライブを含んで構成される省電力モードを利用することができるモジュールを意味する。このモジュール型ＰＣは、モバイル用途のＰＤＡとして利用する時には、タッチパネルや、スタイラス・ペンにより入力が可能なＬＣＤパネルを含む接続装置と接続して使用される。また、オフィスにおいてデスクトップ型のパーソナル・コンピュータ・システムとして使用する場合には、上述したドッキング・ステーション１４に接続して使用することができる。
【００２６】
図１に示されるように、モジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４とは、図１に示した実施の形態においては、コネクタ１６と、ピン１８とによって接続されている。ドッキング・ステーション１４は、モジュール型ＰＣ１２が必要とする電力を供給し、モジュール型ＰＣ１２が保持した情報を、デスクトップ表示装置や、プリンタといった他の装置に対して転送する構成とされている。本発明においては、モジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４との間は、上述した以外にも、これまで知られたいかなる方法で接続することができる。ドッキング・ステーション１４の本体前面の下部には、ドッキング・ステーション１４を動作させるためのスイッチ２０と、モニタ・ランプ２０ａとが配置されていて、ドッキング・ステーション１４を介してモジュール化ＰＣ１２を作動させることを可能とさせている。
【００２７】
ドッキング・ステーション１４は、その前部に空気排出部２２が形成されている。このドッキング・ステーション１４の空気排出部２２は、ドッキング・ステーション１４の内部にまで図示しない連通路を通して連通しており、ドッキング・ステーション１４の内部に配置された冷却手段、例えば冷却ファンから発生される空気流を、モジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに沿って流すことを可能とする形状とされている。また、図１に示されたドッキング・ステーション１４の空気排出部２２には、排出される空気流を導くための複数のフィン２４が配設されていて、排出される空気の方向を制御することが可能とされている。なお、このフィン２４は、必ず必要とされる訳ではなく、後述する別の実施の形態のように省略することもできる。
【００２８】
図１に示されたドッキング・ステーション１４の空気排出部２２の上端部付近には、本発明において、圧力差生成手段として使用されるディフューザ２６が設けられている。ディフューザ２６は、モジュール型ＰＣ２と接続された場合にベルヌーイの定理によりモジュール型ＰＣ１２に形成された出口側開口領域の静圧を低下させる圧力差生成手段として使用される。このため、本発明においては、特にモジュール型ＰＣのための冷却手段をモジュール型ＰＣの内部に配置しなくとも、モジュール型ＰＣ１２の冷却空気の入り口側開口から冷却空気を吸引させることが可能とされている。より詳細には後述するが、図１に示したディフューザ２６は、モジュール型ＰＣ１２と一体とされた場合に、モジュール型ＰＣ１２の出口側開口の空気流れ方向上流側に隣接して配置される構成とされていることが好ましい。
【００２９】
図２は、本発明のモジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４とが互いに結合されて、一体化された実施の形態を示した斜視図である。図２に示されるように、モジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４とが結合されると、図１に示した空気排出部２２を除いてモジュール型ＰＣ１２の背面１２ａと、ドッキング・ステーション１４の前面上側部１４ａとが密着する。上述した構成により、モジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４との一体性を向上させ、モジュール型ＰＣ１２の冷却用の空気流路を画成する構成となっている。図２では、モジュール型ＰＣ１２を冷却するための冷却空気は、矢線Ｃで示されるように、モジュール型ＰＣ１２の上部から取り入れられて、ディフューザ２６の形成された付近で矢線Ｄで示される方向に排出される構成とされていて、冷却空気のモジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに沿った流れを妨げることのない配置とされている。
【００３０】
図３は、図１および図２に示したドッキング・ステーション１４の背面構成を示した斜視図である。図３に示されるように、ドッキング・ステーション１４の背面には、デスクトップ・ディスプレイ装置、プリンタといった外部装置との間でデータを転送することを可能とする種々のコネクタ類２８が設けられている。これらのコネクタ類２８は、適宜必要に応じていかなる種類、数で設けられていてもよい。上述したように、ドッキング・ステーション１４は、通常のパーソナル・コンピュータに比較してよりユーザに近く配置することができるので、モジュール型ＰＣ１２の冷却を効率的に行わなければ、冷却ファンの容量の増加による送風騒音の増大と、さらに電源ユニットの高容量化に伴うドッキング・ステーション１４自体の大型化、高コスト化といった不都合を生じさせることになる。
【００３１】
図４は、モジュール型ＰＣ１２がドッキング・ステーション１４と一体化された実施の形態の正面図である。図４に示した実施の形態では、モジュール型ＰＣ１２は、ドッキング・ステーション１４に対して縦長に配置されているのが示されている。しかしながら、本発明の別の実施の形態においては、適切にモジュール型ＰＣ１２を冷却することができる限り、図４に示された縦長配置の実施の形態としてモジュール型ＰＣ１２とドッキング・ステーション１４とを一体化させることが必要とされるわけではない。より詳細には後述するように、本発明の別の実施の形態においては、例えばモジュール型ＰＣ１２のみを図４に示した縦長配置ではなく、９０°回転させた横長配置としてモジュール型ＰＣ１２と、ドッキング・ステーション１４とを一体化させることもできる。
【００３２】
図５は、本発明のモジュール型ＰＣ１２を横長配置として一体化した別の実施の形態を示した側面図である。図５に示すように、本発明の別の実施の形態においては、モジュール型ＰＣ１２が横長配置としてドッキング・ステーション１４に対して接続されている。図５に示した実施の形態では、さらにモジュール型ＰＣ１２の横長配置に対応させてドッキング・ステーション１４の縦横比を変更して、横長の構成とすることもできる。図５に示した実施の形態を採用する場合には、図５の破線で示される空気排出部２２の冷却空気流を横断する方向に沿った長さを増加または延長させることができ、これに対応させて入り口側開口、または出口側開口を増加させて冷却空気の取入れ量を増加させることもできる。また、図５においては、ドッキング・ステーション１４に配設されたディフューザ２６の位置が破線で示されている。
【００３３】
さらに、図５に示した本発明の特定の実施の形態においては、冷却空気の入り口側開口２８が、モジュール型ＰＣ１２の図中下側の側面に配置されていて、冷却空気がモジュール型ＰＣ１２の下側側部から上側の出口側開口へと向かって矢線Ｅで示される方向へと流れる構成とされている。上述したように、本発明においては、モジュール型ＰＣ１２への冷却空気の導入は、モジュール型ＰＣ１２の上部からでも、またモジュール型ＰＣ１２の下部からでも行うことができ、また冷却空気流の方向もそれに対応して適宜設定することができる。
【００３４】
図６は、本発明のドッキング・ステーション１４の、図１に示した実施の形態とは別の実施の形態を示した斜視図である。図６に示した本発明のドッキング・ステーション１４は、概ね図１に示したドッキング・ステーションと同一の形状とされている。しかしながら、図６に示したドッキング・ステーション１４は、図１に示したドッキング・ステーション１４とは異なり、空気排出部２２に、フィン２４が形成されておらず、さらに、ディフューザ２６の周囲にディフューザ２６を保護するための複数のリブ３０と、これらのリブ３０を介してディフューザ２６を保持するための連結部材３２とが形成されているのが示されている。
【００３５】
図６に示したドッキング・ステーション１４は、排出される空気を整流するためのフィンを設けないことで、排出される空気流による風切り音が生じないようにさせるとともに、ディフューザ２６の保護性を向上させた構成とされている。また、ディフューザ２６の上部には、連結部材３２と、ドッキング・ステーション１４の筐体との間に延びたリブ３４と、連結部材３２と、空気排出部２２の壁面とにより区画されて開口３６が形成されていて、冷却空気の排出を円滑に行うことを可能とさせている。また、本発明の図６に示した実施の形態においては、図１に示したフィンを適宜併用することもできる。
【００３６】
図７は、図６に示したドッキング・ステーション１４の別の実施の形態の正面図である。図７に示されるように、空気排出部２２には、フィンが配置されておらず、ドッキング・ステーション１４の内部から排出される空気がモジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに整流されることなく直接吹き付けられる構成とされている。また、図７に示されるようにディフューザ２６の上部には、連結部材３２から複数のリブ３０が延ばされていて、ディフューザ２６と、ドッキング・ステーション１４の筐体との一体性が向上されている。
【００３７】
図８は、本発明のドッキング・ステーション１４の筐体を除去して、ドッキング・ステーション１４の内部構造を示した側面図である。図８に示されるように、本発明のドッキング・ステーション１４は、モジュール型ＰＣ１２を装着するためのコネクタ１６とピン１８とを備えており、ドッキング・ステーション１４の筐体に対してモジュール型ＰＣ１２を堅固に保持する構成とされている。また、ドッキング・ステーション１４の背面には、上述したようにデスクトップ表示装置といった外部装置へと情報を転送するための複数のコネクタ２８が配置されている。
【００３８】
図８に示されたドッキング・ステーション１４の内部には、冷却手段として使用される冷却ファン３８が、例えばＰＣＭＣＩＡ規格として構成されたファンブラケット４０と、同様にＰＣＭＣＩＡ規格として構成された延長部４２を含んで構成されたソケット４４を介してドッキング・ステーション１４へと固定されている。さらに、ソケット４４を介して、冷却ファン３８に対して電力が供給され、冷却ファン３８を駆動させる構成とされている。冷却ファン３８は、図示しない筐体に形成される空気排出部２２に連続する図示しない連通路を通して、冷却空気をモジュール型ＰＣ１２の背面に沿って流れるように、適切な傾斜角度でファンブラケット４０にマウントされている。
【００３９】
図９は、本発明のモジュール型ＰＣ１２の斜視図である。図９に示されるように、本発明のモジュール型ＰＣ１２は、概ね矩形の形状として構成されており、図９に示した実施の形態においては長手方向の側面にドッキング・ステーション１４との接続部が設けられているのが示されている。また、図９に示したモジュール型ＰＣ１４の内部には、上述したようにハードディスク・ドライブと、メモリＣＰＵなどが含まれており、液晶表示部を含んで構成される携帯型の接続手段と一体化されて、情報を入力することができる構成とされている。本発明においては、上述したモジュール型ＰＣ１２は、特に矩形として構成される必要はなく、携帯性を損なわない限り、いかなる形状とすることができる。
【００４０】
図１０は、本発明のモジュール型ＰＣ１２を分解して、モジュール型ＰＣ１２の内部構成を詳細に示した分解斜視図である。説明の便宜上、ハードディスク・ドライブおよびＣＰＵといった構成要素については省略して示してある。図１０に示されるように、本発明のモジュール型ＰＣ１２は、ハードディスク・ドライブなどの構成要素を収容する略矩形の収容部材４６と、この収容部材４６に取り付けられて、本発明のモジュール型ＰＣ１２を形成させるためのＣＰＵなどの論理回路を構成する配線基板４８とを含んで構成されている。配線基板４８には、配線基板４８を収容部材４６に固定させるためのネジといった固定手段を挿設することが可能な開口５０が形成されている。
【００４１】
また、収容部材４６の上述した開口５０に対応する位置には、ネジを収容して、配線基板４８を固定するためのネジ溝５２が形成されていて、ハードディスク・ドライブといった構成要素を収容した後、収容部材４６と、配線基板４８とを組み合わせて、本発明のモジュール型ＰＣ１２を構成することができる。さらに、本発明においては、収容部材４６と、配線基板４８とを、例えばフックといった要素により互いに係止することにより、ネジを用いずに一体化させることもできる。
【００４２】
図１０に示されるモジュール型ＰＣ１２の実施の形態においては、収容部材４６の配線基板４８に対向する側部４６ａが、ドッキング・ステーション１４側に配置され、ドッキング・ステーション１４から吹き出される空気流により冷却される部分として機能する。側部４６ａには、配線基板４８に実装されたＣＰＵといった発熱要素からの熱を効果的に拡散させるため、収容部材４６の長手方向に沿ってほぼ対角線上に延びたアルミ板といった熱伝導性の高い熱拡散部材５４が、図示しないスペーサなどにより側部４６ａから離間して冷却空気を流すための空気流路５６を形成するように固定されている。
【００４３】
図示しないＣＰＵは、ＣＰＵに直接接触するサーマル・インタフェイスを介して熱拡散部材５４へと接触しており、ＣＰＵからの熱を熱拡散部材５４へと伝達させて、熱拡散効率を高めている。本発明においては、サーマル・インタフェイスを使用しなくとも熱拡散部材５４に対してＣＰＵを熱的に接続できる限り、直接ＣＰＵと、熱拡散部材５４とを接続することができる。側部４６ａには、本発明によりモジュール型ＰＣ１２の内部へと冷却空気を導入するための複数の入り口側開口５８が設けられている。また、図１０に示した実施の形態においては、入り口側開口５８の側部４６ａの熱拡散部材５４を挟んだ側に複数の出口側開口６０が形成されている。
【００４４】
入り口側開口５８および出口側開口６０は、図１０においては長円形の形状として示されているが、本発明においては、上述した各開口は、いかなる数、形状、配置として構成されても、本発明の冷却効果を得ることができる限り、特に限定されるものではない。入り口側開口５８からの冷却空気流は、ＣＰＵの周囲および空気流路５６を通して流れ、出口側開口６０からベルヌーイの原理により吸い出されて背面１２ａに沿って流れて行くことにより、ＣＰＵ周辺に空気流を発生させ、熱拡散効率を向上させている。また、本発明の別の実施の形態では、図５に示したように、入り口側開口５８を出口側開口６０よりも下側に設け、冷却空気流を下から上へと流すこともできる。
【００４５】
図１１は、本発明の図１０に示したモジュール型ＰＣ１２の内部における冷却空気流の流れ状態を概略的に示した図である。図１１に示した実施の形態においては、冷却空気流は、矢線ＣＡに示される位置からモジュール型ＰＣ１２の内部へと導入され、熱拡散部材５４を横断して下側へと流れて行き、出口側開口６０からモジュール型ＰＣの外部へと矢線ＣＢに示されるように放出される。
【００４６】
図１２は、本発明のモジュール型ＰＣ１２がドッキング・ステーション１４に一体として結合され、ドッキング・ステーション１４からの冷却空気流がモジュール型ＰＣ１２の背面１２ａを伝って流れている様子を示した概略図である。ドッキング・ステーション１４の内部に収容された冷却ファン３８によって発生された空気流ＡＦは、まず、連通路６２に沿って流されて行く。連通路６２と、空気排出部２２の壁面２２ａとに沿って流れ出た空気流ＡＦは、モジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに衝突して、図１２中、上方向へと偏向される。
【００４７】
偏向された空気流ＡＦは、モジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに沿ってさらに流れてゆき、モジュール型ＰＣ１２の出口側開口６０の近傍において、ドッキング・ステーション１４に配設されたディフューザ２６により流路が狭められた領域を通過するため流速が高まり、その結果出口側開口５２近傍の静圧が低下し、モジュール型ＰＣ１２の出口側開口６０からモジュール型ＰＣ１２の内部の空気が吸い出されることになる。
【００４８】
このように吸引されたモジュール型ＰＣ１２の内部の空気は、モジュール型ＰＣ１２の内部圧を外部圧に対して負圧とさせ、その結果、入り口側開口５８から外部空気を吸引する。このようにして生成された空気流は、ＣＰＵ６４およびＣＰＵに接触した、熱伝導性の良いグリースやラバーシートから構成されるサーマル・インタフェイス６６の周囲を取り囲んで形成された空気流路６８と、熱拡散部材４８と側面４０ａの内側とにより画成される空気流路５６から構成される重なり合った空気流路に沿って出口側開口６０へと流れて行く。
【００４９】
上述したモジュール型ＰＣ１２内部を流れた空気流は、最終的に出口側開口６０へと達し、出口側開口６０から排出され、冷却サイクルが完了する。ここで、上述した冷却方式を外部冷却手段から空気を導入する方式と比較する。外部冷却手段から空気を強制的に吹き込んで冷却する方式は、局所的な高温部を冷却するには適切であるが、熱源を冷却した後の加熱された空気流が、モジュール型ＰＣ１２の内部を循環して、熱源以外の電気・電子的ユニットを加熱してしまうという不都合がある。
【００５０】
このため、外部冷却手段から空気を強制的に吹き込んで冷却する方式を使用する場合には、ダクトなどで導入空気流を整流し、吸入と排気とを制御しつつ高効率で熱交換を行わせることにが不可欠であり、ダクトを構成する余分な部材が必要とされる。しかしながら、本発明が適用されるモジュール型ＰＣ１２といった小型の装置では、これらの要素を配置すること自体、そのようなスペースが確保できず、また嵩高さ、重量といった携帯性に悪影響を与えることになるため現実的ではない。
【００５１】
上述した条件下で本発明による冷却方式を使用すれば、出口側開口６０からの空気の吸い出しに伴う入り口側開口５８からの効率的な冷却空気の導入が達成でき、またこのためにはダクトといった要素はむしろ使用しないほうが、モジュール型ＰＣ１２の通風抵抗を増加させない点から好ましいこととなる。また、本発明において冷却空気の導入は、他の補助的な構成要素を必要とすることなく単純な開口の形成により達成することができ、入り口側開口５８を熱源の近傍に形成することも可能であり、さらに効率的な冷却を達成することが可能となる。
【００５２】
図１３は、図１２に関連して説明した冷却空気流が流れる領域を拡大して示した図である。図１３に示されるように、モジュール型ＰＣ１２の内部には、ＣＰＵ６４が配置された基板７０と、この基板７０からスペーサ７２により離間して保持されたハードディスク・ドライブ７４とを含んで構成されている。ＣＰＵ６４には、サーマル・インターフェイス６６が取り付けられており、このサーマル・インターフェイス６６は、熱拡散部材５４に熱的に接続されていて、ＣＰＵ６４により発生した熱を熱拡散部材５４を使用して拡散させている。熱拡散部材５４は、また収容部材４６の側部４６ａから、図示しないスペーサなどにより離間して配置されていて、熱拡散部材５４と、側部４６ａとの間にも冷却のための空気流路５６が形成されており、より効果的な冷却を可能としている。
【００５３】
モジュール型ＰＣ１２の下側部には、出口側開口６０の位置に対応した位置において、空気流路６８と、空気流路５６とを連通する開口７６が形成されており、ＣＰＵ６４を含む冷却空気の空気流路６８を流れてきた空気と、側部４０ａの側に形成された別の冷却空気の空気流路５６を流れてきた空気とを共に出口側開口６０から排出する構成とされている。出口側開口６０に隣接して、ドッキング・ステーション１４に配設されたディフューザ２６は、ドッキング・ステーション１４の空気排出部２２の壁面２２ａとの間の間隔を減少させ、その間を通過する空気流ＡＦの流速を高め、ベルヌーイの定理により出口側開口５２からモジュール型ＰＣ１２の内部の空気を吸引させる。
【００５４】
ディフューザ２６を通過した空気流ＡＦは、さらにモジュール型ＰＣ１２の背面１２ａに沿って流れて行き、モジュール型ＰＣの背面１２ａを冷却することでさらに冷却効率を高めることを可能としている。
【００５５】
本発明においては、これまでディフューザ２６をドッキング・ステーション１４側に配置するものとして説明してきた。しかしながら、本発明においては、ディフューザ２６は、出口側開口６０付近における空気流の流速を高めることができれば、モジュール型ＰＣ１２の出口側開口６０の冷却空気流の流れ方向上流側に形成することもできる。
【００５６】
図１４には、モジュール型ＰＣ１２が携帯型の接続装置に一体化された本発明の別の実施の形態を示した図である。図１４（ａ）は、接続装置７８の液晶表示部７８ａ側から見た斜視図であり、図１４（ｂ）は、モジュール型ＰＣ１２側から見た斜視図である。図１４（ａ）に示されるように、携行時には、モジュール型ＰＣ１２は、携帯型の接続装置７８と接続され、例えば、スタイラス・ペン、ポインタ、または接続装置７８の液晶パネル７８ａに表示されるキャラクタを、指でタッチするなどにより、モジュール型ＰＣ１２に情報を入力することが可能とされている。入力された情報は、ユーザが例えばオフィスなどに戻った後、モジュール型ＰＣ１２をドッキング・ステーション１４に接続して、デスクトップ表示装置や、デスクトップ型のパーソナル・コンピュータなどにデータを転送してさらに高次の処理を行うことが可能とされている。
【００５７】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示したパーソナル・コンピュータ・システムをモジュール型ＰＣ１２側から見た斜視図である。モジュール型ＰＣ１２の背面には、複数の入り口側開口５８と、複数の出口側開口６０とが形成されているのが示されている。図１４（ｂ）に示されたモジュール型ＰＣ１２は、ディフューザ２６が、ドッキング・ステーション側に形成されているので、モジュール型ＰＣ１２には、ディフューザ２６は形成されていない。
【００５８】
図１５は、本発明の別の実施の形態のモジュール型ＰＣ１２を、図１４で示したと同様に携帯型の接続手段７８に接続された状態でモジュール型ＰＣ１２側から見た斜視図である。図１５に示したモジュール型ＰＣ１２には、出口側開口６０に隣接した空気流の流れ方向上流側にディフューザ２６が形成されているのが示されている。図１５に示した実施の形態の場合には、モジュール型ＰＣ１２と共に用いられるドッキング・ステーション１４には、ディフューザ２６を配設する必要がない。
【００５９】
以下に、本発明の効果をシミュレーションした結果について説明する。モジュール型ＰＣ１２が、ドッキング・ステーション１４により駆動されるものと仮定し、熱源となるＣＰＵをヒータで置き換えてシミュレーション実験を行った。シミュレーション実験では、モジュール型ＰＣをまったく冷却しない場合には、モジュール型ＰＣの筐体表面の温度は、約５５℃となることが確認された。
【００６０】
一方、ドッキング・ステーション１４に冷却ファンを装着し、ディフューザ２６を使用せずに外部から強制的に冷却を行う場合には、筐体表面の温度は、１０℃〜１５℃低下させることができることが見出された。
【００６１】
また、さらにドッキング・ステーション１４に対してディフューザ２６を配設して、ベルヌーイの定理を使用してモジュール型ＰＣの内部から空気を吸引する本発明によれば、シミュレーションによる筐体表面温度は、さらに２〜３℃低下することが見出された。すなわち、本発明によれば、同一の筐体表面温度としてモジュール型ＰＣ１２を使用する場合には、冷却ファンといった冷却手段の容量を低下させることができ、送風騒音の低下を可能とする。さらには、電源ユニットといった高コスト要素を冷却ファンの容量低下の分だけ小型化・低コスト化できるのでドッキング・ステーション１４のコストを低下させることを可能とする。また、同一の容量の冷却ファンを使用する場合には、より筐体表面および筐体内部を低温度化することができ、モジュール型ＰＣの構成要素の長寿命化を達成することができる。
【００６２】
これまで本発明を図面に示した特定の実施の形態に基づいて説明してきたが本発明は、上述した特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の作用・効果を奏することができる限り、ディフューザの配置位置、形状、各開口の形状、数、位置、配置の細部の構成についてはこれまで知られたいかなるものでも用いることができることはいうまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のパーソナル・コンピュータ・システムにおいて、本発明のモジュール型ＰＣをドッキング・ステーションに接続するところを示した斜視図。
【図２】 本発明のモジュール型ＰＣと、ドッキング・ステーションとが接続されたところを示した斜視図。
【図３】 本発明のドッキング・ステーションの背面斜視図。
【図４】 本発明のモジュール型ＰＣと、ドッキング・ステーションとが接続されたところを示した正面図。
【図５】 本発明のモジュール型ＰＣと、ドッキング・ステーションとが接続されたところを示した別の実施の形態の側面図。
【図６】 本発明のドッキング・ステーションの別の実施の形態の斜視図。
【図７】 図６に示したドッキング・ステーションの正面図。
【図８】 本発明のドッキング・ステーションの分解側面図。
【図９】 本発明のモジュール型ＰＣの斜視図。
【図１０】 本発明のモジュール型ＰＣの分解斜視図。
【図１１】 本発明の冷却方法における冷却空気流の流れを示した概略図。
【図１２】 本発明の冷却方式におけるディフューザの作用を示した図。
【図１３】 本発明の冷却方式により生成される空気流の流れを示した詳細図。
【図１４】 本発明の接続装置の別の実施の形態に、モジュール型ＰＣを接続したところを示した図。
【図１５】 ディフューザが配設された本発明のモジュール型ＰＣの別の実施の形態を示した図。
【図１６】 従来のパーソナル・コンピュータの冷却方式を示した図。
【符号の説明】
１０…パーソナル・コンピュータ・システム
１２…モジュール型ＰＣ
１４…ドッキング・ステーション
１６…コネクタ
１８…ピン
２０…スイッチ
２０ａ…パイロット・ランプ
２２…空気排出部
２４…フィン
２６…ディフューザ
２８…コネクタ
３０…リブ
３２…連結部材
３４…リブ
３６…開口
３８…冷却ファン
４０…ファン・ブラケット
４２…延長部
４４…ソケット
４６…収容部材
４８…配線基板
５０…開口
５２…ネジ溝
５４…熱拡散部材
５６…空気流路
５８…入り口側開口
６０…出口側開口
６２…連通路
６４…ＣＰＵ
６６…サーマル・インターフェイス
６８…空気流路
７０…基板
７２…スペーサ
７４…ハードディスク・ドライブ
７８…携帯型接続装置
７８ａ…液晶表示部

Claims (11)

1. 携帯可能なモジュールを含むパーソナル・コンピュータ・システムであって、前記パーソナル・コンピュータ・システムは、
   筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成された接続装置に接続して使用されると共に、前記筐体の同一の側面部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口とが形成された、モジュール型パーソナル・コンピュータと、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側面部を冷却するために前記側面部に沿って空気流を生成させる冷却手段を含んで構成される接続装置と、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータと前記接続装置との相対的配置に関連して前記出口側開口付近の静圧を低下させるための圧力差生成手段とを含み
   前記圧力差生成手段により前記出口側開口付近を流れる前記空気流の流速を高めることにより、前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入する
   パーソナル・コンピュータ・システム。
2. 前記圧力差生成手段は、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設されるディフューザとして構成される
   請求項１に記載のパーソナル・コンピュータ・システム。
3. 前記ディフューザは、前記筐体の側面または前記接続装置に配置され、前記接続装置は、少なくともデスクトップに設置される
   請求項１または２のいずれか１項に記載のパーソナル・コンピュータ・システム。
4. 筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用されるモジュール型パーソナル・コンピュータであって、該モジュール型パーソナル・コンピュータは、
   前記型接続装置に向いて配置される前記筐体の側部に前記中央処理装置を挟んで配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口と、
   前記入り口側開口と前記出口側開口の間に延ばされた空気流路とを備え、
   出口側開口付近の静圧を低下させるための圧力差生成手段により前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入する
   モジュール型パーソナル・コンピュータであって、
   前記圧力差生成手段は、前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高める手段であり、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配置され、
   前記中央処理装置には、熱拡散部材が熱的に接続されており、前記熱拡散部材は、前記入り口側開口と前記出口側開口とを超えて、前記冷却空気流を横切って延ばされ、かつ前記熱拡散部材と、前記筐体の前記各開口が形成された側の側部との間に冷却空気流路が形成された
   モジュール型パーソナル・コンピュータ。
5. 筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用され、前記筐体の側面部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口が形成されたモジュール型パーソナル・コンピュータと接続される接続装置であって、該接続装置は、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータと接続された場合に前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側面部を冷却するために前記側面部に沿って空気流を生成させるための手段と、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータとの相対的配置に関連して前記出口側開口付近を流れる空気流の流速を高めることにより前記出口側開口近傍における前記空気流の静圧を低下させて、前記出口側開口から前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とするための圧力差生成手段とを含み、
   前記圧力差生成手段は、前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧として前記入り口側開口から冷却空気流を導入する接続装置。
6. 前記圧力差生成手段は、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設される
   請求項５に記載の接続装置。
7. 前記圧力差生成手段は、前記接続手段に配設され、前記接続手段は、少なくともデスクトップに設置される
   請求項５または６のいずれか１項に記載の接続装置。
8. モジュール型パーソナル・コンピュータの冷却方式であって該冷却方式は、
   筐体内に、少なくとも記憶手段と中央処理装置とを含み、別体として構成される接続装置に接続して使用されると共に、前記筐体の同一の側面部に前記中央処理装置を挟んで離間して配置された冷却空気流の入り口側開口および出口側開口と、モジュール型パーソナル・コンピュータを与えるステップと、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側面部を冷却手段を含んで構成された接続手段に近接して接続するステップと、
   前記冷却手段から前記モジュール型パーソナル・コンピュータの前記側面部に沿って冷却空気流を発生させるステップとを含み、
   前記モジュール型パーソナル・コンピュータと前記接続装置との相対的配置に関連して圧力差生成手段により前記出口側開口付近を流れる前記冷却空気流の流速を高めることにより前記出口側開口付近の静圧を低下させるステップと、
   前記出口側開口付近の静圧を低下させて前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部の空気を吸引し、前記モジュール型パーソナル・コンピュータの内部を負圧とすることにより前記入り口側開口から冷却空気流を内部に導入するステップと
   を含むモジュール型パーソナル・コンピュータの冷却方式。
9. 前記圧力差生成ステップは、前記出口側開口に隣接して前記出口側開口付近を流れる空気流の流れ方向上流側に配設されるディフューザにより前記空気流の流速を高めるステップを含む
   請求項８に記載の冷却方式。
10. 前記ディフューザは、前記筐体の側面または前記接続装置に配置され、前記接続手段は、少なくともデスクトップに設置される
    請求項８または９のいずれか１項に記載の冷却方式。
11. 前記中央処理装置には、熱拡散部材が熱的に接続されており、前記熱拡散部材は、前記入り口側開口と前記出口側開口とを超えて、前記冷却空気流を横切って延ばされ、かつ前記熱拡散部材と、前記筐体の前記各開口が形成された側の側部との間に空気流路が形成された
    請求項８〜１０のいずれか１項に記載の冷却方式。

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