JP4154938B2

JP4154938B2 - Information processing device

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Publication number: JP4154938B2
Application number: JP2002203455A
Authority: JP
Inventors: 洋典及川; 武樋園
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004047751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品の発熱により温度が上昇する情報処理装置内部の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、マザーボードの規格としてATX規格が知られている。そして、ATX規格のマザーボードを使用する容積１０L以下の小型情報処理装置の冷却構造は、冷却ファン付き電源の付近にある位置にプロセッサが配置されている。前記冷却構造により、プロセッサの発熱は情報処理装置の筐体内部に拡散されることなく、電源の冷却ファンにより情報処理装置の外部に排出される。それによって、情報処理装置の筐体内部の温度上昇が抑制でき、他の電子部品に熱効果を及ぼさない。この種の冷却構造に関係するものとして、例えば、FlexATX Thermal Design Suggestions Verson1.1、ページ３１、Figure23があげられる。尚、FlexATX規格のマザーボードを用いる場合において、PCIボードの規格の制限により、上記小型情報処理装置の筐体内部の冷却構造は通常である。
【０００３】
また、他の従来技術としてはFlexATX規格のマザーボードを用いずに、冷却ファン付き電源装置に遠い位置にプロセッサが配置される冷却構造もある。係る構造はプロセッサと電源装置が相互に及ぼし合う熱効果が回避される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、前者の構成では次のような問題点がある。
【０００５】
まず、放熱フィンから放出される熱がヒートシンクの冷却ファンにより排出される。排出される一方の熱は、電源装置を経由し、電源装置の冷却ファンにより筐体外部に排出される。熱が排出される際に、電源装置内部の高発熱部品が熱を直接受けるため、高発熱部品の温度のさらなる上昇が生じる。また、もう一方の方向に排出される熱は、一旦プロセッサから離れ、その後、他の電子部品に衝突。電源装置の冷却ファンにより、電源装置に衝突した熱が逆流し、その一部がプロセッサの冷却ファンに吸い込まれることになる。このような冷却風の循環により、冷却効果が低下する。
【０００６】
このように、冷却ファン付き電源装置の近い位置にプロセッサを配置することは、情報処理装置の筐体内部の温度上昇が抑制でき、他の電子部品に熱効果を及ぼさないという利点がある。その反面、プロセッサの冷却効果に悪影響を及ぼすことや高発熱部品であるプロセッサと電源装置が互いに熱的影響し合い、これらの冷却がより困難になるという問題がある。
【０００７】
また、上記他の従来技術のうち、後者の構成では次のような問題点がある。
【０００８】
まず、情報処理装置の筐体内部の温度が上昇する問題である。それは、上記放熱フィンにより2方向に放出される熱が、プロセッサの冷却ファンにより共に情報処理装置の筐体内部に排出されるからである。このような情報処理装置の筐体内部の温度上昇は、他の電子部品に温度上昇を及ぼすことになる。例えば、１の方向により排出される熱は補助記憶装置を経由して、電源冷却ファンにより筐体外部に排出されることから、当該補助記憶装置に温度上昇を及ぼすことになる。
【０００９】
このように、冷却ファン付き電源装置に遠い位置にプロセッサを配置することはプロセッサの冷却効果に悪影響を及ぼすことや高発熱部品であるプロセッサと電源装置が互いに熱的影響し合いを回避することができる。その反面、情報処理装置の筐体内部の温度上昇を招き、他の電子部品に熱効果を及ぼすことになる。
【００１０】
尚、情報処理装置の筐体内部の温度上昇を抑制するためには、別途システムファンを設けることも可能であるが、情報処理装置が大型化し、騒音の増大も回避できない。また、情報処理装置の温度上昇を抑制するためには、筐体天面に開口を設けることも可能であるが、異物等が筐体内部に混入する恐れがあり、装置の安全たる作動を完全に期することができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の情報処理装置は、プロセッサを冷却するための気体を吸入する一つ以上の吸気部と、プロセッサを冷却した気体を排出する二つ以上の排気部を、筐体に有する。本発明の他の情報処理装置は、さらに、筐体外部に排気するための冷却用ファンを二つ以上有する。すなわち、プロセッサを冷却した気体を排出する冷却用ファンと、その他の高温部を冷却した気体を排出する冷却用ファンを有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１から８を用いて説明する。図１は幅３００ｍｍ、奥行き３２０ｍｍ、高さ７８ｍｍの小型情報処理装置の筐体内部の斜視図である。
【００１３】
まず情報処理装置の筐体内部の全体構成について説明する。
【００１４】
プロセッサ冷却部１０は、筐体内部に取り込んだ空気をプロセッサに流通させるプロセッサ冷却ファン１０ａ及び押し出し成型品のアルミ製ヒートシンク１０ｂで構成されており、装置の前面側のマザーボード上に配置されている。プロセッサじゃPentium４(Pentiumはインテル社の登録商標である)を用いる。プロセッサ冷却ファン１０ａ、上部から空気を吸い込み、プロセッサに空気を吹き付けるダウンフロー方式でヒートシンクに対して回転する形式のものである。
【００１５】
電源装置１１は、１６０Ｗの出力能力を持ち、７０ｍｍ角ファン１１ａと１１ｂの二台を搭載している。電源ファン１１ａは高発熱電子部品である二次側整流ダイオード１１ｃの近くに配置されている。後述のインレット１１ｇから電圧が付加され、トランス１１ｆによって電圧の変換が行われてから二次側整流ダイオードによって電流が整流されるという流れになるため、二次側整流ダイオードが、インレット１１ｇに対して奥に配置されていることが通常である。
【００１６】
本実施の形態において、電源ファン１１ａ、熱排気ファン１１ｂは、筐体内部の吸気を吸い込んで、電源装置内部を経由して筐体外部に排出させる吸い込み型である。
【００１７】
その他の部品としては、トランス１１ｆやインレット１１ｇがある。トランス１１ｆは変圧器であって、インレット１１ｇは電源ケーブルのコネクタである。補助記憶装置としては３.５インチ型ハードディスク１２、スリムタイプのＣＤ−ＲＯＭ１３、スリムタイプのＦＤＤ１４を備え、本実施の形態ではこれらは電源ファン１１ａの近い位置にある。ここで、スリムタイプとは、一般的には幅(高さ)が十数センチ以下である。尚、ハードディスク１２とＣＤ−ＲＯＭ１３を近距離で配置しているため、ＣＤ−ＲＯＭ１３動作時の振動によりハードディスク１２が誤作動する恐れがある。従って、図示しないがこれを防止するため、ハードディスク１２には防振ゴムがとりつけてある。拡張ボードとしては、ハーフサイズのＰＣＩボード（以下、ＰＣＩボードをいう。）１７ａ及び１７ｂの２枚が搭載出来るようになっており、これらはドーターボード１８に実装される。
【００１８】
次に情報処理装置の筐体について説明する。
【００１９】
筐体の前面にはフロントベゼル２４がある。フロントベゼル２４は、各種デバイス(CD-ROM/FDD)、SW、コネクタ等の操作面としての機能と製品を特徴付けるデザイン性を備えている。フロントベゼル２４には、開口部１５を設ける。開口部１５は、プロセッサ発熱冷却部１０から放出される熱の一部を筐体の外部に排出する第１の排気部に相当する。また、開口部１６を設ける。開口部１６は、補助記憶装置を冷却する空気を取り込む第２の吸気部に相当する。筐体の側面に開口部２３を設ける。開口部２３は、プロセッサの発熱を冷却する第１の吸気部に相当する。筐体の背面に開口１１ｈを設ける。開口部１１ｈは、筐体内部の発熱を排出する第２の排気部に相当する。本実施の形態では、それぞれの開口率は、開口部１５が３０％、開口部１６が１０％、開口部２３が２０％、開口部１１ｈが６０％である。ここで、開口率とは、例えば開口部１１ｈの場合において、開口部１１ｈ面積内の空間(穴面積)の割合となる。計算式としては、
開口率＝１１ｈ内部の穴面積/１１ｈの面積(%)
である。
【００２０】
図２はプロセッサ冷却部１０と開口部１５の部分の断面図を示し、図３はプロセッサ冷却部１０と開口部１５を有するフロントベゼル２４とが分解されたときの斜面図である。
【００２１】
まず、図２及び図３において、筐体の一部であるシャーシ２６には開口４４が設けられている。ここで、シャーシ２６とは、鋼板等の金属板を加工することにより形成され、ＥＭＣ的電磁シールドの役目を持つケースである。開口４４は熱の流れを伴う風(以下、「風」をいう)３２の吹き出される位置に設けられているが、開口４４の高さはヒートシンク１０ｂの高さより低く限定している。これにより風３２が再びファン１０ａに再び吸い込まれる風３２の風量を低減できる。
【００２２】
次に、開口４４にカバー４３を設ける。ここで、カバー４３は開口部１５から排出される風が受ける抵抗による圧力損失を軽減するため、コの字型の形状としている。また、カバー４３の表面に穴４３ａを配置している。この穴は、ＥＭＣ対策として電波の放出を抑える為に３.５ｍｍ角の小穴としている。
【００２３】
また、筐体の背面に筐体平面板金２５を設けている。この筐体背面板金は、筐体を支える金属の板であって、筐体の一部である。
【００２４】
その他には、筐体の背面にはシリアルコネクタ１９ａ、ディスプレイコネクタ１９ｂ、ＵＳＢコネクタ１９ｃ、また図示しないが、ＰＳ／２マウスやキーボードのコネクタも存在する。筐体の前面には電源スイッチ２０、電源ランプ２１ａ、主電源スタンバイランプ２１ｂ、ハードディスクアクセスランプ２１ｃ、マイクコネクタ２２ａ、ライン入力コネクタ２２ｂ、スピーカコネクタ２２ｃ、赤外線インターフェース２２ｄがある。また、筐体を縦置きにするときに、開口部２３が塞がらないための足２５を設けてある。
【００２５】
次に本実施の形態の冷却構造について図１から図４を用いて説明する。
【００２６】
まず、プロセッサ冷却部周辺の冷却構造について、図２を用いて説明する。
【００２７】
冷却ファン１０ａは、図１の開口部２３から入ってきた風３１を吸い込みヒートシンク１０ｂに吹き付ける。吹き付けられた風４１はヒートシンク１０ｂの放熱フィン４２に沿って流れるが、放熱フィン４２の形状はプレート形状であり、方向は開口１５と筐体の内部にそれぞれ向くように配置している。したがって、風４１は熱気である風３２及び風３３となって流れる。このとき、風３２は開口部１５から筐体外部に排出される。
【００２８】
次に電源装置周辺の冷却構造について図１を用いて説明する。
【００２９】
まず、図１において、プロセッサ冷却部１０から排出された風３３は、筐体内部に排出されるが、一旦排出された風３３は、ドーターボード１８及びＰＣＩボード１７ａ、１７ｂに沿って流れるため、冷却ファン１０ａに逆流する風量は少ない。次に、図１において、風３３の流れは筐体背面板金２５にまで到達するが、途中は風速が速いため、電源ファン１１aに吸い込まれる風量は少ない。風３３は筐体背面板金２５に衝突して弱められた後、熱排気ファン１１ｂにより吸い込まれる。その後、開口部１１ｈから外部に排出される。
【００３０】
次に補助記憶装置周辺の冷却構造ついて説明する。
【００３１】
空気３４は電源ファン１１ａの作用により開口部１６より吸気され、ハードディスク１２を経由して電源装置１１に流れ込む。そして電源ファン１１ａを通過した排気３５は２次側の整流ダイオード１１ｃおよびヒートシンク１１ｄを冷却し、開口部１１ｈから外部に排出される。
【００３２】
上記構成のうち、プロセッサ冷却部がプロセッサを冷却する。
【００３３】
本実施の形態で用いるプロセッサは約７６Ｗの発熱量を持っており、プロセッサ冷却部１０は、熱気の一部を開口１５部より排出する。この熱気の熱量はプロセッサ発熱量の約２６％である約２０Ｗである。
【００３４】
ここで熱量と筐体温度の関係について述べる。筐体外部へ排出される風量Ｖ、熱量Ｑ、筐体内温度上昇ΔＴの関係を式（１）に示す。式（１）において、ρは空気の密度、Ｃｐは空気の比熱である。
ΔＴ＝Ｑ／（ρ・Ｃｐ・Ｖ）・・・・（１）
更に式（１）は次の式（２）で近似できる。
ΔＴ（℃）＝１.７９×Q（Ｗ）／Ｖ（ＣＦＭ）・・・・・（２）
ここでプロセッサによる筐体内部への発熱量は、
７６−２０＝５６Ｗ
である。また筐体外部へ排出される風量を１２ＣＦＭとした場合、式（２）より温度上昇ΔＴは、
７９×５６（Ｗ）/１２（ＣＦＭ）=８.４（℃）
である。
【００３５】
一方、従来の様に、プロセッサの全発熱量７６Ｗが筐体内部に入る場合の筐体内部温度上昇ΔＴは、
７９×７６（Ｗ）/１２（ＣＦＭ）=１１.３（℃）
となる。
【００３６】
このように、本実施の形態のプロセッサの発熱の一部を外部に排出する構造では、従来と比較すると、
１１.３−８.４＝２.９(℃)
となる。
【００３７】
すなわち、2.9℃の筐体内部温度の低下効果がある。尚、この前面から排出される熱は、開口部１５の開口率が３０％と低いため、微風となって外部へ放出される。従って、ユーザがこの熱を不快に感じることは少ない。
【００３８】
一方、電源装置１１については、プロセッサの発熱は熱排気ファン１１ｂを通り外部へ排出されるため、２次側の整流ダイオード１１ｃおよびヒートシンク１１ｄは通過しない。従って、電源装置１１の過熱を避けることができる。また、電源ファン１１ａによる風３４は、電源装置１１に至る途中には高発熱の熱源が存在しないため低い温度が保たれる。本実施の形態では、電源ファン１１ａに流れ込む空気の温度は、熱排気ファン１１ｂに流れ込む空気の温度と比較して５℃程度低くなっている。
【００３９】
このように、２次側の整流ダイオード１１ｃおよびヒートシンク１１ｄを温度の低い風３４により冷却するため、電源装置１１に対する高い冷却効果を得ることができる。
【００４０】
次に本実施の形態の静音化について説明する。
【００４１】
情報処理装置の騒音原因は主に冷却ファンであるが、本実施の形態では、従来の構造に比べて電源ファン１１ａの入気温度が低い為、電源ファン１１ａの回転数を抑えることができる。また、プロセッサの発熱の一部を筐体内部に溜めることなく外部へ排出する構造のため、筐体内部の温度上昇が抑えられる。従って、熱排気ファン１１ｂの回転数を抑えることができる。
【００４２】
尚、本実施の形態の冷却構造において、ファンの回転数を別々に制御することが可能である。つまり、例えばプロセッサが停止状態で発熱が殆どない場合は、熱排気ファン１１ｂを停止することができる。これにより騒音を最小限抑えることが可能になる。
【００４３】
次に本実施の形態において、装置の筐体のサイズについて説明する。
【００４４】
まず、プロセッサ冷却部１０であるが、従来において、プロセッサ冷却部の高さを低くしようとすると、ヒートシンク高さの減少による表面積の減少や、ファンの薄型化による風量低下が起こるため、冷却性能が低下する。また、筐体内部の温度上昇といった問題のため、プロセッサ冷却部の冷却能力が低下するという問題がある。
【００４５】
そこで、上記本発明の冷却構造により、情報処理装置の小型化の実現が可能である。すなわち、本実施の形態において、８０Ｗクラスのプロセッサが冷却可能な構造でありながら、筐体サイズは幅３００ｍｍ、奥行き３２０ｍｍ、高さ７８ｍｍ、容量７．４９Ｌと小型である。特に、高さは７８ｍｍである。これは、プロセッサ冷却部１０の高さが４７ｍｍであることと、電源１１が７５ｍｍであるからである。
【００４６】
通常、筐体内部の熱気の排出を兼ねた電源装置では、１６０Ｗクラスでは、一般的に一個の８０ｍｍ角ファンを用いる。このため、電源装置の厚みは８０ｍｍ以上が必要であった。また、この電源装置の風量の最大値は１３ＣＦＭ程度である。一方、本実施の形態に用いる電源装置１１は、７０ｍｍ角ファンを搭載しているため、電源装置１１の厚みは７５ｍｍである。これは、電源ファン１１ａは電源高熱部の排気を、熱排気ファン１１ｂはプロセッサ発熱の排気をそれぞれ担っていることにより、それぞれのファンを小さくすることができるからである。
【００４７】
また、２台のファン１１ａ、１１ｂを搭載しているため、風量が増加している。風量を比較した場合、騒音は同等で従来よりも１.５ＣＦＭ多く、１４.５ＣＦＭである。
【００４８】
尚、ＰＣＩボード１７ａ、１７ｂを搭載しない場合は、熱排気ファン１１ｂの回転数を若干増加し、風３３の吸い込み能力を上げることで、風３３が再びファン１０ａに戻る風量を少なくすることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、筐体前面に補助記憶装置等を冷却するための空気を吸気する開口部１６を設けたが、この開口部１６を設けない構成でもよい。その場合、電源ファン１１ａには、開口部２３から入気した空気が入り込む構成となる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、プロセッサ冷却ファン１０ａとして吸い込み型のファンを用いたが、これに限るものではない。プロセッサ冷却ファン１０ａに対し空気を流通させるものであれば、吹き出し型のファンを用いてもよい。電源ファン１１ａ、熱排気ファン１１ｂにおいても同様である。
【００５１】
このように、プロセッサ冷却部１０と電源装置１１の構成により、筐体を薄くすることが可能である。また、電源ファン１１ａと熱排気ファン１１ｂをそれぞれ設けたことより、高い情報処理装置の冷却効果を得ることができる。
【００５２】
次に、他の実施の形態について説明する。
【００５３】
上記の実施の形態では、図１の電源装置１１のように電源ファン１１ａと熱排気ファン１１ｂを並列に配置している。一方、図５に示すように電源ファン１１ａを補助記憶装置１２側に配置してもよい。この場合は、電源ファン１１ａの吸気のため、空間５１を確保する必要がある。空間５１は、補助記憶装置１２と電源装置１１との間にある空間である。補助記憶装置１２全体に風の流れが生じるため、補助記憶装置を特に冷却したい場合に有効である。
【００５４】
つまり、電源ファン１１ａは熱排気ファン１１ｂよりも２次側の整流ダイオード１１ｃを冷却するために作用する。一方、熱排気ファン１１ｂは電源ファン１１ａよりもプロセッサの発熱を吸い込む構成になっていれば良い。従って、電源装置１１には電源ファン１１ａを設け、熱排気ファン１１ｂは、筐体背面にケースファンとして設けても良い。
【００５５】
また、図１に示す電源装置１１では、インレット１１ｇが排気３５の障害物となっているが、図６のようにインレット１１ｇを移動させるにより、排気３５の流れを更に向上させることができる。また、図７のように開口部１１ｈを設け、排気３５の流れを更に向上することができる。
【００５６】
更に、図８に示すように、筐体の前面にある開口部１５からの風３２が直接ユーザに当らないように、水平方向の下方に排出されるように設計することができる。
【００５７】
上記の実施の形態では、図１のプロセッサ冷却部１０は、電源装置１１と対角線位置にあり、プロセッサ冷却部１０は筐体の前面側に、電源装置１１は筐体の背面側に配置されている。
【００５８】
ここで、プロセッサ冷却部１０は、電源装置１１と向い合う位置にあり、筐体の背面側に配置することもできる。この構造においては、図１に示す足２５のある側面に開口部１５を設け、筐体の背面に第１の吸気部に相当する開口部２３を設けることができる。この場合は、ドーターボード１８は筐体の背面と平行するように配置することとする。
【００５９】
上記構造では、プロセッサ冷却部１０はＰＣＩボード１７ａ、１７ｂの下に配置されることから、筐体全体の厚みが増える。しかし、フィン４２の方向は、熱排気ファン１１ｂと開口部１５に向くことになる。それによって、風３３は、ＰＣＩボード１７ａ、１７ｂを経由することなく、熱排気ファン１１ｂにより、直線的に吸い込まれて、開口部１１ｈから筐体の外部に排出される。一方、風３２はプロセッサ冷却ファン１０ａより、開口部１５から排出される。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、情報処理装置の筐体内部の温度については、プロセッサの発熱の一部を筐体内部に取り込まずに外部へ排出し、筐体内部に放出されるプロセッサの発熱についても、電源装置に取り付けられた熱排気ファンにより、迅速に筐体外部へ排出されるため、情報処理装置の筐体内部の温度上昇を抑えることができる。
【００６１】
また、プロセッサ冷却部１０の周辺の構造は、開口部１５を設けることより、プロセッサの発熱が再びプロセッサ冷却ファン１０ａに取り込まれることを避ける構造となっているため、プロセッサ冷却部１０の冷却効率低下は起こらない。
【００６２】
また、電源装置１１については、プロセッサの発熱が電源装置１１の高発熱部を通過することがないため、電源装置１１の過熱を抑えることができる。
【００６３】
また、電源装置１１に取り付けられた熱排気ファン１１ｂは、プロセッサの発熱が殆どない場合は停止するよう制御することができるため、騒音を最小限に抑えることができるという効果がある。
【００６４】
以上の効果により、横置き縦置きいずれの場合についても天面への開口部を設けることなく、高発熱プロセッサを搭載した情報処理装置の小型化、静音化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成及び冷却構造を示す斜視図である。
【図２】プロセッサ冷却部１０の周辺の断面図である。
【図３】プロセッサ冷却部１０の周辺の分解図である。
【図４】プロセッサ冷却ファン１０ａとヒートシンク１０ｂの斜視図である。
【図５】電源装置１１の第２の斜視図である。
【図６】電源装置１１の第３の斜視図である。
【図７】電源装置１１の第４の斜視図である。
【図８】他の実施の形態の開口部１５の断面図・斜線図である。
【符号の説明】
１０…プロセッサ冷却部
１０ａ…プロセッサ冷却ファン
１０ｂ…プロセッサヒートシンク
１１…電源装置
１１ａ…電源ファン
１１ｂ…熱排気ファン
１１ｃ…２次側整流ダイオード
１１ｄ…電源ヒートシンク
１１ｆ…トランス
１１ｇ…インレット
１１ｈ…開口部１１ｈ
１２…ハードディスク
１３…スリムタイプのＣＤ−ＲＯＭ
１４…スリムタイプのＦＤＤ
１５…開口部１５
１６…開口部１６
２３…開口部２３
１７ａ…ＰＣＩ拡張ボード
１７ｂ…ＰＣＩ拡張ボード
１８…ドーターボード
１９ａ…シリアルコネクタ
１９ｂ…ディスプレイコネクタ
１９ｃ…ＵＳＢコネクタ
２０…電源スイッチ
２１ａ…電源ランプ
２１ｂ…主電源スタンバイランプ
２１ｃ…ハードディスクアクセスランプ
２２ａ…マイクコネクタ
２２ｂ…ライン入力コネクタ
２２ｃ…スピーカコネクタ
２２ｄ…赤外線インターフェース
２４…フロントベゼル
２５…足
２６…シャーシ
３１…風３１
３２…風３２
３３…風３３
３４…風３４
３５…風３５[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling structure inside an information processing apparatus in which a temperature rises due to heat generation of an electronic component.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the ATX standard is known as a motherboard standard. In the cooling structure of a small information processing apparatus having a capacity of 10 L or less that uses an ATX standard motherboard, a processor is disposed in the vicinity of the power supply with a cooling fan. Due to the cooling structure, the heat generated by the processor is not diffused inside the housing of the information processing apparatus, but is discharged outside the information processing apparatus by the cooling fan of the power source. As a result, the temperature rise inside the housing of the information processing apparatus can be suppressed, and the other electronic components are not affected by heat. For example, FlexATX Thermal Design Suggestions Verson 1.1, page 31, and Figure 23 are related to this type of cooling structure. When a FlexATX standard motherboard is used, the cooling structure inside the casing of the small information processing apparatus is normal due to the limitation of the PCI board standard.
[0003]
As another conventional technique, there is a cooling structure in which a processor is arranged at a position far from a power supply device with a cooling fan without using a FlexATX standard motherboard. Such a structure avoids the thermal effects that the processor and the power supply have on each other.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above prior arts, the former configuration has the following problems.
[0005]
First, heat released from the radiation fins is discharged by a cooling fan of the heat sink. One heat to be discharged is discharged to the outside of the housing by the cooling fan of the power supply device via the power supply device. When heat is exhausted, the high heat-generating component inside the power supply apparatus directly receives heat, so that the temperature of the high heat-generating component further increases. Also, the heat discharged in the other direction once leaves the processor and then collides with other electronic components. The heat that collides with the power supply device flows backward by the cooling fan of the power supply device, and a part of the heat is sucked into the cooling fan of the processor. The cooling effect is reduced by the circulation of the cooling air.
[0006]
As described above, arranging the processor at a position close to the power supply device with the cooling fan has an advantage that the temperature rise inside the housing of the information processing device can be suppressed and the other electronic components are not affected by heat. On the other hand, there is a problem in that the cooling effect of the processor is adversely affected, and the processor and the power supply device, which are high heat-generating components, are thermally affected by each other, making it difficult to cool them.
[0007]
Of the other prior arts described above, the latter configuration has the following problems.
[0008]
First, there is a problem that the temperature inside the housing of the information processing apparatus rises. This is because the heat released in two directions by the heat radiating fins is discharged into the housing of the information processing apparatus by the cooling fan of the processor. Such a temperature rise inside the housing of the information processing apparatus causes a temperature rise to other electronic components. For example, the heat discharged in one direction is discharged to the outside of the housing by the power supply cooling fan via the auxiliary storage device, so that the temperature of the auxiliary storage device is increased.
[0009]
In this way, disposing the processor at a position far from the power supply with the cooling fan adversely affects the cooling effect of the processor, and the processor and the power supply, which are high heat generation components, can avoid mutual thermal influences. it can. On the other hand, the temperature inside the housing of the information processing apparatus is increased, which causes a thermal effect on other electronic components.
[0010]
In addition, in order to suppress the temperature rise inside the housing of the information processing apparatus, it is possible to provide a separate system fan, but the information processing apparatus becomes large and an increase in noise cannot be avoided. In order to suppress the temperature rise of the information processing device, it is possible to provide an opening on the top surface of the housing. However, there is a possibility that foreign matter or the like may be mixed inside the housing, so that the safe operation of the device is completely performed. I cannot expect it.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The information processing apparatus according to the present invention has one or more intake portions for sucking a gas for cooling the processor and two or more exhaust portions for discharging the gas for cooling the processor. The other information processing apparatus of the present invention further includes two or more cooling fans for exhausting air outside the housing. That is, it has a cooling fan that discharges the gas that has cooled the processor, and a cooling fan that discharges the gas that has cooled the other high-temperature parts.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view inside a housing of a small information processing apparatus having a width of 300 mm, a depth of 320 mm, and a height of 78 mm.
[0013]
First, the overall configuration inside the housing of the information processing apparatus will be described.
[0014]
The processor cooling unit 10 includes a processor cooling fan 10a that distributes air taken into the housing to the processor and an aluminum heat sink 10b that is an extruded product, and is disposed on a motherboard on the front side of the apparatus. The processor uses Pentium 4 (Pentium is a registered trademark of Intel Corporation). The processor cooling fan 10a is of a type that rotates with respect to the heat sink by a downflow method in which air is sucked from above and blown to the processor.
[0015]
The power supply device 11 has an output capability of 160 W and is equipped with two 70 mm square fans 11 a and 11 b. The power supply fan 11a is disposed near the secondary side rectifier diode 11c which is a high heat generation electronic component. Since a voltage is added from an inlet 11g described later and the current is rectified by the secondary rectifier diode after the voltage is converted by the transformer 11f, the secondary rectifier diode is connected to the inlet 11g. It is usually arranged in the back.
[0016]
In the present embodiment, the power supply fan 11a and the heat exhaust fan 11b are of a suction type that sucks intake air inside the housing and discharges the air outside the housing through the inside of the power supply device.
[0017]
Other parts include a transformer 11f and an inlet 11g. The transformer 11f is a transformer, and the inlet 11g is a power cable connector. The auxiliary storage device includes a 3.5-inch hard disk 12, a slim type CD-ROM 13, and a slim type FDD 14. In the present embodiment, these are located close to the power supply fan 11a. Here, the slim type generally has a width (height) of 10 centimeters or less. Since the hard disk 12 and the CD-ROM 13 are arranged at a short distance, the hard disk 12 may malfunction due to vibration during operation of the CD-ROM 13. Therefore, although not shown, in order to prevent this, a vibration proof rubber is attached to the hard disk 12. As expansion boards, two half-size PCI boards (hereinafter referred to as PCI boards) 17 a and 17 b can be mounted, and these are mounted on the daughter board 18.
[0018]
Next, the housing of the information processing apparatus will be described.
[0019]
A front bezel 24 is provided on the front surface of the housing. The front bezel 24 has functions as operation surfaces such as various devices (CD-ROM / FDD), SWs, connectors, and the like, and design characteristics that characterize the product. The front bezel 24 is provided with an opening 15. The opening 15 corresponds to a first exhaust unit that exhausts a part of the heat released from the processor heat generating / cooling unit 10 to the outside of the housing. An opening 16 is provided. The opening portion 16 corresponds to a second intake portion that takes in air for cooling the auxiliary storage device. An opening 23 is provided on the side surface of the housing. The opening 23 corresponds to a first intake portion that cools heat generated by the processor. An opening 11h is provided on the rear surface of the housing. The opening 11h corresponds to a second exhaust unit that exhausts heat generated inside the housing. In the present embodiment, the aperture ratios of the aperture 15 are 30%, the aperture 16 is 10%, the aperture 23 is 20%, and the aperture 11h is 60%. Here, the aperture ratio is, for example, the ratio of the space (hole area) in the area of the opening 11h in the case of the opening 11h. As a formula,
Aperture ratio = 11h internal hole area / 11h area (%)
It is.
[0020]
FIG. 2 is a sectional view of the processor cooling unit 10 and the opening 15, and FIG. 3 is a perspective view of the processor cooling unit 10 and the front bezel 24 having the opening 15 when disassembled.
[0021]
2 and 3, an opening 44 is provided in the chassis 26 that is a part of the housing. Here, the chassis 26 is a case that is formed by processing a metal plate such as a steel plate and serves as an EMC electromagnetic shield. The opening 44 is provided at a position where a wind (hereinafter referred to as “wind”) 32 accompanied by a heat flow is blown out, but the height of the opening 44 is limited to be lower than the height of the heat sink 10b. As a result, the air volume of the air 32 that is sucked into the fan 10a again can be reduced.
[0022]
Next, the cover 43 is provided in the opening 44. Here, the cover 43 has a U-shaped shape in order to reduce pressure loss due to resistance received by the wind discharged from the opening 15. A hole 43 a is arranged on the surface of the cover 43. This hole is a small hole of 3.5 mm square as an EMC measure to suppress the emission of radio waves.
[0023]
Moreover, the housing | casing plane sheet metal 25 is provided in the back surface of the housing | casing. The housing back sheet metal is a metal plate that supports the housing and is a part of the housing.
[0024]
In addition, there are a serial connector 19a, a display connector 19b, a USB connector 19c, and a PS / 2 mouse and keyboard connector (not shown) on the back of the housing. On the front surface of the housing are a power switch 20, a power lamp 21a, a main power standby lamp 21b, a hard disk access lamp 21c, a microphone connector 22a, a line input connector 22b, a speaker connector 22c, and an infrared interface 22d. In addition, legs 25 are provided to prevent the opening 23 from being blocked when the casing is placed vertically.
[0025]
Next, the cooling structure of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0026]
First, the cooling structure around the processor cooling unit will be described with reference to FIG.
[0027]
The cooling fan 10a sucks the wind 31 that has entered through the opening 23 in FIG. 1 and blows it on the heat sink 10b. The blown wind 41 flows along the radiation fins 42 of the heat sink 10b. The shape of the radiation fins 42 is a plate shape, and the direction is arranged so as to face the opening 15 and the inside of the casing. Therefore, the wind 41 flows as wind 32 and wind 33 which are hot air. At this time, the wind 32 is discharged from the opening 15 to the outside of the housing.
[0028]
Next, a cooling structure around the power supply device will be described with reference to FIG.
[0029]
First, in FIG. 1, the wind 33 discharged from the processor cooling unit 10 is discharged into the housing, but the once discharged wind 33 flows along the daughter board 18 and the PCI boards 17a and 17b. The amount of air flowing back to the cooling fan 10a is small. Next, in FIG. 1, the flow of the wind 33 reaches the housing rear sheet metal 25, but since the wind speed is fast halfway, the amount of air sucked into the power supply fan 11 a is small. The wind 33 collides with the housing back sheet metal 25 and is weakened, and then sucked in by the heat exhaust fan 11b. Then, it is discharged outside through the opening 11h.
[0030]
Next, the cooling structure around the auxiliary storage device will be described.
[0031]
The air 34 is sucked from the opening 16 by the action of the power supply fan 11 a and flows into the power supply device 11 via the hard disk 12. The exhaust gas 35 that has passed through the power supply fan 11a cools the rectifier diode 11c and the heat sink 11d on the secondary side, and is discharged to the outside from the opening 11h.
[0032]
Among the above configurations, the processor cooling unit cools the processor.
[0033]
The processor used in the present embodiment has a heating value of about 76 W, and the processor cooling unit 10 discharges a part of the hot air from the opening 15 part. The amount of heat of this hot air is about 20 W, which is about 26% of the heat generated by the processor.
[0034]
Here, the relationship between the amount of heat and the housing temperature will be described. The relationship between the air volume V discharged to the outside of the housing, the heat amount Q, and the temperature rise ΔT in the housing is shown in Expression (1). In equation (1), ρ is the density of air and Cp is the specific heat of air.
ΔT = Q / (ρ · Cp · V) (1)
Furthermore, the equation (1) can be approximated by the following equation (2).
ΔT (° C.) = 1.79 × Q (W) / V (CFM) (2)
Here, the amount of heat generated inside the housing by the processor is
76-20 = 56W
It is. Further, when the amount of air discharged to the outside of the housing is 12 CFM, the temperature rise ΔT from the equation (2) is
79 × 56 (W) / 12 (CFM) = 8.4 (° C.)
It is.
[0035]
On the other hand, as in the conventional case, the case internal temperature rise ΔT when the total heat generation amount 76 W of the processor enters the inside of the case is:
79 × 76 (W) / 12 (CFM) = 11.3 (° C.)
It becomes.
[0036]
Thus, in the structure that discharges part of the heat generated by the processor of the present embodiment to the outside,
11.3-8.4 = 2.9 (° C)
It becomes.
[0037]
That is, there is an effect of lowering the housing internal temperature of 2.9 ° C. The heat discharged from the front surface is released to the outside as a breeze because the opening ratio of the opening 15 is as low as 30%. Therefore, the user hardly feels this heat unpleasant.
[0038]
On the other hand, since the heat generated by the processor is discharged to the outside through the heat exhaust fan 11b, the secondary side rectifier diode 11c and the heat sink 11d do not pass through the power supply device 11. Therefore, overheating of the power supply device 11 can be avoided. The wind 34 generated by the power supply fan 11a is kept at a low temperature because there is no heat source with high heat generation on the way to the power supply device 11. In the present embodiment, the temperature of the air flowing into the power supply fan 11a is about 5 ° C. lower than the temperature of the air flowing into the heat exhaust fan 11b.
[0039]
Thus, since the secondary side rectifier diode 11c and the heat sink 11d are cooled by the low temperature wind 34, a high cooling effect on the power supply device 11 can be obtained.
[0040]
Next, the noise reduction of the present embodiment will be described.
[0041]
The cause of noise in the information processing apparatus is mainly the cooling fan, but in this embodiment, since the inlet temperature of the power supply fan 11a is lower than that of the conventional structure, the rotational speed of the power supply fan 11a can be suppressed. In addition, since a part of the heat generated by the processor is discharged outside without accumulating inside the housing, a temperature rise inside the housing can be suppressed. Therefore, the rotation speed of the heat exhaust fan 11b can be suppressed.
[0042]
In the cooling structure of the present embodiment, it is possible to control the rotational speed of the fan separately. That is, for example, when the processor is stopped and there is almost no heat generation, the heat exhaust fan 11b can be stopped. This makes it possible to minimize noise.
[0043]
Next, in the present embodiment, the size of the housing of the apparatus will be described.
[0044]
First, regarding the processor cooling unit 10, conventionally, if the height of the processor cooling unit is reduced, the surface area decreases due to the decrease in the heat sink height, and the air flow rate decreases due to the thinning of the fan. descend. Moreover, there is a problem that the cooling capacity of the processor cooling unit decreases due to a problem such as a temperature rise inside the housing.
[0045]
Thus, the information processing apparatus can be downsized by the cooling structure of the present invention. In other words, in this embodiment, the 80 W class processor can be cooled, but the casing size is as small as 300 mm in width, 320 mm in depth, 78 mm in height, and 7.49 L in capacity. In particular, the height is 78 mm. This is because the height of the processor cooling unit 10 is 47 mm and the power supply 11 is 75 mm.
[0046]
In general, in a power supply device that also serves to discharge hot air inside a casing, a single 80 mm square fan is generally used in the 160 W class. For this reason, the thickness of the power supply device needs to be 80 mm or more. Moreover, the maximum value of the air volume of this power supply device is about 13 CFM. On the other hand, since the power supply device 11 used in the present embodiment is equipped with a 70 mm square fan, the thickness of the power supply device 11 is 75 mm. This is because the power supply fan 11a is responsible for exhausting the power source high-temperature part, and the thermal exhaust fan 11b is responsible for exhausting the processor heat so that each fan can be made smaller.
[0047]
Further, since the two fans 11a and 11b are mounted, the air volume is increased. When the air volume is compared, the noise is equivalent, 1.5 CFM higher than the conventional one, and 14.5 CFM.
[0048]
When the PCI boards 17a and 17b are not mounted, the amount of air returning from the wind 33 to the fan 10a can be reduced by slightly increasing the rotational speed of the heat exhaust fan 11b and increasing the suction capacity of the wind 33. .
[0049]
In the present embodiment, the opening 16 for sucking air for cooling the auxiliary storage device or the like is provided on the front surface of the housing. However, the opening 16 may be omitted. In this case, the power fan 11a is configured to receive air that has entered through the opening 23.
[0050]
In the present embodiment, a suction-type fan is used as the processor cooling fan 10a. However, the present invention is not limited to this. As long as air is allowed to flow to the processor cooling fan 10a, a blow-out type fan may be used. The same applies to the power supply fan 11a and the heat exhaust fan 11b.
[0051]
As described above, the housing can be made thin by the configuration of the processor cooling unit 10 and the power supply device 11. In addition, since the power supply fan 11a and the heat exhaust fan 11b are provided, a high cooling effect of the information processing apparatus can be obtained.
[0052]
Next, another embodiment will be described.
[0053]
In the above embodiment, the power supply fan 11a and the heat exhaust fan 11b are arranged in parallel as in the power supply device 11 of FIG. On the other hand, as shown in FIG. 5, the power supply fan 11a may be arranged on the auxiliary storage device 12 side. In this case, it is necessary to secure the space 51 for intake of the power supply fan 11a. The space 51 is a space between the auxiliary storage device 12 and the power supply device 11. Since an air flow is generated in the entire auxiliary storage device 12, it is effective when the auxiliary storage device is particularly desired to be cooled.
[0054]
That is, the power supply fan 11a acts to cool the rectifier diode 11c on the secondary side of the heat exhaust fan 11b. On the other hand, the heat exhaust fan 11b may be configured to suck the heat generated by the processor more than the power supply fan 11a. Therefore, the power supply device 11 may be provided with the power supply fan 11a, and the heat exhaust fan 11b may be provided as a case fan on the rear surface of the casing.
[0055]
In the power supply device 11 shown in FIG. 1, the inlet 11g is an obstacle to the exhaust 35. However, the flow of the exhaust 35 can be further improved by moving the inlet 11g as shown in FIG. Moreover, the opening part 11h can be provided as shown in FIG. 7, and the flow of the exhaust gas 35 can be further improved.
[0056]
Furthermore, as shown in FIG. 8, it can design so that the wind 32 from the opening part 15 in the front surface of a housing | casing may be discharged | emitted below a horizontal direction so that it may not hit a user directly.
[0057]
In the above embodiment, the processor cooling unit 10 in FIG. 1 is located diagonally with the power supply device 11, the processor cooling unit 10 is disposed on the front side of the housing, and the power supply device 11 is disposed on the rear side of the housing. Yes.
[0058]
Here, the processor cooling unit 10 is in a position facing the power supply device 11 and can be arranged on the back side of the housing. In this structure, the opening 15 can be provided on the side surface of the foot 25 shown in FIG. 1, and the opening 23 corresponding to the first intake portion can be provided on the back surface of the housing. In this case, the daughter board 18 is arranged so as to be parallel to the rear surface of the housing.
[0059]
In the above structure, since the processor cooling unit 10 is disposed under the PCI boards 17a and 17b, the thickness of the entire casing increases. However, the direction of the fin 42 is directed to the heat exhaust fan 11 b and the opening 15. As a result, the wind 33 is sucked linearly by the heat exhaust fan 11b without going through the PCI boards 17a and 17b, and is discharged from the opening 11h to the outside of the casing. On the other hand, the wind 32 is discharged from the opening 15 through the processor cooling fan 10a.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, with respect to the temperature inside the housing of the information processing apparatus, a part of the heat generated by the processor is exhausted outside without being taken into the housing, and the heat generated by the processor released into the housing is also Since the heat exhaust fan attached to the power supply device is quickly discharged to the outside of the housing, the temperature rise inside the housing of the information processing device can be suppressed.
[0061]
Further, since the structure around the processor cooling unit 10 is provided with the opening 15 so that the heat generated by the processor is prevented from being taken into the processor cooling fan 10a again, the cooling efficiency of the processor cooling unit 10 is reduced. Does not happen.
[0062]
Further, with respect to the power supply device 11, the heat generated by the processor does not pass through the high heat generation portion of the power supply device 11, so that overheating of the power supply device 11 can be suppressed.
[0063]
Moreover, since the heat exhaust fan 11b attached to the power supply device 11 can be controlled to stop when there is almost no heat generation of the processor, there is an effect that noise can be minimized.
[0064]
With the above effects, it is possible to reduce the size and noise of an information processing apparatus equipped with a high heat generation processor without providing an opening to the top surface in either case of horizontal installation or vertical installation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration and a cooling structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the periphery of a processor cooling unit 10. FIG.
FIG. 3 is an exploded view of the periphery of a processor cooling unit 10;
FIG. 4 is a perspective view of a processor cooling fan 10a and a heat sink 10b.
FIG. 5 is a second perspective view of the power supply device 11;
FIG. 6 is a third perspective view of the power supply device 11;
FIG. 7 is a fourth perspective view of the power supply device 11;
FIG. 8 is a cross-sectional view / diagonal view of an opening 15 according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Processor cooling part 10a ... Processor cooling fan 10b ... Processor heat sink 11 ... Power supply device 11a ... Power supply fan 11b ... Thermal exhaust fan 11c ... Secondary side rectifier diode 11d ... Power heat sink 11f ... Transformer 11g ... Inlet 11h ... Opening 11h
12 ... Hard disk 13 ... Slim type CD-ROM
14 ... Slim type FDD
15 ... opening 15
16 ... opening 16
23 ... Opening 23
17a ... PCI expansion board 17b ... PCI expansion board 18 ... Daughter board 19a ... Serial connector 19b ... Display connector 19c ... USB connector 20 ... Power switch 21a ... Power lamp 21b ... Main power standby lamp 21c ... Hard disk access lamp 22a ... Microphone connector 22b ... Line input connector 22c ... Speaker connector 22d ... Infrared interface 24 ... Front bezel 25 ... Foot 26 ... Chassis 31 ... Wind 31
32 ... Wind 32
33 ... Wind 33
34 ... wind 34
35 ... wind 35

Claims

In an information processing device equipped with a processor that generates heat,
Radiation fins provided in the processor, through which cooling air flows in the front-rear direction of the housing,
A first air inlet provided on a side surface of the housing of the information processing apparatus;
A first exhaust port provided on the front surface of the housing of the information processing apparatus;
A second exhaust port provided on the back surface of the casing of the information processing apparatus;
A heat dissipating fan that is provided on an upper portion of the heat dissipating fins facing the processor, and blows cooling air sucked from the first air inlet to the processor side to vent the housing in the front-rear direction;
The cooling air sucked from the first air inlet is blown to the heat radiating fins by the heat radiating fan and divided into two,
The divided first cooling air is exhausted through the first exhaust port,
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the divided second cooling air flows through the inside of the apparatus and is exhausted through the second exhaust port.

In the information processing apparatus according to claim 1,
A power supply device having an exhaust fan is provided at a diagonal position of the processor device,
The information processing apparatus, wherein the second cooling air is forcibly exhausted by the exhaust fan through the second exhaust port.

The information processing apparatus according to claim 2,
An auxiliary storage device provided at the front of the housing;
A second air inlet provided on the front surface of the housing for sucking cooling air for cooling the auxiliary storage device;
An information processing apparatus, wherein an exhaust fan of the power supply device forcibly exhausts the second cooling air and cools the auxiliary storage device by sucking outside air from the second intake port.