JP5009679B2

JP5009679B2 - 情報処理装置

Info

Publication number: JP5009679B2
Application number: JP2007128799A
Authority: JP
Inventors: 聡小田中; 速人渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-05-15
Also published as: JP2008287309A; US7961471B2; US20080285224A1

Description

本発明は、情報処理装置に係り、更に詳しくは、中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））を備える情報処理装置に関する。

パーソナルコンピュータや、例えば自動販売機などに組み込まれる機器用コントローラなどの情報処理装置では、中央処理装置（ＣＰＵ）をはじめとする高発熱部品の冷却方式として、高発熱部品の上方に開口部を設け、熱せられた空気の上昇気流により高発熱部品からの熱を筐体の外部へ排熱させる自然空冷方式がよく採用されている。

しかしながら、自然空冷方式を採用すると、情報処理装置を屋外などの環境管理がなされていない場所に設置した場合に、設置環境によっては気流が筐体内部からの上昇気流に相反する状態となり、効率的に排熱がされなくなることや、開口部から筐体内へ異物が混入するなど、機器の品質に悪影響を与えることがある。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、装置の冷却効率の向上を図ることが可能な情報処理装置を提供することにある。

本発明は、中央処理装置を備える情報処理装置であって、前記中央処理装置と該中央処理装置以外の高発熱部品とを含む複数の電気部品が実装された基板と；前記基板を収容する第１筐体と；前記第１筐体の下方に所定の間隔を隔てて配置され、電気部品が収容された第２筐体と；上下方向に中空部が形成され、前記第１筐体の内部空間と前記第２筐体の内部空間とを連結する連結部材と；前記第１筐体の内部空間、前記第２筐体の内部空間及び前記連結部材の中空部に跨って配置され、前記第２筐体に収容された電気部品と前記基板とを電気的に接続する連結基板と、前記中央処理装置、前記高発熱部品及び前記第１筐体に接触した状態で該第１筐体内に配置され、前記中央処理装置及び前記高発熱部品からの熱を前記第１筐体に伝達する熱移動部材と；を備える情報処理装置である。

これによれば、第２筐体に収容された電気部品が、第１筐体に配置されたＣＰＵからの発熱に起因する悪影響を受けることを回避することが可能となる。また、情報処理装置全体として、筐体の表面積が増すため、第１筐体及び第２筐体に収容された電気部品に対する冷却効率の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る情報処理装置１００の斜視図である。情報処理装置１００は、一例として、自動販売機や券売機等に内蔵される情報処理装置であり、図１に示されるように、上下方向にオフセットして配置された第１筐体１０Ａ及び第２筐体１０Ｂを備えている。

図２は、前記第１筐体１０Ａの展開斜視図である。図２に示されるように、第１筐体１０Ａは、ベース１２と、ベース１２に係合するカバー１１と有し、ベース１２とカバー１１によって形成される内部空間には、基板２１と、基板２１に実装された高発熱部品から生じる熱を第１筐体１０Ａに伝達する熱移動部材３０などが収容されている。

前記ベース１２は、一例として鉄板を板金加工することに形成され、平面視略正方形のベース部１２ａと、ベース部１２ａ上面の−Ｘ側及び＋Ｘ側の外縁に沿ってそれぞれ形成された長手方向をＹ軸方向とする前壁部１２ｂ及び後壁部１２ｃと、ベース部１２ａの−Ｙ側及び＋Ｙ側の外縁に沿って形成された長手方向をＸ軸方向とする２組の固定部１２ｄ,１２ｅを有している。

前記固定部１２ｄ,１２ｅは、上端部がそれぞれ水平方向に折り曲げられ、前壁部１２ｂ及び後壁部１２ｃよりわずかに低くなっている。また、固定部１２ｅの上端部は、固定部１２ｅを正面から見た図である図３（Ａ）に示されるように、２つのＬ字状の切欠き１２ｆが形成され、これにより熱移動部材３０が接続される接続部１３が形成されている。

図３（Ａ）と、固定部１２ｅを＋Ｙ側から見た図である図３（Ｂ）に示されるように、接続部１３は、固定部１２ｅの上端部から＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に伸びる２つの可動部１３ａと、これら２つの可動部１３ａの間に形成された長方形状の位置決部１３ｂとを有している。可動部１３ａは、弾性変形することで位置決部１３ｂの近傍が上下方向に可動であり、位置決部１３ｂの上面には上方へ突出する円柱状の突出部１３ｃが形成されている。

また、前壁部１２ｂには、情報処理装置１００と外部機器とを電気的に接続するための、例えば、電源用コネクタ、ＵＳＢ端子、マウス端子、シリアルコネクタ、及びＬＡＮ（local area network）アダプタ等を含んで構成されるインターフェイス１２Ａが形成されている。

前記基板２１は、一般のパーソナルコンピュータ等に用いられる、ＡＴＸ規格に準拠する汎用型のマザーボード等に用いられる基板であり、表面には、例えばＣＰＵ３１、及びチップセット３２などの高発熱部品を含む電子部品が実装されている。

図２に戻り、前記熱移動部材３０は、一例として厚さが数ミリのアルミ板又は銅板を板金加工して形成されている。この熱移動部材３０は、基板２１の上面に設けられたＣＰＵ３１及びチップセット３２に接触する、長手方向をＹ軸方向とする長方形状の接触部３０ａと、接触部３０ａの−Ｙ側端部に設けられ、固定部１２ｄに固定される断面Ｌ字状の接続部３０ｄと、接触部３０ａの＋Ｙ側端部に設けられ、固定部１２ｅに設けられた接続部１３に接続される断面Ｌ字状の接続部３０ｅとを有している。

熱移動部材３０に形成された接続部３０ｅの＋Ｙ側端部中央には、円形開口が形成されている。そして、接続部３０ｅは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、円形開口に位置決部１３ｂの突出部１３ｃが挿入された状態で、接続部３０ｅの＋Ｙ側端部が、例えば螺子１４等によって２つの可動部１３ａにそれぞれ固定される。

上述のように、接続部１３の可動部１３ａは上下方向に可動であるため、図４（Ａ）に示されるように、熱移動部材３０の接触部３０ａの下面をＣＰＵ３１に当接した状態で、接続部３０ｄを固定部１２ｄに固定することで、熱移動部材３０の姿勢を固定したとしても、接続部３０ｅを固定部１２ｅの接続部１３に容易に固定することが可能となっている。

また、図４（Ｂ）に示されるように、熱移動部材３０に形成された接触部３０ａは、基板２１に実装されたチップセット３２に対向する部分に凹部が形成され、この凹部には熱伝導率が比較的大きい弾性部材４０が充填されている。これにより、チップセット３２の周辺に遊びができ、熱移動部材３０の姿勢をＣＰＵ３２の上面を基準に決定することが可能となっている。

前記カバー１１は、一例としてアルマイト加工されたアルミ板を板金加工することに形成されている。このカバー１１は、図２に示されるように平面視略正方形の天板部１１ａと、天板部１１ａ下面の＋Ｙ側及び−Ｙ側の外縁に沿って形成された、長手方向をＸ軸方向とする１組の側壁部１１ｂとを有している。

上述したベース１２とカバー１１は、図２に示されるように、ベース１２の上方からカバー１１が係合され、ベース１２の固定部１２ｄ,１２ｅそれぞれに、カバー１１の側壁部１１ｂが、例えば螺子等によって固定されることで一体化されている。

図１に戻り、前記第２筐体１０Ｂは、上述した第１筐体１０Ａと同様に、ベース１２とカバー１１とを備え、内部空間には、ハードディスクドライブ（不図示）、及びＰＣＩカード２３などの、発熱量が少なく、耐熱性の低い電気部品が収容されている。

図５は、情報処理装置１００の展開斜視図である。図５に示されるように、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとは、それぞれのベース１２の３つのコーナー部分が、Ｕ字状の連結部材１５によって連結されることで、上下方向に例えば１５ｍｍ程度のクリアランスを介して配置され、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂの内部空間は、上下方向に矩形状の中空部が形成された連結部材１６によって連通されている。

図６は、図５におけるＡＡ線に沿った断面を示す図である。図６に示されるように、情報処理装置１００では、第２筐体１０Ｂに収容されたハードディスクドライブ及びＰＣＩカード２３などの電気部品は、連結部材１６を介して、第２筐体１０Ｂの内部から第１筐体１０Ａの内部に渡って配置された連結基板２２に設けられた電気回路によって、第１筐体１０Ａに収容された基板２１などの電気部品と、電気的に接続されている。

以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置１００は、第１筐体１０Ａと、第１筐体１０Ａの下方に所定距離隔てて配置された第２筐体１０Ｂとを備え、電気部品のうちで発熱量の多いＣＰＵ３１や、チップセット３２などが実装される基板２１が第１筐体１０Ａに収容され、ハードディスクやＰＣＩカード２３などの主として、発熱量が少なく耐熱性の低い電気部品が第２筐体１０Ｂに収容されている。

これにより、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとが熱的にほぼ絶縁されるため、第１筐体１０Ａに収容された電気部品の発熱によって、第２筐体１０Ｂに収容された電気部品が受ける熱的な影響を軽減することが可能となる。また、電気部品を第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとに分離して収容することで、各筐体１０Ａ,１０Ｂに収容される電気部品から生じる熱を放熱する放熱面が増えるため、装置の冷却効率の向上を図ることが可能となる。

また、情報処理装置１００の主な発熱源は、基板２１に実装されたＣＰＵ３１及びチップセット３２であるが、ＣＰＵ３１及びチップセット３２から生じる熱は、ＣＰＵ３１及びチップセット３２に接触する熱移動部材３０よって、第１筐体１０Ａに移動されるので、第１筐体１０Ａをヒートシンクとして、効率的に外部に放熱される。これより、装置の冷却効率の向上を図ることが可能となる。

また、装置の冷却効率の向上に相俟って、筐体１０Ａ,１０Ｂそれぞれに開口部を設ける必要がなくなり、容易に防塵構造を実現することができる。これにより、情報処理装置１００の安定した動作を、設置環境を問わず維持することが可能となる。

また、本実施形態にかかる情報処理装置１００は、第１筐体１０Ａの内部空間と、第２筐体１０Ｂの内部空間は、連結部材１６によって連通され、第１筐体１０Ａに収容された基板２１に対し、第２筐体１０Ｂに収容されたハードディスク及びＰＣＩカード２３等の電気部品が、連結部材１６を通って配置された連結基板２２によって電気的に接続されている。これにより、各筐体１０Ａ,１０Ｂの内部空間の気密性が向上するため、劣悪な環境下においても、装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る情報処理装置１００では、第１筐体１０Ａ及び第２筐体１０Ｂのベース１２は、熱伝導率の低い鉄板を板金加工することによって形成され、カバー１１は熱伝導率の高いアルミ板を板金加工することによって形成されている。これより、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの間の空間への放熱量を減らし、各筐体１０Ａ,１０Ｂのカバー１１側の放熱量を増加させることができる。これにより第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの間の断熱効果を向上することが可能となる。

また、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂのベース１２の表面は、輻射率の低い金属光沢面とすることで、更に、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの間の空間への放熱量を減らし、各筐体１０Ａ,１０Ｂのカバー１１側の放熱量を増加させることが可能となる。

また、本実施形態にかかる情報処理装置１００では、第１筐体１０Ａに高発熱部品が収容されているため、第１筐体１０Ａのカバー１１側からの発熱量が多くなっている。そこで、一例として図７に示されるように、第１筐体１０Ａのカバー１１の外壁面に、冷却ファン５０を取り付けて、この冷却ファン５０によって冷却空気をカバー１１に対して、供給することとしてもよい。これにより、第１筐体１０Ａの冷却効率の更なる向上を図ることが可能となる。

また、図８（Ａ）に示されるように、例えば第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの空間に、冷却フィン５２等の冷却機構を設けてもよい。これにより、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂの放熱効果を向上することが可能となる。

この場合には、冷却フィン５２は、発熱量の多い第１筐体１０Ａに取り付けるのが好ましく、フィンの配列方向は、例えば冷却空気の流れと直行する方向にすることが望ましい。例えば、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとを直立させて、水平方向にオフセットさせて配置した場合には、冷却フィン５２のフィンの配列方向を水平方向にして、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの間の空間に生じる上昇気流を妨げないようにするのがよい。また、図８（Ｂ）に示されるように、例えば、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとの間の空間に、冷却空気を供給する冷却ファン５０を設ける場合には、冷却ファンによる冷却空気の流れと、冷却フィン５２のフィンの配列方向を直交させるのがよい。

また、本実施形態では、接続部１３の可動部１３ａは上下方向に可動であるため、図４（Ａ）に示されるように、熱移動部材３０の接触部３０ａの下面をＣＰＵ３１に当接した状態で、接続部３０ｄを固定部１２ｄに固定することで、熱移動部材３０の姿勢を固定したとしても、接続部３０ｅを固定部１２ｅの接続部１３に容易に固定することができる。これにより、例えば、ＣＰＵ３１とチップセット３２のうち、発熱量の多いＣＰＵ３１を基準に、熱移動部材３０の取り付け姿勢を決めても、熱移動部材３０をベース１２の固定部１２ｄ,１２ｅに容易に固定することが可能となる。

また、図４（Ｂ）に示されるように、熱移動部材３０に形成された接触部３０ａは、基板２１に実装されたチップセット３２に対向する部分に凹部が形成され、この凹部には熱伝導率が比較的大きい弾性部材４０が充填されている。これにより、チップセット３２の周辺に遊びができ、例えば、ＣＰＵ３１とチップセット３２との厚みが異なる場合にも、熱移動部材３０をＣＰＵ３１の上面に精度よく接触させることができ、第１筐体１０Ａの冷却効率を向上することが可能となる。また、チップセット３２の上面に、弾性部材４０が密着するため、チップセット３２からの熱も、筐体１０Ａを介して外部に効率的に放熱することが可能となる。

なお、ＣＰＵ３１とチップセット３２との高さの違いが無視できる場合には、チップセット３２と熱移動部材３０との間に、弾性部材を設けなくともよい。また、接続部１３を、ベース１２の固定部１２ｅだけでなく、固定部１２ｄに設けてもよい。

また、本実施形態に係る情報処理装置１００によると、第２筐体１０Ｂには、ハードディスクドライブ、及びＰＣＩカード２３などの定期的な交換やメンテナンスを必要とする電気部品（以下、単に交換部品という）が収容されている。これにより、精密機器である基板２１等と区別して、交換部品だけを露出させることが可能となり、交換部品の交換の際に基板２１等に損傷を与えたり、第１筐体１０Ａの内部空間に螺子等の部品が混入するのを防止できるようになっている。

また、ＣＰＵ３１からの発熱量が少ない場合には、熱移動部材３０を用いなくともよく、発熱量が多い場合には熱移動部材３０を大型化してもよい。また、熱移動部材３０と他の冷却機構を併用することも勿論可能である。

また、情報処理装置１００に収容される電気部品は、上記実施形態で説明したものに限らず、例えば第２筐体１０Ｂに、ＣＦカード、ＳＤメモリカードを収容してもよく、その他の電気部品を収容してもよい。要は、第１筐体１０Ａと第２筐体１０Ｂとで、高発熱部品と低発熱部品、又は高耐熱部品と低耐熱部品とに区分して、収容されていればよい。

また、上記実施形態では情報処理装置１００を、水平に設置した場合について説明したが、これに限らず、情報処理装置１００を縦置きに設置して使用することも勿論可能である。

以上説明したように、本発明の情報処理装置は、外部機器に組み込みが可能なコントローラに適している。

本発明の一実施形態に係る情報処理装置１００を示す斜視図である。第１筐体１０Ａの展開斜視図である。図３（Ａ）は、固定部１２ｅを正面から見た図であり、図３（Ｂ）は、固定部１２ｅを＋Ｙ側から見た図である。図４（Ａ）は、熱移動部材３０の取り付け状態を説明するための図であり、図４（Ｂ）は、チップセット３２と熱移動部材３０の接触状態を説明するための図である。情報処理装置１００の展開斜視図である。情報処理装置１００の断面図である。情報処理装置１００の変形例を示す図（その１）である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、情報処理装置１００の変形例を示す図（その２、その３）である。

符号の説明

１０Ａ…第１筐体、１０Ｂ…第２筐体、１１…カバー、１１ａ…天板部、１１ｂ…側壁部、１２…ベース、１２Ａ…インターフェイス、１２ａ…ベース部、１２ｂ…前壁部、１２ｃ…後壁部、１２ｄ,１２ｅ…固定部、１３…接続部、１３ａ…可動部、１３ｂ…位置決部、１３ｃ…突出部、１５…連結部材、１６…連結部材、２１…基板、２２…連結基板、２３…ＰＣＩカード、３０…熱移動部材、３０ａ…接触部、３０ｄ,３０ｅ…接続部、３１…ＣＰＵ、３２…チップセット、４０…弾性部材、１００…情報処理装置。

Claims

中央処理装置を備える情報処理装置であって、
前記中央処理装置と該中央処理装置以外の高発熱部品とを含む複数の電気部品が実装された基板と；
前記基板を収容する第１筐体と；
前記第１筐体の下方に所定の間隔を隔てて配置され、電気部品が収容された第２筐体と；
上下方向に中空部が形成され、前記第１筐体の内部空間と前記第２筐体の内部空間とを連結する連結部材と；
前記第１筐体の内部空間、前記第２筐体の内部空間及び前記連結部材の中空部に跨って配置され、前記第２筐体に収容された電気部品と前記基板とを電気的に接続する連結基板と、
前記中央処理装置、前記高発熱部品及び前記第１筐体に接触した状態で該第１筐体内に配置され、前記中央処理装置及び前記高発熱部品からの熱を前記第１筐体に伝達する熱移動部材と；を備える情報処理装置。
前記熱移動部材は、前記中央処理装置及び前記高発熱部品のうちの、最も発熱量の大きい部品に直接接触され、それ以外の部品には弾性部材を介して接触されていることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記第１筐体は、互いに対向する一対の側壁を含む無蓋の箱状部材から成るベースと、該ベースに係合するカバーとを有し、
前記一対の側壁の上端部は、水平方向に折り曲げられており、
前記熱移動部材は、前記一対の側壁の上端部に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
前記一対の側壁の上端部は、前記ベースの前記一対の側壁以外の側壁の上端よりも低い位置に位置し、かつ前記熱移動部材が接続されている部位が上下方向に弾性変形可能であることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
前記第１筐体と前記第２筐体との間に、少なくとも前記第１筐体表面の熱を放熱する複数のフィンを有する放熱部材を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記放熱部材を冷却するファンを更に備える請求項５に記載の情報処理装置。
前記第１筐体、前記第２筐体及び前記連結部材を含む構造体は、開口部を有しない防塵構造を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の情報処理装置。