JP5159052B2

JP5159052B2 - 情報処理装置

Info

Publication number: JP5159052B2
Application number: JP2006168418A
Authority: JP
Inventors: 速人渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: US7561428B2; JP2007334786A; US20070291450A1

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。

従来から、パーソナルコンピュータや、例えば自動販売機や券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）などの高発熱部品の冷却方法として、例えば、冷却ファンにより高発熱部品に対し冷却空気を供給する強制空冷方式や、高発熱部品上方の筐体に開口部を設け、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外部へ排熱させる自然空冷方式の冷却方法がよく用いられている。

しかしながら、強制冷却方式では、筐体内に冷却ファンを設ける必要があり、装置の大型化を招くとともに、冷却ファン駆動時の騒音により、製品の静音性を確保することが困難となる。また、自然空冷方式では、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は、設置環境によって気流が筐体内部からの上昇気流に相反する状態になり、効率的に排熱がされなくなる場合や、開口部から異物が混入するなど、機器の品質に悪影響を与える場合がある。

そこで、第３の冷却方式として、基板の一方の面を筐体の内壁面に近接して配置したうえで、その面上に高発熱部品を実装し、他方の面にそれ以外の部品を実装することにより、高発熱部品からの発熱を、筐体をヒートシンクとして外部に放熱する冷却方法が実用化されている。しかしながら、この冷却方式では、基板を筐体の形状等に応じて別途作成する必要があるため、コンピュータ分野の規格であるＡＴＸ規格に準拠した基板を用いるのが困難となり、装置の高コスト化を招来する。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、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、前記中央処理装置が実装された基板と；前記中央処理装置以外の高発熱部品を含む複数の電気部品と；前記基板及び前記複数の電気部品を収容する空間が形成された筐体と；前記空間を、前記基板及び前記高発熱部品を収容する第１空間と、前記複数の電気部品のうちの交換が必要な電気部品を収容する第２空間に分ける分割部材と；を備え、前記筐体は、前記分割部材の一方の面側を覆い前記第１空間を形成する第１のカバー、及び前記分割部材の他方の面側を覆い前記第２空間を形成する第２のカバーを有し、前記第１のカバーを取り外すことなく前記第２のカバーを取外し可能であり、前記第１空間に収容され、前記中央処理装置及び前記高発熱部品のうちの少なくとも一方からの発熱を、前記第１のカバーに伝達する放熱部材を更に備える情報処理装置である。

これによれば、筐体に冷却ファン等の冷却機構を設ける必要がなく、装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、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７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の斜視図であり、図２は情報処理装置１００の展開斜視図である。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る。図１及び図２を総合するとわかるように、この情報処理装置１００は、上下方向に相互に係合する上部カバー１１及び下部カバー１２と、複数の外部入力端子などが形成され、上部カバー１１及び下部カバー１２の−Ｘ側端部に固定された前面パネル１４と、上部カバー１１と下部カバー１２によって規定される空間を上下に分割する分割部材１５とを備えている。

前記上部カバー１１は、例えば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。この上部カバー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＋Ｘ側及び−Ｘ側の外縁に沿って形成された、長手方向をＹ軸方向とする１組の係止部１１ｂ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１１ｃとを有している。また、天板部１１ａ中央のやや＋Ｙ側と、天板部１１ａの＋Ｙ側に設けられた側壁部１１ｃの中央とには、上部カバー１１の内側に突出する長手方向をＹ軸方向とする凸部１１ｄ、及び長手方向をＸ軸方向とする凸部１１ｅがそれぞれ形成されている。

前記下部カバー１２は、上部カバー１１と同様に、例えばアルマイト加工されたアルミ板を板金加工することにより形成されている。この下部カバー１２は平面視略正方形の底板部１２ａと、底板部１２ａ上面の＋Ｙ側及び−Ｙ側の外縁に沿って形成された、Ｘ軸方向を長手方向とする１組の側壁部１２ｃと、底板部１２ａ上面の＋Ｘ側の外縁に沿って形成されたＹ軸方向を長手方向とする後壁部１２ｅを有している。また、底板部１２ａ上面の−Ｘ側の外縁には係止部１２ｂが形成され、＋Ｙ側のコーナー部には係止部１２ｂより高い係止部１２ｄが、係止部１２ｂと所定距離隔てて形成されている。

前記前面パネル１４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より形成された、長手方向をＹ軸方向とする長方形板状の部材である。図１に示されるように、この前面パネル１４の外面には、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１４Ａが形成されている。そして、前面パネル１４の−Ｚ側端部には、その中央部付近に長手方向をＹ軸方向とするＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）カードの挿入口１４ａが設けられ、＋Ｙ側端部近傍に長手方向をＹ軸方向とするコンパクトフラッシュ（登録商標）９１（以下、ＣＦカードという）の挿入口１４ｂが設けられている。

図３は前記分割部材１５の斜視図である。この分割部材１５は、一例としてスチール板を板金加工することにより形成され、図３に示されるように、平面視略正方形の隔壁部１５ａと、隔壁部１５ａ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組の枠部１５ｃと、隔壁部１５ａ上面の−Ｘ側の外縁に沿って形成された、Ｙ軸方向を長手方向とする枠部１５ｂ、及び隔壁部１５ａ上面の＋Ｙ側の外縁部に沿って形成された長手方向をＹ軸方向とする後壁部１５ｄとを有している。また、１組の枠部１５ｃそれぞれの−Ｘ側端部と隔壁部１５ａの−Ｘ側端部により形成されるコーナー部分には、略正方形の１組のガイド部１５ｅが、枠部１５ｂと同一平面内となるようにそれぞれ形成されている。

図４は図１のＡＡ線における断面図であり、図５は図１のＢＢ線における断面図である。上述のように構成された、上部カバー１１、下部カバー１２、前面パネル１４、及び分割部材１５は、図２及び図５を参酌するとわかるように、前面パネル１４の上端と分割部材１５の後壁部１５ｄの上端が同じ高さとなるように、前面パネル１４の内側の面（＋Ｘ側の面）が分割部材１５の枠部１５ｂ及びガイド部１５ｅに不図示の螺子等により固定されている。そして、図２、図４及び図５を参酌するとわかるように、上述のように一体化された前面パネル１４と分割部材１５の上方には、上部カバー１１が、１組の係止部１１ｂが前面パネル１４の外側の面（−Ｘ側の面）の上端部と、分割部材１５の後壁部１５ｄの外側の面（＋Ｘ側の面）の上端部とにそれぞれ係止するとともに、側壁部１１ｃの内側の面が分割部材１５の枠部１５ｃに当接した状態で、不図示の螺子等により固定されている。また、下部カバー１２は、係止部１２ｂが前面パネル１４の外側の面の下端部に係止するとともに、側壁部１２ｃ及び後壁部１２ｅが、分割部材１５の枠部１５ｃ及び後壁部１５ｄに当接した状態で、不図示の螺子等により固定されている。

これにより、図４及び図５を総合するとわかるように、上部カバー１１、下部カバー１２、前面パネル１４、及び分割部材１５の後壁部１２ｅとで、情報処理装置１００に用いられる電気部品等を収容する内部空間が形成され、該内部空間は、分割部材１５の隔壁部１５ａにより、隔壁部１５ａの上側の第１空間１０Ａと、隔壁部１５ａの下側の第２空間１０Ｂに分割されている。

次に上述のように形成された第１空間１０Ａに収容される電気部品の配置について説明する。第１空間１０Ａには、図２に示されるように、一例としてＣＰＵ３１、チップセット３２、メモリ２４Ａ,２４Ｂが装着されたスロット２３Ａ,２３Ｂ、及びＰＣＩカード用スロット２５などの複数の電子部品が実装されたマザーボード２１と、表裏面に複数の電気部品が実装された長方形板状の基板２２と、マザーボード２１に実装されたＣＰＵ３１及びチップセット３２からの発熱を、上部カバー１１に伝達する放熱部材３０とが収容されている。

前記マザーボード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である。このマザーボード２１は、分割部材１５の隔壁部１５ａ上面に設けられた複数の支持部材４０により、隔壁部１５ａから所定距離隔てた位置に、隔壁部１５ａ上面と平行になるように支持されている。そして、前記基板２２は、支持部材４０によりマザーボード２１の−Ｙ側に長手方向をＸ軸方向として配置されている。

前記放熱部材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することにより形成されている。この放熱部材３０は、図６に拡大して示されるようにＸ軸方向の幅が長い第１部分と、幅が短い第２部分の２部分からなる平面視Ｌ字状のベース部３０ａと、第１部分上面の＋Ｙ側端に形成された、長手方向をＸ軸方向とする第１放熱部３０ｄと、第２部分上面の−Ｘ側端に形成された支持部３０ｂを介して、ベース部３０ａの第２部分上方に支持される長手方向をＹ軸方向とする第２放熱部３０ｃとを有している。

上述のように構成された放熱部材３０は、ベース部３０ａの第１部分下面及び第２部分下面が、マザーボード２１に実装されたＣＰＵ及びチップセットにそれぞれ接した状態で、Ｌ字の長い部分に相当する部分がＹ軸方向に平行となるようにマザーボード２１に固定されている。そして、図４及び図５に示されるように、放熱部材３０の第１放熱部３０ｄの上面は、上部カバー１１の天板部１１ａに形成された凸部１１ｄに密着した状態で例えば螺子等により固定され、第２放熱部３０ｃの上面は、上部カバー１１の側壁部に形成された凸部１１ｅに密着した状態で例えば螺子等により固定されている。なお、放熱部材３０の固定には、例えばマザーボード２１に予め設けられているヒートシンク固定穴を利用することが可能である。

次に、第２空間１０Ｂに収容される電気部品の配置について、図７を参照しつつ説明する。図７は、下部カバー１２を取り外したときの情報処理装置１００を下方（−Ｚ側）から見た斜視図である。図７に示されるように、第２空間１０Ｂには、ハードディスクドライブ５０、ＣＦカード９１用のスロットが実装された基板５２、ＰＣＩカード５４が収容されている。

前記ハードディスクドライブ５０は、一般のパーソナルコンピュータ等に用いられる汎用型のハードディスクドライブであり、隔壁部１５ａ下面（隔壁部１５ａの−Ｚ側の面）の＋Ｘ側で−Ｙ側のコーナー部近傍に不図示の支持部材を介して、長手方向をＸ軸方向として配置されている。

前記基板５２は、ハードディスクドライブ５０の−Ｘ側に配置されている。そして、前面パネル１４に設けられた挿入口１４ｂに、外部からＣＦカード９１が挿入されると、該ＣＦカード９１は基板５２のスロットに挿入され、情報処理装置１００とＣＦカード９１とが電気的に接続するようになっている。

前記ＰＣＩカード５４は汎用の拡張カードである。このＰＣＩカード５４は挿入口１４ａから挿入された状態で、＋Ｙ側端部に設けられた端子が支持部材６０を介して支持されたＰＣＩカード用スロット６１に挿入されている。なお、ＰＣＩカード用スロット６１は、マザーボード２１に実装されたＰＣＩカード用スロット２５と、不図示のケーブルによって電気的に接続されており、ＰＣＩカード６１の端子がＰＣＩカード用スロット６１に挿入されることで、該ＰＣＩカードは、情報処理装置１００と電気的に接続するようになっている。

以上説明したように、本実施形態に係る情報処理装置１００によると、上部カバー１１、下部カバー１２、前面パネル１４、及び分割部材１５の後壁部１５ｄにより、情報処理装置１００に用いられる電気部品等が収容される内部空間が形成され、該内部空間は分割部材１５の隔壁部１５ａにより、第１空間１０Ａ及び第２空間１０Ｂに分割されている。そして、第１空間１０Ａ内には、消費電力が高い高発熱部品であるＣＰＵ３１及びチップセット３２等や、耐熱性が高い電気部品が実装されたマザーボード２１等が収容され、第２空間１０Ｂ内には、耐熱性が低いハードディスク５０、ＰＣＩカード５４、ＣＦカード用の基板５２、及びＣＦカード９１等の電気部品が収容されている。したがって、第１空間１０Ａに収容された電気部品から第２空間１０Ｂへの放熱は、第１空間と第２空間１０Ｂを分割する分割部材１５の隔壁部１５ａ及び上部カバー１１等をヒートシンクとして、最終的に外部空間へ放熱されるため、第２空間へ与える熱的影響を軽減することが可能となっている。

また、情報処理装置１００の主な発熱源は、マザーボード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、マザーボード２１に固定された放熱部材３０により上部カバー１１に放熱され、最終的に上部カバー１１から外部空間に放熱されるようになっている。すなわち、情報処理装置１００では、分割部材１５によるヒートシンクと、放熱部材３０及び上部カバー１１とによるヒートシンクと、大きくわけて２つのヒートシンクが形成されている。したがって、情報処理装置１００の筐体内に冷却ファン等を設けることなく、効率的に排熱することが可能となり、結果的に装置の大型化を招くことなく冷却効率の向上を図ることが可能となっている。また、冷却ファンを用いる必要がないことに起因して、上部カバー１１等に吸気孔及び排気孔を設ける必要がなく、容易に防塵構造を実現することができ、情報処理装置１００の設置環境を問わず安定した動作を維持することが可能となっている。

また、本実施形態に係る情報処理装置１００によると、マザーボード２１としてＡＴＸ規格に準拠したマザーボードが用いられ、マザーボード２１に実装されたＣＰＵ３１及びチップセット３２からの熱は、放熱部材３０及び上部カバー１１をヒートシンクとして外部空間に放熱されるようになっている。一般にＡＴＸ規格に準拠したマザーボードは、一例として図２に示されるように、ＣＰＵ３１及びチップセット３２の近傍に、スロットに装着されたメモリが配置されている。このため、ＡＴＸ規格に準拠したマザーボードを用いる場合には、メモリと筐体とが干渉しＣＰＵ等を筐体近傍に配置することができず、筐体をヒートシンクとして用いることは困難である。本実施形態に係る情報処理装置１００では、放熱部材３０を用いることで、マザーボード２１に汎用型のマザーボードを用いることが可能となるため、装置の高コスト化を招くこともない。

また、マザーボード２１に実装されたＣＰＵ３１からの発熱は、主として放熱部材３０の第１放熱部３０ｄを介して上部カバー１１の側壁部１１ｃに伝達され放熱される。そして、マザーボード２１に実装されたチップセット３２からの発熱は、主として放熱部材３０の第２放熱部３０ｃを介して上部カバー１１の天板部１１ａに伝達され放熱される。したがって、マザーボード２１からの発熱は、上部カバー１１の異なる面から外部に放熱されることになり、第１空間１０Ａ内の冷却効率を向上することが可能となっている。

また、本実施形態に係る情報処理装置１００によると、第２空間１０Ｂには、ハードディスクドライブ５０、及びＰＣＩカード５４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。そして、一例として図７に示されるように、下部カバー１２を取外すことで第２空間１０Ｂのみを開放することが可能となっている。これにより、精密機器であるマザーボード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マザーボード２１等に損傷を与えたり、第１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。

なお、上記実施形態では、放熱部材３０が第１放熱部３０ｄ及び第２放熱部３０ｃを有している場合について説明したが、これに限らず、ＣＰＵ３１とチップセット３２とで、それぞれ別個の放熱部材を用いてもよい。

また、ＣＰＵ３１からの発熱量が少ない場合には、放熱部材３０を用いなくともよく、発熱量が多い場合には放熱部材を大型化等してもよい。また、放熱部材３０と冷却ファンなど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、ＣＦカード９１に代えてＳＤメモリカード等でもよく、その他の電気部品を含んでいてもよい。

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。情報処理装置１００の展開斜視図（その１）である。分割部材１５の斜視図である。情報処理装置１００の断面図（その１）である情報処理装置１００の断面図（その２）である。放熱部材３０を説明するための斜視図である。情報処理装置１００の展開斜視図（その２）

符号の説明

１０Ａ…第１空間、１０Ｂ…第２空間、１１…上部カバー、１１ａ…天板部、１１ｂ…係止部、１１ｃ…側壁部、１１ｄ,１１ｅ…凸部、１２…下部カバー、１２ａ…底板部、１２ｂ,１２ｄ…係止部、１２ｃ…側壁部、１２ｅ…後壁部、１４…前面パネル、１４Ａ…インターフェイス、１４ａ,１４ｂ…挿入口、１５…分割部材、１５ａ…隔壁部、１５ｂ,１５ｃ…枠部、１５ｄ…後壁部、１５ｅ…ガイド部、２１…マザーボード、２２…基板、２３Ａ,２３Ｂ…スロット、２４Ａ,２４Ｂ…メモリ、２５…ＰＣＩカード用スロット、３０…放熱部材、３０ａ…ベース部、３０ｂ…支持部、３０ｃ…第２放熱部、３０ｄ…第１放熱部、３１…ＣＰＵ、３２…チップセット、４０…支持部材、５０…ハードディスクドライブ、５２…基板、５４…ＰＣＩカード、６０…支持部材、６１…ＰＣＩカード用スロット、９１…ＣＦカード、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、
前記中央処理装置が実装された基板と；
前記中央処理装置以外の高発熱部品を含む複数の電気部品と；
前記基板及び前記複数の電気部品を収容する空間が形成された筐体と；
前記空間を、前記基板及び前記高発熱部品を収容する第１空間と、前記複数の電気部品のうちの交換が必要な電気部品を収容する第２空間に分ける分割部材と；を備え、
前記筐体は、前記分割部材の一方の面側を覆い前記第１空間を形成する第１のカバー、及び前記分割部材の他方の面側を覆い前記第２空間を形成する第２のカバーを有し、前記第１のカバーを取り外すことなく前記第２のカバーを取外し可能であり、
前記第１空間に収容され、前記中央処理装置及び前記高発熱部品のうちの少なくとも一方からの発熱を、前記第１のカバーに伝達する放熱部材を更に備える情報処理装置。
前記高発熱部品は、チップセットを含むことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
前記交換が必要な電気部品は、ハードディスク及びＰＣＩカードのうちの少なくとも一方を含む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。
前記分割部材は、前記中央処理装置及び前記高発熱部品のうちの少なくとも一方からの発熱を、前記第１のカバー及び前記第２のカバーに伝達する放熱板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記第１のカバーは複数の面を有し、前記放熱部材は、前記中央処理装置からの発熱と、前記高発熱部品からの発熱とを、前記第１のカバーのそれぞれ異なる面に伝達することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の情報処理装置。