JPH11161379A

JPH11161379A - 電子計算機の冷却装置

Info

Publication number: JPH11161379A
Application number: JP10247437A
Authority: JP
Inventors: Robert Rein Ralph; ラルフ・ロバート・レイン; Fun Kim San; サン・フン・キム; Meuniotto Arturo; アートゥロ・メウニオット
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクトップコンピュータシステムのプロ
セッサを冷却する方法及び装置を提供すること。【解決手段】プロセッサを換気口を含む多数の側部の
あるホストユニツトシャーシ内に配置する。ダクトは換
気口の一つとプロセッサの間に結合される。ファンは換
気口とプロセッサの間のダクト内に配置されシャーシの
外側からプロセッサの周囲に向けて空気を送り込む。本
システムはプロセッサを冷却する効果的な方法を提供で
きるので、本システムはプロセッサを冷却するためより
大型のよの騒音の大きいファンを必要とする他のものに
も置換できる。従って開示したシステムはプロセッサを
冷却するより静かな方法を提供できるとともに、必要と
する電力を低減でき、製造コストを下げることもでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータシステ
ムのプロセッサの冷却方法並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願は、１９９７年９月４日に出願し
た米国特許出願０８／９２３，２１７号の一部継続出願
である。

【０００３】典型的なディスクトップパーソナルコンピ
ュータは着脱自在のＣＲＴモニタを備えている。ホスト
ユニツトは例えばマザーボード、拡張ボード、電源、周
辺装置等の部品を収容するシャーシを有する。マザーボ
ードはＣＰＵ，ＢＩＯＳ（ベーシック・インプット／ア
ウトプット・システム）と、例えば時計、コントローラ
及びシグナルコンバータのような他のサポート回路を備
えている。拡張ボードは例えばＤＲＡＭモジュール、外
部装置用のコントローラ、または例えばモデムまたはネ
ットワークアダプタのような周辺装置を含んでいる。周
辺装置はハードディスクドライブ、フロッピーディスク
ドライブ及びＣＤ−ＲＯＭドライブを備えている。

【０００４】当業者には周知のように前述の部品は、ホ
ストユニットが動作モードに給電されると熱を発生す
る。更に周知のようにホストユニットの動作にはこれら
の部品がある値以下の温度に維持することが要求され
る。

【０００５】システムデザイナは、シャーシ内のこれら
の部品を冷却する数多くの装置並びに方法を選択してき
た。一つの典型的なデスクトップパーソナルコンピュー
タのスリムなシャーシの冷却装置の実施の形態は、図１
に示すようにシャーシの裏側に装着された電源１０４の
一部としての電源フアン１０６を備えている。電源フア
ン１０６は部品から暖気を換気口１０８を介してシャー
シ１０２の裏側に取り出す。シャーシ１０２内の部品を
囲む暖気を追い出すことにより、電源フアン１０６はシ
ャーシ１０２の外側から換気口１１６，１１８を介して
部品に冷気を引き入れ部品を冷却する。これにより給電
された部品とシャーシ１０２に吸引された外気との熱交
換により冷却効果が得られる。

【０００６】一つ又はそれ以上の中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１１４がシャーシ１０２の前方に接近してマザーボ
ード（図示しない）に装着される。図２に示すようにＣ
ＰＵ１１４はその上に取り付けられたヒートシンクフィ
ン２０６を持つセラミックケース２０４を含んでいる。
プロセッサフアン２０８はヒートシンクフィン２０６上
に装着されヒートシンクフィン２０６を経て空気が循環
する。またプロセッサファン２０８はＣＰＵ１１４の上
のシャーシ１０２の頂部（図示せず）に装着されヒート
シンクフィンを経て空気を循環する。

【０００７】ＣＰＵ１１４を冷却するのにある程度効果
的な第２のフアンを設けることもできるが、これはシャ
ーシ内に収納された他の部品を冷却するには必ずしも効
果的ではない。更にプロセッサフアン２０８は、暖気を
除去しシャーシ１０２の外側からより冷たい空気と置換
することなく、ヒートシンクフィン２０６の周りに空気
を単に循環させるだけのものである。更にシャーシの前
方に第２のフアン（即ち操作員に接近して）を設けるこ
とは、望ましくないノイズを発生させる。

【０００８】最近のＣＰＵのデザイン（例えばインテル
から市販されている Pentium 商標）のあるものは、電
力消費が４０Ｗにも達するので、より多くの熱の放散を
必要とする。この要望を満たすために最近デザインされ
たものは、スリムなシャーシ（図示せず）の前方の換気
口に設置した第３のフアンをも備え、特にＣＰＵよりも
部品を冷却するためシャーシ内の空気循環を増加させて
いる。しかしながら他の部品を冷却するためにかかる第
３のフアンを使用することは、冷却システムに追加の経
費を増加させ、操作員近くのシャーシの前方にある第２
のフアンによって発生する望ましくないノイズを増やす
ことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一実施の形態
の目的は、コンピュータシステムにおけるプロセッサを
冷却する方法及び装置を提供するに有る。

【００１０】本発明の実施の形態の他の目的は、ユーザ
へのノイズを減少する方法でシャーシ内に収納されたプ
ロセッサを冷却するコンピュータシステムのホストユニ
ットを提供することにある。

【００１１】本発明の実施の形態の更に他の目的は、コ
ンピュータシステムにおけるプロセッサを廉価で効果的
に冷却する方法及び装置を提供することにある。

【００１２】本発明の実施の形態の更に他の目的は、よ
り少ない且つ小型のフアンでよいパーソナルコンピュー
タのスリムなシャーシデザインのホストユニットにおけ
る部品を冷却するためのシステムを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の実施の形態はコ
ンピュータシステムのホストユニットに関する。ホスト
ユニットは少なくとも一つの第１の換気口が形成された
第１の側部と少なくとも一つの第２の換気口が形成され
た第２の側部を有するシャーシと、このシャーシ内に配
置されたプロセッサと、このシャーシ内に配置されたダ
クトを具備する。該ダクトは第１の開口と第２の開口と
を有し、空気が第１の開口から第２の開口に流れ且つ第
１の開口が第１の換気口に結合される。フアンは第１の
開口と第２の開口との間のダクトに配置され、プロセッ
サはダクト内又は第２の開口に配置され且つフアンは第
１の換気口とプロセッサとの間のダクト内に配置され
る。第１の換気口とプロセッサとの間にダクトを連結
し、第１の換気口とプロセッサとの間にフアンを設置す
ることにより、ダクトはシャーシの外側から冷気を効果
的に引きプロセッサを包む暖気を置換する。このように
して小型のプロセッサファンはより大きなプロセッサフ
ァンに置換できる。これによりより静かで、低廉で僅か
な電力のプロセッサを冷却するシステムを提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図３にスリムなシャーシ３００に
収納されたパーソナルコンピュータのホストユニット内
に配置された各部品を示す。シャーシ３００の前部には
換気口３１６，３１８と３２０が形成されており、シャ
ーシ３００の外側から空気を受け、ＣＰＵ３１０を含む
内部電子部品を冷却する。シャーシ３００は例えばドラ
イブベイ、マザーボード上の部品並びに他のボードのよ
うな多くの他の部品を収納しているとはいえ、図３には
これらの他の部品を示さず、ＣＰＵ３１０を冷却する主
要な問題について強調している。シャーシ３００の後側
には又後方換気口３２８が形成され、シャーシ３００内
の電子部品を包む暖気が取り除かれる。

【００１５】シャーシ３００内又はシャーシには、換気
口３１６に連結された第１の開口及びＣＰＵ３１０にお
ける第２の開口を備えるダクト３０２が形成されてい
る。ダクト３０２の第２の開口は、図３に示すようにＣ
ＰＵ３１０を完全に収納するためＣＰＵ３１０の大きさ
に形成されたＣＰＵ収容部分３３４を有する。又ダクト
３０２の第２の開口はＣＰＵ３１０の直前で終端する。
ダクト３０２はＣＰＵ３１０と換気口３１６における第
１の開口との間に配置されたプロセッサファン３０４を
有する。ファン３０４に電力が加えられると、シャーシ
３００の外側から冷気３２２が引き入れられＣＰＵ３１
０のヒートシンクフィン３０８に直接吹き当てられる。
熱はヒートシンクフィン３０８からシャーシ３００の外
側から引き入れられた冷気に伝えられＣＰＵ３１０を冷
却する。それによって生ずる排気３２４はヒートシンク
フィン３０８から引き出され、他の部品を通り循環し、
電源ファン３１２により換気口３２８の外側に引き出さ
れる。このようにして、ダクト３０２内に配置されたプ
ロセッサファン３０４が小型にも拘わらず、ＣＰＵ３１
０は効果的に冷却される。ヒートシンクフィン３０８か
らの排気３２４は又他の部品をも冷却するのに役立つ。
このようにしてより小型のプロセッサファン３０４は製
造コストを下げ、冷却システムをサポートするために必
要な電力を低減し、ユーザが働くシャーシの前部のノイ
ズを減少できる。

【００１６】シャーシ３００の一実施の形態によれば、
シャーシ３００は、前部換気口３１６にグリル（図示せ
ず）を持つ６個の側部金属箱を有し、前部においてＣＤ
−ＲＯＭドライブ、フロツピドライブ並びにその等効物
を受けるための他の開口がある。本実施の形態によるシ
ャーシ３００は、金属箱の頂部、前部、後部、左右部を
装飾したプラスチックカバーで被覆されるが、底部は被
覆されないままに残される。金属箱の前部とそれのプラ
スチツクカバー間のスペースは空気が貫通できるように
なっている。金属箱の底部は台の面上にシャーシ３００
を僅かに上げる脚を有し、金属箱の底部と台の面の間に
空間を提供するようにしてある。プロセッサファン３０
４は金属箱の底部の下から空気を引き、金属箱の前部と
その上を被覆するプラスチックの間の空間を介し、前部
換気口３１６のグリルとダクト３０２を介しＣＰＵ３１
０の周辺に引かれる。

【００１７】プロセッサファン３０４は多くの型の１２
ＶのＤＣファンの一つで、それはマザーボードにファン
ピンにより給電される。例えばプロセッサファン３０４
は、ＮＭＢテクノロジー社で製造され６０ｍｍのモデル
番号２４１０ＭＬ−０４Ｗ−Ｂ１０−Ｐ００の０．９ワ
ットのものである。図３に示すようにプロセッサファン
３０４はＣＰＵ３１０にできるだけ接近して、シャーシ
３００の前部から離れてダクト３０２に設置することが
望ましい。このようにしてプロセッサファン３０４によ
り発生するノイズはユーザが働くシャーシの前部から更
に除去される。プロセッサファン３０４は、はめ込み方
法又は例えばリベット又はねじ（図示せず）のような締
め付け具を用いてダクト３０２内に配設できる。

【００１８】電源ファン３１２は電源筐体３２４内に収
容される。電源筐体３２４と電源ファン３１２はスリム
なシャーシに基づくホストユニツトの後部に通常設置さ
れる電源ユニット３３２の一部である。電源筐体３２４
は換気口３１４を有しＣＰＵ３１０から暖気を取り出し
換気口３２８を介してシャーシ３００の後部から排出す
る。当業者には周知のように、シャーシ３００は電源ユ
ニット３３２に適合する標準寸法を持ち、電源ファン３
１２が後部換気口３２８に配置され、シャーシ３００内
に設置された電子部品からの暖気を引き出す。

【００１９】ダクト３０２はモールドプラスチック組成
からなることが好ましい。ホストユニットの典型的なス
リムなデザインは、シャーシの内部おいて換気口３２２
にシャーシファン（図示せず）を設置するために、前部
に取付台を有することが好ましい。ダクト３０２はかか
るシャーシファンを受ける取付台と係合するように形成
される。ダクト３０２は換気口３２２においてシャーシ
３００の前部と、ねじ又はリベットで、又はシャーシ３
００に僅かな変更を必要とするだけでよい他の適切な取
り付け具で簡単に締め付け又は結合が出きる。又ダクト
３０２の第１の開口は、前部に形成されていないシャー
シ３００の換気口に結合できる。

【００２０】他の実施の形態（図示せず）では、ダクト
３０２はゴムホースの如き弾力性が有る材料から形成さ
れている。これにより、ダクト３０２の第１の開口が結
合される換気口３１６に関してのＣＰＵ３１０の位置決
めの裕度を高めることが出きる。かかる弾力性ダクト３
０２は第１の開口において付属品を有し、シャーシファ
ン用の互換性ある取付台並びにプロセッサファン３０４
を固着するための第２の開口における付属品を備える。
弾力性ダクト３０２はＣＰＵ３１０の寸法に形成された
取り付け片を有するので、ＣＰＵ３１０は完全に包囲さ
れる。シャーシファン取付台のための第１の開口におけ
る付属品と、プロセッサファン３０４を受けるための付
属品間の材料に弾力性があることは、前述のごとく換気
口３１６についてＣＰＵ３１０の位置決めに十分な裕度
を与えることができる。

【００２１】図４にシャーシの外側から直接空気を取り
入れＣＰＵを冷却するのに使用されるダクト４００の一
実施の形態を示し、ＣＰＵはインテル社より市販されて
いるPentium II プロセッサのような単一縁接触（ＳＥ
Ｃ）カートリッジ内に収容される。ダクト４００の第１
の開口における前部フランジ部分４１２は、シャーシ３
００の前部の内面に対して適合する。穴４２０，４２
２，４２４，及び４２６はシャーシファン（図示せず）
を受け入れるために設計され補完的に合致するように位
置決めされている。このためダクト４００は穴４２０，
４２２，４２４，及び４２６を介してリベット又はねじ
によりシャーシの前部に容易に固着される。ダクト４０
０の設置においてはコーキング詰め材を備えており、こ
れで前部フランジ４１２がシャーシの前部の内面と合致
し密封を成す。プロセッサファン（図示せず）は次いで
フランジ４３２，４３４，４３６及び４３８に対して押
し当て接着により取り付けられる。プロセツサファンは
穴４０２，４０４，４０６及び４０８においてリベツト
又はねじで固着される。又プロセッサファンははめ込み
方法でも取り付けられる。

【００２２】フランジ４３２，４３４，４３６及び４３
８の後部において、ダクト４００は、以下図５を参照し
て述べるヒートシンク上に合致する直角に形成した２個
の側片４１４，４１６を有している。ダクト４００はプ
ロセッサファン取付台からテーパ部分４１８において第
２の側片４１６に移行していく。従ってこのテーパ部分
４１８によりプロセッサファンにより引き出された空気
は、第１の側片４１４と第２の側片４１６により部分的
に形成されたより小さなチャンネルを介して集中され
る。

【００２３】図５に溝接続具（図示せず）でマザーボー
ド５０２に配設されたＳＥＣプロセッサカートリッジ５
００の断面を示す。ＳＥＣプロセッサカートリッジ５０
０は熱伝達する金属側部５０４を有する。プロセッサヒ
ートシンクフィン５０６は通常の方法で金属側部５０４
と連結される。ダクト４００（図４）の後部の第一側片
４１４と第２側片４１６はプロセッサヒートシンクフィ
ン５０６の上と嵌合する。ダクト４００に配設されたプ
ロセッサファンはシャーシの外側から空気を引き入れ、
マザーボード５０２、金属側部５０４，第一側片４１
４，第２側片４１６を含む４個の壁で形成されるチャン
ネルを介して押し込める。ブロセッサフィン５０６から
排出された暖気はシャーシ内の他の部品に引かれ、最後
に図３で詳述したように電源ファンによりシャーシから
追い出される。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ユーザへのノイズを減
少する方法でシャーシ内に収納されたプロセッサを冷却
するコンピュータシステムのホストユニットを提供する
ことができる。

【００２５】本発明では更に、コンピュータシステムに
おけるプロセッサを廉価で効果的に冷却する方法及び装
置を提供できる。又本発明の実施の形態によれば、より
少ない且つ小型のフアンでよいパーソナルコンピュータ
のスリムなシャーシデザインのホストユニットにおける
部品を冷却するためのシステムを提供できる。

【００２６】本発明の特定の実施の形態について説明し
たが、本発明はその精神から逸脱しない限り多くの実施
の形態を採用できるものである。添付の特許請求の範囲
は本発明の真の範囲並びに精神内にあるかかる他の実施
の形態を包含するものである。

【００２７】ここで開示された実施の形態はすべてを例
示したものでなく限定されるものでもなく、本発明の技
術的範囲は前述の記載よりはむしろ添付特許請求の範囲
に示され、特許請求の範囲の意味並びに均等の範囲に有
るすべての変更はその中に含まれるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】その内に配置された部品を持つスリムなシャー
シのコンピュータシステムのホストユニットの概略図。

【図２】その内に配置されたヒートシンクとプロセッサ
ファンを有する図１のホストユニットの部品の一つとし
て実施したプロセツサの概略図。

【図３】シャーシ内に配置されたダクトと、このダクト
内に配置されたファンを有し、冷気をプロセッサの周囲
に送り込むコンピュータシステムのホストユニットの一
実施の形態の概略断面図。

【図４】単一縁接触プロセッサ用ダクトを形成するため
のダクトの一実施の形態の概略斜視図。

【図５】マザーボードに配設された単一縁接触プロセッ
サを有する図４のダクトの一実施の形態の概略断面図。

【符号の説明】

３００シャーシ３０２ダクト３０４プロセッサファン３０８ヒートシンクフィン３１０ＣＰＵ３１２電源ファン３１４換気口３１６換気口３１８換気口３２０換気口３２４電源筺体３２８換気口３３２電源ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サン・フン・キムアメリカ合衆国カリフォルニア州、アーバイン、アーバイン、ブールバード、9740、トウシバ、アメリカ、インフォメーション、システムズ、インコーポレイテッド内 (72)発明者アートゥロ・メウニオットアメリカ合衆国カリフォルニア州、アーバイン、アーバイン、ブールバード、9740、トウシバ、アメリカ、インフォメーション、システムズ、インコーポレイテッド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の換気口が形成された第１の側部と、
第２の換気口が形成された第２の側部を有するシャーシ
を備えるホストユニットと、第２の側部において前記ホ
ストユニットに着脱自在に取り付けられたディスプレイ
と、第２の側部において前記ホストユニットに着脱自在
に取り付けられたキーボードとからなり、前記ホストユ
ニットは更にスリムな電源コンピュータシャーシと、前
記シャーシ内の第２の換気口に配置された第１のファン
と、前記シャーシ内に配置されたプロセツサとを備えて
なるコンピュータシステムにおいて、第１の開口及び第２の開口を持ち空気を第１の開口から
第２の開口へ流し、前記シャーシ内に配置され且つ前記
第１の端部における第１の換気口に連結されたダクト
と、第１の開口と第２の開口間のダクト内に配置された第２
のファンと、前記ダクト又は第２の開口に配置されたプロセッサと、
且つ第１の換気口とプロセッサとの間のダクトに配置さ
れたファンとを具備してなるコンピュータシステム。
【請求項２】前記ホストユニツトのシャーシはスリムで
ある請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項３】前記プロセッサに配置されたヒートシンク
を更に有する請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項４】前記シャーシの第１の側部は前側部であ
り、前記シャーシの第２の側部は前記前側部とは反対の
後部である請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項５】前記第１のファンはシャーシ内に配設され
た電源筺体内に配置されている請求項１記載のコンピュ
ータシステム。
【請求項６】前記プロセッサは３０Ｗ以上の電力を要す
る請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項７】前記シャーシはシャーシファンを受け入れ
る第１の側部にある結合具と、このシャーシファン結合
具でシャーシの内側に取り付けられたダクトを含む請求
項２記載のコンピュータシステム。
【請求項８】少なくとも一つの第１の換気口が形成され
た第１の側部と、少なくとも一つの第２の換気口が形成
された第２の側部を有するシャーシと、このシャーシに配置されたプロセッサと、第１の開口及び第２の開口を持ち空気を第１の開口から
第２の開口へ流し、前記シャーシ内に形成され且つ前記
第１の開口において第１の換気口に接続されたダクト
と、第１の開口と第２の開口間のダクト内に配置されたファ
ンと、前記ダクト又は第２の開口の周りに配置されたプロセッ
サと、且つ第１の換気口とプロセッサとの間のダクト内
に配置されたファンとを具備してなるコンピュータシス
テムのホストユニット。
【請求項９】前記ホストユニットのシャーシはスリムで
ある請求項８記載のホストユニット。
【請求項１０】前記ホストユニットはプロセッサに配置
されたヒートシンクを更に含む請求項８記載のホストユ
ニット。
【請求項１１】前記シャーシの第１の側部は前側部であ
り、前記シャーシの第２の側部は前記前側部とは反対の
後部である請求項８記載のホストユニット。
【請求項１２】前記第１のファンはシャーシ内に装着さ
れた電源筺体内に配置されている請求項８記載のホスト
ユニット。
【請求項１３】前記プロセッサは３０Ｗ以上の電力を要
する請求項８記載のホストユニット。
【請求項１４】前記シャーシはシャーシファンを受け入
れる第１の側部にある結合具と、シャーシファン結合具
でシャーシの内側に取り付けられるダクトを含む請求項
９記載のホストユニット。
【請求項１５】少なくとも一つの第１の換気口が形成さ
れた第１の側部と、少なくとも一つの第２の換気口が形
成された第２の側部を有するコンピュータシステムのホ
ストユニットのシャーシ内に配置されたプロセッサを冷
却する方法であって、第１の開口と第２の開口を持ち、この第１の開口で第１
の換気口に接続されるダクト内に配置されたプロセッサ
ファンに電力を加え、前記第１の換気口とダクトの第１の開口を介し、シャー
シの外側から第２の開口に空気を引き入れ、ダクトを介して引き入れた空気を第２の開口においてプ
ロセッサの周りに指向させることからなるプロセツサを
冷却する方法。
【請求項１６】前記第２の換気口においてシャーシ内に
配置され第２のファンに電力を加え、プロセッサから第
２の換気口を介し空気を引き出すことからなる請求項１
５記載の冷却方法。
【請求項１７】前記シャーシはスリムで第１の換気口に
おいてシャーシファンを受け入れる結合具を有し、ダク
トを介してシャーシの外側から空気を引き入れ、このダ
クトはシャーシファン結合具にてシヤーシに結合される
請求項１５記載の冷却方法。
【請求項１８】第１の開口と第２の開口を有し、この第
１の開口から第２の開口に空気を流すダクト内に、第１
と第２の開口間に配設されたプロセッサファンを配設
し、少なくとも一つの第１の換気口が形成された第１の側部
と、少なくとも一つが形成された第２の換気口を持つシ
ャーシ内にプロセッサを配設し、第１の開口を第１の換気口に結合し、シャーシの外側か
らダクトを介してプロセッサの周りに直接空気を吹き向
けるよう第２の開口を配置するシャーシ内にダクトを配
設することからなるコンピュータシステムのホストユニ
ットを製造する方法。
【請求項１９】シャーシ内に後部ファンを第２の換気口
に配設する請求項１８記載の方法。
【請求項２０】シャーシはスリムで第１の換気口におい
てシャーシファンを受け入れる結合具を有し、ダクトの
第１の開口を第１の換気口にシャーシファン結合具で取
り付けることからなる請求項１８記載の方法。