JP5177002B2 - 情報処理装置の防塵カバー、情報処理装置、及び防塵構造 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置の空冷ファン用の防塵カバー等に関し、特に、メンテナンス間隔を長くでき、手間のかからない防塵カバー等に関する。

従来、複数のプリント基板を内蔵するパーソナルコンピューターなどの情報処理装置においては、電源部などからの発熱により筺体内部の温度が上昇して信頼性が低下してしまう虞があることから、一般的に筺体内部を空冷する装置が設けられている。当該空冷装置としては、通常、ファンが用いられ、筺体に設けられた吸気口から排気口までの気流を発生させて筺体内部を冷却している。

そして、かかる空冷用のファンが設けられる場合には、上記気流によって外部の塵埃が筺体内部に侵入し、情報処理装置の各部に対して悪影響を及ぼすことから、防塵のための対策が必要となる。

下記特許文献１では、通信機器について同様の防塵構造が提案されており、防塵用のエアフィルタについて、上記ファンとの距離が近い部分においてエアフィルタを複数枚重ね合わせること、エアフィルタの厚さを厚く形成すること等が示されている。

特許３０１３８５１号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されているような、繊維や不織布等を用いたいわゆるエアフィルタを使用した防塵対策は、集塵機能が高い一方で所定頻度での交換を前提としているため、対象の情報処理装置へのアプローチがしずらい環境や頻繁なアプローチを行いたくない環境においては向いていない。例えば、ゲーム機内部に設けられたシステムボードは、これ自体が筺体を有する情報処理装置であって上述のような空冷ファンと防塵対策が必要であるが、できるだけ長期間メンテナンスを行いたくないという要望があり、上述のエアフィルタを用いることは好ましくない。

また、このような環境でエアフィルタを用いて交換を怠った場合、エアフィルタが詰まって殆ど筺体内部の気流が停止してしまうため、一気に内部温度の上昇を誘引していまし、この点からもかかる環境でのエアフィルタの使用は適していない。

また、対象の情報処理装置が室内設置の場合などでは、上記防塵の対象は主に綿ぼこりであり、砂ぼこりのような細かい粒子のフィルタリングはあまり重要でない。

そこで、本発明の目的は、情報処理装置の空冷ファン用の防塵カバーであって、メンテナンス間隔を長くでき手間のかからず、主に綿ぼこりを効率的に集塵することのできる防塵カバー、等を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、筺体と当該筺体内に備えられる空冷ファンとを有する情報処理装置の防塵カバーが、複数の吸気穴を備え、前記空冷ファンによって生成される前記筺体内への気流が当該防塵カバーを介して流入されるように、前記空冷ファンと外気との間に設けられ、前記空冷ファンと距離が短い近傍領域における前記吸気穴のサイズが、その他の領域の前記吸気穴のサイズよりも小さい、ことである。

更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記空冷ファンで生成される気流の向きに対して略垂直な正面と、前記気流の向きに対して略平行な側面とを有し、前記近傍領域は、前記正面にあり、前記側面に設けられる前記吸気穴のサイズは、前記正面に設けられる前記吸気穴のサイズよりも大きい、ことを特徴とする。

更に、上記の発明において、一つの態様は、金属製の板で構成される、ことを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、情報処理装置が、上述のいずれかの防塵カバーを備えることである。

上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、情報処理装置の防塵構造が、空冷ファンと、プリント基板と、前記空冷ファン及び前記プリント基板を内蔵し排気穴を有する筺体と、前記空冷ファンと外気との間に設けられ複数の吸気穴を備える防塵カバーと、を備え、前記外気が、前記空冷ファンによって前記防塵カバーの吸気穴から吸い込まれ、その後、前記プリント基板を冷却した後に、前記筺体の排気穴から排出され、前記防塵カバーにおいて、前記空冷ファンと距離が短い近傍領域における前記吸気穴のサイズが、その他の領域の前記吸気穴のサイズよりも小さい、ことである。

本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。

本発明を適用した防塵カバー及び防塵構造を備える情報処理装置の実施の形態例に係る外観斜視図である。 本情報処理装置１の概略の内部構成図である。 防塵カバー３の詳細図である。 防塵カバー３の各部位に設けられる吸気穴８のサイズと配置を示す図である。 ファン用パネル６の詳細図である。 実験結果の一例を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。

図１は、本発明を適用した防塵カバー及び防塵構造を備える情報処理装置の実施の形態例に係る外観斜視図である。図１に示す情報処理装置１の防塵カバー３は、その直ぐ内部に設けられる空冷ファン４（図１には図示せず）用の防塵カバーであり、吸気用の複数の穴を有するが、空冷ファン４の近傍領域において、当該吸気穴のサイズを他の領域の吸気穴よりも小さく形成することによって、メンテナンス間隔をできるだけ長くすると共に主に綿ぼこりを効率的に集塵しようとするものである。

図１に示す本実施の形態例に係る情報処理装置１は、一例として、ゲーム機内に設けられるシステムボードであり、主に、ゲーム機の操作部からの信号を受信し、それに対応した画像データを生成して、ゲーム機の表示部に当該画像データを送信する等の処理を司る。

図２は、本情報処理装置１の概略の内部構成図である。以下、図１及び図２に基づいて、情報処理装置１の主要部について説明する。図２の（ａ）は、情報処理装置１を上方から（図１における矢印Ａの方向から）見た場合の概略内部構成を示し、図２の（ｂ）は、情報処理装置１を側方から（図１における矢印Ｂの方向から）見た場合の概略内部構成を示している。

情報処理装置１は、ケースとしての筺体２を有し、その内部に上記情報処理を行うためのプリント基板５等が格納されている。図２の（ｂ）に示すプリント基板領域７に複数のプリント基板５が備えられる。プリント基板５には、上記情報処理に必要なＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電子回路等が配置されている。

筺体２は、図１に示すように、概ね直方体の形状であり、後述する防塵カバー３の設置される面以外の５面から構成される。また、筺体２には、複数の排気穴が前記５面の所定箇所に設けられる。当該排気穴の位置は、上記プリント基板５の設置状況に応じて、後述する空冷ファン４による気流が適切に流れるように適宜設計し得るが、ここでは、一例として、上面、防塵カバー３の設置される面の反対面、防塵カバー３の設置される面の左側面に排気穴が設けられる。

図２に示す空冷ファン４は、情報処理装置１の内部の温度が上昇しすぎないように、筺体２内部に外気を取り込み空気流を生成するファンであり、ここでは、軸流ファンが用いられる。図２に示すように、当該空冷ファン４は、防塵カバー３の設置される面に設けられ、当該面に対して概ね垂直をなす方向（図２の矢印Ｃの方向）の気流を生成する。

また、空冷ファン４の前面には、図２の（ａ）に示されるように、ファン用パネル６が設けられる。当該パネル６は、空冷ファン４のノイズが外側に漏れるのを防止することを主機能とするものであるが、空冷ファン４の空気を吸い込む部分に対応する位置に複数の吸気穴８Ｄが設けられ、当該吸気穴８Ｄが設けられる部分によって外気中に含まれる綿ぼこり等が空冷ファン４及び筺体２内部へ混入するのを防げることから防塵効果も有している。また、当該吸気穴８Ｄが設けられている部分以外は板状に形成され、これにより、外気が空冷ファン４に流れ込む気流の通路が形成される。なお、ファン用パネル６の詳細形状については後述する。

次に、防塵カバー３は、上記空冷ファン４によって吸い込まれる外気に含まれる綿ぼこり等の塵埃が、情報処理装置１の筺体２内部に混入しないようにするためのカバーであり、図１に示すように、上記筺体２の開放されている面を覆うように設置される。上記空冷ファン４及びファン用パネル６との関係でいえば、空冷ファン４と外気の間の位置に、また、ファン用パネル６の外側の位置に設けられる。

防塵カバー３には、空冷ファン４によって吸い込まれる外気の吸気穴（８Ａ〜８Ｃ）が複数設けられる。詳細は後述するが、当該防塵カバー３は、上記空冷ファン４で生成される気流の向き（図２の矢印Ｃの方向）に対して概ね垂直な面（以下、正面と呼ぶ）と、前記気流の向きに概ね沿う（前記気流の向きに対して概ね平行な）面（以下、側面と呼ぶ）を有し、正面の空冷ファン４に距離が近い近傍領域９Ａ、それ以外の周辺領域９Ｂ、及び側面、にそれぞれ設けられる吸気穴は、そのサイズと形状が異なる。

なお、防塵カバー３は、ここでは、板金（鉄の板）で作製されるが、他の金属、他の材質の板状部材を用いることもできる。

本情報処理装置１では、上述した空冷ファン４によって生成される気流によって筺体２内部が冷却されるが、その気流は概ね図２の破線で示すような方向に流れる。本情報処理装置１では、空冷ファン４が吸気穴側に設けられるいわゆる押し込み方式を採用しており、まず、外気が防塵カバー３の各吸気穴８から吸い込まれる。その後、吸い込まれた空気は前述したファン用パネル６と防塵カバー３の間を移動し、ファン用パネル６の各吸気穴８Ｄから空冷ファン４へ吸い込まれる。その後、空冷ファン４から筺体２内部へ吐き出され、主にプリント基板領域７を通過しながらプリント基板５等を空冷し、前述した筺体２の排気穴から外部へ放出される。

このように冷却用の空気が流れるため、本情報処理装置１では、外部から吸い込まれる空気は全て上述した防塵カバー３を介して筺体２内へ入ることになり、その空気に含まれる綿ぼこりなどの塵埃は、防塵カバー３の吸気穴８間の部位に引っ掛かったりぶつかったりして筺体２内部へ侵入することが妨げられる。

次に、本情報処理装置１の特徴である防塵カバー３の具体的な形状について説明する。図３は、防塵カバー３の詳細図である。また、図４は、防塵カバー３の各部位に設けられる吸気穴８のサイズと配置を示す図である。

図３の（ａ）は、空冷ファン４側から見た防塵カバー３の斜視図である。前述したように、防塵カバー３は、正面と側面を有し、側面には筺体２に取り付けるためのフランジ部が設けられている。

図３の（ｃ）は、図３の（ａ）における矢印Ｅの方向から見た正面を示している。当該正面には、前述したように、空冷ファン４との距離が短い近傍領域９Ａと、その外側で当該近傍領域９Ａよりも空冷ファン４からの距離が長い周辺領域９Ｂがある。近傍領域９Ａは、空冷ファン４の空気を吸い込む部分の吸い込み領域（正確には、空冷ファン４の軸の部分も含む領域）に面した（すなわち、図２の矢印Ｃの方向で見たときに当該吸い込み領域と同じ位置にある）、当該吸い込み領域よりやや大きい領域であり、空気が流れやすい領域である。なお、近傍領域９Ａを、上記吸い込み領域と同一または上記吸い込み領域よりもやや小さい領域としてもよい。両領域には、図に示すように、円形の複数の吸気穴８Ａ及び８Ｂが、それぞれ、等間隔で設けられている。

図４の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、正面近傍領域９Ａの吸気穴８Ａ及び正面周辺領域９Ｂの吸気穴８Ｂを拡大して示した図である。両図を比較すると明らかなように、近傍領域９Ａの吸気穴８Ａのサイズが周辺領域９Ｂの吸気穴８Ｂのサイズよりも小さく形成されている。具体的には、近傍領域９Ａの吸気穴８Ａは直径が３ｍｍであり、周辺領域９Ｂの吸気穴８Ｂは直径が４ｍｍである。なお、本実施の形態例では、吸気穴８Ａ及び吸気穴８Ｂの配置形式および配置間隔（５ｍｍ）は、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように同じである。

図３の（ｂ）及び（ｄ）は、それぞれ、図３の（ａ）における矢印Ｄ及びＦの方向から見た上記側面を示している。なお、図３の（ｄ）に示す側面の反対に位置する側面については図３の（ｄ）に示す形状と同様である。前述のように、これらの側面にも矩形の吸気穴８Ｃが設けられており、その配置とサイズは、どの側面においても図４の（ｃ）に示す内容となっている。すなわち、上述した周辺領域９Ｂの吸気穴８Ｂよりもさらに大きいサイズとなっている。吸気穴８Ｃは、具体的には、一辺が６ｍｍの正方形であり、縦横に８ｍｍ間隔で配置されている。

このように、本情報処理装置１の防塵カバー３では、正面の近傍領域９Ａと周辺領域９Ｂと側面に、それぞれ、サイズの異なる吸気穴８Ａ、８Ｂ、８Ｃが設けられ、そのサイズの関係は、吸気穴８Ａ＜吸気穴８Ｂ＜吸気穴８Ｃとなっている。当該吸気穴８の大きさの関係が本防塵カバー３の大きな特徴であり、当該関係を満たした適切な寸法の吸気穴を設けることにより、情報処理装置１の空冷及び防塵に係るメンテナンス間隔を長くし、効率的に綿ぼこり等の混入を防ぐという課題が解決される。

図５は、前述したファン用パネル６の詳細図である。図５の（ａ）は、空冷ファン４側から見たファン用パネル６の斜視図である。前述したように、ファン用パネル６には、吸気穴８Ｄが設けられる部分とその周辺の板状の部分があり、また、周囲部分には取り付け用のフランジ部がある。

図５の（ｂ）は、図５の（ａ）における矢印Ｇの方向から見た図を示している。上記吸気穴８Ｄが空冷ファン４の吸い込み部分に対応した位置に同間隔で多数設けられる。そして、円形の各吸気穴８Ｄのサイズは、具体的には直径５ｍｍとなっている。前述の通り、当該ファン用パネル６は、防ノイズ機能とともに防塵機能も有し、上記防塵カバー３における各吸気穴８との関係でいえば、吸気穴サイズが、吸気穴８Ａ＜吸気穴８Ｂ＜吸気穴８Ｄ＜吸気穴８Ｃの関係を満たしていることに特徴がある。

本実施の形態例における各吸気穴８のサイズ、すなわち、吸気穴８Ａが３ｍｍ、吸気穴８Ｂが４ｍｍ、吸気穴８Ｃが６ｍｍ、及び吸気穴８Ｄが５ｍｍ、というサイズが、後述する実験結果を含めた多数の実験により得られた、前述の課題に対する最良の形態の一つである。すなわち、防塵カバー３に付着した埃の除去等のメンテナンス作業を何ら行わずに情報処理装置１を使用し続けた場合に、筺体２内部の温度が許容上限値に達するまでの時間が最も長くなる形態の一つである。

なお、主に除去しようとしている綿ぼこりのサイズ及び挙動、実験結果、その他の経験的所見から、上記各吸気穴８のサイズは、それぞれ、以下の大きさとすることができる。吸気穴８Ａの直径は２ｍｍ〜５ｍｍ、吸気穴８Ｂの直径は３ｍｍ〜６ｍｍ、吸気穴８Ｃの一辺は４ｍｍ〜８ｍｍ、吸気穴８Ｄの直径は４ｍｍ〜６ｍｍ、とすることができる。ただし、これらの範囲で各吸気穴８のサイズが決定できるものの、前述した各吸気穴８のサイズの関係、すなわち、吸気穴８Ａ＜吸気穴８Ｂ＜吸気穴８Ｄ＜吸気穴８Ｃの関係は満たす必要がある。なお、吸気穴８Ｂと吸気穴８Ｄの関係については、吸気穴８Ｂ≦吸気穴８Ｄであってもよい。

上述した筺体２内部の温度が許容上限値に早く達する要因としては、吸気穴８が綿ぼこり等により詰まってしまい空冷の十分な風量が確保されなくなってしまうこと、綿ぼこり等が筺体２内に多く進入して各部に付着し、被冷却対象が十分に冷却されなくなってしまうことなどがあるが、上記吸気穴８Ａの最小値はこの前者の要因に基づいて定められたものであり、また、吸気穴８Ｂの最大値はこの後者の要因に基づいて定められたものである。

また、吸気穴８Ｄの最大値は、この値以上にすると前述した防ノイズ機能を十分に果たせないことが経験的に知られていることによるものである。

次に、本防塵カバー３に関する実験結果の一例について説明する。図６は、当該実験結果の一例を示した図である。図６に結果を示した実験は、情報処理装置１が実際に使用される環境よりも塵埃の濃度を高めて上述した筺体２内部の温度が許容上限値に達するまでの時間を短縮させた、いわゆる加速度試験によるものである。具体的には、上述した本実施の形態例に係る情報処理装置１、すなわち、防塵カバー３の正面に設けられた吸気穴８Ａ及び８Ｂのサイズが３ｍｍ及び４ｍｍである場合（図６中の実線及び矩形のプロット点）、正面の吸気穴８Ａ及び８Ｂが共に直径３ｍｍの円形である場合（図６中の点線及び丸のプロット点）、及び、正面の吸気穴８Ａ及び８Ｂが共に一辺６ｍｍの正方形である場合（図６中の破線及び三角形のプロット点）について実験を行い、上記許容上限値（８０℃）に達するまでの各場合における温度を測定した。なお、防塵カバー３の側面についてはどのケースも同じ形状とした。

図６から明らかなように、本実施の形態例で説明した吸気穴８Ａ及び８Ｂのサイズが３ｍｍ及び４ｍｍである場合が、温度が許容上限値に達するまでの時間が最長であり、メンテナンスを行わずに使用可能な時間が最も長いことがわかる。なお、最も早く許容上限値に達する、吸気穴８Ａ及び８Ｂが共に一辺６ｍｍの正方形である場合は、吸気穴が大きすぎるために綿ぼこり等の防塵が十分でなく、綿ぼこり等が筺体２内に多く進入して各部に付着し、被冷却対象が十分に冷却されなくなってしまうことが、当該実験結果の原因であると考えられる。また、吸気穴８Ａ及び８Ｂが共に直径３ｍｍの円形である場合は、吸気穴８が全体的に小さいため綿ぼこり等により早く詰まってしまい、空冷の十分な風量が確保されなくなってしまうことが、当該実験結果の原因であると考えられる。

上記本実施の形態例に係る防塵カバー３では、正面の近傍領域９Ａにある直径３ｍｍの吸気穴８Ａが先に詰まってしまうが、その時点で周辺領域９Ｂにある直径４ｍｍの吸気穴８Ｂが未だ開口しており、空冷のための風量がある程度確保でき、急激な筺体２内の温度上昇を妨げることができるものと考えられる。また、吸気穴のサイズが大きすぎることがないため適切な防塵効果があり、被冷却対象に綿ぼこり等が早目に付着してしまうことがないと考えられる。

以上の実験からも上記本実施の形態例に係る防塵カバー３は、メンテナンス間隔を長くすることに関して効果があるといえる。また、本防塵カバー３では、側面も有しそこにも吸気穴８Ｃが設けられるため、吸気を行う面積を広く取れ、また、各吸気穴８のサイズが異なるため、吸気穴８の詰まる時期がずれ、長い期間にわたってある程度の風量を確保でき、この点も上記メンテナンス間隔を長くするという効果に寄与する。

また、空冷ファン４の近傍であって最も風量が多くなる近傍領域９Ａの吸気穴８Ａが、周辺領域９Ｂの吸気穴８Ｂよりも小さく、近傍領域９Ａの圧力損失が大きいため、周辺領域９Ｂからも外気が吸い込まれ、防塵カバー３の正面全面から空気が吸い込まれることにあるので負荷効率も良い。

なお、上記実施の形態例では、吸気穴８Ａ及び８Ｂの形状が円形で、吸気穴８Ｃの形状が矩形であったが、これらの形状に限らず六角形など他の形状を用いることもできる。また、上記実施の形態例では、防塵カバー３の正面及び側面が前述した方向の平面であったが、それぞれ、若干方向の異なる平面、又は、曲面を採用することもできる。

以上説明したように本実施の形態例に係る情報処理装置１の防塵カバー３では、綿ぼこり等が含まれる外気を利用した当該情報処理装置１の空冷において、メンテナンスをしないで使用することのできる期間を長くすることができ、ユーザーにとって手間のかからない防塵構造を提供することができる。また、上述したとおり、本防塵構造では負荷効率（エネルギー効率）良く集塵を行うことができる。

なお、本実施の形態例では、情報処理装置１がゲーム機内に設置されるシステムボードであったが、これに限定されることなく、本発明は、空冷が必要な情報処理装置に適用することができる。特に、メンテナンスのしづらい環境に設置される情報処理装置に適している。

本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

１ 情報処理装置、 ２ 筺体、 ３ 防塵カバー、４ 空冷ファン、 ５ プリント基板、 ６ ファン用パネル、 ７ プリント基板領域、 ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ 吸気穴、 ９Ａ 近傍領域、 ９Ｂ 周辺領域

Claims (5)

1. 筺体と当該筺体内に備えられる空冷ファンとを有する情報処理装置の防塵カバーであって、
   複数の吸気穴を備え、
   前記空冷ファンによって生成される前記筺体内への気流が当該防塵カバーを介して流入されるように、前記空冷ファンと外気との間に設けられ、
   前記空冷ファンと距離が短い近傍領域における前記吸気穴のサイズが、その他の領域の前記吸気穴のサイズよりも小さい
   ことを特徴とする情報処理装置の防塵カバー。
2. 請求項１において、
   前記空冷ファンで生成される気流の向きに対して略垂直な正面と、前記気流の向きに対して略平行な側面とを有し、
   前記近傍領域は、前記正面にあり、
   前記側面に設けられる前記吸気穴のサイズは、前記正面に設けられる前記吸気穴のサイズよりも大きい
   ことを特徴とする情報処理装置の防塵カバー。
3. 請求項１あるいは請求項２において、
   金属製の板で構成される
   ことを特徴とする情報処理装置の防塵カバー。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された防塵カバーを備える情報処理装置。
5. 空冷ファンと、プリント基板と、前記空冷ファン及び前記プリント基板を内蔵し排気穴を有する筺体と、前記空冷ファンと外気との間に設けられ複数の吸気穴を備える防塵カバーと、を備え、
   前記外気が、前記空冷ファンによって前記防塵カバーの吸気穴から吸い込まれ、その後、前記プリント基板を冷却した後に、前記筺体の排気穴から排出され、
   前記防塵カバーにおいて、前記空冷ファンと距離が短い近傍領域における前記吸気穴のサイズが、その他の領域の前記吸気穴のサイズよりも小さい
   ことを特徴とする情報処理装置の防塵構造。