(57)【要約】【課題】ＦＡパソコンなどパソコンのＰＣＩ拡張スロットに装着される拡張カードであっても、部品配置の制約が生じることがなく、冷却能力向上が期待できる拡張カード冷却装置を得る。【解決手段】パーソナルコンピュータの拡張スロット部３の筐体１１外側に取り付けられる拡張カード冷却装置であって、上記筐体の拡張スロットカバーまたは拡張カード４のブラケット４１に設けられた通風口４２と連通する筐体側開口部、上記筐体の外部と連通する外部側開口部が設けられた箱体５１と、上記通風口を介して、上記筐体内部の空気を排出するまたは外気を上記筐体内部に供給する、上記箱体の内部に設けられた冷却ファン５２とを備えるようにした。【選択図】図２
2009294805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルコンピュータの拡張スロット部の筐体外側に取り付けられる拡張カード冷却装置であって、
上記筐体の拡張スロットカバーまたは拡張カードのブラケットに設けられた通風口と連通する筐体側開口部、上記筐体の外部と連通する外部側開口部が設けられた箱体と、
上記通風口を介して、上記筐体内部の空気を排出するまたは外気を上記筐体内部に供給する、上記箱体の内部に設けられた冷却ファンとを備えた拡張カード冷却装置。
【請求項２】
上記箱体に、上記拡張カードに接続される外部接続用ケーブルを外部に引き出すための挿通部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の拡張カード冷却装置。
【請求項３】
上記箱体を上記筐体に取り付けた際に、上記筐体側開口部が上記筐体の底面側または天面側に向く位置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の拡張カード冷却装置。
【請求項４】
上記拡張スロットカバーまたは拡張カードに対し、上記箱体を回動可能に支持するヒンジが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の拡張カード冷却装置。
【請求項５】
上記冷却ファンは、上記通風路の通風方向に対し斜めに取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の拡張カード冷却装置。
【請求項６】
上記冷却ファンの回転方向を変更し得る送風方向切替手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の拡張カード冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば産業用のパーソナルコンピュータ（以降、ＦＡパソコンと記す）等のパソコンに用意されたペリフェラルコンポーネントインターコネクト（以降、ＰＣＩと記す）等の拡張スロットに実装される拡張カードの冷却に好適な拡張カード冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用コントローラとしてＦＡパソコンを適用し、ＰＣＩ拡張スロットに様々な拡張カードを実装して制御システムを構成することが増えている。高性能な拡張カードは小型化・高密度実装化される傾向にあり、熱密度も増大する傾向にある。従来の拡張カードの冷却能力向上に関しては、例えばノートパソコンにおいてＰＣＭＣＩＡ規格に基づくＩＣカードを冷却する装置として、ＩＣカードの筐体に内外に貫通する開口部を設け、空気が流れるようにし、あるいはＩＣカードを高熱伝導性部材で構成された冷却トレイに保持した状態で拡張スロットに実装し、ＩＣカードの発熱を熱伝導で筐体外部に輸送し放熱するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９８４８３号公報（第５〜７頁、図４、図３０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の拡張カード冷却装置においては、ＩＣカードの冷却能力が向上されるものの、ＦＡパソコンのように、ノートパソコンよりもサイズが大きなパソコンのＰＣＩ拡張スロットに装着される拡張カードに適用するには、部品配置の制約が生じたり、冷却能力向上の効果が小さい等の課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、パソコン本体や拡張カードに改造を施すことなく、拡張スロット部を流れる冷却風量を増加させ、拡張スロット部の冷却能力を向上させることができる拡張カード冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る拡張カード冷却装置は、パーソナルコンピュータの拡張スロット部の筐体外側に取り付けられる拡張カード冷却装置であって、上記筐体の拡張スロットカバーまたは拡張カードのブラケットに設けられた通風口と連通する筐体側開口部、上記筐体の外部と連通する外部側開口部が設けられた箱体と、上記通風口を介して、上記筐体内部の空気を排出するまたは外気を上記筐体内部に供給する、上記箱体の内部に設けられた冷却ファンとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明においては、拡張スロット部カバーまたは拡張カードのブラケット等に設けられた通風口と連通する筐体側開口部及び筐体の外部と連通する外部側開口部が設けられた箱体内に冷却ファンを備えるようにしたので、拡張スロット部を流れる冷却風量を増加させ、拡張スロット部の冷却能力が向上する。また、ブラケット等に設ける通風口は拡張カード毎に設計されるので、パソコン本体や拡張カードに改造を施す必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜図４はこの発明の実施の形態１に係る拡張カード冷却装置を概念的に説明する図であり、図１はパソコン（ＦＡパソコン）の拡張スロット部の筐体外側に取り付けた状態を概念的に示す図、図２は図１に示された拡張カードに対する取り付け方法を示す斜視図、図３は図１に示され取付状態を拡大して示す側面図、図４は図３の下面から見たときの配置を風の流れと共に示す図である。図において、パソコン１は、筐体１１と、筐体１１の前面下部に設けられ、一部に整風板１２１を有する冷却用ファン１２と、固定ディスクやＤＶＤドライブ等の補助記憶装置を実装するドライブベイ１３と、冷却用ファン１４１が内蔵された電源１４と、ＣＰＵチップ２１などの各種部品（図示省略）が実装されたマザーボード２と、マザーボード２の所定部に設けられた複数の拡張スロットコネクタ２３を有する拡張スロット部３と、拡張スロット部３に実装される拡張カード４などから構成されている。そして、実施の形態１に係る拡張カード冷却装置５は拡張スロット部３の筐体１１の外側に取り付けられている。
【０００９】
上記拡張カード冷却装置５は、拡張カード４のブラケット（拡張カード用パネル）４１に設けられた通風口４２を介して筐体１１の内部に連通する通風路５１ａが形成された断面が長方形の枠状の箱体５１と、この箱体５１の内部に回転軸が斜めに固定され、通風口４２を通じて筐体１１内部の空気を排出し、または外気を筐体１１の内部に送給する冷却ファン５２からなっており、箱体５１のブラケット４１に取り付ける側の面は全面が開口しており、反取付部側の端部には通気口５１ｂが形成されている。ブラケット４１に取り付ける側の面の開口が筐体側開口部であり、通気口５１ｂが外部側開口部である。そして、ブラケット４１には通風口４２の他、拡張カード冷却装置５を固定するためのねじ穴４３、拡張カード４を筐体１１側のブラケット固定部１１ａに固定するための係止穴４４が設けられ、また拡張カード４の基板４５には冷却ファン５２のファン用電源ケーブル５２ａと接続するためのファン用コネクタ４６、回路部品４７などが設けられている。また、筐体１１には通気部１１ｂ（図４）が設けられている。
【００１０】
なお、この実施の形態１は拡張カード４のブラケット４１に外部接続用コネクタが無い場合を示しており、そのブラケット４１には、予め通風口４２やねじ穴４３を設けておく必要がある。上記冷却ファン５２としては、例えば４０ｍｍ角、１０ｍｍ厚程度の一般的な小型のブラシレスＤＣファン等を用いることができ、図２に示すように通風路５１ａに対して斜めに配置することによりＰＣＩスロット幅（２０．３２ｍｍ）に収めて実装することが可能である。また、ファン用電源ケーブル５２ａは、拡張カード４から給電する場合を示しているが、例えばマザーボード２や電源１４などに用意された別の電源コネクタ（図示省略）に接続するようにしてもよい。なお、図２では筐体１１は図示されていないが、拡張カード４の図示省略しているコネクタ部を拡張スロットコネクタ２３に挿入した後、筐体１１背面側における拡張スロット部３に対応する開口部に設けられたブラケット固定部１１ａ（図４）に、ブラケット４１の係止穴４４部分を固定することで拡張カード４を筐体１１に固定し、ブラケット４１のねじ穴４３を用いて拡張カード冷却装置５をブラケット４１に固定する。
【００１１】
次に動作について説明する。先ず、前面部の冷却用ファン１２の一方（図１の上部側）は整風板１２１を備えており、冷却用ファン１２によって筐体１１前面から吸い込まれた外気は図１中にブロック矢印で示すように拡張スロット部３方向とＣＰＵチップ２１部の２方向に分かれて流れる。ＣＰＵチップ２１部への流れは電源１４の冷却用ファン１４１に引かれ、電源１４部を経由してパソコンの筐体１１外部に排出される。拡張スロット部３方向への冷却風は、図４のブロック矢印に示すように、筐体１１上方の通気部１１ｂ方向へ向う従来の流れに加えて、拡張カード４、該拡張カード４上のＩＣ等の回路部品４７上を流れ、温度が上昇した空気は拡張カード冷却装置５の冷却ファン５２によって通風口４２から通風路５１ａ内に吸引され、通気口５１ｂから外部に排出される。
【００１２】
上記のように、実施の形態１において、拡張カード４上を流れる冷却風は、従来の流れに加えて、ブラケット４１の通風口４２から、冷却ファン５２により外部に排出されるため、拡張スロット部３の熱が効率的に放熱される。隣接する拡張カード４相互の間を流れる風量は本体前面部の冷却用ファン１２の静圧特性と、通風路の圧力損失のバランスで決定される。外部から拡張カード冷却装置５を取り付けたことにより、対象の拡張スロットには、前面部の冷却用ファン１２と冷却ファン５２が直列に取り付けられることになり、その分静圧（空気の駆動力）が増加し、通風路を流れる風量が増加する。風量の増加に比例して、空気温度上昇は低下する。また、風速（風量／流路断面積）が増加する分、回路部品４７表面の熱伝達率も増加するという効果が得られる。なお、ブラケット４１は拡張カード毎に設計されるので、拡張カード冷却装置５を取り付けられるように予め取り付け用のねじ穴４３や通風口４２などを所望の位置に設けることができる。従って、ＦＡパソコン本体や拡張カード４に部品レイアウトの変更等の改造を施すことなく、拡張スロット部３を流れる冷却風量を増加させ、拡張スロット部３の冷却能力を向上させることができる。
【００１３】
実施の形態２．
図５〜図７はこの発明の実施の形態２に係る拡張カード冷却装置を示すものであり、図５は取付状態を概念的に示す側面図、図６は図５に示された拡張カードのブラケットを示す正面図、図７は図５に示された拡張カード冷却装置の下面図である。なお、各図を通じて同一または相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。上記実施の形態１では、拡張カード４に外部接続用コネクタが無く、従って外部接続用ケーブルが繋がっていない場合について説明したが、この実施の形態２は、外部接続用コネクタを具備している場合の例である。図において、拡張カード４のブラケット４１には、外部接続用コネクタ４８が設けられ、通風口４２はその外部接続用コネクタ４８の周りに複数の長穴状の貫通孔として設けられている。そして、外部接続用コネクタ４８には、図示省略している外部機器と接続するための外部接続用ケーブル６のコネクタ６ａが接続されている。
【００１４】
一方、拡張カード冷却装置５を構成する箱体５１は、上記コネクタ６ａと外部接続用ケーブル６の先端部を収容するために、実施の形態１よりも長さが長く形成され、下面部に外部接続用ケーブル６を引き出すための挿通部５１ｃが形成され、この挿通部５１ｃには外部接続用ケーブル６を通したときに空気の漏れを防ぐための切れ目５３ａを入れたゴムシート５３が装着されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
上記のように構成された実施の形態２においては、拡張カード４に外部接続用コネクタ４８が具備され、かつ外部接続用コネクタ４８に外部接続用ケーブル６が接続されている場合でも、実施の形態１と同様の冷却効果を得ることができる。なお、ブラケット４１はカード毎に設計されるので、予めコネクタ等を外した部分に適宜貫通孔やねじ穴等を設けることができる。また、挿通部５１ｃに装着されたゴムシート５３は、外部接続用ケーブル６が挿通されていないときは、ゴム弾性によりフラットになって切れ目５３ａを塞ぎ、通風路５１ａの内外が実質的に遮断されるので、外部接続用コネクタの有無にかかわらず共用化することもできる。
【００１５】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図である。この実施の形態３は、筐体１１の背面部に充分な実装スペースが無い場合でも対応できるようにしたものである。即ち、箱体５１Ａは通風路５１ａが直角あるいは直角より小さい傾斜を持つように筐体の天面の方向に曲げて形成され、通気口５１ｂは筐体の天面側に向けて開口されている。なお、筐体の天面とは底面と向かい合う面である。その他の構成は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。上記のように構成された実施の形態３においては、冷却ファン５２によって筐体１１内から吸引した空気を通風路５１ａで上方向に曲げて背面上方向に放出することにより、拡張カード冷却装置５のパソコン背面からの突き出し寸法を小さくしつつ、上記実施の形態２と同様の冷却効果を得ることができる。通気口５１ｂを筐体の底面側に設け、空気を通風路５１ａで筐体の底面側の方向に曲げて放出してもよい。
【００１６】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図である。この実施の形態４は、パソコンの筐体１１に対し、ヒンジ５４を介して例えば実施の形態２に係る図５に示す拡張カード冷却装置５の箱体５１を回動可能に支持するようにしたものである。図９に示すように、拡張カードのブラケット４１の上部または下部にヒンジ５４からなる回転機構を設けることにより、図５に示す外部接続用ケーブル６の挿抜が、拡張カード冷却装置５を取り付けた状態で簡単に行えるようになり、メンテナンスを効率化することができる。
【００１７】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図である。上記実施の形態１〜４では、拡張カード冷却装置５の冷却ファン５２により拡張スロット部から筐体１１内部の熱を排出する場合について説明したが、図１０に示すように、拡張カード４上に、ヒートスポットとなる回路部品４７Ａがある場合は、当該回路部品４７に放熱フィン４９を取り付け、冷却ファン５２の回転方向を逆にして、筐体１１外部の空気を吹き付けることにより回路部品４７Ａを冷却し、ヒートスポットを解消することもできる。なお、冷却ファン５２の回転方向を正・逆任意に選択できるようにするために、例えば箱体５１の適宜の位置にファン用電源ケーブル５２ａの極性を反転させるスイッチなどの送風方向切替手段を設け、あるいは、拡張カード４にヒートスポットとなる部品の温度を検知するセンサを設け、その温度に応じて、冷却ファン５２の回転数や回転方向の切り替えを制御するようにしても良い。
【００１８】
なお、上記実施の形態１〜５では、拡張カード４が装着された拡張スロットコネクタ２３に対応して拡張カード冷却装置５を取り付けた場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば拡張カード４が未装着の空いた拡張スロットコネクタ２３に対応する拡張スロットカバー（図示省略）に通風口４２と同様の貫通口やねじ穴を設け、その拡張スロットカバーに拡張カード冷却装置５を取り付けるようにし、または拡張カード冷却装置５を複数取り付け、または拡張カード冷却装置５の幅を広げて２つの拡張スロット幅にすることもでき、その場合でも同様の効果が期待できる。また、拡張スロット部の位置や数、拡張カード冷却装置５の箱体５１や冷却ファン５２の種類、形状なども実施の形態で例示したものに限定されるものではない。ところで、この発明をＦＡパソコンに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一般的な民生用のパソコンなどにも広く適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る拡張カード冷却装置をパソコン（ＦＡパソコン）の拡張スロット部の筐体外側に取り付けた状態を概念的に示す図。
【図２】図１に示された拡張カードに対する取り付け方法を示す斜視図。
【図３】図１に示され取付状態を拡大して示す側面図。
【図４】図３の下面から見たときの配置を風の流れと共に示す図。
【図５】この発明の実施の形態２に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図。
【図６】図５に示された拡張カードのブラケットを示す正面図。
【図７】図５に示された拡張カード冷却装置の下面図。
【図８】この発明の実施の形態３に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図。
【図９】この発明の実施の形態４に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る拡張カード冷却装置の取付状態を概念的に示す側面図。
【符号の説明】
【００２０】
１  パソコン、  １１  筐体、  １１ａ  ブラケット固定部、  １１ｂ  通気部、  １２  冷却用ファン、  １２１  整風板、  １３  ドライブベイ、  １４  電源、  １４１  冷却用ファン、  ２１  ＣＰＵチップ、  ２  マザーボード、  ３  拡張スロット部、  ２３  拡張スロットコネクタ、  ４  拡張カード、  ４１  ブラケット（拡張カード用パネル）、  ４２  通風口、  ４３  ねじ穴、  ４４  係止穴、  ４５  基板、  ４６  ファン用コネクタ、  ４７、４７Ａ  回路部品、  ４８  外部接続用コネクタ、  ４９  放熱フィン、  ５  拡張カード冷却装置、  ５１、５１Ａ  箱体、  ５１ａ  通風路、  ５１ｂ  通気口、  ５１ｃ  挿通部、  ５２  冷却ファン、  ５２ａ  ファン用電源ケーブル、  ５３  ゴムシート、  ５３ａ  切れ目、  ５４  ヒンジ、  ６  外部接続用ケーブル、  ６ａ  コネクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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