СИСТЕМНЫЙ БЛОК ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована при изготовлении системных блоков персональных компьютеров.
Известен персональный компьютер, включающий монитор, содержащий корпус, кинескоп, ТВ-карту, систему управления, светоиндикацию кинескопа, системный блок, в котором размещены материнская плата с процессором, видеоадаптером, аудиокартой, видеокартой, оперативно-запоминающим устройством, постоянно-запоминающим устройством, сетевым адаптером, блок питания, устройства ввода/вывода информации на гибком и жестком дисках, устройство для чтения информации с лазерного компакт-диска и аудиоколонки, отличающийся тем, что элементы системного блока размещены в общем корпусе, состоящем из передней панели, корпуса монитора и выдвижной платформы с задней стенкой, при этом ТВ-карта кинескопа установлена параллельно левой боковой стенке корпуса и жестко закреплена на его передней панели, устройства ввода/вывода информации размещены на передней части выдвижной платформы, а их лицевые панели выведены на переднюю панель корпуса, где также размещены кнопка перезагрузки компьютера и светоиндикация кинескопа, кроме того, на выдвижной платформе закреплены материнская плата с процессором, видеоадаптером, аудиокартой, оперативно-запоминающим устройством и сетевым адаптером, блок питания, вентилятор, накопитель на жестком магнитном диске закреплен параллельно правой боковой стенке выдвижной платформы, при этом задняя стенка выдвижной платформы выполнена с прорезями и на ней размещены разъемы для присоединения периферийных устройств, а платформа установлена под направляющими, закрепленными в нижней части корпуса, кабели, соединяющие кинескоп с видеокартой, аудиокарту с аудиоколонками, а также кабели электропитания колонок размещены внутри корпуса (RU 2192663 С2, G06F 1/16, опубл. 10.11.2002, далее Д1).
Недостатками данного прототипа являются:
1. Горизонтально расположенная материнская плата
2. Горизонтально расположенная ось вращения вентилятора
3. Горизонтально расположенные устройства ввода/вывода информации на гибком диске и чтения информации с лазерного компакт-диска
4. Не предусмотрены отверстия для отвода нагретого воздуха.
Горизонтально расположенная материнская плата, являясь самой большой деталью внутри системного блока, своей плоскостью, совместно с горизонтально расположенными устройствами ввода/вывода информации на гибком диске и чтения информации с лазерного компакт-диска, почти полностью перекрывает восходящие потоки воздуха, таким образом затрудняя охлаждение расположенных на ней элементов. Установленный на задней стенке вентилятор создает поток воздуха, который направлен от задней стенки к передней. Передняя стенка почти полностью перекрыта плоскостью кинескопа. Таким образом, создаваемый вентилятором поток воздуха не только не совпадает с основным потоком, направленным снизу вверх, но вынужден останавливаться в середине корпуса и менять направление для выхода через боковые или верхнюю стенки корпуса (автором Д1 не предусмотрены отверстия для отвода нагретого воздуха), что существенно снижает скорость потока охлаждающего воздуха, и следовательно снижает эффективность охлаждения термонагруженных компонентов системного блока воздушным потоком. Для приемлемого охлаждения придется устанавливать вентилятор большой мощности и создавать большое количество отверстий на боковых или верхней стенках корпуса, что приведен к существенному росту шума и вибраций
Известен системный блок персонального компьютера, содержащий корпус, выполненный в виде вертикально ориентированного параллелепипеда, и имеющий вентиляционные отверстия в передней и задней его частях, а также в нижней и верхней его частях, в корпусе размещены устройства проветривания корпуса в виде четырех вентиляторов, горизонтально блок питания с устройством охлаждения в виде двух радиаторов воздушного охлаждения, центральный процессор с устройством охлаждения в виде радиатора воздушного охлаждения, горизонтально главная микросхема материнской платы с устройством охлаждения в виде радиатора воздушного охлаждения, горизонтально видеокарта с устройством охлаждения в виде радиатора воздушного охлаждения, горизонтально накопитель на жестких дисках с устройством охлаждения в виде радиатора воздушного охлаждения (см. системный блок персонального компьютера, «Мир ПК» №11, 2003 г., с.35 далее Д2).
Недостатком известного системного блока персонального компьютера является:
1) отсутствие действенных способов перераспределения воздушных потоков внутри системный блока ПК для обеспечения адресного поступления холодного воздуха к наиболее термонагруженным компонентам и отвода от них нагретого воздуха снижает эффективность их устройств охлаждения, что приводит к необходимости увеличения количества и мощности вентиляционных установок, применяемых для охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания системный блока, к повышению уровня шума и вибраций;
2) наличие повышенного температурного фона внутри системного блока ПК в зоне расположения наиболее термонагруженных компонентов снижает эффективность их устройств охлаждения, что делает необходимым повышение мощности вентиляционных установок, применяемых для охлаждения термонагруженных компонентов;
3) высокий температурный фон внутри системного блока ПК, напряженный режим работы термонагруженных компонентов затрудняет возможность применения обычных пассивных устройств охлаждения;
4) наличие большого количества вентиляционных отверстий со всех сторон системного блока ПК, необходимых для работы мощных устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания системного блока, приводит к усилению беспрепятственного проникновения шумов наружу блока;
5) наличие мест беспрепятственного проникновения шумов наружу системного блока ПК делает неэффективным применение внутренних вибро-шумопоглощающих покрытий;
6) отсутствие возможности применения технически менее сложных и, соответственно, менее дорогостоящих устройств охлаждения для обеспечения низкого уровня шума и вибраций от работы системного блока ПК.
Известен системный блок персонального компьютера, содержащий корпус, выполненный в виде вертикально ориентированного параллелепипеда, в верхней части которого расположена вертикально основная плата, в разъемы которой вставлены горизонтально платы расширения, в нижней части корпуса установлены блок питания и горизонтальные отсеки для крепления жестких дисков, а в средней части корпуса установлены горизонтальные отсеки для крепления устройств внешней памяти (см. свидетельство РФ на полезную модель №17743, МПК G06F 1/00, публикация 20.04.2001 далее Д3).
Недостатком известной полезной модели является то, что замещение нагретого внутри процессорного блока воздуха на холодный внешний воздух происходит недостаточно эффективно, в результате охлаждение большинства термонагруженных компонентов системного блока производится воздухом из замкнутого пространства его корпуса, часть нагреваемого при этом воздуха используется в процессе охлаждения многократно, что создает неблагоприятные условия для охлаждения и приводит к росту температуры самих компонентов и температурного фона в процессорном блоке, что приводит к необходимости применения более мощных и многочисленных устройств охлаждения и проветривания и ведет к увеличению уровня шума.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение поступления холодного воздуха ко всем компонентам системного блока персонального компьютера с последующим его отводом наружу, за счет чего повышена эффективность системы охлаждения и снижены уровни шума и вибрации.
Сущность заявленной полезной модели заключается в следующем:
системный блок персонального компьютера, содержащий корпус, выполненный в виде вертикально ориентированного параллелепипеда, и имеющий вентиляционные отверстия в нижней части для забора внешнего холодного воздуха и вентиляционные отверстия в верхней крышке для удаления нагретого воздуха из корпуса, в нижней части которого на задней стенке установлена вертикально материнская плата с устройством охлаждения, на которой размещены центральный процессор с устройством охлаждения, вертикально и перпендикулярно поверхности материнской платы видеокарта с устройством охлаждения и платы расширения, в средней части корпуса на задней стенке установлены блок питания с устройством охлаждения и вертикально накопитель на жестких дисках, в верхней части корпуса вертикально установлены устройства чтения и записи DVD-диска и дискеты, поток внешнего холодного воздуха имеет возможность ускоряться вентиляторами и поступать через отверстия в нижней части корпуса.
Это позволяет:
1) эффективно отводить тепло от компонентов системного блока персонального компьютера за счет того, что к компонентам поступает внешний холодный воздух и отсутствуют зоны застоя воздуха, что исключает использование части нагретого воздуха в процессе охлаждения многократно так, как воздушный поток внутри системного блока персонального компьютера, перемещается только снизу вверх,
2) снизить уровни шума и вибрации, за счет уменьшения количества и мощности устройств охлаждения термонагруженных компонентов и проветривания системного блока, так, как направление движения воздуха при принудительном охлаждении термонагруженных компонентов совпадает с направлением движения воздуха, возникающим при нагреве (конвекции) и более эффективного отвода тепла от термонагруженных компонентов системного блока.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан системный блок персонального компьютера, общая схема. Системный блок персонального компьютера, содержит корпус 1, выполненный в виде вертикально ориентированного параллелепипеда, и имеющий вентиляционные отверстия 2 в нижней части для забора внешнего холодного воздуха и вентиляционные отверстия 3 в верхней крышке для удаления нагретого воздуха из корпуса, в нижней части которого на задней стенке установлены вентиляторы 4 подачи холодного воздуха и вертикально материнская плата 5 с устройством охлаждения, на которой размещены центральный процессор 6 с устройством охлаждения, вертикально и перпендикулярно поверхности материнской платы 5 видеокарта 7 с устройством охлаждения и платы расширения 8, в средней части корпуса на задней стенке установлены блок питания 9 с устройством охлаждения и вертикально накопитель на жестких дисках 10, в верхней части корпуса вертикально установлены устройства чтения и записи DVD-диска 11 и дискеты 12.
В предложенном системном блоке все устройства охлаждения выполнены в виде радиаторов воздушного охлаждения. В случае применения активных (с вентиляторами) устройств охлаждения допускается отсутствие вентиляторов 4.
Системный блок персонального компьютера работает следующим образом. Поток внешнего холодного воздуха, поступая через отверстия 2 в нижней части корпуса 1, ускоряется вентиляторами 4 и поступает на устройства охлаждения материнской платы 5, центрального процессора 6, видеокарты 7, блока питания 9 а также на платы расширения 8, накопитель на жестких дисках 10, устройства чтения и записи DVD-диска 11 и дискеты 12. Охлаждая устройства, воздух нагревается и выходит через вентиляционные отверстия 3 в верхней крышке корпуса 1. При этом при нагревании, воздух расширяется и создает дополнительную тягу, помогая вентиляторам 4.
Как известно, нагретый воздух стремится подняться вверх, при этом, находясь в замкнутом пространстве, открытым только снизу и сверху, он создает определенный поток. Этот поток воздуха будет эффективно обдувать препятствие в том случае, если:
1. не будет дополнительных воздушных потоков встречных или направленных не параллельно основному потоку и создающих завихрения в основном потоке, которые замедляют основной поток
2. не будет препятствий, сильно перекрывающих основной поток, что приводит к уменьшению и замедлению потока.
В заявленном решении нет отверстий на боковых стенках корпуса, за счет этого внутри создается упорядоченный воздушный поток снизу вверх, все элементы системного блока расположены таким образом, что наибольшие плоскости расположены вертикально и параллельно основному воздушному потоку, что приводит к уменьшению сопротивления воздушному потоку.
Эффективность охлаждения достигается за счет организации упорядоченного потока воздуха. Вентиляторы в корпусе или на радиаторах устанавливаются таким образом, что создаваемый ими поток воздуха совпадает с основным потоком и ускоряет его.
Для количественной оценки эффективности охлаждения были проведены сравнительные испытания изготовленного образца заявленного решения с образцом Д2 (другие образцы отсутствуют в продаже). При этом использовался один комплект элементов системного блока, который устанавливался в корпус образца Д2, а затем в корпус образца заявленного
решения. В корпус образца Д2 дополнительно устанавливались два корпусных вентилятора, в корпусе образца заявленного решения корпусные вентиляторы отсутствовали. Испытания проводились на одном программном обеспечении. По результатам испытания было установлено, что температура на центральном процессоре и видеокарте в образце заявленного решения ниже на 15 градусов С, чем в образце Д2. При этом вентиляторы, установленные на радиаторах, в образце заявленного решения имели меньшую скорость вращения, чем в образце Д2. Из за отсутствия корпусных вентиляторов и уменьшения скорости вращения вентиляторов, установленных на радиаторах в образце заявленного решения, было установлено существенное снижение шума образца заявленного решения по сравнению с образцом Д2. Таким образом, проведенные испытания подтвердили высокую эффективность охлаждения компонентов системного блока персонального компьютера и снижение уровня шума заявленного решения.
Заявленная полезная модель позволяет:
1) эффективно отводить тепло от компонентов системного блока персонального компьютера
2) снизить уровни шума и вибрации