CN101188924A - 便携电子设备 - Google Patents

Abstract

一种便携电子设备，其特征在于，具备：热源，伴随电力的生产、蓄电或消耗，产生热；壳体基材，将热源容纳在内部；以及辐射膜，设置在壳体基材的外表面的至少一部分，辐射率比壳体基材高，由于在壳体基材的外表面设置辐射率比壳体基材高的辐射膜，所以能够提高来自便携电子设备的壳体的散热。

Description

便携电子设备

技术领域

本发明涉及便携电子设备。

背景技术

近年来，在以移动PC为代表的便携电子设备中，伴随着CPU的高速化等，功耗增大。另外，便携电话也伴随着发送接收中的信息量增大和多功能化，具有功耗增大的倾向。另外，数码相机也由于摄影象素的增大、长时间的动画摄影等，具有功耗增大的倾向。因此，从这些电子部件发出的发热量也倾向于增大。

由于便携电子设备的发热量增大，为了防止设备的温度上升，提出有几个冷却机构的方案。例如，日本专利特开2001-75677号公报中提出，为了冷却笔记本PC，使因在风扇马达的吸气孔附近的紊流引起的损失减少，提高吸气效率。

另外，在日本专利特开2000-31676号公报中，记载了利用导热率高的轻金属，不利用风扇进行强制冷却，而利用自然对流来进行电子装置的充分冷却。还在日本专利特开2000-253115号公报中，提出将导热率高的镁合金用于壳体，经壳体向外界散热。

但是，利用风扇的冷却为了减少与进行强制冷却时必需的风扇相关联的噪音、功耗、维护等，存在设置场所的问题。另外，不适合便携电话和数码相机等多余空间少的便携设备。

另外，即便将导热率高的金属用于壳体，也由于散热不充分，当用户接触便携信息设备的壳体时多会感到不快。

发明内容

本发明的课题在于提高便携电子设备的散热。

本发明的最佳方式之一是一种便携电子设备，其特征在于：具备

热源，伴随电力的生产、蓄电或消耗而产生热；

壳体基材，将所述热源容纳在内部；以及，

辐射膜，设置在所述壳体基材的外表面的至少一部分，辐射率比所述壳体基材高。

附图说明

根据附图和下面的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点变得更显而易见。这里，

图1是表示适用本发明的便携电子设备1的剖视图。

图2是表示黑体辐射的波长与辐射密度的关系的曲线图。

图3是表示将室温设为23℃时的黑体的温度(℃)、与来自黑体的表面10cm²的散热量(W)的关系的曲线图。

图4是表示壳体基材21中使用Al板时、基于辐射膜22有无的发热器的发热量(W)与壳体表面温度(℃)的关系的曲线图。

图5是表示壳体基材21中使用SUS板时、基于辐射膜22有无的发热器的发热量(W)与壳体表面温度(℃)的关系的曲线图。

图6A是表示本发明便携电子设备的第2实施方式的主视图。

图6B是表示本发明便携电子设备的第2实施方式的后视图。

图6C是图6B的VI-VI向剖视图。

图7A是表示本发明便携电子设备的第2实施方式的主视图。

图7B是表示本发明便携电子设备的第2实施方式的后视图。

图7C是图7B的VII-VII向剖视图。

图8A是表示本发明便携电子设备的第3实施方式的前侧透视图。

图8B是表示本发明便携电子设备的第3实施方式的后侧透视图。

图9A是表示本发明便携电子设备的第3实施方式的前侧透视图。

图9B是表示本发明便携电子设备的第3实施方式的后侧透视图。

图10是表示本发明便携电子设备的第4实施方式的透视图。

图11是图10的XI-XI线局部剖视图。

具体实施方式

下面，用附图来说明实施本发明的最佳方式。但是，在下述的实施方式中，为了实施本发明，附加技术上最佳的各种限定，但发明的范围不限于以下的实施方式和图示例。

[第1实施方式]

图1是表示适用本发明的便携电子设备1的主要部分剖视图。如图1所示，便携电子设备1具备电子部件等的热源10与壳体20。这里，作为热源10，例如伴随电力的生产、蓄电或消耗产生热的电子部件，例如CPU等电路基板上的元件、或电池等的内部电源等的电子部件。

壳体20由壳体基材21与设置在壳体基材21外表面的辐射膜22构成。

壳体基材21容纳控制电子设备1的电路基板和电源等的热源10，为了有效从内部的热源10导热，最好与内部的热源10接触。壳体基材21中最好使用导热性高的金属，最好使用包含Al、Mg、Ti之一为主要成分的金属材料、例如Al合金、Mg合金、Ti合金等。通过使用这种金属材料，可使来自内部热源10的热高效导热。

这种导热性高的金属由于反射率高，所以辐射率(＝1-反射率)变低。因此，妨碍从使用导热性高的金属的壳体基材21的外表面的辐射。

下面研究壳体基材21。

图2是表示将黑体(辐射率＝1)的温度设为0℃、20℃、40℃、60℃、80℃时的、黑体辐射的波长(μm)与辐射密度(J/m³)的关系的曲线图。如图2所示，在0℃～80℃下，辐射波长区域约宽至5μm～100μm，辐射密度的峰值约在10μm～25μm的波长区域中。并且，若壳体基材21是黑体，则可认为从表面温度为0℃～80℃的壳体基材21发生大致相同波长区域的红外线。

图3是表示将室温设为23℃时的黑体的表面温度(℃)、与来自黑体的表面10cm²的散热量(W)的关系的曲线图。例如，若黑体的温度为50℃，则来自黑体的表面10cm²的散热量为稍不足2W。并且若设壳体基材21是黑体，则认为从表面温度为0℃～80℃的壳体基材21进行大致相同量的散热。

但是，由于壳体基材21不是黑体，所以实际的辐射率比1低。

通常，物质在长波长侧的辐射率可根据Hagen-Rubens公式，用下式(1)来表示辐射率。

[式1]

$2\sqrt{\frac{2\mathrm{\ϵ\ω}}{\mathrm{\σ}}}\·\·\·\left(1\right)$

这里，ε是介电常数，ω是角频率(ω＝2πv)，σ是光学传导率(其中ω＝0)。

根据式(1)，频率ω越少，即波长λ(c/v)越长，则辐射率越小。因此，越是长波长区域，辐射率越低。

另外，根据式(1)，光学传导率σ越大，则辐射率越小。因此，光学传导率高的全部金属和导体的辐射率小。

光学传导率的长波长极限与电气传导率相等，因此，具有电气传导性的全部导体在长波长区域中辐射率低。因此，长波长区域的辐射材料最好是绝缘体。

因此，在本实施方式中，在壳体基材21的外表面设置辐射膜22。辐射膜22形成于壳体基材21的外表面。辐射膜22中可使用高辐射率(在波长为10μm以上的红外线区域中的辐射率为0.9以上)的辐射材料。

高辐射率的辐射材料只要基本上是绝缘体即可，可选择制作方法简便的材料，可使用以SiO₂或氧化铝(Al₂O₃)为代表的各种氧化物、或高岭土等粘土矿物等。例如，可使用SiO₂、Al₂O₃、高岭土或RFeO₃(R为稀土类)等。

使用SiO₂、Al₂O₃、高岭土的辐射膜22例如可在基板等上涂布含有高辐射材料的乳浊液，使之干燥，从而形成为薄片状。

另外，可通过在利用使用硝酸盐热分解法的浸渍法在壳体基材21上形成RFeO₃(R为稀土类)，做成辐射膜22。

另一方面，具有电气传导性的物质、例如通常的金属或在可视光区域中看成黑色的石墨由于在长波长区域中辐射率低，所以不能用作辐射材料。

另外，为了避免由金属材料构成的壳体基材21对辐射的影响，辐射膜22最好不透明。例如，通过利用阳极氧化等方法在壳体基材21的外表面将Al₂O₃形成为多孔质体状，可形成不透明的辐射膜22。或者，也可将使用细玻璃纤维的布用作辐射膜22。

在辐射材料透明的情况下，为了避免来自壳体基材21的对辐射的影响，最好将辐射膜22的厚度设为100μm以上。

下面，对辐射膜22示出使用实施例的研究结果。

1.壳体基材

利用厚度为1.5mm的Al板或SUS板，制作87mm×54mm×9mm的壳体基材21，在其内部，容纳内置48mm×33mm×4.5mm的发热器的发热体，作为热源10。

2.辐射膜

涂布、干燥含有SiO₂、Al₂O₃与高岭土作为高辐射材料(辐射率为0.9以上)的乳浊液，形成薄片状的辐射膜22。

3.壳体表面温度的测定

计测使对发热器的投入功率(W)变化时的壳体表面温度(℃)。

4.结果

图4是表示壳体基材21中使用Al板时、图5是表示壳体基材21中使用SUS板时、基于有无辐射膜22的发热器的发热量(W)与壳体表面温度(℃)的关系的曲线图。这里，发热器的发热量是投入功率。

在壳体基材21中使用Al板的情况下，例如投入功率为2W，在没有辐射膜22的情况下，表面温度为47℃，与此相对，在有辐射膜22的情况下，表面温度下降至39℃。

另一方面，在壳体基材21中使用SUS板的情况下，例如投入功率为2W，在没有辐射膜22的情况下，表面温度为52℃，，即使在有辐射膜22的情况下，表面温度也停留在下降至47℃。

因此，通过在壳体基材21中使用导热率高的材料，在壳体基材21的外表面使用由高辐射率(在波长为10μm以上的红外线区域中的辐射率为0.9以上)的辐射材料构成的辐射膜22，可由壳体基材21传导来自热源10的热，利用从辐射膜22的辐射有效地释放。

作为上述便携电子设备1的内部电源，也可使用燃料电池装置来代替使用电池。当燃料电池装置发电时，发热量比现有的电池增大，但由于在壳体基材21的外表面设置辐射膜22，所以可抑制壳体20的温度上升。

另外，作为壳体基材21，除金属外，也可使用例如塑料等树脂，也可在使用塑料等树脂的壳体基材21的外表面设置辐射膜22。

[第2实施方式]

图6A～6C是表示便携电话机30作为适用本发明的便携电子设备的第2实施方式的三面图，图6A是主视图，图6B是后视图，图6C是图6B的VI-VI向剖视图。便携电话机30具备第一壳体40和第二壳体50，第一壳体40与第二壳体50经铰链部43彼此自由折叠地连结。

在第一壳体40表侧的面(折叠时与第二壳体50相对的面)中，设置操作键41。在第一壳体40的内部，容纳主基板44或键区(未图示)等。

另外，在第一壳体40的背面，设置容纳构成便携电话机30的内部电源的电池组45的凹部46，设置在容纳电池组45的状态下覆盖该凹部46的电池盖42。

在第二壳体50中，设置液晶显示部51、52或内置相机的镜头部53，在内部容纳液晶显示装置54、55或镜头驱动部56。

第一壳体40和第二壳体50由全部或部分由导热性高的薄壁金属构成的壳体基材40a、50a、与设置在壳体基材40a、50a的外表面的辐射膜40b、50b构成。另外，辐射膜40b、50b仅示于图6C中。辐射膜40b除了第一壳体40设置了操作键41的部分而设置于第1壳体40的外侧前面，辐射膜50b除了设置了液晶显示部51、52和内置相机的镜头部53的部分而设置于第二壳体50的外侧整个面。

在壳体基材40a、50a中，可使用与第1实施方式中的壳体基材21一样的材料。辐射膜40b、50b可与第1实施方式中的辐射膜22一样，形成于壳体基材40a、50a的外表面。

这样，通过使用在壳体基材40a、50a的外表面形成辐射膜40b、50b的第一壳体40和第二壳体50，可有效执行从主基板44或液晶显示装置54、55、电池组45等的散热。

也可仅在壳体基材的外表面的一部分设置辐射膜。例如图7A～7C所示，也可仅在电池盖42的壳体基材42a设置辐射膜42b。通过仅在电池盖42的壳体基材42a设置辐射膜42b，可有效进行来自发热量最多的电池组45的散热。另外，将辐射膜40a设为必要的最低限量，可节约辐射膜40a的材料。

[第3实施方式]

图8A～8B是表示数码相机60作为适用本发明的便携电子设备的第3实施方式的透视图，图8A是前侧部，图8B是后侧部。在数码相机60的壳体70的前部，镜头71突出，在上部设置快门键72或取景器73，在后面设置操作键74、液晶显示部75等。在壳体70的内部，容纳有镜头71的容纳部(未图示)、构成热源的未图示的镜头驱动机构76、摄像装置77、控制电路78、内部电源79等。另外，镜头驱动机构76容纳在镜头71的附近。

壳体70由全部或部分由导热性高的薄壁金属构成的壳体基材70a、与设置在壳体基材70a的外表面的辐射膜70b构成。另外，辐射膜70b除了设置了镜头71、快门键72、取景器73、操作键74、液晶显示部75等的部分而设置于外侧整个面上。

在壳体基材70a中，可使用与第1实施方式中的壳体基材21一样的材料。辐射膜70b可与第1实施方式中的辐射膜22一样，形成于壳体基材70a的外表面。

这样，通过使用在壳体基材70a的外表面形成辐射膜70b的壳体70，可有效执行从镜头驱动机构76、摄像装置77、控制电路78、内部电源79等的散热。

另外，也可如图9A、图9B所示，仅在壳体基材70a的镜头71的周围部分、即内置镜头驱动机构76的部分附近，设置辐射膜70b。通过仅在内置镜头驱动机构76的部分附近设置辐射膜70b，可有效进行从发热量多的镜头驱动机构76的散热。另外，将辐射膜设为必要的最低限量，可节约辐射膜的材料。

[第4实施方式]

图10是表示笔记本型电脑80作为适用本发明的便携电子设备的第4实施方式的透视图。

电脑80具备下壳体81、上壳体82、结合下壳体81与上壳体82的铰链83和电源部90。下壳体81与上壳体82构成为可利用铰链83重合折叠。

在下壳体81中，内置由CPU、RAM、ROM等电子部件构成的运算处理电路，同时，在与上壳体82的相对面，设置键盘(未图示)。在上壳体82中，在与下壳体81的相对面设置液晶显示器(未图示)。

在下壳体81的铰链83之后的后部，设置可自由拆装电源部90的安装部84。

图11是图10的XI-XI线局部剖视图，切去主体部91的右侧一半来表示。电源部90具备主体部91和自由拆装于主体部91上的燃料盒92、92。在主体91与下壳体81的相对面，设置通过与下壳体81连接、向下壳体81供电的接口93。另外，在主体91的燃料盒92的安装部94，设置与燃料盒92连接的接口95。

在主体部91的壳体内，设置燃料电池装置。燃料电池装置是将燃料与空气的反应能量变换为电能的装置，例如，具备从燃料盒92内提供燃料或水的泵101、使燃料气化的蒸发器102、利用燃料的变性反应、生成包含氢的气体(变性气体)的变性器103、去除作为变性反应的副生成物的一氧化碳的一氧化碳去除器104、将变性气体中的氢与空气中的氧的反应能量变换为电能的发电单元105等。

主体部91的壳体在由全部或部分由导热性高的薄壁金属构成的壳体基材91a的外表面，形成辐射膜91b。在壳体基材91a中，可使用与第1实施方式中的壳体基材21一样的材料。辐射膜91b可与第1实施方式中的辐射膜22一样，形成于壳体基材的外表面。

这样，通过使用在壳体基材91a的外表面形成辐射膜91b的壳体，可有效执行从燃料电池装置的散热。

在上面的实施方式中，说明便携电话机30或数码相机60作为便携电子设备，但本发明不限于此，例如也可适用于PDA、电子手册、手表、寄存器及投影仪等其它便携电子设备中。

另外，作为上述便携电话机30或数码相机60的内部电源，也可使用燃料电池装置。当燃料电池装置发电时，发热量比以前的电池增大，但由于在壳体基材21的外表面设置辐射膜22，所以可抑制壳体20的温度上升。

2006年11月20日申请的日本专利申请第2006-312666号的、包含说明书、权利要求的范围、附图和摘要的全部公开通过引用加入这里。

示出并且说明了各种典型的实施方式，但本发明不限于这些实施方式。因此，本发明的范围仅由下面的权利要求的范围来限定。

Claims (7)

1.一种便携电子设备，其特征在于，具备：

热源，伴随电力的生产、蓄电或消耗而产生热；

壳体基材，将所述热源容纳在内部；以及，

辐射膜，设置在所述壳体基材的外表面的至少一部分，辐射率比所述壳体基材高。

2.根据权利要求1所述的便携电子设备，其特征在于：

所述热源是电池，

所述壳体基材具有塞住容纳所述电池的凹部的电池盖，

所述辐射膜设置在所述电池盖的外表面。

3.根据权利要求1所述的便携电子设备，其特征在于：

所述热源是设置在所述壳体基材内部的镜头驱动机构，

在所述壳体基材的所述镜头驱动机构的附近，设置有所述辐射膜。

4.根据权利要求1所述的便携电子设备，其特征在于：

所述壳体基材由金属构成。

5.根据权利要求4所述的便携电子设备，其特征在于：

所述壳体基材包含Al、Mg、T的任一为主要成分。

6.根据权利要求1所述的便携电子设备，其特征在于：

所述辐射膜在波长为10μm以上的红外线区域中的辐射率为0.9以上。

7.根据权利要求1所述的便携电子设备，其特征在于：

所述热源是燃料电池装置。

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