DE4217431C2

DE4217431C2 - Unterbringungsstruktur für Kleincomputer

Info

Publication number: DE4217431C2
Application number: DE4217431A
Authority: DE
Inventors: Toshio Hatada; Hiroshi Inouye; Takao Ohba; Susumu Iwai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2012-05-27
Also published as: DE4217431A1; JPH04354010A; JP3017837B2; KR950005212B1; KR920022075A; US5313362A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterbringungs struktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, für elektronische Arbeitsplätze, Personalcompu ter und andere elektronische Anwendungen mit ähnlichem Aufbau wie etwa von Textsystemen (solche Geräte werden in der folgenden Beschreibung sämtlich als Kleincomputer be zeichnet) und insbesondere eine Unterbringungsstruktur für Kleincomputer vom Typ eines Laptops, eines Desktops und eines Notebooks.

In letzter Zeit sind die obenerwähnten Kleincomputer hinsichtlich ihrer Kompaktheit und ihrer Rechengeschwin digkeit erheblich verbessert worden. Daher besteht die Neigung, daß die von den LSI-Chips und dergleichen er zeugten Wärmemengen ansteigen, so daß es äußerst wichtig geworden ist, die Kühlungswirkung zu verbessern. Herkömm liche Kleincomputer dieser Art sind nicht mit speziellen Kühlungseinrichtungen versehen, statt dessen wird in vielen Fällen die von den wärmeerzeugenden Bereichen er zeugte Wärme durch die natürliche Wärmestrahlung abge führt. Ein derartiges Beispiel des Standes der Technik ist aus JP-A-62-10494 (Unterbringungsstruktur für gedruckte Leiterplatten) bekannt. In diesem Beispiel ist eine Platte, auf der wärmeerzeugende elektronische Bauteile angebracht sind, in einem Winkel geneigt, um die natürliche Konvektion zu fördern. Da andererseits wie erwähnt die erzeugten Wärmemengen zunehmen, ist es notwendig, die Kühlungswirkung auf aktive Weise zu verbessern, so daß in der letzten Zeit neue Versuche in bezug auf Kühlungsverfahren beobachtet werden konnten. Ein Beispiel eines solchen Versuchs ist aus JP-A-64-2397 (Kühlungsstruktur für elektronische Schaltungsbaugruppen) bekannt, in dem anstatt der Kühlluft ein flüssiges Kühlmittel verwendet wird, das direkt mit den wärmeerzeugenden Bereichen in Kontakt gebracht wird, um diese zu kühlen. Mit diesem Verfahren ist eine starke Verbesserung der Kühlungswirkung durch die Verwendung der Flüssigkeit beabsichtigt. Außerdem sind viele Beispiele von Verfahren bekannt, die zur Kühlung die Luft verwenden, von denen jedoch die meisten auf einer mittels Ventilatoren erzwungenen Luftkühlung basieren, wobei die Anstrengungen zur Verbesserung der Kühlwirkung auf die Formen der Kühlrippen und der Luftkanalstrukturen gerichtet sind.

Für die thermische Verbindung von Bauteilen sind wärmeleitende Elemente mit elastischer Struktur bekannt. Ein solches Element besitzt Taschenform und ist aus einem Bogen einer Aluminiumfolie hergestellt, auf deren beiden Oberflächen ein Isolierharz wie etwa Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen in Form dünner Filme aufgetragen ist. Im Inneren der Tasche ist eine hochwärmeleitende Flüssigkeit wie etwa ein wärmeleitendes Fett, ein wärmeleitendes Silikonöl, eine Kohlenstofffluorid-Lösung oder dergleichen eingeschlossen; zusätzlich zu einer dieser Flüssigkeiten können metallische Schraubenfedern, U-förmige metallische Blattfedern oder eine als metallischer Wascher dienende Stahlwolle vorgesehen werden, die sich zwischen gegenüberliegenden Innenseiten der Tasche befinden und in dieser eingeschlossen sind.

Ferner werden zur Wärmeübertragung zwischen Bauteilen sogenannte Wärmerohre verwendet. Ein solches Wärmerohr ist aus US-A-520 865 bekannt. Es besteht aus einem metallischen geschlossenen Rohr, in dem eine Kapillarstruktur ausgebildet ist, wobei eine kleine Flüssigkeitsmenge in Vakuum eingekapselt ist und die Wärme an einem Ende des Rohrs absorbiert wird, was zu einer Verdampfung der Flüssigkeit führt, während die Wärme am anderen Ende des Rohres aufgrund der Kondensation des Dampfes abgegeben wird.

Im Falle eines Kleincomputers stellen die folgenden drei Faktoren besonders wichtige Grundanforderungen dar:

(a) er soll kompakt sein;
(b) er soll geringes Gewicht besitzen; und
(c) er soll nicht mehr Leistung als notwendig verbrauchen.

In dieser Hinsicht ist ein Kühlverfahren, bei dem die Luftkühlung ohne weitere Geräte bewerkstelligt wird, sehr vorteilhaft; das Verfahren der natürlichen Luftkühlung ohne Verwendung von Ventilatoren stellt das beste Verfahren dar. Das erwähnte Beispiel aus der JP-A-62-10494 ist ein die natürliche Konvektion ausnutzendes Kühlungsverfahren; es besitzt die Eigenschaft, daß die Obergrenze des Ausmaßes der Wärmeabstrahlung durch die Temperatur und durch die Größen der Wärmeabstrahlungsflächen bestimmt ist. Mit diesem herkömmlichen Beispiel ist eine Verbesserung innerhalb des Bereichs dieser Eigen schaft beabsichtigt, es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Wärmeabstrahlungswirkung selbst in hohem Ausmaß zu steigern. Außerdem stellt das an zweiter Stelle erwähnte Beispiel des Standes der Technik keine Struktur dar, die die obenerwähnten Anforderungen (a) bis (c) ausreichend erfüllt, außerdem ist diese Struktur für einen Kleincomputer nicht unbedingt zufriedenstellend, da dieser einen geringen Stromverbrauch aufweisen muß und billig sein soll.

Eine Wärmetauscher-Platte für einen tragbaren Rechner wird in US-A-4 980 848 beschrieben. Sie ist vorgesehen für das Deckelteil eines Rechner-Gehäuses, in dem sich die elektronischen Schaltungen sowie die Anzeigeeinheit als Wärmequellen befinden. Durch bestimmte Anordnung der Luftschlitze im Gehäuse wird Luft an der Wärmetauscher-Platte vorbeigeführt und die Wärme durch Konvektion abgeführt. Bei diesem Aufbau ist jedoch die Größe der Platte durch die Deckelgröße des Rechnergehäuses beschränkt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unterbringungsstruktur für Kleincomputer zu schaffen, de ren Kühlungswirkung im Vergleich zu herkömmlichen Techni ken stark erhöht ist, indem das Verfahren der natürlichen Luftkühlung verbessert wird, welches das wirksamste Ver fahren bei der Verwirklichung von Kleincomputern dar stellt, die (a) kompakt sind, (b) geringes Gewicht besit zen und (c) eine verringerte Leistungsaufnahme aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einer Unterbringungsstruktur für Kleincomputer der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Bei der natürlichen Luftkühlung ist die Kühlungswirkung hauptsächlich durch die Temperatur und die Größe der Wär meabstrahlungsfläche bestimmt. Grundsätzlich ist es daher wichtig, zur Steigerung der Kühlungswirkung die Tempera tur der Wärmeabstrahlungsfläche so weit wie möglich zu erhöhen und die Größe der Wärmeabstrahlungsfläche zu ver größern. Die Temperaturen der Oberflächen des Computerge häuses, die direkt von den Händen einer Bedienungsperson berührt werden können, dürfen jedoch einen bestimmten Wert, der höchstens einige Grad oberhalb der Körpertempe ratur liegt, nicht überschreiten. Daher ist die Wärmeabstrahlungsfläche grundsätzlich in einige Abschnitte unterteilt, die verschiedene Temperaturniveaus besitzen, um die erwähnten Probleme zu lösen. Das heißt, daß die Oberfläche des Gehäuses, die die Bedienungsperson mit den Händen berühren kann, als Niedertemperaturstrah ler ausgebildet ist, dessen Temperatur im wesentlichen einige wenige Grad oberhalb der Körpertemperatur liegt, während im Inneren des Gehäuses und außerhalb der Reich weite der Hände der Bedienungsperson ein Hochtemperatur strahler vorgesehen ist. Der Hochtemperaturstrahler ist über ein wärmeleitendes Element mit den wärmeerzeugenden Teilen in Kontakt. Darüber hinaus sind im Gehäuse Luftlö cher ausgebildet, so daß die Außenluft in der Umgebung des Hochtemperaturstrahlers frei strömen kann. Dies stellt die grundlegende Form der Erfindung dar.

Eine weiterentwickelte Form zur weiteren Steigerung der Kühlungswirkung ist dadurch gegeben, daß im Inneren des Gehäuses in einer Anzeigeeinheit ein Hochtemperaturstrah ler vorgesehen ist, während außerhalb des Gehäuses ein weiterer Wärmestrahler vorgesehen ist, wodurch die Wärme abstrahlungsfläche erhöht wird.

In einer weiteren hiervon verschiedenen Ausführungsform ist das Gehäuse selbst als Wärmestrahler mit zwei ver schiedenen Temperaturen ausgebildet, wobei die Tempera turdifferenz der Verringerung der Anzahl der Komponenten und der Verringerung der Kosten dient.

Wenn bei der obenbeschriebenen Struktur die Temperatur der Wärmeabstrahlungsfläche bei der natürlichen Wärme strahlung ansteigt, steigt die Temperatur der Kühlluft in der Umgebung an, wodurch die Konvektion gefördert wird. Dann steigt die Wärmestrahlungsintensität exponentiell an. Folglich wird zusätzlich zu der Wärmeabstrahlung von dem als Niedertemperaturstrahler dienenden Gehäuse durch den Hochtemperaturstrahler im Inneren des Gehäuses eine Wärmestrahlung von viel höherer Intensität als beim Nie dertemperaturstrahler verwirklicht. Diese Wirkung wird erhöht, wenn die Fläche des Hochtemperaturstrahlers ver größert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus führungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläu tert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht der ersten Aus führungsform;

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilansicht der ersten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Graphen zur Erläuterung der Wirkung der er sten Ausführungsform;

Fig. 7 eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine perspektivische Vorderansicht einer dritten Ausführungsform;

Fig. 10 eine Vertikalschnitt-Teilansicht der dritten Aus führungsform;

Fig. 11 eine Horizontalschnittansicht einer vierten Aus führungsform entlang der Linie XI-XI in Fig. 12;

Fig. 12 eine Vertikalschnittansicht der vierten Ausfüh rungsform entlang der Linie XII-XII in Fig. 11;

Fig. 13 eine Teilschnittansicht einer fünften Ausfüh rungsform;

Fig. 14 eine Teilschnittansicht einer sechsten Ausfüh rungsform;

Fig. 15 eine Seitenansicht einer siebten Ausführungsform, wenn der Computer nicht in Betrieb ist;

Fig. 16 eine Seitenansicht der siebten Ausführungsform, wenn der Computer in Betrieb ist;

Fig. 17 eine Teilschnittansicht der siebten Ausführungs form, wenn der Computer nicht in Betrieb ist;

Fig. 18 eine Teilschnittansicht der siebten Ausführungs form, wenn der Computer in Betrieb ist;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht einer achten Ausfüh rungsform, wenn der Computer nicht in Betrieb ist;

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht der achten Ausfüh rungsform, wenn der Computer in Betrieb ist;

Fig. 21 eine Teilschnittansicht der achten Ausführungs form, wenn der Computer nicht in Betrieb ist;

Fig. 22 eine Teilschnittansicht der achten Ausführungs form, wenn der Computer in Betrieb ist;

Fig. 23 eine Teilschnittansicht einer neunten Ausfüh rungsform, wenn keine Taste nach unten gedrückt ist;

Fig. 24 eine Teilschnittansicht der neunten Ausführungs form, wenn eine Taste nach unten gedrückt ist;

Fig. 25 eine Teilschnittansicht einer zehnten Ausfüh rungsform; und

Fig. 26 eine Teilschnittansicht einer elften Ausführungs form.

Nun wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 eine erste Aus führungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Kleincom puters vom Typ eines Notebooks. In der Vorderseite eines Gehäuses 1, auf dem eine Tastatur 4 oder dergleichen an gebracht ist, sind Einlässe 5 für die Außenluft ausgebil det, während an der Rückseite des Gehäuses 1 Luftauslässe 6 ausgebildet sind. Außerdem sind in einer Oberseite ei ner den Anzeigeschirm 3 umgebenden Rahmenplatte 2 Luft auslässe 7 ausgebildet. Eine Anzeigeeinheit, die den An zeigebildschirm 3, die Rahmenplatte 2 usw. umfaßt, kann um eine Achse im mit dem Bezugszeichen 8 bezeichneten Be reich beliebig vorwärts und rückwärts geschwenkt werden.

In Fig. 2 ist eine perspektivische Rückansicht der ersten Ausführungsform gezeigt. In der Anzeigeeinheit sind auf ähnliche Weise Lüftungslöcher ausgebildet, derart, daß die Umgebungsluft durch die Einlässe 9 einströmt und durch die Auslässe 7 ausströmt.

In Fig. 3 ist eine Vertikalschnittansicht der ersten Aus führungsform gezeigt, während in Fig. 4 eine Horizontal schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Grundplatte 11, auf der LSI-Chips 12 angebracht sind, ist mit einem Hochtemperaturstrahler 14 über ein wärmeleitendes Element 13 mit elastischer Struktur ther misch verbunden. Der Hochtemperaturstrahler 14 umfaßt mit dem Gehäuse 1 in Kontakt befindliche Kühlrippen 14c, Strahlerverzweigung-Verbindungsbereiche 14b und einen Zwischentemperaturstrahler 14a, der sich zur Rückseite des Gehäuses 1 erstreckt. Ein verzweigter Strahler 15 ist mit dem Hochtemperaturstrahler 14 über die Strahlerver zweigung-Verbindungsbereiche 15b thermisch verbunden und befindet sich in der Umgebung einer an der Rückseite des Anzeigeschirms 3 vorgesehenen Hintergrundbeleuchtung 10. Der abgezweigte Strahler 15 enthält Kühlrippen 15c, die sich mit der Rahmenplatte 2 in Kontakt befinden. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die auf der Seite der Tastatur 4 be findlichen Kühlrippen 14c an mehreren Stellen vorgesehen.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläute rung der im Inneren des Gehäuses 1 vorgesehenen Strahler 14 und 15 gezeigt. Der verzweigte Strahler 15 ist so be schaffen, daß er mit der Anzeigeeinheit unter Aufrechter haltung einer vorteilhaften thermischen Verbindung mit tels der an mehreren Stellen vorgesehenen Verbindungsbe reiche 14b und 15b geschwenkt werden kann. Die Kühlrippen 15c sind wie die Kühlrippen 14c mehrfach vorgesehen.

In der obigen Struktur sind die Strahler 14, 14a und 15, die Strahlerverzweigung-Verbindungsbereiche 14b und 15b und die Kühlrippen 14c und 15c beispielsweise aus Alumi niumplatten hergestellt, die eine ausgezeichnete Wärme leitfähigkeit besitzen.

Nun wird die Funktion und die Wirkung der obigen Ausfüh rungsform beschrieben. Wenn der Kleincomputer verwendet wird, wird die Anzeigeeinheit in einem leicht nach hinten geneigten und geöffneten Zustand gehalten, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn die Leistungsversorgung eingeschaltet wird, um den Kleincomputer in Betrieb zu versetzen, be ginnen die wärmeerzeugenden Teile wie etwa die LSI-Chips 12, die Hintergrundbeleuchtung 10 usw., die in Fig. 3 ge zeigt sind, mit der Erzeugung von Wärme. Folglich werden die Temperaturen der anderen Bauteile erhöht, anderer seits wird jedoch eine später beschriebene Wärmeströmung ausgebildet, die diese Temperaturen unterhalb eines be stimmten Niveaus hält. Zunächst werden aufgrund der von den LSI-Chips 12 erzeugten Wärme die Temperaturen der LSI-Chips 12 bzw. der Grundplatte 11 erhöht, wobei die so erzeugte Wärme über das wärmeleitende Element 13 gleich mäßig an den Hochtemperaturstrahler 14 übertragen wird. Da der Strahler 14 auf die obenbeschriebene Weise aufge baut ist, wird die Wärmeströmung in eine über die Kühl rippen 14c zum Gehäuse weitergeleitete Strömung, in eine an den Zwischentemperaturstrahler 14a im rückseitigen Be reich des Gehäuses 1 übertragene Strömung und in eine über die Verbindungsbereiche an den abgezweigten Strahler 15 in der Anzeigeeinheit übertragene Strömung unterteilt. Da der abgezweigte Strahler 15 die Kühlrippen 15c auf weist, wird eine über die Kühlrippen 15c an die Rahmen platte 2 übertragene Wärmeströmung erzeugt. Obwohl die Anzeigeeinheit, in der die Hintergrundbeleuchtung 10 vor gesehen ist, ebenfalls Wärme erzeugt, wird diese erzeugte Wärme an den in der Nähe befindlichen Strahler 15 gelei tet und zusammen mit der übrigen Wärme über den Strahler 15 an die Luft abgegeben.

Die von den wärmeerzeugenden Teilen erzeugte Wärme wird auf die oben beschriebene Weise geleitet und nach außen abgegeben, wobei die gesamte Wärmeströmung so bemessen ist, daß die Temperaturen der einzelnen Komponenten un terhalb eines bestimmten Niveaus gehalten werden können. Dies wird im folgenden erläutert. Je weiter sich die Kom ponenten von den wärmeerzeugenden Teilen befinden, desto niedriger sind ihre Temperaturen. Von den Strahlern, die die Wärme an die Außenluft abgeben, besitzt der Hochtem peraturstrahler 14, der sich am nächsten an den wärmeer zeugenden Teilen befindet, die höchste Temperatur, wäh rend der verzweigte Strahler 15 und der Zwischentempera turstrahler 14a, die mit dem Strahler 14 thermisch ver bunden sind, etwas niedrigere Temperaturen aufweisen. Ferner stellen das Gehäuse 1 und die Rahmenplatte 2, die über die Kühlrippen und dergleichen mit den Strahlern 14 und 15 verbunden sind, Strahler mit den niedrigsten Tem peraturen dar. Nebenbei sei festgestellt, daß in einem Luftkühlungssystem vom die natürliche Konvektion ausnüt zenden Typ ohne Lüfter wie in der vorliegenden Erfindung die durch Dichteunterschiede der Luft verursachte Konvek tion gefördert wird, weil die Temperatur der Umgebungs luft ansteigt, wenn die Temperaturen der Strahlungsober flächen erhöht werden. Dies hat zur Folge, daß eine den Temperaturniveaus in der Umgebung der Strahler entspre chende Konvektion bewirkt wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, strömt daher die Außenluft spontan von den Lufteinlässen 16a in der Vorderseite der Tastatur zu den Luftauslässen 16b in der Rückseite des Gehäuses und von den Lufteinläs sen 17a, die in der Nähe des Schwenkbereichs ausgebildet sind, zu den Luftauslässen 17b, die in der Nähe der Ober seite der Anzeigeeinheit ausgebildet sind. Dieses Phäno men ist besonders in der Umgebung der Strahler 14 und 15, die wie oben beschrieben verhältnismäßig hohe Temperatu ren besitzen, stark ausgeprägt.

Die natürliche Wärmeabstrahlung vom Gehäuse 1 und von der Rahmenplatte 2 ist geringer als diejenige der Hochtempe raturstrahler 14. Bezüglich des Gehäuses 1 kann jedoch festgestellt werden, daß über die wärmeleitende Wirkung einer Computer-Aufstellfläche 18 (z. B. eine Tischoberflä che) zusätzlich Wärme 19 abgegeben werden kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Nun wird die quantitative Wirkung der obigen Funktion beschrieben. In Fig. 6 wird die Beziehung zwischen den Strahlertemperaturen und den Wärmestrah lungsintensitäten erläutert, wenn ein Kleincomputer von DIN-A4-Größe bei einer Lufttemperatur von 30°C verwendet wird. Da das Gehäuse von den Händen der Bedienungsperson berührt wird, ist es notwendig, die Temperatur des Gehäu ses bei ungefähr 40°C zu halten, wobei die Wärmeabstrah lungsintensität bei ungefähr 5 W liegt. Dies stellt eine erlaubte Wärmeerzeugungsmenge eines herkömmlichen Perso nalcomputers dar. Andererseits ist der Hochtemperatur strahler gemäß der obigen Ausführungsform im Inneren des Gehäuses vorgesehen, so daß die Temperatur dieses Strah lers auf einen hohen Wert gesetzt werden kann, wodurch die Wärmestrahlungsintensität stark erhöht wird. Da die Höchsttemperatur der LSI-Chips begrenzt ist, sollte der Höchstwert der Strahlertemperatur vorzugsweise zwischen 50°C und 60°C liegen. Selbst in diesem Fall kann jedoch eine Wärmestrahlung von ungefähr 25 W erhalten werden, wie aus Fig. 6 leicht ersichtlich ist. Im Ergebnis kann insgesamt eine Wärmestrahlung von ungefähr 30 W bewirkt werden, so daß die erlaubte Wärmeerzeugungsmenge erheb lich höher als im herkömmlichen Fall sein kann, weshalb die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Computers in großem Ausmaß erhöht werden kann.

In Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der ein Teil des obenerwähnten Hochtempera turstrahlers 14 in Form von Wärmerohren 20 ausgebildet ist. In Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7 gezeigt.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Strahler 14 aus einer Doppelschicht-Verbindungsplatte hergestellt, in der an einigen Stellen Wärmerohre 20 aus gebildet sind, wobei im Inneren eines jeden der Wärme rohre 20 ein Kühlmittel-Kapselungsbereich 20c, ein Ver dampfungsbereich 20a und ein Kondensationsbereich 20b ausgebildet sind. Hierbei kann der Bereich zwischen dem Verdampfungsbereich 20a und dem Kondensationsbereich 20b des Wärmerohrs 20 im wesentlichen auf der gleichen Tempe ratur gehalten werden, so daß der gesamte Strahler 14 eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur besitzt, wo durch eine vorteilhafte Konvektionswirkung über der brei ten Oberfläche erhalten wird.

In Fig. 9 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der als zusätzliches Element an der Rückseite der Anzeigeschirm-Rahmenplatte 2 eine Hilfswärmestrah lungseinheit 21 schwenkbar vorgesehen ist. In Fig. 10 ist eine Teilansicht derselben im vertikalen Schnitt gezeigt. Genauer sind über die gemeinsamen Verbindungsbereiche 14b und 15b zusätzliche Strahler 22 mit dem Hochtemperatur strahler 14 verbunden, so daß die an die Hilfsstrahler 22 geleitete Wärme durch die Außenluft, die durch die Luft einlässe 23 einströmt und durch die Luftauslässe 24 aus strömt, abgeführt wird. Wenn die Hilfsstrahler in einer gewünschten Anzahl wie in der vorliegenden Ausführungs form parallel vorgesehen werden, kann die Strahlungsin tensität weiter erhöht werden.

In den Fig. 11 und 12 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII in Fig. 11 gezeigt, während Fig. 11 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie XI- XI in Fig. 12 ist. In dieser Ausführungsform sind im In neren eines einteiligen Gehäuses Strahler mit unter schiedlichen Temperaturniveaus vorgesehen. Genauer sind an der Unterseite des Gehäuses 1 eine große Anzahl von Rillen mit im wesentlichen C-förmigem Querschnitt eintei lig ausgebildet, deren Höhe in Richtung der Tiefe des Ge häuses allmählich ansteigt. Die Bereiche der Oberseite 1b und die Bereiche der Unterseite 1a dieser Rillen dienen als Hochtemperaturstrahler bzw. als Niedertemperatur strahler, wobei die Außenluft von Einlässen 16a an der Vorderseite in die Rillenzwischenräume einströmt und durch an der Rückseite vorgesehene Auslässe 16b aus den Rillenzwischenräumen ausströmt. Die Hochtemperaturstrah ler 1b sind über ein wärmeleitendes Element 13 im Inneren des Gehäuses 1 mit den wärmeerzeugenden Teilen 12 direkt verbunden, wobei die Niedertemperaturstrahler 1a die am weitesten außen (unten) befindliche Seite des Gehäuses definieren. Da der Spalt zwischen den Hochtemperatur strahlern 1b und den Niedertemperaturstrahlern 1a an der Vorderseite ungefähr einige Millimeter beträgt, können die Finger der Bedienungsperson die im Inneren befindli chen Hochtemperaturstrahler 1b nicht berühren. Diese Aus führungsform ist im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit von Vorteil, weil es nicht notwendig ist, die Hochtempe raturstrahler und die Niedertemperaturstrahler als vom Gehäuse 1 getrennte Elemente zu installieren.

In den Fig. 13 und 14 sind Abwandlungen der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsform gezeigt. Diese Ab wandlungen stellen eine fünfte bzw. eine sechste Ausfüh rungsform der Erfindung dar. Jede der Figuren ist äquiva lent zu dem Querschnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 12. In der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform weist eine Bodenplatte des Gehäuses 1 Rillen mit Schwalben schwanzform auf, die in einer Reihe ausgebildet sind. Die Bereiche der Oberseite 1b und die Bereiche der Unterseite 1a dieser Rillen dienen als Hochtemperaturstrahler bzw. als Niedertemperaturstrahler, wobei die Außenluft durch die Rillenzwischenräume zwischen ihnen ein- und aus strömt. Andererseits ist in der in Fig. 14 gezeigten Aus führungsform eine unebene Platte 1b wie in der Figur ge zeigt an einer Bodenplatte 1a des Gehäuses 1 befestigt. Die Bereiche der Oberseite der unebenen Platte 1b und die Bodenplatte 1a dienen als Hochtemperaturstrahler bzw. als Niedertemperaturstrahler, wobei die Außenluft durch die Spalte zwischen ihnen ein- und ausströmt. Die anderen Kom ponenten besitzen im wesentlichen die gleiche Struktur wie in der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungs form.

In den Fig. 15 und 16 ist eine siebte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der der Boden des Gehäuses 1 durch die Ausbildung eines beweglichen Luftkanalelementes 25 eine Doppelstruktur besitzt. Wenn der Computer nicht in Betrieb ist, sind die Seitenwände des Gehäuses 1 und die Seitenwände des beweglichen Luftkanalelementes 25 im un teren Bereich des Gehäuses im wesentlichen vollständig überlappt, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn der Computer in Betrieb ist, steht das bewegliche Luftkanalelement 25 von den Seitenwänden des Gehäuses 1 nach unten hervor, wodurch zwischen dem Gehäuse 1 und der Gerätestellfläche ein Zwischenraum definiert wird, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Dieser Raum dient dazu, die Außenluft ein- und aus zulassen, wobei Lufteinlässe 5 und 5a und Luftauslässe 6 und 6a in geeigneten Abschnitten der Seitenwände des be weglichen Luftkanalelementes 25 ausgebildet sind. Diese Lufteinlässe- und -auslässe werden durch die Seitenwände des Gehäuses 1 verschlossen, wenn der Computer nicht in Betrieb ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das Gehäuse enthält ein wärmeleitendes Element 13 und Strahler 14, 14a und 15, die ähnlich denjenigen der Fig. 3 und 4 sind. Wenn der eine solche Struktur aufweisende Computer nicht in Betrieb ist, besitzt er eine kompakte Form, außerdem kann verhindert werden, daß in die Lufteinlässe und -aus lässe Staub eindringt; wenn der Computer in Betrieb ist, kann die Kühlungswirkung verbessert werden, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung ermöglicht wird.

Ein Beispiel für einen Mechanismus für die Verschiebung des beweglichen Luftkanalelementes 25 gemäß der vorlie genden Ausführungsform aus dem Gehäuse 1 heraus und zu rück in das Gehäuse 1 wird nun mit Bezug auf die Fig. 17 und 18 beschrieben. Einige Bereiche der Seitenwand des beweglichen Luftkanalelementes 25 bilden elastische Be reiche 12c mit Haken 30, ferner sind zwischen diesen Sei tenwänden und dem Gehäuse 1 Druckfedern 1d vorgesehen.

Wenn der Computer, wie in Fig. 17 gezeigt, nicht in Be trieb ist, befinden sich die Haken 30 der elastischen Be reiche 1c mit in den Seitenwänden des Gehäuses 1 ausge bildeten Kerben 31 in Eingriff, wodurch das bewegliche Luftkanalelement 25 in der zurückgezogenen Position ge halten wird, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn der Computer in Betrieb genommen wird, wird der Eingriff durch Drücken von Druckknöpfen 1e freigegeben, so daß das bewegliche Luftkanalelement 25 durch die Druckfedern 1d nach unten gedrückt und angehalten wird, wenn die Haken 30 mit den unteren Kerben 32 in Eingriff gelangen, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Somit steht das bewegliche Luftka nalelement 25 nach unten hervor, wie dies in Fig. 16 ge zeigt ist. Um das Element 25 wieder in den in den Fig. 15 und 17 gezeigten Zustand zu bringen, in dem der Computer nicht in Betrieb ist, wird das Gehäuse 1 einfach gegen die Wirkung der Druckfedern 1d nach unten gedrückt.

In den Fig. 19 und 20 ist eine achte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die einen Öffnungs-/Schließmechanismus für die Einlässe und Auslässe der der Kühlung dienenden Außenluft aufweist. Genauer sind Lufteinlässe und Luft auslässe 5b, 6b, 7b und 9b geschlossen, wenn der Computer nicht in Betrieb ist, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist, andererseits sind diese Einlässe und Auslässe geöffnet, wenn der Computer in Betrieb ist, wie dies in Fig. 20 ge zeigt ist. Bei einer solchen Struktur kann Staub oder dergleichen nicht von außen in den Computer eindringen, wenn der Computer nicht in Betrieb ist, so daß eine Ver ringerung der Zuverlässigkeit des Computers verhindert werden kann. Ein Beispiel eines solchen Öffnungs- /Schließmechanismus für die Lufteinlässe und Luftauslässe wird nun mit Bezug auf die Fig. 21 und 22 beschrieben. Wenn der Computer nicht in Betrieb ist, wie dies in Fig. 21 gezeigt ist, sind die Lufteinlässe und die Luftaus lässe durch Abdeckelemente 5d verschlossen, die durch Elemente 5c aus einer Gedächtniseffekt-Legierung unter stützt sind. Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, um den Computer in Betrieb zu versetzen, wird an die Ele mente 5c aus der Gedächtniseffekt-Legierung Leistung ge liefert, so daß sie sich verformen, um die Abdeckelemente 5d zu öffnen, wie dies in Fig. 22 gezeigt ist.

In den Fig. 23 und 24 ist eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform be trifft einen Mechanismus zur wirksamen Übertragung der von den LSI-Chips erzeugten Wärme an einen Strahler, in dem in das Gehäuse 1 ein wärmeleitendes Element 13 mit elastischer Struktur eingesetzt wird. Wenn die obener wähnte flüssigkeitsdichte Tasche als wärmeleitendes Ele ment 13 verwendet wird, wird die Wärmeleitfähigkeit da durch verbessert, daß die Konvektion der Flüssigkeit ge fördert wird. In dieser Ausführungsform wird eine solche Konvektionsförderung durch die Betätigung der Tastatur verwirklicht. Genauer ist jede Taste 4 der Tastatur mit einer Druckstange 28 versehen, die in vertikaler Richtung nach unten oder nach oben bewegt wird, wenn die Taste 4 nach unten gedrückt bzw. losgelassen wird. In Fig. 23 ist ein Zustand gezeigt, in dem die Taste 4 nicht betätigt ist, während in Fig. 24 ein Zustand gezeigt ist, in dem eine gewünschte Taste 4 betätigt ist. Da die Tasten 4 un gleichmäßig betätigt werden, wird die Flüssigkeit im wär meleitenden Element 13 in horizontaler Richtung zwangs läufig verschoben. Dies hat zur Folge, daß die Konvektion der Flüssigkeit gefördert wird, so daß die Wärmeleitfä higkeit erheblich verbessert wird. Diese Struktur hat ge genüber den obenbeschriebenen Ausführungsformen insbeson dere den Vorteil, daß keinerlei spezielle Antriebskräfte erforderlich sind um die Flüssigkeitskonvektion zu för dern. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 27 einen Kontaktstab, das Bezugszeichen 29 eine Kontaktfolie und das Bezugszeichen 26 eine Tastenfeder. In dieser Aus führungsform befindet sich das wärmeleitende Element 13 mit einem Teil des Gehäuses zwischen der Tastatur und ei ner Anzeigeschirm-Rahmenplatte 2 in Kontakt, wobei dieser Bereich des Gehäuses 1 als Strahler dient. Diese Anord nung basiert auf der Betrachtung, daß sich der erwähnte Bereich des Gehäuses 1 während des Betriebs des Computers normalerweise außerhalb der Reichweite der Bedienungsper son befindet, so daß durch die Verwendung dieses Bereichs als Strahler kein Problem entsteht.

In Fig. 25 ist eine zehnte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 23 und 24 dadurch, daß sich das wärmeleitende Element 13 mit einem Teil des Gehäuses an der Rückseite der Anzeigeschirm-Rahmenplatte 2 in Kontakt befindet, wobei dieser Bereich als Strahler dient. Diese Anordnung basiert auf der Betrachtung, daß die Bedie nungsperson während des Betriebs des Computers den an der Rückseite des Gehäuses 1 befindlichen Bereich weniger wahrscheinlich berührt als den obenerwähnten Bereich an der Vorderseite des Gehäuses 1.

In Fig. 26 ist eine elfte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Lufteinlässe 5 und die Luftauslässe an geeigneten Stellen der Ausfüh rungsform der Fig. 23 und 24 im wesentlichen auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebil det, so daß ein wärmeleitendes Element 13, das sich nicht mit dem Gehäuse 1 in Kontakt befindet, gekühlt wird, in dem die in das Gehäuse 1 und aus dem Gehäuse 1 strömende Außenluft verwendet wird.

Wie oben anhand der bevorzugten Ausführungsformen be schrieben, können mit der erfindungsgemäßen Unterbrin gungsstruktur für Kleincomputer im Vergleich zu herkömm lichen derartigen Unterbringungsstrukturen folgende er hebliche Verbesserungen hinsichtlich der Funktionen, der Leistungseigenschaften usw. erzielt werden:

1) Unter Aufrechterhaltung der Gehäusetemperatur von höchstens 40°C kann die Intensität der Wärmestrahlung durch natürliche Luftkühlung im Vergleich zum Stand der Technik erheblich gesteigert werden.
2) Die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Kleincom puters kann daher stark verbessert werden.
3) Da durch die natürliche Luftkühlung eine Wärme strahlungsintensität erhalten werden kann, die zu derje nigen der zwangsläufigen Luftkühlung (mittels Lüfter) in herkömmlichen Kleincomputern äquivalent ist, können hin sichtlich der Geräuschverringerung, der Energieersparnis, der Kompaktheit, der Kostenverringerung und der Zuverläs sigkeit große positive Wirkungen erzielt werden.

Claims

1. Unterbringungsstruktur für Kleincomputer mit einem ersten Gehäuse (1), in dem sich wärmeerzeugende Bereiche (12) befinden, und mit einem zweiten Gehäuse (2), das am ersten Gehäuse (1) beweglich angebracht ist, wobei das erste Gehäuse (1) auf seiner dem zweiten Gehäuse (2) gegenüberliegenden Seite eine Eingabeeinrichtung (4) hat, und das zweite Gehäuse (2) auf seiner dem ersten Gehäuse (1) gegenüberliegenden Seite eine Anzeigeeinheit (3) hat, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingabeeinrichtung (4) ein Hochtemperaturstrahler (14) vorgesehen ist, der die von den wärmeerzeugenden Bereiche (12) abgegebene Wärme aufnimmt, und im Inneren des zweiten Gehäuses ein Niedertemperaturstrahler (15) vorgesehen ist, der mit dem Hochtemperaturstrahler (14) thermisch verbunden ist.

2. Unterbringungsstruktur für Kleincomputer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Recheneinheit des Kleincomputers über ein wärmeleitendes Element (13) mit dem Hochtemperaturstrahler (14) thermisch verbunden ist.

3. Unterbringungsstruktur für Kleincomputer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Element (13), das zwischen die wärmeerzeugenden Bereiche (12) und den Strahler (14) eingesetzt ist, ein taschenähnliches Element mit elastischer Struktur ist, das eine in einem Konvektionszustand befindliche, hochwärmeleitende Flüssigkeit enthält, wobei das Element (13) mit elastischer Struktur so beschaffen ist, daß es lokal verformt wird, wenn es durch Elemente (28) gedrückt wird, die entsprechend den Bewegungen von Tasten (4) einer Tastatur gedrückt werden.

4. Unterbringungsstruktur für Kleincomputer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperaturstrahler (14) in einen Abschnitt (14b), der mit dem Niedertemperaturstrahler (15) thermisch verbunden ist, und einen weiteren Abschnitt (14a), der sich zur Rückseite der Eingabeeinrichtung (4) erstreckt, verzweigt ist.

5. Unterbringungsstruktur für Kleincomputer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorderseite der Eingabeeinrichtung (4) und in einer Stirnseite der Anzeigeeinheit (3), die in einem geschlossenen Zustand der Unterbringungsstruktur mit der Vorderseite der Eingabeeinrichtung (4) korrespondiert, Luftlöcher (5, 7) ausgebildet sind und vom Hochtemperaturstrahler (14) und dem Gehäuse (1) des Kleincomputers ein Kanal gebildet wird, der die Luftlöcher (5, 7) miteinander verbindet.