JP2004013685A

JP2004013685A - 情報機器

Info

Publication number: JP2004013685A
Application number: JP2002168693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Nakajima; 中島　善康; Hiroshi Yamada; 山田　浩
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】操作を行うユーザに対して不快感を与えることなく、内蔵する発熱部品から発生する熱を効率良く外部に放熱できる情報機器を提供する。
【解決手段】ケーシング外に放熱することが可能に配置される複数の放熱手段と、発熱部から各放熱手段に熱を伝達する伝熱手段と、伝熱手段から放熱手段に至る伝熱経路における熱的接続状態を変更する接続状態変更手段とを備える。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発熱部をケーシング内に内蔵する情報機器に関し、特にノート型のパーソナルコンピュータや家庭向けの小型情報端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
持ち運び可能なポータブルな情報機器として、ノート型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などが存在する。このような情報機器内で発生する熱の放出に関する模式図を図１０に示す。
情報機器Ａ内には、ＣＰＵやメモリなどの発熱部品Ｂが内蔵されており、この発熱部品Ｂの温度を検出するための温度センサＣが配置されている。ＣＰＵ、メモリなどの電子部品の場合、プリント基板などの基板Ｄに温度センサＣとともに取り付けられており、この基板Ｄおよび基板Ｄに熱的に接続されたケーシングＥを介して発熱部品Ｂで発生した熱が外部に放出されるように構成されている。
【０００３】
また、発熱部品Ｂには伝熱材Ｆを介してヒートプレートやヒートパイプなどの伝熱部材Ｇが取り付けられている。発熱部品Ｂから発生した熱は、伝熱部材Ｇにより空冷ファンＨまで案内され、空冷ファンＨによって情報機器Ａの外部に放出される。さらに、伝熱部材Ｇは、キーボードの下面に設けられる放熱部材Ｉおよび液晶表示部の背面に設けられる放熱部材Ｊなどと熱的に接続されており、これらの放熱部材Ｉ，Ｊを介して外部に放熱するように構成されている。
【０００４】
このような情報機器では、本体部底面、蓋部背面などのケーシングおよびキーボードなどのケーシングに取り付けられた部材を介して放熱を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ラップトップ、パームトップなどと呼ばれるポータブルな情報機器では、ユーザが膝の上や手のひらの上に載せて使用することを想定している。前述したように本体部底面のケーシングＥを介して放熱を行っている場合には、ユーザの膝や手のひらが熱くなってしまい、ユーザに不快感を与えるという問題がある。また、キーボードの下面に設けられる放熱部材Ｉを介して放熱を行っている場合には、キーボード操作の際に指先が熱くなり、ユーザに不快感を与えるという問題がある。
【０００６】
本発明では、操作を行うユーザに対して不快感を与えることなく、内蔵する発熱部品から発生する熱を効率良く外部に放熱できる情報機器を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る情報機器は、発熱部をケーシング内に内蔵する情報機器であって、ケーシング外に放熱することが可能に配置される複数の放熱手段と、発熱部から各放熱手段に熱を伝達する伝熱手段と、伝熱手段から放熱手段に至る伝熱経路における熱的接続状態を変更する接続状態変更手段とを備える。
【０００８】
ここで、接続状態変更手段を発熱部から各放熱手段に至る伝熱経路を接続・遮断する熱的接続開閉スイッチで構成することができる。
また、接続状態変更手段を発熱部から各放熱手段に至る伝熱経路の熱伝達効率を変更する熱伝達量変更スイッチで構成することができる。
さらに、接続状態変更手段はペルチェ素子で構成することができる。
【０００９】
また、キーボード部および表示部を備え、少なくともキーボード部の下面、表示部の背面およびケーシングの底面に放熱手段を備える構成とすることができる。
この場合、キーボード部が配置される本体部に、表示部が配置される蓋部が開閉自在に支持され、蓋部を本体部に重合するように折り畳んだ際に外部に露出したケーシング表面から放熱を行うように伝熱経路における熱的接続状態を変更するように構成できる。
【００１０】
また、発熱部および放熱手段にそれぞれ温度センサを備える構成とすることができる。
さらに、接続状態変更手段は各温度センサの情報に基づいて伝熱経路の熱的接続状態を変更するように構成できる。
また、各温度センサの情報に基づいて発熱部の発熱量を制御する発熱量制御手段をさらに備える構成とすることができ、発熱量制御手段による制御情報をユーザに通知する制御情報通知手段をさらに備える構成とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態が採用される情報機器について、図１に示す模式図に基づいて説明する。
情報機器１０は、ケーシング内部にＣＰＵやメモリなどの電子部品を含む発熱部品１１を内蔵している。この発熱部品１１はプリント配線基板などの基板１２に搭載されており、ケーシングとは断熱されて取り付けられている。
【００１２】
また、発熱部品１１は、熱伝導率が高い接着材などで構成される伝熱材１３を介して伝熱部材１４と熱的に接続されている。伝熱部材１４は、熱伝導率の高い金属板で構成されるヒートプレートまたは中空金属で構成されるヒートパイプなどで構成されている。また、ヒートパイプでは中空に適量の液体を通すことでさらに熱伝導率を高くすることができる。
【００１３】
情報機器１０として、たとえば、図２に示すように、ＣＰＵ、メモリ、その他の電子部品を内蔵する本体部３１と、本体部３１に回動自在に支持される蓋部３２とを備えるノート型パソコンを想定することができる。蓋部３２は、ヒンジ部３３を介して本体部３１に対して回動可能に支持されており、本体部３１に重合する状態に折り畳んだ状態および任意の角度で開いた状態を選択可能となっている。
【００１４】
本体部３１には、文字や記号の入力、操作内容の指示入力などが可能な多数の入力キーを備えるキーボード部３４を備えている。また、蓋部３２には、液晶表示板、プラズマディスプレイ、その他のフラットパネルディスプレイで構成される表示部３５が配置されている。
キーボード３４の下面には、熱伝導率の高い材質で構成される第１放熱部材１５が配置されている。第１放熱部材１５はシリコンゴムを基材として熱伝導率が高い物質を混合したものが採用され、入力キーが取り付けられたキーボードの基板に取り付けられている。
【００１５】
蓋部３２は、折り畳んだ際に本体部３１と重合する面に表示部３５が配置されており、表示部３５を支持するとともに表示部３５の背面側をカバーする蓋部ケーシング３６を備えている。
蓋部ケーシング３６の内面には、第１放熱部材１５と同様の熱伝導率の高い材質で構成される第２放熱部材１６が取り付けられている。
【００１６】
また、本体部３１は、蓋部３２を折り畳んだ際に蓋部３２と重合する面にキーボード部３４を備えており、このキーボード部３４を支持するとともに内部に電子部品を内蔵する本体ケーシング３７を備えている。本体ケーシング３７の底部内面には第１放熱部材１５および第２放熱部材１６と同様の熱伝導率の高い材質で構成される第３放熱部材１７が取り付けられている。
【００１７】
第１放熱部材１５、第２放熱部材１６、第３放熱部材１７は、それぞれ第１切換手段１８、第２切換手段１９、第３切換手段２０を介して伝熱部材１４に接続されている。第１切換手段１８、第２切換手段１９、第３切換手段２０は、ぞれぞれ伝熱部材１４から伝達される熱を各放熱部材側に伝達・遮断するものである。
【００１８】
第１切換手段１８〜第３切換手段２０は、たとえば、図３に示すような構成とすることができる。ここでは、ヒートプレート４１、ヒートパイプ４２などで構成される伝熱部材１４と熱的に接続された第１接触片４３は、伝熱部材１４とともにケーシングから断熱された状態で所定位置に固定されている。第２接触片４５は、放熱部材１７（１５，１６）と熱的に接続されかつ第１接触片４３と当接する接続位置と、第１接触片４３から離間した遮断位置との間を移動可能になるようにガイド部材４４に支持されている。第２接触片４５を外部から移動させることが可能なスライド操作片を設けて、これを操作することにより、第２接触片４５を接続位置と遮断位置との間で移動させるように構成することができる。このような構成で、さらに、第１接触片４３をスライドさせて、第１接触片４３および第２接触片４５の接触面積を変更することにより熱伝達率を変更可能な構成とすることができる。
【００１９】
このように構成される情報機器１０では、第１切換手段１８および第２切換手段１９を接続位置とし、第３切換手段２０を遮断位置にすることにより、キーボード３４の下面に配置された第１放熱部材１５と表示部３５の背面に配置された第２放熱部材１６を介して、発熱部品１１からの熱を放出することが可能となり、本体ケーシング３７の底面に配置される第３放熱部材１７からの放熱を停止することができる。したがって、たとえば、ユーザが膝の上に載せて情報機器１０の操作を行う際に、膝に熱が伝わって不快感を与えることを軽減できる。
【００２０】
また、第２切換手段１９および第３切換手段２０を接続位置とし、第１切換手段１８を遮断位置とすることにより、表示部３５の背面側に配置された第２放熱部材１６および本体ケーシング３７の底面に配置された第３放熱部材１７を介して放熱を行い、キーボード３４の下面に配置された第１放熱部材１５からの放熱を停止することができる。このことにより、デスク上に載せた状態でワープロソフトやその他キーボード入力を必要とする操作を行う場合には、キーボード３４を通じてユーザの指先などに熱が伝わることがなく、不快感を与えることを軽減できる。
【００２１】
また、ＣＤやＭＰ３などの音楽データ再生その他、表示部３５の表示に関係のないアプリケーションを蓋部３２を閉じた状態で動作させるような場合には、第１切換手段１８を遮断位置とし、第２切換手段１９および第３切換手段２０を接続位置として、第２放熱部材１６および第３放熱部材１７から放熱を行うようにする。このようにすることで、本体ケーシング３７底面および蓋部ケーシング３６の表示部背面を介して放熱することができ、蓋部３２を本体部３１に重合するように折り畳んだ状態で、効率良く放熱することが可能となる。
【００２２】
第１切換手段１８〜第３切換手段２０の切換状態は、情報機器１０の使用状態に応じて種々の組み合わせを選択することが可能であり、上述した例に限定されるものではない。
〈切換制御〉
第１切換手段１８〜第３切換手段２０は、上述したような手動による切換操作に代えて、制御手段により制御される構成とすることが可能である。この場合の簡略ブロック図を図４に示す。
【００２３】
ここでは、第１切換手段１８〜第３切換手段２０はそれぞれ接続位置および遮断位置を選択するための駆動手段を備えており、各駆動手段に対する制御信号を生成する制御手段５２を備えている。制御手段５２は、ＣＰＵ５１の判断に基づいて制御信号を生成するものである。ここで、ＣＰＵ５１は本体メインのＣＰＵでその処理を行う場合、別途専用のＣＰＵを用意する必要がある。
【００２４】
たとえば、放熱方法の設定選択画面を表示部３５に表示して、ユーザが選択した状況に応じて、ＣＰＵ５１が第１切換手段１８〜第３切換手段２０の接続・遮断状態の組み合わせを決定し、この決定に基づいて制御手段５２が制御信号を生成するように構成する。
図３に示す第２接触片４５を接続位置および遮断位置に移動可能な駆動手段として、ソレノイドを用いることが考えられる。たとえば、図５に概略構成を示すように、第１接触片４３に磁石９２を取付け、第２接触片４５にソレノイド９１を取り付けることが考えられる。ソレノイド９１はスイッチ９３のスイッチング位置に基づいて、磁石９２に吸引される方法または反発する方向に磁化されるように構成される。この場合には、第１切換手段１８〜第３切換手段２０のソレノイドに対して、制御手段５２からオン／オフ信号を入力して、各放熱手段の切換を行うように構成できる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態が採用される情報機器について、図６に示す模式図に基づいて説明する。ここで、前述した第１実施形態と同様の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
第１放熱部材１５〜第３放熱部材１７には、温度状態を検出するための温度センサ６２，６３，６４がそれぞれ設けられている。各温度センサ６２〜６４で検出される温度情報はＣＰＵに入力されている。
【００２６】
発熱部品１１にも温度状態を検出するための温度センサ６１が設けられており、この温度センサ６１が検出する温度情報もＣＰＵに入力されている。
ＣＰＵでは、各温度センサ６１〜６４から送信されてくる温度情報に基づいて、いずれの放熱部材を用いて放熱を行うかを決定し、その結果を制御手段５２に入力する。制御手段５２では、ＣＰＵからの信号に基づいて第１切換手段１８〜第３切換手段２０に対する制御信号を生成して送信する。
【００２７】
たとえば、第２放熱部材１６に取り付けられた温度センサ６３からの温度情報が所定値を超えている場合には、第２切換手段１９に対して遮断位置となるような制御信号を送信し、他の放熱部材からの放熱を行うように構成することができる。
また、第１放熱部材１５〜第３放熱部材１７に取り付けられた温度センサ６２〜６４からの温度情報がそれぞれ所定値に到達しており、かつ発熱部品１１に取り付けられている温度センサ６１からの温度情報が所定値を超えた場合には、ＣＰＵにより発熱部品１１の発熱を抑制を行うように制御する。たとえば、ＣＰＵのクロック周波数や電源電圧を制御することによって、発熱部品１１の発熱量を抑制するように構成できる。
【００２８】
ＣＰＵのクロック周波数や電源電圧を変更したことは、表示部３５を通じてユーザが認識できるように表示する構成とすることができる。また、発熱部品１１の発熱量が大きい旨の表示を表示部３５に表示し、ＣＰＵのクロック周波数や電源電圧の変更を行ってもよいか否かをユーザに選択させるように構成することも可能である。
【００２９】
〈ペルチェ素子〉
第１切換手段１８〜第３切換手段２０として、図７に示すようなペルチェ素子を利用することが可能である。
ペルチェ素子は、Ｐ型半導体７１およびＮ型半導体７２の接合対で構成される熱電冷却素子でなり、上部電極７３によりＰ型半導体７１とＮ型半導体７２が接合されており、下部第１電極７４、下部第２電極７５を介して直流電流が印加される。通常、実用においては熱交換容量増大のため、図８に示すように複数の素子を直列に接続して構成する。
【００３０】
上部電極７３の外面側には絶縁性のセラミック板などで構成される第１伝熱板７６が取り付けられており、下部電極７４，７５の外面側には同様に絶縁性のセラミック板などで構成される第２伝熱板７７が取り付けられている。
このようなペルチェ素子に対して、図示するように、下部第１電極７４がマイナス側、下部第２電極７５がプラス側になるように直流電源を接続すると、第１伝熱板７６側が吸熱作用し、第２伝熱板７７側が放熱作用することとなる。したがって、第１伝熱板７６を伝熱部材１４に接続し、第２伝熱板７７を放熱部材に接続するように構成し、制御手段５２から直流電流を印加するように構成することで、第１切換手段１８〜第３切換手段２０として用いることができる。
【００３１】
さらに、制御手段５２からペルチェ素子に対して印加する電流値を変化させることにより、各切換手段による熱伝達率を変化させることが可能となる。
〈接続検出〉
図９に示すように、第１放熱部材１５〜第３放熱部材１７の温度情報を取得する温度センサに代えて、第１切換手段１８〜第３切換手段２０の接続状態を検出するための接続検出手段８１〜８３を設けることが可能である。
【００３２】
たとえば、手動で熱的接続状態を変更するようにシステムにおいては、第１切換手段１８〜第３切換手段２０の接続・遮断の状態をそれぞれ接続検出手段８１〜８３により検出し、検出信号をＣＰＵに入力する。ＣＰＵでは、この接続検出手段８１〜８３の検出信号に基づいて、最適な放熱方法を決定し、制御手段５２から第１切換手段１８〜第３切換手段２０に対する制御信号の生成を実行させる。
【００３３】
〔他の実施形態〕
Ａ）ノート型のパソコンに限定されるものではなく、ＣＰＵやメモリなどの発熱部品を内蔵する情報機器一般に適用することが可能である。
Ｂ）放熱部材の配置および数量は、実施形態で記載されたものに限定されるものではなく、種々の形態を想定することができる。たとえば、本体ケーシング３７の底面部に配置される第３放熱部材１７を２以上の部分に分割し、それぞれに対して切換部材を取り付けることが可能である。
Ｃ）実施形態で記載した放熱部材に、冷却用ファンを併用した情報機器を構成することが可能である。切換手段のうちいずれかを遮断位置とした場合に、適切な放熱量が得られないような場合には冷却ファンを作動させ、消費電力を抑制する必要があるような場合には、冷却ファンを停止して放熱部材からの放熱を行うように構成することが可能である。
【００３４】
＜付記＞
（付記１）
発熱部をケーシング内に内蔵する情報機器であって、
前記ケーシング外に放熱することが可能に配置される複数の放熱手段と、
前記発熱部から各放熱手段に熱を伝達する伝熱手段と、
前記伝熱手段から放熱手段に至る伝熱経路における熱的接続状態を変更する接続状態変更手段と、
を備える情報機器。
【００３５】
（付記２）
前記接続状態変更手段は前記発熱部から各放熱手段に至る伝熱経路を接続・遮断する熱的接続開閉スイッチである、付記１に記載の情報機器。
（付記３）
前記接続状態変更手段は前記発熱部から各放熱手段に至る伝熱経路の熱伝達効率を変更する熱伝達量変更スイッチである、付記１に記載の情報機器。
【００３６】
（付記４）
前記接続状態変更手段はペルチェ素子で構成される、付記１〜３のいずれかに記載の情報機器。
（付記５）
キーボード部および表示部を備え、少なくともキーボード部の下面、表示部の背面およびケーシングの底面に放熱手段を備える、付記１〜４のいずれかに記載の情報機器。
【００３７】
（付記６）
キーボード部が配置される本体部に、表示部が配置される蓋部が開閉自在に支持され、前記蓋部を本体部に重合するように折り畳んだ際に外部に露出したケーシング表面から放熱を行うように伝熱経路における熱的接続状態を変更する、付記５に記載の情報機器。
【００３８】
（付記７）
前記発熱部および放熱手段にそれぞれ温度センサを備える、付記１〜６のいずれかに記載の情報機器。
（付記８）
前記接続状態変更手段は前記各温度センサの情報に基づいて伝熱経路の熱的接続状態を変更する、付記７に記載の情報機器。
【００３９】
（付記９）
前記各温度センサの情報に基づいて前記発熱部の発熱量を制御する発熱量制御手段をさらに備える、付記７または８に記載の情報機器。
（付記１０）
前記発熱量制御手段による制御情報をユーザに通知する制御情報通知手段をさらに備える、付記９に記載の情報機器。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、伝熱手段から放熱手段に至る伝熱経路における熱的接続状態を変更することにより、複数の放熱手段からの放熱状態を変更しているため、ユーザの使用状態に応じて不快感を与えないような放熱状態を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の模式図。
【図２】本発明の実施形態が採用されるＰＣの外観構成図。
【図３】切換手段の一例を示す説明図。
【図４】簡略ブロック図。
【図５】ソレノイドを用いた例を示す説明図。
【図６】第２実施形態の模式図。
【図７】ペルチェ素子の説明図。
【図８】複数のペルチェ素子を接続した例を示す説明図。
【図９】他の実施形態の模式図。
【図１０】従来例の模式図。

Claims

発熱部をケーシング内に内蔵する情報機器であって、
前記ケーシング外に放熱することが可能に配置される複数の放熱手段と、
前記発熱部から各放熱手段に熱を伝達する伝熱手段と、
前記伝熱手段から放熱手段に至る伝熱経路における熱的接続状態を変更する接続状態変更手段と、
を備える情報機器。
前記接続状態変更手段はペルチェ素子で構成される、請求項１に記載の情報機器。
前記発熱部および放熱手段にそれぞれ温度センサを備える、請求項１または２に記載の情報機器。
前記各温度センサの情報に基づいて前記発熱部の発熱量を制御する発熱量制御手段をさらに備える、請求項３に記載の情報機器。
前記発熱量制御手段による制御情報をユーザに通知する制御情報通知手段をさらに備える、請求項４に記載の情報機器。