JP2006032615A

JP2006032615A - 電子機器

Info

Publication number: JP2006032615A
Application number: JP2004208687A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nishimura; 秀樹西村; Kazuhiro Tomizawa; 一浩富澤
Original assignee: NEC Engineering Ltd; NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd; NEC Engineering Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: US7336494B2; CA2512163C; JP4421963B2; CA2512163A1; US20060012963A1

Abstract

【課題】機器の大型化、重量の増大、および消費電力の増大を抑えつつ、高発熱部品から発生する熱を効率的に逃がすことが可能な放熱構造を有する電子機器を提供する。
【解決手段】ＬＣＤ４の、画像表示面を構成するディスプレーパネルとは反対側となる下面に接触して上側筐体１に取り付けられた、熱伝導性の高い材料からなるＬＣＤ固定フレーム５によってＬＣＤ４が上側筐体１に固定されている。ＣＰＵなどの高発熱部品８，９が実装された基板１０が、高発熱部品８，９がＬＣＤ固定フレーム５の下面に面するようにＬＣＤ固定フレーム５に取り付けられている。高発熱部品８，９とＬＣＤ固定フレーム５の間には、両者に接触して熱伝導性部材６，７が配置されている。
【選択図】図１（ｂ）

Description

本発明は電子機器、特にその放熱構造に関する。

電子機器においては、特に、ＣＰＵやＩＣなどの部品が動作に伴って発熱する。このような高発熱部品に対しては、熱によってその部品自体、あるいは周囲の部品に悪影響が生じるのを防ぐため、発生した熱を逃がす必要がある。

従来、このような高発熱部品の熱を逃がすための構成として、機器に設けたファンや、熱伝導率の高い放熱用部材を用いる構成が知られている。放熱用部材を用いた構成として、特許文献１には、放熱用部材によって熱を機器の筐体に導き、筐体から外部に放熱する構成が開示されている。また、特許文献２には、機器の筐体に、放熱部材に導かれた熱を逃がすための放熱窓を設けた構成が開示されている。
特開２００１−１６６８５１４号公報特開平１１−８４８４号公報

しかしながら、高発熱部品の熱を、冷却ファンを用いて逃がす構成は、冷却ファンのために機器の大型化、消費電力の増大を招いてしまう。特に、携帯情報端末やノート型コンピュータなどの携帯型の電子機器では、携帯に便利なように小型軽量化が求められ、また、電池によって動作するものであり、通電していない状態での動作可能時間を十分に長くするために、消費電力を低減することが求められる。これらのことから、冷却ファンを用いるような構成は、特に、携帯型電子機器に対してはあまり適さない。

また、特許文献１におけるように、筐体から放熱する構成では、機器を机上に置くなどして使用した場合、机などと機器間に熱がこもって効率的な放熱ができなくなってしまう恐れがある。また、筐体から効率的に放熱するためには、筐体の構成材料を、放熱性能の高い金属にするのが有効であるが、この構成には、プラスチック筐体に比べて、機器を落下させてしまった場合に、内部の部品が破損しやすくなる、部品コストが２倍程度に高くなるといった欠点がある。

また、放熱用部材を設けた構成では、従来、特許文献１や特許文献２に開示されているように、放熱用部材は専用の部材として設ける必要があり、そのために、機器が大型になり、また重量が増してしまう。

そこで、本発明の目的は、機器の大型化、重量の増大、および消費電力の増大を抑えつつ、高発熱部品から発生する熱を効率的に逃がすことが可能な放熱構造を有する電子機器を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の電子機器は、ディスプレーパネルと、ディスプレーパネルを露出させる開口が形成された筐体と、動作に際して発熱する高発熱部品と、高発熱部品の発生した熱をディスプレーパネルに伝達する熱伝達手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、高発熱部品の発生した熱は、ディスプレーパネルに伝達され、ディスプレーパネルの、電子機器の外面に面する面から放熱される。

特に、ディスプレーパネルをガラス製とすれば、輻射によって効率的な放熱が可能である。

本発明の電子機器は、より具体的には、ディスプレーパネルを備える表示装置の、ディスプレーパネルと反対側の面に接触して、表示装置を筐体に固定する表示装置固定フレームを有し、高発熱部品は、表示装置固定フレームの、表示装置に接触する面の裏側の面に面して実装されており、熱伝達手段は表示装置固定フレームを含む構成とすることができる。

この構成では、電子機器に元々必要な表示装置、およびそれを固定するＬＣＤ固定フレームが、高発熱部品の発生した熱を電子機器外部に逃がすのに利用される。したがって、放熱のための構成によって、電子機器が大型になったり、重量が増したりするのを低減することができる。

また、熱伝達手段は、高発熱部品と表示装置固定フレームとの間に両者に接触して配置された熱伝導性部材をさらに有することができる。このような熱伝導性部材を設けることによって、高発熱部品の発生した熱を効率的に表示装置固定フレーム側に導くことができる構成が容易に得られる。

高発熱部品が実装された基板は、表示装置固定フレームに取り付け、筐体から離して配置するのが好ましい。それによって、基板の部分で発生した熱が筐体側に逃げ、筐体が高温になるのを低減することができる。また、高発熱部品を表示装置固定フレームに比較的近い位置に配置することができ、それによって、高発熱部品から表示装置固定フレームへの熱伝達の効率を高めることができ、また、必要な熱伝導性部材が小さくて済む。熱伝導性部材を用いずに、高発熱部品を表示装置固定フレームに直接接触する構成とすることも考えられる。

表示装置固定フレームは、表示装置のディスプレーパネルと反対側の面の全面に接触する平板部を有する構成とするのが好ましい。それによって、高発熱部品からの熱を、熱伝達性の高い表示装置固定フレームの平板部全面に亘って分散させて表示装置の裏面全体に均等に伝達し、表示装置に、その温度差によって熱的影響が生じるのを低減することができる。

また、熱伝達手段は、表示装置固定フレームに取り付けられ、表示装置固定フレームの、表示装置に接触する面に沿う方向に延びるヒートパイプをさらに含んでもよい。それによって、表示装置固定フレームの、表示装置に接触する面に沿う方向の熱伝達性を向上させ、高発熱部材からの熱を効率的に分散させて、表示装置への熱的影響を低減することができる。

本発明によれば、高発熱部品で発生した熱は、ディスプレーパネルに伝達され、ディスプレーパネルから電子機器の外部に放熱される。ディスプレーパネルは、通常、特に携帯型の電子機器において、電子機器の外面の広い領域を占めており、したがって、このディスプレーパネルから熱を逃がすことによって、効率的な放熱が可能である。そして、電子機器に元々必要なディスプレーパネルを放熱に利用するので、放熱のための構成によって、電子機器が大型になったり、重量が増したりするのを低減することができる。また、放熱のために、ファンを用いる場合のように、電力消費を必要とすることもない。

この際、発生した熱をディスプレーパネルへと導くことによって、筐体の加熱を低減することができる。一方、ディスプレーパネルは、電子機器の使用時、画面を確認するために、通常、接触するもののない状態に保たれ、したがって、放熱部としてのディスプレーパネルからの放熱が、ディスプレーパネルに接触するものによって妨げられたり、ディスプレーパネルに接触するものとの間に熱がこもってしまったりすることもない。また、特に携帯型の電子機器は、ディスプレーパネルが上方を向いた状態で使用される場合が多い。このため、高発熱部品からディスプレーパネルへの熱伝達は、熱が伝わりやすい上方への熱伝達として行われ、したがって、効率的な熱伝達が可能である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

最初に、図１を参照して第１の実施形態について説明する。図１（ａ）は、本実施形態の電子機器としての携帯型電子機器の外観斜視図、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）は分解斜視図である。

これらの図を参照すると、本実施形態の携帯型電子機器は、表示装置としてＬＣＤ（液晶表示装置）４を有している。この携帯型電子機器は、このＬＣＤ４を見ながら操作されるため、通常、図１（ａ）に示すように、ＬＣＤ４の、画像表示面を構成するディスプレーパネル側を上に向けた状態で使用される。以下の説明では、説明の便のため、この通常の使用状態に対応して、「上」「下」という語を用いる。

本実施形態の携帯型電子機器は、上側筐体１と下側筐体２によって構成された筐体によって周囲を囲まれており、上側筐体１には、ＬＣＤ４のディスプレーパネルを露出させる開口が形成されている。ただし、本実施形態では、ＬＣＤ４上にタッチパネル３が配置され、上側筐体１の開口から直接露出しているのはこのタッチパネル３である。タッチパネル３は、当然ながら、画像を確認できるように透明であり、ＬＣＤ４のディスプレーパネルは上側筐体１の開口から間接的に露出している。ＬＣＤ４は、少なくとも、そのディスプレーパネルがガラスによって形成されており、タッチパネル３も、少なくともＬＣＤ４の画像表示面上に位置する上面がガラスによって形成されている。

ＬＣＤ４とタッチパネル３は、ＬＣＤ４の下面に接触し、上側筐体１に固定されたＬＣＤ固定フレーム（表示装置固定フレーム）５によって上側筐体１に固定されている。この際、ＬＣＤ４の下面は実質的に平坦になっており、ＬＣＤ固定フレーム５は、この下面全体に接触する平板部を有する構成になっている。ＬＣＤ固定フレーム５は、熱伝導性の高い金属から作られている。この金属としては、機器の軽量化などの観点からマグネシウム合金やアルミニウム合金を用いるのが望ましく、また銅を用いてもよい。

ＬＣＤ固定フレーム５には、その下方に基板１０が取り付けられている。基板１０には、電子機器の各種機能に応じた各種演算処理、およびタッチパネル３からの入力信号処理やＬＣＤ４への表示処理を行うための回路が実装されている。特に、基板１０には、この回路を構成する素子として、ＣＰＵやＬＳＩなどの高発熱部品８，９が実装されており、少なくともこれら高発熱部品８，９は、基板１０の上面に実装されている。そして、これらの高発熱部品８，９上には、熱伝導性部材６，８がそれぞれ配置され、これら熱伝導性部材６，８はＬＣＤ固定フレーム５の下面に接触している。熱伝導性部材６，８は、シリコーンなどの熱伝導性の高い材料から作られており、高発熱部品８，９によって発生した熱を効率的にＬＣＤ固定フレーム５に導くことが可能である。基板１０の下面は、下側筐体２からある程度の距離をおいて位置しており、基板１０部分で発生した熱が下側筐体２に直接伝わらないようになっている。

次に、本実施形態の携帯型電子機器の使用時の放熱動作について説明する。

携帯型電子機器の使用時に基板１０に取り付けられた高発熱部品８，９から発生した熱は熱伝導性部材６，７を介してＬＣＤ固定フレーム５に伝えられる。ＬＣＤ固定フレーム５は、前述のように熱伝導性の高い金属から形成されており、したがって、伝わった熱は、ＬＣＤ固定フレーム５全体に拡散される。そして、ＬＣＤ固定フレーム５がＬＣＤ４の下面全体に接触していることによって、熱は、ＬＣＤ固定フレーム５からＬＣＤ４の下面全体に実質的に均等に伝えられる。このように、熱がＬＣＤ４の下面全体に均等に伝わるようにすることによって、ＬＣＤ４に、温度むらが生じて熱的影響が発生するのを低減することができる。また、熱を、機器内において比較的広い面積を占めるＬＣＤ４の下面全体にわたって一旦拡散させてＬＣＤ４に均等に伝達させることによって、ＬＣＤ固定フレーム５からＬＣＤ４への熱の伝達効率も向上させることができる。

ＬＣＤ４に伝わった熱は、そのディスプレーパネルに伝達され、またさらに、その上方のタッチパネル３に伝達される。そして、熱は、ＬＣＤ４のディスプレーパネルおよびタッチパネル３の、ディスプレーパネル上の面から輻射によって機器外に放出される。この際、ＬＣＤ４のディスプレーパネルおよびタッチパネル３の、ディスプレーパネル上の面は、前述のようにガラス製であり、ガラスは、プラスチックなどに比べて熱輻射率が高いため、輻射によって効率的に放熱を行うことができる。

以上説明した本実施形態の構成では、高発熱部品８，９で発生した熱を、通常の使用時にこれら高発熱部品８，９の上方に位置するＬＣＤ固定フレーム５を介し、さらにその上方に位置するＬＣＤ４およびタッチパネル３に伝えて放熱する構成である。熱は、上方へと伝わりやすいので、このように上方へと熱を伝える構成とすることによって、熱伝達が効率的に行われる。

さらに、ＬＣＤ４のディスプレーパネルは、携帯型電子機器において、その上面の広範囲の領域を占めるのが一般的であり、このように上面の広範囲の領域を占める、ＬＣＤ４のディスプレーパネルから放熱を行う構成とすることによって効率的な放熱が可能となる。そして、このように高発熱部品８，９の熱が効率的にＬＣＤ４およびタッチパネル３に伝達され、そこから効率的に放熱されることによって、全体として、高発熱部品８，９の発生する熱を効率的に機器外に逃がすことができ、高発熱部品８，９、および機器内の温度が高温になるのを効果的に抑制することができる。

この際、本実施形態の構成では、高発熱部品８，９の発生する熱を逃がすのに、ＬＣＤ固定フレーム５、ＬＣＤ４、タッチパネル３など、機器に元々必要な部品を用いており、熱を逃がすための専用の部品は、高発熱部品８，９とＬＣＤ固定フレーム５との間のわずかなスペースを埋める熱伝導性部材６，７のみである。このため、機器の大型化、重量化を抑制しつつ、熱を効率的に逃がすことが可能な構成が得られる。また、熱を逃がすために、電力を消費する装置を用いることもないので、電力消費量を増大させることもない。

また、本実施形態の構成において放熱部となるディスプレーパネルは、通常、使用時に、表示を確認する必要があるので、物が接触させられることはない。さらに、本実施形態の携帯型電子機器は、基板１０で、特にその高発熱部品８，９で発生した熱は、ＬＣＤ４およびタッチパネル３へと効率的に導かれる構成となっており、それによって、上側筐体１や下側筐体２に熱が伝わって加熱するのを抑制することができる。したがって、本実施形態の構成では、機器を机上において操作した場合でも、机と機器との間に熱がこもって高温になるのを低減することができる。また、ユーザーが、筐体の部分を手で持って操作を行う場合も考えられるが、この場合、筐体が加熱しない構成とすることによって、ユーザーが筐体に長時間に亘って触れていたとしても、低温やけどを負うといった問題が生じるのも防ぐことができる。一方、本実施形態の構成では、タッチパネル３に熱が伝達される構成であり、ユーザーは、操作時にこのタッチパネル３に触れることがあるが、触れるのは短時間のみであり、長時間連続して接触することは無いので、それによって低温やけどなどの問題が生じることもない。

なお、本実施形態では、電子機器の詳細な機能などについては説明を省略しているが、本発明を適用する電子機器は、ＬＣＤのような、ディスプレーパネルを備える表示装置を有するものであればどのような電子機器であってもよい。本実施形態の構成は、上述のように、高い放熱性能を得るのに機器の大型化、重量、消費電力の増大を招くことがないので、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話、電子手帳など、小型で携帯可能な携帯型電子機器に特に好適である。また、デスクトップ型パーソナルコンピュータなどの、据え置きの電子機器であっても、特に、筐体などに有効な放熱部を設けるのが困難な場合、本実施形態の構成は有効である。

また、ＬＣＤ固定フレーム５に関して、本実施形態では、ＬＣＤ４の、矩形で平坦な下面全体に接触する矩形の平坦な平板部を有する形状のものを示したがこれに限られることはない。すなわち、ＬＣＤ固定フレーム５の形状は、ＬＣＤ４の形状や構成、高発熱部品の配置などに応じて、ＬＣＤ４に温度差によって熱的影響があまり生じないように、ＬＣＤ４の全体に均等に熱が伝わる形状とするのが好ましい。

これら表示装置、高発熱部品の個数、形状、配置などの詳細な構成は、図示のものに限られるものではないことは言うまでもなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、高発熱部品８，９をＬＣＤ固定フレーム５に直接接触する構成としてもよいが、熱伝導性部材６，７を設けることによって、種々の大きさ、構成の高発熱部品の発生した熱がＬＣＤ固定フレーム５に効率的に伝達される構成がより容易に得られる。また、高発熱部品８，９がパッケージングされていない場合など、高発熱部品８，９とＬＣＤ固定フレームとの間でショートが発生するのを熱伝導性部材６，７によって防止することができる。

次に、本発明の第２の実施形態の構成について図２，３を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態の携帯型電子機器の分解斜視図、図３は断面図である。

図２，３を参照すると、本実施形態の携帯型電子機器も、第１の実施形態と同様に、ＬＣＤ２０４がＬＣＤ固定フレーム２０５によって上側筐体２０１に固定され、上面に高発熱部品２０８，２０９が実装された基板２１０がＬＣＤ固定フレーム２０５の下方に取り付けられている。また、高発熱部品２０８，２０９によって発生した熱がＬＣＤ固定フレーム２０５に効率的に伝達されるように、高発熱部品２０８，２０９に一面でそれぞれ接触し、他の面でＬＣＤ固定フレーム２０５に接触する熱伝導性部材２０６，２０７が設けられている点、基板２１０と下側筐体２０２との間に、下側筐体２０２側に熱が逃げるのを低減するために一定の距離がおかれている点も第１の実施形態と同様である。

本実施形態では、ＬＣＤ固定フレーム２０５として、第１の実施形態と同様に熱伝導性の高い金属が用いられているのに加え、ＬＣＤ２０４の下面に接触する平板部に、ＬＣＤ２０４の下面に沿う方向に延びるようにヒートパイプ２１１が取り付けられている。すなわち、このヒートパイプ２１１によって、ＬＣＤ固定フレーム２０５の、ＬＣＤ２０４の下面に沿う方向の熱伝導性が高められている。その結果、高発熱部品２０８，２０９からＬＣＤ固定フレーム２０５に伝わった熱をＬＣＤ２０４の下面に沿う方向に迅速に分散させて、ＬＣＤ２０４の下面に伝わる熱の、面内での均一性を高め、ＬＣＤ２０４内に温度差が生じることによって発生する熱的影響を低減することができる。

また、本実施形態では、ＬＣＤ２０４上にタッチパネルは設けられていないが、ＬＣＤ２０４のディスプレーパネルは、第１の実施形態と同様にガラス製であり、ディスプレーパネルに伝達された熱は輻射によって効率的に機器外に放出される。この際、タッチパネルが無いことによって、ＬＣＤ２０４のディスプレーパネルは直接外部に面することになり、より効率的な放熱が可能である。一方、図示していないが、ＬＣＤ２０４のディスプレーパネル上には、それに接触して保護パネルを設けてもよい。この場合、この保護パネルもガラス製とすることによって、保護パネルに伝達された熱も輻射によって効率的に機器外に放出させることができ、全体として十分に高い放熱性能が得られる。

以上説明した本実施形態の構成でも、高発熱部品２０８，２０９によって発生した熱は、熱伝導性部材２０６，２０７によって効率的にＬＣＤ固定フレーム２０５に伝達され、ＬＣＤ固定フレーム２０５の部分で、ＬＣＤ２０４の下面に沿う方向に分散されてＬＣＤ２０４の下面にほぼ均等に伝達され、ＬＣＤ２０４のディスプレーパネルから機器外に放出される。この際、熱は、その発生源である高発熱部品２０８，２０９から上方へと伝達されるために効率的な熱伝達が可能であり、機器上面の広範囲を占めるＬＣＤ２０４のディスプレーパネルから放熱することによって、効率的な放熱が可能であり、全体として、機器内で発生した熱を効率的に機器外に逃がすことができる。また、本実施形態の構成では、タッチパネルが設けられていないので、ユーザーは、本実施形態の構成における放熱部となるＬＣＤ２０４のディスプレーパネルには全く触れる必要がなく、また、ユーザーが触れたり、机などと接触した状態に保たれたりする可能性のある筐体については、第１の実施形態と同様に、加熱するのを低減することができるので、ユーザーの低温やけどなどの問題、あるいは機器と机などとの間で熱がこもって高温になるといった問題の発生も抑制することができる。

本発明の第１の実施形態の携帯型電子機器を示す外観斜視図である。図１（ａ）の携帯型電子機器の断面図である。図１（ａ）の携帯型電子機器の分解斜視図である。本発明の第２の実施形態の携帯型電子機器の分解斜視図である図２の携帯型電子機器の断面図である。

符号の説明

１，２０１上側筐体
２，２０２下側筐体
３タッチパネル
４，２０４ＬＣＤ
５，２０５ＬＣＤ固定フレーム
６，７，２０６，２０７熱伝導性部材
８，９，２０８，２０９高発熱部品
１０，２１０基板
２１１ヒートパイプ

Claims

ディスプレーパネルと、
前記ディスプレーパネルを露出させる開口が形成された筐体と、
該筐体内に配置され、動作に際して発熱する高発熱部品と、
前記高発熱部品の発生した熱を前記ディスプレーパネルに伝達する熱伝達手段とを有する電子機器。
前記ディスプレーパネルはガラス製である、請求項１に記載の電子機器。
前記ディスプレーパネルを備える表示装置の、前記ディスプレーパネルと反対側の面に接触して、前記表示装置を前記筐体に固定する表示装置固定フレームを有し、
前記高発熱部品は、前記表示装置固定フレームの、前記表示装置に接触する面の裏側の面に面して実装されており、
前記熱伝達手段は前記表示装置固定フレームを含む、請求項１または２に記載の電子機器。
前記熱伝達手段は、前記高発熱部品と前記表示装置固定フレームとの間に両者に接触して配置された熱伝導性部材をさらに含む、請求項３に記載の電子機器。
前記高発熱部品が実装された基板が、前記表示装置固定フレームに取り付けられ、前記筐体から離れて配置されている、請求項３または４に記載の電子機器。
前記表示装置固定フレームは、前記表示装置の前記ディスプレーパネルと反対側の面の全面に接触する平板部を有している、請求項３から５のいずれか１項に記載の電子機器。
前記熱伝達手段は、前記表示装置固定フレームに取り付けられ、前記表示装置固定フレームの、前記表示装置に接触する面に沿う方向に延びるヒートパイプをさらに含む、請求項３から６のいずれか１項に記載の電子機器。