JP2006114035A - ポータブルコンピュータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の優れたポータブルコンピュータシステムを提供する。
【解決手段】ポータブルコンピュータ１０のシャシ１２内にあり、速度範囲内で動作するプロセッサと、シャシ１２に脱着可能に接続し、シャシ１２内に突出し、プロセッサと熱的に結合する外付け冷却モジュール３０を備える。プロセッサは冷却モジュール３０が熱的に結合しているときには第１の速度で動作し、熱的に結合していないときには第２の速度で動作する。
【選択図】図３

Description

本発明はポータブルコンピュータシステムに関するものである。

ポータブルコンピュータは小型軽量コンピューティング装置であり、様々なポータブル電子装置、たとえば、ノート型コンピュータ、個人情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、及びラップトップコンピュータを含む。ポータブルコンピュータの設計及び動作に関する１つの問題は、電子機器、たとえばプロセッサ、ＰＣカード、及びインバータ基板が発する熱負荷の管理である。この問題は、ポータブルコンピュータのパフォーマンス向上に起因する熱負荷の増大に伴って重要となる。

熱負荷は多くの場合、ポータブルコンピュータに内蔵される冷却システムによって管理される。熱負荷が増大するにつれて、必要な冷却システムのサイズ、重量、及び複雑性も増大する。こういったサイズ及び重量の増大は、ポータブルコンピュータの小型化、可搬性と適合しない。つまり、小型化、可搬性を困難にする。

したがって、システムの可搬性を損なうことなく電子構成要素のパフォーマンスを向上させるポータブルコンピュータ用の冷却システムが必要である。

この必要性は、ポータブルコンピュータシステムシャシ内にプロセッサを備えるポータブルコンピュータシステムによって大部分解決する。プロセッサは、速度範囲内で動作するように構成される。ポータブルコンピュータシステムは、シャシに着脱可能に接続される外付け冷却モジュールをさらに備える。外付け冷却モジュールは、ポータブルコンピュータシステムシャシ内に延出し、プロセッサに熱的に結合する。

本発明の例示的な実施形態の詳細な説明のために、これより添付図面を参照する。

特定の用語は以下の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、特定のシステム構成要素を参照に使用される。当業者が理解するように、コンピュータ企業は構成要素を異なる名称で呼ぶ場合がある。本明細書においては、名称は異なるが機能は同じである構成要素を区別する意図はない。以下の記載及び特許請求の範囲において、用語「含む」及び「備える」は非限定的に使用され、したがって「〜を含むが、それ（ら）に限定されない」を意味するものと解釈されるべきである。また、用語「熱的に結合」は、間接的な熱的接続又は直接的な熱的接続のいずれかを意味することを意図する。したがって、第１の装置が第２の装置に熱的に結合する場合、その熱的接続は直接的な熱的接続、又は他の装置及び接続を介しての間接的な熱的接続であると考えることができる。

これより図１を参照すると、ポータブルコンピュータシステム１０はシャシ１２及び表示パネル１４を備える。ヒンジ１６が表示パネル１４をシャシ１２に回動可能に接続する。シャシ１２は、プロセッサ２０が実装されたプリント配線基板１８を収容する。シャシ１２は、キーボード２２も支持する。ヒートシンク２１がプロセッサ２０に熱的に結合され、ねじ穴２３を備える。ヒートシンク２１は、シャシ１２内の他の発熱構成要素、たとえばＰＣボード及びインバータカードにも熱的に結合することができる。シャシ１２の底面２４は、ヒートシンク２１と実質的に位置合わせされた開口部２６、つまりヒートシンク２１と向かい合う箇所に開口部２６を備える。着脱可能なドア２８が開口部２６を覆う。

これより図２を参照すると、冷却モジュール３０はヒートシンク３２、ファン３４、及び電源３６を備える。冷却モジュール３０は、ねじ４０及び位置合わせタブ４２を有する取り付け機構３８も備える。ピン、ラッチ、及びボルト等、他の種類の取り付け機構を冷却モジュール３０に使用しても良い。電源３６は、外部電源への接続、ポータブルコンピュータシステムの電源、バッテリ、及び／又は別の電源への接続を含むことができる。電源３６は、ヒートシンク３２上の空気を移動させるように配置されたファン３４に給電する。

ポータブルコンピュータシステム１０と外付け冷却モジュール３０との間の関係を図３に示す。ドア２８（図１に図示する）を取り外して開口部２６を開き、シャシ１２内のヒートシンク２１に手が届くようにする。つまり、ドア２８を開くことで開口部２６を介してヒートシンク２１にアクセス可能とする。ねじ４０をねじ穴２３に取り付ける。位置合わせタブ４２がシャシ１２の底面２４のスロット４４に係合する。タブ４２及びスロット４４により、シャシ１２に対する冷却モジュール３０の角度の向きを固定する。シャシ１２に対する冷却モジュール３０の位置合わせは、ピン等の他の位置合わせ機構を用いて実現することも可能であり、又は位置合わせ機構を何等備えなくてもよい。

ねじ４０とねじ穴２３との係合により、冷却モジュール３０がシャシ１２と密接に係合するように引っ張られ、ヒートシンク３２がヒートシンク２１及びプロセッサ２０と熱的に結合する。つまり、ねじ４０とねじ穴２３との係合によって、冷却モジュール３０とシャシ１２とが連結し、ヒートシンク３２とヒートシンク２１とが当接し、ヒートシンク３２とヒートシンク２１との間で熱伝導性を良くする。組成材料に応じて、ねじ４０をプロセッサ２０からヒートシンク３２に熱を伝えるヒートパイプとして使用することができる。ボルト、クリップ、フック、及び他の固定システムを含め、他の取り付け、固定機構を使用して冷却モジュール３０をシャシ１２に取り付けることも可能である。

これより図４を参照して、ポータブルコンピュータシステム１０に取り付けられた冷却モジュール３０を示す。ヒートシンク３２はシャシ１２中に突出し、ヒートシンク２１及びプロセッサ２０と熱的に結合する。プロセッサ２０は動作時に発熱し、その熱の一部はまずヒートシンク２１に伝えられる。ヒートシンク２１は、他の発熱電気構成要素、たとえばＰＣボード及びインバータカードに熱的に結合してもよい。ヒートシンク２１からの熱は、主にねじ４０及びヒートシンク３２に伝えられる。ヒートシンク３２とヒートシンク２１との境界面もまた、熱の一部を伝える。ファン３４（図３参照）がヒートシンク３２上の空気を移動させて、熱を外部へ放散する。つまり、ヒートシンク３２をファン３４によって冷却し、ヒートシンク３２を伝わってきた熱を外部へ放散する。冷却モジュール３０は、モジュールを平坦面上に支持し、ポータブルコンピュータシステム１０に安定した支持を与える脚部（複数可）４８を備えてもよい。

プロセッサ２０は、好ましくは、少なくとも２つの別個の動作速度を有する多速度プロセッサである。プロセッサの動作速度が増大すると、プロセッサで発生する熱も増大する。特定の実施形態では、プロセッサ２０は、外付け冷却モジュール３０が取り付けられていないときには減速して動作するように構成することができる。外付け冷却モジュール３０がない場合、プロセッサ２０の動作速度を、発生する熱に対してポータブルシステムの内部冷却システムで適宜対処することができるレベルに制限することができる。外付け冷却モジュール３０が取り付けられると、プロセッサ２０の動作速度を上げることができる。外付け冷却モジュール３０からの冷却能力の追加により、より高速の処理によって発生する熱を放散する。

外付け冷却モジュールを取り付け、動作速度を増大させることができるプロセッサを提供することにより、ポータブルコンピュータシステムの内部冷却システムを小型にすることができる。ポータブルコンピュータシステムは大半の用途では低動作速度で動作し、処理集約的なタスクを行うときにのみ、つまり高動作速度が必要なときにのみ外付け冷却モジュールを取り付けて動作させる。サーマルソリューションは、内部冷却システムのサイズ及び性能を小さくすることができるため、ポータブル装置をより小さくすることにも役立てることができる。外付け冷却モジュールはまた、高動作速度が必要なときにアドオンの熱対処能力を利用することができるため、デスクトップ型プロセッサをポータブルシステムに使用できる。

これより図５を参照すると、ポータブルコンピュータシステム５０は、シャシ５４に接続された外付け冷却モジュール５２を備える。シャシ５４はプロセッサ５６を収容し、内部ヒートシンク６０、内部ヒートパイプ６２、及び内部ファン６４で構成された内部冷却システム５８を備える。外付け冷却モジュール５２は、外部ヒートシンク６６、外部ヒートパイプ６８、外部ファン７０、及びねじ７２を備える。外付け冷却モジュール５２が取り付けられている場合、外部ヒートシンク６６は内部ヒートシンク６０内に移動してねじ７２により内部ヒートシンク６０に接した状態に保たれる。プロセッサ５６が発する熱はヒートシンク６０、６６に伝えられ、その後ヒートパイプ６２、６８を通る。ファン６４、７０がヒートパイプ６１、６８を介して空気を移動させ、空気の流れる方向を示す矢印６５、７１で表すように熱を周囲環境に放散する。

これより図６を参照して、ポータブルコンピュータシステム８２のシャシ８１に取り付けられた冷却モジュール８０を示す。冷却モジュールのヒートシンク８４がシャシ８１中に突出し、プロセッサ８６と直接、熱的に結合する。プロセッサ８６が動作すると、熱はヒートシンク８４に直接伝えられ、対流又は他の伝熱手段を介して大気中に放散する。冷却モジュール８０は、ラッチ、又はヒートシンク８４をプロセッサ８６と熱的に接触した状態に保つ他の機構により、シャシ８１に取り付けられる。

これより図７を参照して、ポータブルコンピュータシステム９４のシャシ９２に取り付けられた冷却モジュール９０を示す。冷却モジュールのヒートシンク９６はプロセッサ９８に熱的に結合する。冷却モジュールのヒートシンク９６は、放熱フィン１００を備える。フィン１００は、モジュールを平坦面上に支持する形状を有し、ポータブルコンピュータシステム９４を安定して支持する。

上記記載は、本発明の原理及び各種実施形態の例示を意図する。上記開示を完全に理解すれば、多くの変形及び変更を当業者が行うことができることは明らかである。たとえば、他のタイプのポータブル電子装置に外付け冷却モジュールを装備してパフォーマンスを向上させることができる。添付の特許請求の範囲は係る変形及び変更をすべて包含するものとして解釈されることを意図する。

本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステムの部分断面側面図を示す。 本発明の実施形態による外付け冷却モジュールの等角図を示す。 本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステム及び外付け冷却モジュールの等角図を示す。 本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステムに取り付けられた外付け冷却モジュールの部分断面図を示す。 本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステムに取り付けられた外付け冷却モジュールの部分断面図を示す。 本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステムに取り付けられた外付け冷却モジュールの部分断面図を示す。 本発明の実施形態によるポータブルコンピュータシステムに取り付けられた外付け冷却モジュールの部分断面図を示す。

符号の説明

１０、５０、８２、９４ ポータブルコンピュータシステム
１２、５４、８１、９２ シャシ
２０、５６、８６、９８ プロセッサ
２１、３２、８４ ヒートシンク
３０、５２ 外付け冷却モジュール
３４ ファン
６４ 内部ファン
７０ 外部ファン
８０、９０ 冷却モジュール
１００ フィン

Claims (10)

1. ポータブルコンピュータシステムにおいて、
   ポータブルコンピュータシステムシャシ内にあり、ある速度範囲内で動作するように構成されるプロセッサと、
   前記シャシに着脱可能に接続し、前記ポータブルコンピュータシステムシャシ中に突出し、前記プロセッサと熱的に結合する外付け冷却モジュールと、を備えることを特徴とするポータブルコンピュータシステム。
2. 前記プロセッサの速度は該プロセッサの温度によって決まることを特徴とする請求項１に記載のポータブルコンピュータシステム。
3. 前記プロセッサは、前記外付け冷却モジュールが熱的に結合しているときには第１の速度で動作し、前記外付け冷却モジュールが熱的に結合していないときには第２の速度で動作することを特徴とする請求項２に記載のポータブルコンピュータシステム。
4. 前記第１の速度は前記第２の速度よりも速いことを特徴とする請求項３に記載のポータブルコンピュータシステム。
5. 前記外付け冷却モジュールは、
   ヒートシンクと、
   該ヒートシンクから前記シャシ中に延出し、前記ヒートシンク及び前記プロセッサに熱的に結合する伝熱体と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブルコンピュータシステム。
6. 前記ヒートシンクは複数のフィンを備えることを特徴とする請求項５に記載のポータブルコンピュータシステム。
7. 前記外付け冷却モジュールは、ヒートシンク上の空気を移動させるファンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブルコンピュータシステム。
8. 前記シャシ内に配置され、前記プロセッサと熱的に結合する内部冷却モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブルコンピュータシステム。
9. 前記内部冷却モジュールは前記プロセッサと熱的に結合する第１のヒートシンクを備えることを特徴とする請求項８に記載のポータブルコンピュータシステム。
10. 前記外付け冷却モジュールは、
    ヒートシンクと、
    該ヒートシンクから前記シャシ内に延出し、前記ヒートシンク及び前記内部冷却モジュールのヒートシンクに熱的に結合する伝熱体と、をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のポータブルコンピュータシステム。

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