JP2010014566A - 電子機器用温度測定装置とそれを搭載した電子機器および光透過窓材 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却対象となる電子機器の構成部材の温度を精度良く測定することのできる電子機器用温度測定装置を提供する。
【解決手段】赤外線温度センサ７と前記赤外線温度センサを保護する光透過窓材２を具える電子機器用温度測定装置１であって、前記光透過窓材として、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなる光透過窓材が用いられている電子機器用温度測定装置。前記光透過窓材の片面または両面に、少なくとも１層の反射防止コーティング層３が形成されている電子機器用温度測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器用温度測定装置の赤外線温度センサ保護用の光透過窓材に関する。

従来、ノート型パーソナルコンピュータ（以下ノートＰＣという）、電子手帳、携帯電話等に代表される携帯用電子機器においては、高性能化や小型化の要求に伴い、内部に電子部品が高密度に収容されるため、電子部品から発生した熱を外部に放熱する構成が必要とされている。

例えば、コンピュータを正常に作動させるためには、コンピュータ内部に収納されている構成部材の温度を十分低く抑える必要がある。特にノートＰＣの場合、小型化、薄型化の進展や、コンピュータとしての機能向上に伴いマイクロプロセッサーその他が発生する熱量は増大している。そして狭い空間に大きい熱が発生するため、放熱機能の一層の向上が求められている。

そして、従来よりノートＰＣ等の携帯用電子機器の放熱方法としては、冷却ファンにより冷却すべき構成部材を冷却する方法が多く採用されている。

一方、冷却ファンから発生する騒音が無視できなくなり、特にノートＰＣの場合、騒音の低減に対する要求が高まっている。また、コンピュータを外出先において長時間使用するケースが増えるに伴い、消費電力の節約に対する要求も高まっている。
これらの理由より、マイクロプロセッサー等、ノートＰＣの構成部材の温度に精度良く対応して、温度が所定以上の温度に達した時に迅速に冷却ファンを作動させ、所定の温度未満になった時に冷却ファンを迅速に停止させる冷却機構が求められている。そして、このためには前記構成部材の温度を精度良く測定できる温度測定装置が必要となる。

温度測定装置の温度センサとしては、小型で非接触式の温度センサである赤外線温度センサが多く用いられている。そして、赤外線温度センサは通常保護用窓材で保護された状態で用いられており、前記保護用窓材として、ＳｉやＧｅ製の光透過窓材が提案されている。（特許文献１）
特開２０００−１７１２９４号公報

しかし、赤外線温度センサを保護する光透過窓材として、従来のＳｉやＧｅ製の光透過窓材を用いた温度測定装置では温度測定の精度が必ずしも十分とは言えなかった。

そこで、本発明は、電子機器の構成部材の温度をより精度良く測定することができる電子機器用温度測定装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上記の課題に鑑み鋭意研究の結果、特定の材料からなる光透過窓材を電子機器用温度測定装置の赤外線温度センサ保護用の窓材として用いることにより、より精度良く測定することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、ノートＰＣ等の携帯用電子機器の構成部材の多くは２０〜１００℃の温度範囲で使用されるため、電子機器用温度測定装置に対しては、特に前記の温度範囲において温度を精度良く測定する必要がある。そして、赤外線温度センサにより温度を精度良く測定するためには、前記温度範囲の構成部材が発生する赤外線、即ち８〜１２μｍの波長の遠赤外線をできるだけ効率良く赤外線温度センサに入射させることが求められる。また、温度測定装置に熱がこもらないように効率よく放熱できるようにすることが求められる。

上記の要求に対して、ＳｉやＧｅ製の光透過窓材は、前記波長の遠赤外線を効率良く入射させるには不十分であるため十分に精度を上げた温度測定ができないことが分かった。これは、ＳｉやＧｅ製の光透過窓材の前記波長の遠赤外線の透過率が十分とは言えず、特に高温における遠赤外線の透過率が高くないためである。
これに対して、赤外線温度センサの光透過窓材として前記波長の遠赤外線の透過率が高く、高温においても十分に高い透過率を維持できる特定の材料からなる光透過窓材を用いることにより、測定精度の高い電子機器用温度測定装置を提供することができることを見出した。
以下、各請求項の発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、
赤外線温度センサと前記赤外線温度センサを保護する光透過窓材を具える電子機器用温度測定装置であって、前記光透過窓材として、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなる光透過窓材が用いられていることを特徴とする電子機器用温度測定装置である。

請求項１に記載のＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれの材料からなる光透過窓材も厚さ１ｍｍにおける８〜１２μｍの波長域の遠赤外線の平均透過率は、常温においていずれも７０％を超えており、極めて高い。さらに、高温においても十分に高い透過率を維持している。また、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳの熱伝導率はいずれも１６Ｗ／ｍＫ以上、ＢａＦ_２は約８Ｗ／ｍＫと高い値を有している。

このため、請求項１に記載の発明においては、前記電子機器の構成部材の温度を精度良く測定することができる電子機器用温度測定装置を提供することができる。

即ち、赤外線温度センサを保護する光透過窓材として、８〜１２μｍの波長域の遠赤外線の透過率が高く、特に高温において前記透過率の低下が小さく、さらに熱伝導率の高いＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなる光透過窓材を用いているため、赤外線温度センサに遠赤外線を効率良く入射させることができと共に、熱伝導による放熱機能が良好であり、温度測定装置に熱がこもることが抑制されるため、前記構成部材の温度を精度良く測定することができる。

なお、前記した材料のうち焼結ＺｎＳは、焼結法を用いて製造されたＺｎＳであり、ＣＶＤ−ＺｎＳは、ＣＶＤ法（化学蒸着法）を用いて製造されたＺｎＳである。また、透明ＺｎＳは、可視光も透過できるように透明化されたＺｎＳであり、前記ＣＶＤ−ＺｎＳにＨＩＰ（熱間等方圧プレス）を行うことにより製造することができる。

前記光透過窓材の大きさや厚さは、使用条件、透過遠赤外線量、伝導熱量、機械的強度等の必要とされる機能に応じて決定されればよく、特に限定されない。

請求項２に記載の発明は、
前記光透過窓材の片面または両面に、少なくとも１層の反射防止コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用温度測定装置である。

請求項２に記載の発明においては、光透過窓材の片面または両面に、少なくとも１層の反射防止コーティング層が形成されているため、遠赤外線の透過率が向上する。その結果、赤外線温度センサの感度が向上し、好ましい電子機器用温度測定装置を提供することができる。

中でも、両面に反射防止コーティング層を形成すると、一層顕著な反射防止効果が得られ、遠赤外線の透過率をより向上させることができる。さらに、反射防止コーティング層を２層以上の複層とすることにより、遠赤外線の透過率をさらに向上させることができる。

反射防止コーティング層の形成方法としては、従来公知のＰＶＤ法（物理蒸着法）、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法等を用いることができる。特に、イオンアシスト、プラズマアシストを併用すると層の膜性能が向上する。また、２層以上の複層の層数については、特に限定されない。

請求項３に記載の発明は、
前記反射防止コーティング層が、金属酸化物層および／または金属弗化物層により形成された１または２以上の層であることを特徴とする請求項２に記載の電子機器用温度測定装置である。

請求項３に記載の発明においては、反射防止コーティング層が、金属酸化物層および／または金属弗化物層により形成された１または２以上の層であるため、光透過窓材との密着性が良く、安定した遠赤外線の透過率を得ることができる。

金属酸化物としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬａＯ_３等が、金属弗化物としては、例えば、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＬａＦ_３、ＣｅＦ_３、ＢａＦ_２等が好ましい。

請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子機器用温度測定装置が搭載されていることを特徴とする電子機器である。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３に記載の発明を電子機器の面から捉えたものである。
赤外線温度センサの測定精度が良好な電子機器用温度測定装置が搭載されているため、ＣＰＵ等、電子機器の構成部材の温度に精度良く対応して、構成部材の温度が所定以上の温度に達した時に迅速に冷却ファンを作動させ、所定の温度未満になった時に冷却ファンを迅速に停止させることができる。

請求項５に記載の発明は、
赤外線温度センサを具える電子機器用温度測定装置に用いられる赤外線温度センサ保護用の光透過窓材であって、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなることを特徴とする光透過窓材である。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３に記載の発明を赤外線温度センサ保護用の光透過窓材の面から捉えたものである。

本発明により、電子機器の構成部材の温度を精度良く測定できる電子機器用温度測定装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態につき、図を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

図１に、本発明の一例であるノートＰＣの断面図の一部を模式的に示す。図１において、温度測定装置１は、光透過窓材２、反射防止コーティング層３、および赤外線温度センサ７を具えており、ハウジング４に取り付けられている。赤外線温度センサ７は、冷却ファン８のスイッチと接続されており、冷却ファン８のオン・オフを司り、ノートＰＣ本体の基板６に取り付けられたＣＰＵ５の温度を制御している。

具体的には、ＣＰＵ５は、その温度に対応した赤外線を発する。そして、その赤外線は、反射防止コーティング層３、光透過窓材２を透過して、赤外線温度センサ７に入射する。赤外線温度センサ７は、入射した赤外線、特に８〜１２μｍの波長の遠赤外線を検知し、ＣＰＵ５の温度が所定の温度以上になっていると感知したとき、冷却ファン８を作動させる。そして、冷却ファン８の作動により、高温になったＣＰＵ５が冷却される。
なお、この際、光透過窓材２は良好な熱伝導性を有しているため、ＣＰＵ５からの熱が光透過窓材２により適度に放熱されて、赤外線温度センサ７に対する熱の影響が抑制される。

以下に、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。
（実施例）
市販のＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、ＢａＦ_２、および反射防止コーティング済のＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ（全て住友電気工業社製）を用い、各々を所定の寸法に加工して光透過窓材２とした。

ＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、ＢａＦ_２を用いた光透過窓材２の波長８〜１２μｍにおける遠赤外線の透過率を測定したところ（１ｍｍ厚み）、順に、常温では、７２％、７３％、７２％、７９％であり、いずれの材料の場合でも極めて高い透過率であった。また、２００℃では、６８％、７０％、６８％、７１％の透過率であり、十分に高い透過率を維持していた。
なお、上記各材料の常温での熱伝導率は、順に、１６．７Ｗ／ｍＫ、２０．９Ｗ／ｍＫ、１６．０Ｗ／ｍＫ、８．４Ｗ／ｍＫであり、良好な熱伝導率を有していた。

また、反射防止コーティング済のＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳを用いた光透過窓材２の波長８〜１２μｍにおける遠赤外線の透過率を測定したところ（１ｍｍ厚み）、順に、常温では、８５％、８７％、８５％であり、いずれの材料の場合でも、反射防止コーティング処理前よりも高い透過率を示し、極めて高い透過率であった。また、２００℃では、８０％、８２％、８０％の透過率であり、十分に高い透過率を維持していた。

このように、上記各材料は、反射防止コーティング処理の有無にかかわらず、常温では、極めて高い透過率を示し、高温状態でも、透過率が殆ど低下することがなく、十分に高い透過率を示している。

（比較例）
比較のために、市販のＳｉおよび反射防止コーティング済Ｓｉ（住友電気工業社製）を用い、実施例の場合と同様に所定の寸法に加工して光透過窓材２とした。
Ｓｉを用いた光透過窓材２の波長８〜１２μｍにおける遠赤外線の透過率を測定したところ（１ｍｍ厚み）、常温では３２％、２００℃では２０％であった。また、反射防止コーティング済Ｓｉを用いた光透過窓材２の波長８〜１２μｍにおける遠赤外線の透過率を測定したところ（１ｍｍ厚み）、常温では５０％、２００℃では３２％であった。

このように、Ｓｉの場合には、反射防止コーティング処理の有無にかかわらず、常温でも、実施例の場合よりも低い透過率を示し、高温状態では、その透過率が大きく低下している。

（赤外線温度センサ感度の比較）
上記実施例および比較例の各光透過窓材２を組み込んで温度測定装置１を作製した。
実施例で作製された温度測定装置において、常温、２００℃のいずれの温度においても極めて高い感度を示したのは、反射防止コーティング済のＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳを用いた温度測定装置であった。また、ＣＶＤ−ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、ＢａＦ_２を用いた温度測定装置でも、反射防止コーティング済Ｓｉを用いた温度測定装置よりも十分高い感度を示した。

本発明の一例に係るノートＰＣの一部を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 温度測定装置
２ 光透過窓材
３ 反射防止コーティング層
４ ハウジング
５ ＣＰＵ
６ 基板
７ 赤外線温度センサ
８ 冷却ファン

Claims (5)

1. 赤外線温度センサと前記赤外線温度センサを保護する光透過窓材を具える電子機器用温度測定装置であって、前記光透過窓材として、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなる光透過窓材が用いられていることを特徴とする電子機器用温度測定装置。
2. 前記光透過窓材の片面または両面に、少なくとも１層の反射防止コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器用温度測定装置。
3. 前記反射防止コーティング層が、金属酸化物層および／または金属弗化物層により形成された１または２以上の層であることを特徴とする請求項２に記載の電子機器用温度測定装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子機器用温度測定装置が搭載されていることを特徴とする電子機器。
5. 赤外線温度センサを具える電子機器用温度測定装置に用いられる赤外線温度センサ保護用の光透過窓材であって、ＣＶＤ−ＺｎＳ、焼結ＺｎＳ、透明ＺｎＳ、ＢａＦ_２のいずれかよりなることを特徴とする光透過窓材。

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