JP3837236B2 - キーボード一体型情報機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ内部の回路から発生する熱を外部へ放出することができるキーボード一体型情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来のキーボード一体型情報機器（ノート型のコンピュータ等）に組込まれて使用されるキーボード装置のキー３０を示す断面図である。
前記キーボード装置のキー３０は、キートップ３１、支持部材３８、ベース基板３９、付勢部材８および押圧部材９が組み合わされ、前記組み合わせによるキー３０が複数配列されて形成されている。
【０００３】
前記キートップ３１には、裏面にキートップ３１を支持する支持部材３８が設けられている。この支持部材３８は、２つの支持部３５ａ，３５ｂが組み合わされてパンタグラフ状に形成されている。
また支持部３５ａ，３５ｂの上側の先端には側方へ円柱状の突起３６ａ，３６ｂが形成され、前記突起３６ａは前記キートップ３１の裏面に形成された支持部３２ａと回動可能に連結され、前記突起３６ｂは前記キートップ３１の裏面に形成された支持部３２ｂにスライド可能に掛止されている。
【０００４】
また支持部３５ａ，３５ｂの下側の先端には側方へ円柱状の突起３７ａ，３７ｂが形成され、前記突起３７ａは前記ベース基板３９上に形成された支持部３３ａと回動可能に連結され、前記突起３７ｂは前記ベース基板３９上に形成された支持部３３ｂにスライド可能に掛止されている。
【０００５】
前記キートップ３１の裏面中央には半円状の押圧部材９が一体に形成され、且つ前記ベース基板３９上の前記押圧部材９が対向する位置に付勢部材８が設けられている。前記付勢部材８はゴムなどの弾性体で形成されて、前記押圧部材９を常に上方へ付勢しており、手でキートップ３１が押し下げられ、そして手が離れたときには前記付勢部材８の付勢力により上方へ押し戻されるようになっている。
【０００６】
また図示していないが、ベース基板３９には、フィルム状のスイッチ素子が配設され、キートップ３１が押し下げられると付勢部材８が変形し、付勢部材８内に形成された突起（図示せず）がスイッチ素子を押圧し、各キー３０毎に決められている信号がホストコンピュータ側に送られて処理される。
【０００７】
上記のようにして形成されたキー３０を用いたキーボード装置は、例えばノートタイプのコンピュータに装着されて使用されるが、近年のノートタイプのコンピュータ等にあっては、処理能力の向上に伴い、コンピュータ本体に内蔵されたＣＰＵ等をはじめとする電子部品の熱源Ｑからの発熱量が増大する傾向にある。
【０００８】
そこで、上記のような熱源Ｑからの発熱を抑えるため、（イ）コンピュータ本体に放熱用のファンを内蔵して熱風を外部へ排気するという強制的に空冷する方法、（ロ）ヒートパイプなどの熱伝導体により熱源Ｑからコンピュータ本体の筐体に熱を伝達し、筐体から自然放熱させる方法、（ハ）上記（イ）と（ロ）を併用する方法、等が採用されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のキーボード装置を用いた放熱構造では、以下に示す問題があった。
すなわち、強制的に空冷する上記（イ）の方法においては、ノートタイプのような携帯用コンピュータの分野では屋外等の外部から電源を確保できない場所で使用する場合電源として搭載するバッテリの持続時間がコンピュータの性能にとって重要となり、放熱用ファンを用いるとファンを駆動するために余計な電力を消費してしまうため、バッテリの持続時間が低下してしまう。またコンピュータ本体の筐体内に放熱用ファンを内蔵するとそのためのスペースが必要となり、コンピュータ本体を小型化するには適さなくなると共に、放熱用ファンの駆動音が発生して操作者に不快感を与えるなどの問題があった。
【００１０】
また自然放熱を利用した上記（ロ）の方法においては、コンピュータ本体の筐体から自然放熱させることから、例えばコンピュータ本体を木製の机等の熱伝導率の低い物体の上に置くと放熱効果が低減し、十分に放熱することができないという問題があった。
その他の放熱構造としては、コンピュータ本体や蓋の筐体に給気孔、排気孔を設け、これらの筐体内に外気を導入することによって内部を冷却するという方法も提案されている。しなしながら、この場合も給気孔や排気孔は限られた大きさであり、十分な放熱効果が得られるとは言い難かった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、余計な電力を消費することなく、簡単な構成で信頼性が高く且つ高効率な放熱を行なうことができるキーボード装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、情報機器本体に設けられ、複数個配列されたキートップと、前記キートップを上下動可能に支持する支持部材と、前記キートップを上方へ付勢する付勢部材と、キートップにより操作されるスイッチ素子と、その表面側に前記支持部材とスイッチ素子とが取り付けられたベース基板と、前記ベース基板の表面側に設けられて前記情報機器本体の内部に設けられた熱源から発せられた熱を導く熱伝達部材と、を有するキーボード一体型情報機器において、
前記ベース基板には、板厚方向に貫通する挿通口が形成され、前記熱伝達部材には前記熱源方向へ折り曲げられた底部が形成されており、前記底部が前記挿通口を介して前記熱源に接触していることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合、熱伝達部材として例えばベース基板に熱伝導性の良好な薄板を積層し、前記薄板と熱源とを接触させて熱源からの熱をベース基板の表面側へ伝え、さらに熱伝達部材の放熱部に山型の突起をキートップ方向へ突設する。これにより熱源からの熱の対流が発生して上昇し、キーとキーとの間の間隙から熱風が外部へ放出されることにより、機器本体が冷却される。またキートップを押し下げた場合にもキートップとベース基板との間に生じた圧力により熱が上昇して外部へ放出されることにより、機器本体が冷却される。
【００１５】
さらには熱源から生じて上昇した熱が貫通孔を通って外部へ放出される。またキートップの裏面に形成されている凹部に保持されている熱も貫通孔を通って外部へと放出される。さらにキートップを押し下げた場合には、キートップとベース基板との間に生じた圧力により熱が外部へ逃げようとするがこの場合も貫通孔を通って外部へ放出される。このようにして機器本体が冷却される。
また前記熱伝達部材には前記キートップ方向へ突出する突起が形成されており、前記キートップには前記突起に対向する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
上記手段によれば、熱伝達部材を有し、且つ前記と同様な突起と貫通孔の両方を形成することにより、さらに熱を効率良く外部へ放出することができるようになる。よって熱源からの発熱量が大きい場合には効果的であり、冷却効果を高めることができる。
上記手段として山型の突起を設けた場合、前記突起が前記貫通孔と対向する位置にあることにより、熱をより効率的に外部へ放出することができる。
【００１７】
また本発明は、前記熱伝達部材が、金属製のベース基板であり、このベース基板に一体に形成された脚部が前記熱源に接触していることが好ましい。
上記手段によれば、金属製のベース基板を放熱手段として形成し、このベース基板を熱源に接触させることにより、熱源からの熱をベース基板の表面側に導くことができる。
さらに、前記ベース基板には、上面から見たときにコ字状の切り込み部が形成されていることを特徴とするものである。
また、前記熱伝達部材又はベース基板に、冷却用ヒートパイプが設けられていることが好ましい。
上記手段により、熱源で発生した熱を均一に拡散することができ、一部分が高熱になり周辺の回路などに不具合を生じさせることがなくなるとともに放熱機能も持たせることができる。
【００１８】
以上のようにして形成されたキーボード一体型情報機器は、シンプルな構成で熱源からの熱を効率良く外部へ排出することができる。よって機器本体特に携帯型コンピュータの処理能力の向上に伴って発生する発熱量の増大に対しても、電力を用いた冷却方法ではないためバッテリ駆動させた場合でも駆動時間を短縮させることがない。
また木製の机などの熱伝導率の低い場所に置いた場合でも放熱効果が低減することはない。
さらに、機器本体の薄型化に伴うキーボード一体型情報機器の薄型化および処理能力向上に伴う発熱量の増大によりキートップ自体が熱を持ち、操作者に不快感を与えるといったことが防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキーボード一体型情報機器を図面を参照して説明する。
図１は本発明のキーボード一体型情報機器におけるキーを示す一部省略断面図、図２は本発明の第２の形態のキーボード一体型情報機器におけるキーを示す一部省略断面図、図３は本発明の第３の形態のキーボード一体型情報機器におけるキーを示す一部省略断面図、図４ないし図８は放熱手段としての冷却用ヒートパイプを示す図である。
【００２０】
図１に示すキー１は、ベース基板３上にキートップ２が設けられている。なお図示していないがキー１に設けられる支持部材３８、付勢部材８、押圧部材９などは図９で示したものと同様に形成することができる。また支持部材３８の取付位置については適宜変更することができる。また図２および図３の他の実施の形態についても同様である。
【００２１】
これによりキートップ２が上下動可能に支持され、キートップ２が指で操作して押し下げられた場合には押圧部材９が付勢部材８を圧縮するが、このとき押圧部材９が付勢部材８の付勢力に抗して押圧される。またキートップ２から指を離した場合には付勢部材８の付勢力によってキートップ２が上方へ押し上げられ、元の状態に復帰する。
【００２２】
図１に示すように本発明のキーボード一体型情報機器は、例えばノートタイプのコンピュータに組込まれて使用されるが、このとき情報機器本体のキーボード装置の下側には熱源Ｑが位置している。この熱源Ｑは、大型のＩＣ、電源回路、各種記録再生機構などである。
【００２３】
図１で示されるキートップ２は、上面部２ａがほぼ平坦な矩形状の部材で形成され、その周囲に下方へ延びるスカート部２ｂが一体に形成されている。またスカート部２ｂは、ベース基板３に対して垂直方向に貫通孔２ｃ，２ｃが形成されている。この場合の貫通孔２ｃ，２ｃの形状は、円形状または矩形状など種々変更することができる。また貫通孔２ｃ，２ｃの形成位置は、キートップ２の前記スカート部よりも内側の上面部２ａであってもよい。
【００２４】
ベース基板３の表面側には、放熱手段として熱伝導性のよい熱伝達部材４が設けられている。この熱伝達部材４は、１〜２ｍｍ程度の厚さで且つ熱伝導率のよいアルミ材、銅材、金属板にアルミ箔を形成したものなど適宜選択することができる。
【００２５】
図１に示すように、ベース基板３には挿通口３ａ，３ａが形成され、この挿通口３ａ，３ａ内に、前記熱伝達部材４が溝状に折り曲げられ、前記挿通口３ａ，３ａに嵌め込まれている。この溝状の底部５，５と熱源Ｑとが接触するように形成されている。また熱伝達部材４は、キートップ２に形成された貫通孔２ｃ，２ｃに対向する位置に断面が山型の突起３ｂ，３ｂが突設されている。
【００２６】
前記熱伝達部材４としては、上記の他にグラファイトシートやヒートパイプを使用してもよい。このような部材としては、例えば図４ないし図８で示されるものを使用することができる。
図４は、冷却用ヒートパイプＨの第１の実施の形態であり、冷却液を内蔵した一本のパイプ５０ａを並列にし、両端に空洞の筒部５１を一体に設け、各パイプ５０ａと筒部５１とが貫通構造となっている。
図５は、冷却用ヒートパイプＨの第２の実施の形態であり、冷却液を内蔵した一本のパイプ５０ｂをジグザグ状に蛇行させたものである。
図６は、冷却用ヒートパイプＨの第３の実施の形態であり、冷却液を内蔵したパイプ５０ｃを櫛形に形成したものである。
図７は、冷却用ヒートパイプＨの第４の実施の形態であり、図４ないし図６に示すパイプ５０（５０ａ〜５０ｃ）の上下部に平板５２を固定したものである。なおこの平板５２は、上下部のいずれか一方に設けてもよい。
図８は、熱伝達部材４に冷却用ヒートパイプＨを一体に形成したもので、熱伝達部材４にパイプ５３の空洞が引き抜き加工や空洞に高圧を加えて空洞を広げる等により一体に形成されたものである。
【００２７】
図１に示すベース基板３は、金属基板、ガラスエポキシ基板などで形成することができる。またベース基板３の表面側には、それぞれのキーに対向するようにスイッチ素子がパターン形成されたフィルム状のスイッチが設けられている。この場合、付勢部材８の変形によりスイッチ素子のスイッチをオンにしなければならないため、熱伝達部材４には付勢部材８が挿通可能な孔などが形成される。
上記のように形成することにより、キートップ２を押し下げたときに付勢部材８が押圧されて縮み、付勢部材８内に形成された突起（図示せず）がスイッチ素子を押圧することでスイッチがオンになり、それぞれのキーが有する固有の信号がホスト側に送られて処理される。
【００２８】
上記のように形成されたキーボード一体型情報機器は、熱源Ｑから発生した熱が熱伝達部材４の底部５，５を伝わり、ベース基板３の表面側へ導かれる。またこのとき熱伝達部材４により熱が均一に拡散する。ここでキートップ２を指で押し下げることによりキートップ２と熱伝達部材４との間の圧力が増し、熱が外部へ逃げようとする。このとき突起３ｂ，３ｂにより対流が発生して熱が突起３ｂ，３ｂを伝って上昇し、突起３ｂ，３ｂの上方に位置しているキートップ２の貫通孔２ｃ，２ｃ内を通って外部へ熱が放出される（図１中Ｓ１，Ｓ２）。
またキーを押し下げるという操作を行なっていない場合でも、キートップ２裏面の凹部４１まで上昇して保持された熱は凹部４１に溜まらずに貫通孔２ｃ，２ｃを通って外部へ放出される。
【００２９】
またキー１と隣り合うキーとの間に形成されている隙間４０，４０からも一部の熱を逃がすことができる。したがって、キートップ２に貫通孔２ｃ，２ｃが形成されていない場合であっても、キートップ２の押圧時の移動力により、前記突起３ｂ、３ｂとキートップ２の下面との間から前記隙間４０，４０に向けて熱を排出させることができる。
【００３０】
図２は、本発明の他の形態のキーボード一体型情報機器にかかるキー１０である。このときのキートップ２は、前記したキー１と同様の形状で形成され、貫通孔２ｃ，２ｃも同様な位置に形成されている。
図２に示すように、キー１０はべース基板１３を有し、前記ベース基板１３は、アルミなどの金属板により形成することができる。またベース基板１３には貫通孔２ｃ，２ｃと対向する部分にキートップ２方向へ突出した突起１３ａ，１３ａが形成されている。この突起１３ａ，１３ａはベース基板１３の成形時に圧痕成形等で形成することができる。この形態では、ベース基板１３自体が放熱手段として使用されている。
また前記ベース基板１３は、熱源Ｑ側へ脚部１５，１５が一体に突設され、熱源Ｑと接触する位置まで延びている。
【００３１】
上記のように形成した場合も、図１に示したキー１と同様に、熱源Ｑからの熱がベース基板１３を伝ってベース基板１３の表面に伝えられる。このとき突起１３ａ，１３ａによってキートップ２が指で押し下げられたときにキートップ２とベース基板１３との間で熱の対流が発生し、突起１３ａ，１３ａの部分では熱が上昇し、この上昇した熱がキートップ２の押し下げ力により発生する圧力とともに貫通孔２ｃ，２ｃ内を通って外部へ放出される。
【００３２】
図３は、本発明のさらに他の形態のキーボード一体型情報機器のキー２０を示す。この場合もキートップ２は、前記したキー１と同様の形状で形成され、貫通孔２ｃ，２ｃも同様な位置に形成されている。
図３に示すキー２０は、ベース基板２３が設けられ、前記ベース基板２３はアルミなどの金属板から形成されている。またベース基板２３にはコ字状（上面から見た場合）に切り込み部２４，２４が形成されて切起こされ、山型に起立した突起２３ａ，２３ａが形成されている。また突起２３ａ，２３ａの位置は、キートップ２の貫通孔２ｃ，２ｃの真下に位置している。また熱源Ｑからの熱が伝わり易いように脚部２５，２５を形成し、脚部２５，２５と熱源Ｑとが接触している。
【００３３】
上記のように形成されたキー２０は、上記したキー１，１０と同様に、熱源Ｑからの熱がベース基板２３の脚部２５，２５を伝ってベース基板２３の表面側に伝達される。このときキートップ２を操作して押し下げることによりキートップ２とベース基板２３との間の突起２３ａ，２３ａの部分で対流が起こり、熱を上昇させ、突起２３ａ，２３ａの上方に位置する貫通孔２ｃ，２ｃ内を通って外部へ放出される。
【００３４】
またこのキー２０では、ベース基板２３に突起２３ａ，２３ａを起立させるための切り込み部２４，２４が形成されているためその切り込み部２４，２４からも熱源Ｑからの熱がベース基板２３の表面側に放出させることが可能になる。この熱もまた貫通孔２ｃ，２ｃを通って外部へ放出される。
【００３５】
図１ないし図３に示したキー１，１０，２０を用いたキーボード一体型情報機器により、熱源からの熱をキーボード装置を介して外部へ放出することができ、コンピュータ本体を効率良くに冷却することができる。
【００３６】
本発明のキーボード一体型情報機器は、上記した実施の形態に限られるものではなく、例えば貫通孔の形状をキートップ２の表面の開口部の面積より裏面の開口部の面積を大きくし、貫通孔内に熱を取り込み易いように形成してもよい。またベース基板に冷却用ヒートパイプを埋め込んでもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のキーボード一体型情報機器は、熱源から発生する熱をシンプルな構成で効率的に外部へ放出することができ、コンピュータ本体が高熱になることによって生じる不具合を防止することができる。しかも携帯型コンピュータに使用した場合、処理能力向上に伴う発熱量の増大に対して、冷却用として電力を消費することがないため、バッテリ駆動で使用した場合に駆動時間を短縮させるようなことがない。
また、木製の机などの熱伝導率の低い場所に置いた場合でも、放熱効果を低減させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキーボード一体型情報機器にかかるキーを示す断面図、
【図２】本発明の他の形態のキーボード一体型情報機器にかかるキーを示す断面図、
【図３】本発明のさらに他の形態のキーボード一体型情報機器にかかるキーを示す断面図、
【図４】第１の形態の冷却用ヒートパイプを示す平面図、
【図５】第２の形態の冷却用ヒートパイプを示す平面図、
【図６】第３の形態の冷却用ヒートパイプを示す平面図、
【図７】第４の形態の冷却用ヒートパイプを示す側面図、
【図８】第５の形態の冷却用ヒートパイプを示す斜視図、
【図９】従来のキーボード一体型情報機器にかかるキーを示す断面図、
【符号の説明】
Ｑ 熱源
２ キートップ
２ａ 上面部
２ｂ スカート部
２ｃ 貫通孔
３ ベース基板
３ａ 挿通口
３ｂ 突起
４ 熱伝達部材
５ 底部

Claims (5)

1. 情報機器本体に設けられ、複数個配列されたキートップと、前記キートップを上下動可能に支持する支持部材と、前記キートップを上方へ付勢する付勢部材と、キートップにより操作されるスイッチ素子と、その表面側に前記支持部材とスイッチ素子とが取り付けられたベース基板と、前記ベース基板の表面側に設けられて前記情報機器本体の内部に設けられた熱源から発せられた熱を導く熱伝達部材と、を有するキーボード一体型情報機器において、
   前記ベース基板には、板厚方向に貫通する挿通口が形成され、前記熱伝達部材には前記熱源方向へ折り曲げられた底部が形成されており、前記底部が前記挿通口を介して前記熱源に接触していることを特徴とするキーボード一体型情報機器。
2. 前記熱伝達部材には、前記キートップに向けて突出する突起が形成されており、前記キートップには、前記突起に対向する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のキーボード一体型情報機器。
3. 情報機器本体に設けられ、複数個配列されたキートップと、前記キートップを上下動可能に支持する支持部材と、前記キートップを上方へ付勢する付勢部材と、キートップにより操作されるスイッチ素子と、その表面側に前記支持部材とスイッチ素子とが取り付けられたベース基板と、前記情報機器本体の内部に設けられた熱源と、を有するキーボード一体型情報機器において、
   前記ベース基板が金属製の熱伝達部材であり、このベース基板に一体に形成された脚部が前記熱源に接触していることを特徴とするキーボード一体型情報機器。
4. 前記ベース基板には、前記キートップに向けて突出する突起と、前記突起を起立させるための、上方から見た形状がコの字状の切り込み部が形成されていることを特徴とする請求項３記載のキーボード一体型情報機器。
5. 前記熱伝達部材が、冷却用ヒートパイプであることを特徴とする請求項１または２に記載のキーボード一体型情報機器。

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