JP3966377B2 - モバイル型パソコンの放熱・冷却方法、および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モバイル型のパソコン、即ちラップトップ型やノートブック型で小型・軽量・薄型のパソコンにおける、放熱・冷却方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、モバイル型パソコンの普及には目を見張るものがある。これは、液晶表示等のディスプレイやＩＣチップ等の電子部品の小型・高集積化、ワイヤレスの接続機能等の技術進歩に伴って、携帯に支障とならぬ小型・軽量化が図られると共に、デスクトップ型のものに劣らぬ高機能・高速化が図られたことによる。その結果モバイル型パソコンは、どこにいても情報の入・出力を行える利便性を有することになり、ビジネス社会では携帯電話と並んで必需品となりつつある。
【０００３】
ところで、ＣＰＵやメモリーその他のデバイスとして、コンピューターに内蔵されたＩＣチップ等の電子部品は、それ自体が発熱する性質を有している。放熱・冷却が十分に行われず熱が飽和状態になった場合は、電子部品の動作が緩慢になって、回路がＢＵＳＹ状態となったり、重大な故障の原因となったりする。
【０００４】
そのため、放熱・冷却手段として小型冷却器を電子部品に近接して設けるものが出現したが、冷却効果は大きいものの、設置スペースを取り過ぎるし、高価になると共に、予想以上に電力を消費するので、特殊な用途以外では用い難い。
【０００５】
また、近時は放熱板を具備した電子部品が汎用的に用いられ、電子部品から熱を放出するようになっている。しかしその熱がパソコン内に籠もらぬようにする必要があり、例えばデスクトップ型パソコンでは、放熱・冷却手段として冷却ファン等が内装されているものが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時のモバイル型パソコンは上記の如く高機能・高速化と小型・軽量・薄型化が図られている。パソコンを使用することで、ＩＣチップ等の電子部品に通電される回数が多くなり、従来にも増して発熱し易い状態になっているが、それに対応した十分な放熱・冷却手段が講じられているか、というとそうではない。
【０００７】
即ち、デスクトップ型パソコンの場合なら、本体ケース内に余裕をもって電子部品を設置できると共に、放熱・冷却手段のための十分なスペースを確保し易いから、放熱空間を大きく取ることが可能で、しかも大型の冷却ファンを内装することができる。
【０００８】
ところが、小型化し薄型化された近時のモバイル型パソコンでは、仮に冷却ファンその他の放熱・冷却手段が小型・薄型化できたとしても（例えば特開２０００−１３７５４７，特開２００１−１４２５７３参照）、実際にそれを含めて製品化する上では、パソコン内にそれを内装して機能を十分に発揮させられるスペースを確保することが困難である。
【０００９】
また冷却ファンを内装できたとしても、それによる流風がパソコン内の全体に及ばず局所的になってしまい、十分な熱交換が行われず、パソコン内で熱が飽和状態になり易い。そのため、上記のように電子部品のレスポンスが遅延したり、頻繁に作動させる場合はクーリングに伴う待ち時間を余儀なくされたり、さらに重大を故障を生じたりする。
【００１０】
モバイル型パソコンは、上記の如くどこへでも携帯できて情報の入・出力を行えるという利便性を有する反面、電子部品からの放熱によりパソコンとしての機能の制約を受けざるを得ず、各メーカーともモバイル型パソコンの放熱・冷却手段に苦慮しているのが現状である。
【００１１】
本発明は、モバイル型パソコンとして小型・軽量・薄型化を図れることは勿論のこと、従来のこの種のものと異なり、ＩＣ等の電子部品からの発熱を十分に放熱・冷却できて、高機能・高速化がそのまま維持できるような、モバイル型パソコンの放熱・冷却方法および装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
Ａ 本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却方法は、
コンピュータ部２の上部にキーボード部３を有するモバイル型パソコンにおいて、
キータッチの際に、コンピュータ上板５上方で水平浮遊状のキーボード下板６が、水平状を保ちながら下降することで、コンピュータ上板５上方の空所８から熱気を外部へ流出させ
非タッチ時にキーボード下板６が水平状を保ちながら元の位置へ上昇することで、上記空所８内へ外気を流入させることにより、
モバイル型パソコン内を、キー操作を繰り返す度に放熱・冷却させるようにしたものである。
【００１３】
Ｂ 本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却装置は、
筐体１内の下段にコンピュータ部２、上段にキーボード部３を有し、かつ後部にディスプレイ部を開・閉可能に設けたモバイル型パソコンにおいて、
上記キーボード部３のキーボード下板６を、コンピュータ上板５上方の空所８内で、水平浮遊状を維持可能な浮遊支承手段７にて支承させると共に、
筐体１に上記空所８から外部へ通じる吸・排気孔９を形成し、
かつキー１０のストロークを、上記キーボード下板６がコンピュータ上板５へ近接状に下降可能に設けることにより、
キータッチ時に、キーボード下板６が水平状に下降して空所８内の熱気を吸・排気孔９から外部へ排出させ、非タッチ時に水平状で上昇して外気を流入可能としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記構成において、モバイル型パソコンとは、上記の如くラップトップ型パソコンやノートブック型パソコンと言われる軽量・小型・薄型のパソコンを指し、薄型の筐体１内の下段にコンピュータ部２、上段にキーボード部３を有し、かつ後部にディスプレイ部を開・閉可能に設けたものである。
【００１５】
上記キーボード下板６とは、各キー１０を抱持するキーボード上板１１に対して、下側接点１２やパターン回路を設けたベース板１３、あるいはその下面に重合したシールド板や補強板を含めたものを意味し、コンピュータ上板５と対面状にあるものをいう。
【００１６】
上記キー１０は、有接点方式のもの（例えば図示例参照）は勿論のこと、無接点方式即ちキーにタッチすることで磁石を近づけ起電力を検出するものや、また両電極間の容量変化を利用するものを含む。そのいずれでも、タッチすることでキー１０が下がり、キーボード下板６も下がるものであればよい。
【００１７】
またキーボード下板６は、コンピュータ上板５の上方で、常時即ちキー１０へ非タッチ時には、一定の間隔で空所８が形成するように設けられているが、その間隔は可変である。即ち該キーボード下板６は、筐体１・コンピュータ部２・キーボード部３等に対して固定されず、水平状に浮遊するように支承されている。
【００１８】
上記キーボード下板６を水平状に浮遊させる浮遊支承手段７は、例えばスプリング７ａで下方又は上方から支承するものでもよいし（例えば図１乃至図４を参照）、磁石７ｃ，７ｄの同極同士の反発力で支承するものでもよいし（例えば図５参照）、またエアーシリンダ７ｅかエアークッション式にエアーにより支承するものでもよく（例えは図６参照）、或いはそれらの併用によってもよい。
【００１９】
上記いずれの浮遊支承手段７も、該キーボード下板６がキータッチ時に水平状を保ちながら下降し、非タッチ時に同じく水平状を保ちながら元の位置へ上昇するような、水平浮遊状態にしてある。
【００２０】
上記でキーボード下板６が水平状とは、モバイルパソコン自体が水平状に載置して使用される場合のことであり、モバイルパソコン自体が少し傾斜状態で使用される場合は、同じく少し傾斜状となる。
【００２１】
またキー１０のストロークは、キータッチ時にコンピュータ部２へ電気信号が送られるだけではなく、キーボード下板６がコンピュータ上板５へ近接状に、即ちきわめて近い位置まで接近または接触するまで下降可能なものにしておく。キータッチの操作性からは余り大きくない方がよく、大きくとも数ｍｍ以内、望ましくは約２ｍｍ強程度にしておくことが望ましい。
【００２２】
筐体１には、主として側板部の複数箇所に、内部の上記空所８から外部へ通じる吸・排気孔９を形成してある。コンピュータ上板５は、熱伝導性が良いように材質を例えは銅製やアルミ製とすることが望ましく、また放熱性を更に良くするために、コンピュータ部５内部への小孔１６を形成しておくか、あるいは表面に波形状部１７やフィンを形成しておくのがよい。
【００２３】
なお、キータッチ時にキーボード下板６だけが下降してもよいが、同時にキーボード上板１１も一緒に下降するようにしてもよい。
【００２４】
上記モバイル型パソコンの放熱・冷却手段の使用方法は、普通にディスプレイ部４を開き、キーボード部３のキー１０に指４その他でタッチして、必要な事項を入力していけばよい。電子部品等に通電されて、パソコンとしての所定の機能が発揮される。
【００２５】
いずれかのキー１０にタッチすることで、そのキー１０が下がって下側接点１２との間で電気信号がコンピュータ部２へ送られる。その際同時に、水平浮遊状態にあるキーボード下板６も、水平状を維持しながらコンピュータ上板５側へ下げられることになる（例えば図２・図４参照）。
【００２６】
これで、キーボード下板６とコンピュータ上板５との空所８が無くなるから、コンピュータ部２で電子部品等が発熱し蓄熱されて空所８間に有った熱気は、押されて外部へ通じる吸・排気孔９から筐体１外へ排出される。
【００２７】
その後キー１０から指４等が外れると、該キー１０はバネ力で元の上位置へ復帰するが、そに伴いキーボード下板６への押下げも無くなるから、該キーボード下板６は上記浮遊支承手段７により押し上げられ、水平状を維持しながら元の位置へ復帰する（例えば図１・図３参照）。
【００２８】
これで、キーボード下板６とコンピュータ上板５との間隔が大きくなり空所８が広がるから、先の熱気と入れ違いに外部の冷気が、吸・排気孔９から空所８内へ流入する。
【００２９】
上記の如く、いずれかのキー１０にタッチし、またそこから指４等が外れる度ごとに、コンピュータ部２上の空所８内から熱気が流出し、また外気が流入することを繰り返えし、絶えず放熱・冷却が行われる。
【００３０】
そしてキー操作は通常、連続的または間欠的に繰り返し行われるので、上記の放熱と冷却はパソコンの使用中ずっと繰り返し行われる。さらにパソコンの使用頻度が多いほど、内部の電子部品への通電回数が増えて発熱し蓄熱し易いが、この際には当然にキー操作の回数も増えるから、上記の放熱・冷却がより一層行われることになる。
【００３１】
上記の如く、このモバイル型パソコンの放熱・冷却手段は、筐体１内に放熱・冷却用のスペースを十分に確保できない場合でも設けることができ、しかもファンの使用のように電気を浪費すること無しに、キー操作により繰り返し内部の熱気を流出・外気を流入させて、繰り返し放熱・冷却を行って十分な熱交換が行われる。
【００３２】
その結果、モバイル型パソコン内で熱が飽和状態になることが無くなり、従来のものと異なり、電子部品のレスポンスの遅延が生じず、クーリングに伴う待ち時間をとる必要も無く、機能上の制約を受けることが無いと共に、熱による重大な故障を生じることも無くなる。
【００３３】
なお、コンピュータ上板５に内部へ通じる小孔１６を形成したり（例えば図６参照）、表面に波形状部１７やフィンを形成してあるもの（例えば図５参照）では、一層放熱・冷却作用が大きくなる。またキーボード下板６を下降させるために、キータッチの力が大きくなり過ぎる場合には、図示は省略するが、キーボード下板６を複数区分に分割、例えば文字キーに対応する部分、機能キーに対応する部分、数字キーに対応する部分等に分割して、各独自に浮遊支承するようにしておけば、キータッチに要する力が小さくなる。
【００３４】
【実施例】
図１乃至図４は、本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却装置の実施例を示すものである。このモバイル型パソコンは、公知のこの種のものと同様に、薄型の筐体１内の下段にコンピュータ部２、上段にキーボード部３を有し、かつ後部にディスプレイ部（図示略）を開・閉可能に設けたものである。
【００３５】
即ち、１はパソコンの筐体であり、モバイル型パソコンとして小型・軽量・薄型で、ここではアルミ合金製としてある。その内部の下段には上記の如く、ＩＣその他の電子部品１５を内装したコンピュータ部２が設けられている。また、その上段には、多くのキー１０を有し、キータッチによる入力でコンピュータ部２へ電気信号を送るためのキーボード部３が設けられ、かつ筐体１の後部には、ディスプレイ部が開閉可能にヒンジ部で連結されている。
【００３６】
上記キーボード部３は、ここでは有接点方式をとっている。文字キー・数字キー・機能キー等の多くのキー１０が、キーボード上板１１で抱持されて並列しており、指４等でタッチ時に各キー１０は押し下げられて、その下端の接点１４がベース板１３上の下側接点１２と接合して、電気信号をコンピュータ部２へ送るようにしてある。
【００３７】
上記キーボード下板６は、ここでは上記ベース板１３とその下側のシールド板や補強板とからなる一体物であって、該補強板はここではシリコン樹脂板を用いている。該キーボード下板６は、常時即ちキー１０へ非タッチ時には水平状の浮遊状態にあり、キータッチ時に押下げられて下降すると共に、非タッチ時に元の上位置へ復帰可能としてある。
【００３８】
即ち、上記キーボード下板６は浮遊支承手段７で支承されている。ここでは、コンピュータ部２上方で４隅と中央部（図示略）とに、上方へ付勢する各スプリング７ａで、支承ピン７ｂを介して支承してあり、常時にはコンピュータ上板５との間に一定の間隔で空所８が形成され、水平状の浮遊状態になるようにしてある。該スプリング７ａには、例えば郵便物用秤で用いられているような線径の細く、押圧力の小さいものを用いている。
【００３９】
また該キーボード下板６は、ここではキータッチで押下げられた際に、キー１０下端の接点１４がベース板１３上の下側接点１２に接合すると共に、キーボード下板６も押し下げるように、接点１４，１２間の間隔、キーボード上板５とキーボード下板６間の間隔を設定してある。ここでは、該キーボード下板６とコンピュータ上板５との間隔を約２ｍｍに設定してある。
【００４０】
上記コンピュータ上板５は、熱伝導性が良いように、ここでは銅板製としてある。また筐体１の側周部には、コンピュータ上板５とキーボード下板６間の空所８へ通じる吸・排気孔９を、図では両側２箇所しか表わしていないが、複数箇所に形成してある。
【００４１】
上記図１乃至図４で示した実施例によって実験したところによれば、１秒間に３回のキータッチを、繰り返し５分間行ったところ、コンピュータ上板５表面の温度が約１０度下がり、実用性のあることが確認できた。
【００４２】
なお、上記図示実施例は有接点方式のものを示したが、それに限らず、無接点方式のものでも、タッチすることでキー１０が下がり、キーボード下板６もコンピュータ上板５側へ下がるようにしてあれば、同様の作用・効果となる。
【００４３】
また浮遊支承手段７としては、上記の如くスプリング以外でもよく、コンピュータ上板５とキーボード下板６との間に、例えば図５で示したように、永久磁石７ｃ，７ｄを同極同士が対面するように設けてもよいし、図６で示したようにエアシリンダ７ｅを設けた空圧式としておいてもよい。いずれの浮遊支承手段７も、キーボード下板６が筐体１内のコンピュータ上板５上方で、水平状の浮遊状態を維持する如く支承するものである。
【００４４】
さらに、コンピュータ上板５には、図５で示す如く波形状部１７やフィンを形成してあってもよいし、上記図６で示す如く内部へ通じる多細な小孔１６を設けてあってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上で明らかなように、本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却方法および装置によれば、軽量・小型・薄型化が図られたモバイル型パソコンとしての利便性を有することは勿論のこと、ＩＣ等の電子部品からの発熱を十分に放熱・冷却できて、高機能・高速化をそのまま維持することができる。
【００４６】
即ち、近時のモバイル型パソコンは、小型・軽量・薄型化と高機能・高速化が図られているが、内蔵の電子部品へ通電される回数が多くなっていると共に、内部スペースが小さいために、従来にも増して発熱し内部に蓄熱し易いにもかかわらず、十分な放熱・冷却手段を設けられ無かった。
【００４７】
それゆえ、パソコン内部で熱が飽和状態になり易く、電子部品のレスポンスの遅延やクーリングに伴う待ち時間を余儀なくされたり、さらに重大を故障を生じたりしている。
【００４８】
これに対して、本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却方法、および装置によれば、
１）軽量・小型化・薄型化されたパソコンの筐体でも、コンピュータ部とキーボード部間に、大きくても僅か数ｍｍ程度の空間が有れば、そこを放熱・冷却装置に利用することができ、モバイル型パソコンの放熱・冷却手段として設置し易く、実用性に優れたものである。
【００４９】
２）また、パソコン使用時のキータッチと非タッチにより、その都度コンピュータ部上の空間から熱気を流出させると共に、外気を流入させることを繰り返し行うことができるので、コンピュータ使用中は継続的に何度も繰り返して、放熱・冷却を行うことができる。
【００５０】
３）さらに、パソコンの使用頻度が高いほど、内蔵の電子部品への通電回数が増えて発熱・蓄熱され易いが、その場合には当然にキータッチと非タッチの回数が多くなり、上記の熱気の流出・外気の流入が繰り返し行われるから、一層効率よく放熱・冷却を行うことができる。
【００５１】
４）上記２）・３）の結果、従来のものと異なり、電子部品のレスポンスの遅延が無くなり、クーリングに伴う待ち時間も無くなると共に、高機能・高速を維持でき、かつ熱による重大な故障を生じる事もなくなる。
【００５２】
４）しかも、従来の放熱ファン等の手段を用いるものと異なり、放熱・冷却に電気を使用しないから、モバイル型パソコンの他の課題である電力消費を押さえて、長時間の使用が可能となる。
【００５３】
５）なお、コンピュータ上板に内部へ小孔を形成してあるものや、表面に波形状部やフィンを形成してあるものでは、一層放熱・冷却効果が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモバイル型パソコンの放熱・冷却方法の使用に用いる装置の実施例で、キーへ非タッチ時を示す一部省略縦断正面図である。
【図２】図１で示した装置で、キータッチ時を示す一部省略縦断正面図である。
【図３】図１で示したものの一部拡大縦断正面図である。
【図４】図２で示したものの一部拡大縦断正面図である。
【図５】装置の他の実施例を示す一部拡大縦断正面図である。
【図６】装置のさらに他の実施例を示す一部拡大縦断正面図である。
【符号の説明】
１−筐体
２−コンピュータ部
３−キーボード部
４−指
５−コンピュータ上板
６−キーボード下板
７−浮遊支承手段
７ａ−スプリング
７ｂ−支承ピン
７ｃ−磁石
７ｄ−磁石
７ｅ−エアシリンダ
８−空所
９−吸・排気口
１０−キー
１１−キーボード上板
１２−下側接点
１３−ベース板
１４−上側接点
１５−電子部品
１６−小孔
１７−波形状部

Claims (2)

1. コンピュータ部２上部にキーボード部３を有するモバイル型パソコンにおいて、
   キータッチの際に、コンピュータ上板５上方で水平浮遊状のキーボード下板６が、水平状を保ちながら下降することで、コンピュータ上板５上方の空所８から熱気を外部へ流出させ
   非タッチ時にキーボード下板６が水平状を保ちながら元の位置へ上昇することで、上記空所８内へ外気を流入させることにより、
   モバイル型パソコン内を、キー操作を繰り返す度に放熱・冷却させるようにしたことを特徴とする、モバイル型パソコンの放熱・冷却方法。
2. 筐体１内の下段にコンピュータ部２、上段にキーボード部３を有し、かつ後部にディスプレイ部を開・閉可能に設けたモバイル型パソコンにおいて、
   上記キーボード部３のキーボード下板６を、コンピュータ上板５上方の空所８内で、水平浮遊状を維持可能な浮遊支承手段７にて支承させると共に、
   筐体１に上記空所８から外部へ通じる吸・排気孔９を形成し、
   かつキー１０のストロークを、上記キーボード下板６がコンピュータ上板５へ近接状に下降可能に設けることにより、
   キータッチ時に、キーボード下板６が水平状に下降して空所８内の熱気を吸・排気孔９から外部へ排出させ、非タッチ時に水平状で上昇して外気を流入可能としたことを特徴とする、モバイル型パソコンの放熱・冷却装置。

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