JP6714685B2 - ヒートシンクとしてリストバンドを使用することによるウェアラブルデバイスのための熱に関する解決策 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる、「ＴＨＥＲＭＡＬ ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＦＯＲ ＷＥＡＲＡＢＬＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＹ ＵＳＩＮＧ ＷＲＩＳＴ ＢＡＮＤ ＡＳ ＨＥＡＴ ＳＩＮＫ」と題する２０１５年７月１３日に出願された米国仮出願第６２／１９１，７９２号、および「ＴＨＥＲＭＡＬ ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＦＯＲ ＷＥＡＲＡＢＬＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＢＹ ＵＳＩＮＧ ＷＲＩＳＴ ＢＡＮＤ ＡＳ ＨＥＡＴ ＳＩＮＫ」と題する２０１５年９月１０日に出願された米国特許出願第１４／８４９，８４２号の利益を主張する。

本開示は一般に、電子デバイスおよびシステムの熱管理に関し、より詳細には、ウェアラブルデバイスの熱管理に関する。

ウェアラブルコンピュータとしても知られているウェアラブルデバイスは、人が身に着けることができる小型の電子デバイスである。ウェアラブルデバイスの一例がスマートウォッチであり、それは、時間管理を超えた高い機能を有するコンピュータ化された腕時計である。スマートウォッチは、カメラ、加速度計、温度計、高度計、気圧計、コンパス、ストップウォッチ、計算機、携帯電話、タッチスクリーン、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ナビゲーション、地図表示、グラフ表示、スピーカ、スケジューラ、時計、大容量記憶装置、および充電式電池のような機構を含むことができる。スマートウォッチは、ワイヤレスハンドセット、ヘッドアップディスプレイ、インスリンポンプ、マイクロフォン、モデムまたは他のデバイスと通信することができる。

ウェアラブルデバイスの機能数が増加しつつあり、コンピューティング能力が改善されつつあるため、機能を実行している間にこれらのデバイスによって放出される熱のレベルが増加している。それゆえ、ウェアラブルデバイスの熱管理を改善することが望ましい。

モバイルデバイス内の最も重要な温度仕様のうちの１つが、皮膚温度または表面温度である。皮膚温度または表面温度は、モバイルデバイスの外面の温度に対応する。モバイルデバイスの１つまたは複数の表面における温度は、熱くて触れることができなくなる場合があり、したがって不快なユーザ体験につながる。それゆえ、皮膚温度または表面温度は、ユーザがデバイスに触れている外面において低くする必要がある。数多くの通常のモバイルデバイスの使用法の場合、モバイルデバイス内の電子構成要素、たとえば、集積回路（ＩＣ）、電源などがその接合部温度に達する前に、許容可能な皮膚温度または表面温度の上限に達する場合がある。接合部温度は、電子構成要素の最も高い動作温度である。モバイルデバイス内の電子構成要素がその接合部温度に達する前に、許容可能な皮膚温度または表面温度の上限に達成するとき、モバイルデバイスは、熱放出を削減し、皮膚温度または表面温度を下げるために、熱緩和に移行する。熱緩和は、クロック速度を下げること、または時間ごとにデバイスの１つまたは複数の電子構成要素をシャットダウンすることを含む場合がある。したがって、電子構成要素の動作温度は依然として十分に接合部温度より低いが、熱緩和に起因して、モバイルデバイスの性能は制限されることになる。これは、モバイルデバイスがその最大動作能力に達するのを妨げる。皮膚温度または表面温度問題は、ウェアラブルデバイスがさらに小型になり、ユーザの人体（たとえば、手首）と直接接触するようになると、ウェアラブルデバイスにおいてより深刻になる可能性がある。

スマートウォッチが、スマートウォッチの筐体内に位置する１つまたは複数の電子構成要素によって放出される熱の少なくとも一部を取り込む。スマートウォッチは、取り込まれた熱の少なくとも一部をスマートウォッチの筐体の外部にあるリストバンドに伝達する。リストバンドは、スマートウォッチの筐体に取り付けられる。スマートウォッチは、伝達された熱の少なくとも一部をリストバンドの少なくとも１つの表面を通して放熱する。

ウェアラブルデバイスが、ウェアラブルデバイスの動作中に熱を放出する少なくとも１つの電子構成要素と、電子デバイスから遠隔した付属品とを含む。熱伝達構成要素が、少なくとも１つの電子構成要素によって放出された熱の少なくとも一部を取り込み、取り込まれた熱の少なくとも一部を付属品の内部に伝達するように構成される。付属品は、熱伝達構成要素からの熱を、付属品を通して、ウェアラブルデバイスを包囲する周囲空気の中に放熱するように構成される。

従来のウェアラブルデバイスの平面図と、線Ａ−Ａに沿ったウェアラブルデバイスの側断面図とを示す図である。 ウェアラブルデバイスによって生成された熱を拡散するための機構を有するウェアラブルデバイスの平面図と、線Ａ−Ａに沿ったウェアラブルデバイスの側断面図とを示す図である。 熱管理の方法の流れ図である。 図３の方法を実施するように構成されるウェアラブルデバイスの側断面図を示す図である。 ウェアラブルデバイスの異なる構成の場合の熱伝達の結果を示す図である。

添付の図面に関して以下に記載される詳細な説明は、種々の構成を説明するものであり、本明細書において説明される概念が実施され得る構成のみを表すものではない。詳細な説明は、種々の概念の完全な理解を与える目的で、具体的な細部を含む。しかし、当業者であれば、これらの概念が、これらの具体的な細部なしでも実施できることは明らかであろう。いくつかの例では、よく知られている構造および構成要素は、そのような概念を不明瞭にすることを避けるために、ブロック図の形で示される。

ここで、ウェアラブルデバイスのための熱管理機構のいくつかの態様が、種々の装置および方法を参照しながら提示されることになる。これらの装置および方法は、以下の詳細な説明において説明され、種々のブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなど（まとめて「要素」と呼ばれる）によって添付の図面に示される。

図１は、従来のウェアラブルデバイス１００の平面図１２０と、線Ａ−Ａに沿ったウェアラブルデバイスの側断面図１３０とを示す図である。ウェアラブルデバイス１００はスマートウォッチとすることができる。ウェアラブルデバイス１００は、電子構成要素および熱伝達構成要素を含む、デバイス構成要素を封入する筐体１０２を含む。電子構成要素は、たとえば、ＩＣ１０６と、電池（図示せず）と、メモリ構成要素（図示せず）と、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０８とを含む場合がある。熱伝達構成要素は、ヒートスプレッダ１１０と、ヒートシンク１１４とを含む場合がある。筐体１０２の表面は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１０４を含む場合があり、その一部が筐体の中に延在する。

また、ウェアラブルデバイス１００は、筐体１０２に取り付けられる付属品１１２を含む。付属品は筐体１０２の外部に位置する。１つの構成では、付属品１１２はリストバンドとすることができる。別の構成では、付属品１１２は眼鏡のテンプルの先端とすることができる。他の構成では、付属品１１２は、ヘッドバンド、アームバンド、レッグバンド、足首バンド、またはウェアラブルデバイス１００を人体に取り付ける任意のものとすることができる。

ヒートスプレッダ１１０は、熱を生成しているか、または放出している熱源（たとえば、ＩＣ１０６）からヒートシンク１１４に熱を移動させるか、または分散させる熱交換器である。ヒートシンク１１４は、補助熱交換器として機能する。ヒートシンク１１４の表面積および形状は熱源１０６より大きい。したがって、ヒートシンク１１４は、放熱することに関して熱源１０６より効率的である。ヒートスプレッダ１１０は、放熱するためにヒートシンク１１４をより十分に利用できるように、熱源１０６によって生成または放出された熱をヒートシンク１１４に分散させるか、または伝達する。図１に示されるように構成されるウェアラブルデバイスが、熱をより効率的に分散させるか、または放熱するために、ヒートシンク１１４と組み合わせて熱伝達機構、たとえば、ヒートスプレッダ１１０を含む場合であっても、筐体１０２が、ヒートシンク１１４の表面サイズを制限する。したがって、皮膚温度または表面温度を低減する際のヒートシンク１１４の実効性が制限される。したがって、皮膚温度または表面温度を低減するためのより実効的な熱管理方法が望ましい。

図２は、ウェアラブルデバイス２００の平面図２２０と、線Ａ−Ａに沿ったウェアラブルデバイスの側断面図２３０とを示す図である。ウェアラブルデバイス２００は、ウェアラブルデバイスの熱源によって生成された熱を、熱源から遠隔したウェアラブルデバイスの領域に拡散させるための機構を含む。１つの構成では、ウェアラブルデバイス２００はスマートウォッチとすることができる。他の構成では、ウェアラブルデバイス２００は眼鏡、ヘッドセット（たとえば、バーチャルリアリティヘッドセット）または人体の他の部分に身に着けることができるデバイスとすることができる。ウェアラブルデバイス２００は、電子構成要素および熱伝達構成要素を含む、デバイス構成要素を封入する筐体２０２を含む。電子構成要素は、たとえば、ＩＣ２０６と、電池（図示せず）と、メモリ構成要素（図示せず）と、プリント回路基板（ＰＣＢ）２０８とを含む場合がある。熱伝達構成要素は、ヒートスプレッダ２１０を含む場合がある。熱伝達構成要素は、オプションで、ヒートシンク２１４を含む場合がある。筐体２０２の表面は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２０４を含む場合があり、その一部が筐体の中に延在する。

また、ウェアラブルデバイス２００は、筐体２０２に取り付けられる付属品２１２を含む場合がある。付属品２１２は筐体２０２の外部に位置する。１つの構成では、付属品２１２はリストバンドとすることができる。別の構成では、付属品２１２は、眼鏡のテンプルの先端とすることができる。他の構成では、付属品２１２は、ヘッドバンド、アームバンド、レッグバンド、足首バンド、またはウェアラブルデバイス２００を人体に取り付ける任意のものとすることができる。ウェアラブルデバイス２００はヒートスプレッダ２１０を含む場合があり、ヒートスプレッダは、筐体２０２の内部から、筐体内の開口部２２２および２２４を貫通し、付属品２１２の少なくとも一部２２６を貫通して、筐体２０２の外部にある付属品２１２の中に延在する。

ＩＣ２０６のような電子構成要素のうちの１つまたは複数が、電子構成要素に熱を放出させる１組の動作／機能を実行することができる。１つの構成では、電子構成要素によって実行される１組の動作／機能（たとえば、計算および通信）が熱を生成する目的でない場合であっても、電子構成要素は熱を放出する。言い換えると、電子構成要素によって生成された熱は、構成要素の意図した動作／機能の副産物である。１つの構成では、ＩＣ２０６は、単一のチップの中にコンピュータまたは他の電子システムのすべての構成要素を組み込むシステムオンチップ（ＳＯＣ）とすることができる。別の構成では、ＩＣ２０６は、単一のパッケージの中にいくつかのチップを含むＳｉＰとすることができる。さらに別の構成では、ＩＣ２０６は、垂直方向に別個の部分からなるロジックおよびメモリボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージを組み合わせるＰｏＰスタッキングとすることができる。１つの構成は、ＩＣ２０６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）またはワイヤレス通信チップのうちの少なくとも１つを含む。１つの構成では、ＩＣ２０６はＰＣＢ２０８上に実装することができる。１つの構成では、ＩＣ２０６は電磁干渉（ＥＭＩ）シールド（図示せず）内に封入される場合がある。ＰＣＢ２０８は、非導電性基板上に積層された銅板からエッチングされた導電性トラック、パッドおよび他の機構を用いて、電子構成要素を電気的に接続する。

ヒートスプレッダ２１０は、熱を生成しているか、または放出している熱源（たとえば、ＩＣ１０６）から付属品２１２に熱を移動させるか、または分散させる熱交換器である。付属品２１２は、補助熱交換器として機能する。付属品２１２の表面積および形状は熱源２０６より大きい。したがって、付属品２１２は、放熱することに関して熱源２０６より効率的である。ヒートスプレッダ２１０は、付属品の少なくとも一部２２６を貫通して延在することによって、ＩＣ２０６によって生成または放出された熱を付属品２１２に分散させるか、または伝達し、それにより、付属品は放熱するためのヒートシンクとして利用することができる。ヒートスプレッダ２１０は、熱伝導性材料から形成される。

１つの構成では、ヒートスプレッダ２１０は、高い熱伝導率を有する銅から形成されるプレートとすることができる。他の構成では、ヒートスプレッダ２１０は、銅箔のシート、アルミニウム箔のシート、１つまたは複数の細いヒートパイプ、または炭素繊維のうちの少なくとも１つから形成することができる。ヒートパイプは細長くすることができる。ヒートパイプの通常の厚さは０．３ｍｍから１ｍｍ以上とすることができる。ヒートパイプの長さは、設計の要求に応じることができる。１つの構成では、１つまたは複数のヒートパイプが、熱い領域（たとえば、ＩＣ）から冷たい領域（たとえば、リストバンド）まで延在する。銅、アルミニウムおよびグラファイトを利用するヒートスプレッダは、ヒートパイプから形成されるヒートスプレッダよりはるかに薄くすることができる。１つの構成では、銅、アルミニウムおよびグラファイトを利用するヒートスプレッダの厚さは、５０ミクロン以上とすることができる。１つの構成では、ヒートスプレッダの長さおよび幅は、設計によって決まり、たとえば、ヒートスプレッダがそこを貫通して延在するリストバンドの寸法によって決まる。モバイルデバイスを設計する際に厚さは重要な要素であるので、設計者は、非常に薄いヒートスプレッダを用いて、デバイス全体の厚さを薄くすることができる。

ヒートスプレッダ２１０は、付属品２１２に埋め込むことができるので、人体／皮膚に直接接触しない。付属品２１２は、１つまたは複数の材料、たとえば、１つまたは複数のタイプのプラスチックおよび／または金属から形成することができる。プラスチック材料の熱伝導率は低い。通常のポリマー材料は０．３Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有する。金属材料は高い熱伝導率を有する。たとえば、鋼を基にする材料は、使用される合金によるが、１５Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率を有する場合がある。アルミニウムを基にする材料は、１２０Ｗ／ｍ−Ｋ〜２４０Ｗ／ｍ−Ｋの範囲内の熱伝導率を有する場合がある。

１つの構成では、熱が皮膚から離れて放熱されるように、ユーザの皮膚が触れる付属品２１２の側は、皮膚から離れた側より断熱性を高くすることができる。たとえば、ユーザの皮膚が触れる付属品２１２の側は、プラスチック／ポリマーを基にする材料から形成することができ、たとえば、０．３Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有する。１つの構成では、ユーザの皮膚が触れる付属品２１２の側は、金属を基にする材料から形成される場合があるが、熱的に分離するためにＩＣ／ＰＣＢと金属との間に薄い空隙が存在する場合がある（空気の熱伝導率は非常に低く、約０．０２６Ｗ／ｍ−Ｋである）。

ヒートスプレッダ２１０は、筐体内の１つまたは複数の電子構成要素によって放出される熱を取り込むために、筐体２０２内の１つまたは複数の表面と直接、または間接的に接触している場合がある。たとえば、ヒートスプレッダ２１０は、ウェアラブルデバイスの電子構成要素、ウェアラブルデバイスの熱伝達構成要素、およびウェアラブルデバイスの筐体２０２の１つまたは複数の表面と接触している場合がある。電子構成要素に関して、ヒートスプレッダ２１０は、ＩＣ２０６の表面、ＰＣＢ２０８の表面、ＩＣ２０６のＥＭＩシールド（図示せず）の表面、電源、たとえば、電池（図示せず）の表面、メモリ構成要素（図示せず）の表面と直接接触している場合がある。熱伝達構成要素に関して、ヒートスプレッダ２１０は、筐体２０２内に存在する場合があるオプションのヒートシンク２１４の表面と直接接触している場合がある。

ヒートスプレッダ２１０は、筐体２０２内から筐体の外部への熱伝導経路を設けるために、筐体の開口部２２２および２２４を通り抜け、付属品２１２の少なくとも一部２２６を貫通して延在する。熱伝導経路は、ＩＣ２０６のような電子構成要素によって放出される熱を付属品２１２に伝達する。ヒートスプレッダ２１０は、付属品を形成する材料によって包囲されるように、付属品２１２の内部に位置決めされる。

付属品２１２は、ヒートスプレッダ２１０によって伝達された熱を対流および放射の一方または両方によって付属品に放熱するように構成することができる。付属品による放熱は、ＩＣ２０６によって放出される熱の影響を軽減し、それにより、ウェアラブルデバイス２００を冷却し、改善されたユーザ体験を提供する。付属品２１２の表面積がより大きくなり、筐体２０２の外部に延在するヒートスプレッダ２１０がより大きくなるので、付属品２１２は、筐体２０２内の構成要素より実効的に放熱する。それゆえ、付属品２１２は、ウェアラブルデバイス２００のためのヒートシンクとしての役割を果たすことができる。

対流は、流体（たとえば、空気）の運動による場所から場所への熱伝達である。１つの構成では、付属品は、付属品２１２と空気との間の対流による熱伝達（すなわち、空気の運動による熱伝達）によって放熱する。

別の構成では、付属品２１２はオプションで、ヒートスプレッダ２１０が少なくとも部分的にそこを貫通して延在するエリア内に１つまたは複数の透明部分２１６、２１８を含むことができる。付属品２１２の透明部分２１６および２１８は、透明材料から形成され、放射によって放熱を与える。放射は、空間を通して、または物質媒体を通しての可視光の形の熱伝搬である。透明材料から形成される物質媒体は、可視光が通り抜けるのを助け、それにより、放射による熱伝達を助長する。透明部分２１６および２１８があるため、ヒートスプレッダ２１０が、放射を通して周囲空気に露出する。したがって、この構成では、付属品２１２と空気との間の対流による熱伝達（すなわち、空気の運動による熱伝達）を通しての放熱に加えて、付属品２１２は、ヒートスプレッダ２１０を通して受けた熱を放射によって放熱することもでき、放熱に関してより実効的になる。１つの構成では、付属品２１２全体を、放射による熱伝達を助長する透明材料から形成することができる。

図３は、熱管理の方法の流れ図３００である。その方法は、ウェアラブルデバイスによって実行される場合がある。１つの構成では、ウェアラブルデバイスはスマートウォッチとすることができる。１つの構成では、その方法は、スマートウォッチがオンに切り替えられるときに開始する。

３０２において、スマートウォッチは、スマートウォッチの筐体内に位置する１つまたは複数の電気構成要素によって放出される熱の少なくとも一部を取り込む。熱は、スマートウォッチの筐体２０２内の１つまたは複数の表面と接触しているスマートウォッチの熱伝導経路２１０によって取り込まれる場合がある。１つまたは複数の表面は、電子構成要素の表面および筐体の表面のうちの１つまたは複数とすることができる。熱伝導経路は、熱伝導性材料を含む場合がある。たとえば、熱伝導性材料は、銅箔、アルミニウム箔、細いヒートパイプまたは炭素繊維のうちの少なくとも１つを含む場合がある。１つまたは複数の電子構成要素は、スマートウォッチのための１組の動作／機能を実行することに起因して熱を放出する。１つの構成では、電子構成要素によって実行される１組の動作／機能（たとえば、計算および通信）が熱を生成する目的でない場合であっても、電子構成要素は熱を放出する。言い換えると、電子構成要素によって生成された熱は、構成要素の意図した動作／機能の副産物である。

１つの構成では、１つまたは複数の電子構成要素は、単一のチップの中にコンピュータまたは他の電子システムのすべての構成要素を組み込むシステムオンチップ（ＳＯＣ）とすることができる。別の構成では、１つまたは複数の電子構成要素は、単一のパッケージの中にいくつかのチップを含むＳｉＰとすることができる。さらに別の構成では、１つまたは複数の電子構成要素は、垂直方向に別個の部分からなるロジックおよびメモリＢＧＡパッケージを組み合わせるＰｏＰスタッキングとすることができる。１つの構成では、１つまたは複数の電子構成要素は、ＣＰＵ、ＧＰＵまたはワイヤレス通信チップのうちの少なくとも１つを含む。１つの構成では、１つまたは複数の電子構成要素は、上記の図２に関連して説明されたＩＣ２０６とすることができる。

３０４において、スマートウォッチは、取り込まれた熱の少なくとも一部をスマートウォッチの筐体の外部にあるリストバンドに伝達する。リストバンドは、スマートウォッチの筐体に取り付けられる。リストバンドを用いて、スマートウォッチを人体の手首に取り付けることができる。リストバンドは、図２に関連して先に説明された付属品２１２とすることができる。１つの構成では、取り込まれた熱の少なくとも一部は、筐体の内部とリストバンドの内部との間に設けられる熱伝導経路によって伝達される。たとえば、伝導経路は、スマートウォッチの筐体内の表面に結合され（たとえば、接触による）、リストバンドの少なくとも一部を貫通して延在する、図２に関連して先に説明されたヒートスプレッダ２１０のような、ヒートスプレッダによって設けることができる。

３０６において、スマートウォッチは、伝達された熱の少なくとも一部を、リストバンドの少なくとも１つの表面を通して放熱する。１つの構成では、熱は、リストバンドと空気の間の対流による熱伝達を通して放熱される。別の構成では、リストバンドの少なくとも一部（たとえば、図２に関連して先に説明された透明部分２１６および２１８）が、透明材料から形成される場合がある。それゆえ、対流による熱伝達に加えて、熱は、リストバンドの透明部分を通して、放射によって放熱することもできる。

図４は、図３の方法を実施するように構成されるウェアラブルデバイス４００の側断面図を示す図である。１つの構成では、ウェアラブルデバイス４００の各構成要素が、図２を参照しながら先に説明されたウェアラブルデバイス２００の対応する構成要素と同様の機能を果たす。１つの構成では、ウェアラブルデバイス４００はスマートウォッチである。ウェアラブルデバイス４００は、１つまたは複数の電子構成要素４０６、４０８と、筐体４０２とを含むことができる。

ウェアラブルデバイス４００は、電子構成要素４０６、４０８によって放出される熱の少なくとも一部を取り込むための手段を含むことができる。熱を放出する電子構成要素は、ＩＣ４０６のような、直接の熱源の場合があるか、または他の電子構成要素４０６から熱を吸収するＰＣＢ４０８のような間接的な熱源の場合がある。放出された熱の少なくとも一部を取り込むための手段は、熱伝導経路の一部を有する筐体内の１つまたは複数の表面に結合される（たとえば、接触による）ように構成することができる。熱伝導経路は、熱伝導性材料から形成される場合がある。熱伝導性経路は、銅箔、アルミニウム箔、細いヒートパイプまたは炭素繊維の形をとることができる。

取り込むための手段は、電子構成要素４０６、４０８によって放出される熱を取り込むために筐体４０２内の１つまたは複数の表面と直接、または間接的に接触するヒートスプレッダ４１０の一部４２２とすることができる。図４において、取り込むための手段４２２は、ＰＣＢ４０８と直接接触している。他の構成では、取り込むための手段は、ＩＣ４０６または筐体４０２と直接接触している場合がある。取り込むための手段は、それぞれが筐体４０２内の異なる表面と接触している部分を有する場合がある１つまたは複数のヒートスプレッダ４１０を含むことができる。

また、ウェアラブルデバイス４００は、取り込まれた熱の少なくとも一部を、筐体４０２の外部にある付属品４１２に伝達するための手段も含むことができる。１つの構成では、伝達するための手段は、筐体４０２の内部と付属品４１２の内部との間に熱伝導経路を設ける。熱伝導経路は、ヒートスプレッダ４１０によって設けられる場合がある。図４において、伝達するための手段４１０は、単一のヒートスプレッダ４１０を含む。他の構成では、伝達するための手段はいくつかのヒートスプレッダを含む場合があり、それぞれが筐体４０２内の１つまたは複数の表面と付属品４１２の内部との間に熱伝導経路を設ける。

ウェアラブルデバイス４００は、伝達された熱の少なくとも一部を付属品４１２の少なくとも１つの表面を通して放熱するための手段をさらに含むことができる。１つの構成では、放熱するための手段は付属品４１２を含む。１つの構成では、放熱するための手段は、伝達された熱の少なくとも一部を付属品４１２の少なくとも１つの部分４１６、４１８を通して放射するように構成される。この目的で、付属品４１２の部分４１６、４１８は、ヒートスプレッダ４１０からデバイス４００を包囲する空気４２０に熱４２６を放射できるようにする透明材料から形成される。１つの構成では、放熱するための手段は、付属品４１２の周囲の空気の運動を通して、伝達された熱の少なくとも一部を付属品４１２から空気に移動させるように構成される。この目的で、付属品４１２は、ヒートスプレッダ４１０から付属品４１２の表面に熱４２４を伝達できるようにする熱伝導性材料から形成することができ、その際、付属品は、熱４２４を空気４２０に伝達するために、デバイス４００を包囲する空気４２０との対流による熱伝達を実行する。たとえば、付属品４１２は金属から形成することができる。付属品４１２からの放熱の方向は、付属品の異なる経路内にある異なる熱伝導率を有する材料によって制御することができる。１つの構成では、皮膚に触れる付属品４１２の側は、熱が皮膚から離れた方向に放熱されるように、皮膚から離れた側より断熱性が高い。

図５は、ウェアラブルデバイスの異なる構成の場合の熱伝達の結果を示す図を含む。上段の図５０２は、ヒートスプレッダを備えないウェアラブルデバイスの熱シミュレーションを示す。図示されるように、熱はウェアラブルデバイスの筐体５０８内に集中する。中段の図５０４は、完全にデバイスの筐体５１０内にあるヒートスプレッダを有するウェアラブルデバイスの熱シミュレーションを示す。図示されるように、熱は依然としてウェアラブルデバイスの筐体内に集中するが、ヒートスプレッダを備えない上段の図５０２のデバイスに比べてその程度は低い。下段の図５０６は、図２〜図４を参照しながら本明細書において開示されたような、デバイスの筐体５１２内から、デバイスの付属品５１４を貫通して延在するヒートスプレッダを有するウェアラブルデバイスの熱シミュレーションを示す。付属品５１４は、デバイスの筐体５１２に取り付けられる。下段の図５０６に示されるように、付属品５１４、およびウェアラブルデバイスの筐体５１２にわたって熱がより均等に分散する。

表５２０に示されるように、ウェアラブルデバイスの１つまたは複数の電子構成要素（たとえば、筐体内のＩＣ）の動作温度は、ヒートスプレッダを備えない場合に４８．１℃であり、筐体の内部にヒートスプレッダがある場合に４６．７℃であり、ヒートスプレッダが付属品を貫通して延在する場合に４４．５℃である。ウェアラブルデバイスの皮膚温度または表面温度はそれぞれ、４０．２℃、３９．８℃および３７．５℃である。それゆえ、ヒートスプレッダが付属品を貫通して延在する場合、電子構成要素の動作温度およびウェアラブルデバイスの皮膚／表面温度は、他の構成より実質的に低い。

開示されたプロセス／流れ図内のブロックの特定の順序または階層は、例示的な手法の一例であることを理解されたい。設計上の選好に基づいて、プロセス／流れ図内のブロックの特定の順序または階層は、再配置される場合があることを理解されたい。さらに、いくつかのブロックは組み合わされるかまたは省略される場合がある。添付の方法クレームは、種々のブロックの要素を例示的な順序で提示したものであり、提示された特定の順序または階層に限定されるものではない。

上述の説明は、当業者が本明細書において説明された種々の態様を実施できるようにするために提供される。これらの態様への種々の変更が当業者には容易に明らかになり、本明細書において規定された一般原理は他の態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される態様に限定されることは意図されず、クレーム文言と一致するすべての範囲を与えられるべきであり、単数形での要素への参照は、そのように明記されていない限り、「唯一無二の」ではなく、「１つまたは複数の」を意味することが意図される。「例示的な」という単語は、本明細書では、「例、実例、または例証として機能する」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書において説明されるいずれの態様も、必ずしも他の態様よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきでない。別段に明記されていない限り、「いくつか」という用語は、１つまたは複数を指す。「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、Ｃ、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、Ａ、Ｂ、および／またはＣの任意の組合せを含み、複数のＡ、複数のＢ、または複数のＣを含む場合がある。具体的には、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、Ｃ、またはそれらの任意の組合せ」などの組合せは、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣの場合があり、任意のそのような組合せは、Ａ、Ｂ、またはＣのうちの１つまたは複数のメンバを含む場合がある。当業者にとって周知の、または後に周知となる、本開示全体を通じて説明された種々の態様の要素に対するすべての構造的および機能的均等物が、参照により本明細書に明白に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されたものはいずれも、そのような開示が特許請求の範囲において明示的に列挙されているか否かにかかわらず、公に捧げられることを意図するものではない。「ための手段」という句を使用して要素が明確に列挙されていない限り、いかなるクレーム要素もミーンズプラスファンクションとして解釈されるべきではない。

１００ ウェアラブルデバイス
１０２ 筐体
１０４ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
１０６ ＩＣ、熱源
１０８ プリント回路基板（ＰＣＢ）
１１０ ヒートスプレッダ
１１２ 付属品
１１４ ヒートシンク
１２０ 平面図
１３０ 側断面図
２００ ウェアラブルデバイス
２０２ 筐体
２０４ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
２０６ ＩＣ
２０８ プリント回路基板（ＰＣＢ）
２１０ ヒートスプレッダ
２１２ 付属品
２１４ ヒートシンク
２１６ 透明部分
２１８ 透明部分
２２０ 平面図
２２２ 開口部
２２４ 開口部
２２６ 付属品の少なくとも一部
２３０ 側断面図
３００ 流れ図
４００ ウェアラブルデバイス
４０２ 筐体
４０６ 電子構成要素、ＩＣ
４０８ 電子構成要素、ＰＣＢ
４１０ ヒートスプレッダ
４１２ 付属品
４２０ 空気
４２２ ヒートスプレッダの一部、取り込むための手段
４２６ 熱
５０２ 上段の図
５０４ 中段の図
５０６ 下段の図
５０８ 筐体
５１０ 筐体
５１２ 筐体
５１４ 付属品
５２０ 表

Claims (15)

1. ウェアラブルデバイスであって、
   前記ウェアラブルデバイスの動作中に熱を放出する、筐体内の少なくとも１つの電子構成要素と、
   前記筐体に取り付けられる付属品と、
   前記少なくとも１つの電子構成要素によって放出される熱の少なくとも一部を取り込み、前記取り込まれた熱の少なくとも一部を前記付属品の内部に伝達するように構成される熱伝達構成要素とを備え、
   前記熱伝達構成要素は、前記付属品の少なくとも一部を貫通して延在し、
   前記デバイスが、
   前記付属品の少なくとも一部が、透明材料を含むこと、
   前記付属品は、前記熱伝達構成要素によって伝達された熱の少なくとも一部を、前記付属品の前記少なくとも一部を通して放射するように構成されることを特徴とするウェアラブルデバイス。
2. 前記付属品は、対流による放熱を与える、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
3. 前記付属品は、第１の側が第１の熱伝導性材料を備え、第２の側が前記第１の熱伝導性材料未満の熱伝導率を有する第２の熱伝導性材料を備えるように構成される、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
4. スマートウォッチの熱管理の方法であって、
   筐体内に位置する１つまたは複数の電子構成要素によって放出される熱の少なくとも一部を取り込むステップと、
   前記取り込まれた熱の少なくとも一部を前記スマートウォッチの前記筐体の外部にあるリストバンドに伝達するステップであって、前記リストバンドは前記筐体に取り付けられ、前記リストバンドの少なくとも一部が透明材料を含むことを特徴とする、伝達するステップと、
   前記伝達された熱の少なくとも一部を、前記リストバンドの少なくとも１つの表面を通して放熱するステップであって、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を前記放熱するステップは、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を、前記リストバンドの少なくとも一部を通して放射するステップを含む、ステップとを含む、方法。
5. 放出された熱の前記少なくとも一部を前記取り込むステップは、熱伝導経路の一部を有する前記筐体内の１つまたは複数の表面に結合されるステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記取り込まれた熱の前記少なくとも一部を前記伝達するステップは、前記筐体の内部と前記リストバンドの内部との間に前記熱伝導経路を設けるステップを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記伝達された熱の前記少なくとも一部を前記放熱するステップは、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を、前記リストバンドの周囲の空気の運動を通して、前記リストバンドから空気に移動させるステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
8. 熱管理のための装置であって、前記装置はスマートウォッチであり、
   筐体内に位置する１つまたは複数の電子構成要素によって放出される熱の少なくとも一部を取り込むための手段と、
   前記取り込まれた熱の少なくとも一部を前記スマートウォッチの前記筐体の外部にあるリストバンドに伝達するための手段であって、前記リストバンドは前記筐体に取り付けられ、前記装置が、前記リストバンドの少なくとも一部が透明材料を含むことを特徴とする、伝達するための手段と、
   前記伝達された熱の少なくとも一部を、前記リストバンドの少なくとも１つの表面を通して放熱するための手段であって、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を前記放熱するための手段は、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を、前記リストバンドの少なくとも一部を通して放射するように構成される、手段とを備える、装置。
9. 少なくとも１つの電子構成要素をさらに含み、前記少なくとも１つの電子構成要素が、システムオンチップ（ＳＯＣ）、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、ワイヤレス通信チップ、プリント回路基板（ＰＣＢ）または電磁干渉（ＥＭＩ）シールドのうちの１つを含む、請求項８に記載の装置。
10. 放出される熱の少なくとも一部を取り込むための前記手段は、熱伝導経路の一部を有する前記筐体内の１つまたは複数の表面に結合されるように構成される、請求項８に記載の装置。
11. 前記１つまたは複数の表面は前記１つまたは複数の電子構成要素の表面を含む、請求項５に記載の方法または請求項１０に記載の装置。
12. 前記熱伝導経路は熱伝導性材料を含む、請求項５に記載の方法または請求項１０に記載の装置。
13. 前記熱伝導経路は、銅箔、アルミニウム箔、ヒートパイプまたは炭素繊維の少なくとも１つを含む、請求項５に記載の方法または請求項１０に記載の装置。
14. 前記取り込まれた熱の前記少なくとも一部を伝達するための前記手段は、前記筐体の内部と前記リストバンドの内部との間に前記熱伝導経路を設けることを含む、請求項１０に記載の装置。
15. 前記伝達された熱の前記少なくとも一部を放熱するための前記手段は、前記伝達された熱の前記少なくとも一部を、前記リストバンドの周囲の空気の運動を通して、前記リストバンドから空気に移動させるようにさらに構成される、請求項８に記載の装置。