JP7108895B2 - 電子機器用筐体及びそれを有する電子機器 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 パナソニック株式会社が平成２８年１月５日に２０１６インターナショナルＣＥＳプレスカンファレンスにおいて公開した。

電子機器用の筐体及びそれを有する電子機器に関する。

特許文献１は、電子機器用の筐体の補強構造として、筐体のパネルの内面に複数の隣接するハニカムセルが形成されるように、複数のリブを設けた構造を開示している。

特開２００８－２３４１００号公報

本開示は、剛性を高めつつ軽量化した電子機器用の筐体及びそれを有する電子機器を提供することを課題とする。

本開示の電子機器用筐体は、
筐体の内面に複数のリブが一体で形成されており、
複数のリブは、複数の正三角形のセグメントが規則的に隣接して並ぶアイソグリッド構造を形成している。

本開示の電子機器は、本開示の電子機器用筐体を有する。

本開示によれば、電子機器用の筐体を、剛性を高めつつ軽量化することができる。

本実施形態における電子機器の開いた状態の正面側の外観を示す斜視図である。 本実施形態における電子機器の第２のユニットを取り外した状態での正面側の斜視図である。 第１のユニットの上側筐体の上面図である。 第１のユニットの上側筐体の下面図である。 本実施形態におけるアイソグリッド構造の拡大図である。 従来のアイソグリッド構造の拡大図である。 従来のアイソグリッド構造を鋳造により成形する場合の問題点を説明する図である。 本実施形態のアイソグリッド構造を鋳造により成形する場合の効果を説明する図である。 従来のアイソグリッド構造による充填確実性と、本実施形態のアイソグリッド構造による充填確実性を比較した図である。 他の実施形態におけるアイソグリッド構造の拡大図である。 他の実施形態におけるアイソグリッド構造の拡大図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（発明の背景）
近年の電子機器の薄型化により、筐体が薄型かつ剛性を有することが求められている。そのため筐体にリブを追加して剛性を高めている。

筐体の剛性を飛躍的に高めることが可能な構造としてアイソグリッド構造がある。アイソグリッド構造とは正三角形のセグメントを規則的に配列した構造である。アイソグリッド構造は、ロケットや船舶などの胴体に用いられており、切削加工により形成される。

しかし、切削加工は加工コストが非常に高く、コストの低廉化が要求されている一般用の電子機器に適用するのは困難であった。

これに対処するため、本発明者は、コストを低減可能な鋳造によりアイソグリッド構造を形成できないか検討を行った。しかし、従来から存在するアイソグリッド構造では、金型内での溶融金属の十分な流動性が得られず、その結果、十分な充填確実性が得られず、成形不良率が高いという問題に直面した。

そこで、本開示は、具体的には、アイソグリッド構造を鋳造で形成する場合における充填確実性を向上させ、かつ、成形不良率を減少させることを課題とする。そして、これにより、電子機器用の筐体の剛性を高めつつ、軽量化した電子機器用筐体及びそれを有する電子機器を提供することを課題とする。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１を説明する。

［１．構成］
［１－１．電子機器の概要］
図１は、本実施形態における電子機器の開いた状態の正面側の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態における電子機器の第２のユニットを取り外した状態における正面側の斜視図である。

図１、図２に示されるように、電子機器１は、操作部１０５を有する第１のユニット１００と、表示部２０１を有する第２のユニット２００と、第１のユニット１００に対して回動自在に連結され、第２のユニット２００が着脱自在に接続されるホルダ３００とを備えており、所謂、デタッチャブル型コンピュータとして構成されている。なお、図１において示す方向の定義は、説明便宜上のものであり、ノートブック型のコンピュータを図１に示すような一般的な態様でユーザが使用しているときを基準として記載している。

第１のユニット１００は、ユーザの入力操作を受け付ける操作ユニットである。第１のユニット１００の筐体は、例えばマグネシウム合金などの金属や樹脂により形成される。第１のユニット１００は、操作部１０５として、ユーザが入力処理を行うためのキーボード１０１、タッチパッド１０２、複数の操作ボタン１０３等を有している。また、第１のユニット１００は、キーボード１０１、タッチパッド１０２及び複数の操作ボタン１０３に対する操作に応じた信号を出力する処理等を行う演算処理装置を内蔵している。

第２のユニット２００は、タブレット型コンピュータである。第２のユニット２００の筐体は、例えばマグネシウム合金などの金属や樹脂により形成される。表示部２０１は、例えば液晶表示パネルにより構成されている。また、表示部２０１は、ユーザのタッチ操作を受付可能なタッチパネルである。また、第２のユニット２００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、揮発性記憶装置（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置（ＲＯＭ、ＳＳＤ等）、バッテリ等を内蔵している。不揮発性記憶装置（ＲＯＭ、ＳＳＤ等）には、オペレーティングシステム（ＯＳ）、種々のアプリケーションプログラム、種々のデータ等が格納されている。中央演算処理装置（ＣＰＵ）は、ＯＳ、アプリケーションプログラム、種々のデータを読み込んで演算処理を実行することにより、種々の機能を実現する。

２００の下側の側部を収容可能である。ホルダ３００は、第１のユニット１００のヒンジ部１１０により第１のユニット１００に対して回動自在に支持されている。また、ホルダ３００は、第２のユニット２００を着脱可能なように構成されている。

ホルダ３００には、第２のユニット２００の下側の側部が収容された状態において、第２のユニット２００のコネクタ（図示せず）と接続されるコネクタ３０１が設けられている。ホルダ３００のコネクタ３０１は、第１のユニット１００の演算処理装置に電気的、信号的に接続されている。これらのコネクタを介して、第１のユニット１００と第２のユニット２００との間で、種々の信号や電力の授受を行うことができる。例えば、第１のユニット１００のキーボード１０１、タッチパッド１０２、複数の操作ボタン１０３等の入力部等から出力される信号を第２のユニット２００に出力することができる。第２のユニット２００は、これらの信号を受信し、受信した信号に基づく制御が可能である。したがって、電子機器１によれば、第２のユニット２００に第１のユニット１００を装着して、ノートタイプ型コンピュータとして利用することができる。また、第２のユニット２００単体で、タブレット型コンピュータとして利用することができる。

［１－２．第１のユニットの筐体の構造］
第１のユニット１００の筐体は、第１のユニット１００の上面側を構成する上側筐体１２０と、第１のユニット１００の下面側を構成する下側筐体１３０とを有する。

図３は、第１のユニット１００の上側筐体１２０の上面図である。

上側筐体１２０には、キーボード１０１、タッチパッド１０２、複数の操作ボタン１０３等を配置するための凹部１２１、１２２、１２３が形成されている。また、タッチパッド１０２を配置するための凹部１２２の左右は、パームレストとなる。本実施形態の上側筐体１２０はマグネシウム合金製であり、溶融マグネシウム合金を利用した鋳造により形成される。

図４は、第１のユニット１００の上側筐体１２０の下面図である。

第１のユニット１００の上側筐体１２０の下面において、上記各凹部１２１、１２２、１２３を除く部分には、複数の正三角形のセグメントＳが規則的に隣接して並ぶアイソグリッド構造が形成されるように、複数のリブＲが設けられている。上側筐体１２０は、前側の側部（図４において下側の側部）のＩｎと示す位置から溶融マグネシウム合金が注入されることにより形成されている。

図５は、本実施形態のアイソグリッド構造の拡大図である。具体的に、図５は、図４の矢印Ａで示すアイソグリッド構造における正三角形の頂点が集合し、複数のリブＲが交わる節部の一つを中心に図示した拡大図である。

本実施形態におけるアイソグリッド構造は、正三角形の辺を構成する第１～第６の直線リブ１４１～１４６と、正三角形の頂点の位置に配置され、第１～第６の直線リブ１４１～１４６が接続される環状リブ１４０とを有する。これらのリブ１４０～１４６は、上記の複数のリブＲの一部である。

第１～第６の直線リブ１４１～１４６は、環状リブ１４０から周方向において６０度間隔で放射状に延びている。

本実施形態のアイソグリッド構造では、環状リブ１４０の内周１４０ａは真円ではなく扇型形状を有している。環状リブ１４０における、第２、第６の直線リブ１４２、１４６が接続される部分（矢印Ｘで示す部分）の幅（径方向の長さ）が、環状リブ１４０における、第１、第３、第４、第５の直線リブ１４１、１４３、１４４、１４５が接続される部分の幅（径方向の長さ）よりも幅Ｗだけ大きくなるように形成されている。

また、環状リブ１４０の内周１４０ａは、第１の直線リブ１４１近傍と第３の直線リブ１４３近傍とを直線ＤＬ状に結ぶ直線部１４０ｂと、第１の直線リブ１４１近傍と第５の直線リブ１４５近傍とを直線ＤＬ状に結ぶ直線部１４０ｂとを有している。さらに、環状リブ１４０において第３、第５の直線リブ１４３、１４５が接続される部分の第２、第６の直線リブ１４２、１４６側の部分１４０ｃは、曲率が他の接続される部分よりも小さくされている。

［１－３．従来におけるアイソグリッド構造］
環状リブ１４０の形状を上記のような非円形状とした理由について、図６に示す一般的なアイソグリッド構造における構造と対比しながら説明する。図６は、従来のアイソグリッド構造の拡大図である。

図６に示す従来の一般的なアイソグリッド構造においては、環状リブ２４０の外周及び内周は、それぞれほぼ真円形に形成されている。また、放射状に延びる第１～第６の直線リブ２４１～２４６を有する。

本発明者は、電子機器の筐体の強度を上げるために図６のような従来のアイソグリッド構造を用いることについて検討した。しかし、前述したように、従来、アイソグリッド構造は切削加工により形成されるが、切削加工は加工コストが非常に高く、コストの低廉化が要求されている一般用の電子機器に適用するのは困難であった。これに対処するため、本発明者は、コストを低減可能な鋳造によりアイソグリッド構造を形成できないか検討を行った。しかし、従来から存在するアイソグリッド構造では、金型内での溶融金属の十分な流動性が得られず、その結果、十分な充填確実性が得られず、成形不良率が高いという問題に直面した。本発明者が検討したところ、これは以下のような理由による。

図７は、従来のアイソグリッド構造を鋳造で製造する際に用いる一対の金型のうち、アイソグリッド構造におけるリブを形成するための溝が形成されている側の金型についての、１つの環状リブ部分についての拡大図である。

金型には、環状の環状溝３４０と、環状溝３４０から周方向において６０度間隔で放射状に延びる第１～第６の直線溝３４１～３４６とが形成されている。

図７において環状溝３４０から下方及び斜め下方に延びる第１、第２、第６の直線溝３４１、３４２、３４６は、溶融マグネシウム合金の流通方向において環状溝３４０の上流側に位置する。また、図７において環状溝３４０から上方及び斜め上方に延びる第３、第４、第５の直線溝３４３、３４４、３４５は、環状溝３４０の下流側に位置する。そのため、溶融マグネシウム合金は、各溝内において図７に矢印で示すように流通する。この場合、図７において第２、第６の直線溝３４２、３４６が環状溝３４０に接続される部分（矢印Ｙで示す部分）では、それぞれ、第１の直線溝３４１から流入した溶融マグネシウム合金と、第２、第６の直線溝３４５、３４６から流入した溶融マグネシウム合金とが合流するため、圧力が上昇し、溶融マグネシウム合金が環状溝３４０において下流側に流動する際の流動抵抗が増加する。その結果、金型の最下流側にまで溶融マグネシウム合金がいきわたりにくく、鋳造成形品の品質を一定な品質で確保することが困難であるとの知見を得た。

［１－４．本実施形態でのアイソグリッド構造の鋳造］
図８は、本実施形態のアイソグリッド構造を鋳造で製造する際に用いる一対の金型のうち、アイソグリッド構造を構成するリブを形成するための溝が形成されている側の金型についての、１つの環状リブ部分についての拡大図である。

本実施形態では、環状溝４４０の内周４４０ａは真円ではなく扇型形状を有している。環状溝４４０における、第２、第６の直線溝４４２、４４６が接続される部分（矢印Ｚで示す部分）の溝幅（径方向の長さ）が、環状溝４４０における、第１、第３、第４、第５の直線溝４４１、４４３、４４４、４４５が接続される部分の溝幅（径方向の長さ）よりも幅Ｗだけ大きくなるように形成されている。これにより、第２、第６の直線溝４４２、４４６からそれぞれ環状溝４４０に流入した溶融マグネシウム合金と、その上流側の第１の直線溝４４１から流入した溶融マグネシウム合金とが合流しても、環状溝４４０への矢印Ｚで示す合流部において圧力上昇が生じにくい。そのため、溶融マグネシウム合金が環状溝４４０において下流側に流動する際の流動抵抗の増加が抑制される。

また、環状溝４４０の内周４４０ａは、第１の直線溝４４１近傍と第３の直線溝４４３近傍とを直線ＤＬ状に結ぶ直線部４４０ｂと、第１の直線溝４４１近傍と第５の直線溝４４５近傍とを直線ＤＬ状に結ぶ直線部４４０ｂとを有している。そのため、第１の直線溝４４１から環状溝４４０に流入した溶融マグネシウム合金が直線部４４０ｂによりスムーズに下流側に導かれ第３、第５の直線溝４４３、４４５に流入しやすくなる。さらに、環状溝４４０において第３、第５の直線溝４４３、４４５が接続される部分の第２、第６の直線溝４４２、４４６側の部分４４０ｃは、曲率が他の接続される部分よりも小さくされている。これによっても、環状溝４４０から第３、第５の直線溝４４３、４４５に溶融マグネシウム合金が流入しやすくなる。これらにより、第２の直線溝４４２が接続される部分と第３の直線溝４４３とが接続される部分との間の圧力の上昇、及び第６の直線溝４４６が接続される部分と第５の直線溝４４５とが接続される部分との間の圧力の上昇が、それぞれ、より抑制される。そのため、溶融マグネシウム合金が環状溝４４０において下流側に流動する際の流動抵抗の増加が抑制される。

図９は、従来のアイソグリッド構造による充填確実性と、本実施形態のアイソグリッド構造による充填確実性を比較した図である。なお、これらは、充填途中の状態を示している。図９（ａ）は、従来のアイソグリッド構造による充填確実性を示し、図９（ｂ）は、本実施形態のアイソグリッド構造による充填確実性を示す。これらの例は、Ｉｎと記載されている部分から溶融マグネシウム合金を注入した場合のものである。これらの図において、ＯＫと記載されて濃度が高く表現されている部分は、十分な充填確実性が得られた部位を示し、ＮＧと記載されて濃度が低く表現されている部分は、十分な充填確実性が得られなかった部位を示している。図９（ａ）、図９（ｂ）から明らかなように、本実施形態のアイソグリッド構造により充填確実性が向上していることがわかる。これは、金型内における溶融マグネシウム合金の流動性が向上したためである。

このように、本実施形態のアイソグリッド構造によれば、アイソグリッド構造を鋳造で形成する場合における充填確実性が向上し、もって成形不良率が減少する。よって、鋳造により、アイソグリッド構造を有する筐体を、良好な品質で形成することができる。そのため、アイソグリッド構造を有する筐体を安価に製造することができ、電子機器においてアイソグリッド構造を有する筐体を採用することができるようになる。したがって、電子機器用の筐体の剛性を高めつつ、軽量化した電子機器用筐体及びそれを有する電子機器を提供することができる。

［２．効果等］
本実施形態の上側筐体１２０（電子機器用筐体）は、
上側筐体１２０（筐体）の内面に複数のリブＲが一体で形成されており、
複数のリブＲは、複数の正三角形のセグメントＳが規則的に隣接して並ぶアイソグリッド構造を形成している。

これにより、電子機器用の上側筐体１２０（筐体）を、剛性を高めつつ軽量化することができる。

本実施形態の上側筐体１２０（電子機器用筐体）において、
複数のリブＲは、隣接する複数の正三角形の頂点の位置に設けられた環状リブ１４０と、環状リブ１４０から周方向において６０度間隔で放射状に延び、正三角形の各辺を構成する直線リブ１４１～１４６と、を有する。
環状リブ１４０において、一の直線リブ１４１に周方向で隣接する一対の直線リブ１４２、１４６が接続される部分の幅は、当該環状リブ１４０において、残りの直線リブ１４１、１４３～１４５が接続される部分の幅よりも大きく設定されている。

これにより、アイソグリッド構造を鋳造で形成する場合における充填確実性が向上し、もって成形不良率が減少する。よって、鋳造により、アイソグリッド構造を有する筐体を、良好な品質で形成することができる。

本実施形態の上側筐体１２０（電子機器用筐体）において、
上側筐体１２０（筐体）は、鋳造品である。

これにより、アイソグリッド構造を有する筐体を安価に製造することができる。

本実施形態の電子機器１は、本実施形態の上側筐体１２０（電子機器用筐体）を有する。

（他の実施形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を説明する。

前記実施形態では、環状リブの内周の形状が扇型形状である場合について説明した。しかし、本開示は、これに限定されない。本開示では、環状リブにおいて、一の直線リブに周方向で隣接する一対の直線リブが接続される部分の幅は、当該環状リブにおいて、残りの直線リブが接続される部分の幅よりも大きく設定されていればよい。

例えば、図１０に示すように、環状リブ５４０の内周５４０ａの形状は三角形状であってもよい。この場合でも、環状リブ５４０において、一の直線リブ５４１に周方向で隣接する一対の直線リブ５４２、５４６が接続される部分の幅は、当該環状リブ５４０において、残りの直線リブ５４１、５４３～５４５が接続される部分の幅よりも大きくなる。

また、図１１に示すように、環状リブ６４０の内周６４０ａの形状は台形状であってもよい。この場合でも、環状リブ６４０において、一の直線リブ６４１に周方向で隣接する一対の直線リブ６４２、６４６が接続される部分の幅は、当該環状リブ６４０において、残りの直線リブ６４１、６４３～６４５が接続される部分の幅よりも大きくなる。

前記実施形態では、本開示の電子機器用筐体を上側筐体１２０に適用した例について説明した。しかし、本開示の電子機器用筐体は、それ以外の筐体に適用できることはいうまでもない。

また、前記実施形態では、第１のユニット１００と第２のユニット２００とがホルダ３００（接続部）を介して着脱可能に構成されている場合について説明した。しかし、本開示は、第１のユニットと第２のユニットとが着脱可能ではない一般的なノートブック型の電子機器に対しても適用可能である。また、タブレット端末、スマートフォン等にも適用可能である。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、第１のユニットと、第２のユニットとを備えた電子機器において広く利用可能である。

１ 電子機器
１００ 第１のユニット
１０１ キーボード
１０２ タッチパッド
１０３ 操作ボタン
１０５ 操作部
１１０ ヒンジ部
１２０ 上側筐体
１３０ 下側筐体
１２１、１２２、１２３ 凹部
１４０ 環状リブ
１４０ｂ 直線部
１４１～１４６ 直線リブ
１４０ａ 内周
１４０ｂ、１４０ｂ 直線部
１４０ｃ 曲率が小さい部分
２００ 第２のユニット
２０１ 表示部
３００ ホルダ
３０１ コネクタ
３１０ ホルダ本体部
３２０ 背面支持部
４４０ 環状溝
４４０ａ 内周
４４０ｂ 直線部
４４０ｃ 曲率が小さい部分
４４１～４４６ 直線溝
Ｒ リブ
Ｓ セグメント

Claims (3)

1. 筐体の内面に複数のリブが形成されており、
   前記複数のリブは、複数の多角形のセグメントが隣接して並ぶアイソグリッド構造を形成し、隣接する複数の多角形の頂点に設けられた環状リブと、前記環状リブから周方向において所定角度間隔で放射状に延び、前記多角形の各辺を構成するリブと、を有し、
   前記環状リブの内周は、非円形の形状を有し、
   前記環状リブにおいて、前記多角形の各辺を構成するある一つのリブが接続される部分の幅は、前記多角形の各辺を構成する他の別の一つのリブが接続される部分の幅よりも大きい、
   電子機器用筐体。
2. 前記筐体は、鋳造品である、
   請求項１に記載の電子機器用筐体。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子機器用筐体を有する電子機器。

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