JP4888413B2 - 携帯型電子装置 - Google Patents
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Description
そのため、従来、グラファイトシート、金属箔等の熱伝導率が高く、厚さの薄い熱拡散シートにより熱拡散を操作部または表示部のみで行い、筐体表面の温度上昇を抑えている。
しかし、近年では、さらに消費電力の増大、携帯電話機の薄型化が進み、基板面積が縮小することにより、携帯電話機の熱密度が大きくなり、操作部、または表示部のみでの熱拡散による冷却が十分にできなくなってきている(特許文献1)。
図1に折り畳み式の携帯電話機の説明図を示す。
折り畳み式の携帯電話機1を開いた状態の図である。
この携帯電話機1は、キーパッド11を有する操作部10と、液晶パネル21を有する表示部20とを有する。キーパッド11は、ユーザによる操作を受けて電話番号やその他様々な情報を入力するためのものである。液晶パネル21は、各種情報を表示する。
そして、表示部20は操作部10にヒンジ部30で接続されて開閉する構造となっている。
操作部10は、筺体2とキーパッド11(図示せず)、バッテリ12、基板13、熱拡散シート14−1、放熱部15を有する。
筺体2は、ポリカーボネートまたはABS樹脂等の合成樹脂製である。筺体2は、操作部10の各部品を内蔵するためのケースである。
バッテリ12は、各部に電源を供給する。
基板13は、入力制御等を行うCPU等の発熱部品16を搭載する。
熱拡散シート14−1は、発熱部品16を放熱するためのシートである。例えば、黒鉛をシート状に加工したグラファイトシート、金属箔等の熱伝導率が高く、厚さの薄いシートである。発熱部品16と熱拡散シート14−1とは、接触していても、接触していなくてもよい。
放熱部15は、熱拡散シート14−1の熱を表示部20に拡散するための部品である。材料としては、アルミ、銅等である。ヒンジ部30近傍に配置されており、操作部10から外部へ露出している。放熱部15は、熱拡散シート14−1に接触する構造である。但し、熱拡散シート14−1と一体化する構造等でもよい。
筺体3は、ポリカーボネートまたはABS樹脂等の合成樹脂製である。筺体3は、表示部20の各部品を内蔵するためのケースである。
制御基板22は、液晶パネル21等を制御する回路部品等を搭載する。
熱拡散シート14−2は、操作部10の熱を放熱するためのシートである。操作部10に用いられるものと同じ材質のものである。
受熱部23は、放熱部15に接触して、操作部10の熱を熱拡散シート14−2に伝導するための部品である。材料としては、アルミ、銅等である。ヒンジ部30近傍に配置され表示部20から外部へ露出している。受熱部23は、熱拡散シート14−2に接触する構造である。但し、熱拡散シート14−2と一体化する構造等でもよい。
携帯電話機1の表示部20を開いて使用したときに、操作部10の筐体温度が、表示部20の筐体温度より高くなる場合を例として説明する。
携帯電話機1の表示部20を折り畳むことで、放熱部15と受熱部23とが分離する構造としている。これは、携帯電話機1を折り畳んだ状態では、携帯電話機1が待機状態にあり、発熱が少ないためである。
また、接触および分離構造とすることで、ヒンジ部30内部を直接経由して操作部10の熱を表示部20に放熱する熱伝導の機構を形成する必要がない。この結果、ヒンジ部30の構造を複雑な構造にする必要がない。
携帯電話機1の表示部20を開くことで、放熱部15と受熱部23とが接触する構造である。
まず、操作部10内の発熱部品16からの熱を熱拡散シート14−1に熱伝導する。熱拡散シート14−1は、発熱部品16に接触している例である。熱拡散シート14−1内の熱は、操作部10内に拡散する。操作部10の筺体2と熱拡散シート14−1とは、接触していない。このため、熱拡散シート14−1の熱は、筺体2には直接伝導されない。
また、熱拡散シート14−1からの熱が放熱部15に熱伝導されるので、その熱を放熱部15は、表示部20の受熱部23に熱伝導する。
次に、受熱部23に伝わった熱は、受熱部23から熱拡散シート14−2へ熱伝導される。
受熱部23から熱伝導された熱拡散シート14−2内の熱は、表示部20内に拡散する。表示部20の筺体3と熱拡散シート14−2とは、接触していない。このため、熱拡散シート14−2の熱は、筺体3には直接伝導されない。
図3(a)は、操作部10の内部のキーパッド11側に配置された熱拡散シート14−1である。放熱部15と接触し、バッテリ12、基板13を覆うように内部全体に配置される。操作部10の筐体2とは直接接触していない。
図3(b)は、表示部20の内部のリア面側に配置された熱拡散シート14−2である。受熱部23と接触し、内部全体に配置される。表示部20の筐体3とは直接接触していない。
図4に放熱部、受熱部の説明図1を示す。
ヒンジ部30近傍に操作部10から露出した放熱部15と、表示部20から露出した受熱部23を設けている。
図4(a)は、携帯電話機1を閉じたときに、放熱部15と受熱部23が分離する構造を示す。
図4(b)は、携帯電話機1を開いたときの状態を示す。表示部20は、操作部10に対して所定の角度、回転すると固定される。そして、表示部20が固定されたときに受熱部23は、回転により放熱部15に面接触する構造である。
このような構造を有することで、携帯電話機1を開いたときには、操作部10から表示部20へ熱を伝導することができ、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
次に、放熱部15と受熱部23の密着性を強化する補助機構について説明する。密着性を強化することで、接触面が増加するため、熱伝導率を向上できる。
補助機構は、弾性材A17である。
図5(a)は、操作部10に対して表示部20を開けるときの回転途中の図である。
表示部20が開かれたときに受熱部23に接触し固定される位置よりもわずかに受熱部23側に放熱部15は配置されている。そして、その放熱部15を弾性材A17が支えている構造である。すなわち、弾性材A17が、操作部10の筺体2内に配置されており、放熱部15は、その弾性材A17の上に接着されているような構造である。
図5(b)に、携帯電話機1が開いたときに回転により接触してくる受熱部23により放熱部15が押され、弾性材A17の弾性力により密着する構造を示す。弾性材A17としては、ゴム、バネ等がある。受熱部23により放熱部15が押下されると、弾性材A17は、矢印の方向の反発力を有し、放熱部15を受熱部23に密着させる。
この結果、操作部10、表示部20が多少歪んで接触していても、弾性材A17の弾性力により放熱部15と受熱部23が密着するため、伝熱効率が向上する。
補助機構は、磁石41である。
図6(a)に放熱部15と受熱部23の一部に互いに引き合う磁石41を設置した構造の説明図を示す。放熱部15の磁石41と受熱部23の磁石41が相互に引き合うようにするため、対向する位置に配置している。
この結果、図6(b)に示すように、放熱部15と受熱部23が接触するときに、矢印の示す方向に磁力が働く。この結果、操作部10、表示部20が多少歪んで接触していても、磁力により放熱部15と受熱部23が密着するため、伝熱効率が向上する。
補助機構は、図6(a)に示す位置に配置された磁石41と放熱部15の移動機構である。
図7(a)は、操作部10に対して表示部20を開けるときの回転途中の図である。
放熱部15は完全に固定されておらず、図7(a)に示すように、矢印で示す方向、すなわち受熱部23との接触面に対して略垂直方向に移動可能である。そのための移動機構は、例えば、放熱部15の両端をスライドさせる溝を操作部10の筺体2に設けた機構である。
図7(b)に携帯電話機1を開いたときに、矢印に示す方向の磁力によって放熱部15が受熱部23に密着する構造である。
この結果、操作部10、表示部20が多少歪んで接続されていても、放熱部15が受熱部23にあわせて動くため、密着しやすく熱効率を損なわない。
補助機構は、突起42と回転軸43である。
図8(a)は、操作部10に対して表示部20を開けるときの回転途中の図である。
図8(a)に表示部20の受熱部23の近傍に突起部42を設け、操作部10の放熱部15の近傍に放熱部15に接触する回転軸43を設けた構造を示す。回転軸43は、放熱部15を回転させる構造を有する。放熱部15は、回転軸43に対して回転可能に形成されている。
突起部42は、例えば、表示部20の筺体3の端部を延長させて形成する。
図8(b)に携帯電話機1が開いたときに、放熱部15が受熱部23に対して押し当てられる構造を示す。
具体的には、表示部20の回転により、表示部20の突起部42が放熱部15の所定の一部分を押下する。この結果、放熱部15は回転軸43を中心に回転し、受熱部23に密着する。
この結果、操作部10、表示部20が多少歪んで接触していても、表示部20が開くことで受熱部23と放熱部15が密着するため、熱伝導率が向上する。
実施例1における携帯電話機1のシミュレーションによる温度解析結果を示す。
条件は、次のとおりである。
解析モデルの携帯電話機1のサイズは、操作部10、表示部20ともに幅50mm×高さ105mm×厚さ9mmである。周囲温度は28℃である。グラスファイシート製の熱拡散シートは、熱伝導率1500W/m・Kである。操作部10の筺体2、表示部20の筺体3は、樹脂で形成されており、その熱伝導率は0.2W/m・Kである。そして、発熱量の多いテレビ電話を30分間使用した例で計算している。
図9(a)に、放熱部15と受熱部23を樹脂で形成し、操作部10のみで熱拡散した場合を示す。樹脂の熱伝導率が、0.2W/m・Kのものを使用する。
図9(b)に、放熱部15、受熱部23を銅で形成し、操作部10から表示部20へ熱拡散が可能な場合を示す。銅製の熱伝導率が、380W/m・Kのものを使用する。
図9(a)は、操作部10のみで熱拡散の状態のため、携帯電話機1の筺体の表面では、表示部が29.2℃、操作部が43℃である。
図9(b)は、操作部10から表示部20への熱拡散が可能な構造のため、携帯電話機1の表面では、表示部が32.9℃、操作部が38℃である。
(実施例2)
図10に折り畳み式の携帯電話機の放熱構造の説明図2を示す。
実施例1のヒンジ部30に代えて回転2軸ヒンジ部31を有する携帯電話機1の放熱構造の説明である。
回転2軸ヒンジ部31は、表示部20を開閉するための機構のほかに、表示部20を180度、使用者から見て左右方向に回転できる表裏反転機構を有する。例えばテレビ放送受信対応の携帯電話機1である。
例えば、携帯電話機1を開いた状態でテレビ電話、音声通話などを行う場合である。
携帯電話機1を開いた状態では、発熱量が多いため、放熱部15と受熱部23とは接触する構造としている。
この結果、携帯電話機1を開いた状態では、操作部10から表示部20へ熱が拡散され、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
また、バネ等からなる弾性材B51は、基板13上に設置され、放熱部15を熱拡散シート14−1の下から押下して、受熱部23との密着性を向上させている。弾性B51は、受熱部23を押下するためにさらに表示部20側にも設けてもよい。また、密着性を向上させるため、さらに実施例1で説明した磁石等の補助機構を用いることも可能である。
受熱部23は、表示部20のリア面の回転2軸ヒンジ部31の近傍に配置されている。
例えば、携帯電話機1を折り畳んだ状態で、テレビ放送の視聴をする場合等である。
携帯電話機1でテレビ放送を視聴する状態では、発熱量が多いため、放熱部15と受熱部23とは接触する構造としている。そして、折り畳むときに、液晶パネル21が見えるように、表示部20を表裏反転のため、180度回転させてから折り畳む。
この結果、液晶パネル21を上にして折り畳んだ状態では、操作部10から表示部20へ熱が拡散され、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
この場合は、待機状態にするために折り畳んだため、熱の発生が少ない。そのため、放熱部15と受熱部23は、分離しており、放熱部15から受熱部23への熱の移動はない。
シールドケース61の説明を簡略化するため、放熱部15が1つの例で説明する。
図11に示す携帯電話機1の内部の発熱部品16がシールドケース61などで、覆われている場合がある。
このとき、シールドケース61に熱拡散シート14−1を貼り付け、放熱部15へ熱を伝える構造である。
シールドケース61内の発熱部品16の熱を例えば熱伝導シート63でシールドケース61に拡散し、シールドケース61上の熱を熱拡散シート14−1で放熱することにより、効果的に放熱することができる。
バネ等からなる弾性材C62は、シールドケース61上に設置され、放熱部15を熱拡散シート14−1の下から支持して、受熱部23との密着性を向上させている。
図12に携帯電話機1の操作部10を示す。保護シート71の説明を簡略化するため、放熱部15が1つの例で説明する。
図12に示す携帯電話機1では、熱伝導性の高い部品、例えば金属などが露出していると、手に触れたときに熱く感じることがあるため、放熱部15を保護シート71でカバーすることで、使用者の不快感を減らす。また、放熱部15が面で保護シート71に接触できるため、伝熱効率が上がる。このため保護シート71は熱伝導率の高いものを使用したほうが効果的である。
そのため、保護シート71は、例えばシリコーンゴムに金属フィラーを入れたものなどを使用する。熱伝導率1〜5W/m・Kで樹脂の約10倍以上の熱伝導率のものである。
図12(a)に、携帯電話機1の操作部10の側面から見た保護シート71の位置を示す。
図12(b)に、携帯電話機1の操作さ部10のキーパッド11面から見た保護シート71の位置を示す。
また、放熱部15、受熱部23のどちらか一方または、両方に保護シート71を貼ることもできる。
(実施例3)
図13にスライド式の携帯電話機の放熱構造の説明図1を示す。
実施例1に示す折り畳み機構に代えてスライド機構を有する携帯電話機1の放熱構造の説明である。
スライド式の携帯電話機1において、携帯電話機1が閉じた状態、すなわちスライド幅0のときの状態の説明図を示す。このスライド幅0のときに、操作部10の発熱量が多い場合とする。
このときは、操作部10内の熱拡散シート14−1は、発熱部品16およびバネなどの弾性材D81で支持されている。
その熱拡散シート14−1は、操作部10からわずかに突出する放熱部15に接触し、支持している。そして、放熱部15は、表示部20の受熱部23に密着する構造の例である。
この場合、スライド式の携帯電話機1が閉じた状態のとき、操作部10から表示部20へ熱を伝えることができるので、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
基板13上にバネなど弾性材D81で熱拡散シート14−1上の放熱部15を受熱部23に押し当てる構造である。受熱部23は、表示部20の筺体3面とほぼ同一の高さにしてある。一方、放熱部15は、操作部10の筺体2の表面より弾性材D81の押下により少し飛び出すことで、受熱部23と接触する構造である。弾性材D81は、放熱部15と受熱部23の密着性を強化する補助機構である。
携帯電話機1を最大にスライドした状態の説明図を示す。
スライド幅0のときとスライド幅最大のときに、操作部10の発熱量が多い場合とする。
受熱部23は、スライド幅0のときとスライド幅最大の両方で、放熱部15に接触するような構造を有する。
この結果、表示部20をスライド幅0の場合のほかに、スライド幅最大までスライドさせたときも、操作部10の放熱部15の位置が表示部20の受熱部23の位置に重なるように配置されているため、操作部10から表示部20へ熱を伝えることができ、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
表示部20のリア面に、受熱部23が2つ設けてある。表示部20がスライドすると、受熱部23間を放熱部15がスライドする。そのため、受熱部23間を放熱部15がスライドするため表示部20の筺体に溝24を設けてある。リア面とは、液晶パネル21が配置されている筺体3の面とは反対側の面を指す。リア面は、図14(a)のZ方向から見た面である。
A−A断面図を示す。受熱部23間を放熱部15がスライドするため、スライド部分の表示部20の筺体3を薄くしている。この構造により、受熱部23と放熱部15が接触する位置においては、弾性部材D81により、密着性を向上させている。一方、受熱部23間を放熱部15がスライドする位置では、放熱部15は、受熱部23がないため、弾性材D81により少し持ち上げられる。このために溝24が設けられている。この結果、放熱部15がスムーズにスライドできる。図14(c)の上側の面がリア面である。
携帯電話機1をスライド幅が0 または最大のとき以外で、ある特定の位置に表示部20の受熱部23を設置した構造を示す。表示部20の受熱部23は複数個設置してもよい 。
この各状態のときに、操作部10の発熱量が多い場合とする。
表示部20の受熱部23を操作部10の放熱部15の存在する位置にスライドさせた場合、操作部10から表示部20へ熱を伝えることができ、携帯電話機1全体で均熱化し冷却することができる。
また、実施例1または実施例3においても、実施例2のシールドケース61の放熱構造、保護シート71の構造を用いることができる。
(付記1)第1の筺体と、前記第1の筺体内に配置されている発熱部品と、前記第1の筺体内に配置され、前記発熱部品の熱を前記第1の筺体内に拡散させるための第1の熱拡散部材と、前記第1の熱拡散部材が拡散する熱を前記第1の筺体外部に放熱するための放熱部とを備える第1のユニットと、第2の筺体と、前記第2の筺体内に配置され、熱を前記第2の筺体内に拡散させるための第2の熱拡散部材と、前記放熱部に接触したときに前記放熱部が有する熱を前記第2の熱拡散部材に熱伝導するための受熱部と、を備える第2のユニットと、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットを開閉可能に連結するヒンジ部と、を有し、前記放熱部と前記受熱部は、前記第1のユニットに対しての前記第2のユニットが開いたときに接触し、閉じたときに分離する位置に設置されていることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記2)付記1記載の携帯型電子装置であって、前記放熱部と前記受熱部との密着度を強化する補助機構を有することを特徴とする携帯型電子装置。
(付記3)付記2記載の携帯型電子装置であって、前記補助機構は、前記放熱部を支持する弾性部を備え、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットが開かれたときに、前記放熱部は、前記弾性部の弾性力により前記受熱部に密着させられることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記4)付記2記載の携帯型電子装置であって、前記補助機構は、前記放熱部と前記受熱部の各々に磁石を備え、前記放熱部は、磁力により前記受熱部と引き合うことで前記受熱部に密着させられることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記5)付記4記載の携帯型電子装置であって、前記放熱部は、前記受熱部の方向に移動可能に設置されており、前記第2のユニットが開かれたときに、磁力によって前記受熱部に密着することを特徴とする携帯型電子装置。
(付記6)付記2記載の携帯型電子装置であって、前記補助機構は、前記第2のユニットの前記受熱部近傍に前記放熱部を押下のための突起を備え、かつ前記第1のユニットの前記放熱部近傍に放熱部を回転させるための回転軸を備え、前記第2のユニットが開かれたときに、前記突起により前記放熱部の一部が押下されることで、前記放熱部は、前記回転軸を中心に前記受熱部の方向に回転して前記受熱部に密着させられることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記7)付記1記載の携帯型電子装置であって、前記ヒンジ部は、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットを開閉可能にするための回転機構と前記第2のユニットを開閉方向に対して垂直方向に回転可能とする表裏反転機構とを有し、放熱部と受熱部は、第1のユニットに対して第2のユニットを表裏反転して閉じたときに接触する位置に配置されていることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記8)第1の筺体と、前記第1の筺体内に配置されている発熱部品と、前記第1の筺体内に配置され、前記発熱部品の熱を前記第1の筺体内に拡散させるための第1の熱拡散部材と、前記第1の熱拡散部材が拡散する熱を前記第1の筺体外部に放熱するための放熱部と、放熱部を支持する弾性部とを備える第1のユニットと、第2の筺体と、前記第2の筺体内に配置され、熱を前記第2の筺体内に拡散させるための第2の熱拡散部材と、前記放熱部に接触したときに前記放熱部が有する熱を前記第2の熱拡散部材に熱伝導するための受熱部と、を備える第二のユニットと、前記第1のユニットの上を前記第2のユニットをスライドさせるためのスライドレールと、を有し、前記第2のユニットのスライド幅が所定幅のときに前記放熱部に接触する位置に前記受熱部が配置されていることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記9)付記8記載の携帯型電子装置であって、前記受熱部は、前記第2ユニットのスライド幅が0のときに、前記放熱部に接触する位置に配置されていることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記10)付記8記載の携帯型電子装置であって、前記受熱部は、前記第2ユニットのスライド幅が最大にスライドされたときに、前記放熱部に接触する位置に配置されていることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記11)付記8記載の携帯型電子装置であって、前記受熱部は、前記第2ユニットのスライド幅が0または最大のとき以外の特定の位置のときに前記放熱部に接触する位置に配置されていることを特長とする携帯型電子装置。
(付記12)付記1または付記8記載の携帯型電子装置であって、前記発熱部品を覆うシールドケースを有し、前記シールドケースに前記第1の熱拡散部材を貼り付け、前記放熱部へ熱を伝えることを特徴とする携帯型電子装置。
(付記13)付記1または付記8記載の携帯型電子装置であって、前記放熱部、前記受熱部のどちらか一方または、両方に熱伝導性の保護部材を貼ったことを特徴とする携帯型電子装置。
(付記14)付記7記載の携帯型電子装置であって、前記放熱部を支持するための弾性部材を備え、前記放熱部は、前記受熱部と接触したときに、弾性部材の弾性力により前記受熱部に密着させられることを特徴とする携帯型電子装置。
2 操作部の筺体
3 表示部の筺体
10 操作部
11 キーパッド
12 バッテリ
13 基板
14、14−1、14−2 熱拡散シート
15 放熱部
16 発熱部品
17 弾性材A
20 表示部
21 液晶パネル
22 制御基板
23 受熱部
24 溝
30 ヒンジ部
31 回転2軸ヒンジ部
41 磁石
42 突起部
43 回転軸
51 弾性材B
61 シールドケース
62 弾性材C
63 熱伝導シート
71 保護シート
81 弾性材D
Claims (1)
- 第1の筺体と、
前記第1の筺体内に配置されている発熱部品と、前記第1の筺体内に配置され、前記発熱部品の熱を前記第1の筺体内に拡散させるための第1の熱拡散部材と、前記第1の熱拡散部材が拡散する熱を前記第1の筺体外部に放熱するための放熱部とを備える第1のユニットと、
第2の筺体と、前記第2の筺体内に配置され、熱を前記第2の筺体内に拡散させるための第2の熱拡散部材と、前記放熱部に接触したときに前記放熱部の有する熱を前記第2の熱拡散部材に熱伝導するための受熱部と、を備える第2のユニットと、
前記第1のユニットに対して前記第2のユニットを開閉可能に連結するヒンジ部と、
前記放熱部と前記受熱部との密着度を強化する補助機構と、を有し、
前記放熱部と前記受熱部は、前記第1のユニットに対しての前記第2のユニットが開いたときに接触し、閉じたときに分離する位置に設置されており、
前記補助機構は、前記第2のユニットの前記受熱部近傍に前記放熱部を押下のための突起を備え、かつ前記第1のユニットの前記放熱部近傍に放熱部を回転させるための回転軸を備え、前記第2のユニットが開かれたときに、前記突起により前記放熱部の一部が押下されることで、前記放熱部は、前記回転軸を中心に前記受熱部の方向に回転して前記受熱部に密着させられることを特徴とする携帯型電子装置。
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