JP6841176B2 - 携帯機器用保護ケース - Google Patents

Description

本発明は、携帯機器用保護ケース、特にコイルアンテナを有する携帯機器用の保護ケースに関する。

近年、スマートフォン、タブレット端末などの携帯機器の保護ケースの需要が高まっている。しかしながら、携帯機器に保護ケースを装着すると、携帯機器で生じる熱が外部へ放出されにくくなり、携帯機器の異常発熱が生じる原因となり得るという問題があった。

上記の問題を解決するために、保護ケースに放熱機能を持たせることが検討されている。例えば、特許文献１には、電子機器の筐体と該筐体の背面に設けるケース部との隙間に薄型の熱伝導部材を配置した保護ケースが開示されている。

登録実用新案第３１８２６５９号公報

特許文献１に記載のような熱伝導部材としては、熱伝導率の高さから金属部材を用いることが好ましい。しかしながら、本発明者らは、特許文献１に開示される保護ケースは、電子機器の背面に対応する面の全体に熱伝導性部材を配置しているので、携帯機器にコイルアンテナが実装されている場合、熱伝導性部材として金属部材を用いると、コイルアンテナの通信が阻害されることに気付いた。

従って、本発明の目的は、放熱性に優れ、コイルアンテナの通信を阻害しない携帯機器用保護ケースを提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、保護ケースに金属製のヒートスプレッダを設けることにより放熱性を向上させ、該ヒートスプレッダを、コイルアンテナと磁界結合させて放射体として機能させることにより、コイルアンテナの通信特性を向上または保持できることを見出し、放熱性の向上と通信特性の向上または保持を両立した保護ケースである本発明を創作するに至った。

本発明の要旨によれば、
コイルアンテナを有する携帯機器に装着される携帯機器用保護ケースであって、
前記携帯機器に装着される装着部に、金属製かつ面状のヒートスプレッダが設けられており、
前記ヒートスプレッダは、前記コイルアンテナと磁界結合して放射体として機能する
ことを特徴とする携帯機器用保護ケース
が提供される。

本発明によれば、コイルアンテナを有する携帯機器に装着される携帯機器用保護ケースにおいて、上記携帯機器に装着される装着部に、金属製かつ面状のヒートスプレッダを配置し、該ヒートスプレッダをコイルアンテナと磁界結合させることにより、放熱性が高く、コイルアンテナの通信特性が良好な携帯機器用保護ケースを提供することができる。

図１は、本発明の一の実施形態における保護ケース１ａの斜視図である。 図２は、図１に示す保護ケース１ａを携帯機器１１に装着した状態の斜視図である。 図３は、図２のｘ−ｘ線に沿った断面図である。 図４は、図１に示す保護ケース１ａのヒートスプレッダ６の平面図および断面図である。 図５は、本発明の別の実施形態における保護ケース１ｂの斜視図である。 図６は、本発明の別の実施形態における保護ケース１ｃの斜視図である。

以下、本発明の携帯機器用保護ケースについて詳細に説明する。

本発明の保護ケースは、携帯機器用、具体的にはアンテナコイルを有する携帯機器用の保護ケースである。

上記携帯機器としては、アンテナコイルを有し、保護ケースを装着可能であれば特に限定されず、例えば、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話等の各種携帯機器が挙げられる。

上記アンテナコイルは、外部と電磁的に作用するものであれば特に限定されない。例えば、アンテナコイルは、ＮＦＣ等のＨＦ帯近距離通信用のコイルアンテナ、非接触電力伝送用のコイルアンテナ等であり得る。

以下、本発明の携帯機器用保護ケースの実施形態について、図面を参照しながらさらに説明する。尚、本実施形態の携帯機器用保護ケースおよび各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。

（実施形態１）
本実施形態の保護ケース１ａの斜視図を図１に、該保護ケース１ａをスマートフォンに装着した状態の斜視図を図２に、図２のｘ−ｘに沿った切断面の断面図を図３に示す。

図１〜図３に示されるように、本実施形態の保護ケース１ａは、装着部２、フラップ部３およびヒンジ部４から成るケース本体５、該装着部２に設けられたヒートスプレッダ６、および該ヒートスプレッダ６上に設けられた保護シート７を有して成る。上記ヒートスプレッダ６は、一部に切欠き部８を有し、該切欠き部８は、スリット部９および開口部１０から成る。図２に示されるように、保護ケース１ａは、装着部２において、携帯機器１１に装着される。即ち、携帯機器１１は、裏面を装着部２側に向けて保護ケース１ａに取り付けられる。上記携帯機器１１は、内部にコイルアンテナ１２を有し、該コイルアンテナ１２の開口部１３は、上記ヒートスプレッダ６の開口部１０と実質的に重なっている。これにより、本発明の保護ケースのヒートスプレッダと、携帯機器のコイルアンテナが磁界結合する。その結果、ヒートスプレッダによるコイルアンテナの通信特性を向上させる、あるいは通信特性の低下を抑制することができる。

上記ケース本体５は、上記ヒートスプレッダ６および上記保護シート７を設ける部分を有すること以外は、一般的に用いられる携帯機器用ケースと同様の形状を有し得る。例えば、図示する例においては、ケース本体は、装着部２、フラップ部３およびヒンジ部４から成るいわゆる手帳型であるが、これに限定されず、携帯機器の背面および側面のみを覆うタイプであってもよい。下記するように、フラップ部にも放熱機能を持たせることにより優れた放熱性を得ることができる観点から、手帳型が好ましい。

ケース本体５の材質は、導電性でなければ特に限定されず、例えば樹脂、革等であり得る。

上記ヒートスプレッダ６は、金属製である。ここに、金属製とは、ヒートスプレッダの全部分が金属製であることに加え、ヒートスプレッダの主構成部分が金属製であることも意味する。例えば、ヒートスプレッダが単なる金属板である場合には、ヒートスプレッダは実質的に全部分が金属製であり得る。また、ヒートスプレッダが下記するベーパーチャンバーである場合には、例えば主構成部分である筐体が実質的に金属製であればよい。

上記ヒートスプレッダ６は、面状である。ここに、「面状」とは、板状およびシート状を包含し、高さ（厚み）に対して長さおよび幅が相当に大きい形状、例えば長さおよび幅が、厚みの１０倍以上、好ましくは１００倍以上である形状を意味する。

上記ヒートスプレッダ６を構成する金属としては、特に限定されないが、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。

上記ヒートスプレッダ６は、切欠き部８を有する。ヒートスプレッダが切欠き部を有することにより、ヒートスプレッダによるコイルアンテナの通信特性を向上させる、あるいは通信特性の低下を抑制することができる。

上記切欠き部８の形状は、ヒートスプレッダが携帯機器のコイルアンテナと磁界結合できるものであれば特に限定されない。好ましくは、切欠き部８は、図１に示されるように、スリット９および開口部１０から成る。切欠き部をスリットと開口部で構成することにより、より良好な通信特性を得ることができる。特に、開口部１０の大きさを、コイルアンテナ１２の開口部１３の大きさと同程度にし、開口部１０の位置をコイルアンテナ１２の開口部１３に対応する位置に設けることにより、より良好な通信特性を得ることができる。

上記ヒートスプレッダ６の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１００μｍ以上１１０００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以上６００μｍ以下であり得る。

一の態様において、上記ヒートスプレッダ６は、ベーパーチャンバーであり得る。ヒートスプレッダとして、ベーパーチャンバーを用いることにより、本発明の保護ケースの放熱性をより高めることができる。さらに、また、ベーパーチャンバーは、可撓性を有する筐体およびその内部空間によりクッション性を有するので、衝撃吸収材としても機能し得る。

本発明に用いることができるベーパーチャンバーは、面状で筐体が金属製であれば特に限定されない。

上記ベーパーチャンバーとしては、例えば、密封空間を有する面状の筐体と、該密封空間内に配置されたウィックと、該密封空間内に封入された作動媒体とを有して成るベーパーチャンバーが挙げられる。

好ましい態様において、図３および図４に示されるように、上記ベーパーチャンバー２０は、
外縁部２１が接合された対向する第１シート２２および第２シート２３から成る筐体２４と、
上記第１シート２２および第２シート２３の間にこれらを内側から支持するように設けられた柱２５と、
上記筐体２４の密封空間２６内に配置されたウィック２７と、
上記筐体２４の密封空間２６内に封入された作動媒体と
を有して成る。

上記ベーパーチャンバーは、平面視で、作動媒体が封入された密封空間からなる作動領域２８と、該作動領域の周囲に形成された準作動領域２９とを有して成る。典型的には、準作動領域は、第１シートと第２シートが接合された部分に相当する。作動領域は、ベーパーチャンバーとしての機能を発揮する領域であるので、非常に高い熱輸送能を有する。従って、作動領域は、可能な限り広範囲に設置することが好ましい。一方、準作動領域は、ベーパーチャンバーとしての機能を発揮する領域ではないが、金属により形成されているので熱伝導性が高く、ある程度の熱輸送能を有する。また、準作動領域は、金属製シートであるので、耐久性、可撓性、加工性に優れる。従って、切欠き部は、準作動領域に形成することが好ましい。また、下記する実施形態で説明するように、ヒンジ部にもヒートスプレッダを設ける場合は、準作動領域とするのが好ましい。

上記筐体２４の厚さは、好ましくは１００μｍ以上６００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下であり得る。

上記第１シート２２および第２シート２３を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。第１シート２２および第２シート２３を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。

上記第１シートまたは第２シートの一方または両方は、内部空間側の主面に複数の凸部３０または柱２５、あるいは凸部３０および柱２５を有している。シートがかかる複数の凸部および／または柱を有することにより、凸部間に作動媒体を保持することができ、本発明のベーパーチャンバーの作動媒体の量を多くすることが容易になる。作動媒体の量を多くすることにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能が向上する。ここで、凸部および／または柱とは、周囲よりも相対的に高さが高い部分をいい、主面から突出した部分に加え、主面に形成された凹部、例えば溝などにより相対的に高さが高くなっている部分も含む。

上記凸部３０の高さは、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下であり得る。凸部の高さをより高くすると、作動液の保持量をより多くすることができる。また、凸部の高さをより低くすることにより、作動液の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。従って、凸部の高さを調整することにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能を調整することができる。

上記柱２５は、第１シートと第２シート間の距離が所定の距離となるように、第１シート２２および第２シート２３を内側から支持している。柱２５を筐体２４の内部に設置することにより、筐体の内部が減圧された場合、筐体外部からの外圧が加えられた場合等に筐体が変形することを抑制することができる。

上記柱２５を形成する材料は、特に限定されないが、例えば金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。好ましい態様において、柱を形成する材料は、第１シートおよび第２シートのいずれかまたは両方と同じ材料である。

上記柱２５の高さは、所望のベーパーチャンバーの厚みに応じて適宜設定することができ、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下、例えば１２５μｍ以上１５０μｍ以下である。ここに、柱の高さとは、ベーパーチャンバーの厚み方向の高さ（図３において上下方向の高さ）をいう。

上記ウィック２７は、毛細管力により作動媒体を移動させることができる構造を有するものであれば特に限定されない。作動媒体を移動させる毛細管力を発揮する毛細管構造は、特に限定されず、従来のベーパーチャンバーにおいて用いられている公知の構造であってもよい。例えば、上記毛細管構造は、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、繊維構造、溝構造、網目構造等が挙げられる。

図３および図４において、ウィック２７は、一の独立した部材であるが、筐体と一体に形成されていてもよい。例えば、図３および図４に示したベーバーチャンバーにおいてウィック２７を設けずに、筐体の壁面に形成された凸部３０をウィックとして用いることができる。

上記作動媒体は、筐体内の環境下において気−液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。一の態様において、作動媒体は水性化合物であり、好ましくは水である。

別の態様において、ヒートスプレッダ６は、金属製のシートであってもよい。ヒートスプレッダ６を金属製のシートで構成することにより、加工性を高め、またヒートスプレッダ自体の強度を高くすることができる。

上記保護シート７は、ヒートスプレッダ６上に設けられる。該保護シートを設けることにより、ヒートスプレッダを保護し、保護ケースの耐久性を向上させることができる。

上記保護シート７は、優れた熱伝導性を有することが好ましい。保護シートが優れた熱伝導性を有することにより、携帯機器とヒートスプレッダ６とを熱的に結合することができ、より優れた放熱性を得ることができる。

上記保護シート７は、優れた絶縁性、特に厚み方向に優れた絶縁性を有することが好ましい。保護シート７が絶縁性を有することにより、携帯機器とヒートスプレッダ間のショートを防止することができる。

好ましい態様において、保護シート７は、優れた熱伝導性および優れた絶縁性を有する。このような保護シートを用いた保護ケースを特に裏面が金属である携帯機器に装着した場合、携帯機器とヒートスプレッダ間のショートを防止しつつ、非常に優れた放熱性を得ることができる。

好ましい態様において、保護シート７は、絶縁層を有していてもよいグラファイトシート、好ましくは絶縁層を有するグラファイトシートである。保護シートにグラファイトシートを用いることにより、優れた熱伝導性と優れた絶縁性を両立することができる。

（実施形態２）
本実施形態の保護ケース１ｂの斜視図を図５に示す。

図５に示されるように、本実施形態の保護ケース１ｂは、保護ケース１ａの構成に加え、フラップ部３にヒートスプレッダ６を有し、さらに装着部２におけるヒートスプレッダと、フラップ部３におけるヒートスプレッダとを連結するように、ヒンジ部４にもヒートスプレッダを有する。このように、フラップ部にもヒートスプレッダを設け、装着部２のヒートスプレッダと熱的に接続することにより、保護ケースの放熱性をより高めることができる。

好ましい態様において、保護ケース１ｂにおけるヒートスプレッダはベーパーチャンバーであり、装着部２およびフラップ部３には、作動領域２８が設けられている。装着部２およびフラップ部３の両方に作動領域を設けることにより、より高い放熱性を得ることができる。また、ヒンジ部４におけるヒートスプレッダは、準作動領域２９であることが好ましい。ヒンジ部４におけるヒートスプレッダを準作動領域とすることにより、保護ケースの開閉時のストレスによるヒートスプレッダの劣化または破損を抑制することができる。

一の態様において、フラップ部３におけるヒートスプレッダ、好ましくはベーパーチャンバー上に、保護シート、好ましくはグラファイトシートを設けてもよい。グラファイトシートを設けることにより、ヒートスプレッダの破損を防止しつつ、放熱性を高めることができる。

（実施形態３）
本実施形態の保護ケース１ｃの斜視図を図６に示す。

図６に示されるように、本実施形態の保護ケース１ｃは、ヒートスプレッダ６が、電気的に複数に分割されている。具体的には、保護ケース１ｃのヒートスプレッダ６は、短冊状に複数設けられている。ヒートスプレッダを電気的に複数に分割することにより、ヒートスプレッダによるコイルアンテナの通信特性の低下の抑制に加え、さらに他のアンテナ、例えば、セルラーアンテナ、ブルートゥース（登録商標）（Bluetooth（登録商標））アンテナ、ＷｉＦｉアンテナ等の通信特性の低下を抑制することができる。

上記分割されたヒートスプレッダは、装着部２のみに設けてもよく、実施形態２と同様に、ヒンジ部４を越えてフラップ部３まで延在させてもよい。

好ましい態様において、分割されたヒートスプレッダは、図６に示すように短冊状である。

上記短冊状のヒートスプレッダの幅は、特に限定されないが、例えば３．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下、５．０ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下、または８．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下であり得る。また、短冊状のヒートスプレッダの数は、特に限定されないが、例えば２以上２０以下、３以上１０以下、または４以上８以下であり得る。かかるヒートスプレッダの幅および数は、装着対象の電子機器の構造に応じて、適宜選択することができる。

以上、本発明の携帯機器用保護ケースについて、いくつかの実施形態を示して説明したが、本発明は上記の保護ケースに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

特に、本発明の携帯機器用保護ケースは、装着部に金属製かつ面状のヒートスプレッダを有し、該ヒートスプレッダが携帯機器のコイルアンテナを完全に覆わない限り（換言すれば、ヒートスプレッダがコイルアンテナと磁界結合する限り）、他の構成は限定されない。

本発明は、特に限定されないが、以下の態様を開示する。
１．コイルアンテナを有する携帯機器に装着される携帯機器用保護ケースであって、
前記携帯機器に装着される装着部に、金属製かつ面状のヒートスプレッダが設けられており、
前記ヒートスプレッダは、前記コイルアンテナと磁界結合して放射体として機能する
ことを特徴とする、携帯機器用保護ケース。
２． 前記ヒートスプレッダは切欠き部を有し、該切欠き部は前記コイルアンテナの開口部と重なっている、態様１に記載の携帯機器用保護ケース。
３． 前記ヒートスプレッダは、電気的に複数に分割されている、態様１または２に記載の携帯機器用保護ケース。
４． 前記ヒートスプレッダは、密封空間を有する面状の筐体と、前記密封空間内に配置されたウィックと、前記密封空間内に封入された作動媒体とを有して成るベーパーチャンバーである、態様１〜３のいずれか１つに記載の携帯機器用保護ケース。
５． 前記ベーパーチャンバーは、平面視で、前記密封空間からなる作動領域と、該作動領域の周囲に形成された準作動領域とを有してなり、前記準作動領域に切欠き部が設けられ、該切欠き部は前記コイルアンテナの開口部と重なっている、態様４に記載の携帯機器用保護ケース。
６． 前記携帯機器用保護ケースは、手帳型であり、該手帳型保護ケースのフラップ部に第２のヒートスプレッダを有し、該第２のヒートスプレッダは、前記装着部に配置されたヒートスプレッダと熱的に接続されている、態様１〜５のいずれか１つに記載の携帯機器用保護ケース。
７． 前記ヒートスプレッダ上にグラファイトシートが設けられている、態様１〜６のいずれか１つに記載の携帯機器用保護ケース。
８． 裏面が金属である携帯機器用である、態様１〜７のいずれか１つに記載の携帯機器用保護ケース。

本発明の携帯機器用保護ケースは、様々な携帯機器のケースとして好適に用いることができる。

１ａ、１ｂ、１ｃ…保護ケース
２…装着部
３…フラップ部
４…ヒンジ部
５…ケース本体
６…ヒートスプレッダ
７…保護シート
８…切欠き部
９…スリット部
１０…ヒートスプレッダの開口部
１１…携帯機器
１２…コイルアンテナ
１３…コイルアンテナの開口部
２０…ベーパーチャンバー
２１…外縁部
２２…第１シート
２３…第２シート
２４…筐体
２５…柱
２６…密封空間
２７…ウィック
２８…作動領域
２９…準作動領域
３０…凸部

Claims (8)

1. コイルアンテナを有する携帯機器に装着される携帯機器用保護ケースであって、
   前記携帯機器に装着される装着部に、金属製かつ面状のヒートスプレッダが設けられており、
   前記ヒートスプレッダは、前記コイルアンテナと磁界結合して放射体として機能し、
   前記ヒートスプレッダは、密封空間を有する面状の筐体と、前記密封空間内に配置されたウィックと、前記密封空間内に封入された作動媒体とを有して成るベーパーチャンバーであり、
   前記ベーパーチャンバーの一部は、装着部側に埋め込まれている
   ことを特徴とする、携帯機器用保護ケース。
2. ベーパーチャンバーの装着部と反対側の面が平坦である、請求項１に記載の携帯機器用保護ケース。
3. 前記ヒートスプレッダは切欠き部を有し、該切欠き部は開口部とスリット部を有し、
   前記スリット部は、前記開口部とベーパーチャンバーの外周とを接続し、
   前記切欠き部は前記コイルアンテナの開口部と重なっている、請求項１または２に記載の携帯機器用保護ケース。
4. 前記ヒートスプレッダは、電気的に複数に分割されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の携帯機器用保護ケース。
5. 前記ベーパーチャンバーは、平面視で、前記密封空間からなる作動領域と、該作動領域の周囲に形成された準作動領域とを有してなり、前記準作動領域に切欠き部が設けられ、該切欠き部は前記コイルアンテナの開口部と重なっている、請求項４に記載の携帯機器用保護ケース。
6. 前記携帯機器用保護ケースは、手帳型であり、該手帳型保護ケースのフラップ部に第２のヒートスプレッダを有し、該第２のヒートスプレッダは、前記装着部に配置されたヒートスプレッダと熱的に接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯機器用保護ケース。
7. 前記ヒートスプレッダと携帯機器の間にグラファイトシートが設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の携帯機器用保護ケース。
8. 裏面が金属である携帯機器のための、請求項７に記載の携帯機器用保護ケース。

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