(57)【要約】【課題】ペルチェ素子のような温度調整素子を用いて携帯性に優れた実際的な筐体の温度調整機能を付加した携帯機器を提供する。【解決手段】携帯電話端末１００の筐体の背面の裏側に温度調整素子としてのペルチェ素子２１を配置する。このペルチェ素子２１により、ユーザの指示に従って筐体の外表面を内側から加熱または冷却する。特に冷却時にペルチェ素子２１の背面に発生した熱をヒートシンク２７を介してタンク（容器）内の水に伝える。【選択図】図４
2010171180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
この筐体の外表面を内側から加熱または冷却する温度調整素子と、
加熱または冷却を選択的に指示するユーザの指示を受け付ける指示受付手段と、
この受け付けられた指示に従って前記温度調整素子を制御する駆動手段と
を備えた携帯機器。
【請求項２】
前記温度調整素子はペルチェ素子を含み、前記駆動手段は前記ペルチェ素子に対して流す電流の向きを切り替えることにより加熱または冷却を行う請求項１に記載の携帯機器。
【請求項３】
前記筐体の内部に液体を封入した容器を備え、
この容器の内部へ突出したフィンを有するヒートシンクの背面と前記筐体の内側面との間に前記ペルチェ素子を配置した
請求項２に記載の携帯機器。
【請求項４】
前記容器は断面山型に形成され、容器内に空気を残した請求項３に記載の携帯機器。
【請求項５】
前記ペルチェ素子を駆動するための電源と、端末制御用の電源と別個に用意した請求項２〜４のいずれかに記載の携帯機器。
【請求項６】
前記駆動手段は前記ユーザの指示に応じて前記ペルチェ素子に対して流す電流量を調整する請求項２に記載の携帯機器。
【請求項７】
前記ペルチェ素子を複数個設け、前記駆動手段は前記ユーザの指示に応じて前記複数のペルチェ素子のうち動作させるペルチェ素子の個数を制御する請求項２に記載の携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体に温度調整機能を付加した携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器の一種としての携帯電話端末は広く普及し、多くの人々にとって必須のコミュニケーションツールとなっている。通常、携帯端末はユーザにより片手で保持され、操作時にはその手の親指または他方の手の人差し指等で操作が行われる。
【０００３】
このような操作時、手の温度の上昇による発汗や、低下による手の動きの鈍りが携帯電話端末の操作性を悪化させる原因の一つとして挙げられる。これらは外気温度が適正温度でない場合にもたらされる。寒冷時に手の保温のためには簡単なものとして手袋があるが、手袋を装着した状態での携帯電話の操作は困難である。また、熱暑時の冷却にいたっては外出中ではこれといった効果的な対策手段はない。
【０００４】
例えば、従来、外出中に身体を温めたり、冷却したりするための携帯性を有する道具として、使い捨てカイロや冷却シートが存在する。しかし、使い捨てカイロは一度使用を開始すると発熱を中断することができず、冷却シートもその粘着性を失えば使用できなくなるという問題を持っている。また、カイロは使用を誤った場合、低温やけどを生じるという報告もなされ、危険性を伴う。
【０００５】
一方、使用したいときのみ動作可能で、携帯性も有する例として「充電式カイロ」が実用化されている。これは従来の使い捨てカイロとは違い充電式電池を使用しているため繰り返し使えるという利点を有している。しかし、身体を温める機能のみであり、冷却は不可能である。これにより、使用季節も限定されてしまう。また、カイロは常に必要とされるものではないため、不意に必要になったときに携帯していないという状況も考えられる。
【０００６】
携帯電話端末に温度を変化させる機能を付加した例として特許文献１に記載のものがある。これは電熱ヒータを内蔵し、携帯電話端末内の電池の電気エネルギーによって加熱し、筐体表面を温度変化させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２５９１４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
携帯端末は常時利用者が身につける場合が多く、特許文献１に記載の従来技術は、改めて所持品を増やす必要がないという点で便利である。
【０００９】
しかし、この従来技術も温度の上昇制御のみである。しかも、温度の上昇とともに筐体外表面のみでなく端末内部まで加熱されるため、内部機器の熱破損の原因となる懸念がある。
【００１０】
また、同特許文献１内には他の加熱方法ならびに冷却機能を実現する方法として、ペルチェ素子の利用が示唆されている。しかし、特に冷却時の熱処理やそのための具体的な機構は記されておらず、実現性に問題がある。
【００１１】
本発明は、このような背景においてなされたものであり、ペルチェ素子のような温度調整手段を用いて携帯性に優れた実際的な筐体の温度調整機能を付加した携帯機器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による携帯端末は、筐体と、この筐体の外表面を内側から加熱または冷却する温度調整手段と、加熱または冷却を選択的に指示するユーザの指示を受け付ける指示受付手段と、この受け付けられた指示に従って前記温度調整手段を制御する駆動手段とを備えたものである。この構成により、ユーザの指示によって少なくともユーザが保持する筐体部分の温度を上昇したり、低下したりする。
【００１３】
前記温度調整素子は例えばペルチェ素子を含み、前記駆動手段は前記ペルチェ素子に対して流す電流の向きを切り替えることにより加熱または冷却を行うことができる。
【００１４】
好ましくは、前記筐体の内部に液体を封入した容器を備え、この容器の内部へ突出したフィンを有するヒートシンクの背面と前記筐体の内側面との間に前記ペルチェ素子を配置する。ヒートシンクは、特に冷却時にペルチェ素子の反対面から発生する熱を容器内の水に効率的に伝えるよう作用する。これにより筐体の冷却が効率的に行える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ユーザが手で保持する筐体部分の温度を上昇または降下させることができ、これにより操作時のユーザの手への加温または冷却が可能となり、携帯端末の操作性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る携帯電話端末の正面および背面の外観を示した斜視図である。
【図２】図１の携帯電話端末の背面側のカバーを取り外した端末本体の内部を示している図である。
【図３】図１の携帯電話端末の内部に水を貯めるタンク（容器）状の構造物の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における携帯電話端末の断面の概略を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるペルチェ素子を駆動するための回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるペルチェ素子のより具体的な駆動回路の構成例を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態における断面山型のタンクを、比較のための断面矩形のタンクと並べて模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態では、携帯機器として携帯電話端末を例として挙げる。この携帯電話端末に直接温度調節機能を付加し、携帯電話端末の操作性の向上を図る。そのために、端末のこの筐体の外表面を選択的に加熱または冷却する温度調整素子としてペルチェ素子を用い、その吸熱、放熱現象を利用した温度変化機能付き携帯電話端末を実現する。
【００１９】
ペルチェ素子を用いることで加熱と冷却が同一素子で行え、人体に対するその感覚的な効果も即効性が確認されている。また、電気エネルギーにより稼動するため充電池を充電すれば何度でも繰り返し使うことができる。携帯頻度の高い携帯電話端末に搭載することで外出中に身体を温めたり冷却したりする必要があるときにすぐ使うことができるという利点を有する。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）は、本実施の形態に係る携帯電話端末の正面および背面の外観を示した斜視図である。
【００２１】
携帯電話端末１００は、正面側の上側主要部に表示部１３があり、その下に操作部１４が設けられている。また、表示部１３の上にサブカメラ１５およびイヤレシーバ１６が配置されている。表示部１３の横の側面には、本発明に係る指示受付手段として機能する温度の調整用ボタンとして上向きボタン１１と下向きボタン１２とが設けられている。上向きボタン１１は、ユーザがこのボタン押している間、背面筐体の温度が上がり、下向きボタン１２を押している間だけ背面筐体の温度が下がる。これにより、直感的な温度制御操作が可能である。上向きボタン１１と下向きボタン１２は、プッシュ式スイッチにより構成することができる。あるいは、単一のスライドスイッチを用いてそのスライドの方向を上向きと下向きの両方向としてもよい。いずれの型においても、モーメントスイッチとすることが好ましい。モーメントスイッチは、常時ＯＦＦ状態に付勢されており、ユーザが操作力を加えている間だけその付勢力に抗してＯＮ状態となるスイッチである。これにより、誤ってＯＮにし続けることが防止される。
【００２２】
端末の背面側にはメインカメラ１７が配置されている。通常、携帯電話端末はユーザが片手を端末の背面を包み込むように把持することができる。したがって、端末でユーザの手を暖めたり冷やしたりするのは端末の背面側が適している。そこで、本実施の形態では端末の筐体の背面の温度を可変制御できるようにする。
【００２３】
なお、メインカメラ１７やサブカメラ１５は本発明において必須の要素ではない。
【００２４】
図２は、携帯電話端末１００の背面側のカバー２２，２３，２４を取り外した端末本体２０の内部を示している。この図から分かるように、筐体の背面を構成するリアカバー２２の裏側に複数（本例では８個）のペルチェ素子２１を配置している。これらのペルチェ素子２１の吸熱および放熱現象を利用して、携帯電話端末の筐体を加熱、冷却する機能が得られる。ペルチェ素子２１は印加する電流の向きによって吸熱面と放熱面を逆転させることができるため、同一素子で端末背面の加熱および冷却が可能である。
【００２５】
端末背面部分を冷却させる場合、ペルチェ素子２１の冷却面と反対の高温面は携帯電話端末の内部に位置する。このような高温面はペルチェ素子の特性として、不可避的に生じてしまう。これにより携帯電話端末内部に熱がこもり、端末全体が高温になり破損や故障に繋がる可能性が考えられる。また、ペルチェ素子の温度差が高温側へ遷移し目的の冷却温度が得られないおそれもある。従って、熱を逃がす、もしくは吸収させる構造が必要になる。このような要請に応える方法として、熱を液体（本実施の形態では水）に吸収させる構造を実現した。なお、他の解決法として空冷も考えられるが、空冷では携帯電話端末に搭載できる大きさでは十分な効果を得られなかったこと、ファンを回すための電力を無駄に消費してしまうこと、携帯電話端末から風が出ることになるため使用時の不快感があること、など問題が多々ある。したがって、空冷より水冷の方が好ましいと言える。
【００２６】
図３は、携帯電話端末１００の内部に水を貯めるタンク（容器）状の構造物の分解斜視図を示している。図４は、携帯電話端末１００の断面の概略を示した図である。
【００２７】
携帯電話端末１００の本来の機能部を内蔵した端末本体２０に対してその背面を覆うタンク蓋２９を設け、このタンク蓋２９とタンク本体２５との間に形成される空間に水を蓄積する。タンク蓋２９の材質は特に限定するものではないが、本例ではＳＵＳ板金を用いた。タンク蓋２９とタンク本体２５の間を水密に結合するために、両者をパッキン（ガスケット）２８を介して結合する。本例ではこの結合はねじ止めにより行う。このねじ止めに先立って、タンク本体２５の内側面にパッキン（ガスケット）２６を介して、ヒートシンク２７を水密に結合する。本例ではこの結合もねじ止めで行う。パッキン２６，２８の材質は疎水性の弾性部材であり、本例ではゴムを用いた。タンク本体２５には窓２５ａが形成され、パッキン２６にも対応する窓２６ａが形成されている。ヒートシンク２７のタンク内部空間へは多数のフィン２７ａが突出している。タンク本体２５の窓２５ａからヒートシンク２７の背面がタンク外部に露出する。この露出したヒートシンク２７の背面に複数のペルチェ素子２１を接触させている。タンク内には所定の段階で水が注入される。ヒートシンク２７とペルチェ素子２１との間の接着、および、リアカバー（筐体背面部品）２２とペルチェ素子２１との間の接着には高熱伝導率の接着剤（例えばシリコングリス）を用いることにより、熱損失を小さくすることができる。ヒートシンク２７は熱伝導性に優れた部材（例えばアルミニウム）で作製する。ペルチェ素子２１を含めたタンク本体２５の外側からリアカバー２２を被せ、端末本体２０の上下端部に端部カバー２３，２４を被着して、端末構成が完成する。リアカバー２２も熱伝導性に優れた部材（例えばアルミニウム）で作製する。
【００２８】
ヒートシンク２７はタンク内側空間にヒートシンクのフィン全体が収容される形で設置できるので、タンク外側に余計な構造がなく、小型化が可能であり、携帯電話端末の必要以上の大型化を防ぐことが可能である。
【００２９】
図３に示した構成により形成される、携帯電話端末内部の熱処理構造を模式的に示す。このような構成により、端末を冷却する際にペルチェ素子２１の背面側（端末の背面側と反対側）から発生した熱をヒートシンク２７により水の方へ誘導し、効率よく水に伝えることができる。また、熱容量の大きな水に蓄熱させることで携帯電話端末内部の基盤への熱の移動を低減することができる。ヒートシンクによって熱伝達率を向上させることで意図的に水に対流を起こさなくても十分な効果が発揮される。対流を発生させる余計なエネルギーを消費することもない。対流を起こすためにはポンプ等の駆動系が必要になるが、本発明の構造ではポンプ等は必要ない。したがって、動作音などの雑音がなく携帯性に優れることもメリットである。
【００３０】
冷却を行う時間は限られた時間であると考えられ、その間だけ端末筐体の温度が低下すれば足りる。内部の水に蓄積された熱は、端末を使用していないときに徐々に携帯電話端末の外に携帯電話端末全体から放熱されるため、水温は外気との平衡温度に戻る。したがって、タンクによる冷却作用は何度でも使用可能である。よって、無駄なエネルギーを使用しない、携帯性の良さ、水を使用することで機械的稼動部がない、といった携帯電話端末にとっての多くの利点が得られる。
【００３１】
図５に、本実施の形態のペルチェ素子２１を制御するための回路ブロック図を示す。この例ではペルチェ素子２１を駆動する回路として、既存のモータドライバＩＣ５０を利用する。モータドライバＩＣ５０は、その駆動対象であるモータに対して正逆回転のために正方向と負方向の両方向の電流を流すことができる。この機能はそのままペルチェ素子２１の制御に利用可能である。また、ペルチェ素子２１を駆動するためのペルチェ用電源５２を、端末制御用を兼ねたＩＣ用電源５１と別個独立に用意した。両電源５１，５２は、図３に示したバッテリ３１，３２に対応する。このように両電源を独立に設けたのは、端末の熱制御により本来の端末の動作に必要な電力が消費されることを回避するためである。ユーザの操作に応じて、電圧調整回路５３によりモータドライバＩＣ５０を制御し、ペルチェ素子２１に正方向または負方向の電流を流す。電圧調整回路５３は、最も簡単な例として、上述した上向きボタン１１と下向きボタン１２にそれぞれ操作されるスイッチ５３，５４を含み、ユーザの操作を受ける。
【００３２】
スイッチの他に、特に図示しないが、ペルチェ素子２１に流す電流を調整する手段を設けてもよい。この調整する手段としては、例えば可変抵抗により電流値を可変制御する方法が考えられる。また、同時に動作させるペルチェ素子２１の個数を可変制御する方法も考えられる。このような可変制御により、ユーザが求める目標温度を変化させ、ユーザの求める温度を調整することができる。目標温度を可変とすることにより、常に到達可能最高温度、最低温度の出力を必要としないため電力消費の節約も可能である。
【００３３】
なお、本発明の性質上、目標温度への制御は厳格なものである必要はなく、単位時間当たりの熱の発生量または吸収量を可変制御できれば足りる。ただし、より厳格なものにするために、温度センサを設けて、その検出温度に応じてペルチェ素子２１のフィードバック制御を行うことを排除するものではない。
【００３４】
図６は、ペルチェ素子２１のより具体的な駆動回路の構成例を示している。図示したように、スイッチ５３を介してモータドライバＩＣ５０の端子１に信号電圧が印加されることで、ペルチェ素子２１に正方向の電流が流れる。逆に、スイッチ５４を介してモータドライバＩＣ５０の端子２に信号電圧が印加されることで逆方向の電流が流れる。スイッチ５３，５４はそれぞれモーメンタリスイッチにより構成することにより、どちらかのスイッチを押せば、その押している間、ペルチェ素子２１はその電流向きのに対応した動作（冷却または加熱）を行う。また、どちらのスイッチも押していない状態ではペルチェ素子は動作しないため、ユーザが必要なときのみ冷却もしくは加熱の効果が得られる。
【００３５】
図４に最もよく現れているように、本実施の形態におけるタンク本体２５は、その背面側を断面山型に形成している。図７によりこの効果について簡単に説明する。図７（ａ）（ｂ）は、それぞれ、断面山型のタンクを、比較のため断面矩形のタンクと並べて模式的に示したものである。
【００３６】
ペルチェ冷却用の水を封入したタンクの中には、ユーザによる持ち運びや操作時の端末の移動により水が自然攪拌されやすいように若干量の空気を残している。また、水の温度上昇による体積膨張が容器破損や水漏れの原因となりうるため、空気を入れることは構造的に必要な措置と考えられる。図７（ｂ）に示すように、容器断面が矩形の場合、携帯電話端末を床と平行になるように使用した場合（例えばユーザが仰向けで端末を使用しているような状況では）、空気層がヒートシンク側にたまり、フィンの根本が空気に接するようになり、ヒートシンク２７ひいてはペルチェ素子２１が効率よく冷却されなくなると考えられる。これに対して、図７（ａ）に示すように断面山型とした場合には、上記のような場合でもより多くのフィンの全体が常時水に接する。したがって、タンクの断面山型の形状がフィン根本の冷却機能面で構造的に携帯電話端末に適しているといえる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、携帯端末装置はいわゆるストレート型のものを示したが、折り畳み式やスライド式であってもよい。その場合、端末使用時にユーザが保持する筐体部分に本発明を適用する。
【００３９】
また、本発明携帯電話端末への適用に限るものではなく、例えば、ＰＤＡ、ゲーム機、小型ＰＣ、電子辞書、等任意の携帯型の電子機器に適用することができる。
【００４０】
温度変化は、端末の端末背面としたが、それ以外の箇所に温度変化を生じさせてもよい。
【００４１】
ペルチェ素子の個数は８個としたがその個数は８個に限るものではなく、これより少なくても多くてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１１…上向きボタン、１２…下向きボタン、１３…表示部、１４…操作部、１５…サブカメラ、１６…イヤレシーバ、１７…メインカメラ、２０…端末本体、２１…ペルチェ素子、２２…リアカバー、２３，２４…端部カバー、２５…タンク本体、２５ａ…窓、２６…パッキン、２６ａ…窓、２７…ヒートシンク、２７ａ…フィン、２８…パッキン、２９…タンク蓋、３１，３２…バッテリ、５０…モータドライバＩＣ、５１…ＩＣ用電源、５２…ペルチェ用電源、５３…電圧調整回路、１００…携帯電話端末
【図１】
2010171180.tif 000003
【図２】
2010171180.tif 000004
【図３】
2010171180.tif 000005
【図４】
2010171180.tif 000006
【図５】
2010171180.tif 000007
【図６】
2010171180.tif 000008
【図７】
2010171180.tif 000009