JP2000244161A - 冷却装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子機器が備える冷却機構で特定の発熱部を
効率良く冷却できるようにする。 【解決手段】 発熱体２の発熱面の近傍に配置され振動
ができる状態に保持された振動部材７と、この振動部材
７の発熱体２と近接した面は反対側の面の近傍に配置に
された吸熱手段８とを備えて、発熱体２の発熱により振
動部材７が発熱体２と吸熱手段８との間を振動して冷却
動作が行われるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパーソナル
コンピュータ装置に内蔵されたマイクロプロセッサのよ
うな部材の冷却に適用して好適な冷却装置及びこの冷却
装置を備えた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パーソナルコンピュータ装置等が
備えるマイクロプロセッサは、動作中の発熱量が大き
く、一般には何らかの冷却装置を取付けて冷却するよう
にしてある。例えば、モータにより回転するファンをマ
イクロプロセッサの近傍に配置して、そのファンの回転
で、マイクロプロセッサの近傍の空気を、コンピュータ
装置の外部に排出させて、マイクロプロセッサを冷却さ
せる構成としたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ファンを使用した冷却装置は、機器の内部のほぼ全体に
空気の流れを発生させて、機器を全体的に冷却するよう
にしたものであり、マイクロプロセッサのように特定の
１箇所又は数カ所だけが特に高温で発熱するような機器
を冷却する用途には適してない。

【０００４】また、ファンなどを使用した従来の冷却装
置は、ファンを回転させるのに電力が必要であり、コン
ピュータ装置の消費電力を増大させてしまう問題があ
る。

【０００５】なお、ここではコンピュータ装置のマイク
ロプロセッサを例にして説明したが、その機器の動作中
に特定の部分が発熱する種々の電子機器に同様な問題が
存在する。

【０００６】本発明の目的は、電子機器が備える発熱部
を、電力などを必要とすることなく効率良く冷却できる
ようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、発熱体の発熱
面の近傍に配置され振動ができる状態に保持された振動
部材と、この振動部材の発熱体と近接した面は反対側の
面の近傍に配置にされた吸熱手段とを備えたものであ
る。

【０００８】本発明によると、発熱体が発熱したとき、
その熱で発熱体と振動部材との間の空気が温まり、振動
部材が膨張して、吸熱手段と接触するようになる。ここ
で、振動部材が吸熱手段と接触したとき、この振動部材
が吸熱手段で冷却されて、振動部材が縮んで発熱体側に
接触するようになり、以下発熱体の発熱と吸熱手段での
冷却が繰り返されて、発熱体が発熱する限り、振動部材
が振動するようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
添付図面を参照して説明する。

【００１０】本実施の形態においては、内部に発熱体を
備えた電子機器としたものである。即ち、例えば図３に
示すように、ここでは電子機器としていわゆるデスクト
ップ型のパーソナルコンピュータ装置１０に適用した例
としてある。このパーソナルコンピュータ装置１０は、
本体部１１とディスプレイ部１２とキーボード部１３と
で構成され、本体部１１内の回路基板１の所定位置にマ
イクロプロセッサ２が配置してある。

【００１１】マイクロプロセッサ２は、パーソナルコン
ピュータ装置１０を作動させたとき、装置内で必要な演
算処理を実行する半導体素子の１つであり、作動中には
比較的高い温度に発熱する発熱体となる。ここで本例に
おいては、このマイクロプロセッサ２の周囲に本例の冷
却機構を構成する部材７，８などを配置して、マイクロ
プロセッサ２を冷却する構成としてある。

【００１２】図１は、回路基板１上のマイクロプロセッ
サ２の近傍の冷却機構の詳細を示す図である。マイクロ
プロセッサ２が配置された箇所の左右の脇には、スペー
サ３，４が配置してある。このスペーサ３，４は、マイ
クロプロセッサ２の厚さよりも若干高い高さとしてあ
り、マイクロプロセッサ２の上面部２ａに近接した状態
で配置された振動膜７が、支持枠５，６を介してスペー
サ３，４に取付けてある。即ち、図２に示すように、こ
こでは振動膜７として四角形状とし、その対向する二辺
を支持枠５，６で支持（保持）させてあり、その支持枠
５をスペーサ３に取付けてあると共に、支持枠６をスペ
ーサ４に取付けてある。この取付け状態としては、振動
膜７が比較的容易に振動できる状態に取付けてある。振
動膜７は、例えば温度変化により比較的伸縮率の大きい
素材で形成された薄膜で構成する。

【００１３】スペーサ３，４に振動膜７が取付けられた
状態では、マイクロプロセッサ２の上面部２ａと振動膜
７とはほぼ平行な状態に配置してあり、マイクロプロセ
ッサ２の上面部２ａと振動膜７との間の隙間は、数ｍｍ
程度の非常に近接した距離としてあり、振動膜７が振動
したときマイクロプロセッサ２の上面部２ａと接触する
ようにしてある。

【００１４】そして、スペーサ３，４の上には、比較的
大きな面積のヒートシンク８が載せてある。このヒート
シンク８は、アルミニウムなどの比較的熱伝導率の高い
金属で形成されたブロックなどで構成してある。ヒート
シンク８の底面８ａはここでは平面としてあり、スペー
サ３，４に取付けられた振動膜７と、底面８ａと振動膜
７とについてもほぼ平行な状態に配置してあり、その隙
間も数ｍｍ程度の非常に近接した距離としてあり、振動
膜７が振動したときヒートシンク８の底面８ａと接触す
るようにしてある。ヒートシンク８の上面側には、例え
ば放熱用のフィン８ｂが多数配置してあり、底面８ａを
常時比較的低い温度に維持できる構成としてある。

【００１５】次に、本例の装置にて冷却が行われる動作
を、図４を参照して説明する。マイクロプロセッサ２が
発熱してない状態では、図４のＡに示すように、マイク
ロプロセッサ２の上面部２ａと振動膜７との間の空間Ｓ
１と、ヒートシンク８の底面８ａと振動膜７との間の空
間Ｓ２は、ほぼ同じ状態になっている。

【００１６】この状態でパーソナルコンピュータ装置１
０が作動して、マイクロプロセッサ２が作動により発熱
するようになると、図４のＢに示すように、マイクロプ
ロセッサ２の上面部２ａと振動膜７との間の空間Ｓ１の
空気が温められて膨張すると共に、振動膜７自体も温度
の上昇により膨張して振動膜７が上側に撓む。

【００１７】この図４のＢに示す状態で更に温度が上昇
すると、図４のＣに示すように、振動膜７がヒートシン
ク８の底面８ａと接触するようになる。このとき、ヒー
トシンク８は、それ自体の放熱効果により比較的低温に
維持されているので、振動膜７及びその近傍の空気が冷
却されて、振動膜７に縮む力が作用して逆方向に振動す
るようになり、その振動で図４のＤに示すように、振動
膜７がマイクロプロセッサ２の上面部２ａと接触するよ
うになる。

【００１８】そして、図４のＤに示すように、振動膜７
がマイクロプロセッサ２の上面部２ａと接触すると、振
動膜７及びその近傍の空気が温められて、再び振動膜７
が膨張して、図４のＢ，Ｃに示す状態となり、以下この
振動膜７とその近傍の空気の加熱と冷却の動作が繰り返
されて、マイクロプロセッサ２が発熱する限り振動膜７
が振動するようになる。なお、このときの振動状態（振
動の周波数など）は、振動膜７を構成する部材の材質，
膜厚，形状などにより決まる。

【００１９】このようにマイクロプロセッサ２が発熱す
ることで、マイクロプロセッサ２の近傍に配置された振
動膜７が振動して、マイクロプロセッサ２を冷却する動
作が行われる。このとき、冷却動作としては、ヒートシ
ンク８による冷却動作の他に、振動膜７の振動によりマ
イクロプロセッサ２の周囲に発生する空気流によっても
冷却されることになり、ファン装置を駆動させる場合の
ような動力を必要とすることなく、マイクロプロセッサ
のような特定の発熱箇所を効率良く冷却させることがで
きる。

【００２０】なお、ここまで説明した実施の形態では、
発熱により振動する振動膜として、図２に示す形状の振
動膜７としたが、他の形状の振動部材を使用しても良
い。例えば、図５に示すように、四角形の振動膜７′の
周囲全てを支持部材２１で支持（保持）する形状とした
ものを、発熱部材（マイクロプロセッサ）とヒートシン
クとの間に配置するようにしても良い。また、例えば図
６に示すように、円形状の振動膜７″を用意して、その
振動膜７″の周囲全てを支持部材２２で支持（保持）す
る形状としたものを、発熱部材（マイクロプロセッサ）
とヒートシンクとの間に配置するようにしても良い。ま
た、発熱，冷却により振動できる部材であれば、膜状の
薄いものではなく、ある程度厚みのある部材を振動部材
として使用しても良い。

【００２１】また、発熱部材（マイクロプロセッサ）と
振動部材を挟んで配置される部材としては、上述した実
施の形態で示したようなヒートシンク以外の吸熱手段を
使用しても良い。また、ヒートシンクを使用する場合で
も、そのヒートシンクにファンなどで冷却用の空気流を
流すような構成として、他の冷却機構と組み合わすよう
にして、より効率良く冷却されるようにしても良い。ま
た、図３に示した例では、ヒートシンク８は機器１１の
内部に配置されるようにしたが、例えばヒートシンクの
放熱用のフィンは機器の外部に露出するようにして、よ
り効率良く冷却できるようにしても良い。

【００２２】さらに上述した実施の形態では、デスクト
ップ型のパーソナルコンピュータ装置内のマイクロプロ
セッサの冷却装置とした例を説明したが、ノート型など
の携帯用のパーソナルコンピュータ装置などの他の形状
のコンピュータ装置用の冷却装置としても良く、或いは
機器内の特定箇所が特に高温に発熱する機器であれば、
コンピュータ装置以外のその他の各種電子機器における
冷却装置としても使用できることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の冷却装置によると、発熱体が発
熱したとき、その熱による膨張と吸熱手段による冷却の
繰り返しにより、振動部材が振動するようになり、振動
部材を介して発熱体が冷却されることになる。このと
き、振動部材の振動による空気の流れが発熱体の近傍に
発生して、その空気流によっても発熱体が冷却され、冷
却動作を行うための電力などを必要とすることなく、特
定の箇所の発熱体だけを効率良く冷却することができ
る。

【００２４】また本発明の電子機器によると、機器が作
動して機器内の特定の箇所が発熱したとき、その箇所の
熱による膨張と吸熱手段による冷却の繰り返しにより、
振動部材が振動するようになり、振動部材を介して発熱
した箇所が冷却されることになる。このとき、振動部材
の振動による空気の流れが発熱体の近傍に発生して、そ
の空気流によっても発熱した箇所が冷却され、冷却動作
を行うための電力などを必要とすることなく、機器内の
特定の箇所だけを効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による冷却機構部の全体
構成例を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施の形態による振動膜の支持例を
示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施の形態による電子機器の例を一
部破断して示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施の形態による冷却動作を示す説
明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態による振動膜の支持例
（周囲を全て保持した例）を示す斜視図である。

【図６】本発明の他の実施の形態による振動膜の支持例
（振動膜を環状にした例）を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…回路基板、２…発熱体、２ａ…発熱面、７，７′，
７″…振動膜、８…ヒートシンク、１０…パーソナルコ
ンピュータ装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体の発熱面の近傍に配置され、振動
   ができる状態に保持された振動部材と、 上記振動部材の上記発熱体と近接した面は反対側の面の
   近傍に配置にされた吸熱手段とを備えた冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷却装置において、 上記振動部材の振動により、上記発熱体の近傍で空気流
   が発生する構成とした冷却装置。
3. 【請求項３】 機器の作動により発熱する特定箇所を備
   えた電子機器において、 上記特定箇所の発熱面の近傍に配置され、振動ができる
   状態に保持された振動部材と、 上記振動部材の上記特定箇所と近接した面は反対側の面
   の近傍に配置にされた吸熱手段とを備えた電子機器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電子機器において、 上記振動部材の振動により、上記特定箇所の近傍で空気
   流が発生する構成とした電子機器。