JP2000286579A - 冷却装置および電子機器 - Google Patents
冷却装置および電子機器Info
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Abstract
を効率良く冷却できるようにする。 【解決手段】 発熱デバイス11の発熱面側に対応して
冷却流体を噴流する噴流生成装置1を配置し、発熱デバ
イス11に圧電素子12を貼着固定し、可聴帯域より低
い周波数で変化する電圧を電圧供給回路13から供給し
て可聴帯域より低い周波数で振動するように駆動し、発
熱デバイス11を可聴帯域より低い周波数で振動させな
がら噴流生成装置1から噴流させる冷却流体により冷却
するように構成する。
Description
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
うな動作において発熱する発熱デバイスの冷却に適用し
て好適な冷却装置およびこの冷却装置を備えた電子機器
に関する。
れるデバイス、例えば、高性能中央処理装置を有するノ
ート型パーソナルコンピュータ(以下ノートパソコンと
いう)等においては、プリント配線板上にマイクロプロ
セッサが実装されており、その上に接触熱抵抗を低減す
るための熱伝導シート、さらに吸熱板を載置してそこに
ヒートパイプを接合し、ここを熱点とする。このヒート
パイプの端点を冷点としてフィンに接続し、電磁誘導形
の電動ファンにより空気に熱を伝えつつ、空気輸送によ
り機器外部に熱を排出するように構成し、マイクロプロ
セッサ上方の狭い空間であっても熱が排出されるように
構成されている。
強制冷却の方法には、主として2つの方法があり、第1
の方法は、前述のように、発熱部品から離れた部位にお
いて、外気を吸入し、そこに発熱部品から放熱される熱
を伝達させて暖まった空気を機器外部に排出する方法で
ある。また、第2の方法は、発熱部品に対して空気の流
れを作り、これに流速を与えることにより発熱部品また
は、それに接合した放熱板あるいはフィンの熱伝達を向
上させる方法であり、従来は、この何れかの方法によ
り、電子機器における発熱部品の冷却を行っている。
おける発熱部品の冷却方法において、マイクロプロセッ
サ等の発熱デバイスを冷却する目的に対して、前述した
第1の方法では、熱伝導経路の途中で他の部品にも熱が
伝わることになる。また、前述した第2の方法では、冷
却するマイクロプロセッサ等の発熱デバイスの表面側に
空気の流れを作るため、発熱デバイスの表面には空気の
粘性によって速度境界層が生じ、この速度境界層はある
厚みで温度境界層を生成することになり、熱伝達の効率
は、この温度境界層の厚さで決まることになるので、空
気の流速を大にする必要がある。
セッサ等の発熱デバイス以外の場所にも空気を流してし
まうことになる。従って、これらの冷却方法は空気の送
気にロスが生じることになって集中的な発熱の冷却に必
ずしも適するといえないものである。
で、電子機器が備える発熱デバイス等の発熱面に対する
全面冷却の実現と、冷却の高効率による省電力化を可能
とする冷却装置および電子機器を提供することを目的と
する。
に、本発明は、所定の部位に配置される発熱デバイスに
対し、冷却流体を噴流する噴流生成手段を備えた冷却装
置であって、発熱デバイス側に振動子を取付け、この振
動子を可聴帯域より低い周波数で振動するように駆動
し、発熱デバイス側を可聴帯域より低い周波数で振動さ
せるように構成したものである。
熱デバイス側の表面に、噴流生成手段から噴流される冷
却流体の流れにより生成される冷却流体の速度境界層、
すなわち、冷却流体の粘着層は、発熱デバイス側に可聴
帯域より低い周波数の振動が与えられることによって振
り払われて温度境界層の成長が抑制されることになり、
発熱デバイス側の熱伝達率が向上される。この発熱デバ
イス側の振動子による振動は、可聴帯域より低い周波数
の振動であるため、振動音は聞えず、不快感を与えるこ
とはない。
る特定箇所を備え、この特定箇所に対し、冷却流体を噴
流する噴流生成手段を備えた電子機器であって、発熱す
る特定箇所に振動子を取付け、この振動子を可聴帯域よ
り低い周波数で振動するように駆動し、発熱する特定箇
所を可聴帯域より低い周波数で振動させるように構成し
たものである。
熱する特定箇所の表面に噴流生成手段により噴流される
冷却流体の流れにより生成される冷却流体の速度境界
層、すなわち、冷却流体の粘着層は、発熱する特定箇所
に可聴帯域より低い周波数の振動が与えられることによ
って振り払われて温度境界層の成長が抑制されることに
なり、発熱する特定箇所の熱伝達率が向上される。この
発熱する特定箇所の振動子による振動は、可聴帯域より
低い周波数の振動であるため、振動音は聞えず、使用者
に不快感を与えることはない。
を参照して説明する。
ソナルコンピュータ装置等の小形薄形の電子機器におい
て、高密度実装電子部品の冷却に好適で、特に発熱密度
の高い発熱デバイスの冷却に好適な冷却装置として構成
したものである。
のいわゆるノート型のパーソナルコンピュータ装置10
1は、キーボード部102を備えた本体部103と蓋体
を兼用するディスプレイ部104とから構成され、本体
部103内の回路基板105の所定位置にマイクロプロ
セッサ100が配置されている。
ルコンピュータ装置101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。この
ようにパーソナルコンピュータ装置101等の電子機器
にはマイクロプロセッサ100等の発熱する発熱電子部
品が組込まれている。ここでこの実施の形態において
は、マイクロプロセッサ100等の発熱体を発熱デバイ
スと総称し、符号11として示し、この発熱デバイス1
1に対応して以下に説明する冷却装置を構成する部材を
配置して発熱デバイス11を冷却する構成としている。
クロプロセッサ等の発熱デバイス11に対応する冷却装
置の一例の詳細を示す図である。この図1および図2に
おいて、符号1は、回路基板10に実装配置される発熱
デバイス11に向けて冷却流体を噴流させて発熱デバイ
ス11の発熱面の冷却を行う一例の噴流生成装置であ
る。この噴流生成装置1は、ファン2をケース3に内蔵
して構成され、ファンは、薄板状の振動板4により形成
されて、この振動板4を基端部4aにおいて、ケース3
の後面部3aの内面側に固定されたベース5に固定する
ことによりケース3内に片持状に支持されている。
例では基端部4a側を幅狭にした羽子板状に形成され
て、この幅狭基端部4a側の表面に圧電素子6が貼着さ
れて電源回路7からパルス状に変化する電圧を与え、こ
の圧電素子6に構造的な歪みを発生させることにより振
動板4の自由端部4b側が振動するように構成されてい
る。
て、振動板4を固定支持するベース5が固定された後面
部3aのベース5を挟む両側部に流入口8を形成し、後
面部3aと対向する前面部3bには、流出口9を形成し
て構成されており、前述した電源回路7のリード線7
a,7bが後面部3aの流入口8を通して圧電素子6に
接続されている。なお、このケース3の前面部3bの流
出口9は、ファン2の振動板4の自由端部4b側の幅寸
法とほぼ同じ寸法の幅で形成されている。
ファン2の圧電素子6に電圧供給回路7からリード線7
a,7bを通してパルス状の電圧を供給することによ
り、前述のようにファン2の振動板4がケース3内にお
いて振動する。この場合、圧電素子6に供給するパルス
状の電圧の周期を電気的に制御し、振動板4の固有振動
数と一致させておくことにより、構造的なインピーダン
スを極小値に合せることができ、結果として供給電圧に
対する電気インピーダンスが低下し、少ない電力で振動
板4は大きな振幅で振動されることになる。
3内で振動することにより、冷却流体としての空気がケ
ース3内に後面部3aの流入口8から吸い込まれるよう
に流入されて前面部3bの流出口9から噴き出すように
流出される。
1および図2に示すように基板10上に実装配置された
マイクロプロセッサ等の発熱デバイス11の近傍に、ケ
ース3の前面部側流出口9を発熱デバイス11に向けて
配置することにより、発熱デバイス11はファン2の振
動板4の振動により流出口9から噴き出すように流出さ
れる冷却流体としての空気流によって冷却される。
デバイス11に振動を与えるように構成されている。す
なわち、発熱デバイス11には、振動子として例えば圧
電素子12を取付けてあり、この圧電素子12の取付け
は、発熱デバイス11の表面に接着剤により貼着する
か、又は発熱デバイス11の母体に埋め込むことにより
行う。このように発熱デバイス11に取付けられる圧電
素子12に電圧供給回路13から可聴帯域より低い周波
数で変化する電圧を与えて駆動し、この圧電素子12に
構造的な歪みを発生させて振動させることにより発熱デ
バイス11が可聴帯域より低い周波数で振動されるよう
に構成されている。
2を取付けて可聴帯域より低い周波数で変化する電圧を
供給して駆動し、発熱デバイス11を可聴帯域より低い
周波数で振動させることにより、発熱デバイス11の表
面側に噴流生成装置1から噴流される冷却流体としての
空気の流れによる速度境界層により生成される空気の粘
着層が振り払われることになって空気の粘着層の成長が
抑制される。従って、発熱デバイス11全体の熱伝達が
促進されて熱伝達率が向上され、冷却効果が向上され
る。そして、発熱デバイス11の振動は、可聴帯域より
低い周波数での振動であるため、振動音は聞えず、不快
感を与えることはない。なお、発熱デバイス11は冷却
流体の流れ方向と略直交する方向に振動させることによ
り、前述した空気の粘着層が効率良く振り払われること
になる。
圧としては、可聴帯域より低い周波数である1Hz〜5
0Hzの周波数で変化する電圧とすることが、発熱デバ
イス11の振動音を全く聞えなくする点からも好まし
い。
冷却流体としては、空気に限ることなく、他の非電気伝
導性の気体、非電気伝導性の液体を用いることができ、
この場合は、本発明による冷却装置の噴流生成装置を密
閉空間内に発熱デバイスが実装された基板と共に配置し
てこの密閉空間内に非電気伝導性の気体或いは液体を充
填し、この気体或いは液体中において冷却装置を動作さ
せて発熱デバイスの冷却を行うことができるものであ
る。
冷却流体により発熱デバイス11を冷却する各種の冷却
方法を図3〜図5を参照して説明する。
に、基板10上に実装される発熱デバイス11に対応し
て噴流生成装置1を配置し、この噴流生成装置1から噴
き出される空気の流れ方向に位置し可聴帯域より低い周
波数で振動される発熱デバイス11に対して冷却流体で
ある空気の流れを生成し、発熱デバイス11を冷却する
方法を示すものである。この場合、発熱デバイス11は
冷却流体の流れ方向と略直交する方向に可聴帯域より低
い周波数で振動させると、前述した空気の粘着層が効率
良く振り払われることになる。
域より低い周波数で振動される発熱デバイス11に対
し、噴流生成装置1から噴き出される空気を直接噴き当
ててこの衝突流による発熱デバイス11を冷却する方法
を示すものである。
域より低い周波数で振動される発熱デバイス11の表面
側に対向して噴流生成装置1を配置し、発熱デバイス1
1の表面に対し、垂直方向に空気を噴き当ててその衝突
流により表面に沿う各方向の流れを作り、発熱デバイス
11を冷却する方法を示すものである。この場合も発熱
デバイス11は冷却流体の流れ方向と略直交する方向に
可聴帯域より低い周波数で振動させると前述した空気の
粘着層が効率良く振り払われることになる。
置の他の実施の形態を説明する。
シンクを取付けたもので、この実施の形態において、噴
流生成装置は前述した実施の形態の噴流生成装置1と同
じであるから同一符号を付して説明を省略し、発熱デバ
イス側についてのみ説明する。
デバイス11にはヒートシンク15が取付けられてい
る。このヒートシンク15は、アルミニウム等の比較的
熱伝導率の高い金属で形成されたブロック等で構成して
ある。このヒートシンク15の底面15aはここでは平
面状に形成され、上面側には、例えば放熱用のフィン1
5bを多数形成してあり、底面15a側を常時比較的低
い温度に維持できる構成とし、この底面15a側におい
て発熱デバイス11の表面側に接合固定する。
5は、発熱デバイス11の表面とほぼ等しい面積の底面
15aを有するブロック状に形成されているが、底面1
5aが発熱デバイス11の表面より大の面積のブロック
状に形成することが放熱効率上好ましい。
発熱デバイス11に対して噴流生成装置1が、ヒートシ
ンク15の一方の外側面15c側に対向して配置され、
噴流生成装置1から噴出させる冷却流体としての空気が
ヒートシンク15の一方の外側面15cに噴き当てられ
る構成となっている。
トシンク15の他方の外側面15dに振動子としての圧
電素子16を接着剤等により貼着固定して、この圧電素
子16に可聴帯域より低い周波数で変化する電圧を電圧
供給回路17から供給する構成としてある。
れたヒートシンク15は、このヒートシンク15に取付
けた圧電素子16に可聴帯域より低い周波数で変化する
電圧を供給して駆動し、圧電素子16に構造的な歪みを
発生させて振動させることにより、発熱デバイス11と
一体的に可聴帯域より低い周波数で振動される。このヒ
ートシンク15の振動により、ヒートシンク15の一方
の外面側15cに噴流生成装置1から噴き当てられる冷
却流体としての空気の粘性によって生じる速度境界層、
すなわち、空気の粘着層が振り払われることになって空
気の粘着層の成長が抑制される。従って、ヒートシンク
15の放熱が促進されて発熱デバイス11全体の熱伝達
率が一層向上されて冷却効果が向上される。そして、ヒ
ートシンク15の、振動は可聴帯域より低い周波数での
振動であるため、振動音は聞えず不快感を与えることは
ない。
から噴流される冷却流体の流速が1m/secで30m
mのフィン15bの場合、18Hzで振動させることに
より、前述した冷却流体としての空気の粘着層の成長が
抑制されると共に、ヒートシンク15の振動音は全く聞
えないものとなった。
ことができる冷却流体の噴流生成装置を図8〜図11を
参照して説明する。
装置21は、電磁ファンにより冷却流体の噴流を生成す
るように構成したもので、主筐体22に電磁ファン23
が内蔵されて、この主筐体22には電磁ファン23の回
転軸23aの軸方向に流入口24を設け、電磁ファン2
3の羽根23bの周囲側に対応して流出口25を設け
て、この流出口25に一体的に等断面積の誘導管26を
延設し、この誘導管26の閉塞する先端面26aにノズ
ル又は通孔等から成る複数の噴流口27を形成して構成
されている。
は、回路基板10に実装される発熱デバイス11に対応
して配置し、等断面積の誘導管26の先端面26aを発
熱デバイス11に対向させておく。この場合も発熱デバ
イス11を前述のように可聴帯域より低い周波数で振動
動作させる。この状態で電磁ファン23を回転駆動させ
ると冷却流体としての空気が主筐体22内に流入口24
から吸い込まれるように流入し、流出口25から羽根2
3bの回転により押し出されるように流出して誘導管2
6を通してその先端面26aの噴流口27から噴流し、
発熱デバイス11に衝突噴流として噴き当てられ、これ
により、前述の動作と同様に発熱デバイス11の冷却が
行われる。
10に実装される発熱デバイス11からやや離れた位置
に配置し、誘導管26の噴流孔27から噴出する冷却流
体の流れの先端近傍に発熱デバイス11が位置する関係
で配置することにより、発熱デバイス11に対して冷却
流体の流れが生成されることになり、発熱デバイス11
の冷却が行われることになる。
の噴流生成装置31は、電磁コンプレッサにより冷却流
体の噴流を生成するように構成したもので、電磁コンプ
レッサ32が内蔵される主筐体33の一方側に流入口3
4を設け、他方側に流出口35を設けて、この流出口3
5に等断面積の誘導管36を延長固定し、この誘導管3
6の閉塞する先端面36aにノズル又は通孔等から成る
複数の噴流口37を形成して構成されている。
前述した噴流生成装置21と同様に、回路基板10に実
装される発熱デバイス11に対応して配置し、等断面積
の誘導管36の先端面36aを発熱デバイス11に対向
させておく。この場合も発熱デバイス11を前述のよう
に可聴帯域より低い周波数で振動動作させる。この状態
で、電磁コンプレッサ32を駆動させると冷却流体とし
ての空気が主筐体33内に流入口34から吸い込まれる
ように流入し、電磁コンプレッサ32により所要の圧力
まで圧縮されて流出口35から流出し、誘導管36を通
してその先端面36aの噴流口37から噴流し、発熱デ
バイス11に衝突噴流として噴き当てられこれにより、
前述した動作と同様に発熱デバイス11の冷却が行われ
る。
の噴流口37から噴出する冷却流体の流れの先端近傍に
発熱デバイス11が位置する関係で配置することによ
り、発熱デバイス11に対して冷却流体の流れが生成さ
れることになり、発熱デバイス11の冷却が行われるこ
とになる。
本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更できるもので
ある。
は発熱面又は放熱面の表面積に対応して任意に変更でき
るものである。また、冷却流体としては空気に限ること
なく、他の非電気伝導性の気体、非電気伝導性の液体を
用いることができるものである。
型等の携帯用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、デスクト
ップ型のパーソナルコンピュータ装置等の他の形状のコ
ンピュータ装置用の冷却装置としてもよく、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。
ス側が冷却流体の噴流生成手段に対して可聴帯域より低
い周波数で振動されることにより、発熱デバイス側の表
面に噴流生成手段から噴流される冷却流体の流れにより
生成される冷却流体の粘着層が振り払われて温度境界層
の成長が抑制されることになり、発熱デバイス側の熱伝
達率が向上され、発熱デバイスを効率良く冷却すること
ができる。また、発熱デバイス側の振動は可聴帯域より
低い周波数での振動であるため、振動音は聞えず、不快
感を与えることはない。
作動により発熱する特定箇所が冷却流体の噴流生成手段
に対して可聴帯域より低い周波数で振動されることによ
り、発熱する特定箇所の表面に噴流生成手段から噴流さ
れる冷却流体の流れにより生成される冷却流体の粘着層
が振り払われて温度境界層の成長が抑制されることにな
り、特定箇所の熱伝達率が向上され効率良く冷却するこ
とができる。従って、冷却に必要とする電力を少なく
し、機器全体の発熱量の低減ができる。また、発熱する
特定箇所の振動は可聴帯域より低い周波数での振動であ
るため外部からは聞えず使用者に不快感を与えることな
く、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
を一部破断して示す斜視図。
面図である。
装置の一例の配置関係を概略的に示す側面図である。
装置の他例の配置関係を概略的に示す側面図である。
装置のさらに他例の配置関係を概略的に示す側面図であ
る。
例を一部破断して示す斜視図である。
破断して示す斜視図じある。
分の斜視図である。
る。
斜視図である。
‥‥振動板、6‥‥圧電素子、8‥‥流入口、9‥‥流
出口、10‥‥基板、11‥‥発熱デバイス、12‥‥
圧電素子、13‥‥電圧供給回路、15‥‥ヒートシン
ク、16‥‥圧電素子、17‥‥電圧供給回路、100
‥‥マイクロプロセッサ、101‥‥パーソナルコンピ
ュータ装置
Claims (7)
- 【請求項1】 所定の部位に配置される発熱デバイスに
対し、冷却流体を噴流する噴流生成手段を備えた冷却装
置であって、 上記発熱デバイス側に振動子を取付け、上記振動子を可
聴帯域より低い周波数で振動するように駆動し、上記発
熱デバイス側を可聴帯域より低い周波数で振動させるよ
うにしたことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の冷却装置において、 上記振動子を上記発熱デバイスに直接取付けたことを特
徴とする冷却装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の冷却装置において、 上記発熱デバイスにヒートシンクを取付け、このヒート
シンクに上記振動子を取付けたことを特徴とする冷却装
置。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3に記載の冷却装置に
おいて、 上記振動子として圧電素子を用いたことを特徴とする冷
却装置。 - 【請求項5】 機器の作動により発熱する特定箇所を備
え、この特定箇所に対し、冷却流体を噴流する噴流生成
手段を備えた電子機器であって、 上記特定箇所に振動子を取付け、上記振動子を可聴帯域
より低い周波数で振動するように駆動し、上記特定箇所
を可聴帯域より低い周波数で振動させるようにしたこと
を特徴とする電子機器。 - 【請求項6】 請求項5に記載の電子機器において、 上記特定箇所にヒートシンクを取付け、このヒートシン
クに上記振動子を取付けたことを特徴とする電子機器。 - 【請求項7】 請求項5又は6に記載の電子機器におい
て、 上記振動子として圧電素子を用いたことを特徴とする電
子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11089064A JP2000286579A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 冷却装置および電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11089064A JP2000286579A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 冷却装置および電子機器 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP (1) | JP2000286579A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004134742A (ja) * | 2002-08-16 | 2004-04-30 | Nec Corp | 電子機器の冷却装置 |
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-
1999
- 1999-03-30 JP JP11089064A patent/JP2000286579A/ja active Pending
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