電子機器の冷却構造および冷却装置ならびに電子機器

【課題】余計な電力を消費することなく、効率的な放熱、冷却を行うことができる電子機器の冷却構造を提供する。
【解決手段】本発明の電子機器の冷却ユニット１は、熱伝導体２の一部が電子機器の発熱部から発生する熱を受け取る受熱部５とされ、受熱部５が受け取る熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子３と、熱電変換素子３が生成する電気エネルギーを駆動力として振動し、受熱部５が受け取った熱を放熱する放熱部４とが熱伝導体２上に設置されている。放熱部４には基板６上に多数のフィン７が設けられ、これらのフィン７が放熱部４の振動に伴って振動することで効率の良い放熱、冷却が行われる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の冷却構造および冷却装置ならびに電子機器に関し、特に電子機器の内部で発生する熱を効率良く放熱し、内部を冷却するための冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ノート型パソコン、ＰＤＡ（Personal Didital Assistant）、携帯電話等に代表される携帯型電子機器の分野では機能向上、処理能力向上に伴い、機器本体に内蔵される基板上のＣＰＵ等をはじめとする電子部品からの発熱量が増大する傾向にある。従来、この種の携帯型電子機器において、機器本体内部を冷却する方法としては、（Ａ）電子機器本体に放熱用のファンを内蔵して熱風を外部に排気し、強制的に空冷する方法、（Ｂ）ヒートパイプ等の熱伝導体により熱源から電子機器本体の筐体に熱を伝達し、筐体から自然放熱する方法、（Ｃ）上記（Ａ）と（Ｂ）を併用する方法、などが採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の放熱構造にはそれぞれ以下のような問題点があった。まず、強制空冷を用いた上記（Ａ）の場合、携帯型電子機器では電源として搭載するバッテリの持続時間が重要な性能の一つであるが、放熱用ファンを用いるとファンを駆動させるのに余計な電力を消費するため、消費電力が増大し、バッテリの持続時間が低下してしまう。また、機器本体の筐体内に放熱用ファンを内蔵するスペースが必要となり、機器の小型化に適さないこと、ファンの駆動音が発生して使い心地が良くないこと、等の種々の問題点があった。次に、自然放熱を用いた上記（Ｂ）の場合、機器本体の筐体からの自然放熱に任せていることから、例えば機器本体を木製の机等の熱伝導率の低い物体の上に置くと放熱効果が低減し、充分に放熱することができないという問題があった。
【０００４】本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、余計な電力を消費することなく、効率的な放熱、冷却を行うことができる電子機器の冷却構造を提供することを目的とする。また、これに用いる冷却装置ならびに電子機器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、本発明の電子機器の冷却構造は、電子機器の発熱部から発生する熱を受け取る受熱部と、受熱部が受け取る熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部と、熱電変換部が生成する電気エネルギーを駆動力として振動し、受熱部が受け取った熱を放熱する放熱部とを電子機器に設置し、電子機器の発熱部を冷却することを特徴とする。
【０００６】本発明の電子機器の冷却構造は、基本的には電子機器の発熱部から発生する熱を受熱部が受け取った後、その熱を放熱部に伝達して放熱部から放熱させるものである。しかしながら、本発明の放熱部は、静止した状態でただ単に自然放熱に任せるだけではなく、自らが振動して積極的に周囲の空気を動かして風を起こしながら強制的に空冷するものである。そのため、放熱部から周囲の空気への熱放射効率が高いものとなる。さらに、受熱部が受け取る熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部が設けられており、放熱部を振動させる駆動力として熱電変換部が生成する電気エネルギーを用いるので、エネルギーを外部から別途供給しなくても放熱部を振動させることができるとともに、受熱部が受け取った熱の一部を熱電変換部で消費することができる。したがって、本発明の電子機器の冷却構造によれば、冷却構造を持たない場合と比べて消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却を効率良く行うことができる。
【０００７】上述したように、本発明の電子機器の冷却構造では、少なくとも受熱部と放熱部、あるいは受熱部と熱電変換部との間で熱を伝達する必要がある。そのため、受熱部と、熱電変換部と放熱部の少なくともいずれか一方とを基体上に設け、基体を通じて受熱部と熱電変換部と放熱部の少なくともいずれか一方との間で熱を伝導する構成とすればよい。この構成とすれば、冷却構造自体を小型化することもできる。
【０００８】前記基体は、電子機器に固定された板状体であることが望ましい。その場合、板状体の前記電子機器に対して固定された部分と離れた側の端部に放熱部を設けると、電子機器に対して固定された部分を支点として放熱部の振動が最も振幅が大きくなるので、放熱効率をより高めることができる。
【０００９】また、放熱部の材料としては熱伝導率が高く、ある程度加工性の良いものを用いるのが望ましく、例えばアルミニウム、窒化アルミニウム、銅、マグネシウム、シリコンのいずれかの材料を用いることができる。さらに、放熱部の材料と基体の材料を同じものとすれば、これらを一体に形成することができる。
【００１０】前記放熱部は平坦な放熱面を有するものでもよいが、その放熱面から突出する凸部または凹部を設けることがより好ましい。放熱面に凸部や凹部を設けた場合、平坦な場合に比べて放熱面の表面積が大きくなるので、放熱効率を高めることができる。また、例えば複数のフィン状の凸部を設けた場合、放熱部の振動に伴ってフィンが個々に振動するので、周囲の空気に風を起こすことができ、表面積増大の効果と相俟って放熱効率をさらに高めることができる。放熱部の駆動方式としては、圧電駆動方式、静電駆動方式等を用いることができる。前記放熱部の表面に、放熱部材料より高い熱伝導率を持つダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やダイヤモンドなどの薄膜を成膜すると、放熱効率がさらに向上する。
【００１１】前記熱電変換部として、ＢｉＴｅ合金とＢｉＳｂＴｅ合金とを含む熱電素子を有するものを用いることができる。ｎ型熱電材料としてＢｉＴｅ合金、ｐ型熱電材料としてＢｉＳｂＴｅ合金を用いた熱電素子は、室温近辺で最も特性が良好なものとされている。１０℃程度の温度差で数Ｖの熱起電力を得ることができ、放熱部の駆動力としては充分である。
【００１２】本発明の冷却装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部と、該熱電変換部が生成する電気エネルギーを駆動力として振動し、熱を放熱する放熱部とを有することを特徴とする。
【００１３】本発明の電子機器の冷却構造については上述したが、上記の構成要素を一体に組み込んだ冷却装置として構成することもできる。本発明の冷却装置においては、熱電変換部を電子機器の発熱部に直接接触させることにより、上記の作用と同様にして効率の良い放熱を行うことができる。特に熱電変換部を板状体とし、板状体の一面側に放熱部を配置すれば、小型で場所をとらない冷却装置を実現することができる。
【００１４】本発明の冷却装置においても、前記放熱部に放熱面から突出する凸部や凹部を設けるのが望ましいこと、放熱部の駆動方式として圧電駆動方式、静電駆動方式のいずれかを採用できること、熱電変換部としてＢｉＴｅ合金とＢｉＳｂＴｅ合金とを含む熱電素子を有するのが望ましいこと、は上述した通りである。
【００１５】本発明の電子機器は、上記本発明の電子機器の冷却構造もしくは上記本発明の冷却装置を具備したことを特徴とするものである。本発明によれば、低消費電力で機器内部の充分な冷却が行え、信頼性の高い電子機器を実現することができる。特に消費電力が低いことで携帯用電子機器等に好適なものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施の形態の電子機器の冷却ユニット（電子機器の冷却構造）の概略構成を示す図であって、この冷却ユニット１は電子機器の筐体等に固定されることによって機器内部に収容されるものである。図中符号２は熱伝導体、３は熱電変換素子（熱電変換部）、４は放熱部、である。
【００１７】熱伝導体２（基体）は電子機器の任意の箇所に固定されており、図１に示すように、一端側の下面が電子機器の発熱部に面しており、この部分が電子機器の発熱部から発生する熱を受け取る受熱部５となる。熱伝導体２は、金属等からなる単なる板体であってもよいし、これ自身がヒートパイプであってもよい。そして、熱伝導体２の他端側の上面には放熱部４が設けられ、放熱部４に隣接して熱電変換素子３が設けられている。したがって、熱伝導体２の受熱部５で受け取った熱は、熱伝導体２、熱電変換素子３、放熱部４と順次伝導される。熱電変換素子３は、その長手方向を熱の伝導する方向（熱伝導体２の長手方向）に向けて設置されている。熱伝導体２の表面に、熱伝導体２の材料より高い熱伝導率を持つダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やダイヤモンドなどの薄膜を成膜すると、放熱効率がさらに向上する。
【００１８】放熱部４は、図２に示すように、放熱部本体をなす基板６と、基板６の一面（放熱面）から突出するように設けられた複数のフィン７（凸部）と、圧電振動子８とから構成されている。基板６はＡｌ、ＡｌＮ、Ｃｕ、Ｍｇ等の金属、もしくはＳｉ等の材料からなり、基板６の上面のフィン７は、基板６と同様の材料で一体に形成してもよいし、他の材料で形成したものを固定してもよいが、図１に示すように、その長手方向が熱伝導体２の短手方向に向くように配置されている。また図２に示すように、基板６には圧電振動子８が設置されている。この圧電振動子８は、内部の圧電材料の作用により熱電変換素子３から供給される電気エネルギーを機械的振動に変換し、基板６を振動させるためのものである。
【００１９】放熱部４の寸法の一例としては、例えば基板６の平面寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍ、全体の高さが１ｍｍでフィン７の高さが０．５ｍｍ、フィン７の厚さが０．５ｍｍ、隣接するフィン７間の間隔が０．５ｍｍ程度である。また、放熱部４を作製する際には、ダイシングソー、ワイヤーソー等を用いた切削加工、プレス、めっき、放電加工、特にＳｉを用いる場合にはエッチングなどの加工技術を用いることができる。放熱部４に成膜するＤＬＣやダイヤモンドの膜厚は５０ｎｍ以上であることが望ましい。膜厚が厚いほど伝導する熱量が増大するので好ましいが、５０ｎｍ以下の膜厚では熱伝導の効果が期待できない。
【００２０】熱電変換素子３は、図３に示すように、ｎ型熱電材料としてのＢｉＴｅ合金、ｐ型熱電材料としてのＢｉＳｂＴｅ合金からなる各柱状体１８，１９が組み合わされ、全体としてブロック状に形成されている。各柱状体１８，１９間の間隙には樹脂２１が充填され、機械的強度が確保されるとともに柱状体１８，１９間の電気的絶縁もなされている。そして、ブロックの上面および下面にＮｉおよびＣｕからなる配線膜２０が形成され、ＢｉＴｅ合金柱状体１８とＢｉＳｂＴｅ合金柱状体１９とが直列に接続されている。
【００２１】図３に示す熱電変換素子３を作製するには、図４（Ａ）に示すように、Ｂｉ、Ｔｅの粉末とＢｉ、Ｓｂ、Ｔｅの粉末から冶金によりそれぞれＢｉＴｅ合金ブロック２２とＢｉＳｂＴｅ合金ブロック２３を作製した後、図４（Ｂ）に示すように、これらブロック２２，２３をダイシング、研磨して一面側にこれらブロックが互いに嵌合し合うような凹凸２２ａ，２３ａを形成する。次に、図４（Ｃ）に示すように、これらブロック２２，２３を嵌合させ、樹脂２１を介して貼り合わせて積層体とする。次に、図４（Ｄ）に示すように、ダイシングソーなどを用いて図に示すダイシングライン２４に沿って積層体のダイシングを行い、ＢｉＴｅ合金、ＢｉＳｂＴｅ合金のそれぞれを複数の柱状体に分離する。最後に、上下面から凹凸の上面までの研磨を行った後、分離した柱状体間をＮｉおよびＣｕからなる配線層２０で結線すれば、熱電変換素子３が完成する。
【００２２】また、図１では図示を省略するが、実際には、熱電変換素子３が作り出す起電力（電圧）を放熱部４の圧電振動子８に供給するための配線が設けられている。
【００２３】次に、本実施の形態の冷却ユニット１の作用について説明する。上述したように、電子機器の内部において、熱伝導体２の一端側がＣＰＵ等の発熱源の近傍に位置し、熱伝導体２の受熱部５が充分に熱を受け取ることができる位置に本冷却ユニット１を設置する。そして、例えば熱伝導体２の受熱部５側の一端で電子機器の筐体等に固定することが望ましい。そして、電子機器の発熱源から熱が発生すると、熱伝導体２の受熱部５が熱を受け取り、その熱が熱伝導体２を通じて熱電変換素子３に伝達される。この時、熱電変換素子３では、受熱部５に近い側の端面が高温側、放熱部４に近い側の端面が低温側となるような温度差が生じ、この温度差に応じた熱起電力が発生する。
【００２４】次に、熱電変換素子３が生成した起電力（電圧）が放熱部４の各圧電振動子８に供給されると、各圧電振動子８が電気エネルギーを機械的振動に変換し、基板６を振動させる。この振動により熱伝導体２の放熱部４側が大きい振幅をもって揺動するようになる。さらに、この揺動により下端を基板６に固定された個々のフィン７が揺動する。このようにして、電子機器の発熱源から発生した熱が熱伝導体２を通じて放熱部４側に伝達され、多数のフィン７の存在で表面積が大きくなった放熱部４から空気中に熱が放射される、いわば静的な放熱と、放熱部４およびフィン７が振動して積極的に周囲の空気を動かして風を起こしながら空冷する、いわば動的な放熱の双方の作用によって電子機器内部の放熱、冷却が行われる。
【００２５】本発明の電子機器の冷却ユニット１によれば、上述したような静的な放熱と動的な放熱の双方の作用により放熱が行われるので、放熱部４から周囲の空気への熱放射の効率が高いものとなる。さらに、ユニット内に熱電変換素子３を具備しており、放熱部４を振動させるための駆動力として熱電変換素子３が生成する電気エネルギーを用いるので、別途外部からエネルギーを供給しなくても放熱部４を振動させることができるとともに、受熱部５が受け取った熱の一部を熱電変換素子３で消費することができる。したがって、むやみに消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却を効率良く行うことができる。また、個々の構成要素が一つのユニットにまとまっているので、冷却構造を小型化でき、電子機器内部の多くのスペースを占有することがない。
【００２６】熱電変換素子３は、ＢｉＴｅ合金とＢｉＳｂＴｅ合金とからなる熱電対を有するものを用いたが、ｎ型熱電材料としてＢｉＴｅ合金、ｐ型熱電材料としてＢｉＳｂＴｅ合金を用いた熱電発電素子は室温近辺で最も特性が良好なものとされており、素子を多数並べることにより１０℃程度の温度差で数Ｖの熱起電力を得ることができ、放熱部４の駆動力として充分である。
【００２７】［第２の実施の形態］以下、本発明の第２の実施の形態を図５、図６を参照して説明する。図５は本実施の形態の電子機器の冷却ユニット（電子機器の冷却構造）の概略構成を示す図であって、本実施の形態の冷却ユニット３１の基本構成は第１の実施の形態と同様であるため、図５において図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２８】第１の実施の形態では熱伝導体２（基体）上の一端に放熱部４の基板６を固定していたが、本実施の形態では、図５に示すように、熱伝導体２の端と放熱部３３の基板６の端とを熱的に接続して熱伝導体２と放熱部３３の基板６とが固定されている。そして、放熱部３３においては、基板６の上面および下面のそれぞれに複数のフィン７および圧電振動子８が設けられている。以上の構成により、本実施の形態においては、放熱部３３の基板６上の圧電振動子８の部分を支点として放熱部４が振動する構成となっている。
【００２９】熱伝導体２上には熱電変換素子３が設けられ、熱電変換素子３と圧電振動子８とがＤＣ−ＡＣコンバータ３５を介して接続されている。本実施の形態においては、図６に示すように、熱電変換素子３で生成された直流電圧がＤＣ−ＡＣコンバータ３５によって交流電圧に変換され、基板６の上下面の圧電振動子８が逆位相で駆動されることにより放熱部３３全体が図５の矢印Ｃ方向に振動し、この振動に伴って個々のフィンが図５の矢印Ｄ方向に振動する。
【００３０】本実施の形態の冷却ユニット３１においても、フィン７により放熱面積が増大することと内蔵した熱電変換素子３からの駆動力によりフィン７が振動することによって、消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却を効率良く行うことができる、小型の冷却構造により電子機器内部の多くのスペースを占有することがない、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に本実施の形態では、放熱部３３の上下面にフィン７を設けているため、放熱面積がより大きくなるとともに、圧電振動子８に供給する交流電圧の周波数を調整し、放熱部３３を放熱部固有の共振周波数で駆動することにより、放熱部３３の振幅をより大きくできるので、放熱効率をより高めることができる。
【００３１】［第３の実施の形態］以下、本発明の第３の実施の形態を図７〜図１０を参照して説明する。本実施の形態では、第１、第２の実施の形態の基本構成を用いた上で放熱部の他の例を示す。したがって、冷却ユニットの全体構成の図示は省略し、放熱部のみを図示する。
【００３２】本実施の形態における放熱部４０，４１は、図７に示すように、基板４２上の中央に、基板４２の１辺に平行な方向に延びる支持部４３が形成され、この支持部４３から複数本の振動片４４（凸部）が水平方向に延びている。もしくは、図８に示すように、２本の振動片４５ａが一対となって支持部４３に接続された振動片４５、いわゆる２脚音叉型の振動片４５が支持部４３に対して複数対設けられたものであってもよい。この放熱部４０，４１は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ等の金属、もしくはＳｉ等の材料で形成することができる。
【００３３】特に本実施の形態では、放熱部４０，４１の振動片４５の駆動方法として静電駆動方式を適用した例について説明する。静電駆動方式を用いる場合、例えば支持部４３の部分を絶縁材料で形成するなどして基板４２と振動片４５とが電気的に絶縁された構成とする。この場合、振動片４５はＡｌ、Ｃｕ、Ｍｇ等の金属、もしくは不純物を含むＳｉ等の材料で形成し、いずれにしろ導電性を有するものとする。
【００３４】図９、図１０は、振動片４５を先端側から見た状態を示す側面図であって、複数本の振動片４５のうちの３本のみを図示したものである。いずれの図においても、基板４２上に振動片４５と対向するように駆動用電極４６が設けられている。静電駆動方式を用いる場合、振動片４５を縦方向に駆動する構成と横方向に駆動する構成の２通りが考えられる。
【００３５】図９は縦方向に駆動する場合の電極構成を示しており、振動片４５が静止した状態で振動片４５の下面と駆動用電極４６の全面が対向するように配置されている。この場合、駆動用電極４６に交流電圧を供給すると、振動片４５と駆動用電極４６とが接近、離間する方向に作用する静電力によって振動片４５は縦方向（図中矢印Ｅの方向）に振動する。一方、図１０は横方向に駆動する場合の電極構成を示しており、振動片４５が静止した状態で振動片４５の下面から外側にはみ出して２つの駆動用電極４６の一部が対向するように配置されている。この場合、駆動用電極４６に交流電圧を供給すると、振動片４５と駆動用電極４６との重なる面積が大きくなる方向に作用する静電力によって振動片４５は横方向（図中矢印Ｆの方向）に振動する。いずれの構成を用いてもよい。
【００３６】あるいは、放熱部４０，４１の振動片４５の駆動方法として、第１、第２の実施の形態で例示したような圧電駆動方式を用いてもよい。その場合、第１、第２の実施の形態と同様、基板４２上に圧電振動子を設置し、基板４２の振動に連動して振動片４５が振動するようにしてもよいし、振動片４５に圧電振動子を設置し、振動片４５自体を直接振動させるようにしてもよい。
【００３７】本実施の形態の冷却ユニットにおいても、振動片４５により放熱面積が増大することと内蔵した熱電変換素子からの駆動力で振動片４５が振動することにより消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却を効率良く行うことができる、小型の冷却構造により電子機器内部の多くのスペースを占有することがない、といった第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に本実施の形態の場合、図８に示した２脚音叉型の振動片４５を有する放熱部４１を用いると、共振現象によって各振動片４５ａを小さい駆動力で大きい振幅で振動させることができ、放熱効率をより高めることができる。
【００３８】［第４の実施の形態］以下、本発明の第４の実施の形態を図１１〜図１３を参照して説明する。図１１１１〜図１３は本実施の形態の冷却装置の概略構成を示す図であって、この冷却装置は電子機器の発熱源近傍の任意の位置に固定されることにより機器内部を冷却するものである。
【００３９】第１の実施の形態が、熱伝導体の一端側を冷却ユニットの受熱部として、他端側の熱伝導体上に熱電変換素子、放熱部を順次配列した構成であったのに対し、本実施の形態の冷却装置は、熱電変換素子と放熱部を合体させて１つの装置（デバイス）とし、熱電変換素子の一面側全体を受熱部としたものである。したがって、熱電変換素子の一面側を電子機器の発熱源近傍の任意の位置に貼り付けるなどして固定すればよい。
【００４０】図１１は、図２で示す第１の実施の形態で用いた放熱部４の下面に熱電変換素子３を固定した冷却装置５０、図１２は、図７で示す第３の実施の形態で用いた放熱部４０の下面に熱電変換素子３を固定した冷却装置５１、図１３は、図８で示す第３の実施の形態で用いた放熱部４１の下面に熱電変換素子３を固定した冷却装置５２、である。本実施の形態の冷却装置５０，５１，５２では、熱電変換素子３の下面自体が受熱部となるので、熱電変換素子３の下面側が高温側、放熱部４，４０，４１との接合面側が低温側となるように熱電変換素子３を構成する必要がある。
【００４１】本実施の形態の冷却装置５０，５１，５２においては、フィン７や振動片４４，４５ａにより放熱面積が増大することと熱電変換素子３からの駆動力でフィン７や振動片４４，４５ａが振動することによって、消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却が効率良く行える、といった上記実施の形態の冷却ユニットと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態の冷却装置の場合、上記実施の形態の冷却ユニットに比べてより小型化が図れ、電子機器の内部にごくわずかなスペースがあれば貼り付けて使用することができる、取り扱いがより簡単である、という効果を奏することができる。
【００４２】［第５の実施の形態］以下、本発明の第５の実施の形態を図１４、図１５を参照して説明する。図１４１４は本実施の形態の電子機器の概略構成を示す図であって、ノート型パソコンの例を示している。
【００４３】図１４に示すノート型パソコン５５は、パソコン本体５６と、液晶ディスプレイ５７を備えた表示部５８とを有しており、パソコン本体５６の内部に上記実施の形態で例示したような冷却ユニット５９が収容されている。パソコン本体５６の詳細を図１５に示す。
【００４４】図１５に示すように、ボトムケース６０の上方にキーボード６１が配置され、これらの間にＣＰＵ６２を搭載したメインボード６３が収容されている。そして、冷却ユニット５９の熱伝導板６４の一端側がメインボード６３上のＣＰＵ６２に接するように配置され、他端側には放熱部６５が接合されている。本実施の形態では、メインボード６３の側方の空間を利用するために熱伝導板６４が下側に折り曲げられ、放熱部６５が固定部６６を介してボトムケース６０に固定されている。他の部品との干渉等で問題がなければ、熱伝導板６４は必ずしも折り曲げる必要はない。そして、熱伝導板６４の上面に熱電変換素子６７が設けられ、放熱部６５には圧電振動子６８とフィン６９とが設けられている。
【００４５】本実施の形態のノート型パソコン５５においては、ＣＰＵ６２から多量の熱が発生しても、上記の冷却ユニット５９を備えたことによって低消費電力で機器内部の充分な冷却が行え、動作信頼性の高い電子機器を実現することができる。また、第４の実施の形態の冷却装置をパソコン本体の内部に貼り付けて用いることも勿論可能である。
【００４６】なお、本発明の技術範囲は上記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において種々の変更を加えることが可能である。例えば第１〜第３の実施の形態では受熱部と放熱部と熱電変換素子とが一体になった冷却ユニットの例を挙げたが、必ずしもこれら全てが一体である必要はなく、場合に応じていずれかを別体として別の箇所に設置する構成としてもよい。放熱部の構成に関して、フィンや振動片の形状や数、これらの駆動方法などは任意に選択することができる。例えば放熱面積をより増大させるため、上記のフィンや振動片の表面にさらに凸部を設けるなどしてもよい。もしくは、放熱部に凹部を設けてもよい。また、前述したように、放熱部や受熱部の表面に放熱部や受熱部の材料より高い熱伝導率を持つＤＬＣやダイヤモンドなどの薄膜を成膜すると、放熱効率がさらに向上する。
【００４７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ファン等を用いた従来の冷却構造のように消費電力を増大させることなく、電子機器内部の放熱、冷却を効率良く行うことができる、小型の冷却構造により電子機器内部の多くのスペースを占有することがない、といった優れた効果を得ることができる。その結果、低消費電力で機器内部の充分な冷却が行え、信頼性の高い、携帯用電子機器等の電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の冷却ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図２】同、冷却ユニットの放熱部の構成を示す斜視図である。
【図３】同、冷却ユニットの熱電変換素子の構成を示す斜視図である。
【図４】同、熱電変換素子の製造プロセスを示す工程図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の冷却ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図６】同、冷却ユニットの放熱部の駆動回路のブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の冷却ユニットの放熱部の一例を示す斜視図である。
【図８】同、放熱部の他の例を示す斜視図である。
【図９】同、放熱部の振動片と駆動用電極の構成の一例を示す側面図である。
【図１０】同、放熱部の振動片と駆動用電極の構成の他の例を示す側面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の冷却装置の一例を示す斜視図である。
【図１２】同、冷却装置の他の例を示す斜視図である。
【図１３】同、冷却装置のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の電子機器（ノート型パソコン）の一例を示す斜視図である。
【図１５】同、電子機器の要部を示す図である。
【符号の説明】
１，３１，５９冷却ユニット（電子機器の冷却構造）
２熱伝導体（基体）
３，６７熱電変換素子（熱電変換部）
４，３３，４０，４１，６５放熱部
５受熱部
７，６９フィン（凸部）
８，６８圧電振動子
４４，４５，４５ａ振動片（凸部）
４６駆動用電極
５０，５１，５２冷却装置
５５ノート型パソコン（電子機器）

【特許請求の範囲】
【請求項１】電子機器の発熱部から発生する熱を受け取る受熱部と、該受熱部が受け取る熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部と、該熱電変換部が生成する電気エネルギーを駆動力として振動し、前記受熱部が受け取った熱を放熱する放熱部とを前記電子機器に設置し、前記電子機器の発熱部を冷却することを特徴とする電子機器の冷却構造。
【請求項２】前記受熱部と、前記熱電変換部と前記放熱部の少なくともいずれか一方とを基体上に設け、該基体を通じて前記受熱部と前記熱電変換部と前記放熱部の少なくともいずれか一方との間で熱を伝導させることを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項３】前記基体が前記電子機器に固定された板状体であり、該板状体の前記電子機器に対して固定された部分と離れた側の端部に前記放熱部が設けられたことを特徴とする請求項２記載の電子機器の冷却構造。
【請求項４】前記放熱部が、アルミニウム、窒化アルミニウム、銅、マグネシウム、シリコンのいずれかの材料からなることを特徴とする請求項２記載の電子機器の冷却構造。
【請求項５】前記放熱部に、放熱面から突出する凸部または凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項６】前記放熱部が圧電駆動方式により振動することを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項７】前記放熱部が静電駆動方式により振動することを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項８】前記熱電変換部が、ＢｉＴｅ合金とＢｉＳｂＴｅ合金とを含む熱電素子を有することを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項９】前記放熱部にダイヤモンドライクカーボンまたはダイヤモンドなどの高熱伝導性薄膜が成膜されたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１０】前記受熱部にダイヤモンドライクカーボンまたはダイヤモンドなどの高熱伝導性薄膜が成膜されたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１１】熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部と、該熱電変換部が生成する電気エネルギーを駆動力として振動し、熱を放熱する放熱部とを有することを特徴とする冷却装置。
【請求項１２】前記熱電変換部が板状体であり、該板状体の一面側に前記放熱部が設けられたことを特徴とする請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１３】前記放熱部に、放熱面から突出する凸部または凹部が設けられたことを特徴とする請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１４】前記放熱部が圧電駆動方式により振動することを特徴とする請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１５】前記放熱部が静電駆動方式により振動することを特徴とする請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１６】前記熱電変換部が、ＢｉＴｅ合金とＢｉＳｂＴｅ合金とを含む熱電発電素子を有することを特徴とする請求項１１記載の冷却装置。
【請求項１７】請求項１記載の電子機器の冷却構造もしくは請求項１１記載の冷却装置を具備したことを特徴とする電子機器。

【図１】