(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートシンクに付着した塵埃を自動的に除去することができる冷却装置などの技術を提供すること。【解決手段】冷却装置１００は、ヒートシンク６０と、羽根部材１０と、羽根部材１０を収納するファンケース２０と、回動可能な回動部材３０と、回動部材３０を駆動する駆動機構とを備えている。回動部材３０は、冷却モード時には、気流に平行な状態で倒されている。一方、埃徐却モード時には、回動部材３０は、例えば、流路方向に対して９０°の角度まで回動される。これにより、気流の流路２６が局部的に狭められるので、回動部材の右側に二次渦が発生される。この二次渦により、ヒートシンクの対向面６０ａに付着した塵埃を引き剥がして、除去することができる。冷却モードと、埃除去モードとは、ＣＰＵにより制御されるので、塵埃を自動的にヒートシンク６０から除去することができる。【選択図】図５
2010161196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流が吹き付けられる面を有するヒートシンクと、
前記面に向けて前記気流を発生する羽根部材と、
前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する流路部材と、
前記流路を制限可能な制限部材と、
前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する駆動機構と
を具備する冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
定期的に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する制御手段をさらに具備する
冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記羽根部材は、回転により前記気流を発生し、
前記制御手段は、停止された前記羽根部材の回転が開始されるときに、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する
冷却装置。
【請求項４】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記羽根部材は、回転により前記気流を発生し、
前記制御手段は、前記羽根部材の回転が停止されるときに、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する
冷却装置。
【請求項５】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記羽根部材は、回転により前記気流を発生し、
前記冷却装置は、
前記羽根部材の回転数をカウントする回転数カウント手段と、
前記カウントされた回転数が規定数に達したか否かを判定する回転数判定手段とをさらに具備し、
前記制御手段は、前記回転数が前記規定数に達した場合に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する
冷却装置。
【請求項６】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記第２の状態が前記第１の状態に切り替えられてからの時間をカウントする時間カウント手段と、
前記カウントされた時間が規定時間に達したか否かを判定する時間判定手段とをさらに具備し、
前記制御手段は、前記時間が規定時間に達した場合に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する
冷却装置。
【請求項７】
発熱源と、
気流が吹き付けられる面を有し、前記発熱源からの熱を放出するヒートシンクと、
前記面に向けて前記気流を発生する羽根部材と、
前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する流路部材と、
前記流路を制限可能な制限部材と、
前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する駆動機構とを有する冷却装置と
を具備する電子機器。
【請求項８】
気流が吹き付けられる面を有するヒートシンクの、前記面に向けて前記気流を発生する羽根部材と、
前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する流路部材と、
前記流路を制限可能な制限部材と、
前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する駆動機構と
を具備する送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクに向けて空気流を発生する送風装置、ヒートシンクと送風装置とを含む冷却装置、及び冷却装置が搭載された電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＣ（Personal Computer）の高性能化に伴い、ＣＰＵ等の発熱源からの発熱量の増大が問題となっており、様々な放熱の技術が提案され、あるいは製品化されている。その放熱方法として、アルミなどの金属でなる放熱フィンを有するヒートシンクに、ＣＰＵからの熱を伝導させて、放熱フィンから熱を放出させ、ファン装置により放熱フィンの周囲の暖まった空気を強制的に排除する方法が知られている。
【０００３】
しかし、ファン装置は、ファン装置の周りの空気を吸気口から取り入れ、ヒートシンクの放熱フィンに空気流を吹き付けるため、空気中に含まれるゴミや埃などの塵埃を同時に放熱フィンに吹き付けてしまう。その結果、放熱フィンの間に塵埃が付着、堆積してしまい、ヒートシンクの冷却性能が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題に関連する技術として、下記特許文献１には、羽根部の回転により発生された空気流が吹き付けられる側の端面に傾斜部を有し、台形状に形成されたヒートシンクを備えた冷却装置が開示されている。羽根部により発生された空気流を一方向に規制するダクトには、吸気口及び排気口に加え、塵埃排気口が設けられる。空気流に含まれる塵埃は、ヒートシンクの傾斜部に沿って移動し、ダクトに形成された塵埃排気口から外部へと排出される。
【０００５】
また、上記問題に関連する技術として、例えば、下記特許文献２には、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとに分離して形成されたヒートシンクを備えた冷却装置が開示されている。冷却ファンの送風口に近接し、埃が付着し易い第２のヒートシンクは、ＰＣなどの電子機器から挿脱自在とされる。ユーザは、第２のヒートシンクをＰＣから取り外して洗浄し、堆積された塵埃を第２のヒートシンクから取り除く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２１２８７号公報（段落［００３５］、［００５０］、［００６２］、［００６３］図１）
【特許文献２】特開２００８−１５９９２５号公報（段落[００３６]、［００４２］〜［００４５］図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の冷却装置では、ヒートシンクに付着する塵埃の量を軽減することができるが、塵埃対策として十分とはいえない。すなわち、長期間ＰＣを使用すれば、結局、放熱フィンの間に塵埃が堆積してしまう。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の冷却装置では、第２のヒートシンクをＰＣから取り外して洗浄することが可能である。しかしながら、この冷却装置では、ユーザは、ＰＣから第２のヒートシンクを取り外さなければならず、面倒である。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ヒートシンクに付着した塵埃を自動的に除去することができる送風装置、この送風装置とヒートシンクとを含む冷却装置、冷却装置を搭載した電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る冷却装置は、ヒートシンクと、羽根部材と、流路部材と、制限部材と、駆動機構とを具備する。  
前記ヒートシンクは、気流が吹き付けられる面を有する。  
前記羽根部材は、前記面に向けて前記気流を発生する。  
前記流路部材は、前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する。
前記制限部材は、前記流路を制限可能である。  
前記駆動機構は、前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する。  
本発明において、第１の状態では、制限部材が流路を制限せず、流路は、開放されている。この場合、羽根部材で発生された気流がヒートシンクに吹き付けられ、ヒートシンクは、冷却される（冷却モード）。  
一方で、第２の状態では、制限部材が流路を制限する。この場合、流路を通過する気流が変化されて、ヒートシンクに接するように渦流が発生される。この渦流により、ヒートシンクに付着、堆積した塵埃をヒートシンクから引き剥がし、除去することができる（埃除去モード）。  
また、本発明では、第１の状態（冷却モード）と、第２の状態（埃除去モード）とを駆動機構により自動的に切り替えることができる。これにより、ヒートシンクをＰＣなどの電子機器本体から取り外して洗浄する煩わしさを解消することができる。
【００１１】
上記冷却装置は、定期的に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御する制御手段をさらに具備していてもよい。  
本発明では、定期的に第１の状態（冷却モード）から第２の状態（埃除去モード）へ切り替えられるため、ヒートシンクに付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【００１２】
上記冷却装置において、前記羽根部材は、回転により前記気流を発生してもよい。
この場合、前記制御手段は、停止された前記羽根部材の回転が開始されるときに、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御してもよい。
これにより、ヒートシンクに付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【００１３】
上記冷却装置において、前記羽根部材が回転により前記気流を発生する場合、前記制御手段は、前記羽根部材の回転が停止されるときに、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御してもよい。  
これにより、ヒートシンクに付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【００１４】
上記冷却装置において、前記羽根部材が回転により前記気流を発生する場合、前記冷却装置は、回転数カウント手段と、回転数判定手段とをさらに具備していてもよい。
回転数カウント手段は、前記羽根部材の回転数をカウントする。  
前記回転数判定手段は、前記カウントされた回転数が規定数に達したか否かを判定する。
この場合、前記制御手段は、前記回転数が前記規定数に達した場合に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御してもよい。  
これにより、ヒートシンクに付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【００１５】
上記冷却装置は、時間カウント手段と、時間判定手段とをさらに具備していてもよい。
前記時間カウント手段は、前記第２の状態が前記第１の状態に切り替えられてからの時間をカウントする。  
前記時間判定手段は、前記カウントされた時間が規定時間に達したか否かを判定する。
この場合、前記制御手段は、前記時間が規定時間に達した場合に、前記第１の状態を前記第２の状態へ切り替えるように、前記駆動機構を制御してもよい。  
これにより、ヒートシンクに付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【００１６】
本発明の一形態に係る電子機器は、発熱源と、冷却装置とを具備する。  
前記冷却装置は、ヒートシンクと、羽根部材と、流路部材と、制限部材と、駆動機構とを有する。  
前記ヒートシンクは、気流が吹き付けられる面を有し、前記発熱源からの熱を放出する。
前記羽根部材は、前記面に向けて前記気流を発生する。  
前記流路部材は、前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する。
前記制限部材は、前記流路を制限可能である。  
前記駆動機構は、前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する。
【００１７】
本発明に係る送風機構は、羽根部材と、流路部材と、制限部材と、駆動機構とを具備する。  
前記羽根部材は、気流が吹き付けられる面を有するヒートシンクの、前記面に向けて前記気流を発生する。  
前記流路部材は、前記気流を前記羽根部材から前記ヒートシンクへ導く流路を形成する。
前記制限部材は、前記流路を制限可能である。  
前記駆動機構は、前記制限部材が前記流路を制限しない第１の状態と、前記制限部材が前記流路を制限し、前記面に接するように渦流が発生される第２の状態とを切り替えるように、前記制限部材を駆動する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、ヒートシンクに付着した塵埃を自動的に除去することができる送風装置、この送風装置とヒートシンクとを含む冷却装置、冷却装置を搭載した電気機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却装置が搭載された電子機器を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る冷却装置を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る冷却装置の側方断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る冷却装置の動作を説明するための模式図である。
【図６】ヒートシンクに塵埃が付着した様子を示す図である。
【図７】塵埃が付着したヒートシンクを示す拡大図である。
【図８】二次渦の発生領域と、各種パラメータとの関係を示す図である。
【図９】流路の拡大率と、二次渦の大きさとの関係を説明するための図であり、拡大流のモデル図である。
【図１０】再付着距離ｘＲ及びスリットの間隔ｂ０の比ｘＲ／ｂ０と、拡大比Ｄ／ｂ０との関係をグラフ状に表した図である。
【図１１】埃除去性能を評価するために用いられた試験用装置を示す図である。
【図１２】試験前、埃除去性能を有する場合、及び埃除去性能を有しない場合の、ヒートシンクの流路抵抗を比較した図である。
【図１３】モードの切り替えタイミングについての、一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１４】モードの切り替えタイミングについての、他の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１５】モードの切り替えタイミングについての、さらに別の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１６】モードの切り替えタイミングについての、さらに別の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２１】
（第１実施形態）  
図１は、本実施形態に係る冷却装置が搭載された電子機器を示す斜視図である。なお、本実施形態の説明では、冷却装置が搭載される電子機器の一例として、ノート型ＰＣを挙げて説明する。また、以降で説明する各図では、図面を分かり易く表示するため、実際の寸法と異なって表示する場合がある。
【００２２】
図１に示すように、ノート型ＰＣ１０１は、上部筐体９１と、下部筐体９２と、上部筐体９１及び下部筐体９２とを回動可能に連結するヒンジ部９３とを備えている。上部筐体９１は、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示部９４を有する。
【００２３】
下部筐体９２は、上面９２ａに、複数の入力キー９５及びタッチパッド９６を有している。また、下部筐体９２は、側面９２ｂに、排気口９７を有しており、底面９３ｃに、吸気口（図示せず）を有している。
【００２４】
下部筐体９２は、内部に、ＣＰＵなどの電子回路部品が搭載された制御回路基板（図示せず）を有している。
【００２５】
冷却装置１００は、下部筐体９２の内部において、排気口９７に近接するように配置される。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る冷却装置を示す斜視図であり、図３は、冷却装置の分解斜視図である。図４は、冷却装置の側方断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、本発明の第１実施形態に係る冷却装置１００は、ヒートシンク６０と、ヒートシンク６０に向けて気流を発生させる送風装置５０を備えている。
【００２８】
ヒートシンク６０は、一方向（ｘ軸方向）に長い直方体形状を有しており、所定の幅Ｗ１（ｘ軸方向）、所定の高さＨ１（ｚ軸方向）で形成されている。ヒートシンク６０は、複数の放熱フィン６１と、放熱フィン６１を上方及び下方でそれぞれ支持する上板部材６２及び下板部材６３とを有する。放熱フィン６１は、ヒートシンク６０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って、所定の間隔を開けて並ぶように配置される。この放熱フィン６１の間を送風装置５０により発生された気流が通過する。ヒートシンク６０は、例えば、アルミニウムや銅などの金属により形成されるが、材料は特に限定されない。
【００２９】
なお、ヒートシンク６０が有する各面のうち、羽根部材１０に対向する面を対向面６０ａと呼ぶ。
【００３０】
ヒートシンク６０は、例えば、上板部材６２がヒートパイプ７０と熱的に接続されている。ヒートパイプ７０は、ヒートスプレッダ８０を介して、例えば、ノート型ＰＣ１０１のＣＰＵなどの発熱源と熱的に接続されている。ＣＰＵで発生した熱は、ヒートスプレッダ８０により受熱、拡散され、ヒートパイプ７０を介してヒートシンク６０に伝えられる。
【００３１】
ヒートシンク６０と、ＣＰＵなどの発熱源との熱的な接続方法については、特に限定されない。例えば、ヒートシンク６０が、ヒートパイプ７０を介さずに、ヒートスプレッダ８０に直接、接するように配置されていてもよい。
【００３２】
送風装置５０は、回転可能な羽根部材１０と、羽根部材１０を収納するファンケース２０と、羽根部材１０を回転駆動するファン駆動用モータ１５とを含む。また、送風装置５０は、羽根部材１０とヒートシンク６０との間に設けられた回動部材（制限部材）３０と、回動部材３０を駆動する駆動機構４０とを含む。
【００３３】
羽根部材１０は、遠心型の羽根部材１０であり、ボス部１１と、ボス部１１から遠心方向に伸びるように設けられた複数の羽根部１２を有している。羽根部材１０は、ｚ軸方向の軸を中心軸として回転可能とされており、ファン駆動用モータ１５により、反時計回りに回転される。この羽根部材１０の回転により、ヒートシンク６０へ向けて気流が発生される。
【００３４】
ファン駆動用モータ１５は、例えば、図示しない、ステータ、マグネット、及びロータヨークなどにより構成される。ファン駆動用モータ１５は、例えば、ノート型ＰＣ１０１のＣＰＵと電気的に接続され、ＣＰＵにより、駆動及び停止が制御される。
【００３５】
ファンケース２０は、例えば、ファンケース２０の側周部２０ｂ及び下部２０ｃを構成するケース本体２１と、ファンケース２０の上部２０ａを構成する蓋部材２２とにより形成される。
【００３６】
ファンケース２０の上部２０ａ及び下部２０ｃには、それぞれ上部吸気口２３及び下部吸気口２４が設けられる。上部吸気口２３及び下部吸気口２４は、それぞれファンケース２０の上部２０ａ及び下部２０ｃの中央近傍に設けられる。
【００３７】
ファンケース２０は、羽根部材１０を収納する機能の他に、羽根部材１０により発生された気流をヒートシンク６０に導くための流路としての機能を有する。以降では、羽根部材１０と、ヒートシンク６０との間の領域であって、主に、気流の流路としての機能を有する領域を、ファンケース２０の流路領域２０Ｐ（図４参照）と呼ぶ。また、流路領域２０Ｐにおいて、気流の向かう方向を流路方向と呼ぶ。
【００３８】
流路領域２０Ｐにおける、流路２６は、矩形流路であり、流路２６の幅Ｗ２及び高さＨ２は、流路方向で（ｙ軸方向）で略同等とされている（流路の断面積＝Ｗ２×Ｈ２）。流路２６の幅Ｗ２及び高さＨ２は、ヒートシンク６０の幅Ｗ１及び高さＨ１に対して相対的に設定されており、流路２６の幅Ｗ２及び高さＨ２は、それぞれヒートシンク６０の幅Ｗ１及び高さＨ１と略同等とされる。これにより、流路２６を通過した気流がヒートシンク６０の全域に渡って吹き付けられる。
【００３９】
回動部材３０は、ファンケース２０の内部において、羽根部材１０と、ヒートシンク６０との間に配置される。すなわち、回動部材３０は、ファンケース２０の流路領域２０Ｐに配置される。
【００４０】
回動部材３０は、一方向に（ｘ軸方向）長い、矩形の薄板形状を有しており、回動部材３０の幅Ｗ３は、流路２６の幅Ｗ２と略同等とされる。なお、回動部材３０の高さＨ３についての詳細は、後述する。回動部材３０は、例えば、樹脂や金属により形成されるが、材料は、特に限定されない。
【００４１】
駆動機構４０は、回動部材３０に連結された支軸４１と、支軸４１の一端部に連結されたアーム部４２と、アーム部４２に連結されたバネ４３と、アーム部４２を駆動するソレノイド４４とを含む。
【００４２】
支軸４１は、流路領域２０Ｐの下方において、ｘ軸方向に沿って配置され、流路領域２０Ｐの下方において、回転可能とされている。支軸４１は、回動部材３０の短手方向の一端部と連結されている。これにより、回動部材３０は、流路領域２０Ｐにおいて、支軸４１を中心として回動可能とされる。
【００４３】
アーム部４２は、ファンケース２０の側周部２０ｂに設けられた穴を介して、支軸４１の一端部と連結される。
【００４４】
バネ４３の一端部は、ファンケース２０の側周部２０ｂに設けられたバネ支持部４５に連結され、バネ４３の他端部は、アーム部４２に連結される。
【００４５】
ソレノイド４４は、例えば、ノート型ＰＣ１０１のＣＰＵに電気的に接続され、ＣＰＵの制御により、アーム部４２を介して、支軸４１及び回動部材３０を駆動させる。
【００４６】
［動作説明］
次に冷却装置１００の動作について説明する。図５は、冷却装置１００の動作を説明するための模式図である。図５（Ａ）は、回動部材３０が倒されている状態を示す模式図であり、図５（Ｂ）は、回動部材３０が、流路方向に対して所定の角度で起された状態を示す模式図である。
【００４７】
まず、図５（Ａ）を参照して、回動部材３０が倒されている状態での動作について説明する。
【００４８】
図５（Ａ）に示すように、通常、回動部材３０は、気流に対して平行な状態で倒されており、この状態で停止されている。つまり、回動部材３０は、流路２６を制限しない状態で停止されている。
【００４９】
例えば、ＣＰＵの制御により、ファン駆動用モータ１５の駆動が開始されると、羽根部材１０の回転が開始される。羽根部材１０の回転が開始されると、ノート型ＰＣ１０１の下部筐体９２内部の空気が、上部吸気口２３及び下部吸気口２４を介してファンケース２０内に吸入される。
【００５０】
ファンケース２０内に吸入された空気は、羽根部材１０により遠心方向に加速され、ヒートシンク６０に向けて気流が発生される。羽根部材１０により発生された気流は、流路２６を通過し、ヒートシンク６０の対向面６０ａに吹き付けられる。
【００５１】
ヒートシンク６０は、ヒートスプレッダ８０及びヒートパイプを介してＣＰＵなどの発熱源からの熱を放熱フィン６１から放出している。放熱フィン６１の間の暖まった空気は、羽根部材１０により発生された気流により、ノート型ＰＣ１０１の排気口９７を介してノート型ＰＣ１０１の外部に排気される。これにより、ＣＰＵ及びヒートシンク６０が冷却される。
【００５２】
なお、本明細書中において、回動部材３０が流路を制限せず、流路２６が開放されている状態であって、ヒートシンク６０が冷却されている状態を冷却モードと呼ぶ。
【００５３】
ここで、上部吸気口２３及び下部吸気口２４から吸入される、下部筐体９２内部の空気には、ゴミや埃などの塵埃が含まれている。したがって、ヒートシンク６０に吹き付けられる気流にも塵埃が含まれてしまう。これにより、ゴミや埃などの塵埃がヒートシンク６０に付着、堆積してしまう。
【００５４】
図６は、ヒートシンクに塵埃が付着した様子を示す図である。図７は、塵埃が付着したヒートシンクを示す拡大図である。
【００５５】
仮に、冷却モードを長期間継続すると、図６及び図７に示すように、放熱フィン６１の間に塵埃が目詰まりしてしまう。ヒートシンク６０に付着、堆積する塵埃は、ほとんどが糸状の埃である。この糸状の埃は、特に、ヒートシンク６０の対向面６０ａにおいて付着、堆積し易い。
【００５６】
ヒートシンク６０に塵埃が付着、堆積した状態を放置すると、放熱フィン６１の通風性が阻害され、冷却装置１００の冷却性能が低下してしまう。
【００５７】
次に、図５（Ｂ）を参照して、回動部材３０が、流路方向に対して所定の角度で起された場合の動作について説明する。
【００５８】
例えば、ＣＰＵの制御により、ソレノイド４４が駆動されると、回動部材３０が支軸４１を中心軸として回動される。この場合、回動部材３０は、例えば、流路方向に対して９０°傾いた状態で、数秒間、あるいは、数分間停止される。
【００５９】
回動部材３０が回動され、気流の流路２６が局部的に狭められると（以下、狭流路２７）、気流が変化され、回動部材３０の右側に二次渦が発生される。すなわち、気流が、狭い流路から広い流路へと移行する場合、流路の拡大率の関係により、二次渦が発生する。本実施形態に係る冷却装置１００は、流路の拡大率の関係により発生された二次渦を利用する。
【００６０】
回動部材３０が流路２６を制限し、二次渦が発生されると、ヒートシンク６０の対向面６０ａに付着した塵埃が二次渦により、引き剥がされる。二次渦により引き剥がされた塵埃は、二次渦に巻き込まれた後、放熱フィン６１の間から放出され、ノート型ＰＣ１０１の排気口９７を介して、ノート型ＰＣ１０１外部へ放出される。
【００６１】
本明細書中において、回動部材３０が流路２６を制限し、二次渦が発生されて塵埃が除去されている状態を埃除去モードと呼ぶ。
【００６２】
上述のように、本実施形態に係る冷却装置１００は、埃除去モード時において、ヒートシンク６０の対向面６０ａに付着した塵埃を、二次渦により強力に除去することができる。これにより、冷却装置１００の冷却性能が低下してしまうことを防止することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態に係る冷却装置１００は、冷却モードと埃徐却モードとの切り替えがＣＰＵにより制御されるため、自動的に冷却モードと埃除去モードとを切り替えることができる。これにより、自動的にヒートシンク６０に付着した塵埃を除去することができるため、ヒートシンク６０をノート型ＰＣ１０１から取り外して洗浄する煩わしさを解消することができる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、羽根部材１０の回転数を上げずに、ヒートシンク６０からゴミや埃などの塵埃を除去することができる。これにより、冷却装置１００の消費電力の過度な上昇を抑制することができる。また、羽根部材１０を回転させるファン駆動用モータ１５のパワーが小さく、強風を発生させることが困難な場合でも、ヒートシンク６０から塵埃を除去することができる。
【００６５】
図５（Ｂ）の説明では、埃除去モード時において、回動部材３０は、流路方向に対して９０°傾いた状態で停止されるとして説明した。しかし、これに限られず、流路２６との角度は、９０°未満であってもよいし、９０°を超えてもよい。すなわち、埃除去モード時に、二次渦流が、少なくともヒートシンクの対向面６０ａに接するような条件が揃っていればよく、回動部材３０が起されるときの角度は、特に限定されない。
【００６６】
［二次渦の発生領域と、各種パラメータとの関係］
上述のように、本実施形態に係る冷却装置１００は、回動部材３０により発生された二次渦により、ヒートシンク６０に付着した塵埃を引き剥がすことを目的の一つとしている。したがって、少なくとも、ヒートシンク６０の対向面６０ａが、二次渦の発生領域内に配置されるように、各種のパラメータが設定されている。各種のパラメータとは、流路２６の高さＨ２や、回動部材３０の高さＨ３、回動部材３０が回動される角度φ、回動部材３０とヒートシンクの対向面６０ａとの距離ｄ、狭流路２７の間隔ａなどである。
【００６７】
図８は、二次渦の発生領域と、上記各種パラメータとの関係を示す図である。
【００６８】
図８（Ａ）は、回動部材３０が９０°回動された場合（φ＝９０°）の、二次渦の発生領域と、各種パラメータとの関係を示す図である。図８（Ｂ）は、回動部材３０が４５°回転された場合（φ＝４５°）の、二次渦の発生領域と、各種パラメータとの関係を示す図である。
【００６９】
ここで、流路の拡大率と、二次渦の大きさとの関係について説明する。
【００７０】
図９は流路の拡大率と、二次渦の大きさとの関係を説明するための図であり、拡大流のモデル図である。
【００７１】
図９では、スリットの間隔がｂ０、底面からスリットまでの高さがＤ、再付着距離がｘＲ、付着角度がθ、狭流路の出口から仮想原点までの距離がｘ０、と表されている。また、図９では、再付着流線が破線で表され、中心流線を基準とした座標系が、ｘ−ｙ軸で表されている。
【００７２】
付着角度θは、運動量の平衡条件により、以下の式（１）により、表される。  
ｃｏｓθ＝３ｔ／２−ｔ３／２・・・（１）
【００７３】
式（１）に示されたｔは、以下の式（２）により表される。  
ｔ＝ｔａｎｈ（σｙ’／（ｘ＋ｘ０））・・・（２）
【００７４】
ここで、式（２）中、拡散係数がσと表され、中心流線を基準とした座標系における、ｙ軸と再付着流線の交点がｙ’と表されている。
【００７５】
幾何学的な関係から、拡大比Ｄ／ｂ０は、以下の式（３）により表される。  
Ｄ／ｂ０＝σ（１／ｔ２−１）｛（１−ｃｏｓθ）／３θ｝−１／２・・・（３）
【００７６】
さらに、再付着距離ｘＲとスリットの間隔ｂ０との比ｘＲ／ｂ０は、以下の式（４）により表される。  
ｘＲ／ｂ０＝σ（１／ｔ２−１）ｓｉｎθ／３θ−ｔａｎｈ−１ｔ／３ｔ２ｓｉｎθ・・・（４）
【００７７】
式（１）及び式（３）の連立方程式を解き、ｔ及びθを拡大比Ｄ／ｂ０の関数として求め、式（４）に代入することで、再付着距離ｘＲ及びスリットの間隔ｂ０の比ｘＲ／ｂ０を、拡大比Ｄ／ｂ０の関数として求めることができる。
【００７８】
なお、この場合、再付着距離ｘＲ及びスリットの間隔ｂ０の比ｘＲ／ｂ０と、拡大比Ｄ／ｂ０との関係を示す近似式は、以下の式（５）により表される。  
ｘＲ／ｂ０＝２．２２（Ｄ／ｂ０）０．６３６＋０．７８０Ｄ／ｂ０＋０．９３９・・・（５）
【００７９】
図１０は、再付着距離ｘＲ及びスリットの間隔ｂ０の比ｘＲ／ｂ０と、拡大比Ｄ／ｂ０との関係をグラフ状に表した図である。
【００８０】
図１０中、菱形の点は、上記式（１）、（３）、（４）を実際に解くことで求められた数値解を表しており、実線は、上記近似式（５）を表している。
【００８１】
また、図１０中、斜線部の領域は、二次渦の発生領域を示している。
【００８２】
図８（Ａ）と図９とを比較すると、回動部材３０が回動される角度φが９０°の場合、回動部材３０の高さＨ３は、底面からスリットまでの高さＤに対応し、狭流路２７の間隔ａは、スリットの間隔ｂ０に対応する。この場合、図１０に示すＤをＨ３、ｂ０をａと置き換えて考え、図１０に示した斜線部の領域内の値を取るように、回動部材３０の高さＨ３、狭流路２７の間隔ａ、回動部材３０とヒートシンクの対向面６０ａとの距離ｄ、などの各種パラメータが設定される。
【００８３】
また、図８（Ｂ）と図９とを比較すると、回動部材３０が回動される角度が４５°の場合、回動部材３０の高さＨ３の正弦成分Ｈ３ｓｉｎφ（φ＝４５°）が、底面からスリットまでの高さＤに対応し、狭流路２７の間隔ａが、スリットの間隔ｂ０に対応する。この場合、図１０に示すＤをＨ３ｓｉｎ４５°、ｂ０をａと置き換えて考え、図１０に示した斜線部の領域内の値を取るように、回動部材３０の高さＨ３、狭流路２７の間隔ａ、回動部材３０とヒートシンクの対向面６０ａとの距離ｄなどの各種パラメータが設定される。
【００８４】
これにより、ヒートシンク６０の対向面６０ａが、二次渦の発生領域内に配置されるので、適切にヒートシンク６０の対向面６０ａに付着、堆積した塵埃を除去することができる。
【００８５】
［埃除去性能の評価］
次に、冷却装置１００の埃除去性能についてさらに詳しく説明する。
【００８６】
図１１は、埃除去性能を評価するために用いられた試験用装置を示す図である。
【００８７】
図１１に示すように、試験用装置８１は、内部が中空状の試験用装置本体８２と、試験用装置本体８２内部に設けられた、２つのシロッコファン８３とを含む。試験用装置本体８２は、幅、高さ、奥行きが、それぞれ３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍとされた。２つのシロッコファン８３は、試験用装置本体８２の側壁部にそれぞれ対向するように設けられる。
【００８８】
試験用装置本体８２の内部には、埃に見立てられた綿８５と、冷却装置１００とが配置される。冷却装置１００には、大きな塊の埃が浸入することを防止するために、冷却装置１００を覆うようにネット８４が掛けられる。
【００８９】
まず、冷却装置１００の羽根部材１０を回転させた状態で、シロッコファン８３が３０秒間、駆動される（ステップ１）。
【００９０】
次に、回動部材３０が流路方向に対して４５°の角度まで回動され、１０秒間、保持された後、回動部材３０が流路方向に対して０°の位置まで戻され、１０秒間保持される。この動作が２回繰り返される（ステップ２）。
【００９１】
以降、ステップ１とステップ２とが１０回繰り返される。
【００９２】
なお、比較のために用いられた冷却装置（除去性能を有しない冷却装置）では、上記ステップ２において、回動部材３０が回動されずに、回動部材３０が流路方向に対して０°の角度で保持され続けた。
【００９３】
図１２は、試験前、埃除去性能を有する場合、及び埃除去性能を有しない場合の、ヒートシンクの流路抵抗を比較した図である。
【００９４】
図１２では、縦軸が、ヒートシンク６０を通過する前と、通過した後との気流の圧力差ΔＰ（Ｐａ）を表し、横軸がヒートシンク６０を通過する気流の風量Ｑ（ｍ３／ｍｉｎ）を表している。
【００９５】
図１２では、三角の点を結んだ曲線が、試験前の流路抵抗を表しており、四角の点を結んだ曲線が、埃除去性能を有する場合、つまり、回動部材３０を駆動させた場合の流路抵抗を表している。また、菱形の点を結んだ曲線が、埃除去性能を有しない場合、つまり、回動部材３０を駆動させない場合の流路抵抗を表している。
【００９６】
なお、図１２に示した、試験前、埃除去性能を有する場合、埃除去性能を有しない場合の、曲線の近似式は、それぞれ、以下の式（６）、（７）、（８）により表される。  
ΔＰ＝４．８２×１０３Ｑ２＋２．５４×１０２Ｑ・・・（６）
ΔＰ＝４．８８×１０３Ｑ２＋２．６２×１０２Ｑ・・・（７）
ΔＰ＝７．７１×１０３Ｑ２＋５．４２×１０２Ｑ・・・（８）
【００９７】
図１２に示すように、埃除去性能を有する場合の、ヒートシンク６０の流路抵抗は、埃除去性能を有しない場合のヒートシンク６０の流路抵抗に比べて、格段に低い。さらに、埃除去性能を有する場合の、ヒートシンク６０の流路抵抗は、試験前のヒートシンク６０の流路抵抗と比較しても、ほとんど上昇していない。
【００９８】
図１２から、本実施形態に係る冷却装置１００は、ヒートシンク６０の流路抵抗となる埃がよく取り除かれていることが分かる。すなわち、本実施形態に係る冷却装置１００は、高い埃除去性能を有していることが分かる。
【００９９】
本発明者等は、埃除去性能を有しない場合のヒートシンク６０と、埃除去性能を有する場合のヒートシンク６０との埃の付着について、実際に観察した。その結果、埃除去性能を有しない場合のヒートシンク６０では、対向面６０ａの全域に渡って、放熱フィン６１間の埃の目詰まりが著しく、ヒートシンク６０の中央の一部に放熱フィンの隙間が見える程度であった。一方で、埃除去性能を有する場合のヒートシンク６０では、対向面６０ａに埃はほとんど付着しておらず、ヒートシンクの両側に少量の埃が付着している程度であった。
【０１００】
（冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第１実施形態）  
次に、冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第１実施形態について説明する。
【０１０１】
図１３は、モードの切り替えタイミングについての第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
図１３に示すように、例えば、ノート型ＰＣのＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の駆動開始信号が入力されたか否かを判定する（ステップ１０１）。駆動開始信号が入力されていない場合（ステップ１０１のＮＯ）、ＣＰＵは、再びファン駆動用モータ１５の駆動開始信号が入力されたか否かを判定する。
【０１０３】
ファン駆動用モータ１５の駆動開始信号が入力されると（ステップ１０１のＹＥＳ）、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の駆動を開始する（ステップ１０２）。ファン駆動用モータの駆動が開始されると、羽根部材１０の回転が開始され、ヒートシンク６０に向けて気流が発生される。
【０１０４】
ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の駆動を開始すると、次に、ソレノイド４４の駆動を開始する（ステップ１０３）。ソレノイド４４が駆動されると、例えば、回動部材３０が流路方向に対して４５°の角度まで回動される。回動部材３０が回動されると、流路２６が局部的に狭めされ、二次渦が発生される。この二次渦により、ヒートシンク６０の対向面６０ａに付着した塵埃が引き剥がされ、除去される（埃除去モード）。
【０１０５】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動開始から数秒後、あるいは数分後に、ソレノイド４４の駆動を停止させる（ステップ１０４）。ソレノイド４４の駆動が停止されると、回動部材３０が流路方向に対して０°の角度まで戻され、気流に対して平行な状態とされる。この場合、ヒートシンク６０は冷却される（冷却モード）。
【０１０６】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動を停止させると、再びステップ１０１に戻り、ステップ１０１以降の処理を繰り返す。
【０１０７】
このような処理により、定期的に冷却モードから埃除去モードへ切り替えることができる。これにより、ヒートシンク６０に付着した塵埃が堆積し、放熱フィンの間に目詰まりしてしまう前に、塵埃をヒートシンクから取り除くことができる。
【０１０８】
（冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第２実施形態）  
次に、冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第２実施形態について説明する。図１４は、その動作を示すフローチャートである。
【０１０９】
図１４に示すように、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の停止予告信号が入力されたか否かを判定する（ステップ２０１）。停止予告信号が入力されていない場合（ステップ２０１のＮＯ）、再び停止予告信号が入力されたか否かを判定する。なお、この場合、回動部材３０は、回動されておらず、ヒートシンク６０は、冷却されている（冷却モード）。
【０１１０】
停止予告信号が入力された場合（ステップ２０１のＹＥＳ）、ＣＰＵは、すぐにはファン駆動用モータ１５を停止せず、ソレノイド４４の駆動を開始する（ステップ２０２）。ソレノイド４４が駆動されると、回動部材３０が回動され、二次渦が発生される。これにより、ヒートシンク６０の対向面６０ａに付着した塵埃が引き剥がされ、除去される（埃除去モード）。
【０１１１】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動開始から数秒後、あるいは数分後に、ソレノイド４４の駆動を停止させる（ステップ２０３）。ソレノイド４４の駆動が停止されると、回動部材３０が流路方向に対して０°の角度まで戻され、気流に対して平行な状態とされる。
【０１１２】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動を停止した後、ファン駆動用モータ１５の駆動を停止させる（ステップ２０４）。
【０１１３】
このような処理によっても、定期的に塵埃をヒートシンク６０から除去することができるため、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１４】
（冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第３実施形態）  
次に、冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第３実施形態について説明する。図１５は、その動作を示すフローチャートである。
【０１１５】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動が停止されたか否かを判定する（ステップ３０１）。すなわち、埃除去モードが冷却モードに切り替えられ、冷却モードが開始された否かを判定する。ソレノイド４４の駆動が停止された場合（ステップ３０１のＹＥＳ）、ＣＰＵは、カウンタのタイマーをＯＮとし、一定間隔で発生するカウント値のカウントを開始する。カウンタは、冷却装置１００専用のカウンタが用いられてもよいし、ノート型ＰＣ１０１などの電子機器に搭載されているカウンタが用いられてもよい。
【０１１６】
次にＣＰＵは、カウント値が規定値に達したか否かを判定する（ステップ３０３）。この規定値は、一定期間に相当する規定値であり、例えば、１週間に相当する規定値とされるが、これに限られない。
【０１１７】
カウント値が規定値に達した場合（ステップ３０３のＹＥＳ）、つまり、冷却モードが開始されてから一定期間（例えば１週間）が経過した場合、そのときに、ファン駆動用モータ１５が駆動されているか否かを判定する（ステップ３０４）。
【０１１８】
ファン駆動用モータ１５が駆動されている場合（ステップ３０４のＹＥＳ）、ソレノイド４４の駆動を開始する（ステップ３０５）。この場合、回動部材３０が回動されることで、二次渦が発生され、ヒートシンク６０の対向面６０ａから塵埃が除去される（埃除去モード）。
【０１１９】
ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動開始から数秒後、あるいは、数分後に、ソレノイド４４の駆動を停止させる（ステップ３０６）。この場合、回動部材３０が流路方向に対して０°の角度まで戻され、ヒートシンク６０が冷却される（冷却モード）。
【０１２０】
一方、カウント値が規定値に達したときに、ファン駆動用モータ１５が駆動されていない場合（ステップ３０４のＮＯ）、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の駆動信号が入力されたか否かを判定する（ステップ３０７）。
【０１２１】
ファン駆動用モータ１５の駆動信号が入力された場合（ステップ３０７のＹＥＳ）、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５を駆動させた後（ステップ３０８）、ソレノイド４４の駆動を開始する（ステップ３０５）。すなわち、カウント値が規定値に達したときに、ファン駆動用モータ１５が駆動されていない場合、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５の駆動信号が入力されるまで待ってからソレノイド４４を駆動させる。
【０１２２】
ソレノイド４４の駆動が停止されると（ステップ３０６）、つまり、冷却モードが開始されると、ＣＰＵは、タイマーをリセットし（ステップ３０２）、再びカウンタによるカウントを開始する。
【０１２３】
このような処理によっても、定期的に冷却モードから埃除去モードへ切り替えることができる。
【０１２４】
（冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第４実施形態）  
次に、冷却モード及び埃除去モードの切り替えタイミングについての第４実施形態について説明する。図１６は、その動作を示すフローチャートである。
【０１２５】
図１６に示すように、ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動が停止されたか否かを判定し（ステップ４０１）、冷却モードが開始された否かを判定する。
【０１２６】
ソレノイド４４の駆動が停止され、冷却モードが開始された場合（ステップ４０１のＹＥＳ）、ＣＰＵは、ファン駆動用モータ１５からの回転信号を入力し、カウンタによりファン駆動用モータ１５の回転数のカウントを開始する（ステップ４０２）。
【０１２７】
次にＣＰＵは、回転数のカウント値が規定値に達したか否かを判定する（ステップ４０３）。この規定値に対応する値は、例えば、１００万回とされるが、これに限られない。
【０１２８】
カウント値が規定値に達した場合（ステップ４０３のＹＥＳ）、つまり、羽根部材１０の回転数が規定回数（例えば、１００万回）に達した場合、ソレノイド４４の駆動を開始させ（ステップ４０４）、回動部材３０を回動させる。その後、ＣＰＵは、ソレノイド４４の駆動を停止させ（ステップ４０５）、回転数をリセットし、再び、ファン駆動用モータ１５の回転数のカウントを開始する（ステップ４０２）。
【０１２９】
このような処理によっても、定期的に冷却モードから埃除去モードへ切り替えることができる。
【０１３０】
［各種変形例］
上述の各実施形態は、種々の変形が可能である。
【０１３１】
例えば、回動部材３０が回転される角度の制御を確実にするために、光センサや磁気センサが用いられてもよい。
【０１３２】
上記各実施形態では、回動部材３０を駆動させる駆動機構４０は、アーム部４２、バネ４３、及びソレノイド４４を有するとして説明した。しかし、駆動機構４０の構成は、これに限られない。例えば、回動部材３０を駆動させる駆動機構４０として、モータが挙げられる。この場合、回動部材３０が回転される角度の制御を確実にするために、ステッピングモータが用いられてもよい。
【０１３３】
上述の各実施形態では、ノート型ＰＣのＣＰＵにより、ファン駆動用モータ１５及びソレノイド４４の駆動が制御されるとして説明した。しかし、これに限られず、冷却装置１００専用のＣＰＵが設けられ、この専用のＣＰＵにより、ファン駆動用モータ１５及びソレノイド４４の駆動が制御されてもよい。
【０１３４】
図１の説明では、冷却装置１００が搭載される電子機器の一例としてノート型ＰＣ１０１を挙げたが、これに限られない。電子機器としては、デスクトップ型のＰＣ、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１３５】
１０…羽根部材
２０…ファンケース
３０…回動部材
４０…駆動機構
５０…送風装置
６０…ヒートシンク
６０ａ…対向面
１００…冷却装置
１０１…ノート型ＰＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図６】
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