(57)【要約】  冷却アセンブリおよび方法が開示される。冷却アセンブリは、冷却すべき発熱部品と熱的に結合可能なヒートシンク・ベースと、発熱部品から冷却フィンへの熱経路を提供するためにヒートシンク・ベースと熱的に接続される冷却フィンと、冷却フィンを往復運動させるように動作可能な変位機構とを備える。冷却フィンそれ自体が往復運動する配置を提供することによって、冷却フィンの往復運動がアセンブリを取り囲む周囲流体の熱および流れ境界層を破壊するのに役立ち、より多くの流れ混合および冷却フィンの表面から離れて周囲環境への熱伝達を促進するのに役立つので、周囲環境への熱伝達は、著しく増やされる。これは、既存の受動的かまたは強制空気配置よりも体積を小さくでき、そのより小さい体積でさえ、向上した冷却性能を提供することができるアセンブリを提供する。【選択図】図１
2015535656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却すべき発熱部品と熱的に結合可能なヒートシンク・ベースと、
前記発熱部品から冷却フィンへの熱経路を提供するために前記ヒートシンク・ベースと熱的に接続される、冷却フィンと、
前記冷却フィンを往復運動させるように動作可能な変位機構と
を備える、冷却アセンブリ。
【請求項２】
前記冷却フィンは、熱伝導性ブレードであり、
前記変位機構は、前記冷却フィンの変位を与える、請求項１に記載の冷却アセンブリ。
【請求項３】
前記冷却フィンは、柔軟であり、
前記変位機構は、遠位端の方に前記冷却フィンのより大きい変位を発生させるために各冷却フィンの近位端の方に前記冷却フィンの変位を与える、請求項１または２に記載の冷却アセンブリ。
【請求項４】
前記変位機構は、各冷却フィンを受け入れる圧電アセンブリを備え、
前記圧電アセンブリは、駆動信号に応答して前記冷却フィンを往復運動させるように動作可能である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項５】
前記変位機構および冷却フィンは両方とも、前記圧電アセンブリを備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項６】
前記圧電アセンブリは、グラフェンを含む、請求項５に記載の冷却アセンブリ。
【請求項７】
前記変位機構は、前記冷却フィンが往復運動させられる活性化状態と前記冷却フィンが静止したままである不活性状態との間で切り替わるように動作可能であり、前記変位機構は、前記発熱部品の温度が、前記変位機構が前記活性化状態に切り替わるしきい値を超えるまで前記不活性状態にとどまるように動作可能である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項８】
前記変位機構は、前記発熱部品の温度に応じて前記冷却フィンの往復運動の周波数および振幅の少なくとも１つを変えるように動作可能である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項９】
前記変位機構は、前記冷却フィンをそれらの共振周波数で往復運動させるように動作可能である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１０】
前記変位機構は、前記冷却フィンを超音波周波数で往復運動させるように動作可能である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１１】
前記冷却フィンは、複数の列に配置され、
前記変位機構は、隣接列を互いに対して位相がずれて往復運動させるように動作可能である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１２】
前記冷却フィンは、表面起伏を備える、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１３】
イオン化粒子の流れをもたらすために隣接冷却フィンを逆に帯電させるように動作可能な電圧発生器を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１４】
前記冷却フィンの前記往復運動は、冷却すべき隣接発熱部品に向けることができる流体の流れを発生させる、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の冷却アセンブリ。
【請求項１５】
冷却すべき発熱部品と熱的に結合可能なヒートシンク・ベースを準備するステップと、
前記発熱部品から冷却フィンへの熱経路を提供するために前記冷却フィンを前記ヒートシンク・ベースと熱的に接続するステップと、
前記冷却フィンを往復運動させるステップと
を含む、冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却アセンブリおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却アセンブリは、知られている。電子装置は、通常動作を維持するために冷却する必要がある部品を含有する場合が多い。例えば、プロセッサ・コアなどのデータ処理装置は、正常動作を維持するために冷却する必要があることもある。冷却すべきデバイスと熱的接触して置かれ、デバイスを冷却するために熱をデバイスから離れて取り囲む周囲環境に伝達する様々なヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）構造物を含む、異なるいわゆる「受動的」手法が存在する。強制空気配置などの、いわゆる「能動的」手法もまた存在し、その場合回転ファンが、デバイスを冷却するための周囲環境へのその熱伝達能力を改善するために、ヒートシンクに付着されて、空気をヒートシンクに吹き付ける。
【０００３】
これらの配置のそれぞれは冷却をデバイスに提供するのに役立つことができるけれども、それらはそれぞれ、それら独自の欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それに応じて、デバイスを冷却するための改善された技法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によると、冷却すべき発熱部品と熱的に結合可能なヒートシンク・ベースと、発熱部品から冷却フィン（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｆｉｎ）への熱経路を提供するためにヒートシンク・ベースと熱的に接続される冷却フィンと、冷却フィンを往復運動させるように動作可能な変位機構（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）とを備える冷却アセンブリが提供される。
【０００６】
第１の態様は、既存の受動的配置に関する問題が、周囲環境へのそれらの熱伝達能力がヒートシンクの表面積およびその表面積にわたって周囲流体の十分な対流を達成することに大きく依存するということであると認識する。十分な対流を維持するためのこの要件は、ヒートシンクに最小体積を要求する。第１の態様はまた、既存の強制空気配置に関する問題が、回転ファンの追加が周囲への熱伝達を改善するのに役立つものの、ヒートシンクへのファンの追加がまた、望ましいことがあるよりむしろより大きい体積のデバイスももたらすということであると認識する。
【０００７】
それに応じて、冷却またはヒートシンク・アセンブリが提供される。アセンブリは、冷却すべき発熱部品と熱的に結合されるまたは接続されてもよいヒートシンク・ベースを備えてもよい。１つまたは複数の冷却フィンが、ヒートシンク・ベースと接続されてもよく、発熱部品から冷却フィンへの熱経路を提供する。冷却フィンを往復運動させるまたは振動させる変位機構が提供されてもよい。冷却フィンそれ自体が往復運動する配置を提供することによって、冷却フィンの往復運動が、アセンブリを取り囲む周囲流体の熱および流れ境界層（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｌａｙｅｒ）を破壊するのに役立ち、より多くの流れ混合および冷却フィンの表面から離れて周囲環境への熱伝達を促進するのに役立つので、周囲環境への熱伝達は、著しく増やされる。これは、既存の受動的または強制空気配置よりも体積を小さくでき、そのより小さい体積でさえ、向上した冷却性能を提供することができるアセンブリを提供する。
【０００８】
一実施形態では、冷却フィンは、熱伝導性ブレード（ｂｌａｄｅ）であり、変位機構は、冷却フィンの変位を与える。それに応じて、冷却フィンは、熱伝導性ブレードであってもよく、変位機構は、それらの熱伝導性ブレードを変位させる。この場合もやはり、この配置は、冷却フィンの冷却または熱伝達効率が改善されるということを確実にする。
【０００９】
一実施形態では、冷却フィンは、柔軟であり、変位機構は、遠位端の方に冷却フィンのより大きい変位を発生させるために各冷却フィンの近位端の方に冷却フィンの変位を与える。それに応じて、片方の端部での冷却フィンの比較的小さい変位は、別の端部での冷却フィンの増加した変位をもたらすこともある。変位の広がりは、熱伝達効率を改善するために、境界層の破壊を増加させ、混合を増加させるのに役立つことが理解されよう。
【００１０】
一実施形態では、変位機構は、各冷却フィンを受け入れる圧電（Ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）アセンブリを備え、その圧電アセンブリは、駆動信号に応答して冷却フィンを往復運動させるように動作可能である。それ故に、圧電アセンブリは、変化する電気信号に応答して冷却フィンを往復運動させるために利用されてもよい。圧電材料を使用することは、冷却フィンに変位を与える、特に簡便で、信頼できる、制御可能な方法であることが理解されよう。
【００１１】
一実施形態では、変位機構および冷却フィンは両方とも、圧電アセンブリを備える。それに応じて、全冷却フィンそれ自体は圧電材料を含んでもよく、それは、組み合わされた冷却フィンおよび変位デバイスを提供する。
【００１２】
一実施形態では、圧電アセンブリは、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｍｅ）を含む。圧電材料をグラフェンに組み込むことは、重量を低減し、冷却フィンの熱伝導率を増加させ、熱伝達効率を改善する。
【００１３】
一実施形態では、ヒートシンク・ベースは複数のベース・モジュールを備え、各ベース・モジュールは、冷却フィンおよびその冷却フィンを往復運動させるように動作可能な関連する変位機構を受け入れるように配置される。それに応じて、アセンブリはモジュール配置を備えてもよく、それによって必要とされる数のモジュールが必要とされる構成の冷却アセンブリを提供するためにアセンブルされてもよい。
【００１４】
一実施形態では、変位機構は、冷却フィンが往復運動させられる活性化状態と冷却フィンが静止したままである不活性状態との間で切り替わるように動作可能である。このようにして、アセンブリは、冷却フィンが往復運動する能動的冷却状態と冷却フィンが静止したままである受動的冷却状態との間で切り替えられてもよい。それに応じて、デバイスはまた、受動的デバイスとして動作してもよい。
【００１５】
一実施形態では、変位機構は、発熱部品の温度が、変位機構が活性化状態に切り替わるしきい値を超えるまで、不活性状態にとどまるように動作可能である。それに応じて、アセンブリは、冷却要件が、向上した冷却性能が必要とされるというようなことであり、その点でアセンブリが能動的状態に切り替わるまで受動的状態にとどまってもよい。
【００１６】
一実施形態では、変位機構は、発熱部品の温度に応答して冷却フィンの往復運動の周波数および振幅の少なくとも１つを変えるように動作可能である。それに応じて、冷却フィンの往復運動の周波数または振幅は、温度に応答して変えられてもよい。典型的には、振幅および／または周波数は、その冷却を改善するためにデバイスの温度上昇とともに増加することになる。
【００１７】
一実施形態では、変位機構は、冷却フィンをそれらの共振周波数で往復運動させるように動作可能である。冷却フィンをそれらの共振周波数の１つで振動させることによって、その変位を引き起こすために使用されるエネルギーの単位当たりの変位は最大化される。
【００１８】
一実施形態では、変位機構は、冷却フィンを超音波周波数で往復運動させるように動作可能である。冷却フィンを超音波周波数で振動させることによって、能動的状態での可聴雑音のレベルは、最小化される。
【００１９】
一実施形態では、冷却フィンは、複数の列に配置される。フィンを列の組に配置することは、冷却フィンの周りの流路を増加させるのに役立ち、アセンブリの冷却性能を改善するためにアセンブリの形状を冷却すべきデバイスの形状に合わせるのに役立つ。
【００２０】
一実施形態では、変位機構は、隣接列を互いに対して位相がずれて往復運動させるように動作可能である。隣接列の冷却フィンを反対方向に往復運動させることによって、増加した流体の乱流が達成され、それは、流れ境界層の破壊に役立ち、流れ混合を改善し、アセンブリの冷却性能を改善する。
【００２１】
一実施形態では、冷却フィンは、ヒートシンク・ベースから立ち上がる。
【００２２】
一実施形態では、冷却フィンは、ヒートシンク・ベースから非垂直傾斜で立ち上がる。冷却フィンをヒートシンク・ベースに対して傾斜させることによって、アセンブリによって占有される高さは、さらに最小化される可能性がある。
【００２３】
一実施形態では、冷却フィンは、金属ブレードである。金属ブレードを提供することは、冷却フィンの熱伝導率を増加させるのに役立つ。
【００２４】
一実施形態では、冷却フィンは、表面起伏を備える。表面起伏を提供することはこの場合もやはり、境界層を破壊し、冷却フィンの表面でより多くの混合を促進し、アセンブリの冷却性能を改善するのに役立つことができる。
【００２５】
一実施形態では、アセンブリは、イオン化粒子の流れを提供するために隣接冷却フィンを逆に帯電させるように動作可能な電圧発生器を備える。冷却フィンがそれらの間で電圧差を有するようにすることは、粒子のイオン性の流れを生み出し、それはまた、境界層を破壊し、より多くの流れ混合を促進し、アセンブリの冷却性能を改善するのに役立つこともできる。
【００２６】
一実施形態では、冷却フィンの往復運動は、冷却すべき隣接発熱部品に向けることができる流体の流れを発生させる。それに応じて、冷却アセンブリによって発生する空気の流れは、別のデバイスを冷却するために使用されてもよい。これは、さらなる冷却アセンブリをそのデバイスに提供する必要性を除去することができる。
【００２７】
第２の態様によると、冷却すべき発熱部品と熱的に結合可能なヒートシンク・ベースを準備するステップと、発熱部品から冷却フィンへの熱経路を提供するために冷却フィンをヒートシンク・ベースと熱的に接続するステップと、冷却フィンを往復運動させるステップとを含む冷却方法が提供される。
【００２８】
一実施形態では、冷却フィンは、熱伝導性ブレードであり、往復運動させるステップは、冷却フィンの変位を与えるステップを含む。
【００２９】
一実施形態では、冷却フィンは柔軟であり、往復運動させるステップは、遠位端の方に冷却フィンのより大きい変位を発生させるために各冷却フィンの近位端の方に冷却フィンの変位を与えるステップを含む。
【００３０】
一実施形態では、往復運動させるステップは、各冷却フィンを受け入れる圧電アセンブリを準備するステップと、駆動信号に応答して圧電アセンブリを使用して冷却フィンを往復運動させるステップとを含む。
【００３１】
一実施形態では、圧電アセンブリは、グラフェンを含む。
【００３２】
一実施形態では、ヒートシンク・ベースは、複数のベース・モジュールを備え、各ベース・モジュールは、冷却フィンおよびその冷却フィンを往復運動させるように動作可能な関連する変位機構を受け入れるように配置される。
【００３３】
一実施形態では、本方法は、冷却フィンが往復運動させられる活性化状態と冷却フィンが静止したままである不活性状態との間で切り替わるステップを含む。
【００３４】
一実施形態では、本方法は、発熱部品の温度が、変位機構が活性化状態に切り替わるしきい値を超えるまで不活性状態にとどまるステップを含む。
【００３５】
一実施形態では、往復運動させるステップは、発熱部品の温度に応答して冷却フィンの往復運動の周波数および振幅の少なくとも１つを変えるステップを含む。
【００３６】
一実施形態では、往復運動させるステップは、冷却フィンをそれらの共振周波数で往復運動させるステップを含む。
【００３７】
一実施形態では、往復運動させるステップは、冷却フィンを超音波周波数で往復運動させるステップを含む。
【００３８】
一実施形態では、冷却フィンは、複数の列に配置される。
【００３９】
一実施形態では、往復運動させるステップは、隣接列を互いに対して位相がずれて往復運動させるステップを含む。
【００４０】
一実施形態では、冷却フィンは、ヒートシンク・ベースから立ち上がる。
【００４１】
一実施形態では、冷却フィンは、ヒートシンク・ベースから非垂直傾斜で立ち上がる。
【００４２】
一実施形態では、冷却フィンは、金属ブレードである。
【００４３】
一実施形態では、冷却フィンは、表面起伏を備える。
【００４４】
一実施形態では、本方法は、イオン化粒子の流れを例供するために隣接冷却フィンを逆に帯電させるステップを含む。
【００４５】
一実施形態では、往復運動させるステップは、冷却すべき隣接発熱部品に向けることができる流体の流れを発生させる。
【００４６】
さらなる特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項で提示される。従属請求項の特徴は、適切にかつ請求項で明確に提示されるそれら以外の組合せで独立請求項の特徴と組み合わされてもよい。
【００４７】
装置特徴が、機能を提供するように動作可能であると述べられる場合、これは、その機能を提供するまたはその機能を提供するように適合されるもしくは構成される装置特徴を含むことが理解されよう。
【００４８】
本発明の実施形態は今から、添付の図面を参照してさらに述べられることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一実施形態による冷却アセンブリの部品を例示する図である。
【図２】図１で示される冷却アセンブリと周囲環境との間の相互作用を例示する図である。
【図３】一実施形態による発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す図である。
【図４】一実施形態による往復運動する冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す図である。
【図５Ａ】一実施形態による往復運動する冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの奇数列の概略図を示す図である。
【図５Ｂ】一実施形態による往復運動する冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの偶数列の概略図を示す図である。
【図６】一実施形態による傾斜した往復運動する冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す図である。
【図７Ａ】一実施形態による往復運動するイオン化冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図の一部を示す図である。
【図７Ｂ】一実施形態による往復運動するイオン化冷却フィンで発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
＜概要＞
実施形態をさらに詳細に論じる前に、最初に概要が提供されることになる。受動的対流が起こることを可能にするために単に十分な面積を提供することに頼るこれまでの受動的冷却アセンブリもしくはヒートシンク配置、またはファンによって提供される強制空気冷却に頼るこれまでの能動的アセンブリの両方は、ヒートシンクまたは冷却アセンブリの体積エンベロープを増加させるが、それらの場合と異なり、実施形態は、冷却フィンそれ自体が、冷却アセンブリと周囲の取り囲む環境との間の熱伝達を改善するために変位を経験する手法を提供する。これは、冷却アセンブリを取り囲む周囲空気または流体の熱および流れ境界層の破壊を促すために冷却フィンをゆり動かすまたは変位させることによって達成され、それはまた、より多くの流れ混合および冷却フィンの表面から取り囲む周囲環境への熱伝達も促進し、周囲への熱伝達を増加させることによってより効果的な冷却を提供する。
【００５１】
この手法は、受動的ヒートシンク概念の構造を取り、それを関連する冷却利点を提供する能動的ヒートシンクに変換する。特に、この手法は、単に自然対流によって冷却される同等の受動的ヒートシンクによって達成される熱伝達能力と比較して周囲へのヒートシンクの熱伝達能力を著しく向上させる。他の強制冷却手法と異なり、この手法は、同等の既存の能動的解決策よりもより少ない実態（ｒｅａｌ−ｓｔａｔｅ）を占有するより小さい体積を使用して能動的冷却を達成する。加えて、冷却フィンは、他の強制冷却配置よりも少ない可聴雑音を発生させるために超音波周波数範囲で往復運動させられてもよい。
【００５２】
＜冷却アセンブリ・モジュール＞
図１は、一実施形態による冷却アセンブリの部品を例示する。高熱伝導性材料で作られているヒートシンク・ベース１０が提供される。ヒートシンク・ベース１０内に受け入れられるのは、圧電シム２０である。圧電シム２０は、信号発生器（図示せず）と電気的に結合され、それは、変位を引き起こすために圧電シム２０の両側に駆動信号を供給する。振動信号を圧電シム２０に供給することで、圧電シム２０が方向Ａ−Ａ’間で往復運動することになる。圧電シム２０内に受け入れられるのは、冷却フィン３０である。この場合もやはり、冷却フィン３０は、高熱伝導性材料で作られている。理解されることになるように、方向Ａ−Ａ’間の圧電シム２０の変位は、冷却フィン３０の対応するたわみを引き起こす。また、冷却フィン３０は、柔軟であることも望ましく、それは、冷却フィン３０の遠位端３５の方にさらなる変位を引き起こす。実施形態では、圧電シム２０および冷却フィン３０は両方とも圧電材料で作られている。図１で示される配置は、実験的構成であること、ならびに往復運動する冷却フィンを利用する冷却アセンブリの構成および寸法は、任意の特定の応用に適合するように最適化されてもよいことが理解されよう。
【００５３】
図２は、図１で示される冷却アセンブリ５と周囲環境との間の相互作用を例示する。図から分かるように、冷却フィン３０の往復運動は、より多くの流れの混合および冷却フィン３０から取り囲む周囲流体への熱伝達を促進することに加えて、熱および流れ境界層３２の破壊を引き起こすことによって周囲への熱伝達を増加させる。
【００５４】
＜単列冷却アセンブリ＞
図３は、一実施形態による発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す。図から分かるように、冷却アセンブリ、全体的に５Ａは、発熱部品５０と熱的に結合される。この配置では、典型的には発熱部品５０とヒートシンク・ベース１０Ａとの間の界面での熱ペースト（図示せず）を通じて発熱部品５０と結合するヒートシンク・ベース１０Ａが提供される。これは、発熱部品５０からヒートシンク・ベース１０Ａへの熱経路を提供する。
【００５５】
ヒートシンク・ベース１０Ａ内に埋め込まれ、ヒートシンク・ベース１０Ａと熱的に結合されるのは、複数の冷却フィン３０Ａである。この例では、冷却フィン３０Ａは、それらが受け入れられるヒートシンク・ベース１０Ａの主要面１２に垂直な方向に立ち上がる。冷却フィン３０Ａのそれぞれは、ドライバ（図示せず）によって提供される駆動信号に応答して往復運動させられてもよい。
【００５６】
図３は、受動的または不活性状態での冷却アセンブリ５Ａの配置を示し、その場合信号は、ドライバによって提供されず、冷却フィン３０Ａは静止している。この状態では、冷却アセンブリ５Ａは、従来の受動的ヒートシンクとして動作する。ドライバは、発熱部品５０の温度がしきい値を超えるまで受動的状態にとどまる。
【００５７】
発熱部品５０の温度がしきい値を超えると、その時ドライバは、図４で分かるように、冷却フィン３０Ａを往復運動させる信号を提供する。この往復運動は、図２で示される冷却フィン３０Ａの周りの境界層の破壊を引き起こし、それによって周囲への熱伝達を増加させる。この例では、ドライバによって供給される信号は、冷却フィン３０Ａのそれぞれを隣接冷却フィンと同相で往復運動させる。すなわち、冷却フィン３０Ａはすべて、同時に方向Ａにたわみ、同時に方向Ａ’にたわむ。これは、位相がずれて冷却フィンが往復運動する場合に、冷却フィンができる限り接近して一緒に配置されることを可能にし、さもなければ、冷却フィンはその後互いに影響を及ぼすことになる。また、冷却フィン３０Ａは、往復運動させられてもよいので、隣接フィン間の距離は、熱の放散のために周囲流体の自然対流に頼るだけである受動的配置で可能性があることになる距離と比較して低減されてもよい。隣接冷却フィン３０Ａ間の距離を減少させることによって、単位体積当たりの冷却フィンの増加した表面積が達成される可能性がある。これは、冷却アセンブリのより小型の配置が提供されることを可能にする。加えて、冷却フィン３０Ａを往復運動させることによって、どんな追加の強制空気供給機（ファンなど）の必要性はなくなり、それはこの場合もやはり、冷却アセンブリ５Ａの単位体積を低減する。さらに、冷却フィン３０Ａの往復運動は、隣接部品を冷却することを助けるために使用されることのできる全体的に方向Ｄの流体の流れを引き起こす。この場合もやはり、そのような配置は、既存の受動的ヒートシンクまたは空気を方向Ｄと反対の方向に追いやる強制空気ヒートシンクでは不可能である。
【００５８】
発熱部品５０の温度が上昇するにつれて、冷却フィン３０Ａの往復運動を制御するために使用される信号の振幅および／または周波数は増やされる。これは、往復運動する冷却フィン３０Ａの冷却効果を発熱デバイス５０の熱放散要求に合わせるのに役立つ。典型的には、冷却フィン３０Ａの往復運動を駆動するために提供される信号の周波数は、冷却フィン３０Ａの共振周波数が達成されるまで増やされることになる。共振周波数では、冷却フィン３０Ａの最大変位は、所与の振幅の信号について達成されることが理解されよう。言い換えれば、駆動信号の効率は共振周波数でその最大値となる。また、駆動信号の振幅を増加させると、冷却フィン３０Ａの変位が増加して、それらの冷却効率が増加する。
【００５９】
＜多重列冷却アセンブリ＞
図５Ａおよび図５Ｂは、一実施形態による発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す。図５Ａは、「奇数」列を通る断面を示し、一方図５Ｂは、「偶数」列を通る断面を示す。この配置は、図４で示した配置に似ているが、１列だけの冷却フィン３０Ａを有するよりはむしろ、多重列の冷却フィン３０Ａが提供される。そのような配置は、Ｎ×Ｍの冷却フィン３０Ａのアレイを備える冷却アセンブリを提供する。ただしＮは各列での冷却フィン３０Ａの数であり、Ｍは冷却アセンブリ５Ｂでの冷却フィンの列の数である。
【００６０】
この配置では、コントローラは、互いに対して位相がずれて往復運動するように隣接列の冷却フィン３０Ａを駆動する。図５Ａおよび図５Ｂで分かるように、奇数列の冷却フィン３０Ａが方向Ａにたわませられるとき、偶数列の冷却フィン３０Ａは方向Ａ’にたわませられる。この反対方向の往復運動は、乱れた空気の流れを増加させ、周囲への熱放散を改善するのに役立つ。
【００６１】
＜低減された高さの冷却アセンブリ＞
図６は、一実施形態による発熱部品を冷却するための冷却アセンブリの概略図を示す。この配置では、冷却アセンブリ、全体的に５Ｃは、図４で示される配置に似ているが、しかし冷却フィン３０Ｂは代わりに、それらが受け入れられるヒートシンク・ベース１０Ｂの主要表面１２Ｂに垂直である角度から離れて傾けられる。これは、図４および図５で示される配置のものと比較して低減された高さＸを有する冷却アセンブリを提供する。図４と同様に、冷却フィン３０Ｂは、図示されるように往復運動するためにドライバによって同相で駆動される。
【００６２】
図５で例示されるのと同様の方法で、隣接列のヒートシンク・ブレード３０Ｂが提供されてもよく、そのそれぞれは、互いに逆位相で往復運動させられてもよい。同様に、隣接列が、反対方向に傾けられるように、隣接列は、反対の傾斜角度を有してもよい。
【００６３】
＜イオン冷却アセンブリ＞
図７Ａおよび図７Ｂは、冷却フィン間でのイオンの流れの発生を通じて熱放散を増加させる配置を示す。特に、隣接フィン３０Ｃ（列内のかつ／または列間の）は、逆に帯電され、そのことが、これらの冷却フィン間を進み、フィン間の空気の流れを支援するイオン化粒子を発生させる。
【００６４】
各実施形態では、冷却フィンを変位させる圧電部分を有するよりはむしろ、冷却フィン全体が駆動信号の作用のもとで変位するように、冷却フィン全体が、圧電材料から成ることもあり得ることが理解されよう。同様に、圧電材料を使用することによる以外の他の変位機構が、利用されてもよいことが理解されよう。例えば、機械的アクチュエータ（モータまたはソレノイドまたは音波もしくは超音波デバイスまたは他の電気機械材料など）が、冷却フィンの往復運動をもたらすために利用されてもよい。
【００６５】
圧電ブレードは、典型的にはブレードの共振周波数に等しい振動低電圧駆動信号によって駆動されることにより振動させられる固体デバイスであることもまた理解されよう。ブレードを振動させるために低電圧の周期的信号を配送する駆動回路は、冷却すべき部品を収納する印刷回路基板（ＰＣＢ）設計のＰＣＢに組み込まれるか、またはいくつかの冷却もしくはヒートシンク・アセンブリを乾燥させるためのドーターボードとして取り付けられてもよい。
【００６６】
実施形態は、多くの利点を提供することが理解されよう。例えば、冷却またはヒートシンク・アセンブリは、それらの下に取り付けられたデバイスの温度を制御するために能動的状態と受動的状態との間で周期的に振動するように制御されてもよい。ヒートシンク・アセンブリは、冷却が必要とされるまで受動的状態にとどまるように制御されてもよく、冷却が必要とされると、それらは能動的になる。ヒートシンクは、ブレードの各列が先行する列と位相がずれるように設計されてもよく、それ故にデバイスのためにより多くの乱流、混合および冷却をさえ生じさせる。ヒートシンクは、ＰＣＢ設計に応じて特定の振幅および周波数で動作するように設計されてもよく、その結果最適冷却が各設計について達成される可能性がある。いくつかの基板が並んで取り付けられる場合は、ヒートシンク・アセンブリは、デバイスおよび任意の隣接デバイスまたはＰＣＢを両方とも冷却するために使用されてもよい。重量を低減し、圧電ブレードを通る熱伝導率を増加させるために、ブレードはまた、スタンフォードの研究者によって開発された既知の技法を使用してグラフェンから作られてもよい。ブレードは、ベースプレート面から様々な異なる傾斜で取り付けられてもよい。その構成は、高さの制約があるところでまたは冷却流体の流れをある方向に促すことが望ましいところで使用されてもよい。能動的ヒートシンクはさらに、イオン風を生み出すために電気流体力学を含めて強化されてもよい。イオン風は、２つの逆に帯電したブレードを有することによって生成されてもよく、その場合イオン化空気が、正に帯電したブレードで生み出され、それが次いで、負に帯電したブレードへと流れて、増加した質量流量が、イオン化空気の流れと非イオン化空気との間の質量移動相互作用を通じて生成される。冷却ブレード表面はまた、例えばゴルフ・ボールで見出されるのに似たディンプルまたはくぼみ配置を提供するなど、抗力および圧力の損失を制限しながら、表面積を増加させる特徴を含むこともできる。
【００６７】
当業者は、様々な上述の方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって行われてもよいことを容易に認識することになる。本明細書では、いくつかの実施形態はまた、機械またはコンピュータ可読であり、命令の機械またはコンピュータ実行可能プログラムをエンコードするプログラム記憶デバイス、例えばデジタル・データ記憶媒体に及ぶことも意図されており、前記命令は、前記上述の方法のステップのいくつかまたはすべてを行う。プログラム記憶デバイスは、例えばデジタル・メモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハード・ドライブ、または光学的に読み取り可能なデジタル・データ記憶媒体であってもよい。実施形態はまた、上述の方法の前記ステップを行うようにプログラムされたコンピュータに及ぶことも意図されている。
【００６８】
「プロセッサ」または「ロジック」というラベルを付けられた任意の機能ブロックを含む、図で示される様々な要素の機能は、専用ハードウェアならびに適切なソフトウェアと共同してソフトウェアを実行する能力があるハードウェアの使用を通じて提供されてもよい。プロセッサによって提供されるときは、その機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、またはそのいくつかが共用されてもよい複数の個別プロセッサによって提供されてもよい。その上、用語「プロセッサ」または「コントローラ」または「ロジック」の明示的使用は、ソフトウェアを実行する能力があるハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきでなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワーク・プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置を制限なく非明示的に含んでもよい。従来のかつ／または注文の、他のハードウェアがまた、含まれてもよい。同様に、図で示されるどんなスイッチも、概念的なだけである。それらの機能は、プログラム・ロジックの動作を通じて、専用ロジックを通じて、プログラム制御および専用ロジックの相互作用を通じて、または手動でさえ実行されてもよく、特定の技法は、文脈からより具体的に理解されるように実施者によって選択可能である。
【００６９】
本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を具体化する事例的回路の概念図を表すことが当業者によって理解されるべきである。同様に、任意のフロー・チャート、フロー図、状態遷移図、疑似コード、および同様のものは、実質的にコンピュータ可読媒体で表されてもよく、それでコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されるか否かにかかわらず、そのようなコンピュータまたはプロセッサによって実行されてもよい様々なプロセスを表すことが理解されよう。
【００７０】
説明および図面は、本発明の原理を例示するだけである。それ故に、当業者は、本明細書では明示的に述べられないまたは図示されないけれども、本発明の原理を具体化し、その趣旨および範囲内に含まれる様々な配置を考案することができるであろうことが理解されよう。さらに、本明細書で列挙されるすべての例は、主に本発明の原理および当技術分野を促進するために本発明者らによって貢献される概念を理解する際に読者を支援する教育学的目的のためだけであることを明確に意図され、そのような具体的に列挙された例および条件に限定されないと解釈されるべきである。その上、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体例を列挙する本明細書のすべての記述は、その等価物を包含することを意図されている。
【図１】
2015535656.tif 000003
【図２】
2015535656.tif 000004
【図３】
2015535656.tif 000005
【図４】
2015535656.tif 000006
【図５Ａ】
2015535656.tif 000007
【図５Ｂ】
2015535656.tif 000008
【図６】
2015535656.tif 000009
【図７Ａ】
2015535656.tif 000010
【図７Ｂ】
2015535656.tif 000011
【国際調査報告】
2015535656.tif 000012
2015535656.tif 000013
2015535656.tif 000014