JP2019070458A - Cooler, and electronic equipment having cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷却装置、及び冷却装置を有する電子機器に関する。 The present invention relates to a cooling device and an electronic device having the cooling device.
近年、電子機器の高性能化、小型化により、電子機器の動作中の発熱が問題となっており、発熱対策として様々な手法が提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, heat generation during operation of electronic devices has become a problem due to high performance and miniaturization of electronic devices, and various methods have been proposed as measures against heat generation.
電子機器における発熱対策手法の一つとして、特許文献1では磁場を印加させ磁性流体をループ形状の配管内で循環させることで電子機器の発熱源の熱を冷却部に輸送する手法が提案されている。磁性流体は発熱源により温められることで磁化が低下し、それを利用して磁場により循環させることで熱を輸送することができ、発熱源の温度が高い場合に効率的に熱を輸送することができる。 As one of the measures against heat generation in electronic devices, Patent Document 1 proposes a method of transporting the heat of the heat source of the electronic device to the cooling unit by circulating a magnetic fluid in a loop-shaped pipe by applying a magnetic field. There is. The magnetic fluid is warmed by the heat source to lower the magnetization, and it can be used to transport heat by circulating it by the magnetic field, and the heat is efficiently transported when the temperature of the heat source is high. Can.
また、電子機器の急激な温度上昇を防ぐための熱対策部材として、電子機器が発生する熱を多く蓄える蓄熱ユニットが注目されている。このような蓄熱ユニットの材料として、潜熱蓄熱材は電子機器の動作温度付近で融解して多くの潜熱を蓄えるため好適である。特許文献2においては、上述の磁性流体路に潜熱方式の蓄熱材を併用して両者を熱的に連結し、発熱源からの熱をより効率的に逃がす構成を持つ電子機器の冷却方法が記されている。 In addition, as a heat countermeasure member for preventing a rapid rise in temperature of the electronic device, a heat storage unit that stores a large amount of heat generated by the electronic device has attracted attention. As a material of such a heat storage unit, a latent heat storage material is suitable because it melts near the operating temperature of the electronic device and stores a large amount of latent heat. In Patent Document 2, there is described a method of cooling an electronic device having a configuration in which a heat storage material of a latent heat system is used in combination with the above-mentioned magnetic fluid path to thermally connect both to dissipate heat from a heat source more efficiently. It is done.
しかしながら、特許文献2のように、上述の蓄熱材ユニットを組み込んだ電子機器において、磁性流体路による冷却構造を併用する場合、次のような課題がある。 However, in the electronic device incorporating the above-mentioned heat storage material unit as in Patent Document 2, when the cooling structure by the magnetic fluid passage is used in combination, there are the following problems.
潜熱蓄熱材ユニットを有する電子機器では、前記潜熱蓄熱材ユニットは発熱源からの熱を受けて一旦潜熱を蓄えると、発熱源からの熱の供給が停止した後、蓄えた熱量を放出し、融解していた蓄熱材が元の固体状態に戻りきらなければ、抑熱効果を発揮できない。カメラ等の頻繁に電源のON/OFFが行われる電子機器においては、電源ON時に発熱源からの熱を受けて融解した蓄熱材が、電源をOFFされた後、速やかに蓄えた熱量を放出して固体化し、蓄熱材ユニットが再使用可能な状態になることが望ましい。 In an electronic device having a latent heat storage material unit, the latent heat storage material unit receives heat from a heat source and once stores latent heat, releases the amount of heat stored after the supply of heat from the heat source is stopped, and melts it. The heat storage effect can not be exhibited unless the heat storage material used is completely returned to the original solid state. In an electronic device such as a camera or the like in which the power is frequently turned on / off, the heat storage material melted by receiving heat from the heat source when the power is turned on releases the heat stored immediately after the power is turned off. It is desirable that the heat storage material unit be in a reusable state.
ここで、磁性流体循環を利用した冷却手法では、電子機器の電源がOFFされ、発熱源が存在しない場合には、磁性流体を押し流す駆動力が生じず、磁性流体は循環できない。このとき、蓄熱材は外部へ熱を放出するための経路としての磁性流体流路に駆動力が生じず、熱を輸送することができない。その結果、蓄熱材が蓄えた熱を放熱する効率が低下し、再使用可能なまで冷却されるのに必要な時間が増加してしまう問題がある。 Here, in the cooling method using the magnetic fluid circulation, the power of the electronic device is turned off, and when there is no heat source, no driving force is generated to flush the magnetic fluid, and the magnetic fluid can not circulate. At this time, the heat storage material does not generate driving force in the magnetic fluid flow path as a path for releasing the heat to the outside, and the heat can not be transported. As a result, the efficiency of radiating the heat stored in the heat storage material is reduced, and the time required for cooling to be reusable increases.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、磁性流体路による冷却構造および蓄熱体を有する冷却装置、及び冷却装置を有する電子機器において、電子機器の電源ON時には蓄熱材で熱を抑制しつつ、電源OFF時には磁性体の流路を利用して効率よく蓄熱部から放熱でき、再使用時間を減らし、使用者の利便性を向上する事を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a cooling device having a cooling structure by magnetic fluid path and a cooling device having a heat storage body, and an electronic device having a cooling device, heat is suppressed by a heat storage material when the power of the electronic device is turned on. At the same time, it is possible to efficiently dissipate heat from the heat storage section by utilizing the flow path of the magnetic material when the power is turned off, to reduce the reuse time, and to improve the convenience of the user.
上記目的を達成するために、本発明は、
・磁性流体と、
・磁性流体が充填され、ループ形状で構成される循環流路と、
・前記循環流路途中に配された磁場を印加する磁場印加部と
・前記磁場印加部近傍の磁性流体を含む循環流路に発熱源の熱を伝導する熱伝導部と
・前記循環流路途中であり前記磁場印加部とは異なる箇所に配され磁性流体を含む前記循環流路の放熱を行う放熱部と、
・発熱源に熱的に接続され、発熱源から伝わる熱を受けて蓄熱を行う蓄熱体を有し、
・前記蓄熱体は、前記循環流路に対して前記発熱源又は熱伝導部材を介して間接的に接続されることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is
・ Magnetic fluid,
· A circulation channel filled with magnetic fluid and configured in a loop shape,
A magnetic field application unit for applying a magnetic field disposed in the middle of the circulation channel, and a heat conduction unit for conducting heat of a heat source to a circulation channel including magnetic fluid in the vicinity of the magnetic field application unit A heat dissipation unit disposed at a location different from the magnetic field application unit and configured to dissipate heat from the circulation channel containing a magnetic fluid;
· A heat storage body thermally connected to the heat generation source and receiving heat transferred from the heat generation source to store heat;
-The heat storage body is characterized by being indirectly connected to the circulation channel via the heat source or the heat conduction member.
本発明によれば、電子機器の電源ON時には蓄熱体によって発熱源の温度上昇を抑制できつつ、かつ電源OFF時には蓄熱体に蓄えられた熱を磁性体循環流路により、効率よく外部に放熱することができる。それにより、蓄熱体が再使用できるまで冷却されるまでの時間を減らし、使用者の利便性を向上する事ができる。 According to the present invention, when the power of the electronic device is ON, the heat storage can suppress the temperature rise of the heat source, and when the power is OFF, the heat accumulated in the heat storage can be dissipated efficiently to the outside through the magnetic material circulation channel. be able to. As a result, the time until the heat storage can be reused can be reduced, and the convenience of the user can be improved.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する
[実施例1]
以下、図1から図3を参照して、本発明の第1の実施例による磁性流体循環冷却装置を有する電子機器について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the attached drawings. [Example 1]
An electronic apparatus having a magnetic fluid circulation cooling device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
[1-1.電子機器の構成]
図1は電子機器であるプロジェクタの構成を表している。図1において、1はプロジェクタを、11はプロジェクタ1の筐体を、12は回路素子が実装されたプロジェクタの制御部を含む制御基板を、14はランプ14aを有する光源ユニットを、13は光源ユニット14を含む照明光学系を、15は照明光学系からの出射光を入射するR・G・Bの3色用の液晶パネルを備えた色分離合成光学系を、16は色分離合成光学系からの出射光を入射して不図示のスクリーン(被投射面)に画像を投射する投射レンズユニットを、18は遠心ファンユニットを、19は電源ユニットを示している。
[1-1. Configuration of Electronic Device]
FIG. 1 shows the configuration of a projector which is an electronic device. In FIG. 1, 1 denotes a projector, 11 denotes a casing of the projector 1, 12 denotes a control board including a control unit of the projector on which circuit elements are mounted, 14 denotes a light source unit having a lamp 14a, and 13 denotes a light source unit An illumination optical system including 14; a color separation / combination optical system 15 including liquid crystal panels for R, G, and B three colors for incidence of emitted light from the illumination optical system; and 16, a color separation / combination optical system A projection lens unit projects incident light to project an image on a screen (projected surface) (not shown), 18 denotes a centrifugal fan unit, and 19 denotes a power supply unit.
次に、プロジェクタ1内の磁性流体循環冷却装置の構成について述べる。21は磁性流体が充填されたループ構造をなす循環流路を示しており、22は磁場を印加する永久磁石を、23は光源ユニットの熱を循環流路に伝える熱伝導部材を、斜線部24は循環流路内を通り磁性流体で輸送された熱の放熱を行うフィンユニットを、25は筐体11外の空気を取り込みフィンユニット24に空気を送るファンを示している。永久磁石22は請求項1における磁場印加部に相当する。フィンユニット24は放熱を行う多数のフィンが立てられたフィン部と、反対面の循環流路21からの熱を受け取る受熱部を有する。 Next, the configuration of the magnetic fluid circulation cooling device in the projector 1 will be described. The reference numeral 21 denotes a circulating flow channel having a loop structure filled with magnetic fluid, 22 denotes a permanent magnet for applying a magnetic field, 23 denotes a heat conducting member for transferring the heat of the light source unit to the circulating flow channel, hatched portion 24 Shows a fin unit for dissipating the heat transported by the magnetic fluid through the circulation flow path, and 25 denotes a fan for taking in the air outside the housing 11 and sending the air to the fin unit 24. The permanent magnet 22 corresponds to the magnetic field application unit in claim 1. The fin unit 24 has a fin portion on which a large number of fins for radiating heat are erected, and a heat receiving portion for receiving the heat from the circulation flow passage 21 on the opposite surface.
フィンユニット24とファン25を合わせて冷却部とする。上述した21から25が冷却装置である磁性流体循環冷却装置にあたる。また、26は蓄熱ユニットであり、熱源である光源ユニット14に、前述の熱伝導部材23を介して接続されている。熱伝導部材23は一例として、カーボンフィルム等の高熱伝導率を有する材料が挙げられる。 The fin unit 24 and the fan 25 are combined to form a cooling unit. The above-described 21 to 25 correspond to a magnetic fluid circulation cooling device which is a cooling device. Reference numeral 26 denotes a heat storage unit, which is connected to the light source unit 14 which is a heat source via the above-described heat conduction member 23. The heat conductive member 23 is, for example, a material having high thermal conductivity such as a carbon film.
しかし、それに限られるものでは無く、発熱源からの熱を伝導できる素材であれば、本発明には適用可能である。また、蓄熱ユニット26と上述の磁性流体循環冷却装置間は熱的に直接には接続されず、前記光源ユニット14の熱を循環流路に伝える熱伝導部材23を間に介して間接的に接続されているものとする。また、本実施例では発熱源14に対して熱伝導部材23を介して蓄熱ユニット26が熱的に接続されているが、発熱源14に対して蓄熱ユニット26を直接接触させてもよい。 However, the present invention is not limited thereto, and any material that can conduct heat from a heat source is applicable to the present invention. In addition, the heat storage unit 26 and the above-described magnetic fluid circulation cooling device are not directly connected thermally but indirectly connected via the heat conducting member 23 for transferring the heat of the light source unit 14 to the circulation flow path. It shall be done. In the present embodiment, the heat storage unit 26 is thermally connected to the heat source 14 via the heat conduction member 23. However, the heat storage unit 26 may be in direct contact with the heat source 14.
その場合、循環流路に対しては、蓄熱ユニット26は直接接触する発熱源14、その発熱源14と循環流路間を熱的に結ぶ熱伝導部材23を間に介して熱的に接続されることとなる。なお、図1において、本発明の要部ではない部品については図示を省略したが、プロジェクタ1内にはそのほかの機能を有するユニットも搭載されている。 In that case, the heat storage unit 26 is thermally connected to the circulation flow path via a heat conduction member 23 which thermally connects the heat generation source 14 and the heat generation source 14 and the circulation flow path directly in contact with each other. The Rukoto. Although illustration is omitted about parts which are not the main part of the present invention in FIG. 1, a unit having other functions is also mounted in the projector 1.
プロジェクタ1は照明光学系13内の光源ユニット14から発せられた射出光が、色分離合成光学系15に入射される。そして、入射光は色分離合成光学系15を通過し、色分離合成光学系15内の液晶表示パネルに表示した画像が投射レンズユニットを介して、スクリーンに投射される。照明光学系13のランプ14aの発光制御、色分離合成光学系15の表示制御等が、制御基板12内の制御部で行われる。 In the projector 1, light emitted from the light source unit 14 in the illumination optical system 13 is incident on the color separation / combination optical system 15. Then, the incident light passes through the color separation / combination optical system 15, and the image displayed on the liquid crystal display panel in the color separation / combination optical system 15 is projected onto the screen through the projection lens unit. The light emission control of the lamp 14 a of the illumination optical system 13 and the display control of the color separation / combination optical system 15 are performed by the control unit in the control substrate 12.
プロジェクタ1の駆動時において、照明光学系13内の光源ユニット14と色分離合成光学系15の液晶パネルが主な発熱源となる。色分離合成光学系15の液晶パネルは、遠心ファン18から矢印で示すようにダクトを通じて運ばれた空気により冷却され、図1の筐体右側から空気が外部に送出される。一方、光源ユニット14の熱は、磁性流体循環冷却装置により輸送され冷却される。 When the projector 1 is driven, the light source unit 14 in the illumination optical system 13 and the liquid crystal panel of the color separation / combination optical system 15 become the main heat sources. The liquid crystal panel of the color separation / combination optical system 15 is cooled by the air carried through the duct as shown by the arrow from the centrifugal fan 18, and the air is sent out from the right side of the case of FIG. On the other hand, the heat of the light source unit 14 is transported and cooled by the magnetic fluid circulation cooling device.
[1-2.磁性流体循環冷却装置の構成及び動作]
次に、本発明の要部である磁性流体循環冷却装置の動作について説明する。図2は図1のプロジェクタ内の磁性流体循環冷却部のみを抽出して示している。永久磁石22は、循環流路21の途中に配置され、循環流路21を内に磁場を発生させる。永久磁石22近傍の循環流路21には光源ユニット14に当接している熱伝導部材23が流路を包み込むように配置され、光源ユニット14で発生した発熱を輸送し、循環流路21内の磁性流体を加熱する。熱伝導部材23は熱伝導率の高いアルミや銅といった金属部品や、柔軟性を有するグラファイトシートなどが望ましい。
[1-2. Configuration and operation of magnetic fluid circulation cooling device]
Next, the operation of the magnetic fluid circulation cooling device which is the main part of the present invention will be described. FIG. 2 shows only the magnetic fluid circulation cooling unit in the projector of FIG. The permanent magnet 22 is disposed in the middle of the circulation flow passage 21 and generates a magnetic field in the circulation flow passage 21. A heat conduction member 23 in contact with the light source unit 14 is disposed in the circulation flow passage 21 in the vicinity of the permanent magnet 22 so as to enclose the flow passage, and transports the heat generated by the light source unit 14. Heat the magnetic fluid. The heat conducting member 23 is preferably a metal component such as aluminum or copper having a high thermal conductivity, or a flexible graphite sheet.
熱伝導部材23は図2に示すように永久磁石22の極性の切り替わる中央線22aを境に、右側部分の循環流路21の外側に接触している。プロジェクタ1が駆動して、光源ユニット14が照射を行い発熱が発生すると、永久磁石22の中央線22aの右側の磁性流体が暖められて磁化が低下するため、永久磁石22の磁場により磁性流体は右側に進む力を受け、循環流路内21を矢印の方向に移動を始める。 As shown in FIG. 2, the heat conducting member 23 contacts the outside of the circulation flow passage 21 in the right portion with the central line 22 a at which the polarity of the permanent magnet 22 changes. When the projector 1 is driven and the light source unit 14 irradiates and heat is generated, the magnetic fluid on the right side of the center line 22a of the permanent magnet 22 is warmed and the magnetization is reduced. In response to the force moving to the right, it starts moving in the circulation channel 21 in the direction of the arrow.
このようにして、光源ユニット14の熱を循環流路21を介して輸送する。熱せられた磁性流体は循環流路21内を矢印の方向に進み、フィンユニット24に到達すると、フィンユニット24の受熱部を介しフィン部に熱が伝わる。ファン25を駆動することで熱が伝わったフィン部に空気が送られることで冷却が行われ、磁性流体の温度が下げられる。フィンユニット24及びファン25は請求項1における放熱部に相当する。 Thus, the heat of the light source unit 14 is transported through the circulation flow path 21. The heated magnetic fluid travels in the circulation flow passage 21 in the direction of the arrow, and when it reaches the fin unit 24, heat is transmitted to the fin portion through the heat receiving portion of the fin unit 24. By driving the fan 25, air is sent to the fin portion to which the heat has been transferred, whereby cooling is performed and the temperature of the magnetic fluid is lowered. The fin unit 24 and the fan 25 correspond to the heat dissipation unit in the first aspect.
[1-3.蓄熱体の構成]
次に、蓄熱ユニット26の構成を説明する。蓄熱ユニット26は、電子機器の内部にて専ら熱を多く蓄えることを目的として搭載されるユニットである。図3(a)は蓄熱ユニット26の断面図を表しており、蓄熱材261の周囲を外装カバー262が覆い、蓄熱材封止蓋263によって封止されて密閉されている。蓄熱ユニットは電子機器の内部に搭載するという用途上、単位体積当たりの熱容量がなるべく大きい材料で構成することが望ましい。
[1-3. Configuration of heat storage body]
Next, the configuration of the heat storage unit 26 will be described. The heat storage unit 26 is a unit mounted for the purpose of storing a large amount of heat exclusively inside the electronic device. FIG. 3A shows a cross-sectional view of the heat storage unit 26. The exterior cover 262 covers the periphery of the heat storage material 261, and the heat storage material sealing lid 263 seals and seals. It is desirable that the heat storage unit be made of a material having the largest possible heat capacity per unit volume, for the purpose of mounting the heat storage unit inside the electronic device.
蓄熱ユニットで用いられる蓄熱材261は、潜熱蓄熱材で構成されており、そのような用途に適した材料である。潜熱蓄熱材は、物質が相変化する際に大量の潜熱を授受する性質を利用して、見かけ上の熱容量を大きくした材料の総称である。このうち、融点が蓄熱ユニットを搭載する電子機器が想定する使用環境の常温よりも高く、かつ電子機器が到達し得る上限の温度よりも低い物が蓄熱材261として利用することができる。すなわち、電子機器の温度を上昇させる熱を潜熱蓄熱材で形成される蓄熱材261が奪い、蓄えるため、電子機器の温度上昇を大きく遅らせることができる。 The heat storage material 261 used in the heat storage unit is made of a latent heat storage material, and is a material suitable for such a use. The latent heat storage material is a general term for materials whose apparent heat capacity is increased by utilizing the property of exchanging a large amount of latent heat when a substance changes in phase. Among these, a material whose melting point is higher than the normal temperature of the use environment assumed by the electronic device equipped with the heat storage unit and lower than the upper limit temperature that the electronic device can reach can be used as the heat storage material 261. That is, since the heat storage material 261 formed of the latent heat storage material deprives and stores the heat that raises the temperature of the electronic device, the temperature rise of the electronic device can be greatly delayed.
このような潜熱蓄熱材の種類としては、例えば有機系のパラフィン類や脂肪酸、また、無機系の水和塩等がある。このとき、使用する材料を選定することにより、相変化する温度、すなわち蓄熱効果を発揮し始める温度を調節することが可能である。電子機器においては機器の冷却能力を超えた余剰熱量が発生した時点で、その熱量を蓄熱材により吸収する使用方法が望ましい。そのため、その観点からも蓄熱効果を発揮し始める温度をある程度任意に調節可能な潜熱蓄熱材の使用は本発明において望ましい。 Examples of such latent heat storage materials include organic paraffins and fatty acids, and inorganic hydrated salts. At this time, by selecting the material to be used, it is possible to adjust the phase change temperature, that is, the temperature at which the heat storage effect starts to be exhibited. In the electronic device, it is desirable to use the heat storage material to absorb the amount of heat when an excess amount of heat exceeding the cooling capacity of the device is generated. Therefore, also from this point of view, the use of a latent heat storage material capable of arbitrarily adjusting the temperature at which the heat storage effect starts to be exhibited is desirable in the present invention.
また、潜熱蓄熱材はその原理上、蓄熱効果を発揮する際に融解するため、流動性を呈する。よって、蓄熱ユニットとして電子機器に搭載するに当たってはケース中に密封することが必要となってくる。 Moreover, since a latent heat storage material melt | dissolves when exhibiting a thermal storage effect on the principle, it exhibits fluidity. Therefore, it is necessary to seal the case in a case of being mounted on an electronic device as a heat storage unit.
本実施例では、該ケースを外装カバー262と封止蓋263等で形成している。上述した機能を有する蓄熱材が請求項2における潜熱タイプの蓄熱材となる。本実施例では蓄熱材として、単位体積当たりの熱容量が大きく蓄熱機能を発揮する温度を調節可能であり、有利なために潜熱蓄熱材を例に挙げたが、それに限られるものではなく、伝わった熱量を蓄えることが可能な物質であれば本発明は適用可能である。 In this embodiment, the case is formed of an exterior cover 262, a sealing lid 263 and the like. The heat storage material having the above-mentioned function is the latent heat type heat storage material in claim 2. In the present embodiment, as the heat storage material, the heat capacity per unit volume is large and the temperature at which the heat storage function is exhibited can be adjusted, and the latent heat storage material is taken as an example for the advantage, but it is not limited thereto. The present invention is applicable to any substance capable of storing heat.
図3(b)は前述した蓄熱ユニット26の代表的な電子機器での搭載形態の模式図を示す、101は蓄熱ユニット26を搭載する電子機器本体を、102は電子機器101の筐体を、103は電子基板を、104は電子基板103に実装される発熱素子である電子部品を、105はアルミ板金等で構成される熱伝導部材をそれぞれ示している。 FIG. 3B is a schematic view of a typical electronic device mounting form of the heat storage unit 26 described above. 101 indicates an electronic device main body on which the heat storage unit 26 is mounted, and 102 indicates a housing of the electronic device 101. Reference numeral 103 denotes an electronic substrate, reference numeral 104 denotes an electronic component which is a heating element mounted on the electronic substrate 103, and reference numeral 105 denotes a heat conduction member made of aluminum sheet metal or the like.
蓄熱ユニットは図2の26aや26bに示すように、蓄熱ユニットの外装カバーの一部である面262a、262bを電子部品104等の発熱素子に対して直接又は熱伝導部材105を介して間接的に接触させて熱を吸収することで、早い段階で電子機器の温度が上昇することを防ぐ使い方が代表的な一例として挙げられる。蓄熱ユニット26も同様の使い方により、後述するように、発熱素子に相当する光源ユニット14に熱的に接続させて熱を吸収することで、光源ユニット14の温度上昇を早い段階で抑制している。 In the heat storage unit, as shown at 26a and 26b in FIG. 2, the surfaces 262a and 262b which are a part of the exterior cover of the heat storage unit are directly or indirectly via the heat conducting member 105 with respect to the heating element such as the electronic component 104. There is a representative example of how to prevent the temperature rise of the electronic device at an early stage by absorbing the heat by contacting with. The heat storage unit 26 is also thermally connected to the light source unit 14 corresponding to the heating element to absorb heat by the same usage as described later, thereby suppressing the temperature rise of the light source unit 14 at an early stage .
[1-4. 磁性流体循環冷却装置と蓄熱ユニットを併用する場合の課題]
次に磁性流体循環冷却装置と蓄熱ユニットを併用する場合の課題について説明し、本発明の効果について述べる。図4は従来の磁性流体循環流路冷却装置及び蓄熱ユニットを併用した場合の構成を示す図であり、図4(a)は装置電源ON時の磁性流体循環流路内の磁性流体の流れ及び発熱源、蓄熱ユニット、冷却フィンからの熱の受け渡しの様子を示した模式図である。図4(b)は同様に装置電源OFF時の熱の受け渡しの様子を表している。図2の磁性流体循環冷却装置と同じ機能を有するものについては同じ番号を付してある。
[1-4. Problems when using magnetic fluid circulation cooling device and heat storage unit in combination]
Next, problems in the case of using the magnetic fluid circulation cooling device and the heat storage unit in combination will be described, and the effects of the present invention will be described. FIG. 4 is a view showing a configuration in which the conventional magnetic fluid circulation channel cooling device and the heat storage unit are used in combination, and FIG. 4 (a) shows the flow of the magnetic fluid in the magnetic fluid circulation channel at the time of device power ON and It is the model which showed the mode of delivery of the heat from a heat source, a thermal storage unit, and a cooling fin. FIG. 4B similarly shows a state of heat transfer when the device power is turned off. The components having the same function as the magnetic fluid circulation cooling device of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
[1-4-1.電源ON時の熱の流れ]
図4(a)においては、蓄熱ユニット26は磁性流体循環流路21に熱的に接続されている。このとき、装置電源がONされている時には光源ランプ14が発熱を行い、その熱が熱伝導部材23を介して輸送され、図示の熱移動を示す矢印α1に示すように循環流路21内の磁性流体に伝達される。このとき、前述のように、永久磁石22の中央線22aの右側の磁性流体が暖められて磁化が低下するため、永久磁石22の磁場により磁性流体は右側に進む矢印Aの方向の駆動力を受け、循環流路内21を矢印の方向に移動を始める。
[1-4-1. Heat flow at power ON]
In FIG. 4A, the heat storage unit 26 is thermally connected to the magnetic fluid circulation channel 21. At this time, when the device power is turned on, the light source lamp 14 generates heat, and the heat is transported through the heat conducting member 23, and the inside of the circulation flow path 21 as shown by the arrow α 1 indicating heat transfer in the figure. Is transmitted to the magnetic fluid. At this time, as described above, since the magnetic fluid on the right side of the center line 22a of the permanent magnet 22 is warmed and the magnetization is reduced, the magnetic field of the permanent magnet 22 drives the driving force in the direction of arrow A going to the right. Receiving and moving the circulation channel 21 in the direction of the arrow.
循環流路内を駆動力によって矢印方向に進む温められた磁性流体は、冷却フィン部24が連結される箇所まで到達すると、その熱量がフィン部を介して矢印β1で示されるように外部に放出される。これが第一の放熱経路となる。次に、循環流路内をさらに進むと蓄熱ユニット26が連結される箇所に到達する。冷却フィン部24で磁性流体を十分に冷却しきれなかった場合、矢印γ1で示されるように、蓄熱ユニット26にその余剰分の熱量が伝わる。 Magnetic fluid warmed traveling direction of the arrow in the circulation flow path by the driving force, the cooling fin unit 24 reaches the position to be connected, externally for its heat is indicated by the arrow beta 1 via the fin portion Released. This is the first heat radiation path. Next, when the inside of the circulation flow path is further advanced, the heat storage unit 26 is reached at the connection point. If the cooling fin unit 24 could not ferrofluid cooled sufficiently, as indicated by arrow gamma 1, heat of the surplus in the thermal storage unit 26 is transmitted.
蓄熱ユニット26はこの熱量を吸収し、これが第二の放熱経路となり、電子機器の温度が上昇する時間を遅らせることが可能となる。上記により、冷却フィン部の冷却能力を上回る熱量が輸送されてきても、余剰分の熱量を蓄熱ユニットが奪うことで、蓄熱ユニットがない場合に比して電子機器の温度が上昇する時間を遅らせることができる。 The heat storage unit 26 absorbs this amount of heat and this becomes a second heat radiation path, which makes it possible to delay the time for which the temperature of the electronic device rises. As described above, even if a heat quantity exceeding the cooling capacity of the cooling fin portion is transported, the heat storage unit deprives the surplus heat quantity, thereby delaying the time for which the temperature of the electronic device rises compared to the case without the heat storage unit. be able to.
しかしながら、蓄熱ユニットは一度蓄熱された熱量を放熱しなければ再利用することができない。そのため、電源ON時に蓄熱された熱量が、電源OFF時においては速やかに蓄熱ユニットから電子機器外部に放出され、再利用可能な状態になることが望ましい。 However, the heat storage unit can not be reused without releasing the amount of heat once stored. Therefore, it is desirable that the amount of heat stored when the power is turned on be promptly released from the heat storage unit to the outside of the electronic device when the power is turned off, and be in a reusable state.
[1-4-2.電源OFF時の熱の流れ]
ここで、図4(b)に上記構成における電源OFF時の熱の輸送状況を示す。このとき、電源がOFFであるため、光源ランプ14が発熱源として機能しない状態となっている。それ故、前述した永久磁石22付近での熱源が無くなり、中央線22aの左右で磁性流体に温度差が生じないため、磁化の差が現れず、磁性流体を押し流す駆動力が消失する。駆動力がないため、図のA’に示したように、循環流路内の磁性流体が循環しなくなり、熱を輸送できない状態となる。
[1-4-2. Heat flow when the power is off]
Here, FIG. 4 (b) shows the heat transport condition when the power is turned off in the above configuration. At this time, since the power is off, the light source lamp 14 does not function as a heat source. Therefore, the heat source in the vicinity of the permanent magnet 22 described above disappears, and a temperature difference does not occur in the magnetic fluid on the left and right of the center line 22a. Therefore, the difference in magnetization does not appear, and the driving force flowing the magnetic fluid disappears. Since there is no driving force, as shown in A 'of the figure, the magnetic fluid in the circulation flow channel does not circulate, and the heat can not be transported.
この状態においては、蓄熱材26に蓄えられていた熱量は、まず矢印γ2に示したように直下の磁性流体に伝わる。しかしながら、流路が循環していないため、温められた磁性流体が蓄熱材付近に留まり、冷却フィン部24の直下まで移動できず、効率的な放熱を行うことができない。そのため、蓄熱材26が再利用可能なまで冷却されるまでに多くの時間が必要となってしまうという課題があった。 In this state, the amount of heat accumulated in the heat storage material 26 is first transmitted to the magnetic fluid immediately below as indicated by an arrow gamma 2. However, since the flow path is not circulating, the heated magnetic fluid remains near the heat storage material and can not move to the position immediately below the cooling fin portion 24, and efficient heat dissipation can not be performed. Therefore, there is a problem that much time is required to cool the heat storage material 26 until it can be reused.
[1-5.ポイント]
上述の従来例では電源OFF時に永久磁石22付近の熱源が消失するために磁性流体循環流路21内の磁性流体を動かす駆動力が無くなり、磁性流体が循環できないために、熱を蓄えた蓄熱ユニット26からの放熱効率が低下することが問題であった。そこで、本発明では、発熱源、磁性流体循環流路、蓄熱ユニット26の熱的接続状態を最適化し、電源OFF時においては蓄熱ユニット自身がその蓄えた熱を上記永久磁石22付近に伝え、発熱源の代替として機能することで上記問題を解決する構成をとる事を特徴とする。以下にその詳細な説明を行う。
[1-5. Points]
In the above-described conventional example, the heat source near the permanent magnet 22 disappears when the power is turned off, the driving force for moving the magnetic fluid in the magnetic fluid circulation channel 21 disappears, and the magnetic fluid can not circulate. It was a problem that the heat radiation efficiency from 26 fell. Therefore, in the present invention, the thermal connection state of the heat source, the magnetic fluid circulation channel, and the heat storage unit 26 is optimized, and the heat storage unit itself transmits the stored heat to the vicinity of the permanent magnet 22 when the power is off. It is characterized in that it takes a configuration that solves the above problem by functioning as an alternative to the source. The detailed explanation is given below.
図5は磁性流体循環流路冷却装置及び蓄熱ユニットを併用した場合の構成を示す図であり、図5(a)は装置電源ON時の磁性流体循環流路内の流れ及び発熱源、蓄熱ユニット、冷却フィンからの熱の受け渡しの様子を示した模式図である。図5(b)は同様に装置電源OFF時の熱の受け渡しの様子を表している。図2の磁性流体循環冷却装置と同じ機能を有するものについては同じ番号を付してある。 FIG. 5 is a view showing a configuration in which the magnetic fluid circulation flow path cooling device and the heat storage unit are used in combination, and FIG. 5 (a) is a flow and heat source in the magnetic fluid circulation flow path when the device power is turned on; 6 is a schematic view showing how heat is transferred from the cooling fins. FIG. 5 (b) similarly shows how heat is transferred when the device power is turned off. The components having the same function as the magnetic fluid circulation cooling device of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
[1-5-1.電源ON時の熱の流れ]
図5(a)において、蓄熱ユニット26は発熱源である光源ユニット14に、図示の伝導部材23を介して熱的に接続されている。また、蓄熱ユニット26と上述の磁性流体循環冷却装置21間の熱的接続は、蓄熱ユニット26から熱伝導部材23を経由して最終的に磁性流体循環冷却装置21の磁場印加部である永久磁石22近傍の位置に接続するよう構成されている
このとき、装置電源ON時には光源ランプ14が発熱を行い、その熱が熱伝導部材23を介して輸送され、図示の矢印α3に示すように循環流路21内の磁性流体に伝達される。このとき、前述のように、永久磁石22の中央線22aの右側の磁性流体が暖められて磁化が低下するため、永久磁石22の磁場により磁性流体は右側に進む駆動力を受け、循環流路内21を矢印の方向に移動を始める。循環流路内を駆動力によって矢印方向に進む温められた磁性流体は、冷却フィン部24が連結される箇所まで到達すると、その熱量が矢印β3で示されるようにフィン部を介して外部に放出される。
[1-5-1. Heat flow at power ON]
In FIG. 5A, the heat storage unit 26 is thermally connected to the light source unit 14 which is a heat source via the illustrated conductive member 23. Further, the thermal connection between the heat storage unit 26 and the above-described magnetic fluid circulation cooling device 21 is a permanent magnet which is a magnetic field application unit of the magnetic fluid circulation cooling device 21 finally via the heat conducting member 23 from the heat storage unit 26. At this time, the light source lamp 14 generates heat when the power of the apparatus is ON, and the heat is transported through the heat conducting member 23 and circulated as shown by the arrow α 3 in the figure. It is transmitted to the magnetic fluid in the flow path 21. At this time, as described above, since the magnetic fluid on the right side of the center line 22a of the permanent magnet 22 is warmed and the magnetization is reduced, the magnetic fluid of the permanent magnet 22 receives the driving force moving to the right and the circulation flow path Start moving inside 21 in the direction of the arrow. Magnetic fluid warmed traveling direction of the arrow in the circulation flow path by the driving force, the cooling fin unit 24 reaches the position to be connected, outside its heat via the fin as indicated by the arrow beta 3 Released.
これが第一の放熱経路となる。また、光源ランプ14に熱伝導部材23を介して接続された蓄熱ユニット26に対し、光源ランプ14から矢印γ3で示すように熱が伝わり、蓄熱ユニット26の温度が蓄熱材の融解温度を超えた時点で蓄熱材が融解し、潜熱の吸収による温度上昇の抑制が開始する。上記より、蓄熱材の効能により、蓄熱材を有しない場合に比して、電子機器の温度が上昇する時間を遅らせることができる。 This is the first heat radiation path. Further, with respect to the heat storage unit 26 connected to the light source lamp 14 through the heat conductive member 23, heat is transferred from the light source lamp 14 as indicated by arrow gamma 3, the temperature of the heat storage unit 26 exceeds the melting temperature of the heat storage material At this point, the heat storage material melts, and suppression of the temperature rise due to absorption of latent heat starts. From the above, due to the effect of the heat storage material, it is possible to delay the time for which the temperature of the electronic device rises, as compared to the case where the heat storage material is not provided.
[1-5-2.電源OFF時の熱の流れ]
ここで、図5(b)に上記構成における電源OFF時の熱の輸送状況を示す。このとき、電源がOFFになったため、光源ランプ14が発熱源として機能しない状態となる。従来は永久磁石部22の位置に発熱源が無くなるため、磁性流体を押し流す駆動力が消失していたが、本発明の構成では、電源ONの間に蓄熱した蓄熱ユニット26から熱伝導部材23を介して矢印γ4で示すように熱が伝導することができる。ここで肝要となる点は、蓄熱ユニット26から上述の磁性流体循環冷却装置21に対して、熱が上記経路をたどって最終的に永久磁石22近傍の位置にのみ伝わるよう構成されていることにある。
[1-5-2. Heat flow when the power is off]
Here, FIG. 5 (b) shows the heat transport condition when the power is turned off in the above configuration. At this time, since the power is turned off, the light source lamp 14 does not function as a heat source. In the prior art, since the heat generation source disappears at the position of the permanent magnet portion 22, the driving force for flowing away the magnetic fluid has disappeared, but in the configuration of the present invention, the heat conducting member 23 is heat as indicated by arrow gamma 4 through can be conducted. The important point here is that the heat is transferred from the heat storage unit 26 to the magnetic fluid circulation cooling device 21 described above so that the heat travels the above path and is finally transmitted only to a position near the permanent magnet 22. is there.
そのため、該熱量を受け、循環流路21内における永久磁石22の中央線22aの右側の磁性流体が暖められて磁化が低下するため、永久磁石22の磁場により、電源ON時と同様に磁性流体に右側に進む矢印A”の方向の駆動力を発生させることができる。よって、磁性流体は循環流路内21を矢印の方向に移動し、冷却フィン部24が連結する箇所まで到達すると、その蓄熱ユニット26起因の熱量を矢印β4で示すように、外部に放出することができる。 Therefore, since the heat is received and the magnetic fluid on the right side of the center line 22a of the permanent magnet 22 in the circulation flow channel 21 is warmed and the magnetization is reduced, the magnetic field of the permanent magnet 22 causes the magnetic fluid The magnetic fluid moves in the circulation channel 21 in the direction of the arrow, and reaches the point where the cooling fins 24 are connected. as shown the heat of the heat storage unit 26 due by the arrow beta 4, it can be released to the outside.
上記構成により、蓄熱ユニット26は電源ON時における光源ランプ14が果たしていた発熱源としての役割を電源OFF時に代替して磁性流路冷却装置の駆動力を発生させることができる。それにより自身の熱を、磁性流体循環路を利用して効果的に外部に放出し、再使用可能な状態まで冷却される時間を短縮することができる。 With the above configuration, the heat storage unit 26 can generate the driving force of the magnetic flow path cooling device by replacing the role of the heat source played by the light source lamp 14 at the time of power on at the time of power off. As a result, the heat of one's own can be effectively released to the outside by using the magnetic fluid circulation path, and the time for cooling to a reusable state can be shortened.
上述のように本実施例の構成により、電子機器の電源ON時には蓄熱体によって発熱源の温度上昇を抑制できつつ、かつ電源OFF時には蓄熱体に蓄えられた熱を磁性体循環流路により、効率よく外部に放熱することができる。また、本発明においては、図6に示すように蓄熱ユニット26と磁性体循環流路21の間に断熱材27を配置し、蓄熱ユニット26から磁性体循環流路21における永久磁石22近傍ではない箇所への熱の伝わりを抑制する構成をとってもよい。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, when the power of the electronic device is turned on, the heat storage can suppress the temperature rise of the heat generation source, and when the power is turned off, the heat stored in the heat storage can be efficiently It can dissipate heat well to the outside. Further, in the present invention, as shown in FIG. 6, the heat insulating material 27 is disposed between the heat storage unit 26 and the magnetic material circulation flow passage 21, and the heat storage unit 26 is not near the permanent magnet 22 in the magnetic material circulation flow passage 21. You may take the structure which suppresses transmission of the heat to a location.
図6は図5(b)と同様に、電源OFF時における上記構成における電源OFF時の熱の輸送状況を示す。蓄熱ユニット26から磁性体循環流路21に伝導、対流等により、永久磁石22付近の位置の他の箇所が温まった場合、永久磁石22の中央線22aの左右の磁性流体の温度差が低下し、磁化の差が低下する。そのため、磁性流体循環流路の駆動力が低下し、放熱効率が低下してしまう。 Similar to FIG. 5 (b), FIG. 6 shows the heat transport condition when the power is off in the above configuration when the power is off. When heat transfer from the heat storage unit 26 to the magnetic material circulation flow path 21 warms up the other part in the vicinity of the permanent magnet 22 due to conduction, convection, etc., the temperature difference between the left and right magnetic fluid of the center line 22a of the permanent magnet 22 decreases. , The difference in magnetization decreases. Therefore, the driving force of the magnetic fluid circulation flow path is reduced, and the heat dissipation efficiency is reduced.
そのため、発泡体などで構成される図示の断熱材27を蓄熱ユニット26の周囲に配置し、蓄熱ユニット26と磁性流体循環流路21の間の矢印γ4で示す永久磁石22付近への熱の伝わり以外の、矢印γ‘で示すような他の場所への熱の伝わりを防止する構成をとる。これにより、放熱効率の低下を防止できる。上記断熱材は請求項3における断熱物質に相当する。 Therefore, the illustration made up of such foam insulation 27 placed around the heat storage unit 26, the heat storage unit 26 and the heat to the vicinity of the permanent magnet 22 shown by an arrow gamma 4 between the magnetic fluid circulation flow path 21 It is configured to prevent the transfer of heat to other places as indicated by the arrow γ 'other than the transfer. Thereby, the fall of heat dissipation efficiency can be prevented. The heat insulating material corresponds to the heat insulating material in claim 3.
以上説明したように、本発明の電子機器では、電子機器の電源ON時には蓄熱体によって発熱源の温度上昇を抑制できつつ、かつ電源OFF時には蓄熱体に蓄えられた熱を磁性体循環流路により、効率よく外部に放熱することができる。それにより、蓄熱体が再使用できるまで冷却されるまでの時間を減らし、使用者の利便性を向上する事ができる。 As described above, in the electronic device of the present invention, when the power of the electronic device is turned on, the heat storage can suppress the temperature rise of the heat source, and when the power is turned off, the heat accumulated in the heat storage can be The heat can be dissipated to the outside efficiently. As a result, the time until the heat storage can be reused can be reduced, and the convenience of the user can be improved.
以上は冷却装置の搭載される電子機器としてプロジェクタを例にして説明してきたが、その他のディスプレイ装置、携帯電話、撮像装置等発熱を行う電子機器にも展開可能である。 Although the projector has been described above as an example of the electronic device on which the cooling device is mounted, the invention can also be applied to other display devices, mobile phones, electronic devices that generate heat such as imaging devices, and the like.
プロジェクタ
11.筐体
13.照明光学系
14.光源ユニット
21.循環流路
22.永久磁石
23.熱伝導部材
24.フィンユニット
25.ファン
26.蓄熱ユニット
27.断熱部材
Projector 11. Case 13. Illumination optical system 14. Light source unit 21. Circulation flow path 22. Permanent magnet 23. Heat conducting member 24. Fin unit 25. Fan 26. Heat storage unit 27. Heat insulation member
Claims (4)
磁性流体が充填され、ループ形状で構成される循環流路と、
前記循環流路途中に配された磁場を印加する磁場印加部と
前記磁場印加部近傍の磁性流体を含む循環流路に発熱源の熱を伝導する熱伝導部と
前記循環流路途中であり前記磁場印加部とは異なる箇所に配され磁性流体を含む前記循環流路の放熱を行う放熱部と、
発熱源に熱的に接続され、発熱源から伝わる熱を受けて蓄熱を行う蓄熱体を有し、
前記蓄熱体は、前記循環流路に対して前記発熱源又は熱伝導部材を介して間接的に接続されることを特徴とする冷却装置。 Magnetic fluid,
A circulation channel filled with magnetic fluid and configured in a loop shape;
A magnetic field application unit for applying a magnetic field disposed in the middle of the circulation channel, a heat conduction unit for conducting heat of a heat source to the circulation channel including the magnetic fluid in the vicinity of the magnetic field application unit A heat dissipation unit disposed at a location different from the magnetic field application unit and configured to dissipate heat from the circulation channel containing the magnetic fluid;
A heat storage body thermally connected to the heat generation source and receiving heat transmitted from the heat generation source to store heat;
The cooling device characterized in that the heat storage body is indirectly connected to the circulation flow path via the heat generation source or the heat conduction member.
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