(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されることにより沸騰する液体が内部に収納されるケースと、
前記液体と接触可能に前記ケースに接合され、熱伝導性を有する熱伝達部材と、
前記液体と接触するように前記ケースに接合され、前記熱伝達部材から伝達された熱により前記液体が沸騰することによって生じる気泡が衝突可能に配置された振動体と、
を備え、
前記振動体は、前記気泡が衝突することによって振動することを特徴とするエネルギ変換機構。
【請求項２】
前記振動体は、前記ケースよりも剛性が低く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ変換機構。
【請求項３】
前記振動体は、ウレタン、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンフィルム、天然ゴムのうちのいずれかであることを特徴とする、請求項１または２に記載のエネルギ変換機構。
【請求項４】
前記振動体は、圧電特性を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項５】
前記振動体は、前記熱伝達部材に対して前記液体を挟んで対向配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項６】
前記ケースと前記振動体との間に、前記振動体が振動する方向に沿って弾性変形可能な振動拡大機構が介在されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項７】
前記振動拡大機構が蛇腹状に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のエネルギ変換機構。
【請求項８】
前記振動体は、一端が前記振動体に接合されて前記振動体の振動方向に進退動作可能なディスプレーサを有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項９】
前記ディスプレーサに連結されて前記ディスプレーサの進退動作を回転動作に変化するクランク機構を有することを特徴とする、請求項８に記載のエネルギ変換機構。
【請求項１０】
前記熱伝達部材を複数有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項１１】
前記振動体を複数有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項１２】
前記ケースは、前記振動体が収容される窪みを有し、
前記振動体は、前記液体に接する下面と、前記一方の面と反対側に位置する上面とを有し、前記窪みの中で、前記上面方向に凸となる湾曲状態と前記下面方向に凸となる湾曲状態とを交互に繰り返して振動可能である、ことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構を備えることを特徴とする沸騰冷却器。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエネルギ変換機構を備えることを特徴とする、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギを運動エネルギに変換させるエネルギ変換機構、沸騰冷却器、およびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータネットワークの普及により、インターネットなどのネットワークに接続されたサーバや端末によってネットワークを介して遠隔地から情報及びサービスを提供し、また情報及びサービスの提供を受ける所謂ユビキタスコンピューティングやクラウドコンピューティングが展開されている。これに伴い、サーバや端末といった電子機器のさらなる普及が予測されており、これら電子機器によるエネルギの消費量が増大するという問題が世界規模で顕在化している。
【０００３】
また、多数の電子機器が協動して自立的に無線通信を確立する所謂センサネットワークが知られている。センサネットワークでは、電子機器同士が互いの通信可能範囲に入った際に即時に無線通信可能とするため、通信相手の存在を常時監視するなどの通信状況に応じた情報処理が必要である。これに伴い、電子機器に搭載される大規模集積回路（ＬＳＩ）などの高性能化や高密度化によってＬＳＩや電子機器の発熱量が増大するという問題がある。
【０００４】
従来、ＬＳＩなどから発生する熱は、強制排気用のファンを用いた強制空冷方式（例えば特許文献１、２参照）や、冷媒による気液の相変化を利用した水冷方式（例えば特許文献３、４参照）などが採用された冷却器によって外部へ放熱されている。例えば空冷方式では、電力を用いてファンを回転させて気流を発生させている。また例えば水冷方式では、冷媒を循環するポンプなどを電力を用いて駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６５７６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３３５６２４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９３４３８号公報
【特許文献４】特開２００９−１２３２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高性能化されることで発熱量が増大している近年のＬＳＩが搭載された電子機器では、ＬＳＩや電子機器を冷却するために、大型のファンやモータを採用したり、ファンやモータの回転速度を高める必要があり、ファンやモータを駆動するための電力が増大してしまうという問題があった。
このように、機器の冷却と消費電力低減との両立を考慮した場合、冷却効率の向上だけでなく、冷却に必要な消費エネルギを回収し、機器に搭載される部品の駆動源として再利用し、機器全体の消費エネルギを低減させることが重要である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＳＩや電子機器から発生する熱を放熱するために要する電力を低減できるとともにＬＳＩや電子機器を好適に冷却することができるエネルギ変換機構、沸騰冷却器及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のエネルギ変換機構は、加熱されることにより沸騰する液体が内部に収納されるケースと、前記液体と接触可能に前記ケースに接合され、熱伝導性を有する熱伝達部材と、前記液体と接触するように前記ケースに接合され、前記熱伝達部材から伝達された熱により前記液体が沸騰することによって生じる気泡が衝突可能に配置された振動体と、を備え、前記振動体は、前記気泡が衝突することによって振動することを特徴とする。
また、本発明の沸騰冷却器は本発明のエネルギ変換機構を備えることを特徴とする。
また、本発明の電子機器は本発明のエネルギ変換機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエネルギ変換機構、沸騰冷却器及び電子機器によれば、気泡が振動体に衝突することにより振動体を振動させることが可能であり、熱エネルギを運動エネルギに高効率で変換して熱伝導部材に伝達される熱を放熱することができる。このため、例えばＬＳＩや電子機器から発生する熱を放熱するために電力を必要とせず、電力を低減できるとともにＬＳＩや電子機器を好適に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態のエネルギ変換機構を示す分解斜視図である。
【図２】（Ａ）は同エネルギ変換機構の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】同エネルギ変換機構の使用時の動作を示す断面図である。
【図４】同エネルギ変換機構における振動体の振動態様を説明するための模式図である。
【図５】同エネルギ変換機構における振動体の動作原理を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のエネルギ変換機構を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の機構を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の機構を示す縦断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第５の実施形態のエネルギ変換機構を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における縦断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第６の実施形態のエネルギ変換機構を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線における縦断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態のエネルギ変換機構を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例８のエネルギ変換機構における振動体を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例１０のエネルギ変換機構を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の実施例１４のエネルギ変換機構を示す断面図、（Ｂ）は同実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図１５】（Ａ）は本発明の実施例１５のエネルギ変換機構を示す断面図、（Ｂ）は同実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の実施例１６のエネルギ変換機構を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線における断面図である。
【図１７】（Ａ）は本発明の実施例１７のエネルギ変換機構を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。
【図１８】本発明の実施例２０のエネルギ変換機構を示す断面図である。
【図１９】同エネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図２０】本発明の実施例２１のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施例２２のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図２２】本発明の実施例２３のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施例２４のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
【図２４】本発明の実施例２９のエネルギ変換機構を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施例３２のエネルギ変換機構を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施例３４のエネルギ変換機構を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施例１ないし実施例３６、及び比較例１ないし比較例３の結果をまとめて示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成において、同一の構造部については同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
以下では本発明の第１の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。図１は、本実施形態のエネルギ変換機構の構成を示す分解斜視図である。また、図２は本実施形態のエネルギ変換機構を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
図１及び図２に示すように、エネルギ変換機構１−１は、加熱されることにより沸騰する液体である液体４１−１が内部に収納されたケース５１−１と、液体４１−１と接触可能にケース５１−１に接合され熱伝導性を有する熱伝達部材３１−１と、液体４１−１と接触するようにケース５１−１に接合された振動体６１−１とを備えて構成されている。
【００１３】
ケース５１−１は、内部に空洞を有して形成され、その内部に液体４１−１を収納可能な構成になっている。ケース５１−１の材質としては、ポリエチレンやポリプリピレン、あるいはアクリル樹脂の等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属材料、あるいはセラミック材料などが挙げられる。なお、溶媒に対して化学的に耐性をもつ材料であれば、ケース５１−１の材質は特に限定されない。
また、ケース５１−１には、ケース５１−１の内部に連通する流路を有する熱交換器７１−１が取り付けられている。
【００１４】
熱交換器７１−１は、外気との接触面積を増加させるための熱交換フィン７１−１ａを有している。熱交換器７１−１の内部には液体４１−１が気化した気体が流通し、熱交換器７１−１の外部の空気へ熱が拡散するようになっている。これにより、液体４１−１が気化した気体は熱交換器７１−１の内部で凝縮して液化しケース５１−１へと還流するようになっている。
【００１５】
熱伝達部材３１−１はエネルギ変換機構１−１の外部の発熱体２１−１から発生する熱を液体４１−１に伝え、液体４１−１を沸騰させる機能を持っている。熱伝達部材３１−１の材質は、熱伝導率が高い材質（例えば、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上）であることが好ましく、例えば、アルミニウム、銅などの金属材料をあげることができる。なお、熱伝達部材３１−１の材質は、熱伝導性を有する材料であれば金属材料以外でもよく、特に限定されない。
また、熱伝達部材３１−１は、液体４１−１が接触する側の表面に溝やスリットなどの表面加工が施されていることが好ましい。
【００１６】
発熱体２１−１は、例えばＬＳＩなどの電子部品などであり、熱伝導性の高いシリコン系コンパウンドにより熱伝達部材３１−１と密着して取り付け可能である。発熱体２１−１としては、エネルギ変換機構１−１の外部に配置された発熱部品において発生した熱を輸送する熱輸送部材であってもよく、冷却されることを要する部材であればどのようなものであってもよい。
【００１７】
振動体６１−１は、ケース５１−１よりも剛性が低く設定されている。振動体６１−１の材料としては、例えばポリエチレンや、ウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料をあげることができる。また、振動体６１−１は、液体４１−１に一方の面が接触している。このため、振動体６１−１は、少なくとも液体４１−１に接触する側の面において腐食や溶解に抵抗性を有する材料であることが好ましい。
本実施形態では、振動体６１−１は、液体４１−１を挟んで熱伝達部材３１−１と対向配置されている。
【００１８】
液体４１−１は、温度の高い場所から低い場所へ熱を移動させるために使用される熱媒体である。さらに、本実施形態では、液体４１−１は熱媒体であることに加えて、振動体６１−１に振動を与える沸騰気泡４１−１ｂを発生させる機能を有するものである。液体４１−１は冷媒を好適に採用することができる。具体的には、ハイドロフルオロエーテル、ポリオキシアルキレングリコール（エーテル系潤滑油）やエステル系潤滑材などを含有する非フロン系溶媒などを採用することができる。液体４１−１として冷媒を使用する際には地球温暖化係数やオゾン破壊係数が低いものを採用することが好ましいが、発熱体２１−１から熱伝達部材３１−１を介して伝達される熱によって沸騰する液体材料であれば、特に限定されない。
【００１９】
本実施形態では、発熱体２１−１と熱伝達部材３１−１とは、熱伝導性を有するシリコン系コンパウンドなどを用いて接合される。また、熱伝達部材３１−１とケース５１−１との接合及び振動体６１−１とケース５１−１との接合には、例えばエポキシ系接着剤を用いることができる。エポキシ系接着剤による接着剤層の厚みは特に限定されるものではないが、接着剤層が薄すぎると液体４１−１がエネルギ変換機構１−１の外部に漏れるおそれがあり、一方で接着剤層が厚すぎると、振動体６１−１の部分で接着剤層に振動エネルギが吸収され、十分な振動変位を得にくくなるおそれがある。このため、接着剤層の厚さは例えば５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。さらに、接着強度の観点から、接着剤層の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２０】
以上に説明した構成の、本実施形態のエネルギ変換機構の作用について説明する。
発熱体２１−１が発熱すると、発熱体２１−１の熱は熱伝達部材３１−１へと拡散する。熱伝達部材３１−１に伝わった熱は液体４１−１に伝達される。すると、液体４１−１は加熱される。液体４１−１が加熱されることで沸騰すると、液体４１−１が気化した沸騰気泡４１−１ｂが発生する。
【００２１】
沸騰気泡４１−１ｂは、液体４１−１内で上方向へ移動し、液体４１−１に接触している振動体６１−１に衝突する。すると、振動体６１−１は沸騰気泡４１−１ｂが衝突する運動エネルギによって変形する。
より詳しくは、図３に示すように、振動体６１−１は、沸騰泡４１−１ｂの衝突を受けてまず上面方向に変形し、上方向に凸となるような湾曲状態となる。続いて、図４に示すように、振動体６１−１の弾性による復元力によって、上方向に凸となった振動体６１−１は、元の平板状に戻る。さらに、振動体６１−１の慣性によって振動体６１−１は下方向に凸となるような湾曲形状となる。
【００２２】
下方向に凸となった振動体６１−１には、沸騰気泡４１−１ｂが衝突しているため、振動体６１−１は再び上方向に凸となるように変形する。
このように、振動体６１−１は、沸騰気泡４１−１ｂが衝突する向きで上に凸となる状態と下に凸となる状態とを交互に繰り返し、一定の振幅を有して振動する。
【００２３】
これは、例えば図５に示すように、固定壁３００に一端が固定されたスプリング２００と、スプリング２００の他端に固定された錘１００とにおいて、錘１００に対して上方向の力を断続的に加えることでスプリング２００が伸縮して錘１００が上下に振動するのと同様の原理によるものである。
【００２４】
振動体６１−１に衝突した後の沸騰気泡４１−１ｂは、液体４１−１の液面まで到達し、沸騰気泡４１−１ｂ内の気体はケース５１−１の内部から熱交換器７１−１へと移動して凝縮することによって液化して液体４１−１に戻る。熱交換器７１−１において液化した液体４１−１は、ケース５１−１へ還流して、ケース５１−１の内部の液体４１−１と一体になる。このように、液体４１−１は気化と凝縮を繰り返してエネルギ変換機構１−１の内部で循環する。
【００２５】
以下に、本実施形態のエネルギ変換機構において発熱体２１−１から伝わる熱エネルギを振動体６１−１の運動エネルギに変換する効率を、振動体６１−１が振動する周波数と振動変位との関係を用いて説明する。
機械エネルギは、加速度と重量との積に依存する。また、熱エネルギから運動エネルギの変換効率ηは、周波数の３乗、変位の２乗に比例する。このため、本実施形態のエネルギ変換機構１−１では、振動体６１−１が振動する周波数を高域周波数帯域に設定し、また振動体６１−１の振動変位量を大きくすることで、熱エネルギから運動エネルギの変換効率を高めることができる。また、上述の変換効率ηが周波数の３乗、変位の２乗に比例するので、振動体６１−１の振動変位量よりも振動体６１−１の周波数がエネルギ変換機構１−１における変換効率ηに対して支配的な因子であると考えられる。振動体６１−１が振動する周波数と振動体６１−１の振動変位量の具体的な値については後述する。
【００２６】
本実施形態のエネルギ変換機構１−１では、振動体６１−１が振動する周波数を決定する因子として、振動体６１−１の重量と剛性が支配的である。
また、エネルギ変換機構１−１では、振動体６１−１への重量負荷や、振動体６１−１を構成するための材料の密度及び剛性を最適化して設定することによって、振動体６１−１の外形形状を変更しなくても周波数特性を最適化してエネルギ変換機構を構成することができる。また、振動体６１−１として剛性が異なる材料を用いることで振動体６１−１の振動変位量を増加させることもできる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態のエネルギ変換機構によれば、熱伝達部材３１−１からの熱伝達によって発生した液体４１−１の沸騰気泡４１−１ｂが振動体６１−１に衝突して振動体６１−１を振動させるので、熱エネルギを運動エネルギに変換することができる。
【００２８】
また、発熱体２１−１において発生した熱エネルギを振動体６１−１の運動エネルギへ変換する変換効率は、振動体６１−１の重量、剛性及び密度を設定して振動変位量と周波数とを変化させることによって容易に調整可能である。このため、ケース５１−１、熱伝達部材３１−１の構成などエネルギ変換機構１−１の全体の構造を変更する必要がなく、エネルギ変換機構を製造するときの製造安定性が高い。さらに、特性が異なるエネルギ変換機構を製造するための部品を共有することができ、製造コストを低く抑えることができる。
【００２９】
また、ケース５１−１の内部で沸騰して液体４１−１が気化した気体が、熱交換器７１−１へ移動して凝縮するので、液体４１−１に伝達された熱を効率よくケース５１−１の外部に輸送し、熱交換器７１−１を介して外部に拡散させることができる。このため、熱エネルギを運動エネルギに変換することと、熱を外部へ輸送することとを併用することができ、効果的に発熱体２１−１を冷却することができる。
【００３０】
また、振動体６１−１が弾性を有しておりケース５１−１よりも剛性が低い材料であるので、エネルギ変換機構１−１を備える電子機器などが落下してエネルギ変換機構１−１に対して衝撃が加わった場合に、この衝撃を振動体６１−１が吸収して液体４１−１の漏れやケース５１−１の破損を抑制することができる。したがって、本実施形態のエネルギ変換機構１−１は、ユーザが携帯して使用する携帯型電子機器（例えば、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、小型ゲーム機器など）に内蔵されて好適に使用することができる。
【００３１】
また、振動体６１−１が液体４１−１を挟んで熱伝達部材３１−１と対向配置されているので、熱伝達部材３１−１の面上で発生した沸騰気泡４１−１ｂを振動体６１−１に効率よく衝突させることができる。このため、熱エネルギから運動エネルギへ効率よくエネルギを変換することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下では、本発明の第２の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態のエネルギ変換機構を示す断面図である。
本実施形態のエネルギ変換機構２−１は、図６に示すように、振動体６１−１に代えて振動体６２−１を備えている点で第１実施形態のエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。
【００３３】
振動体６２−１は、圧電特性を有する材料、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛などによって構成されている。すなわち、振動体６２−１は、沸騰気泡４１−１ｂによって上に凸あるいは下に凸となるように変形されることで電位差が生じるものである。振動体６２−１の具体的な構成は後述する実施例及び図１２において示すが、例えば図１２に示すように、板状の圧電体６２−１ａと、圧電体６２−１ａの板厚方向の両面のそれぞれに配置された一対の電極板６２−１ｂとを有している。電極板６２−１ｂには図示しない配線を接続可能であり、圧電体６２−１ａが変形することによって生じる電圧を取り出すことができる。
【００３４】
このような構成であっても、第１実施形態のエネルギ変換機構１−１と同様の効果を奏することができる。
さらに、本実施形態のエネルギ変換機構２−１によれば、圧電材料が機械電気変換子としての機能をもつために、振動体６２−１が振動することで運動エネルギと同時に電気エネルギをも取り出すことが可能である。振動体６２−１から取り出した電気エネルギは、エネルギ変換機構２−１の外部で例えば電子機器などに配置された部品を駆動する電力などとして使用することができる。このため、エネルギ変換機構２−１によって変換されたエネルギを適用できる範囲が第１実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１よりも広い。
【００３５】
（第３の実施形態）
以下では、本発明の第３の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。
図７は、本実施形態のエネルギ変換機構３−１を示す断面図である。
図７に示すように、エネルギ変換機構３−１は、振動体６１−１に代えて設けられた振動体ユニット６３−１と、ケース５１−１に代えて設けられたケース５３−１とを備える点で第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。
【００３６】
振動体ユニット６３−１は、薄膜形状に形成された振動体６３−１ａと、振動体６３−１ａの輪郭に沿って振動体６３−１ａに接合されて設けられた振動拡大機構６３−１ｂとを有している。
【００３７】
振動拡大機構６３−１ｂは、一端が上述のように振動体６３−１ａに接合されているとともに、他端がケース５３−１に接合されている。振動拡大機構６３−１ｂと振動体６３−１ａとの間及び振動拡大機構６３−１ｂとケース５３−１との間は、エポキシ系接着剤を用いた接着によって固定されている。また、振動拡大機構６３−１ｂの形状は、振動体６３−１ａの厚さ方向に延びた蛇腹状であり、振動拡大機構６３−１ｂの材料は例えばウレタン樹脂や、ＰＥＴ、天然ゴム、合成ゴムなどの樹脂材料で、弾性を有している。
【００３８】
本実施形態のエネルギ変換機構３−１の作用について説明する。
本実施形態においても、上述の第１実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様に発熱体２１−１から熱伝達部材３１−１に伝達された熱によって液体４１−１が沸騰する。
【００３９】
沸騰気泡４１−１ｂは、振動体ユニット６３−１の振動体６３−１ａに衝突し、第１実施形態の振動体６１−１と同様の作用によって上に凸及び下に凸となるように振動体６３−１ａは振動する。
【００４０】
すると、振動体６３−１ａの振動は振動拡大機構６３−１ｂにも伝達され、振動拡大機構６３−１ｂの弾性によって伸縮動作する。振動拡大機構６３−１ｂの他端はケース５３−１に固定されているので、振動拡大機構６３−１ｂの伸縮の方向に沿って振動体６３−１ａとケース５３−１とは相対移動する。
【００４１】
本実施形態のエネルギ変換機構３−１によれば、ケース５３−１の内部で振動体６３−１が上に凸及び下に凸となるように振動するとともに振動拡大機構６３−１ｂによって振動体６３−１ａとケース５３−１とが相対移動するので、振動体６３−１ａの振動変位量は上述の第１実施形態で説明した振動体６１−１の振動変位量よりも大きい。したがって、熱エネルギから運動エネルギへ高い効率でエネルギを変換できる。
【００４２】
（第４の実施形態）
以下では、本発明の第４の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。
図８は、本実施形態のエネルギ変換機構４−１を示す断面図である。
図８に示すように、エネルギ変換機構４−１は、振動体６１−１に代えて設けられた振動体６４−１と、振動体６４−１の中央部に一端が固定されたディスプレーサ８４−１とを備えている点で第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。
【００４３】
ディスプレーサ８４−１は、振動体６４−１の厚さ方向に延びる柱状に形成されており、例えば母線に直交する断面の面積が一定な円柱形状や、あるいは角柱形状に形成されている。
【００４４】
このような構成であっても、第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態のエネルギ変換機構４−１によれば、ディスプレーサ８４−１によって、振動体６４−１が振動することによる運動エネルギを振動体６４−１から離間した位置で往復運動として取り出すことができる。
【００４５】
（第５の実施形態）
以下では、本発明の第５の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。
図９（Ａ）は、本実施形態のエネルギ変換機構５−１を示す平面図である。また、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、エネルギ変換機構５−１は、熱伝達部材３１−１に代えて設けられた熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂを備えている点で第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。また、本実施形態では、上述の第４実施形態と同様にディスプレーサ８４−１を有している。
【００４６】
熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂは、断熱性を有する断熱部材３５−２によって２箇所に分断されて配置されている。熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂのそれぞれには、異なる発熱体２５−１ａ、２５−１ｂを取り付けることができるようになっている。
【００４７】
本実施形態のエネルギ変換機構５−１では、発熱体２５−１ａが取り付けられた熱伝達部材３５−１ａには発熱体２５−１ａから発生した熱が拡散する。一方、発熱体２５−１ｂが取り付けられた熱伝達部材３５−１ｂには発熱体２５−１ｂから発生した熱が拡散する。
【００４８】
熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂへ拡散した熱は、ともに液体４１−１へ伝達され、液体４１−１が沸騰して沸騰気泡４１−１ｂが生じる。すると、第１実施形態のエネルギ変換機構１−１と同様に振動体６１−１が振動することで熱エネルギが運動エネルギへ変換される。
【００４９】
このような構成であっても、第１実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様の効果を奏することができる。さらに、断熱材３５−２を間に介在させて互いに離間した状態で熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂが配置されているので、熱伝達部材３５−１ａと熱伝達部材３５−１ｂとの間の熱の移動が抑制されている。このため、熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂに取り付けられた発熱体２５−１ａと発熱体２５−１ｂとの間において互いの発熱状態が相互に影響することを抑えることができる。
【００５０】
また、複数の発熱体に対してエネルギ変換機構を対応する数だけ備える必要がないので、例えば電子機器などにエネルギ変換機構を搭載する場合の電子機器の製造が容易になり、また部品点数を削減できることで電子機器の信頼性を高めることや、電子機器を省スペースに構成することなどができる。
なお、本実施形態のエネルギ変換機構５−１は、発熱体と熱伝達部材の組が２組であることに限定されるものではなく、発熱体と熱伝達部材の組を複数有する構成とすることができる。
【００５１】
（第６の実施形態）
以下では、本発明の第６の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。
図１０（Ａ）は、本実施形態のエネルギ変換機構６−１を示す平面図である。また、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、エネルギ変換機構６−１は、ケース５１−１に代えて設けられたケース５６−１と、振動体６１−１に代えて設けられた振動体６６−１ａ、６６−１ｂとを備えている点で第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。
【００５２】
ケース５６−１は、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとを液体４１−１内で離間して支持するように二つの凹部５６−１ａ、５６−１ｂを有して形成されている。凹部５６−１ａ、５６−１ｂのそれぞれの底部には開口が形成されており、これらの開口は振動体６６−１ａ、６６−１ｂによって封止されている。
振動体６６−１ａ及び振動体６６−１ｂは、例えば互いの密度が異なる材料によって形成されている。
【００５３】
本実施形態のエネルギ変換機構６−１では、第１実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様に発熱体２１−１から熱が熱伝達部材３１−１に伝達され、熱伝達部材３１−１によって液体４１−１が加熱される。液体４１−１が沸騰して生じる沸騰気泡４１−１ｂは、振動体６６−１ａ及び振動体６６−１ｂに対して同一条件で衝突する、すると、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとは異なる振動変位量で振動する。
【００５４】
このような構成であっても、第１実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態のエネルギ変換機構６−１によれば、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとでは異なる振動変位量で振動するので、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとからそれぞれ異なる振幅を有する往復運動を取り出すことができる。
また、本実施形態のエネルギ変換機構５−１を電子機器に搭載した場合には、一つのエネルギ変換機構５−１から取り出された複数の運動によって複数の部品を駆動させることができる。このため、電子機器の製造が容易になり、また部品点数を削減できることで電子機器の信頼性を高めることや、電子機器を省スペースに構成することなどができる。
【００５５】
なお、上述の第４実施形態で説明したディスプレーサ８４−１やその他リンクを用いることで、エネルギ変換機構５−１の外部に離間して配置された複数の部品のそれぞれに対して、一つのエネルギ変換機構５−１によって異なる運動を伝達することもできる。
【００５６】
また、本実施形態では振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとの振動変位量を異ならせる例を説明したが、これに限らず、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとのそれぞれの振動周波数を異ならせ、異なる振動周波数で振動する運動エネルギを個別に取り出すこともできる。
【００５７】
また、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとの外形形状は同形同大であってもよいし、直径や厚さが振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとの間で異なっていてもよい。また、振動体６６−１ａ及び振動体６６−１ｂは同一のものであってもよい。
【００５８】
（第７の実施形態）
以下では、本発明の第７の実施形態のエネルギ変換機構について説明する。
図１１は、本実施形態のエネルギ変換機構７−１を示す断面図である。
図１１に示すように、エネルギ変換機構７−１は、振動体６１−１に代えて設けられた振動体６７−１と、振動体６７−１の中央部に一端８７−１ａが固定されたディスプレーサ８７−１と、ディスプレーサ８７−１の他端８７−１ｂが回転自在に連結されたクランク９７−１と、クランク９７−１の回転軸９７−１ａに固定された回転体９７−２とを備えている点で第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と構成が異なっている。
【００５９】
ディスプレーサ８７−１は、第４実施形態で説明したディスプレーサ８４−１と同様の形状を有し、振動体６７−１にエポキシ系接着剤によって接着されている。
クランク９７−１は、図示しない支持部にクランク軸９７−１ａが回転自在に支持されている。
回転体９７−２は、エネルギ変換機構７−１に蓄積された熱を外部に放出するためのファンなどである。
【００６０】
本実施形態のエネルギ変換機構７−１の作用について説明する。
エネルギ変換機構７−１においても第１の実施形態で説明したエネルギ変換機構１−１と同様に発熱体２１−１から熱伝達部材３１−１に伝達された熱によって液体４１−１は沸騰する。すると、沸騰気泡４１−１ｂは振動体６７−１に衝突する。これにより、振動体６７−１は上に凸及び下に凸となるように振動し、ディスプレーサ８７−１は振動体６７−１の振動によって進退動作する。ディスプレーサ８７−１の他端８７−１ｂはクランク９７−１に連結されているため、ディスプレーサ８７−１の進退動作は回転軸９７−１ａ回りの回転動作に変換されてクランク９７−１が回転動作する。このとき、クランク９７−１に接続された回転体９７−２もクランク９７−１と一体に回転動作する。
【００６１】
発熱体２１−１によって発生してエネルギ変換機構７−１に伝達された熱は上述のように回転体９７−２の回転運動に変換されるが、熱の一部は液体４１−１に蓄積され、液体４１−１が気化した気体がケース５７−１の内部に充満している。回転体９７−２が回転動作することで、エネルギ変換機構７−１の周囲に空気の流れが生じ、エネルギ変換機構７−１においてケース５７−１に充満した上記気体は凝縮して液体４１−１に戻る。
【００６２】
このように、液体４１−１は気化と凝縮を繰り返すので、液体４１−１が循環することで、発熱体２１−１を連続的に冷却することができる。
【００６３】
本実施形態のエネルギ変換機構７−１によれば、発熱体２１−１を冷却することができるとともに、液体４１−１が気化した気体を回転体（ファン）９７−２によって強制冷却することができるので、ファンを回転動作させるための追加的な動力を用意する必要がない。
【００６４】
また、本実施形態のエネルギ変換機構７−１を備えた電子機器によれば、回転体（ファン）によって電子機器に実装された他の電子部品を冷却することができるので、電子部品を冷却するために要する電力などを削減することができる。
【００６５】
また、発熱体２１−１が発する熱によって回転体９７−２を動作させて電子機器の冷却を行うことができるので、電子機器における廃熱を電子機器の冷却に好適に使用することができ、電子機器を駆動させるエネルギの総量を削減することができる。
【実施例】
【００６６】
本発明のエネルギ変換機構及び電子機器の特性について、異なる構成を有する複数のエネルギ変換機構及び電子機器を比較し、下記の評価項目１ないし評価項目５について評価した。
【００６７】
（評価項目１）
評価項目１として、振動体の基本共振周波数を測定した。振動体の基本共振周波数は、レーザ変位計を用いて振動体の周波数と振幅特性とを測定することによって測定した。
【００６８】
（評価項目２）
評価項目２として、振動体の振動変位量を測定した。振動体の振動変位量は、レーザ変位計を用いて、振動体の中央部の振幅を計測することによって測定した。
【００６９】
（評価項目３）
評価項目３として、エネルギ変換機構によって熱エネルギを運動エネルギに変換するエネルギ変換効率を測定した。エネルギ変換効率は、評価項目１と評価項目２とから得られた基本共振周波数と振動変位量とのそれぞれと、振動体に取り付けられたディスプレーサの重量とに基づいて算出し、エネルギ変換効率が０．１％以上であれば○（良好）、エネルギ変換効率が０．１％未満であれば×（不良）としてエネルギ変換効率について二段階の評価を行った。
【００７０】
（評価項目４）
評価項目４として、エネルギ変換機構によって発熱体を冷却する冷却性能を測定した。冷却性能は、表面温度が一定温度Ｔ１で発熱している発熱体にエネルギ変換機構を取り付けて、エネルギ変換機構を取り付けた後に発熱体の表面温度が平衡状態となったときの温度Ｔ２を測定し、Ｔ１からＴ２を引いた温度差ΔＴが５０℃以上であれば○（良好）、温度差ΔＴが５０℃未満であれば×（不良）として冷却性能について二段階の評価を行った。
【００７１】
（評価項目５）
評価項目５として、エネルギ変換機構の信頼性を測定した。エネルギ変換機構の信頼性は、発熱体にエネルギ変換機構を取り付けた状態で発熱体の発熱状態を１００時間継続させ、発熱体にエネルギ変換機構を取り付けた直後における振動体の振動変位量と、１００時間経過後の振動体の振動変位量とをそれぞれ計測して１００時間における振動変位量の変化を測定した。信頼性の評価は、試験前の振動変位量と試験後の振動変位量との間の差が±１０％以内であれば○（良好）、試験前の振動変位量と試験後の振動変位量との間の差が±１０％を超えているものは×（不良）として二段階の評価とした。
以下では、上記評価項目に基づいて実施したエネルギ変換機構及び電子機器の実施例１ないし３６並びに比較例１ないし３について、図２７を参照して詳述する。図２７は、実施例１ないし３６、並びに比較例１ないし３における結果をまとめた表である。なお、図２７において「Ｎ．Ｔ．」と記載された部分は評価を行っていないことを示している。
【００７２】
（実施例１）
実施例１として、第１の実施形態のエネルギ変換機構１−１を下記の形状で構成した（図１及び図２参照）。
発熱体２１−１としては、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚み２ｍｍで、発熱量４０Ｗ相当のＬＳＩを基板に実装して使用した。
熱伝達部材３１−１としては、直径８０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミニウム製の板を使用した。
液体４１−１としては、沸点が５０℃に設定された市販のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
ケース５１−１としては、熱伝達部材３１−１を取り付ける側の開口の外径が８０ｍｍ、かつ振動体６１−１を取り付ける側の開口の外径が３０ｍｍで、高さ５０ｍｍの概略円筒形状を有し、板厚２ｍｍのアクリルで形成したケースを使用した。
振動体６１−１としては、直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン膜を使用した。
熱交換器７１−１としては、市販の空冷式ラジエータを使用し、熱交換器７１−１とケース５１−１とはシリコンチューブによって接続した。
【００７３】
また、振動体６１−１から運動エネルギを取り出すため、振動体６１−１の中央にディスプレーサ８４−１を取り付けた。本実施例では、ディスプレーサ８４−１の重量は５ｇで、ディスプレーサの形状は直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状である。
発熱体２１−１と熱伝達部材３１−１とはシリコン系グリスを用いて密着させた。また、ケース５１−１と熱伝達部材３１−１、振動体６１−１、デイスプレーサ８４−１はエポキシ接着材を用いて接合した。
【００７４】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２３Ｈｚであり、振動変位量の最大値（以下、「最大変位量」と称する。）は２．０ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
【００７５】
（実施例２）
実施例２として、振動体６１−１の厚みを実施例１の振動体と異ならせて設定したエネルギ変換機構１−１を作製した。本実施例では、振動体６１−１の厚みは０．５ｍｍである。
本実施例のエネルギ変換機構１−１においてその他の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００７６】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、３５Ｈｚであり、最大変位量は１．７ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００７７】
（実施例３）
実施例３として、振動体６１−１の厚みを実施例１及び実施例２の振動体と異ならせて設定したエネルギ変換機構１−１を作製した。本実施例では、振動体６１−１の厚みは０．０５ｍｍである。
本実施例のエネルギ変換機構１−１において振動体６１−１以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００７８】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、１９Ｈｚであり、最大変位量は３．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００７９】
実施例１ないし３の結果から、振動体の厚さが０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．５ｍｍの場合には熱エネルギを運動エネルギに変換できることが明らかになり、振動体は０．０５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の厚みを有していることが好ましいことがわかった。
また、振動体が薄いほうが振動体の基本共振周波数は低く振動変位量は大きくなり、振動体が厚いほうが振動体の基本共振周波数は高く振動変位量は小さくなる傾向があることがわかった。
【００８０】
（実施例４）
実施例４として、振動体６１−１を構成する材料を実施例１のエネルギ変換機構１−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、振動体６１−１の材質はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。振動体６１−１の形状は、上述の実施例１と同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍの円板状の薄膜とした。
本実施例のエネルギ変換機構１−１において振動体６１−１以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００８１】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２７Ｈｚであり、最大変位量は２．３ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００８２】
（実施例５）
実施例５として、振動体６１−１を構成する材料を実施例１、実施例４のエネルギ変換機構１−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、振動体６１−１の材質は天然ゴムである。振動体６１−１の形状は、上述の実施例１と同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍの円板状の薄膜とした。
本実施例のエネルギ変換機構１−１において振動体６１−１以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００８３】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．９ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００８４】
（実施例６）
実施例６として、振動体６１−１を構成する材料を実施例１、実施例４及び実施例５のエネルギ変換機構１−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、振動体６１−１の材質はポリエチレンである。振動体６１−１の形状は、上述の実施例１と同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍの円板状の薄膜とした。
本実施例のエネルギ変換機構１−１において振動体６１−１以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００８５】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２１Ｈｚであり、最大変位量は３．１ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００８６】
（実施例７）
実施例７として、振動体６１−１を構成する材料を実施例１、実施例４ないし実施例６のエネルギ変換機構１−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、振動体６１−１の材質はシリコーンゴムである。振動体６１−１の形状は、上述の実施例１と同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍの円板状の薄膜とした。
本実施例のエネルギ変換機構１−１において振動体６１−１以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【００８７】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、１８Ｈｚであり、最大変位量は３．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００８８】
実施例１、実施例４ないし実施例７の結果から、振動体６１−１の材質としては、ウレタン、ＰＥＴ、ポリエチレン、天然ゴム、シリコーンゴムのいずれを用いても熱エネルギを運動エネルギに好適に変換することができることがわかった。すなわち、振動体６１−１は樹脂部材であることが好ましい。また、振動体６１−１は弾性を有する弾性部材であれば材質は特に限定されないと考えられる。
【００８９】
（実施例８）
実施例８として、第２の実施形態のエネルギ変換機構２−１を下記の形状で構成した（図６及び図１２参照）。
発熱体２１−１としては、実施例１と同一のＬＳＩを基板に実装して使用した。
熱伝達部材３１−１としては、実施例１と同一のアルミニウム製の板を使用した。
液体４１−１としては、実施例１と同一のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
ケース５１−１としては、実施例１と同一形状を有するケースを使用した。
振動体６２−１としては、直径３０ｍｍで、厚みは略０．１ｍｍに形成した。より詳しくは、図１２に示すように、圧電体６２−１ａとしては厚さ０．１ｍｍのポリフッ化ビニレン（ＰＶＤＦ）を使用し、圧電体６２−１ａの上下面には電極板６２−１ｂとして厚さ５μｍの銀電極を成膜した。また、電極板６２−１ｂには電気端子を接続して電気エネルギを取り出した。
【００９０】
また、振動体６２−１から運動エネルギを取り出すため、圧電体６２−１ａの中央にディスプレーサ８４−１を取り付けた。本実施例では、ディスプレーサ８４−１としては、実施例１と同一の、重さ５ｇ、直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱形状のディスプレーサを使用した。
【００９１】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２２Ｈｚであり、最大変位量は２．７ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
さらに、振動体６２−１から取り出された電気エネルギは、その電圧が２ｍＶであった。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
さらに本実施例のエネルギ変換機構２−１では熱エネルギから電気エネルギへ変換して電気エネルギを外部に取り出すことができることがわかった。
【００９２】
（実施例９）
実施例９として、第３の実施形態のエネルギ変換機構３−１を下記の形状で構成した（図７参照）。
発熱体２１−１としては、実施例１と同一のＬＳＩを基板に実装して使用した。
熱伝達部材３１−１としては、実施例１と同一のアルミニウム製の板を使用した。
液体４１−１としては、実施例１と同一のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
ケース５３−１としては、実施例１と同一の材料で構成され、振動拡大機構６３−１ｂを取り付けるために実施例１のケースから壁部の一部が切り取られた形状を有するケースを使用した。
振動体ユニット６３−１としては、振動体６３−１ａは上述の実施例１の振動体６１−１同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン膜を使用し、振動拡大機構６３−１ｂは外径３０ｍｍ、内径２９ｍｍ、高さ５ｍｍに形成されたウレタン製のリングを高さ方向に３枚重ねて構成した。
【００９３】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２０Ｈｚであり、最大変位量は３．９ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【００９４】
また、振動拡大機構６３−１ｂが設けられていることで、本実施例における振動変位量（３．９ｍｍ）は、実施例１における振動変位量（２．０ｍｍ）よりも増加した。このように、振動拡大機構を振動体とケースとの間に介在させることで、熱エネルギから運動エネルギへのエネルギ変換効率を高めることができることがわかった。
【００９５】
（実施例１０）
実施例１０として、振動拡大機構の形状を実施例９の振動拡大機構と異ならせて設定したエネルギ変換機構３−１を作製した。本実施例では、図１３に示すように振動拡大機構６３−１ｂに代えて振動拡大機構６３−２ｂを有している。振動拡大機構６３−２ｂは、外径３０ｍｍ、内径２９ｍｍ、高さ５ｍｍに形成されたウレタン製のリングを高さ方向に２枚重ねて構成した。
本実施例のエネルギ変換機構３−１においてその他の構成は実施例９と同一の構成にした。
【００９６】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２１Ｈｚであり、最大変位量は３．６ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例９に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができ、振動拡大機構を有することで振動体の振動変位量を増加させることができることがわかった。
【００９７】
（実施例１１）
実施例１１として、振動拡大機構６３−１ｂの材質を実施例９の振動拡大機構と異ならせて設定したエネルギ変換機構３−１を作製した。本実施例では、振動拡大機構６３−１ｂの材質は、シリコーンゴムである。また、振動拡大機構６３−１ｂの形状は実施例９と同一である。
本実施例のエネルギ変換機構３−１においてその他の構成は実施例９と同一の構成にした。
【００９８】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、１９Ｈｚであり、最大変位量は３．４ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例９に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができ、振動拡大機構を有することで振動体の振動変位量を増加させることができることがわかった。
【００９９】
（実施例１２）
実施例１２として、第４の実施形態のエネルギ変換機構４−１を下記の形状で構成した（図８参照）。
発熱体２１−１としては、実施例１と同一のＬＳＩを基板に実装して使用した。
熱伝達部材３１−１としては、実施例１と同一のアルミニウム製の板を使用した。
液体４１−１としては、実施例１と同一のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
ケース５１−１としては、実施例１と同一形状を有するケースを使用した。
振動体６４−１としては、実施例１と同様に直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍに形成されたウレタン製の膜を使用し、ディスプレーサ８４−１を接着する部分を、膜において液体４１−１に接する側と反対側の面上の中央部に設定した。
ディスプレーサ８４−１としては、直径３ｍｍ、高さ５ｃｍのＳＵＳ３０４製の円柱部材を使用し、一端を振動体６４−１にエポキシ系接着剤を用いて接着した。
【０１００】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．４ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１０１】
（実施例１３）
実施例１３として、ディスプレーサ８４−１の形状を実施例１２のエネルギ変換機構４−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、ディスプレーサ８４−１の形状は、直径５ｍｍ、高さ５ｃｍである。ディスプレーサ８４−１の材質は実施例１２と同一のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）である。
本実施例のエネルギ変換機構４−１においてディスプレーサ８４−１以外の構成は実施例１２と同一の構成にした。
【０１０２】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．４ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１０３】
また、ディスプレーサ８４−１の直径（５ｍｍ）が実施例１２におけるディスプレーサの直径（３ｍｍ）よりも太く、ディスプレーサの重量が重くなっているにも拘らず、本実施例における振動体の最大変位量及び振動体の基本共振周波数は実施例１２と同等であった。
【０１０４】
（実施例１４）
実施例１４として、第５の実施形態のエネルギ変換機構５−１を下記の形状で構成した。図１４は、本実施例のエネルギ変換機構の構成を示す図で、（Ａ）は本実施例のエネルギ変換機構５−１の断面図、（Ｂ）は本実施例のエネルギ変換機構５−１における熱伝達部材３１−１を示す平面図である。
発熱体２５−１ａ、２５−１ｂとしては、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み２ｍｍで、圧熱量２０Ｗ相当のＬＳＩをそれぞれ使用した。
熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂとしては、直径４０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミニウム板を２枚使用した。これらの熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂは、直径φ８０ｍｍ、厚み２ｍｍのアクリル板（断熱部材３５−２）に埋め込んで一体化させて使用した（図１４（Ｂ）参照）。
本実施例のエネルギ変換機構５−１において発熱体及び熱伝達部材以外の構成は実施例１と同一の構成とした。
【０１０５】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２０Ｈｚであり、最大変位量は２．６ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。また、複数の異なる発熱体を好適に冷却できることがわかった。
【０１０６】
（実施例１５）
実施例１５として、発熱体及び熱伝達部材の構成を実施例１４のエネルギ変換機構５−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図１５は、本実施例のエネルギ変換機構５−１を示す図で、（Ａ）は本実施例のエネルギ変換機構の断面図、（Ｂ）は本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材の平面図である。
本実施例では、発熱体と熱伝達部材との組を３組備えている。具体的には、発熱体２５−１ａ及び発熱体２５−１ｂに加えて発熱体２５−１ｃを有している。発熱体２５−１ａ、２５−１ｂ、２５−１ｃとしては、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍ、厚み２ｍｍで発熱量１３Ｗ相当のＬＳＩを３つ使用した。また、熱伝達部材３５−１ａ、３５−１ｂ、３５−１ｃとしては、直径２０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミニウム板を３枚使用した。これらの熱伝達部材３５−１ａないし３５−１ｃは、直径φ８０ｍｍ、厚み２ｍｍのアクリル板（断熱部材３５−２）に埋め込んで一体化させて使用した。
本実施例のエネルギ変換機構５−１において発熱体及び熱伝達部材以外の構成は実施例１と同一の構成にした。
【０１０７】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２０Ｈｚであり、最大変位量は２．５ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。また、複数の異なる発熱体を好適に冷却できることがわかった。
【０１０８】
（実施例１６）
実施例１６として、第６の実施形態のエネルギ変換機構６−１を下記の形状で構成した。図１６は本実施例のエネルギ変換機構を示す図で、（Ａ）は本実施例のエネルギ変換機構を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線における断面図である。
発熱体２１−１としては、実施例１と同一のＬＳＩを使用した。
熱伝達部材３１−１としては、実施例１と同一形状のアルミニウム板を使用した。
ケース５６−１としては、実施例１と同様に厚さ２ｍｍのアクリルで形成された概略円筒形状のケースを使用した。また、ケース５６−１は振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとを液体４１−１内で離間した位置に支持する二つの凹部を有し、それぞれの凹部の底部には、外径が３０ｍｍで内径が２６ｍｍの開口が形成されている（図１６参照）。
振動体６６−１ａ、６６−１ｂとしては、実施例１と同様に構成された直径３０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン製の膜を２枚使用し、上記開口のそれぞれにエポキシ系接着剤を用いて固定した。
【０１０９】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとのそれぞれの基本共振周波数は２０Ｈｚであり、振動体６６−１ａと振動体６６−１ｂとのそれぞれの最大変位量は１．９ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１１０】
（実施例１７）
実施例１７として、振動体の個数を実施例１６のエネルギ変換機構６−１と異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図１７は、本実施例のエネルギ変換機構を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。
図１６（Ａ）に示すように、本実施例では、振動体６６−１ａ、６６−１ｂ、６６−１ｃとして３つの振動体を有している。振動体６６−１ａ、６６−１ｂ、６６−１ｃのそれぞれは、実施例１の振動体６１−１と同一形状のウレタン製の膜である。
また、ケース５６−１に代えて、振動体６６−１ａ、６６−１ｂ、６６−１ｃを支持するための３つの凹部を有するケース５１７−１を有している。
本実施例のエネルギ変換機構６−１において振動体の数量及びケース５１７−１の外径形状の構成は実施例１と同一の構成にした。
【０１１１】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、振動体６６−１ａ、振動体６６−１ｂ及び振動体６６−１ｃのそれぞれの基本共振周波数は２２Ｈｚであり、振動体６６−１ａ、振動体６６−１ｂ及び振動体６６−１ｃのそれぞれの最大変位量は１．７ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１１２】
（実施例１８）
実施例１８として、実施例１のエネルギ変換機構１−１に実施例１と異なる発熱体を取り付けて構成したエネルギ変換機構を作製した。
発熱体２１−１としては、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み２ｍｍで発熱量４０Ｗ相当のＬＳＩを使用した。
発熱体２１−１以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１１３】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２１Ｈｚであり、最大変位量は２．０ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１１４】
（実施例１９）
実施例１９として、実施例１のエネルギ変換機構１−１に実施例１と異なる発熱体を取り付けて構成したエネルギ変換機構を作製した。
発熱体２１−１としては、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚み２ｍｍで発熱量４０Ｗ相当のＬＳＩを使用した。
発熱体２１−１以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１１５】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、１９Ｈｚであり、最大変位量は３．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１１６】
実施例１、１８及び１９の結果から、同じ発熱量の発熱体であってもその外径形状の違いによって基本共振周波数及び振動変位量に違いがあることがわかった。これは、熱伝達部材３１−１と発熱体とが接触する面積の差によるものと考えられる。また、発熱体の外径形状（縦寸法及び横寸法）が大きいほど沸騰気泡４１−１ｂの発生が活性化されると考えられる。
【０１１７】
（実施例２０）
実施例２０として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図１８は、本実施例のエネルギ変換機構を示す図で、（Ａ）は本実施例のエネルギ変換機構を示す断面図、（Ｂ）は本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材を示す平面図である。
熱伝達部材３１−１としては、液体４１−１に接触する側の表面に、互いに平行に延びる溝３２０−１を０．５ｍｍおきに形成した。溝３２０−１が形成された領域の大きさは、熱伝達部材３１−１の板厚方向で発熱体２１−１と重畳する大きさであり、本実施例において溝３２０−１が形成された領域の大きさは縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの四角形状である。
熱伝達部材３１−１の形状以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１１８】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．８ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
さらに、熱伝達部材３１−１に対して上述のように０．５ｍｍおきに溝３２０−１を形成することで実施例１における最大変位量（２．０ｍｍ）よりも本実施例における最大変位量は増加した。これは、熱伝達部材の表面形状を加工することで、液体４１−１の核沸騰が促進されたためであると考えられる。
【０１１９】
（実施例２１）
実施例２１として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２０は本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材３１−１を示す平面図である。本実施例では、実施例２０において熱伝達部材３１−１に形成された溝３２０−１と異なるパターンの溝３２１−１を形成した。具体的には、溝３２１−１は、熱伝達部材３１−１における液体４１−１に接触する側の表面に、０．２ｍｍおきに、互いに平行に延びるように形成されている。溝３２１−１が形成された領域の大きさは、実施例２０と同様に縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの四角形状である。
熱伝達部材３１−１の形状以外の構成は実施例１及び２０の構成と同一である。
【０１２０】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．８ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
また、基本共振周波数と最大変位量とのそれぞれは実施例２０と同一であるという結果が得られた。
【０１２１】
（実施例２２）
実施例２２として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２１は本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材３１−１を示す平面図である。本実施例では、実施例２０及び実施例２１において熱伝達部材３１−１に形成された溝３２０−１、３２１−１と異なるパターンの溝３２２−１を形成した。具体的には、溝３２２−１は、熱伝達部材３１−１における液体４１−１に接触する側の表面に、１．０ｍｍおきに、互いに平行に延びるように形成されている。溝３２２−１が形成された領域の大きさは、実施例２０、２１と同様に縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの四角形状である。
熱伝達部材３１−１の形状以外の構成は実施例１及び２０の構成と同一である。
【０１２２】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２３Ｈｚであり、最大変位量は２．６ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
。
【０１２３】
（実施例２３）
実施例２３として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２２は、本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材３１−１をしめす平面図である。本実施例では、実施例２０において熱伝達部材３１−１に形成された溝と異なるパターンを形成した。具体的には、熱伝達部材３１−１としては、液体４１−１に接触する側の表面に、０．１ｍｍ間隔の凹凸形状３２３−１を形成した。凹凸形状３２３−１が形成された領域の大きさは、実施例２０と同様に縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの四角形状である。
熱伝達部材３１−１の形状以外の構成は実施例１及び２０の構成と同一である。
【０１２４】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２３Ｈｚであり、最大変位量は３．４ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
。
また、互いに平行に延びる溝が形成された実施例２１及び２２における最大変位量よりも本実施例における最大変位量は増加した。これは、熱伝達部材３１−１において液体４１−１に接する側の面に凹凸形状３２３−１を形成することで、溝が形成された場合よりも液体と接触可能な表面積が増加して、熱を液体４１−１に伝達する効率が向上したためであると考えられる。
【０１２５】
（実施例２４）
実施例２４として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２３は、本実施例のエネルギ変換機構における熱伝達部材３１−１を示す平面図である。本実施例では、実施例２３において熱伝達部材３１−１に形成された凹凸形状３２３−１と異なるパターンの凹凸形状３２４−１を形成した。具体的には、熱伝達部材３１−１としては、液体４１−１に接触する側の表面に、０．０１ｍｍ間隔の凹凸形状を形成した。凹凸形状３２４−１が形成された領域の大きさは、実施例２０と同様に縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの四角形状である。
熱伝達部材３１−１の形状以外の構成は実施例１及び２０の構成と同一である。
【０１２６】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２２Ｈｚであり、最大変位量は３．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
。
【０１２７】
実施例２０ないし実施例２４の結果から、振動体６１−１の最大変位量は、熱伝達部材３１−１おいて液体４１−１に接触する面に溝あるいは凹凸形状を形成することで増加することがわかった。また、実施例２０ないし２２の結果によれば、より大きな運動エネルギを得るという観点では溝の間隔は１ｍｍ以下であることが好ましく、溝の間隔が０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、溝の間隔が０．１ｍｍであることがさらに好ましい。また、実施例２３及び実施例２４の結果によれば、凹凸形状の間隔は、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１２８】
（実施例２５）
実施例２５として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の材質を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、熱伝達部材３１−１の材質は銅である。また、熱伝達部材３１−１の形状は実施例１の構成と同一である。
熱伝達部材３１−１の材質以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１２９】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は３．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３０】
（実施例２６）
実施例２６として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の熱伝達部材３１−１の材質を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、熱伝達部材３１−１の材質はＳＵＳ３０４ステンレス鋼である。また、熱伝達部材３１−１の形状は実施例１の構成と同一である。
熱伝達部材３１−１の材質以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１３１】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２１Ｈｚであり、最大変位量は２．２ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３２】
実施例１、２５及び２６の結果から、エネルギ変換機構において熱伝達部材３１−１は金属材料によって形成されていることが好ましく、銅によって形成されていることがより好ましい。
【０１３３】
（実施例２７）
実施例２７として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の液体４１−１の種類を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、液体４１−１としては、沸点が６０℃のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
液体４１−１の種類以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１３４】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２７Ｈｚであり、最大変位量は２．３ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３５】
（実施例２８）
実施例２８として、実施例１のエネルギ変換機構１−１の液体４１−１の種類を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、液体４１−１としては、エステル系潤滑材を潤滑剤として含有し沸点が７０℃であるハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
液体４１−１の種類以外の構成は実施例１の構成と同一である。
【０１３６】
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２４Ｈｚであり、最大変位量は２．０ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３７】
（実施例２９）
実施例２９として、実施例１のエネルギ変換機構１−１に対して振動体及びケースの形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２４は本実施例のエネルギ変換機構１−１を示す断面図である。本実施例では、ケース５１−１は、振動体６１−１を支持するための凹部をひとつ有し、図２４に示すように凹部の底部の外径φ１は６０ｍｍであり内径５６ｍｍの開口を有している。
振動体６１−１としては、直径６０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン製の膜を使用した。
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、１９Ｈｚであり、最大変位量は４．１ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３８】
（実施例３０）
実施例３０として、実施例１及び実施例２９のエネルギ変換機構１−１に対して振動体及びケースの形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、ケース５１−１は、実施例１、２９と同様に凹部をひとつ有するが、凹部の底部の外径は５０ｍｍであり、内径４６ｍｍの開口を有している。
振動体６１−１としては、直径５０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン製の膜を使用した。
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２０Ｈｚであり、最大変位量は４．０ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１３９】
（実施例３１）
実施例３１として、実施例１、実施例２９及び実施例３０のエネルギ変換機構１−１に対して振動体及びケースの形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。本実施例では、ケース５１−１は、実施例１、２９及び３０と同様に凹部をひとつ有するが、凹部の底部の外径は４０ｍｍであり、内径３６ｍｍの開口を有している。
振動体６１−１としては、直径４０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン製の膜を使用した。
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２２Ｈｚであり、最大変位量は３．７ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１４０】
（実施例３２）
実施例３２として、実施例１、実施例２９ないし実施例３１のエネルギ変換機構１−１に対して振動体及びケースの形状を異ならせて構成したエネルギ変換機構を作製した。図２５は本実施例のエネルギ変換機構１−１を示す断面図である。本実施例では、ケース５１−１は、実施例１、及び実施例２９ないし３１と同様に凹部をひとつ有するが、図２５に示すように凹部の底部の外径φ２は１５ｍｍであり、内径１１ｍｍの開口を有している。
振動体６１−１としては、直径１５ｍｍ、厚み０．１ｍｍのウレタン製の膜を使用した。
上記構成のエネルギ変換機構では、図２７に示すように、基本共振周波数は、２２Ｈｚであり、最大変位量は３．１ｍｍであった。さらに、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１４１】
（実施例３３）
実施例３３として、第７の実施形態のエネルギ変換機構７−１を下記の形状で構成した（図１１参照）。
発熱体２１−１としては、実施例１と同一のＬＳＩを使用した。
熱伝達部材３１−１としては、実施例１と同形同大のアルミニウム板を使用した。
液体４１−１としては、実施例１と同一のハイドロフルオロエーテル系冷媒を使用した。
ケース５１−１としては、実施例１と同形同大のアクリル製のケースを使用した。
振動体６７−１としては、実施例１２の振動体６４−１と同一の振動体を使用した。
ディスプレーサ８７−１としては、実施例１２のディスプレーサ８４−１と同一ディスプレーサを使用した。
クランク９７−１としては、棒材を曲げ加工することによりクランク形状を形成したものを使用した。
回転体９７−２としては、樹脂製のプロペラ構造を有するファンをクランク９７−１の回転軸９７−１ａに接着固定して使用した。
【０１４２】
上記構成のエネルギ変換機構では、発熱体２１−１の発熱を開始した後にディスプレーサ８７−１が進退駆動し、クランク９７−１が回転して回転体９７−２が回転した。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
【０１４３】
（実施例３４）
実施例３４として、実施例３３のエネルギ変換機構に熱交換器７１−１をさらに備えたエネルギ変換機構を構成した。図２６は、本実施例のエネルギ変換機構を示す部分断面図である。本実施例では、熱交換器７１−１は第１の実施形態で説明したのと同様にケース５１−１の内部に連通する流路を有している。
また、回転体９７−２としては、熱交換器７１−１の熱交換フィン７１−１ａに向かって空気を吹きつけ可能なブロアファンを使用した。
熱交換器７１−１を備えることと回転体９７−２の構成以外は実施例３３のエネルギ変換機構の構成と同一である。
【０１４４】
上記構成のエネルギ変換機構では、発熱体２１−１の発熱を開始した後にディスプレーサ８７−１が進退駆動し、クランク９７−１が回転して回転体９７−２が回転して熱交換器７１−１の熱交換フィンに空気が吹き付けられた。
このように、本実施例のエネルギ変換機構も実施例１に示したエネルギ変換機構と同様に熱エネルギから運動エネルギへエネルギを変換することができることがわかった。
さらに、液体４１−１は気化と凝縮とを繰り返し、発熱部品への持続的な冷却効果が認められた。また、本実施例のエネルギ変換機構では、従来のように回転体９７−２をモータなどの別の動力で回転させるのに比べて消費エネルギを２Ｗ削減することができた。すなわち、本実施例のエネルギ変換機構を例えば電子機器に搭載した場合には、電子機器が消費する総エネルギーを低減することができることがわかった。
【０１４５】
（実施例３５）
実施例３５として、実施例１のエネルギ変換機構１−１を搭載した電子機器であるラップトップ型パーソナルコンピュータ（不図示）を作製した。
上記構成の電子機器では、図２７に示すように、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、実施例１のエネルギ変換機構をラップトップ型パーソナルコンピュータに備えることで、放熱経路の自由度が低いラップトップ型パーソナルコンピュータにおいても好適に放熱を行うことができることがわかった。
【０１４６】
（実施例３６）
実施例３６として、実施例１の機構を搭載した電子機器であるサーバ（不図示）を作製した。
上記構成の電子機器では、図２７に示すように、エネルギ変換効率、冷却性能及び信頼性のいずれにおいても良好であるとの結果が得られた。
このように、実施例１のエネルギ変換機構をサーバに備えることで、発熱量の多いサーバにおいても好適に放熱を行うことができることがわかった。また、高密度に構成された例えばラックマウント型のブレードサーバなどにおいても好適に放熱することができると考えられる。
【０１４７】
以下では、本発明のエネルギ変換機構を用いない場合を、比較例１ないし比較例３として説明する。
【０１４８】
（比較例１）
比較例１として、強制空冷方式の機構を作成した。本比較例では、発熱体２１−１に対して外気（５０℃）を吹きつけるブロワファンを使用し、外気の吹きつけ流量は１ｍ／Ｓとした。
本比較例では、発熱体２１−１の冷却は不十分であり、発熱体であるＬＳＩの動作に悪影響が生じた。
【０１４９】
（比較例２）
比較例２として、水冷方式で示される機構を作成した。本比較例で、水冷方式としては、半導体デバイス等を冷却するための水冷ヘッドを備える周知の水冷装置を採用し、発熱体２１−１に水冷ヘッドを取り付けて使用した。
本比較例では、発熱体２１−１の冷却は不十分であり、発熱体であるＬＳＩの動作に悪影響が生じた。
【０１５０】
（比較例３）
比較例３として、比較例１の自然空冷方式で実施例３５の電子機器であるラップトップコンピュータを駆動させた。
本比較例では、ラップトップコンピュータの起動後まもなくラップトップコンピュータの誤動作を生じた。
【０１５１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照し、実施例を交えて詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば上述の第１の実施形態ないし第７の実施形態、実施例１ないし実施例３６に説明したエネルギ変換機構はいずれも沸騰冷却器として発熱体の冷却に使用することができる。
また、上述の実施形態及び実施例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１−１、２−１、３−１、４−１、５−１、６−１、７−１  エネルギ変換機構
２１−１、２５−１ａ、２５−１ｂ  発熱体
３１−１、３５−１ａ、３５−１ｂ  熱伝達部材
４１−１  液体
５１−１、５３−１、５４−１、５７−１  ケース
６１−１、６２−１、６４−１、６６−１ａ  振動体
７１−１  熱交換器
８４−１、８７−１  デイスプレーサ
９７−２  回転体
【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６】
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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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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