(57)【要約】【課題】温度制御機能を備え、電子機器内部の電子素子の温度変化に基づき、エアポンプの動作を制御して放熱効果を高め、騒音を抑えるとともに、電子素子の性能を安定させ、使用寿命を延長できる、空冷放熱装置の提供。【解決手段】本発明の空冷放熱装置は電子素子の放熱に用いられ、積載基板と、エアポンプと、放熱器を含み、そのうち、積載基板が上表面と、下表面と、気体導入側開口部と、熱伝導板を含み、前記熱伝導板が前記上表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応し、前記電子素子が前記熱伝導板上に設置され、前記エアポンプが前記積載基板の下表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応してこれを封鎖し、前記放熱器が前記電子素子上に設置され、前記エアポンプを駆動して気流を気体導入側開口部に導入し、熱伝導板と熱交換させる。【選択図】図２Ｂ
2018085512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子の放熱に用いる空冷放熱装置であって、前記空冷放熱装置が、積載基板と、エアポンプと、放熱器を含み、
前記積載基板が、上表面と、下表面と、気体導入側開口部と、熱伝導板を含み、そのうち、前記熱伝導板が前記該上表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応し、前記電子素子が前記熱伝導板上に設置され、
前記エアポンプが前記積載基板の前記下表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応してこれを封鎖し、
前記放熱器が前記電子素子上に設置され、
そのうち、前記エアポンプを駆動して気流を前記気体導入側開口部に導入し、前記熱伝導板と熱交換させることを特徴とする、空冷放熱装置。
【請求項２】
前記積載基板の前記気体導入側開口部が、前記上表面と前記下表面に貫通されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導板と前記積載基板の間に、気体を流通させるために用いる間隙を備えることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項４】
前記熱伝導板が前記電子素子の一表面に貼付され、かつ前記放熱器が前記電子素子の別の一表面に貼付されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項５】
前記積載基板がさらに少なくとも１つの回流溝を含み、前記回流溝が前記上表面と前記下表面に貫通され、かつ前記熱伝導板の周縁の隣に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項６】
前記エアポンプが圧電駆動エアポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項７】
前記圧電駆動エアポンプが、気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、を含み、
前記気体導入板が、少なくとも１つの気体導入孔と、少なくとも１つの合流孔と、合流チャンバを構成する中心凹部とを備え、そのうち、前記少なくとも１つの気体導入孔が気流の導入に用いられ、前記合流孔が前記気体導入孔に対応し、かつ前記気体導入孔の気流をガイドして前記中心凹部で構成される前記合流チャンバに集合させ、
前記共振片が、前記合流チャンバに対応する中空孔を備え、かつ前記中空孔の周囲が可動部であり、
前記圧電アクチュエータが、前記共振片に対応して設置され、
そのうち、前記共振片と前記圧電アクチュエータの間に間隙が設けられてチャンバを形成し、それにより前記圧電アクチュエータが駆動されると、気流が前記気体導入板の前記少なくとも１つの気体導入孔から導入され、前記少なくとも１つの合流孔を介して前記中心凹部に集められた後、前記共振片の前記中空孔を経由して前記チャンバ内に進入し、前記圧電アクチュエータと前記共振片の可動部により共振を発生して気流が輸送されることを特徴とする、請求項６に記載の空冷放熱装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータが、浮動板と、外枠と、少なくとも１つのフレームと、圧電片と、を含み、
前記浮動板が第１表面と第２表面を備え、かつ湾曲振動可能であり、
前記外枠が前記浮動板の外側を囲んで設置され、
前記少なくとも１つのフレームが前記浮動板と前記外枠の間に連接され、弾性的支持を提供し、
前記圧電片が辺の長さを備え、前記辺の長さが前記浮動板の辺の長さに等しい、またはそれより小さく、かつ、前記圧電片が前記浮動板の第１表面上に貼付され、電圧を印加して前記浮動板を駆動し、湾曲振動させるために用いられることを特徴とする、請求項７に記載の空冷放熱装置。
【請求項９】
前記浮動板が正方形の浮動板であり、かつ凸部を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の空冷放熱装置。
【請求項１０】
前記圧電駆動エアポンプが、導電片と、第１絶縁片と、第２絶縁片を含み、そのうち、前記気体導入板と、前記共振片と、前記圧電アクチュエータと、前記第１絶縁片と、前記導電片と、前記第２絶縁片が順に重ねて設置されることを特徴とする、請求項７に記載の空冷放熱装置。
【請求項１１】
さらに制御システムを含み、前記制御システムが、制御ユニットと、温度センサーと、を含み、
前記制御ユニットが前記エアポンプに電気的に接続され、前記エアポンプの動作を制御し、
前記温度センサーが前記制御ユニットに電気的に接続され、かつ前記電子素子の隣に設置され、前記電子素子の温度を検出して前記制御ユニットに検出信号を出力し、
そのうち、前記制御ユニットが前記検出信号を受信し、前記電子素子の前記温度が温度閾値より大きいと判断すると、前記制御ユニットが前記エアポンプを作動させ、気流の流動を駆動し、前記制御ユニットが前記検出信号を受信し、前記電子素子の前記温度が温度閾値より低いと判断すると、前記制御ユニットが前記エアポンプの動作を停止させることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【請求項１２】
前記放熱器がベース部と複数の放熱片を含み、そのうち、前記ベース部が前記電子素子に貼付され、かつ前記複数の放熱片が前記ベース部に連接されたことを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空冷放熱装置に関し、特に、エアポンプで気流を駆動して放熱を行う、空冷放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴い、モバイルコンピューターやタブレット、産業用コンピューター、モバイル通信デバイス、ビデオ再生装置など各種電子機器はすでに軽量薄型化、モバイル化、高性能化のトレンドに向けて発展しており、これら電子機器はその内部空間が限られているため、各種の高集積度または高仕事率の電子素子を配置する必要がある。電子機器の演算速度をより速く、機能をより強大にすると、電子機器内部の電子素子の動作時により多くの熱エネルギーが発生し、高温になる。このほか、これらの電子機器はほとんどが軽量薄型でコンパクトな外観であり、別途放熱冷却に用いる内部空間はないため、電子機器内の電子素子は熱エネルギー、高温の影響を受けやすく、干渉や破損等の問題が引き起こされる。
【０００３】
一般に、電子機器内部の放熱方式は、能動式放熱と受動式放熱に分けることができる。能動式放熱は通常軸流ファンまたは遠心ファンを採用し、電子機器内部に設置して、軸流ファンまたは遠心ファンにより気流を駆動し、電子機器内部の電子素子が発生する熱エネルギーを転移させ、放熱を実現する。しかしながら、軸流ファン及び遠心ファンは運転時に比較的騒音が大きく、かつその体積が比較的大きいため薄型化と小型化が難しい。さらに、軸流ファンと遠心ファンの使用寿命は比較的短いため、従来の軸流ファンと遠心ファンは軽量薄型及びモバイル向けの電子機器内での放熱に適していない。
【０００４】
さらに、多くの電子素子が、例えば表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ  ＭｏｕｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＭＴ）、セレクティブソルダリング（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）等の技術を利用してプリント配線板（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ，  ＰＣＢ）上に半田付けされるが、前述の半田付け方式で半田付けされた電子素子は、長期間高い熱エネルギー、高温の環境下に置かれると、電子素子がプリント配線板から離脱してしまいやすく、またほとんどの電子素子が高温に耐性がないため、電子素子が長期間高い熱エネルギー、高温の環境下に置かれた場合、電子素子の性能安定性が低下し、寿命が短くなりやすい。
【０００５】
図１に従来の放熱機構の構造を示す。図１に示すように、従来の放熱機構は、受動式放熱機構であり、熱伝導板１２を含み、前記熱伝導板１２が、熱伝導ペースト１３を介して、放熱される電子素子１１と相互に貼合され、熱伝導ペースト１３及び熱伝導板１２によって形成される熱伝導経路を通じ、電子素子１１に熱伝導を利用させ、自然対流方式で放熱を達成する。しかしながら、前述の放熱機構の放熱効率は優れず、応用の需要を満たすことができない。
【０００６】
これに鑑み、現有の技術が直面している問題を解決できる空冷放熱装置を発展させる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、各種電子機器に応用でき、電子機器内部の電子素子に対して放熱を行い、放熱効果を高め、騒音を抑えるとともに、電子機器内部の電子素子の性能を安定させ、使用寿命を延長することができる、空冷放熱装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、温度制御機能を備え、電子機器内部の電子素子の温度変化に基づき、エアポンプの動作を制御して放熱効果を高め、空冷放熱装置の使用寿命を延長することができる、空冷放熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達するため、本発明のより広義の実施態様により提供される空冷放熱装置は、電子素子の放熱に用いられ、前記空冷放熱装置が、積載基板と、エアポンプと、放熱器を含み、前記積載基板が、上表面と、下表面と、気体導入側開口部と、熱伝導板を含み、そのうち、前記熱伝導板が前記上表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応し、前記電子素子が前記熱伝導板上に設置され、前記エアポンプが前記積載基板の下表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応してこれを封鎖し、前記放熱器が前記電子素子上に設置され、そのうち、前記エアポンプを駆動して、気流を前記気体導入側開口部に導入し、熱伝導板と熱交換させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の放熱機構の構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施例１の空冷放熱装置の立体外観図である。
【図２Ｂ】図２Ａの空冷放熱装置のＡＡ線での断面図である。
【図３Ａ】本発明の最良の実施例のエアポンプの異なる角度からの立体分解図である。
【図３Ｂ】本発明の最良の実施例のエアポンプの異なる角度からの立体分解図である。
【図４】図３Ａと図３Ｂに示す圧電アクチュエータの断面図である。
【図５】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの断面図である。
【図６Ａ】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの作動の流れを示す断面図である。
【図６Ｂ】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの作動の流れを示す断面図である。
【図６Ｃ】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの作動の流れを示す断面図である。
【図６Ｄ】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの作動の流れを示す断面図である。
【図６Ｅ】図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの作動の流れを示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２の空冷放熱装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例について、以下で詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、かつ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
【実施例１】
【００１２】
図２Ａに本発明の実施例１の空冷放熱装置の立体外観図、図２Ｂに図２Ａの空冷放熱装置のＡＡ線での断面図をそれぞれ示す。図２Ａと図２Ｂに示すように、本発明の空冷放熱装置２は、例えばモバイルコンピューターやタブレット、産業用コンピューター、モバイル通信デバイス、ビデオ再生装置など（但しこれらに限らない）に応用することができ、電子機器内の放熱が必要な電子素子３に対して放熱を行う。本発明の空冷放熱装置２は、積載基板２０と、エアポンプ２２と、放熱器２６を含み、そのうち、積載基板２０は、上表面２０ａと、下表面２０ｂと、気体導入側開口部２３と、熱伝導板２５を含む。前記積載基板２０はプリント配線板とすることができるが、これに限らず、前記電子素子３と前記エアポンプ２２を積載して設置するために用いられる。前記積載基板２０の気体導入側開口部２３は、前記上表面２０ａと前記下表面２０ｂに貫通される。前記エアポンプ２２は、前記積載基板２０の下表面２０ｂ上に設置され、かつ前記気体導入側開口部２３に組み付けて位置決めされ、前記気体導入側開口部２３を封鎖する。前記熱伝導板２５は前記積載基板２０の上表面２０ａ上に設置され、かつ前記気体導入側開口部２３上に組み付けて位置決めされ、前記熱伝導板２５と前記積載基板２０間に間隙Ｇが形成され、気体の流通に用いられる。前記電子素子３は前記熱伝導板２５上に設置され、かつ前記電子素子３の一表面が前記熱伝導板２５に貼付され、前記熱伝導板２５の熱伝導経路を通じて放熱が行われる。前記放熱器２６は前記電子素子３上に設置され、かつ前記電子素子３の別の一表面に貼付される。そのうち、前記エアポンプ２２を駆動して気流を気体導入側開口部２３に導入し、前記熱伝導板２５と熱交換させることで、電子素子３の放熱を実現する。
【００１３】
本実施例において、前記放熱器２６は、ベース部２６１と複数の放熱片２６２を含み、前記ベース部２６１は前記電子素子３の前記別の一表面に貼付され、前記複数の放熱片２６２は前記ベース部２６１に垂直に連接される。前記放熱器２６の設置により、放熱面積を増加し、前記電子素子３が発生する熱エネルギーを放熱器２６の熱伝導経路から放出させることができる。
【００１４】
前記エアポンプ２２は、圧電駆動エアポンプであり、気体を流動させるために用いられ、気体を空冷放熱装置２の外部から前記気体導入側開口部２３内に導入する。一部の実施例において、前記積載基板２０はさらに少なくとも１つの回流溝２４を含み、前記回流溝２４は前記上表面２０ａと下表面２０ｂに貫通され、かつ前記熱伝導板２５の周縁の隣に設置される。前記エアポンプ２２が気体を前記気体導入側開口部２３に導入すると、導入された気流が前記積載基板２０の上表面２０ａに設置された熱伝導板２５と熱交換を行い、前記積載基板２０と前記熱伝導板２５間の間隙Ｇ内の気体を動かして迅速に流動させ、熱交換後の気流に熱エネルギーを間隙Ｇから排出させる。そのうち、一部の気流が回流溝２４から前記積載基板２０の下表面２０ｂに回流し、冷却後続けてエアポンプ２２に利用される。このほか、一部の気流が前記熱伝導板２５の周縁に沿って前記放熱器２６の方向に流動し、冷却後前記放熱器２６の放熱片２６１を通過して、電子素子３の放熱を加速する。前記エアポンプ２２が連続作動して気体を導入し、電子素子３に連続導入される気体と熱交換させ、同時に熱交換後の気体を排出することで、電子素子３の放熱を実現し、かつ放熱効率を高め、電子素子３の性能安定性と寿命を向上することができる。
【００１５】
図３Ａと図３Ｂに、本発明の最良の実施例のエアポンプの異なる角度の分解図をそれぞれ示す。図４に図３Ａと図３Ｂに示す圧電アクチュエータの断面図を示し、図５に図３Ａと図３Ｂに示すエアポンプの断面図を示す。図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５に示すように、前記エアポンプ２２は圧電駆動エアポンプであり、かつ気体導入板２２１、共振片２２２、圧電アクチュエータ２２３、絶縁片２２４１、２２４２、導電片２２５等の構造を含む。そのうち、前記圧電アクチュエータ２２３は共振片２２２に対応して設置され、気体導入板２２１、共振片２２２、圧電アクチュエータ２２３、絶縁片２２４１、導電片２２５、別の絶縁片２２４２が順に積層されて設置され、その組み立てが完了した状態の断面図は図５に示すとおりである。
【００１６】
本実施例において、前記気体導入板２２１は、少なくとも１つの気体導入孔２２１ａを備え、そのうち、前記気体導入孔２２１ａの数量は４個が好ましいが、これに限らない。前記気体導入孔２２１ａは、前記気体導入板２２１を貫通し、装置の外から大気圧の作用に応じて前記少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから気体をエアポンプ２２の中に流入させるために用いられる。前記気体導入板２２１上には少なくとも１つの合流孔２２１ｂが設けられ、前記気体導入板２２１の他方の表面の前記少なくとも１つの気体導入孔２２１ａに対応して設置される。前記合流孔２２１ｂの中心の合流箇所は中心凹部２２１ｃを備え、かつ前記中心凹部２２１ｃは合流孔２２１ｂに連通され、これにより前記少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから合流孔２２１ｂに進入した気体がガイドされて前記中心凹部２２１ｃに集められ、気体の伝達が実現される。本実施例において、前記気体導入板２２１は一体成型の気体導入孔２２１ａ、合流孔２２１ｂ、中心凹部２２１ｃを備え、かつ中心凹部２２１ｃ箇所に気体を合流させて一時的に保存する合流チャンバが対応して形成される。一部の実施例において、前記気体導入板２２１の材質は、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限らない。別の一部の実施例において、前記中心凹部２２１ｃ箇所に構成された合流チャンバの深さは合流孔２２１ｂの深さと同じであるが、これに限らない。共振片２２２は可撓性材質で構成されるが、これに限らず、かつ共振片２２２上には気体導入板２２１の中心凹部２２１ｃに対応して設置され、気体を流通させるための中空孔２２２０が設けられる。別の一部の実施例において、共振片２２２は銅材質で構成されるが、これに限らない。
【００１７】
圧電アクチュエータ２２３は、浮動板２２３１、外枠２２３２、少なくとも１つのフレーム２２３３、圧電片２２３４を組み立てて成り、そのうち、前記圧電片２２３４が浮動板２２３１の第１表面２２３１ｃに貼付され、電圧を印加して変形を生じ、前記浮動板２２３１を駆動して湾曲振動させるために用いられ、前記少なくとも１つのフレーム２２３３は浮動板２２３１と外枠２２３２の間に連接され、本実施例において、前記フレーム２２３３は浮動板２２３１と外枠２２３２の間を連接して設置され、その両端点が外枠２２３２、浮動板２２３１にそれぞれ連接されて、弾性的な支持を提供し、かつフレーム２２３３、浮動板２２３１、外枠２２３２の間に気体を流通させるための少なくとも１つの空隙２２３５が設けられる。強調すべきは、前記浮動板２２３１、外枠２２３２、フレーム２２３３の型態及び数量は、前述の実施例に限られず、実際の応用ニーズに基づき変化させることができる点である。また、前記外枠２２３２は浮動板２２３１の外側を囲んで設置され、かつ外側に凸設された導電ピン２２３２ｃを備え、電気的接続に用いられるが、これに限らない。
【００１８】
前記浮動板２２３１は、段状面の構造（図４参照）であり、即ち、前記浮動板２２３１の第２表面２２３１ｂがさらに凸部２２３１ａを備え、前記凸部２２３１ａは円形の隆起構造とすることができるが、これに限らない。浮動板２２３１の凸部２２３１ａは外枠２２３２の第２表面２２３２ａと共平面であり、かつ前記浮動板２２３１の第２表面２２３１ｂとフレーム２２３３の第２表面２２３３ａも共平面であり、かつ前記浮動板２２３１の凸部２２３１ａ及び外枠２２３２の第２表面２２３２ａと浮動板２２３１の第２表面２２３１ｂ及びフレーム２２３３の第２表面２２３２ａの間には一定の深さがある。前記浮動板２２３１の第１表面２２３１ｃは、前記外枠２２３２の第１表面２２３２ｂ及び前記フレーム２２３３の第１表面２２３３ｂと平坦な共平面構造を成し、前記圧電片２２３４が前記浮動板２２３１のこの平坦な第１表面２２３１ｃ箇所に貼付される。別の一部の実施例において、前記浮動板２２３１の形態は両面が平坦な板状の正方形構造としてもよいが、これに限られず、実際の状況に応じて変化させることができる。一部の実施例において、前記浮動板２２３１、フレーム２２３３、外枠２２３２は一体成型の構造であり、かつ金属板で構成することができ、例えばステンレス材質で構成できるが、これに限らない。また別の一部の実施例において、前記圧電片２２３４の辺の長さは、前記浮動板２２３１の辺の長さより小さい。さらに別の一部の実施例において、圧電片２２３４の辺の長さは浮動板２２３１の辺の長さに等しく、かつ同様に浮動板２２３１に対応する正方形の板状構造に設計できるが、これに限らない。
【００１９】
エアポンプ２２の絶縁片２２４１、導電片２２５及び別の絶縁片２２４２は前記圧電アクチュエータ２２３の下に順に対応して設置され、かつその形態は前記圧電アクチュエータ２２３の外枠２２３２の形態にほぼ対応している。一部の実施例において、絶縁片２２４１、２２４２は、例えばプラスチックなどの絶縁材質で構成されるが、これに限らず、絶縁機能を提供する。別の一部の実施例において、導電片２２５は、例えば金属材質などの導電材質で構成されるが、これに限らず、電気の導通機能を提供する。本実施例において、前記導電片２２５上には導電ピン２２５ａを設置し、電気の導通機能を実現することもできる。
【００２０】
本実施例において、エアポンプ２２は、気体導入板２２１、共振片２２２、圧電アクチュエータ２２３、絶縁片２２４１、導電片２２５、別の絶縁片２２４２等を積み重ねて成り、かつ共振片２２２と圧電アクチュエータ２２３の間に間隙ｈを備え、本実施例において、共振片２２２と圧電アクチュエータ２２３の外枠２２３２周縁の間の間隙ｈ内には例えば導電ペーストなどの充填材質が充填されるが、これに限らず、共振片２２２と圧電アクチュエータ２２３の浮動板２２３１の凸部２２３１ａの間に前記間隙ｈの深さを維持し、気流をより迅速にガイドして流動させることができ、かつ浮動板２２３１の凸部２２３１ａと共振片２２２が適切な距離を保持して相互の接触干渉を減少することで、騒音の発生を抑えることができる。別の一部の実施例において、圧電アクチュエータ２２３の外枠２２３２の高さを高くし、共振片２２２との組み立て時に間隙を増加してもよいが、これに限らない。
【００２１】
本実施例において、気体導入板２２１、共振片２２２、圧電アクチュエータ２２３を順に対応させて組み立てた後、共振片２２２は可動部２２２ａ及び固定部２２２ｂを備え、可動部２２２ａ箇所とその上の気体導入板２２１で気体を集めるチャンバが共同で形成され、かつ共振片２２２と圧電アクチュエータ２２３の間にさらに第１チャンバ２２０が形成され、気体を一時的に保存するために用いられる。かつ、第１チャンバ２２０が共振片２２２の中空孔２２２０を介して気体導入板２２１の中心凹部２２１ｃ箇所のチャンバに連通され、かつ第１チャンバ２２０の両側が圧電アクチュエータ２２３のフレーム２２３３の間の空隙２２３５を介してその下に設けられた気体導入側開口部２３に連通される。
【００２２】
図６Ａから図６Ｅに、図３Ａと図３Ｂのエアポンプの作動の流れを表す断面図を示す。図５、図６Ａ〜図６Ｅを参照しながら、本発明のエアポンプの作動の流れを以下で簡単に説明する。エアポンプ２２が作動すると、圧電アクチュエータ２２３が電圧を受けて駆動され、フレーム２２３３を支点として垂直方向に往復振動する。図６Ａに示すように、圧電アクチュエータ２２３が電圧を受けて作動し、下に向かって振動すると、共振片２２２が軽くて薄い片状構造であるため、圧電アクチュエータ２２３の振動時、共振片２２２もそれに伴って共振し、垂直の往復振動を行い、即ち、共振片２２２の中心凹部２２１ｃに対応する部分もそれに伴って湾曲振動と形状変化を生じる。即ち、前記中心凹部２２１ｃに対応する部分が共振片２２２の可動部２２２ａであり、圧電アクチュエータ２２３が下に向かって湾曲振動すると、このとき共振片２２２の中心凹部２２１ｃに対応する可動部２２２ａが、気体の導入と押圧及び圧電アクチュエータ２２３の振動により動かされ、圧電アクチュエータ２２３に伴って下に湾曲振動と形状変化を生じる。気体は気体導入板２２１上の少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから進入し、少なくとも１つの合流孔２２１ｂを介して中央の中心凹部２２１ｃ箇所に集められ、さらに共振片２２２上の中心凹部２２１ｃに対応して設置された中空孔２２２０を経由し、下に向かって第１チャンバ２２０内へ流入する。その後、圧電アクチュエータ２２３の振動を受けて動かされるため、共振片２２２もそれに伴って共振し、垂直の往復振動を行う。図６Ｂに示すように、このとき共振片２２２の可動部２２２ａもそれに伴い下に向かって振動し、圧電アクチュエータ２２３の浮動板２２３１の凸部２２３１ａ上に貼付されて接触するが、浮動板２２３１の凸部２２３１ａ以外の区域と共振片２２２両側の固定部２２２ｂの間の合流チャンバの間隔は小さくならず、この共振片２２２の変形により、第１チャンバ２２０の体積が圧縮され、かつ第１チャンバ２２０中間の流通空間が閉鎖され、その内部の気体が押し動かされて両側に流動され、圧電アクチュエータ２２３のフレーム２２３３の間の空隙２２３５を通過して下に流動する。その後、図６Cに示すように、共振片２２２の可動部２２２ａが上に湾曲振動して変形し、初期位置を回復するとともに、圧電アクチュエータ２２３が電圧を受けて駆動され、上に向かって振動し、同様に第１チャンバ２２０の体積が圧縮されるが、このとき圧電アクチュエータ２２３は上に向かって持ち上げられ、第１チャンバ２２０内の気体が両側に流動し、気体が継続して気体導入板２２１上の少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから進入し、さらに中心凹部２２１ｃにより形成されたチャンバ内に流入する。その後、図６Dに示すように、前記共振片２２２は圧電アクチュエータ２２３が上に持ち上げられる振動を受けて上に共振し、このとき共振片２２２の可動部２２２ａもそれに伴い上に振動して、気体が継続して気体導入板２２１上の少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから進入し、さらに中心凹部２２１ｃにより形成されたチャンバ内に流入する作用が緩和される。最後に、図６Ｅに示すように、共振片２２２の可動部２２２ａも初期位置を回復す���。この実施態様から分かるように、共振片２２２が垂直に往復振動すると、共振片２２２と圧電アクチュエータ２２３の間の間隙ｈでその垂直移動の最大距離が増加される。つまり、これら２つの構造の間に間隙ｈを設けることで、共振片２２２の共振時により大きな幅の上下移動を発生させることができる。これにより、このエアポンプ２２の流路設計中を通過することで圧力の勾配を生じ、気体を高速流動させ、流路の出入方向の抵抗差を通じて、気体を吸入側から排出側に移動させ、気体の輸送作業を完了する。排出側に気圧がある状態下でも、継続して気体を気体流通チャネル２５に押し入れる能力を備え、かつ静音の効果を達することができる。このように、図６Ａから図６Ｅのエアポンプ２２の作動を繰り返し、エアポンプ２２に外から内への気体輸送を発生させることができる。
【００２３】
上述を受け、上述のエアポンプ２２の作動を通じて、気体を気体導入側開口部２３に導入し、導入した気体に熱伝導板２５と熱交換させ、積載基板２０と熱伝導板２５間の間隙Ｇ内の気流を速やかに流動させ、熱交換後の気体が熱エネルギーを空冷放熱装置２の外部に排出できるようにする。これにより放熱冷却の効率を高め、電子素子３の性能安定性と寿命を向上することができる。
【実施例２】
【００２４】
図７に本発明の実施例２の空冷放熱装置の断面図を示す。図７に示すように、本実施例の空冷放熱装置２ａは図２Ｂに示す空冷放熱装置２と相似しており、同じ符号は同じ構造、部材、機能を表すため、ここでは説明を省略する。図２Ｂに示す空冷放熱装置２と比較して、本実施例の空冷放熱装置２ａは温度制御機能を備え、さらに制御システム２１を含み、前記制御システム２１が、制御ユニット２１１と温度センサー２１２を含む。そのうち、前記制御ユニット２１１は前記エアポンプ２２に電気的に接続され、前記エアポンプ２２の動作を制御する。前記温度センサー２１２は、気体導入側開口部２３内に設置され、かつ電子素子３近くに設置され、電子素子３付近の温度を検出する、または電子素子３上に直接貼付され、電子素子３の温度を検出するために用いられる。前記温度センサー２１２は前記制御ユニット２１１に電気的に接続され、電子素子３の温度を検出し、検出信号を制御ユニット２１１に送信する。前記制御ユニット２１１は、前記温度センサー２１２の検出信号に基づき、前記電子素子３の温度が温度閾値より高いか否かを判断する。前記制御ユニット２１１は前記電子素子３の温度が前記温度閾値より高いと判断すると、制御信号を前記エアポンプ２２に送信し、前記エアポンプ２２を作動させ、これによりエアポンプ２２に気流の流動を駆動して電子素子３に対する放熱冷却を行わせ、電子素子３を放熱冷却させて温度を下げる。制御ユニット２１１は前記電子素子３の温度が前記温度閾値より低いと判断すると、制御信号を前記エアポンプ２２に送信し、エアポンプ２２の動作を停止させ、これにより前記エアポンプ２２が動作を継続して使用寿命が短縮されたり、余分にエネルギーが消費されたりすることを回避できる。このように、制御システム２１の設置を通じて、空冷放熱装置２のエアポンプ２２に電子素子３の温度が過熱したときに放熱冷却を行わせ、かつ電子素子３の温度が低下した後動作を停止させることで、エアポンプ２２が動作を継続して使用寿命が短縮されたり、余分にエネルギーが消費されたりすることを回避でき、また電子素子３をより好ましい温度環境下で動作させ、電子素子３の安定性を高めることもできる。
【００２５】
上述をまとめると、本発明の空冷放熱装置は、各種電子機器に応用でき、電子機器内部の電子素子に対して放熱を行い、放熱効果を高め、騒音を抑えるとともに、電子機器内部の電子素子の性能を安定させ、使用寿命を延長することができる。このほか、本発明の空冷放熱装置は、温度制御機能を備え、電子機器内部の電子素子の温度変化に基づき、エアポンプの動作を制御して放熱効果を高め、空冷放熱装置の使用寿命を延長することができる。
【００２６】
本発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１１                電子素子
１２                熱伝導板
１３                熱伝導ペースト
２、２ａ            空冷放熱装置
２０                積載基板
２０ａ              上表面
２０ｂ              下表面
２１                制御システム
２１１              制御ユニット
２１２              温度センサー
２２                エアポンプ
２２０              第１チャンバ
２２１              気体導入板
２２１ａ            気体導入孔
２２１ｂ            合流孔
２２１ｃ            中心凹部
２２２              共振片
２２２ａ            可動部
２２２ｂ            固定部
２２２０            中空孔
２２３              圧電アクチュエータ
２２３１            浮動板
２２３１ａ          凸部
２２３１ｂ          第２表面
２２３１ｃ          第１表面
２２３２            外枠
２２３２ａ          第２表面
２２３２ｂ          第１表面
２２３２ｃ          導電ピン
２２３３            フレーム
２２３３ａ          第２表面
２２３３ｂ          第１表面
２２３４            圧電片
２２３５            空隙
２２４１、２２４２  絶縁片
２２５              導電片
２２５ａ            導電ピン
２３                気体導入側開口部
２４                排気側開口部
２５                熱伝導板
２６                放熱器
２６１              ベース部
２６２              放熱片
ｈ                 間隙
Ｇ                  間隙
３                  電子素子
【図１】
2018085512.tif 000003
【図２Ａ】
2018085512.tif 000004
【図２Ｂ】
2018085512.tif 000005
【図３Ａ】
2018085512.tif 000006
【図３Ｂ】
2018085512.tif 000007
【図４】
2018085512.tif 000008
【図５】
2018085512.tif 000009
【図６Ａ】
2018085512.tif 000010
【図６Ｂ】
2018085512.tif 000011
【図６Ｃ】
2018085512.tif 000012
【図６Ｄ】
2018085512.tif 000013
【図６Ｅ】
2018085512.tif 000014
【図７】
2018085512.tif 000015