(57)【要約】【課題】エアーポンプを用いて気流を駆動することで放熱を行う空冷放熱装置及び空冷放熱システムを提供する。【解決手段】電子素子に隣接して設けられるとともに放熱する空冷放熱装置である。空冷放熱装置は導流キャリアとエアーポンプとを備える。導流キャリアは第一、第二表面と、導流チャンバと、空気取入れ側開口と、連通溝とを有する。空気取入れ側開口は第一表面に配設されており、導流チャンバは第一表面に凹設され且つ空気取入れ側開口に連通しており、連通溝は導流チャンバに連通するとともに電子素子に対応している。エアーポンプは第一表面に配設されるとともに、空気取入れ側開口を閉鎖する。エアーポンプを駆動することで、気流を空気取入れ側開口を介して導流チャンバに取り込むことで、気流が連通溝を通じて排出されて、電子素子に側面気流を提供するとともに、電子素子とで熱交換を行う。【選択図】図２
2018137437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子の放熱に用いられるように電子素子に隣接して設けられる空冷放熱装置であって、
第一表面と、第二表面と、導流チャンバと、空気取入れ側開口と、連通溝とを有しており、該第一表面及び該第二表面は互いに対応して設けられており、該空気取入れ側開口は該第一表面に配設されており、該導流チャンバは該第一表面に凹設され且つ該空気取入れ側開口に連通しており、該連通溝は該導流チャンバに連通するとともに該電子素子に対応している、導流キャリアと、
前記導流キャリアの前記第一表面上に配設されるとともに、前記空気取入れ側開口を閉鎖するエアーポンプであり、該エアーポンプは、
中空穴を有する共振板と、
該共振板に対応して配設されている圧電アクチュエータとを有する、エアーポンプと、
側壁と、下部板と、開口部とを有しており、該側壁は該下部板の周縁を囲んで該下部板上に突当てるように設けられるとともに該下部板とで収容空間を形成しており、しかも前記共振板及び前記圧電アクチュエータが該収容空間内に配設されており、該開口部は該側壁上に配設されている、カバープレートと、を備えており、このうち該カバープレートの該下部板と前記共振板との間に第一チャンバを形成しており、該共振板及び該カバープレートの該側壁とが共同して合流チャンバを画成しており、
前記エアーポンプを駆動することで、気流を前記空気取入れ側開口を介して前記導流チャンバに取り込むことで、気流が前記連通溝を通じて排出されて、前記電子素子に側面気流を提供するとともに、前記電子素子とで熱交換を行う、ことを特徴とする空冷放熱装置。
【請求項２】
一部が前記導流キャリアの前記第二表面に結合し且つ前記連通溝を閉鎖しているキャリア基板を更に備えており、前記電子素子が該キャリア基板に配設されている、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】
前記キャリアは、前記第一表面に凹設されるとともに、前記導流チャンバの一方側に連通して、空気を流通させるとともに前記エアーポンプに送り込む吸気溝が更に配設されている、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】
前記連通溝は、前記導流チャンバに連通している合流部と、該合流部に連通している複数の連通部とを有しており、該合流部は、前記複数の連通部に対応して配設されている斜面を有する、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】
前記合流部は、前記導流チャンバ及び前記合流部の間に連通し、しかも面積が前記合流部下部の面積よりも大きい合流部開口を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の空冷放熱装置。
【請求項６】
前記エアーポンプは前記カバープレート、前記圧電アクチュエータ及び前記共振板が対応して積層配設されており、前記圧電アクチュエータが駆動されて吸気動作を行うとき、空気はまず前記共振板の前記中空穴から前記第一チャンバに流れ込んで一時保存され、前記圧電アクチュエータが駆動されて排気動作を行うとき、空気はまず前記第一チャンバから前記共振板の前記中空穴を通過して前記空気取入れ側開口に流れ込む、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】
前記圧電アクチュエータは、
第一表面と第二表面とを有する浮動板と、
少なくとも一つのブラケットを有する外枠であり、該少なくとも一つのブラケットは前記浮動板及び該外枠に結合されるとともに前記浮動板と該外枠との間に配設されている、外枠と、
電圧を印加して前記浮動板の湾曲振動を駆動するために前記浮動板の前記第一表面に貼付けられている圧電セラミック板と、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８】
前記エアーポンプは少なくとも一枚の絶縁シートと、導電シートとを更に備えており、しかも該少なくとも一枚の絶縁シート及び該導電シートは前記圧電アクチュエータの下に順次配設されており、且つ前記圧電アクチュエータの外枠は導電ピンを有する導電シートを有しており、そして前記エアーポンプの前記カバープレートの前記開口部は、前記外枠の該導電ピン及び該導電シートの該導電ピンが外向きに前記開口部を貫通して前記カバープレートの外に突出することで、外部電源に接続するために、側壁上に配設されている、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】
前記エアーポンプに電気的に接続されて、前記エアーポンプの動作を制御するための制御ユニットと、
前記制御ユニットに電気的に接続され且つ前記電子素子に隣接して設けられることで、前記電子素子の温度を検知して検知信号を該制御ユニットに出力する温度センサと、を備える制御システムを更に備えており、
前記制御ユニットが前記検知信号を受取るとともに、前記電子素子の前記温度が温度しきい値よりも大きいと判断したとき、前記制御ユニットは前記エアーポンプを始動して気流流動を駆動し、そして前記制御ユニットが前記検知信号を受取るとともに、前記電子素子の前記温度が該温度しきい値を下回っていると判断したとき、前記制御ユニットは前記エアーポンプを動作を停止する、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１０】
電子素子の放熱に用いられる空冷放熱システムであって、 
前記電子素子にそれぞれ隣接して設けられている複数の空冷放熱装置を備えており、しかも該空冷放熱装置の各々は、
第一表面と、第二表面と、導流チャンバと、空気取入れ側開口と、連通溝とを有しており、該第一表面及び該第二表面は互いに対応して設けられており、該空気取入れ側開口は該第一表面に配設されており、該導流チャンバは該空気取入れ側開口に連通しており、該連通溝は該導流チャンバに連通するとともに該電子素子に対応している、導流キャリアと、
前記導流キャリアの前記第一表面上に配設されるとともに、前記空気取入れ側開口を閉鎖するエアーポンプであり、該エアーポンプは中空穴を有する共振板と、該共振板に対応して配設されている圧電アクチュエータとを有する、エアーポンプと、
側壁と、下部板と、開口部とを有しており、該側壁は該下部板の周縁を囲んで該下部板上に突当てるように設けられるとともに該下部板とで収容空間を形成しており、しかも前記共振板及び前記圧電アクチュエータが該収容空間内に配設されており、該開口部は該側壁上に配設されている、カバープレートと、を備えており、このうち該カバープレートの該下部板と前記共振板との間に第一チャンバを形成しており、該共振板及び該カバープレートの該側壁とが共同して合流チャンバを画成しており、
前記空冷放熱装置の各々の前記エアーポンプを駆動することで、気流を前記空気取入れ側開口の各々を介して対応する前記導流チャンバの各々に取り込むことで、気流が前記連通溝の各々を通じて排出されて、前記電子素子に複数の側面気流を提供するとともに、前記電子素子とで熱交換を行う、ことを特徴とする空冷放熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は空冷放熱装置に関し、とりわけエアーポンプを用いて気流を駆動することで放熱を行う空冷放熱装置及び空冷放熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴って、各種電子機器、例えば携帯型ＰＣ、タブレットコンピュータ、工業用コンピュータ、携帯型通信装置、メディアプレイヤー等はすでに軽量・薄型化、携帯型及び高機能のトレンドで発展しており、これら電子機器は限られた内部空間内に、高集積化又は高電力の各種電子素子を配設しなければならず、電子機器の演算速度をより高速化し、機能をより強化するとなると、電子機器内部の電子素子は動作時にかなり多くの熱エネルギーが発生するとともに、高温となってしまう。また、これら電子機器の多くは軽量・薄型化、フラットで且つコンパクトな外形として設計されており、しかも放熱冷却用の余分な空間はないことから、電子機器中の電子素子は熱エネルギー、高温の影響を受けて、機能障害又は損傷等の問題を招いてしまう。
【０００３】
一般的には、電子機器内部の放熱方式は、能動的放熱及び受動的放熱に分けることができる。能動的放熱は通常、軸流式ファン又はシロッコ式ファンを電子機器内部に配設して、軸流式ファン又はシロッコ式ファンにより気流を駆動して、電子式内部の電子素子にて発生した熱エネルギーを移送することで、放熱を実現する。しかしながら、軸流式ファン及びシロッコ式ファンは動作時に大きな騒音が発生する上、その体積は大きく薄型化及び小型化が難しく、しかも軸流式ファン及びシロッコ式ファンの使用寿命は短いことから、従来の軸流式ファン及びシロッコ式ファンは軽量・薄型化された及び携帯型の電子機器中にて放熱を実現するのに適さない。
【０００４】
更には、数多くの電子素子は、例えば表面実装技術 （Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ＳＭＴ）、選択はんだ付け（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）等の技術を用いて、プリント回路板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ, ＰＣＢ）上にはんだ付けするが、しかし前記はんだ付け方式ではんだ付けされた電子素子は、長時間高い熱エネルギー、高温環境下に置かれると、電子素子とプリント回路板とが剥離しやすく、しかも大部分の電子素子は高温に耐性がないため、もし電子素子が長時間高い熱エネルギー、高温環境下に置かれると、電子素子の性能安定性の下降及び寿命の短縮を招いてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は従来の放熱機構の構造概略図である。図１に示すように、従来の放熱機構は熱伝導板１２を備える受動的放熱機構であって、該熱伝導板１２は熱伝導性接着剤１３により被放熱の電子素子１１に貼り合わせて、熱伝導性接着剤１３及び熱伝導板１２により形成された熱伝導経路により、電子素子１１では熱伝導及び自然対流方式で放熱が達成される。しかしながら、前記放熱機構の放熱効率は劣り、応用のニーズを満たすことができない。
【０００６】
これに鑑み、従来技術が直面する問題を解決する空冷放熱装置を開発することが必須となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の目的は、各種電子機器に応用することができて、電子機器内部の電子素子に対して側面風熱対流放熱を行って、放熱効果を向上し、騒音を低減して、電子機器内部の電子素子の性能を安定させて使用寿命を延ばし、しかも電子素子上にヒートシンクを重ねる必要はなくなり、電子機器全体の厚さでの軽量・薄型化を達成させることができる空冷放熱装置及びシステムを提供するところにある。
【０００８】
本願の他の目的は、本願の空冷放熱装置及びシステムは、温度制御機能を有しており、電子機器内部の電子素子の温度変化に応じて、エアーポンプの動作を制御して、放熱効果を向上し、合わせて空冷放熱装置の使用寿命を延ばすことができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本願における一つの広義的な実施態様では、電子素子の放熱に用いられるように電子素子に隣接して設けられる空冷放熱装置を提供するものであり、該空冷放熱装置は、第一表面と、第二表面と、導流チャンバと、空気取入れ側開口と、連通溝とを有しており、該第一表面及び該第二表面は互いに対応して設けられており、該空気取入れ側開口は該第一表面に配設されており、該導流チャンバは該第一表面に凹設され且つ該空気取入れ側開口に連通しており、該連通溝は該導流チャンバに連通するとともに該電子素子に対応している、導流キャリアと、前記導流キャリアの前記第一表面上に配設されるとともに、前記空気取入れ側開口を閉鎖するエアーポンプであり、該エアーポンプは中空穴を有する共振板と、該共振板に対応して配設されている圧電アクチュエータとを有する、エアーポンプと、側壁と、下部板と、開口部とを有しており、該側壁は該下部板の周縁を囲んで該下部板上に突当てるように設けられるとともに該下部板とで収容空間を形成しており、しかも前記共振板及び前記圧電アクチュエータが該収容空間内に配設されており、該開口部は該側壁上に配設されている、カバープレートと、を備えており、このうち該カバープレートの該下部板と前記共振板との間に第一チャンバを形成しており、該共振板及び該カバープレートの該側壁とが共同して合流チャンバを画成しており、前記エアーポンプを駆動することで、気流を前記空気取入れ側開口を介して前記導流チャンバに取り込むことで、気流が前記連通溝を通じて排出されて、前記電子素子に側面気流を提供するとともに、前記電子素子とで熱交換を行う。
【００１０】
上記目的を達成するために、本願における他の一つの広義的な実施態様では、電子素子の放熱に用いられる空冷放熱システムを提供するものであり、該空冷放熱システムは、前記電子素子にそれぞれ隣接して設けられている複数の空冷放熱装置を備えており、しかも該空冷放熱装置の各々は、第一表面と、第二表面と、導流チャンバと、空気取入れ側開口と、連通溝とを有しており、該第一表面及び該第二表面は互いに対応して設けられており、該空気取入れ側開口は該第一表面に配設されており、該導流チャンバは該空気取入れ側開口に連通しており、該連通溝は該導流チャンバに連通するとともに該電子素子に対応している、導流キャリアと、前記導流キャリアの前記第一表面上に配設されるとともに、前記空気取入れ側開口を閉鎖するエアーポンプであり、該エアーポンプは中空穴を有する共振板と、該共振板に対応して配設されている圧電アクチュエータとを有する、エアーポンプと、側壁と、下部板と、開口部とを有しており、該側壁は該下部板の周縁を囲んで該下部板上に突当てるように設けられるとともに該下部板とで収容空間を形成しており、しかも前記共振板及び前記圧電アクチュエータが該収容空間内に配設されており、該開口部は該側壁上に配設されている、カバープレートと、を備えており、このうち該カバープレートの該下部板と前記共振板との間に第一チャンバを形成しており、該共振板及び該カバープレートの該側壁とが共同して合流チャンバを画成しており、前記空冷放熱装置の各々の前記エアーポンプを駆動することで、気流を前記空気取入れ側開口の各々を介して対応する前記導流チャンバの各々に取り込むことで、気流が前記連通溝の各々を通じて排出されて、前記電子素子に複数の側面気流を提供するとともに、前記電子素子とで熱交換を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の放熱機構の構造概略図である。
【図２】本願の好ましい実施例の空冷放熱装置の断面構造概略図である。
【図３Ａ】図２に示す導流キャリアの異なる角度から見た構造概略図である。
【図３Ｂ】図２に示す導流キャリアの異なる角度から見た構造概略図である。
【図４】本願の他の好ましい実施例の空冷放熱システムの断面構造概略図である。
【図５Ａ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの異なる角度から見た分解構造概略図である。
【図５Ｂ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの異なる角度から見た分解構造概略図である。
【図６Ａ】本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの正面構造概略図である。
【図６Ｂ】本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの裏面構造概略図である。
【図６Ｃ】本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの断面構造概略図である。
【図７Ａ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの作動工程の概略図である。
【図７Ｂ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの作動工程の概略図である。
【図７Ｃ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの作動工程の概略図である。
【図７Ｄ】本願の好ましい実施例のエアーポンプの作動工程の概略図である。
【図８】本願の好ましい実施例の空冷放熱装置の制御システムの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願の特徴及び長所を実現する一部典型的な実施例を、以下の明細書中にて詳細に説明する。そして本願は異なる態様上で各種変化が可能であって、いずれも本願の範囲を外れることなく、しかもその中の説明及び図面は本質的に説明用であって、本願を構成するものではないということを理解すべきである。
【００１３】
図２は本願の好ましい実施例の空冷放熱装置の断面構造概略図であり、図３Ａ及び図３Ｂは図２に示す導流キャリアの異なる角度から見た構造概略図である。図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本願の空冷放熱装置２は、例えば携帯型ＰＣ、タブレットコンピュータ、工業用コンピュータ、携帯型通信装置、メディアプレイヤー、及び電子機器内の被放熱の電子素子３といった電子機器への放熱に応用することができるが、これに限定されない。本願の空冷放熱装置２は導流キャリア２０と、エアーポンプ２１とを備える。導流キャリア ２０は、第一表面 ２０ａと、第二表面 ２０ｂと、導流チャンバ ２００と、空気取入れ側開口２０１と、連通溝２０２とを備えており、導流キャリア２０の第一表面２０ａ及び第二表面２０ｂは互いに対応して設けられ、且つ空気取入れ側開口２０１は第一表面２０ａ上に配設されており、導流チャンバ２００も第一表面２０ａ上に凹設されるとともに空気取入れ側開口２０１に連通しており、連通溝２０２は導流チャンバ２００に連通するとともに電子素子３に対応している。エアーポンプ２１は導流キャリア２０の第一表面２０ａ上に組付けて位置決めされるとともに、空気取入れ側開口２０１を閉鎖している。このうちエアーポンプ２１を駆動することで、気流を空気取入れ側開口２０１を介して導流キャリア２０の導流チャンバ２００に取り込むとともに、空気は連通溝２０２を介して急速に流れ出し、しかも電子素子３に側面気流を提供して熱交換を行うことで、電子素子３の放熱を実現する。
【００１４】
本実施例において、電子素子３はキャリア基板４上に配設されており、このうちキャリア基板４はプリント回路板とすることができるが、これに限定されない。キャリア基板４の一部は導流キャリア２０に結合され且つ連通溝２０２を閉鎖しており、つまりは導流キャリア２０はキャリア基板４に結合され且つ電子素子３に隣接するというものである。本実施例において、電子素子３は導流キャリア２０の連通溝２０２の複数の連通部排気口２０４ｂに対応している。
【００１５】
図２及び図３Ａを参照されたい。図示するように、本実施例の導流キャリア２０は吸気溝２０５が更に配設されており、このうち吸気溝２０５はまた導流キャリア２０の第一表面２０ａ上に凹設されるとともに、導流チャンバ２００の一方側に連通することで、空気を流通させるとともにエアーポンプ２１内に送り込んで、導流チャンバ２００とエアーポンプ２１との間の隙間が小さすぎて吸気効果が劣るということを回避する。また、吸気溝２０５は導電手段（図示せず）を収容するためのものとしてもよく、導電手段は電線であるがこれに限定されず、しかもエアーポンプ２１に電気的に接続されて、電源をエアーポンプ２１に提供するのに用いられ、且つ該導電手段を設置することが、空冷放熱装置２の全体構造の高さが嵩むようなことにはならず、空冷放熱装置の軽量・薄型化を実現する。
【００１６】
図２及び図３Ｂを同時に参照されたい。図示するように、本実施例の導流キャリア２０の連通溝２０２は合流部２０３と複数の連通部２０４とを更に備えており、このうち合流部２０３は合流部開口２０３ａを有しており、該合流部開口２０３ａは導流チャンバ２００と合流部２０３との間に連通することで、合流部２０３と導流チャンバ２００とを連通させている。複数の連通部２０４は複数の連通部開口２０４ａと連通部排気口２０４ｂとを有しており、かつ連通部開口２０４ａは合流部２０３に連通することで、複数の連通部２０４と合流部とを連通させている。しかも本実施例において、合流部２０３は斜面２０３ｃを更に有しており、該斜面２０３ｃは複数の連通部２０５ｂに対応して配設されており、しかも図３Ａ及び図３Ｂから分かるように、この合流部２０３の斜面２０３ｃを配設することで、合流部２０３の合流部開口２０３ａの面積を合流部下部２０３ｂの面積よりも大きくすることができる。よって、エアーポンプ２１が空気を空気取入れ側開口２０１を介して導流チャンバ２００に取入れた後、気流は導流チャンバ２００から合流部開口２０３ａを介して連通溝２０２の合流部２０３内に流れ込むとともに、斜面２０３ｃにより気流が集中し、同時に気流流速を向上して、続いて気流は連通部開口２０４ａを介して複数の連通部２０４内に流れ込み、そして複数の連通部排気口２０４ｂから排出されることで、導流キャリア２０に隣接する電子素子３とで熱交換を行う。
【００１７】
図２に示すように、本実施例において、エアーポンプ２１は、空気流動を駆動するための圧電作動するエアーポンプである。エアーポンプ２１は導流キャリア２０の第一表面２０ａ上に組付けて位置決めされるとともに、該空気取入れ側開口２０１を閉鎖している。導流キャリア２０の第二表面２０ｂはキャリア基板４に貼り合わせて設けられた部分であって、言い換えるならば、導流キャリア２０とエアーポンプ２１とのアセンブリはキャリア基板４上を覆って接合されて、電子素子３と隣接して配設されるとともに、連通溝２０２の複数の連通部２０４を該電子素子３に対応させている。エアーポンプ２１及びキャリア基板４により空気取入れ側開口２０１及び導流チャンバ２００を閉鎖することで、空気取入れ側開口２０１、導流チャンバ２００及び連通溝２０２で閉鎖式流路を形成するよう画成することで、電子素子３を放熱して、放熱効果を向上させている。ところで強調すべきは、本願は閉鎖式流路を形成することに限定されることはなく、その他流路形式もまた実際の応用ニーズに応じて調整及び変化させることができる、ということである。
【００１８】
本実施例において、エアーポンプ２１は、空気流動を駆動して、空気を空冷放熱装置２の外部から吸気溝２０５及び空気取入れ側開口２０１を介して導流チャンバ２００内に取り込むとともに、気流を連通溝２０２から急速に排出させるのに用いられる。エアーポンプ２１が空気を導流チャンバ２００に取り込むとともに、気流を連通溝２０２の複数の連通部２０４を介して急速に流出させるとき、提供する側面気流がキャリア基板４上の電子素子３を通過するとともにその周囲の空気とで対流を形成して、電子素子３とで熱交換を行うとともに、熱交換後の気流が電子素子３から熱エネルギーを持ち去る。エアーポンプ２１は連続的に動作して空気を送り出すことで、電子素子３は連続的に送り出された空気とで熱交換を行って、同時に熱交換後の空気は連続的に急速に対流するとともに電子素子３から遠ざかり、これにより、電子素子３の放熱を実現し、しかも放熱効果を向上し、装置全体を軽量・薄型化して、ひいては電子素子３の性能安定性及び寿命を向上する。
【００１９】
図４は本願の他の好ましい実施例の空冷放熱システムの断面構造概略図である。図４に示すように、空冷放熱システム５は、電子素子３を同時に放熱するための複数組の空冷放熱装置２’、２’’を備える。そして、本実施例の空冷放熱システム５における各々の空冷放熱装置２’、２’’の構造は図２に示す空冷放熱装置２と同一であり、しかも同一の構造、素子及び機能を有することから、ここでは別途説明しない。本実施例において、空冷放熱システム５は二組の空冷放熱装置２’、２’’を備えており、該二組の空冷放熱装置２’、２’’はいずれもキャリア基板４上に配設されるとともに、電子素子３にそれぞれ隣接して配設され、しかも空冷放熱装置２’、２’’の導流キャリア２０’、２０’’の連通溝２０２’、２０２’’のいずれも電子素子３に対応させている。一部実施例において、該二組の空冷放熱装置２’、２’’は電子素子３の二つの対向する側縁に隣接して設けられ、且つ該二組の空冷放熱装置２’、２’’における各々の導流キャリア２０’、２０’’の各々の連通溝２０２’、２０２’’は電子素子３の二つの対向する側縁にそれぞれ対応している。二組の空冷放熱装置２’、２’’の各々のエアーポンプ２１’、２１’’が空気流動を駆動するとき、二組の空冷放熱装置２’、２’’は同時に空気をその外部から各々の空気取入れ側開口２０１’、２０１’’を介してその各々対応する導流チャンバ２００’、２００’’内に取り込むとともに、気流を発生させて各々の連通溝２０２’、２０２’’の合流部２０３’、２０３’’を介してその対応する複数の連通部２０４’、２０４’’に流れ込み、更に各々の連通部排気口２０４ｂ’、２０４ｂ’’から急速に排出されるとともに、電子素子３の異なる側に側面気流を提供して、キャリア基板４の電子素子３の周囲での空気の対流を加速して電子素子３との熱交換を促進することで、電子素子３に放熱効果を更に向上し、ひいては電子素子３の性能安定性及び寿命を向上する。強調すべきは、空冷放熱システム５の空冷放熱装置の台数及び配置は上記実施例に限られず、その台数及び配置は実際の応用ニーズに応じて任意変化させることができる、ということである。
【００２０】
図５Ａ、図５Ｂを参照されたい。図５Ａ、図５Ｂは本願の好ましい実施例のエアーポンプの異なる角度から見た分解構造概略図である。本実施例において、エアーポンプ２１は、空気流動を駆動するための圧電作動するエアーポンプである。図示するように、本願のエアーポンプ２１は共振板２１２と、圧電アクチュエータ２１３と、カバープレート２１６等の素子を備える。共振板２１２は、圧電アクチュエータ２１３に対応して配設されるとともに、共振板２１２の中心領域に配設されるが、これに限定されない中空穴２１２０を有する。圧電アクチュエータ２１３は浮動板２１３１と、外枠２１３２と、圧電セラミック板２１３３とを有しており、このうち、浮動板２１３１は中心部２１３１ｃと外周部２１３１ｄとを有しており、圧電セラミック板２１３３が電圧により駆動されると、浮動板２１３１は中心部２１３１ｃから外周部２１３１ｄに湾曲振動することができ、外枠２１３２は浮動板２１３１を囲むように外側に配設され、且つ少なくとも一つのブラケット２１３２ａと導電ピン２１３２ｂを有するが、これに限定されず、そして各々のブラケット２１３２ａは浮動板２１３１と外枠２１３２との間に配設され、且つ各々のブラケット２１３２ａの両端は浮動板２１３１及び外枠２１３２に結合されることで、弾性的な支持を提供しており、そして導電ピン２１３２ｂは電気的な接続用として外向きに外枠２１３２に突当てるように設けられており、圧電セラミック板２１３３は外部電圧を受けて変形することで、浮動板２１３１の湾曲振動を駆動するために、浮動板２１３１の第二表面２１３１ｂに貼付けられる。カバープレート２１６は側壁２１６１と、下部板２１６２と、開口部２１６３とを有しており、側壁２１６１は下部板２１６２の周縁を囲んで下部板２１６２上に突当てるように設けられるとともに、共振板２１２及び圧電アクチュエータ２１３をその中に配設するために下部板２１６２とで共同して収容空間２１６ａを形成しており、開口部２１６３は、外枠２１３２の導電ピン２１３２ｂを外向きに開口部２１６３を貫通させてカバープレート２１６の外に突当てられて、外部電源に接続されるように側壁２１６１上に配設されるが、これに限定されない。
【００２１】
本実施例において、本願のエアーポンプ２１は二枚の絶縁シート２１４１、２１４２と導電シート２１５とを更に備えるが、これに限定されず、このうち、二枚の絶縁シート２１４１、２１４２は導電シート２１５の上下にそれぞれ配設されており、その外形は概ね圧電アクチュエータ２１３の外枠２１３２に対応しており、しかも絶縁性の材質、例えばプラスチックスで構成されて、絶縁に用いられるが、これに限定されず、導電シート２１５は導電性材質、例えば金属で構成されて、電気的な導通に用いられ、しかもその外形もまた圧電アクチュエータ２１３の外枠２１３２に概ね対応しているが、これに限定されない。更に本実施例において、導電シート２１５上には、電気的な導通に用いられる導電ピン２１５１も配設することができ、導電ピン２１５１もまた外枠２１３２の導電ピン２１３２ｂのように外向きにカバープレート２１６の開口部２１６３を貫通してカバープレート２１６の外に突当てられて、外部電源に接続される。
【００２２】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照されたい。図６Ａは本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの正面構造概略図であり、図６Ｂは本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの裏面構造概略図であり、図６Ｃは本願の好ましい実施例の圧電アクチュエータの断面構造概略図である。図示するように、本実施例において、本願の浮動板２１３１は段差状面の構造であって、つまり浮動板２１３１の第一表面２１３１ａの中心部２１３１ｃ上には突当て部２１３１ｅを更に有しており、しかも突当て部２１３１ｅは円形凸起構造であるが、これに限定されず、一部実施例において、浮動板２１３１は両面がフラットな板状正方形とすることができる。また図６Ｃに示すように、浮動板２１３１の突当て部２１３１ｅは外枠２１３２の第一表面２１３１ｃと面一になっており、且つ浮動板２１３１の第一表面２１３１ａ及びブラケット２１３２ａの第一表面２１３２ａ’もまた面一となっており、また、浮動板２１３１の突当て部２１３１ｅ及び外枠２１３２の第一表面２１３２ｃと浮動板２１３１の第一表面２１３１ａ及びブラケット２１３２ａの第一表面２１３２ａ’との間が特定の深さを有する。そして浮動板２１３１の第二表面２１３１ｂについては、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、外枠２１３２の第二表面２１３２ｄ及びブラケット２１３２ａの第二表面２１３２ａ’’とフラットな面一構造となっており、そして圧電セラミック板２１３３はフラットな浮動板２１３１の第二表面２１３１ｂに貼付けられる。また別の一部実施例において、浮動板２１３１の形態は両面フラットな板状正方形構造してよいが、これに限定されず、実際の実施状況に応じて任意変化させることができる。一部実施例において、浮動板２１３１、外枠２１３２及びブラケット２１３２ａは一体成型した構造することができ、しかも金属板、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限定されない。また本実施例において、本願のエアーポンプ２１は浮動板２１３１、外枠２１３２及びブラケット２１３２ａとの間に、通気させるための少なくとも一つの隙間２１３４を更に有する。
【００２３】
以下にて本願のエアーポンプ２１の作動工程を更に説明する。図７Ａ〜図７Ｄを同時に参照されたい。図７Ａ〜図７Ｄは本願の好ましい実施例のエアーポンプの作動工程の概略図である。まず、図７Ａに示すように、エアーポンプ２１の構造は上記したように、カバープレート２１６、他方の絶縁シート２１４２、導電シート２１５、絶縁シート２１４１、圧電アクチュエータ２１３及び共振板２１２が順次積層し組付けられて位置決めされてなり、しかも組付け積層後の圧電アクチュエータ２１３、絶縁シート２１４１、導電シート２１５、他方の絶縁シート２１４２の周囲に接着剤を塗布して接着剤体２１８を形成し、ひいてはカバープレート２１６の収容空間２１６ａの周縁に充填して密閉を完成する。共振板２１２と圧電アクチュエータ２１３との間にはギャップｇ０を有しており、しかも共振板２１２及びカバープレート２１６の側壁が共同して該合流チャンバ２１７ａを画成しており、共振板２１２と圧電アクチュエータ２１３との間には第一チャンバ２１７ｂを有している。エアーポンプ２１が電圧駆動されていないとき、各素子の位置は図７Ａに示す通りとなる。
【００２４】
続いて図７Ｂに示すように、エアーポンプ２１の圧電アクチュエータ２１３が電圧により作動して上向き振動したとき、空気はカバープレート２１６の開口部２１６３からエアーポンプ２１内に送り込まれるとともに、合流チャンバ２１７ａに合流して、続いて共振板２１２上の中空穴２１２０を介して上向きに第一チャンバ２１７ｂ内に流入すると同時に、共振板２１２は圧電アクチュエータ２１３の浮動板２１３１の共振の影響を受けて、これに伴って往復振動、つまり共振板２１２がこれに伴って上向きに変形し、つまり共振板２１２は中空穴２１２０箇所にて上向きにわずかに突き上げられる。
【００２５】
その後、図７Ｃに示すように、このとき圧電アクチュエータ２１３は下向きに振動して初期位置にまで戻るが、このとき圧電アクチュエータ２１３の浮動板２１３１上の突当て部２１３１ｅが、共振板２１２の中空穴２１２０箇所の上向きにわずかに突き上げられた部分に近接して、ひいてはエアーポンプ２１内の空気が上半層の第一チャンバ２１７ｂに向けて一時保存される。
【００２６】
更に図７Ｄに示すように、圧電アクチュエータ２１３が再度下向きに振動し、かつ共振板２１２が圧電アクチュエータ２１３が振動する共振作用を受けて、共振板２１２もまたこれに伴って下向きに振動して、これにより共振板２１２の下向き変形で第一チャンバ２１７ｂの体積を圧縮して、ひいては上半層の第一チャンバ２１７ｂ内の空気は両側に流動するように押し出されるとともに圧電アクチュエータ２１３の隙間２１３４を介して下向きに通過して流通することで、共振板２１２の中空穴２１２０箇所にまで流れて圧縮排出され、空気取入れ側開口２０１を介してキャリア２０の第一導流チャンバ２０２に向けて流れる圧縮空気を形成する。この実施形態から分かるように、共振板２１２が垂直に往復振動したとき、共振板２１２と圧電アクチュエータ２１３との間のギャップｇ０によってその垂直移動する最大距離を増加させることができるものであって、言い換えるならば、共振板２１２と圧電アクチュエータ２１３との間に設けられたギャップｇ０によって、共振板２１２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、ということである。
【００２７】
最後に、共振板２１２は初期位置にまで戻り、つまり図７Ａに示すように、ひいては前記した作動工程を通じて、図７Ａ〜図７Ｄの順序で引き続き繰り返すことで、空気は連続的にカバープレート２１６の開口部２１６３から合流チャンバ２１７ａに流れ込み、更に第一チャンバ２１７ｂに流れ込むとともに、引き続き第一チャンバ２１７ｂから合流チャンバ２１７ａ内に流れ込むように、気流は空気取入れ側開口２０１内に流れ込み、ひいては空気を安定的に輸送することができる。言い換えるならば、本願のエアーポンプ２１は作動時に、空気が順次流れるのはカバープレート２１６の開口部２１６３、合流チャンバ２１７ａ、第一チャンバ２１７ｂ、合流チャンバ２１７ａ及び空気取入れ側開口２０１であるので、本願のエアーポンプ２１は単一の構成要素、つまりカバープレート２１６により、しかもカバープレート２１６の開口部２１６３の構造設計により、エアーポンプ２１の部品点数を減らし、全体的な製造工程を簡素化するという効果を達成することができる。
【００２８】
上記によって、上記エアーポンプ２１の作動を通じて、空気を導流キャリア２０の空気取入れ側開口２０１を介して導流チャンバ２００内に取り込むとともに、連通溝２０２の合流部２０３を介して気流を複数の連通部２０４内に急速に取り込み、更に気流を複数の連通部排気口２０４ｂから電子素子３箇所に急速に送ることで、取り込んだ空気が電子素子３とで熱交換を行って、これにより放熱冷却の効率を向上し、ひいては電子素子３の性能安定性及び寿命を向上する。
【００２９】
図８を参照されたい。図８は本願の空冷放熱装置の制御システムの構成概略図である。図示するように、本願の好ましい実施例の空冷放熱装置２は温度制御機能を有しており、そして更に制御システム６を備えており、このうち制御システム６は制御ユニット６１と温度センサ６２とを更に備えて降おり、このうち制御ユニット６１は、エアーポンプ２１の動作を制御するためにエアーポンプ２１に電気的に接続されている。温度センサ６２は、電子素子３の温度を検知するように電子素子３の周辺に隣接して設けられている。本実施例において、温度センサ６２は制御ユニット６１に電気的に接続されて、電子素子３付近の温度を検知するか、又は電子素子３上に直接貼付けられて電子素子３の温度を検知するとともに、検知信号を制御ユニット６１に送信する。制御ユニット６１は温度センサ６２の検知信号に基づいて、該電子素子３の温度が温度しきい値を超えていないかを判断し、制御ユニット６１が該電子素子３の温度が該温度しきい値を超えていると判断すると、エアーポンプ２１の動作を始動すべく制御信号をエアーポンプ２１に送出して、これによりエアーポンプ２１は気流流動を駆動して電子素子３に対して放熱冷却を行って、電子素子３を放熱冷却して温度を下げる。制御ユニット６１が、該電子素子３の温度が該温度しきい値を下回っていると判断すると、エアーポンプ２１の動作を停止すべく制御信号をエアーポンプ２１に送出して、これによりエアーポンプ２１が連続的に動作して寿命が短縮するのを回避し、余分なエネルギーの損失を低減することができる。よって、制御システム６を設置することで、空冷放熱装置２のエアーポンプ２１は電子素子３の温度が過度に上昇したときに放熱冷却を行うとともに、電子素子３の温度が低下した後に動作を停止することで、エアーポンプ２１が連続的に動作して寿命が短縮するのを回避し、余分なエネルギーの損失を低減することができ、しかも電子素子３を適した温度環境下で動作させることで、電子素子３の安定性を向上することができる。
【００３０】
上記をまとめるに、本願では、各種電子機器に応用することができて、電子機器内部の電子素子に対して側面風熱対流放熱を行って、放熱効果を向上し、騒音を低減して、電子機器内部の電子素子の性能を安定させて使用寿命を延ばし、しかも電子素子上にヒートシンクを重ねる必要はなくなり、電子機器全体の厚さでの軽量・薄型化を達成させることができる空冷放熱装置及びシステムを提供する。また、本願の空冷放熱装置及びシステムは、温度制御機能を有しており、電子機器内部の電子素子の温度変化に応じて、エアーポンプの動作を制御して、放熱効果を向上し、合わせて放熱装置の使用寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１１                              電子素子
１２                              熱伝導板
１３                              熱伝導性接着剤
２、２’、２’’                      空冷放熱装置
２０、２０’、２０’’                導流キャリア
２０ａ                            第一表面
２０ｂ                            第二表面
２００、２００’、２００’’          導流チャンバ
２０１、２０１’、２０１’’          導流端開口
２０２、２０２’、２０２’’          連通溝
２０３、２０３’、２０３’’          合流部
２０３ａ                           合流部開口
２０３ｂ                           合流部下部
２０３ｃ                           斜面
２０４、２０４’、２０４’’           連通部
２０４ａ                           連通部開口
２０４ｂ、２０４ｂ’、２０４ｂ’’    連通部排気口
２０５                           吸気溝
２１                             エアーポンプ
２１２                           共振板
２１２０                        中空穴
２１３                           圧電アクチュエータ
２１３１                        浮動板
２１３１ａ                       第一表面
２１３１ｂ                       第二表面
２１３１ｃ                       中心部
２１３１ｄ                       外周部
２１３１ｅ                       突当て部
２１３２                         外枠
２１３２ａ                       ブラケット
２１３２ａ’                       第一表面
２１３２ａ’’                       第二表面
２１３２ｂ                       導電ピン
２１３２ｃ                       第一表面
２１３２ｄ                       第二表面
２１３３                         圧電セラミック板
２１３４                         隙間
２１４１、２１４２               絶縁シート
２１５                           導電シート
２１５１                         導電ピン
２１６                           カバープレート
２１６ａ                         収容空間
２１６１                         側壁
２１６２                         下部板
２１６３                         開口部
２１７ｂ                         第一チャンバ
２１７ａ                         合流チャンバ
２１８                           接着剤体
３                               電子素子
４                               キャリア基板
５                               空冷放熱システム
６                               制御システム
６１                             制御ユニット
６２                             温度センサ
ｇ０                             ギャップ
【図１】
2018137437.tif 000003
【図２】
2018137437.tif 000004
【図３Ａ】
2018137437.tif 000005
【図３Ｂ】
2018137437.tif 000006
【図４】
2018137437.tif 000007
【図５Ａ】
2018137437.tif 000008
【図５Ｂ】
2018137437.tif 000009
【図６Ａ】
2018137437.tif 000010
【図６Ｂ】
2018137437.tif 000011
【図６Ｃ】
2018137437.tif 000012
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
2018137437.tif 000017