(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱部材に貼着する薄型化された水冷ヘッドを提供する。【解決手段】ハウジング１内にハウジング室１３を設け、該ハウジングの両端にそれぞれ給水経路１１および排水経路１２を配置して前記ハウジング室と導通させ、また、ハウジング室内に熱交換構造１４を設けて動作流体と熱交換作用を行う。ハウジング上面に薄膜２を設け、薄膜上に圧電材料の板３２からなる作動部材３を貼着して通電により上下振動する作動部材に伴って薄膜を上下振動させ、ハウジング室内の動作流体を加圧・減圧することにより一定方向の循環流動を生じさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、熱交換構造と、薄膜と、作動部材とからなり、
該ハウジングは、それぞれ給水経路と、排水経路を具えて、該ハウジング内部に空間を形成するハウジング室に導通し、
該熱交換構造は、該ハウジング室内に設置されて、該ハウジング室内を流動する作動流体と熱交換し、
該薄膜は、該ハウジング室上方に設置されてハウジング室上方を閉塞し、
該作動部材は、固定端と圧電材料からなる振動端を具えて該振動端を該薄膜の上表面に平らに貼着して、該振動端の通電に伴う単辺扇形振動動作を行い、
該作動部材の振動により生じる扇形大幅振動作用によって、ハウジング内部の体積を変化させて、ハウジング内の作動流体を給水経路から導入し、排水経路から導出して一定方向の流動を発生することを特徴とするヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項２】
前記ハウジングは、更にそれぞれ該作動部材の固定端、振動端に対応する開口を設けた殻体と結合したことを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項３】
前記作動部材の固定端は、更に複数の電極導線に電気的に接続することを特徴とする請求項２記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項４】
前記複数の電極導線は、上記の殻体に形成された開口内に配置されたことを特徴とする請求項３記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項５】
前記作動部材の固定端が該排水経路側にあることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項６】
前記給水経路と排水経路がそれぞれハウジングの相対する側に位置して設けられるたことを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項７】
前記給水経路と排水経路がそれぞれハウジングの同一側に設けられたことを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項８】
前記ハウジング室内に更に、
該給水経路と相互に連通する第１ハウジング室と、
該第１ハウジング室と該排水経路と相互に連通する第２ハウジング室と
を具えることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項９】
前記第１ハウジング室と第２ハウジング室との間に通孔を設けたことを特徴とする請求項８記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１０】
前記熱交換構造が該第１ハウジング内に設けられたことを特徴とする請求項８記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１１】
前記第１ハウジング室の給水経路の通孔に弁体を設け、該弁体は柱体と板体を具えて該柱体を給水経路内壁に設けた溝に該柱体を回動可能に挿通したことを特徴とする請求項８記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１２】
前記第２ハウジング室の第１ハウジング室に隣接する該通孔の内壁面に溝を設け、該溝に柱体と板体を具えた弁体の該柱体を回動可能に挿通したことを特徴とする請求項９記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１３】
前記作動部材が圧電材料片であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１４】
前記熱交換構造が複数の平行に間隔を置いて配列されるヒートシンクフィンから構成されることを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１５】
該ヒートシンクフィン間にヒートシンク流路を形成したことを特徴とする請求項１４記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【請求項１６】
前記作動部材の固定端が複数の電極導線に電気的に接続することを特徴とする請求項１記載のヒートシンクの水冷ヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンク構造に関し、特に、ヒートシンク部材を貼り付ける水冷ヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子デバイスの開発の趨勢は、高集積度、小型化以外に、これらに伴う発熱量の増加に対し、特にパソコン等の機器においてその演算機能の向上と同時にＣＰＵ周辺の電子構成部材の増加のためパソコン全体の発熱量も大幅に上昇しており、電子デバイスの動作上許容される温度範囲内に保つため、別途ヒートシンク装置等の放熱・冷却装置を設置して、パソコンの動作に悪影響を及ぼす温度上昇を抑制する必要がある。
【０００３】
現在使用される冷却装置は、空冷ファンが最も簡便であり、最も幅広く使用されている放熱・冷却手段であるが、水冷ヒートシンクシステムもまた広く適用されている冷却手段である。
水冷ヒートシンクシステムは、水冷ヘッドを発熱部材上、例えば、ＣＰＵまたはハードディスクドライブに密着して取り付け、モータによって水箱から冷却液を抽出し水冷ヘッド中に導入し、該冷却液と水冷ヘッドが発熱部材から吸引し熱が熱交換作用を経由した後、その冷却液が更に水冷ヘッドからヒートシンクモジュールに流出し、冷却を介した後、再度、水箱に戻され、これによって、冷却液循環によりヒートシンクを補助し、その発熱部材の温度を低減し、その機器を円滑に動作させる。
【０００４】
従来ヒートシンクシステム自身は、必要な水冷ヘッド構造以外に、ポンプ、水箱、水冷バンクを含む必要があり、導管を巡らした各構成部材を組み立て、連通状態を形成し、各動作流体が各部材の間を流動し易くする。
【０００５】
従来の技術は、スペース低減の要請に応えるため、水冷ヒートシンクシステムの水冷ヘッドとポンプは、相互に結合し、該水冷ヘッド構造が熱量を吸収する作用を有する以外に、該水冷ヘッド内部が更に動作流体を推進する動力を有し、水冷ヒートシンクシステムが必要とする体積を減少する。
しかしながら、従来のファン構造を動力源としたポンプ構造は、水冷ヘッドとポンプの相互構造が部材を１つ減少させていても、結合後の水冷ヘッド構造は、大幅に体積を減少することができず、より多くの電子製品が水冷ヒートシンクシステムを必要としているので、従来技術の問題の解決を欲するところである。
【特許文献１】特開２００２−２３２１７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３２４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、圧電材料からなる作動部材の振動を動力源とした水冷ヘッド構造を提供し、水冷ヘッド構造上部に作動部材を設置し、単辺上下振動の方式で水冷ヘッド内部の空間を圧縮し、動作流体を、該作動部材を介して該水冷ヘッド構造に流動・循環させ、該水冷ヘッド構造に薄型化の目的を達成させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、圧電材料からなる作動部材の振動を動力源とした水冷ヘッド構造を提供し、該構造は、ハウジング内にハウジング室を有し、該ハウジングの一側または両側にそれぞれ給水経路および排水経路を設けて前記ハウジング室と連通状態を形成し、また、ハウジング室内に熱交換構造を設けて、動作流体と熱交換作用を行い、さらに該ハウジング上面に薄膜を設けて、且つ該薄膜上に圧電材料からなる作動部材を貼着して薄膜を上下振動させ、ハウジング室内の動作流体を圧迫し、単一方向の循環流動を発生する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、作動部材を動力源とした水冷ヘッド構造を提供し、水冷ヘッド構造上部に作動部材を設置し、単辺上下振動の方式で水冷ヘッド内部の空間を圧縮し、動作流体を、該作動部材を介して該水冷ヘッド構造に進出させ、該水冷ヘッド構造に薄型化の目的を達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1および図２は、本発明の水冷ヘッドの立体構造分解図および組み立て完成図である。図に示すように、本発明の水冷ヘッドは、ハウジング体１を本体とし、該ハウジング１の両端にそれぞれ、給水経路１１と排水経路１２を設け、該ハウジング１１の内部には、ハウジング室１３を形成し、該ハウジング室１３は、それぞれ給水経路１１と排水経路１２と導通させる。
また、該ハウジング室１３内に熱交換構造１４を設け、該熱交換構造１４は、間隔を置いて配列される複数のヒートシンクフィンから構成され、且つ、任意の両隣のヒートシンクフィンの間にヒートシンク流路１５を形成する。
【００１０】
図１において、該ハウジング１の上端面に高張力の材質からなる薄膜２を設ける。該薄膜２の大きさは、該ハウジング１の上面面積にほぼ等しく、該ハウジング室１３を完全に覆蓋する。該薄膜２上方に圧電材料からなる作動部材３を設け、該ハウジング室１３の上方の該薄膜２に平らに貼着する。該作動部材３は、固定端３１および振動端３２を有し、該固定端３１は、排水経路１２側に固定され且つ複数の電極導線４に接続されて該作動部材３に必要な電力を供給する。該振動端３２は、薄膜２の表面に平らに貼着され、通電すると該振動端３２が端辺扇形の大幅な振動を生じて図９の比較図式のように、同一の振動角度θであってもその扇形振動による変形量δ２は、中段部位の振動による変形量δ１よりも遥かに大きくすることができる。また、該作動部材４の振動周波数は、需要に応じて調整を行うことができる。
【００１１】
最後に、該ハウジング１は、殻体５と相対して結合し、前記の薄膜２および作動部材３を覆う。該殻体５上にそれぞれ該作動部材３と電極導線４に対応して複数の溝５１，５１ａを設けて該作動部材３を外部に露出させてその振動動作に必要な空間を確保し、該作動部材３は、同時に該電極導線４を配置する。その組み合わせ完成図は、図２のとおりである。
【００１２】
図３、図４は、本発明の操作説明断面図である。図に示すように、該水冷ヘッド構造は、発熱部材６上に密着し、該給水経路１１と排水経路１２がそれぞれ水冷システムの導管７に接続して冷却システム全体の循環経路を形成し（図示せず）、動作流体を該水冷ヘッド中に進入させ、水冷ヘッド中において、発熱部材からの熱を伝導する熱交換構造１４と熱交換作用を行い、動作流体に熱を伝導する。電源から導線４を経て該作動部材３上に導電して、該作動部材３の振動端３２に単辺扇形振動作用を発生させ、図３に示すように、該作動部材３の振動端３２が下向きに振動する時、同時に該薄膜２を連動し、ハウジング室１３内部空間を圧縮して圧力を発生し、この扇形振動によって動作流体を同一方向に流動させ、動作流体に圧力（矢印で示す）を発生させ、排水経路１２に向かって流出させる。該作動部材３の振動端３２が上向きに振動する時、図４に示すように、該薄膜２がその原状を回復し、さらに上方に作動してハウジング室１３内の空間を拡大し、ハウジング室１３内部の圧力を外部圧力より小さくし、動作流体を給水経路１１（矢印で示す）からハウジング室１３内に流入させ、動作流体を迅速に水冷ヘッド内部に進出させ、動作流体に比較的大きな流量の一定方向の流動を形成させる。
【００１３】
図５は、本発明の第２実施例の構造分解図である。図に示すように、該水冷ヘッドは、本体のハウジング１の内部ハウジング室１３が、第１ハウジング室１３１および第２ハウジング室１３２とに分かれ、該第２ハウジング室１３２は、該第１ハウジング室１３１の一側に設けられ、且つ通孔１６を経由して相互に連通する。
該ハウジング１は、給水経路１１と排水経路１２を有し、冷却媒体は該給水経路１１から第１ハウジング室１３１、第２ハウジング室１３２を経て排水経路１２に流通する。第１ハウジング室１３１内に複数の間隔を置いて配列されるヒートシンクフィンから構成される熱交換構造１４を設け、各ヒートシンクフィン１４の間にヒートシンク流路１５を形成する。
該第１ハウジング室１３１の内壁面の該給水経路１１に相対する位置に弁体８を設け、動作流体が第１ハウジング室１３１から該給水経路１１側に流れてハウジング１外に逆流することを防止する。該弁体８は一端に柱体８１を設けて柱体８１上から板体８２を延伸した構造からなり、該内壁側面に設けられる溝１３３に柱体８１を回動可能に挿通して給水経路１１に相対する管口位置に板体を配置する。
同様に第２ハウジング室１３２内壁側面の該通孔１６に相対する位置にも弁体８ａを設け、作動流体がハウジング１３１内に逆流することを防止する。
該ハウジング１の上面に薄膜２を設けて、第１ハウジング室１３１及び第２ハウジング室１３２上を覆って密閉し、該薄膜２の上表面に固定端３１と振動端３２を具えた作動部材３を設ける。該固定端３１は、複数の電極導線４と電気的に接続し、排水経路１２と同じ側に固定されて該作動部材３の振動端３２が単辺扇形振動作用を形成する。最後に、該ハウジング１が、殻体５と相対して結合され、前記の薄膜２及び作動部材３を覆う。該殻体上には該作動部材３の振動端３２及び固定端３１の位置に対応して複数の溝５１，５１ａが開設され、該振動端３２が作動する空間を確保し、また該電極導線４も該溝５１ａ中に配置される。
【００１４】
図６、図７は、本発明の上記実施例の動作説明図である。該冷水ヘッドは、発熱部材６上に密着され、該発熱部材が発生する熱を伝導・除去する。ハウジング１上の作動部材３に通電され、該作動部材３の振動端３２に単辺扇形振動作用を発生させ、振動端３２が下向きに振動する時、薄膜２を第１ハウジング室１３１内部に押圧降下させ、第１ハウジング室１３１内の圧力を増大し、第１ハウジング１３１内の熱交換構造１４と熱交換した動作流体に圧力を発生させ、ヒートシンク流路１５に沿って、且つ排水経路１２の方向に流動させると共に、発生する圧力が該給水経路１１の位置にある弁体８を押圧して弁体８が該給水経路１１を閉じて逆流することを防止し、同時に、排水経路１２に流動する動作流体においては発生する圧力が弁体８ａを開放して動作流体を、該第２ハウジング室１３２を経て排水路１２に向けて流動させる。
該作動部材３が上向きに振動して該薄膜２が原状に戻り、さらに上方に押圧されると、第１ハウジング室１３１内の圧力を回復させ、さらに第１ハウジング室１３１内部の圧力が大気圧より低くなり、該弁体８が解放されて動作流体を給水経路１１から第１ハウジング室１３１内に進入させ、また、第２ハウジング室１３２の動作流体も減圧作用によって通孔１６の位置上に設けた弁体８ａを閉じて該通孔１６を密閉させ、動作流体が第１ハウジング１３１内に逆流することを防止して該水冷ヘッド内の動作流体に一定方向の循環作用を形成させる。
【００１５】
また、該進入経路１１と排水経路１２の設置位置が前記ハウジング１の左右両側に設けられる以外に、必要に応じて該給水経路１１と排水経路１２の位置を変更でき、図８に示すように、該給水経路１１と排水経路１２がハウジング１の同一側に設けられる。これによって、該水冷ヘッドが発熱部材６に密着して該発熱部材６が発生する熱源に対して熱交換作用を行い、熱を水冷ヘッド内部に吸収し、第１ハウジング室１３１内に設けた熱交換構造１４に熱を伝導して動作流体と熱交換作用を行い、動作流体が熱を水冷ヘッドから除去することができる。ハウジング１上の作動部材３に通電して該作動部材３の振動端３２に単辺扇形振動作用を発生させ、振動端３２が下向きに振動する時、薄膜２を第１ハウジング室１３１内部に押し下げて第１ハウジング室１３１内の圧力を増大し、第１ハウジング１３１内の既に熱交換構造１４と熱交換した動作流体に圧力を発生させ、ヒートシンク流路１５に沿って排水経路１２の方向に移動させ、動作流体が給水経路１１に流動する時、発生する圧力が該給水経路１１の位置に対応する弁体８を押して該排水経路１１を閉じて、動作流体の該給水経路１１に対して逆流することを防止し、同時に、動作流体の圧力により弁体８ａを開放して動作流体を、該第２ハウジング室１３２を経てその排水経路に向けて流動させる。該作動部材３が上向きに振動し、該薄膜２が原状に戻り、さらに押圧されると第１ハウジング室１３１内の圧力を回復させ、さらに減圧して外部圧力が第１ハウジング室１３１内部の圧力より大きくなり、該弁体８を開放して動作流体を給水経路１１から該第１ハウジング室１３１内に進入させ、また、第２ハウジング室１３２の動作流体も圧力作用によって通孔１６の位置上に設けた弁体８ａを押圧して該通孔１６を密閉させ、動作流体が第１ハウジング１１３１内に逆流することを防止し、該水冷ヘッド内の動作流体に一定方向の循環作用を形成させる。
【００１６】
なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の構造分解説明図である。
【図２】本発明の構造組み合わせ図である。
【図３】本発明の操作断面図１である。
【図４】本発明の操作断面図２である。
【図５】本発明の第２実施例の構造分解説明図である。
【図６】本発明の第２実施例の操作断面図１である。
【図７】本発明の第２実施例の操作断面図２である。
【図８】本発明の経路構造説明図である。
【図９】本発明と従来の薄膜振動方式の比較説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ハウジング
１１  給水経路
１２  排水経路
１３  ハウジング室
１３１  第１ハウジング室
１３２  第２ハウジング室
１４  熱交換構造
１５  ヒートシンク流路
１６  通孔
２  薄膜
３  作動部材
３１  固定端
３２  振動端
４  電極導線
５  殻体
５１，５１ａ  溝
６  発熱部材
７  導管
８，８ａ  弁体
８１  柱体
８２  板体
θ  振動角度
δ１、δ２  変形量
【図１】
2008258577.tif 000003
【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】
2008258577.tif 000009
【図８】
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【図９】
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