(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段を有することを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項２】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなることを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項３】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有することを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項４】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなることを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項５】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有することを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項６】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなることを特徴とする圧電ポンプ用駆動回路。
【請求項７】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段を有する圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項８】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなる圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項９】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有する圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項１０】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなる圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項１１】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有する圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項１２】
圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する第一の制御手段と、
温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出温度に応じて正弦波発振手段の信号振幅を調整する第二の制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなる圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の発熱体を冷却するための冷却装置に用いる圧電ポンプ用駆動回路およびこれを用いた冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンなどでは、高速処理されるプロセッサが用いられており、機器からの発熱による温度上昇を低減するために冷却装置が必要となる。従来、この種の冷却方式の一つとして、特開２００１−３５５５７４号公報には圧電ポンプを使用した水冷方式が開示されている。【０００３】
圧電ポンプを使用する場合、その駆動電圧としては、圧電ポンプに用いられる圧電材料の変形したときの変位量を大きくするために交流１００Ｖ前後の電圧が必要である。また、駆動周波数は、圧電ポンプの変位に応じて動作する弁の応答性から数十〜数百Ｈｚの低周波数となる。【０００４】
一方、圧電ポンプを用いた冷却装置が使用される電子機器内部の電源は＋５Ｖなどの低電圧である。そこで、圧電ポンプの圧電素子駆動回路としては、低電圧電源から高電圧で低周波数の電力を作るためのインバータ回路が必要となる。【０００５】
通常、上記のインバータ回路には低周波トランスが用いられるが、低周波トランスを使用すると大型になり、大きな実装スペースが必要となる。このため、小型・薄型が要求されるモバイル機器などへの利用は困難である。そこで、圧電ポンプを駆動する駆動方式として特開２００２−３３９８７２号公報に開示されるものがある。図１は特開２００２−３３９８７２号公報に提案されている回路の概略構成を示すブロック図、図２はその構成をより詳細に示すブロック図、図３はその動作を示す各部の波形図である。【０００６】
図１を参照しながら、特開２００２−３３９８７２号公報に提案されている回路について説明する。図１において、発振器１１１は、所定の周波数の第一のクロック信号と第二のクロック信号を発振する。第一のクロック信号は、圧電ポンプを駆動する圧電素子１０１の駆動周波数に一致する周波数の信号であり、第二のクロック信号は、増幅器１０２の増幅効率を考慮して設定された第一のクロック信号より高周波数の搬送波信号である。本回路では、例えば第一のクロックの周波数は５０Ｈｚ、第二のクロック信号の周波数は１４ｋＨｚに設定されている。【０００７】
変調器１１２は、圧電素子１０１の駆動信号と一致する第一のクロック信号にて第二のクロック信号からなる搬送波をＡＭ変調し、変調波信号を作成する。この変調波信号は増幅器２に入力され、信号増幅が行われる。増幅後の変調波信号は復調器１１３に入力され、増幅された第一のクロック信号と同じ周波数の変調信号（ポンプの駆動信号）が取り出されて、圧電素子１０１の電極に印加される。【０００８】
以上の構成によると、増幅器１０２は第一のクロック信号に比べて高周波数の第二のクロック信号を増幅処理している。すなわち、第一のクロック信号の信号を直接増幅せず、第二のクロック信号を増幅し、変調処理して所望の駆動信号を作成して、低周波数の信号を直接増幅していないため、増幅器２は複雑になったり、大きくなったり、高価になったりするという問題が解消できる。特に、特開２００２−３３９８７２号公報には、増幅回路として高周波トランスを用いて、小型・軽量化を実現できることが示されている。【０００９】
次に、図２および図３を参照しながらその動作についてより詳細に説明する。【００１０】
図２において、１１４は分周器、１１５はＮＯＴ回路、１１６は第一のＡＮＤ回路、１１７は第二のＡＮＤ回路、１０２ａは第一の増幅器、１０２ｂは第二の増幅器、１１３ａは第一の復調器、１１３ｂは第二の復調器である。【００１１】
発振器１１１は１４ｋＨｚの第二のクロック信号を発振する。この第二のクロック信号は分波され、分周器１４と第一のＡＮＤ回路１１６、第二のＡＮＤ回路１１７にそれぞれ入力される。分周器１１４に入力された信号は、圧電素子１０１の駆動周波数まで分周され、５５Ｈｚの第一のクロック信号を作成する。この第一のクロック信号も分波され、一方が直接第一のＡＮＤ回路１１６に入力され、他方はＮＯＴ回路１１５を介して第二のＡＮＤ回路１１７に入力されている。これらのＡＮＤ回路１１６、１１７により、ＡＭ変調がなされる。２つの変調波信号は、第一の増幅器１０２ａと第二の増幅器１０２ｂにそれぞれ入力されて増幅され、第一の復調器１１３ａと第二の復調器１１３ｂとを介して圧電素子１０１を駆動する。【００１２】
図３に、図２中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点の信号波形および圧電素子に印加される信号波形を示す。Ａ点での信号は、図３（Ａ）に示すように発振器１１１で発振された信号である第二のクロック信号であり、変調処理における搬送波である。Ｂ点での信号は、図３（Ｂ）に示すように、第二のクロック信号を分周処理した第一のクロック信号で、ポンプ駆動周波数と同一の周波数の信号である。この信号は変調処理において変調前の駆動信号となる。また、第二のＡＮＤ回路１１７に、第二のクロック信号と逆位相の信号が入力されている。さらに、Ｃ点での信号は、図３（Ｃ）に示すように、第二のクロック信号を搬送波として第一のクロック信号が変調された変調波であり、Ｄ点での信号は、図３（Ｄ）に示すように、第二のクロック信号を搬送波として第一のクロック信号と逆位相の信号が変調された変調波である。【００１３】
圧電素子１０１には、第一の復調器１１３ａより変調波を復調した信号であるＥ点での信号と、第二の復調器１１３ｂにより変調波を復調した信号であるＦ点での信号との差分が印加され、それによって圧電素子１０１は駆動されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする第１の問題点は、圧電ポンプから大きな振動音が発生し、静音化の望まれる環境で使用される装置には適用することができないことである。その理由は、圧電ポンプの駆動波形は可聴周波数以下の低周波数であるものの可聴周波数帯域の高調波の周波数成分が含まれることと、正弦波ではないことによる。高調波成分の振動によって騒音が発生してしまう。【００１５】
第２の問題点は、電源起動時に圧電ポンプからの圧力不足で液の循環が開始できないという問題がある。その理由は、電子機器内の温度変化もしくは液路内の圧力変化により、液に含有される酸素などが凝集することで冷却液の液路に気泡が発生し、この気泡が圧電ポンプのポンプ室内に滞留することで圧力の吸収をもたらし、ポンプから液に伝達される圧力を減少させるためである。【００１６】
第３の問題点は、発熱体つまり被冷却電子部品が発熱していない場合でも、圧電ポンプおよび駆動回路は動作しているため、無効な電力損失を発生させることである。【００１７】
本発明は上述した従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、小型・軽量化できる圧電ポンプ用駆動方法を提供することを目的とする。【００１８】
本発明の他の目的は、低騒音化できる圧電ポンプの駆動回路を提供することにある。【００１９】
本発明のさらに他の目的は、電源起動時に確実に動作開始が行なえ信頼性向上の図れる圧電ポンプの駆動回路を提供することにある。【００２０】
本発明のさらに他の目的は、低消費電力化を実現できる圧電ポンプの駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の圧電ポンプ用駆動回路は、圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の冷却システムは、圧電ポンプの圧電素子を駆動する周波数の正弦波信号を発生する正弦波発振手段と、
低電圧の供給電源を高電圧に変換する電圧昇圧手段と、
前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動されて前記正弦波発振手段から出力された信号を増幅し、前記圧電素子を高電圧な正弦波で駆動する増幅手段と、
前記正弦波発振手段の起動時における周波数を３以上の異なる周波数にて変動制御する制御手段と、を有し、
前記増幅手段が、前記電圧昇圧手段で発生された高電圧で駆動され前記正弦波発振手段から出力された信号をパルス幅変調して増幅するＤ級アンプと、該Ｄ級アンプの出力信号を復調するローパスフィルタとからなる圧電ポンプ用駆動回路と、
発熱体に接触する吸熱器と、
外部に熱を放出する放熱器と、
前記吸熱器と前記放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、
該冷却液循環路内の冷却液を循環させる前記圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを備えることを特徴とする。
【００２６】
上記のように構成される本発明において、圧電ポンプの圧電素子を正弦波で駆動し、起動時には駆動周波数を調整し、冷却不要な時には昇圧コンバータの出力電圧および正弦波発振器の振幅を調整することにより、本発明の目的を達成するものである。【００２７】
本発明においては、圧電ポンプの圧電素子を、正弦波発振手段からの正弦波信号を入力とし増幅手段で増幅した正弦波で駆動することで、振動音が発生しない。また、正弦波発振手段で発生した正弦波を直接増幅するため、増幅手段の出力側では復調するための特別なフィルタを必要とせず、直接圧電素子を駆動することが可能となるため、部品点数を少なくすることができ、小型化が可能となる。【００２８】
また、増幅手段の電源は、低電圧な供給電源から電圧昇圧手段で高電圧に変換された電圧で駆動することで、圧電ポンプの圧電素子は電子器内部の低電圧な供給電源からつくられた高電圧で駆動され、圧電素子の変位量を大きくすることができ、ポンプ流量を大きくすることが可能となる。【００２９】
また、正弦波発振手段は、電源起動時に周波数を制御する第一の制御手段からの信号によって、周波数をスイープすることで、圧電ポンプのポンプ室内に滞留する気泡をポンプ室から吐き出し、液の循環をスムーズに開始することが可能となる。【００３０】
また、電圧昇圧手段は、被冷却電子部品の温度を温度検出手段によって検出されたレベルに応じて第二の制御手段で出力電圧を調整することで、不要な電力損失を低減することが可能となる。【００３１】
また、増幅手段を、Ｄ級アンプと、増幅した後の信号を復調するローパスフィルタという構成とすることで、低電力損失でかつ、正弦波で駆動することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
第１の効果は、圧電ポンプの駆動波形が正弦波であるため、圧電ポンプから振動音が発生せず、冷却装置として静音性を実現できる。【００３３】
第２の効果は、ポンプのポンプ室内に気泡が発生しても、起動時に、この気泡を吐き出すため、圧力不足で液の循環が開始できないという問題がなくなり、確実に動作する。【００３４】
第３の効果は、発熱体が発熱していない場合は、圧電ポンプの圧電素子駆動電圧を低下することで、駆動回路による無効な電力損失を低減し、発熱を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来例の構成を示すブロック図である。
【図２】従来例の構成を示すブロック図である。
【図３】従来例の動作を示す波形図である。
【図４】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例の動作を示す波形図である。
【図７】本発明の実施例の動作を示す波形図である。
【図８】本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  圧電素子
２  増幅器
２ａ  第一の復調器
２ｂ  第二の復調器
３  正弦波発振器
４  供給電源
５  昇圧コンバータ
６  温度センサー
７  電圧検出回路
８  第一の制御回路
９  第二の制御回路
１１  発振器
１２  変調器
１３  復調器
１３ａ  第一の復調器
１３ｂ  第二の復調器
１４  分周器
１５  ＮＯＴ回路
１６  第一のＡＮＤ回路
１７  第二のＡＮＤ回路
２０  Ｄ級アンプ
２１  変調器
２２  スイッチ
２２ａ  第一のスイッチ
２２ｂ  第二のスイッチ
２２ｃ  第三のスイッチ
２２ｄ  第四のスイッチ
２３  ローパスフィルタ
２３ａ  第一のインダクタ
２３ｂ  第一のキャパシタ
２３ｃ  第二のインダクタ
２３ｄ  第二のキャパシタ
２４ａ  第一の反転回路
２４ｂ  第二の反転回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。【００３８】
図４は本発明による圧電ポンプ用駆動回路の第一の実施例の概略構成を示すブロック図、図５はより詳細に示すブロック図である。【００３９】
本実施例は図４に示されるように、圧電素子１、増幅器２、正弦波発振器３、供給電源４、昇圧コンバータ５、温度センサー６、電圧検出回路７、第一の制御回路８および第二の制御回路９から構成されている。【００４０】
圧電ポンプ（不図示）を駆動する圧電素子１は、正弦波発振器３で発生した正弦波信号を入力とする増幅器２によって駆動される。また、増幅器２は、低電圧な供給電源４から昇圧コンバータ５によって高電圧に変換された電圧で駆動される。このため、圧電素子１は、高電圧の正弦波電圧で駆動される。【００４１】
正弦波発振器３は、二つの制御回路からの信号に応じて、周波数あるいは振幅が制御される。第一の制御回路８は、供給電源４が投入されたことを電圧検出回路７で検出し、この起動時に正弦波発振器３の周波数を調整する。第二の制御回路９は、発熱体の温度を検出する温度センサー６からの信号に応じて正弦波発振器３の振幅を調整すると共に、昇圧コンバータ５の出力電圧も調整することによって、発熱体の温度に応じて圧電素子１の駆動電圧を調整する。【００４２】
ここで、増幅器２として、高電圧用アンプを使用した本発明の第一の実施形態の圧電ポンプの駆動回路のブロック図を図６に示し、図６を参照して詳細に説明する。基本的な構成は図４と同じであるが、増幅器２として、正負の高電圧が必要とされるため、昇圧コンバータ５は、正負の電圧出力が可能な構成とされている。【００４３】
正弦波発振器３から出力された信号は、増幅器２に入力され、増幅器２の電源電圧に応じた高い正弦波電圧に振幅が増幅される。この正弦波電圧は圧電素子１の電極間に印加され、圧電素子１は駆動される。ここで、増幅器２の電源は、電子機器内部で一般に使用される５Ｖや１２Ｖなどの低電圧な供給電源４から昇圧コンバータ５によって作られた高電圧で動作する。例えば、圧電素子１を交流１００Ｖで駆動させるためには、昇圧コンバータ５では直流２８０Ｖ（±１４０Ｖ）程度に変換することで、増幅器２は±１４０Ｖで駆動する。【００４４】
また、起動時には、電圧検出回路７で供給電源４が投入されたことを検出し、第一の制御回路８に通知する。この通知により第一の制御回路８では電源の投入を認識し、正弦波発振器３の周波数を一定時間変化させる。【００４５】
図６に起動時の圧電素子１に印加される動作波形のタイムチャートを示す。【００４６】
図６において、電源起動時は、まず周波数ｆ１で動作し、次にｆ１より高周波数のｆ２で動作し、さらにｆ２より高いｆ３で動作する。その後は、逆に周波数が低くなるように、ｆ２、ｆ１の順に動作する。以上の動作を数秒間継続する。このように周波数を変化させた場合、高周波時にはポンプ内に滞留している気泡がポンプ内部の高周波の圧力変動により、分散され気泡が小さく分かれる。次に低周波でポンプが駆動すると、ポンプ内の逆止弁の動きが遅くなり、細かく分かれた気泡がポンプ内より排出されてくることになる。【００４７】
このように、上記実施例では、起動時に周波数を変動させることで、ポンプ内部に滞留した気泡を吐き出すことができるため、気泡による圧力の吸収によるポンプから液に伝達される圧力の減少を生じることなく、圧力不足で液の循環が開始できないという問題はなくなり、確実に動作開始できる。なお、上記実施例では、周波数変化は３段階程度で説明したが、より複数のステップで変化させても効果的であることは明らかである。また、各周波数での駆動時間については、等間隔であってもよいし、周波数ごとに時間差をもたせても構わない。【００４８】
さらには、本実施例では、発熱体の温度を検出する温度センサー６による信号に応じて昇圧コンバータ５の出力電圧および正弦波発振器３の信号振幅を調整するための第二の制御回路９が設けられているので、発熱体が発熱しない場合には、圧電ポンプの駆動力を低下させることで、消費電力を低減できるものとなっている。【００４９】
図１に発熱体の温度と、その時の圧電素子１に印加される電圧波形のタイムチャートを示す。【００５０】
図１に示されるように、第二の制御回路９は、温度が高い場合には圧電素子１に印加される電圧振幅を高くし、温度が低下するに伴い電圧振幅値を低下させる。このような電圧振幅値の制御を第二の制御回路９では、昇圧コンバータ５の出力電圧と正弦波発振器３の振幅を同時に変化させることにより行なっている。【００５１】
次に、本発明の第二の実施例について説明する。【００５２】
本実施例の基本的構成は第一の実施例と同様であるが、増幅器に、オーディオで一般に用いられるＤ級アンプを使用している。その構成を図８に示す。【００５３】
図８において、２０はＤ級アンプ、２１はＰＷＭ変調器、２２は出力スイッチ部、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはそれぞれ第一のスイッチ、第二のスイッチ、第三のスイッチ、第四のスイッチ、２３はローパスフィルタ、２３ａは第一のインダクタ、２３ｂは第一のキャパシタ、２３ｃは第二のインダクタ、２３ｃは第二のキャパシタ、２４ａは第一の反転回路、２４ｂは第二の反転回路を示す。なお、第一の実施例と同一の構成要素は同じ参照番号を付しており、説明は省略する。【００５４】
本実施例では、増幅器２として、Ｄ級アンプ２０が使用されている。正弦波発振器３から出力された信号は、ＰＷＭ変調器２１で高周波数の三角波と比較されてその大小関係が２値化信号の方形波パルス信号となって出力される。このとき、変調器２１からの出力信号は、入力正弦波信号の正側、負側との二出力に分配される。このパルス信号で第一のスイッチ２２ａと、第二のスイッチ２２ｂと、第三のスイッチ２２ｃと、第四のスイッチ２２ｄとから構成されるスイッチ２２で高電圧のパルス信号に増幅され、ローパスフィルタ２３で高周波成分が除かれて圧電素子１の電極間には歪みの少ない、ほぼ正弦波の交流電圧が印加され、圧電素子１は駆動される。【００５５】
図９は、図８中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ点の信号波形および圧電素子１に印加される信号波形を示す。【００５６】
ａ点での信号は、図９（ａ）に示す正弦波発振器３で発振された信号であり、圧電素子１を駆動する周波数と同一である。ｂ点での信号は、図９（ｂ）に示すように、第三のスイッチ２２ｃと第四のスイッチ２２ｄがオフ状態で、第一のスイッチ２２ａと第二のスイッチ２２ｂとが交互にオン、オフを繰り返すことで、パルス信号が発生する。さらに、ｃ点での信号は、図９（ｃ）に示すように、図９（ｂ）と１８０度位相のずれた信号となる。ここでは、第一のスイッチ２２ａと第二のスイッチ２２ｂがオフで、第三のスイッチ２２ｃと第四のスイッチ２２ｄとが交互にオン、オフを繰り返す。圧電素子１の両端には、図９（ｄ）−（ｅ）に示すように、ローパスフィルタ２３によって高周波数成分をフィルタリングすることで、正弦波電圧が印加される。【００５７】
ここで、圧電素子１の端子間電圧は、図９（ｂ）と図９（ｃ）との差分電圧を印加させるため、Ｄ級アンプ２０に供給するための昇圧コンバータ５の出力電圧を低く抑えることができる。このことは、図５に示した第一の実施例と比べ、昇圧コンバータ５の出力電圧は１／２となり、昇圧コンバータ５の使用部品として耐電圧が低いものを使うことができ、部品の小型化が可能となる。例えば、圧電素子１を交流１００Ｖで駆動させるためには、昇圧コンバータ５の出力電圧は直流１４０Ｖ程度でよい。【００５８】
このように、本実施例では、増幅器２にＤ級アンプ２０を採用することで、スイッチ２２の電力損失が低減でき、低消費電力動作することができ、さらに昇圧コンバータ５の出力電圧を低く抑えることができるため、部品の小型化が可能という効果が得られる。【００５９】
なお、上述したように、本発明の圧電ポンプ用駆動回路は電子機器などの冷却システムに用いられるものであり、本発明は、上記各実施例に示される圧電ポンプ駆動用回路と、発熱体に接触する吸熱器と、外部に熱を放出する放熱器と、吸熱器と放熱器との間で冷却液が循環するように接続する冷却液循環路と、該冷却液循環路内の冷却液を循環させる圧電ポンプ駆動用回路により駆動される圧電ポンプとを有する冷却システムを含む。【００６０】
本発明の活用例として、ノートパソコン等のモバイル機器の冷却装置として使用される圧電ポンプ用駆動回路に用いることができる。
【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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