(57)【要約】【課題】弾性支持部材を用いずに、振動体から気体に振動エネルギーをより高効率に伝達させることができ、かつ長寿命化にも適した振動発生装置および発光装置を提供する。【解決手段】振動発生装置（４，４’）は、開口部（４１Ａ）を有する筐体（４１，４２）と、筐体内に配置された磁石（４３）と、筐体内で磁石に接するように配置された鉄心（４４）と、筐体の内壁と鉄心との間に保持された磁性流体（４５）と、側面にコイル（４８，４８’）が巻き付けられ鉄心を取り囲む筒型の形状を有し、コイルに交流電流が流れることにより筐体の内壁に沿って振動して、筐体内の気体を開口部から脈流として吐出させる振動体（４６，４７）とを有し、振動体の振動方向（Ｖ）に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向に沿った振動体上の位置に応じて異なる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する筐体と、
前記筐体内に配置された磁石と、
前記筐体内で前記磁石に接するように配置された鉄心と、
前記筐体の内壁と前記鉄心との間に保持された磁性流体と、
側面にコイルが巻き付けられ前記鉄心を取り囲む筒型の形状を有し、前記コイルに交流電流が流れることにより前記筐体の内壁に沿って振動して、前記筐体内の気体を前記開口部から脈流として吐出させる振動体とを有し、
前記振動体の振動方向に垂直な方向における前記コイルの厚さは、前記振動方向に沿った前記振動体上の位置に応じて異なる、
ことを特徴とする振動発生装置。
【請求項２】
前記振動方向における前記コイルの幅は、前記振動方向における前記鉄心の厚さより大きい、請求項１に記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記コイルは、前記振動方向における前記振動体の中央部分を空けて巻き付けられることにより、前記中央部分では前記振動体の本体の表面が露出している、請求項２に記載の振動発生装置。
【請求項４】
前記振動方向に垂直な方向における前記コイルの厚さは、前記振動方向における前記振動体の中央部分から前記振動方向に沿って外側に向かうにつれて次第に大きくなる、請求項２に記載の振動発生装置。
【請求項５】
前記振動方向に垂直な方向における前記コイルの厚さは、前記振動方向における前記振動体の一端部側と他端部側で対称である、請求項３または４に記載の振動発生装置。
【請求項６】
上面に発光素子が実装された基板と、
前記基板の下側に配置され、開口部を有する筐体と、
前記筐体内に配置された磁石と、
前記筐体内で前記磁石に接するように配置された鉄心と、
前記筐体の内壁と前記鉄心との間に保持された磁性流体と、
側面にコイルが巻き付けられ前記鉄心を取り囲む筒型の形状を有し、前記コイルに交流電流が流れることにより前記筐体の内壁に沿って振動して、前記筐体内の気体を前記開口部から脈流として吐出させる振動体とを有し、
前記振動体の振動方向に垂直な方向における前記コイルの厚さは、前記振動方向に沿った前記振動体上の位置に応じて異なる、
ことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動発生装置および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器などによる発熱を効率よく放熱させるための冷却器として、チャンバ内に空間を二分する振動体を設けて、その振動体を振動させることで発生する気体の噴流を利用する振動（噴流）発生装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フレームと、振動方向にほぼ垂直な面を有する振動板を有し、弾性支持部材を介してフレームに振動可能に支持された振動体と、開口を有し、フレームを支持するとともに内部に気体が含まれた筐体と、振動体を駆動して気体に振動を与えることで、開口を介して気体を脈流として吐出させるための駆動部とを有する噴流発生装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、気体に振動を与える振動体と、振動体を駆動する駆動部と、開口部が形成され、上記の気体を含み、弾性支持部材を介して振動体を支持し、振動体の駆動により開口部を介して気体を脈流として吐出させる筐体とを有する噴流発生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２０８９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２の噴流発生装置では、振動体を構成する振動板の全周が弾性支持部材で支持されているため、大振幅を作り出すことが難しく、また、全周固定の弓なり振動となって、気体への振動エネルギーの伝達効率が低くなる。また、弾性支持部材はゴムまたは樹脂などであるため、振動による摩耗や経年劣化が発生し、装置の長寿命化には適していない。また、弾性支持部材で支持された振動体を高効率に振動させるためには振動体を共振点で振動させることが望ましいが、共振周波数は材料バラつき、製造バラつき、環境温度などによって変化するため、共振振動により安定した性能を得ることは難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、弾性支持部材を用いずに、振動体から気体に振動エネルギーをより高効率に伝達させることができ、かつ長寿命化にも適した振動発生装置を提供することを目的とする。また、本発明は、発光素子による発熱を効率よく放熱させて発光効率を向上させた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開口部を有する筐体と、筐体内に配置された磁石と、筐体内で磁石に接するように配置された鉄心と、筐体の内壁と鉄心との間に保持された磁性流体と、側面にコイルが巻き付けられ鉄心を取り囲む筒型の形状を有し、コイルに交流電流が流れることにより筐体の内壁に沿って振動して、筐体内の気体を開口部から脈流として吐出させる振動体とを有し、振動体の振動方向に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向に沿った振動体上の位置に応じて異なることを特徴とする振動発生装置が提供される。
【０００９】
上記の振動発生装置では、振動方向におけるコイルの幅は、振動方向における鉄心の厚さより大きいことが好ましい。
【００１０】
上記の振動発生装置では、コイルは、振動方向における振動体の中央部分を空けて巻き付けられることにより、中央部分では振動体の本体の表面が露出していることが好ましい。
上記の振動発生装置では、振動方向に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向における振動体の中央部分から振動方向に沿って外側に向かうにつれて次第に大きくなることが好ましい。
上記の振動発生装置では、振動方向に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向における振動体の一端部側と他端部側で対称であることが好ましい。
【００１１】
また、上面に発光素子が実装された基板と、基板の下側に配置され、開口部を有する筐体と、筐体内に配置された磁石と、筐体内で磁石に接するように配置された鉄心と、筐体の内壁と鉄心との間に保持された磁性流体と、側面にコイルが巻き付けられ鉄心を取り囲む筒型の形状を有し、コイルに交流電流が流れることにより筐体の内壁に沿って振動して、筐体内の気体を開口部から脈流として吐出させる振動体とを有し、振動体の振動方向に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向に沿った振動体上の位置に応じて異なることを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
上記の振動発生装置によれば、弾性支持部材を用いずに、振動体から気体に振動エネルギーをより高効率に伝達させることができ、かつ製品の長寿命化も実現することが可能になる。また、上記の発光装置によれば、発光素子による発熱を効率よく放熱させて発光効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発光装置１の斜視図である。
【図２】発光装置１の縦断面図である。
【図３】冷却器２内の各部材の形状を示す図である。
【図４】発光装置３の縦断面図である。
【図５】ヨーク４２とトッププレート４４の構造を示す斜視図である。
【図６】ボビン４６の形状を示す図である。
【図７】ボビン４６に働く磁気体積力を説明するための図である。
【図８】冷却器４’の縦断面図である。
【図９】冷却器４’のボイスコイル４８’の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、振動発生装置および発光装置について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
【００１５】
図１は、発光装置１の斜視図である。発光装置１は、基板１０と、基板１０の下側に配置された冷却器２とを有する。
【００１６】
基板１０は、その上面に、発光部１１および接続電極１２Ａ，１２Ｂを有する。発光部１１は、基板１０の上面中央における円形領域であり、例えば、基板１０の上面に実装された１つまたは複数のＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子と、その発光素子を封止する封止樹脂で構成される。接続電極１２Ａ，１２Ｂは、発光装置１を外部電源に接続するための電極であり、接続電極１２Ａは基板１０の１つの角部に、接続電極１２Ｂは接続電極１２Ａに対向する基板１０の角部にそれぞれ設けられている。
【００１７】
冷却器２は、振動発生装置の一例であり、その筐体内部に振動体を有し、その振動体を振動させて筐体の開口部から筐体内の気体（空気）を脈流として吐出させることにより、基板１０の発光部１１で発生した熱を放熱させる。冷却器２は、筐体として外装ケース２１とヨーク２２を有する。
【００１８】
外装ケース２１は、冷却器２の筐体の上側部分を構成する箱型の部材であり、例えば樹脂で構成される。外装ケース２１は複数の開口部２１Ａを有し、それらは外装ケース２１の四方の側面に形成されている。冷却器２の内部の振動体が振動すると、それぞれの開口部２１Ａを通して、矢印Ａ１で示すように外部の空気が吸気されたり、矢印Ａ２で示すように冷却器２の内部の空気が排気されたりする。
【００１９】
ヨーク２２は、冷却器２の筐体の下側部分を構成する箱型の部材であり、例えば鉄で構成される。外装ケース２１とヨーク２２の間は仕切られておらず、図１に示すように両者が重ね合わされることにより、全体で１つの内部空間が形成される。
【００２０】
図２は、発光装置１の縦断面図である。また、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、冷却器２内の各部材の形状を示す図である。冷却器２は、外装ケース２１とヨーク２２で構成される内部空間に、磁石２３、トッププレート２４、磁性流体２５、ボビン２６およびダイヤフラム２７を有する。
【００２１】
図３（Ａ）は、冷却器２からヨーク２２、磁石２３およびトッププレート２４以外の部材を取り除き、ヨーク２２を鉛直方向に切断した状態の側面図である。磁石２３は、ヨーク２２の底面の中央部に固定されている。トッププレート２４は、鉄心の一例であり、ヨーク２２の内部で磁石２３の上に固定された鉄製の部材である。トッププレート２４は、磁石２３より幅が大きな円筒形状を有し、トッププレート２４とヨーク２２との間の隙間は、磁石２３とヨーク２２との間の隙間より狭くなっている。冷却器２内では、ヨーク２２、磁石２３およびトッププレート２４により磁気回路が構成される。
【００２２】
磁性流体２５は、ヨーク２２の内壁とトッププレート２４との間に磁力により保持されて、冷却器２の内部空間を上下に二分する。磁性流体とは、界面活性剤を用いて水や油に磁性体の微粒子を分散させた流体であり、流体自体が磁性をもつように振る舞う。冷却器２内では、ヨーク２２の内壁とトッププレート２４との間の隙間が磁気ギャップ部分となり、ここに磁束が集中するため、図２に示すように、磁性流体２５はその隙間に保持される。
【００２３】
図３（Ｂ）はボビン２６の斜視図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示すヨーク２２内にボビン２６を差し込んだ状態の側面図である。ボビン２６は、トッププレート２４を取り囲む筒型の形状を有し、例えばプラスチックなどの非磁性材料で構成される。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、ボビン２６の側面には、水平方向にボイスコイル２８が巻き付けられている。
【００２４】
また、図３（Ｂ）と図３（Ｃ）には示していないが、ボビン２６の上端にはダイヤフラム２７が固定されている。ダイヤフラム２７は、ボビン２６の上端を塞ぐ円板状の部材である。
【００２５】
発光装置１を外部電源に接続してボイスコイル２８に交流電流を流すと、ボイスコイル２８は、フレミングの左手の法則に従って冷却器２内の磁場から電磁気力を受けて、図２に太い矢印で示すように、外装ケース２１およびヨーク２２の内壁に沿って鉛直方向に振動する。すなわち、ボビン２６とダイヤフラム２７は、冷却器２内の気体に振動を与える振動体として機能する。ボビン２６とともにダイヤフラム２７が鉛直方向に振動すると、冷却器２の内部空間の上部において、外装ケース２１とダイヤフラム２７により囲まれる空気室の容積が変動する。これに伴い、冷却器２では、内部空間の空気が開口部２１Ａから脈流として吐出することにより、基板１０の下側で吸排気の風が発生する。こうして、冷却器２は、上側にある基板１０の発光部１１で発生した熱を放熱させる。
【００２６】
なお、発光部１１の発光素子（ＬＥＤ）はＤＣ駆動されるが、冷却器２はＡＣ駆動されるため、両者の電源（駆動回路）は、例えば別個に用意される。ただし、発光部１１と冷却器２を共通電源で駆動してもよい。この場合には、例えば、共通電源としてＡＣ電源を使用し、そのＡＣ電源からのＡＣ波形を全波整流して発光部１１に入力するとともに、全波整流前のＡＣ波形を冷却器２に入力すればよい。
【００２７】
冷却器２では、磁性流体２５の磁気体積力により、ボビン２６がヨーク２２の内部で中空保持される。磁気体積力とは、磁性流体が磁界によって引力を受けているときに、その磁性流体に浸かっている非磁性材料をその引力とは逆方向に押し出す力のことである。ボビン２６には、水平方向および鉛直方向の磁気体積力、重力ならびに浮力（磁性流体２５とボビン２６の比重の違いに起因する力）が働くので、ボビン２６は、鉛直方向の磁気体積力、重力および浮力が釣り合う位置で中空保持される。この原理について、以下でさらに説明する。
【００２８】
図２および図３（Ｂ）に示すように、ボビン２６の側面には、鉛直方向の中央付近において、トッププレート２４を取り囲むようにスリット２９が形成されている。ボイスコイル２８は、スリット２９の両側（すなわち鉛直方向の上側および下側）の２か所で、スリット２９に沿って巻き付けられている。
【００２９】
ボビン２６にスリット２９が設けられていないと、ボビン２６を磁性流体２５に浸したときに、ボビン２６には鉛直上向きと鉛直下向きに同じ大きさの磁気体積力が働くため、浮力より重力が大きければボビン２６はヨーク２２の底面まで沈んで静止する。しかしながら、ボビン２６に適切な幅のスリット２９が設けられていると、スリット２９の位置では、スリット２９以外の位置と比べて、ヨーク２２の内壁とトッププレート２４との間にある磁性流体２５の量が多くなる。すると、スリット２９の位置で磁束密度の分布が不均一になって、上方向の磁気体積力が増加し、下方向の磁気体積力は減少するため、結果として、ボビン２６には上向きの磁気体積力が働く。そして、鉛直方向におけるトッププレート２４および磁性流体２５の中央（磁気ギャップ部分の中央）付近にスリット２９が位置するときに、ボビン２６に働く磁気体積力、重力および浮力が釣り合う。このため、ボビン２６は、ヨーク２２の底面まで沈むことなく、磁性流体２５を介して冷却器２の内部空間に中空保持される。
【００３０】
また、水平方向では、ボビン２６には、磁性流体２５により、トッププレート２４から放射状に一様に外側に向かう磁気体積力が働く。このため、冷却器２では、磁性流体２５により、水平方向において、ボビン２６の中心が常にトッププレート２４の中心に一致するセンタリング効果も得られる。
【００３１】
ボビン２６を振動させる際は、ボビン２６の振幅がある程度大きくなるまでは、ボイスコイル２８に流す交流電流を強くするほど、ボビン２６の振幅は増加する。しかしながら、スリット２９の上端または下端が磁性流体２５から飛び出すと、ボビン２６には、鉛直上向きまたは鉛直下向きの磁気体積力が働かなくなるため、結果として進行方向とは逆向きに電磁気力より大きな力が働いて、振動が阻害される。そこで、ボイスコイル２８に流す交流電流を調節して、ボビン２６の振幅を例えばトッププレート２４の厚さとスリット２９の幅の差より小さくすることにより、スリット２９が常に磁性流体２５内に収まる程度の振幅でボビン２６を振動させるとよい。
【００３２】
以上説明したように、冷却器２では、磁性流体２５の磁気体積力によりボビン２６を内部空間に中空保持させる。これにより、冷却器２では、例えば次の（１）〜（６）の効果が得られる。
（１）ボビン２６の振動は全周自由端振動となるため、大振幅を容易に作り出すことができ、外装ケース２１とダイヤフラム２７により囲まれる空気室内の空気に、ダイヤフラム２７全体で振動エネルギーを伝えることが可能になる。
（２）一般に、冷却器内の振動体（振動板）を弾性支持部材で支持した場合には振動板の面積の制約が生じ得るが、冷却器２では、弾性支持部材を使用しないため、振動板であるダイヤフラム２７の面積が制約されることはない。
（３）ボビン２６は、磁性流体２５中で振動するので、振動によって摩耗したり劣化したりすることがなく、冷却器２を長寿命化することが可能になる。
（４）振動体であるボビン２６を中空保持することで、振動体のバネ成分が非常に小さくなるため、冷却器２は、低周波数の共振点を容易に持つことができる。
（５）冷却器２では共振の鋭さが特に小さいため、非共振振動であっても振動の効率が高くなり、また、温度依存性が少ない安定した振動が実現される。
（６）磁性流体２５は磁力で磁気ギャップ部分に留まるため、磁性流体２５を保持するための接着剤などは不要であり、これによって製造のコストが削減されるとともに、装置の構造も簡略化される。
【００３３】
しかしながら、冷却器２にも、次の（ア）〜（オ）の点で改良の余地がある。
（ア）冷却器２は、いわゆるショートボイスコイル型の振動発生装置であり、振動方向の厚さに関しては、ボイスコイル２８よりトッププレート２４の方が大きい。冷却器２では、ボイスコイル２８の全体が常に磁気回路（磁気ギャップ）内に収まった状態でボビン２６が振動するため、少なくとも「所望の振幅量＋ボイスコイル２８の幅」だけの厚さを有するトッププレート２４が必要であり、装置の小型化が難しい。
（イ）ボビン２６を振動させるための十分な駆動力を得るためにはボイスコイル２８をできるだけ長くすることが望ましい。しかしながら、ボイスコイル２８の全長が長くなるにつれて、ボイスコイル２８の幅も大きくなるため、さらに装置の小型化が難しくなる。
（ウ）冷却器２では、ボイスコイル２８よりトッププレート２４の方が厚いことにより、磁気ギャップも厚くなるため、磁性流体２５の注入量も比較的多くなる。このため、振動中にボビン２６に働く摩擦力が大きくなり、装置の製造コストにも依然として削減の余地がある。特に、磁性流体２５による摩擦力は、常に振動方向とは逆向きに働くため、ボビン２６の振動を大きく阻害することになる。磁性流体は低粘度のものであっても空気の１万倍程度の粘度を有するため、磁性流体２５中の振動は、空気中の振動と比べて摩擦力により大きく阻害される。
（エ）冷却器２では、磁気体積力を受けるスリット２９の水平方向の面が常に磁性流体２５の中に存在し、振動中にボビン２６が常に振動方向とは逆向きの磁気体積力を受ける。このため、磁気体積力が振動阻害要因になる。
（オ）冷却器２では、振動中にスリット２９が磁気ギャップから露出したときに、外装ケース２１およびダイヤフラム２７により囲まれる空間と、ボビン２６の内側の空間とが通気されるため、開口部２１Ａを通した吸排気の風の発生が阻害されてしまう。また、この通気の際には、磁性流体２５が飛散する問題も発生し得る。
【００３４】
そこで、以下では、冷却器を、ボイスコイルの振動方向の幅がトッププレートの厚さより大きいいわゆるロングボイスコイル型の振動発生装置にすることで、上記（ア）〜（オ）の点について改良する。
【００３５】
図４は、発光装置３の縦断面図である。発光装置３は、基板１０と、基板１０の下側に配置された冷却器４とを有する。このうち、基板１０は、発光装置１のものと同一である。冷却器４は、外装ケース４１、ヨーク４２、磁石４３、トッププレート４４、磁性流体４５、ボビン４６、ダイヤフラム４７およびボイスコイル４８を有する。冷却器４は、振動発生装置の一例であり、冷却器２と同様に、ボイスコイル４８に交流電流を流してボビン４６とダイヤフラム４７を振動させることにより、基板１０の下側で吸排気の風を発生させて、基板１０の発光部１１の熱を放熱させる。
【００３６】
外装ケース４１は、冷却器２の外装ケース２１と同様に、冷却器４の筐体の上側部分を構成する例えば樹脂製の箱型の部材であり、その四方の側面に開口部４１Ａを有する。ボビン４６とダイヤフラム４７が振動すると、それぞれの開口部４１Ａを通して、矢印Ａ１で示すように外部の空気が吸気され、矢印Ａ２で示すように冷却器２の内部の空気が排気される。
【００３７】
ヨーク４２は、冷却器２のヨーク２２と同様に、冷却器４の筐体の下側部分を構成する例えば鉄製の箱型の部材である。外装ケース４１とヨーク４２の間も仕切られておらず、両者で１つの内部空間が形成される。
【００３８】
磁石４３は、冷却器２の磁石２３と同じ磁石であり、ヨーク４２の底面の中央部に固定されている。トッププレート４４は、鉄心の一例であり、冷却器２のトッププレート２４と同様に、磁石４３より幅が大きな円筒形状を有し、ヨーク４２の内部で磁石４３の上に固定された鉄製の部材である。また、トッププレート４４とヨーク４２との間の隙間は、磁石４３とヨーク４２との間の隙間より狭い。ただし、図２と図４を比べるとわかるように、トッププレート４４の厚さはトッププレート２４の厚さより小さい。冷却器４内では、ヨーク４２、磁石４３およびトッププレート４４により磁気回路が構成される。
【００３９】
磁性流体４５は、ヨーク４２の内壁とトッププレート４４との間の磁気ギャップ部分に磁力により保持されて、冷却器４の内部空間を上下に二分する。磁性流体４５は磁性流体２５と同じものであるが、冷却器４では、トッププレート４４がトッププレート２４より薄いため、磁性流体４５の量は磁性流体２５より少ない。
【００４０】
ボビン４６は、例えばプラスチックなどの非磁性材料で構成された筒型の部材であり、トッププレート４４を取り囲むようにヨーク４２の内部に配置される。ダイヤフラム４７は、冷却器２のダイヤフラム２７と同様に、ボビン４６の上端を塞ぐ円板状の部材である。ボビン４６とダイヤフラム４７は、冷却器４内の気体に振動を与える振動体として機能する。
【００４１】
ボイスコイル４８は、ボビン４６の振動を発生させるための部材であり、ボビン４６の側面に巻き付けられている。冷却器４では、冷却器２とは異なり、矢印Ｖで示すボビン４６の振動方向におけるボイスコイル４８の幅は、同じ方向におけるトッププレート４４の厚さより大きい。冷却器４では、ボビン４６にスリットは形成されておらず、ボイスコイル４８は、鉛直方向の中央部分でボビン４６の側面が露出するように、鉛直方向の上下の２か所でボビン４６の側面に巻き付けられている。
【００４２】
ボイスコイル４８に交流電流を流すと、フレミングの左手の法則に従ってボイスコイル４８が冷却器４内の磁場から電磁気力を受けるため、ボビン４６は、ダイヤフラム４７とともに外装ケース４１およびヨーク４２の内壁に沿って振動する。これに伴い、冷却器４の内部空間の上部において外装ケース４１とダイヤフラム４７により囲まれる空気室の容積が変動するため、その空気室内の空気が開口部４１Ａから脈流として吐出する。こうして、冷却器４は、基板１０の下側で吸排気の風を発生させることにより、基板１０の発光部１１で発生した熱を放熱させる。
【００４３】
なお、発光装置３でも、電源として、発光部１１のＤＣ電源と冷却器４のＡＣ電源を別個に用意してもよい。あるいは、両者の共通電源としてＡＣ電源を使用し、そのＡＣ電源からのＡＣ波形を全波整流して発光部１１に入力するとともに、全波整流前のＡＣ波形を冷却器４に入力してもよい。
【００４４】
図５は、ヨーク４２とトッププレート４４の構造を示す斜視図である。図４および図５に示すように、ヨーク４２の底面とトッププレート４４には、それぞれ複数の開口部４２Ａ，４４Ａが形成されている。開口部４２Ａ，４４Ａがないと、冷却器４の内部において、トッププレート４４、磁性流体４５、ボビン４６およびダイヤフラム４７により囲まれる中央の空間と、ヨーク４２、磁石４３、トッププレート４４および磁性流体４５により囲まれる下側の空間とがそれぞれ密封されるため、ボビン４６が振動したときにそれらの空間の内圧が上がって、振動が阻害される。そこで、冷却器４では、ヨーク４２の底面とトッププレート４４に開口部４２Ａ，４４Ａを設けて、磁性流体４５、ボビン４６およびダイヤフラム４７で仕切られた冷却器４の内部の下側でも、外部との間で空気が出入りできるようにする。これにより、冷却器４では、ボビン４６が振動したときの抵抗が抑制される。
【００４５】
図６は、ボビン４６の形状を示す図である。図６に示すように、ボビン４６には、振動方向（図４の矢印Ｖ方向）の中央部分を空けて上下の２か所にボイスコイル４８が巻き付けられ、中央部分ではボビン４６の表面が露出している。上下のボイスコイル４８の間にある隙間の幅ｄは、トッププレート４４の厚さより小さい。ボイスコイル４８は、全体が１本の導線により構成され、振動方向の中央部分が疎になり、中央部分を挟んだ振動方向の上側と下側が密になるように巻き付けられている。振動方向に垂直な方向におけるボイスコイル４８の厚さは、振動方向におけるボビン４６の一端部側と他端部側で対称である。言い換えると、水平方向におけるボイスコイル４８の厚さは、振動方向の中央部分を挟んで上下に対称である。なお、振動方向の上側と下側のボイスコイルを別々の導線により構成して、両者に並列に電流を流してもよい。
【００４６】
図７は、ボビン４６に働く磁気体積力を説明するための図である。図７では、図４における左側の磁性流体４５が存在する部分を拡大して示している。
【００４７】
ボイスコイル４８は上段と下段に分割されているので、上段のボイスコイル４８の下端と下段のボイスコイル４８の上端には、水平面４８Ａ，４８Ｂができる。上段と下段のボイスコイル４８の間隔はトッププレート４４の厚さ以下であるため、ボイスコイル４８の隙間部分がトッププレート４４の高さに来たときに、水平面４８Ａ，４８Ｂは、両方とも磁性流体４５に入る。磁性流体４５はより磁場が強いトッププレート４４の側に集まろうとするため、ヨーク４２とトッププレート４４の間の磁気ギャップ部分に非磁性材料が入ると、その非磁性材料は、磁性流体４５から、より磁場が弱い磁気ギャップ部分の外側に向かう磁気体積力を受ける。ボイスコイル４８は非磁性材料であるため、ボイスコイル４８の水平面４８Ａ，４８Ｂが磁性流体４５に入ると、水平面４８Ａには鉛直上向きの、水平面４８Ｂには鉛直下向きの磁気体積力Ｆｖが働く。
【００４８】
ボイスコイル４８に交流電流を流さず、ボビン４６が振動していないときには、ボビン４６は、図７に示すように水平面４８Ａ，４８Ｂが磁性流体４５に触れた状態で、ヨーク４２の内壁とトッププレート４４との間に保持される。すなわち、冷却器４のボビン４６は、冷却器２のボビン２６と同様に、振動中心において、ボビン４６に働く磁気体積力、重力および浮力が釣り合う位置で中空保持される。
【００４９】
ボイスコイル４８に交流電流を流してボイスコイル４８が電磁気力を受け、図７に示す状態からボビン４６が鉛直上向きに移動すると、上側の水平面４８Ａが磁性流体４５の外に出て、水平面４８Ａには鉛直上向きの磁気体積力が働かなくなる。すると、ボビン４６が受ける磁気体積力は水平面４８Ｂが受ける鉛直下向きのものだけになり、その力はボビン４６の移動方向とは逆向きであるため、鉛直下向きの磁気体積力により、ボビン４６をそれ以上上方に移動させないストッパ効果が得られる。
【００５０】
一方、図７に示す状態からボビン４６が鉛直下向きに移動すると、下側の水平面４８Ｂが磁性流体４５の外に出て、水平面４８Ｂには鉛直下向きの磁気体積力が働かなくなる。すると、ボビン４６が受ける磁気体積力は水平面４８Ａが受ける鉛直上向きのものだけになり、その力はボビン４６の移動方向とは逆向きであるため、鉛直上向きの磁気体積力により、ボビン４６をそれ以上下方に移動させないストッパ効果が得られる。
【００５１】
なお、水平方向では、ボビン４６には、冷却器２のボビン２６と同様に、磁性流体４５により、トッププレート４４から放射状に一様に外側に向かう磁気体積力Ｆｈが働く。このため、冷却器４でも、磁性流体４５により、水平方向において、ボビン４６の中心が常にトッププレート４４の中心に一致するセンタリング効果も得られる。
【００５２】
このように、冷却器４では、ボビン４６の振動方向においてボイスコイル４８の巻き方に粗密を設けることにより、ボビン４６は、磁性流体４５から鉛直方向の磁気体積力を受ける水平面４８Ａ，４８Ｂを有する。これにより、ボビン４６は、振動ピーク時に水平面４８Ａ，４８Ｂを介して振動ベクトルとは逆向きに磁気体積力Ｆｖを受けるため、磁気ギャップから逸脱せず常に磁気ギャップ内で振動する。
【００５３】
しかしながら、冷却器４では、水平面４８Ａ，４８Ｂの両方が磁性流体４５の外に出ると、ボビン４６には鉛直方向の磁気体積力が働かなくなり、重力によりボビン４６が下方に落下してしまう。そこで、以下では、ボビン４６が振動中心から離れるほどボビン４６に強い復元力が働くようにして、ボビン４６が下方に落下することを防止した冷却器について説明する。
【００５４】
図８は、冷却器４’の縦断面図である。また、図９は、冷却器４’のボイスコイル４８’の形状を示す斜視図である。発光装置３は、冷却器４に代えて冷却器４’を有してもよい。冷却器４’は、ボイスコイル４８’の巻き方のみが冷却器４とは異なり、その他の点では冷却器４と同一の構成を有する。このため、冷却器４’について、冷却器４と異なる部分のみを説明し、冷却器４と共通する部分の説明は省略する。
【００５５】
図８および図９に示すように、冷却器４’では、ボビン４６の振動方向に垂直な方向におけるボイスコイル４８’の厚さは、振動方向におけるボビン４６の中央部分から振動方向に沿って外側に向かうにつれて次第に大きくなる。例えば、振動中心では１層巻きなどと薄くし、鉛直方向におけるボビン４６の中心から上下に離れるほど、２層巻き、３層巻きというようにボイスコイル４８’の巻き数を増加させる。すなわち、ボビン４６の両端部に近付くほど、ボイスコイル４８’は水平方向に突出する。ただし、ボイスコイル４８’の水平方向の厚さは、振動中にボイスコイル４８’がヨーク４２の内壁に当たらないように、ヨーク４２の内壁とボビン４６の側面との間の距離より小さい。
【００５６】
また、ボビン４６が上方に移動したときと下方に移動したときで同じ大きさの磁気体積力を受けるように、振動方向に垂直な方向におけるコイルの厚さは、振動方向におけるボビン４６の中央部分を挟んで上下に対称であることが好ましい。
【００５７】
冷却器４’では、振動中にボビン４６が振動中心から離れるほど、ボビン４６には振動方向とは逆向きに強い磁気体積力が働き、この磁気体積力が復元力として作用する。ボイスコイル４８’の鉛直方向の高さは、必要なボビン４６の振幅量に応じて設定される。これにより、ボイスコイル４８’の厚みに勾配がある範囲内であれば、ボビン４６が鉛直方向に移動しても、重力と釣り合う鉛直方向の磁気体積力がボビン４６に働くため、ボビン４６が下方に落下することが防止される。
【００５８】
以上説明した冷却器４，４’では、次の（７）〜（１２）の効果が得られる。
（７）トッププレート４４がボイスコイル４８，４８’より薄くなる。また、冷却器２のトッププレート２４と比べて薄いトッププレート４４により、大きな振幅でボビン４６を振動させることができる。このため、大振幅を実現する場合でも製品を薄くすることができ、冷却器２の場合よりも小型化が可能である。
（８）トッププレート４４が薄いことにより、磁気ギャップ部分も薄くなるため、冷却器２と比べて磁性流体４５の注入量が少なく済む。このため、冷却器２の場合よりも製造コストを下げることが可能である。
（９）ボビン４６の振動中には磁性流体４５とボビン４６の接触部分で摩擦力が発生するが、冷却器４，４’では、冷却器２と比べて磁性流体４５の厚さが薄くなり、磁性流体４５とボビン４６との接触面積も狭くなるため、摩擦力も低減される。
（１０）ボビン４６は流体である磁性流体４５にのみ接触し、固体同士の接触がないため、振動中に異音が発生しない。
（１１）冷却器２とは異なりボビン４６にスリットが形成されていないため、外装ケース２１およびダイヤフラム２７により囲まれる空間と、ボビン２６の内側の空間とが通気されることはなく、磁性流体４５が飛散する問題も発生しない。
（１２）ボイスコイル４８，４８’の巻き方のみでボビン４６に働く磁気体積力を制御できるため、冷却器２と比べて容易に設計変更が可能である。また、ボビン４６は単純な円筒形状でよく、スリットや突出部などの構造を設ける必要がないため、製造が容易である。
【００５９】
また、発光装置１，３では、冷却器２，４，４’の冷却効果により発光部１１内の発光素子の発光効率が向上し、小型の発光部であっても発光量を高めることが可能になる。
【符号の説明】
【００６０】
１，３    発光装置
２，４，４’    冷却器
１０    基板
１１    発光部
２１，４１    外装ケース
２１Ａ，４１Ａ，４２Ａ，４４Ａ    開口部
２２，４２    ヨーク
２３，４３    磁石
２４，４４    トッププレート
２５，４５    磁性流体
２６，４６    ボビン
２７，４７    ダイヤフラム
２８，４８，４８’    ボイスコイル
２９    スリット
４８Ａ，４８Ｂ    水平面
【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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