(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートシンクの容積を小さくすることが可能で、低い電圧で大きな消費電力が得られ、熱性能を高めることができる圧電ファン付冷却装置を提供する。【解決手段】一方の面に発熱部品８が熱的に接続されるベースプレート２と、ベースプレート２の他方の面に接合される複数の薄板フィン９からなる放熱フィン部３と、放熱フィン部３に冷却用空気を送る、圧電素子６と金属薄板材７からなる圧電ファン５と、ベースプレート２に一方の端部が熱的に接続されて、発熱部品８の熱の一部を圧電ファン５に伝える伝熱部材４とを備えた圧電ファン付冷却装置１。【選択図】図１
2009081270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に発熱部品が熱的に接続されるベースプレートと、
前記ベースプレートの他方の面に接合される複数の薄板フィンからなる放熱フィン部と、
前記放熱フィン部に冷却用空気を送る、圧電素子と薄板材からなる圧電ファンと、
前記ベースプレートに一方の端部が熱的に接続されて、前記発熱部品の熱の一部を前記圧電ファンに伝える伝熱部材とを備えた圧電ファン付冷却装置。
【請求項２】
前記圧電ファンを支持する圧電ファン支持部材を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ファン付冷却装置。
【請求項３】
前記伝熱部材の他方の端部に一方の面が熱的に接続され、他方の面が前記圧電素子に熱的に接続されて、前記圧電素子を加熱する熱電変換素子を更に備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電ファン付冷却装置。
【請求項４】
前記伝熱部材がヒートパイプからなっていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の圧電ファン付冷却装置。
【請求項５】
前記圧電ファンの前記金属薄板材が薄板状ヒートパイプからなっており、前記薄板状ヒートパイプが別の放熱フィンとして機能することを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の圧電ファン付冷却装置。
【請求項６】
前記ベースプレートの前記他方の面に複数の溝部が設けられ、前記複数の薄板フィンのそれぞれが前記溝部に挿入され、両側から機械的にかしめられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の圧電ファン付冷却装置。
【請求項７】
前記ベースプレートと前記伝熱部材との間に熱電変換素子を備え、前記伝熱部材と前記熱電変換素子の高温面が熱的に接続され、前記ベースプレートと前記熱電変換素子の低温面が熱的に接続されていることを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載の圧電ファン付冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子などの被冷却素子を冷却する冷却デバイス、特に圧電素子を用いた冷却デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ、素子等による発熱を冷却するために、放熱効率に優れたヒートシンクが求められている。従来、ヒートシンクの性能を向上させるためには、例えば、一方の面に発熱素子が熱的に接続される受熱プレートの他方の面に放熱フィンを接合して形成されたヒートシンクに対して、放熱フィン間を冷却風が通るようにヒートシンクの側面または上面に、遠心ファンを備えた電動ファンを取り付けて、ファンの回転によって放熱フィン間に強制的に冷却風を送り込んで、発熱素子から伝わった熱を大気中に放散していた。
【０００３】
また、一方の端部が受熱プレートに熱的に接続され、他方の端部に放熱フィンが取り付けられるヒートパイプによって、発熱素子が熱的に接続される受熱プレートから離れた位置に熱を移動し、そこで放熱フィンに強制冷却用の電動ファンを取り付けて、ファンの回転によって放熱フィン間に強制的に冷却風を送り込んで、発熱素子から伝わった熱を大気中に放散していた。
【０００４】
冷却風を発生させるために羽根を回転させて動作させる電動ファンにおいて、冷却風流量を増加させて放熱性能を高めるために、ファンを高速回転させ、または、大型ファンを利用していた。
電動ファンを用いない他の冷却方法として、圧電素子によるファンを取り付ける圧電ファン付ヒートシンクが特開平８−３３０４８８に開示されている。即ち、特開平８−３３０４８８号公報においては、並列配置された複数枚の放熱フィンのそれぞれ隣接する２つのフィンの間の間隙に板状圧電素子が配置されており、板状圧電素子に交流電圧を印加することによって、圧電素子に屈曲振動を発生させて、放熱フィンを強制的に空冷する。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３０４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の回転型のファンでは、冷却風を発生させるためには大きな動力が必要であり、熱源を冷却するために必要な消費電力が大きくなる。
従来の回転型のファンでは、細かいピッチでフィンを並べる場合には、ヒートシンクの圧損が大きくなるために、所定の風量を流すためには大型のファンが必要となるために装置が大型化、もしくはファンを高速回転させる必要があるためにファンノイズが大きくなる。
風量をかせぐために大型のファンを利用する場合には、装置が大型化、また、ファンを高速回転させるとファンノイズが大きくなる。
【０００７】
特開平８−３３０４８８号公報に開示されたように、圧電ファンを別途取り付ける場合には、圧電素子の温度が低い雰囲気中で利用されるために、圧電素子の誘電率が小さくなり、大きな動力を必要とする場合には、高い電圧が必要であり、電源装置が大型化するという問題点があった。
【０００８】
従って、この発明の目的は、ヒートシンクの容積を小さくすることが可能で、低い電圧で大きな消費電力が得られ、熱性能を高めることができる圧電ファン付冷却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】
発明者は上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、熱源の一部の熱を圧電素子に伝熱することによって（即ち、熱源からの熱を利用して圧電ファンの圧電素子を加熱して）圧電素子の温度を高くすると、低い電圧で大きな消費電力を得て、圧電ファンによる冷却風量を増加させることができ、冷却装置の性能を高めることができることが判明した。
【００１０】
更に、圧電素子を加熱するための伝熱部材と圧電素子の間に、熱電変換素子を、圧電素子側が高温になるように介在させると、熱電変換素子に直流電流を与えることによって生じた温度差により、圧電素子の温度を更に高めることができると同時に、伝熱部材の温度を下げることができるので、低電圧で圧電素子の駆動が可能となり、熱源の冷却効果を高めることができることが判明した。
この発明は、上述した研究成果に基づいてなされたものである。
【００１１】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第１の態様は、
一方の面に発熱部品が熱的に接続されるベースプレートと、
前記ベースプレートの他方の面に接合される複数の薄板フィンからなる放熱フィン部と、
前記放熱フィン部に冷却用空気を送る、圧電素子と薄板材からなる圧電ファンと、
前記ベースプレートに一方の端部が熱的に接続されて、前記発熱部品の熱の一部を前記圧電ファンに伝える伝熱部材とを備えた圧電ファン付冷却装置である。
【００１２】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第２の態様は、前記圧電ファンを支持する圧電ファン支持部材を更に備えていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１３】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第３の態様は、前記伝熱部材の他方の端部に一方の面が熱的に接続され、他方の面が前記圧電ファンに熱的に接続されて、前記圧電素子を加熱する熱電変換素子を更に備えていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１４】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第４の態様は、前記伝熱部材がヒートパイプからなっていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１５】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第５の態様は、前記圧電ファンの前記金属薄板材が薄板状ヒートパイプからなっており、前記薄板状ヒートパイプが別の放熱フィンとして機能することを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１６】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第６の態様は、前記ベースプレートの前記他方の面に複数の溝部が設けられ、前記複数の薄板フィンのそれぞれが前記溝部に挿入され、両側から機械的にかしめられていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１７】
この発明の圧電ファン付冷却装置の第７の態様は、前記ベースプレートと前記伝熱部材との間に熱電変換素子を備え、前記伝熱部材と前記熱電変換素子の高温面が熱的に接続され、前記ベースプレートと前記熱電変換素子の低温面が熱的に接続されていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１８】
この発明の圧電ファン付冷却装置のその他の態様は、前記圧電ファンが前記伝熱部材によって放熱フィン部の上方に支持されていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００１９】
この発明の圧電ファン付冷却装置のその他の態様は、前記伝熱部材が熱伝導率に優れた部材からなっていることを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【００２０】
この発明の圧電ファン付冷却装置のその他の態様は、前記圧電ファンの前記金属薄板材が熱伝導性に優れた部材からなっており、前記金属薄板材が別の放熱フィンとして機能することを特徴とする圧電ファン付冷却装置である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の圧電ファン付冷却装置によると、圧電ファンを構成する圧電素子材料の温度を高くすることにより、誘電率を上げることにより、低い電圧で大きな消費電力を得ることができる。
圧電ファンを駆動させるための電圧を低くできるので、電源の小型化が可能になる。
【００２２】
圧電ファン用の電源を耐電圧が低い部品で構成できるので、安価に構成が可能となる。
熱源の一部を圧電素子に伝熱することによって、ヒートシンクで放熱させるべき熱量の低減が可能になり、従来と比較して、必要なヒートシンクの容積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この発明の圧電ファン付冷却装置を、図面を参照しながら説明する。
この発明の圧電ファン付冷却装置の１つの態様は、一方の面に発熱部品が熱的に接続されるベースプレートと、前記ベースプレートの他方の面に接合される複数の薄板フィンからなる放熱フィン部と、前記放熱フィン部に冷却用空気を送る、圧電素子と金属薄板材からなる圧電ファンと、前記ベースプレートに一方の端部が熱的に接続されて、前記発熱部品の熱の一部を前記圧電ファンに伝える伝熱部材とを備えた圧電ファン付冷却装置である。
【００２４】
図１は、この発明の圧電ファン付冷却装置の１つの態様を説明する摸式斜視図である。図１に示すように、この発明の圧電ファン付冷却装置１においては、発熱部品の熱の一部を放熱フィンの上方部に設けられた圧電素子に移動して、圧電素子の材料の温度を上昇させて、圧電素子の誘電率を上げている。
【００２５】
即ち、図１に示すように、この発明の圧電ファン付冷却装置１は、一方の面に（図示しない）発熱部品が熱的に接続される銅またはアルミニウム等熱伝導性に優れた金属製のベースプレート２と、ベースプレート２の他方の面に接合される複数の薄板フィン９からなる放熱フィン部３と、放熱フィン部３の薄板フィン９間に冷却用空気を送る、圧電素子６と金属薄板材７からなる圧電ファン５と、ベースプレート２に一方の端部が熱的に接続されて、発熱部品（図示しない）の熱の一部を圧電ファン５の圧電素子６に伝え、併せて圧電素子６を支持・固定する伝熱部材４とを備えている。
【００２６】
この態様においては、伝熱部材４が圧電ファン５を支持・固定する機能も併せて備えている。ベースプレート２の平らな下側の面に図示しないＣＰＵ等の発熱部品が熱的に接続される。ベースプレート２の上側の面には、例えば、並列に形成された複数の溝部１０が設けられて、薄板フィン９の下部が溝部１０に挿入される。溝部１０に挿入された薄板フィン９の間のベースプレート２の部分が塑性変形によって変形されて、溝部１０に挿入された薄板フィン９が機械的にかしめられて溝部１０に固定される。このように溝部１０を形成して、薄板フィン９の下部を挿入し、溝部１０の両側のベースプレート２の部分を塑性変形して薄板フィン９をベースプレート２に固定することによって、フィンピッチを小さくして多数の薄板フィン９をベースプレート２の一方の面に接合することができる。
【００２７】
ベースプレート２の一方の面に形成された溝部１０に挿入され塑性変形によって多数の薄板フィン９が固定された放熱フィン部３を備えたヒートシンクの上方に圧電素子６および金属製薄板７からなる複数の圧電ファン５が、ヒートシンクの長手方向に沿って並列に配置されている。圧電ファン５の各々は、例えば２枚の板状圧電素子６および金属やプラスチック製の薄板７からなっており、金属薄板７を２枚の板状圧電素子６で挟みこんで形成されている。
【００２８】
ベースプレート２の平らな面に熱的に接続された発熱部品と一方の端部が熱的に接続された伝熱部材４は、ヒートシンクの一方の側方を垂直方向に沿って上方に延伸し、中央部で複数の並列に配置された圧電ファン５と熱的に接続する。更に、伝熱部材４は、ヒートシンクの他方の側方を垂直方向に沿って下方に延伸して、他方の端部がベースプレート２の発熱部品が熱的に接続された面に固定されている。上述したように、この態様においては、伝熱部材４は、発熱部品の熱の一部を圧電ファン５に移動すると共に、圧電ファン５を支持・固定し、圧電素子６および金属薄板７が屈曲振動するのを容易にする機能を備えている。
【００２９】
２枚の圧電素子６は任意の方向に流れる直流電圧をかけたときに、一方が伸び、他方が縮むように電極を設定する。即ち、圧電ファン５を形成する板状圧電素子６の両外側の電極からの配線が回路の一端に接続され、金属薄板７に接続された配線が回路の他端に接続され、金属薄板７から両側の板状圧電素子６に、または、両側の板状圧電素子６から中央の金属薄板７に電流が流れるようになっている。また、複数の圧電ファン５同士は並列に接続されている。
【００３０】
これらの配線に交流電圧を印加すると、板状圧電素子６が屈曲振動を起こし、圧電素子６に取り付けられた薄板７が同様に屈曲運動を行う。この運動によって風が起こされ、ヒートシンクが空冷される。このときに、薄板７の共振周波数で圧電素子６を振動させることにより、少ない動力で薄板７の振幅を大きく取れるので、効率よくヒートシンクに冷却風を送ることが可能となる。
【００３１】
図２は、回転ファンを使用する従来のヒートシンクと、圧電ファンを使用するこの発明のヒートシンクの性能を比較するグラフである。図２（ａ）は回転ファンと圧電ファンの消費電力の比較、並びに、回転ファンを使用するヒートシンクと圧電ファンを使用するヒートシンクの熱性能の比較をそれぞれ示すグラフである。図中、左側の縦軸に消費電力ｍＷを、右側の縦軸にヒートシンクの熱性能（熱抵抗）Ｋ／Ｗをそれぞれ示している。
【００３２】
図２（ｂ）は回転ファンと圧電ファンのファンノイズの比較、並びに、回転ファンを使用するヒートシンクと圧電ファンを使用するヒートシンクの熱性能の比較をそれぞれ示すグラフである。図中、左側の縦軸にファンノイズＢ（Ａ）を、右側の縦軸にヒートシンクの熱性能（熱抵抗）Ｋ／Ｗをそれぞれ示している。なお、評価に際しては、同一ヒートシンク、同一熱源を使用している。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、回転ファンの消費電力は約２００ｍＷであるのに対して、圧電ファンの消費電力は約１００ｍＷであり、回転ファンの消費電力の概ね１／２である。回転ファンを使用する従来のヒートシンクの熱抵抗は概ね１．２２Ｋ／Ｗであるのに対して、圧電ファンを使用する本発明のヒートシンクの熱抵抗は概ね１．１Ｋ／Ｗであり、熱抵抗が小さくなっている。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、ファンノイズは、回転ファン、圧電ファンとも概ね２．２Ｂ（Ａ）であり、両者に殆ど差はない。熱抵抗は図２（ａ）に示したと同様に回転ファンを使用する従来のヒートシンクの熱抵抗は概ね１．２２Ｋ／Ｗであるのに対して、圧電ファンを使用する本発明のヒートシンクの熱抵抗は概ね１．１Ｋ／Ｗであり、熱抵抗が小さくなっている。
【００３５】
図２から明らかなように、圧電ファンを使用する本発明のヒートシンクにおいては、回転ファンを使用する従来のヒートシンクよりも消費電力を大幅に抑制することが可能で、同時に熱性能が改善されている（即ち、熱抵抗が小さくなっている）。
【００３６】
図３（ａ）は、圧電素子の駆動周波数、電圧を一定にした場合に、圧電素子の温度の変化と得られる圧電素子の消費電力との対応関係を示したグラフである。図中、縦軸は得られる圧電素子の消費電力ｍＷ、横軸は圧電素子の温度℃をそれぞれ示す。即ち、圧電素子の駆動周波数を５０Hz、電圧を７５Ｖと一定にした状態で、圧電素子の温度を２０℃から５０℃の間で変化させたときに得られる圧電素子の消費電力を測定して、それぞれプロットしたものである。Ａ，Ｂで表すように２回行った。
【００３７】
圧電素子の温度が２０℃から３０℃の間では、得られる圧電素子の消費電力が１０から２５ｍＷであるが、圧電素子の温度が３０℃から４０℃の間では、得られる圧電素子の消費電力が２５から４０ｍＷであり、更に、圧電素子の温度が４０℃から５０℃の間では、得られる圧電素子の消費電力が４０から６０ｍＷ超と、温度上昇に伴って得られる圧電素子の消費電力が大きくなっている。図３（ａ）に示すように、圧電素子の電圧が一定であるにもかかわらず、圧電素子の温度が上昇するとともに、得られる圧電素子の消費電力が増加している。
【００３８】
図３（ａ）に示す圧電素子の温度の変化と得られる圧電素子の消費電力との対応関係から明らかなように、この発明のように、熱源からの熱の一部を利用して、圧電ファンの圧電素子を加熱して温度を高くすることによって、低い電圧で圧電素子に大きな消費電力を得ることができることが裏付けられている。
【００３９】
図３（ｂ）は圧電ファンの消費電力とヒートシンクの熱性能の相関関係を示すグラフである。図中、縦軸はヒートシンクの熱抵抗ｋ／Ｗを、横軸は圧電ファン消費電力ｍＷをそれぞれ示す。図３（ｂ）から明らかなように、圧電ファンの消費電力が大きくなるに伴って、ヒートシンクの熱抵抗が低下している。特に、圧電ファンの消費電力が４０から６０ｍＷのとき、ヒートシンクの熱抵抗は概ね１．３Ｋ／Ｗに低下している。
【００４０】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、熱源からの熱の一部を利用して、圧電ファンの圧電素子を加熱して圧電素子の温度を高くすることによって、低い電圧で大きな消費電力を得て、圧電ファンからの冷却風量を増加させることによって冷却装置の性能を向上することができる。
【００４１】
これに伴って、圧電素子を駆動するための電源には、耐電圧の低い部品を利用することが可能となるので、安価に電源を形成することもでき、信頼性も向上する。伝熱部材としては、銅などの熱伝導率の優れた金属からなる棒材、板材、カーボン材がある。また、伝熱部材としてヒートパイプを使用して、発熱部品の熱の有力な一部を積極的に移動させても良い。
【００４２】
図４は、この発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を説明する摸式斜視図である。この態様においては、発熱部品の熱の一部を移動する伝熱部材と別に、圧電ファンを支持・固定する圧電ファン支持部材を備えている。
【００４３】
即ち、この態様の圧電ファン付冷却装置３０は、一方の面に（図示しない）発熱部品が熱的に接続されるベースプレート３２と、ベースプレート３２の他方の面に接合される複数の薄板フィン３９からなる放熱フィン部３３と、放熱フィン部３３に冷却用空気を送る、圧電素子３６と金属薄板材３７からなる圧電ファン３５と、ベースプレート３２に一方の端部が熱的に接続されて、発熱部品の熱の一部を圧電ファン３５に伝える伝熱部材３４と、圧電ファン３４を支持・固定する圧電ファン支持部材３１を備えている。
【００４４】
図４に示すように、圧電ファン支持部材３１は、例えば、ベースプレート３２の両側端部に固定される側柱部材と、側柱部材の上端部に横方向に配置されて圧電ファンを支持・固定する水平部材とからなっている。水平部材には、複数の並列配置された圧電ファンが支持・固定される。
【００４５】
この態様におけるベースプレート３２、および、ベースプレート３２に接合される放熱フィン部３３は、図１を参照して説明した圧電ファン付冷却装置１のベースプレート２、放熱フィン部９と同一である。伝熱部材は一方の端部が発熱部品に熱的に接続され、他方の端部が圧電ファンに熱的に接続されて、発熱部品の熱の一部を圧電ファンに移動する。図４に示すように、伝熱部材の他方の端部が圧電ファン支持部材３１によって支持されていてもよい。放熱フィン部３３の上方には、圧電ファン支持部材３１の水平部材に圧電ファン３５が支持・固定され、交流電圧の印加によって圧電素子３６が屈曲振動し、それに伴って薄板材３７が水平方向に往復運動を行い、生じた冷却用空気が放熱フィン部３３の薄板フィン３９間に送られる。
【００４６】
一方で、図１および図４を参照して説明した態様においては、発熱部品の熱の主力はベースプレート、放熱フィン部に移動する。それと同時に、発熱部品の熱の一部は伝熱部材によって別ルートで圧電ファンに移動し、圧電ファンの金属薄板に伝わり、金属薄板の屈曲振動によって大気中に放熱される。
【００４７】
図５は、図４に示すこの発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を下方から見た摸式斜視図である。図５に示すように、ベースプレートの裏面には発熱部品３８が熱的に接続され、伝熱部材の一方の端部が発熱部品に熱的に接続されている。この態様の圧電ファン付冷却装置３０は、図４を参照して説明した通りである。
【００４８】
図６は、この発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を説明する摸式斜視図である。この態様の圧電ファン付冷却装置５０においては、伝熱部材５４の他方の端部（即ち、圧電ファン側の端部）に一方の面が熱的に接続され、他方の面が圧電ファンに熱的に接続されて、圧電素子５６を加熱する熱電変換素子６０を更に備えている。
【００４９】
即ち、この態様の圧電ファン付冷却装置５０は、一方の面に（図示しない）発熱部品が熱的に接続されるベースプレート５２と、ベースプレート５２の他方の面に接合される複数の薄板フィン５９からなる放熱フィン部５３と、放熱フィン部５３に冷却用空気を送る、圧電素子５６と金属薄板材５７からなる圧電ファン５５と、ベースプレート５２に一方の端部が熱的に接続されて、発熱部品の熱の一部を圧電ファン５５に伝える伝熱部材５４と、圧電ファン５４を支持・固定する圧電ファン支持部材５１と、伝熱部材５４の他方の端部に一方の面が熱的に接続され、他方の面が圧電ファンに熱的に接続されて、圧電素子５６を加熱する熱電変換素子６０を備えている。
【００５０】
図６に示すように、熱電変換素子６０は、伝熱部材５４と圧電ファン５５の圧電素子５６との間に挟まれるようにして配置され、伝熱部材５４と熱電変換素子６０の低温面が熱的に接続され、熱電変換素子６０の高温面と圧電素子５６が熱的に接続されている。熱電変換素子６０として、例えばペルチェ素子がある。熱電変換素子６０に電源から直流電流を与えることによって生じた温度差によって、圧電素子５６の温度を更に高めることができると同時に、伝熱部材５４の温度を下げることができる。従って、低電圧で圧電素子５６の駆動が可能になり、熱源の冷却効果を高めることができる。
【００５１】
この態様におけるベースプレート５２、および、ベースプレート５２に接合される放熱フィン部５３は、図１を参照して説明した圧電ファン付冷却装置１のベースプレート２、放熱フィン部９と同一である。伝熱部材５４は一方の端部が発熱部品に熱的に接続され、他方の端部が熱電変換素子６０を介して圧電ファン５５に熱的に接続されて、発熱部品の熱の一部を圧電ファン５５に移動する。
【００５２】
上述したように、熱電変換素子６０によって生じた温度差によって、圧電素子５６の温度を更に高めることができる。この態様においても、放熱フィン部５３の上方には、圧電ファン支持部材５１の水平部材に圧電ファン５５が支持・固定され、交流電圧の印加によって圧電素子５６が屈曲振動し、それに伴って金属薄板材５７が水平方向に往復運動を行い、生じた冷却用空気が放熱フィン部５３の薄板フィン５９間に送られる。
【００５３】
なお、図示しないが、熱電変換素子をヒートシンク（ベースプレート）と伝熱部材との間に取り付けても良い。この場合には、ヒートシンク（ベースプレート）側に熱電変換素子の低温面を、伝熱部材側に熱電変換素子の高温面をそれぞれ熱的に接続する。これによって、発熱部品の熱の主力がベースプレートから放熱フィン部へと移動するのを容易にして、放熱効率を高めることができる。
また、上述した圧電ファンの金属薄板材が薄板状ヒートパイプからなっていてもよい。その際には、薄板状ヒートパイプが別の放熱フィンとして機能する。
【００５４】
上述したように、この発明の圧電ファン付冷却装置によると、圧電ファンを構成する圧電素子材料の温度を高くすることにより、誘電率を上げることにより、低い電圧で大きな消費電力を得ることができる。また、熱源の一部を圧電素子に伝熱することによって、ヒートシンクで放熱させるべき熱量の低減が可能になり、従来と比較して、必要なヒートシンクの容積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、この発明の圧電ファン付冷却装置の１つの態様を説明する摸式斜視図である。
【図２】図２は、回転ファンを使用する従来のヒートシンクと、圧電ファンを使用するこの発明のヒートシンクの性能を比較するグラフである。図２（ａ）は回転ファンと圧電ファンの消費電力の比較、並びに、回転ファンを使用するヒートシンクと圧電ファンを使用するヒートシンクの熱性能の比較をそれぞれ示すグラフである。図２（ｂ）は回転ファンと圧電ファンのファンノイズの比較、並びに、回転ファンを使用するヒートシンクと圧電ファンを使用するヒートシンクの熱性能の比較をそれぞれ示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、圧電素子の駆動周波数、電圧を一定にした場合に、圧電素子の温度の変化と得られる圧電素子の消費電力との対応関係を示したグラフである。図３（ｂ）は圧電ファンの消費電力とヒートシンクの熱性能の相関関係を示すグラフである。
【図４】図４は、この発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を説明する摸式斜視図である。
【図５】図５は、図４に示すこの発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を下方から見た摸式斜視図である。
【図６】図６は、この発明の圧電ファン付冷却装置の他の１つの態様を説明する摸式斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、３０、５０  圧電ファン付冷却装置
２、３２、５２  ベースプレート
３、３３、５３  放熱フィン部
４、３４、５４  伝熱部材
５、３５、５５  圧電ファン
６、３６、５６  圧電素子
７、３７、５７  金属薄板
８、３８  発熱部品
９、３９、５９  放熱フィン
６０  熱電変換素子
【図１】
2009081270.tif 000003
【図２】
2009081270.tif 000004
【図３】
2009081270.tif 000005
【図４】
2009081270.tif 000006
【図５】
2009081270.tif 000007
【図６】
2009081270.tif 000008