JP2001355574A - Piezoelectric pump and cooling device using same - Google Patents

Piezoelectric pump and cooling device using same

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JP2001355574A
JP2001355574A JP2000176854A JP2000176854A JP2001355574A JP 2001355574 A JP2001355574 A JP 2001355574A JP 2000176854 A JP2000176854 A JP 2000176854A JP 2000176854 A JP2000176854 A JP 2000176854A JP 2001355574 A JP2001355574 A JP 2001355574A
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piezoelectric
cooling device
pump
temperature
refrigerant
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JP2000176854A
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Japanese (ja)
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Katsumi Imada
勝巳 今田
Katsu Takeda
克 武田
Yuko Okano
祐幸 岡野
Katsunori Moritoki
克典 守時
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Reciprocating Pumps (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric pump having reduced height, lesser power consumption, and sufficient reliability, and a cooling device using the same. SOLUTION: The cooling device 10 comprises a piezoelectric vibrator 13 comprising a junction body of a plate like elastic body 12 and a piezoelectric body 11, a pump chamber 19 provided with a closed space formed by a plurality of faces including a face comprising the piezoelectric vibrator and suction and exhaust ports sucking and exhausting refrigerant 7 in and out of the closed space, the piezoelectric pump 1 comprising a driving means driving the piezoelectric vibrator, an endothermic means 3 absorbing heat from an exothermic body 4, a heat exchanger 5 emitting heat outside, and a heat transfer means 6 mutually circulating the refrigerant among the endothermic means, the piezoelectric pump, and the heat exchanger.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータチッ
プ、回路基板、電子部品、光学系等における発熱体の冷
却装置及びこれに用いる圧電ポンプ、特に、携帯機器等
の狭い空間に収納されるCPUチップ等の冷却装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for a heating element in a computer chip, a circuit board, an electronic component, an optical system and the like, and a piezoelectric pump used therefor, and in particular, a CPU chip housed in a narrow space such as a portable device. And related cooling devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】大抵の電子装置、特にコンピュータ、電
力増幅器および電源に使用されるCPUチップ等のコン
ピュータチップや各種デバイスは、動作させるにあたっ
てその多くは発熱するが、発熱による温度上昇に伴って
特性が変化する場合が多いためその安定した動作を確保
するために冷却が必要である。このチップなどの冷却に
は、通常マフィン型ファン、またはより大型の羽根を有
するファンが使われてきた。
2. Description of the Related Art Most electronic devices, in particular, computer chips and various devices such as CPU chips used in computers, power amplifiers and power supplies generate much heat when they operate. In many cases, cooling is required to ensure stable operation. Usually, a muffin-type fan or a fan having larger blades has been used for cooling such chips.

【0003】各種デバイスやチップが小さい場合には、
通常、種々の形のヒートシンク用いられている。このヒ
ートシンクは、各種デバイスやチップに取り付けられて
各種デバイスやチップの発生する熱をヒートシンクに移
行させ、さらに、大きな表面積を有するフィンが起こす
気流によって空冷することによって、ヒートシンクから
気流中に消散させるものである。
When various devices and chips are small,
Generally, various types of heat sinks are used. This heat sink is attached to various devices and chips, transfers the heat generated by various devices and chips to the heat sink, and further dissipates from the heat sink into the air current by air cooling with the air current generated by the fin having a large surface area. It is.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、各種装置の
高機能化や高速化の要求から、使用するデバイスが増加
するにつれて多量の電力がチップ内で消費され、多量の
発熱が起こる場合がある。またCPUチップ等では、近
年その動作周波数が飛躍的に高くなることにより発熱量
も増加しており、より効率のよい冷却装置が必要とされ
ている。しかし、現状は発熱に伴いチップおよびヒート
シンクの温度上昇を余儀なくされるか、あるいは温度を
同じに保つために、よりファンの気流速度を上げるかの
何れかである。気流速度を増すことは容易であるが、騒
音レベルの増加につながり、現在、この騒音は許容出来
ないほどの高レベルに達している。また、チップの温度
上昇は、チップの動作安定性を損ない、異常動作等の故
障の可能性を増すことにつながるため、これらの制限を
受けない代替の冷却装置が必要である。
However, due to demands for higher functions and higher speeds of various devices, as the number of devices used increases, a large amount of power is consumed in a chip and a large amount of heat may be generated. Also, in recent years, the amount of heat generated by CPU chips and the like has been increasing due to a dramatic increase in the operating frequency, and a more efficient cooling device is needed. However, at present, the heat is forced to increase the temperature of the chip and the heat sink, or the airflow speed of the fan is further increased in order to maintain the same temperature. It is easy to increase the airflow velocity, but it leads to an increase in the noise level, which has now reached an unacceptably high level. In addition, an increase in the temperature of the chip impairs the operation stability of the chip and increases the possibility of failure such as abnormal operation. Therefore, an alternative cooling device free from these limitations is required.

【0005】従来の空冷方式の代替として水冷方式があ
り、電磁式のポンプで冷媒を循環させている。しかし、
電磁式のポンプであるため、電磁モータ部の確保のため
に相当の厚さを必要とし、携帯端末等に要求される基板
厚さに対応したポンプ部の低背化が困難という課題があ
った。また、インダクタに大きな電流が流れるため、消
費電力が大きい課題があった。加えて、電磁式ポンプの
摺動部であるモータに十分な信頼性がないため冷却装置
の信頼性も低い課題があった。
[0005] As an alternative to the conventional air cooling system, there is a water cooling system, in which a refrigerant is circulated by an electromagnetic pump. But,
Since it is an electromagnetic pump, a considerable thickness is required to secure the electromagnetic motor part, and there is a problem that it is difficult to reduce the height of the pump part corresponding to the substrate thickness required for portable terminals and the like. . In addition, since a large current flows through the inductor, there is a problem that power consumption is large. In addition, there is a problem that the reliability of the cooling device is low because the motor as the sliding portion of the electromagnetic pump does not have sufficient reliability.

【0006】そこで、本発明は、ポンプ部の低背化によ
り小型化を図り、消費電力を抑えて、信頼性が高い冷却
装置及びこれに用いる圧電ポンプを提供することを課題
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a highly reliable cooling device and a piezoelectric pump for use in the cooling device, which are reduced in size by reducing the height of the pump section, suppress power consumption, and provide a high reliability.

【0007】[0007]

【課題を解決する手段】前記課題は、以下の本発明によ
り解決できる。
The above object can be attained by the following present invention.

【0008】即ち、本発明に係る圧電ポンプは、板状弾
性体と圧電体との接合体よりなる圧電振動子と、前記圧
電振動子からなる面を含む複数の面により形成される閉
空間と冷媒を前記閉空間に吸入、排出する吸入口と排出
口とを備えるポンプ室と、前記圧電振動子を駆動する駆
動手段と、からなることを特徴とする。
That is, a piezoelectric pump according to the present invention includes a piezoelectric vibrator made of a joined body of a plate-like elastic body and a piezoelectric body, and a closed space formed by a plurality of surfaces including the surface made of the piezoelectric vibrator. It is characterized by comprising a pump chamber having a suction port and a discharge port for sucking and discharging the refrigerant into and from the closed space, and driving means for driving the piezoelectric vibrator.

【0009】また、本発明に係る圧電ポンプは、前記圧
電ポンプであって、前記圧電振動子を構成する前記板状
弾性体の熱伝導率が10W/m℃以上で且つ440W/
m℃以下の範囲にあることを特徴とする。
Further, the piezoelectric pump according to the present invention is the above-mentioned piezoelectric pump, wherein the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator has a thermal conductivity of 10 W / m ° C. or more and 440 W / m.
It is characterized by being in the range of m ° C. or less.

【0010】本発明に係る冷却装置は、板状弾性体と圧
電体との接合体よりなる圧電振動子と、前記圧電振動子
からなる面を含む複数の面により形成される閉空間と冷
媒を前記閉空間に吸入、排出する吸入口と排出口とを備
えるポンプ室と、前記圧電振動子を駆動する駆動手段と
からなる圧電ポンプと、発熱体より熱を奪う吸熱手段
と、外部に熱を放出する熱交換器と、前記吸熱手段、前
記圧電ポンプ及び前記熱交換器の相互の間で冷媒を循環
させる熱伝達手段とからなることを特徴とする。
[0010] A cooling device according to the present invention includes a piezoelectric vibrator made of a joined body of a plate-like elastic body and a piezoelectric body, a closed space formed by a plurality of surfaces including a surface made of the piezoelectric vibrator, and a refrigerant. A pump chamber having a suction port and a discharge port for suctioning and discharging the closed space, a piezoelectric pump including driving means for driving the piezoelectric vibrator, a heat absorbing means for removing heat from a heating element, and heat to the outside. It is characterized by comprising a heat exchanger for discharging, and a heat transfer means for circulating a refrigerant between the heat absorbing means, the piezoelectric pump and the heat exchanger.

【0011】また、本発明に係る冷却装置は、前記冷却
装置であって、前記圧電振動子を構成する前記板状弾性
体の熱伝導率が10W/m℃以上で且つ440W/m℃
以下の範囲にあることを特徴とする。
Further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator has a thermal conductivity of 10 W / m ° C. or more and 440 W / m ° C.
It is characterized in the following range.

【0012】また、本発明に係る冷却装置は、前記冷却
装置であって、前記圧電ポンプを通過する冷媒の温度
を、前記圧電振動子を構成する前記板状弾性体を介して
熱伝導により前記圧電振動子を構成する前記圧電体に伝
えて前記圧電体の温度を前記冷媒の温度と実質的に連動
させることにより、前記圧電体の圧電定数、共振特性か
らなる特性の少なくとも一方を変化させて、前記圧電振
動子を含む前記圧電ポンプの単位時間当りの流量を変化
させることを特徴とする。
Further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the temperature of the refrigerant passing through the piezoelectric pump is controlled by heat conduction through the plate-shaped elastic body constituting the piezoelectric vibrator. By transmitting the temperature of the piezoelectric body substantially to the temperature of the coolant by transmitting the piezoelectric body constituting the piezoelectric vibrator to the piezoelectric body, the piezoelectric constant of the piezoelectric body, at least one of the characteristics consisting of resonance characteristics is changed. The flow rate per unit time of the piezoelectric pump including the piezoelectric vibrator is changed.

【0013】さらに、本発明に係る冷却装置は、前記冷
却装置であって、前記駆動手段は、前記発熱体の温度又
は前記圧電ポンプを通過する冷媒の温度を検出する感温
手段を含むことを特徴とする。
Further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the driving means includes temperature sensing means for detecting a temperature of the heating element or a temperature of a refrigerant passing through the piezoelectric pump. Features.

【0014】またさらに、本発明に係る冷却装置は、前
記冷却装置であって、前記駆動御手段は、前記感温手段
によって検出した前記温度に基づいて前記圧電振動子の
駆動周波数又は駆動電圧を制御することを特徴とする。
Still further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the driving control means changes a driving frequency or a driving voltage of the piezoelectric vibrator based on the temperature detected by the temperature sensing means. It is characterized by controlling.

【0015】さらに、本発明に係る冷却装置は、前記冷
却装置であって、前記駆動手段は、少なくとも発振回路
を含むことを特徴とする。
Further, a cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the driving means includes at least an oscillation circuit.

【0016】またさらに、本発明に係る冷却装置は、前
記冷却装置であって、前記熱伝達手段は、冷媒を流通さ
せる通路であることを特徴とする。
Still further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the heat transfer means is a passage through which a refrigerant flows.

【0017】また、本発明に係る冷却装置は、前記冷却
装置であって、前記感温手段により検出された温度が所
定条件に該当する場合に、前記発熱体の発熱を抑制する
発熱体制御装置をさらに備えていることを特徴とする。
Further, the cooling device according to the present invention is the cooling device, wherein the heating element control device for suppressing the heat generation of the heating element when the temperature detected by the temperature sensing means meets a predetermined condition. Is further provided.

【0018】前記冷媒としては、好ましくは比熱の大き
な液体が望ましい。冷媒としては、例えば、水、エチレ
ングリコール、水とエチレングリコールの混合溶液等を
用いることができる。
The refrigerant is preferably a liquid having a large specific heat. As the refrigerant, for example, water, ethylene glycol, a mixed solution of water and ethylene glycol, or the like can be used.

【0019】前記冷媒を前記圧電ポンプの閉空間に吸
入、排出する手段としては、例えば、弁機構やバルブ機
構等を用いることができる。この場合、弁機構やバルブ
機構等は機械的、電気的、電磁的駆動等の種々の駆動形
式であってもよい。
As means for sucking and discharging the refrigerant into and out of the closed space of the piezoelectric pump, for example, a valve mechanism or a valve mechanism can be used. In this case, the valve mechanism, the valve mechanism, and the like may be of various drive types such as mechanical, electrical, and electromagnetic drive.

【0020】前記吸熱手段としては、例えば、種々の形
状のヒートシンク等を用いることができる。
As the heat absorbing means, for example, heat sinks of various shapes can be used.

【0021】前記熱交換器としては、例えば、放熱板や
ヒートシンク等を用いることができる。
As the heat exchanger, for example, a heat sink or a heat sink can be used.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。なお、全体を通じて同一の符
号は同一の構成要素を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals indicate the same components throughout.

【0023】第1実施の形態 図1は、本発明の第1実施の形態による冷却装置10の
構成図である。図1において、1は圧電ポンプ、2は駆
動回路、3はヒートシンク、4は発熱体、5は熱交換
器、6はパイプ、7は冷媒、8は温度センサである。圧
電ポンプ1は、駆動回路2で駆動され、圧電効果を利用
してポンプ室内に容積変化を発生させて冷媒7を流動さ
せている。図2に第1実施の形態における圧電ポンプの
断面図と、図3に圧電ポンプの動作説明のために圧電ポ
ンプの一部の拡大図を示す。図2、図3において、11
は圧電体、12は板状弾性体、13のダイヤフラムは圧
電体11と板状弾性体12とからなる圧電振動子であ
り、14は排水弁、15は吸水弁、16は排水ノズル、
17は吸水ノズル、18は筐体、19はポンプ室であ
る。本実施の形態1における冷却装置10に用いる圧電
ポンプ1は、板状弾性体12の片側に圧電体11を貼り
合わせ、周辺部を支持したダイヤフラム13と、それを
保持する筐体18、そして冷媒である水の出入りを効率
よく行うための排水弁14、吸水弁15よりなってい
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling device 10 according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a piezoelectric pump, 2 is a drive circuit, 3 is a heat sink, 4 is a heating element, 5 is a heat exchanger, 6 is a pipe, 7 is a refrigerant, and 8 is a temperature sensor. The piezoelectric pump 1 is driven by a drive circuit 2 and uses the piezoelectric effect to generate a volume change in the pump chamber to flow the refrigerant 7. FIG. 2 is a sectional view of the piezoelectric pump according to the first embodiment, and FIG. 3 is an enlarged view of a part of the piezoelectric pump for explaining the operation of the piezoelectric pump. 2 and 3, 11
Is a piezoelectric body, 12 is a plate-like elastic body, 13 a diaphragm is a piezoelectric vibrator composed of a piezoelectric body 11 and a plate-like elastic body 12, 14 is a drain valve, 15 is a water absorption valve, 16 is a drain nozzle,
17 is a water absorption nozzle, 18 is a housing, and 19 is a pump room. The piezoelectric pump 1 used in the cooling device 10 according to the first embodiment includes a diaphragm 13 that adheres a piezoelectric body 11 to one side of a plate-like elastic body 12, supports a peripheral portion, a housing 18 that holds the diaphragm 13, and a refrigerant. The drain valve 14 and the water intake valve 15 for efficiently entering and exiting the water.

【0024】第1実施の形態の冷却装置10は、発熱体
4にヒートシンク3が接合されており、発熱体4で発生
した熱を高効率でヒートシンク3に伝導する。ヒートシ
ンク3の内部には冷媒7に効率良く熱を伝えるための流
路が形成されている。また、熱交換器5にもヒートシン
ク3と同様な流路が形成されており、高効率で冷媒7か
らの熱を外気に放熱している。圧電ポンプ1とヒートシ
ンク3と熱交換器5は、それぞれが冷媒7を封入したパ
イプ6で連結されている。さらに、発熱体4の近傍に温
度センサ8が配置されている。
In the cooling device 10 according to the first embodiment, the heat sink 3 is joined to the heating element 4 and the heat generated by the heating element 4 is conducted to the heat sink 3 with high efficiency. A flow path for efficiently transmitting heat to the refrigerant 7 is formed inside the heat sink 3. The heat exchanger 5 also has a flow path similar to that of the heat sink 3, and efficiently radiates heat from the refrigerant 7 to the outside air. The piezoelectric pump 1, the heat sink 3, and the heat exchanger 5 are connected by a pipe 6 in which a refrigerant 7 is sealed. Further, a temperature sensor 8 is arranged near the heating element 4.

【0025】圧電体11としては、圧電セラミック又は
圧電単結晶等を用いることができる。好ましくは、室温
付近で圧電定数の温度依存性が正であるものが望まし
い。圧電セラミックとしては、例えば、チタン酸鉛、チ
タン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、P
LZT等を用いてもよい。圧電単結晶としては、例え
ば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を用いて
もよい。また、圧電体の構造はモノモルフ、バイモルフ
等のほか、積層型構造のものでもよい。
As the piezoelectric body 11, a piezoelectric ceramic or a piezoelectric single crystal can be used. Preferably, the temperature dependence of the piezoelectric constant near room temperature is desirable. As the piezoelectric ceramic, for example, lead titanate, barium titanate, lead zirconate titanate (PZT), P
LZT or the like may be used. As the piezoelectric single crystal, for example, lithium tantalate, lithium niobate, or the like may be used. The structure of the piezoelectric body may be a monomorph, bimorph, or the like, or may be a laminated structure.

【0026】板状弾性体12としては、弾性を有する板
状体であればよい。弾性板状体としては好ましくはポン
プ室を通過する冷媒の熱を熱伝導によって圧電体に速や
かに伝えることができるものが望ましい。そのため、弾
性板状体として好ましくは、熱伝導率は、10W/m℃
以上、さらに好ましくは20W/m℃以上が望ましい。
板状弾性体としては、例えば、リン青銅等の銅合金、ス
テンレス合金、インバー合金等を用いることができる。
なお、板状弾性体の熱伝導率は、440W/m℃以下で
ある。
As the plate-like elastic body 12, any plate-like body having elasticity may be used. Preferably, the elastic plate is preferably capable of rapidly transmitting the heat of the refrigerant passing through the pump chamber to the piezoelectric body by heat conduction. Therefore, the thermal conductivity of the elastic plate is preferably 10 W / m ° C.
More preferably, it is more preferably 20 W / m ° C or more.
As the plate-like elastic body, for example, a copper alloy such as phosphor bronze, a stainless steel alloy, an Invar alloy, or the like can be used.
The thermal conductivity of the plate-like elastic body is 440 W / m ° C. or less.

【0027】図2、図3において、ポンプ室19では、
ダイヤフラム13が所定の周波数の駆動信号で駆動され
ており、その運動により、ポンプ室19内の容積が変化
している。ポンプ室19が負圧になったときに、吸水ノ
ズル17より冷媒7である水が入り、吸水弁15を通っ
てポンプ室19に至る。また、ポンプ室19が正圧にな
った時は、排水弁14を通って、排水ノズル16より冷
媒7の水が排出される。この一連の動作を繰り返す事に
より、圧電ポンプ1は、吸水口から排水口に至る流れを
作っている。ここで、吸水弁15、排水弁14は逆流防
止構造となっており、ポンプの効率を支配している。
2 and 3, in the pump chamber 19,
The diaphragm 13 is driven by a drive signal of a predetermined frequency, and the movement changes the volume in the pump chamber 19. When the pressure in the pump chamber 19 becomes negative, water as the refrigerant 7 enters from the water suction nozzle 17 and reaches the pump chamber 19 through the water suction valve 15. When the pressure in the pump chamber 19 becomes positive, the water of the refrigerant 7 is discharged from the drain nozzle 16 through the drain valve 14. By repeating this series of operations, the piezoelectric pump 1 creates a flow from the water intake to the drain. Here, the water suction valve 15 and the drain valve 14 have a backflow prevention structure, and govern the efficiency of the pump.

【0028】第1実施の形態の冷却装置では、発熱体4
の温度を近傍に設置した温度センサ8で検出しながら、
その温度に応じて、圧電ポンプ1の単位時間当りの流量
を調整する。この流量の調整には、以下の2つの方式と
それらの併用が考えられる。
In the cooling device of the first embodiment, the heating element 4
Is detected by the temperature sensor 8 installed in the vicinity,
The flow rate of the piezoelectric pump 1 per unit time is adjusted according to the temperature. For the adjustment of the flow rate, the following two methods and their combination can be considered.

【0029】第1の方式は、圧電ポンプ1を構成する圧
電振動子を駆動する駆動周波数を変化させることによ
り、圧電振動子であるダイヤフラム13の送り回数を変
化させる事と、駆動周波数の変化により共振点との位置
関係が変化して、ダイヤフラム13の変位量が変化する
事との両方の効果を併用することにより流量を制御する
方法である。この方式を実現する駆動回路の一例を図4
に示す。図4において、21は発振回路、22は整形回
路、23はアンプ、24は圧電振動子、25は制御回
路、26は温度センサである。発振回路21で作られた
駆動周波数の信号は、整形回路22で形を整えられ、ア
ンプ23において昇圧され、板状弾性体(金属薄板)1
2に圧電体11を貼り合わせたダイヤフラム13よりな
る圧電振動子24に印加される。また、温度センサ26
によって発熱体4の温度を随時検出する。発熱体4の温
度の検出結果に応じて制御回路25によって発振回路2
1の発振周波数を制御する。具体的には、発熱体4の温
度が高い場合には、駆動周波数を高周波数に設定して、
発熱体4の温度が低い場合には、駆動周波数を低周波数
に設定するものである。
The first method is to change the driving frequency for driving the piezoelectric vibrator constituting the piezoelectric pump 1 to change the number of times the diaphragm 13 which is a piezoelectric vibrator is fed, and to change the driving frequency. This is a method of controlling the flow rate by using both effects of changing the positional relationship with the resonance point and changing the displacement amount of the diaphragm 13. FIG. 4 shows an example of a driving circuit for realizing this method.
Shown in In FIG. 4, 21 is an oscillation circuit, 22 is a shaping circuit, 23 is an amplifier, 24 is a piezoelectric vibrator, 25 is a control circuit, and 26 is a temperature sensor. The signal of the driving frequency generated by the oscillation circuit 21 is shaped by the shaping circuit 22, boosted in the amplifier 23, and is subjected to the plate-like elastic body (metal thin plate) 1
2 is applied to a piezoelectric vibrator 24 composed of a diaphragm 13 in which a piezoelectric body 11 is bonded to the piezoelectric vibrator 2. The temperature sensor 26
Thereby, the temperature of the heating element 4 is detected at any time. The oscillation circuit 2 is controlled by the control circuit 25 in accordance with the detection result of the temperature of the heating element 4.
1 is controlled. Specifically, when the temperature of the heating element 4 is high, the driving frequency is set to a high frequency,
When the temperature of the heating element 4 is low, the driving frequency is set to a low frequency.

【0030】上記の制御により、発熱体4が十分に冷え
ているときなどに駆動周波数を標準駆動周波数より共振
点から離れた低周波数に設定することにより、ダイヤフ
ラム13の振幅は小さくなり、ダイヤフラム13に作用
する応力を小さくすることができる。これにより、ダイ
ヤフラム13の圧電体11に作用する応力値を適切に制
御することができる。通常、作用した応力と繰り返し回
数で決定されるポンプ寿命を大幅に改善することが出来
る。また、駆動周波数が可変であるためポンプの消費電
力を削減できるため、冷却装置10としての消費電力も
削減でき、ノートパソコンなどの携帯機器に最適な構成
とすることが出来る。さらに、温度センサ8の出力をモ
ニターし続ける事により、冷却装置10の破損の検出が
可能となり、機器自身を破損させない危機管理が可能で
ある。
According to the above control, when the heating element 4 is sufficiently cooled or the like, the driving frequency is set to a lower frequency that is farther from the resonance point than the standard driving frequency, so that the amplitude of the diaphragm 13 becomes smaller, and the diaphragm 13 becomes smaller. Can be reduced. Thus, the stress value acting on the piezoelectric body 11 of the diaphragm 13 can be appropriately controlled. Usually, the life of the pump, which is determined by the applied stress and the number of repetitions, can be greatly improved. Further, since the driving frequency is variable, the power consumption of the pump can be reduced, so that the power consumption of the cooling device 10 can also be reduced, and an optimal configuration for a portable device such as a notebook computer can be achieved. Further, by continuing to monitor the output of the temperature sensor 8, it is possible to detect the damage of the cooling device 10, and it is possible to carry out a crisis management without damaging the equipment itself.

【0031】第2の方式は、圧電ポンプ1を構成する圧
電振動子を駆動する駆動電圧を変化させることにより、
ダイヤフラム13の振幅(ポンプ室の容積変化)を変化
させ、流量を制御する方法である。上記方式を実現する
駆動回路のブロック図の一例を図5に示す。図5におい
て、21は発振回路、22は整形回路、23はアンプ、
24は圧電素子、25は制御回路、26は温度センサで
ある。発振回路21で作られた駆動周波数の信号は、整
形回路22で形を整えられ、アンプ23において昇圧さ
れ、金属薄板12に圧電体11を貼り合わせたダイヤフ
ラム13よりなる圧電振動子24に印加される。また、
温度センサ26によって発熱体4の温度を随時検出す
る。その検出結果に応じて制御回路25によってアンプ
23の昇圧比を制御する。具体的には、発熱体4の温度
が高いときは、昇圧比を大きく設定して、発熱体4の温
度が低いときは、昇圧比を小さく設定する。
In the second method, the driving voltage for driving the piezoelectric vibrator constituting the piezoelectric pump 1 is changed.
This is a method of controlling the flow rate by changing the amplitude of the diaphragm 13 (change in the volume of the pump chamber). FIG. 5 shows an example of a block diagram of a drive circuit for realizing the above method. In FIG. 5, 21 is an oscillation circuit, 22 is a shaping circuit, 23 is an amplifier,
24 is a piezoelectric element, 25 is a control circuit, and 26 is a temperature sensor. The signal of the driving frequency generated by the oscillation circuit 21 is shaped by the shaping circuit 22, boosted in the amplifier 23, and applied to the piezoelectric vibrator 24 composed of the diaphragm 13 in which the piezoelectric body 11 is bonded to the thin metal plate 12. You. Also,
The temperature of the heating element 4 is detected by the temperature sensor 26 as needed. The boosting ratio of the amplifier 23 is controlled by the control circuit 25 according to the detection result. Specifically, when the temperature of the heating element 4 is high, the boosting ratio is set large, and when the temperature of the heating element 4 is low, the boosting ratio is set small.

【0032】上記の制御により、発熱体4が十分に冷え
ているときにはダイヤフラム振幅を小さくすることがで
きる。これにより、ダイヤフラムの圧電体に作用する応
力値を適切に制御することができる。通常、作用した応
力と繰り返し回数で決定されるポンプ寿命を大幅に改善
することが出来る。また、駆動電圧を変化させることに
より圧電ポンプの不要な消費電力を削減できるため、冷
却装置10としての消費電力も削減でき、ノートパソコ
ンなどの携帯機器に最適な構成とすることが出来る。さ
らに、温度センサ26の出力をモニターし続ける事によ
り、冷却装置10の破損の検出が可能となり、機器自身
を破損させない危機管理が可能である。こうして、上記
方式により、十分な冷却性能を維持したまま、信頼性が
高く、冷却装置の消費電力を著しく小さく、さらに冷却
装置の破損の検出が可能な冷却装置を実現することが可
能となる。
With the above control, the diaphragm amplitude can be reduced when the heating element 4 is sufficiently cooled. This makes it possible to appropriately control the stress value acting on the piezoelectric body of the diaphragm. Usually, the life of the pump, which is determined by the applied stress and the number of repetitions, can be greatly improved. Further, unnecessary power consumption of the piezoelectric pump can be reduced by changing the driving voltage, so that the power consumption of the cooling device 10 can also be reduced, and a configuration optimal for a portable device such as a notebook computer can be achieved. Further, by continuing to monitor the output of the temperature sensor 26, it is possible to detect the breakage of the cooling device 10, and it is possible to carry out crisis management without damaging the equipment itself. Thus, the above-described method makes it possible to realize a cooling device which has high reliability, significantly reduces power consumption of the cooling device, and can detect breakage of the cooling device while maintaining sufficient cooling performance.

【0033】第2実施の形態 第2実施の形態による冷却装置10の構成を図6に示
す。図6において、1は圧電ポンプ、2は駆動回路、3
はヒートシンク、4は発熱体、5は熱交換器、6はパイ
プ、7は冷媒である。圧電ポンプ1は駆動回路2で駆動
され、圧電効果を利用して、ポンプ室19内に容積変化
を発生させて冷媒7の流れを作るものである。
Second Embodiment FIG. 6 shows the structure of a cooling device 10 according to a second embodiment. In FIG. 6, 1 is a piezoelectric pump, 2 is a drive circuit, 3
Is a heat sink, 4 is a heating element, 5 is a heat exchanger, 6 is a pipe, and 7 is a refrigerant. The piezoelectric pump 1 is driven by a drive circuit 2 and uses the piezoelectric effect to generate a volume change in the pump chamber 19 to create a flow of the refrigerant 7.

【0034】図7に圧電ポンプ1の断面図を示す。図7
において、11は圧電体、12は金属薄板、13はダイ
ヤフラム、14は排水弁、15は吸水弁、16は排水ノ
ズル、17は吸水ノズル、18は筐体、19はポンプ室
である。本実施の形態の冷却装置に用いるポンプは、金
属薄板12の片側に圧電体11を貼り合わせて、周辺部
を支持したダイヤフラム13と、それを保持する筐体1
8、そして冷媒である水の出入りを効率よく行うための
排水弁14、吸水弁15よりなっている。さらに、高い
熱伝導率を有する金属薄板12を介して圧電体11にポ
ンプ室19の冷媒7の熱を伝える構造となっている。
FIG. 7 shows a sectional view of the piezoelectric pump 1. FIG.
In the figure, 11 is a piezoelectric body, 12 is a thin metal plate, 13 is a diaphragm, 14 is a drain valve, 15 is a water absorption valve, 16 is a drain nozzle, 17 is a water absorption nozzle, 18 is a housing, and 19 is a pump chamber. The pump used in the cooling device according to the present embodiment includes a diaphragm 13 having a peripheral portion supported by bonding a piezoelectric body 11 to one side of a thin metal plate 12 and a housing 1 holding the diaphragm.
8, and a drain valve 14 and a water intake valve 15 for efficiently entering and exiting water as a refrigerant. Furthermore, the structure is such that the heat of the refrigerant 7 in the pump chamber 19 is transmitted to the piezoelectric body 11 via the metal sheet 12 having a high thermal conductivity.

【0035】第2実施の形態の冷却装置10は、発熱体
4にヒートシンク3が接合されており、発熱体4で発生
した熱を高効率でヒートシンク3に伝導する。ヒートシ
ンク3の内部には冷媒7に効率良く熱を伝えるための流
路が形成されている。また、熱交換器5にもヒートシン
ク3と同様な流路が形成されており、高効率で冷媒7か
らの熱を外気に放熱している。圧電ポンプ1とヒートシ
ンク3と熱交換器5は、それぞれが冷媒7を封入したパ
イプ6で連結されている。
In the cooling device 10 according to the second embodiment, the heat sink 3 is joined to the heat generating element 4, and the heat generated by the heat generating element 4 is transmitted to the heat sink 3 with high efficiency. A flow path for efficiently transmitting heat to the refrigerant 7 is formed inside the heat sink 3. The heat exchanger 5 also has a flow path similar to that of the heat sink 3, and efficiently radiates heat from the refrigerant 7 to the outside air. The piezoelectric pump 1, the heat sink 3, and the heat exchanger 5 are connected by a pipe 6 in which a refrigerant 7 is sealed.

【0036】圧電ポンプ1においては、ダイヤフラム1
3が所定の周波数の駆動信号で駆動されており、その運
動により、ポンプ室19内の容積を変化させている。ポ
ンプ室19が負圧になったときは、吸水ノズル17より
水が入り、吸水弁15を通ってポンプ室19に至る。ま
た、ポンプ室19が正圧になった時は、排水弁14を通
って、排水ノズル16より水が排水される。この一連の
動作を繰り返す事により、本ポンプは、吸水口から排水
口に至る流れを作っている。ここで、吸水弁15、排水
弁14は逆流防止構造となっており、ポンプの効率を支
配している。
In the piezoelectric pump 1, the diaphragm 1
3 is driven by a drive signal of a predetermined frequency, and its movement changes the volume in the pump chamber 19. When the pump chamber 19 has a negative pressure, water enters from the water suction nozzle 17 and reaches the pump chamber 19 through the water suction valve 15. When the pressure in the pump chamber 19 becomes positive, water is drained from the drain nozzle 16 through the drain valve 14. By repeating this series of operations, this pump creates a flow from the water intake to the drain. Here, the water suction valve 15 and the drain valve 14 have a backflow prevention structure, and govern the efficiency of the pump.

【0037】この冷却装置は、発熱体4にヒートシンク
3が接合されており、発熱体4で発生した熱を高効率で
ヒートシンク3に伝導させている。ヒートシンク3の内
部には冷媒7に効率良く熱を伝えるための流路が形成さ
れている。また、熱交換器5にもヒートシンク3と同様
な流路が形成されている。圧電ポンプ1とヒートシンク
3と熱交換器5は、それぞれが冷媒7を封入したパイプ
6で連結されている。
In this cooling device, the heat sink 3 is joined to the heating element 4, and the heat generated by the heating element 4 is conducted to the heat sink 3 with high efficiency. A flow path for efficiently transmitting heat to the refrigerant 7 is formed inside the heat sink 3. The heat exchanger 5 also has the same flow path as the heat sink 3. The piezoelectric pump 1, the heat sink 3, and the heat exchanger 5 are connected by a pipe 6 in which a refrigerant 7 is sealed.

【0038】この冷却装置では、冷媒7の持つ熱が圧電
ポンプ1を構成している圧電体11に伝わり、圧電体1
1が実質的に冷媒7の温度に連動した温度となる。この
ため、冷媒7の温度の変動にあわせて、ポンプの流量を
自動的に調整することができるものである。本冷却装置
の流量自動調節について、図8、図9を用いて説明す
る。
In this cooling device, the heat of the refrigerant 7 is transmitted to the piezoelectric body 11 constituting the piezoelectric pump 1, and
1 is a temperature substantially linked to the temperature of the refrigerant 7. Therefore, the flow rate of the pump can be automatically adjusted according to the fluctuation of the temperature of the refrigerant 7. The automatic flow rate adjustment of the present cooling device will be described with reference to FIGS.

【0039】図8はダイヤフラム13の共振特性が圧電
体11の温度によってどのような変化をするかを示した
概略図である。まず、冷媒7の熱が伝わり圧電体11の
温度が高くなることにより、圧電体11の圧電定数が変
化する。一般的な圧電体は、温度が上昇すると圧電定数
が大きくなる場合と、温度が上昇すると圧電定数が小さ
くなる場合とがあるが、ここでは前者の温度が上昇する
と圧電定数が大きくなる圧電体が好ましい。このような
圧電体11を用いると、圧電体11に同じ電圧をかけて
いる場合、圧電体に発生するひずみが大きくなり、圧電
振動子13に発生する変位量は大きくなる。さらに加え
て、温度が高くなると圧電振動子13を形成している圧
電体11と金属薄板12のヤング率は小さくなり、図8
に示すように圧電振動子13の共振点が低周波数側に移
動する。このため、同一の駆動周波数であっても、駆動
点の周波数は共振点に近づき、圧電振動子13の変位量
は拡大する。これら2つの現象が同時に起こり、冷媒7
が高温になると、圧電ポンプ1の流量を自動的に増加さ
せることができる。一方、冷媒7が低温の場合には、そ
れぞれが高温時と逆の挙動を示し、流量を自動的に減少
させることができる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing how the resonance characteristic of the diaphragm 13 changes depending on the temperature of the piezoelectric body 11. First, when the heat of the refrigerant 7 is transmitted and the temperature of the piezoelectric body 11 increases, the piezoelectric constant of the piezoelectric body 11 changes. In general, a piezoelectric body has a case where the piezoelectric constant increases when the temperature rises, and a case where the piezoelectric constant decreases when the temperature rises.Here, the piezoelectric body whose piezoelectric constant increases when the temperature rises is used. preferable. When such a piezoelectric body 11 is used, when the same voltage is applied to the piezoelectric body 11, the distortion generated in the piezoelectric body increases, and the displacement amount generated in the piezoelectric vibrator 13 increases. In addition, when the temperature increases, the Young's modulus of the piezoelectric body 11 and the thin metal plate 12 forming the piezoelectric vibrator 13 decreases, and FIG.
As shown in (2), the resonance point of the piezoelectric vibrator 13 moves to the lower frequency side. Therefore, even at the same drive frequency, the frequency of the drive point approaches the resonance point, and the displacement of the piezoelectric vibrator 13 increases. These two phenomena occur simultaneously and the refrigerant 7
When the temperature rises, the flow rate of the piezoelectric pump 1 can be automatically increased. On the other hand, when the temperature of the refrigerant 7 is low, each of the refrigerants 7 exhibits the opposite behavior to that at the time of high temperature, and the flow rate can be automatically reduced.

【0040】以上の構成により、冷媒7が低温時はダイ
ヤフラム13の振幅は小さくなり、ダイヤフラム13に
作用する応力を小さくすることができる。これにより、
ダイヤフラム13の圧電体11に作用する応力値を適切
に制御することができる。通常、作用した応力と繰り返
し回数で決定されるポンプ寿命を大幅に改善することが
出来る。また、駆動電圧、駆動周波数を変化させる事な
く、流量を制御する事が出来るため、図9に示すように
非常に簡単な駆動回路で圧電ポンプ1を駆動することが
出来る。したがって、スペース制約が厳しいノートパソ
コンなどの携帯機器に最適な構成とすることが出来る。
With the above configuration, when the temperature of the refrigerant 7 is low, the amplitude of the diaphragm 13 is reduced, and the stress acting on the diaphragm 13 can be reduced. This allows
The stress value acting on the piezoelectric body 11 of the diaphragm 13 can be appropriately controlled. Usually, the life of the pump, which is determined by the applied stress and the number of repetitions, can be greatly improved. Further, since the flow rate can be controlled without changing the drive voltage and the drive frequency, the piezoelectric pump 1 can be driven by a very simple drive circuit as shown in FIG. Therefore, the configuration can be optimally applied to a portable device such as a notebook computer in which space restrictions are severe.

【0041】さらに、ここでは示していないが温度セン
サ8を発熱体4の近傍に設置し、その温度センサの出力
をモニタし続ける事により、冷却装置の破損の検出が可
能となり、機器自身を破損させない危機管理が可能であ
る。また、別の方法としては、圧電体11の一部に温度
センサ用の電極を形成しておき、一時的にダイヤフラム
13の動作を止めて、冷媒7の温度変化を検出したり、
ダイヤフラム13が受ける圧力を検出すること等によっ
ても、同様の効果が得られる。
Further, although not shown here, by installing the temperature sensor 8 near the heating element 4 and continuously monitoring the output of the temperature sensor, it is possible to detect the breakage of the cooling device and to damage the equipment itself. Crisis management that does not allow you to do it is possible. Further, as another method, an electrode for a temperature sensor is formed on a part of the piezoelectric body 11 and the operation of the diaphragm 13 is temporarily stopped to detect a temperature change of the refrigerant 7,
The same effect can be obtained by detecting the pressure applied to the diaphragm 13 or the like.

【0042】この冷却装置により、十分な冷却性能を維
持したまま、信頼性が高く、回路構成が簡単且つ小型
で、さらに冷却装置の破損の検出が可能とすることがで
きる。
With this cooling device, while maintaining sufficient cooling performance, high reliability, a simple circuit configuration and a small size can be detected, and furthermore, it is possible to detect damage to the cooling device.

【0043】第3実施の形態 第3実施の形態による冷却装置10の構成を図10に示
す。図10において、1は圧電ポンプ、2は駆動回路、
3はヒートシンク、4は発熱体、5は熱交換器、6はパ
イプ、7は冷媒、8は温度センサ、9は発熱体制御回路
である。圧電ポンプ1は、駆動回路2で駆動され、圧電
効果を利用して、ポンプ室19内に容積変化を発生させ
て冷媒7の流れを作るものである。
Third Embodiment FIG. 10 shows the configuration of a cooling device 10 according to a third embodiment. 10, 1 is a piezoelectric pump, 2 is a drive circuit,
3 is a heat sink, 4 is a heating element, 5 is a heat exchanger, 6 is a pipe, 7 is a refrigerant, 8 is a temperature sensor, and 9 is a heating element control circuit. The piezoelectric pump 1 is driven by a drive circuit 2 and uses the piezoelectric effect to generate a volume change in a pump chamber 19 to create a flow of the refrigerant 7.

【0044】第3実施の形態の冷却装置10は、発熱体
4にヒートシンク3が接合されており、発熱体4で発生
した熱を高効率でヒートシンク3に伝導する。ヒートシ
ンク3の内部には冷媒7に効率良く熱を伝えるための流
路が形成されている。また、熱交換器5にもヒートシン
ク3と同様な流路が形成されており、高効率で冷媒7か
らの熱を外気に放熱している。圧電ポンプ1とヒートシ
ンク3と熱交換器5は、それぞれが冷媒7を封入したパ
イプ6で連結されている。
In the cooling device 10 according to the third embodiment, the heat sink 3 is joined to the heating element 4, and the heat generated by the heating element 4 is transferred to the heat sink 3 with high efficiency. A flow path for efficiently transmitting heat to the refrigerant 7 is formed inside the heat sink 3. The heat exchanger 5 also has a flow path similar to that of the heat sink 3, and efficiently radiates heat from the refrigerant 7 to the outside air. The piezoelectric pump 1, the heat sink 3, and the heat exchanger 5 are connected by a pipe 6 in which a refrigerant 7 is sealed.

【0045】この冷却装置では、温度センサ8を発熱体
4の近傍に設置し、その温度センサの出力をモニタし続
ける事により、冷却装置の破損の検出が可能となる。さ
らに、発熱体制御回路9によって、例えば、発熱体4が
CPUチップ等であれば処理量を制御する等によって発
熱量を抑制することによって熱暴走などを防ぎ、機器自
身を破損させない危機管理を行なうことができる。
In this cooling apparatus, the breakage of the cooling apparatus can be detected by installing the temperature sensor 8 near the heating element 4 and continuously monitoring the output of the temperature sensor. Further, for example, when the heating element 4 is a CPU chip or the like, the heating element control circuit 9 controls the amount of heat generated by controlling the processing amount, thereby preventing thermal runaway and the like, and performing risk management without damaging the equipment itself. be able to.

【0046】この冷却装置10によって、十分な冷却性
能を維持したまま、信頼性が高く、回路構成が簡単且つ
小型で、さらに冷却装置が破損した場合にはこれを検出
して発熱体の発熱を制御して機器自体を破損させない危
機管理を行なうことができる。
The cooling device 10 is highly reliable, has a simple circuit configuration, is small in size, and detects a breakage of the cooling device while maintaining sufficient cooling performance. Crisis management that does not damage the equipment itself by control can be performed.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明に係る冷却装置は、板状弾性体と
圧電体との接合体よりなる圧電振動子と、圧電振動子か
らなる面を含む複数の面により形成される閉空間と冷媒
を閉空間に吸入、排出する吸入口と排出口とを備えるポ
ンプ室と、圧電振動子を駆動する駆動手段とからなる圧
電ポンプを冷却装置に用いることによって、十分な冷却
性能を維持したまま、信頼性が高く、回路構成が簡単
で、ポンプ部を低背化させた小型な冷却装置を提供する
ことができる。
The cooling device according to the present invention comprises a piezoelectric vibrator comprising a joined body of a plate-like elastic body and a piezoelectric body; a closed space formed by a plurality of surfaces including a surface comprising the piezoelectric vibrator; By using a piezoelectric chamber comprising a pump chamber having a suction port and a discharge port for sucking and discharging the closed space and a driving means for driving the piezoelectric vibrator in the cooling device, while maintaining sufficient cooling performance, A compact cooling device with high reliability, a simple circuit configuration, and a reduced height of the pump section can be provided.

【0048】また、本発明に係る冷却装置は、熱伝導率
が10〜440W/m℃の範囲にある板状弾性体を圧電
ポンプを構成する圧電振動子に用いることによって、圧
電ポンプを通過する冷媒の温度を、圧電振動子を構成す
る板状弾性体を介して熱伝導により圧電振動子を構成す
る圧電体に伝えて圧電体の温度を冷媒の温度と実質的に
連動させることにより、圧電体の圧電定数、共振特性か
らなる特性の少なくとも一方を変化させて、圧電振動子
を含む圧電ポンプの単位時間当りの流量を変化させるこ
とができるので、十分な冷却性能を維持したまま、信頼
性が高く、回路構成が簡単且つ小型な冷却装置を提供す
ることができる。
In the cooling device according to the present invention, the plate-like elastic body having a thermal conductivity in the range of 10 to 440 W / m ° C. is used for the piezoelectric vibrator constituting the piezoelectric pump, so that the cooling device passes through the piezoelectric pump. By transmitting the temperature of the refrigerant to the piezoelectric body constituting the piezoelectric vibrator through heat conduction through the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator and causing the temperature of the piezoelectric body to substantially interlock with the temperature of the refrigerant, Since the flow rate per unit time of the piezoelectric pump including the piezoelectric vibrator can be changed by changing at least one of the characteristics consisting of the piezoelectric constant of the body and the resonance characteristics, the reliability can be maintained while maintaining sufficient cooling performance. It is possible to provide a small and compact cooling device having a simple structure.

【0049】さらに、本発明に係る冷却装置は、駆動手
段に、発熱体の温度又は圧電ポンプを通過する冷媒の温
度を検出する感温手段を含み、感温手段によって検出し
た温度に基づいて圧電振動子の駆動周波数又は駆動電圧
を制御することによって、圧電振動子の圧電体に作用す
る応力値を適切に制御することができる。また、通常、
作用した応力と繰り返し回数で決定されるポンプ寿命を
大幅に改善することが出来る。さらに、駆動電圧を変化
させることにより圧電ポンプの不要な消費電力を削減で
きるため、冷却装置としての消費電力も削減でき、ノー
トパソコンなどの携帯機器に最適な構成とすることが出
来る。さらに、温度センサの出力をモニターし続ける事
により、冷却装置の破損の検出が可能となり、機器自身
を破損させない危機管理を行なうことができる。
Further, in the cooling device according to the present invention, the driving means includes a temperature sensing means for detecting the temperature of the heating element or the temperature of the refrigerant passing through the piezoelectric pump, and the piezoelectric means is provided based on the temperature detected by the temperature sensing means. By controlling the driving frequency or the driving voltage of the vibrator, the stress value acting on the piezoelectric body of the piezoelectric vibrator can be appropriately controlled. Also, usually
The pump life determined by the applied stress and the number of repetitions can be greatly improved. Further, unnecessary power consumption of the piezoelectric pump can be reduced by changing the drive voltage, so that power consumption as a cooling device can be reduced, and a configuration optimal for a portable device such as a notebook computer can be achieved. Further, by continuing to monitor the output of the temperature sensor, it is possible to detect the damage of the cooling device, and it is possible to carry out crisis management without damaging the equipment itself.

【0050】またさらに、本発明に係る冷却装置は、感
温手段により検出された温度が所定条件に該当する場合
に、発熱体の発熱を抑制する発熱体制御装置をさらに備
えていることにより、冷却装置が破損した場合にはこれ
を検出して発熱体の発熱を制御して機器自体を破損させ
ない危機管理を行なうことができる。
Further, the cooling device according to the present invention further includes a heating element control device for suppressing heat generation of the heating element when the temperature detected by the temperature sensing means meets a predetermined condition. When the cooling device is damaged, it can be detected and the heat generation of the heating element can be controlled to perform risk management that does not damage the device itself.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施の形態による冷却装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1実施の形態による冷却装置に用
いる圧電ポンプの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a piezoelectric pump used in the cooling device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1実施の形態による冷却装置に用
いる圧電ポンプの一部の拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of the piezoelectric pump used in the cooling device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1実施の形態による冷却装置にお
ける駆動回路のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a drive circuit in the cooling device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1実施の形態による冷却装置にお
ける駆動回路のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a drive circuit in the cooling device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第2実施の形態による冷却装置の構
成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第2実施の形態による冷却装置に用
いる圧電ポンプの断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a piezoelectric pump used in a cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第2実施の形態による冷却装置に用
いる圧電ポンプの圧電振動子の駆動周波数とゲイン(感
度)との関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a driving frequency and a gain (sensitivity) of a piezoelectric vibrator of a piezoelectric pump used in a cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第2実施の形態による冷却装置の駆
動回路のブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a drive circuit of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第3実施の形態による冷却装置の
構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電ポンプ 2 駆動回路 3 ヒートシンク 4 発熱体 5 熱交換器 6 パイプ 7 冷媒 8 温度センサ 9 発熱体制御装置 10 冷却装置 11 圧電体 12 板状弾性体(金属薄板) 13 ダイヤフラム(圧電振動子) 14 排水弁 15 吸水弁 16 排水ノズル 17 吸水ノズル 18 筐体 19 ポンプ室 21 発振回路 22 整形回路 23 アンプ 24 圧電振動子 25 制御回路 26 温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric pump 2 Drive circuit 3 Heat sink 4 Heating element 5 Heat exchanger 6 Pipe 7 Refrigerant 8 Temperature sensor 9 Heating element control device 10 Cooling device 11 Piezoelectric material 12 Plate elastic body (metal thin plate) 13 Diaphragm (piezoelectric vibrator) 14 Drain valve 15 Water absorption valve 16 Drain nozzle 17 Water absorption nozzle 18 Housing 19 Pump room 21 Oscillation circuit 22 Shaping circuit 23 Amplifier 24 Piezoelectric vibrator 25 Control circuit 26 Temperature sensor

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02N 2/00 F04B 45/04 103C (72)発明者 岡野 祐幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 守時 克典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3H045 AA02 AA08 AA12 AA27 BA02 BA12 BA32 BA43 CA24 DA10 DA24 DA42 DA47 EA04 EA16 EA26 EA34 EA49 3H075 AA01 AA06 AA15 BB04 CC24 CC25 CC30 CC34 CC35 CC36 DB02 EE06 EE12 3H077 AA11 BB10 CC02 CC09 DD06 EE01 EE15 EE21 EE29 EE31 FF01 FF07 FF12 FF22 FF36 FF43 FF52 FF55 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H02N 2/00 F04B 45/04 103C (72) Inventor Okano Yuyuki 1006 Kadoma, Kazuma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Katsunori Moritoki 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term (reference) in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. BB04 CC24 CC25 CC30 CC34 CC35 CC36 DB02 EE06 EE12 3H077 AA11 BB10 CC02 CC09 DD06 EE01 EE15 EE21 EE29 EE31 FF01 FF07 FF12 FF22 FF36 FF43 FF52 FF55

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板状弾性体と圧電体との接合体よりなる
圧電振動子と、 前記圧電振動子からなる面を含む複数の面により形成さ
れる閉空間と冷媒を前記閉空間に吸入、排出する吸入口
と排出口とを備えるポンプ室と、 前記圧電振動子を駆動する駆動手段とからなる圧電ポン
プ。
1. A closed space formed by a piezoelectric vibrator made of a joined body of a plate-shaped elastic body and a piezoelectric body, and a plurality of surfaces including a surface formed by the piezoelectric vibrator, and a refrigerant drawn into the closed space, A piezoelectric pump comprising: a pump chamber having a suction port for discharging and a discharge port; and driving means for driving the piezoelectric vibrator.
【請求項2】 前記圧電振動子を構成する前記板状弾性
体の熱伝導率が10W/m℃以上で且つ440W/m℃
以下の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の圧
電ポンプ。
2. The thermal conductivity of the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator is 10 W / m ° C. or more and 440 W / m ° C.
The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the piezoelectric pump is in the following range.
【請求項3】 板状弾性体と圧電体との接合体よりなる
圧電振動子と、前記圧電振動子からなる面を含む複数の
面により形成される閉空間と冷媒を前記閉空間に吸入、
排出する吸入口と排出口とを備えるポンプ室と、前記圧
電振動子を駆動する駆動手段とからなる圧電ポンプと、 発熱体より熱を奪う吸熱手段と、 外部に熱を放出する熱交換器と、 前記吸熱手段、前記圧電ポンプ及び前記熱交換器の相互
の間で冷媒を循環する熱伝達手段とからなることを特徴
とする冷却装置。
3. A closed space formed by a piezoelectric vibrator formed of a joined body of a plate-shaped elastic body and a piezoelectric body, and a plurality of surfaces including a surface formed by the piezoelectric vibrator, and a refrigerant sucked into the closed space.
A pump chamber having a suction port and a discharge port for discharging, a piezoelectric pump including driving means for driving the piezoelectric vibrator, a heat absorbing means for removing heat from a heating element, and a heat exchanger for releasing heat to the outside. And a heat transfer means for circulating a refrigerant between the heat absorbing means, the piezoelectric pump and the heat exchanger.
【請求項4】 前記圧電振動子を構成する前記板状弾性
体の熱伝導率が10W/m℃以上で且つ440W/m℃
以下の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載の冷
却装置。
4. The thermal conductivity of the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator is 10 W / m ° C. or more and 440 W / m ° C.
The cooling device according to claim 3, wherein the cooling device is in the following range.
【請求項5】 前記圧電ポンプを通過する冷媒の温度
を、前記圧電振動子を構成する前記板状弾性体を介して
熱伝導により前記圧電振動子を構成する前記圧電体に伝
えて前記圧電体の温度を前記冷媒の温度と実質的に連動
させることにより、前記圧電体の圧電定数、共振特性か
らなる特性の少なくとも一方を変化させて、前記圧電振
動子を含む前記圧電ポンプの単位時間当りの流量を変化
させることを特徴とする請求項3又は4に記載の冷却装
置。
5. The temperature of a refrigerant passing through the piezoelectric pump is transmitted to the piezoelectric body constituting the piezoelectric vibrator by heat conduction through the plate-like elastic body constituting the piezoelectric vibrator to thereby form the piezoelectric body. By substantially interlocking the temperature of the coolant with the temperature of the refrigerant, thereby changing at least one of the piezoelectric constant of the piezoelectric body and a characteristic including a resonance characteristic, and changing the temperature per unit time of the piezoelectric pump including the piezoelectric vibrator. The cooling device according to claim 3, wherein the flow rate is changed.
【請求項6】 前記駆動手段は、前記発熱体の温度又は
前記圧電ポンプを通過する冷媒の温度を検出する感温手
段を含むことを特徴とする請求項3から5のいずれか一
項に記載の冷却装置。
6. The apparatus according to claim 3, wherein the driving unit includes a temperature sensing unit that detects a temperature of the heating element or a temperature of a refrigerant passing through the piezoelectric pump. Cooling system.
【請求項7】 前記駆動手段は、前記感温手段によって
検出した前記温度に基づいて前記圧電振動子の駆動周波
数又は駆動電圧を制御することを特徴とする請求項6に
記載の冷却装置。
7. The cooling device according to claim 6, wherein the driving unit controls a driving frequency or a driving voltage of the piezoelectric vibrator based on the temperature detected by the temperature sensing unit.
【請求項8】 前記駆動手段は、少なくとも発振回路を
含むことを特徴とする請求項3から7のいずれか一項に
記載の冷却装置。
8. The cooling device according to claim 3, wherein the driving unit includes at least an oscillation circuit.
【請求項9】 前記熱伝達手段は、冷媒を流通させる通
路であることを特徴とする請求項3から8のいずれか一
項に記載の冷却装置。
9. The cooling device according to claim 3, wherein the heat transfer means is a passage through which a refrigerant flows.
【請求項10】 前記感温手段により検出された温度が
所定条件に該当する場合に、前記発熱体の発熱を抑制す
る発熱体制御装置をさらに備えていることを特徴とする
請求項6から8のいずれか一項に記載の冷却装置。
10. A heating element control device which suppresses heat generation of the heating element when a temperature detected by the temperature sensing means meets a predetermined condition. The cooling device according to claim 1.
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