JP2009156182A - 圧電ポンプ、冷却装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
吐出量を適切に制御可能な圧電ポンプ、冷却装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】
環境温度が変化するなどして圧電素子37の固有振動数が変化しても、冷却装置16の気体の吐出量に応じた信号をフローセンサ140により検出し、検出した信号に応じた電圧VAに基づき、吐出量が最大となる所定の駆動周波数f0を検出し、この駆動周波数f0に駆動制御回路35Aの発振周波数を設定することで、圧電素子37の駆動電圧を制御することができるので、吐出孔33からの気体の吐出量を最大に制御することができる。駆動制御回路35Aは、フローセンサ140の信号に基づき吐出量が最大となるように可変コンデンサ79の容量を制御することができるので、圧電素子37の固有振動数に駆動周波数を制御し、吐出量を増加させることができる。
【選択図】図10
Description
図1は本発明の一実施形態に係る携帯型電子機器の構成を示す要部分解斜視図、図2はその携帯型電子機器のマイクロフォン及びレンズを含めた断面図、図3はその電子機器の外観図である。ここでは、携帯型電子機器として、携帯型ビデオカメラを例に取っているが、携帯電話やその他の電子機器であっても勿論構わない。
図4に示すように、冷却装置16は、圧電ポンプ本体31と、圧電ポンプ本体31に一体的に接続された駆動回路基板32と、フローセンサ(吐出量センサ、流速センサ)140とを備えている。
図5に示すように、圧電ポンプ本体31の底面には、開口61が形成されており、後述するダイヤフラム36が露出している。ダイヤフラム36には、圧電素子37を介して電極38が設けられている。
図8に示すように、冷却装置16は、圧電ポンプ本体31と、圧電ポンプ本体31に一体的に接続された駆動回路基板32とを備えている。
圧電素子37の制御系100は、駆動制御回路35Aと、駆動部35Bとを備えている。
図11に示すように、駆動部35Bは、マイクロトランス35、可変コンデンサ79、ダイヤフラム36及び電極38を備えている。駆動部35Bは、二次コイル35bと、ダイヤフラム36と、電極38とが直列に接続され、可変コンデンサ79が並列に接続された構成を有している。なお、これら以外の部分については、図11では図示を省略した。可変コンデンサ79は、入出力電極79a、79b、可変コンデンサ79の誘電率を変化させ容量を制御するための制御電極79c、79dを備えている。例えば制御電極79dが駆動回路35Aの出力端子に接続されている。ダイヤフラム36と電極38との間には圧電素子37が配置されている。
図14、図15に示すようにフローセンサ140は、いわゆる気体の粒子速度、例えば気体の流速(吐出量)、熱伝導量等の粒子レベルの変化を検出することができるセンサである。例えば空気の移動が生じると、フローセンサ140の抵抗体S1、S2の抵抗値が変化する構造を有する。フローセンサ140は、半導体ウェハ90にダイヤフラム62、抵抗体S1、S2、白金抵抗体であるコモンC1が形成されている。
フローセンサ140で検出された検出信号は、増幅器152で増幅され、ローパスフィルタ153に入力される。ローパスフィルタ153では、増幅器152の出力から低周波成分が抽出されて、エンベロープディテクタ(DET)154に入力される。エンベロープディテクタ(DET)154は、ローパスフィルタ153の出力の振幅値を検出し、この検出された振幅値に対応する電圧VAをコンパレータ155に出力する。
電圧Vrefがαのときには、図19に示すように駆動周波数fを変化させても電圧Vrefが一定である。このとき、図12に示すラッチ回路156は、AND回路71にONを出力し、AND回路83にOFFを出力する。
(1)ポンプ室の容積(面積、高さ)
直径 φ16mm
高さ 0.15mm
(2)外部からの空気導入孔の面積
直径 φ1.2mm×4箇所
(3)空気の導出口の面積(吐出孔33、孔53)
ポンプ室の孔53 直径 φ0.6mm
吐出孔33 直径 φ0.8mm
(4)冷却装置16全体の容積(面積、高さ)
面積 20mm×20mm
高さ 1.6mm
(ノズルを除いた高さ。ノズルを設ける場合のノズル高さは0.8mmであり、全高は2.4mm)
(5)圧電素子37の振幅
±6μm程度
(6)圧電素子37の振動周波数
24kHz程度
(7)圧電素子37の直径L1
6mm
(8)円環状接続部39の直径L2(半田40間距離)
4mm
(10)流量
1.0L/minである。
本実施形態の電子機器200は、発熱量が異なる図示しない電子部品がそれぞれ実装された領域a、領域b、領域c、領域d及び領域eを有する基板160、各領域a〜領域eに対応して配列され並列に接続された複数台の冷却装置170A、170B、170C、170D及び170Eを備えている点が異なる。
図22に示す冷却装置300は、冷却装置300の吐出量に応じた信号を検出するためにフローセンサ140´が、圧電ポンプ本体31の吐出孔33が配置されている側と反対側の面(圧電素子及びダイヤフラムが露出する側の面)に所定間隔で対向するように配置されている点が異なる。
5 HDDユニット
16,110,170A,170B,170C,170D,170E,300 冷却装置
25 導入孔
31 圧電ポンプ本体
32 駆動回路基板
33 吐出孔
34,50 孔
35A 駆動制御回路
35B 駆動部
35 マイクロトランス
35a 一次コイル
35b 二次コイル
36 ダイヤフラム
37 圧電素子
38 電極
79 可変コンデンサ
80 最適駆動周波数サーチ回路
140、140´ フローセンサ
157 カウンタ回路
200 電子機器
Claims (10)
- 外部から流体を内部に導入し、かつ、内部から流体を噴出するための孔と、前記孔に対向するように配置された壁部と、前記壁部を振動させるために前記壁部に設けられた圧電体とを有するポンプ本体と、
前記圧電体を駆動する駆動部と、
前記孔からの流体の吐出量に応じた信号を検出する検出手段と、
前記信号に基づき前記駆動部の駆動電圧及び駆動周波数を制御する制御部と
を具備する圧電ポンプ。 - 請求項1に記載の圧電ポンプであって、
前記駆動部は、
前記圧電体を挟むように配置された一対の電極と、
前記制御部に接続された一次巻き線と前記各電極に両端が接続された二次巻き線とを有するトランスと、
前記二次巻き線に対して並列に接続された電子式可変リアクタンス素子とを有し、
前記制御部は、前記信号に基づき前記吐出量が最大となるように前記電子式可変リアクタンス素子のリアクタンスを可変し前記駆動周波数を制御する手段とを有する圧電ポンプ。 - 請求項2に記載の圧電ポンプであって、
前記制御部は、
前記一次巻き線に供給する交流電流を生成する交流発振器と、
前記交流発振器の発振周波数を線形に可変しリセットすることを所定の周期で繰り返すように制御する手段とをさらに有し、
前記検出手段は、
前記周期に同期して基準電圧を可変する手段と、
前記基準電圧と、前記信号に基づく電圧とを比較する手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記吐出量が最大となる前記交流発振器の所定の発振周波数を検出する手段とを有し、
前記検出された所定の発振周波数に前記交流発振器の発振周波数を設定することで前記駆動部の駆動電圧を制御する圧電ポンプ。 - 請求項1に記載の圧電ポンプであって、
前記検出手段は、前記孔からの流体の吐出量を検出する吐出量検出部を有する圧電ポンプ。 - 請求項1に記載の圧電ポンプであって、
前記検出手段は、前記吐出量に応じた音を検出する音検出部を有する圧電ポンプ。 - 請求項1に記載の圧電ポンプであって、
前記制御部は、前記圧電体の駆動時と駆動停止時に前記検出手段で検出された前記信号に基づき外乱を検出する手段を有する圧電ポンプ。 - 外部から流体を内部に導入し、かつ、内部から流体を噴出するための孔と、前記孔に対向するように配置された壁部と、前記壁部を振動させるために前記壁部に設けられた圧電体とを有するポンプ本体と、前記圧電体を駆動する駆動部と、前記孔からの流体の吐出量に応じた信号を検出する検出手段と、前記信号に基づき前記駆動部の駆動電圧及び駆動周波数を制御する制御部とを具備する圧電ポンプが複数並列に接続された圧電ポンプ。
- 外部から流体を内部に導入し、かつ、内部から流体を噴出するための孔と、前記孔に対向するように配置された壁部と、前記壁部を振動させるために前記壁部に設けられた圧電体とを有するポンプ本体と、
前記圧電体を駆動する駆動部と、
前記孔からの流体の吐出量に応じた信号を検出する検出手段と、
前記信号に基づき前記駆動部の駆動電圧及び駆動周波数を制御する制御部と
を具備する冷却装置。 - 外部から流体を内部に導入し、かつ、内部から流体を噴出するための孔と、前記孔に対向するように配置された壁部と、前記壁部を振動させるために前記壁部に設けられた圧電体とを有するポンプ本体と、前記圧電体を駆動する駆動部と、前記孔からの流体の吐出量に応じた信号を検出する検出手段と、前記信号に基づき前記駆動部の駆動電圧及び駆動周波数を制御する制御部とを具備する圧電ポンプと、
前記圧電ポンプから噴出された流体に基づいて冷却される電子部品と
を具備する電子機器。 - 請求項9に記載の電子機器であって、
前記圧電ポンプは、前記電子機器のスピーカとして兼用される電子機器。
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