JP2022534520A - 中央を固定されているｍｅｍｓベースのアクティブ冷却システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】冷却システムが開示されている。冷却システムは、中央領域および外周を有する冷却素子を備える。冷却素子は、中央領域で固定されている。外周の少なくとも一部は、固定されていない。冷却素子は、流体と連通している。冷却素子は、熱発生構造に向かって流体を駆動するために振動運動を引き起こすように作動される。【選択図】図１Ａ

Description

他の出願の相互参照
本願は、２０１９年１２月６日出願の米国仮特許出願第６２／９４５，００１号「ＣＥＮＴＲＡＬＬＹ ＰＩＮＮＥＤ ＣＯＯＬＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＩＮ Ａ ＭＥＭＳ－ＢＡＳＥＤ ＣＯＯＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」に基づく優先権を主張し、その仮特許出願は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

コンピュータデバイスが、速度および演算算能力を増すにつれて、コンピュータデバイスによって発せられる熱も増大する。様々なメカニズムが、熱の発生に対処するために提案されてきた。アクティブな装置（ファンなど）が、大型のコンピュータデバイス（ラップトップコンピュータまたはデスクトップコンピュータなど）に空気を通すために利用されうる。パッシブな冷却装置（ヒートスプレッダなど）が、より小型のモバイルコンピュータデバイス（スマートフォン、仮想現実デバイス、および、タブレットコンピュータなど）で利用されうる。しかしながら、かかるアクティブな装置およびパッシブな装置は、モバイルデバイス（スマートフォンなど）を十分に冷却できない場合がある。したがって、コンピュータデバイスのためのさらなる冷却ソリューションが望まれている。

以下の詳細な説明および添付の図面において、本発明の様々な実施形態を開示する。

中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムで利用できる冷却素子の実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムで利用できる冷却素子の実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムで利用できる冷却素子の実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムで利用できる冷却素子の実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子と折り返し上部チャンバとを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子と弾性構造とを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子と弾性構造とを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子と弾性構造とを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子と弾性構造とを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子と弾性構造とを備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

異なる位相で駆動される中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 異なる位相で駆動される中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている複数の冷却素子を備えているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子を重ねて備えている冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を重ねて備えている冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を重ねて備えている冷却システムの実施形態を示す図。 中央を固定されている冷却素子を重ねて備えている冷却システムの実施形態を示す図。

中央を固定されている冷却素子を重ねて備えている冷却システムの実施形態を示す図。

複数の冷却セルを備えている冷却システムの実施形態を示す上面図。

圧電型冷却素子の実施形態を示す図。 圧電型冷却素子の実施形態を示す図。

アクティブ冷却素子を駆動するための技術の実施形態を示すフローチャート。

アクティブ冷却素子を駆動するための技術の実施形態を示すフローチャート。

本発明は、処理、装置、システム、物質の組成、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／または、プロセッサ（プロセッサに接続されたメモリに格納および／またはそのメモリによって提供される命令を実行するよう構成されているプロセッサ）を含め、様々な形態で実施されうる。本明細書では、これらの実施例または本発明が取りうる任意の他の形態が、技術と呼ばれうる。一般に、開示されている処理の工程の順序は、本発明の範囲内で変更されてもよい。特に言及しない限り、タスクを実行するよう構成されるものとして記載されたプロセッサまたはメモリなどの構成要素は、或る時間にタスクを実行するよう一時的に構成されている一般的な構成要素として、または、タスクを実行するよう製造された特定の構成要素として実装されてよい。本明細書では、「プロセッサ」という用語は、１または複数のデバイス、回路、および／または、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するよう構成されている処理コアを指すものとする。

以下では、本発明の原理を示す図面を参照しつつ、本発明の１または複数の実施形態の詳細な説明を行う。本発明は、かかる実施形態に関連して説明されているが、どの実施形態にも限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、本発明は、多くの代替物、変形物、および、等価物を含む。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細事項が記載されている。これらの詳細事項は、例示を目的としたものであり、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも特許請求の範囲に従って実施可能である。簡単のために、本発明に関連する技術分野で周知の技術事項については、本発明が必要以上にわかりにくくならないように、詳細には説明していない。

半導体デバイスが、ますますパワフルになるにつれて、動作中に発せられる熱も増大する。例えば、モバイルデバイス（スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブック、および、仮想現実デバイスなど）用のプロセッサは、高クロック速度で動作するが、かなりの量の熱を発生しうる。発生する熱の量のため、プロセッサは、比較的短期間しか最高速度で動作できない。この期間が経過した後、スロットリング（例えば、プロセッサのクロック速度の減速）が起きる。スロットリングは、熱の発生を低減できるが、プロセッサの速度ひいてはプロセッサを利用する機器の性能に悪影響を与える。技術が５Ｇ以降の世代に移行すると、この問題は、悪化すると予想される。

より大型のデバイス（ラップトップまたはデスクトップコンピュータなど）は、回転翼を有する電動ファンを備える。ファンは、内部の構成要素の温度上昇に応じて給電されうるファンである。ファンは、より大型のデバイスを通して空気を駆動することで、内部の構成要素を冷却する。しかしながら、かかるファンは、典型的に、モバイルデバイス（スマートフォンなど）にとって、または、より薄いデバイス（タブレットコンピュータなど）にとって、大きすぎる。ファンは、空気の境界層が構成要素の表面に存在して、冷却したい高温表面における空気流の空気速度を制限することから、有効性が制限され、また、過剰な量のノイズを発生しうる。パッシブな冷却ソリューションは、熱交換器に熱を伝達するために、ヒートスプレッダならびにヒートパイプまたはベイパーチャンバなどの構成要素を含む。ヒートスプレッダは、ホットスポットでの温度上昇をいくぶん緩和するが、現在および将来のデバイスで発生する熱の量に十分に対処することができない。同様に、ヒートパイプまたはベイパーチャンバは、発生した過剰な熱を除去するのに十分な量の熱伝達を提供できない。したがって、比較的小型のモバイルデバイスおよび比較的大型のデバイスで利用できる冷却ソリューションが望まれている。

冷却システムについて説明する。冷却システムは、支持構造と、中央領域および外周を有する冷却素子と、を備える。冷却素子は、支持構造によって中央領域で支持されている。冷却素子の外周の少なくとも一部は、固定されていない。冷却素子は、熱発生構造に向かって流体を駆動するために、作動された時に振動運動するよう構成されている。いくつかの実施形態において、冷却素子は、熱発生構造の近位にある第１側と、熱発生構造の遠位にある第２側と、を有する。振動運動は、冷却素子の第２側から第１側へ流体を駆動する。冷却システムは、さらに、少なくとも１つのベントを有する上部プレートを備えてよい。冷却素子は、上部プレートと熱発生構造との間にある。上部チャンバが、冷却素子と上部プレートとの間に形成されている。いくつかの実施形態において、上部チャンバは、冷却素子の中心から外周までの長さを有し、その長さは、奇数の整数に波長を乗じて４で除した値に対応する。波長は、振動運動の周波数に対する音波長である。また、振動運動の周波数は、冷却素子の構造共振と、その波長を有する上部チャンバの音響共振と、に対応する。いくつかの実施形態において、上部チャンバは、折り返し上部チャンバである。

いくつかの実施形態において、冷却システムは、少なくとも１つのオリフィスを有するオリフィスプレートを備える。オリフィスプレートは、冷却素子と熱発生構造との間に配置されている。冷却素子は、１または複数のオリフィスを通して流体を駆動するよう作動される。いくつかの実施形態において、１または複数のオリフィスは、外周から１００マイクロメートル以上、かつ、外周の一部から１ミリメートル以下、の位置に配置されている。いくつかの実施形態において、オリフィスプレートは、１または複数のオリフィスよりも冷却素子の外周の部分に近いレッジ（棚）を備える。いくつかの実施形態において、オリフィスプレートは、１または複数のトレンチ（溝）を備える。１または複数のトレンチは、１または複数のオリフィスを中に備える。

いくつかの実施形態において、冷却素子の振動運動は、異相振動運動である。いくつかの実施形態において、冷却セル内の単一の冷却素子の複数の部分が、異なる位相で作動される。いくつかの実施形態において、複数の冷却素子が、異なる位相で動作していてもよい。例えば、単一の冷却セル内の複数の冷却素子が、異なる位相で作動される。いくつかの実施形態において、異なるセル内の冷却素子が、異なる位相で作動される。例えば、隣接するセル内の冷却素子が、１８０度ずれた位相で作動されてよい。

冷却システムは、冷却素子に結合されている弾性構造を備えてもよい。例えば、弾性構造は、セル内の複数の冷却素子を結合し、および／または、単一の冷却素子の複数の部分を結合しうる。冷却素子は、８ミリメートル以下の長さを有する圧電型冷却素子であってよい。いくつかの実施形態において、冷却素子は、１０ミリメートル以下の長さを有する。振動運動は、少なくとも３０メートル／秒の速度で熱発生構造に向かって流体を駆動してよい。いくつかの実施形態において、振動運動は、流体が熱発生構造の表面の法線と実質的に平行にその表面に入射し、その後、方向を変えられて熱発生構造の表面に沿って移動することで、熱発生構造から熱を除去するように、流体を駆動し、オリフィスプレートは、熱発生構造の表面から少なくとも２００ミクロン以下の距離にある。

１つの冷却システムが、複数の冷却セルを備えてもよい。冷却セルの各々は、上述したものと類似していてよい。いくつかの実施形態において、冷却セルは、１以上のオリフィスプレートおよび／または１以上の上部プレートを共有する。例えば、単一の上部プレートが、複数の冷却セルのために用いられてよい。かかる上部プレートは、各冷却セルにのためのベントを備える。同様に、オリフィスプレートは、各冷却セルのための１セットのオリフィスを備えてよい。

熱発生構造を冷却する方法について説明する。方法は、ある周波数の振動運動を引き起こすように冷却素子を駆動する工程を備える。冷却素子は、中央領域および外周を有する。冷却素子は、中央領域で支持構造によって支持されている。外周の少なくとも一部は、固定されていない。したがって、１つの冷却素子は、熱発生構造に向かって流体を駆動するために振動運動の運動を引き起こすよう作動される。いくつかの実施形態において、冷却素子を駆動する工程は、振動運動のために或る周波数で冷却素子を駆動する工程を含む。周波数は、冷却素子の構造共振に対応する。さらに、冷却素子は、上部プレートと熱発生構造との間にある。上部プレートは、少なくとも１つのベントを有する。冷却素子および上部プレートは、冷却素子と上部プレートとの間に上部チャンバを形成する。上部チャンバは、或る長さを有する。振動モーメントの周波数は、その長さに４を乗じて奇数の整数で除した値に対応する波長を有する音響共振に対応する。

図１Ａ～図１Ｃは、熱発生構造１０２と共に利用可能であり、中央を固定されている冷却素子１２０を備えているアクティブ冷却システム１００の実施形態例を示す図である。明確にするために、特定の構成要素だけが図示されている。図１Ａ～図１Ｃは、正確な縮尺ではない。対称に図示されているが、冷却システム１００は、対称である必要はない。

冷却システム１００は、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を有するオリフィスプレート１３０と、支持構造（すなわち「アンカ」）１６０と、システム内に形成されているチャンバ１４０および１５０（集合的にチャンバ１４０／１５０）と、を備える。冷却素子１２０は、その中央領域でアンカ１６０によって支持されている。冷却素子の外周の一部（例えば、チップ１２１）に近く、外周の一部を含む冷却素子１２０の領域が、作動時に振動する。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０のチップ１２１は、アンカ１６０から最も遠い外周の部分を含み、冷却素子１２０の作動中に最大のたわみを受ける。明確にするために、冷却素子１２０の１つのチップ１２１のみが、図１Ａで符号を付されている。

図１Ａは、中立位置にある冷却システム１００を示している。したがって、冷却素子１２０は、実質的に平坦である様子が示されている。動作中、冷却素子１２０は、図１Ｂおよび図１Ｃに示す位置の間で振動するように駆動される。この振動運動は、流体（例えば、空気）をベント１１２に引き込んで、チャンバ１４０および１５０を通過させ、高速および／または高流量でオリフィス１３２から流出させる。例えば、流体が熱発生構造１０２に衝突する速度は、少なくとも３０メートル／秒でありうる。いくつかの実施形態において、流体は、少なくとも４５メートル／秒の速度で熱発生構造１０２に向かうように冷却素子１２０によって駆動される。いくつかの実施形態において、流体は、少なくとも６０メートル／秒の速度で熱発生構造１０２に向かうように冷却素子１２０によって駆動される。その他の速度も、いくつかの実施形態において可能でありうる。また、冷却システム１００は、冷却素子１２０の振動運動によってオリフィス１３２を通してチャンバ１４０／１５０に戻る流体がほとんどまたは全くないように構成されている。

熱発生構造１０２は、冷却システム１００によって冷却されることが望ましい。いくつかの実施形態において、熱発生構造１０２は、熱を発生させる。例えば、熱発生構造は、集積回路であってよい。いくつかの実施形態において、熱発生構造１０２は、冷却されることが望ましいが、それ自体は熱を発生しない。熱発生構造１０２は、（例えば、熱を発生させる近くの物体から）熱を伝導してもよい。例えば、熱発生構造１０２は、ヒートスプレッダであってよい。したがって、熱発生構造１０２は、プロセッサなどの個々の集積回路構成要素、他の集積回路、ならびに／もしくは、１または複数のチップパッケージを含む半導体構成要素、センサ、光学デバイス、１または複数のバッテリ、コンピュータデバイスなどの電子デバイスのその他の構成要素、ヒートスプレッダ、ヒートパイプ、冷却が望まれるその他の電子構成要素および／またはその他のデバイス、を含みうる。

また、冷却システム１００が利用されることが望ましいデバイスは、冷却システムを配置する空間が限られている場合がある。例えば、冷却システム１００は、コンピュータデバイスで用いられてよい。かかるコンピュータデバイスは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、２ｉｎ１ラップトップ、携帯型ゲームシステム、デジタルカメラ、仮想現実ヘッドセット、拡張現実ヘッドセット、複合現実ヘッドセット、および、その他の薄いデバイス、を含みうるが、これらに限定されない。冷却システム１００は、モバイルコンピュータデバイスおよび／または少なくとも１つの寸法で空間が限られているその他のデバイスの中に設置可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）冷却システムであってよい。例えば、冷却システム１００の全体高さ（熱発生構造１０２の上部から上部プレート１１０の上部まで）は、２ミリメートル未満であってよい。いくつかの実施形態において、冷却システム１００の全体高さは、１．５ミリメートル以下であってもよい。いくつかの実施形態において、全体高さは、２５０マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、この全体高さは、１．１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、全体高さは、１ミリメートル以下である。同様に、オリフィスプレート１３０の底部と熱発生構造１０２の上部との間の距離ｙは、小さくてよい。いくつかの実施形態において、ｙは、２００マイクロメートル以上かつ１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、ｙは、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下である。したがって、冷却システム１００は、コンピュータデバイスおよび／または少なくとも１つの寸法で空間が限られているその他のデバイスで利用可能である。ただし、空間の制限があまりないデバイスで、および／または、冷却以外の目的で、冷却システム１００を利用することを妨げるものではない。１つの冷却システム１００が図示されているが（例えば、１つの冷却セル）、複数の冷却システム１００が、熱発生構造１０２に関連して利用されてもよい。例えば、一次元アレイまたは二次元アレイの冷却セルが用いられてよい。

冷却システム１００は、熱発生構造１０２を冷却するために用いられる流体と連通する。流体は、気体または液体であってよい。例えば、流体は、空気であってよい。いくつかの実施形態において、流体は、冷却システム１００が存在するデバイスの外側からの（例えば、デバイスにおける外部ベントを通して提供された）流体を含む。いくつかの実施形態において、流体は、冷却システムが存在するデバイス内で（例えば、密閉されたデバイス内で）循環する。

冷却素子１２０は、アクティブ冷却システム１００の内部を、上部チャンバ１４０および下部チャンバ１５０に分割していると考えることができる。上部チャンバ１４０は、冷却素子１２０、側面、および、上部プレート１１０によって形成されている。下部チャンバ１５０は、オリフィスプレート１３０、側面、冷却素子１２０、および、アンカ１６０によって形成されている。上部チャンバ１４０および下部チャンバ１５０は、冷却素子１２０の外周で接続され、共にチャンバ１４０／１５０（例えば、冷却システム１００の内部チャンバ）を形成している。

上部チャンバ１４０のサイズおよび構成は、セル（冷却システム１００）の寸法、冷却素子１２０の運動、および、動作周波数の関数であってよい。上部チャンバ１４０は、高さｈ１を有する。上部チャンバ１４０の高さは、所望の流量および／または速度で、オリフィス１３２を通して下部チャンバ１４０へ流体を駆動するのに十分な圧力を提供するよう選択されてよい。また、上部チャンバ１４０は、冷却素子１２０が作動時に上部プレート１４０に接触しない十分な高さを有する。いくつかの実施形態において、上部チャンバ１４０の高さは、５０マイクルメートル以上かつ５００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、上部チャンバ１４０は、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下の高さを有する。

下部チャンバ１５０は、高さｈ２を有する。いくつかの実施形態において、下部チャンバ１５０の高さは、冷却素子１２０の運動を許容するのに十分である。したがって、冷却素子１２０のどの部分も、通常動作中にオリフィスプレート１３０に接触しない。下部チャンバ１５０は、一般に、上部チャンバ１４０よりも小さく、オリフィス１３２への流体の逆流を低減するのに役立ちうる。いくつかの実施形態において、下部チャンバ１５０の高さは、（冷却素子１２０の最大たわみ）＋（５マイクロメートル以上かつ１０マイクロメートル以下）である。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０のたわみ（例えば、チップ１２１のたわみ）は、１０マイクロメートル以上かつ１００マイクロメートル以下の振幅を有する。いくつかのかかる実施形態において、冷却素子１２０のたわみの振幅は、１０マイクロメートル以上かつ６０マイクロメートル以下である。ただし、冷却素子１２０のたわみの振幅は、冷却システム１００を通した所望の流量および冷却システム１００の構成などの要素に依存する。したがって、下部チャンバ１５０の高さは、一般に、冷却システム１００を通した流量および冷却システム１００のその他の構成要素に依存する。

上部プレート１１０は、流体が冷却システム１００に引き込まれる際に通りうるベント１１２を備える。上部ベント１１２は、チャンバ１４０における所望の音圧に基づいて選択されたサイズを有してよい。例えば、いくつかの実施形態において、ベント１１２の幅ｗは、５００マイクロメートル以上かつ１０００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、ベント１１２の幅は、２５０マイクロメートル以上かつ２０００マイクロメートル以下である。図の実施形態において、ベント１１２は、上部プレート１１０の中心に配置された開口部である。別の実施形態において、ベント１１２は、他の場所に配置されてもよい。例えば、ベント１１２は、上部プレート１１０の端部の１つにより近くてもよい。ベント１１２は、円形、長方形、または、その他の形状のフットプリントを有してよい。単一のベント１１２が図示されているが、複数のベントが用いられてもよい。例えば、ベントは、上部チャンバ１４０の縁部に向かってオフセットされてよく、または、上部チャンバ１４０の側面に配置されてよい。

アンカ（支持構造）１６０は、冷却素子１２０の中央部分で冷却素子１２０を支持している。したがって、冷却素子１２０の外周の少なくとも一部は、固定されておらず、自由に振動する。いくつかの実施形態において、アンカ１６０は、冷却素子１２０の中心軸に沿って（例えば、図１Ａ～図１Ｃにおいて紙面と垂直に）伸びている。いくつかの実施形態において、振動する冷却素子１２０の一部（例えば、チップ１２１を含む）が、片持ち状態で運動する。したがって、冷却素子１２０の一部は、蝶の翅に類似した方法で運動しうる。片持ち状態で振動する冷却素子１２０の部分は、いくつかの実施形態では同じ位相で、そして、他の実施形態では異なる位相で振動する。いくつかの実施形態において、アンカ１６０は、冷却素子１２０の軸に沿って伸びていない。かかる実施形態では、冷却素子１２０の外周のすべての部分が、自由に振動する（例えば、クラゲに類似する）。図の実施形態において、アンカ１６０は、冷却素子１２０の底部から冷却素子１２０を支持している。他の実施形態において、アンカ１６０は、別の方法で冷却素子１２０を支持してもよい。例えば、アンカ１６０は、上部から冷却素子１２０を支持してもよい（例えば、冷却素子１２０が、アンカ１６０からぶら下がっている）。いくつかの実施形態において、アンカ１６０の幅ａは、０．５ミリメートル以上かつ４ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、アンカ１６０の幅は、２ミリメートル以上かつ２．５ミリメートル以下である。アンカ１６０は、冷却素子１２０の１０パーセント以上かつ５０パーセント以下を占めてよい。

冷却素子１２０は、熱発生構造１０２の遠位にある第１側と、熱発生構造１０２の近位にある第２側と、を有する。図１Ａ～図１Ｃに示す実施形態において、冷却素子１２０の第１側は、（上部プレート１１０に近い）冷却素子１２０の上部であり、第２側は、（オリフィスプレート１３０に近い）冷却素子１２０の底部である。冷却素子１２０は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、振動運動を行うよう作動される。冷却素子１２０の振動運動は、熱発生構造１０２の遠位の冷却素子１２０の第１側から（例えば、上部チャンバ１４０から）熱発生構造１０２の近位の冷却素子１２０の第２側へ（例えば、下部チャンバへ）流体を駆動する。また、冷却素子１２０の振動運動は、ベント１１２を通して上部チャンバ１４０へ流体を引き込み、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ流体を送り、下部チャンバ１４０からオリフィスプレート１３０のオリフィス１３２を通して流体を駆動する。

冷却素子１２０は、冷却素子１２０が振動する際の所望の周波数に依存する長さＬを有する。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０の長さは、４ミリメートル以上かつ１０ミリメートル以下である。いくつかのかかる実施形態において、冷却素子１２０は、６ミリメートル以上かつ８ミリメートル以下の長さを有する。冷却素子１２０の奥行き（例えば、図１Ａ～図１Ｃに示す紙面に垂直な奥行き）は、Ｌの４分の１からＬの２倍まで様々であってよい。例えば、冷却素子１２０は、長さと同じ奥行きを有してよい。冷却素子１２０の厚さｔは、冷却素子１２０の構成および／または冷却素子１２０が作動される際の所望の周波数に基づいて、異なってよい。いくつかの実施形態において、８ミリメートルの長さを有し、２０キロヘルツ以上かつ２５キロヘルツ以下の周波数で駆動される冷却素子１２０について、冷却素子の厚さは、２００マイクロメートル以上かつ３５０マイクロメートル以下である。チャンバ１４０／１５０の長さＣは、冷却素子１２０の長さＬに近い。例えば、いくつかの実施形態において、冷却素子１２０の端部と、チャンバ１４０／５０の壁との間の距離ｄは、１００マイクロメートル以上かつ５００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、ｄは、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下である。

冷却素子１２０は、上部チャンバ１４０における流体の圧力波の音響共振の共振周波数および冷却素子１２０の構造共振の共振周波数の両方と同じまたは近い周波数で駆動されてよい。振動運動を行う冷却素子１２０の部分は、冷却素子１２０の共振（「構造共振」）でまたはその付近で駆動される。構造共振の振動の周波数は、構造共振周波数と呼ばれている。冷却素子１１２を駆動する際に構造共振周波数を利用することは、冷却システム１００の電力消費を削減する。また、冷却素子１２０および上部チャンバ１４０は、この構造共振周波数が、上部チャンバ１４０を通して駆動される流体中の圧力波における共振（上部チャンバ１４０の音響共振）に対応するように構成されていてよい。かかる圧力波の周波数は、音響共振周波数と呼ばれている。音響共振時に、圧力の節が、ベント１１２の近くで発生し、圧力の腹が、冷却システム１００の外周の近く（例えば、冷却素子１２０のチップ１２１の近く、かつ、上部チャンバ１４０と下部チャンバ１５０との間の接続の近く）で発生する。これらの２つの領域の間の距離は、Ｃ／２である。したがって、Ｃ／２＝ｎλ／４であり、ここで、λは、流体の音波長であり、ｎは、奇数（例えば、ｎ＝１、３、５、など）である。最低次モードに対しは、Ｃ＝λ／２である。チャンバ１４０の長さ（例えば、Ｃ）は、冷却素子１２０の長さに近いので、いくつかの実施形態において、Ｌ／２＝ｎλ／４もほぼ正しく、ここで、λは流体の音波長であり、ｎは奇数である。したがって、冷却素子１２０が駆動される周波数γは、冷却素子１２０の構造共振周波数と同じまたは近い周波数である。周波数γは、少なくとも上部チャンバ１４０の音響共振周波数と同じまたは近い周波数である。上部チャンバ１４０の音響共振周波数は、一般に、温度およびサイズなどのパラメータによる変化が、冷却素子１２０の構造共振周波数ほどは著しくない。したがって、いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、音響共振周波数よりも、構造共振周波数で（またはその近くの周波数で）駆動されてよい。

オリフィスプレート１３０は、オリフィス１３２を有する。特定の数および分布のオリフィス１３２が図示されているが、別の数および／または別の分布が用いられてもよい。単一のオリフィスプレート１３０が、単一の冷却システム１００のために用いられている。他の実施形態において、複数の冷却システム１００が、オリフィスプレートを共有してもよい。例えば、複数のセル１００が、所望の構成で一緒に提供されてよい。かかる実施形態において、セル１００は、同じサイズおよび構成であってもよいし、異なるサイズおよび／または構成であってもよい。オリフィス１３２は、熱発生構造１０２の表面と垂直に方向付けられた軸を有する様子が示されている。他の実施形態において、１または複数のオリフィス１３２の軸は、別の角度であってもよい。例えば、軸の角度は、略ゼロ度および非ゼロの鋭角から選択されてよい。また、オリフィス１３２は、オリフィスプレート１３０の表面の法線と実質的に平行である側壁を有する。いくつかにおいて、オリフィスは、オリフィスプレート１３０の表面の法線に対して非ゼロの角度の側壁を有してもよい。例えば、オリフィス１３２は、円錐形であってもよい。

オリフィス１３２のサイズ、分布、および、位置は、熱発生構造１０２の表面へ駆動される流体の流量を制御するように選択される。オリフィス１３２の位置および構成は、下部チャンバ１５０からオリフィス１３２を通ってジェットチャネル（オリフィスプレート１３０の底部と熱発生構造１０２の上部との間の領域）へ至る流体流を増大／最大化するよう構成されていてよい。また、オリフィス１３２の位置および構成は、ジェットチャネルからオリフィス１３２を通る吸引流（例えば、逆流）を低減／最小化するよう選択されてよい。例えば、オリフィスの位置は、オリフィス１３２を通して下部チャンバ１５０に流体を引き込む冷却素子１２０のアップストローク（チップ１２１がオリフィスプレート１３から離れるストローク）時の吸引が低減されるのに十分にチップ１２１から離れていることが望ましい。また、オリフィスの位置は、冷却素子１２０のアップストローク時の吸引により、上部チャンバ１４０からのより高い圧力が流体を上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ押すことが可能になるように十分にチップ１２１に近いことが望ましい。いくつかの実施形態において、アップストローク時に、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０への流量と、ジェットチャネルからオリフィス１３２を通る流量との比（「正味流量比」）は、２：１よりも大きい。いくつかの実施形態において、正味流量比は、少なくとも８５：１５である。いくつかの実施形態において、正味流量比は、少なくとも９０：１０である。所望の圧力、流量、吸引、および、正味流量比を提供するには、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から距離ｒ１以上、かつ、チップ１２１から距離ｒ２以下にあることが望ましい。いくつかの実施形態において、ｒ１は、１００マイクロメートル以上であり（例えば、ｒ１≧１００μｍ）、ｒ２は、１ミリメートル以下である（例えば、ｒ２≦１０００μｍ）。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から２００マイクロメートル以上の位置にある（例えば、ｒ１≧２００μｍ）。いくつかのかかる実施形態において、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から３００マイクロメートル以上の位置にある（例えば、ｒ１≧３００μｍ）。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、１００マイクロメートル以上かつ５００マイクロメートル以下の幅を有する。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下の幅を有する。いくつかの実施形態において、オリフィスの間隔ｓは、１００マイクロメートル以上かつ１ミリメートル以下である。いくつかのかかる実施形態において、オリフィスの間隔は、４００マイクロメートル以上かつ６００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、また、オリフィスプレート１３０の面積の特定のわずかな部分を占めることが望ましい。例えば、オリフィス１３２は、オリフィス１３２を通る流体の所望の流量を達成するために、オリフィスプレート１３０のフットプリントの５パーセン以上かつ１５パーセント以下を占めてよい。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、オリフィスプレート１３０のフットプリントの８パーセント以上かつ１２パーセント以下を占める。

いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、圧電体を用いて作動される。したがって、冷却素子１２０は、圧電型冷却素子であってよい。冷却素子１２０は、冷却素子１２０に取り付けられまたは一体化された圧電体によって駆動されてよい。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、冷却システム１００内の別の構造上に圧電体を提供することを含むがこれに限定されない別の方法で駆動される。以下では、冷却素子１２０および類似の冷却素子を圧電型冷却素子と呼ぶが、圧電体以外のメカニズムが冷却素子を駆動するために用いられうる可能性もある。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、基板上に圧電体層を備える。基板は、ステンレス鋼、Ｎｉ合金、および／または、ハステロイ基板であってよい。いくつかの実施形態において、圧電体層は、基板上に薄膜として形成されている複数のサブ層を含む。他の実施形態において、圧電体層は、基板に付着されたバルク層であってよい。かかる圧電型冷却素子１２０は、さらに、圧電体を活性化するために用いられる電極を備える。基板は、いくつかの実施形態において、電極として機能する。他の実施形態において、下部電極が、基板と圧電体層との間に提供されてもよい。シード層、キャッピング層、不動態化層、または、その他の層を含むがこれらに限定されないその他の層が、圧電型冷却素子に備えられてもよい。このように、冷却素子１２０は、圧電体を用いて作動されてよい。

いくつかの実施形態において、冷却システム１００は、導管（ｃｈｉｍｎｅｙ）（図示せず）またはその他のダクトを備える。かかるダクトは、加熱された流体が熱発生構造１０２から離れるように流れるための経路を提供する。いくつかの実施形態において、ダクトは、熱発生構造１０２から遠位の上部プレート１１０の側に流体を戻す。いくつかの実施形態において、ダクトは、その代わりに、熱発生構造１０２に平行な方向へ、または、熱発生構造１０２に垂直であるが反対方向へ（例えば、紙面の下方に向かって）、熱発生構造１０２から離れるように流体を方向付けてもよい。装置の外部の流体が冷却システム１００で用いられる装置では、ダクトは、加熱された流体をベントに導いてよい。デバイスが密閉されている実施形態において、ダクトは、ベント１１２に近く熱発生構造１０２から遠い領域に戻る遠回りの経路を提供してよい。かかる経路は、熱発生構造１０２の冷却に再利用される前に、流体が熱を放散することを可能にする。他の実施形態において、ダクトは、省略され、または、別の方法で構成されてもよい。このように、流体は、熱発生構造１０２から熱を取り除くことが可能になる。

冷却システム１００の動作について、図１Ａ～図１Ｃの文脈で説明する。特定の圧力、ギャップサイズ、および、流れのタイミングの文脈で説明されているが、冷却システム１００の動作は、本明細書の説明には依存しない。図１Ｂを参照すると、冷却素子１２０は、それのチップ１２１が上部プレート１１０から離れて動くように、作動されている。したがって、図１Ｂは、冷却素子１２０のダウンストロークの終わりを図示していると考えることができる。冷却素子１２０の振動運動のために、下部チャンバ１５０のギャップ１５２は、サイズが減少しており、ギャップ１５２Ｂとして示されている。逆に、上部チャンバ１４０のギャップ１４２は、サイズが増大し、ギャップ１４２Ｂとして示されている。ダウンストローク中、冷却素子１２０が中立位置にある時の外周において、より低い（例えば、最小の）圧力が発生する。ダウンストロークが継続すると、図１Ｂに示すように、下部チャンバ１５０のサイズが減少し、上部チャンバ１４０のサイズが増大する。したがって、流体は、オリフィスプレート１３０の表面および／または熱発生構造１０２の上面と垂直の方向またはそれに近い方向へ、オリフィス１３２から駆動される。流体は、オリフィス１３２から熱発生構造１０２に向かって高速で（例えば、３５メートル／秒を超える速度で）駆動される。いくつかの実施形態において、流体は、その後、熱発生構造１０２の表面に沿って熱発生構造１０２の外周に向かって移動し、そこでの圧力は、オリフィス１３２付近よりも低い。また、ダウンストローク中、上部チャンバ１４０のサイズは増大し、より低い圧力が上部チャンバ１４０に存在する。結果として、流体は、ベント１１２を通して上部チャンバ１４０へ引き込まれる。ベント１１２内に入ってオリフィス１３２を通り熱発生構造１０２に沿って流れる流体の動きが、図１Ｂに符号なしの矢印で示されている。

また、冷却素子１２０は、トップ１２１が熱発生構造１０２から離れて上部プレート１１０に向かって動くように作動される。したがって、図１Ｃは、冷却素子１２０のアップストロークの終わりを図示していると考えることができる。冷却素子１２０の運動のために、ギャップ１４２は、サイズが減少しており、ギャップ１４２Ｃとして示されている。ギャップ１５２は、サイズが増大し、ギャップ１５２Ｃとして示されている。アップストローク中、冷却素子１２０が中立位置にある時の外周において、より高い（例えば、最大の）圧力が発生する。アップストロークが継続すると、図１Ｃに示すように、下部チャンバ１５０のサイズが増大し、上部チャンバ１４０のサイズが減少する。したがって、流体は、上部チャンバ１４０（例えば、チャンバ１４０／１５０の外周）から下部チャンバ１５０へ駆動される。このように、冷却素子１２０のチップ１２１が上方に動くと、上部チャンバ１４０は、入ってくる流体が速度を増して下部チャンバ１５０へ向かって駆動されるためのノズルとして機能する。下部チャンバ１５０への流体の動きが、図１Ｃに符号なしの矢印で示されている。冷却素子１２０およびオリフィス１３２の位置および構成は、吸引を低減し、ひいては、アップストローク中の（熱発生構造１０２とオリフィスプレート１３０との間の）ジェットチャネルからオリフィス１３２への流体の逆流を低減するように選択される。したがって、冷却システム１００は、ジェットチャネルから下部チャンバ１０に入る加熱流体の逆流を過度に引き起こすことなしに、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ流体を駆動することができる。

図１Ｂおよび図１Ｃに示す位置の間の運動は繰り返される。したがって、冷却素子１２０は、図１Ａ～図１Ｃに示す振動運動を行うことで、ベント１１２を通して上部プレート１１０の遠位側から上部チャンバ１４０内に流体を引き込み、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ流体を送り、オリフィス１３２を通して熱発生構造１０２へ向かって流体を押し出す。上述のように、冷却素子１２０は、冷却素子１２０の構造共振周波数またはそれに近い周波数で振動するように駆動される。さらに、冷却素子１２０の構造共振周波数は、チャンバ１４０／１５０の音響共振と一致するよう構成されている。構造共振周波数および音響共振周波数は、一般に、超音波領域にあるように選択される。例えば、冷却素子１２０の振動運動は、１５ｋＨｚ～３０ｋＨｚの周波数の運動であってよい。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、２０ｋＨｚ以上かつ３０ｋＨｚ以下の周波数で振動する。冷却素子１２０の構造共振周波数は、冷却システム１００の音響共振周波数の１０パーセント以内である。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０の構造共振鳴周波数は、冷却システム１００の音響共振周波数の５パーセント以内である。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０の構造共振鳴周波数は、冷却システム１００の音響共振周波数の３パーセント以内である。結果として、効率および流量が高められうる。ただし、その他の周波数が用いられてもよい。

熱発生構造１０２に向かって駆動された流体は、熱発生構造１０２の上面と実質的に垂直（鉛直）に移動しうる。いくつかの実施形態において、流体の動きは、熱発生構造１０２の上面の法線に対して非ゼロの鋭角を有してもよい。いずれの場合でも、流体は、熱発生構造１０２において薄くなり、および／または、流体の境界層に開口部を形成しうる。結果として、熱発生構造１０２からの熱の伝達が改善されうる。流体は、熱発生構造１０２で逸れて、熱発生構造１０２の表面に沿って移動する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造１０２の上面と実質的に平行な方向に移動する。したがって、熱発生構造１０２からの熱が、流体によって除去されうる。流体は、冷却システム１００の端部において、オリフィスプレート１３０と熱発生構造１０２との間の領域から出る。冷却システム１００の端部にある導管またはその他のダクト（図示せず）が、熱発生構造１０２から流体を運び去ることを可能にする。他の実施形態において、加熱された流体は、別の方法で熱発生構造１０２から遠くへ移動されてもよい。流体は、熱発生構造１０２から伝達された熱を別の構造または周囲環境へ交換しうる。したがって、上部プレート１１０遠位端側の流体は、比較的冷たいままでありうるため、さらなる熱除去を可能にする。いくつかの実施形態において、流体は循環されて、冷却後に上部プレート１１０の遠位側に戻る。他の実施形態において、加熱された流体は運び去られて、冷却素子１１０の遠位側で新たな流体に置き換えられる。結果として、熱発生構造１０２は、冷却されうる。

冷却システム１００を用いると、ベント１１２を通して引き込まれてオリフィス１３２を通して駆動された流体が、熱発生構造１０２から熱を効率的に放散させうる。流体は、十分な速度（例えば、少なくとも３０メートル／秒）で、いくつかの実施形態においては熱発生構造に対して実質的に垂直に、熱発生構造に衝突するので、熱発生構造における流体の境界層は、薄くなり、および／または、部分的に除去されうる。その結果、熱発生構造１０２と、移動する流体との間の熱伝達が改善される。熱発生構造が、より効率的に冷却されるので、対応する集積回路は、より高い速度および／または電力で長時間にわたって動作されてよい。例えば、熱発生構造が高速度プロセッサに対応する場合、かかるプロセッサは、スロットリングまでに、より長時間にわたって実行されてよい。したがって、冷却システム１００を利用するデバイスの性能が改善されうる。さらに、冷却システム１００は、ＭＥＭＳデバイスであってよい。その結果として、冷却システム１００は、スマートフォン、その他の携帯電話、仮想現実ヘッドセット、タブレット、２ｉｎ１コンピュータ、ウェアラブル、携帯ゲーム機など、利用可能なスペースか限られている、より小型および／またはモバイル型のデバイスでの利用に適しうる。したがって、かかるデバイスの性能は改善されうる。冷却素子１２０は、１５ｋＨｚ以上の周波数で振動されてよいので、ユーザは、冷却素子の作動に関連するノイズを全く聞きえない。構造共振周波数および／または音響共振周波数と同じまたは近い周波数で駆動された場合、冷却システムを動作させる際に用いられる電力が、大幅に低減されうる。冷却素子１２０は、振動中に上部プレート１１０ともオリフィスプレート１３０とも物理的に接触しない。したがって、冷却素子１２０の共振は、より容易に維持されうる。より具体的には、冷却素子１２０とその他の構との間の物理的接触は、冷却素子１２０の共振条件を妨げうる。これらの条件を妨げると、共振させずに冷却素子１２０を駆動しうる。したがって、冷却素子１２０の作動を維持するために、さらなる電力を利用する必要が生じる。さらに、冷却素子１２０によって駆動される流体の流量が減少しうる。これらの問題は、上述のように、圧力差および流量を利用して回避される。改善された静かな冷却の利点は、限られた追加電力で達成されうる。その結果として、冷却システム１００を組み込んだデバイスの性能が改善されうる。さらに、冷却システム１００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造１０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図２Ａ～図２Ｂは、アクティブ冷却システム（冷却システム１００など）と類似した冷却システム２００Ａおよび２００Ｂの実施形態を示す平面図である。図２Ａおよび図２Ｂは、正確な縮尺ではない。簡単のために、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂならびにアンカ２６０Ａおよび２６０Ｂの部分のみが、それぞれ示されている。冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂは、冷却素子１２０と類似している。したがって、冷却素子２２０Ａおよび／または２２０Ｂに用いられるサイズおよび／または材料は、冷却素子１２０のものと類似していてよい。アンカ（支持構造）２６０Ａおよび２６０Ｂは、アンカ１６０と類似しており、破線で示されている。

冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂについて、アンカ２６０Ａおよび２６０Ｂが、中央に配置され、それぞれ、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂの中心軸に沿って伸びている。したがって、振動するように作動される片持ち部分は、アンカ２６０Ａおよび２６０Ｂの右側および左側にある。いくつかの実施形態において、冷却素子２２０Ａおよび／または２２０Ｂは、連続構造であり、その中の２つの部分が作動される（例えば、アンカ２６０Ａおよび２６０Ｂの外側の片持ち部分）。いくつかの実施形態において、冷却素子２２０Ａおよび／または２２０Ｂは、別個の片持ち部分を備えており、片持ち部分は、それぞれ、アンカ２６０Ａおよび２６０Ｂに取り付けられていて、作動されるしたがって、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂの片持ち梁部分は、蝶の翅に類似した方法で振動するよう構成されていてよい。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、Ｌは、冷却素子の長さであり、図１Ａ～図１Ｃに図示したものと類似する。また、図２Ａおよび図２Ｂでは、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂの奥行きＰが示されている。

また、図２Ａ～図２Ｂには、圧電体２２３が点線で示されている。圧電体２２３は、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂを作動させるために用いられる。圧電体の文脈で記載されているが、冷却素子２６０Ａおよび２６０Ｂを作動させるための別のメカニズムが用いられてもよい。かかる別のメカニズムは、圧電体２２３の位置にあってもよいし、別の場所に配置されてもよい。冷却素子２６０Ａにおいて、圧電体２２３は、片持ち部分に固定されてもよいし、冷却素子２２０Ａに一体化されてもよい。さらに、圧電体２２３は、図２Ａおよび図２Ｂにおいて特定の形状およびサイズを有するものとして示されているが、その他の構成が用いられてもよい。

図２Ａに示す実施形態において、アンカ２６０Ａは、冷却素子２２０Ａの奥行き全体に伸びている。したがって、冷却素子２６０Ａの外周の一部が固定されている。冷却素子２６０Ａの外周の固定されていない部分は、振動運動を行う片持ち部分の一部である。他の実施形態において、アンカは、中心軸の長さ全体に伸びている必要はない。かかる実施形態では、冷却素子の外周全体が固定されていない。しかしながら、かかる冷却素子は、それでも、本明細書に記載の方法で振動するよう構成されている片持ち部分を有する。例えば、図２Ｂにおいて、アンカ２６０Ｂは、冷却素子２２０Ｂの外周まで伸びていない。したがって、冷却素子２２０Ｂの外周は、固定されていない。しかしながら、アンカ２６０Ｂは、冷却素子２２０Ｂの中心軸に沿って伸びている。この場合でも、冷却素子２２０Ｂは、片持ち部分が振動するように作動される（例えば、蝶の翅と類似している）。

冷却素子２２０Ａは長方形として図示されているが、冷却素子は、別の形状を有してもよい。いくつかの実施形態において、冷却素子２２０Ａの角が、丸みを帯びていてもよい。図２Ｂの冷却素子２２０Ｂは、丸みのある片持ち部分を有する。その他の形状も可能である。図２Ｂに示す実施形態において、アンカ２６０Ｂは、中空であり、開口部２６３を備える。いくつかの実施形態において、冷却素子２２０Ｂは、アンカ２６０Ｂの領域内に１または複数の開口部を有する。いくつかの実施形態において、冷却素子２２０Ｂは、１または複数の開口部がアンカ２６０Ｂの領域内に存在するように、複数の部分を備える。結果として、流体が、冷却素子２２０Ｂを通して、そして、アンカ２６０Ｂを通して引き込まれうる。したがって、冷却素子２２０Ｂは、上部プレート（上部プレート１１０など）の代わりに用いられてよい。かかる実施形態において、冷却素子２２０Ｂの開口部と、開口部２６３は、ベント１１２と類似した方法で機能しうる。

図３Ａ～図３Ｂは、アクティブ冷却システム（冷却システム１００など）と類似した冷却システム３００Ａおよび３００Ｂの実施形態を示す平面図である。図３Ａおよび図３Ｂは、正確な縮尺ではない。簡単のために、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂならびにアンカ３６０Ａおよび３６０Ｂのみが、それぞれ示されている。冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂは、冷却素子１２０と類似している。したがって、冷却素子３２０Ａおよび／または３２０Ｂに用いられるサイズおよび／または材料は、冷却素子１２０のものと類似していてよい。アンカ３６０Ａおよび３６０Ｂは、アンカ１６０と類似しており、破線で示されている。

冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂについて、アンカ３６０Ａおよび３６０Ｂは、それぞれ、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂの中央領域に限定されている。したがって、アンカ３６０Ａおよび３６０Ｂを囲む領域が、振動運動を行う。したがって、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂは、クラゲに類似した方法、または、傘の開閉と同様の方法で、振動するよう構成されていてよい。いくつかの実施形態において、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂの外周全体が、同じ位相で振動する（例えば、すべてが一緒に上下に動く）。他の実施形態において、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂの外周の複数部分が、異なる位相で振動する。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、Ｌは、冷却素子の長さ（例えば、直径）であり、図１Ａ～図１Ｃに図示したものと類似する。冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂは円形として図示されているが、冷却素子は、別の形状を有してもよい。さらに、圧電体（図３Ａ～図３Ｂには図示せず）および／またはその他のメカニズムが、冷却素子３２０Ａおよび３２０Ｂの振動運動を駆動するために用いられてよい。

図３Ｂに示す実施形態において、アンカ３６０Ｂは、中空であり、開口部３６３を有する。いくつかの実施形態において、冷却素子３２０Ｂは、アンカ３６０Ｂの領域内に１または複数の開口部を有する。いくつかの実施形態において、冷却素子３２０Ｂは、１または複数の開口部がアンカ３６０Ｂの領域内に存在するように、複数の部分を備える。結果として、流体が、冷却素子３２０Ｂを通して、そして、アンカ３６０Ｂを通して引き込まれうる。流体は、開口部３６３を通して出て行きうる。したがって、冷却素子３２０Ｂは、上部プレート（上部プレート１１０など）の代わりに用いられてよい。かかる実施形態において、冷却素子３２０Ｂの開口部と、開口部３６３は、ベント１１２と類似した方法で機能しうる。

冷却システム（冷却システム１００など）は、冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子を利用できる。また、かかる冷却システムは、冷却システム１００の利点を共有しうる。冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子を用いる冷却システムは、高速で熱発生構造に向かって流体をより効率的に駆動しうる。その結果、熱発生構造と、移動する流体との間の熱伝達が改善される。熱発生構造が、より効率的に冷却されるので、対応するデバイスは、より高い速度および／または電力で長時間にわたって動作するなど、動作の改善を示しうる。冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子を用いる冷却システムは、利用可能なスペースか限られている、より小型および／またはモバイル型のデバイスでの利用に適しうる。したがって、かかるデバイスの性能は改善されうる。冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子は、１５ｋＨｚ以上の周波数で振動されてよいので、ユーザは、冷却素子の作動に関連するノイズを全く聞きえない。冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子の音響共振周波数および／または構造共振周波数と同じまたは近い周波数で駆動された場合、冷却システムを動作させる際に用いられる電力が、大幅に低減されうる。冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子は、利用中にプレートと物理的に接触しえないため、共振をより容易に維持することが可能になる。改善された静かな冷却の利点は、限られた追加電力で達成されうる。その結果として、冷却素子２２０Ａ、２２０Ｂ、３２０Ａ、３２０Ｂ、および／または、類似の冷却素子を組み込んだデバイスの性能が改善されうる。

図４Ａ～図４Ｅは、中央を固定されている冷却素子を備えているアクティブ冷却システム４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、および、４００Ｅの実施形態を示す。図４Ａ～図４Ｅは、正確な縮尺ではなく、中立状態のみが示されている。簡単のために、冷却システム４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、および、４００Ｅの一部のみが図示されている。特に、冷却システム４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、および、４００Ｅは、冷却システム１００と類似している。したがって、類似した構成要素は、同様の符号を有する。例えば、冷却システム４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、および、４００Ｅは、熱発生構造４０２と共に利用され、熱発生構造４０２は、熱発生構造１０２と類似している。

冷却システム４００Ａは、ベント４１２を有する上部プレート４１０と、冷却素子４２０Ａと、オリフィス４３２Ａを備えているオリフィスプレート４３０Ａと、ギャップ４４２を有する上部チャンバ４４０と、ギャップ４５２を有する下部チャンバ４５０と、アンカ（すなわち支持構造）４６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、ギャップ１４２を有する上部チャンバ１４０と、ギャップ１５２を有する下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子４２０Ａは、冷却素子４２０Ａの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ４６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ４６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子４２０Ａの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ４６０は、冷却素子４２０Ａの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。

オリフィスプレート４３０Ａは、さらに、オリフィス４３２Ａの周りにトレンチ４３４Ａを備える。いくつかの実施形態において、トレンチ４３４Ａは、２５マイクロメートル以上かつ１５０マイクロメートル以下の深さを有する。トレンチ４３４Ａは、オリフィス４３２Ａがトレンチ４３４Ａの底部に位置するように構成されている。トレンチ４３４Ａの側壁は、オリフィスプレート４３０Ａの上面と垂直である様子が示されている。いくつかの実施形態において、トレンチ４３４Ａの側壁は、オリフィスプレート４３０Ａの上面に対して別の角度をなしている。いくつかの実施形態において、トレンチ４３４Ａは、冷却素子４２０Ａと整列したオリフィスプレート４３０Ａの表面の５０パーセントまでがトレンチ４３４Ａの部分になるように、オリフィスプレート４３０Ａにわたって（例えば、オリフィスプレート４３０Ａの上面と平行に）伸びている。さらに、オリフィス４３２Ａは、断面が円錐形である。したがって、オリフィス４３２Ａの側壁は、オリフィスプレート４３０の表面と垂直ではない。代わりに、オリフィス４３２Ａの側壁は、冷却素子４２０Ａに近いオリフィス４３２Ａの部分が、熱発生構造４０２に近いオリフィス４３２Ａの部分よりも広くなるような角度になっている。

冷却システム４００Ａは、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、トレンチ４３４Ａの利用は、ギャップ４５２のより良好な制御を可能にする。いくつかの実施形態において、ギャップ４５２は、オリフィスプレート４３０Ａに最も近い時に（例えば、冷却素子４２０Ａのダウンストロークの最下部で）、５マイクロメートルを超えないことが望ましい。その結果として、オリフィス４３２Ａを通って下部チャンバ４５０へ入る流体の逆流が、さらに低減されうる。角度の付いたオリフィス４３２Ａの利用は、オリフィス４３２Ａを出る流体の液滴の形成を改善しうる。したがって、冷却システム４００Ａの性能が、さらに改善されうる。

図４Ｂの冷却システム４００Ｂは、ベント４１２を有する上部プレート４１０と、冷却素子４２０Ａと、オリフィス４３２Ｂを備えているオリフィスプレート４３０Ｂと、ギャップ４４２を有する上部チャンバ４４０と、ギャップ４５２を有する下部チャンバ４５０と、アンカ（すなわち支持構造）４６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、ギャップ１４２を有する上部チャンバ１４０と、ギャップ１５２を有する下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子４２０Ｂは、冷却素子４２０Ｂの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ４６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ４６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子４２０Ｂの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ４６０は、冷却素子４２０Ｂの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。

オリフィスプレート４３０Ｂは、さらに、オリフィス４３２Ｂの近くにレッジ４３４Ｂを備える。いくつかの実施形態において、レッジ４３４Ｂは、２５マイクロメートル以上かつ１５０マイクロメートル以下の高さを有する。いくつかの実施形態において、レッジ４３４Ｂは、オリフィスプレート４３０Ｂに材料を追加することによって形成される。他の実施形態において、レッジ４３４Ｂは、オリフィスプレート４３０Ｂの底部にわたってトレンチ４３４Ａに類似したトレンチを伸ばすことによって形成されてもよい。レッジ４３４Ｂは、オリフィスプレート４３０Ｂの上面と垂直である様子が示されている。いくつかの実施形態において、レッジ４３４Ｂは、オリフィスプレート４３０Ｂの上面に対して別の角度をなしている。レッジ４３４Ｂは、オリフィス４３２Ｂがレッジ４３４Ｂの上面よりも低くなるように構成されている。図の実施形態において、オリフィス４３２Ｂは、断面が円筒形である。換言すると、オリフィス４３２Ｂの側壁は、オリフィスプレート４３０Ｂの表面と垂直である。ただし、その他の形状も可能である。

冷却システム４００Ｂは、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、レッジ４３４Ｂの利用は、ギャップ４５２のより良好な制御を可能にする。その結果として、オリフィス４３２Ｂを通って下部チャンバ４５０へ入る流体の逆流が、低減されうる。いくつかの実施形態において、ギャップ４５２は、オリフィスプレート４３０Ｂに最も近い時に（例えば、冷却素子４２０Ｂのダウンストロークの最下部で）、５マイクロメートルを超えないことが望ましい。したがって、冷却システム４００Ｂの性能が、さらに改善されうる。

図４Ｃの冷却システム４００Ｃは、ベント４１２を有する上部プレート４１０と、冷却素子４２０Ｃと、オリフィス４３２Ｃを備えているオリフィスプレート４３０Ｃと、ギャップ４４２を有する上部チャンバ４４０と、ギャップ４５２を有する下部チャンバ４５０と、アンカ（すなわち支持構造）４６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、ギャップ１４２を有する上部チャンバ１４０と、ギャップ１５２を有する下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子４２０Ｃは、冷却素子４２０Ｃの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ４６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ４６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子４２０Ｃの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ４６０は、冷却素子４２０Ｃの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。

また、オリフィスプレート４３０Ｃは、オリフィスプレート４３０Ｃがトレンチ４３４Ｃを備える点で、オリフィスプレート４３０Ａと類似している。図の実施形態において、オリフィス４３２Ｃは、オリフィス４３４Ｂと類似しており、したがって、断面が円筒形である。換言すると、オリフィス４３２Ｃの側壁は、オリフィスプレート４３０Ｃの表面と垂直である。ただし、その他の形状も可能である。

冷却素子４２０Ｃは、上部レッジ４２２Ｃを備える。オリフィスプレート４３０Ｃは、上部レッジ４２２Ｃが作動時にトレンチ４３４Ｃ内にあるように構成されているトレンチ４３４Ｃを備える．例えば、上部レッジ４２２Ｃは、１０マイクロメートル以上かつ７５マイクロメートル以下の高さであってよい。同様に、トレンチ４３４Ｃは、２５マイクロメートル以上かつ１５０マイクロメートル以下の深さを有してよい。いくつかの実施形態において、オリフィスプレート４３０Ｃは、トレンチ４３４Ｃの代わりにレッジを備えてもよい。かかる実施形態において、上部レッジ４２２Ｃは、アンカ４６０まで伸びていてよい。

冷却システム４００Ｃは、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、トレンチ４３４Ｃと共に上部レッジ４２２Ｃを利用することは、ギャップ４５２ひいては逆流のより良好な制御を可能にする。したがって、冷却システム４００Ｃの性能が、さらに改善されうる。

図４Ｄの冷却システム４００Ｄは、ベント４１２を有する上部プレート４１０と、冷却素子４２０Ｄと、オリフィス４３２Ｄを備えているオリフィスプレート４３０Ｄと、ギャップ４４２を有する上部チャンバ４４０と、ギャップ４５２を有する下部チャンバ４５０と、アンカ（すなわち支持構造）４６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、ギャップ１４２を有する上部チャンバ１４０と、ギャップ１５２を有する下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子４２０Ｄは、冷却素子４２０Ｄの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ４６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ４６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子４２０Ｄの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ４６０は、冷却素子４２０Ｄの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。冷却素子４２０Ｄは、上部レッジ４２２Ｄを備える。いくつかの実施形態において、上部レッジ４２２Ｃは、１０マイクロメートル以上かつ７５マイクロメートル以下の高さである。

冷却システム４００Ｄは、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、上部レッジ４２２Ｄの利用は、ギャップ４５２ひいては逆流のより良好な制御を可能にする。したがって、冷却システム４００Ｄの性能が、さらに改善されうる。

図４Ｄは、冷却システム４００Ｅのオリフィスプレート４３０Ｅを示す平面図である。冷却システム４００Ｅは、冷却システム１００と類似している。したがって、オリフィス４３２Ｅを備えているオリフィスプレート４３０Ｅは、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と類似している。冷却システム４００Ｅの残り部分は、冷却システム１００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、および／または、４００Ｄにおける対応する構造と類似している。例えば、図４Ｅには図示されていないが、オリフィスプレート４３０Ｅは、１または複数のトレンチ４３０Ａおよび／または４３０Ｂもしくはレッジ４３０Ｂと類似するトレンチまたはレッジを備えてよい。

オリフィスプレート４３０Ｅは、楕円形のフットプリントを有するオリフィス４３０Ｅを備える。例えば、オリフィス４３０Ｅの副軸（短軸）は、いくつかの実施形態において、１００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、オリフィス４３０Ｅの主軸（長軸）は、２００マイクロメートル以上かつ４００マイクロメートル以下である。その他の長さも可能である。さらに、いくつかの実施形態では、すべてのオリフィス４３０Ｅが、同じ形状および／またはサイズを有するわけではない。図４Ｅには示されていないが、オリフィス４３２Ｅは、円錐形（例えば、オリフィス４３２Ａと類似する）であってよく、または、別の形状を有してもよい。オリフィス４３０Ｅは、円形ではないので、オリフィス４３０Ｅは、所与の領域に異なる方法で詰め込まれてよい。例えば、オリフィス４３２Ｅがｘ方向にオフセットされ、オリフィス４３２Ｅの楕円中の端部が重なる。したがって、オリフィス４３２Ｅが円形ではない場合、より高密度のオリフィス４３２Ｅがオリフィスプレート４３０に備えられてよい。このように、オリフィスの形状、位置、および、分布を調整できる。

冷却システム４００Ｅは、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、オリフィスの形状、位置、および、分布を変更できる。オリフィス４３２Ｅを通る所望の流れが達成されうる。したがって、冷却システム４００Ｅの性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、および／または、４００Ｅは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造４０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図５は、中央を固定されている冷却素子と折り返し上部チャンバとを備えているアクティブ冷却システム５００の実施形態を示す。図５は、正確な縮尺ではなく、中立状態のみが示されている。簡単のために、冷却システム５００の一部のみが図示されている。冷却システム５００は、冷却システム１００と類似している。冷却システム５００は、ベント５１２および５１４を有する上部プレート５１０Ａおよび５１０Ｂ（集合的に、上部プレート５１０）と、冷却素子５２０と、オリフィス５３２を備えているオリフィスプレート５３０と、ギャップ５４２を有する上部チャンバ５４０Ａおよび５４０Ｂ（集合的に、上部チャンバ５４０）と、ギャップ５５２を有する下部チャンバ５５０と、アンカ（すなわち支持構造）５６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、ギャップ１４２を有する上部チャンバ１４０と、ギャップ１５２を有する下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子５２０は、冷却素子５２０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ５６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ５６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子５２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ５６０は、冷却素子５２０の中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート５３０、オリフィス５３２、および／または、冷却素子５２０は、オリフィスプレート４３０Ａ、４３０Ｂ、４３０Ｃ、４３０Ｄ、および／または、４３０Ｅ、オリフィス４３２Ａ、４３２Ｂ、４３２Ｃ、４３２Ｄ、および／または、４３２Ｅ、ならびに／もしくは、冷却素子４２０Ａ、４２０Ｂ、４２０Ｃ、および／または、４２０Ｄ、と類似した方法で、構成されてよい。

上部チャンバ５４０は、上部チャンバ１４０と類似しているが、上部チャンバ５４０Ａおよび上部チャンバ５４０Ｂの２つの部分を含む折り返しチャンバである。この場合でも、上部チャンバ５４０および冷却素子５２０は、上部チャンバ５４０の音響共振周波数が冷却素子５２０の構造共振周波数と同じまたは近くなるように構成されてよい。ただし、上部チャンバ５４０の長さは、上部チャンバ５４０Ａの部分と、上部チャンバ５４０Ｂの部分とを含む。具体的には、流体が、ベント５１４を通して上部チャンバ５４０に入り、上部チャンバ５４０Ｂの一部を横切ってベント５１２に至り、ベント５１２を通り、上部チャンバ５４０Ａの一部を横切って冷却素子５２０の外周に至り、下部チャンバ５５０に送られ、オリフィス５３２から外へ駆動される。この経路は、図５に符号なしの矢印で示されている。したがって、流体は、ベント５１４で上部チャンバ５４０に入り、冷却素子５２０の外周付近で下部チャンバ５５０に移されるまでの間に、おおよそＣ（チャンバ５４０／５５０の全体幅）の距離を移動する。これは、図１に示した冷却システム１００の上部チャンバ１４０での移動距離の２倍である。

冷却素子５２０は、その構造共振に対応する周波数（例えば、構造共振周波数またはその近くの周波数）で駆動されることが望ましい。また、この周波数は、冷却システム５００／上部チャンバ５４０の音響共振周波数に対応する（例えば、同じであるか、または、近い）ことが望ましい。さらに、音響共振時、圧力の節がベント５１４で発生し、圧力の腹が冷却素子５２０の外周で発生する。したがって、Ｃ＝上部チャンバ５４０の有効長＝ｎλ／４であり、ここで、λは、流体の音波長であり、ｎは、奇数（例えば、ｎ＝１、３、５、など）である。したがって、ほぼ同じ音響共振周波数を実現するために、冷却素子５２０および冷却システム５００を半分の長さにすることができる。冷却素子５２０が駆動される周波数γは、冷却素子５２０の構造共振周波数だけでなく、少なくとも上部チャンバ５４０の音響共振周波数と同じまたは近い周波数である。いくつかの実施形態において、冷却素子５２０は、最低次の音響モード（Ｃ＝λ／４）に対応する周波数で駆動される。いくつかの実施形態において、冷却素子５２０は、次の次数の音響モード（Ｃ＝３λ／４）に対応する周波数で駆動される。

冷却システム５００は、冷却システム１００と類似した方法で動作し、冷却システム１００の利点を共有する。さらに、冷却システム５００は、折り返し上部チャンバ５４０を利用する。結果として、ほぼ同じ駆動（および共振）周波数に対して、冷却システム５００、チャンバ５４０／５５０、および、冷却素子５２０を、冷却システム１００よりも狭くすることができる。また、それにより、冷却システム５００は、冷却システム１００よりも小さいフットプリントを有しうる。さらに、冷却システム５００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造５０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図６Ａ～図６Ｃは、複数の冷却素子６２０および６１０を備えているアクティブ冷却システム６００の実施形態を示す。図６Ａ～図６Ｃは、正確な縮尺ではない。図６Ａは、中立状態を示している。図６Ｂは、冷却素子６２０のダウンストロークの終わりおよび冷却素子６１０のアップストロークの終わりを示している。図６Ｃは、冷却素子６２０のアップストロークの終わりおよび冷却素子６１０のダウンストロークの終わりを示している。簡単のために、冷却システム６００の一部のみが図示されている。冷却システム６００は、冷却システム１００と類似している。冷却システム６００は、冷却素子６２０と、オリフィス６３２を備えているオリフィスプレート６３０と、上部チャンバ６４０と、下部チャンバ６５０と、アンカ（すなわち支持構造）６６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子６２０は、冷却素子６２０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ６６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ６６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子６２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ６６０は、冷却素子６２０の中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート６３０、オリフィス６３２、および／または、冷却素子６２０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

冷却システム６００において、上部プレートは、冷却素子６１０に置き換えられている。したがって、冷却素子６１０は、ベント６１２を有しており、その外周で支持または固定されている。そのため、冷却素子６１０の最大たわみは、中心付近（例えば、ベント６１２付近）で起こりうる。中央に配置された単一のベント６１２が図示されているが、複数のベントおよび／または他の場所（側壁上など）に配置されたベントが利用されてもよい。また、冷却素子６１０および６２０は、異なる位相で駆動される。いくつかの実施形態において、冷却素子６１０および６２０の振動運動は、１８０度または１８０度近く位相がずれている。したがって、冷却素子６２０がダウンストロークしている時に、冷却素子６１０がアップストロークを行い、その逆も同様である。これは、図６Ｂおよび図６Ｃに図示されている。

また、冷却素子６１０および６２０は、それらの構造共振周波数で駆動されることが望ましい。したがって、冷却素子６１０および６２０の構造共振周波数は、近くなるように選択される。いくつかの実施形態において、冷却素子６１０および６２０の共振周波数は、互いに１００ヘルツ以内であることが望ましい。いくつかの実施形態において、フィードバックが、共振状態またはその近くに冷却素子６１０および６２０を維持するために用いられる。例えば、冷却素子６１０および６２０を駆動するために用いられる電流を定期的に測定し、共振を維持するように冷却素子６１０および６２０の駆動周波数を調整してよい。いくつかの実施形態において、冷却素子６１０および／または６２０は、性能を最適化するために、共振周波数の数百ヘルツ以内で駆動される。ただし、その他の周波数も可能である。また、冷却素子を１８０度または１８０度近く異なる位相に維持するように、冷却素子６１０および６２０の駆動周波数を調整してよい。さらに、冷却素子６１０および６２０の構造共振周波数、ならびに、それらの駆動周波数は、冷却システム６００の上部チャンバ６４０の音響共振周波数と同じまたは近いことが望ましい。

動作中、図６Ｂに示すように、冷却素子６１０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子６２０がダウンストロークを行う。したがって、冷却素子６２０は、冷却システム１００に関して論じたような高速で、オリフィス６３２から流体を駆動する。さらに、流体が、ベント６１２を通して上部チャンバ６４０へ引き込まれる。この流体の動きは、図６Ｂに符号なしの矢印で示されている。冷却素子６２０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子６１０がダウンストロークを行うと、流体は、上部チャンバ６４０から下部チャンバ６５０へ駆動される。この流体の動きは、図６Ｃに符号なしの矢印で示されている。また、オリフィスプレート６２０、オリフィス６３２、および／または、冷却素子６２０は、オリフィス６３２を通して下部チャンバ６５０へ戻る流体の逆流につながる吸引を低減または排除するよう構成されている。このように、冷却システム６００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、冷却システム６００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造６０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図７Ａ～図７Ｃは、中央を固定されている複数の冷却素子７２０および７７０を備えているアクティブ冷却システム７００の実施形態を示す。図７Ａ～図７Ｃは、正確な縮尺ではない。図７Ａは、中立状態を示している。図７Ｂは、冷却素子７２０のダウンストロークの終わりおよび冷却素子７７０のアップストロークの終わりを示している。図７Ｃは、冷却素子７２０のアップストロークの終わりおよび冷却素子７７０のダウンストロークの終わりを示している。簡単のために、冷却システム７００の一部のみが図示されている。冷却システム７００は、冷却システム１００と類似している。冷却システム７００は、ベント７１２を有する上部プレート７１０と、冷却素子７２０と、オリフィス７３２を備えているオリフィスプレート７３０と、上部チャンバ７４０と、下部チャンバ７５０と、アンカ（すなわち支持構造）７６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子７２０は、冷却素子７２０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ７６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ７６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子７２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ７６０は、（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似した方法で）冷却素子７２０の軸に沿って伸びていない。さらに、オリフィスプレート７３０、オリフィス７３２、および／または、冷却素子７２０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

冷却システム７００は、さらに、冷却素子７７０と、支持構造（例えば、アンカ）７７２と、上側チャンバ７８０と、を備える。冷却素子７７０は、冷却素子７７０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ７７２によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ７７２は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子７７０の軸に沿って伸びている。いくつかの実施形態において、アンカ７７２は、（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似した方法で）冷却素子７７０の軸に沿って伸びていない。

いくつかの実施形態において、冷却素子７２０および７７０は、異なる位相で駆動される。いくつかの実施形態において、冷却素子７２０および７７０の振動運動は、１８０度または１８０度近く位相がずれている。したがって、冷却素子７２０がダウンストロークしている時に、冷却素子７７０がアップストロークを行い、その逆も同様である。また、冷却素子７２０および７７０は、それらの構造共振周波数で駆動されることが望ましい。したがって、冷却素子７２０および７７０の構造共振周波数は、近くなるように選択される。いくつかの実施形態において、冷却素子７２０および７７０の共振周波数は、互いに１００ヘルツ以内であることが望ましい。いくつかの実施形態において、フィードバックが、共振状態またはその近くに１または複数の冷却素子を維持するために用いられる。例えば、冷却素子７２０および７７０を駆動するために用いられる電流を定期的に測定し、共振を維持するように冷却素子７２０および７７０の駆動周波数を調整してよい。いくつかの実施形態において、冷却素子７２０および／または７７０は、性能を最適化するために、共振周波数の数百ヘルツ以内で駆動される。ただし、その他の周波数も可能である。また、冷却素子を１８０度または１８０度近く異なる位相に維持するように、冷却素子７２０および７７０の駆動周波数を調整してよい。さらに、冷却素子７２０および７７０の構造共振周波数、ならびに、それらの駆動周波数は、冷却システム７００の音響共振周波数と同じまたは近いことが望ましい。

動作中、図７Ｂに示すように、冷却素子７７０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子７２０がダウンストロークを行う。したがって、冷却素子７２０は、冷却システム１００に関して記載したような高速で、オリフィス７３２から流体を駆動する。また、冷却素子７７０のアップストローク時に、流体が、上側チャンバ７８０から上部チャンバ７４０へ駆動される。図の実施形態において、アンカ７７２および冷却素子７７０における開口部（図示せず）により、流体が上側チャンバ７８０からアンカ７７２を通してチャンバ７４０へ流れることが可能になっている。この流体の動きは、図７Ｂに符号なしの矢印で示されている。アンカ７７２および冷却素子７７０における開口部が存在しない他の実施形態では、流体は、冷却システム７００の外周で上側チャンバ７８０から上部チャンバ７４０へ流れる。冷却素子７２０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子７７０がダウンストロークを行うと、流体は、上部チャンバ７４０から下部チャンバ７５０へ駆動される。また、ベント７１２を通して上側チャンバ７８０へ流体が引き込まれる。この流体の動きは、図７Ｃに符号なしの矢印で示されている。また、オリフィスプレート７２０、オリフィス７３２、および／または、冷却素子７２０は、オリフィス７３２を通して下部チャンバ７５０へ戻る流体の逆流につながる吸引を低減または排除するよう構成されている。

このように、冷却システム７００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、複数のアクチュエータ７２０および７７０の利用は、ジェットチャネル（熱発生構造７０２とオリフィスプレート７３０との間の領域）における背圧がより高くても、冷却システム７００を動作させることを可能にする。したがって、冷却システム７００が利用されうる応用例の範囲が広がりうる。さらに、冷却システム７００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造７０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図８Ａ～図８Ｅは、中央を固定されている冷却素子と弾性構造８９０Ｄおよび８９０Ｅとを備えているアクティブ冷却システム８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃの実施形態を示す。図８Ａ～図８Ｅは、正確な縮尺ではない。図８Ａは、１つの冷却素子８２０Ａと弾性構造８９０Ａとを利用する冷却システム８００Ａを示す。冷却システム８００Ａは、冷却システム１００と類似している。冷却システム８００は、ベント８１２を有する上部プレート８１０と、冷却素子８２０と、オリフィス８３２を備えているオリフィスプレート８３０と、上部チャンバ８４０と、下部チャンバ８５０と、アンカ（すなわち支持構造）８６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子８２０Ａは、冷却素子８２０Ａの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ８６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ８６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子８２０Ａの軸に沿って伸びている。さらに、オリフィスプレート８３０、オリフィス８３２、および／または、冷却素子８２０Ａは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

また、図８Ａには、冷却素子８２０Ａおよび弾性構造８９０Ａのための圧電体８２３も示されている。弾性構造８９０Ａは、冷却素子８２０Ａと上部プレート８１０との間に存在する。弾性構造８９０Ａは、冷却素子８２０Ａの両側部分の振動運動を結合するために用いられる。例えば、同じ位相で振動する（両方の部分がアップストロークを行い、または、両方の部分がダウンストロークを行う）場合に、弾性構造８９０Ａは、冷却素子８２０Ａのこれらの部分の振動を同じ位相に維持するのに役立つ。アンカ８６０が（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂと類似して）冷却素子８２０Ａの中央部分の近くのみに存在する実施形態については、弾性構造８９０Ａが、異なって構成されてよい。

このように、冷却システム８００Ａは、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、弾性構造８９０Ａの利用は、冷却素子８２０Ａの部分の振動を所望の位相に維持することを可能にしうる。したがって、冷却システム８００Ａの性能が、さらに改善されうる。

図８Ｂは、冷却素子８２０Ｂおよび弾性構造８９０Ｂを利用する冷却システム８００Ｂの一部を示す平面図である。冷却システム８００Ｂは、冷却システム１００および冷却システム８００Ａと類似している。簡単のために、冷却素子８２０Ｂ、弾性構造８９０Ｂ、および、アンカ８６０Ｂのみが図示されている。弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂの両側にある。弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂの両側部分の振動運動を結合するために用いられる。例えば、同じ位相で振動する（両方の部分がアップストロークを行い、または、両方の部分がダウンストロークを行う）場合に、弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂのこれらの部分の振動を同じ位相に維持するのに役立つ。アンカ８６０が（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂと類似して）冷却素子８２０Ｂの中央部分の近くのみに存在する実施形態については、弾性構造８９０Ｂが、異なって構成されてよい。

冷却システム８００Ｂは、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、弾性構造８９０Ｂの利用は、冷却素子８２０Ｂの部分の振動を所望の位相に維持することを可能にしうる。したがって、冷却システム８００Ｂの性能が、さらに改善されうる。

図８Ｃは、複数の冷却素子８２０Ｃおよび８７０を備えている冷却システム８００Ｃの中立状態を示す。冷却システム８００Ｃは、冷却システム１００および冷却システム７００と類似している。冷却システム８００Ｃは、ベント８１２を有する上部プレート８１０と、冷却素子８２０Ｃと、オリフィス８３２を備えているオリフィスプレート８３０と、上部チャンバ８４０と、下部チャンバ８５０と、アンカ（すなわち支持構造）８６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。冷却システム８００Ｃは、さらに、追加の冷却素子８７０と、アンカ（支持構造）８７２と、上側チャンバ８８０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、冷却素子７７０と、アンカ７７２と、上側チャンバ７８０と、に類似している。したがって、冷却素子８２０Ｃおよび８７０は、冷却素子８２０Ｃおよび８７０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、それぞれ、アンカ８６０および８７２によって中央を支持されている。いくつかのの実施形態において、アンカ８６０および８７２は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子８２０Ｃおよび８７０の軸に沿って伸びている。さらに、オリフィスプレート８３０、オリフィス８３２、および／または、冷却素子８２０Ｃは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

また、図８Ｃには、弾性構造８９０Ｃも示されている。弾性構造８９０Ｃは、冷却素子８２０Ｃおよび８７０の間に存在する。弾性構造８９０Ｃは、冷却素子８２０Ｃおよび８７０の振動運動を結合するために用いられる。例えば、異なる位相で振動する場合に、弾性構造８９０Ｃは、これらの冷却素子８２０Ｃおよび８７０の振動の位相を維持するのに役立つ。図８Ｄおよび図８Ｅは、冷却システム８００Ｃで利用されてよい弾性構造８９０Ｄおよび８９０Ｅの実施形態を示す。

このように、冷却システム８００Ｃは、冷却システム１００および／または７００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００および／または７００の利点が達成されうる。さらに、弾性構造８９０Ｃ、８９０Ｄ、および／または、８９０Ｅの利用は、振動冷却素子８２０Ｃおよび８７０を所望の位相に維持することを可能にしうる。したがって、冷却システム８００Ｃの性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム８００Ａ、８００Ｂ、および／または、８００Ｃは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造８０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図９Ａ～図９Ｂは、中央を固定されている冷却素子９２０を備えているアクティブ冷却システム９００の実施形態を示す。図９Ａ～図９Ｂは、正確な縮尺ではない。図９Ａおよび図９Ｂは、冷却素子９２０のストロークの終わりを図示している。中立状態が、図９Ａおよび図９Ｂにおける点線で示されている。簡単のために、冷却システム９００の一部のみが図示されている。

冷却システム９００は、冷却システム１００と類似している。冷却システム９００は、ベント９１２を有する上部プレート９１０と、冷却素子９２０と、オリフィス９３２を備えているオリフィスプレート９３０と、上部チャンバ９４０と、下部チャンバ９５０と、アンカ（すなわち支持構造）９６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子９２０は、冷却素子９２０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ９６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ９６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子９２０の軸に沿って伸びている。さらに、オリフィスプレート９３０、オリフィス９３２、および／または、冷却素子９２０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

図９Ａ～図９Ｂに示す実施形態において、冷却素子９２０は、異なる位相で駆動される。より具体的には、アンカ９６０の両側にある冷却素子９２０の部分（したがって、アンカ９６０によって支持されている冷却素子９２０の中央領域の両側にある部分）が、異なる位相で振動するように駆動されている。いくつかの実施形態において、アンカ９６０の両側にある冷却素子９２０の部分は、１８０度または１８０度近くずれた位相で駆動される。したがって、冷却素子９２０の一方の部分が、上部プレート９１０に向かって振動し、それと同時に、冷却素子９２０の他方の部分が、オリフィスプレート９３０／熱発生構造９０２に向かって振動する。冷却素子９２０の部分の上部プレート９１０に向かう動き（アップストローク）は、上部空洞９４０内の流体をアンカ９６０のその側の下部空洞９５０へ駆動する。冷却素子９２０の部分のオリフィスプレート９３０に向かう動きは、オリフィス９３２を通って熱発生構造９０２に向かうように流体を駆動する。したがって、高速（例えば、冷却システム１００に関して上述した速度）で移動する流体が、アンカ９６０の両側のオリフィス９３２から交互に駆動される。

このように、冷却システム９００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、冷却素子９２０の異相振動は、冷却素子９００の重心の位置をより安定なままにすることを可能にする。トルクが冷却素子９２０に掛かるが、重心の移動による力は、低減または排除される。結果として、冷却素子９２０の動きによる振動が低減されうる。さらに、冷却装置９００の効率が、冷却素子９２０の２つの側に異相振動運動を利用することによって改善されうる。したがって、冷却システム９００の性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム９００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造９０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１０Ａ～図１０Ｃは、それぞれ、複数の冷却セル１００１Ａ、１００１Ｂ、および、１００１Ｃを備えているアクティブ冷却システム１０００Ａ、１０００Ｂ、および、１０００Ｃの実施形態を示す。各冷却セル１００１Ａ、１００１Ｂ、および、１００１Ｃは、それぞれ、中央を固定されている冷却素子１０２０Ａ、１０２０Ｂ、１０２０Ｃを有する。図１０Ａ～図１０Ｃは、正確な縮尺ではない。図１０Ａ～図１０Ｃは、同じ幾何学的構成を示しているが、セル１００１Ａ、１００１Ｂ、および、１００１Ｃは、様々な位相で駆動されている。したがって、異なるシステムとして示されているが、冷却システム１０００Ａ、１０００Ｂ、および、１０００Ｃは、異なる入力信号で駆動されている同じ物理システムであってよい。簡単のために、冷却システム１０００Ａ、１０００Ｂ、および、１０００Ｃの一部のみが図示されている。

図１０Ａを参照すると、冷却システム１０００Ａの各セル１００１Ａは、冷却システム１００と類似している。冷却システム１０００Ａは、ベント１０１２を有する上部プレート１０１０と、冷却素子１０２０Ａと、オリフィス１０３２を備えているオリフィスプレート１０３０と、上部チャンバ１０４０と、下部チャンバ１０５０と、アンカ（すなわち支持構造）１０６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子１０２０Ａは、冷却素子１０２０Ａの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１０６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１０６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１０２０Ａの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１０６０は、冷却素子１０２０Ａの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１０３０、オリフィス１０３２、および／または、冷却素子１０２０Ａは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

各冷却素子１０２０Ａは、同じ位相で振動するように駆動されている。したがって、アンカ１０６０によって支持されていない冷却素子１０２０Ａの部分は、一緒に上部プレート１０１０に向かって、または、一緒にオリフィスプレート１０３０に向かって、振動する。ただし、隣接するセル１００１Ａ内の冷却素子１０２０Ａは、異なる位相で振動する。したがって、或る冷却素子１０２０Ａがダウンストロークを行っている場合、隣接する冷却素子１０２０Ａは、アップストロークを行っている。

冷却システム１０００Ａの冷却セル１００１Ａは、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、各冷却セル１００１Ａについて、冷却システム１００の利点が達成されうる。複数のセルの利用は、冷却システム１０００Ａの冷却力を高めうる。さらに、隣接するセル内の冷却素子１０２０Ａの異相振動は、冷却素子１０２０Ａの運動による冷却システム１０００Ａの振動を低減させうる。したがって、冷却システム１０００Ａの性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム１０００Ａは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１０Ｂは、各セル１００１Ｂが冷却システム１００および９００と類似している冷却システム１００Ｂを示す。冷却システム１０００Ｂは、ベント１０１２を有する上部プレート１０１０と、冷却素子１０２０Ｂと、オリフィス１０３２を備えているオリフィスプレート１０３０と、上部チャンバ１０４０と、下部チャンバ１０５０と、アンカ（すなわち支持構造）１０６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子１０２０Ｂは、冷却素子１０２０Ｂの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１０６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１０６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１０２０Ｂの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１０６０は、冷却素子１０２０Ｂの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１０３０、オリフィス１０３２、および／または、冷却素子１０２０Ｂは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

冷却素子１０２０Ｂは、異なる位相で振動するように駆動されている。したがって、アンカ１０６０によって支持されていない冷却素子１０２０Ｂのいくつかの部分が、一緒に上部プレート１０１０に向かって振動し、それと同時に、冷却素子１０２０Ｂの他の部分が、オリフィスプレート１０３０に向かって振動する。さらに、図の実施形態では、隣接するセル１００１Ｂ内の冷却素子１０２０Ｂは、異なる位相で振動する。他の実施形態において、隣接するセル１００１Ｂ内の冷却素子１０２０Ｂは、同じ位相で振動してもよい（例えば、全てのセル１００１Ｂ内の冷却素子１０２０Ｂの右側部分が一緒に上部プレート１０１０に向かって振動する）。

冷却システム１０００Ｂの冷却セル１００１Ｂは、冷却システム９００および１００と同様の方法で動作する。結果的に、各冷却セル１００１Ｂについて、冷却システム１００および９００の利点が達成されうる。冷却システム１０００Ｂは、複数の冷却セル１００１Ｂの利用によって向上された冷却力を有しうる。さらに、個々のセル１００１Ｂ内の冷却素子１０２０Ｂの異相振動は、冷却素子１０２０Ｂの運動による冷却システム１０００Ｂの振動を低減させうる。したがって、冷却システム１０００Ｂの性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム１０００Ｂは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１０Ｃを参照すると、１００１Ｃが冷却システム１００と類似している冷却システム１０００Ｃが示されている。冷却システム１０００Ｃは、ベント１０１２を有する上部プレート１０１０と、冷却素子１０２０Ｃと、オリフィス１０３２を備えているオリフィスプレート１０３０と、上部チャンバ１０４０と、下部チャンバ１０５０と、アンカ（すなわち支持構造）１０６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子１０２０Ｃは、冷却素子１０２０Ｃの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１０６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１０６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１０２０Ｃの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１０６０は、冷却素子１０２０Ｃの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１０３０、オリフィス１０３２、および／または、冷却素子１０２０Ｃは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

冷却素子１０２０Ｃは、同じ位相で振動するように駆動されている。したがって、アンカ１０６０によって支持されていない冷却素子１０２０Ｃの部分は、一緒に上部プレート１０１０に向かって、または、一緒にオリフィスプレート１０３０に向かって、振動する。さらに、隣接するセル１００１Ｃ内の冷却素子１０２０Ｃは、異なる位相で振動する。したがって、すべてのセル１０００１Ｃ内の冷却素子１０２０Ｃが、一緒にダウンストロークおよびアップストロークを行う。

したがって、冷却システム１０００Ｃの冷却セル１００１Ｃは、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、各冷却セル１００１Ｃについて、冷却システム１００の利点が達成されうる。複数の冷却セル１００１Ｃの利用は、冷却システム１０００の冷却力を高めうる。したがって、冷却システム１０００Ａの性能が、さらに改善されうる。しかしながら、隣接するセル内の冷却素子１０２０Ｃの同相振動は、冷却素子１０２０Ａの運動による冷却システム１０００Ｃの振動の増大を可能にしうる。さらに、冷却システム１０００Ｃは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１１Ａ～図１１Ｄは、複数の冷却素子１１１０および１１２０を備えているアクティブ冷却システム１１００Ａおよび１１００Ｄの実施形態を示す。図１１Ａ～図１１Ｄは、正確な縮尺ではない。図１１Ａ～図１１Ｄは、同じ幾何学的形状を示しているが、冷却素子は、異なる方法で駆動されている。

図１１Ａは、中央を固定されている複数の冷却素子１１１０および１１２０を有する冷却システム１１００の中立状態を示す。冷却システム１１００は、冷却システム７００と類似しているが、冷却素子１１１０および１１２０は互い違いに配置されている。冷却システム１１００は、冷却素子１１２０および１１１０と、オリフィス１１３２を備えているオリフィスプレート１１３０と、上部チャンバ１１４０と、下部チャンバ１１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１１６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、冷却素子１２０（ならびに冷却素子７１０および７７０）と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。上部レッジ４２２Ｅおよび４２２Ｄに類似する上部レッジ１１１４も示されている。いくつかの実施形態において、上部レッジ１１１４は、省略されてもよい。したがって、各冷却素子１１２０および１１１０は、冷却素子１１２０および１１１０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１１６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１１６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１１１０および／または１１２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１１６０は、冷却素子１１１０および／または１１２０の中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１１３０、オリフィス１１３２、ならびに／もしくは、冷却素子１１１０および１１２０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

図１１Ｂ～図１１Ｃは、各冷却素子１１１０および１１２０が同じ位相で振動するように駆動されている時の冷却システム１１００を示す。したがって、アンカ１１６０によって支持されていない各冷却素子１１２０の部分は、一緒に上部プレート１１１０に向かって、または、一緒にオリフィスプレート１１３０に向かって、振動する。同様に、アンカ１１６０によって支持されていない冷却素子１１１０の部分は、一緒に上部プレート１１１０に向かって、または、一緒にオリフィスプレート１１３０に向かって、振動する。ただし、隣接する冷却素子１１１０および１１２０は、異なる位相で振動している。したがって、或る冷却素子１１２０がダウンストロークを行っている時に、隣接する冷却素子１１１０がアップストロークを行っており、その逆も同様である。あるいは、冷却システム１１００Ｄは、各冷却素子１１１０および１１２０が異なる位相で駆動されている場合を示している。したがって、アンカ１０６０によって支持されていない冷却素子１１１０および冷却素子１１２０のいくつかの部分が、一緒に上部プレート１１１０に向かって振動し、それと同時に、それぞれ冷却素子１１１０および１１２０の他の部分が、オリフィスプレート１１３０に向かって振動する。このように、冷却素子１１１０および１１２０が作動される方法に応じて、同相振動または異相振動が用いられてよい。

冷却システム１１００／１１００Ｄは、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。複数の冷却素子の利用は、冷却システム１１００／１１００Ｄの冷却力を高めうる。さらに、冷却素子１１１０および１１２０を重ねることで、より高い背圧をサポートすることが可能になりうる。したがって、冷却システム１１００／１１００Ｄの性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム１１００および／または１１００Ｄは、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１２は、複数の冷却素子１２１０、１２２０、および、１２８０を備えているアクティブ冷却システム２００の実施形態を示す。図１２は、正確な縮尺ではない。冷却システム１２００は、冷却システム７００および１１００と類似している。冷却システム１２００は、冷却素子１２２０および１２１０と、オリフィス１２３２を備えているオリフィスプレート１２３０と、上部チャンバ１２４０と、下部チャンバ１２５０と、アンカ（すなわち支持構造）１２６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、冷却素子１２０（ならびに冷却素子７１０および７７０）と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。レッジ４２２Ｅおよび４２２Ｄに類似する上部レッジ１２１４も示されている。いくつかの実施形態において、上部レッジ１２１４は、省略されてもよい。

冷却素子１２２０および１２１０は各々、冷却素子１２２０および／または１２１０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１２６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１２６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１２１０および１２２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１２６０は、冷却素子１２１０および／または１２２０の中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１２３０、オリフィス１２３２、ならびに／もしくは、冷却素子１２１０、１２２０、および、１２８０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

さらに、冷却システム１２００は、冷却素子１２８０および上側チャンバ１２７０のさらなる層を有する。冷却素子１２８０は、冷却素子１２１０および／または１２２０に類似した方法で機能する。さらに、冷却素子１２１０、１２２０、および、１２８０は、同じ位相または異なる位相で駆動されてよい。

このように、冷却システム１２００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。複数の冷却素子の利用は、冷却システム１２００の冷却力を高めうる。さらに、冷却素子１２１０、１２２０、および、１２８０を重ねることで、より高い背圧をサポートすることが可能になりうる。したがって、冷却システム１２００の性能が、さらに改善されうる。さらに、冷却システム１２００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１３は、複数の冷却セル１３０１を備えている冷却システム１３００の実施形態を示す上面図である。図１３は、正確な縮尺ではない。冷却セル１３０１は、冷却システム１００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ、５００、６００、７００、８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、９００、１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ、１１００、１１００Ｄ、および／または、１２００など、本明細書に記載の冷却システムの内の１または複数に類似している。冷却システム１３００に示すように、冷却セル１３０１は、所望のサイズおよび構成の二次元アレイに配列されてよい。したがって、冷却セル１３０１の構成は、所望の応用例に適合されてよい。さらに、冷却システム１３００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図１４Ａ～図１４Ｂは、それぞれ、冷却素子１４００Ａおよび１４００Ｂの実施形態を示す。図１４Ａおよび図１４Ｂは、正確な縮尺ではない。冷却素子１４００Ａおよび１４００Ｂは、本明細書に記載の冷却素子として用いられまたはそこに含まれてよい圧電型冷却素子である。図１４Ａを参照すると、冷却素子１４００Ａは、基板１４０２上に圧電体層１４０４を備える。いくつかの実施形態において、基板１４０２は、ステンレス鋼、Ｎｉ、および／または、ハステロイを含む。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、複数のサブ層を含む。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、蒸着技術を用いて基板１４０２上に加工される。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、基板１４０２に固定されているバルク層を含み、または、かかるバルク層である。圧電型冷却素子１４００Ａは、さらに、上部電極１４０６を備える。いくつかの実施形態において、下部電極が、ステンレス鋼基板１４０２によって形成されてよい。他の実施形態において、下部電極（図示せず）が、基板１４０２と圧電体１４０４との間に提供されてもよい。シード層、キャッピング層、不動態化層、または、その他の層を含むがこれらに限定されないその他の層（図示せず）が、圧電型冷却素子１４００に備えられてもよい。冷却素子１４００Ａの厚さおよび幅は、本明細書で論じられている他の冷却素子について記載した範囲内にあってよい。

図１４Ｂは、冷却素子１４００Ａに類似した冷却素子１４００Ｂを示す。冷却素子１４００Ｂは、基板１４０２Ｂ上に圧電体層１４０４Ｂを備える。いくつかの実施形態において、基板１４０２Ｂは、ステンレス鋼、Ｎｉ、および／または、ハステロイを含む。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、複数のサブ層を含む。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、蒸着技術を用いて基板１４０２Ｂ上に加工される。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、基板１４０２Ｂに固定されているバルク層を含み、または、かかるバルク層である。圧電型冷却素子１４００Ｂは、さらに、各圧電型冷却素子１４０４Ｂのための上部電極１４０６Ｂを備える。したがって、圧電型冷却素子１４００Ｂは、別個に作動されることができる。いくつかの実施形態において、下部電極が、基板１４０２Ｂによって形成されてよい。他の実施形態において、下部電極（図示せず）が、基板１４０２Ｂと圧電体１４０４Ｂとの間に提供されてもよい。シード層、キャッピング層、不動態化層、または、その他の層を含むがこれらに限定されないその他の層（図示せず）が、圧電型冷却素子１４００Ｂに備えられてもよい。冷却素子１４００Ｂの厚さおよび幅は、本明細書で論じられている他の冷却素子について記載した範囲内にあってよい。

図１５は、冷却システムを動作させるための方法１５００の実施形態例を示すフローチャートである。方法１５００は、簡単のために図示されていない工程を備えてもよい。方法１５００は、圧電型冷却システム１００の文脈で説明されている。ただし、方法１５００は、本明細書に記載のシステムおよびセルを含むがそれらに限定されないその他の冷却システムで用いられてもよい。

冷却システム内の冷却素子の内の１または複数が、工程１５０２で振動するよう作動される。工程１５０２では、所望の周波数を有する電気信号が、冷却素子を駆動するために用いられる。いくつかの実施形態において、冷却素子は、工程１５０２で、構造共振周波数および／または音響共振周波数で、もしくは、それらに近い周波数で、駆動される。駆動周波数は、１５ｋＨｚ以上であってよい。複数の冷却素子が工程１５０２で駆動される場合、冷却素子は、異なる位相で駆動されてもよい。いくつかの実施形態において、冷却素子は、実質的に１８０度ずれた位相で駆動される。さらに、いくつかの実施形態において、個々の冷却素子が、異なる位相で駆動される。例えば、１つの冷却素子の異なる部分が、反対方向に振動するよう駆動されてもよい。

圧電型冷却素子からのフィードバックが、工程１５０４で、駆動電流を調整するために用いられる。いくつかの実施形態において、調整は、冷却素子および／または冷却システムの１または複数の音響共振周波数および／または構造共振周波数と同じまたは近い周波数に、周波数を維持するために用いられる。特定の冷却素子の共振周波数が、例えば、温度変化に起因して変動する場合がある。工程１５０４でなされる調整は、共振周波数の変動を考慮することを可能にする。

例えば、圧電型冷却素子１２０が、工程１５０２で、その１または複数の構造共振周波数で駆動されてよい。この共振周波数は、上部チャンバ１４０の音響共振周波数と同じまたは近くてもよい。工程１５０４で、フィードバックは、冷却素子１２０を、共振状態に維持するため、そして、複数の冷却素子が駆動されるいくつかの実施形態においては、１８０度ずれた位相に維持するために、用いられる。したがって、冷却システム１００を通して熱発生構造１０２へ流体流を駆動する冷却素子１２０の効率が維持されうる。いくつかの実施形態において、工程１５０４は、冷却素子１２０を流れる電流をサンプリングし、共振および低入力電力を維持するように電流を調整することを含む。

別の例において、圧電型冷却素子７２０および７７０が、工程１５０２で、それらの１または複数の構造共振周波数で駆動されてもよい。これらの構造共振周波数は、上部チャンバ７４０の音響共振周波数と同じまたは近くてもよい。複数の冷却素子７２０および７７０が駆動されるので、共振周波数ひいては駆動周波数に小さい差が存在しうる。したがって、冷却素子７２０および７７０は、若干異なる周波数で駆動されてよい。さらに、冷却素子７２０および７７０は、異なる位相で振動するように作動される（例えば、１８０度ずれた位相）。

工程１５０４で、フィードバックは、冷却素子７２０および７７０を、共振状態に維持するため、そして、いくつかの実施形態においては、１８０度ずれた位相に維持するために、用いられる。例えば、駆動電流がサンプリングされ、同じたわみ振幅または流量に対して電力入力を削減するように調整されてよい。電力の削減は、共振状態でなされる。フィードバックを用いて、冷却素子７２０および７７０は、共振状態またはそれに近い状態に維持されてよい。したがって、冷却システム７００を通して熱発生構造７０２へ流体流を駆動する冷却素子７２０および７７０の効率が維持されうる。

結果として、冷却素子（冷却素子１２０、７２０、および／または、７７０など）は、上述したように動作しうる。このように、方法１５００は、本明細書に記載の圧電型冷却システムの利用を提供する。したがって、圧電型冷却システムは、より低い電力で、より効率的かつ静かに、半導体デバイスを冷却しうる。

図１６は、冷却システムを動作させるための方法１６００の実施形態例を示すフローチャートである。方法１６００は、簡単のために図示されていない工程を備えてもよい。方法１６００は、圧電型冷却システム１００の文脈で説明されている。ただし、方法１６００は、本明細書に記載のシステムおよびセルを含むがそれらに限定されないその他の冷却システムで用いられてもよい。方法１６００は、１または複数の駆動電流が１または複数の冷却素子を作動させるために供給された後に始まる。したがって、所望の周波数を有する１または複数の電気信号が、１または複数の冷却素子を駆動するために用いられる。いくつかの実施形態において、冷却素子は、構造共振周波数および音響共振周波数で、もしくは、それらに近い周波数で、駆動される。

１または複数の冷却素子を駆動するために用いられている１または複数の測定電流が、工程１６０２で測定される。１または複数の電流に対する駆動周波数が、工程１６０４で調整される。例えば、駆動電流周波数は、工程１６０４で上げられてよい。さらに、電流は、周波数の変更後、同じ流量またはたわみ振幅を維持するように調整されてよい。１または複数の冷却素子を駆動するために用いられている新たな電流が、工程１６０６で測定される。

駆動電流が、駆動周波数の変更に応答して減少したか否かが、工程１６０８で判定される。減少していない場合、工程１６１０で、駆動電流の周波数は反対方向に調整される。駆動電流が減少した場合、工程１６１２で、電流は同じ方向に調整される。

工程１６０６、１６０８、１６１０および／または１６１２は、工程１６１４で、冷却素子の駆動周波数が構造共振周波数および／または音響共振周波数の許容範囲内にあることを、測定電流が示すまで、反復して繰り返される。したがって、それらの工程は、測定電流が最小駆動電流の許容範囲内になるまで、繰り返される。この電流は、工程１６１６で、１または複数の冷却素子を駆動する際に用いられる。

例えば、圧電型冷却素子１２０が、その構造共振周波数またはそれに近い周波数で駆動されてよい。時間と共に、冷却システム１００の構造共振周波数および／または音響共振周波数は、変動しうる。したがって、冷却素子１２０を駆動するために用いられている電流が、工程１６０２で測定される。駆動信号の周波数が、工程１６０４で調整されてよい。駆動信号で用いられる電流の大きさも、所望の流量および／または冷却素子たわみを提供するように調整される。所望の振幅で新たな周波数で冷却素子１２０を駆動するために用いられている電流が、工程１６０６で測定される。工程１６０８で、駆動電流が減少したか否かが判定される。新たな駆動周波数が、以前の駆動周波数よりも（変動した）構造共振周波数／音響共振周波数から遠い場合、駆動電流は増大する。新たな駆動周波数の方が、（変動した）構造共振周波数／音響共振周波数に近い場合、駆動電流は減少する。したがって、工程１６０６の判定に基づいて、駆動信号の周波数が、工程１６１２で同じ方向に、または、工程１６１０で反対方向に、調整される。測定（工程１６０６）、差の判定（工程１６０８）、および、調整（工程１６１０または１６１２）は、冷却素子１２０が、工程１６１４および１６１６で構造共振周波数および／または音響共振周波数の所望の許容範囲内で駆動されるまで、反復的に繰り返される。

結果として、冷却素子（冷却素子１２０など）は、上述したように動作しうる。このように、方法１６００は、本明細書に記載の圧電型冷却システムの利用を提供する。したがって、圧電型冷却システムは、より低い電力で、より効率的かつ静かに、半導体デバイスを冷却しうる。

様々な構成、方法、および、特徴が、本明細書に記載されている。構成、方法、および／または、特徴の一部または全部が、本明細書で明示的に記載されていない方法で組み合わせられてもよい。

上述の実施形態は、理解しやすいようにいくぶん詳しく説明されているが、本発明は、提供された詳細事項に限定されるものではない。本発明を実施する多くの代替方法が存在する。開示されている実施形態は、例示であり、限定を意図するものではない。

熱発生構造を冷却する方法について説明する。方法は、ある周波数の振動運動を引き起こすように冷却素子を駆動する工程を備える。冷却素子は、中央領域および外周を有する。冷却素子は、中央領域で支持構造によって支持されている。外周の少なくとも一部は、固定されていない。したがって、１つの冷却素子は、熱発生構造に向かって流体を駆動するために振動運動を引き起こすよう作動される。いくつかの実施形態において、冷却素子を駆動する工程は、振動運動のために或る周波数で冷却素子を駆動する工程を含む。周波数は、冷却素子の構造共振に対応する。さらに、冷却素子は、上部プレートと熱発生構造との間にある。上部プレートは、少なくとも１つのベントを有する。冷却素子および上部プレートは、冷却素子と上部プレートとの間に上部チャンバを形成する。上部チャンバは、或る長さを有する。振動運動の周波数は、その長さに４を乗じて奇数の整数で除した値に対応する波長を有する音響共振に対応する。

また、冷却システム１００が利用されることが望ましいデバイスは、冷却システムを配置する空間が限られている場合がある。例えば、冷却システム１００は、コンピュータデバイスで用いられてよい。かかるコンピュータデバイスは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、２ｉｎ１ラップトップ、携帯型ゲームシステム、デジタルカメラ、仮想現実ヘッドセット、拡張現実ヘッドセット、複合現実ヘッドセット、および、その他の薄いデバイス、を含みうるが、これらに限定されない。冷却システム１００は、モバイルコンピュータデバイスおよび／または少なくとも１つの寸法で空間が限られているその他のデバイスの中に設置可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）冷却システムであってよい。例えば、冷却システム１００の全体高さ（熱発生構造１０２の上部から上部プレート１１０の上部まで）は、２ミリメートル未満であってよい。いくつかの実施形態において、冷却システム１００の全体高さは、１．５ミリメートル以下であってもよい。いくつかの実施形態において、全体高さは、２５０マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、この全体高さは、１．１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、全体高さは、１ミリメートル以下である。同様に、オリフィスプレート１３０の底部と熱発生構造１０２の上部との間の距離ｙは、小さくてよい。いくつかの実施形態において、ｙは、２００マイクロメートル以上かつ１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、ｙは、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下である。したがって、冷却システム１００は、コンピュータデバイスおよび／または少なくとも１つの寸法で空間が限られているその他のデバイスにおいて利用可能である。ただし、空間の制限があまりないデバイスで、および／または、冷却以外の目的で、冷却システム１００を利用することを妨げるものではない。１つの冷却システム１００が図示されているが（例えば、１つの冷却セル）、複数の冷却システム１００が、熱発生構造１０２に関連して利用されてもよい。例えば、一次元アレイまたは二次元アレイの冷却セルが用いられてよい。

上部チャンバ１４０のサイズおよび構成は、セル（冷却システム１００）の寸法、冷却素子１２０の運動、および、動作周波数の関数であってよい。上部チャンバ１４０は、高さｈ１を有する。上部チャンバ１４０の高さは、所望の流量および／または速度で、オリフィス１３２を通して下部チャンバ１５０へ流体を駆動するのに十分な圧力を提供するよう選択されてよい。また、上部チャンバ１４０は、冷却素子１２０が作動時に上部プレート１１０に接触しない十分な高さを有する。いくつかの実施形態において、上部チャンバ１４０の高さは、５０マイクルメートル以上かつ５００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、上部チャンバ１４０は、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下の高さを有する。

下部チャンバ１５０は、高さｈ２を有する。いくつかの実施形態において、下部チャンバ１５０の高さは、冷却素子１２０の運動を許容するのに十分である。したがって、冷却素子１２０のどの部分も、通常動作中にオリフィスプレート１３０に接触しない。下部チャンバ１５０は、一般に、上部チャンバ１４０よりも小さく、オリフィス１３２への流体の逆流を低減するのに役立ちうる。いくつかの実施形態において、下部チャンバ１５０の高さは、（冷却素子１２０の最大たわみ）＋（５マイクロメートル以上かつ１０マイクロメートル以下）である。いくつかの実施形態において、冷却素子１２０のたわみ（例えば、チップ１２１のたわみ）ｚは、１０マイクロメートル以上かつ１００マイクロメートル以下の振幅を有する。いくつかのかかる実施形態において、冷却素子１２０のたわみの振幅は、１０マイクロメートル以上かつ６０マイクロメートル以下である。ただし、冷却素子１２０のたわみの振幅は、冷却システム１００を通した所望の流量および冷却システム１００の構成などの要素に依存する。したがって、下部チャンバ１５０の高さは、一般に、冷却システム１００を通した流量および冷却システム１００のその他の構成要素に依存する。

冷却素子１２０は、熱発生構造１０２の遠位にある第１側と、熱発生構造１０２の近位にある第２側と、を有する。図１Ａ～図１Ｃに示す実施形態において、冷却素子１２０の第１側は、（上部プレート１１０に近い）冷却素子１２０の上部であり、第２側は、（オリフィスプレート１３０に近い）冷却素子１２０の底部である。冷却素子１２０は、図１Ａ～図１Ｃに示すように、振動運動を行うよう作動される。冷却素子１２０の振動運動は、熱発生構造１０２の遠位の冷却素子１２０の第１側から（例えば、上部チャンバ１４０から）熱発生構造１０２の近位の冷却素子１２０の第２側へ（例えば、下部チャンバへ）流体を駆動する。また、冷却素子１２０の振動運動は、ベント１１２を通して上部チャンバ１４０へ流体を引き込み、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ流体を送り、下部チャンバ１５０からオリフィスプレート１３０のオリフィス１３２を通して流体を駆動する。

冷却素子１２０は、上部チャンバ１４０における流体の圧力波の音響共振の共振周波数および冷却素子１２０の構造共振の共振周波数の両方と同じまたは近い周波数で駆動されてよい。振動運動を行う冷却素子１２０の部分は、冷却素子１２０の共振（「構造共振」）でまたはその付近で駆動される。構造共振の振動の周波数は、構造共振周波数と呼ばれている。冷却素子１２０を駆動する際に構造共振周波数を利用することは、冷却システム１００の電力消費を削減する。また、冷却素子１２０および上部チャンバ１４０は、この構造共振周波数が、上部チャンバ１４０を通して駆動される流体中の圧力波における共振（上部チャンバ１４０の音響共振）に対応するように構成されていてよい。かかる圧力波の周波数は、音響共振周波数と呼ばれている。音響共振時に、圧力の節が、ベント１１２の近くで発生し、圧力の腹が、冷却システム１００の外周の近く（例えば、冷却素子１２０のチップ１２１の近く、かつ、上部チャンバ１４０と下部チャンバ１５０との間の接続の近く）で発生する。これらの２つの領域の間の距離は、Ｃ／２である。したがって、Ｃ／２＝ｎλ／４であり、ここで、λは、流体の音波長であり、ｎは、奇数（例えば、ｎ＝１、３、５、など）である。最低次モードに対しは、Ｃ＝λ／２である。チャンバ１４０の長さ（例えば、Ｃ）は、冷却素子１２０の長さに近いので、いくつかの実施形態において、Ｌ／２＝ｎλ／４もほぼ正しく、ここで、λは流体の音波長であり、ｎは奇数である。したがって、冷却素子１２０が駆動される周波数γは、冷却素子１２０の構造共振周波数と同じまたは近い周波数である。周波数γは、少なくとも上部チャンバ１４０の音響共振周波数と同じまたは近い周波数である。上部チャンバ１４０の音響共振周波数は、一般に、温度およびサイズなどのパラメータによる変化が、冷却素子１２０の構造共振周波数ほどは著しくない。したがって、いくつかの実施形態において、冷却素子１２０は、音響共振周波数よりも、構造共振周波数で（またはその近くの周波数で）駆動されてよい。

オリフィスプレート１３０は、オリフィス１３２を有する。特定の数および分布のオリフィス１３２が図示されているが、別の数および／または別の分布が用いられてもよい。単一のオリフィスプレート１３０が、単一の冷却システム１００のために用いられている。他の実施形態において、複数の冷却システム１００が、オリフィスプレートを共有してもよい。例えば、複数のセル１００が、所望の構成で一緒に提供されてよい。かかる実施形態において、セル１００は、同じサイズおよび構成であってもよいし、異なるサイズおよび／または構成であってもよい。オリフィス１３２は、熱発生構造１０２の表面と垂直に方向付けられた軸を有する様子が示されている。他の実施形態において、１または複数のオリフィス１３２の軸は、別の角度であってもよい。例えば、軸の角度は、略ゼロ度および非ゼロの鋭角から選択されてよい。また、オリフィス１３２は、オリフィスプレート１３０の表面の法線と実質的に平行である側壁を有する。いくつかの実施形態において、オリフィスは、オリフィスプレート１３０の表面の法線に対して非ゼロの角度の側壁を有してもよい。例えば、オリフィス１３２は、円錐形であってもよい。

オリフィス１３２のサイズ、分布、および、位置は、熱発生構造１０２の表面へ駆動される流体の流量を制御するように選択される。オリフィス１３２の位置および構成は、下部チャンバ１５０からオリフィス１３２を通ってジェットチャネル（オリフィスプレート１３０の底部と熱発生構造１０２の上部との間の領域）へ至る流体流を増大／最大化するよう構成されていてよい。また、オリフィス１３２の位置および構成は、ジェットチャネルからオリフィス１３２を通る吸引流（例えば、逆流）を低減／最小化するよう選択されてよい。例えば、オリフィスの位置は、オリフィス１３２を通して下部チャンバ１５０に流体を引き込む冷却素子１２０のアップストローク（チップ１２１がオリフィスプレート１３から離れるストローク）時の吸引が低減されるのに十分にチップ１２１から離れていることが望ましい。また、オリフィスの位置は、冷却素子１２０のアップストローク時の吸引により、上部チャンバ１４０からのより高い圧力が流体を上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ押すことが可能になるように十分にチップ１２１に近いことが望ましい。いくつかの実施形態において、アップストローク時に、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０への流量と、ジェットチャネルからオリフィス１３２を通る流量との比（「正味流量比」）は、２：１よりも大きい。いくつかの実施形態において、正味流量比は、少なくとも８５：１５である。いくつかの実施形態において、正味流量比は、少なくとも９０：１０である。所望の圧力、流量、吸引、および、正味流量比を提供するには、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から距離ｒ１以上、かつ、チップ１２１から距離ｒ２以下にあることが望ましい。いくつかの実施形態において、ｒ１は、１００マイクロメートル以上であり（例えば、ｒ１≧１００μｍ）、ｒ２は、１ミリメートル以下である（例えば、ｒ２≦１０００μｍ）。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から２００マイクロメートル以上の位置にある（例えば、ｒ１≧２００μｍ）。いくつかのかかる実施形態において、オリフィス１３２は、冷却素子１２０のチップ１２１から３００マイクロメートル以上の位置にある（例えば、ｒ１≧３００μｍ）。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、１００マイクロメートル以上かつ５００マイクロメートル以下の幅ｏを有する。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、２００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下の幅を有する。いくつかの実施形態において、オリフィスの間隔ｓは、１００マイクロメートル以上かつ１ミリメートル以下である。いくつかのかかる実施形態において、オリフィスの間隔は、４００マイクロメートル以上かつ６００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、また、オリフィスプレート１３０の面積の特定のわずかな部分を占めることが望ましい。例えば、オリフィス１３２は、オリフィス１３２を通る流体の所望の流量を達成するために、オリフィスプレート１３０のフットプリントの５パーセン以上かつ１５パーセント以下を占めてよい。いくつかの実施形態において、オリフィス１３２は、オリフィスプレート１３０のフットプリントの８パーセント以上かつ１２パーセント以下を占める。

また、冷却素子１２０は、チップ１２１が熱発生構造１０２から離れて上部プレート１１０に向かって動くように作動される。したがって、図１Ｃは、冷却素子１２０のアップストロークの終わりを図示していると考えることができる。冷却素子１２０の運動のために、ギャップ１４２は、サイズが減少しており、ギャップ１４２Ｃとして示されている。ギャップ１５２は、サイズが増大し、ギャップ１５２Ｃとして示されている。アップストローク中、冷却素子１２０が中立位置にある時の外周において、より高い（例えば、最大の）圧力が発生する。アップストロークが継続すると、図１Ｃに示すように、下部チャンバ１５０のサイズが増大し、上部チャンバ１４０のサイズが減少する。したがって、流体は、上部チャンバ１４０（例えば、チャンバ１４０／１５０の外周）から下部チャンバ１５０へ駆動される。このように、冷却素子１２０のチップ１２１が上方に動くと、上部チャンバ１４０は、入ってくる流体が速度を増して下部チャンバ１５０へ向かって駆動されるためのノズルとして機能する。下部チャンバ１５０への流体の動きが、図１Ｃに符号なしの矢印で示されている。冷却素子１２０およびオリフィス１３２の位置および構成は、吸引を低減し、ひいては、アップストローク中の（熱発生構造１０２とオリフィスプレート１３０との間の）ジェットチャネルからオリフィス１３２への流体の逆流を低減するように選択される。したがって、冷却システム１００は、ジェットチャネルから下部チャンバ１０に入る加熱流体の逆流を過度に引き起こすことなしに、上部チャンバ１４０から下部チャンバ１５０へ流体を駆動することができる。

熱発生構造１０２に向かって駆動された流体は、熱発生構造１０２の上面と実質的に垂直（鉛直）に移動しうる。いくつかの実施形態において、流体の動きは、熱発生構造１０２の上面の法線に対して非ゼロの鋭角を有してもよい。いずれの場合でも、流体は、熱発生構造１０２において薄くなり、および／または、流体の境界層に開口部を形成しうる。結果として、熱発生構造１０２からの熱の伝達が改善されうる。流体は、熱発生構造１０２で逸れて、熱発生構造１０２の表面に沿って移動する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造１０２の上面と実質的に平行な方向に移動する。したがって、熱発生構造１０２からの熱が、流体によって除去されうる。流体は、冷却システム１００の端部において、オリフィスプレート１３０と熱発生構造１０２との間の領域から出る。冷却システム１００の端部にある導管またはその他のダクト（図示せず）が、熱発生構造１０２から流体を運び去ることを可能にする。他の実施形態において、加熱された流体は、別の方法で熱発生構造１０２から遠くへ移動されてもよい。流体は、熱発生構造１０２から伝達された熱を別の構造または周囲環境へ交換しうる。したがって、上部プレート１１０遠位端側の流体は、比較的冷たいままでありうるため、さらなる熱除去を可能にする。いくつかの実施形態において、流体は循環されて、冷却後に上部プレート１１０の遠位側に戻る。他の実施形態において、加熱された流体は運び去られて、冷却素子１２０の遠位側で新たな流体に置き換えられる。結果として、熱発生構造１０２は、冷却されうる。

また、図２Ａ～図２Ｂには、圧電体２２３が点線で示されている。圧電体２２３は、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂを作動させるために用いられる。圧電体の文脈で記載されているが、冷却素子２２０Ａおよび２２０Ｂを作動させるための別のメカニズムが用いられてもよい。かかる別のメカニズムは、圧電体２２３の位置にあってもよいし、別の場所に配置されてもよい。冷却素子２２０Ａにおいて、圧電体２２３は、片持ち部分に固定されてもよいし、冷却素子２２０Ａに一体化されてもよい。さらに、圧電体２２３は、図２Ａおよび図２Ｂにおいて特定の形状およびサイズを有するものとして示されているが、その他の構成が用いられてもよい。

図２Ａに示す実施形態において、アンカ２６０Ａは、冷却素子２２０Ａの奥行き全体に伸びている。したがって、冷却素子２２０Ａの外周の一部が固定されている。冷却素子２２０Ａの外周の固定されていない部分は、振動運動を行う片持ち部分の一部である。他の実施形態において、アンカは、中心軸の長さ全体に伸びている必要はない。かかる実施形態では、冷却素子の外周全体が固定されていない。しかしながら、かかる冷却素子は、それでも、本明細書に記載の方法で振動するよう構成されている片持ち部分を有する。例えば、図２Ｂにおいて、アンカ２６０Ｂは、冷却素子２２０Ｂの外周まで伸びていない。したがって、冷却素子２２０Ｂの外周は、固定されていない。しかしながら、アンカ２６０Ｂは、冷却素子２２０Ｂの中心軸に沿って伸びている。この場合でも、冷却素子２２０Ｂは、片持ち部分が振動するように作動される（例えば、蝶の翅と類似している）。

また、オリフィスプレート４３０Ｃは、オリフィスプレート４３０Ｃがトレンチ４３４Ｃを備える点で、オリフィスプレート４３０Ａと類似している。図の実施形態において、オリフィス４３２Ｃは、オリフィス４３２Ｂと類似しており、したがって、断面が円筒形である。換言すると、オリフィス４３２Ｃの側壁は、オリフィスプレート４３０Ｃの表面と垂直である。ただし、その他の形状も可能である。

図４Ｅは、冷却システム４００Ｅのオリフィスプレート４３０Ｅを示す平面図である。冷却システム４００Ｅは、冷却システム１００と類似している。したがって、オリフィス４３２Ｅを備えているオリフィスプレート４３０Ｅは、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と類似している。冷却システム４００Ｅの残り部分は、冷却システム１００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、および／または、４００Ｄにおける対応する構造と類似している。例えば、図４Ｅには図示されていないが、オリフィスプレート４３０Ｅは、１または複数のトレンチ４３４Ａおよび／または４３４Ｂもしくはレッジ４３０Ｂと類似するトレンチまたはレッジを備えてよい。

オリフィスプレート４３０Ｅは、楕円形のフットプリントを有するオリフィス４３２Ｅを備える。例えば、オリフィス４３２Ｅの副軸（短軸）は、いくつかの実施形態において、１００マイクロメートル以上かつ３００マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態において、オリフィス４３２Ｅの主軸（長軸）は、２００マイクロメートル以上かつ４００マイクロメートル以下である。その他の長さも可能である。さらに、いくつかの実施形態では、すべてのオリフィス４３２Ｅが、同じ形状および／またはサイズを有するわけではない。図４Ｅには示されていないが、オリフィス４３２Ｅは、円錐形（例えば、オリフィス４３２Ａと類似する）であってよく、または、別の形状を有してもよい。オリフィス４３２Ｅは、円形ではないので、オリフィス４３２Ｅは、所与の領域に異なる方法で詰め込まれてよい。例えば、オリフィス４３２Ｅがｘ方向にオフセットされ、オリフィス４３２Ｅの楕円中の端部が重なる。したがって、オリフィス４３２Ｅが円形ではない場合、より高密度のオリフィス４３２Ｅがオリフィスプレート４３０Ａに備えられてよい。このように、オリフィスの形状、位置、および、分布を調整できる。

動作中、図６Ｂに示すように、冷却素子６１０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子６２０がダウンストロークを行う。したがって、冷却素子６２０は、冷却システム１００に関して論じたような高速で、オリフィス６３２から流体を駆動する。さらに、流体が、ベント６１２を通して上部チャンバ６４０へ引き込まれる。この流体の動きは、図６Ｂに符号なしの矢印で示されている。冷却素子６２０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子６２０がダウンストロークを行うと、流体は、上部チャンバ６４０から下部チャンバ６５０へ駆動される。この流体の動きは、図６Ｃに符号なしの矢印で示されている。また、オリフィスプレート６３０、オリフィス６３２、および／または、冷却素子６２０は、オリフィス６３２を通して下部チャンバ６５０へ戻る流体の逆流につながる吸引を低減または排除するよう構成されている。このように、冷却システム６００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、冷却システム６００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造６０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

動作中、図７Ｂに示すように、冷却素子７７０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子７２０がダウンストロークを行う。したがって、冷却素子７２０は、冷却システム１００に関して記載したような高速で、オリフィス７３２から流体を駆動する。また、冷却素子７７０のアップストローク時に、流体が、上側チャンバ７８０から上部チャンバ７４０へ駆動される。図の実施形態において、アンカ７７２および冷却素子７７０における開口部（図示せず）により、流体が上側チャンバ７８０からアンカ７７２を通してチャンバ７４０へ流れることが可能になっている。この流体の動きは、図７Ｂに符号なしの矢印で示されている。アンカ７７２および冷却素子７７０における開口部が存在しない他の実施形態では、流体は、冷却システム７００の外周で上側チャンバ７８０から上部チャンバ７４０へ流れる。冷却素子７２０がアップストロークを行うと同時に、冷却素子７７０がダウンストロークを行うと、流体は、上部チャンバ７４０から下部チャンバ７５０へ駆動される。また、ベント７１２を通して上側チャンバ７８０へ流体が引き込まれる。この流体の動きは、図７Ｃに符号なしの矢印で示されている。また、オリフィスプレート７３０、オリフィス７３２、および／または、冷却素子７２０は、オリフィス７３２を通して下部チャンバ７５０へ戻る流体の逆流につながる吸引を低減または排除するよう構成されている。

このように、冷却システム７００は、冷却システム１００と同様の方法で動作する。結果的に、冷却システム１００の利点が達成されうる。さらに、複数の冷却素子７２０および７７０の利用は、ジェットチャネル（熱発生構造７０２とオリフィスプレート７３０との間の領域）における背圧がより高くても、冷却システム７００を動作させることを可能にする。したがって、冷却システム７００が利用されうる応用例の範囲が広がりうる。さらに、冷却システム７００は、高い流量および／または流速が望ましいその他の応用例（例えば、熱発生構造７０２が存在する、または、存在しない）で利用可能でありうる。

図８Ｂは、冷却素子８２０Ｂおよび弾性構造８９０Ｂを利用する冷却システム８００Ｂの一部を示す平面図である。冷却システム８００Ｂは、冷却システム１００および冷却システム８００Ａと類似している。簡単のために、冷却素子８２０Ｂ、弾性構造８９０Ｂ、および、アンカ８６０のみが図示されている。弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂの両側にある。弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂの両側部分の振動運動を結合するために用いられる。例えば、同じ位相で振動する（両方の部分がアップストロークを行い、または、両方の部分がダウンストロークを行う）場合に、弾性構造８９０Ｂは、冷却素子８２０Ｂのこれらの部分の振動を同じ位相に維持するのに役立つ。アンカ８６０が（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂと類似して）冷却素子８２０Ｂの中央部分の近くのみに存在する実施形態については、弾性構造８９０Ｂが、異なって構成されてよい。

図１０Ｂは、各セル１００１Ｂが冷却システム１００および９００と類似している冷却システム１０００Ｂを示す。冷却システム１０００Ｂは、ベント１０１２を有する上部プレート１０１０と、冷却素子１０２０Ｂと、オリフィス１０３２を備えているオリフィスプレート１０３０と、上部チャンバ１０４０と、下部チャンバ１０５０と、アンカ（すなわち支持構造）１０６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子１０２０Ｂは、冷却素子１０２０Ｂの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１０６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１０６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１０２０Ｂの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１０６０は、冷却素子１０２０Ｂの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１０３０、オリフィス１０３２、および／または、冷却素子１０２０Ｂは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

図１０Ｃを参照すると、各セル１００１Ｃが冷却システム１００と類似している冷却システム１０００Ｃが示されている。冷却システム１０００Ｃは、ベント１０１２を有する上部プレート１０１０と、冷却素子１０２０Ｃと、オリフィス１０３２を備えているオリフィスプレート１０３０と、上部チャンバ１０４０と、下部チャンバ１０５０と、アンカ（すなわち支持構造）１０６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、ベント１１２を有する上部プレート１１０と、冷却素子１２０と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。したがって、冷却素子１０２０Ｃは、冷却素子１０２０Ｃの外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１０６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１０６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１０２０Ｃの軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１０６０は、冷却素子１０２０Ｃの中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１０３０、オリフィス１０３２、および／または、冷却素子１０２０Ｃは、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

図１１Ａ～図１１Ｄは、複数の冷却素子１１１０および１１２０を備えているアクティブ冷却システム１１００および１１００Ｄの実施形態を示す。図１１Ａ～図１１Ｄは、正確な縮尺ではない。図１１Ａ～図１１Ｄは、同じ幾何学的形状を示しているが、冷却素子は、異なる方法で駆動されている。

図１１Ａは、中央を固定されている複数の冷却素子１１１０および１１２０を有する冷却システム１１００の中立状態を示す。冷却システム１１００は、冷却システム７００と類似しているが、冷却素子１１１０および１１２０は互い違いに配置されている。冷却システム１１００は、冷却素子１１２０および１１１０と、オリフィス１１３２を備えているオリフィスプレート１１３０と、上部チャンバ１１４０と、下部チャンバ１１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１１６０と、を備えており、これらの構成要素は、それぞれ、冷却素子１２０（ならびに冷却素子７２０および７７０）と、オリフィス１３２を備えているオリフィスプレート１３０と、上部チャンバ１４０と、下部チャンバ１５０と、アンカ（すなわち支持構造）１６０と、に類似している。上部レッジ４２２Ｅおよび４２２Ｄに類似する上部レッジ１１１４も示されている。いくつかの実施形態において、上部レッジ１１１４は、省略されてもよい。したがって、各冷却素子１１２０および１１１０は、冷却素子１１２０および１１１０の外周の少なくとも一部が自由に振動するように、アンカ１１６０によって中央を支持されている。いくつかの実施形態において、アンカ１１６０は、（例えば、アンカ２６０Ａおよび／または２６０Ｂに類似した方法で）冷却素子１１１０および／または１１２０の軸に沿って伸びている。他の実施形態において、アンカ１１６０は、冷却素子１１１０および／または１１２０の中央部分の近くのみに存在する（例えば、アンカ３６０Ａおよび／または３６０Ｂに類似している）。さらに、オリフィスプレート１１３０、オリフィス１１３２、ならびに／もしくは、冷却素子１１１０および１１２０は、本明細書に記載されている他のオリフィスプレートおよび／または冷却素子の１または複数に類似した方法で構成されてよい。

図１１Ｂ～図１１Ｃは、各冷却素子１１１０および１１２０が同じ位相で振動するように駆動されている時の冷却システム１１００を示す。したがって、アンカ１１６０によって支持されていない各冷却素子１１２０の部分は、一緒にオリフィスプレート１１３０から離れるように、または、一緒にオリフィスプレート１１３０に向かって、振動する。同様に、アンカ１１６０によって支持されていない冷却素子１１１０の部分は、一緒にオリフィスプレート１１３０から離れるように、または、一緒にオリフィスプレート１１３０に向かって、振動する。ただし、隣接する冷却素子１１１０および１１２０は、異なる位相で振動している。したがって、或る冷却素子１１２０がダウンストロークを行っている時に、隣接する冷却素子１１１０がアップストロークを行っており、その逆も同様である。あるいは、冷却システム１１００Ｄは、各冷却素子１１１０および１１２０が異なる位相で駆動されている場合を示している。したがって、アンカ１０６０によって支持されていない冷却素子１１１０および冷却素子１１２０のいくつかの部分が、一緒にオリフィスプレート１１３０から離れるように振動し、それと同時に、それぞれ冷却素子１１１０および１１２０の他の部分が、オリフィスプレート１１３０に向かって振動する。このように、冷却素子１１１０および１１２０が作動される方法に応じて、同相振動または異相振動が用いられてよい。

図１４Ａ～図１４Ｂは、それぞれ、冷却素子１４００Ａおよび１４００Ｂの実施形態を示す。図１４Ａおよび図１４Ｂは、正確な縮尺ではない。冷却素子１４００Ａおよび１４００Ｂは、本明細書に記載の冷却素子として用いられまたはそこに含まれてよい圧電型冷却素子である。図１４Ａを参照すると、冷却素子１４００Ａは、基板１４０２上に圧電体層１４０４を備える。いくつかの実施形態において、基板１４０２は、ステンレス鋼、Ｎｉ、および／または、ハステロイを含む。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、複数のサブ層を含む。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、蒸着技術を用いて基板１４０２上に加工される。いくつかの実施形態において、圧電体層１４０４は、基板１４０２に固定されているバルク層を含み、または、かかるバルク層である。圧電型冷却素子１４００Ａは、さらに、上部電極１４０６を備える。いくつかの実施形態において、下部電極が、ステンレス鋼基板１４０２によって形成されてよい。他の実施形態において、下部電極（図示せず）が、基板１４０２と圧電体層１４０４との間に提供されてもよい。シード層、キャッピング層、不動態化層、または、その他の層を含むがこれらに限定されないその他の層（図示せず）が、圧電型冷却素子１４００に備えられてもよい。冷却素子１４００Ａの厚さおよび幅は、本明細書で論じられている他の冷却素子について記載した範囲内にあってよい。

図１４Ｂは、冷却素子１４００Ａに類似した圧電型冷却素子１４００Ｂを示す。圧電型冷却素子１４００Ｂは、基板１４０２Ｂ上に圧電体層１４０４Ｂを備える。いくつかの実施形態において、基板１４０２Ｂは、ステンレス鋼、Ｎｉ、および／または、ハステロイを含む。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、複数のサブ層を含む。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、蒸着技術を用いて基板１４０２Ｂ上に加工される。いくつかの実施形態において、各圧電体層１４０４Ｂは、基板１４０２Ｂに固定されているバルク層を含み、または、かかるバルク層である。圧電型冷却素子１４００Ｂは、さらに、各圧電体層１４０４Ｂのための上部電極１４０６Ｂを備える。したがって、圧電型冷却素子１４００Ｂは、別個に作動されることができる。いくつかの実施形態において、下部電極が、基板１４０２Ｂによって形成されてよい。他の実施形態において、下部電極（図示せず）が、基板１４０２Ｂと圧電体層１４０４Ｂとの間に提供されてもよい。シード層、キャッピング層、不動態化層、または、その他の層を含むがこれらに限定されないその他の層（図示せず）が、圧電型冷却素子１４００Ｂに備えられてもよい。冷却素子１４００Ｂの厚さおよび幅は、本明細書で論じられている他の冷却素子について記載した範囲内にあってよい。

１または複数の冷却素子を駆動するために用いられている１または複数の電流が、工程１６０２で測定される。１または複数の電流に対する駆動周波数が、工程１６０４で調整される。例えば、駆動電流周波数は、工程１６０４で上げられてよい。さらに、電流は、周波数の変更後、同じ流量またはたわみ振幅を維持するように調整されてよい。１または複数の冷却素子を駆動するために用いられている新たな電流が、工程１６０６で測定される。

Claims (20)

1. 冷却システムであって、
   支持構造と、
   中央領域および外周を有する冷却素子とを備え、前記冷却素子は前記中央領域で前記支持構造によって支持され、前記外周の少なくとも一部は固定されておらず、前記冷却素子は、流体を熱発生構造に向かって駆動するために、作動された時に振動運動を行うよう構成されている、
   冷却システム。
2. 請求項１に記載の冷却システムであって、前記冷却素子は、前記熱発生構造の近位にある第１側および前記熱発生構造の遠位にある第２側を有し、前記振動運動は、前記冷却素子の前記第２側から前記第１側へ前記流体を駆動する、冷却システム。
3. 請求項１に記載の冷却システムであって、さらに、
   少なくとも１つのベントを有する上部プレートを備え、
   前記冷却素子は、前記上部プレートと前記熱発生構造との間にあり、前記冷却素子と前記上部プレートとの間に上部チャンバを形成する、冷却システム。
4. 請求項３に記載の冷却システムであって、前記上部チャンバは、奇数の整数に波長を乗じて４で除した値に対応する長さを有し、前記波長は、前記振動運動の周波数に対する音波長であり、前記振動運動の周波数は、前記冷却素子の構造共振と、前記波長を有する前記上部チャンバの音響共振とに対応する、冷却システム。
5. 請求項４に記載の冷却システムであって、前記上部チャンバは、折り返し上部チャンバである、冷却システム。
6. 請求項１に記載の冷却システムであって、さらに、
   少なくとも１つのオリフィスを有するオリフィスプレートを備え、
   前記オリフィスプレートは、前記冷却素子と前記熱発生構造との間に配置され、前記冷却素子は、前記少なくとも１つのオリフィスを通して前記流体を駆動するように作動される、冷却システム。
7. 請求項６に記載の冷却システムであって、前記少なくとも１つのオリフィスは、前記外周から１００マイクロメートル以上かつ前記外周から１ミリメートル以下の位置に配置されている、冷却システム。
8. 請求項６に記載の冷却システムであって、前記オリフィスプレートは、レッジおよび少なくとも１つのトレンチの内の少なくとも一方を備え、前記少なくとも１つのトレンチは、前記少なくとも１つのオリフィスを備え、前記レッジは、前記少なくとも１つのオリフィスよりも前記冷却素子の前記外周に近い、冷却システム。
9. 請求項１に記載の冷却システムであって、前記振動運動は、異相振動運動である、冷却システム。
10. 請求項９に記載の冷却システムであって、前記中央領域の第１側にある前記冷却素子の第１部分および前記中央領域の第２側にある前記冷却素子の第２部分が振動し、前記第２側は前記第１側の反対側にあり、前記冷却素子の前記第１部分および前記第２部分は異相振動運動を行う、冷却システム。
11. 請求項１に記載の冷却システムであって、さらに、
    前記冷却素子に結合されている弾性構造を備える、冷却システム。
12. 請求項１に記載の冷却システムであって、さらに、
    追加の冷却素子を備え、
    前記冷却素子は、前記追加の冷却素子と前記熱発生構造との間にある、冷却システム。
13. 請求項１に記載の冷却システムであって、前記冷却素子は、１０ミリメートルを超えない長さを有する圧電型冷却素子であり、前記振動運動は、少なくとも３０メートル／秒の速度で前記熱発生構造に向かって前記流体を駆動する、冷却システム。
14. 冷却システムであって、
    複数の冷却セルと、前記複数の冷却セルの各々は、支持構造と、中央領域および外周を有する冷却素子とを備え、前記冷却素子は、前記中央領域で前記支持構造によって支持され、前記外周の少なくとも一部が固定されておらず、前記冷却素子は、流体を熱発生構造に向かって駆動するために、作動された時に振動運動を行うよう構成されており、
    複数のオリフィスを有するオリフィスプレートと、を備え、前記複数のオリフィスの一部は、前記複数の冷却セルの各々に対応し、前記オリフィスプレートは、前記冷却素子と前記熱発生構造との間に配置されている、冷却システム。
15. 請求項１４に記載の冷却システムであって、さらに、
    前記複数の冷却セルの各々に対して少なくとも１つのベントを有する上部プレートを備え、
    前記冷却素子は、前記上部プレートと前記熱発生構造との間にあり、前記複数の冷却セルの各々に対して前記冷却素子と前記上部プレートとの間に上部チャンバを形成し、前記上部チャンバは、奇数の整数に波長を乗じて４で除した値に対応する音響共振を提供するよう構成されている長さを有し、前記波長は、前記振動運動の周波数に対する音波長であり、前記振動運動の前記周波数は、前記冷却素子の構造共振にある、冷却システム。
16. 請求項１５に記載の冷却システムであって、前記複数のオリフィスの前記一部は、前記複数の冷却セルの各々において、前記冷却素子の前記外周から１００マイクロメートル以上かつ前記冷却素子の前記外周から１ミリメートル以下の位置に配置されている、冷却システム。
17. 請求項１４に記載の冷却システムであって、前記振動運動は、前記複数の冷却セルの内の隣接する冷却セルについては異相振動運動である、冷却システム。
18. 請求項１７に記載の冷却システムであって、前記中央領域の第１側にある前記冷却素子の第１部分および前記中央領域の第２側にある前記冷却素子の第２部分が振動し、前記第２側は前記第１側の反対側にあり、前記冷却素子の前記第１部分および前記第２部分は異相振動運動を行う、冷却システム。
19. 熱発生構造を冷却する方法であって、
    ある周波数の振動運動を引き起こすように冷却素子を駆動することを備え、
    前記冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記冷却素子は、前記中央領域で前記支持構造によって支持され、前記外周の少なくとも一部が固定されておらず、前記冷却素子は、流体を熱発生構造に向かって駆動するために、作動された時に振動運動を行うよう構成されている、方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、前記駆動することは、さらに、
    前記振動運動のための前記周波数で前記冷却素子を駆動することを備え、
    前記周波数は、前記冷却素子の構造共振に対応し、前記冷却素子は、上部プレートと前記熱発生構造との間にあり、前記上部プレートは、少なくとも１つのベントを有し、前記冷却素子および前記上部プレートは、前記冷却素子と前記上部プレートとの間に上部チャンバを形成し、前記上部チャンバは、構成されている長さを有し、前記周波数は、さらに、前記長さに４を乗じて奇数の整数で除した値に対応する波長を有する音響共振に対応する、方法。

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