JP5594062B2 - 熱アクチュエータ、シャッター機構、及びこれを用いた冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、熱アクチュエータ、シャッター機構、及びこれを用いた冷却システムに関する。

熱や温度による現象の変化を利用した素子の総称であるサーモエレメントのひとつに、熱アクチュエータがある。熱アクチュエータは、温度変化を変位や力に変換して駆動力を発生する。熱アクチュエータの例として、温度変化に応じたワックス（樹脂）の溶融・固化に伴う体積変化を利用したワックスサーモエレメントが知られている。

図１（Ａ）は、感温体としてワックスを用いたサーモエレメント１００の概略構成図である。サーモエレメント１００は、感温部１０１に内蔵されたワックス１０２が感知する絶対温度に応じて、変位あるいは力を発生する。ワックス１０２が溶融すると、体積が膨張してピストン１０３を左向きの矢印の方向に変位させる。温度の低下によりワックスが冷えて固まると、バネ１０４の力でピストン１０３は元の位置、すなわち右向きの矢印の方向に復帰する。このようなサーモエレメントは、車のラジエータに流れる冷媒の流量を温度に応じて調整する弁制御や、シャワーから流れる温水の温度調節などに用いられている。その特徴は、温度感知とそれによる変位あるいは力への変換を、外部の動力なしにひとつの部品で構成できることにある。

膨張体としてのワックスの熱伝導を向上させるために、ワックスに金属粉、金属箔などの金属小片と、ワックスの融点以上の融点を有する低融点合金とを融解混合して応答性を高める提案もなされている（たとえば、特許文献１参照）。

感温素子として、ワックス以外に、たとえば温度に応じてばね定数が変化する形状記憶合金ばねを用いる方法も知られている（たとえば、特許文献２参照）。図１（Ｂ）は、形状記憶合金ばね（感温コイルばね）５４を用いたサーモエレメント１１０の構成例を示す概略図である。この構成において、感温コイルばね５４は、温水の温度調節に用いられている。湯入口２０から導入される湯と、水入口２２から導入される水とが混ざり合う混合室３６内の温度が高くなると、感温コイルばね５４が図の左方向に延びて、湯側圧力室２８と水側圧力室３０とを隔てるピストン２６を水側圧力室３０側に変位させようとする。ピストン２６の感温コイルばね５４と反対の側に、温度に依存しないバイアスばね５６が設けられている。バイアスばね５６の端部は、ねじ６０で固定されたばね受け５８に連結されており、ピストン２６は、バイアスばね５６の付勢力と感温コイルばね５４の付勢力とが釣り合う位置に位置決めされる。

国際公開ＷＯ２００８-０３５３９３号公報 特開平６−１５９５３３号公報

図１の構成では、いずれも感温部１０１や感温コイルばね５４が検知する絶対温度に応じた動作が行なわれる。しかし、絶対温度ではなく、２つの温度の温度差に応じた変位あるいは力を生じさせたい場合がある。たとえば、空冷により内部発熱を冷却する場合、内部温度と空冷に用いる外部の空気温度の差に応じて冷却流体の流量を調整したい場合などである。このような場合、冷却システム内部の温度と外部の空気温度とをそれぞれ別のセンサで測定し、その温度差に比例してモータなどを駆動し、風量調整弁を変位させることが考えられる。あるいは、測定した温度差に応じた熱を発生させる機構を用意し、この熱によって図１（Ａ）のようなサーモエレメント１００を駆動させることが考えられる。しかし、そのような構成を実現するには、２つの温度センサと、温度差に応じた信号を出力する装置、及びモータ又はサーモエレメントが部品として必須となり、システムが複雑になる。さらに、サーモエレメント以外の部品については、それらを駆動するための電力の供給が別途必要である。

そこで、図２に示すように、従来のサーモエレメント１００Ａと１００Ｂを対向させ、間に変位板２０１を挿入することで、感温部１０１Ａと感温部１０１Ｂの温度差に応じた変位を得ることが考えられる。しかし、この場合、たとえば感温部１０１Ａを変位の生じない温度に保ったまま感温部１０１Ｂの温度を高くして、ピストン１０３Ｂを左の方向へ変位させようとしても、ワックス１０２の弾性は固体であっても液体であっても著しく小さいので、感温部１０１Ａ内のワックス１０２に体積変化がない以上、ピストン１０３Ｂに変位はほとんど生じない。そのため、実際には温度差に応じた変位を得ることができない。

そこで、本発明は、センサで温度差を測定してフィードバックをかけるなどの複雑な機構なしに、相対的な温度差に応じた変位を得ることのできる熱アクチュエータの構成と、シャッター機構、及びこれを用いた冷却システムを提供することを課題とする。

第１の側面として、熱アクチュエータは、
可動部材と、
前記可動部材の両側に対称配置される第１及び第２のサーモエレメントであって、第１の感温部(11-1)と前記第１の感温部で検知される温度を変位量に変換する第１の変換部材とを有する第１のサーモエレメント、及び第２の感温部と前記第２の感温部で検知される温度を変位量に変換する第２の変換部材とを有する第２のサーモエレメントと、
前記可動部材を前記第１の変換部材に接続する第１の弾性部材と、
前記可動部材を前記第２の変換部材に接続する第２の弾性部材と、
を有する。

第２の側面として、上述した熱アクチュエータを用いたシャッター機構を提供する。シャッター機構は、
上述の熱アクチュエータと、
前記熱アクチュエータの前記可動部材に接続されるシャッターと、
を備え、前記シャッターは、前記熱アクチュエータの前記可動部材の変位に応じて開閉する。

第３の側面として、上述した熱アクチュエータを用いた冷却システムを提供する。レ客システムは、
上述した熱アクチュエータと、
前記熱アクチュエータの前記可動部材に接続され、前記可動部材の動きに応じて開閉するシャッターと、
前記可動部の変位又は前記シャッターの開閉に応じて動作する冷却ファンと、
を含み、前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントのいずれか一方は発熱体に接して配置される。

センサで温度差を測定してフィードバックをかけるなどの複雑な機構を用いずに、サーモエレメントの組み合わせ程度の部品数で、相対的な温度差に応じた変位を得ることができる。また、部品の駆動のための外部からの電力供給が不要となる。

従来のサーモエレメントと適用例を説明するための図である。 本発明に至る過程で考えられる構成を示す図である。 一実施形態による熱アクチュエータの基本構成を示す図である。 サーモエレメントの動作説明図である。 実施形態の熱アクチュエータにおける温度差と変位量との関係を説明するための図である。 実施形態の熱アクチュエータをシャッター機構及び冷却システムに適用した例を示す概略平面図である。 図６の冷却システムのＡ−Ａ断面図である。 図６の冷却システムのＣ−Ｃ断面図である。

以下、図面を参照して本発明の最適な実施形態について説明する。図３は、実施形態の熱アクチュエータ１の構成例を示す図である。熱アクチュエータ１は、可動板２１と、この可動板２１の両側に対称配置された第１のサーモエレメント１０−１、及び第２のサーモエレメント１０−２を含む。第１のサーモエレメント１０−１と第２のサーモエレメント１０−２は、可動板２１を中心として、直線上に鏡映対称で配置されている。熱アクチュエータ１は、可動板２１を鏡映軸として第１及び第２のサーモエレメント１０−１、１０−２の配置が左右対称であるだけではなく、その構造や特性も対称性を有する。

可動部材２１は、一方の面で第１の復帰バネ１５−１により第１のサーモアクチュエータ１０−１に接続され、他方の面で第２の復帰バネ１５−２により第２のサーモアクチュエータ１０−２に接続されている。第１の復帰バネ１５−１と第２の復帰バネ１５−２の特性は同じである。可動部材２１は、第１の復帰バネ１５−１の端部と、第２の復帰バネ１５−２の端部にのみ結合されており、第１及び第２の復帰バネ１５−１、１５−２の伸縮方向と平行な方向に変位可能である。

第１のサーモエレメント１０−１は、第１の感温部１１−１を有する。第１の感温部１１−１は、熱により体積変化する物質を含む。この例では、第１の感温部１１−１は、内部に熱膨張性ワックス１２を充填した感温室として構成されている。第１のサーモエレメント１０−１のケーシング１４−１は、少なくとも感温部１１−１に対応する部分が、熱伝導率の良好な金属で形成されている。感温部１１−１は感温対象物（不図示）あるいは感温環境に配置される。感温対象物あるいは感温環境の温度上昇に応じて、感温部１１−１内のワックス１２の体積は膨張する。

第１のサーモエレメント１０−１のケーシング１４−１内に、ワックス１２と接続する第１のピストン１３−１が挿入されている。第１のピストン１３−１は、ワックス１２の体積膨張に応じてケーシング１４−１内で平行移動し、ワックス１２が感知した温度変化を変位量に変換する変換部材である。第１のピストン１３−１のワックス１２側と反対側の端部に、第１の復帰バネ１５−１が接続されている。この構成により、感温部１１−１においてワックス１２に伝わる熱あるいは温度が高くなると、ワックス１２の体積が膨張して、ピストン１３−１が図の右側、すなわち第２のサーモエレメント１０−２側へ押し出される。ピストン１３−１の動きは、第１の復帰バネ１５−１を介して可動板２１に伝えられる。

第２のサーモエレメント１０−２は、可動板２１を中心として、第１のサーモエレメント１０−１と対称配置され、その構成と特性は第１のサーモエレメント１０−１と同様である。すなわち、第２のサーモエレメント１０−２は、第２の感温部１１−２と、第２の感温部１１−２が感知する温度変化をサーモエレメントの軸方向の変位に変換する第２のピストン１３−２を有する。第２の感温部１１−２には、熱膨張性ワックス１２が充填されている。第２のサーモエレメント１０−２においても、感温部１１−２が感知する温度の変化に応じて、ワックス１２の体積が膨張又は収縮し、その変化はピストン１３−２と復帰バネ１５−２を介して可動板２１に伝えられる。

可動板２１は、第１のピストン１３−１の変位による復帰ばね１５−１の付勢力と、第２のピストン１３−２の変位による復帰ばね１５−２の付勢力とが釣り合う位置に移動する。したがって、熱アクチュエータ１において、第１の感温部１１−１によって感知される温度と、第２の感温部１１−２によって感知される温度との相対的な温度差に応じて、可動板２１を変位させることができる。

仮に、第１のサーモエレメント１０−１が温度変化の大きな環境にあり、第２のサーモエレメントが温度変化のほとんどない環境にあるとすると、第１の感温部１１−１内のワックス１２が体積膨張して、第１のピストン１３−１を図面の右方向に押圧する。このとき、第２の感温部１１−２内ではワックス１２の体積変化はほとんど起こらない。本願発明に至る過程で考案される図２の構成を採用した場合、ワックス１２自体の弾性が小さいことから、第２の感温部１１−２内に体積変化がない場合に、可動板２１を移動させるのは困難である。これに対し、図３の構成を採用したことにより、第２のピストン１３−２がほとんど動かない場合であっても、復帰ばね１５−１、１５−２が同じばね定数で伸縮することにより、第１の感温部１１−１で感知された温度変化に応じて可動板２１を変位させることが可能になる。

図４は、図３の熱アクチュエータ１の動作を説明するための図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第１の感温部１１−１で感知する温度と、第２の感温部１１−２で感知する温度が等しい場合は、たとえその温度が変っても、可動板２１の位置は変化しない。熱アクチュエータ１は、相対的な温度差に応じて変位又は駆動力を生じるものだからである。

具体的には、図４（Ａ）のように、第１の感温部１１−１で感知する温度Ｔ_1Aと、第２の感温部１１−２で感知する温度Ｔ_2Aが等しいとき（Ｔ_1A＝Ｔ_2A）は、用いられるワックスの特性が同じであるため、第１の感温部１１−１内の体積と第２の感温部１１−２内の体積は等しくなる。したがって、可動板２１に印加される力が釣り合い、可動板２１は等温位置にある。

次に、図４（Ｂ）のように、周囲の温度がＴ_Bに上昇した場合でも（Ｔ_B＞Ｔ_Aと）、第１の感温部１１−１で感知する温度Ｔ_1Bと第２の感温部１１−２で感知する温度Ｔ_2Bとが同じである限り、両方向から可動板２１に印加される力は釣り合っている。温度上昇によりワックスの体積が膨張したことで、第１のピストン１３−１は図面の右方向に移動し、第２のピストン１３−２は左方向に移動する。第１の復帰ばね１５−１と第２の復帰ばね１５−２は同じばね定数を有し、同じ押圧力を受けて同じだけ収縮する。したがって、可動板２１の位置に変化はない。

次に、図４（Ｃ）のように、第１の感温部１１−１と第１の感温部１１−２が感知する温度が異なるとき、たとえば、第１の感温部１１−１が感知する温度がＴ_1Cとあり、第２の感温部１１−２が感知する温度がそれよりも高い温度Ｔ_2Cである場合（Ｔ_1C＜Ｔ_2C）、第２の感温部１１−１内の体積膨張により、ピストン１３−２は図の左方向へ移動する。他方、第１の感温部１１−１内の体積は、第２の感温部１１−２内の体積よりも小さく、ピストン１３−１の動きも小さい。可動板２１は、双方のピストン１３−１、１３−２の動きに応じて、２つの復帰ばね１５−１、１５−２の付勢力の釣り合う位置へと移動する。このときの可動板２１の変位量は、２つの感温部１１−１、１１−２が感知する温度の相対的な温度差に比例する。

等温度位置を原点とし、第１の感温部１１−１及び第１の復帰バネ１５−１と、第２の感温部１１−２及び第２の復帰バネ１５−２が同じ熱・機械特性を有する場合、復帰バネ１５−１、１５−２の変位量、すなわち可動板２１の変位量は、感温部１１−２側のピストン１３−３単独の変位量の１／２となる。

図５は、熱アクチュエータ１における感温部の温度差（℃）と可動板Ｄ変位量（ｍｍ）との関係を示すグラフである。測定に用いた熱アクチュエータ１の具体的な仕様は以下のとおりである。
・対向するケーシング１４−１、１４−２間の距離Ａ：１０ｍｍ
・第１及び第２の復帰バネのばね定数Ｂ１、Ｂ２（Ｂ１＝Ｂ２）：０．７kgf/mm
・感温部１１−１、１１−２の外側ケース素材Ｅ：銅製
・感温部１１−１、１１−２の直径Φ：１２ｍｍ
・感温部１１−１、１１−２の長さＦ：１０ｍｍ
・感温部内の熱膨張性材料Ｃ１、Ｃ２（Ｃ１＝Ｃ２）：飽和炭化水素からなる石油天然系ワックス（パラフィンワックスを含む）
・可動板Ｄ：アルミニウム製、厚さ２ｍｍ、直径２０ｍｍ

上述した構成の熱アクチュエータ１では、感温部１１−１と１１−２の温度差が約１８℃までは、温度差と変位量はほぼリニアな関係になる。感温部１１−１、１１−２の寸法や用いる熱膨張性部材Ｃ１、Ｃ２の材料、バネ定数Ｂ１、Ｂ２を調整することによって、温度差が３０℃以上にまで変位量を正比例させることができる。たとえば、ワックスに金属粉などの金属小片と、ワックスの融点以上の融点を有する低融点合金とを融解混合して熱応答性を良くすることができる。

図５の仕様による熱アクチュエータ１では、０ｍｍ〜４ｍｍの範囲で、温度に対してほぼ比例動作をするので、この範囲での変位を必要とする機構、たとえばシャッター機構に適用することができる。

図６は、実施形態の熱アクチュエータ１をシャッター機構３０と、これを用いた冷却システム７０に適用した例を示す。図６は冷却システム７０を上から見たときの平面配置を示す図であり、図７は図６のＡ−Ａ断面図、図８は図６のＣ−Ｃ断面図である。

冷却システム７０は、サーバラック６０に収められた複数のサーバトレイ６１（図７参照）を、共通の冷却ファン７２によって空冷するシステムである。図７の例では、水平に配置したサーバトレイ６１が、高さ方向に複数段積み重ねられており、これらのサーバトレイ６１を共通の冷却ファン７２で発生させた風によって空冷している。各サーバトレイ６１には、半導体チップ５０（図８参照）やメモリ４５などが配置された基板４１が収容されている。半導体チップ５０は、その動作時に大量の熱を発生する発熱体である。そのため、各半導体チップ５０上にヒートシンク又は放熱フィン４２が配置されている。

熱アクチュエータ１は、第１の感温部１１−１と第２の感温部１１−２のいずれか一方がヒートシンク４２に接触し、他方がサーバラック６０の外部の雰囲気中に存在するように、固定部５３（図８参照）により各サーバアレイ６１に固定されている。図８では、図示の便宜上サーバアレイ６１の側壁は省略してあるが、熱アクチュエータ１の第２の感温部１１−２は、サーバアレイ６１とサーバラック６０の側壁の外側に配置されている。これにより、第１の感温部１１−１で半導体チップ５０から発熱する熱を感知し、第２の感温部１１−２で冷却ファン７２による空冷に用いられる外気の温度を感知する。

各サーバトレイ６１を構成する筐体の冷却ファン７２と対向する面に、シャッター３１が設置されている。具体的には、サーバトレイ６１の冷却ファン７２と対向する面にあらかじめ所定の幅、間隔の開口又はスリット６１Ａが形成されており、冷却ファン７２との対向面に沿って、シャッター３１が水平移動する構成となっている。シャッター３１にはあらかじめ所定の幅、間隔の開口又はスリット３１Ａが形成されており、連結部３２を介して、熱アクチュエータ１の可動板２１に連結されている。サーバトレイ６１の対向面に形成されたスリット６１Ａと、シャッター３１に形成されたスリット３１Ａとの重なり具合によってシャッター機構の開口３０Ａの幅が変化する。

可動板２１は、第１の感温部１１−１が感知するヒートシンク４２の温度と、第２の感温部１１−２が感知する外気の温度との温度差に応じて変位する。可動板２１の変位に応じて、連結部３２で連結されたシャッター３１も水平移動する。シャッター３１の初期位置を、シャッター機構３０の開口３０Ａが閉じているとき、すなわち、熱アクチュエータ１が感知する温度差が０のときの可動部材２１の位置に対応する位置だとすると、熱アクチュエータ１の第１の感温部１１−１と第１の感温部１１−２が感知する温度の温度差が大きくなるほど、シャッター機構３０の開口３０Ａが大きくなるように設計されている。

たとえば、シャッター３１がプラスチック製で重量が６０ｇ、全開時の開口３０Ａの幅（すなわち、サーバトレイ６１の対向面に設けられたスリット６１Ａとシャッターに形成されたスリット３１Ａの開口幅）を３．５ｍｍとする。これを動かすのに必要な最大荷重（静摩擦力）は、６００ｇｆである。図５に規定される仕様の熱アクチュエータ１を用いた場合、可動板２１の変位が０．５ｍｍ相当の駆動力でシャッター３１を動かすことができる。（可動板２１が変位すると、復帰バネ１５−１、１５−２の双方が同量だけ変位するところ、復帰バネ１５−１、１５−２のばね定数は０．７kgf/mmであるから、変位量を０．５ｍｍとすると、必要な発生力は、（０．７kgf/mm）×０．５ｍｍ×２＝７００ｇｆとなる。）

図５と関連して説明したように、熱アクチュエータ１は、変位量が０〜４ｍｍの間で、温度差に対してほぼ比例動作をするので、この範囲で使用することができる。シャッターの開口３１Ａの幅を３．５ｍｍとすると、７００ｇｆの荷重を発生しながら、最大３．５ｍｍ（４ｍｍ−０．５ｍｍ）の変位を確保することができる。第１の感温部１１−１と第２の感温部１１−２の温度差の範囲が０℃〜１７℃である場合、シャッター３１を全閉と全開の間で動かすことができる。このように、熱アクチュエータ１、連結部３２、及び開口３１Ａを有するシャッター３１とで、熱駆動のシャッター機構３０を構成することができる。

サーバに用いられる空冷型の冷却システム７０は、一般に、想定される最大負荷に対応した風量がすべてのトレイ６１に同量流れるように設計してある。したがって、サーバラック６０内のサーバトレイ６１の中に最大負荷がかかっていないものがあっても、最大風量が流れることになり、そのサーバトレイ６１に対しては冷却のしすぎになる。これはファン電力の無駄遣いとなる。

そこで、サーバラック６０内の個々のサーバトレイ６１の負荷に応じて、各サーバトレイ６１に最適な風量を流せるように、各サーバトレイ６１に温度センサを設けて温度検出し、検出した温度に応じてシャッターをモータ駆動することが考えられるが、モータのための外部電力の供給が必要となる。

これに対して、図６〜図８に示す構成では、ヒートシンク４２の温度がサーバラック６０の外の雰囲気温度よりも高くなると、その温度差に応じて自動的にシャッター３１の開口３１Ａが開き、サーバトレイ６１内を流れる風が多くなるように設計されている。もっとも、図７に示すように、各サーバトレイ６１において半導体チップ５０の動作は様々であるから、発熱量に応じてシャッター３１の開口量も異なり、各サーバトレイ６１を流れる風の流量も様々となる。そこで、サーバラック６０に圧力センサ７５を設け、各サーバアレイ６１のシャッター３１の開度の総和から決まるサーバラック６０内の圧力の変化を検出する。検出した圧力をファン回転数制御装置７６にフィードバックすることにより、無駄のない最適な回転数で冷却ファン７２を駆動することができる。

また、サーバルームは通常、空調が効いているが、サーバラック６０の外の雰囲気温度は、季節変化などにより、一般に数度の温度変化がある。この場合でも、サーバトレイ６１を冷却するのに必要な風量は、半導体チップ５０（すなわちヒートシンク４２）の温度と、ラック外の雰囲気温度との温度差で決まるので、ラック外の雰囲気温度が変動する場合であっても、常に最適な風量を流すためのシャッター開度が得られることになる。

以上、特定の実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されない。シャッター３１の材質、開口幅は任意であるし、熱アクチュエータ１に用いる熱膨張性の材料も適切なものを選択することができる。また、複数のサーバトレイ６１を垂直に配置した縦型のサーバラックを冷却する冷却システムにも熱アクチュエータ１とシャッター機構３０を適用することができる。

また、冷却ファン７２の回転数を制御するために、シャッター機構３０の開口３０Ａから流れ出る空気圧を検出するかわりに、開口３０Ａの幅を検出する位置センサを用いてフィードバックをかけてもよい。あるいは、熱アクチュエータ１の可動板２１の位置または変位量を検出するセンサを用いてフィードバックをかけてもよい。いずれの場合も、単一のセンサのみで、サーバラック６０内の温度に応じた回転数で冷却ファン７２を駆動することができる。

以上の説明に対して、以下の付記を提示する。
（付記１）
可動部材と、
前記可動部材の両側に対称配置される第１及び第２のサーモエレメントであって、第１の感温部と前記第１の感温部で検知される温度を変位量に変換する第１の変換部材とを有する第１のサーモエレメント、及び第２の感温部と前記第２の感温部で検知される温度を変位量に変換する第２の変換部材とを有する第２のサーモエレメントと、
前記可動部材を前記第１の変換部材に接続する第１の弾性部材と、
前記可動部材を前記第２の変換部材に接続する第２の弾性部材と、
を有する熱アクチュエータ。
（付記２）
前記可動部材は、前記第１の感温部で検知される第１温度と前記第２の感温部で検知される第２温度の相対的な温度差に応じて移動することを特徴とする付記１に記載の熱アクチュエータ。
（付記３）
前記第１の弾性部材及び前記第１の感温部は、前記第２の弾性部材及び前記第２の感温部と同じ熱・機械応答特性を有することを特徴とする付記１又は２に記載の熱アクチュエータ。
（付記４）
前記第１の弾性部材は、一方の端部が前記可動部材の第１の面に結合される復帰バネであり、前記第２の弾性部材は、一方の端部が前記可動部材の第２の面に結合される復帰バネであることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の熱アクチュエータ。
（付記５）
前記感温部は、温度により体積変化する物質を含むことを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の熱アクチュエータ。
（付記６）
付記１〜５のいずれかに記載の熱アクチュエータと、
前記熱アクチュエータの前記可動部材に接続されるシャッターと、
を備え、前記シャッターは、前記熱アクチュエータの前記可動部材の変位に応じて開閉することを特徴とするシャッター機構。
（付記７）
前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントのいずれか一方は発熱体に接しており、
前記発熱体に接触する前記一方のサーモエレメントの前記感温部が感知する第１温度と、他方のサーモエレメントの前記感温部が感知する第２温度の差に比例して、前記シャッター機構の開口が大きくなることを特徴とする付記６に記載のシャッター機構。
（付記８）
付記１〜５のいずれかに記載の熱アクチュエータと、
前記熱アクチュエータの前記可動部材に接続され、前記可動部材の動きに応じて開閉するシャッターと、
前記可動部の変位又は前記シャッターの開閉に応じて動作する冷却ファンと、
を含み、前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントのいずれか一方は発熱体に接して配置されることを特徴とする冷却システム。
（付記９）
前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントの他方は、前記発熱体を収容するラックの外部の雰囲気中に位置することを特徴とする付記８に記載の冷却システム。
（付記１０）
前記シャッターの開口部から流れ出る流体の圧力を検出する圧力センサをさらに含み、
前記冷却ファンは、前記圧力センサにより検出される流体の圧力に応じて動作することを特徴とする付記９に記載の冷却システム。
（付記１１）
前記シャッターの開口幅を検知する位置センサをさらに含み、
前記冷却ファンは、前記シャッターの開口幅に応じて動作することを特徴とする付記９に記載の冷却システム。
（付記１２）
前記可動部の位置または変位量を検出する位置センサをさらに含み、
前記冷却ファンは、前記可動部の位置または変位量に応じて動作することを特徴とする付記９に記載の冷却システム。

相対的な温度差に応じた駆動が必要とされる熱アクチュエータ又はサーモエレメントに適用することができる。また、温度差を利用して開閉するシャッター機構や冷却機構に適用することができる。

１ 熱アクチュエータ
１０−１ 第１のサーモエレメント
１０−２ 第２のサーモエレメント
１１−１ 第１の感温部
１１−２ 第２の感温部
１３−１ 第１のピストン（変換部材）
１３−２ 第２のピストン（変換部材）
１５−１ 第１の復帰バネ（弾性部材）
１５−２ 第２の復帰バネ（弾性部材）
２１ 可動板（可動部材）
３０ シャッター機構
３１ シャッター
３１Ａ 開口
３２ 連結部
７０ 冷却システム
７２ 冷却ファン
７５ センサ
７６ 回転数制御装置

Claims (7)

1. 第１面および前記第１面と反対側の第２面を有する可動板と、
   前記可動板の両側に対称配置される第１及び第２のサーモエレメントであって、第１の感温部と前記第１の感温部で検知される温度を変位量に変換する第１の変換部材とを有する第１のサーモエレメント、及び第２の感温部と前記第２の感温部で検知される温度を変位量に変換する第２の変換部材とを有する第２のサーモエレメントと、
   一方の端部が前記可動板の前記第１面に結合され、他方の端部が前記第１の変換部材に接続される第１の弾性部材と、
   一方の端部が前記可動板の前記第２面に結合され、他方の端部が前記第２の変換部材に接続される第２の弾性部材と、
   を有する熱アクチュエータ。
2. 前記可動板は、前記第１の感温部で検知される第１温度と前記第２の感温部で検知される第２温度の相対的な温度差に応じて移動することを特徴とする請求項１に記載の熱アクチュエータ。
3. 前記第１の弾性部材及び前記第１の感温部は、前記第２の弾性部材及び前記第２の感温部と同じ熱・機械応答特性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱アクチュエータ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱アクチュエータと、
   前記熱アクチュエータの前記可動板に接続されるシャッターと、
   を備え、前記シャッターは、前記熱アクチュエータの前記可動板の変位に応じて開閉することを特徴とするシャッター機構。
5. 前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントのいずれか一方は発熱体に接しており、
   前記発熱体に接触する前記一方のサーモエレメントの前記感温部が感知する第１温度と、他方のサーモエレメントの前記感温部が感知する第２温度の差に比例して、前記シャッター機構の開口が大きくなることを特徴とする請求項４に記載のシャッター機構。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱アクチュエータと、
   前記熱アクチュエータの前記可動板に接続され、前記可動板の動きに応じて開閉するシャッターと、
   前記可動部の変位又は前記シャッターの開閉に応じて動作する冷却ファンと、
   を含み、前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントのいずれか一方は発熱体に接して配置されることを特徴とする冷却システム。
7. 前記熱アクチュエータの前記第１又は第２のサーモエレメントの他方は、前記発熱体を収容するラックの外部の雰囲気中に位置することを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。