JP7040957B2 - 空冷放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は空冷放熱装置に関し、特に、エアポンプで気流を駆動して放熱を行う、空冷放熱装置に関する。

科学技術の進歩に伴い、モバイルコンピューターやタブレット、産業用コンピューター、モバイル通信デバイス、ビデオ再生装置など各種電子機器はすでに軽量薄型化、モバイル化、高性能化のトレンドに向けて発展しており、これら電子機器はその内部空間が限られているため、各種の高集積度または高仕事率の電子素子を配置する必要がある。電子機器の演算速度をより速く、機能をより強大にすると、電子機器内部の電子素子の動作時により多くの熱エネルギーが発生し、高温になる。このほか、これらの電子機器はほとんどが軽量薄型でコンパクトな外観であり、別途放熱冷却に用いる内部空間はないため、電子機器内の電子素子は熱エネルギー、高温の影響を受けやすく、干渉や破損等の問題が引き起こされる。

一般に、電子機器内部の放熱方式は、能動式放熱と受動式放熱に分けることができる。能動式放熱は通常軸流ファンまたは遠心ファンを採用し、電子機器内部に設置して、軸流ファンまたは遠心ファンにより気流を駆動し、電子機器内部の電子素子が発生する熱エネルギーを転移させ、放熱を実現する。しかしながら、軸流ファン及び遠心ファンは運転時に比較的騒音が大きく、かつその体積が比較的大きいため薄型化と小型化が難しい。さらに、軸流ファンと遠心ファンの使用寿命は比較的短いため、従来の軸流ファンと遠心ファンは軽量薄型及びモバイル向けの電子機器内での放熱に適していない。

さらに、多くの電子素子が、例えば表面実装技術（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＳＭＴ）、セレクティブソルダリング（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）等の技術を利用してプリント配線板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ， ＰＣＢ）上に半田付けされるが、前述の半田付け方式で半田付けされた電子素子は、長期間高い熱エネルギー、高温の環境下に置かれると、電子素子がプリント配線板から離脱してしまいやすく、またほとんどの電子素子が高温に耐性がないため、電子素子が長期間高い熱エネルギー、高温の環境下に置かれた場合、電子素子の性能安定性が低下し、寿命が短くなりやすい。

図１に従来の放熱機構の構造を示す。図１に示すように、従来の放熱機構は、受動式放熱機構であり、熱伝導板１２を含み、前記熱伝導板１２が、熱伝導ペースト１３を介して、放熱される電子素子１１と相互に貼合され、熱伝導ペースト１３及び熱伝導板１２によって形成される熱伝導経路を通じ、電子素子１１に熱伝導を利用させ、自然対流方式で放熱を達成する。しかしながら、前述の放熱機構の放熱効率は優れず、応用の需要を満たすことができない。

これに鑑み、現有の技術が直面している問題を解決できる空冷放熱装置を発展させる必要がある。

本発明の目的は、各種電子機器に応用でき、電子機器内部の電子素子に対して放熱を行い、放熱効果を高め、騒音を抑えるとともに、電子機器内部の電子素子の性能を安定させ、使用寿命を延長することができる、空冷放熱装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、温度制御機能を備え、電子機器内部の電子素子の温度変化に基づき、エアポンプの動作を制御して放熱効果を高め、空冷放熱装置の使用寿命を延長することができる、空冷放熱装置を提供することにある。

上述の目的を達するため、本発明のより広義の実施態様により提供される空冷放熱装置は、電子素子の放熱に用いられ、前記空冷放熱装置が、積載基板と、エアポンプと、放熱器を含み、前記積載基板が、上表面と、下表面と、気体導入側開口部と、熱伝導板を含み、そのうち、前記熱伝導板が前記上表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応し、前記電子素子が前記熱伝導板上に設置され、前記エアポンプが圧電駆動エアポンプであり、前記積載基板の下表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応してこれを封鎖し、前記エアポンプが、中空孔を備えた共振片と、前記共振片に対応して設置された圧電アクチュエータと、蓋板を含み、前記蓋板が側壁及び底板と開口部を備え、前記側壁が前記底板周縁を囲んで該底板上に凸設され、該底板とで収容空間を形成し、前記共振片及び前記圧電アクチュエータが前記収容空間内に設置され、前記開口部が該側壁上に設けられ、前記共振片と前記蓋板の前記側壁が共同で１つの合流チャンバを定義し、そのうち、前記圧電アクチュエータが駆動されて気体収集作業を行うとき、気体が蓋板の開口部から合流チャンバに集められ、さらに共振片の中空孔から第１チャンバへと流れて一時的に貯蔵され、圧電アクチュエータが駆動されて排気作業を行うとき、気体が第１チャンバから共振片の中空孔を通って気体導入側開口部に流入し、熱伝導板と熱交換を行う。

従来の放熱機構の構造を示す断面図である。 本発明の最良の実施例の空冷放熱装置の立体図である。 図２Ａの空冷放熱装置を別の角度から見た立体図である。 図２Ａの空冷放熱装置のＡＡ線での断面図である。 本発明の最良の実施例のエアポンプの異なる角度からの立体分解図である。 本発明の最良の実施例のエアポンプの異なる角度からの立体分解図である。 本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの正面構造を示す立体斜視図である。 本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの背面構造を示す立体斜視図である。 本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの断面構造を示す断面図である。 図２Ｂの空冷放熱装置のＢＢ線での断面図である。 図２Ｂの空冷放熱装置のＣＣ線での断面図である。 本発明の最良の実施例のエアポンプの作動過程を示す断面図である。 本発明の最良の実施例のエアポンプの作動過程を示す断面図である。 本発明の最良の実施例のエアポンプの作動過程を示す断面図である。 本発明の最良の実施例の空冷放熱装置の制御システムブロック図である。

本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例について、以下で詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、かつ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。

図２Ａ、図２Ｂ、図３を参照する。図２Ａに本発明の最良の実施例の空冷放熱装置の立体図、図２Ｂに図２Ａの空冷放熱装置を別の角度から見た立体図、図３に図２Ａの空冷放熱装置のＡＡ線での断面図をそれぞれ示す。図に示すように、本発明の空冷放熱装置２は、例えばモバイルコンピューターやタブレット、産業用コンピューター、モバイル通信デバイス、ビデオ再生装置など（但しこれらに限らない）に応用することができ、電子機器内の放熱が必要な電子素子３に対して放熱を行う。本発明の空冷放熱装置２は、積載基板２０と、エアポンプ２１と、放熱器２６を含み、そのうち、積載基板２０は、上表面２０ａと、下表面２０ｂと、気体導入側開口部２３と、熱伝導板２５を含む。前記積載基板２０はプリント配線板とすることができるが、これに限らず、前記電子素子３と前記エアポンプ２１を積載して設置するために用いられる。前記積載基板２０の気体導入側開口部２３は、前記上表面２０ａと前記下表面２０ｂに貫通される。前記エアポンプ２１は前記積載基板２０の下表面２０ｂに設置され、前記気体導入側開口部２３に対応する位置に組み付けられ、かつ該気体導入側開口部２３を封鎖する。前記熱伝導板２５は前記積載基板２０の上表面２０ａ上に設置され、かつ前記気体導入側開口部２３上に組み付けて位置決めされ、前記熱伝導板２５と前記積載基板２０間に間隙Ｇが形成され、気体の流通に用いられる。本実施例において、熱伝導板２５はさらに複数の放熱片２５ａを備え、該放熱片２５ａは該熱伝導板２５の表面上の、前記気体導入側開口部２３近くに設置されるが、これに限らず、放熱面積を増加して法熱効率を高めるために用いられる。前記電子素子３は前記熱伝導板２５上に設置され、かつ該電子素子３の一表面が前記熱伝導板２５に貼付され、該熱伝導板２５の熱伝導経路を通じて放熱が行われる。前記放熱器２６は前記電子素子３上に設置され、かつ前記電子素子３の別の一表面に貼付される。そのうち、前記エアポンプ２１を駆動して気流を気体導入側開口部２３に導入し、前記熱伝導板２５と熱交換させることで、電子素子３の放熱を実現する。

本実施例において、前記放熱器２６は、ベース部２６１と、複数の放熱片２６２を含み、前記ベース部２６１が前記電子素子３の該別の一表面に貼付され、複数の放熱片２６２が前記ベース部２６１に垂直に連接される。前記放熱器２６の設置により、放熱面積を増加して、電子素子３が発生する熱エネルギーを前記放熱器２６の熱伝導経路から放出させることができる。

本実施例において、前記エアポンプ２１は圧電駆動エアポンプであり、気体を流動させるために用いられ、気体を空冷放熱装置２の外部から前記気体導入側開口部２３内に導入する。一部の実施例において、前記積載基板２０はさらに少なくとも１つの回流溝２４を含み、前記回流溝２４は前記上表面２０ａと下表面２０ｂに貫通され、かつ前記熱伝導板２５の周縁の隣に設置される。エアポンプ２１が気体を前記気体導入側開口部２３に導入すると、導入された気流が前記積載基板２０の上表面２０ａに設置された熱伝導板２５と熱交換を行い、前記積載基板２０と前記熱伝導板２５間の間隙Ｇ内の気体を動かして迅速に流動させ、熱交換後の気流に熱エネルギーを間隙Ｇから排出させる。そのうち、一部の気流が回流溝２４から前記積載基板２０の下表面２０ｂに回流し、冷却後続けてエアポンプ２１に利用される。このほか、一部の気流が前記熱伝導板２５の周縁に沿って前記放熱器２６の方向に流動し、冷却後前記放熱器２６の放熱片２６１を通過して、電子素子３の放熱を加速する。前記エアポンプ２１が連続作動して気体を導入し、電子素子３に連続導入される気体と熱交換させ、同時に熱交換後の気体を排出することで、電子素子３の放熱を実現し、かつ放熱効率を高め、電子素子３の性能安定性と寿命を向上することができる。

図４Ａ、図４Ｂを参照する。図４Ａは本発明の最良の実施例のエアポンプの正面構造を示す立体分解図、図４Ｂは本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの背面構造を示す立体斜視図である。本実施例において、前記エアポンプ２１は圧電駆動エアポンプであり、気体を流動させるために用いられる。図に示すように、本発明のエアポンプ２１は、共振片２１２と、圧電アクチュエータ２１３と、蓋板２１６等の部材を含む。共振片２１２は圧電アクチュエータ２１３に対応して設置され、かつ共振片２１２の中心区域（但しこれに限らない）に設置された中空孔２１２０を備えている。圧電アクチュエータ２１３は懸架板２１３１と、外枠２１３２と、圧電セラミック板２１３３を備えている。そのうち、懸架板２１３１は中心部２１３１ｃと外周部２１３１ｄを備え、圧電セラミック板２１３３が電圧を受けて駆動されると、懸架板２１３１が中心部２１３１ｃから外周部２１３１ｄへ湾曲振動することができる。外枠２１３２は懸架板２１３１の外側に周設され、かつ少なくとも１つの支持部２１３２ａと、導電ピン２１３２ｂを備えているが、これに限らない。各支持部２１３２ａは懸架板２１３１と外枠２１３２の間に設置され、かつ各支持部２１３２ａの両端が懸架板２１３１と外枠２１３２に連接されて弾性的な支持を提供する。導電ピン２１３２ｂは外枠２１３２上に外側に向かって凸設され、給電接続に用いられる。圧電セラミック板２１３３は懸架板２１３１の第２表面２１３１ｂに貼付され、外部から印加される電圧を受け取って変形を生じ、懸架板２１３１の湾曲振動を駆動するために用いられる。蓋板２１６は側壁２１６１と、底板２１６２と、開口部２１６３を含む。側壁２１６１は底板２１６２の周縁を囲んで底板２１６２上に凸設され、かつ底板２１６２と共同で共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３を内部に収容して設置するための収容空間２１６ａを形成する。開口部２１６３は側壁２１６１上に設置され、外枠２１３２の導電ピン２１３２ｂと導電片２１５の導電ピン２１５１を外側に向かって開口部２１６３に貫通させて蓋板２１６の外に突出させ、外部電源と接続できるようにするが、これに限らない。

本実施例において、本発明のエアポンプ２１はさらに２つの絶縁片２１４１、２１４２と、導電片２１５を含むが、これらに限らない。そのうち、２つの絶縁片２１４１、２１４２は導電片２１５の上下にそれぞれ設置され、その形態は圧電アクチュエータ２１３の外枠２１３２の形態にほぼ対応しており、かつ例えばプラスチックなどの絶縁可能な材質で構成され、絶縁に用いられるが、これに限らない。導電片２１５は、例えば金属などの導電材質で製造し、電力の導通に用いられ、かつその形態も圧電アクチュエータ２１３の外枠２１３２の形態にほぼ対応しているが、これに限らない。また、本実施例において、導電片２１５上に導電ピン２１５１を設置して電気の導通に用いてもよい。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照する。図５Ａに本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの正面構造を示す立体斜視図、図５Ｂに本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの背面構造を示す立体斜視図、図５Ｃに本発明の最良の実施例の圧電アクチュエータの断面構造を示す断面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、本実施例において、本発明の懸架板２１３１は階段面を備えた構造であり、即ち、懸架板２１３１の第１表面２１３１ａの中心部２１３１ｃ上に凸部２１３１ｅが設けられ、凸部２１３１ｅは円形の凸起構造とできるが、これに限らない。一部の実施例において、懸架板２１３１は両面が平坦な板状の正方形構造としてもよい。また、図５Ｃに示すように、懸架板２１３１の凸部２１３１ｅは外枠２１３２の第１表面２１３２ｃと共平面であり、かつ懸架板２１３１の第１表面２１３１ａと支持部２１３２ａの第１表面２１３２ａ’も共平面である。さらに、懸架板２１３１の凸部２１３１ｅ及び外枠２１３２の第１表面２１３２ｃと、懸架板２１３１の第１表面２１３１ａ及び支持部２１３２ａの第１表面２１３２ａ’の間には一定の深さがある。図５Ｂと図５Ｃに示すように、懸架板２１３１の第２表面２１３１ｂは、外枠２１３２の第２表面２１３２ｄ及び支持部２１３２ａの第２表面２１３２ａ”と平坦な共平面の構造であり、圧電セラミック板２１３３がこの平坦な懸架板２１３１の第２表面２１３１ｂに貼付される。別の一部の実施例において、前記懸架板２１３１の形態は両面が平坦な板状の正方形構造としてもよいが、これに限られず、実際の状況に応じて変化させることができる。一部の実施例において、懸架板２１３１、外枠２１３２、支持部２１３２ａは一体成型の構造とすることができ、かつ金属板で構成してもよく、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限らない。また、本実施例において、本発明のエアポンプ２１は懸架板２１３１と、外枠２１３２と、支持部２１３２ａの間にさらに気体を通過させるために用いる少なくとも１つの空隙２１３４を備えている。

続いて組み立てが完了した後の本発明のエアポンプ２１の内部及び外部構造について説明する。図６と図７Ａを参照する。図６は図２Ａに示す空冷放熱装置のＢＢ線での断面図であり、図７Ａは図２Ｂに示す空冷放熱装置のＣＣ線での断面図である。図に示すように、本発明のエアポンプ２１は、蓋板２１６、絶縁片２１４２、導電片２１５、絶縁片２１４１、圧電アクチュエータ２１３、共振片２１２等の部材が順に上から下に積層され、かつ、積層組み立て後の圧電アクチュエータ２１３、絶縁片２１４１、導電片２１５、もう１つの絶縁片２１４２の四周にコロイド２１８が塗布され、蓋板２１６の収容空間２１６ａの周縁に充填されて密封が完了される。組み立て完了後のエアポンプ２１は四辺形の構造であるが、これに限らず、その形状は実際の必要に応じて変化させることができる。このほか、本実施例では、外部電源に接続するために、導電片２１５の導電ピン２１５１（図示しない）と圧電アクチュエータ２１３の導電ピン２１３２ｂ（図６参照）のみが蓋板２１６外に凸出されて設置されているが、これに限らない。組み立て後のエアポンプ２１は、蓋板２１６と共振片２１２の間に第１チャンバ２１７ｂが形成される。

エアポンプ２１と積載基板２０の組み立てを完了した後、図３に示すように、蓋板２１６の側壁２１６１が積載基板２０の下表面２０ｂ上に当接され、気体導入側開口部２３を封鎖し、かつ蓋板２１６の側壁２１６１、共振片２１２によって共同で合流チャンバ２１７ａが定義され、さらに、図６に示すように、蓋板２１６の開口部２１６３を通じて外部に連通され、外部環境から気体を収集することができる。さらに本実施例において、本発明のエアポンプ２１の共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３の間には間隙ｇ０があり、かつ間隙ｇ０内には例えば導電ペーストなど（但しこれに限らない）の導電材質が充填され、これにより共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３の懸架板２１３１の凸部２１３１ｅの間に間隙ｇ０の深さが維持され、気流をガイドしてより迅速に流動させることができる。また、懸架板２１３１の凸部２１３１ｅと共振片２１２が適切な距離を保持して相互の接触干渉を減少することで、騒音の発生を抑えることができる。別の一部の実施例において、圧電アクチュエータ２１３の外枠２１３２の高さを高くし、共振片２１２との組み立て時に間隙を増加してもよいが、これに限らない。これにより、圧電アクチュエータ２１３が駆動されて気体収集作業を行うとき、気体が蓋板２１６の開口部２１６３から合流チャンバ２１７ａに集められ、さらに共振片２１２の中空孔２１２０から第１チャンバ２１７ｂへと流れて一時的に貯蔵される。圧電アクチュエータ２１３が駆動されて排気作業を行うとき、気体が第１チャンバ２１７ｂから共振片２１２の中空孔２１２０を通って合流チャンバ２１７ａへと流れ、気体導入側開口部２３に流入して、熱伝導板２５と熱交換を行う。

以下で本発明のエアポンプ２１の作動フローについて説明する。図７Ａ～図７Ｄを同時に参照する。そのうち図７Ｂ～７Ｄは本発明の最良の実施例のエアポンプの作動過程を示す断面図である。まず、図７Ａに示すように、エアポンプ２１の構造は前述のとおりであり、蓋板２１６、別の絶縁片２１４２、導電片２１５、絶縁片２１４１、圧電アクチュエータ２１３、共振片２１２を順に重ねて組み立て、位置決めして成り、共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３の間に間隙ｇ０を備え、かつ共振片２１２と蓋板２１６の側壁２１６１が共同で該合流チャンバ２１７ａを定義し、共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３の間に第１チャンバ２１７ｂを備えている。エアポンプ２１が電圧により駆動されていないとき、各部材の位置は図７Ａに示すとおりとなる。

続いて図７Ｂに示すように、エアポンプ２１の圧電アクチュエータ２１３が電圧を受けて作動し、上に向かって振動すると、気体が蓋板２１６の開口部２１６３からエアポンプ２１内に進入し、合流チャンバ２１７ａに集められ、続いて共振片２１２上の中空孔２１２０を経由し、上に向かって第１チャンバ２１７ｂ内に流入する。同時に共振片２１２が圧電アクチュエータ２１３の懸架板２１３１の共振の影響を受けて往復振動し、即ち、共振片２１２が上に向かって変形して、中空孔２１２０の箇所で上に向かってやや突出した状態となる。

その後、図７Ｃに示すように、このとき圧電アクチュエータ２１３が下に向かって振動し、初期位置に戻る。このとき圧電アクチュエータ２１３の懸架板２１３１上の凸部２１３１ｅが、共振片２１２の中空孔２１２０箇所の上に向かってやや突出した部分に接近し、エアポンプ２１内の気体を上半層の第１チャンバ２１７ｂに一次保存させる。

続いて図７Ｄに示すように、圧電アクチュエータ２１３がさらに下に振動すると、共振片２１２が圧電アクチュエータ２１３の振動の共振作用を受けて、共振片２１２も下に向かって振動し、この共振片２１２の下方向への変形によって第１チャンバ２１７ｂの体積が圧縮され、上半層の第１チャンバ２１７ｂ内の気体が押されて両側に向かって流動し、圧電アクチュエータ２１３の空隙２１３４を通過して下へと流れ、共振片２１２の中空孔２１２０箇所を圧迫して排出され、圧縮気流を形成し、積載基板２０の気体導入側開口部２３箇所に向かって流動させ、熱伝導板２５に対して放熱を行う。この実施態様から分かるように、共振片２１２が垂直に往復振動すると、共振片２１２と圧電アクチュエータ２１３の間の間隙ｇ０でその垂直移動の最大距離が増加される。つまり、共動片２１２と圧電アクチュエータ２１３の間に設置された間隙ｇ０が共振片２１２の共振時により大きな幅の上下移動を発生させることができる。

最後に、共振片２１２は図７Ａに示す初期位置に戻る。前述の作動フローによって、図７Ａ～図７Ｄの順序で継続的に循環し、気体を継続的に蓋板２１６の開口部２１６３から合流チャンバ２１７ａに流入させ、さらに第１チャンバ２１７ｂに流入させた後、続いて第１チャンバ２１７ｂから合流チャンバ２１７ａ内に流入させ、気流を気体導入側開口部２３内に連続して流入させることで、安定した気体の輸送を可能にする。つまり、本発明のエアポンプ２１の動作時、気体は蓋板２１６の開口部２１６３、合流チャンバ２１７ａ、第１チャンバ２１７ｂ、合流チャンバ２１７ａ、気体導入側開口部２３の順に流れるため、本発明のエアポンプ２１は単一部材、即ち蓋板２１６を通じ、かつ蓋板２１６の開口部２１６３の構造設計を利用して、エアポンプ２１の部材数量を減少し、全体プロセスを簡素化する効果を達成することができる。

上述を受け、上述のエアポンプ２１の作動を通じて、気体を積載基板２０の気体導入側開口部２３に導入し、気流を間隙Ｇに流入させ、かつ導入した気体に、電子素子 ３に連接された熱伝導板２５と熱交換させ、継続して間隙Ｇ内の気体を速やかに流動させて、熱交換後の気体が熱エネルギーを間隙Ｇの外部に排出できるようにする。これにより放熱冷却の効率を高め、電子素子３の性能安定と寿命を向上することができる。このほか、気体が快速流動排出間隙Ｇの外部に排出することで、放熱器２６周囲の気体の対流を間接的に増加し、放熱冷却効率を高めることもできる。

図８を参照する。図８に本発明の空冷放熱装置の制御システムのブロック図を示す。図に示すように、本発明の最良の実施例の空冷放熱装置２は温度制御機能を備え、さらに制御システム５を含む。そのうち、制御システム５はさらに制御ユニット ５１と温度センサー５２を含み、そのうち制御ユニット５１がエアポンプ２１に電気的に接続され、エアポンプ２１の動作を制御する。温度センサー５２は制御ユニット５１に電気的に接続され、電子素子３付近に設置され、電子素子３付近の温度を検出する、または電子素子３上に直接貼付され、電子素子３の温度を検出するために用いられるが、これに限らず、かつ検出信号を制御ユニット５１に送信することができる。前記制御ユニット５１は、前記温度センサー５２の検出信号に基づき、前記電子素子３の温度が温度閾値より高いか否かを判断する。前記制御ユニット５１は前記電子素子３の温度が前記温度閾値より高いと判断すると、制御信号を前記エアポンプ２１に送信し、前記エアポンプ２１を作動させ、これによりエアポンプ２１に気流の流動を駆動して電子素子３に対する放熱冷却を行わせ、電子素子３を放熱冷却させて温度を下げる。制御ユニット５１が該電子素子３の温度が前記温度閾値より低いと判断すると、制御信号を前記エアポンプ２１に送信し、エアポンプ２１の動作を停止させ、これによりエアポンプ２１が動作を継続して使用寿命が短縮されたり、余分にエネルギーが消費されたりすることを回避できる。制御システム ５の設置により、空冷放熱装置２のエアポンプ２１が電子素子３の温度の過熱時に放熱冷却を行い、電子素子３の温度低下後動作を停止するようにすることで、エアポンプ２１が動作を継続して使用寿命が短縮されたり、余分にエネルギーが消費されたりすることを回避でき、また電子素子３をより好ましい温度環境下で動作させ、電子素子３の安定性を高めることもできる。

上述をまとめると、本発明の空冷放熱装置は、各種電子機器に応用でき、電子機器内部の電子素子に対して放熱を行い、放熱効果を高め、騒音を抑えるとともに、電子機器内部の電子素子の性能を安定させ、使用寿命を延長することができる。このほか、本発明の空冷放熱装置は、温度制御機能を備え、電子機器内部の電子素子の温度変化に基づき、エアポンプの動作を制御して放熱効果を高め、空冷放熱装置の使用寿命を延長することができる。

本発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。

１１ 電子素子
１２ 熱伝導板
１３ 熱伝導ペースト
２ 空冷放熱装置
２０ 積載基板
２０ａ 上表面
２０ｂ 下表面
２１ エアポンプ
２１２ 共振片
２１２０ 中空孔
２１３ 圧電アクチュエータ
２１３１ 懸架板
２１３１ａ 第１表面
２１３１ｂ 第２表面
２１３１ｃ 中心部
２１３１ｄ 外周部
２１３１ｅ 凸部
２１３２ 外枠
２１３２ａ 支持部
２１３２ａ’ 第１表面
２１３２ａ” 第２表面
２１３２ｂ 導電ピン
２１３２ｃ 第１表面
２１３２ｄ 第２表面
２１３３ 圧電セラミック板
２１３４ 空隙
２１４１、２１４２ 絶縁片
２１５ 導電片
２１５１ 導電ピン
２１６ 蓋板
２１６ａ 収容空間
２１６１ 側壁
２１６２ 底板
２１６３ 開口部
２１７ｂ 第１チャンバ
２１７ａ 合流チャンバ
２１８ コロイド
２３ 気体導入側開口部
２４ 回流溝
２５ 熱伝導板
２５ａ 放熱片
２６ 放熱器
２６１ ベース部
２６２ 放熱片
３ 電子素子
５ 制御システム
５１ 制御ユニット
５２ 温度センサー
ｇ０、Ｇ 間隙

Claims (10)

1. 電子素子の放熱に用いる空冷放熱装置であって、前記空冷放熱装置が、積載基板と、エアポンプと、放熱器を含み、
   前記積載基板が、上表面と、下表面と、気体導入側開口部と、熱伝導板を含み、そのうち、前記熱伝導板が前記上表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応し、前記電子素子が前記熱伝導板上に設置され、
   前記エアポンプが圧電エアポンプであり、前記積載基板の前記下表面に設置され、かつ前記気体導入側開口部に対応してこれを封鎖し、前記エアポンプが、
   中空孔を備えた共振片と、前記共振片に対応して設置された圧電アクチュエータと、
   側壁と底板、及び開口部を備えた蓋板を含み、前記共振片と前記圧電アクチュエータの間に第１チャンバを備えており、前記側壁が前記底板の周縁を囲み、前記底板上に凸設され、かつ前記底板とで収容空間を形成し、前記共振片及び前記圧電アクチュエータが前記収容空間内に設置され、前記開口部が前記側壁上に設置され、前記共振片と前記蓋板の前記側壁が共同で合流チャンバを定義し、
   前記放熱器が前記電子素子上に設置され、
   そのうち、前記圧電アクチュエータが駆動されて気体収集作業を行うとき、気体がまず前記蓋板の前記開口部から前記合流チャンバに集められ、さらに前記共振片の前記中空孔から前記第１チャンバに流入して一次保存され、前記圧電アクチュエータが駆動されて排気作業を行うとき、気体がまず前記第１チャンバから前記共振片の前記中空孔を通過して前記気体導入側開口部に流入し、前記熱伝導板に対して熱交換を行うことを特徴とする、空冷放熱装置。
2. 前記積載基板の前記気体導入側開口部が、前記上表面と前記下表面に貫通されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
3. 前記熱伝導板と前記積載基板の間に、気体を流通させるために用いる間隙を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
4. 前記熱伝導板が前記電子素子の一表面に貼付され、かつ前記放熱器が前記電子素子の別の一表面に貼付されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
5. 前記積載基板がさらに少なくとも１つの回流溝を含み、前記回流溝が前記上表面と前記下表面に貫通され、かつ前記熱伝導板の周縁の隣に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
6. 前記圧電アクチュエータが、懸架板と、外枠と、圧電セラミック板と、を含み、
   前記懸架板が第１表面と、第２表面を備え、
   前記外枠が少なくとも１つの支持部を備え、前記少なくとも１つの支持部が前記懸架板と前記外枠に連接され、かつ前記懸架板と前記外枠の間に設置され、
   前記圧電セラミック板が、前記懸架板の前記第１表面に貼付され、電圧を印加して前記懸架板を湾曲振動させるために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。
7. 前記共振片が、前記圧電アクチュエータとの間に間隙を備え、かつ前記エアポンプが少なくとも１つの絶縁片と導電片を含み、かつ前記少なくとも１つの絶縁片と前記導電片が前記圧電アクチュエータの下に順に設置されたことを特徴とする、請求項６に記載の空冷放熱装置。
8. 前記支持部、前記懸架板、前記外枠の間に少なくとも１つの空隙が形成され、かつ前記支持部の両端点が前記外枠と前記懸架板にそれぞれ連接され、かつ前記エアポンプの前記懸架板が前記第２表面上にさらに凸部を備え、かつ前記凸部が円柱構造であることを特徴とする、請求項６に記載の空冷放熱装置。
9. 前記圧電アクチュエータの外枠が導電ピンを備え、前記導電片が導電ピンを備え、前記エアポンプの前記蓋板の前記開口部が側壁上に設けられ、前記外枠の前記導電ピンと前記導電片の前記導電ピンを外側へ前記開口部に穿通させ、前記蓋板の外に突出させて、外部電源と接続させるために用いられることを特徴とする、請求項７に記載の空冷放熱装置。
10. さらに制御システムを含み、前記制御システムが、制御ユニットと、温度センサーと、を含み、
    前記制御ユニットが前記エアポンプに電気的に接続され、前記エアポンプの動作を制御し、
    前記温度センサーが前記制御ユニットに電気的に接続され、かつ前記電子素子の隣に設置され、前記電子素子の温度を検出して、前記制御ユニットに検出信号を出力し、
    そのうち、前記制御ユニットが前記検出信号を受信し、前記電子素子の前記温度が温度閾値より大きいと判断すると、前記制御ユニットが前記エアポンプを作動させ、気流の流動を駆動し、前記制御ユニットが前記検出信号を受信し、前記電子素子の前記温度が温度閾値より低いと判断すると、前記制御ユニットが前記エアポンプの動作を停止させることを特徴とする、請求項１に記載の空冷放熱装置。

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