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特許7333417閉じたデバイスおよび開いたデバイスのためのＭＥＭＳベース冷却システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(54)【発明の名称】閉じたデバイスおよび開いたデバイスのためのＭＥＭＳベース冷却システム
(51)【国際特許分類】
H01L 23/467 20060101AFI20230817BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20230817BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20230817BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 C
H05K7/20 G
B81B3/00
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021571295
(86)(22)【出願日】2020-12-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-04
(86)【国際出願番号】 US2020064950
(87)【国際公開番号】W WO2021126791
(87)【国際公開日】2021-06-24
【審査請求日】2021-11-30
(31)【優先権主張番号】62/949,383
(32)【優先日】2019-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/079,448
(32)【優先日】2020-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521496984
【氏名又は名称】フロー・システムズ・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｆｒｏｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ガンティ・スリャプラカシュ
(72)【発明者】
【氏名】マダヴァペディー・セシャジリ・ラオ
(72)【発明者】
【氏名】サティヤマーシー・プラブ
(72)【発明者】
【氏名】マクンダン・ヴィクラム
(72)【発明者】
【氏名】アフマド・ルマヤ
【審査官】多賀 和宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０８５５１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１５９６８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２４６７６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２２８６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１１９１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２２３８１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０８５５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１４４７４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５９－１５２７９３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００４８１５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２９２５３７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２３／３６－２３／４７３
Ｈ０５Ｋ ７／２０
Ｂ８１Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成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を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は前記流体から熱を吸収し、前記構造体は前記システム内で前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
【請求項2】
請求項１に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
【請求項3】
請求項２に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
【請求項4】
請求項１に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記アクティブ冷却システムは、流入口を備える、システム。
【請求項5】
請求項１に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
【請求項6】
請求項１に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
【請求項7】
システムであって、複数の冷却セルを備えているアクティブ冷却システムを備え、前記複数の冷却セルの各々は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている冷却素子を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記システム内の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
【請求項8】
請求項７に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
【請求項9】
請求項８に記載のシステムであって、前記複数の冷却セルは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
【請求項10】
請求項７に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記複数の冷却セルの各々は、さらに、流入口を備える、システム。
【請求項11】
請求項７に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
【請求項12】
請求項７に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
【請求項13】
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アクティブ冷却システムの冷却素子を駆動し、前記冷却素子は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために前記振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成され、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度を有する前記アクティブ冷却システムの構造体を通過する経路をたどるように前記流体を方向付けることを備え、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは前記アクティブ冷却システムを含み、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する経路をたどるように前記流体を方向付けすることは、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように、前記流体を方向付けることを備える、方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の方法であって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、方法。
【請求項15】
システムであって、
流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成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と、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントとを備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は前記流体から熱を吸収し、前記構造体は前記システム内で前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
【請求項16】
システムであって、
複数の冷却セルを備えているアクティブ冷却システムと、前記複数の冷却セルの各々は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている冷却素子を備え、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントとを備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記システム内の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
【請求項17】
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アクティブ冷却システムの冷却素子を駆動し、前記冷却素子は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために前記振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成され、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度を有する前記アクティブ冷却システムの構造体を通過する経路をたどるように前記流体を方向付けることを備え、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在し、前記システムは前記アクティブ冷却システムを含み、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する経路をたどるように前記流体を方向付けすることは、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する経路をたどって前記システムから少なくとも１つのベントを通して外部環境へ出るように、前記流体を方向付けることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
他の出願の相互参照
本願は、名称を「ＭＥＭＳ ＢＡＳＥＤ ＣＯＯＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＣＬＯＳＥＤ ＤＥＶＩＣＥＳ」とする２０２０年９月１６日出願の米国仮特許出願第６３／０７９，４４８号、および、名称を「ＡＩＲＦＬＯＷ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＯＬＩＮＧ ＦＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ」とする２０１９年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６２／９４９，３８３号に基づく優先権を主張し、それらは双方とも、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。
本願は、名称を「ＭＥＭＳ ＢＡＳＥＤ ＣＯＯＬＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＣＬＯＳＥＤ ＤＥＶＩＣＥＳ」とする２０２０年９月１６日出願の米国仮特許出願第６３／０７９，４４８号、および、名称を「ＡＩＲＦＬＯＷ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＯＬＩＮＧ ＦＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ」とする２０１９年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６２／９４９，３８３号に基づく優先権を主張し、それらは双方とも、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。
【0002】
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。
【図面の簡単な説明】
【0003】
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。
【0004】
【図1A】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。
【図1B】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。
【図1C】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。
【図1D】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。
【図1E】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。
【0005】
【図2A】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。
【図2B】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。
【0006】
【図3A】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。
【図3B】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。
【0007】
【0008】
【図5A】タイルに形成されたアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【図5B】タイルに形成されたアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【図5C】タイルに形成されたアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【図5D】タイルに形成されたアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【図5E】タイルに形成されたアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【0009】
【0010】
【0011】
【図8】スマートフォンで利用されているアクティブ冷却システムの実施形態を示す図。
【0012】
【0013】
【図10A】冷却システムを備えていないスマートフォンの実施形態を示す図。
【図10B】冷却システムを備えているスマートフォンの実施形態を示す図。
【図10C】冷却システムを備えているスマートフォンの実施形態を示す図。
【図10D】冷却システムを備えているおよび備えていないスマートフォンの性能を示す図。
【0014】
【図11A】冷却システムを備えていないノートブックの実施形態を示す図。
【図11B】冷却システムを備えているノートブックの実施形態を示す図。
【図11C】冷却システムを備えているおよび備えていないノートブックの実施形態の性能を示す図。
【0015】
【図12A】冷却システムを備えていないノートブックの実施形態を示す図。
【図12B】冷却システムを備えているノートブックの実施形態を示す図。
【図12C】冷却システムを備えているノートブックの実施形態を示す図。
【図12D】冷却システムを備えているおよび備えていないノートブックの実施形態の性能を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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たプロセッサ）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た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た処理コアを指すものとする。
【0017】
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。明確にするために、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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
コンピュータデバイスの様々な構成が、熱管理をさらに複雑にする。例えば、ラップトップなどのコンピュータデバイスは、しばしば、外部環境に対して開かれているが、スマートフォンなどの他のコンピュータデバイスは、一般に、外部環境に対して閉じられている。したがって、開いたデバイスのためのアクティブな熱管理ソリューション（ファンなど）が、閉じたデバイスに対しては不適切な場合がある。加熱された流体をコンピュータデバイスの内部から外部環境へ駆動するファンは、スマートフォンのような閉じたコンピュータデバイスにとって大きすぎる場合があり、提供する流量が制限されうる。また、閉じたコンピュータデバイスにファンを組み込むことができたとしても、閉じたコンピュータデバイスには、加熱された流体の流出口がない。そのため、かかる開いたデバイスのメカニズムによって提供される熱管理は、有効性が限られうる。開いたコンピュータデバイスについても、流入口および／または流出口の位置は、デバイスによって異なって構成されうる。例えば、ラップトップ内でファンによって駆動された流体流の流出口は、加熱された流体の流出物に触れる可能性のあるユーザの手またはその他の構造物から離れて配置されることが望ましい場合がある。かかる構成は、ユーザの不快感を防ぐだけでなく、ファンが所望の冷却を提供することを可能にする。別の構成を有する別のモバイルデバイスが、流入口および／または流出口を異なって構成することを必要とし、かかる熱管理システムの有効性を低下させ、かかる熱管理システムの利用を妨げる場合もある。したがって、コンピュータデバイスにおける冷却を改善するためのメカニズムが望まれている。
【0021】
アクティブ冷却システムを備えているシステムについて説明する。アクティブ冷却システムは、流体と連通し、振動運動を用いて流体を１または複数の熱発生構造の表面に向けるよう構成されている冷却素子を備える。熱は、熱発生構造から流体へ伝達される。システムは、流体が熱発生構造の表面から熱発生構造の表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されている。その構造体は、流体から熱を吸収する。その構造体は、システム内で、アクティブ冷却システムの遠位に存在する。
【0022】
いくつかの実施形態において、システムは、流体が熱発生構造の表面から構造体を通過する経路をたどってアクティブ冷却システムに戻るように構成されている。このように、システムは、閉じたシステムであってよい。システムは、外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備えてもよい。このように、システムは、開いたシステムであってもよい。かかる実施形態において、システムは、流体が熱発生構造の表面から構造体を通過する経路をたどってシステムからベントを通して外部環境へ出るように構成される。例えば、システムは、流入口および流出口を備えてよい。流体は、流入口を通して入り、アクティブ冷却システムへ移動し、熱発生構造の表面に向かって駆動されてよい。このように、流体は、熱発生構造の表面から構造体を通過して流出口を通る経路をたどる。
【0023】
アクティブ冷却システムの冷却素子は、第１側および第２側を備えてよい。第１側は、熱発生構造の遠位（離間位置）にあり、流体と連通している。第２側は、熱発生構造の近位（近接位置）にある。冷却素子は、流体が熱発生構造の表面に向かって駆動されるように、振動運動を利用して流体を第１側から第２側へ方向付けるよう構成されている。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システムは、さらに、支持構造を備えており、冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択される。中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有する。中央を固定されている冷却素子は、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。端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有する。端部を固定されている冷却素子は、端部で支持構造によって支持されており、少なくとも１つの開口部を有する。アクティブ冷却システムは、さらに、１または複数のオリフィスを有するオリフィスプレートを備えてよい。オリフィスプレートは、冷却素子と、１または複数の熱発生構造の表面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。流体は、１または複数のオリフィスから１または複数の熱発生構造の表面に向かって移動する。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する。
【0024】
１または複数の熱発生構造は、特性的な電力対時間曲線を有しうる。曲線は、特性的なスロットリング点を第１時点に有しうる。１または複数の熱発生構造は、アクティブ冷却された場合の１または複数の電力対時間曲線を有しうる。アクティブ冷却に対するこれらの曲線は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有しうる。第１時点は、第２時点未満である。
【0025】
いくつかの実施形態において、システムは、複数の冷却セルを備える。冷却セルの各々は、流体と連通している冷却素子を備える。また、冷却素子は、熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている。システムは、流体がシステム内で熱発生構造の表面から構造体を通過する経路をたどるように構成されており、その構造体は、熱発生構造の表面よりも低い温度を有し、アクティブ冷却システムから遠位にある。その構造体は、流体から熱を吸収する。いくつかの実施形態において、システムは、流体が熱発生構造の表面から構造体を通過する経路をたどってアクティブ冷却システムに戻るように構成されている。いくつかの実施形態において、システムは、外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備える。かかる実施形態において、システムは、流体が熱発生構造の表面から構造体を通過する経路をたどってシステムから少なくとも１つのベントを通して外部環境へ出るように構成される。
【0026】
いくつかの実施形態において、冷却素子は、第１側および第２側を備える。第１側は、熱発生構造の遠位にあり、流体と連通している。第２側は、熱発生構造の近位にある。冷却素子は、流体が少なくとも１つの熱発生構造の表面に向かって移動するように、振動運動を利用して流体を第１側から第２側へ方向付けるよう構成されている。冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択されてよい。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システムは、１または複数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、１または複数の熱発生構造の表面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。流体は、１または複数のオリフィスから１または複数の熱発生構造の表面に向かって移動する。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する。
【0027】
１または複数の熱発生構造は、特性的な電力対時間曲線を有しうる。曲線は、特性的なスロットリング点を第１時点に有しうる。１または複数の熱発生構造は、アクティブ冷却された場合の１または複数の電力対時間曲線を有しうる。アクティブ冷却に対するこれらの曲線は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有しうる。第１時点は、第２時点未満である。
【0028】
また、方法についても説明する。方法は、ある周波数の振動運動を引き起こすようにアクティブ冷却システムの冷却素子を駆動する工程を備える。冷却素子は、流体と連通しており、熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている。また、方法は、熱発生構造の表面から熱発生構造の表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように流体を方向付ける工程を備える。その構造体は、システム内でアクティブ冷却システムの遠位にあり、流体から熱を吸収する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造の表面から構成要素を通過する経路をたどるように方向付けられ、アクティブ冷却システムに戻る。いくつかの実施形態において、流体は、少なくとも１つの熱発生構造の表面から構成要素を通過する経路をたどってシステムから少なくとも１つのベントを通して外部環境へ出るように方向付けられる。
【0029】
図１Ａ～図１Ｅ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１Ｅ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。
【0030】
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たチャンバ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。
【0031】
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。同相動作中、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。
【0032】
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、ヒートスプレッダまたはベイパーチャンバであってよい。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。
【0033】
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、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。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。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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。上部プレート１１０は実質的に平坦であると図示されているが、いくつかの実施形態において、トレンチおよび／またはその他の構造が、上部チャンバ１４０の構成および／または上部プレート１１０の上方の領域を変更するために、上部プレート１１０に提供されてもよい。
【0039】
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１Ｅ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の一部が、蝶の翅に類似した方法で（すなわち、同じ位相で）、および／または、シーソーに類似した方法で（すなわち、異なる位相で）運動してよい。したがって、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。
【0040】
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１Ｅ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１Ｅ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。
【0041】
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１Ｅ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。
【0042】
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。振動を行う冷却素子１２０のこの部分は、いくつかの実施形態において、片持ち部分であってよい。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。
【0043】
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。さらに、オリフィスプレース１３０は実質的に平坦であると図示されているが、いくつかの実施形態において、トレンチおよび／またはその他の構造が、下部チャンバ１５０の構成および／またはオリフィスプレート１３０と熱発生構造１０２との間の領域を変更するために、オリフィスプレート１３０に提供されてもよい。
【0044】
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。
【0045】
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た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。
【0046】
いくつかの実施形態において、冷却システム１００は、排気筒（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、上部プレート１１０を挟んで熱発生構造１０２の遠位側に流体を戻す。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。かかる実施形態において、さらなる流体が、流入ベントから提供されてもよい。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。
【0047】
冷却システム１００の動作について、図１Ａ～図１Ｅ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～図１Ｃは、冷却システム１００の同相動作を図示している。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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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の端部にある排気筒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、さらなる熱の除去を可能にする。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。
【0051】
図１Ｄ～図１Ｅは、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の実施形態を示しており、冷却素子が異なる位相で駆動されている。より具体的には、アンカ１６０の両側にある冷却素子１２０の部分（したがって、アンカ１６０によって支持されている冷却素子１２０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１６０の両側にある冷却素子１２０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１２０の一方の部分が、上部プレート１１０に向かって振動し、それと同時に、冷却素子１２０の他方の部分が、オリフィスプレート１３０／熱発生構造１０２に向かって振動する。冷却素子１２０の部分の上部プレート１１０に向かう動き（アップストローク）は、上部チャンバ１４０内の流体をアンカ１６０のその側の下部チャンバ１５０へ駆動する。冷却素子１２０の部分のオリフィスプレート１３０に向かう動きは、オリフィス１３２を通って熱発生構造１０２に向かうように流体を駆動する。したがって、高速（例えば、同相動作に関して上述した速度）で移動する流体が、アンカ１６０の両側のオリフィス１３２から交互に駆動される。流体の運動は、図１Ｄおよび図１Ｅに符号なしの矢印で示されている。
【0052】
図１Ｄおよび図１Ｅ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１Ｄ、および、図１Ｅに示す振動運動を行うことで、交互に、冷却素子１２０の各側についてベント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の各側から下部チャンバ１５０の対応する側へ流体を送り、アンカ１６０の各側のオリフィス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、同相振動について記載した周波数の運動であってよい。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。
【0053】
異相振動中に熱発生構造１０２に向かって駆動された流体は、同相動作について上述したのと類似した方法で、熱発生構造１０２の上面と実質的に垂直（鉛直）に移動しうる。同様に、冷却システム１００の端部にある排気筒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、さらなる熱の除去を可能にする。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。
【0054】
同相振動または異相振動のために作動される冷却システム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。さらに、冷却素子１２０の異相振動は、冷却素子１００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１２０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１２０の動きによる振動が低減されうる。さらに、冷却装置１００の効率が、冷却素子１２０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。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。
【0055】
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。
【0056】
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の片持ち部分は、蝶の翅に類似した方法（同相）またはシーソーに類似した方法（異相）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１Ｅ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。
【0057】
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。いくつかの実施形態において、圧電体２２３は、別の領域に配置されてもよく、および／または、異なる構成を有してもよい。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。
【0058】
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）。
【0059】
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。さらに、冷却素子２００Ａおよび２００Ｂは、中央領域で支持されている様子が図示されているが、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の一方の片持ち部分が省略されてもよい。かかる実施形態において、冷却素子２２０Ａおよび／または２２０Ｂは、一方の端部またはその近くで支持または固定されている一方で、少なくとも反対側の端部の少なくとも一部が自由に振動運動を行う、と考えられてよい。いくつかのかかる実施形態において、冷却素子２２０Ａおよび／または２２０Ｂは、振動運動を行う単一の片持ち部分を備えてよい。
【0060】
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。
【0061】
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１Ｅ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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
【0065】
図４Ａ～図４Ｃは、熱発生構造４０２で利用可能なアクティブ冷却システム４００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おり、図４Ａ～４Ｃは、正確な縮尺ではない。冷却システム４００は、熱発生構造４０２に関連して用いられる。対称に図示されているが、冷却システム４００は、対称である必要はない。
【0066】
冷却システム４００は、冷却素子４１０および４２０を備える。冷却システム４００は、さらに、オリフィス４３２を有するオリフィスプレート４３０と、上部チャンバ４４０と、下部チャンバ４５０と、を備えており、これらの構成要素は、オリフィス１３２を有す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、に類似していてよい。また、流体を方向付けるために用いられる任意選択的な導管（ｃｈｉｍｎｅｙ）４６０も示されている。
【0067】
冷却素子４１０は、熱発生構造４０２の遠位にある第１側と、熱発生構造４０２の近位にある第２側と、を有する。冷却素子４１０の第１側は、冷却素子４１０の上部であり、第２側は、冷却素子４１０の底部である。冷却素子４１０は、さらに、パッシブベント４１２を有する。図の実施形態において、パッシブベント４１２は、冷却素子４１０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、パッシブベント４１２は、他の場所に配置されてもよい。例えば、パッシブベント４１２は、冷却素子４１０の端部の１つにより近くてもよい。パッシブベント４１２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。１つのパッシブベント４１２が図示されているが、複数のパッシブベントが用いられてもよい。
【0068】
冷却素子４２０は、冷却素子４１０と熱発生構造４０２との間にある。図の実施形態において、冷却素子４２０は、また、冷却素子４１０とオリフィスプレート４３０との間にある。冷却素子４１０および４２０は、ギャップ４４２によって分離されており、上部チャンバ４４０を形成している。下部チャンバ４５０は、冷却素子４２０とオリフィスプレート４３０との間に形成されている。冷却素子４２０は、さらに、アクティブベント４２２を有する。図の実施形態において、アクティブベント４２２は、冷却素子４２０の中央領域から離れて配置された開口部である。他の実施形態において、アクティブベント４２２は、他の場所に配置されてもよい。例えば、アクティブベントは、冷却素子４２０の中心に配置されてもよい。２つのアクティブベント４２２が図示されているが、別の数（例えば、１つ、３つ、など）が存在してもよい。いくつかの実施形態において、アクティブベント４２２は、アクティブベント４２２がパッシブベント４１２と整列されないように配置される。アクティブベント４２２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。いくつかの実施形態において、ベントを備えない単一の冷却素子４１０または４２０が、２つの冷却素子の代わりに用いられてもよい。
【0069】
いくつかの実施形態において、冷却システム４００は、導管４６０を備える。導管４６０は、加熱された流体が熱発生構造４０２から離れるように流れるための帰還経路を提供する。いくつかの実施形態において、導管４６０は、熱発生構造４０２から遠位の冷却素子４１０の側に流体を戻す。図の実施形態において、導管４６０は、加熱された流体を、熱発生構造４０２と実質的に垂直に、熱発生構造４０２から遠位の冷却素子４１０の側に向かって方向付ける。他の実施形態において、導管４６０は、省略され、または、別の方法で構成されてもよい。例えば、導管は、その代わりに、熱発生構造４０２に平行な方向へ、または、熱発生構造４０２に垂直であるが図の方向と反対の方向へ（例えば、紙面の下方に向かって）、熱発生構造４０２から離れるように流体を方向付けてもよい。複数の冷却システム４００がアレイで提供される場合、各冷却システム４００が導管を備えてよく、端部にある冷却システム４００のみが導管を含んでよく、加熱された流体が流れる経路を提供するために、その他のダクトがアレイの端部または他の位置に提供されてよく、および／または、加熱された流体が熱発生構造４０２に近接した領域から除去されることを可能にするために、その他のメカニズムが利用されてよい。
【0070】
図４Ａは、中立位置にある冷却システム４００を示している。したがって、冷却素子４１０および４２０は、実質的に平坦である様子が示されている。動作中、圧電型冷却素子４１０および４２０は、図４Ｂおよび図４Ｃに示す位置の間で振動するように作動される。したがって、圧電型冷却素子４１０および４２０は、圧電型アクチュエータである。冷却システム４００の動作について、図４Ｂおよび図４Ｃの文脈で説明する。図４Ｂを参照すると、圧電型冷却素子４１０は、熱発生構造４０２から離れる（凸状に変形する）ように作動され、圧電型冷却素子４２０は、熱発生構造４０２に向かう（凹状に変形する）ように作動されている。この構成を吸引配置と呼ぶことにする。圧電型冷却素子４１０および４２０の振動運動のために、ギャップ４４２は、サイズが増大しており、ギャップ４４２Ａとして示されている。例えば、いくつかの実施形態において、ギャップ４４２は、中立位置で１０マイクロメートル以上かつ２０マイクロメートル以下の高さを有する（図４Ａ）。ギャップ４４２Ａは、吸引配置において、２０マイクロメートル以上かつ３０マイクロメートル以下の高さを有してよい（図４Ｂ）。したがって、上部チャンバ４４０は容積が増大し、一方、下部チャンバ４５０は容積が減少している。吸引配置では、パッシブベント４１２の流れ抵抗（パッシブ吸引流れ抵抗）が低い。結果として、パッシブベント４１２における圧力が低い。対照的に、アクティブベント４２２の流れ抵抗（アクティブ吸引流れ抵抗）は高い。結果として、アクティブベント４２２における圧力は高い。低いパッシブ吸引流れ抵抗のために、流体が、パッシブベント４１２を通して上部チャンバ４４０へ引き込まれる。これは、図４Ｂに矢印で示されている。しかしながら、流体は、高いパッシブ吸引流れ抵抗のために、アクティブベント４２２から流れ出ることがない（または、限られた程度で流れ出る）。しかしながら、アクティブベント４２２は、この構成において物理的に閉じられていない。例えば、アクティブベント４２２は、吸引配置においてオリフィスプレート４３０と接触していない。
【0071】
図４Ｃは、放出配置を示す。圧電型冷却素子４１０は、熱発生構造４０２に向かう（凹状に変形する）ように作動され、圧電型冷却素子４２０は、熱発生構造４０２から離れる（凸状に変形する）ように作動されている。圧電型冷却素子４１０および４２０の振動運動のために、ギャップ４４２は、サイズが減少しており、ギャップ４４２Ｂとして示されている。例えば、いくつかの実施形態において、ギャップ４４２は、中立位置で１０マイクロメートル以上かつ２０マイクロメートル以下の高さを有する（図４Ａ）。ギャップ４４２Ｂは、放出配置において、５マイクロメートル以上かつ１０マイクロメートル以下の高さを有する（図４Ｃ）。したがって、上部チャンバ４４０は容積が減少し、一方、下部チャンバ４５０は容積が増大している。放出配置では、パッシブベント４１２の流れ抵抗（パッシブ放出流れ抵抗）が高い。結果として、パッシブベント４１２における圧力が高い。対照的に、アクティブベント４２２の流れ抵抗（アクティブ放出流れ抵抗）は低い。結果として、アクティブベント４２２における圧力は低い。低いアクティブ放出流れ抵抗のために、流体は、上部チャンバ４４０からアクティブベント４２２を通り、オリフィス４３２を通して下部チャンバ４５０へ放出される。これは、図４Ｃに矢印で示されている。しかしながら、流体は、高いパッシブ放出流れ抵抗のために、パッシブベント４１２から流れ出ることがない（または、限られた程度で流れ出る）。したがって、放出配置においては、パッシブベント４１２は閉じられていると見なされ、アクティブベント４２２は開いていると見なされる。しかしながら、パッシブベント４１２は、この構成において物理的に閉じられていない。例えば、パッシブベント４１２は、放出配置において冷却素子４２０と接触していない。ギャップ４４２Ｂの長さは、ゼロではない。
【0072】
仮想バルブが、アクティブベント４２２およびパッシブベント４１２に、または、それらの近くに形成されると見なされてよい。仮想バルブは、閉じられた時に、高いが無限ではない流れ抵抗を有する。したがって、仮想バルブは、物理的に流れを遮断しないが、その代わりに、高い流れ抵抗または高い圧力を利用して、流れを絞りまたは阻止する。仮想バルブは、開いた時に、著しく低い流れ抵抗または圧力を有し、流れを許容する。いくつかの実施形態において、仮想バルブの閉状態と開状態との間の流れ抵抗または圧力の比は、３以上かつ１０以下である。したがって、アクティブベント４２２およびその仮想バルブ（「アクティブ仮想バルブ」）は、吸引配置において流体がほとんどまたは全くアクティブベント４２２を通して流れないほど十分に流れ抵抗が高いことから、吸引配置では閉じられていると見なされる。パッシブベント４１２およびその仮想バルブ（「パッシブ仮想バルブ」）は、流体がパッシブベント４１２を通して上部チャンバ４４０に引き込まれることを許容するほど十分に圧力または流れの抵抗が低いことから、吸引配置では開いていると見なされる。対照的に、アクティブベント４２２およびアクティブ仮想バルブは、流体がアクティブベント４２２を通して流れてオリフィス４３２から駆動されることを許容するほど十分に圧力または流れの抵抗が低いことから、放出配置では開いていると見なされる。パッシブベント４１２およびパッシブ仮想バルブは、圧力または流れの抵抗が十分に高く、放出配置において流体がほとんどまたは全くパッシブベント４１２を通して引き込まれないことから、放出配置では閉じられていると見なされる。
【0073】
冷却要素４１０および４２０の振動運動（および、それに伴う図４Ｂから図４Ｃへのギャップ４４２Ａ／４４２Ｂの減少）により、流体は、上部チャンバ４４０へ引き込まれ、オリフィス４３２を通る。流体の動きは、オリフィス４３２を通る矢印で示されている。流体は、図４Ｃに一部のオリフィス４３２に対する破線および矢印で示されているように、オリフィスプレート４２０から離れると拡散しうる。流体は、熱発生構造４０２で逸れて、熱発生構造４０２とオリフィスプレート４３０との間のチャネルに沿って移動する。
【0074】
図４Ｂおよび図４Ｃに示す位置の間の運動は、繰り返されてよい。したがって、圧電型冷却素子４１０および４２０が振動することで、冷却素子４１０の遠位側からパッシブベント４１２を通して上部チャンバ４４０に流体を引き込み、チャンバ４４０からアクティブベント４２２を通して送り、オリフィス４３２を通して熱発生構造４０２に向かって流体を押し出す。いくつかの実施形態において、冷却素子４１０および／または４２０の振動の周波数は、冷却素子１２０と類似している。さらに、いくつかの実施形態において、圧電型冷却素子４１０および／または４２０は、共振周波数またはその近くの周波数で駆動されてよい。また、圧電型冷却素子４１０および４２０の共振周波数は、近いことが望ましい場合がある。いくつかの実施形態において、圧電型冷却素子４１０および４２０の共振周波数は、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圧電型冷却素子４１０および／または４２０を維持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４１０および／または４２０の共振周波数は、チャンバ４４０および／または４５０の音響共振周波数と密接に整合される。いくつかの実施形態において、流体が熱発生構造４０２に衝突する速度は、冷却システム１００について本明細書に記載されている範囲内にある。
【0075】
図４Ｃに示すように、熱発生構造４０２に向かって駆動された流体は、熱発生構造４０２の上面と実質的に垂直（鉛直）に移動しうる。他の実施形態において、流体の動きは、熱発生構造４０２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４０２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。一例の境界層が、図４Ｃで熱発生構造４０２の上面に曲線状の点線で示されている。結果として、熱発生構造４０２からの熱の伝達が改善されうる。流体は、熱発生構造４０２で逸れて、熱発生構造４０２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４０２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４０２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４００の端部において、オリフィスプレート４３０と熱発生構造４０２との間の領域から出る。図の実施形態において、冷却システム４００の端部にある導管４６０が、熱発生構造４０２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４０２から遠くへ移動されてもよい。流体は、冷却要素４１０の遠位側に戻ってよく、そこで、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。次いで、流体は、さらなる熱を除去するために、冷却システム４００を通して循環されてよい。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４１０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４０２は、冷却されうる。
【0076】
チャンバ４５０へ流体を引き込んでオリフィス４３２を通して流体を放出するために行うパッシブベント４１２（パッシブ仮想バルブ）およびアクティブベント４２２（アクティブ仮想バルブ）の開閉は、流れ抵抗の動的な変化に基づいている。いくつかの実施形態において、アクティブ放出流れ抵抗に対するアクティブ吸引流れ抵抗の比は、３以上である。いくつかのかかる実施形態において、アクティブ放出流れ抵抗に対するアクティブ吸引流れ抵抗の比は、１０以下である。いくつかの実施形態において、パッシブ吸引流れ抵抗に対するパッシブ放出流れ抵抗の比は、３以上である。いくつかのかかる実施形態において、パッシブ吸引流れ抵抗に対するパッシブ放出流れ抵抗の比は、１０以下である。このように、ベント４１０および／または４２０に対応する仮想バルブが、開閉されうる。これらの圧力の比は、ギャップ４４２／４４２Ａ／４４２Ｂのサイズの変化（例えば、いくつかの実施形態では、５～３０マイクロメートル）に起因すると考えられてよい。いくつかの実施形態において、開状態と閉状態との間の圧力の差は、０．１気圧～０．２気圧である。例えば、吸引配置でのパッシブベント４１２における圧力は、放出配置でのパッシブベント４１２における圧力よりも０．１気圧以上かつ０．２気圧以下だけ低くてよい。同様に、放出配置でのアクティブベント４２２における圧力は、吸引配置でのアクティブベント４２２における圧力よりも０．１気圧以上かつ０．２気圧以下だけ低くてよい。
【0077】
冷却システム４００を利用して、流体が、（吸引配置で）パッシブベント４１２を通して引き込まれ、（放出配置で）アクティブベント４２２およびオリフィス４３２を通して駆動されてよい。したがって、流体は、冷却システム１００によって駆動される流体と類似した方法で、熱発生構造４０２から熱を効率的に放散させうる。したがって、冷却システム４００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４００は、ＭＥＭＳデバイスであってよい。したがって、冷却システム４００は、５００マイクロメートルを超えない全体高さを有する小型になりうる。その結果として、冷却システム４００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モバイル型のデバイスでの利用に適しうる。アクティブ冷却システム４００は、その他のコンピュータデバイスで用いられてもよい。圧電型冷却素子４１０および／または４２０は、超音波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。第１および第２圧電型冷却素子の共振周波数またはそれに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。
【0078】
図５Ａ～図５Ｅは、タイルまたはアレイとして構成された複数の冷却セル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５Ａは、上面図を示し、図５Ｂ～図５Ｅは、側面図を示している。図５Ａ～図５Ｅは、正確な縮尺ではない。冷却システム５００は、４つの冷却セル５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、および、５０１Ｄ（集合的または総称的に、５０１）を備えており、それらの冷却セルは、本明細書に記載されている冷却システムの内の１または複数に類似している。より具体的には、冷却セル５０１は、冷却システム１００に類似している。いくつかの実施形態において、冷却セル５０１は、冷却システム４００および／または別の冷却システムに類似していてよい。２×２構成の４つの冷却セル５０１が示されているが、いくつかの実施形態において、別の数および／または別の構成の冷却セル５０１が用いられてもよい。図の実施形態において、冷却セル５０１は、開口部５１２を有する共有上部プレート５１０と、冷却素子５２０と、オリフィス５３２を備えている共有オリフィスプレート５３０と、上部チャンバ５４０と、下部チャンバ５５０と、アンカ（支持構造）５６０と、を備えており、これらの構成要素は、開口部１１２を有する上部プレート１１０と、冷却要素１２０と、オリフィス１３２を有す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１６０と、に類似している。いくつかの実施形態において、冷却セル５０１は、一緒に加工され、例えば、上部プレート５１０およびオリフィスプレート５３０を切断することによって分離されてよい。冷却素子５２０は、異なる位相で（すなわち、シーソーに類似した方法で）駆動されている。さらに、図５Ｂ～図５Ｃおよび図５Ｄ～図５Ｅに見られるように、あるセル内の冷却素子５２０が、隣接するセル内の冷却素子５２０と異なる位相で駆動されている。図５Ｂ～図５Ｃでは、行方向に並んだ冷却素子５２０が、異なる位相で駆動されている。したがって、セル５０１Ａ内の冷却素子５２０は、セル５０１Ｂ内の冷却素子５２０と位相が異なる。同様に、セル５０１Ｃ内の冷却素子５２０は、セル５０１Ｄ内の冷却素子５２０と位相が異なる。図５Ｄ～図５Ｅでは、列方向に並んだ冷却素子５２０が、異なる位相で駆動されている。したがって、セル５０１Ａ内の冷却素子５２０は、セル５０１Ｃ内の冷却素子５２０と位相が異なる。同様に、セル５０１Ｂ内の冷却素子５２０は、セル５０１Ｄ内の冷却素子５２０と位相が異なる。冷却素子５２０を異なる位相で駆動することにより、冷却システム５００における振動が低減されうる。
【0079】
冷却システム５００の冷却セル５０１は、冷却システム１００、４００、および／または、類似の冷却システムと類似した方法で機能する。その結果として、本明細書に記載されている利点が、冷却システム５００によって共有されうる。近くのセル内の冷却素子が異なる位相で駆動されるため、冷却システム５００における振動が低減されうる。複数の冷却セル５０１が利用されるので、冷却システム５００は、冷却力が改善されうる。さらに、複数の個々の冷却セル５０１および／または冷却システム５００は、冷却セルの所望のフットプリントを実現するために様々な方法で組み合わせられてよい。
【0080】
図６Ａおよび図６Ｂは、閉じたデバイス６１０Ａおよび開いたデバイス６１０Ｂで利用されている冷却システム６００Ａおよび６００Ｂを示す。図６Ａを参照すると、アクティブ冷却システム６００Ａは、閉じたデバイス６１０Ａで用いられている。したがって、流体（例えば、空気）は、デバイス内にとどまる。閉じたデバイス６１０Ａは、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、仮想現実デバイス、および／または、その他のデバイスなど）であってよい。アクティブ冷却システム６００Ａは、１または複数の冷却セル６０１、（複数の冷却セル６０１で形成された）タイル、ならびに／もしくは、本明細書に記載されている冷却セル、冷却システム、および、それらの構成要素に類似した装置、を備える。ただし、明確にするために、一部のかかる構造は図示されていない。
【0081】
冷却セル６０１は、本明細書に記載されている冷却セル５０１、冷却システム１００および／または４００、ならびに、それらの構成要素に類似している。したがって、冷却セル６０１は、例えば、その中のチャンバの構造共振周波数および／または音響共振周波数で、振動運動を行うように駆動される冷却要素と、オリフィスプレートと、その他の構造と、を備えてよい。ただし、明確にするために、一部のかかる構造は図示されていない。冷却セル６０１も、振動運動を用いて、本明細書に記載されている速度で流体を駆動する。さらに、冷却セル６０１、ならびに、いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システム６００Ａおよび／または６００Ｂは、低プロファイルを有する。例えば、冷却セル６０１ならびに／もしくはアクティブ冷却システム６００Ａおよび／または６００Ｂの合計厚さは、３ミリメートル以下でありうる。いくつかの実施形態において、冷却セル６０１ならびに／もしくはアクティブ冷却システム６００Ａおよび／または６００Ｂの合計厚さは、２ミリメートル以下でありうる。
【0082】
熱発生構造６０２は、基板６７０上に存在する集積回路（例えば、チップパッケージ）および／またはその他の構造であってよい。熱発生構造６０２は、熱源であり、熱発生構造１０２および／または４０２もしくはヒートスプレッダと類似していてよい。単一の構成要素として記載されているが、いくつかの実施形態において、複数の構成要素が熱発生構造６０２内に存在し、冷却システム６００Ａによって冷却されてもよい。例えば、熱発生構造６０２は、熱源である構成要素に加えて、ヒートスプレッダ、ベイパーチャンバ、複数の集積回路、ならびに／もしくは、熱を拡散および／または低減するための他のメカニズム、を含みうる。基板６７０は、プリント回路基板またはその他の構造であってよい。集積回路またはその他の構成要素であってよい構成要素６６４、６６６、および、６６７も示されている。構成要素６６４、６６６、および、６６７を取り付けるためのメカニズムは図示されていない。図示されていないが、内部および／または外部の温度センサならびにその他の構成要素（ヒートスプレッダを含むが、それに限定されない）が用いられてもよい。デバイス６１０Ａを囲むカバー６０４も示されている。
【0083】
冷却システム６００Ａは、熱発生構造６０２に近接して取り付けられている。例えば、冷却システム６００Ａは、熱発生構造６０２に近接したフレームに取り付けられてよい。いくつかの実施形態において、ヒートスプレッダ、ベイパーチャンバ、もしくは、熱を拡散および／または低減するためのその他のメカニズムが、構成要素６６２と冷却システム６００との間に挿入されてよい。オリフィスプレートと、構成要素６６２、対応するヒートスプレッダ、および／または、その他の熱発生構造との間のジェットチャネルが、流体の流れを許容するために維持されてよい。図６Ａにおける流体の流れは、符号なしの矢印で示さている。
【0084】
冷却システム６００Ａは、本明細書に記載されている冷却システムと類似した方法で動作する。図６Ａにおける矢印でわかるように、構成要素６６７付近のより冷たい流体（例えば、空気）が、冷却システム６００Ａに向かって引っ張られる。冷却システム６００Ａは、その遠位側から近位側へ流体を駆動する。したがって、流体は、熱生成構造６０２に向かって駆動され、それに衝突する。熱発生構造６０２からの熱は、流体へ伝達される。流体は、熱発生構造６０２付近の領域から出て、熱発生構造６０２から熱を運び去る。流体は、閉じたデバイス６１０Ａを通って、熱が流体流の経路に沿った１または複数の構造体に伝達されて構造体によって放散されうるのに十分に離れたデバイス６１０Ａの領域へ駆動される。つまり、流体は、冷却システム６００Ａを出た流体が、熱発生構成要素６０２の表面よりも低い温度を有するデバイス６１０Ａ内の１または複数の構造体を通過するような経路をたどる。いくつかの実施形態において、これらの構造体は、構造体を通過する流体よりも低い温度を有する。したがって、デバイス６１０Ａ内のかかる構造体は、熱発生構造６０２からの熱を運ぶ流体から或る程度の熱を吸収しうる。いくつかの実施形態において、流体は、冷却システム６００Ａに戻る前に、冷却システム６００Ａから遠位の領域に駆動される。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも９０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも８０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２の定常状態動作時に熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも５０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、熱発生構造６０２から伝達された熱は、他の割合で、流体から除去される。いくつかの実施形態において、デバイス６１０Ａは、ダクト、基板６７０および／またはケース６０４の溝、もしくは、流体の流れを方向付けるために用いられるその他の特徴を備える。いくつかの実施形態において、流体の経路は、ヒートシンクまたは熱を放散させるためのその他のメカニズムを含んでもよい。例えば、カバー６０４が、熱を放散させるために利用されてよい。
【0085】
例えば、デバイス６１０Ａにおいて、熱発生構造６０２の領域を出た流体は、基板６７０の一部に沿って構成要素６６４および６６６を通り過ぎるように駆動される。また、流体は、構成要素６６６および６６４に沿って戻る前に、カバー６０４に沿って構成要素６６７の周りを進む様子が示されている。次いで、流体は、冷却セル６０１に再び入り、再利用されてよい。図６Ａでは明示的に示されていないが、一部の流体は、構成要素６６４および６６６の間、ならびに、構成要素６６６および６６６の間、を流れうる。さらに、いくつかの実施形態において、流体は、所望の通りに冷却されるために、（例えば、構成要素６６７を通り過ぎて）反対端にまで流れる必要はない。カバー６０４、ならびに／もしくは、構成要素６６４、６６６、および、６６７の内の１または複数は、熱発生構造６０２よりも冷たく、かつ、熱発生構造６０２からの熱を運ぶ流体よりも冷たいので、流体中の熱は、構成要素６０４、６６４、６６６、および、６６７の内の１または複数によって吸収されうる。いくつかの実施形態において、構成要素６０４、６６４、６６６、および、６６７の内の１または複数に伝達される熱の割合は、上述の通りである。したがって、冷却セル６０１に戻る流体は、熱発生構造６０２の領域を離れる流体よりも冷たい。冷却セル６０１は、より冷たい流体を熱発生構造６０２に向かって駆動する。流体は、デバイス６１０Ａ内を移動する間に冷却されているので、熱発生構造６０２から熱を吸収することができる。
【0086】
アクティブ冷却システム６００Ａは、冷却システム１００、４００、および／または、５００の利点を提供しうる。したがって、冷却システム６００Ａは、より低い電力で、より効率的かつ静かに熱発生構造６０２を冷却しうる。したがって、熱発生構造６０２の性能が改善されうる。デバイスのさらなる部分（構成要素６６４および／または６６７など）を冷却するために、さらなる冷却システム（図示せず）が利用されてもよく、および／または、冷却システム６００Ａのサイズが、例えば、さらなるセルを追加することによって、増大されてもよい。アクティブ冷却システム６００Ａは、閉じたデバイス６１０Ａ内で加熱された流体を循環させるので、熱発生構造６０２からの熱は、熱をより良好に放散させることができうる様々な構造の間に拡散されうる。したがって、閉じたデバイス６１０Ａの性能が改善されうる。
【0087】
さらに、アクティブ冷却システム６００Ａは、デバイス６１０Ａのカバー６０４上のホットスポットに関連する問題を軽減するために利用されてもよい。アクティブ冷却システム６００Ａを利用しない従来のデバイスでは、ホットスポットは、典型的に、輻射および／または自由対流により、集積回路またはヒートスプレッダのすぐ上のカバーの裏側部分（熱発生構造６０２のすぐ上のカバー６０４の部分に対応する）で発生する。これらのホットスポットの温度を下げるために、従来の装置は、典型的に、ヒートスプレッダとバックカバーとの間の距離を長くし（例えば、熱発生構造６０２とカバー６０４との間の距離を長くし）、ヒートスプレッダ／集積チップの領域の上に穴を配置して（例えば、カバー６０４において熱発生構造６０２の上方に穴を配置して）、ファンシステムを用いてこれらの穴から空気を引き抜こうとし、または、ヒートスプレッダ／集積回路の近くのバックカバーに伝熱テープを配置して（例えば、熱発生構造６０２の近くのカバー６０４の領域に伝熱テープを配置して）、ホットスポットから熱を奪うことで、ホットスポットから熱を奪う。しかしながら、従来のシステムにおいて、バックカバーとヒートスプレッダ／集積回路との間の距離を長くできるのには限界がありうる。典型的には、ヒートスプレッダ／集積回路の領域に高い流れ抵抗が存在する。したがって、ファンがホットスポットを軽減するのに十分な流れをこの領域で発生させる能力には限界がありうる。さらに、スマートフォンなどのデバイスでは、複数のファンを利用できない場合がある。同様に、伝熱テープの利用は、カバーにわたって熱を拡散するのに限られた能力しか発揮しない。対照的に、アクティブ冷却システム６００Ａがオンにされると、アクティブ冷却システム６００Ａに向かって流れるより冷たい流体（例えば、空気）が、熱発生構造６０２を冷却するために利用されるだけでなく、アクティブ冷却システム６００Ａの近くのカバー６０４の領域を自然に冷却しうる。例えば、いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システム６００Ａの流入口付近の領域は、デバイス６１０の定常状態動作時に、熱発生構造６０２付近の領域を出る流体よりも少なくとも２０℃低くなりうる。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システム６００Ａの流入口付近の領域は、デバイス６１０の定常状態動作時に、熱発生構造６０２付近の領域を出る流体よりも少なくとも３０℃低くなりうる。いくつかの実施形態において、アクティブ冷却システム６００Ａの流入口付近の領域は、デバイス６１０の定常状態動作時に、熱発生構造６０２付近の領域を出る流体よりも最大で３５℃まで低くなりうる。同様の理由で、システム６００Ａがオンであり、熱発生構造６０２を冷却するために用いられている時、アクティブ冷却システム６００Ａの流入口（例えば、ベント１１２および／または４２２と類似したベント）に近接する（例えば、真っ直ぐに整列した）ケース６０４の外面温度は、少なくとも５℃低下する。いくつかの実施形態において、システム６００Ａがオンであり、熱発生構造６０２を冷却するために用いられている時、アクティブ冷却システム６００Ａの流入口に近接するケース６０４の外面温度は、少なくとも１０℃低下する。その他の（例えば、より大きい）低下が、いくつかの実施形態において可能である。このように、カバー６０４上のホットスポット領域が、低減または排除されうる。
【0088】
図６Ｂは、開いたデバイス６１０Ｂで用いられている冷却システム６００Ｂを示す。このように、流体（例えば、空気）は、デバイスに入って、その中を移動して、デバイスを出る。冷却システム６００Ｂおよび開いたデバイス６１０Ｂは、それぞれ、冷却システム６００Ａおよび閉じたデバイス６１０Ａと類似している。開いたデバイス６１０Ｂは、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、仮想現実デバイス、および／または、その他のコンピュータデバイスなど）であってよい。アクティブ冷却システム６００Ｂは、１または複数の冷却セル６０１を備えており、冷却セル６０１は、本明細書に記載されている冷却セル５０１および６０１、冷却システム１００および／または４００、ならびに、それらの構成要素に類似している。したがって、冷却セル６０１は、例えば、構造共振周波数および／または音響共振周波数で、振動運動を行うように駆動される冷却要素と、オリフィスプレートと、その他の構造と、を備えてよい。ただし、明確にするために、一部のかかる構造は図示されていない。
【0089】
デバイス６１０Ｂは、デバイス６１０Ａと類似している。したがって、類似した構造は、同様の符号を有する。デバイス６１０Ｂは、基板６７０上の熱発生構造６０２と、カバー６０４と、さらなる構成要素６６４、６６６、および、６６７と、を備えており、それらは、それぞれ、デバイス６１０Ａの熱発生構造６０２と、基板６７０と、カバー６０４と、さらなる構成要素６６４、６６６、および、６６７と、に類似している。構成要素６６４、６６６、および、６６７を取り付けるためのメカニズムは図示されていない。図示されていないが、内部および／または外部の温度センサならびにその他の構成要素が用いられてもよい。冷却システム６００Ｂは、熱発生構造６０２に近接して取り付けられている。例えば、冷却システム６００Ｂは、熱発生構造６０２に近接したフレームに取り付けられてよい。オリフィスプレートと、熱発生構造６０２、対応するヒートスプレッダ、および／または、その他の熱発生構造との間のジェットチャネルが、流体の流れを許容するために維持されてよい。図６Ｂにおける流体の流れは、符号なしの矢印で示さている。ベント６９０および６９２が、デバイス６１０Ｂの内部と外部環境との間の流体連通を許容する。図の実施形態において、ベント６９０は流入口６９０として動作し、ベント６９２は流出口６９２として動作する。
【0090】
冷却システム６００Ｂの冷却セル６０１は、本明細書に記載されている冷却システムと類似した方法で動作する。図６Ｂにおける矢印でわかるように、冷却システム６００Ｂ付近のより冷たい流体（例えば、空気）が、冷却セル６０１に向かって引っ張られる。特に、流入口６９０からの流体が、冷却セル６０１に向かって移動する。冷却セル６０１は、熱発生構造６０２の遠位側から熱発生構造６０２の近位側へ流体を駆動する。したがって、流体は、熱発生構造６０２に向かって駆動され、それに接触する。熱が、流体へ伝達される。流体は、熱発生構造６０２に沿って流れ、熱発生構造６０２付近の領域から出て、熱発生構造６０２から熱を運び去る。このように、熱発生構造６０２からの熱を運ぶ流体をデバイス６１０Ｂから放出し、外部環境から新たな流体を流入口６９０から引き込むことで、熱発生構造６０２を冷却することができる。さらに、流体は、冷却セル６０１から遠位にある流出口６９２へ導かれるため、熱は、冷却システム６００Ａについて上述したのと類似した方法で、経路に沿った１または複数の構造体に伝達され、構造体によって放散されうる。例えば、構造体６０４、６６４、６６６、および、６６７は、熱発生構造６０２よりも低い温度を有し、および／または、熱発生構造６０２からの熱を運ぶ流体よりも低い温度を有しうるため、熱は、カバー６０４、ならびに／もしくは、構成要素６６４、６６６、および、６６７へ伝達されうる。したがって、流体は、デバイス６１０Ｂを出る前に、少なくとも幾分冷却されうる（すなわち、１または複数の構造体６０４、６６４、６６６、および／または、６６７へ熱を伝達しうる）。
【0091】
いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも９０％が流体から除去されるのに十分な数または構成の低温構造体ならびに／もしくは十分な距離を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも８０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体ならびに／もしくは十分な距離を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、熱発生構造６０２の定常状態動作時に熱発生構造６０２から伝達された熱の少なくとも５０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体ならびに／もしくは十分な距離を通過する。その他の量の熱が、他の実施形態において放散されうる。いくつかの実施形態において、デバイス６１０Ｂは、ダクト、基板６７０および／またはケース６０４の溝、もしくは、流体の流れを方向付けるために用いられるその他の特徴を備える。いくつかの実施形態において、流体の経路は、ヒートシンクまたは熱を放散させるためのその他のメカニズムを含んでもよい。例えば、カバー６０４が、熱を放散させるために利用されてよい。結果的に、熱が、デバイス６１０Ｂから効率的に除去されうる。
【0092】
アクティブ冷却システム６００Ｂは、アクティブ冷却システム１００、４００、５００、および／または、６００Ａの利点を共有しうる。さらに、デバイス６１０Ｂの外側からの冷却流体を利用して熱発生構造６０２を冷却できるため、熱管理が改善されうる。したがって、熱発生構造６０２の性能がさらに改善されうる。デバイスのさらなる部分（構成要素６６４および／または６６７など）を冷却するために、さらなる冷却システム（図示せず）が利用されてもよく、および／または、冷却システム６００Ｂのサイズが、例えば、さらなるセルを追加することによって、増大されてもよい。さらに、流体は、デバイス６１０Ｂを出る前に流体が少なくとも幾分冷却されるのに十分離れた流出口６９２まで駆動されうる。したがって、デバイス６１０Ｂにおける流出口６９２およびその他の構造は、望ましい場所に配置されてよい。それゆえ、デバイス６１０Ｂの構成が、より柔軟になりうる。デバイス６１０Ｂから出る流体は、ベント６９２が熱発生構造６０２の近くに配置された場合よりも冷たくなりうるため、ベント６９２を通して流れる流体に起因するユーザの不快感または負傷が軽減または回避されうる。さらに、カバー６０４上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0093】
同様に、図７Ａ～図７Ｂは、閉じたデバイス７１０Ａおよび開いたデバイス７１０Ｂでそれぞれ利用されているアクティブ冷却システム７００Ａおよび７００Ｂを示す。冷却システム７００Ａおよび７００Ｂは各々、１または複数の冷却セル、タイル、ならびに／もしくは、本明細書に記載されている冷却セル、冷却システム、および、それらの構成要素に類似した装置、を備える。例えば、冷却システム７００Ａおよび７００Ｂは、アクティブ冷却システム１００、４００、５００、６００Ａ、および／または、６００Ｂの内の１または複数と類似している。ただし、明確にするために、一部のかかる構造は図示されていない。特に、冷却セル７０１を備えている冷却システム７００Ａ、および、閉じたデバイス７１０Ａは、アクティブ冷却システム６００Ａ、冷却セル６０１、および、デバイス６１０Ａと類似している。アクティブ冷却システム７００Ｂ、冷却セル７０１、および、開いたデバイス７１０Ｂは、冷却システム６００Ａ、冷却セル６０１、および、開いたデバイス６１０Ｂと類似している。アクティブ冷却システム７００Ａおよび７００Ｂは各々、明示的に複数の冷却セル７０１を備えており、各図で、冷却セルの内の１つのみに符号が付されている。
【0094】
熱発生構造７６０は、基板７７０上に存在する構成要素７６２（例えば、チップパッケージ）と、ヒートスプレッダ７６４とを含む。単一の構成要素として記載されているが、いくつかの実施形態において、複数の構成要素が構成要素７６２内に存在してもよい。ヒートスプレッダ７６４は、構成要素７６２から熱を拡散し、冷却システム７００Ａによって冷却される。したがって、装置７１０Ａにおいて、ヒートスプレッダ７６４は、冷却システム７００Ａによって駆動される流体と、熱を発する構成要素７６２との間に明示的に挿入されている。基板７７０は、プリント回路基板であってよい。ヒートスプレッダ７６４は、冷却システム７００Ａと構成要素７６２との間に存在する。集積回路またはその他の構成要素であってよい構成要素７６５、７６６、および、７６７も示されている。構成要素７６５、７６６、および、７６７を取り付けるためのメカニズムは図示されていない。デバイス７１０Ａを囲むカバー７８０も示されている。冷却システム７００Ａは、構成要素７６２に近接して取り付けられている。例えば、冷却システム７００Ａは、構成要素７６２に近接したフレームに取り付けられてよい。したがって、オリフィスプレートとヒートスプレッダ７６４との間にジェットチャネルが存在する。図７Ａにおける流体の流れは、符号なしの矢印で示さている。
【0095】
冷却システム７００Ａは、本明細書に記載されている冷却システム（特に、システム６００Ａ）と類似した方法で動作する。図７Ａにおける矢印でわかるように、構成要素７６６および７６７の間からのより冷たい流体（例えば、空気）が、冷却システム７００Ａに向かって引っ張られる。冷却システム７００Ａは、その遠位側から近位側へ、ヒートスプレッダ７６４に沿って、流体を駆動する。したがって、熱が、ヒートスプレッダ７６４から流体へ伝達され、ヒートスプレッダ７６４に沿って運ばれる。さらに、ヒートスプレッダ７６４は、その中に開口部を備える。加熱された流体は、ヒートスプレッダ７６４の端部付近の領域を出て、構成要素７６２およびヒートスプレッダ７６４から熱を運び去る。デバイス７１０Ａは、流体が、デバイス７１０Ａを通って、熱が流体流の経路に沿った１または複数の構造体に伝達されて構造体によって放散されうるのに十分に離れたデバイス７１０Ａの領域まで移動するように構成されている。つまり、流体は、ヒートスプレッダ７６４付近の領域を出た流体が、ヒートスプレッダ７６４の表面よりも低い温度を有する１または複数の構造体を通過するような経路をたどる。いくつかの実施形態において、これらの構造体は、構造体を通過する流体よりも低い温度を有する。したがって、デバイス７１０Ａ内のかかる構造体は、ヒートスプレッダ７６４からの熱を運ぶ流体から或る程度の熱を吸収しうる。いくつかの実施形態において、流体は、冷却システム７００Ａに戻る前に、冷却システム７００Ａから遠位のシステム７１０Ａの領域に駆動される。いくつかの実施形態において、流体は、構成要素７６２から伝達された熱の少なくとも９０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、構成要素７６２から伝達された熱の少なくとも８０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、流体は、構成要素７６２の定常状態動作時に構成要素７６２から伝達された熱の少なくとも５０％が流体から除去されるのに十分な数および／または構成の低温構造体を通過する。いくつかの実施形態において、熱発生構造７６０から伝達された熱は、他の割合で、流体から除去される。いくつかの実施形態において、デバイス７１０Ａは、ダクト、基板７７０および／またはケース７８０の溝、もしくは、流体の流れを方向付けるために用いられるその他の特徴を備える。いくつかの実施形態において、流体の経路は、ヒートシンクまたは熱を放散させるためのその他のメカニズムを含んでもよい。例えば、カバー７８０および／またはその他の構造が、熱を放散させるために利用されてよい。
【0096】
アクティブ冷却システム７００Ａは、冷却システム１００、４００、５００、６００Ａ、および／または、６００Ｂの利点を提供しうる。したがって、冷却システム７００Ａは、より低い電力で、より効率的かつ静かに熱発生構造７６０を冷却しうる。したがって、構成要素７６２の性能が改善されうる。デバイスのさらなる部分（構成要素７６５、７６６、および／または、７６７など）を冷却するために、さらなる冷却システム（図示せず）が利用されてもよく、および／または、冷却システム７００Ａのサイズが、例えば、さらなるセルを追加することによって、増大されてもよい。アクティブ冷却システム７００Ａは、閉じたデバイス７１０Ａ内で加熱された流体を循環させるので、熱発生構造６６０からの熱は、熱をより良好に放散させることができうる様々な構造の間に拡散されうる。したがって、閉じたデバイス７１０Ａの性能が改善されうる。さらに、ケース７８０上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0097】
図７Ｂは、開いたデバイス７１０Ｂで用いられている冷却システム７００Ｂを示す。このように、流体（例えば、空気）は、デバイスに入って、その中を移動して、デバイスを出る。冷却システム７００Ｂおよび開いたデバイス７１０Ｂは、それぞれ、冷却システム７００Ａおよび閉じたデバイス７１０Ａと類似している。開いたデバイス７１０Ｂは、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、仮想現実デバイス、および／または、その他のコンピュータデバイスなど）であってよい。アクティブ冷却システム７００Ｂは、複数の冷却セル７０１を備えており、冷却セル７０１は、本明細書に記載されている冷却セル５０１、６０１、および、７０１、冷却システム１００および／または４００、ならびに、それらの構成要素に類似している。したがって、冷却セル７０１は、例えば、構造共振周波数および／または音響共振周波数で、振動運動を行うように駆動される冷却要素と、オリフィスプレートと、その他の構造と、を備えてよい。ただし、明確にするために、一部のかかる構造は図示されていない。
【0098】
デバイス７１０Ｂは、デバイス７１０Ａと類似している。したがって、類似した構造は、同様の符号を有する。デバイス７１０Ｂは、構成要素７６２から離れたヒートスプレッダ７６４を明示的に含む基板６７０上の熱発生構造６６０を備える。さらなる構成要素７６５、７６６、および、７６７、ならびに、カバー７８０も示されており、これらは、図７Ａに示したものと類似している。図示されていないが、内部および／または外部の温度センサならびにその他の構成要素が用いられてもよい。冷却システム７００Ｂは、熱発生構造７６０に近接して取り付けられている。例えば、冷却システム７００Ｂは、熱発生構造７６０に近接したフレームに取り付けられてよい。オリフィスプレートとヒートスプレッダ７６４との間のジェットチャネルが、流体の流れを許容するために維持されてよい。図６Ｂにおける流体の流れは、符号なしの矢印で示さている。ベント７９０および７９２が、デバイス６１０Ｂの内部と外部環境との間の流体連通を可能にする。図の実施形態において、ベント７９０は流入口７９０として動作し、ベント７９２は流出口７９２として動作する。
【0099】
冷却システム７００Ｂの冷却セル７０１は、本明細書に記載されている冷却システムと類似した方法で動作する。図７Ｂにおける矢印でわかるように、流入口７９０からのより冷たい流体（例えば、空気）が、冷却セル７０１に向かって引っ張られる。冷却セル７０１は、ヒートスプレッダ７６４の遠位側からヒートスプレッダ７６４の近位側へ流体を駆動する。したがって、流体は、ヒートスプレッダ７６４の表面に向かい、そして、それに沿うように駆動される。熱が、流体へ伝達される。流体は、ヒートスプレッダ７６４付近の領域を出て、熱を運び去る。デバイス７１０Ｂの構成により、流体は、流出口７９２に向かって方向付けられる。このように、熱発生構造７６０からの熱を運ぶ流体をデバイス７１０Ｂから放出し、外部環境から新たな流体を流入口７９０から引き込むことで、熱発生構造７６０を冷却することができる。流体は、冷却セル７０１から遠位にある流出口７９２へ導かれるため、熱は、冷却システム７００Ａについて上述したのと類似した方法で、経路に沿った１または複数の構造体に伝達され、構造体によって放散されうる。例えば、構造体７０４、７６５、７６６、および、７６７は、ヒートスプレッダ７６４よりも低い温度を有し、および／または、熱発生構造７６０からの熱を運ぶ流体よりも低い温度を有しうるため、熱は、カバー７０４、ならびに／もしくは、構成要素７６５、７６６、および、７６７へ伝達されうる。したがって、流体は、デバイス７１０Ｂを出る前に、少なくとも幾分冷却されうる（すなわち、１または複数の構造体７０４、７６５、７６６、および／または、７６７へ熱を伝達しうる）。いくつかの実施形態において、流体は、本明細書に記載の熱発生構造７６０から伝達された熱の一部が流体から除去されるのに十分な数または構成の低温構造体ならびに／もしくは十分な距離を通過する。結果的に、熱が、デバイス７１０Ｂから効率的に除去されうる。
【0100】
アクティブ冷却システム７００Ｂは、アクティブ冷却システム１００、４００、５００、６００Ａ、６００Ｂ、および／または、７００Ａの利点を共有しうる。さらに、デバイス７１０Ｂの外側からの冷却流体を利用して熱発生構造７６０を冷却できるため、熱管理が改善されうる。したがって、熱発生構造７６０の性能がさらに改善されうる。デバイスのさらなる部分（構成要素７６５および／または７６７など）を冷却するために、さらなる冷却システム（図示せず）が利用されてもよく、および／または、冷却システム７００Ｂのサイズが、例えば、さらなるセルを追加することによって、増大されてもよい。さらに、流体は、デバイス７１０Ｂを出る前に流体が少なくとも幾分冷却されるのに十分離れた流出口７９２まで駆動されうる。したがって、デバイス６１０Ｂにおける流出口７９２およびその他の構造は、望ましい場所に配置されてよい。それゆえ、デバイス７１０Ｂの構成が、より柔軟になりうる。デバイス７１０Ｂから出る流体は、ベント７９２が熱発生構造７６０の近くに配置された場合よりも冷たくなりうるため、ベント７９２を通して流れる流体に起因するユーザの不快感または負傷が軽減または回避されうる。さらに、ケース７８０上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0101】
図８は、スマートフォン８１０で用いられている冷却システム８００を示す。冷却システム８００は、１または複数の冷却セル、タイル、ならびに／もしくは、本明細書に記載されている冷却セル、冷却システム、および、それらの構成要素に類似した装置、を備える。ただし、明確にするために、かかる構造は図示されていない。図の実施形態において、スマートフォン８１０は閉じている。したがって、スマートフォン８１０内の熱発生構造を冷却するために用いられた流体（例えば、空気）は、スマートフォン８１０内にとどまる。スマートフォンは、さらに、筐体８２０およびミッドフレーム８４０を備える。他の実施形態において、スマートフォン８１０は、外部環境との流体連通を可能にするために、流入口および／または流出口を備えてもよい。いくつかの実施形態において、複数のアクティブ冷却システム８００が、スマートフォン８１０に配備されてもよい。明確にするために、スマートフォン８１０の上部の一部が除去されている。
【0102】
動作中、アクティブ冷却システム８００は、下層にある１または複数の熱発生構造（例えば、１または複数のプロセッサ）に向かって流体を駆動する。図８において符号なしの矢印の方向でわかるように、加熱された流体は、スマートフォン８１０に沿ってバッテリを通り過ぎる。加熱された流体がスマートフォン８１０を横切る時に、熱が、より低い温度を有する他の構造へ伝達される。例えば、熱は、筐体８２０および／またはミッドフレーム８４０へ伝達されうるスマートフォン８１０は、この流体の流れを許容するよう構成されている。例えば、流体の流れを方向付けるために、溝またはチャネル８２０（それらの内の１つのみに符号が付されている）が、ミッドフレーム８４０および／または筐体８２０に提供されてよい。同様に、空間８３２が、アクティブ冷却システム８００付近の領域を出るための流体の経路を提供している。このように、デバイス８１０内の１または複数の熱吸収構造を通る流体の流れのための経路が提供されている。冷却システム８００から遠位のスマートフォン８１０の領域（図の実施形態において、スマートフォン８１０の反対端）において、冷却された流体が冷却システム８００へ戻る帰還経路が始まっている。したがって、流体は、スマートフォン８１０の中を循環する。
【0103】
このように、冷却システム８００は、スマートフォン８１０を冷却するために用いられてよい。この冷却は、より効率がよく、熱発生構造からより大量の熱を伝達できうる。さらに、冷却システム８００は、薄いので、厚さをほとんどまたは全く変えることなしに、スマートフォン８００に組み込まれうる。したがって、スマートフォン８００の性能が改善されうる。さらに、筐体８２０上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0104】
図９Ａ～図９Ｂは、冷却システム９００を利用したスマートフォン９１０、および、冷却システム９００を示す。冷却システム９００は、本明細書に記載されている冷却セル／冷却システムと類似した４つの冷却セル９０１を備える。冷却セル９０１、フレキシブルコネクタ９０４、および、関連電子機器９０６の周りの流体の流れを制御するために用いられる任意選択的なダクト９０３も示されている。図の実施形態において、スマートフォン９１０は閉じている。したがって、スマートフォン９１０内の熱発生構造を冷却するために用いられた流体（例えば、空気）は、スマートフォン９１０内にとどまる。スマートフォン９１０は、カバーガラス９２２およびバックカバー９２４を有する筐体９２０を備える。スマートフォン９１０は、さらに、カメラモジュール９１２と、マザーボード９１４と、熱発生構造を形成するプロセッサ９６０およびヒートスプレッダ９６２と、その他の電子構成要素９１６と、バッテリ９１８と、ミッドフレーム９４０と、を備える。
【0105】
図９Ａに見られるように、冷却システム９００は、冷却された流体（符号のない実線矢印）を熱発生構造上へ駆動する。この実施形態において、熱発生構造は、マザーボード９１４上のプロセッサ９６０へ熱的に結合されているヒートスプレッダ９６２を含む。冷却システム９００は、この実施形態において、ミッドフレーム９４０に結合されている。いくつかの実施形態において、冷却システム９００は、別の構成要素に接続されてもよい。冷却システム９００によって駆動された流体は、プロセッサ９６０およびヒートスプレッダ９６２に向かって駆動され、ヒートスプレッダ９６２に沿って流れ、プロセッサ９６０によって発せられた熱を除去する。加熱された流体（符号のない破線矢印）は、ミッドフレーム９４０およびバッテリ９１８に沿って移動する。バックカバー９２４が、熱を放散させるために利用されてよい。例えば、流体の熱は、バックカバー９２４へ対流されて、外へ放射されうる。同様に、熱は、ミッドフレーム９４０にも伝達されて発散されうる。バックカバー９２４およびミッドフレーム９４０は、加熱された流体よりも温度が低いため、これらの構造へ熱が伝達されうる。ミッドフレーム９４０におけるバッテリ９１８への近位側にあるミッドフレーム９４０の溝９４１（点線で示されている）、および、バックカバー９２４にある溝９４４（点線で示されている）が、流体の流れを制御するために利用されてよい。いくつかの実施形態において、溝は、０．２ミリメートル～０．４ミリメートル（例えば、公称で０．３ミリメートル）のオーダーの深さを有してよい。したがって、流体は、ミッドフレーム９４０およびバックカバー９２４に沿って流れる時に冷却される。これは、符号のない長い破線矢印で示されている。バッテリ９１８を通り過ぎて、より冷たい流体は、カバーガラス９２２に沿って戻り、そこで、冷却され続ける。流体は、ミッドフレーム９４０とカバーガラス９２２との間の空間に、および／または、ミッドフレーム９４０の溝９４２（点線で示されている）に導かれうる。いくつかの実施形態において、空間および／または溝９４２は、０．２ミリメートル～０．４ミリメートル（例えば、公称で０．３ミリメートル）のオーダーの深さを有してよい。冷却された流体は、冷却システム９００に戻り、そこで、プロセッサおよび／またはその他の構成要素の冷却に再び利用されうる。
【0106】
このように、冷却システム９００は、スマートフォン９００を冷却するために用いられてよい。また、スマートフォン９００の構成（溝、および、スマートフォン９００内での構造の配置、など）は、流体の流れを方向付け、流体から熱を吸収するのに役立ちうる。この冷却は、より効率がよく、熱発生構造からより大量の熱を伝達できうる。さらに、冷却システム９００は、薄いので、厚さをほとんどまたは全く変えることなしに、スマートフォン９００に組み込まれうる。したがって、スマートフォン９００の性能が改善されうる。さらに、カバー９２２上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0107】
図１０Ａ～図１０Ｄは、本明細書に記載したような冷却システムを備えているおよび備えていないスマートフォンの実施形態および性能を示す。より具体的には、図１０Ａは、ベイパーチャンバのみを用いて冷却されているスマートフォン１０００Ａを示す。そのため、アクティブ冷却システムは利用されていない。したがって、スマートフォン１０００Ａ内では、流体の流れが最小限である。図１０Ｂは、本明細書に記載のアクティブ冷却システム１００１Ｂを備える閉じたスマートフォン１０００Ｂの実施形態を示す。したがって、図１０Ｂに示すスマートフォンの冷却に用いられる流体（例えば、空気）は、スマートフォン内にとどまる。スマートフォン１０００Ｂは、流体が、冷却システム１００１Ｂの近くの熱発生構造の表面から、熱発生構造の表面よりも低い温度を有する構造体を通過する経路をたどるように構成されている。構造体は、流体から熱を吸収する。次いで、流体は、冷却システム１００１Ｂに戻る。流体の経路は、その内の２つのみに符号が付されており、ライン１００２Ｂによってわかりうる。
【0108】
図１０Ｃは、本明細書に記載の冷却システム１００１Ｃを備えるベント型スマートフォン１０００Ｃの実施形態を示す。ベント型スマートフォン１０００Ｃは、さらに、流入口１００３Ｃおよび流出口１００４Ｃを備える。したがって、図１０Ｃに示すスマートフォン１０００Ｃについては、スマートフォン１０００Ｃの外部からの冷却された空気が、熱発生構造を冷却するために冷却システムによって用いられ、加熱された流体が、スマートフォンから放出されうる。スマートフォン１０００Ｃは、上述のように、より冷たい流体が流入口１００３Ｃを介して入り、アクティブ冷却システム１００１Ｃによって熱発生構造に向かって駆動されるように構成されている。流体は、熱発生構造から熱を除去し、冷却システム１００１Ｃの近くにある熱発生構造の表面から、熱発生構造の表面よりも低い温度を有する構造体を通過する経路をたどる。構造体は、流体から熱を吸収する。流体は、流出口１００４Ｃを介してベント型スマートフォン１０００Ｃの外へ方向付けられる。流体の経路は、その内の３つのみに符号が付されており、ライン１００２Ｃによってわかりうる。
【0109】
図１０Ｄは、図１０Ａ、図１０Ｂ、および、図１０Ｃのそれぞれのスマートフォン１０００Ａ、１０００Ｂ、および、１０００Ｃのプロセッサによって利用可能な電力をそれぞれ示す曲線１０１０、１０２０、および、１０３０を含むグラフである。図１０Ｄは、説明を目的としたものにすぎず、特定のデバイスに対応することを意図していない。図１０Ｄに見られるように、スマートフォン１０００Ａ（本明細書に記載のアクティブ冷却システムなし）の曲線１０１０は、プロセッサの加熱によって、より低い電力を利用している。さらに、プロセッサは、点１０１２において、より早く、かつ、より低い電力で、スロットリングを開始している。曲線１０２０は、本明細書に記載されている冷却システム１００１Ｂを利用する閉じたスマートフォン１０００Ｂのプロセッサが、より高い電力を利用（および消費）できることを示している。さらに、点１０２２におけるスロットリングは、曲線１０１０よりも遅く、かつ、高い電力で起こっている。曲線１０３０は、本明細書に記載されている冷却システムを利用するベント型スマートフォン１０００Ｃのプロセッサが、さらに高い電力を利用し、より長い期間にわたってスロットリングなしで耐えうることを示している。このように、性能が改善されうる。さらに、上述のように、冷却システムのサイズ故に、冷却システムを利用するスマートフォンの厚さを変えないままでよい。さらに、スマートフォン１０００Ｂおよび１０００Ｃのカバー上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0110】
本明細書に記載されている冷却システムは、他のデバイスで利用され、同様の性能改善を実現しうる。例えば、図１１Ａ～図１１Ｃは、本明細書に記載のアクティブ冷却を備えていないノートブックコンピュータ１１００Ａ（図１１Ａに示す）と、本明細書に記載のアクティブ冷却システムを備えているノートブックコンピュータの実施形態（ベント型ノートブックコンピュータ１１００Ｂなど）とについて、性能を比較している。より具体的には、図１１Ａは、本明細書に記載の冷却システムを利用していないノートブックコンピュータ１１００Ａを示す。ノートブックコンピュータ１１００Ａは、ベントを有するが、ライン１１０２Ａで示される流体の流れは、最小限である。図１１Ｂは、本明細書に記載の冷却システム１１０２Ｂを備える開いた（すなわち、ベント型の）ノートブックコンピュータ１１００Ｂの実施形態を示す。したがって、ノートブックコンピュータ１１００Ｂについては、ノートブックコンピュータの外部からの冷却された空気が、流入口１１０３Ｂを介して入り、冷却システム１００１Ｂに向かって方向付けられ、熱発生構造を冷却するために冷却システムによって利用されうる。加熱された流体は、流出口１１０４Ｂに向かって方向付けられる。このように、加熱された流体は、ノートブックコンピュータ１１００Ｂから放出される。流体の流れは、その内の３つのみに符号が付されており、ライン１１０２Ｂによって示されている。図１１Ｃは、ノートブックコンピュータ１１００Ａ、閉じたノートブックコンピュータの実施形態（図１１Ａ～図１１Ｃには図示せず）、および、ベント型ノートブックコンピュータ１１００Ｂのプロセッサによって利用可能な電力をそれぞれ示す曲線１１１０、１１２０、および、１１３０を含むグラフである。図１１Ｄに見られるように、本明細書に記載の冷却システムを利用しないノートブックコンピュータの曲線１１１０は、プロセッサの加熱によって、より低い電力を利用している。曲線１１２０は、本明細書に記載されている冷却システムを利用する閉じたノートブックコンピュータのプロセッサが、より高い電力を利用（および消費）できることを示している。曲線１１３０は、本明細書に記載されている冷却システムを利用するベント型ノートブックコンピュータのプロセッサが、さらに高い電力を利用し、より長い期間にわたってスロットリングなしで耐えうることを示している。このように、性能が改善されうる。さらに、上述のように、冷却システムのサイズ故に、冷却システムを利用するノートブックコンピュータの厚さを変えないままでよい。さらに、ノートブック１１００Ｂのカバー上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0111】
同様に、図１２Ａ～図１２Ｄは、本明細書に記載したような冷却システムを備えているおよび備えていない仮想現実デバイスの実施形態および性能を示す。より具体的には、図１２Ａは、本明細書に記載の冷却システムを利用していない仮想現実デバイス１２００Ａを示す。したがって、仮想現実デバイス１２００Ａ内では、流体の流れが最小限である。図１２Ｂは、本明細書に記載のアクティブ冷却システム１２０１Ｂを備える閉じた仮想現実デバイス１２００Ｂの実施形態を示す。したがって、図１２Ｂに示す仮想現実デバイス１２００Ｂの冷却に用いられる流体（例えば、空気）は、仮想現実デバイス内にとどまる。仮想現実デバイス１２００Ｂは、流体が、冷却システム１２０１Ｂの近くの熱発生構造の表面から、熱発生構造の表面よりも低い温度を有する構造体を通過する経路をたどるように構成されている。構造体は、流体から熱を吸収する。次いで、流体は、冷却システム１２０１Ｂに戻る。流体の経路は、その内の２つのみに符号が付されており、ライン１２０２Ｂによってわかりうる。
【0112】
図１２Ｃは、本明細書に記載の冷却システム１２０１Ｃを備えるベント型仮想現実デバイス１２００Ｃの実施形態を示す。ベント型仮想現実デバイス１２００Ｃは、さらに、流入口１２０３Ｃおよび流出口１２０４Ｃを備える。したがって、図１２Ｃに示す仮想現実デバイス１２００Ｃについては、仮想現実デバイス１２００Ｃの外部からの冷却された空気が、熱発生構造を冷却するために冷却システムによって用いられ、加熱された流体が、仮想現実デバイスから放出されうる。仮想現実デバイス１２００Ｃは、上述のように、より冷たい流体が流入口１２０３Ｃを介して入り、アクティブ冷却システム１２０１Ｃによって熱発生構造に向かって駆動されるように構成されている。流体は、熱発生構造から熱を除去し、冷却システム１２０１Ｃの近くにある熱発生構造の表面から、熱発生構造の表面よりも低い温度を有する構造体を通過する経路をたどる。構造体は、流体から熱を吸収する。流体は、流出口１２０４Ｃを介してベント型仮想現実デバイス１２００Ｃの外へ方向付けられる。流体の経路は、その内の２つのみに符号が付されており、ライン１２０２Ｃによってわかりうる。
【0113】
図１２Ｄは、仮想現実デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、および、１２００Ｃによって利用可能な電力をそれぞれ示す曲線１２１０、１２２０、および、１２３０を含むグラフである。図１２Ｄは、説明を目的としたものにすぎず、特定のデバイスに対応することを意図していない。図１２Ｄに見られるように、仮想現実デバイス１２００Ａ（本明細書に記載のアクティブ冷却システムなし）の曲線１２１０は、プロセッサの加熱によって、より低い電力を利用している。さらに、プロセッサは、点１２１２において、より早くスロットリングを開始している。曲線１２２０は、本明細書に記載されている冷却システム１２０１Ｂを利用する閉じた仮想現実デバイス１２００Ｂのプロセッサが、より高い電力を利用（および消費）できることを示している。さらに、点１２２２におけるスロットリングは、曲線１２１０よりも遅く起こっている。曲線１２３０は、本明細書に記載されている冷却システムを利用するベント型仮想現実デバイス１２００Ｃのプロセッサが、さらに高い電力を利用し、より長い期間にわたってスロットリングなしで耐えうることを示している。このように、性能が改善されうる。さらに、上述のように、冷却システムのサイズ故に、冷却システムを利用する仮想現実デバイスの厚さを変えないままでよい。さらに、仮想現実デバイス１２００Ａ、１２００Ｂ、および、１２００Ｃのカバー上のホットスポットが、温度低下または排除されうる。
【0114】
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。
［適用例１］システムであって、
流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成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を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は前記流体から熱を吸収し、前記構造体は前記システム内で前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、システム。
［適用例２］適用例１に記載のシステムであって、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
［適用例３］適用例１に記載のシステムであって、さらに、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備え、
前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
［適用例４］適用例１に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
［適用例５］適用例４に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
［適用例６］適用例１に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記アクティブ冷却システムは、流入口を備え、前記アクティブ冷却システムは、前記流入口に近接する前記カバーの領域の外面温度を少なくとも５℃低下させるよう構成されている、システム。
［適用例７］適用例１に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
［適用例８］適用例１に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
［適用例９］システムであって、
複数の冷却セルを備えているアクティブ冷却システムを備え、前記複数の冷却セルの各々は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている冷却素子を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記システム内の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、システム。
［適用例１０］適用例９に記載のシステムであって、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
［適用例１１］適用例９に記載のシステムであって、さらに、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備え、
前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
［適用例１２］適用例９に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
［適用例１３］適用例１２に記載のシステムであって、前記複数の冷却セルは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
［適用例１４］適用例９に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記複数の冷却セルの各々は、さらに、流入口を備え、前記アクティブ冷却システムは、前記流入口に近接する前記カバーの領域の外面温度を少なくとも５℃低下させるよう構成されている、システム。
［適用例１５］適用例９に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
［適用例１６］適用例９に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
［適用例１７］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アクティブ冷却システムの冷却素子を駆動し、前記冷却素子は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために前記振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成され、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から通過する経路をたどるように、前記流体を方向付け、前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、こと、
を備える、方法。
［適用例１８］適用例１７に記載の方法であって、前記方向付けは、さらに、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構成要素を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように、前記流体を方向付けることを含む、方法。
［適用例１９］適用例１７に記載の方法であって、前記方向付けは、さらに、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構成要素を通過する経路をたどって前記システムから少なくとも１つのベントを通して外部環境へ出るように、前記流体を方向付けることを含む、方法。
［適用例２０］適用例１７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、方法。
［適用例１］システムであって、
流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成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を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は前記流体から熱を吸収し、前記構造体は前記システム内で前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、システム。
［適用例２］適用例１に記載のシステムであって、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
［適用例３］適用例１に記載のシステムであって、さらに、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備え、
前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
［適用例４］適用例１に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
［適用例５］適用例４に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
［適用例６］適用例１に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記アクティブ冷却システムは、流入口を備え、前記アクティブ冷却システムは、前記流入口に近接する前記カバーの領域の外面温度を少なくとも５℃低下させるよう構成されている、システム。
［適用例７］適用例１に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
［適用例８］適用例１に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
［適用例９］システムであって、
複数の冷却セルを備えているアクティブ冷却システムを備え、前記複数の冷却セルの各々は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成されている冷却素子を備え、
前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記システム内の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、システム。
［適用例１０］適用例９に記載のシステムであって、前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように構成されている、システム。
［適用例１１］適用例９に記載のシステムであって、さらに、
外部環境と流体連通することを許容する少なくとも１つのベントを備え、
前記システムは、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構造体を通過する前記経路をたどって前記システムから前記少なくとも１つのベントを通して前記外部環境へ出るように構成されている、システム。
［適用例１２］適用例９に記載のシステムであって、前記冷却素子は、第１側および第２側を備え、前記第１側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の遠位にあり、前記流体と連通しており、前記第２側は、前記少なくとも１つの熱発生構造の近位にあり、前記冷却素子は、前記流体が前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面に向かって移動するように、前記振動運動を利用して前記流体を前記第１側から前記第２側へ方向付けるよう構成されている、システム。
［適用例１３］適用例１２に記載のシステムであって、前記複数の冷却セルは、さらに、支持構造を備え、前記冷却素子は、中央を固定されている冷却素子および端部を固定されている冷却素子から選択され、前記中央を固定されている冷却素子は、中央領域および外周を有し、前記中央を固定されている冷却素子は、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、前記端部を固定されている冷却素子は、中央部分および端部を有し、前記端部を固定されている冷却素子は、前記端部で前記支持構造によって支持され、少なくとも１つの開口部を有する、システム。
［適用例１４］適用例９に記載のシステムであって、前記システムは、カバーを備え、前記複数の冷却セルの各々は、さらに、流入口を備え、前記アクティブ冷却システムは、前記流入口に近接する前記カバーの領域の外面温度を少なくとも５℃低下させるよう構成されている、システム。
［適用例１５］適用例９に記載のシステムであって、前記アクティブ冷却システムは、２ミリメートル以下の厚さを有する、システム。
［適用例１６］適用例９に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、システム。
［適用例１７］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アクティブ冷却システムの冷却素子を駆動し、前記冷却素子は、流体と連通し、少なくとも１つの熱発生構造から熱を除去するために前記振動運動を利用して前記流体を前記少なくとも１つの熱発生構造の表面へ方向付けるよう構成され、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から通過する経路をたどるように、前記流体を方向付け、前記システムは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から、前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面よりも低い温度の構造体を通過する経路をたどるように構成されており、前記構造体は、前記流体から熱を吸収し、前記構造体は、前記システム内で、前記アクティブ冷却システムから遠位に存在する、こと、
を備える、方法。
［適用例１８］適用例１７に記載の方法であって、前記方向付けは、さらに、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構成要素を通過する前記経路をたどって前記アクティブ冷却システムに戻るように、前記流体を方向付けることを含む、方法。
［適用例１９］適用例１７に記載の方法であって、前記方向付けは、さらに、
前記少なくとも１つの熱発生構造の前記表面から前記構成要素を通過する経路をたどって前記システムから少なくとも１つのベントを通して外部環境へ出るように、前記流体を方向付けることを含む、方法。
［適用例２０］適用例１７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの熱発生構造は、特性的なスロットリング点を第１時点に有する特性的な電力対時間曲線を有し、前記少なくとも１つの熱発生構造は、アクティブ冷却された場合のスロットリング点を第２時点に有するアクティブ冷却された場合の電力対時間曲線を有し、前記第１時点は、前記第２時点未満である、方法。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】