(57)【要約】【課題】  本発明は、各種電子機器内のＬＳＩなどのチップ周辺を局所的に冷却する圧電素子からなり、振幅の増長効果により、冷却性能の優れた、圧電ファン装置を提供するものである。【解決手段】  かゝる本発明は、２枚の板状圧電素子１１１、１１１とこれらの素子より長い長さを有しこれらの素子の間に挟まれた弾性金属板１１２とからなる圧電ファン部１１０の一端側又は途中を、支持部１３０で片持ち型に支持・固定すると共に、両板状圧電素子１１１、１１１の電極１１４、１１４間に交流電圧を印加する交流回路１２０を備えた圧電ファン装置１００Ａにおいて、前記弾性金属板１１２の支持部側とは反対方向の遊端側に、１又は２以上の振幅増長部（スリット）１１２ａを設けた圧電ファン装置にあり、これにより、振幅の増長効果が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の板状圧電素子と前記両板状圧電素子より長い長さを有しこれらの板状圧電素子の間に挟まれた平板状の弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記両板状圧電素子の外側面の電極間に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置において、
前記弾性金属板の支持部側とは反対方向の遊端側に、１又は２以上の振幅増長部を設けたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項２】
１枚の板状圧電素子と当該板状圧電素子が固定されると共に、当該両板状圧電素子より長い長さを有する平板状の弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記板状圧電素子の外側面の電極と前記弾性金属板に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置において、
前記弾性金属板の支持部側とは反対方向の遊端側に、１又は２以上の振幅増長部を設けたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項３】
前記振幅増長部が、前記平板状の弾性金属板の両面側又は片面側で、その長手方向に直交又は交差するスリットからなることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電ファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器内のＬＳＩやＣＰＵなどのチップ周辺を局所的に冷却する圧電素子からなる圧電ファン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器に組み込まれているＬＳＩやＣＰＵなどのチップは、局所的な発熱源となっているため、製品によっては適宜冷却することが必要とされる。
このような要求に答えるものとして、多数の放熱片などを有する単なる放熱体（板）なども使用されているが、小型で、より効率的な冷却ができる、圧電素子（セラミック素子）を用いた圧電ファン装置が提供されている（例えば引用文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３２３８８２号
【０００３】
圧電ファン装置の概略構造を示すと、図４の如くである。この装置では、２枚の板状圧電素子（通常ＰＺＴなどからなるセラミック素子）１１、１１を、これより長さの長い弾性金属板（ブレード）１２の両面に接着層１３、１３を介して貼り付けてある。この両板状圧電素子１１、１１はその両面に電極１４、１４が形成されていて、弾性金属板１２と一体化された形で圧電ファン部１０とする一方、これらの両板状圧電素子１１、１１の外側の電極１４、１４間には、交流電圧を印加するための交流回路２０を接続すると共に、圧電ファン部１０の一端（中央などの途中も可）を、固定部品である支持部３０で、片持ち型として支持・固定してある。
【０００４】
この圧電ファン装置の場合、交流電圧を印加すると、片方の板状圧電素子１１が伸びるときには、他方の板状圧電素子１１が縮み、逆に、片方の板状圧電素子１１が縮むと、他方の板状圧電素子１１が伸びるため、圧電ファン部１０は、全体として正逆方向に交互に屈曲運動するようになる。
【０００５】
従って、圧電ファン装置を、電子機器内のＬＳＩやＣＰＵなどのチップ周辺に組み付けて、交流電圧として、共振周波数となる正弦波を加えれば、弾性金属板１２の遊端（自由端）側が扇子状に振動するため、冷却風が発生する。つまり、所望のファン機能が得られる。ファン機能を高めるため、必要により、弾性金属板１２の遊端側にプラスチック製などの薄板からなる振動板を設けることも行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような構造の圧電ファン装置は、電磁障害などもなく、ＬＳＩやＣＰＵなどの発熱源に近接して設置することができ、かつ、小型で、構造が簡単であるという利点があるものの、以下のような問題点があった。
【０００７】
つまり、この装置において、より小型で高い弾性金属板１２の振幅を得るためには、通常板状圧電素子１１側の厚さを薄くすることで対応してきた。
しかし、素子をあまり薄くすると、十分な機械的強度が確保できないなどの問題が生じるため、素子の薄型化にも限界がある。
【０００８】
そこで、本発明者等は、素子以外の部分である弾性金属板１２に着目し、この板の遊端側に、高い（大きな）振幅を得るため、振幅を増長する振幅増長部として、その長手方向に直交するスリット（凹溝）を１又は２以上設けたところ、良好な結果が得られた。
【０００９】
本発明は、このような着想により発明されたものであり、単に弾性金属板（ブレード）の遊端側にスリットを１又は２以上設けることにより、高い振幅、即ち高いファン機能を有する、優れた圧電ファン装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の本発明は、２枚の板状圧電素子と前記両板状圧電素子より長い長さを有しこれらの板状圧電素子の間に挟まれた平板状の弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記両板状圧電素子の外側面の電極間に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置において、
前記弾性金属板の支持部側とは反対方向の遊端側に、１又は２以上の振幅増長部を設けたことを特徴とする圧電ファン装置にある。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、１枚の板状圧電素子と当該板状圧電素子が固定されると共に、当該両板状圧電素子より長い長さを有する平板状の弾性金属板とからなる圧電ファン部の一端側又は途中を、支持部で片持ち型に支持・固定すると共に、前記板状圧電素子の外側面の電極と前記弾性金属板に交流電圧を印加する交流回路を備えた圧電ファン装置において、
前記弾性金属板の支持部側とは反対方向の遊端側に、１又は２以上の振幅増長部を設けたことを特徴とする圧電ファン装置にある。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、前記振幅増長部が、前記平板状の弾性金属板の両面側又は片面側で、その長手方向に直交又は交差するスリットからなることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電ファン装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電ファン装置によると、２枚の板状圧電素子と弾性金属板（ブレード）とからなるバイモルフ型の圧電ファン装置や、１枚の板状圧電素子と弾性金属板とからなるユニモルフ型の圧電ファン装置において、弾性金属板の遊端側の両面側又は片面側で、その長手方向に、振幅増長部、例えばスリット１又は２以上設けてあるため、高い振幅が得られる。即ち、高いファン機能が得られる。また、この際、弾性金属板自体の厚さを、特に薄くする必要もないため、弾性金属板自体の機械的強度が損なわれることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る圧電ファン装置の一例を示したものである。
図中、１００Ａはバイモルフ型の圧電ファン装置で、１１０は２枚の板状圧電素子１１１、１１１を、これより長さの長い弾性金属板１１２の両面に接着層１１３、１１３を介して貼り付けて、さらに、両板状圧電素子１１１、１１１の電極１１４、１１４を設けてなる圧電ファン部である。１２０は両板状圧電素子１１１、１１１の外側面の電極１１４、１１４間に交流電圧を印加するための交流回路、１３０は圧電ファン部１１０の一端側（中央などの途中も可）を片持ち型に支持する固定部品からなる支持部である。
【００１５】
上記弾性金属板１１２（ブレード）は、通常平板状の真鍮やＳＵＳなどの金属板、或いはＰＥＴなどの硬質樹脂板などからなり、その遊端（自由端）側には、２個のスリット（凹溝）１１２ａを、振幅増長部として、設けてある。このスリット１１２ａは、弾性金属板１１２の遊端側における剛性（機械的強度）を、部分的に低下させる。
【００１６】
この剛性の低下により、弾性金属板１１２の遊端側の可撓性が増して、撓み易くなるため、結果として、遊端側の振幅増長効果が得られる。この振幅増長効果からすると、板材の長手方向に直交する形のスリットが望ましい。しかし、振幅増長の機能からすると、直交状態から多少ずれた交差型のスリットであってもよい。また、得る振幅の増長度などに応じて、そのスリット数は特に限定されず、２以上とすることもできる。さらに、スリットの形成面も、平板状の両面側、片面側でもよく、また、これを適宜組み合わせた形態とすることも可能である。
【００１７】
具体的なスリットの形成方法は、特に限定されないが、機械的な研磨や化学的な研磨（エッチング）、プレス法などで行えばよい。ここでプレス法とは、刃部材（ロール型の刃や棒状の刃など）を押圧させて凹溝を形成する方法である。このスリットの幅や深さも、特に限定されず、適宜設定することができる。しかし、スリットの形成により、必要な機械的強度が失われない範囲で行う必要がある。また、スリットの形状も、特に限定されず、角溝の他か、湾曲状の溝であってもよい。また、スリット全体が複数の細い溝の集合体であってもよい。さらに、広くはスリット部分は、ブレードの剛性を低下される機能があればよいため、平板の幅方向に配列させた多数の短い切り込みや、多数の小孔、凹みであってもよい。
【００１８】
図２は、本発明に係る圧電ファン装置の他の例を示したものである。
図中、１００Ｂはユニモルフ型の圧電ファン装置である。この装置は、圧電ファン部１１０が、１枚の板状圧電素子１１１とこれが接着層１１３を介して貼り付られる弾性金属板１１２からなる点以外は、上記圧電ファン装置１００Ａと同構造のものである。
【００１９】
この圧電ファン装置１００Ｂでも、弾性金属板１１２（ブレード）は、通常平板状の真鍮やＳＵＳなどの金属板、或いはＰＥＴなどの硬質樹脂板などからなり、その遊端（自由端）側には、２個のスリット（凹溝）１１２ａを、振幅増長部として、設けてある。
このため、上記圧電ファン装置１００Ａと同様、弾性金属板１１２の遊端側の可撓性が増して、撓み易くなるため、結果として、遊端側の振幅増長効果が得られる。
この装置の弾性金属板１１２におけるスリット１１２ａの形状やその形成方法は、上記圧電ファン装置１００Ａの場合と同様としてある。
【００２０】
〈実施例・比較例〉
本発明に係る圧電ファン装置の効果を確認するため、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す各サンプルを製造して、弾性金属板（ブレード）の振幅試験を行なった。
図３（Ａ）、（Ｂ）は上記図１の圧電ファン装置１００Ａに対応するもので、図３（Ａ）では弾性金属板１１２の遊端側の両面に１個のスリット１１２ａ（先端からＬ１の位置）を設けてある。図３（Ｂ）では弾性金属板１１２の遊端側の両面に２個のスリット１１２ａ（先端からＬ１とＬ２の位置）を設けてある。図３（Ｃ）は上記図４の従来型の圧電ファン装置に対応するもので、弾性金属板１２の遊端側にスリットのないものである。なお、上記各サンプルにおいて、弾性金属板１１２、１２の長さは２０ｍｍ、幅は４．０ｍｍ、板状圧電素子１１１、１１の長さは７．５ｍｍである。また、スリット１１２ａの幅は１．０ｍｍ、深さは５０μｍである。
この振幅試験において、上記図３（Ａ）、（Ｂ）の装置では、スリット１１２ａの位置（Ｌ１、Ｌ２）を種々変えてみた。この結果は表１の如くあった。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１によると、図３（Ｃ）の従来型の圧電ファン装置における振幅（比較例１）を基準にとって比較すると、本発明に係る圧電ファン装置１００Ａに対応する、図３（Ａ）や図３（Ｂ）の弾性金属板１１２の場合、その形成位置によって変動があるものの、５〜３０％程度の振幅の増幅効果、即ち振幅増長効果が得られることが分かる。
【００２３】
上記ユニモルフ型の圧電ファン装置１００Ｂにあっても、弾性金属板１１２の構造が、圧電ファン装置１００Ａと同構造であることから、所定の振幅増長効果が得られることは明らかである。
【００２４】
また、本発明の特徴とする振幅増長部を設ける点は、上記バイモルフ型やユニモルフ型のものに限定されず、その他の圧電ファン装置において、振幅する弾性金属板、さらにはこれに相当する部材に設ける場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る圧電ファン装置の一例を示した概略説明図である。
【図２】本発明に係る圧電ファン装置の他の例を示した概略説明図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）  圧電ファン装置における振幅試験のためのサンプルを示した概略説明図である。
【図４】従来の圧電ファン装置を示した概略説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００Ａ〜１００Ｂ・・・圧電ファン装置、１１０・・・圧電ファン部、１１１・・・板状圧電素子、１１２・・・弾性金属板、１１２ａ・・・振幅増長部（スリット）、１１３・・・接着層、１１４・・・電極、１２０・・・交流回路、１３０・・・支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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