(57)【要約】【目的】本発明は、防振材等を使用しなくても、圧電ファンにとって必要不可欠な振動を他へ伝えないようにするための除振装置を組み込み、それによって圧電ファン自体の大きさを薄型とすることが可能な除振装置付圧電ファンを提供することを目的とするものである。【構成】本発明は、圧電ユニットとシンバルばねとおもりからなる除振ユニットをベース上に取り付けるとともに、前記除振ユニット上に上ふたを取り付けたことを特徴とする除振装置付圧電ファンの構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電ユニットとシンバルばねとおもりからなる除振装置をベース上に取り付けるとともに、前記除振装置上に上ふたを取り付けたことを特徴とする除振装置付圧電ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を駆動源として用いた圧電ファンに振動を他へ伝えないようにするための除振装置を組み込んだ圧電ファンの改良に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
本願特許出願人は、従来から圧電ファンの改良に努め、過去にも特開２００２−１３４９７５号の公開特許公報記載の「冷却ファン」あるいは特開２００２−３６４５９９号の公開特許公報記載の「薄型冷却ファン」等の特許出願を行っている。
【０００３】
図１１の（ａ）に示すように、出願人の上記出願を含め、従来の圧電ファン１３は、支持部材１３ｃにより圧電ユニット１３ｂを圧電ファン１３の筐体１３ａに取り付けた構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電ファン１３は、圧電素子を駆動源として用いたもので、圧電素子を振動させることで振動板に取り付けた羽根を動かし風を送る装置であるため、圧電素子自体の振動を無くすこことはできないとの問題がある。
【０００５】
そのため、従来のように、圧電ユニット１３ｂを筐体１３ａに取り付けていると、圧電ユニット１３ｂから発生する振動が支持部１３ｃから筐体１３ａに直接伝わり、筐体１３ａ全体が振動してしまい、圧電ファン１３を組み込んだシステム機器側へも振動が伝わってしまうとの欠点がある。
【０００６】
そこで、図１１の（ｂ）に示すように、圧電ファン１３を使用する場合には圧電ユニット１３ｂを直接筐体１３ａに取り付けずに、圧電ユニット１３ｂの支持部１３ｃに防振材１４を使用するなどして、直接筐体１３ａに振動が伝わらないようにしている。
【０００７】
また、図１１の（ｃ）に示すように圧電ファン１３が組み込まれたシステム機器１５の場合には、圧電ファン１３の筐体１３ａを取り付けている部分に防振材１４ａを挟み込むなど、システム機器１５側への振動伝達がなるべく小さくなるような処置を行ってきた。
【０００８】
しかしながら、防振材の振動伝達率（振動を伝える大きさ）は低周波域で大きく、周波数が高くなるにつれて次第に小さくなる特性のため、圧電ファンのような数百Ｈｚの周波数域ではまだ振動伝達の防止は十分とはいえない。
【０００９】
更に、防振材１４、１４ａを筐体１３ａ内の支持部１３ｃに取り付けたり、筐体１３ａとシステム機器１５との間に挟み込んだりすると、その分だけ圧電ファン１３そのものの大きさが大きくなったり、システム機器１５内に圧電ファン１３と防振材１４ａを取り付けるために広いスペースを必要とする。
【００１０】
そこで、本発明は、防振材等を使用しなくても、圧電ファンにとって必要不可欠な振動を他へ伝えないようにするための除振装置を組み込み、それによって圧電ファン自体の大きさを薄型とすることが可能な圧電ファンを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、圧電ユニットとシンバルばねとおもりからなる除振装置をベース上に取り付けるとともに、前記除振装置上に上ふたを取り付けたことを特徴とする除振装置付圧電ファンの構成とした。
【００１２】
【実施例】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である除振装置付圧電ファンを詳細に説明する。図１は本発明である除振装置付圧電ファンの斜視図、図２は本発明である除振装置付圧電ファンの主要部品の取り付け順が分かるよう分解した状態を示した斜視図である。但し、図１の斜視図については、上蓋２の一部を切り取った状態で示した。
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明である除振装置付圧電ファン１の基本構造は、圧電ユニット３、シンバルばね５及びプレート状のおもり７からなる除振装置１ａと、前記除振装置１ａの上部及び下部に取り付けられ通風経路を構成する上ぶた２及びベース８により構成されている。
【００１４】
即ち、羽根３ａ及び圧電素子４からなる圧電ユニット３、上スペーサ６ａ、シンバルばね５、下スペーサ６ｂ、おもり７、４つの支柱８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅを四隅に設けた基板８ａ及びシンバルばね固定用支柱８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉを設けた基板８ａからなるベース８の各部が、支持部材６或いはシンバルばね固定部材９により固定され、上ぶた２が基板８ａの上面の四隅に設けてある支柱８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅにねじ１１を用いて固定されベース８に取り付けられている構造である。
【００１５】
圧電ファン１の筐体となるベース８の基板８ａは正方形状をしており、基板８ａの４隅のうち、後方の２つの隅には略五角形状の支柱８ｂ、８ｃを設け、前方の２つの角には台形状の支柱８ｄ、８ｅを設けてある。
【００１６】
前記略五角形状の支柱８ｂ、８ｃ間にできた圧電ファン１の背面の空間及び略五角形状の支柱８ｂと台形状の支柱８ｄの間及び略五角形状の支柱８ｃと台形上の支柱８ｅの間にできる圧電ファン１の左右の空間は吸込口１０となり、台形状の支柱８ｄ、８ｅ間にできる圧電ファン１の正面の空間は吹出口１０ａとなる。
【００１７】
さらに、ベース８の内部にはシンバルばね５に設けられた固定部材挿通孔５ｂ及びおもり７に設けられた貫通孔７ｂと同位置になるように、シンバルばね固定用支柱８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉが垂設されている。
【００１８】
図３は本発明である除振装置付圧電ファンの平面図（但し、上ぶた２は省略した）、図４は本発明である除振装置付圧電ファンの正面図である。図３及び図４に示すように、圧電ユニット３の支持点４ｄの下方にシンバルばね５がその中心孔５ｆで固定され、その下方におもり７がその中心孔７ａで固定されている。
【００１９】
図３に示すように、羽根３ａと圧電素子４とからなる圧電ユニット３は、羽根３ａを振らせるために圧電ユニット３を支持点４ｄで固定する必要があるが、圧電ファン１の筐体に直接に圧電ユニット３を固定すると筐体側へ振動が伝わってしまうため、圧電ユニット３は円盤状のおもり７の重心部に取り付けられることでおもり７の重量を利用して擬似固定されている。
【００２０】
図４に示すように、圧電ユニット３、シンバルばね５及びおもり７は、圧電ユニット３の羽根３ａが振動するとそれぞれの部品が振動によって接触する可能性があるために、接触を防ぐ目的で、圧電ユニット３とシンバルばね５の間には上スペーサ６ａが挟み込まれ、シンバルばね５とおもり７の間には下スペーサ６ｂが挟み込まれている。
【００２１】
圧電ユニット３、上スペーサ６ａ、シンバルばね５、下スペーサ６ｂ、おもり７は、圧電ユニット３の支持点４ｄから上スペーサ６ａの中心部に穿設されている中心孔６ｃ、シンバルばね５の中心部に穿設されている中心孔５ｆ、下スペーサ６ｂに穿設されている中心孔６ｄ及びおもり７の中心部に穿設されている中心孔７ａに支持部材６を挿入し固定する。
【００２２】
シンバルばね５は、４ヶ所に設けた固定部材挿通孔５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅにシンバルばね固定部材９を挿入し、おもり７に設けられた４ヶ所の貫通孔７ｂを貫通させてベース８の基板８ａの上面に垂直に起立しているシンバルばね固定用支柱８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉにシンバルばね固定部材９を螺合させて固定する。この時、おもり７は、中心孔７ａに挿入した支持部材６の１ヶ所のみでシンバルばね５から吊り下げられた構造である。
【００２３】
図５は本発明である除振装置付圧電ファンのおもりの平面図、図６は本発明である除振装置付圧電ファンのおもりの断面図である。本発明である除振装置付圧電ファンの除振装置１ａを構成するおもり７は、円盤状の形状に形成されていて、重心部には中心孔７ａが穿設されている。おもり７の外周部７ｂには４ヶ所に貫通孔７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆが穿設されている。
【００２４】
おもり７の外周部７ｂに穿設されている貫通孔７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆの直径は、ベース８に設けられたシンバルばね固定用支柱８ｆ〜８ｉの直径よりも大きく形成されていて、本発明である除振装置付圧電ファン１の組立時に貫通孔７ｃ〜７ｆからシンバルばね固定用支柱８ｆ〜８ｉｃが突出する。
【００２５】
そして、おもり７の重心部に設けられた中心孔７ａは、圧電ユニット３及びシンバルばね５とを固定して組み立てするための支持部材６を挿通し固定するために中心部に穿設された孔である。
【００２６】
図７は本発明である除振装置付圧電ファンのシンバルばねの平面図である。シンバルばね５は略正方形の板状で、中心部即ち重心部に中心孔５ｆが設けられ、４隅には、シンバルばね５をベース８の基板８ａの上面に垂設されているシンバルばね固定用支柱８ｆ〜８ｉｃに固定するための固定部材挿通孔５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅが穿設されている。
【００２７】
図７に示すように、シンバルばね５のばね本体５ａの外周部５ｇには、環体部５ｌを囲むように湾曲状の第１貫通孔５ｈ、第２貫通孔５ｉ、第３貫通孔５ｊ及び第４貫通孔５ｋが円形状に４箇所に同形同大で穿設されている。
【００２８】
外周部５ｇと環体部５ｌ間には、環体部５ｌを保持するために、第１アーム５ｍ、第２アーム５ｎ、第３アーム５ｏ及び第４アーム５ｐが設けられている。各アーム５ｍ、５ｎ、５ｏ、５ｐの一端は外周部５ｇに接続し、他端は環体部５ｌの環体枠５ｑの外周に接続されている。各アーム５ｍ〜５ｐは、十字状に配置されている。
【００２９】
真円状の環体部５ｌの環体枠５ｑ内には、扇形状の上貫通孔５ｖ、右貫通孔５ｗ、下貫通孔５ｘ及び左貫通孔５ｙが穿設されているとともに、中心には中心孔５ｆが穿設されている中央部５ｚがある。各貫通孔５ｖ〜５ｙは、全て同形同大であり、中央部５ｚを取り囲むように配置されている。
【００３０】
そして、環体枠５ｑと中央部５ｚ間には、第５アーム５ｒ、第６アーム５ｓ、第７アーム５ｔ及び第８アーム５ｕがあり、中央部５ｚを保持している。各アーム５ｒ〜５ｕの一端は環体枠５ｑの内周縁に接続されていて、他端は中央部５ｚの外周縁に接続されている。各アーム５ｒ〜５ｕは、十字状に配置されている。このように、環体部５ｌがバネの機能を有している。
【００３１】
中心孔５ｆは、圧電ユニット３及びおもり７と組み立て固定するための支持部材６を挿通する孔であり、４つの固定部材挿通孔５ｂ〜５ｅは、シンバルばね固定部材９を挿入し、ベース８に設けられたシンバルばね固定用支柱８ｆ〜８ｉｃにねじ込み螺合して固定するための孔である。
【００３２】
図８は本発明である除振装置付圧電ファンの圧電ユニットの平面図、図９は本発明である除振装置付圧電ファンの圧電ユニットの正面図である。圧電ユニット３は、圧電素子４と風を起こす羽根３ａからなる。
【００３３】
図８に示すように、圧電素子４は、振動板４ａの表面の中央部に圧電セラミックス４ｂを塗布した構造である。圧電素子４は、コ字状の形状に形成されていて、振動板４ａには内方に突出する正方形状の取付部４ｃが設けてあり、その取付部４ｃの中心に支持点４ｄが設けてある。
【００３４】
羽根３ａは、略Ｕ字状の形状であり、中央部３ｂと、中央部３ｂの左方に形成されている左端部３ｃと、前記中央部３ｂの右方に形成されている右端部３ｄとからなる。風を送り出す羽根３ａと圧電素子４間には間隙３ｉが形成されている。
【００３５】
図９に示すように、左端部３ｃの上面には縦断面形状が三角形状の左突出部３ｇが設けられているとともに、右端部３ｄの上面にも同様に右突出部３ｈが設けられている。左突出部３ｇ及び右突出部３ｈはいずれも中央部３ｂよりに設けられている。
【００３６】
図８に示すように、振動板３ａの左端３ｅと圧電素子４の左端とは面一に接続されているとともに、振動板３ａの右端３ｆと圧電素子４の右端４ｆとも同様には面一に接続されている。
【００３７】
図１０は本発明である除振装置付圧電ファンの構造概略図である。図１０に示した構造概略図を用いて、本発明である除振装置付圧電ファンの動作を説明する。
【００３８】
本発明である除振装置付圧電ファン１は、圧電ユニット３の圧電素子４に駆動電圧が加わると振動板４ａが振動し、圧電ユニット３が支持部材６を介して円盤状のおもり７によって擬似固定されているため、取り付けられた羽根３ａが振れて空気の流れを発生させる。
【００３９】
この時、もし圧電ユニット３がおもり７に固定されていないと、圧電ユニット３全体が振動し、羽根３ａは振れないか、振れたとしても極わずかである。また、この時の駆動周波数は、圧電素子４や羽根３ａの形状などによって決まる特定の周波数である。
【００４０】
圧電素子４が振動し、羽根３ａが振れると円盤状のおもり７も同一周波数で小さく振動する。この振動は、おもり７と同一中心（重心）軸で固定されたシンバルばね５に伝わる。
【００４１】
しかしながら、その振動周波数に比べると、シンバルばね５とおもり７と圧電ユニット３でつくる振動系の固有周波数が、およそ１／１０程度と小さいため、振動はシンバルばね５に吸収され、圧電ファン１の筐体１２へは殆ど伝達されない。
【００４２】
これは、一般に、強制振動した振動系からそれを支持する基礎に伝わる力の伝達率Ｔは、減衰比を無視すればＴ＝１／（ｎ２  −１）で表されるので（ｎ：強制振動の周波数と固有振動数の比）、ｎ＝１０とすれば、Ｔ≒０．０１となる。
【００４３】
さらに、本発明である除振装置付圧電ファンに用いるばねは、必ずしもシンバルばね５でなくとも良く、おもりと組み合わせた振動系の固有振動数が必要な値になるのであれば、ばねの形状は任意の形状とすることが可能である。
【００４４】
また、同様におもり７の形状も必ずしも円盤状でなくても構わない。おもり７は、おもり７の重心位置でばねに固定されるのであれば任意の形状とすることが可能である。
【００４５】
本発明である除振装置付圧電ファン１は、従来品と同様にＣＰＵなどの電子機器部品の冷却以外に、これまでに説明したような特性を活かし、下記の様な用途に用いることができる。
【００４６】
本発明である除振装置付圧電ファンは、圧電ファンに除振装置を内蔵することで防振材を必要とせず、より薄型とすることが可能だが、省スペース化を意図した薄型のファンに於いては、静圧が小さく風量も少ないため、電子機器部品の冷却には適さない。そのため、吹き出し口が塞がれない通風抵抗の小さな所での使用を目的とする。
【００４７】
使用例としては、密閉容器内の空気（ガス）の撹拌や、芳香剤・防虫剤等の拡散等での使用がある。密閉容器内の撹拌とは、容器内に本発明である除振装置付圧電ファンを取り付けることで局所的発熱等による容器内の温度不均一を解消したり、容器内のガスの化学成分濃度を均一化したりすることができる。
【００４８】
また、芳香剤・防虫剤等の拡散とは、におい成分などの特殊な成分を含んだガスを容器に入れ、容器内に本発明である除振装置付圧電ファンを取り付けることで、特殊な成分を含んだガスを容器から外部へ吹き出し、拡散させることである。
【００４９】
このように、本発明である除振装置付圧電ファン１は、吹き出し口１０ａが塞がれない通風抵抗の小さな所であれば、様々な用途に使用することができるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明である除振装置付圧電ファンは、以上に説明したような構成であるから、以下の効果が得られる。第１に、圧電ユニットの振動が圧電ファンの筐体に伝わりにくい構造のため、防振材を用いた場合よりも防振効果が大きい。
【００５１】
第２に圧電ファンの筐体が振動しないので、圧電ファンの筐体を防振材を用いることなく直接システム機器へ取り付けることができ、その取り付け高さを小さくすることもできるので省スペース化が可能である。
【００５２】
第３に防振材を圧電ファンの筐体内部に用いる必要がないので、従来の防振材を筐体内部に用いる場合に比べ、圧電ファンそのものの大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である除振装置付圧電ファンの斜視図である。
【図２】本発明である除振装置付圧電ファンの主要部品の取り付け順を示す斜視図である。
【図３】本発明である除振装置付圧電ファンの平面図である。
【図４】本発明である除振装置付圧電ファンの正面図である。
【図５】本発明である除振装置付圧電ファンのおもりの平面図である。
【図６】本発明である除振装置付圧電ファンのおもりの断面図である。
【図７】本発明である除振装置付圧電ファンのシンバルばねの平面図である。
【図８】本発明である除振装置付圧電ファンの圧電ユニットの平面図である。
【図９】本発明である除振装置付圧電ファンの圧電ユニットの正面図である。
【図１０】本発明である除振装置付圧電ファンの構造概略図である。
【図１１】従来の圧電ファンの使用例を示す図である。
【符号の説明】
１            除振装置付圧電ファン
１ａ          除振装置
２            上ぶた
２ａ          ねじ孔
３            圧電ユニット
３ａ          羽根
３ｂ          中央部
３ｃ          左端部
３ｄ          右端部
３ｅ          左端
３ｆ          右端
３ｇ          左突出部
３ｈ                  右突出部
３ｉ          隙間
４            圧電素子
４ａ          振動板
４ｂ          圧電セラミックス
４ｃ          取付部
４ｄ          支持点
４ｅ          左端
４ｆ          右端
５            シンバルばね
５ａ          ばね本体
５ｂ〜５ｅ    固定部材挿通孔
５ｆ          中心孔
５ｇ          外周部
５ｈ                  第１貫通孔
５ｉ                  第２貫通孔
５ｊ                  第３貫通孔
５ｋ                  第４貫通孔
５ｌ          環体部
５ｍ          第１アーム
５ｎ                  第２アーム
５ｏ                  第３アーム
５ｐ                  第４アーム
５ｑ          環体枠
５ｒ          第５アーム
５ｓ                  第６アーム
５ｔ                  第７アーム
５ｕ                  第８アーム
５ｖ                  上貫通孔
５ｗ                  右貫通孔
５ｘ                  下貫通孔
５ｙ                  左貫通孔
５ｚ                  中央部
６            支持部材
６ａ          上スペーサ
６ｂ          下スペーサ
６ｃ          中心孔
６ｄ          中心孔
７            おもり
７ａ          中心孔
７ｂ          貫通孔
７ｃ          外周部
８            ベース
８ａ          基板
８ｂ〜ｅ      支柱
８ｆ〜８ｉ    シンバルばね固定用支柱
９            シンバルばね固定部材
１０          吸込口
１０ａ        吹出口
１１          ねじ
１２          筐体
１３          圧電ファン
１３ａ        筐体
１３ｂ        圧電ユニット
１３ｃ        支持部
１４、１４ａ  防振材
１５          システム機器の筐体
【図１】
2004285920.tif 000003
【図２】
2004285920.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004285920.tif 000007
【図６】
2004285920.tif 000008
【図７】
2004285920.tif 000009
【図８】
2004285920.tif 000010
【図９】
2004285920.tif 000011
【図１０】
2004285920.tif 000012
【図１１】
2004285920.tif 000013