(57)【要約】【課題】気体の合成噴流を発生する噴流発生装置において、消費電力を低減することができる振動アクチュエータを提供すること。【解決手段】弾性支持部材３６は、該弾性支持部材３６が上側に動くときのバネ力が、下側に動くときのバネ力より小さくなるように設計されている。ここで、振動板３３の静止位置が、マグネット２７、ボトムヨーク２６、トップヨーク３４及びコイル２８で構成される駆動機構３５から発生する電磁力のセンタから下側に設定されている。言い換えると、駆動機構３５により発生する電磁力の中心位置が、振動板３３の静止位置（振動板３３の重心位置）から振動方向に上にずれて設定されている。これにより、振動板３３がその電磁力で駆動される際に、振動板３３は磁気回路の駆動力の中心位置を中心に動こうとし、振動板３３の振動中心が持ち上がり、少ない電流で駆動することができる。【選択図】図２
2007222727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の合成噴流を発生する噴流発生装置に用いられる振動アクチュエータであって、
振動体と、
前記振動体を振動可能に支持し、振動体の変位に対するバネ力が非線形な弾性支持部材と、
前記振動体の振動方向における駆動力の中心位置が、前記振動体の静止状態での重心位置から該振動方向で所定の距離だけずれるように、前記振動体を駆動する駆動機構と
を具備することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記弾性支持部材は、前記重心位置から第１の側へ第１の距離だけ変位した位置で第１のバネ力を有するとともに、前記重心位置から前記第１の側とは反対側の第２の側へ、前記第１の距離と同じ距離だけ変位した位置で前記第１のバネ力より小さい第２のバネ力を有し、
前記駆動機構は、前記第２の側へ前記駆動力の中心位置がずれるように前記振動体を駆動することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記弾性支持部材は、
前記振動体の振動方向にほぼ垂直な面内における周囲を支持し、山部及び谷部がそれぞれ１つずつ設けられたベローズ状の部材であることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の振動アクチュエータであって、
前記駆動機構は、
マグネットと、
前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、
前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、
前記磁気ギャップに配置され、前記振動体に接続されたコイルとを有し、
前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成されていることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
気体の合成噴流を発生する噴流発生装置に用いられる振動アクチュエータであって、
振動体と、
マグネットと、前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、前記磁気ギャップに配置され前記振動体に接続されたコイルとを有し、前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成された駆動機構と
を具備することを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
開口を有し、内部に気体を含む筐体と、
前記筐体内に配置され、振動により前記開口を介して前記気体を吐出する振動体と、
前記振動体を振動可能に支持し、振動体の変位に対するバネ力が非線形な弾性支持部材と、
前記振動体の振動方向における駆動力の中心位置が、前記振動体の静止状態での重心位置から該振動方向で所定の距離だけずれるように、前記振動体を駆動する駆動機構と
を具備することを特徴とする噴流発生装置。
【請求項７】
開口を有し、内部に気体を含む筐体と、
前記筐体内に配置され、振動により前記開口を介して前記気体を吐出する振動体と、
マグネットと、前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、前記磁気ギャップに配置され前記振動体に接続されたコイルとを有し、前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成された駆動機構と
を具備することを特徴とする噴流発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の合成噴流を発生する噴流発生装置及びこれに搭載された振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＣ（Personal Computer）の高性能化に伴うＩＣ（Integrated Circuit）等の発熱体からの発熱量の増大が問題となっており、様々な放熱の技術が提案され、あるいは製品化されている。
【０００３】
その放熱方法として、空気を脈流で吐出して合成噴流を生成し、この合成噴流を、放熱フィン（ヒートシンク）等に供給し、熱を持つ放熱フィンの表面に形成される温度境界層を効率良く破壊して放熱する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。このような噴流発生装置は、開口を有する筐体と、その筐体内の空気に圧力変化を起こす振動板とを有している。振動板が振動することで筐体内に圧力変化が生じ、開口を介して空気が脈流として吐出することで合成噴流が発生する。
【０００４】
合成噴流は、次のような原理で発生する。筐体の開口から空気が吐出されるときに空気の流れが生じることにより、筐体外の開口の周囲の気圧が低下し、これにより、当該周囲の空気が開口から吐出される空気に巻き込まれて合成噴流が発生する。
【０００５】
また、特許文献１に記載の噴流発生装置は、２つのチャンバから交互に空気が吐出され、つまり逆位相で空気が吐出されるので、各チャンバや開口（ノズル）から発生する音が弱め合う。これにより騒音が低減される。
【特許文献１】特開２００５−２５６８３４号公報（段落[００７９]、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる合成噴流を発生する噴流発生装置が製品化されるには、低消費電力化は重要な課題となる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、消費電力を低減することができる振動アクチュエータ及びこれを搭載した噴流発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る振動アクチュエータは、気体の合成噴流を発生する噴流発生装置に用いられる振動アクチュエータであって、振動体と、前記振動体を振動可能に支持し、振動体の変位に対するバネ力が非線形な弾性支持部材と、前記振動体の振動方向における駆動力の中心位置が、前記振動体の静止状態での重心位置から該振動方向で所定の距離だけずれるように、前記振動体を駆動する駆動機構とを具備する。
【０００９】
本発明では、弾性支持部材のバネ力が非線形である場合には、駆動力の中心位置が、振動体の静止状態で重心位置ではなく、その重心位置から振動方向で所定距離だけずれた位置に適宜設定されることにより、低消費電力化を図ることができる。
【００１０】
本発明において、前記弾性支持部材は、前記重心位置から第１の側へ第１の距離だけ変位した位置で第１のバネ力を有するとともに、前記重心位置から前記第１の側とは反対側の第２の側へ、前記第１の距離と同じ距離だけ変位した位置で前記第１のバネ力より小さい第２のバネ力を有し、前記駆動機構は、前記第２の側へ前記駆動力の中心位置がずれるように前記振動体を駆動する。これにより、消費電力を最小にすることができる。
【００１１】
本発明において、前記弾性支持部材は、前記振動体の振動方向にほぼ垂直な面内における周囲を支持し、外周側に山及び内周側に谷がそれぞれ１つずつ設けられたベローズ状の部材である。
【００１２】
本発明において、前記駆動機構は、マグネットと、前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、前記磁気ギャップに配置され、前記振動体に接続されたコイルとを有し、前記コイルに所定の電流が印加されたときに、前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成されている。このような駆動機構の構成によれば、磁気ギャップ間で効率良く磁束が発生し、消費電力が低減される。「振動体に接続されたコイル」とは、コイルが直接振動体に接続されていなくてもよく、振動体とコイルとが一体的に動けばよい、という意味である。
【００１３】
本発明の他の観点に係る振動アクチュエータは、気体の合成噴流を発生する噴流発生装置に用いられる振動アクチュエータであって、振動体と、マグネットと、前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、前記磁気ギャップに配置され前記振動体に接続されたコイルとを有し、前記コイルに所定の電流が印加されたときに、前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成された駆動機構とを具備する。
【００１４】
本発明に係る噴流発生装置は、開口を有し、内部に気体を含む筐体と、前記筐体内に配置され、振動により前記開口を介して前記気体を吐出する振動体と、前記振動体を振動可能に支持し、振動体の変位に対するバネ力が非線形な弾性支持部材と、前記振動体の振動方向における駆動力の中心位置が、前記振動体の静止状態での重心位置から該振動方向で所定の距離だけずれるように、前記振動体を駆動する駆動機構とを具備する。
【００１５】
本発明の他の観点に係る噴流発生装置は、開口を有し、内部に気体を含む筐体と、前記筐体内に配置され、振動により前記開口を介して前記気体を吐出する振動体と、マグネットと、前記マグネットを収容する筒状の第１のヨークと、前記第１のヨークとの間に磁気ギャップを形成するように前記マグネットに装着された、厚さ１．０〜１．７（ｍｍ）でなる板状の第２のヨークと、前記磁気ギャップに配置され前記振動体に接続されたコイルとを有し、前記コイルに所定の電流が印加されたときに、前記第２のヨークの前記厚さ方向における中央位置の磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるように構成された駆動機構とを具備する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、気体の合成噴流を発生する噴流発生装置に搭載される振動アクチュエータの消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す噴流発生装置の断面図である。
【００１９】
噴流発生装置１０は、筐体１と、筐体１に装着されたノズル体２と、筐体１内に配置された振動アクチュエータ１５とを備えている。ノズル体２は、筐体１の前面１ａに装着され、複数の空気の流路（開口）２ａが上段に設けられ、複数の空気の流路２ｂが下段にそれぞれ設けられている。上下の流路２ａ及び２ｂの間には、仕切り板２ｃが、Ｘ方向に並んだ流路２ａ（または２ｂ）の数の分だけ設けられている。後述するように、噴流発生装置１０が動作するとき、上下の流路２ａ及び２ｂにおいて、常に風向きが逆になる。この仕切り板２ｃが設けられることにより、例えば流路２ｂから吐出された空気が流路２ａから吸い込まれにくくなり、効率良く空気が吐出されるようになる。
【００２０】
仕切り板２ｃは複数設けられているが、このような形態に限らずＸ方向に延設された１枚の板で構成されていてもよい。しかしながら、図１等に示すように仕切り板２ｃが複数に分割されていることにより、図示しないヒートシンクを構成する各放熱フィンの間に各仕切り板２ｃを嵌め込むことができる。これにより、噴流発生装置１０とヒートシンクとを容易かつ正確に位置決めすることができる。
【００２１】
図２に示すように、筐体１には、板状の振動体（以下、振動板という）３３、駆動機構３５及び弾性支持部材３６を有する振動アクチュエータ１５が備えられている。弾性支持部材３６は、振動板３３の周囲を弾性的に支持する。筐体１内には、平板状のフレーム３２８が設けられ、フレーム３２８に弾性支持部材３６が装着されている。
【００２２】
図３は、振動板３３及び弾性支持部材３６の拡大断面図である。弾性支持部材３６は、このように山３６ａ及び谷３６ｂが１つずつ設けられたベローズ状をなしている。この例では、山３６ａが外周側に設けられ、谷３６ｂが内周側に設けられている。しかし、山３６ａが内周側に設けられ、谷３６ｂが外周側に設けられていてもよい。
【００２３】
図４は、振動板３３、弾性支持部材３６及びフレーム３２８を個々に示した斜視図である。弾性支持部材３６は穴３６ｃを有し、振動板３３はこの穴３６ｃを塞ぐように弾性支持部材の内周部３６ｄに接続されている。さらに、フレーム３２８は穴３２８ａを有し、弾性支持部材３６は、この穴３２８ａを塞ぐように該弾性支持部材３６の外周部３６ｅにおいてフレーム３２８に装着される。フレーム３２８が平板状であることにより、組み立てが容易、すなわち製造が容易となる。
【００２４】
弾性支持部材３６は、ゴムまたは樹脂でなる。弾性支持部材３６が１つの谷のみ、または１つの山のみからなる弾性支持部材の場合、図２中の上下方向の高さが高くなり、厚さが増えてしまう。山及び谷がそれぞれ複数ある場合、振動板３３が振動するときに振動方向（Ｚ方向）以外の複雑な動きが発生するおそれがあり、効率が落ちる可能性がある。また、それによって騒音が大きくなるおそれもある。したがって、図３に示したような１つの山３６ａ及び１つの谷３６ｂでなる弾性支持部材３６が用いられることが望ましい。しかしながら、必ずしもこのような弾性支持部材３６が用いられなければならないわけではない。
【００２５】
フレーム３２８と弾性支持部材３６とは、一体成型により作製されても構わない。すなわち、予め用意されたフレーム３２８が、例えば弾性支持部材３６の成型用の型内に配置された状態で、ゴムや樹脂等でなる弾性支持部材が成型される。一体成型の手法としては、例えば、コンプレッション法、トランスファ法、インジェクション法、あるいはその他の公知の方法が用いられる。一体成型により、製造工程が少なくなることはもちろん、弾性支持部材３６とフレーム３２８との位置精度、ひいては弾性支持部材３６と筐体１との位置精度が位置精度が著しく向上する。
【００２６】
弾性支持部材３６と振動板３３とが一体成型されてもよい。この場合、フレーム３２８の場合と同様に、予め用意された振動板３３が、弾性支持部材３６の成型用の型内に配置された状態で、弾性支持部材が成型される。
【００２７】
図２に示すように、振動板３３及び弾性支持部材３６により筐体１内が二分され、チャンバ３及び４が形成される。上部に形成されたチャンバ３は、上記流路２ａを介して筐体１の外部と連通し、下部に形成されたチャンバ４は、上記流路２ｂを介して筐体１の外部と連通している。
【００２８】
駆動機構３５は、例えば下部のチャンバ４内に配置されている。例えば筒状のボトムヨーク２６の内側に、振動板３３の振動方向（Ｚ方向）に着磁されたマグネット２７が内蔵され、マグネット２７には、例えば板状のトップヨーク３４が取り付けられている。マグネット２７、ボトムヨーク２６及びトップヨーク３４により磁気回路が構成される。例えば振動方向にほぼ垂直な面内における、ボトムヨーク２６やトップヨーク３４の形状は、円形、楕円形、多角形等、どんな形状であってもよい。マグネット２７の当該面内の形状は、そのボトムヨーク２６やトップヨーク３４が円形なら、例えばリング状または円筒状でなる。トップヨーク３４とボトムヨーク２６との間の磁気ギャップには、コイル２８が巻回されたコイルボビン２９が出入りするようになっている。コイルボビン２９は振動板３３の下面に装着されている。このように構成された駆動機構３５に駆動信号発生器５から電気信号が供給されることにより、振動板３３をＺ方向に振動させることができる。
【００２９】
振動板３３は、例えば樹脂、紙、または金属でなる。特に、振動板３３が紙でなることにより、非常に軽量化される。紙は、樹脂ほど任意な形状に作製しにくいが、軽量化では有利である。振動板３３が樹脂の場合、成形により任意の形状に作製しやすい。一方、振動板３３が金属の場合、例えば銅、アルミニウム、あるいはステンレス等でなる。あるいはマグネシウムでもよい。マグネシウムは軽量で射出成形が可能であるので有利となる。振動板３３は平板状でなくてもよく、例えば立体的な振動体であってもよい。振動板３３の平面形状（振動方向にほぼ垂直な面の形状）は、円、楕円、矩形、あるいはこれらの組み合わせ等の形状が考えられる。
【００３０】
筐体１は、例えば、樹脂、ゴム、または金属でなる。樹脂やゴムは成形で作製しやすく量産向きである。また、筐体１が樹脂やゴムの場合、振動アクチュエータ１５の駆動により発生する音、あるいは振動板３３が振動することにより発生する空気の気流音等を抑制することができる。つまり、筐体１が樹脂やゴムの場合、それらの音の減衰率も高くなり、騒音を抑制することができ、さらに、軽量化に対応でき、低コストとなる。樹脂等の射出成形で筐体１が作製される場合は、ノズル体２と一体で成形することが可能である。しかし、図１及び図２に示すように、筐体１とノズル体２とは別体の方が、噴流発生装置１０の作製が容易になる。
【００３１】
筐体１が熱伝導性の高い材料、例えば金属でなる場合、駆動機構３５から発せられる熱を筐体１に逃がして筐体１の外部に放熱することができる。金属としては、アルミニウムや銅が挙げられる。熱伝導性を考慮する場合、金属に限らず、カーボンであってもよい。金属としては、射出成形が可能なマグネシウム等も用いることができる。駆動機構３５の磁気回路からの漏れ磁界が機器の他のデバイスに影響する場合は、漏れ磁界を無くす工夫が必要である。その一つが、筐体１を磁性材料、例えば鉄等にすることである。これにより、漏れ磁界はかなりのレベルで低減される。さらに、高温での使用や、特殊用途ではセラミックスの筐体であってもよい。
【００３２】
以上のように構成された噴流発生装置１０の動作について説明する。
【００３３】
駆動機構３５に例えばサイン波の交流電圧が印加されると、振動板３３は正弦波振動を行う。これにより、チャンバ３及び４内の容積が増減する。チャンバ３及び４の容積変化に伴い、それらチャンバ３及び４の圧力が交互に増減し、これに伴い、空気がそれぞれ流路２ａ及び２ｂを介して交互に脈流として吐出される。流路２ａ及び２ｂから空気が吐出されるときに筐体１やノズル体２の周囲の気圧が低下することにより、当該周囲の空気が流路２ａ及び２ｂから吐出される空気に巻き込まれ、合成噴流が発生する。この合成噴流が、図示しない発熱体や高熱部に吹き付けられることにより、当該発熱体を冷却することができる。なお、発熱体としては、例えばＩＣ、コイル、抵抗等の電子部品、あるいは放熱フィン（ヒートシンク）等が挙げられるが、これらに限られず発熱するものなら何でもよい。
【００３４】
一方、流路２ａ及び２ｂから空気が吐出されるときに、各流路２ａ及び２ｂから独立して、特に気流音による騒音が発生する。しかしながら、各流路２ａ及び２ｂで発生する各音波は逆位相の音波であるため互いに弱められる。これにより、ある程度騒音が抑制され、静音化を図ることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態に係る噴流発生装置は空気を吐出するが、空気に限らず、窒素、ヘリウムガス、あるいはアルゴンガス、その他の気体であってもよい。
【００３６】
図５は、弾性支持部材３６の変位とそのバネ力の関係を示すグラフである。このグラフにおいて起磁力は１０ＡＴである。「弾性支持部材の変位」とは、言い換えると、図２に示すようなＺ方向における振動板３３の静止位置からの当該振動板３３の変位であり、さらに詳しくは、振動板３３の静止状態での重心位置からの当該振動板３３の変位である。このグラフにおいて、変位のプラス側は図２中、上方向の変位であり、変位のマイナス側は図２中、下方向の変位である。このグラフでは、弾性支持部材３６は、図３に示したように外周側が山３６ａでなり、内周側が谷３６ｂでなる弾性支持部材３６が用いられている。
【００３７】
このグラフから、バネ性に非線形性が見られる。バネ力が非常に小さい領域（プラス側）と、バネ力が大きい領域（マイナス側）の２つの領域があることが分かる。この実験で用いられた弾性支持部材３６は、外周側に山３６ａを設けているが、その影響を受けプラス側でバネ力が小さくなっている。
【００３８】
なお、仮に内周側が山である弾性支持部材が用いられると、プラス側でバネ力が大きく、マイナス側でバネ力が小さくなる。しかし、弾性支持部材や振動板の重力の影響もあるので、図５に示すグラフと全く対称的にはならないと考えられる。
【００３９】
ここで、振動板３３の静止位置を、駆動機構３５から発生する電磁力のセンタ（図６の０．５（ｍｍ））から下側、例えば図６に示す出力（変位）０（ｍｍ）のところにあえて設定することが、本実施の形態の最も特徴的な技術である。図６は、上記のような弾性支持部材３６が用いられるときの、振動板３３の変位のシミュレーション結果である。変位０（ｍｍ）が振動板３３の静止位置（重心位置）となる。このように、電磁力の中心位置が、振動板３３の静止位置（振動板３３の重心位置）から振動方向に所定の距離だけずれて設定されることが望ましい。これにより、振動板３３がその電磁力で駆動される際に、振動板３３は磁気回路の駆動力の中心位置を中心に動こうとし、振動板３３の振動中心が持ち上がる。ここでは、振動中心がバネ力が小さいプラス側に０．５（ｍｍ）移動するように設定されている。このプラス側の領域では、バネ力が小さいために、少ない電流で駆動することが可能になり、結果として消費電力を減らすことが可能となる。
【００４０】
電磁力のセンタ位置をずらすには、例えば磁気回路に対する、コイルが配置されるＺ方向での位置をずらせばよい。
【００４１】
図７は、形状等が異なる複数の種類の弾性支持部材を用い、電磁力のセンタ位置をいろいろ変えて、振動板３３を所定の振幅で駆動させたときの電流値を示すグラフである。図７中、（Ａ）は、弾性支持部材が上側に動いたときのバネ力が、下側に動いたときに比べ柔らかく（小さく）、かつ、振動板３３の静止位置の上側に電磁力のセンタ位置がある弾性支持部材が用いられる場合を示す。（Ｂ）は、弾性支持部材が上側に動いたときのバネ力が、下側に動いたときに比べ硬く（大きく）、かつ、振動板３３の静止位置の上側に電磁力のセンタ位置がある弾性支持部材が用いられる場合を示す。（Ｃ）は、弾性支持部材が上側に動いたときのバネ力が、下側に動いたときに比べ柔らかく（小さく）、かつ、振動板３３の静止位置の下側に電磁力のセンタ位置がある弾性支持部材が用いられる場合を示す。図６に説明したグラフは、（Ａ）の弾性支持部材が用いられる場合を示す。（Ｃ）についても、（Ｂ）に比べ消費電力を下げることができるが、（Ａ）が最も消費電力を低減させることができる。
【００４２】
以上より、バネ力の非線形特性を利用して、バネが柔らかくなる方に電磁力の中心を配置することにより、消費電力を減らすことが可能になる。
【００４３】
次に、他の実施の形態に係る噴流発生装置について説明する。なお、これ以降では、駆動機構の構成は、図２に示す駆動機構３５と同様の構成をしているものとして説明する。
【００４４】
図８は、トップヨーク３４のＺ方向の厚さとコイル２８に流す電流値との関係を示すシミュレーションのグラフである。ここでは、円板状でなるトップヨーク３４を想定している。図８のグラフから、電流値を０．１０５（Ａ）以下に設定して消費電力を抑えるためには、トップヨーク３４を１．０〜１．７（ｍｍ）の厚さにすればよく、この範囲が実際の製品として使うことができそうな範囲である。トップヨーク３４の厚さ１．２（ｍｍ）で電流値が最小になる。
【００４５】
図９に、トップヨーク３４の厚さｔをパラメータとして、コイルが高さ方向（Ｚ方向）に移動したときのコイル２８に発生する電磁力（ローレンツ力）の解析の結果を示す。横軸はコイルの変位量を示し、０（ｍｍ）がコイル２８の静止位置である。このグラフから、ｔ=１．２（ｍｍ）で大きな力を広い範囲で得ることができていることが確認される。
【００４６】
図１０は、マグネット２７、トップヨーク３４及びボトムヨーク２６でなる磁気回路の磁気ギャップに発生する磁束密度を、測定位置である高さ位置を横軸に表して示している。具体的には、後で説明する図１２（Ｂ）のコイル２８のセンタを通る、縦に延びる細線の下端を、図１０における横軸での０（ｍｍ）としている。このグラフで見ても、やはりｔ=１．２（ｍｍ）のトップヨーク３４が最も効率的なことが分かる。
【００４７】
図１１は、トップヨーク３４のＢＨ特性を示す。図１０から分かるように、今回の実験で用いられたトップヨーク３４は、２（Ｔ）でほぼ飽和状態となるので、このトップヨーク３４に最大２（Ｔ）程度の磁束が発生するような磁界を発生させるようにすれば、効率良く振動板を駆動することができる。
【００４８】
図１２〜図１４に、トップヨーク３４の厚さごとの磁場解析の結果を示す。なお、図１２〜図１４では、図２におけるマグネット２７、トップヨーク３４、ボトムヨーク２６及びコイル２８の断面のうち右半分を示している。
【００４９】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、トップヨーク３４の厚さが適切な場合を示す。図１２（Ａ）から、トップヨーク３４から出た磁束が、コイル２８が配置される位置、つまり磁気ギャップに集中していることが分かる。また、図１２（Ｂ）に示すように、トップヨーク３４内は磁束密度として２（Ｔ）未満の領域がほとんどであり、トップヨーク３４がぎりぎり飽和しない状態であることが分かる。図１２では、トップヨーク３４の厚さが例えば１．０〜１．７（ｍｍ）の場合を示した。なお、図中、左に示された磁束密度について、「xe＋000」は、「x×100」であり、「xe−001」は、「x×10-1」である。
【００５０】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、トップヨーク３４の厚さが薄すぎる場合を示す。図１３（Ａ）から、マグネット２７から出た磁束が、トップヨーク３４に入りきらずに上のほうから漏れ出し、磁気ギャップに集中できていないことが分かる。また、図１３（Ｂ）に示すように、トップヨーク３４内は磁束密度として２（Ｔ）を越える部分が多くあり、トップヨーク３４が飽和してしまい、磁束が漏れ出してしまっていることが分かる。
【００５１】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、トップヨーク３４が厚すぎる場合を示す。図１４（Ａ）から、マグネット２７から出た磁束が、トップヨーク３４を通り、広い範囲においてにボトムヨークに向かって放出されていることが分かる。磁束が広い範囲で放出されるために、磁束密度としては小さな値となっている。また、図１４（Ｂ）に示すように、トップヨーク３４内は磁束密度として１（Ｔ）未満の領域がほとんどであることが分かる。
【００５２】
このように、本実施の形態の場合、トップヨーク３４内の磁束密度が多くの領域で２（Ｔ）未満となるように厚みを調整することにより、ぎりぎり飽和しない状態を作り出すことができ、適切な範囲に磁束を集中して放出することができる。その結果、コイル２８が生み出すローレンツ力を最大化することが可能となる。その結果、少ない電流で大きな力を発生し、結果として消費電力を最小化することが可能となる。
【００５３】
図１５は、トップヨーク３４の厚さｔをパラメータとした、その円板状のトップヨーク３４の半径位置と磁束密度との関係を示すグラフである。「トップヨーク３４の半径位置」とは、振動方向にほぼ垂直な面（Ｘ−Ｙ平面）内での半径位置である。トップヨーク３４の厚さは、図８で示したように１．０〜１．７（ｍｍ）のうち、１．０（ｍｍ）、１．２（ｍｍ）、１．４（ｍｍ）及び１．６（ｍｍ）をパラメータとした。このグラフより、半径位置７ｍｍあたりで磁束密度は最大となり、ｔ＝１．６（ｍｍ）で１．５（Ｔ）、ｔ＝１．０（ｍｍ）で２．１（Ｔ）となった。したがって、消費電力を抑えるためには、上記したようにｔ＝１．０〜１．７（ｍｍ）で、かつ、磁束密度の最大値が１．５〜２．１（Ｔ）となるようにすればよい。
【００５４】
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５５】
上記駆動方式の例としては、例えば電磁駆動方式について説明したが、特に、図１〜図５で示す形態については、静電作用、または圧電作用を利用する方式も適用可能である。
【００５６】
上記実施の形態では、振動板３３は平板状でなる例を説明したが、振動板３３に側板が付いたような立体的な形状、あるいはその他の立体的な形状であってもよい。
【００５７】
噴流発生装置１０が搭載される電子機器として、コンピュータ（パーソナルコンピュータの場合、ラップトップ型であっても、デスクトップ型であってもよい。）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、カメラ、ディスプレイ装置、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、携帯電話、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、ロボット機器、その他の電化製品等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る噴流発生装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す噴流発生装置の断面図である。
【図３】振動板及び弾性支持部材の拡大断面図である。
【図４】振動板、弾性支持部材及びフレームを個々に示した斜視図である。
【図５】弾性支持部材の変位とそのバネ力の関係を示すグラフである。
【図６】上記のような弾性支持部材が用いられるときの、振動板の変位のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】形状等が異なる複数の種類の弾性支持部材を用い、電磁力のセンタ位置を変えて、振動板を所定の振幅で駆動させたときの電流値を示すグラフである。
【図８】トップヨークのＺ方向の厚さとコイルに流す電流値との関係を示すシミュレーションのグラフである。
【図９】トップヨークの厚さｔをパラメータとした、コイルのＺ方向の中心位置での電磁力の解析の結果を示す。
【図１０】マグネット、トップヨーク及びボトムヨークでなる磁気回路の磁気ギャップに発生する磁束密度を、測定位置である高さ位置を横軸に表して示すグラフである。
【図１１】トップヨークのＢＨ特性を示すグラフである。
【図１２】トップヨークの厚さが適切な場合の磁場解析結果を示す図である。
【図１３】トップヨークの厚さが薄すぎる場合の磁場解析結果を示す図である。
【図１４】トップヨークの厚さが厚すぎる場合の磁場解析結果を示す図である。
【図１５】トップヨークの厚さをパラメータとした、その円板状のトップヨークの半径位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１…筐体
２…ノズル体
２ａ、２ｂ…流路（開口）
１０…噴流発生装置
１５…振動アクチュエータ
２６…ボトムヨーク
２７…マグネット
２８…コイル
３３…振動板（振動体）
３４…トップヨーク
３５…駆動機構
３６…弾性支持部材
３６ａ…山
３６ｂ…谷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１５】
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【図６】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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