(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板を設けたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項２】
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、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板を設けたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項３】
前記接合板が、前記平板状の低弾性材料板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。
【請求項４】
前記振幅増長板が、前記平板状の弾性金属板と同一又は同種の金属板であることを特徴とする請求項１、２又は３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５や図６の如くである。これらの装置では、１枚又は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を、これより長さの長い弾性金属板（ブレード）１２の片面又は両面に接着層１３を介して貼り付けてある。この板状圧電素子１１は、通常その両面に電極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としてある。
そして、板状圧電素子１１の両電極１４、１４間に通電されるように、圧電ファン部１０に交流電圧を印加するための交流回路２０を接続する一方、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。また、通常板状圧電素子１１が１枚のものをモノモルフ型（ユニモルフ型）といい、２枚のものをバイモルフ型という。
【０００４】
このような圧電ファン装置の場合、交流電圧を印加すると、板状圧電素子１１が伸びたり、縮んだりするため、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。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。
【０００５】
また、２枚の板状圧電素子１１がある場合、一方の板状圧電素子１１が伸びるときには、他方の板状圧電素子１１が縮み、逆に、一方の板状圧電素子１１が縮むと、他方の板状圧電素子１１が伸びるため、正逆方向の屈曲運動が増幅されるようになる。このため、より大きな冷却風が発生する。つまり、より良好なファン機能が得られる。
【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において、冷却性能を高めるため、弾性金属板１２のより大きな高振動を得るには、弾性金属板１２の長さを長くするか、或いは、通電する電圧を高くすることが必要となる。
【０００７】
しかしながら、近年、電子機器の小型化に伴い冷却部品である、圧電ファン装置を設置するスペースも制限されてきており、装置サイズを大きくすることは困難となってきている。また、一方では、電子機器では多機能化の進行によって、消費電力が上がってきており、圧電ファン装置を高電圧で駆動させることは困難な状況となってきている。
【０００８】
つまり、上記従来構造と同等サイズで、より大きな冷却性能を有する圧電ファン装置が求められている。さらには、従来構造より小サイズても、同等の冷却性能を有する圧電ファン装置が求められている。
【０００９】
そこで、本発明者等は、弾性金属板１２に着目し、この板の遊端側に、この板を一旦切断するなどして、接合板を添え板として、その切断片を、平板状の振幅増長板として、接合させたところ、後述する試験結果から明らかなように、高い振幅が得られることを見出した。
【００１０】
本発明は、この点に着目して発明されたものであり、弾性金属板の支持部側とは反対方向の遊端側に、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板を設けることにより、高い振幅、即ち高冷却性能を有する、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】
【００１１】
請求項１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、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板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、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、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板を設けたことを特徴とする圧電ファン装置。にある。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、前記接合板が、前記平板状の低弾性材料板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。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記振幅増長板が、前記平板状の弾性金属板と同一又は同種の金属板であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧電ファン装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電ファン装置によると、モノモルフ型やバイモルフ型のものにおいて、弾性金属板（ブレード）の支持部側とは反対方向の遊端側に、接合板を添え板として、平板状の振幅増長板を設けてあるため、接合板の弾性などの特性を最適ものとして選択することにより、高い振幅が得られる。即ち、高い冷却性能が得られる。
この結果、冷却性能を向上させるに際して、弾性金属板の長さを長くしたり、或いは、通電電圧を高くする必要がないため、装置サイズの小型化が可能となり、また、高電圧駆動が必要とされることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図２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はモノモルフ型の圧電ファン装置で、１１０はその圧電ファン部である。この圧電ファン部１１０は、１枚の板状圧電素子１１１を、これより長さの長い弾性金属板１１２の片面に接着層１１３を介して貼り付けてあり、また、板状圧電素子１１１の両面には電極１１４、１１４が設けてある。１２０は板状圧電素子１１１の外側面の電極１１４と弾性金属板１１２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。
【００１７】
なお、板状圧電素子１１１の内側の電極１１４への通電は通常の方法で行う。上記のように弾性金属板１１２側から通電するときには、弾性金属板１１２側の接着層１１３を導電性接着層として行う。このように導電性接着層とする場合、本発明では、板状圧電素子１１１の内側の電極１１４を省略することもできる。これにより、装置の薄型化が得られる。また、接着層１１３が非導電性接着層の場合には、交流回路１２０側のリード線などを直接板状圧電素子１１１の内側の電極１１４側に接続すればよい。
【００１８】
上記弾性金属板１１２（ブレード）は、通常平板状の真鍮やＳＵＳなどの金属板などからなる。そして、その先端側には、接合板１４０を添え板として、平板状の振幅増長板１５０を設けてある。この接合板１４０としては、特に限定されないが、薄板状で強度の大きい低弾性材料のものの使用が望ましい。例えば、硬質で弾性の低いＰＥＴなどの硬質樹脂板などがある。弾性の低い金属板も使用可能である。
また、振幅増長板１５０側の板材も特に限定されないが、予め長め製造した弾性金属板１１２を切断し、その切断片側を用いるとよい。勿論、同種の他の板材として提供することもできる。接合板１４０の接合にあたっては接着剤で接合する。接合板１４０、弾性金属板１１２、振幅増長板１５０のいずれもが、溶接可能な金属製の場合には、溶接接合することもできる。このとき、接合板１４０の厚さや、弾性金属板１１２と振幅増長板１５０間の間隔（ギャップ）は、板状圧電素子１１１の振動時、これらの接合体の振動が増長（増幅）される寸法に設定する。つまり、弾性金属板１１２単体の同一長さのものに比較して、上記接合体の剛性が小さくなるように設定する。
【００１９】
この剛性の低下により、弾性金属板１１２、接合板１４０、振幅増長板１５０の接合体の可撓性が増して、撓み易くなるため、結果として、振幅増長効果が得られる。
このような接合板１４０の使用による振幅増長効果からすると、この接合板１４０は、図２に示すような、弾性金属板１１２とほぼ同一の幅の１枚の板材に限定されない。複数の分割された分割板材として接合することもできる。また、図示のように、裏側から接合する場合の他に、弾性金属板１１２と振幅増長板１５０側に嵌め込み用の切欠き部を設け、これに分割板材を嵌め込んで接合することも可能である。また、１枚の接合板１４０の接合側縁部に、上記弾性金属板１１２と振幅増長板１５０側の切欠き部に嵌め込れる突起部を１又は複数設けて嵌め込み接合させてもよい。つまり、接合板１４０の接合方法は特に限定されない。
【００２０】
図３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、この圧電ファン装置１００Ｂはバイモルフ型の圧電ファン装置で、圧電ファン部１１０が、２枚の板状圧電素子１１１、１１１とこれが接着層１１３、１１３を介して貼り付られる弾性金属板１１２の他、接合板１４０、振幅増長板１５０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。そして、板状圧電素子１１１、１１１が２枚あるため、上記圧電ファン装置１００Ａに比較すると、弾性金属板１１２のより大きな振幅増長効果が得られる。
【００２１】
〈実施例・比較例〉
このような本発明に係る圧電ファン装置の効果を確認するため、図１〜図３に示す本発明の構成に対応するモノモルフ型及びバイモルフ型の圧電ファン装置（実施例１〜２）と、図５〜図６に示す従来型の構成に対応するモノモルフ型及びバイモルフ型の圧電ファン装置（比較例１〜２）とからなる各サンプルを製造して、±１２Ｖの交流電圧を印加し、弾性金属板の振幅試験を行なった。その結果は、図４の如くであった。
【００２２】
なお、上記各サンプルの圧電ファン装置において、弾性金属板１１２、接合板１４０、振幅増長板１５０の接合体の長さ、及び弾性金属板１２の長さは共に２０ｍｍ、これらの幅は４．０ｍｍ、板状圧電素子１１１、１１の長さは７．５ｍｍである。また、上記弾性金属板１１２、１２の厚さは０．０５ｍｍ、接合板１４０の長さは４ｍｍ、接合板１４０の厚さは０．０５ｍｍ、振幅増長板１５０の長さは６ｍｍ、振幅増長板１５０の厚さは０．０５ｍｍ、弾性金属板１１２と振幅増長板１５０との接合部分の隙間は０．５ｍｍである。
【００２３】
図４の振幅データから、接合板１４０を用いて接合された弾性金属板１１２（接合体）を有する本発明に係る圧電ファン装置（実施例１〜２）は、同等の長さの単独の弾性金属板１２を有する圧電ファン装置（比較例１〜２）に比較して、いずもの場合も、振幅が大きくなっていることが分かる。つまり、４５％〜４８％程度の振幅増長効果が得られていることが分かる。なお、同図４における縦軸の振幅値は、図５に対応するモノモルフ型の圧電ファン装置（比較例１）の振幅値を１．０とした場合の比で示してある。
【００２４】
なお、本発明に係る圧電ファン装置の場合、モノモルフ型やバイモルフ型であれば、図１〜図３の構造ものに限定されず、弾性金属板に、接合板を添え板として、振幅増長板を接合するものであれば、その他の形状、構造などを広く含むものである。
【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縦断側面図である。
【図２】図１の圧電ファン装置の一部省略斜視図である。
【図３】本発明に係る圧電ファン装置の他の例を示した概略縦断側面図である。
【図４】本発明に係る圧電ファン装置の効果を確認する図（棒グラフ）である。
【図５】従来の圧電ファン装置を示した概略縦断側面図である。
【図６】従来の他の圧電ファン装置を示した概略縦断側面図である。
【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、１１３・・・接着層、１１４・・・電極、１２０・・・交流回路、１３０・・・支持部、１４０・・・接合板、１５０・・・振幅増長板
【図１】
0005085228.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005085228.tif 000004
【図４】
0005085228.tif 000005
【図５】
0005085228.tif 000006
【図６】
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