(57)【要約】【課題】  本発明は、各種電子機器内のＩＣチップ周辺などを局所的に冷却する冷却性能の優れた電子機器用冷却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と前記両板状圧電素子１１１が固定されると共に、板状圧電素子１１１より長い長さを有する平板状の樹脂製弾性振動板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、板状圧電素子１１１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、樹脂製弾性振動板１１２と両板状圧電素子１１１との間の接着部に剛性薄板１１５を介在させた圧電ファン装置にあり、これにより、感電などの危険性がなく、高い安全性が得られ、また、振幅の低下が小さく抑えられる。【選択図】  図１
2009174420.tif 000002
【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樹脂製弾性振動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、
前記樹脂製弾性振動板と前記両板状圧電素子との間の接着部に剛性薄板を介在させ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、当該板状圧電素子より長い長さを有する平板状の樹脂製弾性振動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、
前記樹脂製弾性振動板と前記板状圧電素子との間の接着部に剛性薄板を介在させたことを特徴とする圧電ファン装置。
【請求項３】
前記樹脂製弾性振動板が、ＰＥＴ製樹脂板であ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】
前記剛性薄板が、金属薄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。
【請求項５】
前記金属薄板が、鋼製薄板、真鍮製薄板又はリン青銅製薄板であることを特徴とする請求項４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。
さらに、弾性金属板１２が金属製の場合、例えば樹脂製のものに比較して、板状圧電素子１１側の伸縮エネルギーを吸収し易いという問題は小さいものの、感電やショート（短絡）の危険性が内在されるという問題がある。この危険性は高電圧となるほどより大きくなる。
【０００８】
つまり、上記弾性金属板１２が従来構造と同等サイズで、同等の冷却性能を有すると共に、感電などの危険性のない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である振動板自体に着目し、この板を樹脂製弾性振動板とする一方、樹脂材料による、板状圧電素子１１側の伸縮エネルギーを吸収し易いという問題を解消すべく、樹脂製弾性振動板と板状圧電素子との間の接着部に金属板などの剛性薄板を介在させたところ、後述する試験結果から明らかなように、感電などの危険性がなく、かつ、良好な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、樹脂製弾性振動板（ブレード）を採用すると共に、樹脂製弾性振動板の接着部に剛性薄板を介在させることにより、安全性が高く、冷却性能に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、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樹脂製弾性振動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、
前記樹脂製弾性振動板と前記両板状圧電素子との間の接着部に剛性薄板を介在させ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、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樹脂製弾性振動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、
前記樹脂製弾性振動板と前記板状圧電素子との間の接着部に剛性薄板を介在させ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、前記樹脂製弾性振動板が、ＰＥＴ製樹脂板であ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、前記剛性薄板が、金属薄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。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、前記金属薄板が、鋼製薄板、真鍮製薄板又はリン青銅製薄板であることを特徴とする請求項４記載の圧電ファン装置にある。
【発明の効果】
【００１６】
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、弾性振動板（ブレード）として、樹脂製の振動板を用いているため、結果として、ショートや感電の危険性がなく、高い安全性が得られる。
また、金属製ブレードに比較して、樹脂製の場合、圧電素子側の伸縮エネルギーの吸収能が大きくなり易いものの、圧電素子側の接着部に金属板などの剛性薄板を介在させてあるため、伸縮エネルギーの吸収能が小さく、良好な振幅が得られる。
つまり、樹脂製弾性振動板側に剛性薄板が接着されるため、見かけ上樹脂製弾性振動板の一種の剛体化が図られ、弾性金属板とほぼ変わらない特性が得られることになるからと考える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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はその圧電ファン部である。この圧電ファン部１１０は、２枚の板状圧電素子（ＰＺＴなど）１１１、１１１を、これより長さの長い樹脂製弾性振動板（ブレード、ＰＥＴなどの樹脂板）１１２の両面に接着部として、接着層１１３、１１３と剛性薄板１１５を介して貼り付けてある。また、各板状圧電素子１１１、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、１１１に交流電圧を印加するための交流回路である。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。
【００１８】
上記剛性薄板１１５は、弾性振動板が樹脂板であることによる、圧電素子側の伸縮エネルギーの吸収能を低減させるためのものである。剛性に富む板であれば、特に限定されないが、金属薄板の使用が望ましい。例えば、鋼製薄板、真鍮製薄板やリン青銅製薄板などを挙げることができる。その厚さは、５０μｍ〜１００μｍ程度が望ましい。５０μｍ未満であまり薄いと、所望の伸縮エネルギー吸収能の低減効果が得られず、また、逆にあまり厚くなると、圧電素子側の振動が抑制されるようになるため、弾性振動板の所望の振動が得られなくなるからである。なお、樹脂製弾性振動板自体の厚さは、例えばＰＥＴの場合、５０μｍ〜１００μｍ程度とすればよい。
【００１９】
上記交流回路１２０において、弾性振動板が絶縁体であるため、各板状圧電素子１１１、１１１の内側の電極１１４、１１４への電圧印加にあたっては、リード線などの配線を介して、交流回路１２０から直接通電するようにする。
【００２０】
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。この圧電ファン装置１００Ｂも、板状圧電素子（ＰＺＴなど）１１１が１枚であること以外は、上記圧電ファン装置１００Ａと基本的には同構造のものである。なお、圧電ファン装置１００Ａと同一構成部分には同符号を付してある。また、板状圧電素子１１１が１枚であるため、樹脂製弾性振動板１１２の振動振幅は少々小さくなる。
【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に示す本発明のバイモルフ型の圧電ファン装置１００Ａと同構造であって、図３に示す寸法のもの（実施例１〜２、比較例３）と、図５に示す従来型のバイモルフ型と同構造であって、図４に示す寸法のもの（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。その結果は表１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、樹脂製弾性振動板（ＰＥＴ使用）１１２の長さ、弾性金属板（ＳＵＳ３０１使用）１２及び樹脂製弾性振動板（ＰＥＴ使用）１２の長さは共に２０ｍｍ、これらの幅は４．０ｍｍ、板状圧電素子（ＰＺＴ使用）１１１、１１の長さは７．５ｍｍである。また、上記樹脂製弾性振動板１１２、１２の厚さは０．０５ｍｍ、及び弾性金属板の厚さは０．０５ｍｍである。また、接着部に介在させた剛性薄板１１５（実施例１〜２）の厚さは０．０５ｍｍである。さらに、接着部に介在させた樹脂製薄板１１５（比較例３）の厚さは０．０５ｍｍである。
【００２３】
【表１】
2009174420.tif 000003
【００２４】
表１の振幅データ（振幅評価結果）からすると、本発明の圧電ファン装置（実施例１〜２）では弾性振動板が樹脂製で、その接着部に剛性薄板を設けてあるため、感電などの危険性がなく、また、剛性薄板の効果により、最大６％程度の振幅低下が起こるのみで、実用上問題がないことが分かる。
これに対して、弾性金属板のみからなる圧電ファン装置（比較例１）では、弾性金属板に電圧印加があるため、感電などの危険性がある。また、弾性振動板が弾性樹脂板（ＰＥＴ）である圧電ファン装置（比較例２）では、樹脂板による板状圧電素子側の伸縮エネルギーの吸収作用により、振幅低下が４０％程度にもなり、大幅な冷却性能の低下が避けられないことが分かる。さらに、弾性振動板が樹脂製であって、その接着部の薄板も樹脂製である圧電ファン装置（比較例３）では、振幅低下が３０程度にもなることが分かる。
【００２５】
なお、上記と同様の試験を、図２の圧電ファン装置においても行ったところ、同様の結果が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】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３】図１の装置に対応した要部の寸法例を示した斜視図である。
【図４】図５の装置に対応した要部の寸法例を示した斜視図である。
【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】
【００２７】
１００Ａ〜１００Ｂ・・・圧電ファン装置、１１０・・・圧電ファン部、１１１・・・板状圧電素子、１１２・・・樹脂製弾性振動板、１１３・・・接着層、１１４・・・電極、１１５・・・剛性薄板、１２０・・・交流回路、１３０・・・支持部
【図１】
2009174420.tif 000004
【図２】
2009174420.tif 000005
【図３】
2009174420.tif 000006
【図４】
2009174420.tif 000007
【図５】
2009174420.tif 000008
【図６】
2009174420.tif 000009