JPS59224500A - 圧電フアン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電素子を用いた圧電ファンに関するものであ
り、その用途としては電子部品の冷却用、空気、煙など
の微量導入用など、大きな風量を必要としないものに用
いる。

従来、この種の圧電ファンは第１図および第２図のごと
き構造を有し、一対の圧電素子ｌに交流信号を印加する
ことにより、該圧電素子ｌが屈曲振動して風が励起され
るが、送風能力を上げるため、先端に振動板２を取付け
ている。

しかしながら、従来のものは、振動板２と圧電素子１と
の接合強度が弱いという問題がある。

そこで、本発明は上記の問題を解決するため、一対の圧
電素子の間に板部材を固定し、かつ該板部材の端部を一
対の圧電素子の端部より突出せしめ、該突出部を振動部
としたものである。

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第３
図〜第５図において、１は圧電素子であり、例えばジル
コン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ’）磁器で構成されている。

１ａは薄膜状の電極であり、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｊ！等の導
電金属を印刷、メッキ、蒸発等の方法で圧電素子１の両
面に形成しである。

■ｂは電極１ａとリード線５との電気的導通を確保する
ための金属板である。この金属板１ｂの材質としては、
Ａ７！、Ｃｕ、　　コバール等で良い。図中１０は圧電
素子ｌの分極方向を示している。２は板部材であり、材
質としては、ポリエチレンテレフタラート樹脂が適当で
ある。圧電素子１、金属板１ｂ、板部材２は接着剤で接
着され、一体に結合している。また、分極方向１ｃは同
一方向となるように圧電素子ｌは貼り合わせである。な
お、板部材２の端部は圧電素子１の端部より突出し、振
動部２ａとしである。以上のように構成される圧電ファ
ンを金属製支持板３，４で挾みネジ６で締め付けてケー
ス７に固定する。支持板３．４は電極を兼用しており、
圧電素子１に例えば半田付は等で電気的に接続されてい
る。上記のリード線５は金属板１ｂに半田等で取付けら
れている。

上記構成において、次に作用を説明する。

リード線５と支持板３，４の間に交流信号を印加すると
、圧電素子１が屈曲振動する。交流信号を適当なものに
すれば、板部材２の振動部２ａ、即ち、図中ａの部分が
共振し、大きな振幅が得られる。この振動によって空気
の流れが励起される。

本発明の圧電ファンの特性は板部材２と圧電素子１との
長さの比、板部材２の板厚、即ぢ第４図に於けるｔに密
接に関係がある。

第８図に、圧電素子１が全体の長さに占める比率、すな
わち第４図におけるｂ／（ａ＋ｂ）と風量との関係を、
板部材２の板厚０．１論、０．２５鰭、０．５顛につい
て示す。第８図に示すように、風量はｂ／（ａ＋ｂ）が
成る値で極大値をもつ。風量が極大となる点よりｂ／（
ａ＋ｂ）が小さい場合、即ち圧電素子１の全体の長さに
占める比率が小さい場合には、圧電ファンの振動形態は
第６図の破線のようになる。つまり、振動部２ａが共振
した大きな振峡となり、圧電素子１の共振はわずかであ
る。逆に、風足が極大となる点よりｂ／（ａ＋ｂ）が大
きい場合、即ち圧電素子ｌの全体の長さに占める比率が
大きい場合では、圧電素子１の比率が大きくなるにつれ
て圧電素子１の振幅が大きくなり、遂には第７図に示す
ように圧電素子１と板部材２とが一体となって共振する
うになる。このように、圧電素子１の振幅が大きいと、
圧電素子１は急速に劣化する。

また、本発明の圧電ファンは、タバコ等の煙を検出する
煙センサの煙導入用のファン、自動車の車室内の温度を
検知する内気温センサへの空気導入用のファン等への応
用が可能であり、これらの応用を考えた場合のｂ／（ａ
＋ｂ）、板部材２の板厚の有効範囲を第９図に示す。第
９図に於て、縦軸は、ｂ／（ａ（−ｂ）である。Ａ点（
２，２／９）とＢ点（１０，５／９）とを結ぶ線より下
では、風量は０．５　ｎ？　／　ｌ（以下であり、煙セ
ンサ、内気温センサ川のファンとじ−Ｃは風量が不足し
ており適さない。また、Ｃ点（ｔｏ、１／９）とＤ点（
２，７／９）とを結ぶ線より上では、第７図に示す様な
振動形態となり、圧驚、素子１が急速に劣化するので好
ましくない。また、板部材２の板厚が１００μｍより薄
い場合、即ちＢ点（１０，５／９）とＣ点（１０，７／
９）とを結ぶ線より右側では、板部材２が薄いために、
タバコ等による汚れの影響を大きく受ける。即ち、汚れ
が振動部２ａに付着することによる共振周波数の変化が
大きい。逆に板部材２の板厚が５００μｍより厚い場合
、即ちＡ点（２，２／９）とＤ点（２，７／９）とを結
ぶ締より左側では、板部材２と圧電素子１との熱膨張係
数の差の影響が大き゛く、接着部の剥離等のｒｌＩｉ題
を生じる。

なお、以上の特性は圧電ファンの全長、即らａ＋ｂ＝４
５顛で、圧電素子１の板厚は２００μバｌ、印加が電圧
５０　Ｖ　ｒ、ｍ、ｓである。この全長を変えても、第
９図に示す有効範囲に変わりはない。つまり、全長が長
くなれば、圧電ファンの先翻振幅は大きくなるが、逆に
共振周波数が低下するので、風量に変わりはない。まバ
、圧電素子１の板厚は１００１００Ｉ１下でζ−強度的
に弱く、４００ｐｍ以上では高い印加電圧が必要となる
ので好ましくない。

また、板部キイ２の材質としては、ポリエンレンチレフ
クラ−１・が強度的に優れるので、適している。

本発明の圧電ファンは、上記の実施例に限らず以下のご
とく種々の変形が可能である。

（１）第１０図に示すように、金属板１ｂの代わりに、
板部材２の一部を金属板８にして、電極１ａとの導通を
確保しても良い。

（２）第１１図に示すように、金属板１ｂの代わりに、
板部材２の一部に金属の１１９を埋め込み、電極１ａと
の導通を確保しＣも良い。

（３）第４図では、圧電素子１の分極方向１ｃが同一方
向となるように貼り合わ・Ｕたが、第１２図に示すよう
に、分極方向１ｃが互いに反対になるように貼り合ねゼ
でも良い。この場合、Ａｌ２Ｏ２等の絶縁基板１０にＡ
ｇ等の電極１１を取付け、圧電素子１と支持板３との間
に挾む。リード線５を電極１１から取出し、リード線５
と支持板４との間に電圧を印加する。この時、２枚の金
属板１ｂの導通を確保するためにリード線５′が必要で
ある。

以上述べたごとく本発明によれば、一対の圧電素子の間
に板部材を挾持した構造であるから、板部材と圧電素子
との接合面積が広く、従って強度が向上するという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す斜視図、第２図は第１図の断面図
、第３図は本発明の一実施例を示す斜視図、第４図は第
３図の断面図、第５図は第３図の圧電ファンの取付状態
を示す正面図、第６図および第７図は本発明の作用説明
に供する圧電ファンの模式図、第８図および第９図は本
発明の作用説明に供する特性図、第１０図および第１１
図は本発明の他の実施例を示す部分破断面斜視図、第１
２図は本発明の更に他の実施例を示す断面図である。 １・・・圧電素子、２・・・板部剤、２ａ・−・振動部
、３゜４・・・支持板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１互いに結合された一対の圧電素子を備え、該一対
   の圧電素子の屈曲振動を利用して送風を行なうようにし
   た圧電ファンにおいて、前記一対の圧電素子の間に板部
   材を挟持固定し、かつ該板部材の端部を前記一対の圧電
   車量の端部より突出せしめ、該板部材の０ｉｊ記突小突
   出端振動部とし、更にｎｉｌ記一対の圧電素子の両面に
   支持部を設けた圧電ファン。 （２１１ｉｉｌ記板部材はポリエチレンテレフタラート
   ４Ｌ１脂材料で構成されており、直交座標上で横軸に前
   記板部材の板ＩＫの逆数（単位は＋＋ｎ’）を、縦軸に
   、１１１１記板部材の突出端部から前記一対の圧電素子
   の１１１１記支１茎部を除いた部分までの長さに占める
   前記一対の圧電素子の長さの比率を各々とったとき、（
   ２，２／９）、　（１０，５／！Ｊ）、（１０゜７／９
   ）、（２，７／９）の４点で結ばれる四角形の範囲内に
   、前記板部材の板厚、前記支持部を除いた前記一対の圧
   電素子の長さを設定した特許請求の範囲第１項記載の圧
   電ファン。