JP2002339900A - Piezoelectric fan - Google Patents

Piezoelectric fan

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JP2002339900A
JP2002339900A JP2001142158A JP2001142158A JP2002339900A JP 2002339900 A JP2002339900 A JP 2002339900A JP 2001142158 A JP2001142158 A JP 2001142158A JP 2001142158 A JP2001142158 A JP 2001142158A JP 2002339900 A JP2002339900 A JP 2002339900A
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fan
piezoelectric
piezoelectric fan
heat
wind
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Hiroto Kawaguchi
裕人 川口
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the noise of a piezoelectric fan and to simplify the structure of intake/ventilation holes. SOLUTION: The piezoelectric fan has a wind generating vibrator 4 including a piezoelectric element 3, and the ventilation holes 7 and the intake 6 are disposed on the same plane.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子機器等
の強制空冷に用いるための圧電ファン、即ち機器内部の
熱を機器外部へ排出させるための圧電ファンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric fan for use in forced air cooling of, for example, electronic equipment, that is, a piezoelectric fan for discharging heat inside the equipment to the outside of the equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器では、小型化、高密度実
装化が進につれて機器内部の熱対策がより重要となって
来ている。代表的な例として、携帯型のパーソナルコン
ピュータ(以下、携帯PCという)が挙げられる。携帯
PCをより軽く、薄くするための技術開発が進んでお
り、その一方でCPU(中央処理装置)の高速化も進
み、高性能化、小型化が同時進行的になされている。C
PUの高速化は、CPUの消費電力の増加、即ち発熱量
の増大を招き、一方小型化によって機器内部の実装密度
の増加となる。実装密度が上昇すると、機器内部の発熱
量が増加する為に、この熱を機器外部に放出させて機器
内部の温度上昇を抑えることがより難しくなってくる。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become smaller and more densely packed, measures against heat inside the devices have become more important. A typical example is a portable personal computer (hereinafter, referred to as a portable PC). Technological development for making the mobile PC lighter and thinner is progressing, while the speed of the CPU (central processing unit) is also progressing, and the performance and the miniaturization are being made simultaneously. C
An increase in the speed of the PU results in an increase in the power consumption of the CPU, that is, an increase in the amount of heat generated. When the mounting density increases, the amount of heat generated inside the device increases, and it becomes more difficult to release this heat to the outside of the device to suppress the temperature rise inside the device.

【0003】電子機器の熱対策に用いられる冷却ファン
の例を図23に示す。図23Aは、空気101を背面側
から吸入し、前面側へ排出するように構成した電磁ファ
ン102を示す。図23Bは、空気101を上面側から
吸入し、前面側へ排出するように構成した電磁ファン1
03を示す。図23Cは、空気101を背面側から吸入
し、前面側へ排出するように構成した圧電ファン104
を示す。図示の例は、電磁ファン及び圧電ファンの代表
的な吸気・排気構造であり、吸気口と排気口がいずれも
各々異なる面に形成されている。
FIG. 23 shows an example of a cooling fan used as a measure against heat of electronic equipment. FIG. 23A shows an electromagnetic fan 102 configured to draw in air 101 from the back side and discharge it to the front side. FIG. 23B shows an electromagnetic fan 1 configured to draw in air 101 from the top side and discharge it to the front side.
03 is shown. FIG. 23C shows a piezoelectric fan 104 configured to suck air 101 from the back side and discharge it to the front side.
Is shown. The illustrated example is a typical intake / exhaust structure of an electromagnetic fan and a piezoelectric fan, and both the intake port and the exhaust port are formed on different surfaces.

【0004】携帯PCの代表的な熱対策としては、電磁
ファンとヒートパイプを組み合わせたものが知られてい
る。これは、熱源(例えばCPU等)と、放熱素子(電
磁ファン等)との間に熱伝送効率の高いヒートパイプを
用いるシステムである。ヒートパイプは熱を伝送する働
きを有しており、電磁ファンは伝送された熱を機器外部
に放出する働きを有している。電磁ファンは携帯PCに
限らず、熱対策が必要な電子機器には必要不可欠なもの
として広く用いられている。携帯PCについては、特に
機器の厚みの制限から、ファンの上部(プロペラの上
部)から空気を吸入し、これを横方向(一方向)に排出
する構造(図23B参照)を用いたものが多い。このよ
うな構造の電磁ファンは、一般的に、ファンの厚みが薄
くなるに従い、送風風量や最大静圧が小さくなる傾向と
なる。
[0004] As a typical heat countermeasure for a portable PC, a combination of an electromagnetic fan and a heat pipe is known. This is a system that uses a heat pipe having high heat transfer efficiency between a heat source (for example, a CPU or the like) and a heat radiation element (an electromagnetic fan or the like). The heat pipe has a function of transmitting heat, and the electromagnetic fan has a function of releasing the transmitted heat to the outside of the device. Electromagnetic fans are widely used not only for portable PCs but also as indispensable electronic devices that require measures against heat. Many portable PCs use a structure (see FIG. 23B) that sucks air from the upper part of the fan (the upper part of the propeller) and discharges the air in the horizontal direction (one direction) due to the limitation of the thickness of the device. . In general, an electromagnetic fan having such a structure tends to have a smaller blowing air volume and a maximum static pressure as the thickness of the fan becomes thinner.

【0005】前述の通り、機器内部の熱を機器外部へ放
出するための手段として、空気の流れを発生させ、内部
の加熱された空気を外部に排出する方法が広く用いられ
おり、空気の流れを発生させる手段として、電磁ファン
が用いられている。電磁ファン以外に空気の流れを発生
される手段としては、圧電体に電界を加え歪みを発生さ
せる事により発風板を往復運動させて発風させる方法が
有る。この方式は、文献や公報などで幾つかの検討事例
が紹介されているが、実用化には至っていない。例え
ば、「圧電ファン」<井上二郎/藤本克己>精密制御用
アクチュエーター便覧、特開平9ー321360号公報
「圧電ファン」、特公平6ー56160号公報「圧電フ
ァン」、特開平8ー330488号公報「圧電ファン付
きヒートシンク」、実公平6ー4079号公報「圧電フ
ァン」、特公平6ー6960号公報「圧電ファン式送風
装置」が知られている。
As described above, as a means for releasing the heat inside the device to the outside of the device, a method of generating a flow of air and discharging the heated air inside to the outside has been widely used. An electromagnetic fan is used as a means for generating the noise. As a means for generating a flow of air other than the electromagnetic fan, there is a method of generating a distortion by applying an electric field to a piezoelectric body to reciprocate a blowing plate to blow air. This method has been introduced in literatures and gazettes, but has not been put to practical use. For example, "Piezoelectric fan"<Jiro Inoue / Katsumi Fujimoto> Handbook of Precision Control Actuator, JP-A-9-321360, "Piezoelectric fan", JP-B-6-56160, "Piezoelectric fan", JP-A-8-330488 “Heat sink with piezoelectric fan”, JP-B-6-4079, “Piezoelectric fan”, and JP-B-6-6960, “Piezoelectric fan-type blower” are known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】圧電ファンの構造は、
上記の公報例に示されるように幾つかの構造例がある。
その動作原理は、圧電体に所定の電界を加えることによ
って歪みを発生させ、この発生歪みによって振動板を振
動させ風を発生させるというものである。圧電ファンの
発風原理は、所定の面積を有する板の往復運動(正確に
は完全平行往復運動でなく、首振り運動である)によっ
て流体の流れを発生させるものであり、感覚的には「団
扇」を想像すれば良い。圧電ファンの「団扇」に対し
て、一般的な電磁ファンは回転運動により流体の流れを
発生させる「扇風機」である。
The structure of the piezoelectric fan is as follows.
There are several structural examples as shown in the above publications.
The principle of operation is that a predetermined electric field is applied to the piezoelectric body to generate distortion, and the generated distortion causes the diaphragm to vibrate to generate wind. The principle of blowing air from a piezoelectric fan is to generate a flow of fluid by reciprocating motion of a plate having a predetermined area (precisely, it is not a full parallel reciprocating motion, but a swing motion). You can imagine a fan. In contrast to the "fan" of a piezoelectric fan, a general electromagnetic fan is a "fan" that generates a flow of fluid by rotational movement.

【0007】このように圧電ファンは板の往復運動を利
用しているが、板の往復運動の速度が速い程大きな風速
が得られる傾向にあるので、板の面積にもよるが数10
0Hz以上の振動数が必要となる場合がある。板の振動
数が可聴周波数範囲に達すると、板の往復運動によって
生じる疎密波(音波)により騒音が発生する。圧電ファ
ンの騒音は、一般的な冷却ファンの「風切り音」と異な
り、特定周波数での騒音レベルが高い特徴を有してお
り、冷却に伴う「騒音」の発生は圧電ファンの商品化の
上で大きな課題となる。
As described above, the piezoelectric fan utilizes the reciprocating motion of the plate. The higher the speed of the reciprocating motion of the plate, the larger the wind speed tends to be obtained.
A frequency of 0 Hz or more may be required. When the frequency of the plate reaches the audible frequency range, noise is generated by compression waves (sound waves) generated by the reciprocating motion of the plate. The noise of piezoelectric fans differs from the “wind noise” of general cooling fans, and has the characteristic that the noise level is high at a specific frequency. This is a big issue.

【0008】一方、冷却ファンは、冷却したい機器内部
の熱を機器外部へ放出させる事が基本となる。CPUク
ーラーのように、機器内部に設置された冷却ファンはC
PU部分の熱を機器内部に拡散することが目的である
が、この場合も厳密にはCPUの熱をCPU外部に放出
させるという意味では基本原理は一緒である。このよう
に、冷却ファンは空気を用いた熱交換器であり、一般的
には外部からの空気の取り込み口と、外部への空気の排
出口を持っている。
On the other hand, a cooling fan basically releases the heat inside a device to be cooled to the outside of the device. Like a CPU cooler, the cooling fan installed inside the equipment is C
The purpose is to diffuse the heat of the PU portion into the inside of the device, but also in this case, strictly speaking, the basic principle is the same in that the heat of the CPU is released outside the CPU. As described above, the cooling fan is a heat exchanger using air, and generally has a port for taking in air from the outside and a port for discharging air to the outside.

【0009】従って、冷却ファンが必要となる機器は、
冷却ファンに対して空気の「吸入口」と「排出口」を有
している必要があり、この吸入口と排出口の設置位置に
より機器内部の冷却状態が大きく変わることになる。こ
のように吸入口と排出口を設置するために機器の設計が
制約を受けることになる。即ち、デザインの制約、密閉
性が確保出来ない、等である。今後、特に各種の機器が
小型化、薄型化されると共に、野外使用に対する耐久性
(防水性や防塵性)の向上が要求されることが予測さ
れ、冷却のための吸入/排出口の問題が顕著になってく
る。
Therefore, equipment requiring a cooling fan is:
The cooling fan must have an “inlet” and an “outlet” for air, and the installation state of the inlet and the outlet greatly changes the cooling state inside the device. Thus, the design of the device is restricted due to the installation of the inlet and the outlet. That is, the design is restricted, and the hermeticity cannot be ensured. In the future, in particular, it is expected that various types of equipment will become smaller and thinner, and that the durability (waterproofness and dustproofness) for outdoor use will be required to be improved. It becomes noticeable.

【0010】本発明は、上述の点に鑑み、圧電ファンの
騒音と冷却ファンとしての吸入/排出口の課題を解決で
きるようにした圧電ファンを提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a piezoelectric fan capable of solving the problems of the noise of the piezoelectric fan and the intake / exhaust port as a cooling fan.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電ファン
は、圧電素子を含む発風振動子を有し、排気口と吸気口
とが同一の面に設けられた構成とする。
A piezoelectric fan according to the present invention has a wind vibrator including a piezoelectric element, and an exhaust port and an intake port are provided on the same surface.

【0012】本発明の圧電ファンでは、排気口と吸気口
が同一の面に設けられるので、発風振動子の駆動によ
り、同一の面における一方の吸気口から外気が吸入さ
れ、内部で加熱された空気が他方の排気口より外部へ放
出されて、冷却性能が確保される。一方、発風振動子の
前後から放射される互いに逆位相の音波は、一方が排気
口より放射され、他方が吸気口より放射されることか
ら、互いに干渉して騒音レベルが減少する。
In the piezoelectric fan according to the present invention, since the exhaust port and the intake port are provided on the same surface, the driving of the wind generating vibrator draws in outside air from one of the intake ports on the same surface and heats the inside. The discharged air is discharged to the outside from the other exhaust port, and cooling performance is ensured. On the other hand, sound waves having opposite phases emitted from the front and rear of the wind vibrator are emitted from the exhaust port and the other is emitted from the intake port, so that they interfere with each other and reduce the noise level.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る圧電ファンの実施の形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a piezoelectric fan according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明に係る圧電ファンの基本的
な構成である一実施の形態を示す。本実施の形態に係る
圧電ファン(いわゆる冷却ファン)1は、偏平箱状に形
成されたファンケース2に圧電素子3と発風振動子4か
らなるファン本体5を内蔵し、吸気口6〔6A,6B〕
と排気口7をファンケース2の同一の面に形成して構成
される。ファンケース2は、底面部8a、左右両側面部
8b、8c及び背面部8dを有し、前面部が開放される
ように形成されたケース本体8と、このケース本体8の
上面に気密的に固着される平板状のカバー体9とから成
る。なお、図1は圧電ファンの内部が見えるようにカバ
ー体9を外した状態を示す。
FIG. 1 shows an embodiment which is a basic configuration of a piezoelectric fan according to the present invention. A piezoelectric fan (a so-called cooling fan) 1 according to the present embodiment has a fan case 2 formed in a flat box shape, a fan main body 5 including a piezoelectric element 3 and a blowing oscillator 4 built therein, and an intake port 6 [6A]. , 6B]
And the exhaust port 7 are formed on the same surface of the fan case 2. The fan case 2 has a bottom surface 8a, left and right side surfaces 8b and 8c, and a back surface 8d. The case body 8 is formed so that the front surface is open. And a flat cover member 9 to be formed. FIG. 1 shows a state in which the cover 9 is removed so that the inside of the piezoelectric fan can be seen.

【0015】ケース本体8の略中央にファン本体5がそ
の発風振動子4の先端側を前面側に向くようにして配置
され、ファンケース2の前面のみに開口部が形成され、
この開口部に臨んで吸気口6と排気口7が形成される。
吸気口6と排気口7は、後述するように、互いにファン
本体5から発生する逆位相の音波の干渉をし得る位置に
近接して配置される。本例ではファンケース2の開口部
の中央に排気口7が形成され、排気口7を挟んで両側に
吸気口6〔6A,6B〕が形成される。このため、ケー
ス本体8には、発風振動子4の両側を挟むように開口部
から内側へ延長する一対の仕切り壁10〔10a,10
b〕が設けられ、この夫々の仕切り壁10a、10bと
ケース本体8の両側部8a、8bとの間の開口が吸気口
6A、6Bとして形成され、両仕切り壁10a、10b
間に挟まれた開口が排気口7として形成される。両仕切
り壁10a、10bは、後述するようにファンケース2
の開口部から内側へ発風振動子4の中間位置まで延長す
るよに形成される。空気は外部より両側の吸気口6〔6
A,6B〕を通ってファンケース2内に入り、発風振動
子4の基部側を巡って前方の排気口7より外部へ排出さ
れる。排気口7では、例えば、開口側から発風振動子4
先端の近傍まで延長する複数の冷却用フィン14が形成
される。仕切り壁10〔10a,10b〕と冷却用フィ
ン11は、ケース本体8と一体に形成することができ
る。ファンケース2は、例えばアルミダイキャストで作
られる。
A fan main body 5 is disposed substantially at the center of the case main body 8 so that the front end side of the wind vibrator 4 faces the front side, and an opening is formed only on the front side of the fan case 2.
An intake port 6 and an exhaust port 7 are formed facing this opening.
As will be described later, the intake port 6 and the exhaust port 7 are arranged close to each other at a position where they can interfere with each other in opposite phase sound waves generated from the fan body 5. In this example, an exhaust port 7 is formed at the center of the opening of the fan case 2, and intake ports 6 [6A, 6B] are formed on both sides of the exhaust port 7. For this reason, the case body 8 has a pair of partition walls 10 [10a, 10] extending inward from the opening so as to sandwich both sides of the wind vibrator 4.
b] are provided, and openings between the respective partition walls 10a, 10b and both sides 8a, 8b of the case body 8 are formed as intake ports 6A, 6B, and the two partition walls 10a, 10b are provided.
The opening interposed therebetween is formed as an exhaust port 7. The two partition walls 10a and 10b are connected to the fan case 2 as described later.
Is formed so as to extend inward from the opening portion to the intermediate position of the wind generator 4. The air is supplied from the outside to the intake ports 6 on both sides [6
A, 6B], and enters the fan case 2, goes around the base side of the vibrating vibrator 4, and is discharged to the outside from the front exhaust port 7. In the exhaust port 7, for example, the wind generator 4
A plurality of cooling fins 14 extending to near the tip are formed. The partition wall 10 [10a, 10b] and the cooling fin 11 can be formed integrally with the case body 8. The fan case 2 is made of, for example, aluminum die-cast.

【0016】図2は、圧電素子3を用いた発風振動子
4、即ち ファン本体5の基本構造を示す。このファン
本体5は、圧電素子3の基部側を固定し、先端側を振動
可能な自由状態となして、この圧電素子3に対して、振
動板11とこの先端側に一体の発風板12とからなる発
風振動子4を取り付け、圧電素子3に電源回路13から
所定の交流波形の電圧を加えることにより、圧電素子3
に発生する歪みを曲げ変位に変換して発風振動子を振動
させるように構成される。本例では、一対の圧電板3
A,3Bを互いに逆位相で伸縮するように重ね合わせた
バイモルフ構造の圧電素子3を用い、両圧電板3A,3
B間に振動子11を挟持的に保持し、両圧電板3A,3
Bの基部を固定部15に固定して構成される。圧電板3
A,3Bは、互いに逆相で伸縮するように電源回路13
に接続される。
FIG. 2 shows the basic structure of the wind generator 4 using the piezoelectric element 3, that is, the fan body 5. The fan body 5 fixes the base side of the piezoelectric element 3 and makes the front end side vibrable in a free state. The vibration plate 11 and the wind generating plate 12 By applying a voltage having a predetermined alternating waveform from the power supply circuit 13 to the piezoelectric element 3, the piezoelectric element 3
Is converted into bending displacement to vibrate the wind vibrator. In this example, a pair of piezoelectric plates 3
The two piezoelectric plates 3A, 3B are formed by using a bimorph-structured piezoelectric element 3 in which A and 3B are extended and contracted in opposite phases to each other.
B, the vibrator 11 is held between the two piezoelectric plates 3A, 3A.
The base portion of B is fixed to the fixing portion 15. Piezoelectric plate 3
A and 3B are connected to the power supply circuit 13 so as to expand and contract in opposite phases.
Connected to.

【0017】このファン本体5では、電圧の印加によて
圧電素子3の先端側に振動を発生させ、発風振動子4の
固有振動数と一致させることにより、発風振動子4を共
振振動させて発風板12の先端に大きな振幅を発生さ
せ、発風させる。
In the fan body 5, vibration is generated at the tip side of the piezoelectric element 3 by applying a voltage, and the frequency of the vibration is matched with the natural frequency of the wind vibrator 4, thereby causing the wind vibrator 4 to resonate. As a result, a large amplitude is generated at the tip of the blowing plate 12 to blow air.

【0018】図2のファン本体5は、発風振動子4の片
端を固定した片持ち支持構造としたが、その他、図3に
示すように、音叉型弾性支持構造の振動子を備えたファ
ン本体16を適用することもできる。このファン本体1
6は、上例と同様のバイモルフ構造の一対の圧電板3
a,3bからなる圧電素子3と、同様にバイモルフ構造
の一対の圧電板3a,3bからなるダミー圧電素子20
をスペーサ19を介して音叉型に組み立て、各圧電素子
3及びダミー圧電素子20の夫々に挟持された弾性板1
7A及び17Aの先端に、夫々発風板18Aを取り付け
て構成される。23は弾性板バネを示す。このファン本
体16では、圧電素子3及びダミー圧電素子20に交流
波形の電圧を印加することにより、両発風板18A,1
8Bが大きく振幅して発風を生じさせる。
The fan body 5 shown in FIG. 2 has a cantilever support structure in which one end of the wind vibrator 4 is fixed. In addition, as shown in FIG. 3, a fan provided with a vibrator having a tuning fork type elastic support structure. The main body 16 can also be applied. This fan body 1
6 is a pair of piezoelectric plates 3 having a bimorph structure similar to the above example.
a and 3b, and a dummy piezoelectric element 20 similarly composed of a pair of piezoelectric plates 3a and 3b having a bimorph structure.
Are assembled into a tuning fork type via a spacer 19, and the elastic plate 1 sandwiched between each of the piezoelectric elements 3 and the dummy piezoelectric element 20 is provided.
Blowers 18A are attached to the tips of 7A and 17A, respectively. 23 denotes an elastic leaf spring. In the fan body 16, by applying an AC waveform voltage to the piezoelectric element 3 and the dummy piezoelectric element 20, both the blowing plates 18 A, 1
8B has a large amplitude to generate wind.

【0019】本実施の形態の圧電ファン1は、図4に示
すように、冷却対象となる機器30、例えば電子機器の
内部に設置される。この場合、冷却対象機器30の匣体
31の同一の面31Aに圧電ファン1の吸気口6〔6
A,6B〕と排気口7が臨むように圧電ファン1が設置
される。
As shown in FIG. 4, the piezoelectric fan 1 according to the present embodiment is installed inside a device 30 to be cooled, for example, an electronic device. In this case, the suction port 6 [6] of the piezoelectric fan 1 is provided on the same surface 31A of the housing 31 of the device 30 to be cooled.
A, 6B] and the exhaust port 7 are provided.

【0020】次に、上述の本実施の形態に係る圧電ファ
ン1の動作、即ち冷却作用、及び騒音の低減について説
明する。圧電ファン1は、先に述べたように発風振動子
4の発風板12の往復運動により発風させる特徴を有す
る。即ち、図6において、一対の圧電板3a,3bに所
定の交流波形の電圧を印加することにより、圧電板3
a,3bの振動が発生し、この振動周期を発風板12の
固有振動数に一致させることにより発風板12が大きく
振動して発風板12の先端部に往復運動が発生する。こ
の往復運動により図示のような発風が発生する。この風
の発生により、図5に示すように、機器30の外部から
空気33が吸気口6〔6A,6B〕を通して圧電ファン
1内に吸入し、発風板12の後方、横方を巡って前方へ
向かい、排気口7より排出される。この空気33の循環
により、機器30内部に発生した熱、即ち圧電ファン1
の内部に伝わった熱が放出されることで機器内部の冷却
が行われる。
Next, the operation of the above-described piezoelectric fan 1 according to the present embodiment, that is, the cooling operation and the reduction of noise will be described. As described above, the piezoelectric fan 1 has a feature that the air is generated by the reciprocating motion of the blowing plate 12 of the blowing oscillator 4. That is, in FIG. 6, by applying a voltage having a predetermined AC waveform to the pair of piezoelectric plates 3a and 3b, the piezoelectric plate 3
Vibrations a and 3b are generated, and the frequency of the vibration is matched with the natural frequency of the baffle plate 12, whereby the baffle plate 12 vibrates greatly and a reciprocating motion is generated at the tip of the baffle plate 12. By this reciprocating motion, a blast as shown in the drawing is generated. Due to the generation of the wind, as shown in FIG. 5, air 33 is sucked into the piezoelectric fan 1 from the outside of the device 30 through the intake port 6 [6A, 6B], and travels around the rear and side of the blowing plate 12. Going forward, it is discharged from the exhaust port 7. The heat generated inside the device 30 due to the circulation of the air 33, that is, the piezoelectric fan 1
The heat transmitted to the inside of the device is released to cool the inside of the device.

【0021】次に、騒音の低減について述べる。発風板
12の往復運動で発風するが、この発風板12の先端部
分の速度は、往復運動振動数と往復運動振幅との積に比
例し、一般的には発風板12の板先端部の速度が大きい
程、大きな発風を得ることができる。一方、このような
発風板12の往復運動により図7に示すように、発風板
12の周囲に疎密波(音波)35が発生する。図7で
は、発風振動子4の前後上下に放射される疎密波35の
イメージを示しているが、実際には発風振動子4から各
方向に球面波のように放射される。この疎密波35の振
動数が可聴領域周波数になると、発風振動子4から発生
する「音」として認識されることになり、これが騒音と
なる。音は本来縦波であるが、以後、図示上の判り易さ
を考慮して、横波の表記方法を用いて説明する。
Next, reduction of noise will be described. The air is generated by the reciprocating motion of the blowing plate 12, and the speed of the tip portion of the blowing plate 12 is proportional to the product of the reciprocating frequency and the reciprocating amplitude. The greater the speed of the tip, the greater the wind generated. On the other hand, compression waves (sound waves) 35 are generated around the blowing plate 12 as shown in FIG. 7 due to the reciprocating motion of the blowing plate 12. FIG. 7 shows an image of the compression wave 35 radiated before and after the wind oscillator 4, but is actually emitted from the wind oscillator 4 like a spherical wave in each direction. When the frequency of the compressional wave 35 reaches the audible region frequency, it is recognized as "sound" generated from the wind vibrator 4, and this becomes noise. The sound is originally a longitudinal wave, but will be described using a method of expressing a transverse wave in consideration of the legibility of the drawing.

【0022】図6に示したような発風振動子4は、実際
にはファンケース2のような任意の有限な空間内部に設
置されることになる。例えば、前述の図23Cに示すよ
うな吸気/排気口構造を有する圧電ファン104の場
合、発風振動子4を含むファン本体5は図8に示すよう
な前後に開口、即ち排気口38および吸気口39を有す
るファンケース37内に設置される。図8に示した構造
の場合、発風振動子4から放射される疎密波35は、吸
気口39及び排気口38から放出されることになる。図
9に示すように、前後に開口38、39を有するファン
ケース37の前方及び後方にマイク41、42を置い
て、音波波形を観測すると、図10に示すような波形に
なる。マイク41、42で受信した音波35A、35B
の波形は、波形形状が略同様でかつ逆相となる。この2
つの音波35A、35Bの波形を重ね合わせると両者の
打ち消しにより波形は小さくなる。
The wind generating vibrator 4 as shown in FIG. 6 is actually installed inside an arbitrary finite space such as the fan case 2. For example, in the case of the piezoelectric fan 104 having the intake / exhaust port structure as shown in FIG. 23C described above, the fan body 5 including the wind vibrator 4 has front and rear openings as shown in FIG. It is installed in a fan case 37 having an opening 39. In the case of the structure shown in FIG. 8, the compression waves 35 radiated from the wind vibrator 4 are emitted from the intake port 39 and the exhaust port 38. As shown in FIG. 9, when the microphones 41 and 42 are placed in front of and behind the fan case 37 having openings 38 and 39 on the front and rear, and the sound wave waveform is observed, the waveform shown in FIG. 10 is obtained. Sound waves 35A and 35B received by the microphones 41 and 42
Have substantially the same waveform shape and opposite phases. This 2
When the waveforms of the two sound waves 35A and 35B are superimposed, the waveforms become smaller due to the cancellation of both.

【0023】本実施の形態では、発風振動子4の前後に
放射される互いに逆相の疎密波(音波)35を干渉さ
せ、発生音を小さくさせる。即ち、図11に示すよう
に、発風振動子4の背後に放射される疎密波35Bを圧
電ファン1の前方に放射させ、元々前方から出ている疎
密波35Aと干渉させて騒音レベルを減少させるという
ものである。圧電ファン1の吸気口6〔6A,6B〕か
ら放出される疎密波35Bと排気口7から放出される疎
密波35Aが干渉して、発風振動子4から発生する騒音
を低減することが可能となる。このように、本実施の形
態の圧電ファン1は、図12に示すように、吸気口6
〔6A,6B〕と排気口7を同一の面に設けることによ
り、吸気33aと排気33bを同一面で行うと共に、発
風振動子4から発生する騒音を逆相音波35A,35B
の干渉作用によって抑制することが可能になる。
In this embodiment, compression waves (sound waves) 35 of opposite phases radiated before and after the wind vibrator 4 are caused to interfere with each other to reduce the generated sound. That is, as shown in FIG. 11, the compression wave 35B radiated behind the wind vibrator 4 is radiated in front of the piezoelectric fan 1 and interferes with the compression wave 35A originally coming from the front to reduce the noise level. It is to let. The compression wave 35B emitted from the intake port 6 [6A, 6B] of the piezoelectric fan 1 and the compression wave 35A emitted from the exhaust port 7 interfere with each other, so that noise generated from the wind vibrator 4 can be reduced. Becomes Thus, as shown in FIG. 12, the piezoelectric fan 1 of the present embodiment
By providing [6A, 6B] and the exhaust port 7 on the same surface, the intake 33a and the exhaust 33b are performed on the same surface, and the noise generated from the wind vibrator 4 is reversed-phase sound waves 35A, 35B.
Can be suppressed by the interference action.

【0024】本実施の形態では、特にファンケース構造
での吸気/排気構造に特徴を有すものであり、前述の圧
電振動子の構成、使用材料の詳細については説明を省略
する。
The present embodiment has a feature particularly in the intake / exhaust structure of the fan case structure, and the description of the configuration of the piezoelectric vibrator and the details of the materials used are omitted.

【0025】次に、より詳細に説明する。本発明の構成
で重要な点は、吸気/排気構造と、逆相音波干渉による
騒音打ち消しの2つの効果を効率的に得ることである。
また、本発明の圧電ファンの構成では、冷却対象機器内
部の空気を排出することが出来ないため、冷却ファンの
空気流発生部分で効率的に冷却できるようにする必要が
ある。
Next, a more detailed description will be given. An important point in the configuration of the present invention is to efficiently obtain two effects of an intake / exhaust structure and noise cancellation due to anti-phase sound wave interference.
Further, in the configuration of the piezoelectric fan of the present invention, since air inside the device to be cooled cannot be exhausted, it is necessary to efficiently cool the cooling fan at the airflow generating portion.

【0026】先ず、吸気/排気構造について説明する。
図13は、本実施の形態の圧電ファン1の内部を上方か
らみた図であり、判り易くするために冷却用フィン11
を取り除いた構造を示す。図13において、吸気口6
〔6A,6B〕と排気口7は2つの仕切り壁10〔10
a,10b〕で分離されている。仕切り壁10a,10
b間の間隔W′は発風板12の幅Wに対して任意の間隙
を有する必要があり、W′>Wとなる。間隔W′は排気
口7の幅であり、この間隔W′と仕切り壁10a,10
bの壁厚tにより、吸気口6〔6A,6B〕の幅Tが強
制的に決まることになる。吸気と排気の効率を出来るだ
け良くする、即ち、吸気及び排気流路での圧力損失をで
きるだけ小さくする為には、ファン本体5の幅や発風板
12の発風能力などを考慮して決定する必要があるが、
基本的には発風板12の幅Wに出来るだけ近づける、つ
まり間隔W′を出来るだけ小さくすることが望ましい。
また、仕切り壁の長さF+D〔但し、Fはファンケース
2の開口端から発風板12の先端までの距離、Dは発風
板12の先端から仕切り壁10〔10,10b〕の後端
までの距離〕については、距離Dが発風板12の長さL
よりも小さいことが望ましい。発風板12の位置に関す
る距離Fについては、後述する冷却フィンの関係を含め
て適宜設定することが可能である。
First, the intake / exhaust structure will be described.
FIG. 13 is a view of the inside of the piezoelectric fan 1 according to the present embodiment as viewed from above, and the cooling fins 11 are shown for easy understanding.
The structure from which is removed is shown. In FIG.
[6A, 6B] and the exhaust port 7 are two partition walls 10 [10
a, 10b]. Partition walls 10a, 10
The interval W 'between b must have an arbitrary gap with respect to the width W of the blowing plate 12, and W'> W. The interval W 'is the width of the exhaust port 7, and the interval W' and the partition walls 10a, 10
The width T of the intake port 6 [6A, 6B] is forcibly determined by the wall thickness t of b. In order to improve the intake and exhaust efficiency as much as possible, that is, to reduce the pressure loss in the intake and exhaust passages as much as possible, it is determined in consideration of the width of the fan body 5, the blowing capacity of the blowing plate 12, and the like. Need to do
Basically, it is desirable to make the width W of the blowing plate 12 as close as possible, that is, to make the interval W 'as small as possible.
Also, the length of the partition wall F + D [where F is the distance from the opening end of the fan case 2 to the tip of the blowing plate 12, and D is the rear end of the partition wall 10 [10, 10b] from the tip of the blowing plate 12. Distance), the distance D is the length L of the blowing plate 12
It is desirably smaller than the above. The distance F relating to the position of the blowing plate 12 can be set as appropriate, including the relationship of cooling fins described later.

【0027】音波を干渉させるためには、特に後方に放
出される音波の反射を出来るだけ少なくするような工夫
が必要となる。即ち、図14に示すように、後方に放射
される音波は、ファン本体5の後方や側面の壁に反射
し、入射波41と反射波42が干渉した定在波となる。
このような定在波は、本来後方に放出される音波と異な
った波形となるため、。先に述べた前方放射波(音波)
の逆相波形が乱れることとなり、干渉による打ち消し効
果が阻害される。よって、図15の実施の形態に示すよ
うにな反射波を少なくするための反射波抑制手段を施す
ことが有効である。
In order to cause sound waves to interfere, it is necessary to take measures to minimize the reflection of sound waves emitted particularly backward. That is, as shown in FIG. 14, the sound wave radiated rearward is reflected on the rear and side walls of the fan body 5, and becomes a standing wave in which the incident wave 41 and the reflected wave 42 interfere.
Such a standing wave has a different waveform from the sound wave originally emitted backward. Forward radiation wave (sound wave) mentioned earlier
Is disturbed, and the canceling effect by interference is hindered. Therefore, it is effective to provide a reflected wave suppressing means for reducing the reflected wave as shown in the embodiment of FIG.

【0028】図15Aは、ファンケース2の背面部8d
から両側面部8b,8cにかけての内面をくさび状の波
型壁面43として反射を抑制するように構成した場合で
ある。図15Bは、吸音シート等の吸音材44をファン
ケース2の背面部8dから両側面部8b,8cにかけて
の内面に貼り付けて構成した場合である。図15Cは、
ファンケース2の背面部8dから両側面部8b,8cの
内面にかけて定在波の発生を防ぎ前方へ音波を誘導させ
る壁面形状、例えばR屈曲壁面45に形成して構成した
場合である。これらの反射波の抑制手段は、既知となっ
ている音響や騒音抑制の手法であり、これ以外にも種々
の手段があり、それらの手段も利用する事が可能であ
る。また、これらの手段については、対象となる音波の
波長により、適宜に形状や材質を選択すべきであり、即
ち、発風振動子の振動数と密接な関係がある。
FIG. 15A shows the rear portion 8 d of the fan case 2.
In this case, the inner surface extending from the inner surface to the side surface portions 8b and 8c is configured as a wedge-shaped wavy wall surface 43 so as to suppress reflection. FIG. 15B shows a case in which a sound absorbing material 44 such as a sound absorbing sheet is attached to the inner surface of the fan case 2 from the rear surface 8d to the side surfaces 8b and 8c. FIG. 15C
This is a case where the fan case 2 is formed to have a wall shape, for example, an R-bend wall surface 45 for preventing standing waves from being generated and guiding sound waves forward from the rear surface 8d to the inner surfaces of both side surfaces 8b and 8c. These means for suppressing reflected waves are known techniques for suppressing sound and noise, and there are various other means, and these means can also be used. In addition, the shape and material of these means should be appropriately selected depending on the wavelength of the target sound wave, that is, they have a close relationship with the frequency of the wind vibrator.

【0029】本発明の実施の形態に係る圧電ファン1
は、冷却対象に機器外部からの空気の吸入を行ってい
る。従って、冷却対象機器内部の熱を効率良く排出する
ためには、圧電ファン1自体に熱を集める必要がる。例
えば、図16に示すように、機器30の内部に配置した
圧電ファン1と機器30内部の熱の発生源(熱源)47
が離れているような場合は、熱源47の熱を圧電ファン
1に移動させるための手段が必要になる。これは、既に
実用化されているヒートパイプ等の熱伝達手段48を用
いることにより可能であり、熱源47の熱を熱伝達手
段、例えばヒートパイプ48により圧電ファン1に移動
させ、圧電ファン1の排出空気により放熱させることが
できる。熱源47と圧電ファン1を例えばヒートパイプ
48で熱的に接続するという原理については、既に実用
化されているので下記に簡単に説明するが、圧電ファン
1とヒートパイプ48の接続などにおいて熱抵抗の少な
い接続が必要である事は言うまでもない事である。
A piezoelectric fan 1 according to an embodiment of the present invention
Is inhaling air from outside the device to the object to be cooled. Therefore, in order to efficiently discharge the heat inside the cooling target device, it is necessary to collect the heat in the piezoelectric fan 1 itself. For example, as shown in FIG. 16, the piezoelectric fan 1 disposed inside the device 30 and a heat generation source (heat source) 47 inside the device 30.
When the distances are large, a means for moving the heat of the heat source 47 to the piezoelectric fan 1 is required. This is possible by using a heat transfer means 48 such as a heat pipe which has already been put into practical use. The heat of the heat source 47 is transferred to the piezoelectric fan 1 by the heat transfer means, for example, the heat pipe 48, and The heat can be dissipated by the exhaust air. The principle of thermally connecting the heat source 47 and the piezoelectric fan 1 by, for example, a heat pipe 48 has already been put to practical use and will be briefly described below. Needless to say, a low connection is required.

【0030】ヒートパイプの原理は次の通りである。密
閉パイプ内の熱源側に気化し易い液体が封入されてお
り、熱源よりの熱で液体が気化して放熱側へ移動し、そ
こで冷却して液体に戻り、毛細管現象で熱源側に戻る、
この動作を繰り返して熱を逃がす。
The principle of the heat pipe is as follows. A liquid that is easily vaporized is sealed in the heat source side in the sealed pipe, the liquid is vaporized by the heat from the heat source, moves to the heat radiation side, cools and returns to the liquid there, and returns to the heat source side by capillary action.
This operation is repeated to release heat.

【0031】圧電ファンでの限られた風量により高い放
熱を起こさせるためには、冷却フィンの配設が有効であ
る。即ち、図1の実施の形態に示すように、発風振動子
4の発風板からの風の排出流路部に冷却用フィン14を
設けることで放熱効果を高めることができる。この冷却
用フィン14の配設方法についても、発風板から発生す
る風速や風量との関係、冷却用フィン部の熱抵抗、冷却
用フィン部の圧力損失などを考慮して最適設計を行う必
要がある。また、図17に示すように、吸気口6〔6
A,6B〕やその他の圧電ファン内部に冷却用フィン5
1、52を設けることも可能であり、この場合は圧電フ
ァン内部の流れを把握し、滞留や、圧力損失を考慮し適
宜に決めるを可とする。
The arrangement of cooling fins is effective for causing high heat radiation due to the limited air flow of the piezoelectric fan. That is, as shown in the embodiment of FIG. 1, by providing the cooling fins 14 in the flow passage portion of the wind generator 4 for discharging the wind from the blowing plate, the heat radiation effect can be enhanced. Regarding the method of arranging the cooling fins 14, it is necessary to carry out an optimum design in consideration of the relationship between the wind speed and the air volume generated from the baffle plate, the thermal resistance of the cooling fin portion, the pressure loss of the cooling fin portion, and the like. There is. Also, as shown in FIG.
A, 6B] and other cooling fins 5 inside the piezoelectric fan.
It is also possible to provide 1, 52. In this case, the flow inside the piezoelectric fan can be grasped, and the flow can be determined appropriately in consideration of stagnation and pressure loss.

【0032】本発明の圧電ファンを実施した場合の特性
について、以下に概要を示す。圧電ファンの吸気方法の
違いによる比較を行うために、ファン本体は共通のもの
を用いており、先の図3に示すような音叉型振動子を有
するファン本体16を用いる。この音叉型振動子のファ
ン本体16は、120mm×10mmの圧電板を2枚貼
り合わせたバイモルフ構造の先に幅30mm、長さ15
mmの発風板を取り付けた振動子を3mmのスペーサを
介して音叉型に組み立てたもので、圧電バイモルフは2
組となり、この2組の圧電バイモルフに20Vrmsの
電圧を印加している。
The characteristics of the piezoelectric fan of the present invention when implemented are summarized below. In order to make a comparison based on the difference in the intake method of the piezoelectric fans, a common fan body is used, and a fan body 16 having a tuning fork vibrator as shown in FIG. 3 is used. The fan body 16 of this tuning fork vibrator has a width of 30 mm and a length of 15 mm at the tip of a bimorph structure in which two 120 mm × 10 mm piezoelectric plates are bonded.
A vibrator to which a 2 mm air blower plate is attached is assembled into a tuning fork type via a 3 mm spacer.
And a voltage of 20 Vrms is applied to the two sets of piezoelectric bimorphs.

【0033】20Vrms印加した時の振動は、発風板
先端部で350Hz程度で共振し、その時の先端部振幅
量は2.5mmpp程度となる。この音叉型振動子の圧
電ファン本体16を従来型ファンケース、本発明のファ
ンケースの夫々に組み込み、発生する騒音レベルと、簡
易冷却性能試験ボックスにセットした時の冷却性能を比
較する。
The vibration when 20 Vrms is applied resonates at about 350 Hz at the tip of the baffle plate, and the amplitude of the tip at that time is about 2.5 mmpp. The piezoelectric fan body 16 of the tuning fork type vibrator is incorporated in each of the conventional fan case and the fan case of the present invention, and the generated noise level is compared with the cooling performance when set in the simple cooling performance test box.

【0034】従来型のファンケース61に組み込んだ状
態の圧電ファン64について図18に示す。従来型のフ
ァンケース61は、縦45mm×横45mm×高さ10
mmで前方に排気口63が、左右両側と後方に吸気口6
2〔62A,62B,62C〕が形成された構成とす
る。本発明のファンケース2に組み込んだ状態の圧電フ
ァン1について図19に示す。本発明のファンケース2
は、縦48.5mm×横50mm×高さ10mmで、吸
気口6〔6A,6B〕の幅が6mm、排気口7の幅が3
2mmである構成とした。発風板12の幅は30mmと
した。図18、図19は、カバー体を外して各々の圧電
ファン16を上方から見えるようにした図であるが、実
際にはカバー体が被せられる。
FIG. 18 shows a piezoelectric fan 64 incorporated in a conventional fan case 61. The conventional fan case 61 is 45 mm long × 45 mm wide × 10 height.
mm, the exhaust port 63 is provided at the front,
2 [62A, 62B, 62C] are formed. FIG. 19 shows the piezoelectric fan 1 incorporated in the fan case 2 of the present invention. The fan case 2 of the present invention
Has a length of 48.5 mm, a width of 50 mm, and a height of 10 mm, a width of the intake port 6 [6A, 6B] of 6 mm, and a width of the exhaust port 7 of 3 mm.
The configuration was 2 mm. The width of the blowing plate 12 was 30 mm. FIGS. 18 and 19 are views in which the cover is removed so that each piezoelectric fan 16 can be seen from above, but the cover is actually covered.

【0035】各々の圧電ファン64、1について、前述
の駆動条件である20Vrms、350Hzを印加した
ときの騒音を測定する。測定は、図20に示すように、
基台71上に防振ゴム72を介して圧電ファン又は1を
載置し、普通の騒音計73を用い、測定器の防風カバー
74の先端が圧電ファン64又は1の排気口の先端に接
する位置で行った。各々の圧電ファンの騒音測定値は、
従来型圧電ファン64が82dB、本発明の圧電ファン
1が74dBとなり、同一のファン本体を用いた場合、
騒音レベルは本発明の方が約8dB程度低下することが
確認された。
With respect to each of the piezoelectric fans 64 and 1, the noise when the above-mentioned driving conditions of 20 Vrms and 350 Hz are applied is measured. The measurement was performed as shown in FIG.
A piezoelectric fan or 1 is placed on a base 71 via an anti-vibration rubber 72, and an ordinary sound level meter 73 is used. The tip of a windproof cover 74 of the measuring device is in contact with the tip of an exhaust port of the piezoelectric fan 64 or 1. Went in position. The noise measurements for each piezoelectric fan are:
When the conventional piezoelectric fan 64 is 82 dB and the piezoelectric fan 1 of the present invention is 74 dB, and the same fan body is used,
It was confirmed that the noise level of the present invention was reduced by about 8 dB.

【0036】また、冷却性能について測定を行った。図
21は冷却性能評価治具75の概略を示す。この治具7
5は、例えば幅80mm、奥行き100mm、高さ40
mmの半密閉ボックス76内に、熱電対77を付けたヒ
ータプレート(例えば縦45m×横45mm×高さ9m
mのアルミニウム製)78を配置して構成される。ボッ
クス76は、ベース76bと前面プレート76aと背面
プレート76cが例えばポリアセタールで形成され、こ
れを覆うカバー76dが例えばアルミニウムで形成さ
れ、前面プレート76aに例えば45mm×10mmの
排気口78が形成され、カバー76dの上面に複数、本
例では直径6mmの3つの空気吸入口79が形成され
る。このボックス76内のヒータプレート78上に熱伝
導粘着テープを介して評価対象の圧電ファンを載置し、
ヒータプレート78に所定の電力を供給し、圧電ファン
をオンして、ヒータプレート温度(以下、ヒータ温度と
いう)を測定する。なお、加熱開始後、しばらくはヒー
タ温度が安定しないので、加熱してから1時間程度経過
した後の温度的に安定したときのヒータ温度Th〔℃〕
と、その時点で印加しているヒータ電力P〔W〕を測定
する。
Further, the cooling performance was measured. FIG. 21 schematically shows a cooling performance evaluation jig 75. This jig 7
5 is, for example, width 80 mm, depth 100 mm, height 40
In a semi-closed box 76 mm, a heater plate with a thermocouple 77 attached thereto (for example, 45 m long × 45 mm wide × 9 m high)
m made of aluminum) 78. The box 76 includes a base 76b, a front plate 76a, and a back plate 76c formed of, for example, polyacetal, a cover 76d covering the base 76b formed of, for example, aluminum, and an exhaust port 78 of, for example, 45 mm × 10 mm formed in the front plate 76a. A plurality of air inlets 79 having a diameter of 6 mm in this example are formed on the upper surface of 76d. A piezoelectric fan to be evaluated is placed on a heater plate 78 in this box 76 via a heat conductive adhesive tape,
A predetermined electric power is supplied to the heater plate 78, the piezoelectric fan is turned on, and the heater plate temperature (hereinafter, referred to as heater temperature) is measured. In addition, since the heater temperature is not stabilized for a while after the start of heating, the heater temperature Th [° C.] when the temperature is stabilized after about one hour has elapsed since heating.
And the heater power P [W] applied at that time is measured.

【0037】この測定により得られた結果を図22に示
す。ここでは、上記時点でのヒータの影響がない箇所に
おける室温Trも測定し、上記のように測定したヒータ
温度Thとの差(Th−Tr)〔℃〕を求め、それをヒ
ータ電力P〔W〕で割った値を熱抵抗とする。この図2
2にば、ヒータ電力の大小に関わらず、本発明の圧電フ
ァン1の熱抵抗は、6.5℃/W、一方、従来型圧電フ
ァン64は7.5℃/Wとなっている。熱抵抗が小さい
程冷却性能が良いことを示す。従って、図22の比較結
果によれば、本発明の圧電ファンの方が冷却性能が優れ
ることが認められる。
FIG. 22 shows the result obtained by this measurement. Here, the room temperature Tr at a location where there is no influence of the heater at the time above is also measured, and the difference (Th-Tr) [° C.] from the heater temperature Th measured as described above is obtained. ] Is the thermal resistance. This figure 2
2, the thermal resistance of the piezoelectric fan 1 of the present invention is 6.5 ° C./W, and the conventional piezoelectric fan 64 is 7.5 ° C./W regardless of the magnitude of the heater power. The smaller the thermal resistance, the better the cooling performance. Therefore, according to the comparison result of FIG. 22, it is recognized that the piezoelectric fan of the present invention has better cooling performance.

【0038】上述した本実施の形態に係る圧電ファン1
によれば、同一の面に吸気口6と排気口7を設けた構成
で十分な冷却性能が得られる。従って、冷却対象となる
機器30に対して、一つの面に圧電ファン1に対応する
開口を形成し、それ以外の面に開口を設ける必要がない
(但し、自然空冷等の目的で他部に開口を設ける場合は
ある)。これにより、機器30のデザイン、設計の自由
度が増し、機器30の密閉製の確保も容易になる。ま
た、冷却対象機器においては、本圧電ファン1以外の部
分は完全密閉構造にすることが可能となり、耐水性、防
塵性等に優れた機器の設計が可能である。例えば、仮に
機器を水中におとした場合でも、機器内部への被害は最
小限に押え、浸水した圧電ファン1のみを交換するだけ
で修理が可能となる。
The above-described piezoelectric fan 1 according to the present embodiment.
According to this configuration, sufficient cooling performance can be obtained with a configuration in which the intake port 6 and the exhaust port 7 are provided on the same surface. Therefore, it is not necessary to form an opening corresponding to the piezoelectric fan 1 on one surface and provide an opening on the other surface with respect to the device 30 to be cooled (however, it is not necessary to provide another opening for the purpose of natural air cooling or the like). An opening may be provided). Thereby, the design of the device 30 and the degree of freedom of the design are increased, and it is easy to ensure that the device 30 is sealed. Further, in the device to be cooled, the portion other than the present piezoelectric fan 1 can be made to have a completely sealed structure, and a device having excellent water resistance, dust resistance and the like can be designed. For example, even if the device is immersed in water, damage to the inside of the device is minimized, and repair can be performed only by replacing the submerged piezoelectric fan 1 alone.

【0039】また、本実施の形態の構造ににより、騒音
の低減を可能にする。さらに冷却用フィン14を設ける
ことにより冷却性能も同等以上の特性が確保できること
ができる。ファンケース2の背面部から両側面部にかけ
て発風振動子4から発生する音波の反射波を抑制する手
段を設けることにより、更なる騒音の低減を図ることが
できる。勿論、騒音に関しては、発風振動子4自体から
発生する騒音の低減を図ることにより更なる騒音の低下
も期待できる。また、冷却性能に関しても、冷却用フィ
ン間隔や吸気/排気流路の最適化等により改善すること
が可能である。
Further, the structure of the present embodiment makes it possible to reduce noise. Further, by providing the cooling fins 14, it is possible to secure the same or better cooling performance. By providing means for suppressing the reflected wave of the sound wave generated from the wind vibrator 4 from the back surface portion to the both side surface portions of the fan case 2, it is possible to further reduce noise. Of course, with respect to noise, further reduction of noise can be expected by reducing noise generated from the wind vibrator 4 itself. The cooling performance can also be improved by optimizing the spacing between the cooling fins and the intake / exhaust passage.

【0040】上例では、中央に排気口7を形成し、両側
に吸気口6〔6A,6B〕を形成した構成としたが、そ
の他、同一の面において一方の側に吸気口6を形成し、
他方の側に排気口7を形成して、いわゆるU字型通気路
を形成するようにした構成とすることもできる。
In the above example, the exhaust port 7 is formed in the center and the intake ports 6 [6A, 6B] are formed on both sides. However, the intake port 6 is formed on one side on the same surface. ,
The exhaust port 7 may be formed on the other side to form a so-called U-shaped ventilation path.

【0041】圧電素子としては、2枚の圧電板を用いて
バイモルフ構造に形成し、大きな振幅を得るようにした
が、基本的にはバイモルフ構造、モノモルフ構造のいず
れの構成でも使用可能である。
Although the piezoelectric element is formed in a bimorph structure using two piezoelectric plates to obtain a large amplitude, basically any structure of the bimorph structure and the monomorph structure can be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明に係る圧電ファンによれば、十分
な冷却性能を有し、且つ動作時の騒音を低減することが
できる。本圧電ファンは、排気口が形成される面と同一
面に吸気口を有するので、吸気口及び排気口を同一面に
しかも隣り合った部分に設置することが可能となり、冷
却対象機器の設計自由度を高めることが可能となる。ま
た、冷却対象機器においては、本圧電ファン以外の部分
は完全密閉構造にすることが可能となり、耐水性、防塵
性等に優れた機器の設計が可能である。例えば、仮に機
器を水中におとした場合でも、機器内部への被害は最小
限に押え、浸水した圧電ファンのみを交換するだけで修
理が可能となる。
According to the piezoelectric fan of the present invention, sufficient cooling performance can be obtained, and noise during operation can be reduced. Since this piezoelectric fan has an intake port on the same plane as the exhaust port, the intake port and the exhaust port can be installed on the same surface and adjacent to each other. It is possible to increase the degree. Further, in the equipment to be cooled, parts other than the present piezoelectric fan can be made to have a completely sealed structure, and equipment having excellent water resistance, dust resistance and the like can be designed. For example, even if the device is immersed in water, the damage to the inside of the device is minimized, and repair can be performed only by replacing only the submerged piezoelectric fan.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る圧電ファンの一実施の形態を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a piezoelectric fan according to the present invention.

【図2】本発明に係る圧電素子を含むファン本体の一実
施の形態を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a fan main body including a piezoelectric element according to the present invention.

【図3】本発明に係る圧電素子を含むファン本体の他の
実施の形態を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of a fan main body including a piezoelectric element according to the present invention.

【図4】本発明に係る圧電ファンを冷却対象機器に実装
した例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an example in which a piezoelectric fan according to the present invention is mounted on a device to be cooled.

【図5】本発明に係る圧電ファンの動作、特に空気の流
れの説明に供する圧電ファンの断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric fan for explaining the operation of the piezoelectric fan according to the present invention, particularly the flow of air.

【図6】本発明に係るファン本体の発風原理を示す斜視
図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the principle of air blowing of the fan body according to the present invention.

【図7】本発明に係るファン本体による疎密波(音波)
の発生を示す斜視図である。
FIG. 7 shows compression waves (acoustic waves) generated by the fan body according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing the occurrence of the phenomenon.

【図8】本発明に係るファン本体を従来のファンケース
に収めた構成を示す説明図であある。
FIG. 8 is an explanatory view showing a configuration in which a fan main body according to the present invention is housed in a conventional fan case.

【図9】図8の圧電ファンより発生する騒音の測定切名
に供する説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram provided for measurement of noise generated by the piezoelectric fan of FIG. 8;

【図10】図8の圧電ファンより発生する騒音波形を示
す波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram showing a noise waveform generated by the piezoelectric fan of FIG.

【図11】本発明による騒音の打ち消し効果の説明に供
する斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view for explaining a noise canceling effect according to the present invention.

【図12】本発明に係る圧電ファンの吸気/排気と騒音
放射を表す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating intake / exhaust and noise emission of the piezoelectric fan according to the present invention.

【図13】本発明に係る圧電ファンの基本構造を示すカ
バー体を外した状態の上面図である。
FIG. 13 is a top view showing a basic structure of the piezoelectric fan according to the present invention, with a cover removed.

【図14】圧電ファンの発風振動子の後方部に生じる音
波の反射を説明する説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating reflection of a sound wave generated in a rear portion of a wind generator of a piezoelectric fan.

【図15】A〜C 圧電ファンの発風振動子の後方に生
じる音波の反射を防止する手段を設けた本発明に係る圧
電ファンの他の実施の形態を示す構成図である。
FIGS. 15A to 15C are configuration diagrams showing another embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention, which is provided with a unit for preventing reflection of sound waves generated behind the wind vibrator of the piezoelectric fan.

【図16】冷却対象機器の熱源が圧電ファンと異なる位
置にある場合の放熱対策を示す機器の構成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram of a device showing heat dissipation measures when a heat source of a device to be cooled is located at a position different from that of a piezoelectric fan.

【図17】本発明に係る圧電ファンの他の実施の形態を
示す構成図である。
FIG. 17 is a configuration diagram showing another embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention.

【図18】比較測定に用いた従来型の圧電ファンの構成
図である。
FIG. 18 is a configuration diagram of a conventional piezoelectric fan used for comparative measurement.

【図19】比較測定に用いた本発明の圧電ファンの構成
図である。
FIG. 19 is a configuration diagram of a piezoelectric fan of the present invention used for comparative measurement.

【図20】騒音測定方法の説明に供する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining a noise measuring method.

【図21】冷却性能を測定するに用いる熱抵抗評価用の
治具を示す構成図である。
FIG. 21 is a configuration diagram showing a jig for evaluating thermal resistance used for measuring cooling performance.

【図22】本発明の圧電ファンと従来型の圧電ファンの
冷却性能の測定結果を示す表図である。
FIG. 22 is a table showing measurement results of cooling performance of the piezoelectric fan of the present invention and a conventional piezoelectric fan.

【図23】A〜C 従来の冷却ファンの例を示す概略構
成図である。
23A to 23C are schematic configuration diagrams illustrating examples of conventional cooling fans.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・圧電ファン、2・・・ファンケース、3・・・
圧電素子、3A,3B・・・圧電板、4・・・発風振動
子、5・・・ファン本体、6〔6A,6B〕・・・吸気
口、7・・・排気口、8・・・ケース本体、9・・・カ
バー体、11・・・振動板、12・・・発風板、13・
・・電源回路、14・・・冷却フィン、15・・・固定
部、16・・・音叉型のファン本体、17〔17A,1
7B〕・・・弾性板、18〔18A,18B〕・・・発
風板、19・・・スペーサ、20・・・ダミー圧電素
子、43・・・くさび状の波型壁面、44・・・吸音部
材、45・・・R屈曲壁面、47・・・熱源、48・・
・ヒートパイプ。
1 ... piezoelectric fan, 2 ... fan case, 3 ...
Piezoelectric elements, 3A, 3B: piezoelectric plate, 4: wind generator, 5: fan body, 6 [6A, 6B]: intake port, 7: exhaust port, 8 ...・ Case body, 9 ・ ・ ・ Cover body, 11 ・ ・ ・ Vibration plate, 12 ・ ・ ・ Blow plate, 13 ・
..Power supply circuit, 14 cooling fin, 15 fixed part, 16 tuning fork-type fan body, 17 [17A, 1
7B] ··· elastic plate, 18 [18A, 18B] ··· blowing plate, 19 ··· spacer, 20 ··· dummy piezoelectric element, 43 ··· wedge-shaped corrugated wall surface, 44 ··· Sound absorbing member, 45 ... R curved wall, 47 ... Heat source, 48 ...
·heat pipe.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子を含む発風振動子を有し、排気
口と吸気口とが同一の面に設けられて成ることを特徴と
する圧電ファン。
1. A piezoelectric fan having a wind generating vibrator including a piezoelectric element, wherein an exhaust port and an intake port are provided on the same surface.
【請求項2】 前記排気口と吸気口が互いに発生する逆
相の音波の干渉をし得る位置に配置されて成ることを特
徴とする請求項1記載の圧電ファン。
2. The piezoelectric fan according to claim 1, wherein the exhaust port and the intake port are arranged at positions where interference of opposite-phase sound waves generated from each other is possible.
【請求項3】 前記排気口の両側に前記吸気口が配置さ
れて成ることを特徴とする請求項2記載の圧電ファン。
3. The piezoelectric fan according to claim 2, wherein said intake ports are arranged on both sides of said exhaust port.
【請求項4】 前記吸気口及び排気口以外が密閉されて
成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。
4. The piezoelectric fan according to claim 1, wherein parts other than the intake port and the exhaust port are sealed.
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