JP2013017344A - Piezoelectric type fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子機器の冷却等に用いる圧電振動を利用した圧電式ファンに関する。 The present invention relates to a piezoelectric fan using piezoelectric vibration used for cooling electronic devices.
圧電式ファンとは、一般的に、軽量且つ高強度な材料からなる薄板に圧電体を接合し、圧電体に交流電圧を印加することで、薄板を屈曲振動させて風をおこす送風機である。大きな風力を得るためには薄板の振動振幅を大きくする必要があるため、薄板の振動は片持ち支持した際の1次の屈曲振動モードを用いるのが有利である。 The piezoelectric fan is generally a blower that generates a wind by bending and vibrating a thin plate by bonding a piezoelectric body to a thin plate made of a light and high-strength material and applying an AC voltage to the piezoelectric body. Since it is necessary to increase the vibration amplitude of the thin plate in order to obtain a large wind force, it is advantageous to use a primary bending vibration mode when the thin plate is cantilevered.
電磁モータを用い金属または樹脂製のプロペラを回転させる送風機である電磁式ファンと比較した場合、圧電式ファンは消費電力が少なく、かつ、周辺機器の電子信号に干渉する電磁ノイズを発生させず、かつ、静音である等の長所を有するが、風力が小さいという欠点を有する。 When compared to an electromagnetic fan that is a blower that rotates a metal or resin propeller using an electromagnetic motor, the piezoelectric fan consumes less power and does not generate electromagnetic noise that interferes with the electronic signals of peripheral devices. In addition, it has advantages such as being quiet, but has a disadvantage that the wind force is small.
現在、圧電式ファンは、前述の特徴を活かすべく、例えば、携帯機器に搭載される電子部品の冷却用途等への実用化が検討されており、大きな風力を得ることが実用上重要な課題となっている。 Currently, in order to make use of the above-mentioned characteristics, piezoelectric fans are being studied for practical use, for example, for cooling electronic components mounted on portable devices, and obtaining large wind power is an important practical issue. It has become.
大きな風力を得るための従来の技術として、例えば、特許文献1に記載された音叉型の振動子構造が知られている。図7は、特許文献1に記載された従来の圧電式ファンに用いる振動子の平面図である。図7において、薄板31には、圧電素子36a、36bが、薄板32には、圧電素子37a、37bがそれぞれ接合されており、薄板31、32は連結部34の一端にて片持ち支持され、連結部34の他端が固定されている。それぞれの圧電素子36a、36b、37a、37bに交流電圧を印加することにより、薄板31、32がX軸方向にそれぞれ逆向きに屈曲振動する所謂音叉振動を励起させる。このような音叉型構造をとることによって振動子のQ値が高くなり、発振も安定し、風力が増大すると同時に、支持固定部である連結部34からの振動の漏れが少なくなる。支持固定部からの振動の漏れを少なくすることにより、振動振幅の低下や周辺機器への悪影響を抑えることができる。
As a conventional technique for obtaining a large wind force, for example, a tuning fork type vibrator structure described in
また、特許文献2には、圧電式ファンの振動子の薄板を3枚、平面的に配置したものが記載されている。図8は、特許文献2に記載された従来の圧電式ファンに用いる振動子の平面図である。図8において、薄板41、42、43には、それぞれ圧電素子45、46、47が接合されており、連結部44にて片持ち支持して固定するものである。それぞれの圧電素子に交流電圧を印加し、外側の薄板41、43を同位相で、中央の薄板42を逆位相でZ軸方向に屈曲振動させる。外側の薄板41、43と中央の薄板42の振動エネルギーが等しくなるように薄板及び圧電素子の構造を設計すれば、支持固定部である連結部44からの振動漏れを小さくでき、特許文献1の振動子と同等の効果を得ることができる。さらに、図8の振動子は、構造が平面的であるため、組み立てやすさも兼ね備えることができる。
しかしながら、従来の圧電式ファンの振動子では、製造ばらつきや温度変化などの環境変化が生じた場合に、複数の薄板の振動エネルギーのバランスが崩れ、その結果、支持固定部から外部に振動が漏れ、送風能力が低下したり、周辺機器へ悪影響を及ぼしたりする恐れがあった。 However, in the conventional piezoelectric fan vibrator, when environmental changes such as manufacturing variations and temperature changes occur, the balance of vibration energy of multiple thin plates is lost, and as a result, vibration leaks from the support fixing part to the outside. There is a risk that the air blowing capability may be reduced or the peripheral devices may be adversely affected.
そこで本発明の課題は、製造ばらつきや、温度変化などの環境変化が生じた際においても、一定の大きさ以上の風力を安定して維持できる圧電式ファンを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric fan that can stably maintain wind power of a certain magnitude or more even when environmental variations such as manufacturing variations and temperature changes occur.
上記の課題を解決するために、本発明の圧電式ファンは、複数の薄板と、前記複数の薄板を連結する連結部と、前記複数の薄板の少なくとも一部に設置された圧電体とを有する振動子を用いた圧電式ファンにおいて、前記複数の薄板を各々屈曲振動させるための複数の駆動電極と、前記連結部に設置されたモニタ電極とを備え、前記モニタ電極から得られる信号により、前記複数の駆動電極に加える電圧を個々に調整することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a piezoelectric fan of the present invention includes a plurality of thin plates, a connecting portion that connects the plurality of thin plates, and a piezoelectric body that is installed on at least a part of the plurality of thin plates. In a piezoelectric fan using a vibrator, the piezoelectric fan includes a plurality of drive electrodes for bending and vibrating the plurality of thin plates, and a monitor electrode installed in the connecting portion, and a signal obtained from the monitor electrode, The voltage applied to the plurality of drive electrodes is individually adjusted.
ここで、前記複数の薄板と前記連結部とが同一の平板内に一体として形成され、前記複数の駆動電極と前記モニタ電極が、前記平板の同一面上に形成されていてもよい。 Here, the plurality of thin plates and the connecting portion may be integrally formed in the same flat plate, and the plurality of drive electrodes and the monitor electrode may be formed on the same surface of the flat plate.
また、発振回路から得られる出力電圧、または前記発振回路から得られる出力電圧を反転した電圧と、前記モニタ電極から得られる信号を電流検出回路および移相回路を経由させて得られる電圧とを加算して、前記複数の駆動電極に印加してもよい。 Also, the output voltage obtained from the oscillation circuit or the voltage obtained by inverting the output voltage obtained from the oscillation circuit and the voltage obtained by passing the signal obtained from the monitor electrode through the current detection circuit and the phase shift circuit are added. Then, it may be applied to the plurality of drive electrodes.
上記のように、本発明においては、複数の薄板の支持部である連結部にモニタ電極を備え、そのモニタ電極から得られる信号を基に、それぞれの薄板を振動させるための駆動電極に加える電圧を個々に調整することとした。これにより、製造のばらつきや温度変化などの環境変化が生じた場合にも、常に複数の薄板の振動エネルギーのバランスを保つように調整することができるので、支持固定部への振動漏れがなく、一定の大きさ以上の風力を安定して維持できる圧電式ファンが得られる。 As described above, in the present invention, a monitor electrode is provided in a connecting portion that is a support portion of a plurality of thin plates, and a voltage applied to a drive electrode for vibrating each thin plate based on a signal obtained from the monitor electrodes Were adjusted individually. As a result, even when environmental changes such as manufacturing variations and temperature changes occur, it can be adjusted to always maintain the balance of vibration energy of multiple thin plates, so there is no vibration leakage to the support fixing part, A piezoelectric fan that can stably maintain wind power of a certain size or larger can be obtained.
また、複数の薄板と連結部とを同一の平板内に一体として形成し、複数の駆動電極とモニタ電極を、その平板の同一面上に形成することにより、振動子の構造を簡素化でき、製造が容易でありながら一定の大きさ以上の風力を安定して維持できる圧電式ファンが得られる。 Moreover, the structure of the vibrator can be simplified by forming a plurality of thin plates and connecting portions integrally in the same flat plate, and forming a plurality of drive electrodes and monitor electrodes on the same surface of the flat plate, A piezoelectric fan that is easy to manufacture and can stably maintain wind power of a certain size or larger can be obtained.
さらに、本発明において、発振回路から得られる出力電圧、または発振回路から得られる出力電圧を反転した電圧と、モニタ電極から得られる信号を電流検出回路および移相回路を経由させて得られる電圧とを加算して、前記複数の駆動電極に印加することにより、振動子を駆動制御するための回路を簡素化でき、制御部も含めて安価でありながら一定の大きさ以上の風力を安定して維持できる圧電式ファンが得られる。 Furthermore, in the present invention, an output voltage obtained from the oscillation circuit, or a voltage obtained by inverting the output voltage obtained from the oscillation circuit, and a voltage obtained by passing a signal obtained from the monitor electrode through the current detection circuit and the phase shift circuit, Can be added to the plurality of drive electrodes to simplify the circuit for controlling the drive of the vibrator, and the wind power of a certain size or more can be stabilized stably including the control unit. A piezoelectric fan that can be maintained is obtained.
以上のように、本発明により、製造ばらつきや、温度変化などの環境変化が生じた際においても、一定の大きさ以上の風力を安定して維持できる圧電式ファンが得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric fan that can stably maintain a wind force of a certain magnitude or more even when manufacturing variations or environmental changes such as temperature changes occur.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる振動子の平面図である。図1において、本実施の形態の振動子は、3個の薄板、薄板1、薄板2、薄板3と、それらの薄板を連結する連結部4と、薄板1、2、3のそれぞれの上に設置された圧電素子5、6、7とを有している。圧電素子5、6、7は、それぞれ、圧電体とその圧電体を挟むように設置された駆動電極とを有し、それらの駆動電極に交流電圧を印加することにより、それぞれの薄板を屈曲振動させるよう構成されている。また、連結部4にはモニタ電極を備えたモニタ用圧電素子8が設置されている。図1のように、本実施の形態の振動子においては、3個の薄板、薄板1、2、3と連結部4とが同一の平板内に一体として形成され、3個の圧電素子5、6、7の駆動電極とモニタ用圧電素子8のモニタ電極が、その平板の同一面上に形成されている。また、本実施の形態の圧電式ファンにおいては、モニタ用圧電素子8のモニタ電極から得られる信号により、圧電素子5、6、7の駆動電極に加える電圧を個々に調整する。本実施の形態においては、振動子の薄板1及び薄板3と薄板2とが逆位相で、且つZ軸方向に1次の屈曲振動モードを生じさせるように駆動する。この場合、モニタ用圧電素子8のモニタ電極から得られる信号を、圧電素子5、6、7の駆動電極に加える個々の駆動電圧信号にフィードバックさせ、薄板1及び薄板3の振動エネルギーの総和と薄板2の振動エネルギーを等しくすることにより、連結部4からの振動漏れを抑えることができる。
FIG. 1 is a plan view of a vibrator used in the first embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention. In FIG. 1, the vibrator of the present embodiment has three thin plates, a
図4は、本発明による圧電式ファンの第2の実施の形態に用いる振動子の平面図である。図4において、本実施の形態の振動子は、2個の薄板、薄板11、薄板12と、それらの薄板を連結する連結部14と、薄板11、12のそれぞれの上に設置された圧電素子16、17とを有している。圧電素子16、17は、それぞれ、圧電体とその圧電体を挟むように設置された駆動電極とを有し、それらの駆動電極に交流電圧を印加することにより、それぞれの薄板を屈曲振動させるよう構成されている。また、連結部14にはモニタ電極を備えたモニタ用圧電素子18が設置されている。図4のように、本実施の形態の振動子においては、2個の薄板11、12と連結部14とが同一の平板内に一体として形成され、2個の圧電素子16、17の駆動電極とモニタ用圧電素子18のモニタ電極が、その平板の同一面上に形成されている。また、本実施の形態の圧電式ファンにおいては、モニタ用圧電素子18のモニタ電極から得られる信号により、圧電素子16、17の駆動電極に加える電圧を個々に調整する。
FIG. 4 is a plan view of a vibrator used in the second embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention. In FIG. 4, the vibrator of the present embodiment includes two thin plates, a
本実施の形態の圧電式ファンの振動子は2つの薄板を用いた振動子である。本実施の形態の圧電式ファンにおいては、圧電素子16、17に逆相の交流電圧を印加することにより、互いに逆相のZ軸方向の屈曲振動を薄板11、12に励起する。連結部14に設けたモニタ用圧電素子18の出力を反転させ、圧電素子16、17にフィードバックすることにより、薄板11、12に励起する振動のバランスを制御でき、製造のばらつきや温度変化などの環境変化が生じた場合にも、高い振幅を安定維持できる。なお、本発明は2個以上の薄板を有する振動子であれば実現可能であり、薄板の数は4個以上であってもよい。
The vibrator of the piezoelectric fan according to the present embodiment is a vibrator using two thin plates. In the piezoelectric fan according to the present embodiment, by applying an AC voltage having a reverse phase to the
図5は、本発明による圧電式ファンの第3の実施の形態に用いる振動子の平面図である。図5において、本実施の形態の振動子は、2個の薄板、薄板21、薄板22と、それらの薄板を連結する連結部24と、薄板21を挟むように接合された圧電素子26a、26bと、薄板22を挟むように接合された圧電素子27a、27bとを有している。圧電素子26a、26b、27a、27bは、それぞれ、圧電体とその圧電体を挟むように設置された駆動電極とを有し、それらの駆動電極に交流電圧を印加することにより、それぞれの薄板を屈曲振動させるよう構成されている。また、連結部24にはモニタ電極を備えたモニタ用圧電素子28a、28bが設置されている。図5のように、本実施の形態の振動子は、モニタ用圧電素子28a、28bを除けば、図7に示した従来の音叉型の振動子構造と同様な構造を有している。また、本実施の形態の圧電式ファンにおいては、モニタ用圧電素子28a、28bのモニタ電極から得られる信号により、圧電素子26a、26b、27a、27bの駆動電極に加える電圧を個々に調整する。
FIG. 5 is a plan view of a vibrator used in the third embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention. In FIG. 5, the vibrator of the present embodiment includes two thin plates, a
すなわち、モニタ用圧電素子28a、28bから得られるモニタ信号を、駆動用の圧電素子26a、26b、27a、27bの個々の駆動電圧信号にフィードバックさせれば、薄板21、22に励起する振動のバランスを制御でき、製造のばらつきや温度変化などの環境変化が生じた場合にも、高い振幅を安定維持できる。なお、本実施の形態の圧電式ファンの振動子の圧電体としては、通常の焼成等で得られるバルクの圧電体等を使用し、それを薄板に貼り付けて振動子が構成されている。
That is, if the monitor signals obtained from the monitor
以下、図1に示した本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる振動子の具体的な一実施例について、詳細に説明する。本実施例において、薄板1、2、3及び連結部4は、単結晶シリコンの平板によって一体的に構成する。また、圧電素子5、6、7およびモニタ用圧電素子8を構成する圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(以下PZTと称する)を用いた。
Hereinafter, a specific example of the vibrator used in the first embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention shown in FIG. 1 will be described in detail. In the present embodiment, the
具体的な製造方法は、先ず、ポリッシング加工で鏡面にした4インチの単結晶シリコン基板の表面に厚さ100nmのシリコン酸化膜を熱処理で形成した後、下部電極となる厚さ数十nmのチタン膜および厚さ100nmの白金膜、圧電体となる厚さ2μmのPZT膜、上部電極となる厚さ100nmの白金膜を順次スパッタで成膜した。尚、各電極やPZT膜の成膜方法はスパッタに限定するものではなく、例えばPZT膜の場合、ゾル・ゲル法、イオンプレーティング法、水熱合成法、MOCVD法、エアロゾル堆積法、スクリーン印刷法等でも成膜することができる。成膜中に加熱処理し結晶成長させられない成膜法については、PZTの圧電性を高めるために成膜後に熱処理する必要がある。熱処理温度は、PZTの内部応力による剥離やシリコンの拡散によるPZT組成ずれ等を考慮する必要があるが、凡そ600℃程度が好ましい。 A specific manufacturing method is as follows. First, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed on the surface of a 4-inch single crystal silicon substrate having a mirror surface by polishing, and then titanium having a thickness of several tens of nanometers serving as a lower electrode. A film and a platinum film with a thickness of 100 nm, a PZT film with a thickness of 2 μm serving as a piezoelectric body, and a platinum film with a thickness of 100 nm serving as an upper electrode were sequentially formed by sputtering. The method of forming each electrode or PZT film is not limited to sputtering. For example, in the case of a PZT film, a sol-gel method, an ion plating method, a hydrothermal synthesis method, an MOCVD method, an aerosol deposition method, screen printing The film can also be formed by a method or the like. With respect to a film forming method in which the crystal is not grown by heat treatment during film formation, it is necessary to perform heat treatment after the film formation in order to increase the piezoelectricity of PZT. The heat treatment temperature is preferably about 600 ° C., although it is necessary to consider peeling due to internal stress of PZT, PZT composition shift due to silicon diffusion, and the like.
上記の成膜後は、レジスト塗布、露光、現像の工程からなる一般的なフォトリソグラフィー技術を用い、レジストを所望のパターンに形成した。なお、露光の際に使用するマスクのパターンは、4インチの単結晶シリコン基板に百個程度の圧電式ファン用の振動子が作製できるようレイアウトした。 After the above film formation, a resist was formed into a desired pattern by using a general photolithography technique consisting of resist coating, exposure, and development steps. Note that the mask pattern used for exposure was laid out so that about one hundred piezoelectric vibrators could be produced on a 4-inch single crystal silicon substrate.
次に、レジストが開口している箇所の最表面の白金膜層をドライエッチングで除去した後、レジストを除去する。以下同様に、PZT膜層、白金膜層及びチタン膜層、シリコン層の不要部を、順次フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより除去した。 Next, after removing the platinum film layer on the outermost surface where the resist is opened by dry etching, the resist is removed. Similarly, unnecessary portions of the PZT film layer, the platinum film layer, the titanium film layer, and the silicon layer were sequentially removed by photolithography and dry etching.
図2は、本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる振動子の実施例の断面図であり、図1における圧電素子5、6、7を含むZX面の断面図を示した。上部電極5a、6a、7aは最表面の白金膜層である。圧電体膜5b、6b、7bはPZT膜層である。下部電極5c、6c、7cはチタン膜を下地とした白金膜層である。薄板1、2、3は表面に酸化膜が形成されたシリコン単結晶基板である。なお、モニタ用圧電素子8が設置された連結部4も同様な断面構造を有している。振動子の作製後に下部電極と上部電極間に10V/μmの高電界を数分間印加して、圧電性を高めるための分極処理を施した。以上のような工程で、本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる振動子が作製できた。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the vibrator used in the first embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention, and shows a cross-sectional view of the ZX plane including the
図3は、本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる駆動回路の一例を示したブロック図である。まず、下部電極はすべて接地もしくは基準電源に接続しておく。発振回路51の出力を加算回路53に入力し、加算回路53の出力を圧電素子6の上部電極に接続し、圧電素子6の上部電極及び下部電極間に交流の駆動電圧信号を印加した。同時に、その駆動電圧信号の位相を反転させる反転回路52を経由してその出力を加算回路54、55に入力し、加算回路54、55の出力をそれぞれ圧電素子5及び圧電素子7に接続した。この場合、駆動電流をモニタすることで自励発振させることができた。尚、振動子の薄板1及び薄板3と薄板2とが逆位相で、且つZ軸方向に1次の屈曲振動モードで共振するように、発振回路の位相特性やフィルタ特性、および圧電素子5、6、7の形状を設計する必要がある。ここで、例えば、上記の実施例において、振動子の薄板の長さを2mm、厚みを80μmとして小型の振動子を構成した場合、1次の屈曲振動の共振周波数は23kHzとなるので、この共振周波数で自励発振させればよい。なお、モニタ用圧電素子8の出力は、電流検出回路56および移相回路57を経由して、加算回路53、54、55に入力される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a drive circuit used in the first embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention. First, all the lower electrodes are connected to ground or a reference power source. The output of the
薄板1及び薄板3の幅の総和と薄板2の幅をほぼ等しくすれば、駆動振動時における薄板1及び薄板3の振動エネルギーの総和と薄板2の振動エネルギーは凡そ等しくでき、連結部4で各々の振動エネルギーを効率良く反射させる状態、すなわち減衰の少ない共振状態にすることができた。この場合、連結部4に生じる振動漏れを抑えることができ、支持固定部から振動が漏れることによる振動振幅の低下、すなわち風力の低下や周辺機器への悪影響を抑えることができた。なお、振動子の振動は、屈曲の他に捩れの要素もあり複雑であるため、実際には有限要素法解析などを利用し、連結部4の振動振幅が最小となるように、薄板1、2、3の形状を厳密に設計する必要がある。
If the total width of the
連結部4の支持固定部の近傍に設けたモニタ用圧電素子8は、振動漏れが無い理想的な状態において発生電荷は0(ゼロ)であった。正確には、外側の薄板が撓んだ際に生じる連結部の歪と、中央の薄板が撓んだ際に生じる連結部の歪が、連結部の中で混在する形となり、トータルとして発生電荷が0(ゼロ)となった。
The monitoring
実際には、振動子の加工誤差が原因で振動漏れが生じたり、常温で振動漏れが無い状態でも、温度変化に伴う材料定数変化が原因で振動漏れが生じたりすることがあり、この場合、モニタ用圧電素子8に電荷が発生する。例えば、中央の薄板の振動エネルギーよりも外側の薄板の振動エネルギーが大きい場合、モニタ用圧電素子8には、外側の薄板の駆動用の圧電素子5、7の駆動電圧信号と同位相の信号が発生することとなった。逆に、中央の薄板の振動エネルギーが大きい場合、モニタ用圧電素子8からは、圧電素子6の駆動電圧信号と同位相の信号が発生することとなった。
Actually, vibration leakage may occur due to processing errors of the vibrator, or even if there is no vibration leakage at normal temperature, vibration leakage may occur due to material constant changes accompanying temperature changes. Electric charges are generated in the monitoring
そこで、振動漏れを抑えるためには振動エネルギーが大きい薄板の駆動電圧を下げればよいので、モニタ用圧電素子8の出力を電流検出回路及び移相回路を経由させて圧電素子5、6、7にフィードバックした。基本的には、モニタ用圧電素子8の発生電荷を反転させて得た電圧を駆動用の圧電素子5、6、7の駆動電圧信号に加算すれば良い。具体的には、図3に示すように、モニタ用圧電素子8からの発生電荷を電流検出回路56にて電圧に変換し、移相回路57を経由させて位相を調整した出力と、発振回路51の出力及び反転回路52の出力とを、それぞれ加算回路53、54、55により加算し、それらの出力を各々の駆動用の圧電素子に印加すれば良い。なお、図3の駆動回路において、電流検出回路56の出力が小さくなるように増幅率を自動可変できるオートゲインコントロール回路を付加すると、振動子の加工誤差がばらつきを持ち個体差が生じていても、或いは、シリコン、PZTの材料定数が温度で変化しても、各薄板の振動エネルギーが自動的に調整され、振動漏れが自動的に低減できた。
Therefore, in order to suppress the vibration leakage, the driving voltage of the thin plate having a large vibration energy may be lowered. Therefore, the output of the monitoring
次に、上記の本発明による圧電式ファンの第1の実施の形態に用いる振動子の実施例を上記の製造方法により実際に試作し、本発明の効果の評価を行った結果について説明する。試作した実施例の振動子は、室温において、1次の屈曲振動モードのQm値が1600であり、1Vp−pの駆動電圧信号の印加により生ずる薄板の先端の振動振幅は50μmであった。なお、振動子はガラスエポキシ回路基板にエポキシ樹脂で接着実装し、ワイヤーボンディングで回路部品に接続している。上記の試作した振動子を用い、モニタ用圧電素子8の信号を圧電素子5、6、7の駆動電圧信号にフィードバックする駆動回路を用いて本発明による圧電式ファンを構成した場合と、モニタ用圧電素子8を用いないで圧電素子5、6、7を駆動する従来の圧電式ファンを構成した場合について、薄板先端の振動振幅の温度特性を評価した。この評価においては、ホットプレート上に評価試料をセットして温度を変化させ、レーザドップラー振動計にて振動振幅を測定した。図6は、本発明による圧電式ファンと従来の圧電式ファンの薄板先端の振動振幅の温度特性の測定結果を示す図である。図6のように、本発明による圧電式ファンでは、室温20度を基準とした振動振幅の温度変化の度合を、従来の圧電式ファンに比べて約10分の1に低減できた。
Next, a description will be given of results obtained by actually making a prototype of the vibrator used in the first embodiment of the piezoelectric fan according to the present invention by the above manufacturing method and evaluating the effect of the present invention. In the prototype of the prototype, the Qm value in the first-order bending vibration mode was 1600 at room temperature, and the vibration amplitude at the tip of the thin plate generated by applying the drive voltage signal of 1 Vp-p was 50 μm. The vibrator is bonded and mounted on a glass epoxy circuit board with an epoxy resin and connected to a circuit component by wire bonding. In the case where the piezoelectric fan according to the present invention is configured by using the above-produced vibrator and using a drive circuit that feeds back the signal of the
なお、本発明は上記の実施の形態や実施例に限定されるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、薄板の形状や材料、圧電素子やモニタ用圧電素子の構造、形状、配置場所、薄板の数、等、用途に応じて変更可能である。また、薄板のすべてまたは振動を励起する部分のみを圧電体とすることができ、この場合には振動の駆動部分に電極を設置して、薄板自体に上記の圧電素子やモニタ用圧電素子の機能をもたせることができる。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the design can be changed according to the purpose and application. For example, the shape and material of the thin plate, the structure and shape of the piezoelectric element and the piezoelectric element for monitoring, the arrangement location, the number of thin plates, etc. can be changed according to the application. In addition, all of the thin plate or only the portion that excites vibration can be a piezoelectric body. In this case, an electrode is provided in the vibration drive portion, and the functions of the piezoelectric element and the monitoring piezoelectric element are provided on the thin plate itself. Can be given.
1、2、3、11、12、21、22、31、32、41、42、43 薄板
4、14、24、34、44 連結部
5、6、7、16、17、26a、26b、27a、27b、36a、36b、37a、37b、45、46、47 圧電素子
8、18、28a、28b モニタ用圧電素子
5a、6a、7a 上部電極
5b、6b、7b 圧電体膜
5c、6c、7c 下部電極
51 発振回路
52 反転回路
53、54、55 加算回路
56 電流検出回路
57 移相回路
1, 2, 3, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43
8, 18, 28a,
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011149696A JP2013017344A (en) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Piezoelectric type fan |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011149696A JP2013017344A (en) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Piezoelectric type fan |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN104235081A (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-24 | 研能科技股份有限公司 | Miniature gas transmission device |
-
2011
- 2011-07-06 JP JP2011149696A patent/JP2013017344A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104235081A (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-24 | 研能科技股份有限公司 | Miniature gas transmission device |
CN104235081B (en) * | 2013-06-24 | 2016-08-03 | 研能科技股份有限公司 | Minitype gas transmitting device |
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