JPH0231600Y2 - - Google Patents

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JPH0231600Y2
JPH0231600Y2 JP1985135669U JP13566985U JPH0231600Y2 JP H0231600 Y2 JPH0231600 Y2 JP H0231600Y2 JP 1985135669 U JP1985135669 U JP 1985135669U JP 13566985 U JP13566985 U JP 13566985U JP H0231600 Y2 JPH0231600 Y2 JP H0231600Y2
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bimorph
diaphragms
fan
jig
fixed
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、周波数の異なる交流電源により駆動
するに適した高分子バイモルフ・フアンに関す
る。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field The present invention relates to a polymer bimorph fan suitable for being driven by AC power sources having different frequencies.

背景技術 バイモルフ・フアンは、比較的小さい電気入力
により比較的大きな風量を出力することが可能で
あり、また従来電磁のモーター駆動のフアンに比
べて有害な磁力線や共振を発生させることが少な
いという利点を有するため、ブラウン管、整流
器、トランジスタ等の電気部品、その他の冷却装
置として注目されつつある。このバイモルフ・フ
アン、特に高分子バイモルフ・フアンは、通常、
電圧の印加により伸長または収縮する特性の異な
る複数の高分子圧電体膜を積層し電極間に挾持し
てなるバイモルフ振動板の一端を固定することに
より得られるものであり、電極間に、交流電圧を
印加することにより、固定部を支点として交互に
逆方向に振動板が振れ、うちわと一種類似した運
動により冷却対象物に風を送ることができる。
BACKGROUND TECHNOLOGY Bimorph fans can output a relatively large amount of air with a relatively small electrical input, and have the advantage that they generate fewer harmful magnetic lines of force and resonance than conventional electromagnetic motor-driven fans. Because of this, it is attracting attention as a cooling device for electrical components such as cathode ray tubes, rectifiers, and transistors, and other devices. This bimorph fan, especially a polymeric bimorph fan, usually
It is obtained by fixing one end of a bimorph diaphragm, which is made by laminating multiple polymer piezoelectric films with different properties that expand or contract when voltage is applied and sandwiching them between electrodes. By applying , the diaphragm swings alternately in opposite directions using the fixed part as a fulcrum, and air can be sent to the object to be cooled through a motion similar to that of a fan.

但し、このバイモルフ・フアンに一定の電気入
力を与えて、効率よく振動させ、大きな風量を出
力させるためには、その共振周波数と一致する交
流入力を与える必要があるが、周知の通り、場所
により利用できる交流電源の周波数は異なるとい
う問題がある。例えば、50Hzの共振周波、を有
するバイモルフ・フアンに60Hzの交流入力を与
えても、所期の1/10の出力を得ることもできな
い。このような適正周波数の異なる電気機器を駆
動するためには、コンバーター等により周波数変
換を行なつて適正な周波数の交流入力を与えるこ
とも考えられる。しかし、このような手段は、一
般に高価であり、また比較的大きな空間をも占め
るため、コンパクトな冷却装置としてのバイモル
フ・フアンの利点を損なうものとなる。
However, in order to give a constant electrical input to this bimorph fan, make it vibrate efficiently, and output a large amount of air, it is necessary to give an AC input that matches its resonant frequency, but as is well known, it depends on the location. There is a problem in that the frequencies of the AC power sources that can be used are different. For example, even if you apply an AC input of 60 Hz to a bimorph fan with a resonant frequency of 50 Hz, you will not be able to obtain an output of 1/10 of the expected output. In order to drive such electric devices with different appropriate frequencies, it is conceivable to perform frequency conversion using a converter or the like to provide an AC input with an appropriate frequency. However, such means are generally expensive and also occupy a relatively large amount of space, which detracts from the advantages of bimorph fans as compact cooling devices.

他方、高分子バイモルフ・フアンの周波数選択
特性は極めて鋭敏であり、例えば50Hz/60Hz切
替用に、中間の55Hzの共振周波数を与えるべく、
その有効振動長さを調節した場合、50Hzと60Hz
のいずれの交流入力を与えても、所期の出力をは
るかに下回る出力しか得られない。
On the other hand, the frequency selection characteristics of polymer bimorph fans are extremely sensitive, and for example, to provide an intermediate resonant frequency of 55Hz for 50Hz/60Hz switching,
When adjusting its effective vibration length, 50Hz and 60Hz
No matter which AC input is applied, the output is much lower than the expected output.

考案の目的 上述の事情に鑑み、本考案の主要な目的は、地
域により周波数の異なる交流電源に容易に追随し
得る高分子バイモルフ・フアンを提供することに
ある。
Purpose of the invention In view of the above-mentioned circumstances, the main purpose of the present invention is to provide a polymer bimorph fan that can easily follow AC power sources whose frequencies vary depending on the region.

考案の構成 本考案者らは、上記背景技術の項にも記した各
種の試験の結果、高分子バイモルフ・フアンの鋭
敏な周波数選択特性を考慮すると、複数の周波数
電源に対して、単一のバイモルフ振動板で対処す
るのは効果的でなく、使用が予定される電源周波
数にそれぞれ応じた共振周波数を有する複数のバ
イモルフ振動板を用意し、実際に使用する電源に
応じて、一方を主として働かせ、他方は単に補助
的にのみ働かせる構造とすることが、有効であり
且つ現実的であることを知見した。
Structure of the invention As a result of the various tests described in the background art section above, the inventors of the present invention found that, considering the sensitive frequency selection characteristics of polymer bimorph fans, a single It is not effective to use a bimorph diaphragm to deal with this problem, so it is recommended to prepare multiple bimorph diaphragms, each with a resonant frequency that corresponds to the power supply frequency that is planned to be used, and to use one as the main power source depending on the power supply that is actually used. However, it has been found that it is effective and realistic to have a structure in which the other functions only in an auxiliary manner.

本考案のバイモルフ・フアンは、このような知
見に基づくものであり、より詳しくは、固定部か
ら振動部先端までの有効振動長さの異なる複数の
高分子バイモルフ自体からなるバイモルフ振動板
を互いに近接して治具に固定し、それぞれ交流電
源に接続してなることを特徴とするものである。
The bimorph fan of the present invention is based on such knowledge, and more specifically, bimorph diaphragms made of multiple polymer bimorphs with different effective vibration lengths from the fixed part to the tip of the vibrating part are assembled in close proximity to each other. The device is characterized in that it is fixed to a jig and connected to an alternating current power source.

以下、本考案を実施例について図面を参照しつ
つ更に具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

実施例 第1図は本考案の一実施例にかかる高分子バイ
モルフ・フアンの斜視図である。
Embodiment FIG. 1 is a perspective view of a polymer bimorph fan according to an embodiment of the present invention.

第1図を参照して、このバイモルフ・フアン
は、それぞれ有効振動長さがl1,l2である2枚の
高分子バイモルフ振動板1および2を例えばプラ
スチツク製の治具3に固定し、端子4a,4bお
よびスイツチ5を介して交流電源6に接続してな
る。バイモルフ振動板1および2は、それぞれ6
層の本質的に同一の層構成を有する。バイモルフ
振動板1について、その層構成およびその接続回
路を第2図に示す。すなわち振動板1は、それぞ
れ両面に例えば厚さが400〜1000Å程度のA1蒸
着膜(図示せず)を設けた厚さが200μm程度であ
り、それぞれ第2図に矢印で示したような分極特
性を有する6層の高分子圧電体膜(例えばポリフ
ツ化ビニリデン膜)11〜16を接着剤(図示せ
ず)を介して接着積層したものである。この振動
板1に第2図に示すように結線して、スイツチ5
を閉じ、電気入力を与えると、上半分の高分子圧
電体膜11〜13と下半分の高分子圧電体膜14
〜16では、伸縮特性が逆となり、一定の電界の
もとでは、一方が延び他方が縮む変形を受けるた
め、電界の交番とともに振動し、且つ全体として
二層バイモルフよりは大きな振動出力を取り出す
ことができる。
Referring to FIG. 1, this bimorph fan has two polymer bimorph diaphragms 1 and 2 , each having an effective vibration length of l 1 and l 2, fixed to a jig 3 made of plastic, for example. It is connected to an AC power source 6 via terminals 4a, 4b and a switch 5. Bimorph diaphragms 1 and 2 each have 6
having essentially the same layer configuration of the layers. Regarding the bimorph diaphragm 1, its layer structure and its connection circuit are shown in FIG. That is, the diaphragm 1 has a thickness of about 200 μm with A1 vapor deposited films (not shown) having a thickness of about 400 to 1000 Å provided on both sides, and each has polarization characteristics as shown by the arrows in FIG. Six layers of polymer piezoelectric films (for example, polyvinylidene fluoride films) 11 to 16 having the following properties are bonded and laminated via an adhesive (not shown). Connect the wires to this diaphragm 1 as shown in FIG.
When closed and electrical input is applied, the upper half of the polymer piezoelectric films 11 to 13 and the lower half of the polymer piezoelectric film 14
In ~16, the expansion and contraction characteristics are reversed, and under a constant electric field, one side undergoes deformation that extends and the other contracts, so it vibrates with the alternation of the electric field, and as a whole, it produces a larger vibration output than the two-layer bimorph. Can be done.

バイモルフ振動板1と2のそれぞれの有効振動
長さl1およびl2は、この例においてはそれぞれ約
30mmおよび約27mmであり、それぞれ50Hzおよ
び60HZの共振周波数を与えるべく設定されてい
る。より具体的には、そのl1およびl2は、次式 ω0=1.015t/l2√ (ここでt,Y,ρは、それぞれバイモルフ振
動板の厚さ、ヤング率および密度)で定まる共振
周波数ω0が50Hzまたは60Hzとなるlの値として
概算できるが、積層体であるバイモルフ振動板に
ついては、t,Y,ρ等の定数が必ずしも一義的
に定まらないので、更に実験的に確認することが
好ましい。
The respective effective vibration lengths l 1 and l 2 of bimorph diaphragms 1 and 2 are in this example approximately
30 mm and approximately 27 mm, and are set to provide resonant frequencies of 50 Hz and 60 HZ, respectively. More specifically, l 1 and l 2 are determined by the following formula ω 0 =1.015t/l 2 √ (where t, Y, and ρ are the thickness, Young's modulus, and density of the bimorph diaphragm, respectively) It can be roughly estimated as the value of l that makes the resonance frequency ω 0 50Hz or 60Hz, but for bimorph diaphragms that are laminated bodies, constants such as t, Y, and ρ are not necessarily uniquely determined, so further confirmation is required experimentally. It is preferable to do so.

第1図に示すバイモルフ・フアンの、スイツチ
5を閉じて、電気入力を与える電源6の周波数が
50Hzの場合は、バイモルフ振動板1が、60Hzの
場合は振動板2が主として振動し、他方は極くわ
ずかに振動する。但し、このようなわずかの振動
は、バイモルフ・フアン全体の特性に特に悪影響
を与えるわけではないので、付加的なスイツチに
より入力を遮断することは不要である。
When the switch 5 of the bimorph fan shown in FIG. 1 is closed, the frequency of the power supply 6 that provides electrical input is
In the case of 50 Hz, the bimorph diaphragm 1 mainly vibrates, and in the case of 60 Hz, the diaphragm 2 mainly vibrates, and the other vibrates very slightly. However, since such slight vibrations do not particularly adversely affect the characteristics of the bimorph fan as a whole, it is not necessary to cut off the input with an additional switch.

なお、バイモルフ振動板1と2の相互の振動方
向は電源6との接続の仕方により、並列型(互い
に同一方向に振動する)あるいは合掌型(互いに
逆方向に振動する)のいずれとすることもでき
る。
Note that the mutual vibration direction of the bimorph diaphragms 1 and 2 can be either parallel type (vibrates in the same direction) or parallel type (vibrates in opposite directions) depending on how they are connected to the power source 6. can.

これらバイモルフ振動板1および2からなるバ
イモルフ・フアンは、好ましくは本考案者らによ
り特願昭58−32083号に開示されるように、被冷
却物品に向けて開口する筒体ないし風洞中に収容
することが好ましい。
The bimorph fan consisting of these bimorph diaphragms 1 and 2 is preferably housed in a cylinder or wind tunnel that opens toward the object to be cooled, as disclosed in Japanese Patent Application No. 58-32083 by the present inventors. It is preferable to do so.

変形例 バイモルフ振動板の数は、予定される周波数の
数により2以上とすることができる。
Modifications The number of bimorph diaphragms can be two or more depending on the number of planned frequencies.

また2枚の振動板を用いる場合も、第1図に示
すように平行でなく、第3図(電源との接続の図
示は省略する)に示すように、静止位置でほぼ同
一平面に位置するように設けることもできる。但
し、この形態は全体として死容積を増加するので
好ましいとは云えない。特にこの傾向はバイモル
フ・フアンを風洞中に収容したときに大である。
Also, when two diaphragms are used, they are not parallel as shown in Figure 1, but are located almost on the same plane at rest, as shown in Figure 3 (the connection to the power source is omitted). It can also be provided as follows. However, this form is not preferable because it increases the dead volume as a whole. This tendency is especially strong when bimorph fans are housed in a wind tunnel.

また、2枚の振動板とそれぞれ独立のものとし
てではなく、第4図(電源との接続の図示は省略
する)に示すように、連続する1枚のバイモルフ
を折り返してなる両側端部11および12により
構成し、その折り返し部13を治具3により固定
し且つこの折り返し部13に端子4a,4bを接
続することにより、2枚の振動板について端子を
共通とすることができ、それだけ接続構造が簡単
となる。但し、この場合振動板11および12の
相互の振動型が実質的に合掌型に限定されること
になるが、特にそれにより不都合が生ずることは
ない。
In addition, instead of forming two diaphragms independently, as shown in FIG. 4 (the connection to the power source is omitted), both ends 11 and By fixing the folded part 13 with the jig 3 and connecting the terminals 4a and 4b to the folded part 13, it is possible to use a common terminal for the two diaphragms, and the connection structure is improved accordingly. becomes easy. However, in this case, the mutual vibration type of the diaphragms 11 and 12 is substantially limited to the clasping type, but this does not cause any particular inconvenience.

なお、上記の例においては高分子電圧体がポリ
フツ化ビニリデンであり、且つ6層構成のバイモ
ルフを用いる例を示したが、必要な振動が取り出
せる限り、高分子圧電体の種類及びバイモルフの
構成層数は任意である。
In addition, in the above example, the polymeric piezoelectric material is polyvinylidene fluoride and a six-layer bimorph is used. However, as long as the necessary vibration can be extracted, the type of polymeric piezoelectric material and the constituent layers of the bimorph can be changed. The number is arbitrary.

考案の効果 上述したように、本考案によれば、地域により
異なる周波数の電源に対して、比較的簡単な構成
で容易に追随し得る高分子バイモルフ・フアンが
提供される。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides a polymer bimorph fan with a relatively simple configuration that can easily follow power supplies with frequencies that vary depending on the region.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第3図および第4図は、それぞれ、本
考案の実施例を示す斜視図、第2図はバイモルフ
振動板の積層構成および電源との接続状態の説明
図である。 1,2,11,12……バイモルフ振動板、1
1〜16……高分子圧電体膜、3……治具、4
a,4b……端子、6……交流電源。代表図:第
1図。
FIGS. 1, 3, and 4 are perspective views showing embodiments of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the laminated structure of a bimorph diaphragm and its connection to a power source. 1, 2, 11, 12...bimorph diaphragm, 1
1 to 16...Polymer piezoelectric film, 3...Jig, 4
a, 4b...Terminal, 6...AC power supply. Representative figure: Figure 1.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 1 固定部から振動部先端までの有効振動長さの
異なる複数の高分子バイモルフ自体からなるバ
イモルフ振動板を互いに近接して治具に固定
し、それぞれ交流電源に接続してなることを特
徴とするバイモルフ・フアン。 2 2枚のバイモルフ振動板を用いる実用新案登
録請求の範囲第1項に記載のバイモルフ・フア
ン。 3 2枚のバイモルフ振動板が静止位置において
ほぼ同一平面となるように治具に固定してなる
実用新案登録請求の範囲第2項に記載のバイモ
ルフ・フアン。 4 2枚のバイモルフ振動板の主たる面が静止位
置においてほぼ平行となるように治具に固定し
てなる実用新案登録請求の範囲第2項に記載の
バイモルフ・フアン。 5 2枚のバイモルフ振動板が、連続する一枚の
バイモルフを互いにほぼ平行となるように折返
し、その折返し部を治具に固定することにより
形成してなる実用新案登録請求の範囲第4項に
記載のバイモルフ・フアン。 6 2枚のバイモルフ振動板の有効振動長さが、
それぞれ50Hzおよび60Hzの共振周波数を与え
る長さである実用新案登録請求の範囲第2項〜
第5項のいずれかに記載のバイモルフ・フア
ン。
[Claims for Utility Model Registration] 1. Bimorph diaphragms consisting of a plurality of polymer bimorphs with different effective vibration lengths from the fixed part to the tip of the vibrating part are fixed to a jig in close proximity to each other, and each is connected to an AC power source. A bimorph fan who is characterized by 2. The bimorph fan according to claim 1, which uses two bimorph diaphragms. 3. The bimorph fan according to claim 2, wherein the two bimorph diaphragms are fixed to a jig so that they are substantially coplanar in a resting position. 4. The bimorph fan according to claim 2, wherein the two bimorph diaphragms are fixed to a jig so that their main surfaces are substantially parallel in the rest position. 5. According to claim 4 of the utility model registration, two bimorph diaphragms are formed by folding one continuous bimorph so that they are almost parallel to each other and fixing the folded parts to a jig. Bimorph fan described. 6 The effective vibration length of the two bimorph diaphragms is
Utility model registration claims Paragraph 2~ whose lengths give resonance frequencies of 50 Hz and 60 Hz, respectively.
The bimorph fan according to any of paragraph 5.
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