JPH0326337B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空調センサ装置に関するものであり、
例えば、自動車車室の内気温あるいは煙を検知す
るための空調センサ装置として用いて有効であ
る。

自動車車室内の気温あるいは煙を検知するセン
サーは、車室内に露出していないので、車室内の
空気をフアンを用いてセンサーに送つている。し
かし従来の空調センサに用いた空気導入フアンで
は、モータ駆動であるためそのモータが騒音を発
し、コスト高であつた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、圧電フア
ンを用いることによつて、低騒音、低コストの空
調センサ装置を提供することを目的とする。

本発明の空調センサ装置は、圧電バイモルフを
使用し、この圧電バイモルフに交番電流を供給す
ることによつて、この圧電バイモルフを振動させ
る。この振動によつて空気の流れを励起させ、空
調センサ装置内に流入した空気の状態を検知手段
を用いて検知する様にした。

次に、本発明を自動車車室内の内気温を検知す
る装置として用いた実施例を図に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図であ
る。１は空気の流通通路を形成するケースであ
り、例えば自動車のダツシユボード下部に取付け
られ、車室内の空気をケース１内に導入するため
の吸入口１−１と、ケース１内を通過した空気を
もう１度車室内に循環させるための排出口１−２
とが設けてある。前記ケース１内には、圧電バイ
モルフ３の一端が支持部材をなす板（以下支持板
４，５と呼ぶ）で支持され、他端は自由端の状態
で、ボルト６によつてケース１に固定されてい
る。そして、この圧電バイモルフ３の振動をより
自由なものとするため、前記ケース１には、圧電
バイモルフ３の自由端側方にふくらみ部１−３が
設けてあり、ケース１の図中下方には、前記圧電
バイモルフ３の駆動回路及び内気温センサ２の回
路を収納する収納部１−４が設けてある。尚、内
気温センサ２は図中圧電バイモルフ３の左方、吸
入口１−１に近い所に設けてある。

第２図は第１実施例の取付構造を示すものであ
る。第１圧電素子３−１−１と第２圧電素子３−
１−２はジルコン酸チタン酸鉛（PZT）磁器等
よりなる。この第１圧電素子３−１−１の両側に
は、銀（Ag）、ニツケル（Ni）、アルミニウム
（Al）等を印刷又はメツキ又は蒸着した第１電極
３−２−１、第２電極３−２−２が取り付けてあ
り、第２圧電素子３−１−２にも同様して第３電
極３−２−３、第４電極３−２−４が取り付けら
れている。ここで、第１圧電素子３−１−１の分
極方向は、図中矢印３−４で示す様に、第２電極
３−２−２から第１電極３−２−１の方向を向い
ている。また、第２圧電素子３−１−２の分極方
向は、図中矢印３−５で示すように、第４電極３
−２−４から第３電極３−２−３の方向を向いて
いる。また、第１、２圧電素子３−１−１、３−
１−２と熱膨張係数が近いコバール等の金属から
なる振動板兼補強板３−３が、前記第２電極３−
２−２と第３電極３−２−３との間に接着剤又は
半田等で固定されている。この補強板３−３は圧
電素子３−１−１、３−１−２より図中右方に突
出しており、この突出した部分３−３ａが振動板
の役目を担つている。また、この補強板３−３に
はリード線７が半田付けされている。

前記ケース１に固定されステンレス等からなる
支持板４に、圧電バイモルフ３の第４電極３−２
−４の図中左端側を当接し、そして第１電極３−
２−１の図中左端側にはステンレス等からなる支
持板５が当接され、さらに前記ケース１に取り付
けたネジ６の先端部をこの支持板５に当接させ
る。そして、このネジ６をねじ込むことにより、
支持板５が支持板４の方向に力を受け、その結果
圧電バイモルフ３が支持板４と支持板５との間に
固定される。この支持板４と５は電極を兼用して
おり、両者は電気的に接続されている。

尚、以上説明した圧電バイモルフ３の全体長さ
は50mm、幅22mmで、第１，２圧電素子３−１−
１、３−１−２の全長は30mm、厚さ0.2mmで振動
板３−３の厚さは55μｍである。

次に上記第１実施例の作動について説明する。

支持板４と支持板５に正の電圧を印加し、リー
ド線７を介して補強板３−３に負の電圧を印加す
る。そうすると、第１圧電素子３−１−１では、
第１電極３−２−１側は正の電圧電流が供給さ
れ、第２電極３−２−２は負の電圧電流が供給さ
れて、第１圧電素子３−１−１の全体長さは伸長
する。一方、第２圧電素子３−１−２では、第３
電極３−２−３側は負の電圧電流が、第４電極３
−２−４側は正の電圧電流が供給され、第２圧電
素子３−１−２の全体長さは収縮する。この第１
圧電素子３−１−１と第２圧電素子３−１−２が
補強板３−３を介して接合されているので、圧電
バイモルフ３全体としては、支持板４と支持板５
とで挟まれた箇所を支点として第２図中下方に屈
曲する。

一方、支持板４と支持板５に負の電圧を印加
し、補強板３−３に正の電圧を印加すると、上述
した作動と逆の作動を呈する。つまり、第１圧電
素子３−１−１は収縮しし、第２圧電素子３−１
−２は伸長する。そして、圧電バイモルフ３全体
としては、支持板４と支持板５に挟まれた箇所を
支点にして、第２図中上方に屈曲する。

従つて、支持板４，５と補強板３−３との間に
交番電流を流せば、圧電バイモルフ３の一端が支
持され、他端が振動する屈曲運動が繰り返され
る。交番電流を適当に選べば、補強板３，３の突
出部３−３ａが共振して大きな振幅で屈曲振動を
行い、この屈曲振動によつて空気の流れが励起さ
れる。その結果、車室内の空気が吸入口１−１を
通つてケース１内に流入し、その際に内気温セン
サ２がその空気の温度を感知し、例えば自動車用
空調装置に車室内温度を知らせる。ケース１内に
流入した空気は、その後排出口１−２を通つて再
び車室内に排出される。

本発明者等の実験によれば、印加電圧125Vp−
ｐで、振動周波数約70Hz、補強板３−３の先端振
幅約11mm、風量は約１m²／Ｈとなつた。

第１０図は本発明の第２実施例を示す斜視図で
ある。これは車内の煙の発生を検知する煙センサ
として使用するものであつて、１はケースであり
第１１図で示す車内Ａ，Ｂの位置に配する。１−
１は吸入口、１−２は排出口であり、第１２図の
ケース１内部の平面図で示すように外部からの入
射光を遮断する遮光板１−５を設けている。ケー
ス１の内部には発光素子１０と発光素子１０が発
光した光の反射光を受光する受光素子１１が圧電
バイモルフ３の横に設定されている。圧電バイモ
ルフ３の固定は第１実施例と同様である。

次に上記第２実施例の作動を説明する。第１実
施例と同様に圧電バイモルフ３に電圧を印加して
補強板３−３の突出部３−３ａを共振させて大き
な振幅で屈曲振動を行い、この屈曲運動で空気の
流れが励起される。すると部材１−５で区切られ
た吸入口１−１から車内の空気がケース１内に流
入し、空気中に煙が含有されると発光素子１０が
発光した光は反射される。この反射光が受光素子
１１に入光すると、車内の空気中に煙があること
が検知される。この際吸入口１−１と排出口１−
２は遮光板１−５で遮光されているから、受光素
子１１に外部光が入光して誤動作を起すことはな
い。

本実施例の様な空気導入フアンを用いれば、構
造が簡単で低コストであり、駆動モータ等を使用
していないので、騒音が問題になることはない。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１実施例では、内気温センサ２を吸入口１−
１と圧電バイモルフ３との間に設置したが、第３
図に示す様に内気温センサ２を第４電極３−２−
４の支持板４に近い側面に配設しても良い。補強
板３−３の圧電素子３−１−１、３−１−２より
突出した部分は３−３ａは振幅が大きいが、支持
板４，５に近い所は振幅が比較的小さいので、内
気温センサ２をその側面に配置しても特に問題は
ない。

また、第４図に示す様に、吸入口１−１と排出
口１−２とを互いに垂直方向に向く様に設けても
良い。内気温センサ２は吸入口１−１に近い箇所
に配設する。尚、吸入口１−１と排出口１−２の
向きは、垂直に限ることなく、任意の角度に設け
ても良いことは言うまでもない。

また、第５図に示す様に圧電バイモルフ３を背
向うようにして２個設け、排出口１−２及び１−
２′を２つ設けても良い。

また、第１実施例ではケース１にふくらみ部１
−３を設けていたが、第６図の様にむくらみ部を
設けず、ケース１を四角筒状にしても、第１実施
例に近い風量が得られる。

また第７図に示す様に、第１圧電素子３−１−
１と第２圧電素子３−１−２の分極方向を、図中
矢印３−４及び３−５に示す様に補強板３−３を
中心にして逆方向を向くようにしても良い。この
場合、酸化アルミニウム（Al₂O₃）等の絶縁基板
８に銀（Ag）等の電極９を取りつける。そして、
この絶縁基板８と電極９を、支持板４と第４電極
３−２−４との間に挾まれる様にして配置する。
電極９にはリード線７が半田付けされており、こ
のリード線７と第１圧電素子３−１−１側に設け
た支持板５との間に交番電流を印加する。この交
番電流により、第１圧電素子３−１−１と第２圧
電素子が互い違いに伸長と収縮を繰り返し、圧電
バイモルフ３全体としては屈曲振動する。その他
の構成、効果は第一実施例と同様である。

第１実施例では、補強板３−３はその突出部３
−３ａで振動板を兼用していたが、これを分離し
ても良い。すなわち、第８図に示す様に、金属あ
るいは樹脂等よりなる振動部材３−６を圧電バイ
モルフ３の他端に接着剤で取り付けても良い。こ
れによつて振動部材３−６の材質を任意に選択す
ることができる。

また、第９図に示す様に、圧電バイモルフ３の
全体長さを長くし、その先端部分が振動板の役目
をはたすようにしてもよい。

第２実施例の煙センサは光方式以外のものでも
よい。

第１３図に示すように、圧電バイモルフ３を横
にして配置しても良い。

第１４図を示すように、圧電バイモルフ３を配
置しても良い。この場合、排出口１−２に遮光板
１−５を設けなくても、外部からの光で誤動作し
ないので、排出口１−２に遮光板１−５は必要な
い。

第１５図に示すように発光素子１０の光を受光
素子１１が直接受光するようにケース１内に配置
すれば受光素子１１が受光する光量の減少で煙を
検知するようなものとする。

遮光板１−５を縦にして設けずに横にしてもよ
く、圧電バイモルフ３の屈曲運動による空気の励
起に影響なければ自由に設定できる。

第２実施例に第７〜９図の圧電バイモルフを使
用することもできる。

以上述べたように本発明によれば圧電バイモル
フを使用して空気を導入するフアンにしているの
で、駆動時の騒音を極めて小さくすることが可能
であり、さらに構造も簡単で低コストで製作でき
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の斜視図、第２図
は圧電バイモルフの構造図、第３〜６図は第１実
施例の他の実施例の斜視図、第７〜９図は圧電バ
イモルフの他の実施例の構造図、第１０図は本発
明の第２実施例の斜視図、第１１図は第２実施例
の配置図、第１２図は第２実施例の内部平面図、
第１３〜１５図は第２実施例の他の実施例の斜視
図である。 １…ケース、１−１…吸入口、１−２…排出
口、１−５…遮光板、２…温度センサ、３…圧電
バイモルフ、４，５…支持板、１０…発光素子、
１１…受光素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気の流通通路を形成し、外部空気を内部に
   吸入するための吸入口と、内部空気を外部に排出
   するための排出口とを備えたケースと、該ケース
   内に収納され、交番電流の供給により屈曲、振動
   してフアン作用を行う圧電バイモルフと、前記ケ
   ースの空気流通通路内に設けられ、且つケース外
   部の空気の状態を検知する検知手段とを備えたこ
   とを特徴とする空調センサ装置。 ２ 前記検知手段に温度を検知する内気温センサ
   を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の空調センサ装置。 ３ 前記検知手段に煙を検知する煙センサを用い
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   空調センサ装置。