WO2014007088A1

WO2014007088A1 - 圧電ファン

Info

Publication number: WO2014007088A1
Application number: PCT/JP2013/067181
Authority: WO
Inventors: 田中伸拓
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-01-09

Abstract

　振動板（１１Ａ）は、ベース部（１１０Ａ）と、ベース部（１１０Ａ）から延伸する羽板部（１１１Ａ）とを有する。圧電素子（１２Ａ，１３Ａ）は、羽板部（１１１Ａ）からベース部（１１０Ａ）にかけて延伸して、振動板（１１Ａ）の両平板面に配置されている。絶縁板（１８Ａ，１９Ａ）は、振動板（１１Ａ）の両平板面でベース部（１１０Ａ）に配置されている。導電性電極板（１４Ａ，１５Ａ）は、圧電素子（１２Ａ，１３Ａ）および絶縁板（１８Ａ，１９Ａ）の振動板（１１Ａ）と接する面とは反対側の面に配置されている。支持体（１６Ａ，１７Ａ）は、導電性電極板（１４Ａ，１５Ａ）の圧電素子（１２Ａ，１３Ａ）および絶縁板（１８Ａ，１９Ａ）と接する面とは反対側の面に配置されている。

Description

圧電ファン

　本発明は、圧電素子を駆動して振動させることで送風を行う圧電ファンに関するものである。

　近年、ＡＶ機器やコンピュータ等の発熱する部品を内蔵した電子機器では、冷却のために小型で静音性の高い圧電ファンが採用されることがある（例えば、特許文献１参照。）。

　図８は特許文献１を参考にした圧電ファンの従来構成例を説明する側面断面図である。

　図８（Ａ）に示す圧電ファン１Ｐは、弾性金属板１１Ｐ、圧電素子１２Ｐ、圧電素子１３Ｐ、接着層１４Ｐ、接着層１５Ｐ、支持体１６Ｐ、および、支持体１７Ｐ、を備えている。ここで、図８（Ａ）の図中上方向を天面方向、図中下方向を底面方向、図中右方向を送風方向とする。また、平板状の部材の天面方向の平板面を天面、底面方向の平板面を底面とする。

　弾性金属板１１Ｐは、弾性を有する金属からなり、送風方向に長尺な平板である。圧電ファン１Ｐは、弾性金属板１１Ｐを天面方向と底面方向とに屈曲振動させることにより、送風方向への送風を行う。

　圧電素子１２Ｐおよび圧電素子１３Ｐは、平板状の圧電体の天面および底面に電極を形成して構成されている。圧電素子１２Ｐは、弾性金属板１１Ｐの天面に接している。圧電素子１２Ｐは、弾性金属板１１Ｐよりも送風方向の寸法が短く、弾性金属板１１Ｐの天面において送風方向とは逆方向に寄せて配置されている。また、圧電素子１３Ｐは、弾性金属板１１Ｐの底面に接している。圧電素子１３Ｐは、弾性金属板１１Ｐよりも送風方向の寸法が短く、弾性金属板１１Ｐの底面における圧電素子１２Ｐと対向する領域に配置されている。これらの圧電素子１２Ｐと圧電素子１３Ｐとは、弾性金属板１１Ｐとともにバイモルフ振動子を構成している。

　支持体１６Ｐおよび支持体１７Ｐは、例えば外部構造体に固定されていて、バイモルフ振動子を挟持している。具体的には、支持体１６Ｐは、圧電素子１２Ｐの天面に接している。支持体１６Ｐは、圧電素子１２Ｐよりも送風方向の寸法が短く、圧電素子１２Ｐの天面において送風方向とは逆方向に寄せて配置されている。また、支持体１７Ｐは、圧電素子１３Ｐの底面に接している。支持体１７Ｐは、圧電素子１３Ｐよりも送風方向の寸法が短く、圧電素子１３Ｐの底面における支持体１６Ｐと対向する領域に配置されている。

　圧電素子１２Ｐおよび圧電素子１３Ｐは、交流電圧源に接続されて駆動する。そのため、圧電ファン１Ｐには、リード線等の配線部材がはんだ付けなどにより接続される。

　図８（Ｂ）は、交流電圧源との一般的な配線態様について説明する図である。

　この配線態様では、圧電素子１２Ｐの天面側の電極に第１の配線部材３１Ｐが接続されている。また、圧電素子１３Ｐの底面側の電極に第２の配線部材３２Ｐが接続されている。そして、第１の配線部材３１Ｐと第２の配線部材３２Ｐとは、交流電圧源３０Ｐの第１の端子に接続されている。また、弾性金属板１１Ｐに第３の配線部材３３Ｐが接続されている。そして、第３の配線部材３３Ｐは交流電圧源３０Ｐの第２の端子に接続されている。

特開２００８－１７２１０６号公報

　従来の配線態様では、交流電圧源からの配線部材を接続する際に、圧電素子に直接配線部材を接続していた。圧電素子の電極に配線部材のはんだ付けが行われる場合には、圧電素子が局所的に加熱されるため、圧電素子の内部に局所的な熱応力が発生し、圧電素子１２Ｐや圧電素子１３Ｐが破損するおそれがある。また、圧電ファン１Ｐを駆動すると、圧電素子１２Ｐおよび圧電素子１３Ｐが屈曲するため、配線部材３１Ｐ，３２Ｐと圧電素子１２Ｐ，１３Ｐとの接続部分に負荷が掛かり、断線が発生するおそれがある。

　そこで本発明の目的は、圧電素子の破損を防ぐとともに、圧電素子と配線部材との断線の懸念が少ない圧電ファンを実現することにある。

　この発明の圧電ファンは、次の特徴を有する。圧電ファンは、振動板と、圧電素子と、絶縁板と、導電性電極板と、支持体と、を備えている。振動板は、ベース部と、ベース部から延伸される羽板部と、を有する。圧電素子は、振動板の少なくとも一方の主面に、羽板部からベース部にかけて延伸して配置されている。絶縁板は、振動板の少なくとも一方の主面でベース部に配置されている。導電性電極板は、圧電素子の振動板と接する面とは反対側の面に一端が配置され、絶縁板の振動板と接する面とは反対側の面に他端が配置されており、圧電素子に電気的に接続されている。支持体は、導電性電極板の圧電素子および絶縁板と接する面とは反対側の面に配置されており、導電性電極板を介して圧電素子とベース部とを支持している。

　この構成では、従来は圧電素子に直接接続されていたリード線等の配線部材を、導電性電極板を介して圧電素子に接続することが可能になる。すると、配線部材を接続する際の熱応力が圧電素子ではなく導電性電極板に作用することになる。これにより、圧電素子が熱応力の作用で破損することを防ぐことができる。また、導電性電極板は、絶縁板を介してベース部に固定されているので、導電性電極板とベース部とが誤って導通してしまうおそれがない。さらに、導電性電極板は支持体に支持されているので、圧電素子の駆動による振動が伝搬し難く、導電性電極板の支持状態が安定する。したがって、導電性電極板にリード線等の配線部材が接続されても、配線部材の接続部分に振動による負荷が作用することを抑制でき、配線部材の接続部分の破損や断線を防ぐことができる。

　このようにしているので、圧電素子の破損を防ぐとともに、圧電素子と配線部材との断線の懸念が少ない圧電ファンを実現できる。

　上述の圧電ファンにおいて、電圧源に接続されている第１の配線部材が、ベース部に対向する位置で導電性電極板に接続されていると好適である。

　この構成では、圧電素子に直接配線が行われないため、圧電素子に局所的な内部応力が生じない。また、ベース部やベース部に対向する位置の導電性電極板には、圧電素子の駆動による振動が伝搬することが殆ど無い。したがって、ベース部やベース部に対向する位置の導電性電極板に配線部材を接続することで、配線部材の接続部分に振動による負荷が作用することを防ぐことができ、配線部材の接続部分の破損や断線を、より確実に防ぐことができる。

　上述の圧電ファンにおいて、振動板は、互いに平行に配列されている複数の羽板部を備え、複数の羽板部それぞれに圧電素子が設けられており、隣りあう羽板部がおのおの逆位相で振動すると好適である。

　この構成では、隣接する羽板部が逆位相で振動するので、各羽板部からベース部に伝わる振動が相殺されることになる。したがって、ベース部やベース部に対向する位置の導電性電極板に振動が伝搬することを、より確実に防ぐことができる。

　上述の圧電ファンにおいて、導電性電極板は、可撓性を有する基板に配線パターンが形成されたものであると好適である。

　この構成では、駆動回路を形成することができる。また、振動を吸収する可撓性を有する基板によって、ベース部やベース部に対向する位置の導電性電極板に振動が伝搬することを、より確実に防ぐことができる。

　上述の圧電ファンにおいて、支持体と導電性電極板との間に弾性部材をさらに備えていると好適である。

　この構成では、支持体表面の凹凸を弾性部材が吸収するため、支持体が導電性電極板を介して圧電素子とベース部とをよりよく支持でき、圧電素子の電極と導電性電極板とがより良く接触する。その結果、圧電素子の電極と導電性電極板との接触抵抗が低下し、より確実に圧電素子に十分な電圧を印加することができる。

　この発明によれば、電圧源に接続されている配線部材を導電性電極板に接続して、圧電素子を駆動することができる。圧電素子に直接配線が行われないため、圧電素子に局所的な内部応力が生じない。導電性電極板は絶縁板を介して振動板に取り付けられているので、導電性電極板の支持状態が安定する。したがって、配線部材との接続部分が断線する懸念や、配線を接続する際の熱応力により圧電素子が破損する懸念を減らすことができる。

本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの外観斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの分解斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの三面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの配線態様を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る圧電ファンの三面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。本発明の第３の実施形態に係る圧電ファンの側面図である。本発明の第４の実施形態に係る圧電ファンの側面図である。従来の圧電ファンの構成例を示す側面断面図である。

　本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンについて、図１～図４を参照して説明する。

　図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの外観斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの分解斜視図である。図３（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンをＺ軸方向の正方向側から視た平面図である。図３（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンをＸ軸方向の正方向側から視た側面図である。図３（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンをＹ軸方向の正方向側から視た正面図である。

　図１～図４において、振動板１１のベース部１１０の長手方向をＸ軸と定義する。また、振動板１１の羽板部の長手方向をＹ軸と定義する。また、振動板１１の平板面と直交する方向をＺ軸と定義する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交している。

　なお、以下の説明では、Ｚ軸方向の正方向を圧電ファンの天面方向、Ｚ軸方向の負方向を圧電ファンの底面方向、Ｙ軸方向の正方向を圧電ファンの送風方向、Ｘ軸方向の正方向を圧電ファンの右側面方向とする。また、平板状の部材の天面方向の平板面を天面、底面方向の平板面を底面とする。

　第１の実施形態に係る圧電ファン１は、振動板１１、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３、導電性電極板１４，１５、支持体１６，１７、および、絶縁板１８，１９を備えている。

　振動板１１は、所定の弾性を有する金属平板であり、例えば、厚み０．１ｍｍのステンレススチールからなる。振動板１１は、ベース部１１０、および、３枚の羽板部１１１，１１２，１１３、が一体に成形されたものである。

　ベース部１１０は、送風方向と直交する右側面方向に長尺であり、羽板部１１２と羽板部１１１と羽板部１１３とを連結させている。ベース部１１０は、羽板部１１３との連結位置よりも右側面方向に突出する配線取付部１１４を備えている。配線取付部１１４は、後にリード線等の配線部材がはんだ付けされる領域である。

　羽板部１１１，１１２，１１３は、それぞれ、送風方向を向く一端部を自由端とし、送風方向とは逆方向を向く他端部がベース部１１０に連結されている。即ち、羽板部１１１，１１２，１１３は、ベース部１１０との連結位置から送風方向に延伸され、支持体１６，１７に挟まれる領域における自由端側の端を固定端とする片持ち梁を構成している。羽板部１１１，１１２，１１３は、幅広部１１５と幅狭部１１６とを備えている。幅広部１１５は、羽板部１１１，１１２，１１３それぞれの自由端側に設けられた所定長さの部分であり、ここでは幅狭部１１６よりも幅広に構成されている。幅狭部１１６は、羽板部１１１，１１２，１１３それぞれの幅広部１１５よりも固定端側に設けられた部分であり、ここでは幅広部１１５よりも幅狭に構成されている。羽板部１１１，１１２，１１３は、右側面方向に沿って所定の間隔で羽板部１１２、羽板部１１１、羽板部１１３の順に配列されている。両脇に配置されている羽板部１１２，１１３は、互いに略同じ形状で形成されている。中央に配置されている羽板部１１１のＸ軸方向の長さは羽板部１１２，１１３の約２倍に形成されている。羽板部１１１，１１２，１１３のＹ軸方向の長さは略同じである。圧電ファン１は、羽板部１１１，１１２，１１３を隣り合うもの同士が逆位相で振動するように、それぞれを天面方向および底面方向に屈曲させ、送風方向への送風を行う。

　圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３は、それぞれ、矩形平板状であって、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている圧電体と、圧電体の両平板面に形成されている電極と、を備えている（いずれも図示せず）。圧電体の振動板１１と当接する平板面に形成されている電極は、接地のための電極である。圧電体の振動板１１と当接する平板面とは反対側の平板面に形成されている電極は、駆動信号印加用の電極である。なお、振動板１１が導電体である場合には、圧電体の振動板１１側の電極は省略することができ、振動板１１が接地される。

　圧電素子１２１は、振動板１１の天面に、羽板部１１１からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。圧電素子１３１は、振動板１１の底面に、羽板部１１１からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、圧電素子１２１，１３１は、羽板部１１１において幅狭部１１６を覆うとともに、ベース部１１０における送風方向の端から、送風方向とは逆方向にベース部１１０の中程まで延伸された領域を覆うように取り付けられている。また、図３（Ｃ）に白抜きの矢印で示すように、圧電素子１２１，１３１の分極方向は、天面方向である。

　圧電素子１２２は、振動板１１の天面に、羽板部１１２からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。圧電素子１３２は、振動板１１の底面に、羽板部１１２からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、圧電素子１２２，１３２は、羽板部１１２において幅狭部１１６を覆うとともに、ベース部１１０における送風方向の端から、送風方向とは逆方向にベース部１１０の中程まで延伸された領域を覆うように取り付けられている。また、図３（Ｃ）に白抜きの矢印で示すように、圧電素子１２２，１３２の分極方向は、底面方向である。

　圧電素子１２３は、振動板１１の天面に、羽板部１１３からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。圧電素子１３３は、振動板１１の底面に、羽板部１１３からベース部１１０にかけて延伸して配置されている。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、圧電素子１２３，１３３は、羽板部１１３において幅狭部１１６を覆うとともに、ベース部１１０における送風方向の端から、送風方向とは逆方向にベース部１１０の中程まで延伸された領域を覆うように取り付けられている。また、図３（Ｃ）に白抜きの矢印で示すように、圧電素子１２３，１３３の分極方向は、底面方向である。

　導電性電極板１４，１５は、それぞれ、送風方向と直交する右側面方向に長尺な矩形平板状であって、例えば金属板、または、配線パターンが形成されたプリント基板、あるいは、配線パターンが形成されたフレキシブルプリント基板からなる。導電性電極板１４は、圧電素子１２１，１２２，１２３におけるベース部１１０に対向する位置の天面、および絶縁板１８の天面に跨って取り付けられており、圧電素子１２１，１２２，１２３の天面の電極を互いに導通させている。導電性電極板１５は、圧電素子１３１，１３２，１３３におけるベース部１１０に対向する位置の底面、および絶縁板１９の底面に跨って取り付けられており、圧電素子１３１，１３２，１３３の底面の電極を互いに導通させている。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、導電性電極板１４，１５は、ベース部１１０における送風方向の端から、ベース部１１０における送風方向とは逆方向の端までを覆うように取り付けられている。

　絶縁板１８，１９は、それぞれ、送風方向と直交する右側面方向に長尺な矩形平板状であって、振動板の振動を阻害しない程度の剛性の絶縁体から構成されている。絶縁板１８は、導電性電極板１４の底面とベース部１１０の天面との間に取り付けられ、導電性電極板１４と振動板１１との絶縁を確保している。絶縁板１９は、導電性電極板１５の底面とベース部１１０の天面との間に取り付けられ、導電性電極板１５と振動板１１との絶縁を確保している。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、絶縁板１８，１９は、ベース部１１０における送風方向とは逆方向の端から、送風方向にベース部１１０の中程まで延伸された領域を覆うように設けられている。絶縁板１８，１９は、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３から送風方向とは逆方向に離間している。

　支持体１６，１７は、それぞれ、送風方向と直交する右側面方向に長尺な矩形平板状であって、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から構成されている。支持体１６は、図示していない外部構造体に固定されていて、導電性電極板１４の天面に取り付けられている。支持体１７は、図示していない外部構造体に固定されていて、導電性電極板１５の底面に取り付けられている。より具体的には、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、支持体１６，１７は、ベース部１１０における送風方向の端から、送風方向とは逆方向にベース部１１０の中程まで延伸された領域を覆うように設けられている。支持体１６，１７は、導電性電極板１４と圧電素子１２１，１２２，１２３と絶縁板１８と振動板１１と圧電素子１３１，１３２，１３３と絶縁板１９と導電性電極板１５とからなる積層体を挟持している。

　なお、ここでは支持体１６，１７および導電性電極板１４の送風方向の端の位置と、ベース部１１０の送風方向の端の位置と、は一致させている。しかしながら、これらの位置は、必ずしも一致させる必要はなく、支持体１６，１７および導電性電極板１４の送風方向の端の位置が、羽板部１１１，１１２，１１３と重なっていてもよい。ただし、支持体１６，１７の送風方向の端の位置と、導電性電極板１４の送風方向の端の位置とは一致していると好ましい。

　図４は、本発明の第１の実施形態に係る圧電ファンの交流電圧源との配線態様について説明する図である。

　導電性電極板１４には、交流電圧源の第１端子に接続されているリード線３１がはんだ付けされる。導電性電極板１５には、リード線３１と同様、交流電圧源の第１端子に接続されているリード線３２がはんだ付けされる。振動板１１の配線取付部１１４には、交流電圧源の第２端子に接続されているリード線３３がはんだ付けされる。

　導電性電極板１４は、圧電素子１２１，１２２，１２３の天面側の電極（図示せず）に電気的に接続されている。導電性電極板１５は、圧電素子１３１，１３２，１３３の底面側の電極（図示せず）に電気的に接続されている。また、振動板１１も、圧電素子１２１，１２２，１２３の底面側の電極（図示せず）に電気的に接続されているとともに、圧電素子１３１，１３２，１３３の天面側の電極（図示せず）に電気的に接続されている。したがって、リード線３１，３２とリード線３３との間に、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３が並列接続されている。

　このため、圧電素子１２１，１２２，１２３と圧電素子１３１，１３２，１３３とでは、天面の電極から底面の電極にかけて印加される交流電圧が逆位相になる。圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３のうち、振動板１１に対向して設けられている２つの圧電素子は、図３（Ｃ）に示したように、互いの圧電体の分極方向が一致しているため、圧電素子１２１，１２２，１２３と圧電素子１３１，１３２，１３３とでは、電圧を印加したときの屈曲の位相も逆位相になる。そのため、圧電ファン１では、振動板１１に対向して設けられている圧電素子１２１，１３１と羽板部１１１とが、第１のバイモルフ振動子を構成することになる。また、振動板１１に対向して設けられている圧電素子１２２，１３２と羽板部１１２とが、第２のバイモルフ振動子を構成することになる。また、振動板１１に対向して設けられている圧電素子１２３，１３３と羽板部１１３とが、第３のバイモルフ振動子を構成することになる。そして、各バイモルフ振動子は、支持体１６と支持体１７とによって固定支持されているため、天面方向および底面方向に振動する。その結果、羽板部１１１，１１２，１１３が揺動して空気が送風方向に送風されることになる。

　この圧電ファン１では、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３が導電性電極板１４，１５と振動板１１とに挟持される構成であり、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３に直接、リード線３１，３２をはんだ付けする必要がないため、配線を接続する際の熱応力により圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３が破損する懸念を減らすことができる。

　また、導電性電極板１４，１５が絶縁板１８，１９を介して振動板１１に固定されているので、導電性電極板１４，１５と振動板１１との短絡のおそれがない。さらに、導電性電極板１４，１５は支持体１６，１７に挟持されているので、導電性電極板１４，１５の支持状態が安定し、断線の懸念が少ない。

　また、この圧電ファン１では、リード線３１，３２が、羽板部１１１，１１２，１１３の固定端よりも、自由端とは反対側で導電性電極板１４，１５に接続されているため、リード線３１，３２に付与される振動が少ない。すなわち、圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３の屈曲振動によって、はんだ部分に負荷がかかって断線する懸念も減らすことができる。

　また、第１のバイモルフ振動子は、第２のバイモルフ振動子および第３のバイモルフ振動子と振動が逆位相であり、圧電ファン１において、各バイモルフ振動子からベース部１１０に伝わる振動は相殺され、絶縁板１８，１９、導電性電極板１４、および、導電性電極板１５は殆ど振動することがない。このことによって、ベース部１１０から絶縁板１８，１９、導電性電極板１４、および、導電性電極板１５への振動の漏れが大幅に抑制され、はんだ部分に負荷がかかって断線する懸念を大きく減らすことができる。

　さらには、導電性電極板１４，１５を、可撓性を有するフレキシブル基板で構成する場合には、フレキシブル基板によって振動を吸収することができ、絶縁板１８，１９、導電性電極板１４、および、導電性電極板１５は殆ど振動することがない。このことによっても、ベース部１１０から絶縁板１８，１９、導電性電極板１４、および、導電性電極板１５への振動の漏れが大幅に抑制され、はんだ部分に負荷がかかって断線する懸念を大きく減らすことができる。

　その他、この圧電ファン１では、支持体１６，１７、導電性電極板１４，１５、および絶縁板１８，１９が、それぞれ別体の板状部材により構成されていて、第１乃至第３のバイモルフ振動子を面支持するように構成されている。これにより、ばね挟みのような構成で線支持する場合に比べ、高い挟持力で第１乃至第３のバイモルフ振動子を挟持することができる。このことにより、各板状圧電素子１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３と導電性電極板１４，１５との接触抵抗のばらつきを抑え、圧電ファン１の安定性と信頼性とを高めている。

　次に、本発明の第２の実施形態に係る圧電ファンについて、図５を参照して説明する。図５（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る圧電ファンの平面図である。図５（Ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る圧電ファンの側面図である。図５（Ｃ）は本発明の第２の実施形態に係る圧電ファンの正面図である。

　本発明の第２の実施形態に係る圧電ファン１Ａは、振動板１１Ａ、圧電素子１２Ａ，１３Ａ、導電性電極板１４Ａ，１５Ａ、支持体１６Ａ，１７Ａ、および、絶縁板１８Ａ，１９Ａを備えている。

　振動板１１Ａは、ベース部１１０Ａと一つの羽板部１１１Ａとを備えている。羽板部１１１Ａは、ベース部１１０Ａに連結され、ベース部１１０Ａとの連結位置から送風方向に延伸されている。羽板部１１１Ａは、送風方向を向く一端部を自由端とし、支持体１６Ａ，１７Ａに挟まれる領域の自由端側の端を固定端とする片持ち梁を構成している。

　ベース部１１０Ａは、羽板部１１１Ａが連結されている位置よりも右側面方向に突出する配線取付部１１４Ａを備えている。配線取付部１１４Ａは、後にリード線等の配線部材がはんだ付けされる領域である。

　圧電素子１２Ａは、振動板１１Ａの天面に、羽板部１１１Ａからベース部１１０Ａにかけて延伸して配置されている。圧電素子１３Ａは、振動板１１Ａの底面に、羽板部１１１Ａからベース部１１０Ａにかけて延伸して配置されている。図５（Ｃ）に白抜きの矢印で示すように、圧電素子１２Ａ，１３Ａの分極方向は、天面方向である。圧電素子１２Ａと圧電素子１３Ａと振動板１１Ａとは、圧電素子１２Ａと圧電素子１３Ａとの間に振動板１１Ａが固定されたバイモルフ振動子を構成している。

　導電性電極板１４Ａは、圧電素子１２Ａにおけるベース部１１０Ａに対向する位置の天面、および絶縁板１８Ａの天面に跨って配置されている。導電性電極板１５Ａは、圧電素子１３Ａにおけるベース部１１０Ａに対向する位置の天面、および絶縁板１９Ａの底面に跨って配置されている。具体的には、導電性電極板１４Ａ，１５Ａは、ベース部１１０Ａに重なる圧電素子１２Ａ，１３Ａの全面を覆って取り付けられている。また、導電性電極板１４Ａ，１５Ａは、絶縁板１８Ａ，１９Ａの少なくとも一部を覆って取り付けられている。

　絶縁板１８Ａは、導電性電極板１４Ａの底面とベース部１１０Ａの天面との間に配置され、導電性電極板１４Ａと振動板１１Ａとの絶縁を確保している。絶縁板１９Ａは、導電性電極板１５Ａの天面とベース部１１０Ａの底面との間に配置され、導電性電極板１５Ａと振動板１１Ａとの絶縁を確保している。絶縁板１８Ａ，１９Ａは、ベース部１１０Ａにおいて、圧電素子１２Ａ，１３Ａよりも送風方向とは逆方向側に取り付けられている。

　支持体１６Ａ，１７Ａは、それぞれ、送風方向と直交する右側面方向に長尺な矩形平板状であって、例えばガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から構成されている。支持体１６Ａは、図示していない外部構造体に固定されている。支持体１６Ａは、導電性電極板１４Ａの天面に、少なくともベース部１１０Ａにおける送風方向の端から、送風方向とは逆方向に延伸して配置されている。支持体１７Ａは、導電性電極板１５Ａの底面に、少なくともベース部１１０Ａにおける送風方向の端から、送風方向とは逆方向に延伸して配置されている。より具体的には、支持体１６Ａ，１７Ａは、ベース部１１０Ａに重なる圧電素子１２Ａ，１３Ａの全面を覆うように取り付けられている。

　以上のような構成の圧電ファン１Ａであっても、電圧源に接続されているリード線等の配線部材を導電性電極板１４Ａ，１５Ａや配線取付部１１４Ａに接続して、振動板１１Ａと圧電素子１２Ａ，１３Ａとが構成しているバイモルフ振動子を駆動し、羽板部１１１Ａを屈曲振動させて送風を行うことができる。導電性電極板１４Ａ，１５Ａは絶縁板１８Ａ，１９Ａを介して振動板１１Ａに取り付けられているので、導電性電極板１４Ａ，１５Ａと振動板１１Ａとの短絡のおそれがない。さらに、導電性電極板１４Ａ，１５Ａは支持体１６Ａ，１７Ａに挟持されているので、導電性電極板１４Ａ，１５Ａの支持状態が安定する。したがって、配線部材との接続部分が断線する懸念や、配線を接続する際の熱応力により圧電素子１２Ａ，１３Ａが破損する懸念を減らすことができる。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る圧電ファンについて、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る圧電ファンの側面図である。

　本発明の第３の実施形態に係る圧電ファン１Ｂは、弾性板２０Ｂ，２１Ｂをさらに備えている点において、第２の実施形態に示した圧電ファン１Ａと異なっている。その他の構成は、第２の実施形態に示した圧電ファン１Ａと略同じである。

　具体的には、圧電ファン１Ｂは、振動板１１Ｂ、圧電素子１２Ｂ，１３Ｂ、導電性電極板１４Ｂ，１５Ｂ、支持体１６Ｂ，１７Ｂ、絶縁板１８Ｂ，１９Ｂ、および弾性板２０Ｂ，２１Ｂを備えている。

　弾性板２０Ｂ，２１Ｂは、それぞれ、支持体１６Ｂ，１７Ｂと略同様な形状であり、例えばシリコーンゴムなどの弾性体で構成された平板からなる。弾性板２０Ｂは、振動板１１Ｂの天面側に設けられており、詳細には、導電性電極板１４Ｂの天面と支持体１６Ｂの底面との間に挟持されている。弾性板２１Ｂは、振動板１１Ｂの底面側に設けられており、詳細には、導電性電極板１５Ｂの底面と支持体１７Ｂの天面との間に挟持されている。

　このような構成の圧電ファン１Ｂでは、弾性板２０Ｂ，２１Ｂが導電性電極板１４Ｂ，１５Ｂ、圧電素子１２Ｂ，１３Ｂの電極の表面の凹凸を吸収するため、圧電素子１２Ｂ，１３Ｂの電極と導電性電極板１４Ｂ，１５Ｂとがより良く接触することになる。その結果、圧電素子１２Ｂ，１３Ｂの電極と導電性電極板１４Ｂ，１５Ｂとの接触抵抗が低下し、圧電素子１２Ｂ，１３Ｂに十分な電圧を確実に印加することが可能になる。

　次に、本発明の第４の実施形態に係る圧電ファンについて、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係る圧電ファンの側面図である。

　本発明の第４の実施形態に係る圧電ファン１Ｃは、振動板の天面側にのみ圧電素子や導電性電極板などを配したユニモルフ型の構成である点において、第２の実施形態に示した圧電ファン１Ａと異なっている。その他の構成は、第２の実施形態に示した圧電ファン１Ａと略同じである。

　具体的には、圧電ファン１Ｃは、振動板１１Ｃ、圧電素子１２Ｃ、導電性電極板１４Ｃ、支持体１６Ｃ、および、絶縁板１８Ｃを備えている。振動板１１Ｃの天面には、圧電素子１２Ｃと絶縁板１８Ｃとが配されており、振動板１１Ｃと圧電素子１２Ｃおよび絶縁板１８Ｃとは、接着剤やリフローはんだ等を用いて接着されている。圧電素子１２Ｃおよび絶縁板１８Ｃの天面には、導電性電極板１４Ｃが配されており、圧電素子１２Ｃおよび絶縁板１８Ｃと導電性電極板１４Ｃとは、接着剤やリフローはんだ等を用いて接着されている。導電性電極板１４Ｃの天面には、支持体１６Ｃが配されており、導電性電極板１４Ｃと支持部１６Ｃとは、接着剤やリフローはんだ等を用いて接着されている。

　このような構成の圧電ファン１Ｃであっても、圧電素子１２Ｃに直接、リード線をはんだ付けする必要がないため、圧電素子１２Ｃの屈曲振動によって、はんだ部分に負荷がかかって断線する懸念も減らすことができる。

　上述の各実施形態では、圧電素子は例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成しているが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などから構成してもよい。

　また、上述の説明では、３つの羽板部や、１つの羽板部を設ける実施形態を示したが、本発明は、羽板部の数によって限定されるものではない。また、隣接する振動子を構成する圧電体の分極方向を異ならせる実施形態を示したが、隣接する振動子を構成する圧電体の分極方向が一致するように構成してもよい。その場合には、交流電圧の印加方向を隣接する振動子で逆向きにすることにより、隣接する振動子を逆位相で振動させることができる。ただし、必ずしも、隣接する振動子を逆位相で振動させる必要はない。

　また、上述の説明においては、２つの支持体によりバイモルフ振動子を挟持する実施形態を示したが、何らかの固定方法、例えば接着などの他の方法で、支持体をバイモルフ振動子に固定して支持してもよい。その場合、支持体は１つであってもよい。

　また、１つの支持体にユニモルフ振動子を固定して支持する実施形態を示したが、２つの支持体によりユニモルフ振動子を固定して支持してもよい。その場合、ユニモルフ振動子を、２つの支持体で挟持するように構成してもよく、２つの支持体の間にユニモルフ振動子を接着するように構成してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…圧電ファン
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…振動板
１１０，１１０Ａ…ベース部
１１１，１１２，１１３，１１１Ａ…羽板部
１１４，１１４Ａ…配線取付部
１２１，１２２，１２３，１３１，１３２，１３３，１２Ａ，１３Ａ，１２Ｂ，１３Ｂ，１２Ｃ…圧電素子
１４，１５，１４Ａ，１５Ａ，１４Ｂ，１５Ｂ，１４Ｃ…導電性電極板
１６，１７，１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂ，１６Ｃ…支持体
１８，１９，１８Ａ，１９Ａ，１８Ｂ，１９Ｂ，１８Ｃ…絶縁板
２０Ｂ，２１Ｂ…弾性板

Claims

　ベース部と、前記ベース部から延伸する羽板部と、を有する振動板と、
　前記振動板の少なくとも一方の主面に、前記羽板部から前記ベース部にかけて延伸して配置されている圧電素子と、
　前記振動板の少なくとも前記一方の主面で前記ベース部に配置されている絶縁板と、
　前記圧電素子の前記振動板と接する面とは反対側の面に一端が配置され、前記絶縁板の前記振動板と接する面とは反対側の面に他端が配置されており、前記圧電素子に電気的に接続されている導電性電極板と、
　前記導電性電極板の前記圧電素子および前記絶縁板と接する面とは反対側の面に配置されており、前記導電性電極板を介して前記圧電素子と前記ベース部とを支持する支持体と、
　を備える圧電ファン。
　電圧源に接続されている第１の配線部材が、前記ベース部に対向する位置で前記導電性電極板に接続されている、請求項１に記載の圧電ファン。
　前記振動板は、互いに平行に配列されている複数の前記羽板部を備え、
　複数の前記羽板部それぞれに前記圧電素子が設けられており、
　隣りあう前記羽板部がおのおの逆位相で振動する、請求項１または２に記載の圧電ファン。
　前記導電性電極板は、可撓性を有する基板に配線パターンが形成されたものである、請求項１～３のいずれかに記載の圧電ファン。
　前記支持体と前記導電性電極板との間に弾性部材をさらに備える、請求項１～４のいずれかに記載の圧電ファン。