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JP2014013001A - Piezoelectric fan - Google Patents

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Publication number
JP2014013001A
JP2014013001A JP2012150150A JP2012150150A JP2014013001A JP 2014013001 A JP2014013001 A JP 2014013001A JP 2012150150 A JP2012150150 A JP 2012150150A JP 2012150150 A JP2012150150 A JP 2012150150A JP 2014013001 A JP2014013001 A JP 2014013001A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive electrode
plate
piezoelectric
electrode plate
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012150150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Tanaka
伸拓 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2012150150A priority Critical patent/JP2014013001A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric fan that can decrease the number of wiring members connected to a piezoelectric element constituting a bimorph vibrator.SOLUTION: A piezoelectric fan includes: piezoelectric elements 12A and 13A arranged on both flat plate surfaces of a vibration plate 11A so as to extend from a vane part 111A to a base part 110A; conductive electrode plates 14A and 15A having one ends arranged at positions opposed to the base part 111A of the piezoelectric elements 12A and 13A, and the other ends arranged at positions opposed to each other outside the vibration plate 11A; an electrode connection plate 18A provided at a position opposed to the conductive electrode plates 14A and 15A outside the vibration plate 11A, and electrically connecting between the conductive electrode plates 14A and 15A; and support bodies 16A and 17A supporting the vibration plate 11A, piezoelectric elements 12A and 13A, conductive electrode plates 14A and 15A, and electrode connection plate 18A.

Description

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。   The present invention relates to a piezoelectric fan that blows air by driving and vibrating a piezoelectric element.

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。)。   2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices that incorporate heat-generating components such as AV equipment and computers have often employed small and highly quiet piezoelectric fans for cooling (see, for example, Patent Document 1).

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。   FIG. 8 is a side cross-sectional view for explaining a conventional configuration example of a piezoelectric fan with reference to Patent Document 1.

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。   A piezoelectric fan 1P shown in FIG. 8A includes an elastic metal plate 11P, a piezoelectric element 12P, a piezoelectric element 13P, an adhesive layer 14P, an adhesive layer 15P, a support 16P, and a support 17P. Here, the upper direction in the drawing of FIG. 8A is the top surface direction, the lower direction in the drawing is the bottom surface direction, and the right direction in the drawing is the blowing direction. The flat plate surface in the top surface direction of the flat plate member is the top surface, and the flat plate surface in the bottom surface direction is the bottom surface.

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。   The elastic metal plate 11P is made of a metal having elasticity and is a flat plate that is long in the blowing direction. The piezoelectric fan 1P performs ventilation in the blowing direction by bending and vibrating the elastic metal plate 11P in the top surface direction and the bottom surface direction.

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。   The piezoelectric element 12P and the piezoelectric element 13P are configured by forming electrodes on the top and bottom surfaces of a plate-like piezoelectric body. The piezoelectric element 12P is in contact with the top surface of the elastic metal plate 11P. The piezoelectric element 12P is shorter in the blowing direction than the elastic metal plate 11P, and is arranged close to the blowing direction on the top surface of the elastic metal plate 11P. The piezoelectric element 13P is in contact with the bottom surface of the elastic metal plate 11P. The piezoelectric element 13P is shorter in the blowing direction than the elastic metal plate 11P and is disposed in a region facing the piezoelectric element 12P on the bottom surface of the elastic metal plate 11P. These piezoelectric elements 12P and 13P constitute a bimorph vibrator together with the elastic metal plate 11P.

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。   The support body 16P and the support body 17P are fixed to an external structure, for example, and sandwich the bimorph vibrator. Specifically, the support 16P is in contact with the top surface of the piezoelectric element 12P. The support body 16P is shorter in the blowing direction than the piezoelectric element 12P, and is arranged close to the blowing direction on the top surface of the piezoelectric element 12P. Further, the support 17P is in contact with the bottom surface of the piezoelectric element 13P. The support body 17P is shorter in the blowing direction than the piezoelectric element 13P, and is disposed in a region facing the support body 16P on the bottom surface of the piezoelectric element 13P.

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。   The piezoelectric element 12P and the piezoelectric element 13P are connected to and driven by an AC voltage source. Therefore, a wiring member such as a lead wire is connected to the piezoelectric fan 1P by soldering or the like.

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。   FIG. 8B is a diagram illustrating a general wiring mode with an AC voltage source.

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。   In this wiring mode, the first wiring member 31P is connected to the electrode on the top surface side of the piezoelectric element 12P. The second wiring member 32P is connected to the electrode on the bottom surface side of the piezoelectric element 13P. The first wiring member 31P and the second wiring member 32P are connected to the first terminal of the AC voltage source 30P. A third wiring member 33P is connected to the elastic metal plate 11P. The third wiring member 33P is connected to the second terminal of the AC voltage source 30P.

特開2008−172106号公報JP 2008-172106 A

従来の配線態様では、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。また、圧電ファン1Pの取り回し時に、他部材に配線部材31P,32P,33Pがひっかかることでも、断線が発生するおそれがある。このようにして断線が発生する危険性は、配線部材の数が多いほど高くなる。   In the conventional wiring mode, when the piezoelectric fan 1P is driven, the piezoelectric element 12P and the piezoelectric element 13P are bent, so that a load is applied to the connection portion between the wiring members 31P and 32P and the piezoelectric elements 12P and 13P, and disconnection may occur. There is. Further, when the piezoelectric fan 1P is routed, the wiring members 31P, 32P, 33P may be caught by other members, which may cause disconnection. Thus, the risk of disconnection increases as the number of wiring members increases.

そこで本発明の目的は、バイモルフ振動子を構成する圧電素子に接続される配線部材の数を低減するとともに、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。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to realize a piezoelectric fan that reduces the number of wiring members connected to the piezoelectric elements constituting the bimorph vibrator and has less fear of disconnection between the piezoelectric elements and the wiring members.

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、第1の圧電素子と、第2の圧電素子と、第1の導電性電極板と、第2の導電性電極板と、電極接続板と、支持部と、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。第1の圧電素子は、振動板の一方の主面に、羽板部からベース部にかけて延伸して配置されている。第2の圧電素子は、振動板の他方の主面に、羽板部からベース部にかけて延伸して配置されている。第1の導電性電極板は、第1の圧電素子の振動板と接する面とは反対側の面におけるベース部に対向する位置に一端が配置され、振動板の外部に他端が配置されている。第2の導電性電極板は、第2の圧電素子の振動板と接する面とは反対側の面におけるベース部に対向する位置に一端が配置され、振動板の外部であって、第1の導電性電極板に対向する位置に他端が配置されている。電極接続板は、1の導電性電極板と第2の導電性電極板とに直接支持されて、前記第1の導電性電極板と前記第2の導電性電極板とを電気的に接続させている。支持部は、第1の圧電素子と第2の圧電素子とを介して前記ベース部を支持している。   The piezoelectric fan of the present invention has the following characteristics. The piezoelectric fan includes a vibration plate, a first piezoelectric element, a second piezoelectric element, a first conductive electrode plate, a second conductive electrode plate, an electrode connection plate, and a support portion. I have. The diaphragm includes a base portion and a wing plate portion extending from the base portion. The first piezoelectric element is arranged on one main surface of the diaphragm so as to extend from the wing plate portion to the base portion. The second piezoelectric element is disposed on the other main surface of the diaphragm so as to extend from the blade portion to the base portion. One end of the first conductive electrode plate is disposed at a position facing the base portion on the surface opposite to the surface in contact with the diaphragm of the first piezoelectric element, and the other end is disposed outside the diaphragm. Yes. One end of the second conductive electrode plate is disposed at a position facing the base portion on the surface opposite to the surface in contact with the vibration plate of the second piezoelectric element. The other end is disposed at a position facing the conductive electrode plate. The electrode connection plate is directly supported by the one conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and electrically connects the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate. ing. The support part supports the base part via the first piezoelectric element and the second piezoelectric element.

この構成では、第1の圧電素子と第2の圧電素子とが、第1の導電性電極板と電極接続板と第2の導電性電極板とを介して電気的に接続されている。したがって、第1の圧電素子と第2の圧電素子とを交流電圧源に接続するために配線される配線部材の数を低減することができる。したがって、配線部材の接続部分で断線が発生する懸念を減らすことができる。   In this configuration, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are electrically connected via the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate. Therefore, the number of wiring members wired for connecting the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to the AC voltage source can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the concern that disconnection occurs at the connection portion of the wiring member.

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、第1の導電性電極板と電極接続板と第2の導電性電極板とのいずれかに接続されていると好適である。   In the above-described piezoelectric fan, the first wiring member connected to the voltage source is preferably connected to any one of the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate. It is.

この構成では、ベース部や、第1の導電性電極板、電極接続板、第2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。   In this configuration, by connecting the wiring member to the base portion, the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, or the second conductive electrode plate, a load caused by vibration acts on the connection portion of the wiring member. It is possible to prevent the breakage and disconnection of the connecting portion of the wiring member more reliably.

さらには、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、圧電素子が破損するおそれがあるが、圧電素子ではなく、第1の導電性電極板や、電極接続板、第2の導電性電極板に配線部材を接続することで、配線接続時の熱応力により圧電素子が破損することを防ぐことができる。   Furthermore, when the wiring member is soldered to the electrode of the piezoelectric element, the piezoelectric element is locally heated, so that local thermal stress is generated inside the piezoelectric element and the piezoelectric element is damaged. There is a risk, but by connecting the wiring member to the first conductive electrode plate, electrode connection plate, or second conductive electrode plate instead of the piezoelectric element, the piezoelectric element is damaged due to thermal stress at the time of wiring connection Can be prevented.

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第1の圧電素子と第2の圧電素子とが設けられており、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。   In the above-described piezoelectric fan, the diaphragm includes a plurality of blade portions arranged in parallel to each other, and each of the plurality of blade portions is provided with a first piezoelectric element and a second piezoelectric element. It is preferable that adjacent slat portions vibrate in opposite phases.

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、第1の導電性電極板、電極接続板、第2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。   In this configuration, since the adjacent wing plate portions vibrate in opposite phases, vibrations transmitted from each wing plate portion to the base portion are canceled out. Therefore, it is possible to more reliably prevent vibration from propagating to the base portion, the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate.

上述の圧電ファンにおいて、第1の導電性電極板と第2の導電性電極板とは、それぞれ、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。   In the above-described piezoelectric fan, it is preferable that the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate each have a wiring pattern formed on a flexible substrate.

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、第1の導電性電極板、電極接続板、第2の導電性電極板に振動が伝搬されることを、より確実に防ぐことができる。   With this configuration, a drive circuit can be formed. In addition, the flexible substrate that absorbs vibration more reliably prevents vibration from propagating to the base portion, the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate. be able to.

上述の圧電ファンにおいて、支持部は、第1の導電性電極板と振動板と第2の導電性電極板とを支持する第1の支持体と第2の支持体とを備え、第1の支持体と第1の導電性電極板との間に第1の弾性部材が設けられ、第2の支持体と第2の導電性電極板との間に第2の弾性部材が設けられていると好適である。   In the above-described piezoelectric fan, the support portion includes a first support body and a second support body that support the first conductive electrode plate, the vibration plate, and the second conductive electrode plate, A first elastic member is provided between the support and the first conductive electrode plate, and a second elastic member is provided between the second support and the second conductive electrode plate. It is preferable.

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、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。   In this configuration, since the elastic member absorbs the irregularities on the surface of the support, the electrode of the piezoelectric element and the conductive electrode plate make better contact. As a result, the contact resistance between the electrode of the piezoelectric element and the conductive electrode plate is reduced, and a sufficient voltage can be applied to the piezoelectric element more reliably.

この発明によれば、第1の導電性電極板と電極接続板と第2の導電性電極板とを介して第1の圧電素子と第2の圧電素子とが電気的に接続されるので、第1の圧電素子と第2の圧電素子とを交流電圧源に接続するために接続される配線部材の数を低減することができる。したがって、配線部材の接続部分で断線が発生する懸念を減らすことができる。   According to this invention, since the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are electrically connected via the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate, The number of wiring members connected to connect the first piezoelectric element and the second piezoelectric element to the AC voltage source can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the concern that disconnection occurs at the connection portion of the wiring member.

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。1 is an external perspective view of a piezoelectric fan according to a first embodiment of the present invention. 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。1 is an exploded perspective view of a piezoelectric fan according to a first embodiment of the present invention. 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。It is a three-view figure of the piezoelectric fan which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (A) is a top view, (B) is a side view, (C) is a front view. 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。It is a figure which shows the wiring aspect of the piezoelectric fan which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a three-view figure of the piezoelectric fan which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, (A) is a top view, (B) is a side view, (C) is a front view. 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。It is a side view of the piezoelectric fan which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a side view of the piezoelectric fan which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の圧電ファンの構成例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the structural example of the conventional piezoelectric fan.

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。   A piezoelectric fan according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

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。   FIG. 1 is an external perspective view of a piezoelectric fan according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric fan according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view of the piezoelectric fan according to the first embodiment of the present invention viewed from the positive side in the Z-axis direction. FIG. 3B is a side view of the piezoelectric fan according to the first embodiment of the present invention viewed from the positive direction side in the X-axis direction. FIG. 3C is a front view of the piezoelectric fan according to the first embodiment of the present invention viewed from the positive side in the Y-axis direction.

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。   1 to 4, the longitudinal direction of the base portion 110 of the diaphragm 11 is defined as the X axis. Further, the longitudinal direction of the blade portion of the diaphragm 11 is defined as the Y axis. Further, a direction orthogonal to the flat plate surface of the diaphragm 11 is defined as the Z axis. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other.

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。   In the following description, the positive direction in the Z-axis direction is the top surface direction of the piezoelectric fan, the negative direction in the Z-axis direction is the bottom surface direction of the piezoelectric fan, the positive direction in the Y-axis direction is the blowing direction of the piezoelectric fan, and the X-axis direction. Is the right side direction of the piezoelectric fan. The flat plate surface in the top surface direction of the flat plate member is the top surface, and the flat plate surface in the bottom surface direction is the bottom surface.

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、電極接続板18を備えている。   The piezoelectric fan 1 according to the first embodiment includes a diaphragm 11, piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133, conductive electrode plates 14, 15, supports 16, 17, and an electrode connection plate 18. It has.

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。   The diaphragm 11 is a metal flat plate having predetermined elasticity, and is made of, for example, stainless steel having a thickness of 0.1 mm. The diaphragm 11 is formed by integrally forming a base portion 110 and three wing plate portions 111, 112, and 113.

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。   The base portion 110 is long in the right side surface direction orthogonal to the air blowing direction, and connects the wing plate portion 112, the wing plate portion 111, and the wing plate portion 113. The base portion 110 includes a wiring attachment portion 114 that protrudes in the right side direction from the connection position with the slat portion 113. The wiring attachment portion 114 is an area where a wiring member such as a lead wire is soldered later.

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。   Each of the wing plate portions 111, 112, and 113 has one end portion facing the blowing direction as a free end, and the other end portion facing the opposite direction to the blowing direction is connected to the base portion 110. That is, the wing plate portions 111, 112, and 113 are cantilever beams that extend in the air blowing direction from the connection position with the base portion 110 and have a fixed end at the free end side in the region sandwiched between the supports 16 and 17. It is composed. The wing plate portions 111, 112, and 113 include a wide portion 115 and a narrow portion 116. The wide portion 115 is a portion having a predetermined length provided on the free end side of each of the wing plate portions 111, 112, 113, and is configured to be wider than the narrow portion 116 here. The narrow portion 116 is a portion provided on the fixed end side with respect to the wide portion 115 of each of the wing plate portions 111, 112, 113, and is configured to be narrower than the wide portion 115 here. The wing plate portions 111, 112, and 113 are arranged in the order of the wing plate portion 112, the wing plate portion 111, and the wing plate portion 113 at predetermined intervals along the right side surface direction. The wing plate portions 112 and 113 arranged on both sides are formed in substantially the same shape. The length of the wing plate portion 111 disposed in the center in the X-axis direction is approximately twice that of the wing plate portions 112 and 113. The lengths of the wing plate portions 111, 112, 113 in the Y-axis direction are substantially the same. The piezoelectric fan 1 is bent in the top surface direction and the bottom surface direction so that adjacent ones of the blade portions 111, 112, 113 vibrate in opposite phases, and blows air in the blowing direction.

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、圧電体の天面および底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。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。   Each of the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, and 133 has a rectangular flat plate shape, and is formed on a top surface and a bottom surface of a piezoelectric body made of, for example, a lead zirconate titanate ceramic. Electrodes (both not shown). The electrode formed on the flat plate surface in contact with the piezoelectric diaphragm 11 is an electrode for grounding. The electrode formed on the flat plate surface opposite to the flat plate surface in contact with the diaphragm 11 is an electrode for applying a drive signal. In the case where the diaphragm 11 is a conductor, the electrode on the diaphragm 11 side of the piezoelectric body can be omitted, and the diaphragm 11 is grounded.

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。   The piezoelectric element 121 is arranged on the top surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 111 to the base portion 110. The piezoelectric element 131 is disposed on the bottom surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 111 to the base portion 110. More specifically, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the piezoelectric elements 121 and 131 cover the narrow portion 116 in the wing plate portion 111 and end the blowing direction in the base portion 110. From, it is attached so that the area | region extended to the middle of the base part 110 in the reverse direction to the ventilation direction may be covered. Further, as indicated by white arrows in FIG. 3C, the polarization direction of the piezoelectric elements 121 and 131 is the top surface direction.

なお、圧電素子121は、本発明における第1の圧電素子に相当していて、圧電素子131は、本発明における第2の圧電素子に相当している。   The piezoelectric element 121 corresponds to the first piezoelectric element in the present invention, and the piezoelectric element 131 corresponds to the second piezoelectric element in the present invention.

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。   The piezoelectric element 122 is arranged on the top surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 112 to the base portion 110. The piezoelectric element 132 is disposed on the bottom surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 112 to the base portion 110. More specifically, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the piezoelectric elements 122 and 132 cover the narrow portion 116 in the wing plate portion 112 and end in the air blowing direction in the base portion 110. From, it is attached so that the area | region extended to the middle of the base part 110 in the reverse direction to the ventilation direction may be covered. Further, as indicated by white arrows in FIG. 3C, the polarization direction of the piezoelectric elements 122 and 132 is the bottom surface direction.

なお、圧電素子122は、本発明における第1の圧電素子に相当していて、圧電素子132は、本発明における第2の圧電素子に相当している。   The piezoelectric element 122 corresponds to the first piezoelectric element in the present invention, and the piezoelectric element 132 corresponds to the second piezoelectric element in the present invention.

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。   The piezoelectric element 123 is arranged on the top surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 113 to the base portion 110. The piezoelectric element 133 is disposed on the bottom surface of the diaphragm 11 so as to extend from the wing plate portion 113 to the base portion 110. More specifically, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the piezoelectric elements 123 and 133 cover the narrow portion 116 in the wing plate portion 113 and end the blowing direction in the base portion 110. From, it is attached so that the area | region extended to the middle of the base part 110 in the reverse direction to the ventilation direction may be covered. Further, as indicated by white arrows in FIG. 3C, the polarization direction of the piezoelectric elements 123 and 133 is the bottom surface direction.

なお、圧電素子123は、本発明における第1の圧電素子に相当していて、圧電素子133は、本発明における第2の圧電素子に相当している。   The piezoelectric element 123 corresponds to the first piezoelectric element in the present invention, and the piezoelectric element 133 corresponds to the second piezoelectric element in the present invention.

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、および電極接続板18の天面に跨って取り付けられており、圧電素子121,122,123の天面の電極および電極接続板18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、および電極接続板18の底面に跨って取り付けられており、圧電素子131,132,133の底面の電極および電極接続板18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を超えて、ベース部110の外部まで延伸する領域に取り付けられている。なお、導電性電極板14は、本実施形態における第1の導電性電極板に相当していて、導電性電極板15は、本実施形態における第2の導電性電極板に相当している。   Each of the conductive electrode plates 14 and 15 has a rectangular flat plate shape that is long in the right side direction orthogonal to the blowing direction. For example, the conductive electrode plates 14 and 15 have a metal plate, a printed circuit board on which a wiring pattern is formed, or a wiring pattern. It consists of the formed flexible printed circuit board. The conductive electrode plate 14 is attached across the top surface of the piezoelectric elements 121, 122, 123 facing the base portion 110 and the top surface of the electrode connection plate 18. The top electrode and the electrode connection plate 18 are electrically connected to each other. The conductive electrode plate 15 is attached across the bottom surface of the piezoelectric elements 131, 132, 133 facing the base portion 110 and the bottom surface of the electrode connection plate 18. The electrode and the electrode connection plate 18 are electrically connected to each other. More specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the conductive electrode plates 14 and 15 are opposite to the blowing direction in the base portion 110 from the end in the blowing direction in the base portion 110. It is attached to a region extending beyond the end of the direction to the outside of the base part 110. The conductive electrode plate 14 corresponds to the first conductive electrode plate in the present embodiment, and the conductive electrode plate 15 corresponds to the second conductive electrode plate in the present embodiment.

電極接続板18は、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、配線パターンおよびビア電極が形成された基板からなる。電極接続板18は、振動板11から送風方向とは逆方向に離間する位置で、導電性電極板14の底面と導電性電極板15の天面との間に取り付けられて、導電性電極板14と導電性電極板15とを導通させている。これにより、圧電素子121,122,123それぞれの天面の電極と、圧電素子131,132,133それぞれの底面の電極とは、導電性電極板14と電極接続板18と導電性電極板15とを介して導通している。   The electrode connection plate 18 is a rectangular flat plate elongated in the right side surface direction orthogonal to the blowing direction, and is made of, for example, a metal plate or a substrate on which a wiring pattern and a via electrode are formed. The electrode connection plate 18 is attached between the bottom surface of the conductive electrode plate 14 and the top surface of the conductive electrode plate 15 at a position away from the vibration plate 11 in the direction opposite to the blowing direction. 14 and the conductive electrode plate 15 are electrically connected. Accordingly, the top electrode of each of the piezoelectric elements 121, 122, and 123 and the bottom electrode of each of the piezoelectric elements 131, 132, and 133 are connected to the conductive electrode plate 14, the electrode connection plate 18, and the conductive electrode plate 15. Conducted through.

なお、電極接続板18と導電性電極板14、15とは、例えば導電性接着剤により取付られているが、ねじ止めや溶接などによって固定されていてもよい。   The electrode connection plate 18 and the conductive electrode plates 14 and 15 are attached by, for example, a conductive adhesive, but may be fixed by screwing or welding.

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、振動板11のベース部110と略同じ平面形状である。即ち、支持体16,17は、少なくともベース部110における送風方向の端から、送風方向とは逆方向に延伸して配置されている。支持体16,17は、本実施形態における支持部を構成していて、導電性電極板14と圧電素子121,122,123と振動板11と圧電素子131,132,133と電極接続板18と導電性電極板15とからなる積層体を挟持している。より具体的には、支持体16,17は、ベース部110に重なる圧電素子121,122,123,131,132,133の全面を覆うように取り付けられている。   Each of the supports 16 and 17 has a rectangular flat plate shape that is long in the right side direction orthogonal to the air blowing direction, and is made of an insulating material such as glass epoxy resin. The support 16 is fixed to an external structure (not shown), and is attached to the top surface of the conductive electrode plate 14. The support body 17 is fixed to an external structure (not shown), and is attached to the bottom surface of the conductive electrode plate 15. More specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, the supports 16 and 17 have substantially the same planar shape as the base portion 110 of the diaphragm 11. In other words, the supports 16 and 17 are arranged to extend in the direction opposite to the blowing direction from at least the end of the base portion 110 in the blowing direction. The supports 16 and 17 constitute a support part in the present embodiment, and include the conductive electrode plate 14, the piezoelectric elements 121, 122, 123, the vibration plate 11, the piezoelectric elements 131, 132, 133, and the electrode connection plate 18. A laminate composed of the conductive electrode plate 15 is sandwiched. More specifically, the supports 16 and 17 are attached so as to cover the entire surface of the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, and 133 that overlap the base portion 110.

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。   In addition, the position of the edge of the support bodies 16 and 17 and the conductive electrode plate 14 in the ventilation direction and the position of the edge of the ventilation direction of the base part 110 are made to correspond here. However, these positions do not necessarily coincide with each other, and the positions of the supports 16 and 17 and the conductive electrode plate 14 in the air blowing direction may overlap with the wing plate portions 111, 112, and 113. However, it is preferable that the positions of the ends of the support bodies 16 and 17 in the blowing direction coincide with the positions of the ends of the conductive electrode plate 14 in the blowing direction.

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。   FIG. 4 is a diagram for explaining a wiring mode with the AC voltage source of the piezoelectric fan according to the first embodiment of the present invention.

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。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32がはんだ付けされる。   A lead wire 31 connected to the first terminal of the AC voltage source is soldered to the conductive electrode plate 14. A lead wire 32 connected to the second terminal of the AC voltage source is soldered to the wiring attachment portion 114 of the diaphragm 11.

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とともに、電極接続板18および導電性電極板15を介して、圧電素子131,132,133の底面側の電極(図示せず)にも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とリード線32との間に、圧電素子121,122,123,131,132,133が並列接続されている。   The conductive electrode plate 14 is electrically connected to electrodes (not shown) on the top surface side of the piezoelectric elements 121, 122, and 123, and is electrically connected via the electrode connection plate 18 and the conductive electrode plate 15. It is also electrically connected to the electrodes (not shown) on the bottom side of the elements 131, 132, 133. The diaphragm 11 is also electrically connected to electrodes (not shown) on the bottom surfaces of the piezoelectric elements 121, 122, and 123, and electrodes on the top surface of the piezoelectric elements 131, 132, and 133 (not shown). )). Therefore, the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 are connected in parallel between the lead wire 31 and the lead wire 32.

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)に示すように、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。   For this reason, in the piezoelectric elements 121, 122, and 123 and the piezoelectric elements 131, 132, and 133, the alternating voltage applied from the top electrode to the bottom electrode has an opposite phase. Of the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, and 133, two piezoelectric elements that are provided facing the diaphragm 11 are polarized with respect to each other as shown in FIG. Therefore, in the piezoelectric elements 121, 122, and 123 and the piezoelectric elements 131, 132, and 133, the bending phase when a voltage is applied is also reversed. Therefore, in the piezoelectric fan 1, the piezoelectric elements 121 and 131 and the wing plate portion 111 provided to face the diaphragm 11 constitute a first bimorph vibrator. In addition, the piezoelectric elements 122 and 132 and the wing plate portion 112 provided to face the diaphragm 11 constitute a second bimorph vibrator. In addition, the piezoelectric elements 123 and 133 and the wing plate portion 113 provided to face the diaphragm 11 constitute a third bimorph vibrator. Since each bimorph vibrator is fixedly supported by the support body 16 and the support body 17, it vibrates in the top surface direction and the bottom surface direction. As a result, the wing plate portions 111, 112, and 113 swing and air is blown in the blowing direction.

この圧電ファン1では、導電性電極板14と電極接続板18と導電性電極板15とが、圧電素子121,122,123それぞれの天面の電極と、圧電素子131,132,133それぞれの底面の電極とを電気的に接続させる配線経路を構成しているので、単一のリード線31を介した簡易な配線により、交流電圧源の第1端子と圧電素子121,122,123,131,132,133との接続を実現できる。   In this piezoelectric fan 1, the conductive electrode plate 14, the electrode connection plate 18, and the conductive electrode plate 15 are composed of the top electrode of each of the piezoelectric elements 121, 122, 123 and the bottom surface of each of the piezoelectric elements 131, 132, 133. Since the wiring path for electrically connecting the electrodes of the AC voltage source to the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, is formed by simple wiring via the single lead wire 31. Connection with 132,133 is realizable.

即ち、2つのリード線31,32のみにより、全ての圧電素子121,122,123,131,132,133を交流電圧源に接続することができる。したがって、必要とするリード線の数を最小にすることができ、リード線31,32が他部材にひっかかって断線する懸念を減らすことができる。また、はんだ付けの回数も最小にすることができ、配線作業が容易になる。   That is, all the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 can be connected to the AC voltage source by using only the two lead wires 31, 32. Therefore, the number of lead wires required can be minimized, and the concern that the lead wires 31 and 32 are caught by other members and disconnected can be reduced. In addition, the number of times of soldering can be minimized, and wiring work is facilitated.

さらには、圧電素子121,122,123,131,132,133が振動板11と導電性電極板14,15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をはんだ付けする必要がないため、配線接続時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。   Further, the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 are sandwiched between the diaphragm 11 and the conductive electrode plates 14, 15, and the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 are configured. In addition, since it is not necessary to solder the lead wire 31 directly, it is possible to reduce the concern that the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 are damaged by the thermal stress at the time of wiring connection.

また、導電性電極板14,15が電極接続板18を介して互いに接合されているので、導電性電極板14,15の支持状態が安定することになり、断線の懸念が少なく、導電性電極板14,15と振動板11とが短絡するおそれがない。   In addition, since the conductive electrode plates 14 and 15 are joined to each other via the electrode connection plate 18, the support state of the conductive electrode plates 14 and 15 is stabilized, and there is little fear of disconnection, and the conductive electrode There is no possibility that the plates 14 and 15 and the diaphragm 11 are short-circuited.

また、この圧電ファン1では、リード線31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に接続されているため、リード線31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。   In the piezoelectric fan 1, the lead wire 31 is connected to the conductive electrode plate 14 on the side opposite to the free end from the fixed end of the wing plate portions 111, 112, 113. Less vibration is applied. That is, it is possible to reduce the concern that the solder portion is loaded and disconnected due to the bending vibration of the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, and 133.

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、電極接続板18、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から電極接続板18、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。   Further, the first bimorph vibrator has an anti-phase vibration with respect to the second bimorph vibrator and the third bimorph vibrator, and in the piezoelectric fan 1, vibration transmitted from each bimorph vibrator to the base unit 110 is canceled out. The electrode connection plate 18, the conductive electrode plate 14, and the conductive electrode plate 15 hardly vibrate. As a result, the leakage of vibration from the base portion 110 to the electrode connection plate 18, the conductive electrode plate 14, and the conductive electrode plate 15 is greatly suppressed, and the fear that the solder portion is loaded and disconnected is greatly reduced. be able to.

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、電極接続板18、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から電極接続板18、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。   Furthermore, when the conductive electrode plates 14 and 15 are formed of a flexible flexible substrate, vibrations can be absorbed by the flexible substrate, and the electrode connection plate 18, the conductive electrode plate 14, and The conductive electrode plate 15 hardly vibrates. This also greatly suppresses the leakage of vibration from the base portion 110 to the electrode connection plate 18, the conductive electrode plate 14, and the conductive electrode plate 15, and greatly increases the concern that the solder portion is loaded and disconnected. Can be reduced.

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、および電極接続板18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、導電性電極板14,15、および電極接続板18を一体形成し、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に、高安定性と高信頼性を持たせることができる。   In addition, in the piezoelectric fan 1, the support bodies 16 and 17, the conductive electrode plates 14 and 15, and the electrode connection plate 18 are each constituted by separate plate-like members, and the first to third bimorph vibrations are provided. It is configured to support the child surface. As a result, the conductive electrode plates 14 and 15 and the electrode connection plate 18 are integrally formed, and the first to third bimorph vibrators are clamped with a high clamping force as compared with the case where the wire support is performed with a configuration like a spring clamp. can do. As a result, variations in contact resistance between the respective plate-like piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 and the conductive electrode plates 14, 15 are suppressed, and the piezoelectric fan 1 has high stability and high reliability. You can have it.

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。   Next, a piezoelectric fan according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view of a piezoelectric fan according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5B is a side view of the piezoelectric fan according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5C is a front view of the piezoelectric fan according to the second embodiment of the present invention.

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、電極接続板18Aを備えている。   A piezoelectric fan 1A according to the second embodiment of the present invention includes a diaphragm 11A, piezoelectric elements 12A and 13A, conductive electrode plates 14A and 15A, supports 16A and 17A, and an electrode connection plate 18A.

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。   The diaphragm 11A includes a base portion 110A and one wing plate portion 111A. The wing plate portion 111A is connected to the base portion 110A and extends in the blowing direction from a connection position with the base portion 110A. The wing plate portion 111A constitutes a cantilever having one end facing the air blowing direction as a free end and a free end in a region sandwiched between the supports 16A and 17A as a fixed end.

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。   110 A of base parts are provided with the wiring attachment part 114A which protrudes in the right side surface direction rather than the position where the blade part 111A is connected. The wiring attachment portion 114A is an area where a wiring member such as a lead wire is soldered later.

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。   The piezoelectric element 12A is arranged on the top surface of the vibration plate 11A so as to extend from the wing plate portion 111A to the base portion 110A. The piezoelectric element 13A is disposed on the bottom surface of the vibration plate 11A so as to extend from the wing plate portion 111A to the base portion 110A. As indicated by white arrows in FIG. 5C, the polarization direction of the piezoelectric elements 12A and 13A is the top surface direction. The piezoelectric element 12A, the piezoelectric element 13A, and the diaphragm 11A constitute a bimorph vibrator in which the diaphragm 11A is fixed between the piezoelectric element 12A and the piezoelectric element 13A.

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、および電極接続板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に対向する位置の底面、および電極接続板18A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における送風方向の端から、ベース部110Aにおける送風方向とは逆方向の端を超えて、ベース部110Aの外部まで延伸する領域に取り付けられている。   The conductive electrode plate 14A is disposed across the top surface of the piezoelectric element 12A facing the base portion 110A and the top surface of the electrode connection plate 18A. The conductive electrode plate 15A is disposed across the bottom surface of the piezoelectric element 13A at a position facing the base portion 110A and the bottom surface of the electrode connection plate 18A. Specifically, the conductive electrode plates 14A and 15A extend from the end in the blowing direction in the base portion 110A to the outside of the base portion 110A beyond the end in the direction opposite to the blowing direction in the base portion 110A. It is attached.

電極接続板18Aは、振動板11から送風方向とは逆方向に離間する位置で、導電性電極板14Aの底面と導電性電極板15Aの天面との間に取り付けられて、導電性電極板14Aと導電性電極板15Aとを導通させている。   The electrode connection plate 18A is attached between the bottom surface of the conductive electrode plate 14A and the top surface of the conductive electrode plate 15A at a position away from the vibration plate 11 in the direction opposite to the blowing direction. 14A is electrically connected to the conductive electrode plate 15A.

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。   Each of the supports 16A and 17A has a rectangular flat plate shape elongated in the right side direction orthogonal to the air blowing direction, and is made of an insulating material such as glass epoxy resin. The support 16A is fixed to an external structure (not shown). The support 16A is disposed on the top surface of the conductive electrode plate 14A so as to extend in the direction opposite to the blowing direction from at least the end of the base portion 110A in the blowing direction. The support 17A is disposed on the bottom surface of the conductive electrode plate 15A so as to extend at least from the end in the blowing direction in the base portion 110A in the direction opposite to the blowing direction. More specifically, the supports 16A and 17A are attached so as to cover the entire surface of the piezoelectric elements 12A and 13A that overlap the base portion 110A.

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と導電性電極板15Aと電極接続板18Aのいずれかと配線取付部114Aとに接続して、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。   Even in the piezoelectric fan 1A configured as described above, a wiring member such as a lead wire connected to the voltage source is connected to any one of the conductive electrode plate 14A, the conductive electrode plate 15A, and the electrode connection plate 18A. The bimorph vibrator constituted by the vibration plate 11A and the piezoelectric elements 12A and 13A is connected to 114A, and the wing plate portion 111A is flexibly vibrated to blow air.

即ち、2つのリード線のみにより、全ての圧電素子121,122,123,131,132,133を交流電圧源に接続することができ、必要とするリード線の数を最小にすることができる。   That is, all the piezoelectric elements 121, 122, 123, 131, 132, 133 can be connected to an AC voltage source by using only two lead wires, and the number of necessary lead wires can be minimized.

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。   Next, a piezoelectric fan according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a side view of a piezoelectric fan according to the third embodiment of the present invention.

本発明の第3の実施形態に係る圧電ファン1Bは、導電性電極板を固定する位置が、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。   The piezoelectric fan 1B according to the third embodiment of the present invention is different from the piezoelectric fan 1A shown in the second embodiment in the position where the conductive electrode plate is fixed. Other configurations are substantially the same as those of the piezoelectric fan 1A shown in the second embodiment.

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、および、電極接続板18Bを備えている。   Specifically, the piezoelectric fan 1B includes a vibration plate 11B, piezoelectric elements 12B and 13B, conductive electrode plates 14B and 15B, supports 16B and 17B, and an electrode connection plate 18B.

支持体16B,17B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16B,17Bは、圧電素子12B,13Bよりも送風方向の幅が狭い形状であり、ベース部110B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ベース部110Bの一部を覆うように配置されており、圧電素子12Bと振動板11Bと圧電素子13Bとを挟持している。より具体的には、支持体16B,17Bは、ベース部110Bに重なる圧電素子12B,13Bの一部を直接支持している。   Each of the supports 16B and 17B has a rectangular flat plate shape elongated in the right side direction orthogonal to the blowing direction, and is made of an insulating material such as glass epoxy resin. The support bodies 16B and 17B have a shape in which the width in the air blowing direction is narrower than that of the piezoelectric elements 12B and 13B, and extend from the end of the base portion 110B in the air blowing direction in the direction opposite to the air blowing direction to be a part of the base portion 110B. The piezoelectric element 12B, the diaphragm 11B, and the piezoelectric element 13B are sandwiched. More specifically, the supports 16B and 17B directly support a part of the piezoelectric elements 12B and 13B overlapping the base portion 110B.

導電性電極板14B,15Bは、それぞれ、支持体16B,17Bよりも、送風方向とは逆方向側に配置されている。具体的には、導電性電極板14B,15Bは、圧電素子12B,13Bに対して、支持体16B,17Bよりも送風方向とは逆方向側で固定されている。そして、導電性電極板14B,15Bは、圧電素子12B,13Bおよび振動板11Bの送風方向とは逆方向の端よりも、送風方向とは逆方向側に延伸しており、振動板11Bの外部で、電極接続板18Bに接合されている。   The conductive electrode plates 14B and 15B are disposed on the side opposite to the blowing direction from the supports 16B and 17B, respectively. Specifically, the conductive electrode plates 14B and 15B are fixed to the piezoelectric elements 12B and 13B on the side opposite to the air blowing direction from the supports 16B and 17B. The conductive electrode plates 14B and 15B extend in the direction opposite to the air blowing direction from the ends opposite to the air blowing directions of the piezoelectric elements 12B and 13B and the vibration plate 11B. Thus, it is joined to the electrode connection plate 18B.

本発明は、この圧電ファン1Bのような構成であっても実現することができ、バイモルフ振動子を構成する2つの圧電素子12B,13Bの電極を、導電性電極板14B,15Bと電極接続板18Bとにより電気的に接続することで、バイモルフ振動子を構成する2つの圧電素子12B,13Bに接続される配線部材の数を低減することが可能になる。   The present invention can be realized even with the configuration of the piezoelectric fan 1B, and the electrodes of the two piezoelectric elements 12B and 13B constituting the bimorph vibrator are connected to the conductive electrode plates 14B and 15B and the electrode connection plate. By electrically connecting with 18B, the number of wiring members connected to the two piezoelectric elements 12B and 13B constituting the bimorph vibrator can be reduced.

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。   Next, a piezoelectric fan according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a side view of a piezoelectric fan according to the fourth embodiment of the present invention.

本発明の第4の実施形態に係る圧電ファン1Cは、弾性板19C,20C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。   The piezoelectric fan 1C according to the fourth embodiment of the present invention is different from the piezoelectric fan 1A shown in the second embodiment in that it further includes elastic plates 19C and 20C. Other configurations are substantially the same as those of the piezoelectric fan 1A shown in the second embodiment.

具体的には、圧電ファン1Cは、振動板11C、圧電素子12C,13C、導電性電極板14C,15C、支持体16C,17C、電極接続板18C、および弾性板19C,20Cを備えている。   Specifically, the piezoelectric fan 1C includes a vibration plate 11C, piezoelectric elements 12C and 13C, conductive electrode plates 14C and 15C, supports 16C and 17C, an electrode connection plate 18C, and elastic plates 19C and 20C.

弾性板19C,20Cは、それぞれ、支持体16C,17C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19Cは、振動板11Cの天面側に設けられており、詳細には、導電性電極板14Cの天面と支持体16Cの底面との間に挟持されている。弾性板20Cは、振動板11Cの底面側に設けられており、詳細には、導電性電極板15Cの底面と支持体17Cの天面との間に挟持されている。   The elastic plates 19C and 20C have substantially the same shape as the supports 16C and 17C, respectively, and are made of a flat plate made of an elastic body such as silicone rubber. The elastic plate 19C is provided on the top surface side of the vibration plate 11C, and is specifically sandwiched between the top surface of the conductive electrode plate 14C and the bottom surface of the support 16C. The elastic plate 20C is provided on the bottom surface side of the vibration plate 11C. Specifically, the elastic plate 20C is sandwiched between the bottom surface of the conductive electrode plate 15C and the top surface of the support 17C.

このような構成の圧電ファン1Cでは、弾性板19C,20Cが支持体16C,17C、導電性電極板14C,15Cの表面の凹凸を吸収するため、圧電素子12C,13Cの電極と導電性電極板14C,15Cとがより良く接触することになる。その結果、圧電素子12C,13Cの電極と導電性電極板14C,15Cとの接触抵抗が低下し、圧電素子12C,13Cに十分な電圧を確実に印加することが可能になる。   In the piezoelectric fan 1C having such a configuration, the elastic plates 19C and 20C absorb the irregularities on the surfaces of the supports 16C and 17C and the conductive electrode plates 14C and 15C, so the electrodes of the piezoelectric elements 12C and 13C and the conductive electrode plate 14C and 15C come into better contact. As a result, the contact resistance between the electrodes of the piezoelectric elements 12C and 13C and the conductive electrode plates 14C and 15C is reduced, and a sufficient voltage can be reliably applied to the piezoelectric elements 12C and 13C.

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。   In each of the embodiments described above, the piezoelectric element is composed of, for example, lead zirconate titanate ceramics, but is not limited thereto. For example, it may be composed of a lead-free piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.

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、隣接するバイモルフ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、隣接するバイモルフ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、隣接するバイモルフ振動子を同位相で振動させてもよい。   In the above description, an embodiment in which three slats or one slat is provided is shown, but the present invention is not limited by the number of slats. Moreover, although the embodiment in which the polarization directions of the piezoelectric bodies constituting the adjacent bimorph vibrators are made different has been shown, the polarization directions of the piezoelectric bodies constituting the adjacent bimorph vibrators are made to coincide with each other, and the adjacent bimorph vibrations are arranged. The child may be vibrated in the same phase.

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、バイモルフ振動子を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。   In the above description, the embodiment in which the bimorph vibrator is sandwiched between the two supports is shown. However, the bimorph vibrator may be fixed and supported by some fixing method, for example, by another method such as adhesion. Good. In that case, the number of supports may be one.

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,13C…圧電素子
14,15,14A,15A,14B,15B,14C,15C…導電性電極板
16,17,16A,17A,16B,17B,16C,17C…支持体
18,18A,18B,18C…電極接続板
19C,20C…弾性板
1, 1A, 1B, 1C ... piezoelectric fans 11, 11A, 11B, 11C ... diaphragms 110, 110A ... base portions 111, 112, 113, 111A ... wing plate portions 114, 114A ... wiring attachment portions 121, 122, 123, 131, 132, 133, 12A, 13A, 12B, 13B, 12C, 13C ... piezoelectric elements 14, 15, 14A, 15A, 14B, 15B, 14C, 15C ... conductive electrode plates 16, 17, 16A, 17A, 16B, 17B, 16C, 17C ... Supports 18, 18A, 18B, 18C ... Electrode connection plates 19C, 20C ... Elastic plates

Claims (5)

ベース部と、前記ベース部から延伸される羽板部とを有する振動板と、
前記振動板の一方の主面に、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第1の圧電素子と、
前記振動板の他方の主面に、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第2の圧電素子と、
前記第1の圧電素子の前記振動板に接する面とは反対側の面における前記ベース部に対向する位置に一端が配置され、前記振動板の外部に他端が配置されている第1の導電性電極板と、
前記第2の圧電素子の前記振動板に接する面とは反対側の面における前記ベース部に対向する位置に一端が配置され、前記振動板の外部であって、前記第1の導電性電極板に対向する位置に他端が配置されている第2の導電性電極板と、
前記第1の導電性電極板と前記第2の導電性電極板とに直接支持されて、前記第1の導電性電極板と前記第2の導電性電極板とを電気的に接続させている電極接続板と、
前記第1の圧電素子と前記第2の圧電素子とを介して前記ベース部を支持する支持部と、
を備える圧電ファン。
A diaphragm having a base part and a slat part extending from the base part;
A first piezoelectric element disposed on one main surface of the diaphragm extending from the wing plate portion to the base portion;
A second piezoelectric element disposed on the other main surface of the diaphragm extending from the wing plate portion to the base portion;
A first conductive element having one end disposed at a position facing the base portion on a surface opposite to the surface in contact with the diaphragm of the first piezoelectric element and the other end disposed outside the diaphragm. A conductive electrode plate;
One end of the second piezoelectric element is disposed at a position facing the base portion on a surface opposite to the surface in contact with the diaphragm, and is outside the diaphragm, and is located on the first conductive electrode plate. A second conductive electrode plate having the other end disposed at a position opposite to
The first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate are directly supported by the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate to electrically connect the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate. An electrode connection plate;
A support part for supporting the base part via the first piezoelectric element and the second piezoelectric element;
A piezoelectric fan comprising:
電圧源に接続されている第1の配線部材が、前記第1の導電性電極板と前記電極接続板と前記第2の導電性電極板とのいずれかに接続されている、請求項1に記載の圧電ファン。   The first wiring member connected to the voltage source is connected to any one of the first conductive electrode plate, the electrode connection plate, and the second conductive electrode plate. The piezoelectric fan described. 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第1の圧電素子と前記第2の圧電素子とが設けられており、
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。
The diaphragm includes a plurality of the blade portions arranged in parallel to each other,
The first piezoelectric element and the second piezoelectric element are provided on each of the plurality of blade portions,
The piezoelectric fan according to claim 1 or 2, wherein the adjacent blade portions vibrate in opposite phases.
前記第1の導電性電極板と前記第2の導電性電極板とは、それぞれ、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。   The first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate are each formed by forming a wiring pattern on a flexible substrate. Piezoelectric fan. 前記支持部は、前記第1の導電性電極板と前記振動板と前記第2の導電性電極板とを支持する第1の支持体と第2の支持体とを備え、
前記第1の支持体と前記第1の導電性電極板との間に第1の弾性部材が設けられ、前記第2の支持体と前記第2の導電性電極板との間に第2の弾性部材が設けられている、請求項1〜4のいずれかに記載の圧電ファン。
The support portion includes a first support and a second support that support the first conductive electrode plate, the diaphragm, and the second conductive electrode plate,
A first elastic member is provided between the first support and the first conductive electrode plate, and a second elastic member is provided between the second support and the second conductive electrode plate. The piezoelectric fan according to claim 1, wherein an elastic member is provided.
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