JP2014013001A - 圧電ファン - Google Patents

Abstract

【課題】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ことができる圧電ファンを実現する。
【解決手段】圧電素子１２Ａ，１３Ａは、振動板１１Ａの両平板面に、羽板部１１１Ａからベース部１１０Ａにかけて延伸して配置している。導電性電極板１４Ａ，１５Ａは、圧電素子１２Ａ，１３Ａのベース部１１０Ａに対向する位置に一端が配置され、振動板１１Ａの外部であって、互いに対向する位置に他端が配置されている。電極接続板１８Ａは、振動板１１Ａの外部であって、導電性電極板１４Ａ，１５Ａに対向する位置に設けられ、導電性電極板１４Ａ，１５Ａの間を電気的に接続する。支持体１６Ａ，１７Ａは、振動板１１Ａと圧電素子１２Ａ，１３Ａと導電性電極板１４Ａ，１５Ａと電極接続板１８Ａとを支持する。
【選択図】 図５

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、電極接続板１８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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、電極接続板１８Ａ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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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