揺動ファン

【課題】低電圧での駆動を可能にした揺動ファンを提供する。
【解決手段】この揺動ファン１において、形状記憶合金１１にオン／オフのパルス電圧を印加すると、形状記憶合金１１自体の温度が変動し、変態温度を境にして形状記憶合金１１は面方向に揺動する。さらに、形状記憶合金１１には、電気絶縁性の接着剤１３を介して板バネ１２が固定されているので、パルス電圧印加時での通電時に、形状記憶合金１１が加熱されて変態温度以上になると、板バネ１２の付勢力に抗して形状記憶合金１１は変態する。また、パルス電圧印加時での無通電時に、形状記憶合金１１が冷えて変態温度以下になると、外力として作用する板バネの付勢力によって形状記憶合金１１は、板バネ１２の元の形状に素早く戻される。このように、形状記憶合金１１に対し通電／無通電を順次繰り返すと、低電圧で平板状の団扇部３を団扇のように素早く揺動させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種モバイル機器内の電子部品（例えばＩＣチップ）の冷却や、芳香剤や殺虫剤の拡散に利用される小型で省電力の揺動ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電セラミックを用いた冷却ファンが知られている。例えば特許文献１には、圧電セラミックからなる圧電振動子と、この圧電振動子に対して直立する複数のブレードとを備えた冷却ファンが開示されている。そして、圧電振動子の屈曲運動により複数のブレードが振動することで、風量の増加が図られている。また、特許文献２には、長尺状の弾性金属板と、この弾性金属板の長さの中央部で弾性金属板を挟むように設けられた２枚の圧電セラミック板とを備えた冷却ファンが開示されている。圧電セラミック板に交流電圧を印加することで、弾性金属板の両自由端が振動して風を起し、冷却ファンに隣接した電子部品の冷却が図られている。
【特許文献１】特開平３−３３５００号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３８８２号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０１９８号公報
【特許文献４】特開２００４−６４９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近では、携帯通信機器の低電圧化の促進に伴い、これらの携帯通信機器の駆動電圧は
数Ｖ程度まで低下している。従って、携帯通信機器に用いられる冷却ファンも低電圧での
駆動が要求されている。また、上記の文献に開示されている冷却ファンは、圧電セラミックを振動させるために数十Ｖの交流電圧を必要とするので、低電圧で駆動させるには不向きであるといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、低電圧での駆動を可能にした揺動ファンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る揺動ファンは、平板状の団扇部と、通電可能な平板状の形状記憶合金と板バネとを電気絶縁性の接着剤によって貼り合わせたアクチュエータとを備え、
団扇部の基端には、アクチュエータの前端部分が電気絶縁性の接着剤によって固定されていることを特徴とする。
【０００６】
この揺動ファンにおいて、形状記憶合金にパルス電圧を印加すると、形状記憶合金自体の温度が変動し、変態温度を境にして形状記憶合金は面方向に揺動する。さらに、形状記憶合金には、電気絶縁性の接着剤を介して板バネが固定されているので、パルス電圧印加時での通電時に、形状記憶合金が加熱されて変態温度以上になると、板バネの付勢力に抗して形状記憶合金は変態する。また、パルス電圧印加時での無通電時に、形状記憶合金が冷えて変態温度以下になると、外力として作用する板バネの付勢力によって形状記憶合金は、板バネの元の形状に素早く戻される。このように、形状記憶合金に対し通電／無通電を順次繰り返すと、低電圧で平板状の団扇部を団扇のように素早く揺動させることができる。さらに、形状記憶合金を利用した揺動ファンは、モータ駆動のファンに比べて極めて静音である。
【０００７】
また、団扇部を収容する筐体を更に備え、筐体には、団扇部の先端に対峙する吹出し口と、団扇部の揺動軸線に対して直交する平面内に位置する吸込み口とが設けられていると好適である。
このような構成を採用すると、筐体を扁平にすることができ、揺動ファンの薄型化を可能にして、様々な機種への適用が容易になる。
【０００８】
また、団扇部は、基端側から前方に向かって広がるように複数枚に分岐していると好適である。
このような構成を採用すると、複数枚の団扇部の揺動によって空気の吹出し効率や空気の攪拌効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る揺動ファンは、低電圧での駆動を可能にし、電池駆動も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る揺動ファンの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
[第１実施形態]
図1に示すように、揺動ファン１は、各種モバイル機器内の電子部品（例えばＩＣチップ）の冷却や、芳香剤や殺虫剤の拡散に利用され、小型で省電力である。この揺動ファン１は、プラスチック製の筐体２と、団扇風発生手段Ａ１とを備え、団扇風発生手段Ａ１は、筐体２内に収容される団扇部３と、団扇部３の駆動源として利用されるアクチュエータ１０とからなる。
【００１２】
図２に示すように、プラスチック製の団扇部３は、厚み０．０１〜０．２ｍｍ、幅４〜５ｍｍ、長さ１０ｍｍで、長方形に成形されている。団扇部３の基端には、板状のアクチュエータ１０の前端部分が固定されている。図３に示すように、このアクチュエータ１０は、厚さ数μｍの薄板によって形成されると共に、高温処理によってフラットな状態を形状記憶させた形状記憶合金１１と、厚さ０．０１ｍｍのバネ材（リン青銅又はステンレス鋼）によって形成されると共に、「へ」の字状にプレス加工された板バネ１２と、形状記憶合金１１と板バネとを貼り合わせる電気絶縁性の接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）１３とからなる。そして、形状記憶合金１１を「へ」の字状の板バネ１２に貼り合わせることで、電源オフ時に、形状記憶合金１１は、板バネ１２の形状に倣って「へ」の字状に維持されている。
【００１３】
また、形状記憶合金１１の基端には、二股形状の端子部１１ａ，１１ｂ（図２参照）が形成され、端子部１１ａ，１１ｂには、パルス電圧を発生させる外部電源のプラス側及びマイナス側がリード線を介して接続される。このような構成のアクチュエータ１０の前端部分は、団扇部３の基端に電気絶縁性の接着剤（例えば、エポキシ系接着剤）１４によって固定されている。
【００１４】
この団扇風発生手段Ａ１において、外部電源が接続された形状記憶合金１１の端子部１１ａ，１１ｂに、オン／オフ制御された数十Ｈｚのパルス電圧を印加すると、形状記憶合金１１自体の温度が変動し、変態温度を境にして形状記憶合金１１は面方向に揺動する。すなわち、パルス電圧印加時での通電時あって、形状記憶合金１１が加熱されて変態温度（例えば６０°Ｃ）以上になると、板バネ１２の付勢力に抗して形状記憶合金１１は一文字状に変態する（図４参照）。また、パルス電圧印加時での無通電時にあって、形状記憶合金１１が冷えて変態温度以下になると、外力として作用する板バネ１２の付勢力によって形状記憶合金１１は、板バネ１２の元の形状（へ」の字状）に素早く戻される。
【００１５】
このように、形状記憶合金１１に対しパルス電圧の印加によって通電／無通電を順次繰り返すと、低電圧（数ボルト）で平板状の団扇部３を団扇のように素早く揺動させることができる。さらに、形状記憶合金１１を利用した揺動ファン１は、モータ駆動のファンに比べて極めて静音である。また、アクチュエータ１０の駆動電圧が数ボルトであるので、携帯機器への組み込みも容易になり、電池駆動も可能である。
【００１６】
この団扇風発生手段Ａ１は、筐体内に収容されていなくても様々な機器への適用が可能ではあるが、図１に示すように、筐体２内に収容することで、電子部品（例えばＩＣチップ）の冷却や、芳香剤や殺虫剤の拡散にユニットとして適用させることが可能となる。
【００１７】
図１に示すように、筐体２は、団扇部３を挟み込むように平行に配置された１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の２枚の側板１６，１７と、側板１６と側板１７との間に設けられたスペーサ１８とを備えている。このスペーサ１８は、団扇部３の幅より僅かに大きな厚みを有し、スペーサ１８の厚みは、団扇部３が揺動する際に、団扇部３と側板１６，１７との接触が起きない厚みに設定されている。さらに、このスペーサ１８によって、側板１６，１７間にＶ字状の団扇収容空間２ａが形成され、この団扇収容空間２ａ内で団扇部３が揺動軸線Ｌ（図３及び図４参照）を中心にして団扇のように揺動する。
【００１８】
さらに、筐体２には、団扇部３の先端に対峙する位置でスペーサ１８と側板１６，１７によって作り出された「Ｌ」字状の吹出し口１９が設けられている。また、筐体２の側板１６，１７には、団扇部３の揺動軸線Ｌ（図３及び図４参照）に対して直交する平面内に位置して、団扇収容空間２ａに連通する扇形の吸込み口２０，２１が設けられている。従って、揺動軸線Ｌ方向から吸引された空気は、揺動軸線Ｌに対して直交する方向に排出させることができる。
【００１９】
このような形状の筐体２は、揺動軸線Ｌ方向に扁平な薄型化が達成されており、細長い長方形状の団扇部３によって広い振り角度で素早い揺動を可能にしている。さらに、対峙しているそれぞれの吸込み口２０，２１から団扇収容空間２ａに空気が同時に流入するので、団扇収容空間２ａ内で空気の乱流を生じさせ、吹出し口１９から乱流の風を放出させることができる。このような風は、空気の攪乱作用を有し、空冷効果を格段に高めることができる。
【００２０】
なお、アクチュエータ１０の略中間部分は、筐体２に設けられた２本の起立ピン２２（図３参照）で挟み込むようにして筐体２に固定され、起立ピン２２より前方にはアクチュエータ１０の屈曲部１０ａが配置され、起立ピン２２より後方にはアクチュエータ１０の端子部１１ａ，１１ｂが配置されることになる。
【００２１】
［第２の実施形態］
図５及び図６に示すように、略正方形状をなす団扇部３１の基端側の中央には、アクチュエータ１０が電気絶縁性の接着剤によって固定され、団扇風発生手段Ａ２を構成している。また、揺動ファン３０において、団扇部３１を収容する筐体３２は、４枚の側板３３，３４，３５，３６によって形成され、筐体３２には、４枚の側板３３，３４，３５，３６によって作り出された吹出し口３７が団扇部３１の先端に対峙する位置に設けられている。さらに、筐体３２の揺動軸線Ｌ方向で対面する側板３３，３４には、団扇部３１の揺動軸線Ｌに対して直交する平面内に位置して、団扇収容空間３２ａに連通する扇形の吸込み口３８，３９が設けられている。従って、揺動軸線Ｌ方向から吸引された空気を、揺動軸線Ｌに対して直交する方向に排出させることができる。
【００２２】
このような形状の筐体３２は、揺動軸線Ｌに対して直交する方向に扁平な薄型化が達成されており、略正方形状の大型の団扇部３１によって一度に大きな風量を発生させることができる。さらに、対峙しているそれぞれの吸込み口３８，３９から団扇収容空間３２ａに空気が同時に流入するので、団扇収容空間３２ａ内で空気の乱流を生じさせ、吹出し口３７から乱流の風を放出させることができる。このような風は、空気の攪拌作用を有し、空冷効果を格段に高めることができる。なお、アクチュエータ１０の略中間部分が、筐体３２に固定され、その固定位置は、第１の実施形態と同様である。
【００２３】
［第３の実施形態］
図７に示すように、団扇風発生手段Ａ１は、ＬＳＩチップ４０の表面に貼り付けられたアルミ製のヒートシンク４１に適用されている。ヒートシンク４１のベース板４１ａの上面には多数のフィン４１ｂが設けられているが、ベース板４１ａ上において、揺動ファン１の団扇部３が揺動する領域Ｓには、フィン４１ｂが設けられていない。そして、ベース板４１ａのコーナにアクチュエータ１０が固定され、団扇部３は、パルス電圧によってベース板４１ａ上の領域Ｓ内で揺動する。
【００２４】
このような構成にあっては、ＬＳＩチップ４０の内部で発生した熱がフィン４１ｂを伝わって空気中へと拡散してゆく際、揺動ファン１の団扇部３の揺動によって、フィン４１ｂの間を流れる空気に強制的な対流を発生させることで、ヒートシンク４１の放熱効果をより一層高めている。
【００２５】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、図８に示すように、団扇風発生手段Ａ３における団扇部５０は、２枚の団扇片５０ａ，５０ｂによって、扇子部５０の基端側から前方に向かって広がるように２つに分岐していてもよく、図９に示すように、団扇風発生手段Ａ４における団扇部６０は、３枚の団扇片６０ａ，６０ｂ，６０ｃによって、扇子部６０の基端側から前方に向かって広がるように３つに分岐していてもよい。このような構成によって、空気の吹出し効率や空気の攪拌効率を更に向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の揺動ファンに適用されるアクチュエータは、高温処理によって「へ」の字状に形状記憶させた形状記憶合金と、フラットな板バネとを電気絶縁性の接着剤によって貼り合わせたものであってもよい。この場合、電源オフ時に、形状記憶合金は、板バネの形状に倣ってフラットな状態に維持されている。なお、アクチュエータは、電源オフ時に略「Ｌ」字状の屈曲状態であってもよい。
【００２７】
また、芳香剤や殺虫剤の拡散の適用にあっては、薬剤の放出口に団扇風発生手段又は揺動ファンを配置させると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る揺動ファンの第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】団扇風発生手段を示す斜視図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図４】通電時のアクチュエータの状態を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る揺動ファンの第２の実施形態を示す斜視図である。
【図６】団扇風発生手段を示す斜視図である。
【図７】ヒートシンクに団扇風発生手段を適用した第３の実施形態を示す斜視図である。
【図８】団扇風発生手段の変形例を示す斜視図である。
【図９】図８に示された団扇風発生手段の側面図である。
【図１０】団扇風発生手段の他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示された団扇風発生手段の側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，３０…揺動ファン、２，３２…筐体、３，３１，５０，６０…団扇部、１０…アクチュエータ、１１…形状記憶合金、１２…板バネ、１３，１４…接着剤、１９，３７…吹出し口、２０，２１，３８，３９…吸込み口、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４…団扇風発生手段、Ｌ…揺動軸線。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の団扇部と、
通電可能な平板状の形状記憶合金と板バネとを電気絶縁性の接着剤によって貼り合わせたアクチュエータとを備え、
前記団扇部の基端には、前記アクチュエータの前端部分が電気絶縁性の接着剤によって固定されていることを特徴とする揺動ファン。
【請求項２】
前記団扇部を収容する筐体を更に備え、
前記筐体には、前記団扇部の先端に対峙する吹出し口と、前記団扇部の揺動軸線に対して直交する平面内に位置する吸込み口とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の揺動ファン。
【請求項３】
前記団扇部は、前記基端側から前方に向かって広がるように複数枚に分岐していることを特徴とする請求項１又は２記載の揺動ファン。

【図１】