JP2016017428A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内容積を変化させて気流を生じる気流発生部における吸排気口での空気の吸排気量を増大させる。
【解決手段】吸排気口Ｐ以外がシールされた中空薄板状に形成された気流発生部１０を備え、気流発生部１０が圧電素子１２の圧電効果を利用して厚さ方向に振動する振動板１１によって内容積を変化させることにより吸排気口Ｐからの吸排気を行うように構成された送風装置１において、区画部２０の仕切り板２１によって吸排気口Ｐの前方領域Ｅが幅方向で正圧範囲Ｅ１と負圧範囲Ｅ２とに区画されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、内容積を変化させて開口部から空気を吐き出すファンを備えた送風装置に関するものである。

従来、圧電素子による圧電効果を利用して気流を発生させるファンが知られている。圧電効果には、圧電素子が外力で変形することにより電圧を生じる現象と、圧電素子に電圧を印加することにより圧電素子が変形する現象とが含まれることが周知である。

例えば、特許文献１には、圧電効果によって振動する振動板が振動方向に対向するように配置された中空構造のピエゾファンが記載されている。また、ピエゾファンは、中空構造の一面のみが開口部として開口する以外はシールされた構造に形成されている。したがって、振動板が振動することによりピエゾファンの内容積が変化して開口部で気流を生じることができる。

特開２０１４−１３０１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたピエゾファンでは開口部が吸気口と排気口とを兼ねるため、排気時の排気流が吸気流の影響を受けてしまう。さらに、吸気時の吸気流が排気流の影響を受けてしまう。その影響でピエゾファンの吸排気量が減少する可能性がある。

さらに、特許文献１のピエゾファンは一対の振動板が厚さ方向で対向する薄型の中空構造である。そのため、ピエゾファンが駆動した際、内容積の変化量が少ない。したがって、上述したように吸排気量が減少すると冷却性能が低下してしまう。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内容積を変化させて開口部で気流を生じる気流発生部において、同一の開口部を吸気口および排気口とする場合の吸排気量を増大させることができる送風装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、中央に圧電素子が設けられた振動板を有し、上壁と下壁との少なくともいずれか一方が厚さ方向に振動する前記振動板によって形成され、かつ前記振動板の前方端からなる開口端に形成された吸排気口以外がシールされた中空薄板状に形成された気流発生部を備え、前記気流発生部は、前記圧電素子の圧電効果により前記厚さ方向に振動する前記振動板によって内容積を変化することにより前記吸排気口から空気を吸引し、または排出するように構成された送風装置において、前記吸排気口は、前記厚さ方向に直交する幅方向の寸法が前記厚さ方向の寸法よりも大きい開口断面形状に形成され、前記吸排気口の前方領域は、前記振動板が所定時間継続して振動した場合の前記吸排気口での吸排気に伴うゲージ圧力の時間積算値が、前記吸排気口から空気を排出する方向に気流を生じさせる正の値となる正圧範囲と、前記時間積算値が前記吸排気口から空気を吸引する方向に気流を生じさせる負の値となる負圧範囲を含み、前記厚さ方向および前記吸排気口からの空気を排出する方向に延びるように形成された一対の仕切り板を備え、前記一対の仕切り板は、前記幅方向において前記前方領域のうち前記正圧範囲と前記負圧範囲とを区画するように配置され、かつ前記幅方向で対向し、前記仕切り板により区画された前記正圧範囲は、前記幅方向で前記吸排気口の中央領域を含み、前記仕切り板により区画された前記負圧範囲は、前記幅方向で前記中央領域の両側に配置する前記吸排気口の両端領域を含むように構成されていることを特徴とするものである。

この発明は、上記の発明において、前記幅方向において、前記一対の仕切り板の間には複数のフィンが配置され、前記フィンは、前記厚さ方向および前記吸排気口からの空気を排出する方向に延びるように形成されていることを特徴とする送風装置である。

この発明は、上記の発明において、前記仕切り板は、前記フィンよりも前記吸排気口側に突出するように配置されていることを特徴とする送風装置である。

この発明は、上記の発明において、前記振動板が厚さ方向に振動する際、前記厚さ方向において当該振動板が前記仕切り板の両端部を超えないように構成されていることを特徴とする送風装置である。

この発明は、上記の発明において、前記一対の仕切り板は、幅方向において、前記吸排気口における幅方向の寸法に対して１５〜５０％の長さに間隔を空けて配置されていることを特徴とする送風装置である。

この発明によれば、吸排気口の前方領域に配置された仕切り板によって、前方領域を吸排気口から空気を排出する方向と直交する幅方向で正圧範囲と負圧範囲とに区画することができる。これにより、同一の開口端を吸排気口とする場合であっても、圧力勾配が生じることを低減でき排気流と吸気流とが影響し合うことを抑制できるので、気流発生部の吸排気量を増大させることができる。

この発明によれば、上記発明の効果に加え、複数のフィンにより正圧範囲内を通過する気流の方向を整流することができる。また、複数のフィンを通過した排気流の方向が整っているので送風性能が向上する。

この発明によれば、上記発明の効果に加え、一対の仕切り板により吸排気口付近で排気流が吸気流の影響を受けることを抑制できる。

この発明によれば、上記発明の効果に加え、吸排気口の中央領域から排出される空気を正圧範囲内へ流すことができる。また、排気流が厚さ方向で仕切り板を乗り越えて正圧範囲から負圧範囲へ流出することを抑制できる。

この発明によれば、上記発明の効果に加え、一対の仕切り壁部における幅方向間隔が、吸排気口における幅方向の寸法に対して１５〜５０％の長さに設定されることにより、圧力勾配が生じること低減でき、冷却性能を向上させることができる。

この発明の一例における送風装置を模式的に示した説明図である。 図１に示す送風装置を表した斜視図であって、説明の便宜上、各構成を前後方向に離して図示した説明図である。 （ａ）は気流発生部を厚さ方向に分解した説明図である。（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ断面を模式的に示した断面図である。 （ａ）は排気時の振動板における前方端および吸排気口の開口断面を模式的に示した説明図である。（ｂ）は吸気時の振動板における前方端および吸排気口の開口断面を模式的に示した説明図である。 区画部を前方領域に設けなかった場合における吸排気口付近での吸排気に伴うゲージ圧力分布について吸排気口の開口幅で示した説明図である。 図１に示すＢ−Ｂ断面を模式的に示した断面図である。 区画部を吸排気口側から冷却対象部材に向かって見た場合を模式的に示した斜視図である。 所定時間継続して気流発生部を駆動させた場合に前方領域内で生じる気流の方向を示した説明図である。 図８に示す状態を所定時間継続させた場合の吸排気口付近でのゲージ圧力分布について吸排気口の開口幅で示した説明図である。 各実施例における冷却性能を比較例と比較した場合を示した説明図である。

（１．送風装置）
以下、図面を参照して、この発明の一例における送風装置について具体的に説明する。図１に示すように、この具体例の送風装置１は、内容積が変化することにより吸排気口Ｐで気流を発生させる気流発生部（ファン）１０と、吸排気口Ｐの前方領域Ｅを幅方向で区画する区画部２０とを備えている。

前方領域Ｅとは、吸排気口Ｐを形成する開口端を前方へ延ばした場合、その延長線に囲まれる空間である。言い換えれば、前方領域Ｅとは、吸排気口Ｐの開口断面を前方へ延ばした場合、その延長線上に該当する空間である。

図１に示す白抜き矢印は、気流発生部１０の吸排気口Ｐから吐き出される空気の流れ（以下「排気流」）Ｆexを示している。排気流Ｆexは、吸排気口Ｐの前方領域Ｅで生じ、区画部２０が配置された前方領域Ｅ内を前後方向へ通過するように構成されている。

また、この具体例では、区画部２０の前方に冷却対象部材３０が配置されている。図１に示すように、排気流Ｆexが冷却対象部材３０に吹き付けられるように構成されている。つまり、区画部２０は前後方向で通気可能に構成されている。

例えば、送風装置１はノートパソコンやスマートホンなど薄型の携帯端末に適用でき、その携帯端末の筐体内に設置されて冷却装置として機能する。冷却対象部材３０の一例として、薄型携帯端末のＣＰＵなどの熱源と熱的に接続された放熱部がある。

（２．気流発生部）
ここで、図２，図３を参照して、気流発生部１０の構造について説明する。図２では、説明の便宜上、図１に示す送風装置１の配置よりも気流発生部１０と区画部２０と冷却対象部材３０とをそれぞれ前後方向に離して図示している。また、図２に示す気流発生部１０は停止中である。

なお、図２中の上下方向を厚さ方向として説明する。また、厚さ方向と直交する方向を幅方向とする。さらに、厚さ方向および幅方向と直交する方向を前後方向とする。また、気流発生部１０の厚さ方向と平行な場合、他の構成部材についても厚さ方向を用いて説明する場合がある。

図２に示すように、気流発生部１０は、吸排気口Ｐのみが開口した中空薄板状のシール構造に形成されている。具体的には、気流発生部１０は、四角形状の金属製薄板からなる振動板１１と、振動板１１の中央部分に設けられた圧電素子１２とを備えている。圧電素子１２は、図示しない電子制御装置と電気的に接続されている。

例えば、振動板１１はステンレス鋼やアルミニウムなどにより構成される。圧電素子１２は、圧電効果を発揮する周知のものであり、水晶やセラミックなどの部材を挟んで電極が設けられている。

振動板１１は、気流発生部１０の上壁となる上振動板１１Ａと、気流発生部１０の下壁となる下振動板１１Ｂとを含む。一対の振動板１１Ａ,１１Ｂは、幅方向で平行に配置され、厚さ方向で対向している。図２に示すように、厚さ方向において、一対の振動板１１Ａ，１１Ｂが所定間隔を空けて配置される。つまり、上下壁を構成する各振動板１１Ａ，１１Ｂによって、気流発生部１０の中空薄板状が形成され、かつ気流発生部１０の厚さが決定される。なお、上振動板１１Ａと下振動板１１Ｂとを区別しない場合には、単に振動板１１と記載して説明する。

また、上振動板１１Ａの前方端１１ｃと、下振動板１１Ｂの前方端１１ｃとは、幅方向で平行に延びている。つまり、気流発生部１０が停止中、吸排気口Ｐの開口断面形状は、幅方向を長手方向とする長方形状となる。吸排気口Ｐは、幅方向の寸法（以下「開口幅」という）Ｗが厚さ方向の寸法（以下「開口高さ」）ｈよりも大きい開口形状に形成されている。したがって、停止時は、幅方向で吸排気口Ｐにおけるいずれの領域も、前方端１１ｃ同士の厚さ方向間隔（開口高さｈ）が一定となる。

図３（ａ）に示すように、圧電素子１２が上振動板１１Ａの上面中央部分に設けられ、かつ下振動板１１Ｂの下面中央部分に設けられている。さらに、各振動板１１Ａ，１１Ｂは、四辺の周縁部のうち三辺の周縁部１１ａ，１１ｂ，１１ａがシール部材１３によってシールされている。例えば、シール部材１３はシリコンなどの樹脂材料により構成される。

周縁部１１ａは、振動板１１における幅方向の両端部である。周縁部１１ａは前後方向に延びている。両端シール部材１３ａが上振動板１１Ａの周縁部１１ａと下振動板１１Ｂの周縁部１１ａとをシールする。

周縁部１１ｂは、振動板１１における前後方向の後方端である。周縁部１１ｂは幅方向に延びている。後方シール部材１３ｂが上振動板１１Ａの周縁部１１ｂと下振動板１１Ｂの周縁部１１ｂとをシールする。

つまり、前方端１１ｃは、シールされていない残り一辺の周縁部であって、気流発生部１０における開口端を形成する。その開口端が吸排気口Ｐとなる。

また、図３（ｂ）に示すように、中空構造に形成された気流発生部１０内では、厚さ方向で各振動板１１に挟まれた内部空間Ｖが形成されている。振動板１１が厚さ方向に振動することにより内部空間Ｖの容積が変化することになる。内部空間Ｖは吸排気口Ｐのみを介して気流発生部１０の外部と通気可能に構成されている。

したがって、振動板１１が厚さ方向に振動して内部空間Ｖの容積が変化すると、吸排気口Ｐ付近の前方領域Ｅで気流が発生する。なお、以下の説明において、内部空間Ｖの容積を説明する際に内容積Ｖと記載する場合がある。

気流発生部１０では、圧電素子１２に電圧を印加して圧電効果が生じることにより圧電素子１２が変形する。圧電効果で圧電素子１２が変形することで振動板１１が変形する。圧電素子１２が振動板１１の中央部分に設けられているので、振動板１１における幅方向の中央部Ｃが厚さ方向に最も大きく変形することになる。要は、圧電素子１２の圧電効果を利用して振動板１１が厚さ方向に振動するように構成されている。したがって、圧電素子１２の交流電圧を印加することにより振動板１１は厚さ方向で往復動作するように振動する。

例えば、気流発生部１０は、上振動板１１Ａの圧電素子１２に印加する交流電圧と、下振動板１１Ｂの圧電素子１２に印加する交流電圧とを同期させている。つまり、各振動板１１Ａ，１１Ｂは変形が同期した振動状態となる。気流発生部１０は、振動板１１が厚さ方向に振動することにより内容積Ｖが変化し、内容積Ｖの変化に応じて吸排気口Ｐで気流が生じるように構成されている。

（３．振動中の気流発生部）
次に、駆動中の気流発生部１０について説明する。排気時の振動板１１は、停止時の振動板１１よりも他方の振動板１１側に接近するように変形している。つまり、排気時の振動板１１は、厚さ方向において、上振動板１１Ａが下振動板１１Ｂに近づく方向へ動作し、かつ下振動板１１Ｂが上振動板１１Ａに近づく方向へ動作する。振動板１１同士が厚さ方向で接近することによって内容積Ｖが停止時よりも減少するので、気流発生部１０内の空気を吸排気口Ｐから排出（以下「排気」という）する。

吸気時の振動板１１は、停止時の振動板１１よりも他方の振動板から離れるように変形している。つまり、吸気時の振動板１１は、厚さ方向において、上振動板１１Ａが下振動板１１Ｂから離れる方向へ動作し、かつ下振動板１１Ｂが上振動板１１Ａから離れる方向へ動作する。振動板１１同士が厚さ方向で離れることによって内容積Ｖが停止時よりも増大するので、気流発生部１０外の空気を吸排気口Ｐから吸引（以下「吸気」という）する。

要は、気流発生部１０が駆動すると、内容積Ｖの増大と内容積Ｖの減少とを交互に繰り返すことになる。振動板１１が所定時間継続して振動することにより気流発生部１０は吸気と排気とを交互に繰り返すことになる。

さらに、図４を参照して、吸排気時の開口断面形状について説明する。図４（ａ）は排気時の吸排気口Ｐにおける開口断面形状を示している。図４（ｂ）は吸気時の吸排気口Ｐにおける開口断面形状を示している。図４に示す破線は、停止中の気流発生部１０における振動板１１の前方端１１ｃの位置を示している。また、図４に示す一点鎖線は、吸排気口Ｐの領域を幅方向で区画する境界線である。

図４に示すように、排気時の開口断面積は、停止時の開口断面積よりも小さくなる。また、吸気時の開口断面積は、停止時の開口断面積よりも大きくなる。

前方端１１ｃでは、幅方向で両端となる各周縁部１１ａが節となる。また、前方端１１ｃのうち幅方向で周縁部１１ａ，１１ａ同士の間、すなわち幅方向で中央となる中央部Ｃを含む部分が腹となる。したがって、幅方向において、前方端１１ｃのうち中央部Ｃが厚さ方向への最大振幅（最大動作量）となる。

図４（ａ）に示す排気時、各振動板１１Ａ，１１Ｂにおける前方端１１ｃは全体部分が、停止時よりも開口高さｈを狭める方向へ変位する。排気時、前方端１１ｃにおける厚さ方向の変位量について幅方向で比較すると、中央側が両端側よりも大きくなる。特に、各前方端１１ｃのうち上振動板１１Ａの中央部Ｃと下振動板１１Ｂの中央部Ｃとが厚さ方向で最も接近する。すなわち、吸排気口Ｐの開口高さｈについて幅方向で比較すると、幅方向の中央領域Ｐ１が両端領域Ｐ２よりも小さくなる。

中央領域Ｐ１および両端領域Ｐ２とは、吸排気口Ｐの開口断面における一部の領域を表すものである。また、開口幅Ｗにおける中央側を中央領域Ｐ１、両端側を両端領域Ｐ２と表現できる。中央領域Ｐ１とは、吸排気口Ｐのうち振動板１１の中央部Ｃを含む所定範囲の開口領域である。両端領域Ｐ２とは、吸排気口Ｐのうち、幅方向において振動板１１の各周縁部１１ａから中央部Ｃ側へ向かう所定範囲の開口領域である。したがって、幅方向において、中央領域Ｐ１の両側に両端領域Ｐ２が位置する。すなわち、両端領域Ｐ２は、幅方向において中央領域Ｐ１を挟むようにして二箇所に存在する。

例えば、図４に示す一点鎖線を境界線として、吸排気口Ｐの開口断面を幅方向で中央領域Ｐ１と両端領域Ｐ２とに分けることができる。したがって、上述した排気時、中央領域Ｐ１における開口面積の変化量は両端領域Ｐ２よりも大きくなる。

また、図４（ｂ）に示す吸気時、前方端１１ｃのうち上振動板１１Ａの中央部Ｃと下振動板１１Ｂの中央部Ｃとが厚さ方向で最も離れる。したがって、吸排気口Ｐの開口高さｈは、中央領域Ｐ１の開口高さが両端領域Ｐ２の開口高さよりも大きくなる。

図４（ｂ）に示す吸気時、各振動板１１Ａ，１１Ｂにおける前方端１１ｃは全体部分が、停止時よりも開口高さｈを広げる方向へ変位する。吸気時、前方端１１ｃにおける厚さ方向の変位量について幅方向で比較すると、中央側が両端側よりも大きくなる。特に、各前方端１１ｃのうち上振動板１１Ａの中央部Ｃと下振動板１１Ｂの中央部Ｃとが厚さ方向で最も離れる。すなわち、吸排気口Ｐの開口高さｈについて幅方向で比較すると、中央領域Ｐ１が両端領域Ｐ２よりも大きくなる。したがって、吸気時、中央領域Ｐ１における開口面積の変化量は両端領域Ｐ２よりも大きくなる。

（４．ゲージ圧力分布）
ここで、図５を参照して、吸排気口Ｐの前方領域Ｅに区画部２０が設けられていない場合において、吸排気口Ｐ付近のゲージ圧力分布について説明する。

図５は、気流発生部１０を所定時間継続して駆動させた場合、吸排気口Ｐ付近のゲージ圧力分布を示している。また、図５に示すゲージ圧力分布は、区画部２０を設けていない場合である。図５の縦軸は、吸排気口Ｐ付近で生じる吸排気に伴うゲージ圧力の時間積算値である。図５の横軸は、吸排気口Ｐ付近の前方領域Ｅを幅方向で示している。なお、図５に示す縦軸を前方領域Ｅで生じる気流の速度とみなせる。

図５に示すように、各振動板１１が所定時間継続して振動した場合、吸排気口Ｐの中央領域Ｐ１ではゲージ圧力が正圧となり、両端領域Ｐ２ではゲージ圧力が負圧となる。

正圧とは、吸排気口Ｐから前方へ向かう気流（以下「正気流」という）Ｆ１が生じるゲージ圧力の状態である。すなわち、正圧状態では吸排気口Ｐが排気することになる。また、負圧とは、吸排気口Ｐへ向けて前方から後方へ向かう気流（以下「負気流」という）Ｆ２が生じるゲージ圧力の状態である。すなわち、負圧状態では吸排気口Ｐが吸気することになる。

また、図５には、所望の正圧状態を正圧Ｇ１，所望の負圧状態を負圧Ｇ２として示してある。さらに、図５に示すように、正圧Ｇ１と負圧Ｇ２との間でゲージ圧力の勾配（以下「圧力勾配」という）が生じている。圧力勾配は、幅方向において、ゲージ圧力の正負が逆転する境界部分を含む所定の範囲（以下「勾配範囲」という）Ｚで存在している。

圧力勾配は、図１に示す吹き出し方向（前方向）に対して垂直な方向（幅方向）で生じている。つまり、吸排気口Ｐの開口幅Ｗのうち所定幅の勾配範囲Ｚで圧力勾配が生じていることになる。

具体的には、図１に示すように、圧力勾配は、開口幅Ｗにおいて中央部Ｃよりも両端側、かつ両端よりも中央部Ｃ側に位置する勾配範囲Ｚで生じる。また、ゲージ圧力が中央領域Ｐ１で正圧Ｇ１、かつ両端領域Ｐ２で負圧Ｇ２となるため、勾配範囲Ｚは開口幅Ｗ内に二箇所存在する。

したがって、圧力勾配によって、吸排気口Ｐから前方向に吹き出した空気の一部が吹き出し方向（前方向）とは垂直な方向（幅方向）へ流れてしまい、気流発生部１０における空気の吸排気量が減少してしまう。あるいは、圧力勾配によって、吸排気口Ｐの前方領域Ｅにおける正圧が低下してしまう等の影響が生じる。

（５．区画部）
そこで、この具体例では、上述した圧力勾配を低減するために、区画部２０が吸排気口Ｐの前方領域Ｅに設けられている。区画部２０は、気流発生部１０により吸排気口Ｐの前方領域Ｅで生じた気流の向きを幅方向で区画するように機能する。

区画部２０は、幅方向で二箇所の勾配範囲Ｚ内に配置された一対の仕切り板２１と、仕切り板２１を支持する支持部材２２とを備えている。仕切り板２１は、前後方向に平行に延びるように形成されている。図１などに示すように、仕切り板２１は支持部材２２から吸排気口Ｐ側（後方側）へ突出している。また、図１などに示すように、幅方向において、一対の仕切り板２１が所定の幅方向長さとなる間隔（以下「幅方向間隔」という）Ｌを空けて対向するように配置されている。

例えば、幅方向間隔Ｌは、吸排気口Ｐの開口幅Ｗに対して１５〜５０％の長さに設定できる。望ましくは、幅方向間隔Ｌは開口幅Ｗに対して３０％の長さに設定される。また、幅方向間隔Ｌは、幅方向において中央部Ｃを含む範囲に設定される。例えば、一対の仕切り板２１が上述した３０％の長さに設定される場合、中央部Ｃの幅方向両側には、中央部Ｃから開口幅Ｗに対して１５％の長さの位置に各仕切り板２１が配置される。すなわち、中央部Ｃと、幅方向間隔Ｌの中央部分とが、幅方向で同じ位置になるように、気流発生部１０と区画部２０とを配置することができる。

また、支持部材２２として、例えば気流発生部１０を収容する薄型携帯端末の筐体や、その筐体に取り付けられる部材などがある。つまり、仕切り板２１は筐体に直接取り付けられてもよい。

図１に示すように、前方領域Ｅは幅方向において、区画部２０の仕切り板２１によって、ゲージ圧力が正圧となる範囲（以下「正圧範囲」）Ｅ１と、ゲージ圧力が負圧となる範囲（以下「負圧範囲」）Ｅ２とに区画される。つまり、幅方向において、前方領域Ｅの正圧範囲Ｅ１と吸排気口Ｐの中央領域Ｐ１とが重なるように配置する。同様に、幅方向において、前方領域Ｅの負圧範囲Ｅ２と両端領域Ｐ２とが重なるように配置する。

このように、送風装置１では、一対の仕切り板２１が前方領域Ｅ内を幅方向で区画している。そのため、吸排気口Ｐの中央領域Ｐ１から吹き出した空気が、仕切り板２１によって両端領域Ｐ２により吸い込まれる気流からの影響を受けなくなる。つまり、送風装置１によれば、気流発生部１０が所定時間継続して駆動した場合、前方領域Ｅを幅方向で正圧範囲Ｅ１と負圧範囲Ｅ２と明確に区画することができる。したがって、仕切り板２１を設けることによって、仕切り板２１がない場合と比べて、気流発生部１０による吸排気量を増大させることができる。

さらに、図６に示すように、前後方向において、仕切り板２１の後方端２１ａは、振動板１１の前方端１１ｃと接触しない程度の近さに配置される。すなわち、仕切り板２１の後方端２１ａは前後方向で吸排気口Ｐの近傍に配置されている。振動板１１の前方端１１ｃと仕切り板２１の後方端２１ａとが接触しないため、仕切り板２１が振動板１１の厚さ方向の動作を妨げることがない。

仕切り板２１の厚さ方向長さ（以下「仕切り高さ」という）Ｈは、吸排気口Ｐの開口高さｈよりも大きく形成されている。気流発生部１０が駆動中、振動板１１が厚さ方向に振動することにより開口高さｈが変化しても、仕切り高さＨが開口高さｈの最大値よりも大きいことになる。

例えば、吸気時の厚さ方向において、各振動板１１の位置が区画部２０の仕切り板２１を超えないように構成されている。具体的には、吸気時の幅方向において仕切り板２１と同じ位置となる各振動板１１の前方端１１ｃが、厚さ方向では仕切り板２１の上下端２１ｂを超えないように構成されている。あるいは、吸気時の厚さ方向において、最大振幅となる前方端１１ｃの中央部Ｃが厚さ方向で仕切り板２１の上下端２１ｂを超えないように構成されている。

また、図７に示すように、区画部２０は、幅方向において仕切り板２１同士の間に配置された板状のフィン２３を複数備えていてもよい。支持部材２２が複数のフィン２３を支持している。フィン２３同士は、幅方向において、所定の間隔を空けて互いに対向するように配置されている。フィン２３は厚さ方向および前後方向へ延びるように形成されている。

さらに、区画部２０は、前後方向において、一対の仕切り板２１の後方端２１ａが各フィン２３の後方端２３ａよりも吸排気口Ｐ側に突出して配置されている。また、図７に示すように、区画部２０は気流発生部１０と幅方向で平行に配置されている。区画部２０の幅方向間隔Ｌは、吸排気口Ｐの開口幅Ｗよりも小さく設定されている。したがって、前方領域Ｅにおいて、一対の仕切り板２１によって区画部２０内に案内された前方向きの気流（正気流）Ｆ１を複数のフィン２３によって前後方向と平行に整流することができる。

なお、図７に示す冷却対象部材３０は、ベース板３１から複数のフィン３２が突出するように形成されたヒートシンクである。冷却対象部材３０がヒートシンクの場合、冷却対象部材３０はヒートパイプ（図示せず）を介して熱源（図示せず）と熱的に接続されており放熱部となる。

（６．気流の方向）
次に、図８，図９を参照して、送風装置１によって前方領域Ｅで生じる気流の向きについて説明する。図８には、気流発生部１０が所定時間継続して駆動する場合、吸排気口Ｐの前方領域Ｅにおける気流の向きを矢印で示してある。図８中の右向き白抜き矢印は、中央領域Ｐ１で生じる正気流Ｆ１である。図８中の左向き黒矢印は、両端領域Ｐ２で生じる負気流Ｆ２である。

図８に示すように、正気流Ｆ１は幅方向で一対の仕切り板２１に囲まれた正圧範囲Ｅ１内を前方側へ向けて流れる。負気流Ｆ２は幅方向で各仕切り板２１の外側の負圧範囲Ｅ２を後方側へ向けて流れる。具体的には、正気流Ｆ１は、前後方向において、吸排気口Ｐの中央領域Ｐ１から区画部２０を通過して冷却対象部材３０に到達するように流れる。一方、負気流Ｆ２は、前後方向において、冷却対象部材３０側から区画部２０を通過せずに、吸排気口Ｐの両端領域Ｐ２から気流発生部１０の内部へ向けて流れる。さらに、正気流Ｆ１および負気流Ｆ２は、前後方向において、区画部２０よりも前方側、図８などに示す冷却対象部材３０が配置された範囲を流れることができる。

要するに、区画部２０によって正圧範囲Ｅ１と負圧範囲Ｅ２とを幅方向、すなわち正気流Ｆ１および負気流Ｆ２の流れる方向と直交する方向で明確に区画できている。したがって、送風装置１における吸排気口Ｐ付近のゲージ圧力分布は、図９に示すようになる。図９に示すように、中央領域Ｐ１内において正圧Ｇ１のみとなり、両端領域Ｐ２内において負圧Ｇ２のみとなる。つまり、送風装置１によれば吸排気口Ｐ付近で圧力勾配が生じない。

（７．実施例と比較例との冷却性能）
次に、この具体例の冷却性能について、送風装置１の実施例と、比較例とを比較して説明する。比較例とは、一対の仕切り板２１における幅方向間隔Ｌを、上述した具体例の範囲外の大きさに設定した構成のことである。なお、ここでの比較説明では、冷却対象部材３０をヒートシンクとして、ヒートシンクがヒートパイプなどの熱輸送素子を介して発熱中の熱源と熱的に接続されている。

第一の実施例では、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して３０％の長さに設定されている。第二の実施例では、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して５０％の長さに設定されている。第三の実施例では、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して１５％の長さに設定されている。

第一の比較例では、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して７０％の長さに設定されている。第二の比較例は、区画部２０が設けられていない構成である。つまり、第二の比較例では、幅方向間隔Ｌが存在しない場合、すなわち開口幅Ｗに対して０％の長さに設定されたことになる。第三の比較例では、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して１０％の長さに設定されている。

図１０には、各実施例および各比較例によって冷却対象部材３０を冷却した場合の温度変化を線グラフで示してある。図１０では、横軸が熱源に負荷した電圧により算出した熱負荷を表し、縦軸が熱源を空冷しなかった場合に対する熱源の温度差を表す。つまり、温度差が大きいほど冷却性能が高いことを示す。

また、実施例の温度変化は、図１０中に実線で示され、第一の実施例が丸プロットを通過する実線、第二の実施例が三角プロットを通過する実線、第三の実施例が四角プロットを通過する実線で示されている。比較例の温度変化は、図１０に鎖線で示され、第一の比較例が一点鎖線、第二の比較例が二点鎖線、第三の比較例が三点鎖線で示されている。

図１０に示すように、第一の実施例は、熱負荷が３．０〜６．０［Ｗ］の全範囲内で、他の実施例および各比較例と比べて、最も大きな温度差を生じさせることができる。つまり、第一の実施例が最も高い冷却性能を発揮する。特に、第一の実施例では、熱負荷が５．０〜６．０［Ｗ］の範囲内で、温度変化が顕著になることが分かる。また、第一の実施例による温度差は、熱負荷が増大すると温度差が大きくなるように変化する。

第二および第三の実施例は、第一の実施例よりも温度差が小さくなるが、各比較例よりも大きな温度差を生じさせることができる。第二および第三の実施例では、熱負荷が５．０〜６．０［Ｗ］の範囲内では、各比較例に比べて大きな温度差を生じることが分かる。また、第二および第三の実施例による温度差も、上述した第一の実施例と同様に、熱負荷が増大すると温度差が大きくなるように変化する。

一方、各比較例は全て、上述した各実施例よりも小さな温度変化を生じさせることに留まる。第一の比較例の結果から、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して７０％の長さでは長すぎることが分かる。これは、幅方向で一対の仕切り板２１に挟まれた空間内に、上述した圧力勾配が生じてしまうことに起因する。第一の比較例では、熱負荷が５．０［Ｗ］付近の数値となる場合、区画部２０が存在しない第二の比較例よりも小さな温度差となる。また、第三の比較例の結果から、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して１０％の長さでは短すぎることが分かる。これは、幅方向で一対の仕切り板２１の外側となる空間内に、上述した圧力勾配が生じてしまうことに起因する。さらに、第三の比較例は、熱負荷が３．０〜６．０［Ｗ］の全範囲内で、各実施例および他の比較例と比べて、最も小さな温度差しか生じさせることができない。つまり、第二の比較例と、第三の比較例とを比較すると明らかなように、区画部２０を設けても、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗに対して１０％の長さに設定されたことにより、区画部２０を設けなかった場合よりも冷却性能が低下することが分かる。言い換えれば、単に区画部２０を設ければよいわけではなく、その１０％の幅方向間隔Ｌとなる区画部２０を設けた場合には、それによって冷却性能が悪化することを表している。

したがって、各実施例のように、幅方向間隔Ｌが開口幅Ｗの１５〜５０％の長さに設定されることにより、圧力勾配が生じることによる冷却性能の低下を抑制することができる。

以上説明した通り、この具体例の送風装置によれば、吸排気口の前方領域で空間を区画する区画部を備えているので、同一領域を吸排気口とする気流発生部における吸排気量を増大させることができる。したがって、この具体例のような送風装置により冷却対象部材を冷却する場合には、送風量が増大するので、冷却性能を向上させることができる。

さらに、送風装置が中空薄板状に形成され、吸排気口の開口断面積を十分に確保できない場合であっても、区画部で吸排気口の前方領域における気流を整流できるので、気流発生部による吸排気量を十分に確保できる。

なお、この発明に係る送風装置は、上述した具体例の構成に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、上述した具体例では、厚さ方向で対向する一対の振動板を備えた構成について説明したが、気流発生部は、上下壁のうち少なくともいずれか一方が厚さ方向に振動する振動板により構成されていればよい。具体的には、上壁が圧電素子を備えた振動板により構成され、下壁が固定壁により構成されてもよい。あるいは、上壁が固定壁により構成され、下壁が圧電素子を備えた振動板により構成されてもよい。この場合、固定壁には圧電素子が設けられていない。

１…送風装置、 １０…気流発生部、 １１…振動板、 １２…圧電素子、 １３…シール部材、 ２０…区画部、 ２１…仕切り板、 ２２…支持部材、 ２３…フィン、 ３０…冷却対象部材、 Ｃ…中央部、 Ｅ…前方領域、 Ｐ…吸排気口、 Ｐ１…中央領域、 Ｐ２…両端領域、 Ｖ…内部空間（内容積）。

Claims (5)

1. 中央に圧電素子が設けられた振動板を有し、上壁と下壁との少なくともいずれか一方が厚さ方向に振動する前記振動板によって形成され、かつ前記振動板の前方端からなる開口端に形成された吸排気口以外がシールされた中空薄板状に形成された気流発生部を備え、
   前記気流発生部は、前記圧電素子の圧電効果により前記厚さ方向に振動する前記振動板によって内容積を変化することにより前記吸排気口から空気を吸引し、または排出するように構成された送風装置において、
   前記吸排気口は、前記厚さ方向に直交する幅方向の寸法が前記厚さ方向の寸法よりも大きい開口断面形状に形成され、
   前記吸排気口の前方領域は、前記振動板が所定時間継続して振動した場合の前記吸排気口での吸排気に伴うゲージ圧力の時間積算値が、前記吸排気口から空気を排出する方向に気流を生じさせる正の値となる正圧範囲と、前記時間積算値が前記吸排気口から空気を吸引する方向に気流を生じさせる負の値となる負圧範囲を含み、
   前記厚さ方向および前記吸排気口からの空気を排出する方向に延びるように形成された一対の仕切り板を備え、
   前記一対の仕切り板は、前記幅方向において前記前方領域のうち前記正圧範囲と前記負圧範囲とを区画するように配置され、かつ前記幅方向で対向し、
   前記仕切り板により区画された前記正圧範囲は、前記幅方向で前記吸排気口の中央領域を含み、
   前記仕切り板により区画された前記負圧範囲は、前記幅方向で前記中央領域の両側に配置する前記吸排気口の両端領域を含むように構成されている
   ことを特徴とする送風装置。
2. 前記幅方向において、前記一対の仕切り板の間には複数のフィンが配置され、
   前記フィンは、前記厚さ方向および前記吸排気口からの空気を排出する方向に延びるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記仕切り板は、前記フィンよりも前記吸排気口側に突出するように配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の送風装置。
4. 前記振動板が厚さ方向に振動する際、前記厚さ方向において当該振動板が前記仕切り板の両端部を超えないように構成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送風装置。
5. 前記一対の仕切り板は、幅方向において、前記吸排気口における幅方向の寸法に対して１５〜５０％の長さに間隔を空けて配置されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送風装置。

Images