JPH0635515Y2 - 電気部品の冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ブラウン管、整流器、トランジスタ等の電気
部品の冷却装置に関する。

上記したような電気部品においては使用中に熱が発生す
ることは避けられず、温度が過度に上昇すれば、それ自
体あるいは周辺機器の材質あるいは動作特性に対する悪
影響が生ずる。このため、これら電気部品についてはそ
の放熱構造が工夫されているほか、冷却ファンによる強
制冷却なども使用されている。冷却ファンとしては、従
来より電磁モータ駆動形式のものが多く用いられてい
る。しかしながら、電磁モータから発生する磁力線は、
ブラウン管における電子ビームの偏向等、被冷却電気部
品自体あるいはその周辺機器の動作特性に悪影響を与え
得るため、このような電磁モータ駆動形式の冷却ファン
は、必ずしも電気部品の冷却手段として好ましいもので
はない。さらに電磁モータ駆動形式の冷却ファンは騒音
も大きく被冷却電気部品自体あるいはその周辺機器に共
振を与えるため、この面からもこれらの動作特性に悪影
響を与える。

本考案は、このような問題のないバイモルフ・ファンを
用いることにより電気部品を効率的に冷却するに適した
装置構造を提供することを目的とする。

すなわち、通常、バイモルフ・ファンは、電圧の印加に
より伸長又は収縮する特性の異なる複数の圧電膜を積層
し電極間に挟持してなるバイモルフ振動板の一端を固定
することにより得られるものであり、電極間に交流電圧
を印加することにより、固定部を支点として交互に逆方
向に振動板が振れ、うちわと一種類似した運動により冷
却対象物に風を送ることができる。しかしながら、被冷
却部品を収容する電気装置は、次第にコンパクト化を要
求されているため、電気部品の冷却装置としては限られ
たスペース内でいかにバイモルフ・ファンを固定し且つ
効果的に風を発生させまた発生した風を被冷却部品に送
るかが重要になる。またある種のバイモルフは、高分子
圧電膜或いはキューリー点の低いセラミック強誘電体か
らなり必ずしも耐熱性が良くないため、熱によるその劣
化を防止しつつ効果的な冷却を行うことが必要な場合も
ある。本考案者らは、上記問題点について鋭意検討し結
果、バイモルフ・ファンを、適当な位置に空気取入口を
設けた筒体中に収容固定して、この筒体を風胴兼バイモ
ルフ・ファン固定手段として用いることにより効率的な
電気部品用冷却装置が得られることを知見した。本考案
の電気部品の冷却装置は、このような知見に基づくもの
であり、より詳しくは、被冷却電気部品にむけて開口す
る筒体と、前記筒体内に収容され、該筒体の前記電気部
品とは逆側の端部において前記筒体に固定された該筒体
の軸方向とほぼ平行に延長するバイモルフ振動板とを有
し、前記筒体のバイモルフ振動板を包囲する部位におい
て少なくともバイモルフ振動板の両方向の相対向する側
壁部分に空気吸込口を形成してなることを特徴とするも
のである。

以下、本考案の装置を実施例について更に詳細に説明す
る。

第１図は、本考案の冷却用装置の好ましい一実施例の斜
視図である。この装置は、左斜め前方に位置する被冷却
電気部品（図示せず）に向けて開口1aを有する角筒１内
に、その軸方向とほぼ平行に延長するバイモルフ振動板
２を収容し、このバイモルフ振動板２の固定部ないし電
気的接続部３の上下端面において角筒１の上下面に接着
固定してなる。プチスチック、金属等の任意の材質から
なる角筒１におけるバイモルフ振動板２の固定位置は前
記した開口1aとは逆側の端部近傍である。また角筒１の
開口1aとは逆側の端部には空気吸込口として働く開口1b
が設けられ、更に角筒１のバイモルフ振動板２を包囲す
る部位の左右側壁（すなわちバイモルフ２とほぼ平行な
側壁）にはそれぞれ開口4aおよび4bが、また、上下側壁
にはそれぞれ開口部5aおよび5bが設けられている。また
バイモルフ振動板の接続部３はリード線6a,6bにより交
流電源（図示せず）に接続されている。

上記装置の作動を説明する。リードゝ6a,6bならびに接
続部３を介してバイモルフ２中の高分子圧電膜に交流電
圧を印加すると、バイモルフ２が固定部３を支点として
左右に振動し、これにより開口1b,4a,4bおよび5a,5bか
ら空気を吹込みつつ開口1aからＡ方向へと風を送り出
す。この風により目的とする電気部品の強制空冷が行な
われるわけである。

角筒１の側壁に開口を設けず、開口1bのみを空気吸入口
とすることは効果的でない。ちなみに、ほぼ第１図に図
示する形状の装置において、振動板として厚さ30μのポ
リフッ化ビニリデン圧電膜６枚（３対）を各対ごとに厚
さ400〜500ÅのAl膜で挟持する形態で接着積層したバイ
モルフ振動板（可動部は幅25mm、長さ30mmの矩形）に、
49Hz,250Vの交流電圧を印加して送風試験を行った。こ
の際、空気吸込口を（イ）開口1bのみ、（ロ）開口4a,4
bのみ、（ハ）開口5a,5bのみ、（ニ）開口1b,4a,4bおよ
び5a,5b全部（開口はいずれも約25mm×30mm）の場合に
ついて、開口1aから約20mmの位置で測定した風速は、そ
れぞれ（イ）1.4m/秒、（ロ）1.8m/秒、（ハ）2.1m/
秒、（ニ）2.3m/秒であった。この結果より、空気吸込
口としては、バイモルフ２を包囲する側壁部に、特にバ
イモルフ２とほぼ直交する側壁部に設けた開口5a,5bが
特に有効に寄与していることがわかる。

また、筐体１の使用効果を判定するために、上記したバ
イモルフ・ファン（最大振幅25mm）を用い、且つ筒体１
を使用しない場合、ならびに30mm×30mm×50mmの筒体１
（開口は、1a,1b、4a,4b、5a,5bとも約30mm×約30mmバ
イモルフ振動板先端と開口1aとの距離20mm）を用いる場
合について、バイモルフ２の先端位置からの距離の変化
による風速変化を測定した。その結果は第２図のグラフ
に示す通りであり、筒体の使用によりバイモルフ先端か
らの距離が増大しても風速の減衰が著しく起り難いこと
がわかる。

なお、上記したように筒体の側壁部開口のうち、バイモ
ルフ振動板と直交する側壁部開口5a,5bがより本質的な
意味を有する。そして、この開口5a,5bの被冷却電気部
品側に位置する辺を通る仮想面（側壁とほぼ直交するこ
とになる）に対し、振動板可動部先端が、被電気部品側
と逆側に位置し且つ上記仮想面から０〜10mm、特に０〜
2mmの範囲にあることが送風効率を向上する上で好まし
い。一方、筒体の側壁部開口のうち、バイモルフ振動板
の固定部に近い方の部分は空気吸入に余り寄与しないの
でその位置の選定は比較的任意である。左右側壁開口4
a,4bの先端位置については開口5a,5bに比べて比較的任
意性がある。

また筒体１の振動板振動方向の巾は振動板２の振巾の10
0〜200％がよく、特に105〜130％の範囲とすることが好
ましい。

上記においては、本考案の冷却装置の好ましい一実施例
について説明したが、本考案の範囲内で各種の変形が可
能であることは当業者には容易に理解できよう。以下
は、このような改変のいくつかを示すものである。

まず筒体１は、バイモルフ２の運動形態が往復動である
ことからして角筒であることが効率上望ましいが、たと
えばバイモルフ２の先端形状を円弧状とすることによ
り、円筒でも造風ないし送風の効率の低下を少なくする
ことができる。このような円筒形状は、製造効率からは
望ましい。また筒体１は冷却すべき電気部品の位置によ
っては、直筒でなく延長方向に曲がった曲筒とすること
もできる。この場合、もちろんバイモルフ２は、それを
設ける位置における筒体の軸とほぼ平行に設ける。

空気吸入口をなす開口は、第１図に示すように、1b、4
a,4bおよび5a,5bの全個所に設けることもできるが、4a,
4bまたは5a,5bのいずれか一方、あるいはこれらのうち
の一個所とすることもできる。

また筒体１に対するバイモルフ２の固定部３の固定方法
としては、上記した接着のほかに、筒体１の一対の所定
個所に溝を切って、これに固定部３の上下端を挿入する
形態など任意の固定法が採用できる。

本明細書でバイモルフの語は最も広義に用いており、高
分子圧電膜からなるバイモルフに加えてセラミック圧電
膜からなるバイモルフをも含むものである。即ちバイモ
ルフを構成する圧電膜を少なくとも一層とする少なくと
も２層の薄膜体を接着剤により接合し、且つ前記の少な
くとも一層の圧電膜を挟持し、これに電圧を印加する形
態で電極膜を配置してなる積層構造体を指す（このよう
に表現されるバイモルフ積層構造の具体的諸例について
は、必要であれば特願昭57−22389号明細書参照）。得
に高分子圧電膜からなるバイモルフを用いたときには騒
音が一層少ないという特徴がある。

また冷却装置におけるバイモルフの数は、一枚に限ら
ず、二以上の枚数を用いることもできる。たとえば第３
図（ａ）は、第１図の装置における筒体１とバイモルフ
２ならびにその固定部３の位置を相対的に示すための模
式平面図であるが、このような単一のバイモルフを使用
する場合以外にも、対応して第３図（ｂ）および（ｃ）
に示すように、バイモルフ２を平行に二枚以上配列した
形態（第３図（ｂ））あるいは筒体１の冷却すべき電気
部品側とは逆側の端部を２以上の分岐筒11a,11bとし
（分岐角θは90°以下が好ましい）、それらの各々にバ
イモルフ２を収容した形態（第３図（ｃ））とすること
により、第１図（ｂ）の場合に比べて出力の増強をはか
ることができる。この場合、第３図（ａ），第３図
（ｂ），第３図（ｃ）の順で次第に出力が増大する。ま
た第３図（ｂ）の配列では、二以上のバイモルフ２の振
動の位相がそろった（すなわち、ほぼ平行に振動する）
ことが出力の上からは望ましい。

上述したように本考案によれば、バイモルフ・ファン
を、適当な位置に開口を設けることにより風胴として働
く筒体内に収容し且つこれに固定することにより、効率
よく風を発生させ、発生した風を減衰させることなく良
好な指向性をもって冷却すべき電気部品に吹付けて強制
冷却することが可能になる。これにより、特に大量の熱
を発生する電気部品に対しては、それ自体は耐熱性の乏
しいバイモルフ・ファンを比較的離して熱から保護しつ
つ且つ効果的な冷却を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例にかかる冷却装置の斜視図、
第２図は筒体の有無によるファンからの距離の変化に伴
なう風速減衰状況を示すグラフ、第３図は本考案の冷却
装置における筒体とバイモルフ振動板の相対配列の各種
態様を示す模式平面図である。 １……筒体（11a,11b……分岐筒）、1a……電気部品に
対向する開口、1b……空気吹込口をなす端部開口、２…
…バイモルフ振動板、３……振動板の固定部ないし電気
接続部、4a,4b,5a,5b……空気吸込口をなす側壁開口、6
a,6b……リード線、Ａ……風の吹出方向。

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被冷却電気部品に向けて開口する筒体と、
   前記筒体内に収容され、該筒体の前記電気部品とは逆側
   の端部において前記筒体に固定された該筒体の軸方向と
   ほぼ平行に延長するバイモルフ振動板とを有し、前記筒
   体のバイモルフ振動板を包囲する部位において少なくと
   もバイモルフ振動板の面方向の相対向する側壁部分に空
   気吹込口を形成してなることを特徴とする電気部品の冷
   却装置。
2. 【請求項２】前記筒体がバイモルフ振動板とそれぞれほ
   ぼ平行または垂直である二対の側壁からなる角筒である
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】前記筒体のバイモルフ振動板面に対向する
   側壁部分にも空気吸込口を形成してなる実用新案登録請
   求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. 【請求項４】前記バイモルフ振動板が複数あり、筒体内
   にほぼ平行に収容されている実用新案登録請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかの装置。
5. 【請求項５】前記筒体が電気部品とは逆側の端部におい
   て複数の分岐筒をなしており、分岐筒の各々にその軸方
   向とほぼ平行に延長するバイモルフ振動板が収容されて
   いる実用新案登録請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかの装置。
6. 【請求項６】前記バイモルフ振動板の面方向の相対向す
   る筒体側壁部分に設けた開口のうち被冷却電気部品側に
   位置する辺を通り、側壁と直交する仮想面に対しバイモ
   ルフ振動板の可動部先端が被電気冷却部品と逆側に位置
   し且つ該仮想面から０〜10mmの範囲に位置する実用新案
   登録請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の
   装置。