鼓风的制造方法
【专利摘要】压电鼓风机(100)包括壳体(17)、顶板(37)、侧板(38)、振动板(39)、压电元件(40)、以及罩盖(42)。顶板(37)、侧板(38)、以及振动板(39)构成鼓风室(36)。在顶板(37)上设置有通气孔(45)。振动板(39)以及压电元件(40)构成压电致动器(41)。在罩盖(42)上形成有与压电致动器(41)相对的壁部(43)以及圆板形的吸入口(53)。这里，沿壁部(43)的厚度方向延伸的吸入口(53)的中心轴(X)、与沿壁部(43)的厚度方向延伸的压电元件(40)的中心轴(Y)不一致。而且，在顶板(37)、侧板(38)以及压电致动器(41)的接合体、与壳体(17)以及罩盖(42)之间形成有通气路径(31)。
【专利说明】鼓风机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种进行气体输送的鼓风机。
【背景技术】
[0002]专利文献I中披露了用于对便携式电子设备的内部所产生的热进行冷却的、或者用于提供燃料电池发电所需的氧气的微型鼓风机。
[0003]图12是专利文献I中的微型鼓风机900的剖视图。微型鼓风机900包括内壳体2、弹性金属板5A、压电元件5B、覆盖内壳体2的外侧的外壳体3、以及盖构件9。内壳体2通过多个连结部4弹性支承于外壳体3。
[0004]内壳体2为下方开口的剖面“U”字形，且接合有弹性金属板5A以将开口封闭。由此，内壳体2与弹性金属板5A—起构成鼓风室6。而且,在内壳体2上形成有使鼓风室6的内部和外部连通的开口部8。另外,在弹性金属板5A的与鼓风室6相反一侧的主面,粘贴有压电元件5B。
[0005]在与开口部8相对的外壳体3的区域，形成有喷出口 3A。外壳体3具有盖构件9，以收纳内壳体2。在盖构件9的中央，形成有吸入口 9A。这里，通过沿盖构件9的厚度方向延伸的吸引口 9A的中心的中心轴、与通过沿盖构件9的厚度方向延伸的压电元件5B的中心的中心轴一致。
[0006]而且，在内壳体2、弹性金属板5A以及压电元件5B的接合体与外壳体3之间，形成有空气的流入通路7。
[0007]上述结构中，若向压电元件5B施加交流驱动电压，则压电元件5B伸缩，由于压电元件5B的伸缩，使得弹性金属板5A进行弯曲振动。而且，由于弹性金属板5A的弯曲变形，使得鼓风室6的体积周期性地发生变化。
[0008]进行详细说明，若向压电元件5B施加交流驱动电压从而使得弹性金属板5A朝压电元件5B侧弯曲，则鼓风室6的容积增大。随之，微型鼓风机900的外部空气经由吸入口9A、流入通路7、以及开口部8被吸入鼓风室6内。此时，尽管没有空气从鼓风室6流出，但是从喷出口 3A向微型鼓风机900的外部的空气流动的惯性力在起作用。
[0009]接着，若向压电元件5B施加交流驱动电压从而使得弹性金属板5A朝鼓风室6侧弯曲，则鼓风室6的容积减少。随之，鼓风室6内的空气经由开口部8、流入通路7从喷出口3A喷出。
[0010]此时，从鼓风室6喷出的气流是将微型鼓风机900的外部空气经由吸入口 9A以及流入通路7引入并从喷出口 3A喷出的。因此，从喷出口 3A喷出的空气流量增大相当于所引入的空气流量的大小。
[0011]如上所述，微型鼓风机900中，使单位功耗的喷出流量增大。
现有技术文献
专利文献
[0012]专利文献1:日本专利特开2011-27079号公报
【发明内容】
发明所要解决的问题
[0013]然而，本申请的发明人在上述专利文献I的微型鼓风机900中发现:在弹性金属板5A朝压电元件5B侧弯曲时，会产生从吸入口 9A向微型鼓风机900的外部泄漏的气流BF。
[0014]S卩，可知:引入流入通路7的空气流量会减少相当于通过该气流BF向微型鼓风机900的外部泄漏的空气流量的大小，因此从喷出口 3A喷出的喷出流量会减少。
[0015]另一方面，近年来，在搭载如上述图12所示的结构的微型鼓风机的电子设备中存在低功耗化的趋势。因此，寻求一种低功耗且喷出流量较多的微型鼓风机。
[0016]因此，本发明的目的在于提供一种可使单位功耗的喷出流量大幅增大，且可在低功耗的同时确保所需的喷出流量的鼓风机。
用于解决问题的技术方案
[0017]本发明的鼓风机为了解决上述问题，具有以下结构。
[0018](I)包括:致动器，该致动器具有驱动体，通过向所述驱动体施加电压从而该致动器呈同心圆状地进行弯曲振动；
第一壳体，该第一壳体与所述致动器一起构成鼓风室，具有使所述鼓风室的内部和外部连通的通气孔；
壁部，该壁部形成有吸入口，且与所述致动器相对；以及
第二壳体，该第二壳体与所述壁部一起对于所述致动器以及所述第一壳体设有间隔地进行被覆，且与所述致动器以及所述第一壳体之间形成通气路径，
在与所述通气孔相对的所述第二壳体的部位，形成有喷出口，
所述吸入口的中心轴与所述驱动体的中心轴不一致。
[0019]该结构中，若向驱动体施加驱动电压，则通过驱动体使得致动器呈同心圆状地进行弯曲振动。而且，由于该致动器的变形，使得鼓风室的体积周期性地发生变化，鼓风室的气体从通气孔流出。而且，从鼓风室经由通气孔流出的气流是经由通气路径引入存在于鼓风机外部的气体并从喷出口喷出的。由此，鼓风机的喷出流量增大相当于所弓I入的气体流量的大小。
[0020]该结构中，通过吸入口的中心的吸入口的中心轴与通过驱动体的中心的驱动体的中心轴不一致。因此，相比于吸入口的中心轴与驱动体的中心轴一致的现有鼓风机，与致动器中振动能量较高的区域(即，致动器中位移量较大的区域)相对的吸入口的面积的比例减少。即，在致动器进行弯曲振动时，从通气路径经由吸入口向鼓风机外部泄漏的气体流量减少，撞到壁部的气体流量增加。
[0021]此外，撞到壁部且分散的气流残留在通气路径内。因此，在致动器进行弯曲振动时，从鼓风室经由通气孔流出的气流中引入的气体流量增加。即，从喷出口喷出的喷出流量增加。
[0022]因而，根据该结构，可使单位功耗的喷出流量大幅增大，可在低功耗的同时确保所需的喷出流量。
[0023](2)优选为，所述驱动体的中心与所述壁部的所述吸入口以外的区域相对。
[0024]该结构中，振动能量最高的致动器的中心(即，位移量最大的致动器的中心)与壁部的吸入口以外的区域相对。因此，在致动器进行弯曲振动时，从通气路径经由吸入口向鼓风机外部泄漏的气体流量进一步减少，撞到壁部的气体流量进一步增加。
[0025]其结果是，在致动器进行弯曲振动时，从鼓风室经由通气孔流出的气流中引入的气体流量进一步增加，从喷出口喷出的喷出流量进一步增加。
[0026](3)优选为，所述吸入口的直径为所述驱动体的直径的1/2以下。
[0027]该结构中，能够更有效地使单位功耗的喷出流量大幅增大，且在低功耗的同时确保所需的喷出流量。
[0028](4)优选为，所述致动器通过所述驱动体，以形成多个振动波腹的三次模式以上的奇数次的振动模式进行弯曲振动，
所述吸入口相比于与所述致动器的弯曲振动所形成的振动波节中、距离所述致动器的中心最短的振动波节相对的所述壁部的部位形成于更靠外侧的区域。
[0029]该结构中，壁部与致动器中的振动能量较高的所有区域相对。因此，在致动器以上述振动模式进行弯曲振动时，从通气路径经由吸入口向鼓风机外部泄漏的气体流量进一步减少，撞到壁部的气体流量进一步增加。
[0030]其结果是，在致动器以上述振动模式进行弯曲振动时，从鼓风室经由通气孔流出的气流中引入的气体流量进一步增加，从喷出口喷出的喷出流量进一步增加。
[0031 ] (5)优选为，形成有所述吸入口的所述壁部可自由装卸地安装于所述第二壳体。
[0032]该结构中，通过调整安装于第二壳体的壁部的形状，从而能够不改变壁部以外的结构地调整喷出压力以及喷出流量。
发明效果
[0033]根据本发明，可使单位功耗的喷出流量大幅增大，可在低功耗的同时确保所需的喷出流量。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明的第一实施方式所涉及的压电鼓风机100的外观立体图。
图2是图1所示的压电鼓风机100的分解立体图。
图3是图1所示的压电鼓风机100的底面图。
图4是图1所示的压电鼓风机100的S-S线的剖视图。
图5(A)、(B)是使图1所示的压电鼓风机100以一次模式的频率(基波)进行动作时的压电鼓风机100的S-S线的剖视图。图5 (A)是鼓风室36的容积增大时的图，图5 (B)是鼓风室36的容积减少时的图。
图6(A)、(B)是使本发明的第二实施方式所涉及的压电鼓风机200以三次模式的频率(基波的三倍波)进行动作时的压电鼓风机200的S-S线的剖视图。图6(A)是鼓风室36的容积增大时的图，图6(B)是鼓风室36的容积减少时的图。
图7是图6(B)所示的压电致动器41的简要剖视图。
图8是表示图6(A)、(B)所示的压电鼓风机200中、吸入口 253的中心轴与压电元件40的中心轴之间的距离、和压电鼓风机200的泵特性(喷出压力及喷出流量)的关系的图。
图9是本发明的第三实施方式所涉及的压电鼓风机300的外观立体图。
图10是图9所示的压电鼓风机300的T-T线的剖视图。 图11 (A)、(B)是使图9所示的压电鼓风机300以一次模式的频率(基波)进行动作时的压电鼓风机300的T-T线的剖视图。图11 (A)是鼓风室36的容积增大时的图，图11 (B)是鼓风室36的容积减少时的图。
图12是专利文献I中的微型鼓风机900的剖视图。
【具体实施方式】
[0035]《本发明的第一实施方式》
下面，对于本发明的第一实施方式所涉及的压电鼓风机100进行说明。
[0036]图1是本发明的第一实施方式所涉及的压电鼓风机100的外观立体图。图2是图1所示的压电鼓风机100的分解立体图。图3是图1所示的压电鼓风机100的底面图。图4是图1所示的压电鼓风机100的S-S线的剖视图。
[0037]压电鼓风机100从上方起依次具有壳体17、顶板37、侧板38、振动板39、压电元件40、以及罩盖42，具有将它们依次层叠后的结构。顶板37、侧板38、振动板39构成鼓风室36。压电鼓风机100成为宽度20mmX长度20mmX喷嘴18以外的区域的高度为1.85mm的尺寸。
[0038]此外，本实施方式中，顶板37以及侧板38的接合体相当于本发明的“第一壳体”，壳体17相当于本发明的“第二壳体”。另外，压电元件40相当于本发明的“驱动体”。
[0039]壳体17具有在中心形成有喷出空气的喷出口 24的喷嘴18。该喷嘴18成为外形的直径2.0mmX内形(即喷出口)的直径0.8mmX高度1.6mm的尺寸。在壳体17的四个隅角形成有螺钉孔56A?56D。
[0040]壳体17形成为下方开口的剖面“U”字形，壳体17收纳鼓风室36的顶板37、鼓风室36的侧板38、振动板39以及压电元件40。壳体17例如由树脂构成。
[0041]鼓风室36的顶板37为圆板状，例如由金属构成。在顶板37上，形成有中央部61、从中央部61朝水平方向突出且与壳体17的内壁相抵接的钥匙状的突出部62、以及用于与外部电路相连接的外部端子63。
[0042]另外，在顶板37的中央部61设置有使鼓风室36的内部和外部连通的通气孔45。该通气孔45形成于与壳体17的喷出口 24相对的位置。顶板37与侧板38的上表面相接八口 ο
[0043]鼓风室36的侧板38为圆环状,例如由金属构成。侧板38与振动板39的上表面相接合。因此，侧板38的厚度成为鼓风室36的高度。
[0044]振动板39为圆板状，例如由金属构成。振动板39构成鼓风室36的底面。
[0045]压电元件40为圆板状，例如由钛酸锆酸铅类陶瓷构成。压电元件40的直径为13.8mm，压电元件40的壁部43侧的主面的面积为150mm2。压电元件40接合于振动板39的与鼓风室36相反一侧的主面，根据所施加的交流电压进行伸缩。压电元件40以及振动板39的接合体构成压电致动器41。
[0046]而且，顶板37、侧板38、振动板39、以及压电元件40的接合体通过设置于顶板37的四个突出部62弹性支承于壳体17。
[0047]电极导通用板70由用于与压电元件40相连接的内部端子73、和用于与外部电路相连接的外部端子72构成。内部端子73的前端焊接于压电元件40的顶板面。通过将焊接位置作为与压电元件40的弯曲振动波节相当的位置，从而能够进一步抑制内部端子73的振动。
[0048]在罩盖42上形成有与压电致动器41相对的壁部43以及圆板状的吸入口 53。本实施方式中，壁部43与压电元件40的间隔为0.3mm，壁部43的厚度为0.1mm。
[0049]另外，吸入口 53的直径优选为压电元件40的直径的1/2以下，本实施方式中为5mm。吸入口 53的开口面的面积为19.6mm2。另外，吸入口 53的开口面的面积与压电元件40的壁部43侧的主面的面积之间的比例(面积比)约为0.13。
[0050]而且，如图4所示，通过沿壁部43的厚度方向延伸的吸入口 53的中心的中心轴X、与通过沿壁部43的厚度方向延伸的压电元件40的中心的中心轴Y不一致。另外，在罩盖42上，在与壳体17的螺钉孔56A?56D相对应的位置形成有缺口 55A?55D。
[0051]另外，罩盖42在外周缘具有朝顶板37侧突出的突出部52。罩盖42通过利用突出部52夹持壳体17，从而与壳体17 —起收纳鼓风室36的顶板37、鼓风室36的侧板38、振动板39以及压电元件40。罩盖42例如由玻璃环氧树脂构成。
[0052]而且，如图4所示，在顶板37、侧板38以及压电致动器41的接合体与壳体17以及罩盖42之间形成有通气路径31。
[0053]下面，对于压电鼓风机100动作时的空气流动进行说明。
[0054]图5 (A)、⑶是使图1所示的压电鼓风机100以一次模式的频率(以下称为基波)进行动作时的压电鼓风机100的S-S线的剖视图。图5 (A)是鼓风室36的容积增大时的图，图5(B)是鼓风室36的容积减少时的图。这里，图中的箭头标号表示空气的流动。
[0055]在图4所示的状态下，若从外部端子63、72向压电元件40施加一次模式的频率(基波)的交流驱动电压，则压电致动器41以一次模式呈同心圆状地进行弯曲振动。
[0056]同时，顶板37由于伴随着压电致动器41的弯曲振动而产生的鼓风室36的压力变动，从而伴随着压电致动器41的弯曲振动(本实施方式中振动相位延迟180° )而以一次模式呈同心圆状地进行弯曲振动。
[0057]由此，如图5(A)、⑶所示，振动板39及顶板37进行弯曲变形，从而鼓风室36的体积周期性地发生变化。
[0058]如图5㈧所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝压电元件40侧弯曲，则鼓风室36的容积增大。随之，压电鼓风机100的外部的空气经由吸入口 53、通气路径31、以及通气孔45吸入鼓风室36内。此时，尽管没有空气从鼓风室36流出，但是从喷出口 2A向压电鼓风机100的外部的空气流动的惯性力在起作用。
[0059]如图5(B)所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝鼓风室36侧弯曲，则鼓风室36的容积减少。随之，鼓风室36内的空气经由通气孔45、通气路径31从喷出口 24喷出。
[0060]此时，从鼓风室36喷出的气流是将压电鼓风机100的外部空气经由吸入口 53以及通气路径31引入并从喷出口 24喷出的。因此，若将从压电鼓风机100的外部施加于喷出孔的压力设为O (以下称为无负载)，则从喷出口 24喷出的空气流量增大相当于所引入的空气流量的大小。
[0061]这里，本实施方式的压电鼓风机100中，如上所述，通过吸入口 53的中心的中心轴X、与通过压电元件40的中心的中心轴Y不一致(参照图4)。因此，本实施方式的压电鼓风机100中，相比于通过吸入口的中心的中心轴与通过压电元件的中心的中心轴一致的现有微型鼓风机900(参照图12)，与压电致动器41中振动能量较高的区域(即，压电致动器41中位移量较大的区域)相对的吸入口 53的面积的比例减少。
[0062]特别是，本实施方式的压电鼓风机100中，振动能量最高的压电致动器41的中心(即，位移量最大的压电致动器41的中心)与壁部43的吸入口 53以外的区域相对。
[0063]因此，在压电致动器41进行弯曲振动时，从通气路径31经由吸入口 53向压电鼓风机100的外部泄漏的空气流量减少，撞到壁部43的空气流量增加。
[0064]其结果是，如图5(A)所示，撞到壁部43而分散的气流残留在通气路径31内。因此，从鼓风室36经由通气孔45流出的气流中引入的空气流量增加。S卩，从喷出口 24喷出的喷出流量增加。
[0065]因而，根据本实施方式的压电鼓风机100，可使单位功耗的喷出流量大幅增大，可在低功耗的同时确保所需的喷出流量。
[0066]《本发明的第二实施方式》
下面，对于本发明的第二实施方式所涉及的压电鼓风机200进行说明。
[0067]图6(A)、(B)是使本发明的第二实施方式所涉及的压电鼓风机200以三次模式的频率(基波的三倍波)进行动作时的压电鼓风机200的S-S线的剖视图。图6(A)是鼓风室36的容积增大时的图，图6(B)是鼓风室36的容积减少时的图。图7是图6(B)所示的压电致动器41的简要剖视图。图7强调示出图6(B)所示的压电致动器41的弯曲。
[0068]该第二实施方式的压电鼓风机200与上述第一实施方式的压电鼓风机100的区别点在于罩盖242。其他结构相同。
[0069]若进行详细说明，则在罩盖242上，在相比于与压电致动器41的弯曲振动所形成的振动波节中距离压电致动器41的中心最短的振动波节F相对的部位更靠外侧的区域，形成有圆板形的吸入口 253。而且，通过该吸入口 253的中心的中心轴X与通过压电元件40的中心的中心轴Y不一致。关于其他方面，与罩盖42相同。
[0070]下面，对于压电鼓风机200动作时的空气流动进行说明。
[0071]本实施方式的压电鼓风机200中，若从外部端子63、72向压电兀件40施加三次模式的频率(基波的三倍波)的交流驱动电压，则压电致动器41以产生一个波节F和两个波腹的三次模式呈同心圆状地进行弯曲振动。
[0072]同时，顶板37由于伴随着压电致动器41的弯曲振动而产生的鼓风室36的压力变动，从而伴随着压电致动器41的弯曲振动(本实施方式中振动相位延迟180° )而同样地以三次模式呈同心圆状地进行弯曲振动。
[0073]由此，压电鼓风机200中，也如图6⑷、(B)所示，振动板39以及顶板37进行弯曲变形，鼓风室36的体积周期性地发生变化。
[0074]如图6㈧所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝压电元件40侧弯曲，则鼓风室36的容积增大。随之，压电鼓风机200的外部的空气经由吸入口 253、通气路径31、以及通气孔45吸入鼓风室36内。此时，尽管没有空气从鼓风室36流出，但是从喷出口 2A向压电鼓风机200的外部的空气流动的惯性力在起作用。
[0075]如图6(B)所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝鼓风室36侧弯曲，则鼓风室36的容积减少。随之，鼓风室36内的空气经由通气孔45、通气路径31从喷出口 24喷出。
[0076]此时，从鼓风室36喷出的气流是将压电鼓风机200的外部空气经由吸入口 253以及通气路径31引入并从喷出口 24喷出的。因此，若将从压电鼓风机200的外部施加于喷出孔的压力设为无负载，则从喷出口 24喷出的空气流量增大相当于所引入的空气流量的大小。
[0077]这里，本实施方式的压电鼓风机200中，通过吸入口 253的中心的中心轴X、与通过压电元件40的中心的中心轴Y也不一致(参照图6(A)、(B))。因此，本实施方式的压电鼓风机200中，相比于通过吸入口的中心的中心轴与通过压电元件的中心的中心轴一致的现有微型鼓风机900(参照图12)，与压电致动器41中振动能量较高的区域(即，压电致动器41中位移量较大的区域)相对的吸入口 253的面积的比例也减少。
[0078]本实施方式的压电鼓风机200中，如图6(A)、⑶和图7所示，在壁部243上与相比于压电致动器41的振动波节F更靠内侧的高振动区域(即振动能量较高的区域)相对的区域，未形成吸入口 253。
[0079]另外，本实施方式的压电鼓风机200中，振动能量最高的压电致动器41的中心(即，位移量最大的压电致动器41的中心)也与壁部243的吸入口 253以外的区域相对。
[0080]因此，在压电致动器41进行弯曲振动时，从通气路径31经由吸入口 253向压电鼓风机200的外部泄漏的空气流量减少，撞到壁部243的空气流量增加。
[0081]其结果是，如图6(A)所示，撞到壁部243而分散的气流残留在通气路径31内。因此，从鼓风室36经由通气孔45流出的气流中所引入的空气流量增加。S卩，从喷出口 24喷出的喷出流量增加。
[0082]因而，根据该第二实施方式的压电鼓风机200，可起到与上述第一实施方式的压电鼓风机200相同的效果。
[0083]接着，对于以压电鼓风机200的压电元件40的中心轴Y为基准时的、从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离和压电鼓风机200的泵特性(即喷出压力以及喷出流量)之间的关系进行说明。
[0084]图8是表示图6(A)、(B)所示的压电鼓风机200中、吸入口 253的中心轴与压电元件40的中心轴之间的距离、和压电鼓风机200的泵特性(喷出压力以及喷出流量)的关系的图。图8中，示出使从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离发生变化以测定压电鼓风机200的喷出压力以及喷出流量时的结果。
[0085]这里，从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离为O是指图6(A)、(B)所示的吸入口 253的中心轴X与压电元件40的中心轴Y —致。
[0086]由图8所示的测定结果可知，相比于使从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离为O的压电鼓风机200的喷出压力以及喷出流量，使从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离增加后的压电鼓风机200的喷出压力以及喷出流量会增大。
[0087]特别是可知，在将使从压电元件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距尚为O的压电鼓风机200的喷出压力以及喷出流量设为100%时,使从压电兀件40的中心轴Y到吸入口 253的中心轴X为止的距离为4mm的压电鼓风机200的喷出压力增大至155%，喷出流量也增大至125%。
[0088]导致上述结果的原因可认为是由于:在吸入口 253的中心轴X与压电元件40的中心轴Y不一致的压电鼓风机200中，相比于吸入口的中心轴与压电元件的中心轴一致的现有压电鼓风机，与压电致动器41中振动能量较高的区域(即，压电致动器41中位移量较大的区域)相对的吸入口 253的面积的比例减少。
[0089]《本发明的第三实施方式》
下面，对于本发明的第三实施方式所涉及的压电鼓风机300进行说明。
[0090]图9是本发明的第三实施方式所涉及的压电鼓风机300的外观立体图。图10是图9所示的压电鼓风机300的T-T线的剖视图。
[0091]该第三实施方式的压电鼓风机300与上述第一实施方式的压电鼓风机100的不同点在于罩盖342、喷出侧壳体301、以及吸入侧壳体302。其他结构相同。
[0092]若进行详细说明，则压电鼓风机300包括主体310、喷出侧壳体301、以及吸入侧壳体302。该主体310是由壳体17、顶板37、侧板38、振动板39、压电元件40、以及罩盖342构成的层叠体。
[0093]在罩盖342上，形成有中心轴与通过压电元件40的中心的中心轴Y—致的圆板形的第一吸入口 353和第一壁部343。第一吸入口 353的直径为11_，第一吸入口 353的开口面的面积为95mm2。另外，第一吸入口 353的开口面的面积与压电元件40的第一壁部343侧的主面的面积之间的比例(面积比)约为0.63。关于其他方面，与罩盖42相同。
[0094]此外，如上所述，压电元件40的直径为13.8mm，压电元件40的壁部43侧的主面的面积为150mm2。
[0095]另外，喷出侧壳体301上具有在中心形成有用于喷出空气的圆柱形的第二喷出口306的喷嘴305。这里，喷嘴305包围喷嘴18，第二喷出口 306与第一喷出口 24连通。喷出侧壳体301例如由丙烯树脂构成。
[0096]另外，吸入侧壳体302上具有在中心形成有用于吸入空气的圆柱形的第二吸入口308的喷嘴307以及与压电致动器41相对的第二壁部303。这里，在本实施方式的压电鼓风机300中，形成于吸入侧壳体302的第二壁部303的第二吸入口 308的中心轴X、与压电元件40的中心轴Y不一致。吸入侧壳体302例如由丙烯树脂构成。
[0097]另外，第二吸入口 308的直径优选为压电元件40的直径的1/2以下，本实施方式中为5mm。第二吸入口 308的开口面的面积为19.6mm2。另外，第二吸入口 308的开口面的面积与压电元件40的第一壁部343侧的主面的面积之间的比例约为0.13。另外，本实施方式中的第二吸入口 308的中心轴X与压电元件40的中心轴Y之间的距离为4mm。
[0098]喷出侧壳体301和吸入侧壳体302彼此接合，且可自由装卸地安装于主体310，并收纳主体310。而且，如图10所示，在顶板37、侧板38以及压电致动器41的接合体与壳体17、罩盖342、喷出侧壳体301以及吸入侧壳体302的接合体之间形成有通气路径331。
[0099]此外，本实施方式中，顶板37以及侧板38的接合体相当于本发明的“第一壳体”，壳体17以及罩盖342的接合体相当于本发明的“第二壳体”。另外，第二壁部303相当于本发明的“壁部”。
[0100]下面，对于压电鼓风机300动作时的空气流动进行说明。
[0101]图11(A)、⑶是使图9所示的压电鼓风机300以一次模式的频率(基波)进行动作时的压电鼓风机300的T-T线的剖视图。图11㈧是鼓风室36的容积增大时的图，图Il(B)是鼓风室36的容积减少时的图。
[0102]在图10所示的状态下，若从外部端子63、72向压电元件40施加一次模式的频率(基波)的交流驱动电压，则压电致动器41呈同心圆状地进行弯曲振动。同时，顶板37由于伴随着压电致动器41的弯曲振动而产生的鼓风室36的压力变动，从而伴随着压电致动器41的弯曲振动(本实施方式中振动相位延迟180° )而呈同心圆状地进行弯曲振动。
[0103]由此，如图1UA)、(B)所示，振动板39以及顶板37进行弯曲变形，鼓风室36的体积周期性地发生变化。
[0104]如图11 (A)所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝压电元件40侧弯曲，则鼓风室36的容积增大。随之，压电鼓风机300的外部的空气经由第二吸入口 308、通气路径331、以及通气孔45被吸入鼓风室36内。此时，尽管没有空气从鼓风室36流出，但是从第二喷出口 306向压电鼓风机300的外部的空气流动的惯性力在起作用。
[0105]如图11⑶所示，若向压电元件40施加交流电压从而使振动板39朝鼓风室36侧弯曲，则鼓风室36的容积减少。随之，鼓风室36内的空气经由通气孔45、通气路径331从第二喷出口 306喷出。
[0106]此时，从鼓风室36喷出的气流是将压电鼓风机300的外部空气经由第二吸入口308以及通气路径331引入并从第二喷出口 306喷出的。因此，若将从压电鼓风机300的外部施加于喷出孔的压力设为无负载，则从第二喷出口 306喷出的空气流量增大相当于所引入的空气流量的大小。
[0107]这里，本实施方式的压电鼓风机300中，通过吸入侧壳体302的第二吸入口 308的中心的中心轴X、与通过压电元件40的中心的中心轴Y不一致。因此，本实施方式的压电鼓风机300中，相比于吸入口的中心轴与压电元件的中心轴一致的现有微型鼓风机900 (参照图12)，与压电致动器41中振动能量较高的区域(即，压电致动器41中位移量较大的区域)相对的吸入口的面积的比例也减少。
[0108]特别是，本实施方式的压电鼓风机300中，振动能量最高的压电致动器41的中心(即，位移量最大的压电致动器41的中心)与第二壁部303相对。
[0109]因此，在压电致动器41进行弯曲振动时，从通气路径331经由第二吸入口 308向压电鼓风机300的外部泄漏的空气流量减少，撞到第二壁部303的空气流量增加。
[0110]其结果是，如图1l(A)所示，撞到第二壁部303而分散的气流残留在通气路径331内。因此，从鼓风室36经由通气孔45流出的气流中引入的空气流量增加。S卩，从第二喷出口 306喷出的喷出流量增加。
[0111]因而，根据该第三实施方式的压电鼓风机300，可起到与上述第一实施方式的压电鼓风机100相同的效果。此外，该第三实施方式的压电鼓风机300中，关于从压电兀件40的中心轴Y到第二吸入口 308的中心轴X为止的距离和压电鼓风机300的泵特性之间的关系，也可得到与上述第二实施方式的压电鼓风机200相同的测定结果(参照图8)。
[0112]而且，根据该第三实施方式的压电鼓风机300，通过调整安装于主体310的吸入侧壳体302的第二壁部303的形状，从而能够不改变第二壁部303以外的结构(主体310等)地使从压电元件40的中心轴Y到第二吸入口 308的中心轴X为止的距离发生变化。即，通过调整第二壁部303的形状，从而能够不改变第二壁部303以外的结构(主体310等)地调整喷出压力以及喷出流量。
[0113]因而，能够不使主体310的泵特性发生变化地选择任意形状的喷出侧壳体301以及吸入侧壳体302，因此压电鼓风机300的通用性得以提高。
[0114]《其他实施方式》
虽然在上述实施方式中使用空气作为流体，但并不局限于此。即使该流体是空气以外的气体也可适用。
[0115]另外，上述实施方式中设置了压电元件40以作为鼓风机的驱动源，但并不局限于此。例如，也可作为利用电磁驱动进行抽送的鼓风机来构成。
[0116]另外，虽然在上述实施方式中，压电元件40由钛酸锆酸铅类陶瓷构成，但并不局限于此。例如，也可由铌酸钾钠类以及碱性铌酸类陶瓷等非铅类压电体陶瓷的压电材料等构成。
[0117]另外，虽然在上述实施方式中使用单层(unimorph)型的压电振子，但并不局限于此。也可使用在振动板39的两个表面粘贴有压电元件40的双层(bimorph)型的压电振子。
[0118]另外，虽然在上述实施方式中使用了圆板状的压电元件40、圆板状的振动板39以及圆板状的顶板37，但并不局限于此。例如，这些形状也可为矩形、多边形。
[0119]另外，虽然在上述实施方式中，以一次模式以及三次模式的频率使压电鼓风机的振动板进行弯曲振动，但并不局限于此。在实施时，也可以形成多个振动波腹的三次模式以上的奇数次的振动模式使振动板进行弯曲振动。
[0120]另外，虽然在上述实施方式中，顶板37伴随着振动板39的弯曲振动而呈同心圆状地进行弯曲振动，但并不局限于此。在实施时，也可为只有振动板39进行弯曲振动，顶板37不会伴随着振动板39的弯曲振动而进行弯曲振动。
[0121]最后，上述实施方式的说明在所有方面都只是例示，应当认为并非是限制性的。本发明的范围并非由上述实施方式示出，而是由专利权利要求书来示出。而且，本发明的范围中应当认为包含与专利权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
标号说明
[0122]2...内壳体 3…外壳体
3A…喷出口 4…连结部 5A…弹性金属板 5B…压电兀件 6…鼓风室 7…流入通路 8…开口部 9…盖构件 9A…吸入口 17…壳体 18…喷嘴 24…喷出口 31…通气路径36…鼓风室
37…顶板
38…侧板
39…振动板
40…压电元件
41…压电致动器
42…罩盖
43…壁部
45…通气孔
52…突出部
53…吸入口
55A?55D…缺口
56A?56D…螺钉孔
61…中央部
62…突出部
63…外部端子
70…电极导通用板
72…外部端子
73…内部端子
100、200、300…压电鼓风机
242…罩盖
243…壁部
253…吸入口
301…喷出侧壳体
302…吸入侧壳体
303…第二壁部
305…喷嘴
306…第二喷出口
307…喷嘴
308…第二吸入口
310…主体
331…通气路径
342…罩盖
343…第一壁部
353…第一吸入口
900…微型鼓风机
【权利要求】
1.一种鼓风机,包括: 致动器，该致动器具有驱动体，通过向所述驱动体施加电压从而该致动器呈同心圆状地进行弯曲振动； 第一壳体，该第一壳体与所述致动器一起构成鼓风室，具有使所述鼓风室的内部和外部连通的通气孔； 壁部，该壁部形成有吸入口，且与所述致动器相对；以及 第二壳体，该第二壳体与所述壁部一起对于所述致动器以及所述第一壳体设有间隔地进行被覆，且与所述致动器以及所述第一壳体之间形成通气路径， 在与所述通气孔相对的所述第二壳体的部位，形成有喷出口， 所述吸入口的中心轴与所述驱动体的中心轴不一致。
2.如权利要求1所述的鼓风机，其特征在于， 所述驱动体的中心与所述壁部的所述吸入口以外的区域相对。
3.如权利要求1或2所述的鼓风机，其特征在于， 所述吸入口的直径为所述驱动体的直径的1/2以下。
4.如权利要求1至3的任一项所述的鼓风机，其特征在于， 所述致动器通过所述驱动体，以形成多个振动波腹的三次模式以上的奇数次的振动模式进行弯曲振动， 所述吸入口相比于与所述致动器的弯曲振动所形成的振动波节中、距离所述致动器的中心最短的振动波节相对的所述壁部的部位形成于更靠外侧的区域。
5.如权利要求1至4的任一项所述的鼓风机，其特征在于， 形成有所述吸入口的所述壁部可自由装卸地安装于所述第二壳体。
【文档编号】F04B45/047GK104364526SQ201380030418
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月11日
【发明者】竹内进 申请人:株式会社村田制作所