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WO2011068144A1 - 圧電マイクロブロア - Google Patents

圧電マイクロブロア Download PDF

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Publication number
WO2011068144A1
WO2011068144A1 PCT/JP2010/071541 JP2010071541W WO2011068144A1 WO 2011068144 A1 WO2011068144 A1 WO 2011068144A1 JP 2010071541 W JP2010071541 W JP 2010071541W WO 2011068144 A1 WO2011068144 A1 WO 2011068144A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diaphragm
blower chamber
blower
plate
piezoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/071541
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
金井俊吾
兼田陽子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2011544276A priority Critical patent/JP5360229B2/ja
Priority to EP10834594.3A priority patent/EP2508758B1/en
Priority to KR1020127013981A priority patent/KR101363554B1/ko
Priority to CN201080050144.8A priority patent/CN102597519B/zh
Publication of WO2011068144A1 publication Critical patent/WO2011068144A1/ja
Priority to US13/444,913 priority patent/US8899944B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D33/00—Non-positive-displacement pumps with other than pure rotation, e.g. of oscillating type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Definitions

  • the present invention relates to a micro blower suitable for transporting a compressive fluid such as air.
  • a blower is provided to efficiently cool the heat generated inside.
  • a cooling blower small size, low profile, low power consumption, and quietness are emphasized and required.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a piezoelectric micro blower according to Patent Document 1 and its operation.
  • This piezoelectric micro blower includes a blower main body 1 and a diaphragm 2 whose outer peripheral portion is fixed to the blower main body 1, and a piezoelectric element 3 is attached to the center of the back surface of the diaphragm 2.
  • a blower chamber 4 is formed between the first wall 1 a of the blower body 1 and the diaphragm 2.
  • a first opening 5 a is formed at a portion of the first wall 1 a facing the center of the diaphragm 2.
  • the blower body 1 is provided with a second wall portion 1b on the opposite side of the blower chamber 4 with the first wall portion 1a in between and spaced from the first wall portion 1a, and faces the first opening portion 5a.
  • the 2nd opening part 5b is formed in the site
  • An inflow passage 7 is formed between the first wall portion 1a and the second wall portion 1b. The inflow passage 7 has an outer end connected to the outside and an inner end connected to the first opening 5a and the second opening 5b. Has been.
  • FIG. 1A shows an initial state (when no voltage is applied), and the diaphragm 2 is flat.
  • FIG. 1B shows the state of the first quarter of the voltage applied to the piezoelectric element 3, and the diaphragm 2 bends in a convex manner, so that the distance between the first opening 5a and the diaphragm 2 increases.
  • the fluid is sucked into the blower chamber 4 through the first opening 5a. At this time, a part of the fluid in the inflow passage 7 is sucked into the blower chamber 4.
  • the diaphragm 2 is bent upward as shown in FIG. 1D, so that the distance between the first opening 5a and the diaphragm 2 is reduced, and the fluid in the blower chamber 4 moves at high speed. Is pushed upward from the openings 5a and 5b.
  • the product itself can be lowered in height when it is installed in a small, low-profile electronic device.
  • a vertical space is required. If the flow of fluid is to be horizontal in the housing of the electronic device, the piezoelectric microblower is placed vertically in the housing of the electronic device, or the flow once discharged in the vertical direction is provided with a separate path for horizontal It becomes necessary to convert to a direction, and eventually height is required. Therefore, it could not be used for low-profile electronic devices.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and enable a compressive fluid to be blown out to the side of the blower chamber so that the occupied area in the height direction of the assembly destination can be greatly reduced. To provide a blower.
  • the present invention is configured as follows.
  • the diaphragm support portion is provided with a blower outlet in communication with the blower chamber at a side portion,
  • the blower chamber is sized so that the internal pressure changes substantially uniformly due to the vibration of the diaphragm while the piezoelectric element is driven by an alternating voltage of approximately 15 kHz or more.
  • This configuration can be used as a piezoelectric micro blower in which a compressive fluid is blown out to the side.
  • the blower chamber is configured, for example, between a diaphragm support portion that supports the periphery of the diaphragm and the diaphragm.
  • a blower chamber frame sandwiched between the diaphragm and the piezoelectric element is provided, and a blower chamber is configured by the diaphragm, the piezoelectric element, and the blower chamber frame.
  • the compressive fluid can be blown out to the side of the blower chamber, and the occupation area in the height direction within the housing of the electronic device to be assembled can be greatly reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric micro blower 101 according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a central longitudinal sectional view of a piezoelectric microblower 101 cut in the XX direction in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view of each component of the piezoelectric micro blower 101 shown in FIGS. 2 and 3. This is an example in which the diameter D of the blower chamber is larger than the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber. This is an example in which the diameter D of the blower chamber is 1 ⁇ 2 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the diameter D of the blower chamber BS and the flow rate of air blown from the piezoelectric microblower 101. It is sectional drawing which shows the example which uses the piezoelectric micro blower 101 which concerns on 1st Embodiment in 3 steps
  • FIG. 16 is a plan view of each constituent member of the piezoelectric micro blower 105 shown in FIG. 15. It is sectional drawing of the piezoelectric micro blower 106 which concerns on 6th Embodiment. It is sectional drawing of the piezoelectric micro blower 107 which concerns on 7th Embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the piezoelectric microblower 101 according to the first embodiment.
  • the outer shape is a substantially square plate shape, and the outlet (40BH, 50BH) is opened at the center of one of the side surfaces.
  • a suction port is opened in the main surface of the piezoelectric microblower 101. In the orientation shown in FIG. 2, the suction port 60A is visible on the upper surface.
  • FIG. 3 is a central longitudinal sectional view of the piezoelectric micro blower 101 taken along the line XX in FIG.
  • the piezoelectric micro blower 101 includes a bottom plate 60, a flow path plate 50, a blower chamber plate 40, a spacer 30, a vibration plate 10, and a side wall plate 20.
  • the diaphragm 10 is configured by attaching a ring-shaped piezoelectric element 12 having substantially the same diameter as the intermediate plate 13 to the diaphragm 11 via a ring-shaped intermediate plate 13. That is, the diaphragm 10 is integrated.
  • the passage plate 50, the blower chamber plate 40, the spacer 30, the diaphragm 11, and the side wall plate 20 have holes (not shown) through which screws pass, and the bottom plate 60 has screw holes (not shown) into which screws are screwed. ) Is cut off.
  • a circular opening 40S having a diameter D is formed in the center of the blower chamber plate 40.
  • the peripheral portion of the diaphragm 11 is sandwiched between the blower chamber plate 40 and the side wall plate 20 together with the spacer 30. That is, the diaphragm 11 is supported by the blower chamber plate 40 and the side wall plate 20 through the spacer 30.
  • the spacer 30, the blower chamber plate 40, the flow channel plate 50, the bottom plate 60, and the side wall plate 20 correspond to the “diaphragm support portion” according to the present invention.
  • a space surrounded by the diaphragm 11, the flow path plate 50, and the opening 40S of the blower chamber plate 40 is a blower chamber BS.
  • the blower chamber plate 40 is provided with an air outlet 40BH
  • the flow channel plate 50 is provided with an air outlet 50BH
  • air outlet channels 40F and 50F are formed between the blower chamber BS and the air outlets 40BH and 50BH, respectively. ing.
  • a vertical hole 20V is formed in the side wall plate 20 in the thickness direction.
  • the diaphragm 11 and the spacer 30 are formed with a hole that communicates with the vertical hole 20V and is connected to the middle of the blowing flow path 40F.
  • One end of the vertical hole 20V is opened at the suction port 20A.
  • the bottom plate 60 is formed with a vertical hole 60V connected in the middle of the blowing flow path 50F in the thickness direction.
  • One end of the vertical hole 60V is opened at the suction port 60A.
  • Compressible fluid pressurized in the blower chamber BS for example, air.
  • air for example, air.
  • air will be described as an example
  • Compressible fluid pressurized in the blower chamber BS is blown out from the outlets 40BH and 50BH through the outlet passages 40F and 50F.
  • air is sucked from the suction ports 20A and 60A, and the sucked air is blown out from the blowout ports 40BH and 50BH together with the air from the blower chamber BS. Therefore, it is possible to cool the members disposed adjacent to the outlets 40BH and 50BH of the piezoelectric micro blower 101.
  • FIG. 4 is a plan view of each constituent member of the piezoelectric microblower 101 shown in FIGS.
  • the side wall plate 20 has a rectangular plate shape, and a circular opening 20S is formed at the center thereof. This circular opening 20 ⁇ / b> S is formed to support only the periphery of the diaphragm 11.
  • the side wall plate 20 has two vertical holes 20V. As described above, the vertical hole 20V is a part of the suction channel.
  • both the piezoelectric element 12 and the intermediate plate 13 are ring plates.
  • the diaphragm 11 has a rectangular plate shape and is formed with two holes 11V. These holes 11V communicate with the vertical holes 20V of the side wall plate.
  • the spacer 30 has a rectangular plate shape, and a circular opening 30S is formed at the center thereof.
  • the spacer 30 is formed with two holes 30V. These holes 30 ⁇ / b> V communicate with the holes 11 ⁇ / b> V of the diaphragm 11.
  • the planar shape of the spacer 30 is the same as the planar shape of the side wall plate 20.
  • the blower chamber plate 40 has a rectangular plate shape, and a circular opening 40S is formed at the center thereof. Further, the blower chamber plate 40 is formed with two lateral holes 40H and an outlet flow path 40F. The blowout channel 40F allows the opening 40S and the blower outlet 40BH to communicate with each other.
  • the first end of the horizontal hole 40H is connected to the vicinity of the root of the blowing flow path 40F (position close to the opening 40S).
  • the second end of the horizontal hole 40H communicates with the hole 30V of the spacer 30. Since the hole 30V of the spacer 30 communicates with the hole 11V of the diaphragm 11 and the vertical hole 20V of the side wall plate 20, the second end of the lateral hole 40H communicates with the suction port 20A shown in FIG.
  • the flow path plate 50 has a rectangular plate shape, and has two horizontal holes 50H and a flow path 50F for blowing.
  • the horizontal holes 50H and the blowout flow path 50F have the same shape as the two horizontal holes 40H and the blowout flow path 40F of the blower chamber plate 40, and overlap each other.
  • the thickness of the horizontal holes and the blowout flow passages is increased.
  • the blowing channels 40F and 50F and the blowing ports 40BH and 50BH constitute a blowing nozzle.
  • this nozzle By the action of this nozzle, the air blown out from the blower chamber is rectified in a certain direction, and the pressure change from the blower chamber to the outlets 40BH and 50BH is controlled to be a predetermined pattern.
  • the nozzle is provided in the blower chamber flow passage and the bottom plate. It can be formed and can be configured without increasing the size.
  • the bottom plate 60 has a rectangular plate shape, and has two vertical holes 60V. These vertical holes 60 ⁇ / b> V communicate with the horizontal holes 50 ⁇ / b> H of the flow path plate 50.
  • the piezoelectric micro blower 101 shown in FIG. 3 is configured by laminating the components shown in FIG. 4 and screwing them.
  • each component member is fixed by screwing, but may be integrated by other means such as adhesion or caulking.
  • FIGS. 5 to 7 are diagrams showing the relationship between the size of the blower chamber BS of the piezoelectric micro blower 101 and the pressure change in the blower chamber BS. However, only members necessary for the description are shown in a simplified manner. In these examples, the case of the third vibration mode in which bending vibration is generated with a third harmonic wave in which only the inner diameter portion of the ring-shaped piezoelectric element 12 and the intermediate plate 13 of the diaphragm 11 is greatly displaced is illustrated. .
  • FIG. 5 shows an example in which the diameter D of the blower chamber is larger than the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber.
  • (A), (b), (c), and (d) in FIG. 5 show changes in the diaphragm 11 and the blower chamber BS and pressure waves for each 90 ° phase difference of the vibration period of the diaphragm 11.
  • the phase 0 ° is in the middle of the displacement of the diaphragm 11 in the direction of compressing the blower chamber BS from the previous phase 270 °.
  • the displacement of the diaphragm 11 is 0, and the speed is maximum.
  • the white arrow in the figure represents the displacement direction of the diaphragm 11. Since the displacement speed of the diaphragm 11 is large, the pressure at the center of the diaphragm 11 becomes higher than the atmospheric pressure.
  • the dashed ellipse in the figure indicates that pressure is increasing in that region.
  • a pressure wave propagates from the high pressure region toward the periphery of the diaphragm 11.
  • the arrow in the figure represents the propagation.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is contracted, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 90 °.
  • the diaphragm 11 is displaced in the direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes 0 and the speed becomes maximum at a phase of 180 °.
  • the pressure at the center of the blower chamber BS becomes lower than the atmospheric pressure.
  • the white arrow in the figure represents the displacement direction of the diaphragm 11.
  • a dashed ellipse in the figure indicates that the pressure is low in that region.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 270 °.
  • the above operation is repeated.
  • the pressure wave generated in the center of the blower chamber BS near the phase 0 ° shown in (a) propagates around the blower chamber BS.
  • the diameter D of the blower chamber BS is larger than the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber BS, and the pressure wave attenuates while propagating around the blower chamber BS. Therefore, the pressure change in the central portion of the blower chamber BS is large, but the pressure change in the peripheral portion of the blower chamber is small. Therefore, with such a blower chamber size, air cannot be blown from the side of the blower chamber.
  • FIG. 6 shows an example in which the diameter D of the blower chamber is 1 ⁇ 2 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber.
  • (A), (b), (c), and (d) in FIG. 6 show changes in the diaphragm 11 and the blower chamber BS and pressure waves for each 90 ° phase difference of the vibration period of the diaphragm 11.
  • the phase 0 ° is in the middle of the displacement of the diaphragm 11 in the direction of compressing the blower chamber BS from the previous phase 270 °.
  • the displacement of the diaphragm 11 is 0 and the speed is maximum. Since the displacement speed of the diaphragm 11 is large, the pressure at the center of the diaphragm 11 becomes higher than the atmospheric pressure. A pressure wave propagates from the high pressure region toward the periphery of the diaphragm 11.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is contracted, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 90 °. Since the radius (D / 2) of the blower chamber BS is 1 ⁇ 4 wavelength, the pressure wave generated at the center of the blower chamber when the phase is 0 ° is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 after 1 ⁇ 4 period. Will do.
  • the diaphragm 11 is displaced in the direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes 0 and the speed becomes maximum at a phase of 180 °.
  • the pressure in the center of the blower chamber BS tends to decrease according to the displacement of the diaphragm 11, but the pressure wave reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 and returning toward the center of the blower chamber BS. Acts in a direction to cancel out the pressure change at the center of the blower chamber.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 270 °.
  • the pressure at the center of the blower chamber BS is equal to or lower than the atmospheric pressure.
  • the pressure wave generated in the center of the blower chamber BS due to the displacement of the diaphragm 11 propagates around the blower chamber BS, is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40, and again in the central direction of the blower chamber BS. Back to interfere.
  • the diameter D of the blower chamber BS is 1 ⁇ 2 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber BS, it is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 and The pressure wave returning in the central direction and the pressure wave generated in the center of the blower chamber BS interfere with each other in opposite phases and cancel each other's pressure. Therefore, the diaphragm 11 cannot effectively change the pressure in the blower chamber. Therefore, although the blower chamber BS is small and the attenuation when propagating to the periphery of the blower chamber BS is small, even with such a blower chamber size, air cannot be blown out sufficiently from the side of the blower chamber. .
  • FIG. 7 shows an example in which the diameter D of the blower chamber is 1/4 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber.
  • (A), (b), (c), and (d) in FIG. 7 show changes in the diaphragm 11 and the blower chamber BS and pressure waves for each 90 ° phase difference of the vibration period of the diaphragm 11.
  • the phase 0 ° is in the middle of the displacement of the diaphragm 11 in the direction of compressing the blower chamber BS from the previous phase 270 °.
  • the displacement of the diaphragm 11 is 0 and the speed is maximum. Since the displacement speed of the diaphragm 11 is large, the pressure at the center of the diaphragm 11 becomes higher than the atmospheric pressure. A pressure wave propagates from the high pressure region toward the periphery of the diaphragm 11.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is contracted, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 90 °. Since the radius (D / 2) of the blower chamber BS is 1/8 wavelength, the pressure wave generated in the center of the blower chamber when the phase is 0 ° is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 after 1/8 period. However, when returning to the center of the blower chamber after a quarter cycle, the high pressure region and the low pressure region do not overlap at the same time.
  • the diaphragm 11 is displaced in the direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes 0 and the speed becomes maximum at a phase of 180 °.
  • the diaphragm 11 is displaced in a direction in which the blower chamber BS is expanded, and the displacement becomes maximum and the velocity becomes 0 at a phase of 270 °.
  • the pressure at the center of the blower chamber BS is equal to or lower than the atmospheric pressure. The above operation is repeated.
  • the pressure wave generated in the center of the blower chamber BS due to the displacement of the diaphragm 11 propagates to the periphery of the blower chamber BS, is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40, and immediately becomes the center of the blower chamber BS.
  • the diameter D of the blower chamber BS is 1 ⁇ 4 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber BS, it is reflected by the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 and The pressure wave returning to the center and the pressure wave generated at the center of the blower chamber BS do not cancel each other. Therefore, the pressure inside the blower chamber BS changes almost uniformly.
  • the pressure change in the peripheral part of the blower chamber changes greatly as in the central part, and air can be blown out from the side of the blower chamber.
  • the wavelength is set to 1 ⁇ 4, but if the wavelength is 1 ⁇ 4 or less, they do not cancel each other, and the smaller the wavelength, the more the pressure wave propagates instantaneously and the pressure changes more uniformly. To do.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the diameter D of the blower chamber BS and the flow rate of air blown out from the piezoelectric microblower 101.
  • the horizontal axis represents the ratio of the diameter D of the blower chamber BS to the wavelength of the pressure wave (sound wave transmitted through the medium) at the driving frequency.
  • the wavelength of the pressure wave (sound wave) at the drive frequency generated in the blower chamber was calculated by setting the sound velocity at room temperature to about 340 m, and the ratio of the diameter D of the blower chamber BS was calculated.
  • each part of the piezoelectric micro blower 101 is as follows.
  • the diameter D of the blower chamber BS is equal to or less than 1 ⁇ 4 of the wavelength of the pressure wave generated in the blower chamber BS, the inner wall of the opening 40S of the blower chamber plate 40 (as much as 1 ⁇ 4 or less).
  • the time from the reflection to the center of the blower chamber BS is shortened, and the pressure wave is instantaneously propagated, and the uniformity of the pressure change in the blower chamber is improved.
  • the diameter D of the blower chamber BS becomes too small, the displacement of the diaphragm 11 becomes small, the volume change of the blower chamber becomes small, and the flow rate cannot be obtained. Therefore, the diameter D of the blower chamber BS is set in the blower chamber BS.
  • the pressure distribution in the blower chamber can be made uniform while increasing the displacement by keeping the size of the blower chamber small and increasing the size of the drive unit separately from that as in the first embodiment. Good flow characteristics can be obtained.
  • the diameter D of the blower chamber BS is less than 1 ⁇ 2 of the wavelength of the pressure wave, it is confirmed that air is blown out from the side of the blower chamber.
  • the above range is a region where the pressure starts to cancel theoretically, but does not completely cancel, and it is considered that some action is performed so that the pressure becomes uniform.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example in which the piezoelectric micro-blowers 101 according to the first embodiment are used in three layers.
  • the piezoelectric micro blowers 101 since the upper and lower suction ports 20A and 60A are at the same position in plan view, the piezoelectric micro blowers 101 are stacked in a state where a plurality of piezoelectric micro blowers 101 are stacked.
  • the inlets 20A and 60A communicate with each other. Therefore, each piezoelectric micro blower 101 operates normally, and the flow volume of the whole blowing amount can be earned.
  • the outlets 40BH and 50BH are aligned on the same surface and face in the same direction, the air blown from them entrains the surrounding air, and the overall flow rate including the surrounding air is further improved.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the piezoelectric microblower 102 according to the second embodiment.
  • the difference from the piezoelectric micro blower 101 according to the first embodiment is that the flow path plate 50 shown in FIG. 3 is not provided and the suction port 60A is single.
  • FIG. 11 is a plan view of each component of the piezoelectric microblower 102 shown in FIG.
  • the side wall plate 20 has a rectangular plate shape, and a circular opening 20S is formed at the center thereof.
  • both the piezoelectric element 12 and the intermediate plate 13 are ring plates.
  • the diaphragm 11 has a rectangular plate shape.
  • the spacer 30 has a rectangular plate shape, and a circular opening 30S is formed at the center thereof.
  • the blower chamber plate 40 has a rectangular plate shape, and a circular opening 40S is formed at the center thereof. Further, the blower chamber plate 40 is formed with a blowing flow path 40F. The blowout channel 40F allows the opening 40S and the blower outlet 40BH to communicate with each other.
  • the bottom plate 60 has a rectangular plate shape and is formed with one vertical hole 60V.
  • the vertical hole 60V is connected to the vicinity of the base of the blow-out flow path 40F of the blower chamber plate 40 (position close to the opening 40S).
  • the piezoelectric microblower 102 shown in FIG. 10 is configured by laminating the components shown in FIG. 11 and screwing them.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the piezoelectric microblower 103 according to the third embodiment.
  • the difference from the piezoelectric micro-blower 101 according to the first embodiment is that the piezoelectric element 12 and the intermediate plate 13 are formed in a disc shape. Other configurations are the same as those of the piezoelectric microblower 101.
  • the primary vibration mode may be used.
  • the size can be greatly reduced.
  • the vibration mode of the diaphragm 10 by the diaphragm 11, the piezoelectric element 12, and the intermediate plate 13 is different from that shown in the first embodiment, the size of the blower chamber BS and the pressure in the blower chamber change uniformly. The conditions are the same. Therefore, the present invention can also be applied to a piezoelectric microblower provided with such a disk-shaped piezoelectric element. That is, if the blower chamber structure of the present invention is provided, the internal pressure change can be made almost uniform regardless of the configuration such as the presence or absence of a diaphragm, piezoelectric element, intermediate plate, and vibration mode, and the same effect can be obtained.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the piezoelectric microblower 104 according to the fourth embodiment.
  • the piezoelectric micro blower 104 includes a bottom plate 60, a flow path plate 50, a vibration plate 10, and a side wall plate 20.
  • the diaphragm 10 includes a piezoelectric element 12, a diaphragm 11, and an intermediate plate 13.
  • the intermediate plate 13 corresponds to a “blower chamber frame” according to the present invention.
  • the piezoelectric element 12 has a disc shape, whereas the intermediate plate 13 has a ring plate shape.
  • An intermediate plate 13 is sandwiched between the diaphragm 11 and the piezoelectric element 12.
  • the blower chamber BS is constituted by the diaphragm 11, the piezoelectric element 12, and the intermediate plate.
  • a blowing passage 13 ⁇ / b> F is formed in the intermediate plate 13.
  • the side wall plate 20 is provided with an air outlet 20BH
  • the flow path plate 50 is provided with an air outlet 50BH.
  • a blowing flow path 20F is formed between the extended position of the blowing flow path 13F and the blow outlet 20BH.
  • the passage plate 50, the diaphragm 11, and the side wall plate 20 have holes (not shown) through which screws pass, and the bottom plate 60 has screw holes (not shown) into which screws are screwed.
  • FIG. 14 is a plan view of each component of the piezoelectric micro blower 104 shown in FIG.
  • the side wall plate 20 has a rectangular plate shape, and a circular opening 20S is formed at the center thereof. Further, the side wall plate 20 is formed with a blowing channel 20F.
  • the blowout flow path 20F allows the opening 20S and the blowout opening 20BH to communicate with each other.
  • the piezoelectric element 12 has a disk shape.
  • the intermediate plate 13 has a cut in part of the ring plate shape. This break is the blowing channel 13F.
  • the diaphragm 11 has a rectangular plate shape, and a plurality of arc-shaped slits are formed therein. Moreover, the flow path 11F for blowing in which the opening part is connected with blower outlet 11BH is formed.
  • the flow path plate 50 has a rectangular plate shape, and a circular opening 50S is formed at the center thereof. Further, the flow passage plate 50 is formed with a blowout flow passage 50F. The blowout flow path 50F allows the opening 50S and the blowout port 50BH to communicate with each other. As shown in FIG. 14F, the bottom plate 60 has a rectangular plate shape.
  • the piezoelectric micro blower 104 shown in FIG. 13 is configured by laminating the components shown in FIG. 14 and screwing them.
  • the blower chamber BS constituted by the diaphragm 11, the piezoelectric element 12, and the intermediate plate is supported by the diaphragm 11 and has a floating island shape, the diaphragm 11 and the piezoelectric element 12 can be individually bent and displaced. is there.
  • the piezoelectric element 12 is displaced so as to swell upward, the diaphragm 11 is displaced so as to be lowered.
  • the vibration mode is such that the diaphragm 11 is displaced so as to rise upward.
  • the dimensions of the piezoelectric element 12, the intermediate plate 13, and the diaphragm 11 are determined so as to occur.
  • the frequency of the driving voltage for the piezoelectric element 12 is determined so that the piezoelectric element 12 and the diaphragm 11 vibrate in the above mode.
  • the piezoelectric element 12 and the diaphragm 11 are displaced in synchronism with the shrinking direction and the expanding direction of the blower chamber BS, so that the volume changes from the blower chamber of the piezoelectric microblower shown in the first to third embodiments. Becomes larger. Therefore, the blowout flow rate can be effectively increased.
  • each part of the piezoelectric micro blower 104 are as follows.
  • a member only for forming the blower chamber is not required, and the overall height can be reduced. Moreover, since the slit was put in the drive part periphery part of the diaphragm 11, the vibration leak to the flow-path board 50 and the side wall board 20 which are diaphragm support members is suppressed. Furthermore, stable operation can be performed without being affected by the stacking pressure of the component parts and the mounting stress of the piezoelectric microblower.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a piezoelectric microblower 105 according to the fifth embodiment. What is different from the piezoelectric micro blower 101 according to the first embodiment is the configuration of the blower chamber plate 40. Other configurations are the same as those of the piezoelectric microblower 101.
  • the piezoelectric micro blower 105 includes a blower chamber partition 40P that partitions the space in the space formed by the diaphragm 11, the opening 40S of the blower chamber plate 40, and the flow path plate 50.
  • the blower chamber BS is configured by the blower chamber partition 40 ⁇ / b> P and the diaphragm 11.
  • FIG. 16 is a plan view of each component of the piezoelectric micro blower 105 shown in FIG.
  • the side wall plate 20 has a rectangular plate shape, and a circular opening 20S is formed at the center thereof.
  • the side wall plate 20 has two vertical holes 20V.
  • both the piezoelectric element 12 and the intermediate plate 13 are ring plates.
  • the diaphragm 11 has a rectangular plate shape and has two holes 11V. These holes 11V communicate with the vertical holes 20V of the side wall plate.
  • the spacer 30 has a rectangular plate shape, and a circular opening 30S is formed at the center thereof.
  • the spacer 30 is formed with two holes 30V.
  • the blower chamber plate 40 has a rectangular plate shape, and an opening 40S is formed at the center thereof.
  • a blower chamber partition 40P is formed in the opening 40S.
  • the blower chamber plate 40 is formed with a horizontal hole 40BH and an outlet flow path 40F.
  • the blowout flow path 40F allows communication between the blower chamber partition 40P and the blowout port 40BH.
  • the flow path plate 50 has a rectangular plate shape, and has two horizontal holes 50H and a flow path 50F for blowing.
  • the first end of the horizontal hole 50H is connected to the vicinity of the root of the blowing flow path 50F.
  • the second end of the horizontal hole 50H communicates with the hole 40V of the blower chamber plate 40. Since the hole 40V of the blower chamber plate 40 communicates with the hole 30V of the spacer 30, the hole 11V of the diaphragm 11, and the vertical hole 20V of the side wall plate 20, the second end of the horizontal hole 50H is the suction port shown in FIG. It communicates to 20A.
  • the bottom plate 60 has a rectangular plate shape and is formed with two vertical holes 60V. These vertical holes 60 ⁇ / b> V communicate with the horizontal holes 50 ⁇ / b> H of the flow path plate 50.
  • the piezoelectric micro blower 105 shown in FIG. 15 is configured by laminating the components shown in FIG. 16 and screwing them.
  • the blower chamber partition is provided on the diaphragm support portion side, but the blower chamber partition may be provided on the diaphragm 11 side.
  • the blower chamber plate 40 is provided in a region where the diaphragm 11 is displaced to form a blower chamber, air resistance is generated when the diaphragm 11 is displaced, and the diaphragm is moved. 11 displacement may be hindered.
  • the opening 40S of the blower chamber plate 40 is enlarged and the blower chamber partition 40P is provided in the space defined by the opening as in the fifth embodiment, a displaceable space is secured below the diaphragm 11. Therefore, the possibility of inhibiting the displacement is reduced.
  • the blower chamber partition 40P is positioned corresponding to the vibration node of the diaphragm 11, the effect is great. The effect is particularly great when the dimension D of the blower chamber is small.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the piezoelectric microblower 106 according to the sixth embodiment.
  • the difference from the piezoelectric micro blower 101 according to the first embodiment is that the bottom plate 60 shown in FIG. 3 is not provided, the vertical holes 20V and 60V shown in FIG. 3 are not provided, and the diaphragm 11 and the spacer are similarly provided. 30 does not include a hole communicating with the vertical hole 20V, and does not include the blowing flow path 50F illustrated in FIG.
  • An effect of increasing the cooling efficiency can be expected by generating an air flow by the operation of the bellows or generating turbulence in the air, which can be used for cooling in a small device.
  • the height can be reduced compared to the piezoelectric micro blower 101 of the first embodiment, and the material parts can be simplified.
  • FIG. 18 is a sectional view of the piezoelectric microblower 107 according to the seventh embodiment.
  • the micro blower is configured by laminating the spacer 30, the blower chamber plate 40, the flow channel plate 50, and the bottom plate 60 using a plate-like member.
  • a member integrally formed by a processing method such as resin molding or shaving is used.
  • members corresponding to the spacer 30, the blower chamber plate 40, the flow channel plate 50, and the bottom plate 60 shown in FIG. 15 are the lower plate 345 that is a single resin member. It consists of A recess is formed in the lower plate 345, and a blower chamber BS is constituted by the recess of the lower plate 345 and the diaphragm 11. Further, the lower plate 345 is formed with a horizontal hole 45BH and a blowout channel 45F. A suction port 345A is formed in the lower plate 345.
  • the diaphragm 10 is integrated by attaching a piezoelectric element 12 to the diaphragm 11 via an intermediate plate 13.
  • Other configurations are the same as those shown in FIG.
  • the shape of the blower chamber is easily processed into an arbitrary shape.
  • the pressure change in the blower chamber can be made more uniform by adding a taper or R (roundness) to the corner on the flow path side of the blower chamber, or by making the blower chamber a dome-like shape closer to the deformed shape of the diaphragm.
  • the shape of the blower chamber is not uniform in the thickness direction, but the maximum dimension D in the spreading direction may be considered as the blower chamber dimension.
  • blower chamber not only the blower chamber but also the shape of the flow passage for blowing can be arbitrarily configured, and the characteristics can be improved by adopting the optimum shape for the flow.
  • the driving frequency of the piezoelectric micro blower is preferably an ultrasonic frequency band so that no audible noise is generated, and the higher the frequency, the greater the number of diaphragm vibration cycles per unit time.
  • the flow rate can be increased.
  • the resonance frequency of the diaphragm it may be a frequency range of inaudible frequencies of 15 kHz or higher, an ultrasonic frequency (generally 20 kHz or higher), or may be slightly out of this frequency range.
  • BS ... Blower chamber 10 ... Diaphragm 11 ... Diaphragm 11V, 30V, 40V ... Hole 12 ... Piezoelectric element 13 ... Intermediate plate 11F, 13F, 20F, 40F, 50F ... Blowout flow path 20 ... Side wall plate 20A, 60A ... Suction port 20S, 30S, 40S, 50S ... Opening 20V, 60V ... Vertical hole 30 ... Spacer 40 ... Blower chamber plate 40BH, 50BH ... Blow-out port 40H, 50H ... Horizontal hole 40P ... Room partition 50 ... Flow path plate 60 ... Bottom plate 101-107 ... Piezoelectric Micro blower

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Abstract

　振動板（１０）は、そのダイヤフラム（１１）に中間板（１３）を介して圧電素子（１２）が貼付されることにより構成されている。ブロア室板（４０）の中央には、円形の開口（４０Ｓ）が形成されている。ダイヤフラム（１１）、流路板（５０）、及びブロア室板（４０）の開口（４０Ｓ）で構成されるブロア室（ＢＳ）は、ダイヤフラムの振動により内部の圧力変化がほぼ一様に変化する大きさに定められている。ブロア室板（４０）には吹出口（４０ＢＨ）、流路板（５０）には吹出口（５０ＢＨ）がそれぞれ設けられている。ブロア室ＢＳで加圧された圧縮性流体は吹出口（４０ＢＨ，５０ＢＨ）から吹出される。

Description

圧電マイクロブロア
　本発明は、空気のような圧縮性流体を輸送するのに適したマイクロブロアに関するものである。
　ノートパソコンやディジタルＡＶ機器のような小型の電子機器において、内部に生じる熱を効率よく冷却するためにブロアが設けられる。このような冷却用のブロアとしては、小型・低背、低消費電力、及び静音性が重視され要求される。
　圧電マイクロブロアに関しては、例えば特許文献１に開示されている。図１は特許文献１に係る圧電マイクロブロアの断面構造及びその動作を示す図である。この圧電マイクロブロアは、ブロア本体１と、外周部がブロア本体１に対して固定されたダイヤフラム２とを備え、ダイヤフラム２の背面中央部には圧電素子３が貼り付けられている。ブロア本体１の第１壁部１ａとダイヤフラム２との間にはブロア室４が形成されている。ダイヤフラム２の中心部と対向する第１壁部１ａの部位に第１開口部５ａが形成されている。
　圧電素子３に電圧を印加することにより、ダイヤフラム２を屈曲変形させ、第１開口部５ａとダイヤフラム２との距離を変化させることができる。ブロア本体１には、第１壁部１ａを間にしてブロア室４と反対側に、第１壁部１ａと間隔をあけて第２壁部１ｂが設けられ、第１開口部５ａと対向する第２壁部１ｂの部位に第２開口部５ｂが形成されている。第１壁部１ａと第２壁部１ｂとの間には、外側端部が外部に連通され、内側端部が第１開口部５ａ及び第２開口部５ｂに接続された流入通路７が形成されている。
　図１（ａ）は初期状態（非電圧印加時）であり、ダイヤフラム２は平坦状である。図１（ｂ）は圧電素子３への印加電圧の最初の１／４周期の状態であり、ダイヤフラム２が下に凸に屈曲するので、第１開口部５ａとダイヤフラム２との距離が増大し、第１開口部５ａを介してブロア室４内に流体が吸い込まれる。このとき、流入通路７の流体の一部がブロア室４内に吸い込まれる。
　次の１／４周期では、図１（ｃ）のようにダイヤフラム２は平坦状に戻る時、第１開口部５ａとダイヤフラム２との距離が減少し、流体は開口部５ａ，５ｂを通って上方向に押し出される。この時、流入通路７の流体を一緒に巻き込みながら上方に流れる。
　次の１／４周期では、図１（ｄ）のようにダイヤフラム２が上に凸に屈曲するので、第１開口部５ａとダイヤフラム２との距離が減少し、ブロア室４内の流体が高速で開口部５ａ，５ｂから上方向に押し出される。
　次の１／４周期では、図１の（ｅ）のようにダイヤフラム２は平坦状に戻る時、第１開口部５ａとダイヤフラム２との距離が増大し、流体は第１開口部５ａを通過してブロア室４内に若干吸い込まれるが、流入通路７の流体は慣性により中心方向、及びブロア室外に流体が押し出される方向に流れ続ける。その後、ダイヤフラム２の動作は図１の（ｂ）に戻り、それ以後（ｂ）～（ｅ）の動作を周期的に繰り返す。
国際公開第２００８／０６９２６６号パンフレット
　特許文献１の圧電マイクロブロアにおいては、ダイヤフラムの中心部に対向する壁部に開口部を設け、その開口部から流体を吐出するため、吐出した流れは圧電マイクロブロア本体に対して垂直方向となる。
　しかし、このように、圧電マイクロブロア本体に対して垂直方向に圧縮性流体を吹出する構造では、小型の低背電子機器向内に組み込もうとする場合に、製品自体を如何に低背化しても、圧電マイクロブロアから吹出される流体の流れを確保するために、垂直方向の空間が必要になってしまう。電子機器の筐体内で流体の流れを水平方向にしようとすれば、圧電マイクロブロアを電子機器の筐体内で縦向きにして置くか、一旦垂直方向に排出した流れを別途の経路を設けて水平方向に変換する必要が生じ、結局は高さが必要になってしまう。そのため、低背電子機器向けには使用できなかった。
　一方、これを解決するために、圧電マイクロブロアのブロア室の側方に開口部を配置して、圧電マイクロブロア本体の側方へ流体を吹出するように構成することが考えられる。しかし、特許文献１の駆動音を防ぐために、例えば１５ｋＨｚ以上の難可聴周波数領域又は超音波領域の高い周波数で駆動する圧電マイクロブロアでは、ブロア室の側方に開口部を配置しても流れは発生せず、側方へ流体を吐出することができない課題があることが分かった。
　本発明の目的は、前記課題を解消して、ブロア室の側方へ圧縮性流体を吹出できるようにして、組み込み先の高さ方向の占有域を大幅に縮小化できるようにした、圧電マイクロブロアを提供することにある。
　前記課題を解決するために、この発明は、次のように構成する。
　圧電素子と、この圧電素子が取り付けられるダイヤフラムと、このダイヤフラムの周囲を支持するダイヤフラム支持部と、前記圧電素子に電圧が印加されて前記ダイヤフラムが屈曲変形することにより、容積変化を起こすブロア室と、を備え、
　前記ダイヤフラム支持部は、前記ブロア室に連通された吹出口を側部に備え、
　前記ブロア室は、前記圧電素子がおおむね１５ｋＨｚ以上の交番電圧で駆動される状態で前記ダイヤフラムの振動により内部の圧力変化がほぼ一様に変化する大きさにする。
　この構成により、側方に圧縮性流体が吹出される圧電マイクロブロアとして用いることができる。
　前記ブロア室は、例えば前記ダイヤフラムの周囲を支持するダイヤフラム支持部と、前記ダイヤフラムとの間で構成される。
　また、例えば、前記ダイヤフラムと前記圧電素子との間に挟まれたブロア室枠体を備え、前記ダイヤフラム、前記圧電素子、及び前記ブロア室枠体でブロア室が構成される。
　本発明によれば、ブロア室の側方へ圧縮性流体を吹出できるようにして、組み込み先電子機器の筐体内での高さ方向の占有域を大幅に縮小化できる。
特許文献１に係る圧電マイクロブロアの断面構造及びその動作を示す図である。 第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１の斜視図である。 図２においてＸ－Ｘ方向に切った、圧電マイクロブロア１０１の中央縦断面図である。 図２・図３に示した圧電マイクロブロア１０１の各構成部材の平面図である。 ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長より大きい場合の例である。 ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長の１／２である場合の例である。 ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長の１／４である場合の例である。 ブロア室ＢＳの直径Ｄと、圧電マイクロブロア１０１から吹出される空気の流量との関係を示す図である。 第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１を３段重ねにして用いる例を示す断面図である。 第２の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０２の断面図である。 図１０に示した圧電マイクロブロア１０２の各構成部材の平面図である。 第３の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０３の断面図である。 第４の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０４の断面図である。 図１３に示した圧電マイクロブロア１０４の各構成部材の平面図である。 第５の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０５の断面図である。 図１５に示した圧電マイクロブロア１０５の各構成部材の平面図である。 第６の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０６の断面図である。 第７の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０７の断面図である。
《第１の実施形態》
　第１の実施形態に係る圧電マイクロブロアについて、図２～図９を参照して説明する。
　図２は第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１の斜視図である。外形は略正方形板状を成し、その一つの側面の中央部に吹出口（４０ＢＨ，５０ＢＨ）が開口されている。また、圧電マイクロブロア１０１の主面に吸入口が開口されている。図２に示す向きでは上面に吸入口６０Ａが見えている。
　図３は、図２においてＸ－Ｘ方向に切った、圧電マイクロブロア１０１の中央縦断面図である。但し、断面構造をわかりやすくするために、厚み方向に拡大し、上下左右のアスペクト比を変えている。この圧電マイクロブロア１０１は、底板６０、流路板５０、ブロア室板４０、スペーサ３０、振動板１０、側壁板２０を備えている。
　振動板１０は、そのダイヤフラム１１にリング状の中間板１３を介して実質的に中間板１３と同径のリング状圧電素子１２が貼付されることにより構成されている。すなわち、振動板１０は一体化されている。
　流路板５０、ブロア室板４０、スペーサ３０、ダイヤフラム１１、及び側壁板２０にはネジを通す孔（不図示）が開口されていて、底板６０にはネジが螺合するネジ穴（不図示）が切られている。側壁板２０側からネジを通し、底板６０のネジ穴に螺合させることによって、底板６０、流路板５０、ブロア室板４０、スペーサ３０、ダイヤフラム１１、及び側壁板２０が一体化される。
　ブロア室板４０の中央には直径Ｄの円形の開口４０Ｓが形成されている。振動板１０は、そのダイヤフラム１１の周辺部がスペーサ３０とともに、ブロア室板４０と側壁板２０とで挟まれている。すなわち、ダイヤフラム１１はスペーサ３０を介して、ブロア室板４０と側壁板２０とで支持されている。このスペーサ３０、ブロア室板４０、流路板５０、底板６０、及び側壁板２０が本発明に係る「ダイヤフラム支持部」に相当する。
　ダイヤフラム１１、流路板５０、及びブロア室板４０の開口４０Ｓで囲まれた空間がブロア室ＢＳである。
　ブロア室板４０には吹出口４０ＢＨ、流路板５０には吹出口５０ＢＨがそれぞれ設けられていて、ブロア室ＢＳと吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨとの間に吹出用流路４０Ｆ，５０Ｆがそれぞれ形成されている。
　側壁板２０には、その厚み方向に縦穴２０Ｖが形成されている。ダイヤフラム１１及びスペーサ３０には縦穴２０Ｖに連通し、且つ吹出用流路４０Ｆの途中に繋がる穴が形成されている。縦穴２０Ｖの一方端は吸入口２０Ａで開放されている。また、底板６０にはその厚み方向に、吹出用流路５０Ｆの途中に繋がる縦穴６０Ｖが形成されている。この縦穴６０Ｖの一方端は吸入口６０Ａで開放されている。
　ブロア室ＢＳで加圧された圧縮性流体（例えば空気である。以降、空気を例にして説明する。）は吹出用流路４０Ｆ，５０Ｆを通って、吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨから吹出される。その際、吸入口２０Ａ，６０Ａから空気が吸入され、この吸入された空気は、ブロア室ＢＳからの空気と一緒になって吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨから吹出される。したがって、圧電マイクロブロア１０１の吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨ側に隣接配置された部材を冷却できる。
　図４は、図２・図３に示した圧電マイクロブロア１０１の各構成部材の平面図である。図４（Ａ）に示すように、側壁板２０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口２０Ｓが形成されている。この円形の開口２０Ｓは、ダイヤフラム１１の周辺部のみを支持するために形成されている。また、側壁板２０には二つの縦穴２０Ｖが形成されている。前述したように、この縦穴２０Ｖは吸入用流路の一部である。
　図４（Ｂ）に示すように、圧電素子１２及び中間板１３は共にリング板状である。
　図４（Ｃ）に示すように、ダイヤフラム１１は外形が方形板状であり、二つの穴１１Ｖが形成されている。これらの穴１１Ｖは側壁板の縦穴２０Ｖと連通する。
　図４（Ｄ）に示すように、スペーサ３０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口３０Ｓが形成されている。また、スペーサ３０には二つの穴３０Ｖが形成されている。これらの穴３０Ｖはダイヤフラム１１の穴１１Ｖと連通する。このスペーサ３０の平面形状は側壁板２０の平面形状と同じである。
　図４（Ｅ）に示すように、ブロア室板４０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口４０Ｓが形成されている。また、ブロア室板４０には二つの横穴４０Ｈ及び吹出用流路４０Ｆが形成されている。吹出用流路４０Ｆは開口４０Ｓと吹出口４０ＢＨとを連通させる。
　横穴４０Ｈの第１の端部は吹出用流路４０Ｆの根元付近（開口４０Ｓ寄りの位置）に繋がっている。横穴４０Ｈの第２の端部はスペーサ３０の穴３０Ｖと連通している。スペーサ３０の穴３０Ｖはダイヤフラム１１の穴１１Ｖ及び側壁板２０の縦穴２０Ｖに連通しているので、横穴４０Ｈの第２の端部は、図３に示した吸入口２０Ａにまで連通している。
　図４（Ｆ）に示すように、流路板５０は、外形が方形板状であり、二つの横穴５０Ｈ及び吹出用流路５０Ｆが形成されている。これらの横穴５０Ｈ及び吹出用流路５０Ｆは、ブロア室板４０の二つの横穴４０Ｈ及び吹出用流路４０Ｆと同一形状であり、互いに重なる。このように流路板５０にも横穴５０Ｈ及び吹出用流路５０Ｆを設けることによって、横穴及び吹出用流路の厚みを稼いでいる。
　吹出用流路４０Ｆ，５０Ｆ及び吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨは吹出用のノズルを構成している。このノズルの作用によって、ブロア室から吹出される空気が一定方向に整流され、且つブロア室から吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨまでの圧力変化が所定パターンとなるように制御される。しかも、従来の縦方向に吹出するブロアでは、ノズルを設けた場合に圧電マイクロブロア１０１の高さ方向に寸法が大きくなってしまうが、本構造ではノズルはブロア室の吹出用流路や底板に形成することができ、寸法を大きくすることなく構成できる。
　図４（Ｇ）に示すように、底板６０は外形が方形板状であり、二つの縦穴６０Ｖが形成されている。これらの縦穴６０Ｖは流路板５０の横穴５０Ｈと連通する。
　このように、図４の各構成部材を積層し、ネジ留めすることによって、図３に示した圧電マイクロブロア１０１を構成する。なお、ここでは各構成部材をネジ留めにより固定させているが、接着やカシメ等のその他の手段で一体化されていてもよい。
　図５～図７は、圧電マイクロブロア１０１のブロア室ＢＳのサイズとブロア室ＢＳ内の圧力変化との関係を示す図である。但し、説明に必要な部材のみについて、且つそれらを簡略化して表している。これらの例では、何れもダイヤフラム１１のリング状の圧電素子１２及び中間板１３の内径部分だけが大きく変位するような３次高調波で屈曲振動する、３次振動モードの場合について図示している。
　図５は、ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長より大きい場合の例である。図５中の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はダイヤフラム１１の振動周期の９０°位相差毎の、ダイヤフラム１１及びブロア室ＢＳの変化と圧力波を示している。
　まず、位相０°は、それ以前の位相２７０°の状態から、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを圧縮する方向に変位する途中である。このとき、ダイヤフラム１１の変位は０、速度は最大である。図中の白抜きの矢印はダイヤフラム１１の変位方向を表している。ダイヤフラム１１の変位速度は大きいので、ダイヤフラム１１の中央部の圧力が大気圧より高くなる。図中の破線の楕円は、その領域で圧力が高まっていることを表している。この圧力の高い領域からダイヤフラム１１の周囲方向へ圧力波が伝搬する。図中の矢印はその伝搬を表している。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを収縮させる方向へ変位し、位相９０°で変位が最大、速度が０となる。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相１８０°で変位が０、速度が最大となる。このとき、ブロア室ＢＳの中央の圧力は大気圧より低くなる。図中の白抜きの矢印はダイヤフラム１１の変位方向を表している。図中の破線の楕円は、その領域で圧力が低くなっていることを表している。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相２７０°で変位が最大、速度が０となる。
　以上の動作を繰り返す。（ａ）に示した位相０°付近で、ブロア室ＢＳの中央で発生した圧力波は、ブロア室ＢＳの周囲へ伝搬していく。図５に示した例では、ブロア室ＢＳの直径Ｄが、ブロア室ＢＳ内に生じる圧力波の波長より大きく、ブロア室ＢＳの周囲へ伝播するうちに圧力波は減衰していく。したがって、ブロア室ＢＳの中央部の圧力変化は大きいが、ブロア室の周辺部の圧力変化は小さくなる。そのため、このようなブロア室のサイズでは、ブロア室の側方から空気を吹出することができない。
　図６は、ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長の１／２である場合の例である。図６中の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はダイヤフラム１１の振動周期の９０°位相差毎の、ダイヤフラム１１及びブロア室ＢＳの変化と圧力波を示している。
　まず、位相０°は、それ以前の位相２７０°の状態から、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを圧縮する方向に変位する途中である。図５の（ａ）の場合と同様に、このとき、ダイヤフラム１１の変位は０、速度は最大である。ダイヤフラム１１の変位速度は大きいので、ダイヤフラム１１の中央部の圧力が大気圧より高くなる。この圧力の高い領域からダイヤフラム１１の周囲方向へ圧力波が伝搬する。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを収縮させる方向へ変位し、位相９０°で変位が最大、速度が０となる。ブロア室ＢＳの半径（Ｄ／２）は１／４波長であるので、位相０°の時にブロア室の中央で発生した圧力波は１／４周期後にブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射することになる。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相１８０°で変位が０、速度が最大となる。このとき、ブロア室ＢＳの中央の圧力はダイヤフラム１１の変位に応じて低くなろうとするが、ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射してブロア室ＢＳの中央方向へ戻って来た圧力波は、ブロア室中央の圧力変化を打ち消す方向に作用する。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相２７０°で変位が最大、速度が０となる。このとき、ブロア室ＢＳの中央の圧力は大気圧と同等かそれより低くなる。
　以上の動作を繰り返す。このように、ダイヤフラム１１の変位によってブロア室ＢＳの中央で発生した圧力波は、ブロア室ＢＳの周囲へ伝搬し、ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射し、再びブロア室ＢＳの中央方向へ戻って干渉する。図６に示した例では、ブロア室ＢＳの直径Ｄが、ブロア室ＢＳ内に生じる圧力波の波長の１／２であるので、ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射しブロア室ＢＳの中央方向へ戻る圧力波と、ブロア室ＢＳの中央で発生した圧力波とは逆位相で干渉し、互いの圧力を打ち消し合う。したがって、ダイヤフラム１１はブロア室内の圧力を有効に変化させることができない。そのため、ブロア室ＢＳが小さく、ブロア室ＢＳの周囲へ伝播する時の減衰が少ないとはいうものの、このようなブロア室のサイズでも、ブロア室の側方から空気を十分に吹出することができない。
　図７は、ブロア室の直径Ｄが、ブロア室内に生じる圧力波の波長の１／４である場合の例である。図７中の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はダイヤフラム１１の振動周期の９０°位相差毎の、ダイヤフラム１１及びブロア室ＢＳの変化と圧力波を示している。
　まず、位相０°は、それ以前の位相２７０°の状態から、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを圧縮する方向に変位する途中である。図５の（ａ）の場合と同様に、このとき、ダイヤフラム１１の変位は０、速度は最大である。ダイヤフラム１１の変位速度は大きいので、ダイヤフラム１１の中央部の圧力が大気圧より高くなる。この圧力の高い領域からダイヤフラム１１の周囲方向へ圧力波が伝搬する。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを収縮させる方向へ変位し、位相９０°で変位が最大、速度が０となる。ブロア室ＢＳの半径（Ｄ／２）は１／８波長であるので、位相０°の時にブロア室の中央で発生した圧力波は１／８周期後にブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射し、１／４周期後にブロア室の中央に戻ったとき、圧力の高い領域と低い領域とが同一時点で重ならない。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相１８０°で変位が０、速度が最大となる。
　その後、ダイヤフラム１１がブロア室ＢＳを拡張させる方向へ変位し、位相２７０°で変位が最大、速度が０となる。このとき、ブロア室ＢＳの中央の圧力は大気圧と同等かそれより低くなる。
　以上の動作を繰り返す。
　このように、ダイヤフラム１１の変位によってブロア室ＢＳの中央で発生した圧力波は、ブロア室ＢＳの周囲へ伝搬し、ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射し、すぐにブロア室ＢＳの中央方向へ戻る。図７に示した例では、ブロア室ＢＳの直径Ｄが、ブロア室ＢＳ内に生じる圧力波の波長の１／４であるので、ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射しブロア室ＢＳの中央方向へ戻る圧力波と、ブロア室ＢＳの中央で発生した圧力波とは互いに打ち消し合うことがない。したがって、ブロア室ＢＳ内部の圧力はほぼ一様に変化する。そのため、ブロア室の周辺部での圧力変化は中央部と同様に大きく変化し、ブロア室の側方から空気を吹出することができる。なお、この例では波長の１／４としたが、１／４以下であれば互いに打消し合うことはなく、また小さければ小さいほど瞬間的に圧力波が伝搬し、より一様に圧力が変化する。
　図８は、ブロア室ＢＳの直径Ｄと、圧電マイクロブロア１０１から吹出される空気の流量との関係を示す図である。ここで、横軸は駆動周波数での圧力波（媒体中を伝わる音波）の波長に対するブロア室ＢＳの直径Ｄの比である。室温での音速を約３４０ｍとして、ブロア室内に生じる駆動周波数での圧力波（音波）の波長を計算し、それに対してブロア室ＢＳの直径Ｄの比を求めた。
　ここで、圧電マイクロブロア１０１の各部の寸法は次のとおりである。
　［圧電素子１２］
　　　厚み0.2[mm]
　　　外径12[mm]
　　　内径5[mm]
　［中間板１３］
　　　厚み0.1[mm]
　　　外径12[mm]
　　　内径5[mm]
　［ダイヤフラム１１］
　　　厚み0.08[mm]
　　　外径15[mm]
　［ブロア室板４０］
　　　厚み0.2[mm]
　　　内径3～11[mm]
　［流路板５０］
　　　厚み0.5[mm]
　［底板６０］
　　　厚み0.5[mm]
　［圧電素子１２へ印加する駆動電圧］
　周波数20kHz
　電圧50Vppの交流電圧
　直径Ｄが０．５以下、つまり圧力波の波長の１／２未満で横吹きの流量が得られ始めており、さらに直径Ｄが０．２５以下、つまり圧力波の波長の１／４以下では流量は０．２３［Ｌ／ｍｉｎ］となっており大きな空気の吹出が生じている。
　このように、ブロア室ＢＳの直径Ｄがブロア室ＢＳ内に発生する圧力波の波長の１／４以下であると、（１／４以下であるほど、）ブロア室板４０の開口４０Ｓの内壁で反射しブロア室ＢＳの中央方向へ戻るまでの時間が短くなり、圧力波が瞬間的に伝搬することになり、ブロア室内の圧力変化の一様性が向上する。但し、ブロア室ＢＳの直径Ｄがあまりに小さくなり過ぎると、ダイヤフラム１１の変位が小さくなってブロア室の容積変化が小さくなり、流量が稼げなくなるので、ブロア室ＢＳの直径Ｄは、ブロア室ＢＳ内に発生する圧力波の波長の１／４以下の条件を満足しつつ、所定の流量が得られる寸法に設定すればよい。そのような場合、第１の実施形態のようにブロア室の寸法は小さく保ちながらそれとは別に駆動部を大きくすることで、変位を大きくしながらブロア室内の圧力分布を一様にすることができ、良好な流量特性が得られる。
　また、実験結果より、ブロア室ＢＳの直径Ｄが圧力波の波長の１／２未満の場合、ブロア室の側方から空気の吹出が確認できている。上記範囲は、理論上、圧力が打ち消し始める領域ではあるが、完全に打ち消す訳ではなく、圧力が一様になるように何らかの作用が働いているものと考えられる。
　図９は、第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１を３段重ねにして用いる例を示す断面図である。第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１は、その上下面の吸入口２０Ａ，６０Ａが平面視で同じ位置にあるため、複数の圧電マイクロブロア１０１を積層した状態で、それぞれの圧電マイクロブロア１０１の吸入口２０Ａ，６０Ａは連通する。そのため、各圧電マイクロブロア１０１は正常に動作し、全体の吹出量の流量が稼げる。しかも、吹出口４０ＢＨ，５０ＢＨは同一面に並んで同方向を向くので、それらから吹出された空気は周囲の空気を巻き込み、周囲の空気を含めた全体の流量が更に向上することになる。
《第２の実施形態》
　図１０は第２の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０２の断面図である。第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１と異なるのは、図３に示した流路板５０を備えていないことと、吸入口６０Ａが単一であることである。
　図１１は、図１０に示した圧電マイクロブロア１０２の各構成部材の平面図である。図１１（Ａ）に示すように、側壁板２０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口２０Ｓが形成されている。
　図１１（Ｂ）に示すように、圧電素子１２及び中間板１３は共にリング板状である。
　図１１（Ｃ）に示すように、ダイヤフラム１１は外形が方形板状である。
　図１１（Ｄ）に示すように、スペーサ３０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口３０Ｓが形成されている。
　図１１（Ｅ）に示すように、ブロア室板４０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口４０Ｓが形成されている。また、ブロア室板４０には吹出用流路４０Ｆが形成されている。吹出用流路４０Ｆは開口４０Ｓと吹出口４０ＢＨとを連通させる。
　図１１（Ｆ）に示すように、底板６０は外形が方形板状であり、一つの縦穴６０Ｖが形成されている。この縦穴６０Ｖはブロア室板４０の吹出用流路４０Ｆの根元付近（開口４０Ｓ寄りの位置）に繋がっている。
　このように、図１１の各構成部材を積層し、ネジ留めすることによって、図１０に示した圧電マイクロブロア１０２を構成する。
《第３の実施形態》
　図１２は第３の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０３の断面図である。第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１と異なるのは、圧電素子１２及び中間板１３を円板状にしたことである。その他の構成は圧電マイクロブロア１０１と同じである。この場合は、一次振動モードで使用してもよい。第１の実施形態として比較して、非常に小型化することが可能になる。
　ダイヤフラム１１、圧電素子１２、及び中間板１３による振動板１０の振動モードは第１の実施形態で示したものと異なるが、ブロア室ＢＳのサイズとブロア室内の圧力が一様に変化するための条件は同じである。したがって、このような円板状の圧電素子を備えた圧電マイクロブロアにも適用できる。つまり、本発明のブロア室構造を有すれば、ダイヤフラム、圧電素子、中間板の有無等の構成や振動モードによらず、内部の圧力変化がほぼ一様にでき、同様の効果が得られる。
《第４の実施形態》
　図１３は第４の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０４の断面図である。この圧電マイクロブロア１０４は、底板６０、流路板５０、振動板１０、側壁板２０を備えている。振動板１０は、圧電素子１２とダイヤフラム１１と中間板１３とで構成されている。
　第１～第３の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１～１０３と異なるのは、振動板１０及びブロア室ＢＳの構成である。
　振動板１０は、そのダイヤフラム１１の周辺部が流路板５０と側壁板２０とで挟まれている。すなわち、ダイヤフラム１１は流路板５０と側壁板２０とで支持されている。この流路板５０及び側壁板２０が本発明に係る「ダイヤフラム支持部」に相当する。
　中間板１３は本発明に係る「ブロア室枠体」に相当する。圧電素子１２は円板状であるの対し、中間板１３はリング板状である。ダイヤフラム１１と圧電素子１２との間に中間板１３が挟み込まれている。この構造によって、ダイヤフラム１１、圧電素子１２、及び中間板でブロア室ＢＳが構成されている。
　中間板１３には吹出用流路１３Ｆが形成されている。側壁板２０には吹出口２０ＢＨ、流路板５０には吹出口５０ＢＨがそれぞれ設けられている。さらに、吹出用流路１３Ｆの延長位置と吹出口２０ＢＨとの間に吹出用流路２０Ｆが形成されている。
　流路板５０、ダイヤフラム１１、及び側壁板２０にはネジを通す孔（不図示）が開口されていて、底板６０にはネジが螺合するネジ穴（不図示）が切られている。側壁板２０側からネジを通し、底板６０のネジ穴に螺合させることによって、底板６０、流路板５０、ダイヤフラム１１、及び側壁板２０が一体化される。
　図１４は、図１３に示した圧電マイクロブロア１０４の各構成部材の平面図である。図１４（Ａ）に示すように、側壁板２０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口２０Ｓが形成されている。また、側壁板２０には吹出用流路２０Ｆが形成されている。吹出用流路２０Ｆは開口２０Ｓと吹出口２０ＢＨとを連通させる。
　図１４（Ｂ）に示すように、圧電素子１２は円板状である。
　図１４（Ｃ）に示すように、中間板１３はリング板状の一部に切れ目が入っている。この切れ目が吹出用流路１３Ｆである。
　図１４（Ｄ）に示すように、ダイヤフラム１１は外形が方形板状であり、内部に複数の円弧状のスリットが形成されている。また、開口部が吹出口１１ＢＨと繋がっている吹出用流路１１Ｆが形成されている。
　図１４（Ｅ）に示すように流路板５０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口５０Ｓが形成されている。また、流路板５０には吹出用流路５０Ｆが形成されている。吹出用流路５０Ｆは開口５０Ｓと吹出口５０ＢＨとを連通させる。
　図１４（Ｆ）に示すように、底板６０は外形が方形板状である。
　このように、図１４の各構成部材を積層し、ネジ留めすることによって、図１３に示した圧電マイクロブロア１０４を構成する。
　このように、ダイヤフラム１１、圧電素子１２、及び中間板で構成されるブロア室ＢＳは、ダイヤフラム１１に支持されて浮島状になっているので、ダイヤフラム１１と圧電素子１２は個別に屈曲変位可能である。圧電素子１２が上方へ膨らむように変位するとき、ダイヤフラム１１は下方へ下がるように変位し、圧電素子１２が下方へ凹むように変位するとき、ダイヤフラム１１は上方へ上がるように変位する振動モードが生じるように、圧電素子１２、中間板１３、及びダイヤフラム１１の寸法を定めている。圧電素子１２に対する駆動電圧の周波数は、圧電素子１２及びダイヤフラム１１が上記のモードで振動するように定める。
　このように、圧電素子１２及びダイヤフラム１１がブロア室ＢＳの縮小方向と拡張方向に同期して変位することによって、第１～第３の実施形態で示した圧電マイクロブロアのブロア室よりその容積変化が大きくなる。したがって、吹出流量を効果的に増大できる。
　ここで、圧電マイクロブロア１０４の各部の寸法は次のとおりである。
　［圧電素子１２］
　　　厚み0.1[mm]
　　　外径9[mm]
　［中間板１３］
　　　厚み0.15[mm]
　　　外径9[mm]
　　　内径4[mm]
　［ダイヤフラム１１］
　　　厚み0.05[mm]
　　　外径12[mm]
　［流路板５０］
　　　厚み0.5[mm]
　［底板６０］
　　　厚み0.5[mm]
　［圧電素子１２へ印加する駆動電圧］
　周波数21.6kHz
　電圧15Vppの交流電圧
　以上の条件で、駆動電圧が低いにもかかわらず、第１の実施形態と同等の０．２２［Ｌ／ｍｉｎ］の流量が得られた。
　この第４の実施形態によれば、ブロア室形成のためだけの部材が不要となり、全体に低背化できる。また、ダイヤフラム１１の駆動部周辺部にスリットを入れたため、ダイヤフラム支持部材である流路板５０及び側壁板２０への振動漏れが抑制される。さらに、構成部品の積層圧力や、圧電マイクロブロアの取り付け応力などの影響を受けずに安定動作できる。
《第５の実施形態》
　図１５は第５の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０５の断面図である。第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１と異なるのは、ブロア室板４０の構成である。その他の構成は圧電マイクロブロア１０１と同じである。
　第５の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０５では、ダイヤフラム１１とブロア室板４０の開口４０Ｓと流路板５０とで構成される空間に、その空間を仕切るブロア室仕切り４０Ｐを備えている。そして、このブロア室仕切り４０Ｐとダイヤフラム１１とでブロア室ＢＳが構成されている。
　図１６は、図１５に示した圧電マイクロブロア１０５の各構成部材の平面図である。図１６（Ａ）に示すように、側壁板２０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口２０Ｓが形成されている。また、側壁板２０には二つの縦穴２０Ｖが形成されている。
　図１６（Ｂ）に示すように、圧電素子１２及び中間板１３は共にリング板状である。
　図１６（Ｃ）に示すように、ダイヤフラム１１は外形が方形板状であり、二つの穴１１Ｖが形成されている。これらの穴１１Ｖは側壁板の縦穴２０Ｖと連通する。
　図１６（Ｄ）に示すように、スペーサ３０は、外形が方形板状であり、その中央に円形の開口３０Ｓが形成されている。また、スペーサ３０には二つの穴３０Ｖが形成されている。
　図１６（Ｅ）に示すように、ブロア室板４０は、外形が方形板状であり、その中央に開口４０Ｓが形成されている。この開口４０Ｓ内にブロア室仕切り４０Ｐが形成されている。また、ブロア室板４０には横穴４０ＢＨ及び吹出用流路４０Ｆが形成されている。吹出用流路４０Ｆは、ブロア室仕切り４０Ｐ内と吹出口４０ＢＨとを連通させる。
　図１６（Ｆ）に示すように、流路板５０は、外形が方形板状であり、二つの横穴５０Ｈ及び吹出用流路５０Ｆが形成されている。横穴５０Ｈの第１の端部は吹出用流路５０Ｆの根元付近に繋がっている。横穴５０Ｈの第２の端部はブロア室板４０の穴４０Ｖと連通している。ブロア室板４０の穴４０Ｖはスペーサ３０の穴３０Ｖ、ダイヤフラム１１の穴１１Ｖ及び側壁板２０の縦穴２０Ｖに連通しているので、横穴５０Ｈの第２の端部は、図１５に示した吸入口２０Ａにまで連通している。
　図１６（Ｇ）に示すように、底板６０は外形が方形板状であり、二つの縦穴６０Ｖが形成されている。これらの縦穴６０Ｖは流路板５０の横穴５０Ｈと連通する。
　このように、図１６の各構成部材を積層し、ネジ留めすることによって、図１５に示した圧電マイクロブロア１０５を構成する。
　尚、以上に示した例では、ダイヤフラム支持部側にブロア室仕切りを設けたが、ダイヤフラム１１側にブロア室仕切りを設けてもよい。
　第１～第４の実施形態で示したように、ダイヤフラム１１が変位する領域にブロア室板４０が設けられてブロア室が構成されると、ダイヤフラム１１が変位する時に空気の抵抗が生じてダイヤフラム１１の変位が阻害されるおそれがある。しかし、第５の実施形態のように、ブロア室板４０の開口４０Ｓを大きくし、その開口による空間内にブロア室仕切り４０Ｐを設ければ、ダイヤフラム１１の下に変位可能な空間を確保することができるので、変位を阻害するおそれが小さくなる。特に、ブロア室仕切り４０Ｐをダイヤフラム１１の振動の節に対応する位置にすれば、その効果が大きい。また、特にブロア室の寸法Ｄが小さい場合に効果が大きい。
《第６の実施形態》
　図１７は第６の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０６の断面図である。第１の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０１と異なるのは、図３に示した底板６０を備えていないこと、図３に示した縦穴２０Ｖ，６０Ｖを備えていないこと、同様にダイヤフラム１１及びスペーサ３０に、縦穴２０Ｖと連通する穴を備えていないこと、及び図３に示した吹出用流路５０Ｆを備えていないことである。
　すなわち、吸入口を備えていない。そのため、吸入口から吸入した空気を吹出口から吹出するといった一方向への流体の輸送はできないが、吹出口４０ＢＨからブロア室ＢＳへ吸引した空気を同じブロア室ＢＳから吹出口４０ＢＨ周辺の空気を巻き込んで吹出するという“ふいご動作”を行う。
　このふいご動作によって空気の流れを生じさせ、もしくは空気に乱れを発生させることで、冷却効率を上げる効果が期待でき、小型機器における冷却に利用できる。
　第６の実施形態によれば、底板が無いためさに、第１の実施形態の圧電マイクロブロア１０１に比べて低背化でき、材料部品も簡素化できる。
《第７の実施形態》
　図１８は第７の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０７の断面図である。これまでに示した各実施形態では、板状の部材を用いてスペーサ３０、ブロア室板４０、流路板５０、底板６０を積層することでマイクロブロアが構成されていたが、第７の実施形態は樹脂成型や削りだしなどの加工法により一体形成された部材が用いられている。
　第７の実施形態に係る圧電マイクロブロア１０７では、例えば図１５に示したスペーサ３０、ブロア室板４０、流路板５０、底板６０に相当する部材が、単一の樹脂部材である下部板３４５で構成されている。下部版３４５には凹部が形成されて、この下部板３４５の凹部とダイヤフラム１１とでブロア室ＢＳが構成されている。また、下部板３４５には横穴４５ＢＨ及び吹出用流路４５Ｆが形成されている。下部板３４５には吸入口３４５Ａが形成されている。
　振動板１０は、そのダイヤフラム１１に中間板１３を介して圧電素子１２が貼付されることにより一体化されている。その他の構成は図１５に示したものと同様である。
　このように、一体成型された樹脂部材によりブロア本体を形成する場合、ブロア室の形状は任意の形状に加工しやすい。例えば、ブロア室の流路側の角にテーパやＲ（丸み）をつけたり、ブロア室をドーム状にしてダイヤフラムの変形形状により近づけたりして、ブロア室内の圧力変化をより一様にする事ができる。この場合は、ブロア室の形状が厚み方向に一様ではないが、広がり方向の最大寸法Ｄがブロア室寸法と考えればよい。
　さらにブロア室だけではなく、吹出用流路の形状も任意に構成することができ、流れに最適な形状とすることでより特性の改善が可能となる。
《他の実施形態》
　圧電マイクロブロアの駆動周波数は、問題となる程の可聴音雑音が生じないように、超音波の周波数帯域であることが望ましいし、高いほど単位時間当たりのダイヤフラムの振動サイクル数が多くなるので、流量を高めることができる。しかし、振動板の共振周波数の設計によっては、１５ｋＨｚ以上である難可聴周波数領域や超音波の周波数（おおむね２０ｋＨｚ以上）の周波数であってもよいし、この周波数範囲から多少外れていてもよい。
ＢＳ…ブロア室
１０…振動板
１１…ダイヤフラム
１１Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖ…穴
１２…圧電素子
１３…中間板
１１Ｆ，１３Ｆ，２０Ｆ，４０Ｆ，５０Ｆ…吹出用流路
２０…側壁板
２０Ａ，６０Ａ…吸入口
２０Ｓ，３０Ｓ，４０Ｓ，５０Ｓ…開口
２０Ｖ，６０Ｖ…縦穴
３０…スペーサ
４０…ブロア室板
４０ＢＨ，５０ＢＨ…吹出口
４０Ｈ，５０Ｈ…横穴
４０Ｐ…室仕切り
５０…流路板
６０…底板
１０１～１０７…圧電マイクロブロア

Claims (10)

  1. 　圧電素子と、
    　前記圧電素子が取り付けられるダイヤフラムと、
    　前記ダイヤフラムの周囲を支持するダイヤフラム支持部と、
    　前記圧電素子に電圧が印加されて前記ダイヤフラムが屈曲変形することにより、容積変化を起こすブロア室と、を備え、前記ブロア室の前記容積変化によって圧縮性流体を輸送する圧電マイクロブロアにおいて、
    　前記ダイヤフラム支持部は、前記ブロア室に連通された吹出口を側部に備え、
    　前記ブロア室は、前記圧電素子が１５ｋＨｚ以上の交番電圧で駆動される状態で、前記ダイヤフラムの振動により内部の圧力変化がほぼ一様に変化する大きさである、圧電マイクロブロア。
  2. 　前記ブロア室は、前記ダイヤフラムの周囲を支持するダイヤフラム支持部と、前記ダイヤフラムとの間で構成された、請求項１に記載の圧電マイクロブロア。
  3. 　前記ダイヤフラムと前記ダイヤフラム支持部との間に構成される空間であって、前記ダイヤフラムと前記ダイヤフラム支持部の少なくともいずれかに、当該空間を仕切るブロア室仕切りを備え、
    　前記ダイヤフラム、前記ダイヤフラム支持部及び前記ブロア室仕切りで前記ブロア室が構成された、請求項２に記載の圧電マイクロブロア。
  4. 　前記ダイヤフラム支持部は、前記吹出口と前記ブロア室とを連通する吹出用流路を内部に備え、前記ダイヤフラム支持部に吸入口を備え、前記吸入口と前記吹出用流路の途中との間を連通する吸入用流路を備えた、請求項２又は３に記載の圧電マイクロブロア。
  5. 　前記ダイヤフラムと前記圧電素子との間に挟まれたブロア室枠体を備え、前記ダイヤフラム、前記圧電素子、及び前記ブロア室枠体で前記ブロア室が構成された、請求項１に記載の圧電マイクロブロア。
  6. 　前記ダイヤフラム支持部は、前記吹出口と前記ブロア室とを連通する吹出用流路を内部に備え、前記ダイヤフラムに吸入口を備え、前記吸入口と前記吹出用流路の途中との間を連通する吸入用流路を備えた、請求項５に記載の圧電マイクロブロア。
  7. 　前記ブロア室の広がり方向の寸法は、前記ダイヤフラムの振動領域の範囲より小さい、請求項１乃至６の何れかに記載の圧電マイクロブロア。
  8. 　前記吹出口と前記吹出用流路とでノズルが構成された、請求項１乃至７の何れかに記載の圧電マイクロブロア。
  9. 　前記ブロア室の広がり方向の寸法は、前記ダイヤフラムの駆動周波数での圧力波の波長に対して１／２倍未満である、請求項１乃至８の何れかに記載の圧電マイクロブロア。
  10. 　前記ブロア室の広がり方向の寸法は、前記ダイヤフラムの駆動周波数での圧力波の波長に対して１／４倍以下である、請求項１乃至８の何れかに記載の圧電マイクロブロア。
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