專利名稱：：壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及宜于輸送空氣之類壓縮性流體的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)(piezoelectricmicro-blower)。
背景技術(shù)：
：在筆記本電腦等小型電子機(jī)器的冷卻水輸送用泵及燃料電池的燃料輸送用泵等中，廣泛使用壓電微型泵。另一方面，作為取代CPU等冷卻用風(fēng)扇的送風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)，或者旨在供給用燃料電池發(fā)電所需的氧氣的送風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)，能夠使用壓電微型鼓風(fēng)機(jī)。壓電微型泵及壓電微型鼓風(fēng)機(jī)都是使用向壓電元件外加電壓后彎曲變形的隔膜的泵(鼓風(fēng)機(jī))，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠很薄地構(gòu)成而且耗電量低的優(yōu)點(diǎn)。輸送液體之類非壓縮性流體時(shí)，通常分別在流入口及流出口設(shè)置使用橡膠及樹脂之類柔軟的材料的逆止閥，用數(shù)十Hz左右的低頻驅(qū)動(dòng)壓電元件?？墒?，為了輸送空氣之類壓縮性流體而使用具有逆止閥的微型泵時(shí)，壓電元件的變位量非常小，幾乎不能噴出流體。如果在隔膜的共振頻率(l次共振頻率或3次共振頻率)附近驅(qū)動(dòng)壓電元件，雖然可以獲得最大變位，但是因?yàn)楣舱耦l率是kHz級(jí)的高頻，所以逆止閥不能進(jìn)行跟蹤動(dòng)作。因此，為了輸送壓縮性流體，最好使用沒有逆止閥的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)。在專利文獻(xiàn)1中，公開了在泵本體(pumpbody)和壓電元件之間形成泵腔、在泵腔的側(cè)面?zhèn)刃纬闪魅肟?、在和壓電元件相?duì)的面形成排出口的冷卻裝置。以開口面積從外部朝著泵腔逐漸變小的錐形形成流入口，以開口面積從泵腔朝著外部逐漸變小的錐形形成排出口。這樣地使流入口和排出口成為錐形后，就能夠使通過流入口和排出口的流體阻力不同，在壓電元件朝著增大泵腔的容積的方向變位時(shí)，能夠使流體(例如空氣)從流入口流入，而在壓電元件朝著減小泵腔的容積的方向變位時(shí)，能夠使流體從流出口排出，從而能夠省略流入口、排出口的逆止閥?？墒牵词谷缟纤龅卦O(shè)定流入口和排出口的錐形，在壓電元件朝著增大泵腔的容積的方向變位時(shí)，流體也不僅從流入口流入，而且還從流出口流入。反之，在壓電元件朝著減小泵腔的容積的方向變位時(shí)，流體也不僅從流出口排出，而且還從流入口排出。因此，從流出口噴出的泵的整體流量，就與壓電元件的體積變化量相比變小。因?yàn)閴弘娫捏w積變化量本身非常小，所以流量也相應(yīng)地變得非常少，作為冷卻裝置，存在著難以獲得足夠的冷卻效果的問題。在專利文獻(xiàn)2中，公開了具備具有壓電盤(該壓電盤安裝在不銹鋼制的盤上)的超聲波驅(qū)動(dòng)體、安裝了超聲波驅(qū)動(dòng)體的第l不銹鋼膜體、與超聲波驅(qū)動(dòng)體隔開規(guī)定的間隔并且與超聲波驅(qū)動(dòng)體基本平行地安裝的第2不銹鋼膜體的氣體流發(fā)生器。向壓電盤外加電壓后，超聲波驅(qū)動(dòng)體彎曲變位，從在第2不銹鋼膜體的中心部分形成的孔排出空氣。因?yàn)樵摎怏w流發(fā)生器也沒有逆止閥，所以能夠用高頻驅(qū)動(dòng)超聲波驅(qū)動(dòng)體。所述氣體流發(fā)生器時(shí)，用高頻驅(qū)動(dòng)超聲波驅(qū)動(dòng)體后，能夠一邊吸入或者巻入在第2不銹鋼膜體的中心部分形成的孔的周圍的空氣，一邊朝著孔的正交方向噴出空氣，產(chǎn)生慣性噴射?？墒牵髁侩S著第2不銹鋼膜體的中心孔的周圍的狀況，產(chǎn)生很大的變動(dòng)。例如在中心孔的附近存在障礙物時(shí)，噴出流量就大大減少。另外，將該氣體流發(fā)生器作為CPU等發(fā)熱源的冷卻用風(fēng)扇使用時(shí)，因?yàn)橹皇菍l(fā)熱源周圍的熱空氣原封不動(dòng)地吹到發(fā)熱源上，所以只能攪拌空氣，熱交換效率差。專利文獻(xiàn)l:JP特開2004—146547號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:JP特開2006—522896號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的理想的實(shí)施方式的目的在于，提供不使用逆止閥的、能夠高效率地輸送壓縮性流體的、能夠確保流量的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)。,9]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，是在具備鼓風(fēng)機(jī)本體(blowerbody)、隔膜(diaphragm該隔膜的外周部對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)本體而言被固定，具有壓電元件)和鼓風(fēng)機(jī)腔(該鼓風(fēng)機(jī)腔在鼓風(fēng)機(jī)本體和隔膜之間形成)，向所述壓電元件外加電壓后使隔膜彎曲變形，從而輸送壓縮性流體的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)中，具備下述部件鼓風(fēng)機(jī)本體的第l壁部，該第1壁部在和所述隔膜之間形成鼓風(fēng)機(jī)腔；第1開口部，該第l開口部在與所述隔膜的中心部相對(duì)的所述第1壁部的部位形成，使鼓風(fēng)機(jī)腔的內(nèi)部和外部連通；第2壁部，該第2壁部將所述第1壁部作為空隙，在和鼓風(fēng)機(jī)腔的相反側(cè)，與第l壁部隔開間隔地設(shè)置；第2開口部，該第2開口部在與所述第1開口部相對(duì)的所述第2壁部的部位形成，使鼓風(fēng)機(jī)腔的內(nèi)部和外部連通；流入通道，該流入通道在所述第1壁部和第2壁部之間形成，外側(cè)端部與外部連通，內(nèi)側(cè)端部與第1開口部及第2開口部連接。圖1示出本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。該壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，具備鼓風(fēng)機(jī)本體1和外周部對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)本體而言被固定的隔膜2，在隔膜2的背面中央部粘貼著壓電元件3。在鼓風(fēng)機(jī)本體1的第1壁部la和隔膜2之間，形成鼓風(fēng)機(jī)腔4。在與隔膜2的中心部相對(duì)的第1壁部la的部位，形成第l開口部5a。向壓電元件3外加電壓后，能夠使隔膜2彎曲變形，使第1開口部5a和隔膜2的距離變化。在鼓風(fēng)機(jī)本體1中，將第1壁部la作為空隙，在和鼓風(fēng)機(jī)腔4的相反側(cè)，與第1壁部la隔開間隔地設(shè)置第2壁部lb。在與第1開口部5a相對(duì)的第2壁部lb的部位，形成第2開口部5b。在第l壁部la和第2壁部lb之間，形成外側(cè)端部與外部連通、內(nèi)側(cè)端部與第1開口部5a及第2開口部5b連接的流入通道7。圖1的(a)(e)示出用1次共振模式使隔膜2變位時(shí)的鼓風(fēng)機(jī)動(dòng)作。圖1的(a)是初始狀態(tài)(未外加電壓時(shí))，隔膜2為平坦?fàn)睢D1的(b)表示向壓電元件3外加電壓的最初的1/4周期，由于隔膜2朝下面突出地彎曲，所以第1開口部5a和隔膜2的距離增大，通過第l開口部5a作媒介，流體被吸入鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)。箭頭表示流體的流向。這時(shí)，流入通道7的一部分流體被吸入鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)。在下一個(gè)1/4周期中，如圖1的(c)所示，隔膜2恢復(fù)平坦?fàn)顣r(shí)，第l開口部5a和隔膜2的距離減小，流體通過開口部5a、5b，被朝上壓出。這時(shí)，由于一邊將流入通道7的流體一起巻入，一邊朝上方流動(dòng)，所以可以在第2開口部5b的開口側(cè)獲得大流量。在再下來的一個(gè)1/4周期中，如圖1的(d)所示，由于隔膜2朝上面突出地彎曲，所以第l開口部5a和隔膜2的距離減小，鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)的流體被高速地從開口部5a、5b朝上壓出。由于該高速流一邊將流入通道7的流體一起巻入，一邊朝上方流動(dòng)，所以可以在第2開口部5b的開口側(cè)獲得大流量。在最后的一個(gè)1/4周期中，如圖1的(e)所示，隔膜2恢復(fù)平坦?fàn)顣r(shí)，第1開口部5a和隔膜2的距離增大，流體通過第1開口部5a，雖然被鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)吸入一些，但是流入通道7的流體卻在慣性的作用下，繼續(xù)朝著中心方向及流體被排到鼓風(fēng)機(jī)腔外的方向流動(dòng)。然后，隔膜2的動(dòng)作返回圖1的(b)，以后就周期性地反復(fù)進(jìn)行(b)(e)動(dòng)作。用高頻使隔膜2彎曲振動(dòng)后，能夠在流過流入通道7的流體的慣性結(jié)束之前，使開口部5a、5b產(chǎn)生下一個(gè)流動(dòng)，能夠在流入通道7中始終存在朝著中心方向的氣流?？梢哉J(rèn)為該動(dòng)作產(chǎn)生了下述作用在隔膜2朝著第1開口部5a和隔膜2的距離增大的方向變位時(shí)，通過第1開口部5a作媒介，將流入通道7的流體吸引到鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)；在隔膜2朝著第1開口部5a和隔膜2的距離減小的方向變位時(shí)，和從第2開口部5b排放到鼓風(fēng)機(jī)腔4外的高速流一起，在鼓風(fēng)機(jī)腔4外的流入通道7屮存在的流體也一起被巻入，排出。采用本實(shí)施方式時(shí)，能夠在伴隨著隔膜2的變位，用高速流過開口部5a、5b的流體的作用下，將流體從流入通道7拉到開口部5a、5b。就是說，不僅能夠在隔膜2朝下突出變位時(shí)，而且還能夠在朝上突出變位時(shí)，也將流體從流入通道7拉到開口部5a、5b。由于從流入通道7拉過來的流體，和從鼓風(fēng)機(jī)腔4壓出的流體合流后，從第2開口部5b噴出，所以能夠獲得隔膜2的變位體積以上的噴出流量。由于流入通道7與開口部5a、5b之間的空間連接，不與鼓風(fēng)機(jī)腔4直接連接，所以流入通道7不受鼓風(fēng)機(jī)腔4內(nèi)的壓力變化的影響。因此，即使不設(shè)置逆止閥，流過開口部5a、5b的高速流也不會(huì)向流入通道7倒流，能夠有效地增大流量。在本壓電微型鼓風(fēng)機(jī)中，因?yàn)槟軌蛟陔x開流體的流出口——第2開口部5b和流入口——流入通道7的外側(cè)端部的位置設(shè)置，所以例如在CPU等發(fā)熱源的冷卻用風(fēng)扇中采用本壓電微型鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，只要將第2開口部5b朝著發(fā)熱源、將流入通道7的外側(cè)端部與冷氣空間連接，就可以將從冷氣空間吸入的冷氣對(duì)著發(fā)熱源吹去?？梢栽谂c第1開口部及第2開口部連接的流入通道的內(nèi)側(cè)端部，形成具有大于第1開口部及第2開口部的開口面積的中央空間。這時(shí)，流過流入通道的流體，先在中央空間集合，然后在從第1開口部吹出的流體的氣流的作用下，一起從第2開口部排出。這時(shí)，如果用從中央空間輻射方向地延伸的多個(gè)通道構(gòu)成流入通道，在各流入通道的外側(cè)端部分別形成流入口，就能夠確保流入通道的通道面積，所以能夠減少流道阻力，使流量進(jìn)一步增加。如前所述，在流入通道的內(nèi)側(cè)端部形成具有大于第1開口部及第2開口部的開口面積的中央空間時(shí)，可以設(shè)定中央空間的開口面積，以便使與第l壁部的中央空間相對(duì)的部分，伴隨著隔膜的變位共振。就是說，使與第l壁部的中央空間相對(duì)的部分的固有振動(dòng)數(shù)接近隔膜的振動(dòng)頻率后，能夠使第1壁部跟隨著隔膜的變位共振。這時(shí)，具有利用第l壁部的變位增加隔膜產(chǎn)生的流體的流量的作用，使流量進(jìn)一步增加。本發(fā)明中的所謂"隔膜"，可以是在樹脂板或金屬板的一個(gè)面上粘貼朝著平面方向伸縮的壓電元件的單壓電晶片型，在樹脂板或金屬板的兩個(gè)7面上粘貼互相朝著相反的方向伸縮的壓電元件的雙壓電晶片型，在樹脂板或金屬板的一個(gè)面上粘貼其本身彎曲變形的層疊型壓電元件的單壓電晶片型，進(jìn)而用層疊型壓電元件構(gòu)成整個(gè)隔膜的元件。不管哪種，只要是向壓電元件交替外加電壓(正旋波電壓或矩形波電壓)后，朝著板厚方向彎曲振動(dòng)的元件即可。由于用1次共振模式(1次共振頻率)取得包含壓電元件的隔膜，可以獲得的增大的變位量，所以是最理想的。但是，由于l次共振頻率成為可聽區(qū)域，所以噪聲往往變大。與此不同，使用3次共振模式(3次共振頻率)后，盡管與l次共振模式相比，變位量變小，但是與不使用共振模式相比，卻可以獲得較大的變位量，而且由于能夠用超過可聽區(qū)域的頻率驅(qū)動(dòng)，所以能夠防止噪聲。此外，所謂"l次共振模式"，是隔膜的中央部和周邊部朝著相同的方向變位的模式；所謂"3次共振模式"，是隔膜的中央部和周邊部朝著相反的方向變位的模式。在使用3次共振模式的情況下，隔膜的中央部朝上突出變位時(shí)，隔膜的周邊部朝下突出變位。使壓電元件為圓板狀時(shí)，在隔膜的中央部和周邊部之間，存在變位的節(jié)點(diǎn)(node，波節(jié))，所以通常在與該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓電元件的部位布線?？墒怯捎诠?jié)點(diǎn)被限定在非常狹窄的區(qū)域，而且位于壓電元件的中間區(qū)域，所以難以進(jìn)行釬焊等布線作業(yè)，可靠性有可能下降。與此不同，使壓電元件為環(huán)狀時(shí)，由于能夠使壓電元件的外周部靠近保持隔膜的外周部的鼓風(fēng)機(jī)本體，所以只要將布線與壓電元件的外周部連接即可，布線作業(yè)變得容易，可靠性得到提高。綜上所述，釆川本發(fā)明的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)后，使隔膜彎曲振動(dòng)，通過第1開口部，將流入通道內(nèi)的流體吸引到鼓風(fēng)機(jī)腔內(nèi)，在鼓風(fēng)機(jī)腔外的流入通道中存在的流體，也能夠和從第2開口部排放到鼓風(fēng)機(jī)腔外的高速流一起，被巻入，排出。因此，能夠獲得隔膜的變位體積以上的排出流量，能夠?qū)崿F(xiàn)大流量的鼓風(fēng)機(jī)。另外，由于即使不使用逆止閥，也能夠防止流過兩開口部的高速流向流入通道倒流，所以能夠有效地增大流量。圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)作原理圖。圖2是本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第1實(shí)施例的整體立體圖。圖3是圖2所示的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的分解立體圖。圖4是圖2的IV—IV線剖面圖。圖5是圖4的V—V線剖面圖。圖6是圖4所示的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的變形例的剖面圖。圖7是圖2所示的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)要?jiǎng)幼鲌D。圖8表示在改變了分隔板的材質(zhì)及厚度的樣本中的對(duì)于外加電壓而言的流量特性和對(duì)于消耗功率而言的流量特性。圖9表示本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第2實(shí)施例的剖面圖。圖10表示對(duì)使用圓板狀的壓電元件和使用環(huán)狀的壓電元件的隔膜的變位進(jìn)行比較的圖形。圖11是本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第3實(shí)施例的立體圖。圖12圖11的Xfl—Xll線剖面圖。圖13是圖ll所示的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的分解立體圖。符號(hào)說明AD壓電微型鼓風(fēng)機(jī)2隔膜(diaphragm)3壓電元件4鼓風(fēng)機(jī)腔8流入口10頂板(第2壁部)11噴出口(第2開口部)20流路形成板21中央空間22流入通道30分隔板(s印arator，第1壁部)31貫通孔(第1開口部)40鼓風(fēng)機(jī)殼體50、50a、50b隔膜51振動(dòng)板52、52a壓電元件60底板具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)實(shí)施例，講述本發(fā)明的理想的實(shí)施方式。實(shí)施例1圖2圖5表示本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第1實(shí)施例。本實(shí)施例的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A，是作為電子機(jī)器的冷卻用鼓風(fēng)機(jī)使用的一個(gè)例子，從上到下依次層疊固定頂板(第2壁部)10、流路形成板20、分隔板(第l壁部)30、鼓風(fēng)機(jī)殼體40、隔膜50及底板60。隔膜50的外周部，被在鼓風(fēng)機(jī)殼體40和底板60之間粘接固定。除了隔膜50以外的部件10、20、30、40、60，構(gòu)成鼓風(fēng)機(jī)本體l，用金屬板及硬制樹脂板之類有剛性的平頂板10用四邊形平板形成，如圖5所示，在其中心部形成貫通表里的噴出口(第2開口部)11。流路形成板20也是具有和頂板10相同外形的平板，如圖5所示，在其中央部形成直徑大于噴出口11的中央孔(中央空間)21。還形成從中央孔21朝著4個(gè)拐角部輻射方向地延伸的多個(gè)(在這里為4個(gè))流入通道22。本實(shí)施例的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A，由于流入通道22對(duì)于中央孔21而言，從4個(gè)方向連通，所以伴隨著隔膜50的抽取動(dòng)作，流體沒有阻力地靠近中央孔21，能夠使流量進(jìn)一步增加。10分隔板30也是具有和頂板10相同外形的平板，在其中心部與噴出口11相對(duì)的位置，形成直徑基本與噴出口11相同的貫通孔(第1開口部)31。此外，噴出口11和貫通孔31，既可以是相同的直徑，也可以是不同的直徑，但是至少具有小于中央孔21的直徑。在4個(gè)拐角部附近，在與流入通道22的外側(cè)端部對(duì)應(yīng)的位置，形成流入孔32。將頂板IO、流路形成板20和分隔板30粘接在一起后，噴出口11、中央孔21和貫通孔31就在同一個(gè)軸線上并列，與后文講述的隔膜50的中心部對(duì)應(yīng)。此外，如后文所述，為了使與分隔板30的中央孔21對(duì)應(yīng)的部分共振，最好用薄金屬板形成分隔板30。鼓風(fēng)機(jī)殼體40也是具有和頂板10相同外形的平板，在其中心部形成較大直徑的空洞部41。在4個(gè)拐角部附近，在與所述流入孔32對(duì)應(yīng)的位置，形成流入孔42。將鼓風(fēng)機(jī)殼體40作為空隙，將分隔板30和隔膜50粘接在一起后，利用鼓風(fēng)機(jī)殼體40的空洞部41形成鼓風(fēng)機(jī)腔4。此外，鼓風(fēng)機(jī)腔4不必是被閉鎖的空間，也可以使其一部分敞開。例如可以在鼓風(fēng)機(jī)殼體40的中心部形成的空洞部41上形成狹縫，與鼓風(fēng)機(jī)殼體40的外部連通，或者只在流入孔42附近形成塊狀的鼓風(fēng)機(jī)殼體。就是說，本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)腔4只要是被用分隔板30和隔膜50夾住、劃分的空間即可。底板60也是具有和頂板10相同外形的平板，在其中心部形成基本上與鼓風(fēng)機(jī)腔4相同形狀的空洞部61。底板60的壁厚按照壓電元件52的厚度和振動(dòng)板52的變位量的合計(jì)形成，即使在基板等上搭載壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A時(shí)，也能夠防止壓電元件52與基板接觸。所述空洞部61，形成包圍后文講述的隔膜50的壓電元件52的周圍的空洞部。在底板60的4個(gè)拐角部附近，在與所述流入孔32、42對(duì)應(yīng)的位置，形成流入孔62。隔膜50具有在振動(dòng)板51的中央部下面粘貼著圓形的壓電元件52的結(jié)構(gòu)。作為振動(dòng)板51，除了可以使用不銹鋼、黃銅等金屬材料以外，還可以使用由玻璃環(huán)氧樹脂等樹脂材料構(gòu)成的樹脂板。壓電元件52是直徑小于上述鼓風(fēng)機(jī)殼體40的空洞部41的直徑的圓板。在該實(shí)施例中，作為壓電元件52，使用表里兩面具有電極的單板的壓電陶瓷，將它粘貼在振動(dòng)板51的里面(和鼓風(fēng)機(jī)腔4相反側(cè)的面)上，構(gòu)成單壓電晶片型隔膜。由于向壓電元件52交替外加電壓(正旋波電壓或矩形波電壓)后，壓電元件52就朝著平面方向伸縮，所以整個(gè)隔膜50朝著板厚方向彎曲變形。向壓電元件52外加使隔膜50用1次共振模式或3次共振模式彎曲變位的交變電壓后，與外加其它的頻率的電壓時(shí)相比，能夠大大地增大隔膜50的變位體積，大幅度增加流量。在振動(dòng)板51的4個(gè)拐角部附近，在與所述流入孔32、42、62對(duì)應(yīng)的位置，形成流入孔51a。由所述流入孔32、42、62、51a形成一端朝下方開口、另一端與流入通道22連通的流入口8。如圖4所示，壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A的流入口8朝著鼓風(fēng)機(jī)本體1的下方開口，噴出口11則朝著上面?zhèn)乳_口。因?yàn)槟軌驈膲弘娢⑿凸娘L(fēng)機(jī)A的里側(cè)的流入口8吸入壓縮性流體、從表側(cè)的噴出口11排出壓縮性流體，所以成為適合于作為燃料電池的空氣供給用鼓風(fēng)機(jī)及CPU的空冷用鼓風(fēng)機(jī)使用的結(jié)構(gòu)。此外，流入口8不必非要朝著下方開口，可以朝著外周開口。在圖4中，使用用振動(dòng)板51和壓電元件52構(gòu)成的隔膜50。但是也可以如圖6所示，使用在振動(dòng)板51和壓電元件52之間設(shè)置中間板53的隔膜50a。中間板53能夠利用SUS等金屬板。在振動(dòng)板51和壓電元件52之間設(shè)置這種中間板53后，能夠使隔膜50a彎曲變位之際的中立面，位于中間板53內(nèi)，能夠消除阻礙變位的因素。其結(jié)果，變位效率更加良好，能夠獲得用低電壓實(shí)現(xiàn)大流量的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)B。本實(shí)施例的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A的動(dòng)作，和圖1所示的基本同樣。但是，在本實(shí)施例中，在流入通道22的內(nèi)側(cè)端部，形成具有比第1開口部31及第2開口部11更大的開口面積的中央空間21，而且用薄金屬板形成分隔板30。因此，能夠進(jìn)行圖7所示的那種動(dòng)作，能夠進(jìn)一步增加流量。圖7是旨在講述壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A的動(dòng)作的示意圖，為了便于理解，而放大顯示變位。圖7的(a)是初始狀態(tài)(未外加電壓時(shí))，(b)(e)是圖示向壓電元件52外加電壓(例如sin波)的每個(gè)l/4周期的隔膜50和分隔板30的變位。向壓電元件52外加交變電壓后，就周期性地反復(fù)進(jìn)行(b)(e)動(dòng)作。如圖所示，伴隨著隔膜50的振動(dòng)，分隔板30共振，分隔板30用對(duì)于隔膜50而言相位滯后90。的形式振動(dòng)。分隔板30共振后，從第1開口部31朝著上方生成較大的壓力波，在該壓力波的作用下，中央空間21內(nèi)的空氣被從第2開口部11朝著外部排出，所以與分隔板30不共振時(shí)相比，能夠增加流量。將中央空間21內(nèi)的空氣向外部排出后，流入通道22內(nèi)的空氣被朝著中央空間21拉去，能夠從第2開口部11連續(xù)性地產(chǎn)生空氣流。在圖7中，描繪出隔膜50用1次共振模式變位的例子。但是用3次共振模式變位時(shí)也同樣。另外，示出分隔板30的變位量大于隔膜50的變位量的例子，但是隨著中央空間21的大小、分隔板30的楊氏模量及厚度等的不同，有時(shí)分隔板30的變位量小于隔膜50的變位量。進(jìn)而，不局限于分隔板30對(duì)于隔膜50而言相位滯后90°。總而言之，只要是分隔板30以對(duì)于隔膜50而言具有某個(gè)相位滯后地一起振動(dòng)、隔膜50和分隔板30的距離與分隔板30不振動(dòng)時(shí)相比產(chǎn)生很大的變化的結(jié)構(gòu)就行。以下所示的數(shù)據(jù)，是采用上述結(jié)構(gòu)的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A的一個(gè)試驗(yàn)例。首先，準(zhǔn)備在厚度為0.l匪的SUS板上粘貼了由厚度為0.15mm、直徑為12.7mm的PZT單板構(gòu)成的壓電元件的隔膜。接著，準(zhǔn)備由黃銅板構(gòu)成的分隔板及由SUS板構(gòu)成的頂板、流路形成板、鼓風(fēng)機(jī)殼體及底板。此外，在頂板的中心，設(shè)置直徑為0.8ram的第2開口部；在分隔板的中心，設(shè)置直徑為0.6mm的第1開口部。另外，還在流路形成板的中心，設(shè)置直徑為6mm、高度為0.4mm的中央空間。接著，按照底板、隔膜、鼓風(fēng)機(jī)殼體、分隔板、流路形成板、頂板的順序，層疊粘貼所述的構(gòu)成部件，制作出長(zhǎng)20mmX寬20mmX高2.4mm的鼓風(fēng)機(jī)本體。此外，將鼓風(fēng)機(jī)本體的鼓風(fēng)機(jī)腔設(shè)計(jì)成為高度為0.15mm、直徑為18ran。向上述結(jié)構(gòu)的微型鼓風(fēng)機(jī)A外加頻率17kHz、60Vp—p的sin波形的電壓驅(qū)動(dòng)后，在lOOPa時(shí)獲得流量800ml/min。這是用3次共振模式驅(qū)動(dòng)時(shí)的例子，也可以用l次共振模式驅(qū)動(dòng)。這樣，能夠獲得流量較大的微型鼓風(fēng)機(jī)。表1示出使隔膜50的驅(qū)動(dòng)頻率和中央空間21的直徑變化時(shí)的流量的差異。流量的單位是L/min。[表l]中央空間的直徑4>6,頻率24.4kHz0.70.825.5kHz0.780.71此外，使用驅(qū)動(dòng)頻率為24.4kHz中的42Ni板的厚度為0.08,、驅(qū)動(dòng)頻率為25.5kHz中的42Ni板的厚度為0.l腿的元件。由表1可知中央空間21的直徑為5mm時(shí)，提高頻率后流量增加；而中央空間21的直徑為6mm時(shí)，降低頻率后流量增加。這樣可知與中央空間21對(duì)應(yīng)的分隔板30的振動(dòng)影響著流量。這被認(rèn)為是雖然隔膜的固有振動(dòng)數(shù)也隨著材質(zhì)及厚度的不同而不同，但是調(diào)整中央空間21的直徑后，能夠使與中央空間21對(duì)應(yīng)的分隔板30的固有振動(dòng)數(shù)靠近隔膜的固有振動(dòng)數(shù)地共振，因此增大了流量。圖8表示使用在振動(dòng)板51和壓電元件52之間設(shè)置了中間板53的隔膜50a的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)B的試驗(yàn)結(jié)果。如表2所示，該試驗(yàn)比較使分隔板30的材質(zhì)及厚度變化時(shí)的流量。樣本1作為分隔板使用厚度為0.05mm的磷青銅，樣本2作為分隔板使用厚度為0.lmm的SUS304。其它的結(jié)構(gòu)都和壓電微型鼓風(fēng)機(jī)A相同。分隔板以外的結(jié)構(gòu)，在樣本1和樣本2中都相同，驅(qū)動(dòng)頻率均為24.4kHz。14<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>用相同的厚度比較磷青銅和SUS304時(shí)，SUS304的剛性高于磷青銅，為其1.5倍左右，但是由于厚度的差異為2倍，所以與樣本l相比，樣本2的分隔板的剛性非常高。換言之，可以認(rèn)為在樣本l中，面向中央空間的分隔板的部分振動(dòng)，而在樣本2中，分隔板的部分幾乎不振動(dòng)。該試驗(yàn)測(cè)量了面向中央空間的分隔板部分的振動(dòng)給予流量的影響。歸l]如圖8的(a)所示，例如如果用外加電壓20Vpp進(jìn)行比較，那么在樣本2中大約為0.42L/min，而在樣本1中大約為0.78L/min，樣本1的流量成為樣本2的大約2倍。就是說，可見分隔板部分的振動(dòng)非常有利于流量的增加。圖8的(b)比較根據(jù)消耗功率的流量。雖然由于阻抗變化，所以消耗功率也變化，但是即使用相同的消耗功率進(jìn)行比較，也可知樣本l有利。實(shí)施例2圖9表示本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第2實(shí)施例。對(duì)于和第1實(shí)施例相同的部分，賦予相同的符號(hào)，不再贅述。在本實(shí)施例的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)B中，作為壓電元件，使用中心部具有空洞的環(huán)狀的壓電元件52a、而且使壓電元件52a的外周部靠近保持著隔膜50b的外周部的鼓風(fēng)機(jī)本體1的元件。圖10表示使用圓板狀的壓電元件和環(huán)狀的壓電元件的隔膜的3次共振模式中的變位。使用圓板狀的壓電元件52時(shí)，如(a)所示的那樣，在從中心位置(0mm的位置)起到6mm的位置為止，安裝壓電元件。使用環(huán)狀的壓電元件52b時(shí)，則如用(b)所示的那樣，在從中心位置(0mm的位置)起到2.5mm的位置為止的區(qū)域有空洞，在2.5腿8mm的范圍內(nèi)安裝壓電元件。無論哪種情況，隔膜50、50b的外周側(cè)的8mm以上的區(qū)域，都被用鼓風(fēng)機(jī)本體l固定。如圖10(a)所示的那樣，用3次共振模式使具有圓板狀壓電元件52的隔膜50振動(dòng)時(shí)，在壓電元件52的中間區(qū)域(4mm的位置)存在節(jié)點(diǎn)。最好在節(jié)點(diǎn)向壓電元件52進(jìn)行引出線的連接。由于節(jié)點(diǎn)在壓電元件52的中間部，而且是點(diǎn)，所以要想避免由于振動(dòng)而斷線地進(jìn)行連接，就需要用較小的面積進(jìn)行高精度的對(duì)位，從而使布線的難度增大。與此不同，具有環(huán)狀的壓電元件52a的隔膜50b時(shí)，如圖IO(b)所示的那樣，因?yàn)槟軌蚴箟弘娫?2a的外周部靠近鼓風(fēng)機(jī)本體1，所以只要向壓電元件52a的外周部連接布線即可，由于連接位置幾乎不振動(dòng)，所以布線容易，可靠性得到提高。以下所示的數(shù)據(jù)，是使用具有環(huán)狀壓電元件的隔膜的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)C的一個(gè)試驗(yàn)例。首先，準(zhǔn)備在厚度為O.lmm的黃銅板上粘貼了由厚度為0.2腿、外形18mm、內(nèi)徑為5mm的PZT單板構(gòu)成的壓電元件的隔膜。接著，準(zhǔn)備由黃銅板構(gòu)成的分隔板及由SUS板構(gòu)成的頂板、流路形成板、鼓風(fēng)機(jī)殼體及底板。此外，在頂板的中心，設(shè)置直徑為1.0mm的第2開口部；在分隔板的中心，設(shè)置直徑為0.8mm的第l開口部。另外，還在流路形成板的中心，設(shè)置直徑為6mm、高度為0.5mm的中央空間。再接著，按照底板、隔膜、鼓風(fēng)機(jī)殼體、分隔板、流路形成板、頂板的順序，層疊后分別粘貼所述的構(gòu)成部件，制作出長(zhǎng)20mmX寬20mmX高4.0腿的鼓風(fēng)機(jī)本體。此外，將鼓風(fēng)機(jī)本體的鼓風(fēng)機(jī)腔設(shè)計(jì)成為高度為O.05mm、直徑為18腦。向上述結(jié)構(gòu)的微型鼓風(fēng)機(jī)C外加頻率25.5kHz、60Vp—p的sin波形的電壓驅(qū)動(dòng)后，在100Pa時(shí)獲得流量700ml/min:最大發(fā)生壓力0.7kPa。這是用3次共振模式驅(qū)動(dòng)時(shí)的例子，也可以用1次共振模式驅(qū)動(dòng)。如圖10的(b)所示，使用環(huán)狀的壓電元件52a時(shí)，隔膜50b的中心部的變位量變得非常大。例如由于厚度為O.lmm、直徑為5mm的黃銅板的固有振動(dòng)數(shù)大約為25kHz，所以使振動(dòng)板51的厚度為0.lmm、環(huán)狀的壓電元件52a的內(nèi)徑為5mm時(shí)，在25kHz附近驅(qū)動(dòng)后，的黃銅板的固有振動(dòng)數(shù)大約為25kHz，隔膜50b的中央部就在環(huán)狀的壓電元件52a的彎曲的作用下共振，所以可以在隔膜50b的中心部獲得非常大的變位，能夠?qū)崿F(xiàn)流量的增加。另外，由于在該增大變位部分不存在壓電元件，所以能夠減小壓電元件的變位s驅(qū)動(dòng)速度，能夠提高耐久性。實(shí)施例3圖11圖13表示本發(fā)明涉及的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)的第3實(shí)施例。對(duì)于和第l實(shí)施例相同的部分，賦予相同的符號(hào)，不再贅述。在本實(shí)施例的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)D中，在流路形成板20的中央部形成兼做流入通道的四邊形的中央空間23。中央空間23具有比構(gòu)成鼓風(fēng)機(jī)腔4的鼓風(fēng)機(jī)殼體40的空洞部41寬的開口面積。在分隔板(第l壁部)30、鼓風(fēng)機(jī)殼體40、底板60及隔膜50的對(duì)角的2個(gè)拐角部，分別形成缺口部33、43、63及51b，這些缺口部與所述屮央空間23的拐角部對(duì)應(yīng)，這些缺口部構(gòu)成流入17口8。此外，在底板60上形成切槽64。它在將微型鼓風(fēng)機(jī)D搭載到基板等上時(shí)，被作為防止隔膜50的下面?zhèn)瓤臻g成為密閉空間的通氣槽及旨在引出壓電元件52的布線的槽而使用。以下所示的數(shù)據(jù)，是使用采用上述結(jié)構(gòu)的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)D的一個(gè)試驗(yàn)例。首先，準(zhǔn)備在厚度為O.lmm的SUS板上粘貼了由厚度為0.2mm、直徑為12.7ram的PZT單板構(gòu)成的壓電元件的隔膜。接著，準(zhǔn)備由SUS板構(gòu)成的分隔板、頂板、流路形成板、鼓風(fēng)機(jī)殼體及底板。此外，在頂板的中心，設(shè)置直徑為0.6,的第2開口部；在分隔板的中心，設(shè)置直徑為2.0mm的第1開口部。另外，還在流路形成板的中心，設(shè)置長(zhǎng)20,X寬20咖的中央空間。再接著，按照底板、隔膜、鼓風(fēng)機(jī)殼體、分隔板、流路形成板、頂板的順序，層疊后粘貼所述的構(gòu)成部件，制作出長(zhǎng)22mmX寬22mmX高2mm的鼓風(fēng)機(jī)本體。此外，將鼓風(fēng)機(jī)本體的鼓風(fēng)機(jī)腔設(shè)計(jì)成為高度為0.lmm、直徑為18mm。向上述結(jié)構(gòu)的微型鼓風(fēng)機(jī)D外加頻率16kHz、60Vp—p的sin波形的電壓驅(qū)動(dòng)后，在100Pa時(shí)獲得流量90ml/min。這是用3次共振模式驅(qū)動(dòng)時(shí)的例子，也可以用1次共振模式驅(qū)動(dòng)。在該實(shí)施例中，由于中央空間23作為以開口部11、31為中心、向所有的方向敞開的流入通道發(fā)揮作用，所以能夠減少流入空氣的空氣阻力。另外，與鼓風(fēng)機(jī)腔相對(duì)的分隔板30的幾乎所有的區(qū)域，被中央空間23開放，所以分隔板30的廣大區(qū)域能夠和隔膜50的振動(dòng)一起振動(dòng)。因此，即使隔膜50用1次共振模式振動(dòng)時(shí)，也能夠使分隔板30共振。在所述各實(shí)施例中，列舉了使與中央空間對(duì)應(yīng)的分隔板(第l壁部)的一部分伴隨著隔膜的振動(dòng)而共振的例子。但是分隔板未必非要共振，只要采用和隔膜的振動(dòng)一起激發(fā)分隔板振動(dòng)，而且分隔板以對(duì)于隔膜而言具有規(guī)定的相位滯后地進(jìn)行振動(dòng)結(jié)構(gòu)，就能夠增加流量。另外，在所述各實(shí)施例中，采用了層疊粘接多個(gè)板狀部件后構(gòu)成鼓風(fēng)機(jī)本體的結(jié)構(gòu)。但并不局限于此，例如還可以用樹脂或金屬一體形成頂板10和流路形成板20、分隔板30和鼓風(fēng)機(jī)殼體40、流路形成板20和分隔板30。流入通道的形狀，并不局限于圖5所示的那種朝著輻射方向直線延伸的形狀，能夠任意選擇。另外，流入通道的個(gè)數(shù)也是任意的，可以按照流量、噪聲的程度進(jìn)行選擇。權(quán)利要求1、一種壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，具備鼓風(fēng)機(jī)本體；隔膜，該隔膜的外周部與鼓風(fēng)機(jī)本體之間固定，具有壓電元件；和鼓風(fēng)機(jī)腔，該鼓風(fēng)機(jī)腔形成在鼓風(fēng)機(jī)本體與隔膜之間，向所述壓電元件施加電壓后使隔膜彎曲變形，從而輸送壓縮性流體，其特征在于所述壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，具備鼓風(fēng)機(jī)本體的第1壁部，該第1壁部與所述隔膜之間形成鼓風(fēng)機(jī)腔；第1開口部，該第1開口部形成在與所述隔膜的中心部相對(duì)的所述第1壁部的部位，使鼓風(fēng)機(jī)腔的內(nèi)部與外部連通；第2壁部，該第2壁部隔著所述第1壁部，設(shè)置在與鼓風(fēng)機(jī)腔的相反側(cè)，并與第1壁部隔開間隔；第2開口部，該第2開口部形成在與所述第1開口部相對(duì)的所述第2壁部的部位；和流入通道，該流入通道形成在所述第1壁部與第2壁部之間，外側(cè)端部與外部連通，內(nèi)側(cè)端部與第1開口部及第2開口部連接。2、如權(quán)利要求l所述的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于在與所述第l開口部及第2開口部連接的流入通道的內(nèi)側(cè)端部，形成具有大于所述第1開口部及第2開口部的開口面積的中央空間。3、如權(quán)利要求2所述的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于所述流入通道，由從所述中央空間朝著輻射方向延伸的多個(gè)通道構(gòu)成，在各流入通道的外側(cè)端部，分別形成流入口。4、如權(quán)利要求2或3所述的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于通過設(shè)定所述中央空間的開口面積，使所述第1壁部的與所述中央空間相對(duì)的部分，伴隨著所述隔膜的變位而產(chǎn)生共振。5、如權(quán)利要求14任一項(xiàng)所述的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于所述壓電元件，是中心部具有空洞的環(huán)狀。6、如權(quán)利要求15任一項(xiàng)所述的壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，其特征在于向所述壓電元件施加電壓，使包含壓電元件的隔膜以1次或3次共振模式變位。全文摘要壓電微型鼓風(fēng)機(jī)，在鼓風(fēng)機(jī)本體(1)上設(shè)置第1壁部(1a)和第2壁部(1b)。在與隔膜(50)的中心部相對(duì)的壁部的位置形成開口部(5a)、(5b)。在2壁部之間形成將外部與開口部(5a)、(5b)連通的流入通道(7)。向壓電元件(3)施加電壓使隔膜(50)產(chǎn)生振動(dòng)后，開口部(5a)周邊的第1壁部(1a)振動(dòng)，從流入通道(7)吸入氣體，從開口部(5b)排出氣體。可不使用逆止閥、能夠高效率地輸送壓縮性流體、并能夠確保流量。文檔編號(hào)F04B45/047GK101542122SQ20078004426公開日2009年9月23日申請(qǐng)日期2007年12月6日優(yōu)先權(quán)日2006年12月9日發(fā)明者和田寬昭,平田篤彥,神谷岳,金井俊吾,須永綠申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所