CN102597520B

CN102597520B - 流体泵

Info

Publication number: CN102597520B
Application number: CN201180004549.2A
Authority: CN
Inventors: 儿玉幸治; 平田笃彦; 大森健太
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-05-16
Also published as: WO2011145544A1; EP3623624B1; EP2557312A4; JP2014098396A; EP2557312A1; US20120171062A1; JP5494801B2; KR20120032566A; US8747080B2; CN102597520A; EP3623624A1; JP5708845B2; JPWO2011145544A1; KR101333542B1; EP2557312B1

Abstract

一种流体泵(101)，其小型低背且泵能力较高。流体泵(101)由致动器(40)和平面部(51)构成，其中，所述平面部(51)由金属板制成。致动器(40)通过将圆板状的压电元件(42)粘接至圆板状的振动板(41)上形成。通过施加矩形波或正弦波状的驱动电压，致动器(40)从中心部至周边部发生弯曲振动。致动器(40)的周边部没有受到约束。致动器(40)以靠近平面部(51)且与其相对的状态发生弯曲振动。在平面部(51)中的、与致动器(40)相对的致动器相对区域的中心或中心附近配置有中心通气孔(52)。

Description

流体泵

技术领域

本发明涉及一种适于输送气体或液体等流体的流体泵。

背景技术

在专利文献1中公开有现有的压电泵。图1是表示专利文献1的压电泵在第三阶共振模态下的泵抽取动作的图。压电泵包括：泵主体10；隔片20，该隔片20的外周部固定于泵主体10；压电元件23，该压电元件23粘贴在上述隔片20的中央部；第一开口部11，该第一开口部11形成在泵主体10的与隔片20的大致中央部处相对的部位上；以及第二开口部12，该第二开口部12形成在隔片20的中央部与外周部的中间区域上、或形成在泵主体的与该中间区域相对的部位上，隔片20是金属板，压电元件23覆盖第一开口部11且形成为不会到达第二开口部12的大小，通过对压电元件23施加规定频率的电压，就可使隔片20的与第一开口部11相对的部分和隔片20的与第二开口部12相对的部分朝相反方向弯曲变形，以从第一开口部11和第二开口部12中的一方吸入流体，并从另一方排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/069264号册子

发明内容

发明所要解决的技术问题

在具有图1所示结构的压电泵中，结构简单且能形成得较薄，因而可用作例如燃料电池系统的空气输送用泵。

但是，由于作为组装目的地(日文：組み込み先)的电子设备通常具有小型化的趋势，因此，相应地要求压电泵在不降低泵的能力(流量和压力)的情况下更加小型化。此外，伴随着组装目的地的电子设备的电源电压降低，驱动电压也被要求低电压化。由于越是小型化，另外越是降低驱动电压，则越是会使泵的能力(流量和压力)降低，因此，若要在维持泵的能力的同时小型化、或是在不大型化的同时提高泵的能力，则在现有结构的流体泵中存在限度。

此外，在具有隔片的现有结构的流体泵中，为增大流量而增大隔片是有效的，但这样不仅增大了流体泵整体的尺寸，也出现因相适应的动作频率较低而发出可听声(日文：可聴音)这样的问题。

本发明的目的在于提供一种小型、低背且泵能力高的流体泵。

解决技术问题所采用的技术方案

由于现有的流体泵是使具有可承受压力的硬度的隔片驱动且隔片的外周部固定于泵主体的结构，因此，驱动电压越高，所得到的压力越小，流量越小。基于这点，本发明的流体泵是如下所述构成的。

本发明的流体泵包括：

致动器，该致动器的周边部实质上没有受到约束，且从中心部至周边部发生弯曲振动；

平面部，该平面部以靠近且相对的方式配置于上述致动器；以及

一个或多个中心通气孔，这些中心通气孔配置在上述平面部中的、与上述致动器相对的致动器相对区域的中心或中心附近。

这样，由于致动器的周边部(当然中心部也)实质上没有受到约束，因此，使随着致动器的弯曲振动而引起的损失减少，不仅能小型、低背，还可得到较高的压力和较大的流量。

若将上述致动器设为圆板状，则处于旋转对称形(同心圆状)的振动状态，因此，在致动器与平面部之间不会产生不需要的间隙，从而可提高作为泵的动作效率。

上述平面部的致动器相对区域中的例如中心或中心附近为能弯曲振动的薄板部，周边部为实质上受到约束的厚板部。

根据上述结构，由于伴随着致动器的振动，以通气孔为中心的相对面的薄板部分也发生振动，因此，能实质上增加振动幅度，藉此，能使压力和流量增加。

此外，包括盖板部，该盖板部以与上述薄板部相对的方式与上述厚板部接合，上述薄板部和上述厚板部一起形成内部空间，在上述盖板部上形成有使上述内部空间与流体泵筐体的外部连通的通气槽。

根据上述结构，可使所能产生的压力和流量即泵能力大幅提高。在上述结构中，可以想到通过盖板部来抑制在平面部的中心通气孔附近因致动器与平面部的薄板部的振动而产生压力波或合成射流。

此外，通过在致动器相对区域的周边部分设置一个或多个周边通气孔，就可利用在致动器相对区域的周边部处产生的正压，从而可在相同面上进行抽吸、排出。

此外，若上述致动器为被弹性结构以隔着一定间隙的方式保持在该致动器与上述平面部之间的结构，则能根据负荷变动来使致动器与平面部间的间隙自动变化。例如，对于致动器来说，在低负荷时，能积极地确保间隙来使流量增大，在高负荷时，使弹簧端子挠曲来自动减少致动器与平面部之间的相对区域的间隙，从而能在较高的压力下进行动作。

此外，通过在上述平面部上设置具有对上述致动器进行定位的开口部的位置保持结构，并将上述致动器收纳在上述开口部内，从而能在致动器不受平面部约束的情况下防止致动器发生位置偏移。

发明效果

根据本发明，能使随着弯曲振动而引起的损失减少，不仅能小型、低背，还能得到较高的压力和较大的流量。

附图说明

图1是表示专利文献1的压电泵在第三阶共振模态下的泵抽取动作的图。

图2A是在第一实施方式的流体泵中设置的致动器40的中央剖视图。

图2B是第一实施方式的流体泵101的主要部分的剖视图。

图3A是表示流体泵101的动作原理的图。

图3B是表示流体泵101的动作原理的图。

图4是第二实施方式的流体泵102的主要部分的剖视图。

图5是第三实施方式的流体泵103的主要部分的剖视图。

图6是第四实施方式的流体泵的一部分的分解立体图。

图7是第四实施方式的流体泵104的主要部分的剖视图。

图8是第五实施方式的流体泵105的分解立体图。

图9是流体泵105的立体图。

图10是流体泵105的主要部分的剖视图。

图11是在使第五实施方式的流体泵105的排出孔55朝大气开放来进行从中心通气孔52抽吸空气的负压动作时的P－Q特性图。

图12A是表示第六实施方式的流体泵的致动器40的位置保持结构的例子的图。

图12B是表示第六实施方式的流体泵的致动器40的位置保持结构的例子的图。

图13是第七实施方式的流体泵107的主要部分的剖视图。

图14是第八实施方式的流体泵108的主要部分的剖视图。

图15是第九实施方式的流体泵109的主要部分的剖视图。

图16是第十实施方式的流体泵110的主要部分的剖视图。

图17是第十一实施方式的流体泵111的分解立体图。

图18是第十一实施方式的流体泵111的主要部分的剖视图。

图19是在使第十一实施方式的流体泵111的排出孔55朝大气开放来进行从中心通气孔52抽吸空气的负压动作时的P－Q特性图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图2A是在第一实施方式的流体泵中设置的致动器40的中央剖视图。图2B是第一实施方式的流体泵101的主要部分在没有驱动时的剖视图。致动器40通过将圆板状的压电元件42粘接在圆板状的振动板41上形成。振动板41是例如不锈钢、磷青铜等金属制的。在压电元件42的上、下表面上分别形成有大致整个面的电极膜。下表面的电极与振动板41电导通。此外，还电容耦合。在上表面的电极上连接有导体线，该导体线和振动板41与驱动电路电连接，从而施加矩形波状或正弦波状的驱动电压。致动器40进行从中心部至周边部呈旋转对称形(同心圆状)的弯曲振动。

如图2B所示，流体泵101由致动器40和平面部51构成，其中，上述平面部51由不锈钢、磷青铜等金属板制成。致动器40被载置在平面部51上(发生接触)。由于在此示出了没有驱动时的情况，因此，在图2B中，虽然致动器40看上去是固定在平面部51上，但致动器40的周边部并没有受到平面部51的约束。在没有驱动时，致动器40只不过是以接触的方式相对配置在平面部51上。在平面部51中的、与致动器40相对的平面部51的致动器相对区域的中心或中心附近处，配置有一个中心通气孔52。

图3A、图3B是表示流体泵101的动作原理的示意图。但是，这是在例如20kHz左右的频率下动作的例子，并夸大了致动器的变形量。

通过对致动器施加电压就可使致动器弯曲变形成凹凸状，但首先若如图3A所示使致动器40向上弯曲变形成凸状，则致动器40的周边部与平面部51间的间隙比中央部与平面部51间的间隙小，而使周边部与平面部51间的间隙附近的压力升高。另一方面，致动器40的中央部与平面部51间的间隙扩大，使得致动器40的中央部与平面部51之间的空间的压力变低(呈负压)，从而使流体(例如空气)从中心通气孔52流入上述空间。此时，流体想要经由致动器40的周边部与平面部51间的间隙流入，或是少量流体经由周边部与平面部51间的间隙流入。但是，致动器40的周边部与平面部51间的间隙较小，该间隙的流路阻力较大。因此，与想要从致动器40的周边部与平面部51间的间隙流入的流量相比，从外部经由中心通气孔52流入的流量占绝大多数，因而，可确保经由中心通气孔52流入的流量为规定量。

接着，若如图3B所示使致动器40向下弯曲变形成凸状，则致动器40的中央部与平面部51间的间隙比周边部与平面部51间的间隙小，而使中央部与平面部51间的间隙附近的压力升高。另一方面，致动器40的周边部与平面部51间的间隙扩大，使致动器40的周边部与平面部51之间的压力降低。因此，流体从致动器40的中央部与平面部51之间的空间朝向周边方向(放射方向)流动。此时，流体想要从中心通气孔52朝向外部方向倒流，或是少量流体从中心通气孔52朝向外部方向倒流。但是，致动器40的周边部与平面部51间的间隙较大，该间隙的流路阻力较小。因此，与想要从中心通气孔52流出的流量相比，想要从致动器40的周边部与平面部51间的间隙流出的流量占绝大多数，从而可抑制经由中心通气孔52朝外部倒流的流量。

上述致动器以重心高度为平均高度而使中心部与周边部在上下几μm～几十μm间振动。

通过在致动器40的第一阶模态的共振频率、例如20kHz左右的频率下反复进行上述动作，从而进行将流体从中心通气孔52抽吸并朝周边部排出的泵动作。由于致动器40的周边部未保持于平面部51，因此，即便致动器40是小型的，也能得到足够的振幅。

致动器40的中心部的压力和周边部的压力均随着致动器40的弯曲振动而时刻变动着，但若从时间上平均来看，则在中心部处产生负压，在周边部产生与该负压平衡的正压。因此，在致动器40驱动的过程中，致动器40靠近平面部51以非接触状态保持。但是，中心部与周边部的压力随着抽吸侧、排出侧的外部压力的变化而变化。即，取决于泵的负荷变动而发生变化。

在图2A、图2B所示的流体泵101中，越是高负荷、即致动器40的中心部与周边部的压力差越大，则致动器40相对于平面部51的平均高度就越低。在为了产生高负荷状态、即较大的压力差而进行泵动作时，有时也减小致动器40与平面部51间的间隙以使致动器40与平面部51接触，但即便在这种情况下，也不会对泵动作造成妨碍。

在如专利文献1这样的使用隔片的现有的流体泵中，弯曲振动的隔片的周边部在约束状态下固定保持于平面部。与此相对，本发明的流体泵即便使用弯曲振动，也不会将致动器的周边部保持在约束状态，从而可通过自由振动而使致动器的周边部浮起而不接触。通过这样，就能构成在使用隔片的现有的流体泵中无法得到的具有小型、低背结构且具有较高的压力和较大的流量的流体泵。此外，由于致动器的周边部并没有保持在平面部上，因此，即便设计成具有很高的固有频率也能得到足够的振幅，从而容易进行在20kHz以上的非可听区域内共振驱动这样的设计。

根据图2A、图2B所示的流体泵，由于仅在厚度方向上层叠平面部51、致动器40及间隙量，因此，能构成例如0.5mm左右的非常低背的流体泵。

另外，致动器40以非接触状态保持的原理与称为所谓的挤压效应或挤压膜效应的现象相似，但由于在本发明中利用弯曲振动，因此，在中心部和周边部处的压力相位不同这点和可在维持非接触状态的同时根据泵的负荷变动自主地调节间隙这点上有差异。

(第二实施方式)

图4是第二实施方式的流体泵102的主要部分在没有驱动时的剖视图。该流体泵102包括将圆板状的压电元件42粘接在圆板状的振动板41上的致动器40和平面部51。在平面部51的上部设有围住致动器40周围的隔板53及盖部54。在盖部54上形成有排出孔55。致动器40与实施例1一样，其周边部没有受到平面部51的约束。在没有驱动时，致动器40只不过是以接触的方式相对配置在平面部51上。

一旦致动器40弯曲振动，则根据在第一实施方式中说明的原理，流体经由中心通气孔52被抽吸。所抽吸的流体从排出孔55被排出。因此，上述流体泵102兼具抽吸、排出两个功能。

(第三实施方式)

图5是第三实施方式的流体泵103的主要部分的剖视图。流体泵103由致动器40和平面部51构成，其中，上述平面部51由不锈钢、磷青铜等金属板制成。致动器40的周边部没有受到平面部51的约束。

在没有驱动时，致动器40只不过是以接触的方式相对配置在平面部51上。在平面部51中的、与致动器40相对的平面部51的致动器相对区域的中心或中心附近处，配置有一个中心通气孔52。此外，在上述致动器相对区域的周边部分具有多个周边通气孔56A、56B等。

致动器相对区域的间隙的压力无论是中心部还是周边部均随着致动器40的弯曲振动而时刻变动着，但从时间上平均来看，在中心部处产生负压，在周边部处产生与负压平衡的正压，从而可得到致动器40在驱动过程中靠近致动器相对区域以非接触的方式保持的状态。因此，通过在致动器相对区域中的周边部分配置周边通气孔，从而可在周边通气孔处产生正压。

这样，若在致动器相对区域的周边部设置周边通气孔56A、56B等，则可利用在周边部处产生的正压，此外，由于可利用周边部处的正压与中心部处的负压之间的差，因此，可获得更大的压力差。因而，既可以将周边通气孔56A、56B等直接作为泵的排出孔，也可以是将未图示的筐体的排出孔设置在另外一处，并使其与周边通气孔连通来集中排气的结构。

这样，通过在致动器相对区域的周边部分设置周边通气孔，就可利用在周边部处产生的正压，从而可在相同面上进行抽吸、排出。

但是，在致动器40的中心部与周边部的压力差变小的低负荷时，由于减小周边部的间隙会使压力损失变大，因此，与第一实施方式、第二实施方式相比，流量会有减少的趋势。

(第四实施方式)

图6是第四实施方式的流体泵104的一部分的分解立体图，图7是第四实施方式的流体泵104的主要部分的剖视图。

通过将压电元件42粘接在圆板状的振动板41的上表面，就可由上述振动板41和压电元件42来构成致动器。

在振动板41的周围设有振动板支承框64，振动板41通过连接部62与振动板支承框61连接。连接部62形成为细的环状，并使其具有较小的弹簧常数的弹性而成为弹性结构。因此，振动板41通过两个连接部62在两点上柔软地支承于振动板支承框61。因此，几乎不会妨碍振动板41的弯曲振动。即，致动器的周边部(当然中心部也)处于实质上不受到约束的状态。隔板53A是为了将振动板单元60以与平面部51具有一定间隙的方式进行保持而设置的。在振动板支承框61上形成有用于电连接的外部端子63。

振动板41、振动板支承框61、连接部62及外部端子63是通过金属板的冲裁加工成形而成的，并由它们来构成振动板单元60。

与压电元件42的线膨胀系数相对应地使振动板单元60由线膨胀系数与压电元件42的线膨胀系数的差较小的材料、例如42镍(42Ni－其余为Fe)构成。藉此，可抑制因粘接时的加热硬化而产生翘曲。

在振动板单元60的外周部上粘接固定有树脂制的隔板53B。隔板53B的厚度与压电元件42的厚度相同或比其稍微厚一些，隔板53B不仅构成筐体的一部分，还使后面说明的电极导通用板70与振动板单元60电绝缘。

在隔板53B上粘接固定有金属制的电极导通用板70。电极导通用板70由大致圆形的开口、朝该开口内突出的内部端子73、朝外部突出的外部端子72构成。

内部端子73的前端与压电元件42的表面锡焊连接。通过将锡焊连接位置作为与致动器的弯曲振动的节点相当的位置，从而能抑制内部端子73的振动。

在电极导通用板70上粘接固定有树脂制的隔板53C。隔板53C在此具有与压电元件42相同程度的厚度。在隔板53C上粘接固定有未图示的筐体的盖部，在筐体盖部的一部分上设有通气孔，从而可使流体从通气孔排出。隔板53C是在致动器振动时用于使内部端子73的锡焊部分不与未图示的筐体盖部接触的隔板。此外，还可防止压电元件42表面过度靠近未图示的筐体盖部而因空气阻力使振动振幅降低。因此，隔板53C的厚度如上所述只要具有与压电元件42相同程度的厚度即可。

在平面部51的中心形成有中心通气孔52。在上述平面部51与振动板单元60之间插入有厚度为几十μm左右的隔板53A。这样，即便存在隔板53A，振动板41也不一定会受到振动板支承框61的约束，因此，间隙可根据负荷变动而自动变化。但是，由于多少会受到弹簧端子约束的影响，因此，通过如上所述将隔板53A插入，能在低负荷时积极地确保间隙来增大流量。此外，即便在插入有隔板53A的情况下，在高负荷时，弹簧端子会发生挠曲，而使致动器40与平面部51的相对区域的间隙自动减少，因而能在较高的压力下动作。

另外，在图6所示的例子中，将连接部62设置在两处，但也可以设置在三处以上。虽然连接部62不会妨碍致动器40的振动，但多少会给振动带来影响，因此，通过在例如三处进行连接(保持)，就能进行更自然的保持，从而能防止压电元件的破裂。

(第五实施方式)

图8是第五实施方式的流体泵105的分解立体图，图9是流体泵105的立体图，图10是其主要部分的剖视图。

该流体泵105包括基板91、平面部51、隔板53A、振动板单元60、加强板43、压电元件42、隔板53B、电极导通用板70、隔板53C及盖部54。这些构件中的振动板单元60、压电元件42、隔板53A、电极导通用板70及隔板53C的结构与图6所示的相同。

在压电元件42与振动板41之间插入加强板43。通过预先使加强板43为线膨胀系数比压电元件42及振动板41的线膨胀系数大的金属板，并在粘接时使其加热硬化，从而能以整体不发生翘曲的方式在压电元件42上残留有适当的压缩应力，并能防止压电元件42破裂。例如，最好使振动板41为42镍(42Ni－其余是Fe)或36镍(36Ni－其余是Fe)等线膨胀系数小的材料，并使加强板43为不锈钢SUS430等。在使用加强板的情况下，最好预先使隔板53B的厚度与压电元件42和加强板43的厚度和相同、或比其稍微厚一些。另外，对于振动板41、压电元件42、加强板43来说，也可以从上方按压电元件42、振动板41、加强板43的顺序配置。此时，也对各自的线膨胀系数进行调节，以在压电元件42上残留有适当的压缩应力。

在平面部51的下部设有基板91，该基板91的中心形成有圆筒形的开口部92。平面部51的一部分在基板91的开口部92露出。通过随着致动器40的振动的压力变动，上述圆形的露出部以与致动器40实质相同的频率振动。通过上述平面部51和基板91的结构，平面部51的致动器相对领域的中心或中心附近是能弯曲振动的薄板部，而周边部是实质上受到约束的厚板部。上述圆形的薄板部的固有频率设计成与致动器40的驱动频率相同或比致动器40的驱动频率稍低的频率。因此，响应于致动器40的振动，以中心通气孔52为中心的平面部51的露出部也以较大的振幅振动。只要是平面部51的振动相位比致动器40的振动相位慢的(例如慢90°的)振动，就会使平面部51与致动器40之间的间隙空间的厚度变动实质增加。藉此，可进一步提高泵的能力。

盖部54盖在隔板53C的上部，以覆盖致动器40周围。因此，经由中心通气孔52被抽吸的流体会从排出孔55排出。虽然也可以将排出孔55设置在盖部54的中心，但由于排出孔55是用于释放包括盖部54在内的筐体内的正压的排出孔，因此，不需要设置在盖部54的中心。

通过对图9所示的外部端子63、72施加驱动电压，就会使上述致动器40弯曲振动，从而使流体从底面的中心通气孔52被抽吸，并从排出孔55排出。

图11是在使第五实施方式的流体泵105的排出孔55朝大气开放来进行从中心通气孔52抽吸空气的负压动作时的P－Q特性图。横轴是流量、纵轴是压力，表示在30Vp-p下驱动的情况和在50Vp-p下驱动的情况。在使用隔片的现有结构的流体泵中，可知当形成为大致相同的尺寸时，具有在驱动电压90Vp-p下最大压力为10kPa、最大流量为0.02l/min左右的能力，而在上述一半的驱动电压下，可获得大约2倍的压力、大约10倍的流量。第五实施方式的流体泵105例如可用作燃料电池的阴极空气鼓风机。

(第六实施方式)

图12A、图12B是表示第六实施方式的流体泵的致动器40的位置保持结构的例子的图。在本第六实施方式中，具有用位置保持框80围住第二实施方式的流体泵的致动器40周边的结构。致动器40被收纳在固定于平面部(未图示)上的位置保持框80的开口部81内。

另外，还可通过例如导体线来进行图12A的致动器40与压电元件的电极的连接。藉此，即便在没有将致动器40实质固定在平面部的情况下进行驱动，也可防止致动器40发生位置偏移。

在图12B的例子中，在位置保持框80上设有大致圆形的开口部81，在将圆板状的致动器40配置在该开口部81内时，在位置保持框80上设置三个突起82，以在三点上与致动器40发生接触。上述突起82具有间隔，以使上述三个突起82不会同时与致动器40接触。因此，致动器40在周边不受到约束的情况下收纳于位置保持框80的开口部81内。藉此，即便在没有将致动器40实质固定在平面部的情况下进行驱动，也可防止致动器40发生位置偏移。此外，由于形成有突起82，从而能使致动器40与位置保持框80之间的接触面积变小，因此，能减少致动器对压电元件的冲击。另外，较为理想的是，使第六实施方式中的上述位置保持框80在高度方向上的厚度比致动器40的周边部的最大变位位置大。此外，虽然没有图示致动器40与压电元件的电极之间的电连接，但可通过例如导体线等具有弹性的导体来进行连接。

(第七实施方式)

图13是第七实施方式的流体泵107的主要部分的剖视图。该流体泵107包括将圆板状的压电元件42粘接在圆板状的振动板41上的致动器40和平面部51。另外，致动器40如第四实施方式及第五实施方式那样，被具有弹性结构即连接部62的振动板支承框61保持。在平面部51的上部设有围住致动器40周围的隔板53及盖部54。在隔板53上形成有排出孔57。

一旦致动器40弯曲振动，则根据在第一实施方式中说明的原理，流体经由中心通气孔52被抽吸。所抽吸的流体从排出孔57被排出。因此，能使上述流体泵107朝与厚度方向正交的方向即侧方排出(排出)。

(第八实施方式)

图14是第八实施方式的流体泵108的主要部分的剖视图。该流体泵108是层叠两个在第四实施方式中示出的流体泵104的结构。另外，在此形成有盖部。但是，在本例中，上部的泵的平面部兼作下部的泵的盖部。此外，上部的泵的中心通气孔52B兼作下部的泵的排出孔。

通过这样将两个流体泵串联连接，与单一的流体泵相比，虽然流量没有改变，但抽吸、排出的压力变为2倍。同样地，通过将串联连接的泵的数量设为N个，就能使抽吸、排出的压力变为N倍。在这种情况下，也能兼作平面部和盖部，从而能成为在整体上紧凑的结构。

(第九实施方式)

图15是第九实施方式的流体泵109的主要部分的剖视图。该流体泵109是层叠四个图13所示的流体泵107的结构。但是，以不堵塞各中心通气孔52A、52B、52C、52D的方式设有流入流路58B、58C、58D。此外，还设置有从各排出孔57A、57B、57C、57D中排出的流体的流出流路59。

通过这样将四个流体泵并列连接，与单一的流体泵相比，虽然抽吸、排出的压力没有改变，但流量变为4倍。

(第十实施方式)

图16是第十实施方式的流体泵110的主要部分的剖视图。该流体泵110是在一个筐体内设置两个致动器40A、40B的例子。另外，在致动器40A及40B中，如第四实施方式及第五实施方式那样，分别设有具有弹性结构即连接部62的振动板支承框61，并被振动板支承框61分别保持。在隔板53的一部分上形成有排出孔57。通过这种结构，利用平面部51A和致动器40A来进行泵动作，并利用平面部51B和致动器40B来进行泵动作。由于使两个致动器40A、40B同步地进行弯曲振动，因此，能从中心通气孔52A、52B同时吸气，并从排出孔57排出。由于实质上内置了两个泵，因此，与具有单一的致动器的流体泵相比，流量变为2倍。

(第十一实施方式)

图17是第十一实施方式的流体泵111的分解立体图。图18是第十一实施方式的流体泵111的主要部分的剖视图。本实施方式的流体泵111与第五实施方式的流体泵105的不同之处在于致动器40和盖板部95。其它的结构与流体泵105相同。

另外，隔板53A的厚度为加强板43的厚度加上几十μm左右后的厚度。此外，较为理想的是，隔板53B的厚度与压电元件42的厚度相同或比压电元件42的厚度稍厚。

详细而言，首先，致动器40是从上方按压电元件42、振动板41、加强板43的顺序接合而成的结构。

接着，盖板部95是将流路板96及盖板99接合后的构件。盖板部95以与薄板部相对的方式与厚板部接合，因而，薄板部和厚板部一起形成内部空间94。在此，如上所述，该薄板部是图10中在基板91的开口部92处露出的平面部51的圆形的中央部。通过随着致动器40的振动的压力变动，上述薄板部以与致动器40实质相同的频率振动。此外，如上所述，该厚板部是由平面部51的比该中央部更外周的外周部和基板91构成的部分。

此外，在盖板部95上形成有使内部空间94与流体泵111的筐体的外部连通的通气槽97。

在本实施方式中，通过对外部端子63、72施加驱动电压，就可使致动器40弯曲振动，从而使空气从通气槽97经由中心通气孔52被抽吸，并从排出孔55排出。

图19是在使第十一实施方式的流体泵111的排出孔55朝大气开放来进行从中心通气孔52抽吸空气的负压动作时的P－Q特性图。在该图中，表示了测定在30Vp-p下对设有盖板部95的结构的流体泵111和从该流体泵111中除去盖板部95后的结构的流体泵进行驱动时的流量和压力的实验结果。

通过实验可知，在从流体泵111中除去盖板部95后的结构的流体泵中，具有最大压力为18kPa、最大流量为0.195l/min的能力，而在设有盖板部95的流体泵111中，能力可提高至最大压力为40kPa、最大流量为0.235l/min。

可以想到以上的实验结果是因为通过设置盖板部95，就可抑制在平面部51的中心通气孔52附近处因致动器40和平面部51的中央部(即薄板部)的振动而产生压力波和合成射流(synthetic jet)的缘故。除此之外，通过设置盖板部95，还可想到使平面部51的中央部的振动相位、振动振幅的中心发生变位等各种原因。

如上所述，根据本实施方式的流体泵111，可使所能产生的压力和流量即泵能力大幅提高。

(其它实施方式)

在以上各实施方式中，设置有单压电型且可发生弯曲振动的致动器，但也可以将压电元件粘接在振动板的两个面上来构成双压电型且可发生弯曲振动的致动器。

此外，本发明不局限于具有压电元件的致动器，也可以适用于包括以电磁驱动方式弯曲振动的致动器的流体泵。

此外，在以上各实施方式中，示出了使压电元件和振动板的大小大致相等的例子，但也可以使振动板比压电元件大。

此外，在本发明产生可听声不会造成问题的用途上，也可以在可听声频带范围内对致动器进行驱动。

此外，在以上各实施方式中，示出了在平面部51的致动器相对区域的中心附近配置一个中心通气孔52的例子，但也可以在致动器相对区域的中心附近设置多个中心通气孔。

此外，在以上各实施方式中，具有排出孔的流体泵既可以是将其排出孔朝大气开放来进行从中心排气孔抽吸空气的负压动作，也可以相反地将中心通气孔朝大气开放来进行将空气从排出孔送出的正压动作。

此外，在以上各实施方式中，确定驱动电压的频率以使致动器40在第一阶模态下振动，但也可以确定驱动电压的频率以使致动器40在第三阶模态其它模态下振动。

此外，在以上各实施方式中，使用圆板状的压电元件及圆板状的振动板，但它们中的一个也可以是矩形或是多边形的。

另外，所抽吸的或所抽吸、排出的流体不局限于气体，也可以是液体。

(符号说明)

40 致动器

40A、40B 致动器

41 振动板

42 压电元件

43 加强板

51 平面部

51A、51B 平面部

52 中心通气孔

52A、52B、52C、52D 中心通气孔

53 隔板

53A、53B、53C 隔板

54 盖部

55 排出孔

56A、56B 周边通气孔

57 排出孔

57A、57B、57C、57D 排出孔

58B、58C、58D 流入流路

59 流出流路

60 振动板单元

61 振动板支承框

62 连接部

63、72 外部端子

70 电极导通用板

73 内部端子

80 位置保持框

81 开口部

91 基板

92 开口部

94 内部空间

95 盖板部

96 流路板

97 通气槽

99 盖板

101～105 流体泵

107～110 流体泵

111 流体泵

Claims

1.一种流体泵，包括：

致动器，该致动器具有圆板状的振动板和圆板状的压电元件，该压电元件设于所述振动板；

平面部，该平面部以靠近且相对的方式配置于所述致动器；

一个或多个中心通气孔，这些中心通气孔配置在所述平面部中的、与所述致动器相对的致动器相对区域的中心或中心附近；

振动板支承框，该振动板支承框从所述振动板的外周隔着间隙围住所述振动板；以及

作为弹性结构的导电性连接部，该导电性连接部设于所述振动板与所述振动板支承框之间，并将所述振动板的外周支承于所述振动板支承框，

所述致动器在至少被施加了驱动电压的期间、一边相对于所述平面部保持非接触状态，一边从中心部朝周边部弯曲振动，并从所述振动板支承框经由所述导电性连接部朝所述振动板供电。

2.如权利要求1所述的流体泵，其特征在于，所述致动器是圆板状的。

3.如权利要求1或2所述的流体泵，其特征在于，在所述致动器相对区域中，中心或中心附近是能弯曲振动的薄板部，周边部是实质上受到约束的厚板部。

4.如权利要求3所述的流体泵，其特征在于，

包括盖板部，该盖板部以与所述薄板部相对的方式与所述厚板部接合，所述薄板部和所述厚板部一起形成内部空间，

在所述盖板部上形成有使所述内部空间与流体泵筐体的外部连通的通气槽。

5.如权利要求1或2所述的流体泵，其特征在于，在所述致动器相对区域的周边部分设有一个或多个周边通气孔。

6.如权利要求1或2所述的流体泵，其特征在于，所述致动器被弹性结构以隔着一定间隙的方式保持在所述致动器与所述平面部之间。