JP6572619B2

JP6572619B2 - Blower

Info

Publication number: JP6572619B2
Application number: JP2015096192A
Authority: JP
Inventors: 雅啓佐々木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: JP2016211442A

Description

本発明は、気体の輸送を行うブロアに関するものである。 The present invention relates to a blower that transports gas.

従来から、気体の輸送を行うブロアが各種知られている。例えば特許文献１には、圧電駆動のポンプが開示されている。 Conventionally, various blowers that transport gas are known. For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric drive pump.

図１９は、特許文献１に係るポンプ９００の断面図である。このポンプ９００は、圧電ディスク９２０と、圧電ディスク９２０が接合された振動板９１２と、振動板９１２とともに空洞９１１を構成する筐体９１３と、を備えている。この筐体９１３には、気体が流入する流入口９１５と、気体が流出する流出口９１４とが形成されている。筐体９１３は天板９１８を有する。 FIG. 19 is a cross-sectional view of a pump 900 according to Patent Document 1. The pump 900 includes a piezoelectric disk 920, a diaphragm 912 to which the piezoelectric disk 920 is bonded, and a casing 913 that forms a cavity 911 together with the diaphragm 912. The housing 913 is formed with an inlet 915 through which gas flows and an outlet 914 through which gas flows out. The housing 913 has a top plate 918.

流入口９１５は、天板９１８における、空洞９１１の中心軸と空洞９１１の外周との間の領域に設けられている。流出口９１４は、天板９１８における、空洞９１１の中心軸Ｃに設けられている。この流出口９１４には、空洞９１１の外部から内部へ気体が流れることを防ぐ弁９１６が設けられている。 The inflow port 915 is provided in a region of the top plate 918 between the central axis of the cavity 911 and the outer periphery of the cavity 911. The outlet 914 is provided on the central axis C of the cavity 911 in the top plate 918. The outlet 914 is provided with a valve 916 that prevents gas from flowing from the outside to the inside of the cavity 911.

特許４７９５４２８号公報Japanese Patent No. 4795428

図２０は、図１９に示す空洞９１１の中心軸Ｃから空洞９１１の外周までを構成する振動板９１２及び天板９１８の各点の変位の一例を示す図である。図２０において振動板９１２の各点の変位は、空洞９１１の中心軸Ｃ上にある振動板９１２の中心の変位で規格化された値で示されている。また、図２０において天板９１８の各点の変位は、空洞９１１の中心軸Ｃ上にある天板９１８の中心の変位で規格化された値で示されている。 FIG. 20 is a diagram illustrating an example of displacement of each point of the vibration plate 912 and the top plate 918 that configures the central axis C of the cavity 911 illustrated in FIG. 19 to the outer periphery of the cavity 911. In FIG. 20, the displacement of each point of the diaphragm 912 is indicated by a value normalized by the displacement of the center of the diaphragm 912 on the central axis C of the cavity 911. In FIG. 20, the displacement of each point of the top plate 918 is indicated by a value normalized by the displacement of the center of the top plate 918 on the central axis C of the cavity 911.

特許文献１のポンプ９００を３次モードの共振周波数で動作させた場合、圧電ディスク９２０は、例えば図２０に示すように振動板９１２を屈曲振動させる。振動板９１２の屈曲振動に応じて天板９１８も例えば図２０に示すように屈曲振動する。これにより、流入口９１５から空洞９１１内へ気体が流入し、空洞９１１内の気体が流出口９１４から吐出される。 When the pump 900 of Patent Document 1 is operated at the resonance frequency of the third-order mode, the piezoelectric disk 920 causes the diaphragm 912 to bend and vibrate, for example, as shown in FIG. In response to the bending vibration of the diaphragm 912, the top plate 918 also bends and vibrates as shown in FIG. As a result, gas flows from the inlet 915 into the cavity 911, and the gas in the cavity 911 is discharged from the outlet 914.

しかしながら、特許文献１のポンプ９００では例えば図２０に示すように、振動板９１２の振動の腹Ｂ１の位置と天板９１８の振動の腹Ｂ２の位置とが大きくズレる。このようなズレが生じる原因は、振動板９１２には圧電ディスク９２０が接合されているのに対して天板９１８には圧電ディスク９２０が接合されておらず、振動板９１２の屈曲振動だけが圧電ディスク９２０の存在によって阻害されるためであると考えられる。 However, in the pump 900 of Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 20, the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 912 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate 918 are greatly shifted. The reason why such a deviation occurs is that the piezoelectric disk 920 is bonded to the vibration plate 912, whereas the piezoelectric disk 920 is not bonded to the top plate 918, and only the bending vibration of the vibration plate 912 is piezoelectric. This is considered to be because it is obstructed by the presence of the disk 920.

振動板９１２の振動の腹Ｂ１の位置と天板９１８の振動の腹Ｂ２の位置とが大きくずれる状況では、振動の効率が悪く、電力が無駄に消費される。したがって、特許文献１のポンプ９００を含む従来のブロアでは、消費電力あたりの気体の吐出圧力が低いという問題がある。 In a situation where the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 912 and the position of the antinode B2 of the vibration of the top plate 918 are greatly deviated, the vibration efficiency is poor and power is wasted. Therefore, the conventional blower including the pump 900 of Patent Document 1 has a problem that the gas discharge pressure per power consumption is low.

本発明は、消費電力あたりの吐出圧力を向上できるブロアを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the blower which can improve the discharge pressure per power consumption.

本発明のブロアは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。 The blower of the present invention has the following configuration in order to solve the above problems.

本発明のブロアは、アクチュエータと天板部とを備える。
アクチュエータは、振動体と駆動体とを有する。振動体は、第１主面と第２主面とを有する。駆動体は、振動体の第１主面および第２主面の少なくとも一方の主面に設けられ、振動体を屈曲振動させる。振動体の振動の腹の位置は前述したように、駆動体の存在によって外側にズレると考えられる。 The blower of this invention is provided with an actuator and a top plate part.
The actuator includes a vibrating body and a driving body. The vibrating body has a first main surface and a second main surface. The driving body is provided on at least one main surface of the first main surface and the second main surface of the vibrating body, and flexibly vibrates the vibrating body. As described above, it is considered that the position of the vibration antinode of the vibrating body is shifted outward due to the presence of the driving body.

天板部は、アクチュエータとともにブロア室を構成する。天板部は、ブロア室の内部と外部を連通させる通気孔を有する。天板部は、振動体の屈曲振動に伴って屈曲振動する。振動体および天板部の屈曲振動により、ブロア室内の気体が通気孔から吐出される。 A top plate part comprises a blower chamber with an actuator. The top plate has a vent hole that allows the inside and outside of the blower chamber to communicate with each other. The top plate portion bends and vibrates with the bending vibration of the vibrating body. The gas in the blower chamber is discharged from the vent hole by bending vibration of the vibrating body and the top plate portion.

天板部は、天板部の屈曲振動により形成される振動の腹のうち、最も外側の腹より内側に位置する中央領域を有する。天板部は、中央領域内に第１補強板を有する。 The top plate portion has a central region located on the inner side of the outermost antinode among vibration antinodes formed by bending vibration of the top plate portion. The top plate portion has a first reinforcing plate in the central region.

この構成では、天板部の中央領域の屈曲振動が第１補強板によって阻害される。これにより、天板部の振動の腹の位置が第１補強板の存在によって外側にズレる。よって、この構成では、振動体の振動の腹の位置と天板部の振動の腹の位置とが近づく。振動体の振動の腹の位置と天板部の振動の腹の位置とが近い状況では、振動の効率に優れ、電力が有効に消費される。したがって、本発明のブロアは、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 In this configuration, the bending vibration in the central region of the top plate portion is inhibited by the first reinforcing plate. Thereby, the position of the antinode of vibration of the top plate portion is shifted outward due to the presence of the first reinforcing plate. Therefore, in this configuration, the position of the vibration antinode of the vibrating body approaches the position of the antinode of the vibration of the top plate portion. In a situation where the position of the vibration belly of the vibrating body is close to the position of the vibration belly of the top plate portion, the vibration efficiency is excellent and power is effectively consumed. Therefore, the blower of the present invention can improve the discharge pressure per power consumption.

また、本発明において天板部は、振動体および天板部の屈曲振動により形成されるブロア室の圧力振動の節のうち、最も外側の圧力振動の節からブロア室の外周までの範囲に接する第１外周領域を有する。天板部は、第１外周領域内に第２補強板を有する。 Further, in the present invention, the top plate portion is in contact with the range from the outermost pressure vibration node to the outer periphery of the blower chamber among the pressure vibration nodes of the blower chamber formed by bending vibration of the vibrating body and the top plate portion. A first outer peripheral region; The top plate portion has a second reinforcing plate in the first outer peripheral region.

この構成において駆動体が振動体を屈曲振動させる間、天板部の第１外周領域は、第２補強板の存在によって殆ど屈曲振動しない。第２補強板は、天板部の第１外周領域が、悪影響をブロア室の圧力に及ぼすことを防止する。 In this configuration, the first outer peripheral region of the top plate portion hardly bends and vibrates due to the presence of the second reinforcing plate while the driving body causes the vibrating body to bend and vibrate. The second reinforcing plate prevents the first outer peripheral region of the top plate portion from adversely affecting the blower chamber pressure.

したがって、この構成のブロアは、天板部の第１外周領域の屈曲振動によって吐出圧力や吐出流量が低下することを防ぐことができる。そのため、この構成のブロアは、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。 Therefore, the blower having this configuration can prevent the discharge pressure and the discharge flow rate from being lowered by the bending vibration of the first outer peripheral region of the top plate portion. Therefore, the blower having this configuration can realize a high discharge pressure and a high discharge flow rate.

また、本発明において振動体は、振動体および天板部の屈曲振動により形成されるブロア室の圧力振動の節のうち、最も外側の圧力振動の節からブロア室の外周までの範囲に接する第２外周領域を有する。振動体は、第２外周領域内に第３補強板を有する。 In the present invention, the vibrating body is in contact with a range from the outermost pressure vibration node to the outer periphery of the blower chamber among the pressure vibration nodes of the blower chamber formed by the bending vibration of the vibrating body and the top plate portion. 2 outer peripheral areas. The vibrating body has a third reinforcing plate in the second outer peripheral region.

この構成において駆動体が振動体を屈曲振動させる間、振動体の第２外周領域は、第３補強板の存在によって殆ど屈曲振動しない。第３補強板は、振動体の第２外周領域が、悪影響をブロア室の圧力に及ぼすことを防止する。 In this configuration, while the driving body causes the vibrating body to bend and vibrate, the second outer peripheral region of the vibrating body hardly bends and vibrates due to the presence of the third reinforcing plate. The third reinforcing plate prevents the second outer peripheral region of the vibrating body from adversely affecting the pressure in the blower chamber.

したがって、この構成のブロアは、振動体の第２外周領域の屈曲振動によって吐出圧力や吐出流量が低下することを防ぐことができる。そのため、この構成のブロアは、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。 Therefore, the blower having this configuration can prevent the discharge pressure and the discharge flow rate from being lowered by the bending vibration of the second outer peripheral region of the vibrating body. Therefore, the blower having this configuration can realize a high discharge pressure and a high discharge flow rate.

また、本発明において駆動体は、圧電体であることが好ましい。 In the present invention, the driving body is preferably a piezoelectric body.

この構成のブロアは、駆動時に発生する音や振動が小さい圧電体を駆動源として用いることで、静音化を図ることができる。 The blower with this configuration can achieve noise reduction by using, as a drive source, a piezoelectric body that generates less sound and vibration during driving.

本発明のブロアは、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 The blower of the present invention can improve the discharge pressure per power consumption.

本発明の第１実施形態に係る圧電ブロア１００の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a piezoelectric blower 100 according to a first embodiment of the present invention. 図１に示す圧電ブロア１００の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the piezoelectric blower 100 shown in FIG. 図１に示す圧電ブロア１００のＳ−Ｓ線の断面図である。It is sectional drawing of the SS line | wire of the piezoelectric blower 100 shown in FIG. 図１に示す圧電ブロア１００を３次モードの共振周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア１００のＳ−Ｓ線の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric blower 100 taken along the line SS when the piezoelectric blower 100 shown in FIG. 図４（Ｂ）に示す瞬間の、振動板４１及び天板部１７の各点の変位を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 17 at the moment shown in FIG. 図４（Ｂ）に示す瞬間の、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊにかけるブロア室３１の各点の圧力変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change in pressure at each point of the blower chamber 31 applied from the central axis C of the blower chamber 31 to an end J of the blower chamber 31 at the moment shown in FIG. 本発明の第１実施形態の比較例に係る圧電ブロア１５０の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric blower 150 which concerns on the comparative example of 1st Embodiment of this invention. 図７に示す振動板４１及び天板部１５７の各点の変位を示す図である。It is a figure which shows the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top-plate part 157 which are shown in FIG. 本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the piezoelectric blower 200 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図９に示す圧電ブロア２００の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric blower 200 shown in FIG. 図１０に示す振動板４１及び天板部１７の各点の変位を示す図である。It is a figure which shows the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top-plate part 17 which are shown in FIG. 本発明の第２実施形態の比較例に係る圧電ブロア２５０の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric blower 250 which concerns on the comparative example of 2nd Embodiment of this invention. 図１２に示す振動板４１及び天板部１５７の各点の変位を示す図である。It is a figure which shows the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate part 157 which are shown in FIG. 本発明の第３実施形態に係る圧電ブロア３００の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the piezoelectric blower 300 which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図１４に示す圧電ブロア３００のＴ−Ｔ線の断面図である。It is sectional drawing of the TT line | wire of the piezoelectric blower 300 shown in FIG. 図１５に示す振動板４１及び天板部３１７の各点の変位を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating displacement of each point of the vibration plate 41 and the top plate portion 317 illustrated in FIG. 15. 本発明の第３実施形態の比較例に係る圧電ブロア３５０の断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric blower 350 which concerns on the comparative example of 3rd Embodiment of this invention. 図１７に示す振動板４１及び天板部３５７の各点の変位を示す図である。It is a figure which shows the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate part 357 shown in FIG. 特許文献１に係るポンプ９００の断面図である。It is sectional drawing of the pump 900 which concerns on patent document 1. FIG. 図１９に示す空洞９１１の中心軸Ｃから空洞９１１の外周までを構成する振動板９１２及び天板９１８の各点の変位の一例を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of displacement of each point of the diaphragm 912 and the top plate 918 that configures from the central axis C of the cavity 911 illustrated in FIG. 19 to the outer periphery of the cavity 911.

《本発明の第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態に係る圧電ブロア１００について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電ブロア１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す圧電ブロア１００の外観斜視図である。図３は、図１に示す圧電ブロア１００のＳ−Ｓ線の断面図である。 << First Embodiment of the Invention >>
Hereinafter, the piezoelectric blower 100 according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an external perspective view of the piezoelectric blower 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of the piezoelectric blower 100 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric blower 100 shown in FIG.

圧電ブロア１００は、上から順に、天板部１７、振動体４５、及び圧電素子４２を備え、それらが順に積層された構造を有している。圧電ブロア１００は、ポンプの一種である。振動体４５は、振動板４１及び補強板７０を備え、それらが積層された構造を有している。振動体４５は、第１主面４０Ａと第２主面４０Ｂとを有する。 The piezoelectric blower 100 includes a top plate portion 17, a vibrating body 45, and a piezoelectric element 42 in order from the top, and has a structure in which these are stacked in order. The piezoelectric blower 100 is a kind of pump. The vibrating body 45 includes a vibrating plate 41 and a reinforcing plate 70, and has a structure in which they are stacked. The vibrating body 45 has a first main surface 40A and a second main surface 40B.

振動板４１は、円板状であり、例えばステンレススチール（ＳＵＳ）から構成されている。振動体４５の第２主面４０Ｂは、天板部１７の先端に接合している。これにより、振動体４５は、天板部１７とともに振動板４１の厚み方向から挟んで円柱形状のブロア室３１を構成する。また、振動体４５および天板部１７は、ブロア室３１が半径ａとなるよう形成されている。例えば本実施形態においてブロア室３１の半径ａは１１ｍｍであり、振動板４１の厚みは０．１ｍｍである。 The diaphragm 41 has a disc shape and is made of, for example, stainless steel (SUS). The second main surface 40 B of the vibrating body 45 is joined to the tip of the top plate portion 17. Accordingly, the vibrating body 45 constitutes a cylindrical blower chamber 31 sandwiched from the thickness direction of the vibration plate 41 together with the top plate portion 17. The vibrating body 45 and the top plate portion 17 are formed so that the blower chamber 31 has a radius a. For example, in the present embodiment, the radius a of the blower chamber 31 is 11 mm, and the thickness of the diaphragm 41 is 0.1 mm.

また、振動体４５の第２主面４０Ｂにおける天板部１７との接合部分より内側の領域は、ブロア室３１の底面を構成する。振動体４５は、ブロア室３１をブロア室３１の外部と連通させる円柱状の通気孔１２４を有する。例えば本実施形態において通気孔１２４の直径は、１．４ｍｍである。 In addition, a region inside the joint portion with the top plate portion 17 on the second main surface 40B of the vibrating body 45 constitutes the bottom surface of the blower chamber 31. The vibrating body 45 has a cylindrical air hole 124 that allows the blower chamber 31 to communicate with the outside of the blower chamber 31. For example, in this embodiment, the diameter of the air hole 124 is 1.4 mm.

また、振動体４５は、振動体４５及び天板部１７の振動により形成されるブロア室３１の圧力振動の節のうち、最も外側の圧力振動の節Ｆから、ブロア室３１の外周までの範囲に接する外周領域１４５を有する。ここで、ブロア室３１の圧力振動の節の詳細については、後述する。 The vibrating body 45 is a range from the outermost pressure vibration node F to the outer periphery of the blower chamber 31 among the pressure vibration nodes of the blower chamber 31 formed by the vibration of the vibrating body 45 and the top plate portion 17. An outer peripheral region 145 in contact with. Here, details of the node of the pressure vibration of the blower chamber 31 will be described later.

なお、圧電素子４２は、駆動体の一例に相当する。外周領域１４５は、本発明の第２外周領域の一例に相当する。ブロア室３１の圧力振動の節の詳細については、後述する。 The piezoelectric element 42 corresponds to an example of a driving body. The outer peripheral region 145 corresponds to an example of a second outer peripheral region of the present invention. Details of the nodes of pressure vibration in the blower chamber 31 will be described later.

ブロア室３１は、振動体４５の外周領域１４５に接する外周空間１３１と、外周空間１３１より内側に位置する中央空間１３２と、によって構成される。 The blower chamber 31 includes an outer peripheral space 131 that is in contact with the outer peripheral region 145 of the vibrating body 45 and a central space 132 that is positioned on the inner side of the outer peripheral space 131.

補強板７０は、円板形状であり、例えばステンレススチールで構成されている。補強板７０は、振動板４１のブロア室３１とは逆側の主面４０Ｃに接合されている。補強板７０は、圧電素子４２の屈曲によって圧電素子４２が破損することを防止する。 The reinforcing plate 70 has a disc shape and is made of, for example, stainless steel. The reinforcing plate 70 is joined to the main surface 40 C on the opposite side of the diaphragm 41 from the blower chamber 31. The reinforcing plate 70 prevents the piezoelectric element 42 from being damaged by the bending of the piezoelectric element 42.

圧電素子４２は、円板形状であり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている。圧電素子４２の両主面には、電極が形成されている。圧電素子４２は、補強板７０のブロア室３１とは逆側の第１主面４０Ａに接合されている。圧電素子４２は、印加された交流電圧に応じて伸縮する。例えば本実施形態において圧電素子４２の直径は、１１ｍｍであり、圧電素子４２の厚みは、０．１５ｍｍある。 The piezoelectric element 42 has a disk shape and is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic. Electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric element 42. The piezoelectric element 42 is joined to the first main surface 40 A on the side opposite to the blower chamber 31 of the reinforcing plate 70. The piezoelectric element 42 expands and contracts according to the applied AC voltage. For example, in the present embodiment, the diameter of the piezoelectric element 42 is 11 mm, and the thickness of the piezoelectric element 42 is 0.15 mm.

なお、圧電素子４２、補強板７０及び振動板４１の接合体は、圧電アクチュエータ９０を構成する。 The joined body of the piezoelectric element 42, the reinforcing plate 70, and the vibration plate 41 constitutes a piezoelectric actuator 90.

天板部１７は、下方が開口した断面コ字状に形成されている。天板部１７の先端は、振動板４１に接合している。天板部１７は、振動板４１の第２主面４０Ｂに対向する円板状の天上部１８と、天上部１８に接続する円環状の側壁部１９と、天上部１８の振動板４１とは逆側の主面に接合する円板状の薄天板２８と、を有する。天上部１８及び薄天板２８の一部は、ブロア室３１の天面を構成する。 The top plate portion 17 is formed in a U-shaped cross section with an opening at the bottom. The tip of the top plate portion 17 is joined to the vibration plate 41. The top plate portion 17 includes a disc-shaped top portion 18 facing the second main surface 40B of the vibration plate 41, an annular side wall portion 19 connected to the top portion 18, and the vibration plate 41 of the top portion 18. And a disk-shaped thin top plate 28 joined to the opposite main surface. A part of the top 18 and the thin top plate 28 constitute the top surface of the blower chamber 31.

天板部１７は、ブロア室３１の内部と外部を連通させる通気孔２４を薄天板２８に有する。例えば本実施形態において通気孔２４の直径は、１．４ｍｍである。天板部１７は、例えば金属から構成されている。 The top plate portion 17 has a vent hole 24 in the thin top plate 28 that allows the inside and outside of the blower chamber 31 to communicate with each other. For example, in this embodiment, the diameter of the vent hole 24 is 1.4 mm. The top plate portion 17 is made of, for example, metal.

また、天板部１７は、振動体４５及び天板部１７の振動により形成されるブロア室３１の圧力振動の節のうち、最も外側の圧力振動の節Ｆから、ブロア室３１の外周までの範囲に接する外周領域１７５と、天板部１７の屈曲振動により形成される振動の腹のうち、最も外側の腹Ｂ２より内側に位置する中央領域１７６と、を有する。ここで、外周領域１７５は、本発明の第１外周領域の一例に相当する。また、振動の腹の詳細に関しては後述する。 In addition, the top plate portion 17 includes the outermost pressure vibration node F to the outer periphery of the blower chamber 31 among the pressure vibration nodes of the blower chamber 31 formed by the vibration of the vibrating body 45 and the top plate portion 17. An outer peripheral region 175 in contact with the range, and a central region 176 located on the inner side of the outermost antinode B2 among the antinodes of the vibration formed by the bending vibration of the top plate portion 17 are provided. Here, the outer peripheral region 175 corresponds to an example of a first outer peripheral region of the present invention. The details of the vibration belly will be described later.

天板部１７は、中央領域１７６内に補強板１８０を有する。補強板１８０は、中央領域１７６の振動を拘束する。補強板１８０は、円環形状であり、例えばステンレススチールで構成されている。例えば本実施形態において補強板１８０の外径は、１２ｍｍである。 The top plate portion 17 has a reinforcing plate 180 in the central region 176. The reinforcing plate 180 restrains the vibration of the central region 176. The reinforcing plate 180 has an annular shape and is made of, for example, stainless steel. For example, in this embodiment, the outer diameter of the reinforcing plate 180 is 12 mm.

また、天板部１７の振動板４１側には、ブロア室３１の一部であり、通気孔２４と連通するキャビティ２５を構成する凹部２６が形成されている。キャビティ２５は、円柱形状である。例えば本実施形態においてキャビティ２５の直径は、３．０ｍｍであり、キャビティ２５の厚みは、０．３ｍｍである。 In addition, on the vibration plate 41 side of the top plate portion 17, a concave portion 26 is formed that constitutes a cavity 25 that is a part of the blower chamber 31 and communicates with the vent hole 24. The cavity 25 has a cylindrical shape. For example, in this embodiment, the diameter of the cavity 25 is 3.0 mm, and the thickness of the cavity 25 is 0.3 mm.

以下、圧電ブロア１００が駆動している間における空気の流れについて説明する。 Hereinafter, the flow of air while the piezoelectric blower 100 is driven will be described.

図４（Ａ）（Ｂ）は、図１に示す圧電ブロア１００を３次モードの共振周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア１００のＳ−Ｓ線の断面図である。図４（Ａ）は、ブロア室３１の容積が最も減少したときの図であり、図４（Ｂ）は、ブロア室３１の容積が最も増大したときの図である。 4A and 4B are cross-sectional views of the piezoelectric blower 100 taken along line SS when the piezoelectric blower 100 shown in FIG. 1 is operated at the resonance frequency (fundamental wave) of the third-order mode. 4A is a view when the volume of the blower chamber 31 is reduced most, and FIG. 4B is a view when the volume of the blower chamber 31 is increased most.

また、図５は、図４（Ｂ）に示す瞬間の、中心軸Ｃから端Ｊまでの振動板４１及び天板部１７の各点の変位を示す図である。図６は、図４（Ｂ）に示す瞬間の、中心軸Ｃから端Ｊまでのブロア室３１の各点の圧力変化を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 17 from the central axis C to the end J at the moment shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the pressure change at each point of the blower chamber 31 from the central axis C to the end J at the moment shown in FIG.

ここで、図４中の矢印は、空気の流れを示している。また、ブロア室３１の共振周波数とは、ブロア室３１の中心部で発生した圧力振動と、その圧力振動が外周部側に伝搬して反射し、再びブロア室３１の中心部に到達する圧力振動とが、共振する周波数のことである。 Here, the arrows in FIG. 4 indicate the flow of air. The resonance frequency of the blower chamber 31 refers to the pressure vibration generated at the center of the blower chamber 31 and the pressure vibration that propagates and reflects to the outer peripheral side of the pressure vibration and reaches the center of the blower chamber 31 again. Is the resonating frequency.

また、図５において振動板４１の各点の変位は、ブロア室３１の中心軸Ｃ上にある振動板４１の中心の変位で規格化された値で示されている。また、図５において天板部１７の各点の変位は、ブロア室３１の中心軸Ｃ上にある天板部１７の中心の変位で規格化された値で示されている。 Further, in FIG. 5, the displacement of each point of the diaphragm 41 is indicated by a value normalized by the displacement of the center of the diaphragm 41 on the central axis C of the blower chamber 31. Further, in FIG. 5, the displacement of each point of the top plate portion 17 is indicated by a value normalized by the displacement of the center of the top plate portion 17 on the central axis C of the blower chamber 31.

また、図６において、ブロア室３１の各点の圧力変化は、ブロア室３１の中心軸Ｃ上の圧力変化で規格化された値で示されている。図６に示す、ブロア室３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）は、ブロア室３１の中心軸Ｃからの距離をｒとしたとき、ｕ（ｒ）＝Ｊ_０（ｋ_０ｒ／ａ）の式で表される。 In FIG. 6, the pressure change at each point in the blower chamber 31 is indicated by a value normalized by the pressure change on the central axis C of the blower chamber 31. The pressure change distribution u (r) at each point in the blower chamber 31 shown in FIG. 6 is represented by u (r) = J ₀ (k ₀ r / a) where r is the distance from the central axis C of the blower chamber 31. ).

図３に示す状態において、３次モードの共振周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部１７は、振動体４５の振動が伝わり、振動体４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 3, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a resonance frequency f of the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 45 is transmitted to the top plate portion 17 and bends and vibrates concentrically in the third-order mode in accordance with the bending vibration of the vibrating body 45 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、振動体４５及び天板部１７が屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 As a result, as shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 45 and the top plate portion 17 are bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 changes periodically.

図４（Ａ）に示すように、振動体４５が圧電素子４２側へ屈曲すると、天板部１７も圧電素子４２とは逆側へ屈曲する。これに伴い、圧電ブロア１００の外部の空気が通気孔２４を介してブロア室３１内に吸引される。 As shown in FIG. 4A, when the vibrating body 45 is bent toward the piezoelectric element 42, the top plate portion 17 is also bent toward the side opposite to the piezoelectric element 42. Along with this, air outside the piezoelectric blower 100 is sucked into the blower chamber 31 through the vent hole 24.

図４（Ｂ）に示すように、振動体４５がブロア室３１側へ屈曲すると、天板部１７もブロア室３１側へ屈曲する。これに伴い、圧電ブロア１００の外部の空気が通気孔１２４を介してブロア室３１内に吸引され、ブロア室３１内の空気が通気孔２４から吐出される。 As shown in FIG. 4B, when the vibrating body 45 is bent toward the blower chamber 31, the top plate portion 17 is also bent toward the blower chamber 31. Accordingly, air outside the piezoelectric blower 100 is sucked into the blower chamber 31 through the vent hole 124, and air in the blower chamber 31 is discharged from the vent hole 24.

以上のように、圧電ブロア１００では、振動体４５の屈曲振動に伴い天板部１７が屈曲振動する。そのため、圧電ブロア１００は、実質的に振動振幅を増すことができる。これにより、本実施形態の圧電ブロア１００は、吐出圧力と吐出流量を増加させることができる。 As described above, in the piezoelectric blower 100, the top plate portion 17 bends and vibrates with the bending vibration of the vibrating body 45. Therefore, the piezoelectric blower 100 can substantially increase the vibration amplitude. Thereby, the piezoelectric blower 100 of this embodiment can increase discharge pressure and discharge flow rate.

なお、ブロア室３１の半径ａとアクチュエータ９０の共振周波数ｆとは、ブロア室３１を通過する空気の音速をｃとし、第１種ベッセル関数を微分したＪ_０´（ｋ_０）＝０の関係を満たす値をｋ_０としたとき、ａｆ＝（ｋ_０ｃ）／（２π）の関係を満たす。第１種ベッセル関数Ｊ_０（ｘ）は、以下の数式で示される。 The relationship between the radius a of the blower chamber 31 and the resonance frequency f of the actuator 90 is J ₀ ′ (k ₀ ) = 0 obtained by differentiating the first-type Bessel function with c as the sound velocity of the air passing through the blower chamber 31. When the value that satisfies the condition is k ₀ , the relationship of af = (k ₀ c) / (2π) is satisfied. The first type Bessel function J ₀ (x) is expressed by the following mathematical formula.

本実施形態において、ブロア室３１の半径ａは、ブロア室３１の中心軸Ｃから、振動板４１における天板部１７との接合部分より内側にある領域の端Ｊまでの最短距離である。例えば本実施形態において共振周波数ｆは、３８．０５ｋＨｚである。空気の音速ｃは、約３４０ｍ／ｓである。ｋ_０は、７．０２である。 In the present embodiment, the radius a of the blower chamber 31 is the shortest distance from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the region on the inner side of the joint portion of the diaphragm 41 with the top plate portion 17. For example, in this embodiment, the resonance frequency f is 38.05 kHz. The sound speed c of air is about 340 m / s. k ₀ is 7.02.

ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図５の点線に示すように、振動によって変位する。また、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部１７の各点は、図５の実線に示すように、振動によって変位する。 Each point of the diaphragm 41 constituting from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a dotted line in FIG. Moreover, each point of the top plate part 17 which comprises from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by the solid line in FIG.

そして、図６に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃから端Ｊにかけて、ブロア室３１の各点の圧力は、振動板４１及び天板部１７の振動によって変化する。 As shown in FIG. 6, the pressure at each point in the blower chamber 31 changes due to the vibration of the vibration plate 41 and the top plate portion 17 from the central axis C to the end J of the blower chamber 31.

ここで、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置は、圧電素子４２及び補強板７０の存在によって外側にズレると考えられる。そして、圧電ブロア１００が駆動している間、天板部１７の中央領域１７６の振動が補強板１８０によって阻害される。これにより、天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置が、図５に示すように補強板１８０の存在によって外側にズレる。 Here, it is considered that the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 is shifted outward due to the presence of the piezoelectric element 42 and the reinforcing plate 70. And while the piezoelectric blower 100 is driven, the vibration of the central region 176 of the top plate portion 17 is inhibited by the reinforcing plate 180. As a result, the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 is shifted outward due to the presence of the reinforcing plate 180 as shown in FIG.

よって、圧電ブロア１００では、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近づく。振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近い状況では、振動の効率に優れ、電力が有効に消費される。したがって、圧電ブロア１００は、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 Therefore, in the piezoelectric blower 100, the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 approach each other. In a situation where the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 are close, the vibration efficiency is excellent and power is effectively consumed. Therefore, the piezoelectric blower 100 can improve the discharge pressure per power consumption.

また、圧電ブロア１００は、ブロア室３１の通気孔２４近くにキャビティ２５を有する。そのため、圧電ブロア１００では、ブロア室３１の通気孔２４近くで発生する渦がキャビティ２５で低下する。これにより、ブロア室３１の圧力振動が渦によって乱されることを防ぐことができる。よって、圧電ブロア１００は、ブロア室３１の通気孔２４近くで発生する渦を弱め、吐出圧力が低下することを防ぐことができる。 The piezoelectric blower 100 has a cavity 25 near the vent hole 24 of the blower chamber 31. Therefore, in the piezoelectric blower 100, vortices generated near the vent hole 24 in the blower chamber 31 are lowered in the cavity 25. Thereby, it is possible to prevent the pressure vibration of the blower chamber 31 from being disturbed by the vortex. Therefore, the piezoelectric blower 100 can weaken the vortex generated near the vent hole 24 of the blower chamber 31 and prevent the discharge pressure from being lowered.

また、圧電ブロア１００は、駆動時に発生する音や振動が小さい圧電体を駆動源として用いているため、静音化を実現できる。 Further, since the piezoelectric blower 100 uses a piezoelectric body that generates a small amount of sound and vibration during driving as a driving source, noise reduction can be realized.

以下、本発明の第１実施形態に係る圧電ブロア１００と本発明の第１実施形態の比較例に係る圧電ブロア１５０とを比較する。まず、圧電ブロア１５０の構成および動作について説明する。 Hereinafter, the piezoelectric blower 100 according to the first embodiment of the present invention and the piezoelectric blower 150 according to the comparative example of the first embodiment of the present invention will be compared. First, the configuration and operation of the piezoelectric blower 150 will be described.

図７は、本発明の第１実施形態の比較例に係る圧電ブロア１５０の断面図である。圧電ブロア１５０が圧電ブロア１００と相違する点は、補強板１８０を中央領域１７６内に備えない点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a piezoelectric blower 150 according to a comparative example of the first embodiment of the present invention. The piezoelectric blower 150 is different from the piezoelectric blower 100 in that the reinforcing plate 180 is not provided in the central region 176. Since the other points are the same, the description is omitted.

図７に示す状態において、３次モードの駆動周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部１５７は、振動体４５の振動が伝わり、振動体４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 7, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a driving frequency f in the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 45 is transmitted to the top plate portion 157, and the top plate portion 157 bends and vibrates concentrically in the third-order mode with the bending vibration of the vibrating body 45 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア１００と同様に、圧電ブロア１５０の振動体４５及び天板部１５７も屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 Accordingly, similarly to the piezoelectric blower 100 shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 45 and the top plate portion 157 of the piezoelectric blower 150 are also bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 changes periodically.

図８は、図７に示す振動板４１及び天板部１５７の各点の変位を示す図である。ここで、図８において振動板４１の各点の変位は、図５と同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃ上にある振動板４１の中心の変位で規格化された値で示されている。また、図８において天板部１５７の各点の変位は、図５と同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃ上にある天板部１５７の中心の変位で規格化された値で示されている。 FIG. 8 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 157 shown in FIG. Here, in FIG. 8, the displacement of each point of the diaphragm 41 is shown as a value normalized by the displacement of the center of the diaphragm 41 on the central axis C of the blower chamber 31 as in FIG. . Further, in FIG. 8, the displacement of each point of the top plate portion 157 is indicated by a value normalized by the displacement of the center of the top plate portion 157 on the central axis C of the blower chamber 31 as in FIG. Yes.

ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図８の点線に示すように、振動によって変位する。同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部１５７の各点は、図８の実線に示すように、振動によって変位する。 Each point of the diaphragm 41 constituting from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a dotted line in FIG. Similarly, each point of the top plate portion 157 constituting the center axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by the solid line in FIG.

次に、圧電ブロア１５０と圧電ブロア１００とに対して駆動周波数３７．０ｋＨｚの正弦波交流電圧６０Ｖｐｐを印加した条件で、圧電ブロア１５０の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、圧電ブロア１００の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、を測定した結果を以下に示す。 Next, the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the piezoelectric blower 150 under the condition that a sine wave AC voltage 60 Vpp having a driving frequency of 37.0 kHz is applied to the piezoelectric blower 150 and the piezoelectric blower 100, The results of measuring the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the blower 100 are shown below.

実験により、圧電ブロア１５０では空気の圧力が１０．２（ｋＰａ）であるのに対し、圧電ブロア１００では空気の圧力が１４．０（ｋＰａ）であることが明らかとなった。 The experiment revealed that the piezoelectric blower 150 has an air pressure of 10.2 (kPa), whereas the piezoelectric blower 100 has an air pressure of 14.0 (kPa).

以上の結果になった理由は、圧電ブロア１００では、図５、図８に示すように、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが補強板１８０の存在によって近づき、振動の効率が高まったためであると考えられる。 The reason for the above results is that in the piezoelectric blower 100, as shown in FIGS. 5 and 8, the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 are reinforcing plates. This is considered to be due to the fact that 180 approached and the vibration efficiency increased.

以上より、圧電ブロア１００は圧電ブロア１５０に比べて、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 As described above, the piezoelectric blower 100 can improve the discharge pressure per power consumption as compared with the piezoelectric blower 150.

以下、本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００の断面図である。図１０は、図９に示す圧電ブロア２００の断面図である。圧電ブロア２００が圧電ブロア１００と相違する点は、補強板６０を外周領域１４５内に備える点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。 Hereinafter, a piezoelectric blower 200 according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view of a piezoelectric blower 200 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of the piezoelectric blower 200 shown in FIG. The piezoelectric blower 200 is different from the piezoelectric blower 100 in that a reinforcing plate 60 is provided in the outer peripheral region 145. Since the other points are the same, the description is omitted.

振動体２４５は、振動板４１、補強板７０、及び補強板６０を備え、それらが積層された構造を有している。振動板４１の主面４０Ｃには、外周領域１４５の振動を拘束する補強板６０が接合されている。補強板６０は、円環形状であり、例えばステンレススチールで構成されている。補強板６０の内径は、１８ｍｍである。 The vibrating body 245 includes a diaphragm 41, a reinforcing plate 70, and a reinforcing plate 60, and has a structure in which they are stacked. A reinforcing plate 60 that restrains the vibration of the outer peripheral region 145 is joined to the main surface 40 C of the vibration plate 41. The reinforcing plate 60 has an annular shape and is made of, for example, stainless steel. The inner diameter of the reinforcing plate 60 is 18 mm.

なお、圧電素子４２、補強板７０、補強板６０及び振動板４１の接合体は、圧電アクチュエータ２９０を構成する。 The joined body of the piezoelectric element 42, the reinforcing plate 70, the reinforcing plate 60, and the vibration plate 41 constitutes a piezoelectric actuator 290.

補強板６０は、振動板４１の主面４０Ｃに接合されている。補強板６０は、外周領域１４５の振動を拘束する。補強板６０は、円環形状であり、例えばステンレススチールで構成されている。補強板６０の内径は、１８ｍｍである。 The reinforcing plate 60 is joined to the main surface 40 C of the diaphragm 41. The reinforcing plate 60 restrains the vibration of the outer peripheral region 145. The reinforcing plate 60 has an annular shape and is made of, for example, stainless steel. The inner diameter of the reinforcing plate 60 is 18 mm.

図１０に示す状態において、３次モードの駆動周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体２４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部１７は、振動体２４５の振動が伝わり、振動体２４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 10, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a driving frequency f in the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 245 is transmitted to the top plate portion 17 and bends and vibrates concentrically in the third-order mode along with the bending vibration of the vibrating body 245 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア１００と同様に、圧電ブロア２００の振動体２４５及び天板部１７も屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 Accordingly, similarly to the piezoelectric blower 100 shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 245 and the top plate portion 17 of the piezoelectric blower 200 are also bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 is periodically changed.

図１１は、図１０に示す振動板４１及び天板部１７の各点の変位を示す図である。ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図１１の点線に示すように、振動によって変位する。同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部１７の各点は、図１１の実線に示すように、振動によって変位する。 FIG. 11 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 17 shown in FIG. Each point of the diaphragm 41 constituting the center axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a dotted line in FIG. Similarly, each point of the top plate portion 17 constituting from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a solid line in FIG.

ここで、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置は、圧電素子４２及び補強板７０の存在によって外側にズレると考えられる。そして、圧電ブロア２００が駆動している間、天板部１７の中央領域１７６の振動が補強板１８０によって阻害される。これにより、天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置が、図１１に示すように補強板１８０の存在によって外側にズレる。 Here, it is considered that the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 is shifted outward due to the presence of the piezoelectric element 42 and the reinforcing plate 70. While the piezoelectric blower 200 is driven, vibration of the central region 176 of the top plate portion 17 is inhibited by the reinforcing plate 180. Thereby, the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 is shifted outward due to the presence of the reinforcing plate 180 as shown in FIG.

よって、圧電ブロア２００では、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近づく。振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近い状況では、振動の効率に優れ、電力が有効に消費される。 Therefore, in the piezoelectric blower 200, the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 approach each other. In a situation where the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 are close, the vibration efficiency is excellent and power is effectively consumed.

したがって、圧電ブロア２００は、前述の圧電ブロア１００と同様に、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 Therefore, the piezoelectric blower 200 can improve the discharge pressure per power consumption, like the piezoelectric blower 100 described above.

また、圧電ブロア２００ではブロア室３１の半径ａとアクチュエータ２９０の共振周波数ｆとがａｆ＝（ｋ_０ｃ）／（２π）を満たす。そのため、圧電ブロア２００では、天板部１７の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じている。また、圧電ブロア２００では、振動板４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じている。 In the piezoelectric blower 200, the radius a of the blower chamber 31 and the resonance frequency f of the actuator 290 satisfy af = (k ₀ c) / (2π). Therefore, in the piezoelectric blower 200, the outermost node F among the vibration nodes of the top plate portion 17 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 31, and pressure resonance occurs. Further, in the piezoelectric blower 200, the outermost node F among the vibration nodes of the diaphragm 41 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 31, and pressure resonance occurs.

ここで、圧電ブロア２００が駆動している間、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より高くなった時、振動体２４５の外周領域１４５は、補強板６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板６０は、振動体２４５の外周領域１４５が圧電素子４２側へ変位することを防止する。 Here, while the piezoelectric blower 200 is driven, when the air pressure is higher than the atmospheric pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31, the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 is restrained by the reinforcing plate 60, Does not vibrate. That is, the reinforcing plate 60 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced toward the piezoelectric element 42 side.

反対に、圧電ブロア２００が駆動している間、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より低くなった時、振動体２４５の外周領域１４５は、補強板６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板６０は、振動体２４５の外周領域１４５がブロア室３１側へ変位することを防止する。 On the other hand, when the air pressure is lower than the atmospheric pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31 while the piezoelectric blower 200 is driven, the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 is restrained by the reinforcing plate 60 and almost Does not vibrate. That is, the reinforcing plate 60 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced toward the blower chamber 31 side.

すなわち、圧電ブロア２００は、振動体２４５の外周領域１４５が悪影響をブロア室３１の圧力に及ぼすことを防止する。そのため、圧電ブロア２００は、ブロア室３１の空気の圧力共振を低下させない。 That is, the piezoelectric blower 200 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from adversely affecting the pressure in the blower chamber 31. Therefore, the piezoelectric blower 200 does not reduce the pressure resonance of the air in the blower chamber 31.

したがって、圧電ブロア２００は、振動体２４５の外周領域１４５の振動によって吐出圧力や吐出流量が低下することを防ぐことができる。そのため、圧電ブロア２００は、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。 Therefore, the piezoelectric blower 200 can prevent the discharge pressure and the discharge flow rate from being reduced by the vibration of the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245. Therefore, the piezoelectric blower 200 can realize a high discharge pressure and a high discharge flow rate.

以下、本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００と本発明の第２実施形態の比較例に係る圧電ブロア２５０とを比較する。まず、圧電ブロア２５０の構成および動作について説明する。 Hereinafter, the piezoelectric blower 200 according to the second embodiment of the present invention and the piezoelectric blower 250 according to the comparative example of the second embodiment of the present invention will be compared. First, the configuration and operation of the piezoelectric blower 250 will be described.

図１２は、本発明の第２実施形態の比較例に係る圧電ブロア２５０の断面図である。圧電ブロア２５０が圧電ブロア２００と相違する点は、補強板１８０を中央領域１７６内に備えない点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。 FIG. 12 is a cross-sectional view of a piezoelectric blower 250 according to a comparative example of the second embodiment of the present invention. The piezoelectric blower 250 is different from the piezoelectric blower 200 in that the reinforcing plate 180 is not provided in the central region 176. Since the other points are the same, the description is omitted.

図１２に示す状態において、３次モードの駆動周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体２４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部１５７は、振動体２４５の振動が伝わり、振動体２４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 12, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a driving frequency f in the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 245 is transmitted to the top plate 157, and the top plate 157 bends and vibrates concentrically in the third-order mode with the bending vibration of the vibrating body 245 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア２００と同様に、圧電ブロア２５０の振動体２４５及び天板部１５７も屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 As a result, similarly to the piezoelectric blower 200 shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 245 and the top plate portion 157 of the piezoelectric blower 250 are also bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 changes periodically.

図１３は、図１２に示す振動板４１及び天板部１５７の各点の変位を示す図である。ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図１３の点線に示すように、振動によって変位する。同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部１５７の各点は、図１３の実線に示すように、振動によって変位する。 FIG. 13 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 157 shown in FIG. Each point of the diaphragm 41 constituting from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a dotted line in FIG. Similarly, each point of the top plate portion 157 constituting the center axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a solid line in FIG.

次に、圧電ブロア２５０と圧電ブロア２００とに対して駆動周波数３７．０ｋＨｚの正弦波交流電圧６０Ｖｐｐを印加した条件で、圧電ブロア２５０の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、圧電ブロア２００の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、を測定した結果を以下に示す。 Next, the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the piezoelectric blower 250 under the condition that a sine wave AC voltage 60 Vpp having a driving frequency of 37.0 kHz is applied to the piezoelectric blower 250 and the piezoelectric blower 200, and the piezoelectric blower The results of measuring the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the blower 200 are shown below.

実験により、圧電ブロア２５０では空気の圧力が１３．２（ｋＰａ）であるのに対し、圧電ブロア２００では空気の圧力が１７．８（ｋＰａ）であることが明らかとなった。 The experiment revealed that the piezoelectric blower 250 has an air pressure of 13.2 (kPa), whereas the piezoelectric blower 200 has an air pressure of 17.8 (kPa).

以上の結果になった理由は、圧電ブロア２００では、図１１、図１３に示すように、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部１７の振動の腹Ｂ２の位置とが補強板１８０の存在によって近づき、振動の効率が高まったためであると考えられる。 The reason for the above results is that in the piezoelectric blower 200, as shown in FIGS. 11 and 13, the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 17 are reinforcing plates. This is considered to be due to the fact that 180 approached and the vibration efficiency increased.

以上より、圧電ブロア２００は圧電ブロア２５０に比べて、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 As described above, the piezoelectric blower 200 can improve the discharge pressure per power consumption as compared with the piezoelectric blower 250.

以下、本発明の第３実施形態に係る圧電ブロア３００について説明する。 Hereinafter, a piezoelectric blower 300 according to a third embodiment of the present invention will be described.

図１４は、本発明の第３実施形態に係る圧電ブロア３００の断面図である。図１５は、図１４に示す圧電ブロア３００のＴ−Ｔ線の断面図である。圧電ブロア３００が圧電ブロア１００と相違する点は、補強板６０及び補強板１６０を備える点である。圧電ブロア３００が圧電ブロア２００と相違する点は、補強板１６０を外周領域１７５内に備える点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。 FIG. 14 is a cross-sectional view of a piezoelectric blower 300 according to a third embodiment of the present invention. 15 is a cross-sectional view of the piezoelectric blower 300 shown in FIG. The piezoelectric blower 300 is different from the piezoelectric blower 100 in that a reinforcing plate 60 and a reinforcing plate 160 are provided. The piezoelectric blower 300 is different from the piezoelectric blower 200 in that a reinforcing plate 160 is provided in the outer peripheral region 175. Since the other points are the same, the description is omitted.

天板部３１７が前述の天板部１７と相違する点は、補強板１６０を外周領域１７５に備える点である。補強板１６０は、円環形状であり、例えばステンレススチールで構成されている。補強板１６０の内径は、１８ｍｍである。補強板１６０は、外周領域１７５の振動を拘束する。 The top plate portion 317 is different from the above-described top plate portion 17 in that a reinforcing plate 160 is provided in the outer peripheral region 175. The reinforcing plate 160 has an annular shape and is made of, for example, stainless steel. The inner diameter of the reinforcing plate 160 is 18 mm. The reinforcing plate 160 restrains the vibration of the outer peripheral region 175.

図１５に示す状態において、３次モードの駆動周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体２４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部３１７は、振動体２４５の振動が伝わり、振動体２４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 15, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a driving frequency f in the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 245 is transmitted to the top plate portion 317 and bends and vibrates concentrically in the tertiary mode in accordance with the bending vibration of the vibrating body 245 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア１００と同様に、圧電ブロア３００の振動体２４５及び天板部３１７も屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 Accordingly, similarly to the piezoelectric blower 100 shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 245 and the top plate portion 317 of the piezoelectric blower 300 are also bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 is periodically changed.

図１６は、図１５に示す振動板４１及び天板部３１７の各点の変位を示す図である。ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図１６の点線に示すように、振動によって変位する。同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部３１７の各点は、図１６の実線に示すように、振動によって変位する。 FIG. 16 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 317 shown in FIG. Each point of the diaphragm 41 constituting the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by the dotted line in FIG. Similarly, each point of the top plate portion 317 constituting the center axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a solid line in FIG.

そして、図６に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃから端Ｊにかけて、ブロア室３１の各点の圧力は、振動板４１及び天板部３１７の振動によって変化する。 As shown in FIG. 6, the pressure at each point in the blower chamber 31 changes due to the vibration of the vibration plate 41 and the top plate portion 317 from the central axis C to the end J of the blower chamber 31.

ここで、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置は、圧電素子４２及び補強板７０の存在によって外側にズレると考えられる。そして、圧電ブロア３００が駆動している間、天板部３１７の中央領域１７６の振動が補強板１８０によって阻害される。これにより、天板部３１７の振動の腹Ｂ２の位置が、図１１に示すように補強板１８０の存在によって外側にズレる。 Here, it is considered that the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 is shifted outward due to the presence of the piezoelectric element 42 and the reinforcing plate 70. Then, while the piezoelectric blower 300 is driven, the vibration of the central region 176 of the top plate portion 317 is inhibited by the reinforcing plate 180. As a result, the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 317 is shifted outward due to the presence of the reinforcing plate 180 as shown in FIG.

よって、圧電ブロア３００では、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部３１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近づく。振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部３１７の振動の腹Ｂ２の位置とが近い状況では、振動の効率に優れ、電力が有効に消費される。 Therefore, in the piezoelectric blower 300, the position of the vibration antinode B1 of the diaphragm 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 317 approach each other. In a situation where the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 is close to the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 317, the vibration efficiency is excellent and power is effectively consumed.

したがって、圧電ブロア３００は、前述の圧電ブロア１００と同様に、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 Therefore, the piezoelectric blower 300 can improve the discharge pressure per power consumption, like the piezoelectric blower 100 described above.

また、圧電ブロア３００ではブロア室３１の半径ａとアクチュエータ２９０の共振周波数ｆとがａｆ＝（ｋ_０ｃ）／（２π）を満たす。そのため、圧電ブロア３００では、天板部３１７の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じている。また、圧電ブロア３００では、振動板４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じている。 In the piezoelectric blower 300, the radius a of the blower chamber 31 and the resonance frequency f of the actuator 290 satisfy af = (k ₀ c) / (2π). Therefore, in the piezoelectric blower 300, the outermost node F among the vibration nodes of the top plate portion 317 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 31, and pressure resonance occurs. In the piezoelectric blower 300, the outermost node F among the vibration nodes of the diaphragm 41 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 31, and pressure resonance occurs.

ここで、圧電ブロア３００が駆動している間、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より高くなった時、天板部３１７の外周領域１７５（約８ｍｍから端Ｊまでの領域）は、補強板１６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板１６０は、振動体２４５の外周領域１４５がブロア室３１とは逆側へ変位することを防止する。 Here, when the air pressure is higher than the atmospheric pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31 while the piezoelectric blower 300 is driven, the outer peripheral region 175 (region from about 8 mm to the end J of the top plate portion 317). ) Is restrained by the reinforcing plate 160 and hardly vibrates. That is, the reinforcing plate 160 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced to the side opposite to the blower chamber 31.

同様に、圧電ブロア３００が駆動している間、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より高くなった時、振動体２４５の外周領域１４５（約８ｍｍから端Ｊまでの領域）は、補強板６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板６０は、振動体２４５の外周領域１４５がブロア室３１とは逆側へ変位することを防止する。 Similarly, when the air pressure is higher than the atmospheric pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31 while the piezoelectric blower 300 is being driven, the outer peripheral region 145 (region from about 8 mm to the end J) of the vibrating body 245. Is restrained by the reinforcing plate 60 and hardly vibrates. That is, the reinforcing plate 60 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced to the side opposite to the blower chamber 31.

反対に、圧電ブロア３００が駆動している間、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より低くなった時も、天板部３１７の外周領域１７５は、補強板１６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板１６０は、振動体２４５の外周領域１４５がブロア室３１側へ変位することを防止する。 On the contrary, while the piezoelectric blower 300 is driven, the outer peripheral region 175 of the top plate portion 317 is restrained by the reinforcing plate 160 even when the air pressure is lower than the atmospheric pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31. Almost no vibration. That is, the reinforcing plate 160 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced toward the blower chamber 31 side.

同様に、ブロア室３１の外周空間１３１において空気の圧力が大気圧より低くなった時も、振動体２４５の外周領域１４５は、補強板６０によって拘束され、殆ど振動しない。つまり、補強板６０は、振動体２４５の外周領域１４５がブロア室３１側へ変位することを防止する。 Similarly, when the air pressure in the outer peripheral space 131 of the blower chamber 31 becomes lower than the atmospheric pressure, the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 is restrained by the reinforcing plate 60 and hardly vibrates. That is, the reinforcing plate 60 prevents the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 from being displaced toward the blower chamber 31 side.

すなわち、圧電ブロア３００では、振動体２４５の外周領域１４５が、悪影響をブロア室３１の圧力に及ぼさず、ブロア室３１の空気の圧力共振を低下させない。さらに、天板部３１７の外周領域１７５が、悪影響をブロア室３１の圧力に及ぼさず、ブロア室３１の空気の圧力共振を低下させない。 That is, in the piezoelectric blower 300, the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245 does not adversely affect the pressure in the blower chamber 31 and does not reduce the pressure resonance of the air in the blower chamber 31. Further, the outer peripheral region 175 of the top plate portion 317 does not adversely affect the pressure in the blower chamber 31 and does not reduce the pressure resonance of the air in the blower chamber 31.

したがって、圧電ブロア３００は、天板部３１７の外周領域１７５の振動によって吐出圧力や吐出流量が低下することを防ぐことができる。さらに、圧電ブロア３００は、振動体２４５の外周領域１４５の振動によって吐出圧力や吐出流量が低下することを防ぐことができる。そのため、圧電ブロア３００は、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。 Therefore, the piezoelectric blower 300 can prevent the discharge pressure and the discharge flow rate from being reduced by the vibration of the outer peripheral region 175 of the top plate portion 317. Further, the piezoelectric blower 300 can prevent the discharge pressure and the discharge flow rate from being reduced by the vibration of the outer peripheral region 145 of the vibrating body 245. Therefore, the piezoelectric blower 300 can realize a high discharge pressure and a high discharge flow rate.

以下、本発明の第３実施形態に係る圧電ブロア３００と本発明の第３実施形態の比較例に係る圧電ブロア３５０とを比較する。まず、圧電ブロア３５０の構成および動作について説明する。 Hereinafter, the piezoelectric blower 300 according to the third embodiment of the present invention and the piezoelectric blower 350 according to the comparative example of the third embodiment of the present invention will be compared. First, the configuration and operation of the piezoelectric blower 350 will be described.

図１７は、本発明の第３実施形態の比較例に係る圧電ブロア３５０の断面図である。圧電ブロア３５０が圧電ブロア３００と相違する点は、補強板１８０を中央領域１７６内に備えない点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。 FIG. 17 is a cross-sectional view of a piezoelectric blower 350 according to a comparative example of the third embodiment of the present invention. The piezoelectric blower 350 is different from the piezoelectric blower 300 in that the reinforcing plate 180 is not provided in the central region 176. Since the other points are the same, the description is omitted.

図１７に示す状態において、３次モードの駆動周波数ｆの交流駆動電圧（例えば６０Ｖｐｐ）が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動体２４５を３次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。同時に、天板部３５７は、振動体２４５の振動が伝わり、振動体２４５の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）３次モードで同心円状に屈曲振動する。 In the state shown in FIG. 17, when an AC driving voltage (for example, 60 Vpp) having a driving frequency f in the third-order mode is applied to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 42, the piezoelectric element 42 expands and contracts. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the tertiary mode. At the same time, the vibration of the vibrating body 245 is transmitted to the top plate portion 357, and the top plate portion 357 bends and vibrates concentrically in the third-order mode with the bending vibration of the vibrating body 245 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °).

これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア３００と同様に、圧電ブロア３５０の振動体２４５及び天板部３５７も屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。 Accordingly, similarly to the piezoelectric blower 300 shown in FIGS. 4A and 4B, the vibrating body 245 and the top plate portion 357 of the piezoelectric blower 350 are also bent and deformed, and the volume of the blower chamber 31 is periodically changed.

図１８は、図１７に示す振動板４１及び天板部３５７の各点の変位を示す図である。ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する振動板４１の各点は、図１８の点線に示すように、振動によって変位する。同様に、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の端Ｊまでを構成する天板部３５７の各点は、図１８の実線に示すように、振動によって変位する。 FIG. 18 is a diagram showing the displacement of each point of the diaphragm 41 and the top plate portion 357 shown in FIG. Each point of the diaphragm 41 constituting from the central axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by a dotted line in FIG. Similarly, each point of the top plate portion 357 constituting the center axis C of the blower chamber 31 to the end J of the blower chamber 31 is displaced by vibration as shown by the solid line in FIG.

次に、圧電ブロア３５０と圧電ブロア３００とに対して駆動周波数３７．０ｋＨｚの正弦波交流電圧６０Ｖｐｐを印加した条件で、圧電ブロア３５０の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、圧電ブロア３００の通気孔２４から流出する空気の圧力（ｋＰａ）と、を測定した結果を以下に示す。 Next, the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the piezoelectric blower 350 and the piezoelectricity under the condition that a sine wave AC voltage 60 Vpp having a driving frequency of 37.0 kHz is applied to the piezoelectric blower 350 and the piezoelectric blower 300. The results of measuring the pressure (kPa) of the air flowing out from the vent hole 24 of the blower 300 are shown below.

実験により、圧電ブロア３５０では空気の圧力が２０．０（ｋＰａ）であるのに対し、圧電ブロア３００では空気の圧力が３１．８（ｋＰａ）であることが明らかとなった。 The experiment revealed that the piezoelectric blower 350 has an air pressure of 20.0 (kPa), whereas the piezoelectric blower 300 has an air pressure of 31.8 (kPa).

以上の結果になった理由は、圧電ブロア３００では、図１６、図１８に示すように、振動板４１の振動の腹Ｂ１の位置と天板部３１７の振動の腹Ｂ２の位置とが補強板１８０の存在によって近づき、振動の効率が高まったためであると考えられる。 The reason for the above results is that in the piezoelectric blower 300, as shown in FIGS. 16 and 18, the position of the vibration antinode B1 of the vibration plate 41 and the position of the vibration antinode B2 of the top plate portion 317 are reinforcing plates. This is considered to be due to the fact that 180 approached and the vibration efficiency increased.

以上より、圧電ブロア３００は圧電ブロア３５０に比べて、消費電力あたりの吐出圧力を向上できる。 As described above, the piezoelectric blower 300 can improve the discharge pressure per power consumption as compared with the piezoelectric blower 350.

《その他の実施形態》
前記実施形態では流体として空気を用いているが、これに限るものではない。当該流体が、空気以外の気体であっても適用できる。 << Other Embodiments >>
In the embodiment, air is used as the fluid, but the present invention is not limited to this. It can be applied even if the fluid is a gas other than air.

また、前記実施形態では、振動板４１、補強板６０、補強板７０、補強板１６０、補強板１８０、天上部１８及び薄天板２８はＳＵＳから構成されているが、これに限るものではない。例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、銅などの他の材料から構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the diaphragm 41, the reinforcement board 60, the reinforcement board 70, the reinforcement board 160, the reinforcement board 180, the top part 18, and the thin top board 28 are comprised from SUS, it does not restrict to this. . For example, you may comprise from other materials, such as aluminum, titanium, magnesium, copper.

また、前記実施形態ではブロアの駆動源として圧電素子４２を設けたが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動でポンピングを行うブロアとして構成されていても構わない。 In the above embodiment, the piezoelectric element 42 is provided as a blower drive source, but the present invention is not limited to this. For example, it may be configured as a blower that performs pumping by electromagnetic driving.

また、前記実施形態では、圧電素子４２はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されているが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などから構成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the piezoelectric element 42 is comprised from the lead zirconate titanate ceramics, it is not restricted to this. For example, it may be composed of a lead-free piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.

また、前記実施形態では、圧電素子４２は、補強板７０のブロア室３１とは逆側の第１主面４０Ａに接合されているが、これに限るものではない。実施の際は、例えば、圧電素子４２が振動板４１の第２主面４０Ｂに接合されていてもよいし、２枚の圧電素子４２が、補強板７０の第１主面４０Ａ及び振動板４１の第２主面４０Ｂに接合されていてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the piezoelectric element 42 is joined to 40 A of 1st main surfaces on the opposite side to the blower chamber 31 of the reinforcement board 70, it is not restricted to this. In implementation, for example, the piezoelectric element 42 may be bonded to the second main surface 40B of the vibration plate 41, or the two piezoelectric elements 42 include the first main surface 40A of the reinforcing plate 70 and the vibration plate 41. The second main surface 40B may be joined.

この場合、天板部１７は、少なくとも１枚の圧電素子４２、補強板７０、及び振動板４１から構成される圧電アクチュエータとともに、振動板４１の厚み方向から挟んでブロア室を構成する。 In this case, the top plate portion 17 constitutes a blower chamber sandwiched from the thickness direction of the vibration plate 41 together with the piezoelectric actuator composed of at least one piezoelectric element 42, the reinforcing plate 70, and the vibration plate 41.

また、前記実施形態では円板状の圧電素子４２、円板状の振動板４１、円板状の補強板７０、円環状の補強板６０、１６０、１８０、円板状の天上部１８及び円板状の薄天板２８等を用いたが、これに限るものではない。例えば、これらの形状が矩形や多角形であってもよい。 In the embodiment, the disk-shaped piezoelectric element 42, the disk-shaped diaphragm 41, the disk-shaped reinforcing plate 70, the annular reinforcing plates 60, 160, 180, the disk-shaped top portion 18 and the circular shape. Although the plate-like thin top plate 28 is used, the present invention is not limited to this. For example, these shapes may be rectangular or polygonal.

また、前記実施形態では、ｋ_０が７．０２の条件を用いたが、これに限るものではない。２．４０、３．８３、５．５２、８．６５、１０．１７、１１．７９、１３．３２、１４．９３など、ｋ_０は、Ｊ_０´（ｋ_０）＝０の関係を満たす値であれば良い。 Further, in the above embodiment, k ₀ is used the conditions of 7.02, not limited to this. 2.40, 3.83, 5.52, 8.65, 10.17, 11.79, 13.32, 14.93, etc., k ₀ satisfies the relationship of J ₀ ′ (k ₀ ) = 0. Any value is acceptable.

また、前記実施形態では、３次モードの周波数で圧電ブロアの振動体を振動させたが、これに限るものではない。実施の際は、複数の振動の腹を形成する、３次モード以上の奇数次の振動モードで振動板を振動させても良い。 In the above embodiment, the vibration body of the piezoelectric blower is vibrated at the third-order mode frequency, but the present invention is not limited to this. In implementation, the diaphragm may be vibrated in an odd-order vibration mode that is a third-order mode or more that forms a plurality of vibration antinodes.

また、前記実施形態では、補強板１８０が中央領域１７６の一部に設けられているが、これに限るものではない。実施の際は、補強板１８０より大きな補強板が中央領域１７６の全てに設けられていてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the reinforcement board 180 is provided in a part of center area | region 176, it is not restricted to this. In implementation, a reinforcing plate larger than the reinforcing plate 180 may be provided in all of the central region 176.

また、前記実施形態では、補強板６０が外周領域１４５の全体に設けられているが、これに限るものではない。実施の際は、補強板６０より小さい補強板が外周領域１４５の一部に設けられていてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the reinforcement board 60 is provided in the whole outer peripheral area | region 145, it does not restrict to this. In implementation, a reinforcing plate smaller than the reinforcing plate 60 may be provided in a part of the outer peripheral region 145.

同様に、前記実施形態では、補強板１６０が外周領域１７５の全体に設けられているが、これに限るものではない。実施の際は、補強板１６０より小さい補強板が外周領域１７５の一部に設けられていてもよい。 Similarly, in the above-described embodiment, the reinforcing plate 160 is provided on the entire outer peripheral region 175, but the present invention is not limited to this. In implementation, a reinforcing plate smaller than the reinforcing plate 160 may be provided in a part of the outer peripheral region 175.

また、前記実施形態では、ブロア室３１の形状が円柱形状であるが、これに限るものではない。実施の際は、ブロア室の形状が正角柱形状であっても良い。この場合、ブロア室の半径ａの代わりに、振動板の中心軸からブロア室の外周までの最短距離ａを使用する。 Moreover, in the said embodiment, although the shape of the blower chamber 31 is a cylindrical shape, it is not restricted to this. In implementation, the shape of the blower chamber may be a regular prism shape. In this case, the shortest distance a from the central axis of the diaphragm to the outer periphery of the blower chamber is used instead of the radius a of the blower chamber.

最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Finally, the description of the embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

１７…天板部
１８…天上部
１９…側壁部
２４…通気孔
２５…キャビティ
２６…凹部
２８…薄天板
３１…ブロア室
４０Ａ…第１主面
４０Ｂ…第２主面
４０Ｃ…主面
４１…振動板
４２…圧電素子
４５…振動体
６０、７０、１６０、１８０…補強板
９０、２９０…圧電アクチュエータ
１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０…圧電ブロア
１２４…通気孔
１３１…外周空間
１３２…中央空間
１４５…外周領域
１５７…天板部
１７５…外周領域
１７６…中央領域
２４５…振動体
３１７…天板部
３５７…天板部
９００…ポンプ
９１１…空洞
９１２…振動板
９１３…筐体
９１４…流出口
９１５…流入口
９１６…弁
９１８…天板
９２０…圧電ディスク 17 ... Top plate portion 18 ... Top portion 19 ... Side wall portion 24 ... Vent hole 25 ... Cavity 26 ... Recess 28 ... Thin top plate 31 ... Blower chamber 40A ... First main surface 40B ... Second main surface 40C ... Main surface 41 ... Diaphragm 42 ... piezoelectric element 45 ... vibrating bodies 60, 70, 160, 180 ... reinforcing plates 90,290 ... piezoelectric actuators 100, 150, 200, 250, 300, 350 ... piezoelectric blower 124 ... ventilation hole 131 ... peripheral space 132 ... Central space 145 ... outer peripheral region 157 ... top plate portion 175 ... outer peripheral region 176 ... central region 245 ... vibrator 317 ... top plate portion 357 ... top plate portion 900 ... pump 911 ... cavity 912 ... vibration plate 913 ... housing 914 ... flow Outlet 915 ... Inlet 916 ... Valve 918 ... Top plate 920 ... Piezoelectric disk

Claims

A vibrating body having a first main surface and a second main surface, and a driving body provided on at least one main surface of the first main surface and the second main surface of the vibrating body, and flexibly vibrates the vibrating body. And an actuator having
A blower chamber is configured with the actuator, and a top plate portion having a vent hole for communicating the inside and the outside of the blower chamber,
The top plate portion bends and vibrates with the bending vibration of the vibrating body,
The top plate portion of the vibration antinodes formed by bending vibration of the top plate portion, have a first reinforcing plate in a central region positioned inside the outermost belly,
The vibrating body is in contact with a range from the outermost pressure vibration node to the outer periphery of the blower chamber among the pressure vibration nodes of the blower chamber formed by bending vibration of the vibrating body and the top plate portion. to have a third reinforcing plate to second outer peripheral region, the blower.

The top plate portion contacts a range from the outermost pressure vibration node to the outer periphery of the blower chamber among the pressure vibration nodes of the blower chamber formed by bending vibration of the vibrating body and the top plate portion. The blower according to claim 1, further comprising a second reinforcing plate in the first outer peripheral region.

The driver is a piezoelectric element, a blower according to claim 1 or 2.