JPWO2011040320A1 - 圧電マイクロブロア - Google Patents

Abstract

【課題】流量特性を維持しながら低騒音の圧電マイクロブロアを提供する。【解決手段】ブロア本体１と振動板２０との間に形成されたブロア室３と、ブロア室を間にして振動板と対向する部位に設けられ、振動板の振動に伴って振動するブロア本体の第１壁部１１と、第１壁部に形成された第１開口部１２と、第１壁部を間にしてブロア室と反対側に設けられた第２壁部５１と、第１開口部と対向する第２壁部の部位に形成された第２開口部５２と、第１壁部と第２壁部との間に形成された流入通路６とを備えた圧電マイクロブロアである。第１開口部１２及び第２開口部５２はそれぞれ複数の孔で構成され、第１開口部の各孔と前記第２開口部の各孔とは個別に対向する位置に設けられているため、流量特性を維持しながら騒音を低減できる。【選択図】 図１

Description

本発明は空気やガスのような圧縮性流体を輸送するのに適した圧電マイクロブロアに関するものである。

携帯型電子機器の筐体内部で発生する熱を外部に放出させるためや、燃料電池で発電するのに必要な酸素を供給するための送風用ブロアとして、圧電マイクロブロアが知られている。圧電マイクロブロアは、圧電素子への電圧印加により屈曲変形するダイヤフラムを用いた一種のポンプであり、構造が簡単で、小型・薄型に構成でき、かつ低消費電力であるという利点がある。

特許文献１（図１４）には、圧電素子を用いた流れ発生装置が開示されている。この流れ発生装置は、図１４に示すように、基体１００とノズル板１０１との間に加圧室１０３を形成し、ノズル板１０１にリング状の圧電素子１０４を固定すると共に、ノズル板１０１の中央部に複数のノズル穴１０２を形成してある。基体１００を所定の隙間をあけて取り囲むようにケース１０５を設け、ノズル穴１０２と対向するケース１０５の部位に筒状のガイド１０６を形成してある。圧電素子１０４を高周波で駆動させることにより、ノズル板１０１を屈曲振動させ、複数のノズル穴１０２から噴流を発生させると共に、ノズル穴１０２から噴出した気流が周囲の空気を巻き込み、ケース１０５のガイド１０６から外部へ吐出することができる。

特許文献１では、圧電素子１０４を駆動することにより、ノズル板１０１の中央部が大きく屈曲振動し、その変位に応じて噴流を発生させることができる。しかし、加圧室１０３を間にしてノズル板１０１と対向する基体１００の壁部は固定壁であるため、ノズル板１０１が振動するだけでは流量増加はさほど望めない。

特許文献２には、ガス流発生器が開示されている。このガス流発生器は、図１５に示すように、リング状の基板１１１上にリング状の圧電素子１１２を固定した超音波駆動体１１０と、この駆動体１１０の下面に固定された第１のステンレス製膜体１１３と、第１の膜体１１３から所定の間隔を隔てて平行に取り付けられた第２のステンレス製膜体１１４と、膜体１１３と１１４とを離間状態で保持するスペーサ１１６とを備えている。第１の膜体１１３の中央部が下方へ膨出しており、第２の膜体１１４の中央部には複数の孔１１５が形成されている。

このガス流発生器の場合、超音波駆動体１１０を高周波で駆動すると、第２の膜体１１４の中心部分に形成された孔１１５の周囲の空気を吸い込み、あるいは巻き込みながら、空気を孔１１５の直交方向に吐出し、慣性噴射（ジェット）を発生させることができる。しかし、第２の膜体１１４の孔１１５の周囲が開放空間であるため、噴出した気流が拡散してしまい、所望の流量が得られないという欠点がある。また、孔１１５の周囲で空気の渦が発生し、大きな騒音が発生するという問題がある。

そこで、本願出願人は、圧力及び流量の大きな圧電マイクロブロアを提案した（特許文献３）。このマイクロブロアは、図１６に示すように、ブロア本体１２０と、外周部がブロア本体１２０に対して固定され、圧電素子１２２を有する振動板１２１と、ブロア本体１２０と振動板１２１との間に形成されたブロア室１２３とを備えている。ブロア室１２３を間にして振動板１２１と対向する部位に、振動板１２１の振動に伴って共振する第１壁部１２４が設けられ、第１壁部１２４の中央部には第１開口部１２５が形成されている。第１壁部１２４を間にしてブロア室１２３と反対側に第２壁部１２６が設けられ、第１開口部１２５と対向する第２壁部１２６の部位に第２開口部１２７が形成されている。第１壁部１２４と第２壁部１２６との間には、吸込み口１２８と連通した流入通路１２９が形成されている。振動板１２１が振動すると、ブロア室１２３の体積変化によって第１開口部１２５から流体が噴出し、流入通路１２９における周囲の流体を巻き込みながら第２開口部１２７から外部へ吐出することができる。

この圧電マイクロブロアでは、振動板１２１を振動させた時、ある半周期では流体が第１開口部１２５から吸い込まれ、次の半周期では排出されるが、第１開口部１２５から排出される高速気流によりその周囲にある空気を巻き込みながら第２開口部１２７から同時に排出するため、振動板１２１の変位体積以上の吐出流量を第２開口部１２７で得ることができる。しかも、振動板１２１の振動に伴って第１壁部１２４を共振させることで、振動板１２１の変位体積を第１壁部１２４の変位によって増加させる働きがあり、大きな圧力と流量とを得ることができる。このように優れた効果を持つ反面、第１開口部１２５の付近で大きな騒音（風切音）が生じるという課題があった。

特公昭６４−２７９３号公報 特表２００６−５２２８９６号公報 ＷＯ２００８／６９２６６号公報

そこで、本発明の目的は、流量特性を維持しながら低騒音の圧電マイクロブロアを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、ブロア本体と、外周部が前記ブロア本体に対して固定され、圧電素子を有する振動板と、前記ブロア本体と前記振動板との間に形成されたブロア室と、前記ブロア室を間にして振動板と対向する部位に設けられ、前記振動板の振動に伴って振動するブロア本体の第１壁部と、前記第１壁部に形成された第１開口部と、前記第１壁部を間にしてブロア室と反対側に設けられた第２壁部と、前記第１開口部と対向する第２壁部の部位に形成された第２開口部と、前記第１壁部と第２壁部との間に形成された流入通路とを備えた圧電マイクロブロアにおいて、前記第１開口部及び前記第２開口部はそれぞれ複数の孔で構成され、前記第１開口部の各孔と前記第２開口部の各孔とは個別に対向する位置に設けられていることを特徴とする圧電マイクロブロアを提供する。

図１３の（ａ）は、従来（特許文献３）における気流の流れと速度分布とを示し、（ｂ）は本発明の一例の気流の流れと速度分布とを示す。速度分布は細線で表してある。２００は第１壁部、２１０は第２壁部、２０１，２０２は第１開口部、２１１，２１２は第２開口部である。従来では、図１３の（ａ）に示すように、第１壁部２００の振幅が最大となる中央部に１つの第１開口部２０１が形成されているため、第１開口部２０１の中心に大きな速度ピークを持つ高速気流２２０が発生する。中心を流れる高速気流２２０は例えば１００ｍ／ｓもの速度を持つ。そのため、第１開口部２０１の直上とその周辺とでは速度分布に大きな差が生じ、且つ高速気流２２０が第２開口部２２０と干渉することが第１開口部２０１及び第２開口部２２０の付近で大きな騒音（風切り音）が発生する原因であると考えられる。

これに対し、本発明では、図１３の（ｂ）に示すように、複数の第１開口部２０２に発生する個々の気流２２１が周囲の空気と速やかに混合されて周辺空気との速度差が減少するため、速度ピークは相対的に小さく、分散される。そのため、第１開口部２０２とその周辺領域との流速差及び第２開口部２２１と干渉する高速気流２２１の流速を小さくすることができ、第１開口部２０２及び第２開口部２１２付近での騒音を低減できると考えられる。騒音の大きさは、流速の４乗〜８乗に比例すると考えられるので、騒音の音圧レベルを大幅に低減できる。さらに、他の効果として、第１開口部が単一の場合よりも複数設けられた場合の方が、第１開口部２０２付近での流体の巻き込み領域が増えるため、流量が大きくなる。この比較は、第１開口部が単一の場合の断面積と複数の場合の合計断面積とが同じであるという前提での比較である。

第１開口部が多孔で、第２開口部が単孔である場合（特許文献１参照）には、流体抵抗を低くするため、第２開口部は全ての第１開口部を包含する大きさにする必要がある。しかし、その場合には第２開口部の外側の空気が、第２開口部内外の圧力差や第２開口部の通気抵抗によっては第１開口部側へ逆流してくることがあり、吐出流量としては減少する可能性がある。これに対し、本発明では第２開口部２１２の各孔が第１開口部２０２の各孔と個別に対向するように複数個設けてあるので、第２開口部２１２付近の逆流を防ぐことができ、流量特性を維持することができる。

第１開口部の各孔の中心軸と、第２開口部の各孔の中心軸とが一致しているのが望ましい。第１開口部の孔の中心軸に対して、第２開口部の孔の中心軸が完全に一致している必要はないが、一致している場合には、個々の第１開口部から噴出した気流が直線的に第２開口部を通過できるので、流体抵抗を低減でき、流量特性を向上させることができる。

第２開口部の各孔の直径ｄ２は第１開口部の各孔の直径ｄ１の１〜３倍であることが望ましい。第２開口部と第１開口部とが同一径であっても構わないが、同一径の場合には第１開口部で発生した気流が第２開口部の口縁部に衝突して流路抵抗を増大させる可能性がある。一方、第２開口部が大き過ぎると、第２開口部付近の逆流が発生する可能性がある。そこで、第２開口部の各孔の直径ｄ２を第１開口部の各孔の直径ｄ１の１〜３倍とすることで、第２開口部における流路抵抗を小さくしながら、逆流を防ぐことができ、大きな流量が得られる。

以上のように、本発明の圧電マイクロブロアによれば、第１開口部と第２開口部とをそれぞれ複数の孔で構成し、第１開口部と第２開口部とが対向方向に重なるようにしたので、複数の第１開口部に発生する個々の気流の速度ピークを分散させ、第１開口部とその周辺領域との流速差を小さくすることができ、第１開口部及び第２開口部付近での騒音を低減できる。また、第２開口部を第１開口部と対向する複数の孔としたので、第２開口部付近の逆流を防ぐことができ、流量特性を維持することができる。

本発明に係る圧電マイクロブロアの第１実施例の断面図である。 図１に示す圧電マイクロブロアを吐出側から見た部分平面図である。 図１に示す圧電マイクロブロアの第２壁部側からみた分解斜視図である。 図１に示す圧電マイクロブロアの振動板側からみた分解斜視図である。 比較例１及び比較例２の断面図である。 第１実施例と比較例１，２とのＰ−Ｑ特性図である。 Ｐ−Ｑ特性を測定するための測定装置の概略図である。 第１実施例と比較例１，２との騒音特性を示す図である。 本発明に係る圧電マイクロブロアの第２実施例の断面図である。 第３実施例の第２開口部及び第１開口部を示す図である。 第３実施例と比較例１とのＰ−Ｑ特性図である。 第３実施例と比較例１との騒音特性を示す図である。 従来構造及び本発明における気流の流れと速度分布とを示す図である。 特許文献１における流れ発生装置の断面図である。 特許文献２におけるガス流発生器の断面図である。 特許文献３におけるマイクロブロアの断面図である。

〔第１実施例〕
図１〜図４は本発明にかかる圧電マイクロブロアの第１実施例を示す。この圧電マイクロブロアＡのブロア本体１は、内ケース１０と、内ケース１０の外側を所定の隙間をもって非接触で覆う外ケース５０とで構成されており、内ケース１０と外ケース５０との間が複数のばね連結部１５によって連結されている。本実施例では、内ケース１０は下方が開口した断面コの字形に形成され、内ケース１０の下側開口を閉じるように振動板２０が固定され、内ケース１０と振動板２０との間でブロア室３が形成されている。本実施例の振動板２０は、圧電セラミックよりなる圧電素子２１と金属薄板よりなる中間板２２とを金属薄板よりなるダイヤフラム２３の中央部に貼り付けたユニモルフ構造であり、圧電素子２１に所定周波数の電圧を印加することにより、振動板２０全体がベンディングモードで共振駆動される。

振動板２０としては、上述のようなユニモルフ型に限らず、ダイヤフラム２３の両面に互いに逆方向に伸縮する圧電素子２１を貼り付けたバイモルフ型、ダイヤフラムの片面にそれ自体が屈曲変形する積層型圧電素子を貼り付けたバイモルフ型、さらにはダイヤフラム自体が積層型圧電素子で構成されたものなどでもよい。また、圧電素子２１の形状は、円板状に限らず、矩形状や円環状であってもよい。中間板２２を省略して圧電素子２１をダイヤフラム２３に直接貼り付けた構造でもよい。いずれにしても、圧電素子２１に交番電圧（交流電圧または矩形波電圧）を印加することによって、屈曲振動する振動板であればよい。

図１に示すように、ブロア室３を間にして振動板２０の中央部と対向する内ケース１０の天板（第１壁部）１１の中央部には、複数の孔１２ａ，１２ｂよりなる第１開口部１２が形成されている。内ケース１０の天板１１は、振動板２０の共振駆動に伴って共振するように薄肉な金属板で形成されている。天板１１の外周部１３は半径方向に突出しており、その外周部１３が外ケース５０によって固定されている。天板１１の内ケース１０と外ケース５０との間には、図３に示すように、円弧状スリット１４によって分断された複数（ここでは４個）のばね連結部１５が形成されている。これらばね連結部１５によって内ケース１０は外ケース５０に対して弾性的に支持され、振動板２０の共振駆動に伴って内ケース１０が上下方向に振動したとき、その振動が外ケース５０に漏洩するのを抑制する働きを持つ。この実施例の内ケース１０は、下側から第１内枠体１６、ダイヤフラム２３、第２内枠体１７、天板１１を順に積層接着したものである。

内ケース１０の天板１１と対向する外ケース５０の天板（第２壁部）５１の中央部には、第１開口部１２の各孔１２ａ，１２ｂとそれぞれ対向する複数の孔５２ａ，５２ｂを持つ第２開口部５２が形成されている。本実施例では、第１開口部１２の各孔１２ａ，１２ｂの中心軸と第２開口部５２の各孔５２ａ，５２ｂの中心軸とは一直線状に並んでおり、第２開口部５２の各孔の直径ｄ２は第１開口部１２の各孔の直径ｄ１より大きい。この実施例では、図２に示すように、第１開口部１２及び第２開口部５２は、それぞれ中心に１個の孔（１２ａ，５２ａ）、その周囲に８個の孔（１２ｂ，５２ｂ）がリング状に並んだ合計９個の丸孔で構成されているが、これに限るものではない。この実施例の外ケース５０は、下側から第１外枠体５３、第２外枠体５４、内ケース１０の天板１１、第３外枠体５５、天板５１を順に積層接着したものである。

振動板２０を１次共振モードで駆動するのが、最も大きな変位量が得られるので望ましいが、１次共振周波数は人間の可聴領域となり、騒音が大きくなる場合がある。これに対し、３次共振モードで駆動すると、１次共振モードに比べて変位量が小さくなるものの、可聴領域を越えた周波数で駆動できるため、騒音を防ぐことができる。振動板２０と天板（第１壁部）１１とは同じ振動モードで振動してもよいし、異なる振動モード（例えば一方が１次共振モード、他方が３次共振モード）で振動してもよい。なお、１次共振モードとは、振動板２０又は天板１１に腹が１つ現れるモードのことであり、３次共振モードとは、振動板２０又は天板１１の中央部とその周辺部とでそれぞれ腹が１つずつ生じるモードのことである。

天板１１と天板５１との間には中央空間６が形成されおり、この中央空間６は第１開口部１２及び第２開口部５２と通じている。中央空間６は、前述のスリット１４を経て、内ケース１０と外ケース５０との隙間に形成された円環状の流入口７と接続されている。そのため、振動板２０の駆動によって第１開口部１２に矢印方向の空気の流れが発生すると、流入口７から外気が吸い込まれ、スリット１４、中央空間６を経て第２開口部５２から吐出される。

ここで、前記構成の圧電マイクロブロアＡの作動を説明する。圧電素子２１に所定周波数の交流電圧を印加すると、振動板２０が１次共振モード又は３次共振モードで共振駆動され、それにより第１開口部１２と振動板２０の距離が変化する。第１開口部１２と振動板２０の距離が増大するとき、中央空間６内の空気が第１開口部１２を通りブロア室３へと吸い込まれ、逆に第１開口部１２と振動板２０との距離が減少するとき、ブロア室３内の空気が第１開口部１２を通り中央空間６へと排出される。振動板２０は高周波で駆動されるため、第１開口部１２から中央空間６へと排出された高速／高エネルギーの空気流は、中央空間６を通過し、第２開口部５２から排出される。このとき、中央空間６内にある空気を巻き込みながら第２開口部５２から排出されるので、流入口７から中央空間６へ向かう連続した空気の流れが生じ、第２開口部５２から空気は噴流となって連続的に排出される。空気の流れを図１に矢印で示す。

内ケース１０の天板１１が、振動板２０の共振駆動に伴って共振するように薄肉に形成されているので、第１開口部１２と振動板２０との距離が振動板２０の振動に同調して変化するため、天板１１が共振しない場合に比べて、第２開口部５２から排出される空気の流量が飛躍的に増大する。図１のように天板１１全体が薄肉に形成されている場合には、天板１１全体を共振させることができるので、さらなる流量増加を実現できる。天板１１は１次共振モード又は３次共振モードのいずれで共振してもよい。

さて、第１開口部１２及び第２開口部５２がそれぞれ９個の孔（図２参照）で構成されていることによる作用効果を、比較例１，２と対比して説明する。図５の（ａ）は比較例１を示し、第１実施例の圧電マイクロブロアＡにおける第１開口部１２及び第２開口部５２を、特許文献３と同様にそれぞれ単一の孔とした例である。図５の（ｂ）は比較例２を示し、第１開口部１２を複数の孔とし、第２開口部５２を単一の孔とした例である。比較例２のように第１開口部１２が多孔構造で、第２開口部５２が単一の孔で構成した場合には、第２開口部５２が全ての第１開口部１２を包含できる大きさとしている。ここで、各寸法は以下の通りである。第１開口部が単一の場合の断面積と複数の場合の合計断面積とを同じに設定している。

−第１実施例−
圧電体２１：厚み０．１５ｍｍ、直径φ１１ｍｍのＰＺＴ
中間板２２：厚み０．２ｍｍ、直径φ１１ｍｍのＳＵＳ４３０
ダイヤフラム２３：厚み０．０５ｍｍ、直径φ１７ｍｍの４２Ｎｉ
天板１１：厚み０．１ｍｍのＳＵＳ４３０
ブロア室３：厚み０．１５ｍｍ、直径φ１４ｍｍのＳＵＳ４３０
ばね連結部１５：長さ０．５ｍｍ、幅１ｍｍ
流入口７：幅０．５ｍｍ
外ケース５０：厚み３．０ｍｍ、２０ｍｍ×２０ｍｍ
第１開口部１２：φ０．２ｍｍ×９個、孔の分布径＝φ２ｍｍ
第２開口部５２：φ０．４ｍｍ×９個
駆動電圧：１５Ｖｐ−ｐ
駆動周波数：２５ｋＨｚ（振動板２０、天板１１共に３次共振）
−比較例１−
第１開口部：φ０．６ｍｍ
第２開口部：φ０．８ｍｍ
−比較例２−
第１開口部：φ０．２ｍｍ×９個、孔の分布径＝φ２ｍｍ
第２開口部：φ２．４ｍｍ

図６は、本発明の第１実施例、比較例１、比較例２の各Ｐ−Ｑ（圧力−流量）特性を示す。Ｐ−Ｑ特性は、図７に示すように、外気を空気室９０に送り込むようにマイクロブロアＡを空気室９０の一側壁に固定し、空気室９０の反対側側壁に接続された配管９１を流れる流量を流量計９２で測定すると共に、圧力を圧力計９３で測定したものである。配管９１の先端はバルブ９４を介して大気に開放しており、流量測定時にはバルブ９４を開状態、圧力測定時には閉状態とした。

図６から明らかなように、第１実施例では比較例１に比べて圧力は約半分に低下するが、流量が約１．７倍に増加することがわかる。また、比較例２に比べると、圧力は約３．５倍、流量が約１．２倍に増加していることがわかる。このように、第１実施例は大流量が求められる用途において有効である。

図８は本発明の第１実施例、比較例１、比較例２の騒音特性を示す。ここでは、マイクロブロアの吸引側と吐出側からそれぞれ３０ｍｍ離れた位置にマイクロホンを設置し、吸引側と吐出側のそれぞれの音圧を測定した。音圧測定条件は次の通りである。背景雑音とは、ブロアを駆動していないときの騒音を表す。
音圧測定時間：10[s]
サンプリング周波数：51.2kHz
解析方法：FFT 解析してオーバーオール値を計算
FFT 解析時のフィルタ：Ａ特性
アベレージング：10秒間の測定データを単純平均
オーバーラップ値：90%

図８から明らかなように、第１実施例は比較例１に比べて、騒音が吸引側で６．２ｄＢ、吐出側で５．６ｄｂ低下している。比較例２と比べると、吸引側で２．２ｄＢ、吐出側で１．６ｄＢ上昇する。音圧は３ｄＢで１．４倍、６ｄＢが２倍の差があるので、第１実施例では比較例１に比べて騒音の音圧を約半分に低減できたことがわかる。なお、第１実施例は比較例２に比べると、音圧が多少高くなるが、Ｐ−Ｑ特性において大きな差がある（図６参照）ので、騒音特性とＰ−Ｑ特性とを総合的に勘案すると、第１実施例が良好な特性を有することがわかる。

以上のように、第１実施例は次のような効果を有する。
（１）第１開口部を多孔にすることで、第１開口部から出る空気の噴流が速やかに周辺空気と混合されて流速が低下し、騒音が低下した。また、混合されることで、周辺空気の巻き込み量が増加し、最大流量が増加した。
（２）第２開口部を多孔にすることで、第２開口部の総断面積を小さくし、ブロア吐出側から逆流する空気の流れを抑制し、流量増加を達成できた。

〔第２実施例〕
図９は本発明に係る圧電マイクロブロアの第２実施例を示す。このマイクロブロアＢでは、第２開口部５２の全体を取り囲むように円筒状のノズル５６を天板（第２壁部）５１の上面に形成したものである。本発明では、図１３に示すように、第２開口部５２の各孔から吐出される空気の流速は、単一の孔から吐出される空気の流速に比べて小さいため、外周部に配列された孔５２ｂから吐出された空気が周囲に拡散することがある。そこで、天板５１の上面に、外周部に配列された孔５２ｂの周囲を取り囲むようにノズル５６を形成することで、複数の孔５２ａ，５２ｂから吐出されたそれぞれの空気流が１つに集束され、空気流の拡散を抑制することができる。なお、ノズル５６の形状は単純な円筒形状に限らず、先細状としたり、ラッパ状とすることもできる。

〔第３実施例〕
図１０の（ａ）と（ｂ）は第１開口部１２と第２開口部５２の第３実施例を示す。この例では、第１開口部１２及び第２開口部５２が六角形状に分散配置された合計３７個の小孔で構成されている。第１開口部１２の各孔径はφ０．１ｍｍであり、ピッチｐ１は０．４ｍｍである。同様に、第２開口部５２の各孔径はφ０．３ｍｍであり、ピッチｐ２は０．４ｍｍである。第１開口部１２の各穴の中心軸と第２開口部５２の各穴の中心軸とは一直線状に並んでいる。他の構造は第１実施例と同様である。

さて、第１開口部１２及び第２開口部５２がそれぞれ３７個の孔で構成されていることによる作用効果を、比較例１と対比して説明する。比較例１は第１実施例で述べたものと同様である。この場合も、比較例１の第１開口部の断面積（０．２８ｍｍ² ）と第３実施例の第１開口部の合計断面積（０．２９ｍｍ² ）とをほぼ同じに設定している。

図１１は、本発明の第３実施例と比較例１の各Ｐ−Ｑ（圧力−流量）特性を示す。Ｐ−Ｑ特性の測定方法は第１実施例と同様である。図１１から明らかなように、第３実施例では比較例１に比べて圧力は約１／３に低下するが、流量はほぼ同等に維持できることがわかる。

図１２は本発明の第３実施例と比較例１の騒音特性を示す。騒音特性の測定方法は第１実施例と同様である。図１２から明らかなように、第３実施例は比較例１に比べて、騒音が吸引側、吐出側ともに大幅に低下していることがわかる。具体的には、比較例１と比べて、吸引側で３８ｄＢ、吐出側で３２ｄＢ低下している。つまり、比較例１と比べて音圧が数十分の１に低下したことを意味する。一方、流量特性は比較例１とほぼ同等の性能を維持できている。したがって、最大流量を維持しつつ騒音を低下できることがわかる。

本発明は前述の実施例に限定されるものではない。例えば前記実施例では、内ケースと外ケースとを別体で構成し、内ケースをばね連結部を介して外ケースで支持し、内ケースの振動が外ケースへ波及するのを抑制する例を示したが、内ケースと外ケースとが固定又は一体形成されたものでもよい。また、内ケース１０及び外ケース５０がそれぞれ複数の板状部材を積層した構造となっているが、これに限るものではない。

Ａ 圧電マイクロブロア
１ ブロア本体
１０ 内ケース
１１ 天板（第１壁部）
１２ 第１開口部
１２ａ，１２ｂ 孔
１５ ばね連結部
２０ 振動板
２１ 圧電素子
２３ ダイヤフラム
３ ブロア室
５０ 外ケース
５１ 天板（第２壁部）
５２ 第２開口部
５２ａ，５２ｂ 孔
５６ ノズル
６ 中央空間
７ 流入口

図１３の（ａ）は、従来（特許文献３）における気流の流れと速度分布とを示し、（ｂ）は本発明の一例の気流の流れと速度分布とを示す。速度分布は細線で表してある。２００は第１壁部、２１０は第２壁部、２０１，２０２は第１開口部、２１１，２１２は第２開口部である。従来では、図１３の（ａ）に示すように、第１壁部２００の振幅が最大となる中央部に１つの第１開口部２０１が形成されているため、第１開口部２０１の中心に大きな速度ピークを持つ高速気流２２０が発生する。中心を流れる高速気流２２０は例えば１００ｍ／ｓもの速度を持つ。そのため、第１開口部２０１の直上とその周辺とでは速度分布に大きな差が生じ、且つ高速気流２２０が第２開口部２１１と干渉することが第１開口部２０１及び第２開口部２１１の付近で大きな騒音（風切り音）が発生する原因であると考えられる。

これに対し、本発明では、図１３の（ｂ）に示すように、複数の第１開口部２０２に発生する個々の気流２２１が周囲の空気と速やかに混合されて周辺空気との速度差が減少するため、速度ピークは相対的に小さく、分散される。そのため、第１開口部２０２とその周辺領域との流速差及び第２開口部２１２と干渉する高速気流２２１の流速を小さくすることができ、第１開口部２０２及び第２開口部２１２付近での騒音を低減できると考えられる。騒音の大きさは、流速の４乗〜８乗に比例すると考えられるので、騒音の音圧レベルを大幅に低減できる。さらに、他の効果として、第１開口部が単一の場合よりも複数設けられた場合の方が、第１開口部２０２付近での流体の巻き込み領域が増えるため、流量が大きくなる。この比較は、第１開口部が単一の場合の断面積と複数の場合の合計断面積とが同じであるという前提での比較である。

天板１１と天板５１との間には中央空間６が形成されており、この中央空間６は第１開口部１２及び第２開口部５２と通じている。中央空間６は、前述のスリット１４を経て、内ケース１０と外ケース５０との隙間に形成された円環状の流入口７と接続されている。そのため、振動板２０の駆動によって第１開口部１２に矢印方向の空気の流れが発生すると、流入口７から外気が吸い込まれ、スリット１４、中央空間６を経て第２開口部５２から吐出される。

Claims (4)

1. ブロア本体と、外周部が前記ブロア本体に対して固定され、圧電素子を有する振動板と、前記ブロア本体と前記振動板との間に形成されたブロア室と、前記ブロア室を間にして振動板と対向する部位に設けられ、前記振動板の振動に伴って振動するブロア本体の第１壁部と、前記第１壁部に形成された第１開口部と、前記第１壁部を間にしてブロア室と反対側に設けられた第２壁部と、前記第１開口部と対向する第２壁部の部位に形成された第２開口部と、前記第１壁部と第２壁部との間に形成された流入通路とを備えた圧電マイクロブロアにおいて、
   前記第１開口部及び前記第２開口部はそれぞれ複数の孔で構成され、
   前記第１開口部の各孔と前記第２開口部の各孔とは個別に対向する位置に設けられていることを特徴とする圧電マイクロブロア。
2. 前記第１開口部の各孔の中心軸と、前記第２開口部の各孔の中心軸とが一致していることを特徴とする請求項１に記載の圧電マイクロブロア。
3. 前記第２開口部の各孔の直径ｄ２は前記第１開口部の各孔の直径ｄ１の１〜３倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電マイクロブロア。
4. 前記第２壁部の外面には、前記第２開口部の全ての孔を取り囲む筒状のノズルが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧電マイクロブロア。

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