[发明专利]压电微型鼓风机

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合于输送空气那样的压缩性流体的压电微型鼓风机。

背景技术

在笔记本个人计算机和数字AV设备等小型电子设备中，存在内部发热较大的问题。作为其中使用的冷却用鼓风机，重视并要求其小型、薄型、低功耗。

作为冷却用鼓风机中使用的驱动部，有一种是使用压电体使隔膜弯曲变形。一般使用使压电元件粘合在由树脂或金属的薄板构成的隔膜上的振动板，具有结构简单、可构成为薄型、而且低功耗的优点。通过对压电元件施加交变电压使其弯曲变形，以使鼓风机室的压力变化，从而可产生空气流。在这种压电微型鼓风机中，若使振动板减小以使其小型化，则由于位移急剧变小，流量下降，无法得到所要的冷却效果，因此存在无法充分小型化的问题。

专利文献1中，披露了包括外壳、振动致动器、喷嘴体的喷流产生装置。振动致动器具有磁体、安装有驱动线圈的振动板、支承振动板的弹性支承构件、和磁轭。在外壳内的振动板的固有振动频率满足外壳的赫姆霍尔兹共振的条件时，由于噪音增大，因此将振动板的固有振动频率设定为与外壳的赫姆霍尔兹共振频率错开。具体而言，针对外壳的赫姆霍尔兹共振频率为1.09kHz、而振动板的固有振动频率处于1kHz附近的情况，通过改变振动板的材质或在振动板上设置凸缘或局部改变厚度的部位，以改变振动板的刚性，从而使振动板的固有振动频率变化成1.4～2.4kHz。然而，若外壳的共振频率设为1.09kHz，空洞体积设为1.5×10^-5m³，则预计例如具有100×30×5mm等的外壳，非常大，无法面向小型便携设备来使用。而且，1kHz的驱动频率由于处于听阈，因此仍然存在噪音的问题。

专利文献1中，虽然使鼓风机室内的空气共振频率与振动板的谐振频率错开以用于减小噪音，但这是由于谐振频率处于听阈，若以超过听阈的频率来驱动振动板，则可解决噪音的问题。

因此，在专利文献2所记载的气流产生器中，使用在压电体材料制盘片和隔膜(不锈钢制膜体)之间夹有直径比压电体材料制盘片要大的不锈钢制盘片的结构的超声波驱动体(参照图1、段落0018)。由于使用压电弯曲振动的3阶谐振模式，在超过听阈的区域进行超声波驱动，因此不会产生噪音的问题。虽然若以1阶谐振模式进行驱动，则可得到最大的位移，因而是所希望的，但存在1阶谐振频率处于听阈从而噪音变大的情况。与此不同的是，虽然在3阶谐振模式下位移量变小，但由于可提高频率，因此噪音不会成为问题。然而，若减小隔膜的直径以使其小型化，则由于位移急剧变小，因此鼓风机特性下降，无法得到所要的冷却效果。

专利文献1：日本专利特开2008-14148号公报

专利文献2：日本专利特表2006-522896号公报

因此，本发明的目的在于提供一种可得到良好的鼓风机特性且使其小型化的压电微型鼓风机。

为了达到上述目的，本发明提供一种压电微型鼓风机，包括：振动板，通过对压电元件施加预定频率的电压从而对该振动板以弯曲模式进行驱动；及鼓风机主体，该鼓风机主体将所述振动板的两端部或周围固定，且在与振动板之间形成鼓风机室，在与所述振动板的中央部相对的鼓风机主体的部位设有开口部，其特征在于，在与所述振动板的中央部对应的鼓风机室的部位，通过以所述开口部为中心在其周围设置间隔部，从而在间隔部的内侧形成共振空间，将所述共振空间的大小设定成使得所述振动板的驱动频率与共振空间的赫姆霍尔兹共振频率对应。

通过使鼓风机室的共振频率与振动板的驱动频率相配，从而可利用鼓风机室的空气共振来提高鼓风机性能。然而，若要以超过听阈的频率(例如，20kHz以上)使鼓风机室整体进行空气共振，则构成鼓风机室的一个表面的振动板的尺寸也必须减小，从而导致位移变小，流量极大地下降。即，若要使鼓风机室共振以增加流量，则振动板会变得过小，反而会使流量下降。因此，本发明中，通过在鼓风机室中设置间隔部从而形成共振空间，并将该共振空间设为比振动板的振动区域要小的尺寸，从而在共振空间中产生赫姆霍尔兹共振，确保振动板的振动区域。这样，由于利用间隔部来任意地选择实际效果上作为共振室进行动作的区域，并与鼓风机室的尺寸分开独立地使其与目标的赫姆霍尔兹共振频率相配，因此可利用空气共振来实现流量大的微型鼓风机。另一方面，振动板也与鼓风机室的尺寸分开考虑，可独立地在构件条件(厚度、大小、杨氏模量)的选项的范围内，任意地设计使得成为目标的驱动频率。由此，可得到流量大、且小型的微型鼓风机。另外，由于可在超过听阈的区域驱动振动板，因此还可解决噪音的问题。