(57)【要約】【課題】大きな開口部を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できるブロアを提供する。【解決手段】振動板４１と、駆動体４２と、を有するアクチュエータ５０と、アクチュエータ５０とともに第１ブロア室３１を構成し、第１通気孔２４を有する筐体１７と、を備え、振動板４１および筐体１７の少なくとも一方は、円環状に配置された複数の開口部６２と、開口部６２に囲まれる内側の箇所を支持する梁部３５と、を有し、開口部６２によって囲まれる内側の空間が第１ブロア室３１を構成し、第１ブロア室３１の中心軸から第１ブロア室３１の外周までの最短距離ａと振動板４１の共振周波数ｆとは、第１ブロア室３１を通過する気体の音速をｃとし、第１種ベッセル関数Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と第２主面とを有する振動板と、前記振動板の前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方の主面に設けられ、前記振動板を同心円状に屈曲振動させる駆動体と、を有するアクチュエータと、
前記アクチュエータとともに前記振動板の厚み方向から挟んで第１ブロア室を構成し、前記第１ブロア室において前記第１ブロア室の外部と連通させる第１通気孔を有する筐体と、を備え、
前記振動板および前記筐体の少なくとも一方は、円環状に配置された複数の開口部と、該複数の開口部によって囲まれる内側の箇所を支持するための梁部と、を有し、
前記複数の開口部によって囲まれる内側の空間が前記第１ブロア室を構成し、
前記第１ブロア室の中心軸から前記第１ブロア室の外周までの最短距離ａと前記振動板の共振周波数ｆとは、前記第１ブロア室を通過する気体の音速をｃとし、第１種ベッセル関数Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす、ブロア。
【請求項２】
前記筐体の前記第１通気孔には、前記第１ブロア室の外部から内部へ前記気体が流れることを防ぐ第１の弁が設けられている、請求項１に記載のブロア。
【請求項３】
前記第１ブロア室の中心軸から前記第１ブロア室の外周までに対応する前記振動板の各点は、振動によって変位し、
前記第１ブロア室の中心軸から前記第１ブロア室の外周にかけて、前記第１ブロア室の各点の圧力は、前記振動板の振動によって変化し、
前記第１ブロア室の中心軸から前記第１ブロア室の外周までの範囲において、前記振動板の振動変位のゼロ交差点の個数は、前記第１ブロア室の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致する、請求項１又は２に記載のブロア。
【請求項４】
前記振動板は、前記筐体とともに前記振動板の厚み方向から挟んで前記第１ブロア室を構成する振動部と、前記振動部の周囲を囲み、前記筐体に接合する枠部と、前記振動部と前記枠部とを連結し、前記枠部に対して前記振動部を弾性支持する複数の連結部と、を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項５】
前記複数の開口部は、前記振動板の振動の節の内、最も外側の節と前記枠部との間に位置する前記振動板の領域に形成されている、請求項４に記載のブロア。
【請求項６】
前記複数の開口部は、前記振動板の振動の節の内、最も外側の節と前記枠部との間に位置する前記振動板の領域と対向する前記筐体の領域に形成されている、請求項４に記載のブロア。
【請求項７】
前記駆動体は、圧電体である、請求項１から６のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項８】
前記筐体は、前記振動板の前記第２主面に対向し、前記振動板の屈曲振動に伴って屈曲振動する第１可動部を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項９】
前記筐体は、前記アクチュエータとともに前記振動板の厚み方向から挟んで第２ブロア室を構成し、前記第２ブロア室の中央において前記第２ブロア室の外部と連通させる第２通気孔を有し、
前記振動板は、前記第１ブロア室の外周において前記第２ブロア室の外部と連通させる前記複数の開口部を有し、
前記複数の開口部によって囲まれる内側の空間が前記第２ブロア室を構成し、
前記第２ブロア室の中心軸から前記第２ブロア室の外周までの最短距離は、前記ａである、請求項１から８のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項１０】
前記筐体の前記第２通気孔には、前記第２ブロア室の外部から内部へ前記気体が流れることを防ぐ第２の弁が設けられている、請求項９に記載のブロア。
【請求項１１】
前記第２ブロア室の中心軸から前記第２ブロア室の外周までに対応する前記振動板の各点は、振動によって変位し、
前記第２ブロア室の中心軸から前記第２ブロア室の外周にかけて、前記第２ブロア室の各点の圧力は、前記振動板の振動によって変化し、
前記第２ブロア室の中心軸から前記第２ブロア室の外周までの範囲において、前記振動板の振動変位のゼロ交差点の個数は、前記第２ブロア室の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致する、請求項９又は１０に記載のブロア。
【請求項１２】
前記筐体は、前記第１ブロア室および前記第２ブロア室の少なくとも一方の外周において前記筐体の外部と連通させる第３通気孔を有する、請求項９から１１のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項１３】
前記筐体は、前記振動板の前記第１主面に対向し、前記振動板の屈曲振動に伴って屈曲振動する第２可動部を有する、請求項９から１２のいずれか１項に記載のブロア。
【請求項１４】
前記筺体に配置された前記複数の開口部の総面積が前記振動板に配置された前記複数の開口部の総面積より大きい、請求項１から１３のいずれか１項に記載のブロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の輸送を行うブロアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このポンプは、圧電ディスクと、圧電ディスクが接合された円盤と、円盤とともに空洞を構成する本体と、を備えている。この本体には、流体が流入する流入口と、流体が流出する流出口とが形成されている。流入口は、空洞の中心軸と空洞の外周との間に設けられている。流出口は、空洞の中心軸に設けられている。
【０００４】
ここで、流入口は、空洞の圧力振動の節に設けられている。そのため、流入口の圧力は常に一定である。よって、特許文献１のポンプは、空洞の中心軸と外周の間に流入口が設けられていても、吐出圧力や吐出流量が低下することを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４７９５４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のポンプでは、流入口の径が小さい場合、流体の流量が十分に得られないという問題がある。また、流入口の径が小さい場合、粉塵等が流入口に詰まる可能性がある。
【０００７】
一方、流入口の径が大きい場合、流入口の範囲が空洞の圧力振動の節から遠く離れた箇所まで広がることになり、流入口の圧力が常に一定せず、変化してしまう。そのため、特許文献１のポンプでは、流入口の径が大きい場合、吐出圧力や吐出流量が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、十分な流量を確保するために大きな開口部を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できるブロアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
本発明のブロアは、アクチュエータと、筐体と、を備えている。アクチュエータは、振動板と、駆動体と、を有する。振動板は、第１主面と第２主面とを有する。駆動体は、振動板の第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ている。また、駆動体は、振動板を同心円状に屈曲振動させる。
【００１１】
筐体は、アクチュエータとともに振動板の厚み方向から挟んで第１ブロア室を構成する。また、筐体は、第１ブロア室の中央を第１ブロア室の外部と連通させる第１通気孔を有する。
【００１２】
振動板および筐体の少なくとも一方は、第１ブロア室の外周を第１ブロア室の外部と連通させる開口部を有する。
【００１３】
第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周までの最短距離ａと振動板の共振周波数ｆとは、第１ブロア室を通過する気体の音速をｃとし、第１種ベッセル関数Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。
【００１４】
この構成において、振動板および筐体は、第１ブロア室が最短距離ａとなるよう形成されている。駆動体は、振動板を共振周波数ｆで振動させる。振動板の共振周波数ｆは、振動板の厚み、振動板の材料などによって定まる。
【００１５】
ここで、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の圧力振動の節とほぼ一致する。
【００１６】
そのため、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、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。
【００１７】
また、この構成では、第１ブロア室の外周が第１ブロア室の圧力振動の節となるため、第１ブロア室の外周の圧力は常に一定となる。例えば、気体として空気を使用する場合、第１ブロア室の外周の圧力は常に大気圧となる。
【００１８】
そのため、第１ブロア室の外周が特許文献１の第１通気孔より大きな開口部によって第１ブロア室の外部と連通していても、この構成のブロアは、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００１９】
したがって、この構成のブロアは、十分な流量を確保するために大きな開口部を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００２０】
また、この構成のブロアは、大きな開口部によって、粉塵等が開口部に詰まることを防止できる。すなわち、この構成のブロアは、吐出圧力や吐出流量が粉塵等によって低下することを防止できる。
【００２１】
なお、最短距離ａと共振周波数ｆとが０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たすことが、さらに好ましい。
【００２２】
また、筐体の第１通気孔には、第１ブロア室の外部から内部へ気体が流れることを防ぐ第１の弁が設けられていることが好ましい。
【００２３】
この構成のブロアは、第１ブロア室の外部から第１通気孔を介して内部へ気体が流れることを弁によって防ぐことができる。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。
【００２４】
また、第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周までの範囲において、振動板の振動変位のゼロ交差点の個数は、第１ブロア室の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致することが好ましい。ここで、第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周までに対応する振動板の各点は、振動によって変位する。また、第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周にかけて、第１ブロア室の各点の圧力は、振動板の振動によって変化する。
【００２５】
この構成では、振動板の振動時において、振動板の各点の変位分布が、第１ブロア室の各点の圧力変化分布に近い分布となる。すなわち、振動板の振動時において、振動板の各点は、第１ブロア室の各点の圧力変化に合わせて、変位する。
【００２６】
よって、この構成のブロアは、振動板の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、第１ブロア室の気体に伝えることができる。したがって、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。
【００２７】
なお、第１ブロア室の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）は、第１ブロア室の中心軸からの距離をｒとしたとき、ｕ（ｒ）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【００２８】
また、振動板は、筐体とともに振動板の厚み方向から挟んで第１ブロア室を構成する振動部と、振動部の周囲を囲み、筐体に接合する枠部と、振動部と枠部とを連結し、枠部に対して振動部を弾性支持する複数の連結部と、を有することが好ましい。
【００２９】
この構成では、振動部は複数の連結部で枠部に対して柔軟に弾性支持されており、振動部の屈曲振動は殆ど妨げられない。このため、本発明のブロアでは、振動部の屈曲振動に伴う損失が少なくなる。
【００３０】
また、開口部は、振動板の振動の節の内、最も外側の節と枠部との間に位置する振動板の領域に形成されていることが好ましい。
【００３１】
振動部は複数の連結部で枠部に対して柔軟に弾性支持されているため、振動部の枠部側の端も自由振動する。この構成では、開口部が前記領域に形成されているため、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の外周を構成する。すなわち、第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周までの最短距離ａは、開口部によって規定される。
【００３２】
したがって、この構成のブロアは、振動板が振動部と枠部と連結部とを有する態様であっても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００３３】
また、開口部は、振動板の振動の節の内、最も外側の節と枠部との間に位置する振動板の領域と対向する筐体の領域に形成されていることが好ましい。
【００３４】
振動部は複数の連結部で枠部に対して柔軟に弾性支持されているため、振動部の枠部側の端も自由振動する。この構成では、開口部が前記領域に形成されているため、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の外周を構成する。すなわち、第１ブロア室の中心軸から第１ブロア室の外周までの最短距離ａは、開口部によって規定される。
【００３５】
したがって、この構成のブロアは、振動板が振動部と枠部と連結部とを有する態様であっても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００３６】
また、駆動体は、圧電体であることが好ましい。
【００３７】
また、筐体は、振動板の第２主面に対向し、振動板の屈曲振動に伴って屈曲振動する第１可動部を有することが好ましい。
【００３８】
この構成では、振動板の振動に伴い第１可動部が振動するため、実質的に振動振幅を増すことができる。これにより、本発明のブロアは、吐出圧力と吐出流量をさらに増加させることができる。
【００３９】
また、筐体は、アクチュエータとともに振動板の厚み方向から挟んで第２ブロア室を構成し、第２ブロア室の中央を第２ブロア室の外部と連通させる第２通気孔を有し、
振動板は、第１ブロア室の外周を第２ブロア室の外周と連通させる開口部を有し、
第２ブロア室の中心軸から第２ブロア室の外周までの最短距離は、ａである、ことが好ましい。
【００４０】
この構成では、振動板および筐体は、第１ブロア室および第２ブロア室の両方が最短距離ａとなるよう形成されている。駆動体は、振動板を共振周波数ｆで振動させる。
【００４１】
そして、この構成のブロアは、アクチュエータの駆動時、第１ブロア室の気体を、第１通気孔を介して筐体の外部へ吐出し、第２ブロア室の気体を、第２通気孔を介して筐体の外部へ吐出する。
【００４２】
この構成では、第１ブロア室の外周の気体と第２ブロア室の外周の気体とは振動板の振動時、開口部を介して移動する。よって、第１ブロア室の外周の圧力と第２ブロア室の外周の圧力とは振動板の振動時、開口部を介して相殺され、常に大気圧（節）となる。
【００４３】
ここで、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の圧力振動の節と第２ブロア室の圧力振動の節とに一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板の振動の節の内、最も外側の節が、第１ブロア室の圧力振動の節と第２ブロア室の圧力振動の節とにほぼ一致する。
【００４４】
そのため、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、この構成のブロアは、第１通気孔及び第２通気孔の両方から、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【００４５】
また、筐体の第２通気孔には、第２ブロア室の外部から内部へ気体が流れることを防ぐ第２の弁が設けられていることが好ましい。
【００４６】
この構成では、第２ブロア室の外部から第２通気孔を介して内部へ気体が流れることを弁によって防ぐことができる。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。
【００４７】
また、第２ブロア室の中心軸から第２ブロア室の外周までの範囲において、振動板の振動変位のゼロ交差点の個数は、第２ブロア室の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致することが好ましい。ここで、第２ブロア室の中心軸から第２ブロア室の外周までに対応する振動板の各点は、振動によって変位する。また、第２ブロア室の中心軸から第２ブロア室の外周にかけて、第２ブロア室の各点の圧力は、振動板の振動によって変化する。
【００４８】
この構成では、振動板の振動時において、振動板の各点の変位分布が、第２ブロア室の各点の圧力変化分布に近い分布となる。すなわち、振動板の振動時において、振動板の各点は、第２ブロア室の各点の圧力変化に合わせて、変位する。
【００４９】
よって、この構成のブロアは、振動板の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、第２ブロア室の気体に伝えることができる。したがって、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。
【００５０】
なお、第２ブロア室の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）は、第２ブロア室の中心軸からの距離をｒとしたとき、ｕ（ｒ）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【００５１】
また、筐体は、第１ブロア室および第２ブロア室の少なくとも一方の外周を筐体の外部と連通させる第３通気孔を有することが好ましい。
【００５２】
この構成では振動板の振動時、筐体外部の気体が、第３通気孔を介して、第１ブロア室および第２ブロア室の少なくとも一方へ流入する。
【００５３】
また、筐体は、振動板の第１主面に対向し、振動板の屈曲振動に伴って屈曲振動する第２可動部を有することが好ましい。
【００５４】
この構成では、振動板の振動に伴い第２可動部が振動するため、実質的に振動振幅を増すことができる。これにより、本発明のブロアは、吐出圧力と吐出流量をさらに増加させることができる。
【発明の効果】
【００５５】
この発明によれば、十分な流量を確保するために大きな開口部を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】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】図１に示す圧電ブロア１００の外観斜視図である。
【図３】図１に示す圧電ブロア１００のＳ−Ｓ線の断面図である。
【図４】図１に示す圧電ブロア１００を１次モードの周波数（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５】図１に示す圧電ブロア１００における、ブロア室３１の各点の圧力変化と振動板４１の各点の変位との関係を示す図である。
【図６】図１に示す圧電ブロア１００における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００の平面図である。
【図８】図７に示す圧電ブロア２００の裏面図である。
【図９】図７に示す圧電ブロア２００のＴ−Ｔ線の断面図である。
【図１０】図７に示す圧電ブロア２００を３次モードの周波数（基本波の３倍波）で動作させた時における圧電ブロア２００のＴ−Ｔ線の断面図である。
【図１１】図７に示す圧電ブロア２００における、ブロア室３１の各点の圧力変化と振動板４１の各点の変位との関係を示す図である。
【図１２】図７に示す圧電ブロア２００における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係を示す図である。
【図１３】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。
【図１４】図１３に示す圧電ブロア３００の外観斜視図である。
【図１５】図１３に示す圧電ブロア２００のＵ−Ｕ線の断面図である。
【図１６】図１３に示す圧電ブロア３００を１次モードの周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア３００のＵ−Ｕ線の断面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る圧電ブロア４００の外観斜視図である。
【図１８】図１７に示す圧電ブロア４００を１次モードの周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア４００の断面図である。
【図１９】図１に示す筐体１７の第１変形例に係る筐体５１７の平面図である。
【図２０】図１に示す筐体１７の第２変形例に係る筐体６１７の平面図である。
【図２１】図１に示す筐体１７の第３変形例に係る筐体７１７の平面図である。
【図２２】図１に示す筐体１７の第４変形例に係る筐体８１７の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
《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。
【００５８】
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。
【００５９】
圧電ブロア１００は、上から順に、弁８０、筐体１７、振動板４１、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。
【００６０】
なお、この実施形態では、圧電素子４２が本発明の「駆動体」に相当する。
【００６１】
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。振動板４１の厚みは例えば、０．６ｍｍである。通気孔２４の直径は例えば、０．６ｍｍである。振動板４１は、第１主面４０Ａと第２主面４０Ｂとを有する。
【００６２】
振動板４１の第２主面４０Ｂは、筐体１７の先端に接合している。これにより、振動板４１は、筐体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、振動板４１および筐体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、６．１ｍｍである。
【００６３】
さらに、振動板４１は、ブロア室３１の外周をブロア室３１の外部と連通させる開口部６２を有する。開口部６２の形状は、図２に示すように、弧６２Ａを有する扇形である。開口部６２は、ブロア室３１を囲むよう、振動板４１のほぼ全周にわたって形成されている。これにより、振動板４１は、外周部３４と、複数の梁部３５と、振動部３６と、を備えている。外周部３４は円環状である。振動部３６は円板状である。振動部３６は、外周部３４の開口内に、外周部３４との間に隙間を空けた状態で配置されている。複数の梁部３５は、外周部３４と振動部３６との間の隙間に設けられ、振動部３６と外周部３４との間を連結している。
【００６４】
したがって、振動部３６は、梁部３５を介して中空に支持されており、厚み方向に上下動自在となっている。
【００６５】
ブロア室３１は、振動板４１の第２主面４０Ｂを正面視して、開口部６２より内側の空間（より正確には、全ての開口部６２を結んで構成される円環より内側の空間）を指す。そのため、振動板４１の第２主面４０Ｂにおける開口部６２より内側の領域（より正確には、全ての開口部６２を結んで構成される円環より内側にある振動部３６の通気孔２４側の主面）は、ブロア室３１の底面を構成する。振動板４１は例えば、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成される。
【００６６】
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、振動板４１のブロア室３１とは逆側の第１主面４０Ａに接合されており、印加された交流電圧に応じて伸縮する。圧電素子４２及び振動板４１の接合体は、圧電アクチュエータ５０を構成する。
【００６７】
筐体１７は、下方が開口した断面コ字状に形成されている。筐体１７の先端は、振動板４１に接合している。筐体１７は、例えば金属から構成されている。
【００６８】
筐体１７は、振動板４１の第２主面４０Ｂに対向する円板状の天板部１８と、天板部１８に接続する円環状の側壁部１９と、を有する。天板部１８の一部は、ブロア室３１の天面を構成する。
【００６９】
なお、この実施形態では、ブロア室３１が本発明の「第１ブロア室」に相当する。また、天板部１８が本発明の「第１可動部」に相当する。
【００７０】
天板部１８は、ブロア室３１の中央部をブロア室３１の外部と連通させる円柱状の通気孔２４を有する。ブロア室３１の中央部とは、振動板４１の第１主面４０Ａを正面視して圧電素子４２と重なる部分である。天板部１８には、ブロア室３１の外部から通気孔２４を介して内部へ気体が流れることを防ぐ弁８０が設けられている。
【００７１】
なお、この実施形態では、通気孔２４が本発明の「第１通気孔」に相当する。また、弁８０が本発明の「第１の弁」に相当する。
【００７２】
以下、圧電ブロア１００の動作時における空気の流れについて説明する。
【００７３】
図４（Ａ）（Ｂ）は、図１に示す圧電ブロア１００を１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の容積が最も増大したときの図であり、図４（Ｂ）は、ブロア室３１の容積が最も減少したときの図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【００７４】
また、図５は、図１に示す圧電ブロア１００が図４（Ｂ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけるブロア室３１の各点の圧力変化と、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周までを構成する振動板４１の各点の変位と、の関係を示す図である。図５は、シミュレーションによって求めた図である。
【００７５】
ここで、図５において、ブロア室３１の各点の圧力変化と振動板４１の各点の変位とは、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。なお、図５に示す、ブロア室３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）については、後に説明する。
【００７６】
また、図６は、図１に示す圧電ブロア１００における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係を示す図である。図６は、シミュレーションによって、半径ａ×共振周波数ｆを変化させて圧力振幅を求めた図である。図６の点線は、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす範囲の下限と上限、及び最大値を示している。下限値は１０４ｍ／ｓであり、上限値は１５６ｍ／ｓであり、最大値は１３０ｍ／ｓである。
【００７７】
同様に、図６の一点鎖線は、０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす範囲の下限と上限を示している。下限値は１１７ｍ／ｓであり、上限値は１４３ｍ／ｓである。
【００７８】
なお、図６に示す圧力振幅は、圧電素子４２中央部の振動速度で規格化している。圧電素子４２の破損限界が上限となるため、図６に示す測定では振動速度=１ｍ/ｓの時の圧力振幅をグラフ化している。
【００７９】
図３に示す状態において、１次モードの周波数（基本波）の交流駆動電圧が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動板４１を１次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。
【００８０】
同時に、天板部１８は、振動板４１の屈曲振動に伴うブロア室３１の圧力変動により、振動板４１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）１次モードで同心円状に屈曲振動する。
【００８１】
これにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、振動板４１及び天板部１８が屈曲変形してブロア室３１の体積が周期的に変化する。
【００８２】
なお、ブロア室３１の半径ａと振動板４１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Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。
【００８３】
本実施形態において例えば、振動板４１の共振周波数ｆは、２１ｋＨｚである。振動板４１の共振周波数ｆは、振動板４１の厚み、振動板４１の材料などによって定まる。空気の音速ｃは、３４０ｍ／ｓである。ｋ０は、２．４０である。第１種ベッセル関数Ｊ０（ｘ）は、以下の数式で示される。
【００８４】
【数１】
2018025197.tif 000003
【００８５】
また、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）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【００８６】
図４（Ａ）に示すように、振動板４１が圧電素子４２側へ屈曲すると、天板部１８も圧電素子４２とは逆側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が増大する。このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が低下して弁８０が閉じるため、通気孔２４部では空気の出入りは生じない。これに伴い、圧電ブロア１００の外部の空気が開口部６２を介してブロア室３１内に吸引される。
【００８７】
図４（Ｂ）に示すように、振動板４１がブロア室３１側へ屈曲すると、天板部１８も圧電素子４２側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が減少する。このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が増加して弁８０が開くため、ブロア室３１内の空気が通気孔２４から吐出される。
【００８８】
以上のように、圧電ブロア１００では、振動板４１の振動に伴い天板部１８が振動するため、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。
【００８９】
また、図４（Ａ）（Ｂ）及び図５の点線に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周までを構成する振動板４１の各点は、振動によって変位する。そして、図５の実線に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけて、ブロア室３１の各点の圧力は、振動板４１の振動によって変化する。
【００９０】
図５の点線と実線に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周までの範囲において、振動板４１の振動変位のゼロ交差点の個数は０個であり、ブロア室３１の圧力変化のゼロ交差点の個数も０個である。そのため、振動板４１の振動変位のゼロ交差点の個数は、ブロア室３１の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致している。
【００９１】
よって、圧電ブロア１００では、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点の変位分布が、ブロア室３１の各点の圧力変化分布に近い分布となっている。
【００９２】
ここで、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節とほぼ一致する。
【００９３】
圧電ブロア１００は、例えば鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用される。長期駆動に伴う圧電素子の破損を防ぐためには、圧電素子の振動速度は２ｍ／ｓ以下とする必要がある。鼻水や痰の吸引には２０ｋＰａ以上の圧力が必要なため、圧電ブロア１００には、１０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上の圧力振幅が必要である。図６に示すように、圧力振幅は、ａｆが１３０ｍ／ｓであるときに最大となる。１３０ｍ／ｓから±１０％ずれた１１７ｍ／ｓ及び１４３ｍ／ｓては、圧力振幅は、２０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上得られる。１３０ｍ／ｓから±２０％ずれた１０４ｍ／ｓ及び１５６ｍ／ｓでも、圧力振幅は、１０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上得られる。
【００９４】
そのため、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア１００は、鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用することが可能な、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【００９５】
さらに、０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア１００は、極めて高い吐出圧力及び極めて高い吐出流量を実現できる。
【００９６】
また、圧電ブロア１００では、ブロア室３１の外周がブロア室３１の圧力振動の節となるため、ブロア室３１の外周の圧力は常に大気圧となる。そのため、ブロア室３１の外周が特許文献１の通気孔２４より大きな開口部６２によってブロア室３１の外部と連通していても、圧電ブロア１００は、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００９７】
したがって、圧電ブロア１００は、十分な流量を確保するために大きな開口部６２を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【００９８】
また、圧電ブロア１００は、大きな開口部６２によって、粉塵等が開口部６２に詰まることを防止できる。すなわち、圧電ブロア１００は、吐出圧力や吐出流量が粉塵等によって低下することを防止できる。
【００９９】
また、圧電ブロア１００は、ブロア室３１の外部から通気孔２４を介して内部へ空気が流れることを弁８０によって防ぐことができる。そのため、圧電ブロア１００は、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０１００】
また、圧電ブロア１００では、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点の変位分布は、ブロア室３１の各点の圧力変化分布に近い。すなわち、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点は、ブロア室３１の各点の圧力変化に合わせて、変位している。
【０１０１】
そのため、圧電ブロア１００は、振動板４１の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、ブロア室３１の空気に伝えることができる。したがって、圧電ブロア１００は、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０１０２】
《本発明の第２実施形態》
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。
【０１０３】
図７は、本発明の第２実施形態に係る圧電ブロア２００の平面図である。図８は、図７に示す圧電ブロア２００の裏面図である。図９は、図７に示す圧電ブロア２００のＴ−Ｔ線の断面図である。
【０１０４】
圧電ブロア２００は、上から順に、弁２８０、筐体２１７、振動板２４１、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。
【０１０５】
なお、この実施形態では、圧電素子４２が本発明の「駆動体」に相当する。
【０１０６】
振動板２４１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。振動板２４１の厚みは例えば、０．５ｍｍである。振動板２４１は、第１主面２４０Ａと第２主面２４０Ｂとを有する。
【０１０７】
振動板２４１の第２主面２４０Ｂは、筐体２１７の先端に接合している。これにより、振動板２４１は、筐体２１７とともに振動板２４１の厚み方向から挟んで円柱形状のブロア室２３１を構成する。また、振動板２４１および筐体２１７は、ブロア室２３１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２３１の半径ａは、１１ｍｍである。
【０１０８】
振動板２４１は、振動部２６３と、振動部２６３の周囲を囲み、筐体２１７に接合する枠部２６１と、振動部２６３と枠部２６１とを連結し、枠部２６１に対して振動部２６３を弾性支持する３つの連結部２６２と、を有する。
【０１０９】
振動部２６３は、筐体２１７とともに振動板２４１の厚み方向から挟んでブロア室２３１を構成する。そのため、天板部２１８に対向する振動部２６３の領域の一方主面は、ブロア室２３１の底面を構成する。振動板２４１は例えば、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成される。
【０１１０】
圧電ブロア２００では、振動部２６３は３つの連結部２６２で枠部２６１に対して柔軟に弾性支持されており、振動部２６３の屈曲振動は殆ど妨げられない。
【０１１１】
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、振動板２４１のブロア室２３１とは逆側の第１主面２４０Ａに接合されており、印加された交流電圧に応じて伸縮する。圧電素子４２及び振動板２４１の接合体は、圧電アクチュエータ２５０を構成する。
【０１１２】
筐体２１７は、下方が開口した断面コ字状に形成されている。筐体２１７の先端は、振動板２４１の枠部２６１に接合している。筐体２１７は、例えば金属から構成されている。
【０１１３】
筐体２１７は、振動板２４１の第２主面２４０Ｂに対向する天板部２１８と、天板部２１８に接続する円環状の側壁部２１９と、を有する。
【０１１４】
天板部２１８は、円板状の剛体である。天板部２１８は、ブロア室２３１の天面を構成する。天板部２１８は、厚天部２２９と、厚天部２２９の内周側に位置する薄天部２２８と、を有する。天板部２１８は、ブロア室２３１の中央部をブロア室２３１の外部と連通させる通気孔２２４を薄天部２２８に有する。厚天部２２９の厚みは例えば、０．５ｍｍであり、薄天部２２８の厚みは例えば、０．０５ｍｍである。通気孔２２４の直径は例えば、０．６ｍｍである。
【０１１５】
ブロア室２３１の中央部とは、振動板２４１の第１主面２４０Ａを正面視して圧電素子４２と重なる部分である。天板部２１８には、ブロア室２３１の外部から通気孔２２４を介して内部へ気体が流れることを防ぐ弁２８０が設けられている。
【０１１６】
また、天板部２１８の振動部２６３側には、ブロア室２３１の一部であり、通気孔２２４と連通するキャビティ２２５が形成されている。キャビティ２２５は、円柱形状である。キャビティ２２５の直径は例えば、３．０ｍｍであり、キャビティ２２５の厚みは例えば、０．４５ｍｍである。
【０１１７】
さらに、天板部２１８は、ブロア室２３１の外周をブロア室２３１の外部と連通させる開口部２１４を有する。開口部２１４は、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆ２と枠部２６１との間に位置する振動板２４１の領域と対向する筐体２１７の対向領域に形成されている。開口部２１４は、ブロア室２３１を囲むよう、天板部２１８のほぼ全周にわたって形成されている。
【０１１８】
なお、この実施形態では、ブロア室２３１が本発明の「第１ブロア室」に相当する。また、天板部２１８が本発明の「第１可動部」に相当する。また、通気孔２２４が本発明の「第１通気孔」に相当する。また、弁２８０が本発明の「第１の弁」に相当する。
【０１１９】
以下、圧電ブロア２００の動作時における空気の流れについて説明する。
【０１２０】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、図７に示す圧電ブロア２００を３次モードの周波数（基本波の３倍波）で動作させた時における圧電ブロア２００のＴ−Ｔ線の断面図である。図１０（Ａ）は、ブロア室２３１の容積が最も増大したときの図であり、図１０（Ｂ）は、ブロア室２３１の容積が最も減少したときの図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【０１２１】
また、図１１は、図７に示す圧電ブロア２００が図１０（Ｂ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周にかけるブロア室２３１の各点の圧力変化と、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周までを構成する振動板２４１の各点の変位と、の関係を示す図である。図１１は、シミュレーションによって求めた図である。
【０１２２】
ここで、図１１において、ブロア室２３１の各点の圧力変化と振動板２４１の各点の変位とは、ブロア室２３１の中心軸Ｃ上にある振動板２４１の中心の変位で規格化された値で示されている。
【０１２３】
また、図１２は、図７に示す圧電ブロア２００における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係を示す図である。図１２は、シミュレーションによって、半径ａ×共振周波数ｆを変化させて圧力振幅を求めた図である。図１２の点線は、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす範囲の下限と上限、及び最大値を示している。下限値は２４０ｍ／ｓであり、上限値は３６０ｍ／ｓであり、最大値は３００ｍ／ｓである。
【０１２４】
同様に、図１２の一点鎖線は、０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす範囲の下限と上限を示している。下限値は２７０ｍ／ｓであり、上限値は３３０ｍ／ｓである。
【０１２５】
なお、図１２に示す圧力振幅は、圧電素子４２中心部の振動速度で規格化している。圧電素子４２の破損限界が上限となるため、図１２に示す測定では振動速度=１ｍ/ｓの時の圧力振幅をグラフ化している。
【０１２６】
図９に示す状態において、３次モードの共振周波数（基本波）の交流駆動電圧が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動板２４１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。ただし、振動板２４１は連結部２６２によって柔軟に支持されているため、振動板２４１の屈曲振動が枠部２６１や天板部２１８に伝わることはない。従って、天板部２１８は屈曲振動しない。
【０１２７】
これにより、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、振動板２４１が屈曲変形してブロア室２３１の体積が周期的に変化する。
【０１２８】
なお、ブロア室２３１の半径ａと振動板２４１の共振周波数ｆとは、ブロア室２３１を通過する空気の音速をｃとし、第１種ベッセル関数Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。本実施形態において例えば、共振周波数ｆは、２９ｋＨｚである。ｋ０は、５．５２である。
【０１２９】
また、ブロア室２３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）は、ブロア室２３１の中心軸Ｃからの距離をｒとしたとき、ｕ（ｒ）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【０１３０】
図１０（Ａ）に示すように、振動板２４１が圧電素子４２側へ屈曲すると、ブロア室２３１の中央部の容積が増大し、中央部より外周に位置する外周部の容積が減少する。このとき、ブロア室２３１の中央部の圧力が低下して弁２８０が閉じるため、空気の出入りは生じない。
【０１３１】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、振動板２４１がブロア室２３１側へ屈曲すると、ブロア室２３１の中央部の容積が減少し、外周部の容積が増大する。このとき、ブロア室２３１の中央部の圧力が増加して弁２８０が開くため、ブロア室２３１内の空気が通気孔２２４から吐出される。
【０１３２】
ここで、図１０（Ａ）（Ｂ）及び図１１の点線に示すように、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周までを構成する振動板２４１の各点は、振動によって変位する。そして、図１１の実線に示すように、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周にかけて、ブロア室２３１の各点の圧力は、振動板２４１の振動によって変化する。
【０１３３】
また、図１１の点線と実線に示すように、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周までの範囲において、振動板２４１の振動変位のゼロ交差点の個数は１個であり、ブロア室２３１の圧力変化のゼロ交差点の個数も１個である。そのため、振動板２４１の振動変位のゼロ交差点の個数は、ブロア室２３１の圧力変化のゼロ交差点の個数と一致している。
【０１３４】
よって、圧電ブロア２００では、振動板２４１の振動時において、振動板２４１の各点の変位分布が、ブロア室２３１の各点の圧力変化分布に近い分布となっている。
【０１３５】
ここで、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室２３１の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆが、ブロア室２３１の圧力振動の節とほぼ一致する。
【０１３６】
圧電ブロア２００は、例えば鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用される。長期駆動に伴う圧電素子の破損を防ぐためには、圧電素子の振動速度は２ｍ／ｓ以下とする必要がある。鼻水や痰の吸引には２０ｋＰａ以上の圧力が必要なため、圧電ブロア２００には、１０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上の圧力振幅が必要である。図１２に示すように、圧力振幅は、ａｆが３００ｍ／ｓであるときに最大となる。３００ｍ／ｓから±１０％ずれた２７０ｍ／ｓ及び３３０ｍ／ｓては、圧力振幅は、２０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上得られる。３００ｍ／ｓから±２０％ずれた２４０ｍ／ｓ及び３６０ｍ／ｓでも、圧力振幅は、１０ｋＰａ／（ｍ／ｓ）以上得られる。
【０１３７】
そのため、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア２００は、鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用することが可能な、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０１３８】
さらに、０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア２００は、極めて高い吐出圧力及び極めて高い吐出流量を実現できる。
【０１３９】
また、圧電ブロア２００では、ブロア室２３１の外周がブロア室２３１の圧力振動の節となるため、ブロア室２３１の外周の圧力は常に大気圧となる。そのため、ブロア室２３１の外周が特許文献１の通気孔２２４より大きな開口部２１４によってブロア室２３１の外部と連通していても、圧電ブロア２００は、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【０１４０】
したがって、圧電ブロア２００は、十分な流量を確保するために大きな開口部２１４を設けても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【０１４１】
また、圧電ブロア２００は、大きな開口部２１４によって、粉塵等が開口部２１４に詰まることを防止できる。すなわち、圧電ブロア２００は、吐出圧力や吐出流量が粉塵等によって低下することを防止できる。
【０１４２】
また、圧電ブロア２００は、ブロア室２３１の外部から通気孔２２４を介して内部へ空気が流れることを弁２８０によって防ぐことができる。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。
【０１４３】
また、圧電ブロア２００では、振動板２４１の振動時において、振動板２４１の各点の変位分布が、ブロア室２３１の各点の圧力変化分布に近い。すなわち、振動板２４１の振動時において、振動板２４１の各点は、ブロア室２３１の各点の圧力変化に合わせて、変位している。
【０１４４】
そのため、圧電ブロア２００は、振動板２４１の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、ブロア室２３１の空気に伝えることができる。したがって、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。
【０１４５】
また、圧電ブロア２００では、振動部２６３は３つの連結部２６２で枠部２６１に対して柔軟に弾性支持されており、振動部２６３の屈曲振動は殆ど妨げられない。このため、圧電ブロア２００では、振動部２６３の屈曲振動に伴う損失が少なくなる。
【０１４６】
ただし、振動部２６３は複数の連結部２６２で枠部２６１に対して柔軟に弾性支持されているため、振動部２６３の枠部２６１側の端２６４も自由振動する（図１０（Ａ）（Ｂ）参照）。
【０１４７】
圧電ブロア２００では、開口部２１４が前述の対向領域に形成されているため、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆ２が、ブロア室２３１の外周を構成する。すなわち、ブロア室２３１の中心軸Ｃからブロア室２３１の外周までの半径ａは、開口部２１４によって規定される。
【０１４８】
したがって、この構成のブロア２００は、振動板２４１が振動部２６３と枠部２６１と連結部２６２とを有する態様であっても、吐出圧力や吐出流量が低下することを防止できる。
【０１４９】
従って、第２実施形態の圧電ブロア２００によれば、前記第１実施形態の圧電ブロア１００と同様の効果を奏する。
【０１５０】
《本発明の第３実施形態》
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。
【０１５１】
図１３は、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。図１４は、図１３に示す圧電ブロア３００の外観斜視図である。図１５は、図１３に示す圧電ブロア２００のＵ−Ｕ線の断面図である。
【０１５２】
圧電ブロア３００は、弁８０を備えず、筐体３１７を備える点で、圧電ブロア１００と相違する。圧電ブロア３００は、上から順に、筐体１７、振動板４１、圧電素子４２、及び筐体３１７を備え、それらが順に積層された構造を有している。その他の構成については圧電ブロア１００と同じであるため、説明を省略する。
【０１５３】
筐体３１７は、上方が開口した断面コ字状に形成されている。筐体３１７の先端は、振動板４１の第１主面４０Ａに接合している。筐体３１７は、例えば金属から構成されている。
【０１５４】
これにより、筐体３１７は、アクチュエータ５０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３３１を構成する。また、振動板４１および筐体３１７は、ブロア室３３１が半径ａとなるよう形成されている。すなわち、ブロア室３３１は、ブロア室３１と同じ半径ａを有している。
【０１５５】
本実施形態において振動板４１の開口部６２は、ブロア室３１の外周をブロア室３３１の外周と連通させる。開口部６２は、ブロア室３３１を囲むよう、振動板４１のほぼ全周にわたって形成されている。そのため、アクチュエータ５０の通気孔３２４側の面における開口部６２より内側の領域（より正確には、全ての開口部６２を結んで構成される円環より内側にある振動部３６の通気孔３２４側の主面）は、ブロア室３３１の底面を構成する。
【０１５６】
筐体３１７は、振動板４１の第１主面４０Ａに対向する円板状の天板部３１８と、天板部３１８に接続する円環状の側壁部３１９と、を有する。天板部３１８の一部は、ブロア室３３１の天面を構成する。
【０１５７】
なお、この実施形態では、筐体１７及び筐体３１７が本発明の「筐体」を構成する。また、ブロア室３１が本発明の「第１ブロア室」に相当し、ブロア室３３１が本発明の「第２ブロア室」に相当する。また、天板部１８が本発明の「第１可動部」に相当し、天板部３１８が本発明の「第２可動部」に相当する。
【０１５８】
天板部３１８は、ブロア室３３１の中央部を筐体３１７の外部と連通させる円柱状の通気孔３２４を有する。ブロア室３３１の中央部とは、振動板４１の第１主面４０Ａを正面視して圧電素子４２と重なる部分である。通気孔３２４の直径は例えば、０．６ｍｍである。
【０１５９】
なお、この実施形態では、通気孔３２４が本発明の「第２通気孔」に相当する。
【０１６０】
以下、圧電ブロア３００の動作時における空気の流れについて説明する。
【０１６１】
図１６は、図１３に示す圧電ブロア３００を１次モードの周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア３００のＵ−Ｕ線の断面図である。図１６（Ａ）は、ブロア室３１の容積が最も増大し、ブロア室３３１の容積が最も減少したときの図であり、図１６（Ｂ）は、ブロア室３１の容積が最も減少し、ブロア室３３１の容積が最も増大したときの図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【０１６２】
なお、図１３に示す圧電ブロア３００が図１６（Ｂ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけるブロア室３１の各点の圧力変化は、図１に示す圧電ブロア１００が図４（Ｂ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけるブロア室３１の各点の圧力変化（図５参照）にほぼ等しい。
【０１６３】
また、図１３に示す圧電ブロア３００が図１６（Ａ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３３１の中心軸Ｃからブロア室３３１の外周にかけるブロア室３３１の各点の圧力変化は、図１に示す圧電ブロア１００が図４（Ｂ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけるブロア室３１の各点の圧力変化（図５参照）にほぼ等しい。即ち、図１３に示す圧電ブロア３００が図１６（Ａ）に示す状態にある瞬間の、ブロア室３３１の中心軸Ｃからブロア室３３１の外周にかけるブロア室３３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）は、図５の実線で示される。
【０１６４】
また、圧電ブロア３００のブロア室３３１における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係は、ブロア室３１における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係とほぼ同じである。すなわち、圧電ブロア３００のブロア室３３１における、半径ａ×共振周波数ｆと、圧力振幅との関係は、図６で示される。
【０１６５】
図１５に示す状態において、１次モードの周波数（基本波）の交流駆動電圧が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動板４１を１次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。
【０１６６】
同時に、天板部１８は、振動板４１の屈曲振動に伴うブロア室３１の圧力変動により、振動板４１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）１次モードで同心円状に屈曲振動する。
【０１６７】
天板部３１８も、振動板４１の屈曲振動に伴うブロア室３３１の圧力変動により、振動板４１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）１次モードで同心円状に屈曲振動する。
【０１６８】
これにより、図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブロア室３１、３３１の体積が周期的に変化する。
【０１６９】
なお、ブロア室３１の半径ａと振動板４１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Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値をｋ０としたとき、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。さらに、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとも、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。本実施形態において例えば、共振周波数ｆは、２１ｋＨｚである。空気の音速ｃは、３４０ｍ／ｓである。ｋ０は、２．４０である。
【０１７０】
また、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）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。ブロア室３３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）も、ｕ（ｒ）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【０１７１】
図１６（Ａ）に示すように、振動板４１が圧電素子４２側へ屈曲すると、天板部１８は圧電素子４２とは逆側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が増大する。さらに、天板部３１８は圧電素子４２側へ屈曲し、ブロア室３３１の容積が減少する。
【０１７２】
このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が低下するため、筐体１７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、ブロア室３３１の空気が開口部６２を介してブロア室３１内に吸引される。また、このとき、ブロア室３３１の中央部の圧力が増加するため、ブロア室３３１の中央部の空気が、通気孔３２４を介して筐体３１７の外部へ吐出される。
【０１７３】
図１６（Ｂ）に示すように、振動板４１がブロア室３１側へ屈曲すると、天板部１８は圧電素子４２側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が減少する。さらに、天板部３１８は圧電素子４２とは逆側へ屈曲し、ブロア室３３１の容積が増大する。
【０１７４】
このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が増加するため、ブロア室３１の中央部の空気が、通気孔２４を介して筐体１７の外部へ吐出される。また、このとき、ブロア室３３１の中央部の圧力が低下するため、筐体３１７の外部の空気が通気孔３２４を介してブロア室３３１内に吸引され、ブロア室３１の空気が開口部６２を介してブロア室３３１内に吸引される。
【０１７５】
以上のように、圧電ブロア３００は、アクチュエータ５０の駆動時、ブロア室３１の空気を、通気孔２４を介して筐体１７の外部へ吐出し、ブロア室３３１の空気を、通気孔３２４を介して筐体１７の外部へ吐出する。
【０１７６】
また、圧電ブロア３００では、振動板４１の振動に伴い天板部１８、３１８が振動するため、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３００は、吐出圧力と吐出流量を増加させることができる。
【０１７７】
また、図１６（Ａ）（Ｂ）及び図５の点線に示すように、ブロア室３１、３３１の中心軸Ｃからブロア室３１、３３１の外周までを構成する振動板４１の各点は、振動によって変位する。そして、図５の実線に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周にかけて、ブロア室３１の各点の圧力は、振動板４１の振動によって変化する。ブロア室３３１の中心軸Ｃからブロア室３３１の外周にかけて、ブロア室３３１の各点の圧力も、振動板４１の振動によって変化する。
【０１７８】
図５の点線と実線に示すように、ブロア室３１の中心軸Ｃからブロア室３１の外周までの範囲において、振動板４１の振動変位のゼロ交差点の個数は０個であり、ブロア室３１の圧力変化のゼロ交差点の個数も０個であり、ブロア室３３１の圧力変化のゼロ交差点の個数も０個である。
【０１７９】
そのため、振動板４１の振動変位のゼロ交差点の個数は、ブロア室３１の圧力変化のゼロ交差点の個数とブロア室３３１の圧力変化のゼロ交差点の個数とに一致している。
【０１８０】
よって、圧電ブロア３００では、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点の変位分布が、ブロア室３１の各点の圧力変化分布とブロア室３３１の各点の圧力変化分布とに近い分布となっている。
【０１８１】
ここで、図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブロア室３３１の容積が減少した時にブロア室３１の容積が増大し、ブロア室３１の容積が減少した時にブロア室３３１の容積が増大する。すなわち、ブロア室３１の容積とブロア室３３１の容積とは、逆位相で変化する。
【０１８２】
そのため、ブロア室３１の外周の空気とブロア室３３１の外周の空気とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して移動する。よって、ブロア室３１の外周の圧力とブロア室３３１の外周の圧力とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して相殺され、常に大気圧（節）となる。
【０１８３】
そして、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節とブロア室３３１の圧力振動の節とに一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節とブロア室３３１の圧力振動の節とに、ほぼ一致する。
【０１８４】
そのため、ブロア室３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たし、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア３００は、通気孔２４及び通気孔３２４の両方から、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０１８５】
よって、圧電ブロア３００は、消費電力を増加させることなく、１つの通気孔２４から吐出する圧電ブロア１０１の吐出流量のほぼ二倍の吐出流量を実現できる。さらに、ブロア室３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たし、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア３００は、極めて高い吐出圧力及び極めて高い吐出流量を実現できる。
【０１８６】
また、圧電ブロア３００は、圧電素子４２から照射される超音波を筐体３１７によって遮蔽できる。
【０１８７】
また、圧電ブロア１００ではアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２の近くに障害物（例えば平板）が置かれると、ブロア室３１の外周の圧力が大気圧とならず、吐出圧力および吐出流量が低下する。
【０１８８】
これに対して、圧電ブロア３００では、筐体３１７によって開口部６２が保護されている。そのため、圧電ブロア３００ではアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２の近くに障害物が置かれても、ブロア室３１の外周の圧力とブロア室３３１の外周の圧力とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して常に大気圧を維持できる。よって、圧電ブロア３００では吐出圧力および吐出流量の低下を防止できる。
【０１８９】
また、圧電ブロア３００では、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点の変位分布は、ブロア室３１の各点の圧力変化分布とブロア室３３１の各点の圧力変化分布とに近い。すなわち、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点は、ブロア室３１の各点の圧力変化とブロア室３３１の各点の圧力変化とに合わせて、変位している。
【０１９０】
そのため、圧電ブロア３００は、振動板４１の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、ブロア室３１、３３１の空気に伝えることができる。したがって、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。
【０１９１】
《本発明の第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係る圧電ブロア４００について説明する。
【０１９２】
図１７は、本発明の第４実施形態に係る圧電ブロア４００の外観斜視図である。
【０１９３】
圧電ブロア４００は、通気孔４２４及び弁８０が設けられた筐体４１７と通気孔４２５及び弁４８０が設けられた筐体４２７とを備える点で、圧電ブロア３００と相違する。その他の構成については圧電ブロア３００と同じであるため、説明を省略する。
【０１９４】
筐体４１７は、開口部６２と対向する部分に通気孔４２４が設けられた天板部４１８を有し、通気孔２４に弁８０が設けられている点で、図１５に示す筐体１７と相違する。その他の筐体４１７の構成については、図１５に示す筐体１７と同じであるため、説明を省略する。
【０１９５】
筐体４２７は、開口部６２と対向する部分に通気孔４２５が設けられた天板部４２８を有し、通気孔３２４に弁４８０が設けられている点で、図１５に示す筐体３１７と相違する。その他の筐体４２７の構成については、図１５に示す筐体３１７と同じであるため、説明を省略する。
【０１９６】
なお、この実施形態では、通気孔４２４及び通気孔４２５のそれぞれが本発明の「第３通気孔」に相当する。また、弁８０が本発明の「第１の弁」に相当し、弁４８０が本発明の「第２の弁」に相当する。
【０１９７】
以下、圧電ブロア４００の動作時における空気の流れについて説明する。
【０１９８】
図１８は、図１７に示す圧電ブロア４００を１次モードの周波数（基本波）で動作させた時における圧電ブロア４００の断面図である。図１８（Ａ）は、ブロア室３１の容積が最も増大し、ブロア室３３１の容積が最も減少したときの図であり、図１８（Ｂ）は、ブロア室３１の容積が最も減少し、ブロア室３３１の容積が最も増大したときの図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【０１９９】
図１７に示す状態において、１次モードの周波数（基本波）の交流駆動電圧が圧電素子４２の両主面の電極に印加されると、圧電素子４２は、伸縮し、振動板４１を１次モードの共振周波数ｆで同心円状に屈曲振動させる。
【０２００】
同時に、天板部４１８は、振動板４１の屈曲振動に伴うブロア室３１の圧力変動により、振動板４１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）１次モードで同心円状に屈曲振動する。
【０２０１】
天板部４２８も、振動板４１の屈曲振動に伴うブロア室３３１の圧力変動により、振動板４１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）１次モードで同心円状に屈曲振動する。
【０２０２】
これにより、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブロア室３１、３３１の体積が周期的に変化する。
【０２０３】
なお、本実施形態においても、ブロア室３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとは、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。さらに、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとも、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす。例えば本実施形態においても、共振周波数ｆは、２１ｋＨｚである。空気の音速ｃは、３４０ｍ／ｓである。ｋ０は、２．４０である。
【０２０４】
また、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）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。ブロア室３３１の各点の圧力変化分布ｕ（ｒ）も、ｕ（ｒ）＝Ｊ０（ｋ０ｒ／ａ）の式で表される。
【０２０５】
図１８（Ａ）に示すように、振動板４１が圧電素子４２側へ屈曲すると、天板部４１８は圧電素子４２とは逆側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が増大する。さらに、天板部４２８は圧電素子４２側へ屈曲し、ブロア室３３１の容積が減少する。
【０２０６】
このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が低下するため、弁８０が閉じ、圧電ブロア４００外部の空気とブロア室３３１の空気が開口部６２を介してブロア室３１内に吸引される。また、このとき、ブロア室３３１の中央部の圧力が増加するため、弁４８０が開き、ブロア室３３１の中央部の空気が通気孔３２４を介して筐体４２７の外部へ吐出される。
【０２０７】
図１８（Ｂ）に示すように、振動板４１がブロア室３１側へ屈曲すると、天板部４１８は圧電素子４２側へ屈曲し、ブロア室３１の容積が減少する。さらに、天板部４２８は圧電素子４２とは逆側へ屈曲し、ブロア室３３１の容積が増大する。
【０２０８】
このとき、ブロア室３１の中央部の圧力が増加するため、弁８０が開き、ブロア室３１の中央部の空気が通気孔２４を介して筐体４１７の外部へ吐出される。また、このとき、ブロア室３３１の中央部の圧力が低下するため、弁４８０が閉じ、圧電ブロア４００外部の空気とブロア室３１の空気が開口部６２を介してブロア室３３１内に吸引される。
【０２０９】
以上のように、圧電ブロア４００は、アクチュエータ５０の駆動時、ブロア室３１の空気を、通気孔２４を介して筐体４１７の外部へ吐出し、ブロア室３３１の空気を、通気孔３２４を介して筐体４２７の外部へ吐出する。
【０２１０】
また、圧電ブロア４００では、振動板４１の振動に伴い天板部４１８、４２８が振動するため、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４００は、吐出圧力と吐出流量を増加させることができる。
【０２１１】
ここで、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ブロア室３３１の容積が減少した時にブロア室３１の容積が増大し、ブロア室３１の容積が減少した時にブロア室３３１の容積が増大する。すなわち、ブロア室３１の容積とブロア室３３１の容積とは、逆位相で変化する。
【０２１２】
そのため、ブロア室３１の外周の空気とブロア室３３１の外周の空気とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して移動する。よって、ブロア室３１の外周の圧力とブロア室３３１の外周の圧力とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して相殺され、常に大気圧（節）となる。
【０２１３】
そして、ａｆ＝（ｋ０ｃ）／（２π）である場合、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節とブロア室３３１の圧力振動の節とに一致し、圧力共振が生じる。さらに、０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合でも、振動板４１の振動の節Ｆが、ブロア室３１の圧力振動の節とブロア室３３１の圧力振動の節とに、ほぼ一致する。
【０２１４】
そのため、ブロア室３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たし、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．８×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．２×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア４００は、通気孔２４及び通気孔３２４の両方から、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０２１５】
よって、圧電ブロア４００は、消費電力を増加させることなく、１つの通気孔２４から吐出する圧電ブロア１０１の吐出流量のほぼ二倍の吐出流量を実現できる。
【０２１６】
さらに、ブロア室３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たし、ブロア室３３１の半径ａと振動板４１の共振周波数ｆとが０．９×（ｋ０ｃ）／（２π）≦ａｆ≦１．１×（ｋ０ｃ）／（２π）の関係を満たす場合、圧電ブロア４００は、極めて高い吐出圧力及び極めて高い吐出流量を実現できる。
【０２１７】
また、圧電ブロア４００も、圧電素子４２から照射される超音波を筐体４２７によって遮蔽できる。
【０２１８】
また、圧電ブロア４００でも、筐体４２７によって開口部６２が保護されている。そのため、圧電ブロア４００ではアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２の近くに障害物が置かれても、ブロア室３１の外周の圧力とブロア室３３１の外周の圧力とはアクチュエータ５０の駆動時、開口部６２を介して常に大気圧を維持できる。よって、圧電ブロア４００でも吐出圧力および吐出流量の低下を防止できる。
【０２１９】
また、圧電ブロア４００では、弁８０、弁４８０、通気孔４２４、及び通気孔４２５が設けられている。そのため、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように、圧電ブロア４００の外部から通気孔２４、３２４を介してブロア室３１、３３１へ空気が吸入されない。すなわち、圧電ブロア４００では、図１６（Ａ）（Ｂ）に示す圧電ブロア３００と異なり、通気孔２４、３２４を介した逆方向の気流が生じない。よって、圧電ブロア４００は、空気の流れを一方向にすることができる。
【０２２０】
また、圧電ブロア４００では、図１８（Ａ）（Ｂ）及び図５に示すように、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点の変位分布は、ブロア室３１の各点の圧力変化分布とブロア室３３１の各点の圧力変化分布とに近い。すなわち、振動板４１の振動時において、振動板４１の各点は、ブロア室３１の各点の圧力変化とブロア室３３１の各点の圧力変化とに合わせて、変位している。
【０２２１】
そのため、圧電ブロア４００は、振動板４１の振動エネルギーを殆ど損なうことなく、ブロア室３１、３３１の空気に伝えることができる。したがって、圧電ブロア４００は、高い吐出圧力および高い吐出流量を実現できる。
【０２２２】
《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。
【０２２３】
また、前記実施形態では、振動板４１、２４１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。
【０２２４】
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動作を行うブロアとして構成されていても構わない。
【０２２５】
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。
【０２２６】
また、前記実施形態ではユニモルフ型の圧電振動子を使用しているが、これに限るものではない。振動板４１の両面に圧電素子４２を貼着したバイモルフ型の圧電振動子を使用してもよい。
【０２２７】
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及び円板状の天板部１８、３１８、４１８、４２８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。
【０２２８】
また、前記実施形態では、天板部１８、３１８、４１８、４２８が、振動板４１の屈曲振動に伴って同心円状に屈曲振動するが、これに限るものではない。実施の際は、振動板４１のみが屈曲振動し、天板部１８、３１８、４１８、４２８が、振動板４１の屈曲振動に伴って屈曲振動しなくても良い。
【０２２９】
また、前記実施形態では、ｋ０が２．４０、５．５２の条件を用いたが、これに限るものではない。８．６５、１１．７９、１４．９３など、ｋ０は、Ｊ０（ｋ０）＝０の関係を満たす値であれば良い。
【０２３０】
また、前記第１実施形態では、圧電素子４２は、振動板４１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のブロア室３１側の第２主面４０Ｂに接合されていてもよいし、２枚の圧電素子４２が振動板４１の第１主面４０Ａ及び第２主面４０Ｂに接合されていてもよい。この場合、筐体１７は、少なくとも１枚の圧電素子４２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第１ブロア室を構成する。
【０２３１】
同様に、前記第２実施形態では、圧電素子４２は、振動板２４１のブロア室２３１とは逆側の第１主面２４０Ａ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２４１のブロア室２３１側の第２主面２４０Ｂに接合されていてもよいし、２枚の圧電素子４２が振動板２４１の第１主面２４０Ａ及び第２主面２４０Ｂに接合されていてもよい。この場合、筐体２１７は、少なくとも１枚の圧電素子４２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２４１の厚み方向から挟んで第１ブロア室を構成する。
【０２３２】
同様に、前記第３実施形態と前記第４実施形態では、圧電素子４２は、振動板４１のブロア室３３１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のブロア室３１側の第２主面４０Ｂに接合されていてもよいし、２枚の圧電素子４２が振動板４１の第１主面４０Ａ及び第２主面４０Ｂに接合されていてもよい。この場合、筐体１７、３１７は、少なくとも１枚の圧電素子４２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第１ブロア室および第２ブロア室を構成する。
【０２３３】
また、前記実施形態では、１次モード及び３次モードの周波数で圧電ブロアの振動板を屈曲振動させたが、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屈曲振動させても良い。
【０２３４】
また、前記実施形態では、ブロア室３１、２３１、３３１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、ブロア室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。
【０２３５】
また、前記実施形態では、筐体１７の天板部１８において、１つの円形の通気孔２４が設けられており、筐体２１７の天板部２１８においても、１つの円形の通気孔２２４が設けられており、筐体３１７の天板部３１８においても、１つの円形の通気孔３２４が設けられているが、これに限るものではない。実施の際は、例えば図１９〜図２１に示すように複数の通気孔５２４〜７２４が設けられていてもよく、例えば図２０〜図２２に示す通気孔６２４〜８２４のように、円形でなくてもよい。
【０２３６】
また、前記実施形態では、弁８０、２８０が通気孔２４、２２４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、必ずしも弁を設けなくても構わない。弁を設けない場合、図４（Ａ）、図１０（Ａ）のように振動板４１、２４１が圧電素子４２側へ屈曲した時、図４（Ｂ）、図１０（Ｂ）と逆方向の気流が生じる。従って、通気孔２４、２２４からは、大きな風速の吐出流と吸入流が交互に生じる、つまり、強い往復流を得ることができる。このような強い往復流は、例えば、発熱部品の冷却に用いることができる。
【０２３７】
また、前記実施形態では、開口部６２が振動板４１に設けられていたり、開口部２１４が天板部２１８に設けられていたりするが、これに限るものではない。実施の際は、開口部が筐体の側壁部に設けられていてもよい。
【０２３８】
また、前記第２の実施形態において、開口部２１４は、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆ２と枠部２６１との間に位置する振動板２４１の領域と対向する筐体２１７の領域に形成されているが（図９参照）、これに限るものではない。実施の際は、開口部２１４は、振動板２４１の振動の節の内、最も外側の節Ｆ２と枠部２６１との間に位置する振動板２４１の領域に形成されていてもよい。
【０２３９】
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。
【符号の説明】
【０２４０】
Ｃ…中心軸
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…節
１７…筐体
１８…天板部
１９…側壁部
２４…通気孔
３１…ブロア室
３４…外周部
３５…梁部
３６…振動部
４０Ａ…第１主面
４０Ｂ…第２主面
４１…振動板
４２…圧電素子
５０…圧電アクチュエータ
６２…開口部
８０…弁
１００…圧電ブロア
２００…圧電ブロア
２１４…開口部
２１７…筐体
２１８…天板部
２１９…側壁部
２２４…通気孔
２２５…キャビティ
２２８…薄天部
２２９…厚天部
２３１…ブロア室
２４０Ａ…第１主面
２４０Ｂ…第２主面
２４１…振動板
２５０…圧電アクチュエータ
２６１…枠部
２６２…連結部
２６３…振動部
２６４…端
２８０…弁
３００…圧電ブロア
３１７…筐体
３１８…天板部
３１９…側壁部
３２４…通気孔
３３１…ブロア室
４００…圧電ブロア
４１７…筐体
４１８…天板部
４２４、４２５…通気孔
４２７…筐体
４２８…天板部
４８０…弁
５１７…筐体
５２４…通気孔
６１７…筐体
６２４…通気孔
７１７…筐体
７２４…通気孔
８１７…筐体
８２４…通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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