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圧電素子をアクチュエータとした電子機器冷却用小型ファンの開発

使用压电元件作为致动器开发用于冷却电子设备的小型风扇

基本信息

批准号：
14750127
负责人：
増淵寿
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Oyama National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750127/
关键词：
送風機(ファン)圧電セラミクス PIV マイクロマシン伝熱促進熱線流速計

项目摘要

圧電ファンに関する従来の研究は、風速測定が主であり、ファン選定の際に重要となる「送風量-静圧特性」の報告例は見当たらない。そこで、本年度は圧電ファンの基本性能を測定し、軸流ファンとの性能比較を試みた。これまでの実験の結果から、圧電ファンの性能は、送風量が数十l/min程度、静圧も十Pa以下と微小な値になることが予想された。そこで、高精度のディジタル微差圧計と質量流量計とを用い、専用のファン試験装置を自作した。初めに、この試験装置を用いて特性が既知な市販の小型軸流ファンの性能を測定したところ、送風量、静圧とも誤差が5%以下で測定でき、試験装置の健全性が確認された。次に、この装置で圧電ファンの性能測定を実施した。軸流ファンの羽根車に相当する振動平板の形状・振動条件は一定とし、吐出口寸法のみを変化させ実験を行った結果、最大送風量は約40l/minあったが、最大静圧は3Pa以下と非常に小さかった。これは、吸込側にケーシングを設置せず、開放としてしまったことが一因と考えられる。この結果、高さが同程度(20mm)の軸流ファンと比較すると、圧電ファンは送風量では遜色ないが、静圧は劣ると判断される。一方、圧電セラミクスの消費電力はDCモータ駆動のファンと比べると1桁以上小さい数十mWであるため、総合効率では優位性を有することが実証された。なお、吐出口寸法と性能の関係については、開口部が大きいものは送風量が大きく、小さいものは静圧が高いことが明らかになった。最後に、圧電ファンの特性を定性的に説明し、より高性能なファンを設計するため、流れ場の可視化を試みた。購入したPIV実験装置を使用したところ、これまで可視化が困難であった大振幅で振動する平板まわりの流れに対し、定量的な速度計測が可能となった。これにより、今後重要となる最適なケーシング形状の解明に向け、ほぼ実験準備を整えられたと言える。

An example of a report on "Air volume-quiet pressure characteristics" of the "Air volume-quiet pressure characteristics" of the "Air volume-static pressure characteristics" of the wind speed measurement and selection of wind speed.そこで, this year's basic performance measurement of PV power and axial flow performance comparison test. The performance of the これまでの娓験のから, the performance of the electric pressure, the air supply volume is about tens of l/min, and the static pressure is less than ten Pa, and the micro-なつになることがされた. We use high-precision differential pressure gauges and mass flow meters, and we make our own test equipment exclusively for use. The characteristics of the first test equipment and the performance of the small axial-flow flowmeter that are already known on the market are measured. The air volume, air supply volume, and static pressure are measured with an error of less than 5%, and the soundness of the test device is confirmed. Measurement of the performance of the secondary and auxiliary devices using high-voltage electric power equipment. The shape and vibration conditions of the axial flow ファンのFeather car are equivalent, the shape and vibration conditions of the vibrating plate are fixed, and the discharge port size method is changed and the させ実験As a result, the maximum air supply volume is about 40l/min, and the maximum static pressure is less than 3Pa, which is very small.これは, suction 込lateral にケーシングをsetting せず, open としてしまったことが一cause と考えられる. As a result, the axial flow filter with the same degree of height (20mm) is compared, the pressure electric filter is inferior to the air supply volume, and the static pressure filter is inferior and judged. One side, high voltage electric power consumption, DC power consumption, power consumption, DC power consumption, power consumption, power consumption, power consumption, power consumption, power consumption It is small and tens of mW, and the combined efficiency and superiority are proven.なお, discharge opening size method and performance relationship については, opening part が大きいものはThe air supply volume is large, the air volume is small, the quiet pressure is high, and the air volume is high. Finally, the qualitative explanation of the characteristics of the pressure-sensitive electric field, the design of the high-performance filter, and the visualization of the flow field were tested. It is difficult to purchase a PIV device and use it, and it is difficult to visualize it. The amplitude of the vibration is the flat plate and the flow is the same, and the quantitative speed measurement is possible.これにより、The most important thing in the future is the most suitable なケーシング shape の解明に向け、ほぼ実験 preparation を正えられたと言える.