旋转装置、马达、以及泵 |
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| 申请号 | CN202280058108.9 | 申请日 | 2022-07-28 | 公开(公告)号 | CN117882290A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 国立大学法人埼玉大学; | 发明人 | 高崎正也; 中筋勇树; 柴田隼杜; 石田健宽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种利用振子且可应用在各种用途的新型技术。旋转装置具备具有相对于振动方向垂直的振动面的振子和具有与上述振动面相向的相向面且围绕上述振子的振动方向旋转的相向元件。上述振动面及上述相向面具有分别相互平行地相向的平行区域和至少在其中一个立体地形成的 叶轮 区域。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋转装置，具备： |
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| 说明书全文 | 旋转装置、马达、以及泵技术领域[0001] 本发明涉及一种旋转装置、马达、以及泵。 背景技术[0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开2013‑068136号公报 [0006] 非专利文献 [0007] 非专利文献1：T.Hatanaka,Y.Koike,K.Nakamura,S.Ueha,Y.Hashimoto,"Characteristics of Underwater Near‑Field Acoustic Radiation Force Acting on a Planar Object",Japanese Journal of Applied Physics,VoL.38(1999),No.11A,pp.L1284‑L1285 发明内容[0008] 发明所要解决的问题 [0009] 利用了振子且可应用在各种用途的新型技术受到期待。 [0010] 本发明的目的在于提供一种利用振子且可应用在各种用途的新型技术。 [0011] 解决问题的技术方案 [0012] 本发明的一种方式的旋转装置，具备具有相对于振动方向垂直的振动面的振子和具有与所述振动面相向的相向面且围绕所述振子的振动方向旋转的相向元件，所述振动面及所述相向面具有分别相互平行地相向的平行区域和至少在其中一个立体地形成的叶轮区域。 [0013] 发明的有益效果 [0015] 图1是显示一实施方式的旋转装置的构成的一个例子的概念图。 [0016] 图2A是显示一实施方式的振子的构成的一个例子的概念图。 [0017] 图2B是显示一实施方式的振子的构成的一个例子的概念图。 [0018] 图3是用来说明一实施方式的振子的振动特性的例子的图。 [0019] 图4A是概略地显示一实施方式的振子的形状的一个例子的图。 [0020] 图4B是概略地显示一实施方式的振子的形状的一个例子的图。 [0021] 图4C是概略地显示一实施方式的振子的形状的一个例子的图。 [0022] 图4D是概略地显示一实施方式的振子的形状的一个例子的图。 [0023] 图4E是概略地显示一实施方式的振子的形状的一个例子的图。 [0024] 图5A是就一实施方式的相向元件，显示振动装置的振动振幅和旋转速度的测量结果之间的关系的图。 [0025] 图5B是就一实施方式的相向元件，显示振动装置的振动振幅和旋转速度的测量结果之间的关系的图。 [0026] 图5C是就一实施方式的相向元件，显示振动装置的振动振幅和旋转速度的测量结果之间的关系的图。 [0027] 图5D是就一实施方式的相向元件，显示振动装置的振动振幅和旋转速度的测量结果之间的关系的图。 [0028] 图5E是就一实施方式的相向元件，显示振动装置的振动振幅和旋转速度的测量结果之间的关系的图。 [0029] 图6是用来说明一实施方式的相向元件的旋转方向的概念图。 [0030] 图7A是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0031] 图7B是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0032] 图8A是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0033] 图8B是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0034] 图9A是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0035] 图9B是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0036] 图9C是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0037] 图9D是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0038] 图9E是用来说明一实施方式的旋转装置的变形例的概念图。 [0039] 图10A是用来说明一实施方式的振动装置的变形例的概念图。 [0040] 图10B是用来说明一实施方式的振动装置的变形例的概念图。 [0041] 图11是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0042] 图12是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0043] 图13是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0044] 图14是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0045] 图15是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0046] 图16是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0047] 图17是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0048] 图18是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0049] 图19是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0050] 图20是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0051] 图21是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0052] 图22是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0053] 图23是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0054] 图24是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0055] 图25是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0056] 图26是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0057] 图27是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0058] 图28是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0059] 图29是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0060] 图30是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的概念图。 [0061] 图31是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的表。 [0062] 图32是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的表。 [0063] 图33是用来说明一实施方式的相向元件的变形例的图表。 具体实施方式[0064] 下面，参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。在附图的描述中，对相同或者相似的部分标注了相同或者相似的符号。附图为示意性的图，厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等有时会与实物不一样。另外，在附图相互之间有时也包含相互间的尺寸关系和比例不一样的部分。 [0065] <装置的构成> [0066] 参照图1，对本实施方式的旋转装置的一个例子进行说明。如图1所示，旋转装置1具备振动装置10及相向元件20。振动装置10具备振子11及喇叭12。本实施方式中，有时会将振动装置10称作振子。 [0067] 振动装置10由固定器30以振动装置10的振动方向即振动装置10的长度方向成为重力方向的方式固定。振动装置10在振动装置10的长度方向的一端(图1的例子中为下端)，具有相对于振动方向垂直的平面的且圆形的振动面。振动装置10，虽然没有图示，具有用于产生和控制振动的电路作为控制部。 [0069] 相向元件20为板形状，例如圆盘状等。相向元件20具有圆形的两个面部。相向元件20的两个圆形的面部中，至少其中一个面部具有平面区域和叶轮区域。由于相向元件20的面部和振动装置10的振动面处于平行地相向的位置时，相向元件20的面部(相向面)的平面区域是与振动装置10的振动面平行，因此，在以后的说明中也称作平行区域。叶轮区域是形成有立体的叶轮形状的区域。在叶轮区域形成叶轮形状以外的点对称的立体图案也可以。 [0070] 相向元件20的面部的直径和振动装置10的上述振动面的直径为同径。在这里，同径并不一定意味着直径必须完全相同。例如，相向元件20的面部的直径与振动装置10的上述振动面的直径之间存在1％～5％的差异也可以。 [0071] 当将振动装置10的下端浸没在水槽50的水中的状态下，使振动装置10振动，并将相向元件20的具有平行区域及叶轮区域的面部(相向面)向振动装置10的振动面靠近时，相向元件20的相向面保持在被振动装置10的上述振动面吸引的状态。旋转装置10不具有支撑相向元件20的构件。由振动装置10产生的振动，并不限定，例如为超声波振动，频率20kHz以上。由振动装置10产生的振动，并不限定，例如为简谐振动。像这样，物体被振子的振动面吸引的现象，它的详细原理尚未被揭开，但非专利文献1报告了该现象。 [0072] 振动装置10振动，相向元件20被吸引时，在振动装置10振动面和相向元件20的面部之间将产生自定心效应，由此振动装置10的振动面的中心部的位置和相向元件20的面部的中心部的位置将成为近旁位置。另外，如上所述，相向元件20的面部的直径和振动装置10的上述振动面的直径为同径。其结果，振动装置10振动，振动装置10的上述振动面和相向元件20的面部相向时，振动装置10的上述振动面的该振动面上的端部与相向元件20的面部的该面部上的端部相向。 [0073] 另外，此时，相向元件20围绕振动装置10的振动方向旋转。虽然产生该旋转的原理尚不清楚，但存在以下可能性：由因振动装置10的振动面的振动而产生的压力所产生的、经由振动装置10与相向元件20之间的空隙而流动的水流及因振动面的振动而产生的声流撞击相向元件20的面部而使相向元件20产生旋转。关于相向元件20的旋转的详情，将后述。 [0074] 另外，在本实施方式中，曾设相向元件20的面部具有平行区域及叶轮区域，但不限定于此。作为变形例，也可以是振动装置10的振动面而不是相向元件20的面部具有平行区域及叶轮区域。在以后进行说明的实施方式中也是同样。 [0075] 如上所述，根据本实施方式，旋转装置1具备振动装置10(振子)和相向元件20。振动装置10具有相对于振动方向垂直的振动面。相向元件20具有与振动装置10的上述振动面相向的相向面，且围绕振动装置10的振动方向旋转。振动装置10的上述振动面及相向元件20的相向面具有分别相互平行地相向的平行区域和至少在其中一个立体地形成的叶轮区域。 [0076] 旋转装置1具有如上所述的构成，由此可实现利用了振动装置10的新型旋转装置。特别是，由于相向元件20是与振动装置10不接触地进行旋转，因此不易产生与振动装置10接触所带来的磨损和损伤。其结果，可实现耐久性较高的旋转装置1。 [0077] 下面，对本实施方式的振动装置10及相向元件20的例子进行详细说明。 [0078] <振动装置> [0079] 参照图2A及图2B，就本实施方式的振动装置10的示例性构成将进行说明。振动装置10只要是以产生振动的方式构成即可。其具体构成不限定于下面将进行说明的构成。振动装置10的振子11是通过以下方法构成：将甜甜圈状的压电陶瓷和电极板交替插入，然后再用金属块将其两端夹住，并用贯穿螺栓紧固在一起。在电极板将施加电压，以使振子11向其轴向极化。从电路向电极板施加交流电压，由此产生由逆压电效应所产生的伸缩，振子11以单方向振动模式振动。振子11是以贯穿螺栓紧固在一起而构成，由此即使抗拉伸力弱的压电陶瓷也能经受住振动振幅，并作为高功率振子工作。 [0080] 在振子11的轴向的一端连接有喇叭12。喇叭12是为了使振动装置10的振动面在形状、图案、有无孔、以及材质等方面满足所希望的条件而连接在振子11的构件。在图2A所示的例子中，喇叭12以圆柱形状构成。成为振动装置10的振动面的、喇叭12的底面以圆形构成。喇叭12以其轴与振子11的轴成为同轴的方式连接在振子11。喇叭12由任意构件构成，例如，由不锈钢等金属构件构成。 [0081] 参照图3，对本实施方式中的振动装置10中使用了的示例性振子11的振动特性的例子将进行说明，但振动特性不限定于此。用阻抗分析仪测定由固定器30固定了的状态下的振动装置10的振动特性时的测定结果显示在图3。图3显示了振动装置10的电路的交流电压的频率与导纳的电导(实部G)及电纳(虚部B)之间的关系。图3(1)显示的是在空气中测定振动装置10的振动特性的结果。图3(2)显示的是在水中测定振动装置10的振动特性的结果。实部G取最大值(单位为S)时的频率为振动装置10的共振频率。根据图3，在空气中及水中，振动装置10在频率26.5～26.6kHz下共振。利用导纳的相位测量，能够追踪振动装置10的共振频率。根据图3，水中的实部G的最大值为空气中的实部G的最大值的约一半左右。因此，图3显示:若要在水中和空气中获得相同的振动振幅，在水中需要施加的电压是在空气中的约2倍。 [0082] <相向元件> [0083] 参照图4A～图4E，对本实施方式的相向元件20的形状的多个例子将进行说明。在图4A所示的例子中，相向元件20a为圆盘形状。相向元件20的两个相向的圆形的面部中的至少一个面部具有叶轮区域和包围该叶轮区域的平面区域203。叶轮区域具有多个倾斜面201和多个垂直面202。倾斜面201为相对于平面区域203倾斜的扇形状的面。倾斜面201是以平面区域203和放射线的接点为顶点，朝向倾斜面201的另一条放射线倾斜。该倾斜的角度，并不限定，例如相对于平面区域203为10°。垂直面202为相对于平面区域203垂直的面，为在两个倾斜面201的端部之间延伸的平面。在叶轮区域中，倾斜面201和垂直面202相接的多条接线(下面，也称作“放射线”)，从叶轮区域的中心部呈放射状延伸至平面区域203。 [0084] 另外，在图4A所示的例子中，相向元件20a具有沿着面部的端部而形成在面部上且以平面区域203为上面的凸部。该凸部由于具有与叶轮区域相比高度较高的区域，因此在本实施方式中，相向元件20a的该凸部也称作缘(边)，在叶轮区域中，将从平面区域203凹进去的部位也称作凹部。 [0085] 振动装置10的振动面与相向元件20a的具有凸部和凹部的面部(相向面)相向，由此由振动装置10的振动面和相向元件20a的相向面形成空间。在此情况下，振动装置10的振动面并不处于与相向元件20a的凸部接触的状态，而是在振动装置10的振动面和相向元件20a的凸部之间存在规定距离的间隔。 [0086] 而且，在图4A所示的例子中，相向元件20a的圆形状的面部的直径为40mm，平面区域203的上面的横向方向的宽度为1.5mm，相向元件20a的厚度为2.5mm，但并不限定。 [0087] 如上所述，相向元件20a的面部及振动装置10的振动面为圆形，相向元件20a的面部的直径和振动装置10的振动面的直径为同径。其结果，振动装置10振动，振动装置10的振动面和相向元件20a的面部相向时，振动装置10的振动面的端部与相向元件20a的面部的端部相向。 [0088] 针对图4B～图4E所示的相向元件20的例子，将主要就与图4A所示的相向元件20a或者其他的相向元件20的例子的区别进行说明。 [0089] 图4B所示的相向元件20b的倾斜面201是倾斜的方法与相向元件20a不同。相向元件20b的倾斜面201是以倾斜面201的一条放射线的位置为最高，且朝向另一条放射线和平面区域203的接点倾斜。 [0090] 图4C所示的相向元件20c是在面部的中央部具有贯穿孔204c，这一点与相向元件20b不同。详细地，相向元件20c具有从与相向元件20c平行而相向的两个面部中的一个面部的中央部朝向另一个面部(相向元件20c中的背面)而形成的贯穿孔204c。贯穿孔204c的直径，并不限定，为3mm。如后述，在叶轮区域的中央部具有贯穿孔204c，由此相向元件20c的旋转更加稳定。 [0091] 图4D所示的相向元件20d是在放射线和平面区域203的接点而不是在面部的中央部具有贯穿孔204c，这一点与相向元件20c不同。 [0092] 图4E所示的相向元件20e的垂直面202e是弯曲的，不同于相向元件20a的垂直面202是平面。在图4E所示的例子中，垂直面202e是以俯视时形成凹槽的方式弯曲。另外，相向元件20e是在面部的中央部具有贯穿孔204e，这一点与相向元件20a不同。 [0093] 下面，就构成图1所示的旋转装置1且采用了图4A～图4E所示的相向元件20a～相向元件20e作为旋转装置1的相向元件20的情况下相向元件20的旋转特性的测量结果进行说明。 [0094] 为了测量相向元件20的旋转特性，用函数发生器产生交流电压，并用高速放大器将电压放大后施加在振动装置10的振子11，激发振子11产生振动。所施加的交流电压的频率为振子11的前述共振频率即26.5kHz。将浸有振动装置10的下端及相向元件20的水槽50内的水的温度保持在了20℃～30℃的范围。相向元件20的旋转速度，在低速旋转时是用肉眼通过秒表测量，在高速旋转时是从摄像机拍摄的视频测量的。 [0095] 在图5A～图5E，针对相向元件20a～相向元件20e中的每一个，显示相向元件的旋转速度(Rotational speed)相对于振动装置10的振动振幅(Amplitude)的测量结果。测量结果是按大气压的条件显示的。 [0096] 如图6所示，将相向元件20的叶轮区域的俯视时的逆时针旋转设为相向元件20的正方向旋转，并在图5A～图5E以正值显示旋转速度。另一方面，将顺时针旋转设为相向元件20的负方向旋转，并在图5A～图5E以负值显示旋转速度。 [0097] 从图5A～图5E可以理解，相向元件20的形状不同，所显示的旋转特性也各不相同。例如，相向元件20b、20c、20e存在旋转速度随着振动装置10的振动振幅的上升而进一步上升的趋势。另外，在面部(叶轮区域)的中央部具有贯穿孔的相向元件20c、20e是与其他相向元件20相比，测定结果的偏差较小。因此可以理解，由于在面部的中央部具有贯穿孔，相向元件20c的旋转更加稳定。 [0098] 对本实施方式的变形例将进行说明。在下面将要进行说明的多个变形例的内容均可适当地应用在上述实施方式及其他的变形例。在下面的变形例的说明中，针对与上述实施方式同样的构成，将标注相同的符号而适当地省略或者简化对其的说明。 [0099] <变形例1> [0100] 在上述实施方式中，旋转装置1是具有一个振动装置，但在变形例1中，旋转装置1具有两个振动装置。 [0101] 参照图7A及图7B，对变形例1中的旋转装置1的概略构成将进行说明。旋转装置1具备振动装置101、振动装置102、以及相向元件211。振动装置101及振动装置102是与振动装置10同样地构成。 [0102] 振动装置101具有相对于振动方向垂直的第1振动面。振动装置102具有相对于振动方向垂直的第2振动面。在变形例1中的旋转装置1中，以第1振动面与第2振动面相向的方式，设置振动装置101及振动装置102。在第1振动面和第2振动面之间，放置相向元件211。相向元件211为板形状，例如圆盘状等。相向元件211具有圆形的两个面部。 [0103] 如图7A所示，第1振动面、第2振动面、以及相向元件211是浸没在水槽50中装满的水中。 [0104] 如图7B所示，相向元件211的第1面部211a及第2面部211b分别具有与上述实施方式同样的平面区域及叶轮区域。在第1振动面和第2振动面之间放置有相向元件211时，第1面部211a成为与第1振动面相向的面，第2面部211b成为与第2振动面相向的面。第1面部211a及第2面部211b的直径和第1振动面及第2振动面的直径为同径。此外，叶轮区域形成在第1振动面及第2振动面，而不是在第1面部211a及第2面部211b也可以。 [0105] 振动装置101及振动装置102振动时，在第1振动面及第2振动面和第1面部211a及第2面部211b之间将产生自定心效应，由此第1振动面及第2振动面的中心部的位置和第1面部211a及第2面部211b的中心部的位置将成为近旁位置。此时，相向元件211将围绕振动装置101及振动装置102的振动方向旋转。 [0106] 此外，第1面部211a及第2面部211b的叶轮区域是形成为由水流及声流撞击第1面部211a所产生的旋转力和由水流及声流撞击第2面部211b所产生的旋转力不相互排斥的形状。 [0107] 根据变形例1的旋转装置1，振动装置101具有相对于振动方面垂直的第1振动面。振动装置102具有相对于振动方面垂直的第2振动面。相向元件211具有与第1振动面相向的第1面部211a和与第2振动面相向的第2面部211b。第1振动面及第1面部211a(第1相向面)具有分别相互平行地相向的第1平行区域和至少在其中一个立体地形成的第1叶轮区域。第2振动面及第2面部211b(第2相向面)具有分别相互平行地相向的第2平行区域和至少在其中一个立体地形成的第2叶轮区域。相向元件211围绕振动装置101及振动装置102的振动方向旋转。 [0108] 在变形例1中，因为相向元件211的旋转力是由两个振动装置的振动产生，所以可增加相向元件211的旋转扭矩。 [0109] <变形例2> [0110] 而在变形例2中，在旋转装置1的振动装置的振动面设经由振动装置的内部朝向外界而形成的贯穿孔，从该贯穿孔将流体吸上来。 [0111] 如图8A所示，在变形例2中，旋转装置1具备振动装置103。在振动装置103中，在相对于振动方面垂直的振动面设有经由振动装置103的内部朝向振动装置103的外界而形成的贯穿孔121。旋转装置1，除了在振动装置103设有贯穿孔121这一点以外，是与上述实施方式的旋转装置1同样地构成。 [0112] 当将包含振动面的振动装置103的下端浸没在水槽50的水中的状态下，使振动装置103振动，将相向元件20的具有平行区域及叶轮区域的面部(相向面)向振动装置103的振动面靠近时，相向元件20的相向面保持在被振动装置103的上述振动面吸引的状态。此时，由因振动装置103的振动面的振动而产生的压力，将产生经由振动装置103和相向元件20之间的空隙而流动的水流。另外，由振动面的振动还将产生声流。上述水流及声流撞击相向元件20的面部，由此相向元件20产生旋转。另外，由上述水流、声流、以及相向元件20的旋转，在振动装置103的振动面和相向元件20的面部之间形成的空间内将产生负压，流体(水)被吸入空间内。其结果，产生泵效应，流入上述空间内的流体被吸入振动面的贯穿孔121，并通过振动装置103的内部向外界喷出。 [0113] 在变形例2中，旋转装置1也可以和变形例1同样地具有两个振动装置，并在该两个振动装置分别设贯穿孔。 [0114] 参照图8B，对变形例2中，旋转装置1具有两个振动装置的情况下的概略构成将进行说明。旋转装置1具有振动装置103及振动装置104。振动装置104是与振动装置103同样地构成的，在相对于振动方向垂直的振动面，设有经由振动装置104的内部朝向振动装置104的外界而形成的贯穿孔122。 [0115] 图8B所示的旋转装置1，除了设有贯穿孔121及贯穿孔122这一点以外，是与变形例1的旋转装置1同样地构成的。在图8B所示的旋转装置1中，在由振动装置103及振动装置104的振动面、以及由相向元件211的两个面部所形成的每个空间内将产生泵效应，流入该空间内的流体将被吸入振动面的贯穿孔121及贯穿孔122中，并通过振动装置103及振动装置104的内部向外界喷出。 [0116] <变形例3> [0117] 在上述实施方式及变形例中，是使振动装置的振动面、以及相向元件在水中振动，但在变形例3中是使它们在空气中振动。 [0118] 如图9A所示，旋转装置1具备振动装置102及相向元件212。振动装置102具有相对于振动方向垂直的振动面，振动装置102以该振动面朝铅直方向的方式设置。 [0119] 如图9B所示，与振动装置102的振动面相向的相向元件212的面部212a具有与振动装置102的振动面平行的平面即平面区域2122和形成有包围该平面区域2122的立体的叶轮形状的叶轮区域2121。如上述的实施方式，使相向元件在水中旋转的情况下，例如，如平面区域203，优选平面区域为缘(设在面部的外周)。另一方面，在空气中使其旋转的情况下，如图9B所示，平面区域2122既可以设在相向元件212的面部212a的中央部，也可以在相向元件212的面部212a作为缘而设在面部212a的外周。 [0120] 在振动装置102的振动面上放置相向元件212，使振动装置102以超声波振动等高频振动振动，由此在振动装置102的振动面将产生压膜效应，相向元件212将浮起。由压膜效应所产生的正压力作用于叶轮区域2121，由此将产生旋转力，相向元件212将围绕振动装置102的振动方向旋转。另外，此时在振动装置102的振动面和相向元件212的面部212a之间还将产生自定心效应，由此振动装置102的振动面的中心部的位置和相向元件20的面部212a的中心部的位置将成为近旁位置。 [0121] 如图9C所示，变形例3中的旋转装置1也可以如变形例1具有两个振动装置。在图9C所示的例子中，旋转装置1具备振动装置101、振动装置102、以及相向元件213。振动装置101具有相对于振动方向垂直的第1振动面。振动装置102具有相对于振动方向垂直的第2振动面。振动装置101及振动装置102以第1振动面和第2振动面相向的方式设置。在第1振动面和第2振动面之间，放置相向元件213。相向元件213为板形状，例如圆盘状等。相向元件213具有圆形的两个面部。两个面部分别以与图9B所示的面部212a同样的形状形成。 [0122] 而且，相向元件213的每个面部的叶轮区域是形成为分别由作用在相向元件213的两个面部的压力所产生的旋转力不相互排斥的形状。 [0123] 在变形例3中，可通过两个振动装置的振动产生相向元件213的旋转力，可增加相向元件213的旋转扭矩。 [0124] 再者，如图9D及9E所示，在变形例3中，也可以与变形例2同样地，在旋转装置的振动装置的振动面设经由振动装置的内部朝向外界而形成的贯穿孔，从该贯穿孔将流体吸上来。 [0125] 在图9B及图9E，示出了设在振动装置103的贯穿孔121、以及设在振动装置104的贯穿孔122。由在振动装置103及振动装置104的振动面和相向元件212或者相向元件213之间产生的压电效应，以及由相向元件212或者相向元件213的旋转，将产生正压力。其结果，产生泵效应，流入相向元件212或者相向元件213附近的流体(空气)将被吸入振动面的贯穿孔121或者贯穿孔122，通过振动装置103及振动装置104的内部向外界喷出。 [0126] <变形例4> [0127] 在变形例4中，是将形成有立体的叶轮形状的区域即叶轮区域设在振动装置的振动面。振动面的该叶轮区域，既可以设来替代在上述实施方式及上述变形例中说明过的相向元件的面部的叶轮区域，也可以和相向元件的面部的叶轮区域同时设。 [0128] 参照图10A及图10B，对设在振动装置的振动面的叶轮区域将进行说明。图10A是振动装置105的振动面105a的正面图。图10B是振动装置105的侧面图。振动装置105的振动面105a为圆形，直径是以与相向元件为同径的方式形成，例如为30mm。从振动装置105的振动面105a的圆周向中心方向形成多个切槽，由此在振动面105a形成有立体的叶轮区域。该切槽的底边相对于振动面105a的平面方向倾斜，该倾斜的角度，例如为2°。另外，在振动面 105a形成有以振动面105a的中心为顶点的圆锥形状的凹部，该圆锥的侧面的倾斜度是相对于振动面105a的平面方向，例如为5°。 [0129] 当将相向元件靠近振动面105a，并使振动装置105振动时，与上述实施方式及上述变形例同样，相向元件将旋转。 [0130] <变形例5> [0131] 在上述实施方式及变形例中，在相向元件的面部，作为立体的形状，形成有叶轮形状。叶轮形状一般是受到流体的压力而使转子旋转的翼轮形状，但本申请人通过验证发现：即使在在相向元件设有一般普遍被认为是叶轮的形状以外的立体形状的情况下，根据该立体形状，相向元件有时也可以起到转子的作用。变形例5是在相向元件的面部形成一般难以被认为是叶轮形状的立体的形状的例子。在变形例5中，关于相向元件以外的构成，应用上述实施方式及变形例中说明过的构成也可以。 [0132] 在变形例5中，例如，相向元件具有与振子的振动面相向的相向面，该相向面具有与振子的振动面平行地相向的平行区域和多个以朝向该相向面的端部而延伸的方式形成的立体形状。即，上述振动面及上述相向面具有分别相互平行地相向的平行区域也可以。另外，上述平行区域为平面也可以。以朝向相向面的端部而延伸的方式形成的上述立体形状的形成起点为该相向面的内侧，特别是，为该相向面的中心部也可以。即，上述立体形状从相向面的内侧或者相向面的内侧的中心部朝向相向面的端部而形成也可以。另外，上述立体形状以同宽形成也可以。平行区域是可以认为在水中时是在与振子的振动面之间产生吸附力、在空气中时是由上述压膜效应而产生相向元件的浮起力(亦即，相向面和振动面之间的排斥力)的区域。立体形状是可以认为是受到流体的作用而产生相向元件的旋转力的区域。 [0133] 以朝向相向面的端部而延伸的方式形成的立体形状，例如形成为具有一个或者多个槽或者孔。上述槽也可以称作凹部。另外，上述孔也可以称作贯穿孔。在相向面形成的立体形状形成为具有凸部也可以。 [0134] 此外，在相向面形成的立体形状的数量，并不限定，从相向元件的旋转速度的角度考虑，优选在该相向面为4个以上。再者，在相向面形成的立体形状的数量，并不限定，从相向元件的旋转速度的角度考虑，更优选在该相向面为4个以上10个以下。 [0135] 在图11～图28显示的是在变形例5中应用的相向元件的形状的例子。另外，在图11～图22显示的是在参照图1～图3说明过的旋转装置1应用了图11～图22所示的相向元件的情况下的、振动装置10的振动振幅(Amplitude)与相向元件的旋转速度(Rotational speed)的测量结果。针对在以后将进行说明的附图中所示的符号，在相向元件的符号上附加了“a”的是平行区域的符号，附加了“b”的是立体形状的符号。例如，在相向元件601的相向面形成有平行区域601a和立体形状601b。 [0136] 为了实现变形例5的相向元件，关于在变形例5的后述说明中所示的测量中使用了的相向元件，除非另有特别说明，材料为铝，相向元件的直径为40mm，厚度为2.5mm，但并不特别限定。另外，当在相向面设有槽时，该槽的深度为1.5mm。 [0137] 图11所示的相向元件601的相向面的外周形状，与上述中说明过的振子的振动面同样地，为圆形。另外，该相向面是以其端部与上述振动面的端部相向的方式形成。例如，该相向面的外周圆和该振动面的外周圆是以相同形状及尺寸形成。 [0138] 相向元件601的相向面具有平行区域601a和多个立体形状601b。相向元件601，在其相向面的端部形成有立体形状601b即孔。相向元件601，在相向面的端部形成有立体形状601b，由此端部是开放的。即，在相向元件601形成的立体形状601b在相向面形成了狭缝。 [0139] 另外，在相向元件601中，在相向面形成的立体形状601b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的。从该放射曲线的外周到该放射曲线的曲率圆的中心为止的距离，并不限定，例如为21mm。立体形状601b的宽度方向的宽度，例如为2mm。在变形例5中以后将要进行说明的相向元件中，除非另有说明，从放射曲线的外周到该放射曲线的曲率圆的中心为止的距离，以及立体形状的宽度方向的宽度，与图11所示的例子相同也可以。 [0140] 在相向元件601中，在相向面的中心部形成有上述平行区域。该平行区域的外周以规定相向面的外周圆和同心圆的方式形成。换言之，在相向元件601的相向面形成的立体形状601b(或者该立体形状601b的端部)是沿着与该相向面的外周圆同心的同心圆形成的。在图11所示的例子中，上述平行区域的外周圆的半径为27mm，但并不限定。 [0141] 在相向面的中心部形成的上述平行区域的外周圆的半径为相向面的外周圆的半径的60％～80％也可以。更优选地，上述平行区域的外周圆的半径为相向面的外周圆的半径的70％～80％也可以。 [0142] 如上所述，在相向元件601中，立体形状601b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的。其结果，邻接的立体形状601b相对于相向面的半径方向并不相互对称。即，在相向面形成的多个立体形状601b包含相对于相向面的半径方向并不相互对称的多个相邻的立体形状601b。 [0143] 而且，如后述的例子，在相向面的中心部形成有孔而不是上述平行区域也可以。 [0144] 在图11所示的相向元件601的旋转速度的测量结果的图表中，将使该图所示的相向元件的面与振子的振动面相向了(即，朝上)时的结果以“正向(front)”显示，将使该图所示的相向元件的面的背面与振子的振动面相向了时的结果以“反向(reverse)”显示。另外，旋转速度的测量是进行了多次，并将第1次、第2次、以及第3次分别以“1st time”、“2nd time”、以及“3rd time”显示的。在图12～图22所示的图表中也是与上述同样。 [0145] 如图11的图表所示，在参照图1～图3说明过的旋转装置1，应用了相向元件601时，相向元件601的旋转得到了确认。 [0146] 图12所示的相向元件602的相向面具有平行区域602a和多个立体形状602b。在相向元件602中，与图11所示的相向元件601同样地，在相向面形成的立体形状602b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的。在相向元件602中，从该放射曲线的外周到该放射曲线的曲率圆的中心为止的距离，并不限定，例如为16mm。相向元件602的其他构成是与相向元件601同样的。 [0147] 如图12所示，将相向元件602应用在旋转装置1时，相向元件602的旋转得到了确认。正如从图11及图12的图表可以理解的那样，在高振动振幅下，相向元件601的旋转速度比相向元件602的更高得到了确认。 [0148] 图13所示的相向元件603的相向面具有平行区域603a和多个立体形状603b。立体形状603b形成为具有孔及槽。虽然立体形状603b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由孔形成的，但是立体形状603b在相向面的外周侧端部是由槽形成的。其结果，在相向元件603的相向面，不同于相向元件601，没有形成狭缝。在平行区域603a中，在相向面的中心部形成有圆形的平行区域。该圆形的直径为6.5mm，但并不限定。 [0149] 立体形状603b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由孔形成的。从该放射曲线的外周到该放射曲线的曲率圆的中心为止的距离(曲率半径)，并不限定，例如为20mm。在参照图14～图22将进行说明的相向元件中，该曲率半径与此同样也可以。 [0150] 如图13的图表所示，将相向元件603应用在旋转装置1时，相向元件603的旋转得到了确认。 [0151] 针对图14～图22所示的相向元件，将相向元件603应用在旋转装置1时，相向元件的旋转也得到了确认。 [0152] 在图14所示的相向元件604中，立体形状604b是由槽形成的。立体形状604b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的。 [0153] 在图15所示的相向元件605中，立体形状605b是由孔形成的。虽然立体形状605b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的，但是立体形状605b在相向面的外周侧端部是没有形成。 [0154] 在图16所示的相向元件606中，立体形状606b是由槽形成的。虽然立体形状606b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线而形成的，但是立体形状606b在相向面的外周侧端部是没有形成。 [0155] 在图17所示的相向元件607中，立体形状607b是由槽及孔形成的。虽然立体形状607b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由槽形成的，但是立体形状607b在相向面的外周侧端部是没有形成。在相向面的中心部，立体形状607b由孔形成为圆形。 [0156] 在图18所示的相向元件608中，立体形状608b是形成为具有孔及槽。虽然立体形状608b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由孔形成的，但是立体形状608b在相向面的外周侧端部是由槽形成的。相向元件608，与相向元件603不同，在相向面的中心部没设有平行区域。 [0157] 在图19所示的相向元件609中，立体形状609b形成为具有槽。立体形状609b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由槽形成的。 [0158] 在图20所示的相向元件610中，立体形状610b是形成为具有孔及槽。立体形状610b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由槽形成的。另外，在相向面的中心部，立体形状610b由孔形成为圆形。 [0159] 在图21所示的相向元件611中，立体形状611b是由孔形成的。立体形状611b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由孔形成的。立体形状611b在相向面的外周侧端部是没有形成。另外，在相向面的中心部，平行区域设成圆形。 [0160] 在图22所示的相向元件612中，立体形状612b是由槽形成的。立体形状612b是沿着从相向面的中心部趋向端部的多条放射曲线由槽形成的。立体形状612b在相向面的外周侧端部是没有形成。另外，在相向面的中心部，平行区域612a设成圆形。 [0161] 针对图23～图28所示的相向元件613～相向元件634，虽然没有显示测量结果，但是对将相向元件应用在参照图1～图3说明过的旋转装置1时，有无相向元件的旋转也进行了确认。虽然在相向元件614、相向元件617以及相向元件633上没有确认到明显的旋转，但是在其他的相向元件上是旋转得到了确认。另外，相向元件618～相向元件620是微微地旋转了。针对微微地旋转了的相向元件，可以考虑通过向相向元件另外赋予起动扭矩，使其旋转更进一步。 [0162] 下面，针对相向元件613～相向元件634中需要特别说明的，将对其形状进行说明。而且，在图23～图28中，左侧为相向元件的照片图，右侧为示意图。照片图中所示的黑色的立体形状为孔，其他的立体形状为槽。 [0163] 在相向元件613及相向元件614的相向面中，邻接的立体形状是相对于相向面的半径方向相互对称地形成的。 [0164] 相向元件615与相向元件624的不同之处在于，相向元件615的立体形状615b是由孔形成，而相向元件624的立体形状624b是由槽形成的。 [0165] 相向元件626的相向面具有平行区域626a和多个立体形状626b。由槽形成的立体形状626b，与相向元件601～相向元件612等其他相向元件相比，所形成的面积较广。平行区域626a中，相向元件626的中心部是以大致圆形形成。相向元件627的相向面也是和相向元件626同样地，立体形状627b所形成的面积较广。相向元件627的相向面，中心部为由孔形成的立体形状，这一点与相向元件626不同。 [0166] 相向元件628的相向面具有平行区域628a和多个立体形状628b。立体形状628b是由凸部形成的。 [0167] 相向元件629的相向面具有平行区域629a和多个立体形状629b。立体形状629b是由多个孔形成的。立体形状629b由多个槽或者孔和槽的组合形成也可以。 [0168] 相向元件631是在后述的变形例6中也使用的相向元件。在变形例5中，相向元件631的旋转得到了确认。 [0169] 相向元件633的相向面的外周形状为矩形。相向元件633的相向面的外周形状与振子的振动面的外周形状不同。因此，相向元件633的相向面不是以其端部与上述振动面的端部相向的方式形成的。如上所述，在相向元件633上没有确认到明显的旋转。 [0170] 相向元件634的相向面具有平行区域634a和立体形状634b。立体形状634b是沿着从相向元件634的相向面的中心部趋向端部的螺旋曲线而形成的。立体形状634b为阿基米德螺旋曲线也可以。该情况下，立体形状634b的宽度方向的宽度，并不限定，为5mm也可以。在相向元件634的相向面形成的立体形状为1个。如上所述，相向元件634的旋转得到了确认。 [0171] <变形例6> [0172] 在变形例5中，对将形成有叶轮形状以外的立体的形状的相向元件应用在参照图1～图3说明过的旋转装置1而使其旋转的例子(即，在水中使相向元件旋转的例子)进行了说明。在变形例6中，将对使形成有叶轮形状以外的立体的形状的相向元件在空气中旋转的例子进行说明。变形例6除使用与变形例3中的相向元件不同的相向元件这一点以外，与变形例3是同样的。特别是，使用参照图9A说明过的旋转装置1作为旋转装置。 [0173] 在变形例6中，例如，相向元件具有与振子的振动面相向的相向面，该相向面具有与振子的振动面平行地相向的平行区域和多个以朝向该相向面的端部而延伸的方式形成的立体形状。即，上述振动面及上述相向面具有分别相互平行地相向的平行区域也可以。另外，上述平行区域为平面也可以。以朝向相向面的端部而延伸的方式形成的上述立体形状的形成起点为该相向面的内侧，特别是，该相向面的中心部也可以。即，上述立体形状从相向面的内侧或者相向面的内侧的中心部朝向相向面的端部而形成也可以。平行区域是可以认为在与振子的振动面之间，在空气中时是由上述压膜效应而产生相向元件的浮起力(亦即，相向面和振动面之间的排斥力)的区域。立体形状是可以认为是受到流体的作用而产生相向元件的旋转力的区域。 [0174] 在图29及图30，作为在变形例6中应用的相向元件的形状的例子，显示相向元件701～708。变形例6中的相向元件的制造方法，并不限定，图29及图30所示的相向元件为树脂制，使用3打印机制造的。针对在以后将进行说明的附图中所示的符号，在相向元件的符号上附加了“a”的是平行区域的符号，附加了“b”的是立体形状的符号。例如，在相向元件 701的相向面形成有平行区域701a和立体形状701b。 [0175] 相向元件701的相向面具有平行区域701a和多个立体形状701b。平行区域701a具有中心部701a1、梁701a2、以及外周部701a3。中心部701a1为相向面的中心部分的区域。外周部701a3为相向面的外周部分的区域。梁701a2为联接中心部701a1和外周部701a3的区域。立体形状701b由孔形成。至于相向元件702～708，也是具有平行区域和立体形状。另外，该平行区域具有中心部、梁、外周部。相向元件701～708所具有的梁的数量各不相同，该梁的数量为2～9。 [0176] 在梁中，联接相向面的中心部和外周部的2个侧面即可以相互平行，也可以不平行。不平行的情况下，例如，相向元件704的梁704a2的上述2个侧面的长度方向的交点所构成的角度为10°。另外，相向元件704的中心部704a1的直径为10.5mm。相向元件704的外周部704b3的外周圆的直径为40mm，内周圆的直径为30mm。 [0177] 图31显示的是图29所示的相向元件的梁的条数、质量、孔的面积、以及孔的面积相对于整体的比例之间的关系。 [0178] 图32显示的是图29所示的相向元件的梁的条数、孔的面积相对于整体的比例、相向元件的旋转速度、振子的振动振幅之间的关系。 [0179] 图33显示的是图29所示的相向元件的梁的条数、旋转速度之间的关系。根据图32及图33，梁的条数为6的相向元件(即，相向元件708)的旋转速度与其他的相向元件相比更快。 [0180] <其他的变形例> [0181] 构成具有上述实施方式及上述变形例中的旋转装置1的马达也可以。在此情况下，通过使上述相向元件旋转而驱动该马达也可以。 [0182] 构成具有上述实施方式及上述变形例中的旋转装置1的泵，并通过使上述相向元件旋转而驱动该泵也可以。在此情况下，旋转装置1通过从设在旋转装置1的振动装置的上述贯穿孔吸入流体并输送到振动装置的外部的方式，提供泵的功能也可以。 [0183] 上述实施方式中的旋转装置1的相向元件20是以围绕振动装置10的振动方向旋转的方式构成，但作为变形例，将相向元件20固定，使其不旋转也可以。例如，作为图1所示的具有振动装置10(振子)和相向元件20的旋转装置1的变形例，相向元件20具有与振动面相向的相向面，且以上述振动面和上述相向面分开而相向的方式固定也可以。在这里，固定也可以意味着相向元件20在规定的位置不旋转也不动。相向元件20，例如，通过借助支撑构件或者与固定它的构件一体地形成的方式固定也可以。相向元件20以通过固定，使上述振动面的中心部的位置和相向元件20的面部的中心部的位置成为近旁位置的方式而设也可以。相向元件20以通过固定，使上述振动面和上述相向面之间的距离成10～500微米的方式而设也可以，但并不限定。上述振动面和上述相向面为相同形状(例如，圆形)也可以。另外，该变形例中的旋转装置1，和图1所示的例子同样地，上述振动面及上述相向面具有分别相互平行地相向的平行区域和至少在其中一个立体地形成的叶轮区域也可以。另外，构成具有该变形例中的旋转装置的泵也可以。该泵，例如，如图8A的例子，通过在振动装置设贯穿孔的方式而形成也可以。在该变形例中，由于相向元件是固定的，所以与相向元件旋转的情况相比，可以抑制由在振动面和相向元件20的面部之间形成的空间内产生的泵效应所产生的压力的降低。 [0184] 对实施方式和变形例进行了说明，但本领域普通技术人员能够根据该本实施方式及变形例进行各种变形和修改，这些变形和修改包含在本实施方式中。各手段等中包含的功能等可以逻辑上不相矛盾地重新配置，也可以将多个手段和步骤等组合成一个，或者进行分割。 [0185] 符号的说明 [0186] 1旋转装置 [0187] 10振动装置 [0188] 11振子 [0189] 12喇叭 [0190] 20、211、212、213相向元件 [0191] 30固定器 [0192] 40Z轴载物台 [0193] 50水槽 [0194] 60温度探头 [0195] 101、102、103、104、105振动装置 |
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