DE112016004072B4

DE112016004072B4 - Fluidsteuervorrichtung, dekompressionsvorrichtung und kompressionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016004072B4
Application number: DE112016004072.5T
Authority: DE
Inventors: Nobuhira TANAKA; Masaaki FUJISAKI; Hiroshi Takemura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2036-10-04
Also published as: JP6481769B2; CN108138759A; DE112016004072T5; US20180223829A1; US10794378B2; WO2017061349A1; JPWO2017061349A1; CN108138759B

Abstract

Fluidsteuervorrichtung, umfassend:eine Pumpe (11),ein Gehäuse mit einer flachen plattenartigen Struktur, wobei das Gehäuse eine Oberplatte, eine Seitenplatte und eine Bodenplatte umfasst, die einen Innenraum umgeben, und einen Einlass und einen Auslass aufweist, die den Innenraum mit einem Außenraum kommunizieren lassen;wobei die Pumpe (11) einen Aktor sowie einen Ventilabschnitt (12), der den Innenraum in eine erste Luftkammer (24), die mit dem Einlass kommuniziert, und eine zweite Luftkammer (25), die mit dem Auslass kommuniziert, unterteilt, aufweist; undein Fixierungselement (31), das das Gehäuse ortsfest fixiert,wobei sich eine von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) näher an der Bodenplatte des Gehäuses befindet und sich eine andere von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) näher an der Oberplatte des Gehäuses befindet undwobei das Gehäuse durch Nutzen der Oberplatte oder der Bodenplatte als Montagefläche (B) an dem Fixierungselement (31) montiert ist,wobei die Pumpe (11) eine Ventiloberplatte (42), eine Ventilseitenplatte (43), eine Ventilfolie (44), eine Ventilbodenplatte (45), eine Pumpenseitenplatte (46) sowie eine Schwingplatte (47) aufweist,wobei der Aktor (13) ein piezoelektrisches Element (48) umfasst, das auf die Oberfläche der Schwingungsplatte (47) gestapelt ist und mit der genannten Vibrationsplatte (47) verbunden ist,wobei eine Ventilkammer von der genannten Ventiloberplatte (42), der Ventilseitenplatte (43), der Ventilfolie (44) und der Ventilbodenplatte (45) gebildet ist,wobei eine Pumpenkammer durch die genannte Ventilbodenplatte (45), die Pumpenseitenplatte (46) und die Schwingungsplatte (47) gebildet ist,wobei der Aktor (13), wenn der Aktor (13) vibriert, eine Druckdifferenz zwischen der genannten Ventilkammer und der genannten Pumpenkammer erzeugt, undwobei die genannte Ventilfolie (44) je nach Stellung die Ventilkammer und die Pumpenkammer miteinander kommunizieren lässt und voneinander absperrt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidsteuervorrichtung, die ein Fluid befördert, eine Dekompressionsvorrichtung, die ein Fluid ansaugt, und eine Kompressionsvorrichtung, die ein Fluid abgibt.
Technischer Hintergrund
Im Stand der Technik wird eine piezoelektrische Mikropumpe, die einen piezoelektrischen Aktor und einen Ventilabschnitt umfasst, in verschiedenen Vorrichtungen (in der vorliegenden Erfindung als Fluidsteuervorrichtungen bezeichnet), die mit Transport eines Fluids arbeiten, verbreitet genutzt (siehe beispielsweise JP 2012 528 981 A ). Es gibt den Fall, dass eine piezoelektrische Mikropumpe in einem Zustand vorgesehen ist, in dem ein piezoelektrisches Element und dergleichen in einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass aufgenommen sind, und bei Unterbringung in dem Gehäuse in einer Fluidsteuervorrichtung eingebaut ist.
17(A) ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Einbaukonstruktion des Stands der Technik zum Einbauen einer Pumpe in einer Fluidsteuervorrichtung zeigt.
Eine Fluidsteuervorrichtung 101 umfasst eine Pumpe 111, ein Gehäuse 121, in dem die Pumpe 111 aufgenommen ist, und ein Fixierungselement 131, etwa einen Rahmen oder eine Außenplatte. An dem Fixierungselement 131 ist ein Dichtungselement 133 montiert, und eine Seitenfläche des Gehäuses 121 wird von dem Dichtungselement 133 gehalten. Das Innere des Gehäuses 121 ist durch die Pumpe 111 in einem Raum 124 an einer Unterseite und einen Raum 125 an der Oberseite unterteilt. Die Pumpe 111 umfasst einen (nicht gezeigten) Aktor und erzeugt durch Antreiben des Aktors eine Strömung eines Fluids zwischen dem Raum 124 an der Unterseite und dem Raum 125 an der Oberseite. Die Pumpe 111 umfasst ferner einen (nicht gezeigten) Ventilabschnitt. Die Pumpe 111 steuert infolge des arbeitenden Ventilabschnitts die Strömungsrichtung des Fluids und erzeugt zwischen den zwei Räumen 124 und 125 eine große Druckdifferenz, um einen hohen Fluiddruck zu erhalten.
In dem Fall, da eine Strömung des Fluids in einer Richtung von dem Raum 124 an der Unterseite hin zu dem Raum 125 an der Oberseite des Gehäuses 121 erzeugt wird, werden hier, wenn sich der Raum 124 an der Unterseite in ständiger Verbindung mit einem Außenraum befindet, und der Raum 125 an der Oberseite mit einem Druckbehälter verbunden ist, der Raum 125 an der Oberseite und der Druckbehälter auf einen Fluiddruck druckbeaufschlagt, der höher als der des Außenraums ist. Die Fluidsteuervorrichtung 101 bildet somit in diesem Fall eine Kompressionsvorrichtung. Wenn der Raum 125 an der Oberseite in ständiger Verbindung mit dem Außenraum steht und der Raum 124 an der Unterseite mit dem Druckbehälter verbunden ist, werden der Raum 124 an der Unterseite und der Druckbehälter auf einen Fluiddruck dekomprimiert, der niedriger als der des Außenraums ist. Die Fluidsteuervorrichtung 101 bildet somit in diesem Fall eine Dekompressionsvorrichtung.
Aus der US 2006/0232167 A1 ist eine piezoelektrische Membranpumpe bekannt, deren Gehäuse Ober-, Seiten-, und Bodenplatten umfasst, die einen Innenraum umgeben, der über Ein- und Auslässe mit einem Außenraum kommunizieren kann. Der Innenraum wird dabei von einem Ventilabschnitt in mehrere Kammern unterteilt.
Ähnliche piezoelektrische Membranpumpen zeigen auch die Schriften JP2013-151 908 A und US 8 747 080 B2 .
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer Kompressionsvorrichtung oder einer Dekompressionsvorrichtung kann beispielsweise bei Umschalten eines Druckzustands manchmal durch Verformung eines Elements ein Geräusch erzeugt werden und es kann manchmal aus folgenden Gründen zwischen Elementen ein Reibungsgeräusch erzeugt werden. 17(B) ist eine Darstellung, die schematisch eine Verformung zeigt, zu der es in dem Fall kommt, da die Fluidsteuervorrichtung 101 als Kompressionsvorrichtung ausgebildet ist.

1. Zwischen einem der Räume 124 und 125 (dem Raum 125 an der Oberseite in 17(B)) und dem Außenraum besteht eine große Druckdifferenz und somit kommt es gleichzeitig mit dem Umschalten des Druckzustand zu einer Verformung der Oberseite oder der Unterseite (in 17(B) der Oberseite) des Gehäuses 121, wobei die Seite zu dem einen der zwei Räume 124 und 125 weist, so dass die Seite in einen aufgeblähten Zustand, einen zusammengefallenen Zustand oder einen flachen Zustand gebracht wird. Infolge des Übertragens dieser Verformung auf andere Elemente, etwa das Fixierungselement 131 und dergleichen, kann die Verformung zudem manchmal bei den anderen Elementen auftreten.

In dem Fall, da sich eine Änderung des Drucks in einem Druckbehälter aufgrund von Verformung des Druckbehälters oder gemäß Temperaturänderungen insbesondere zu einer Pumpe ausbreitet, besteht die Möglichkeit, dass eine Druckdifferenz erzeugt wird, die größer oder gleich der ist, die in der Pumpe erwartungsgemäß auftritt.

2. Gleichzeitig mit dem Umschalten des Druckzustands kommt es zu einer Verformung in der Oberseite oder der Unterseite des Gehäuses 121, und das Gehäuse 121, in dem die Pumpe 111 aufgenommen ist, wird durch die Reaktionskraft veranlasst, sich in einer Richtung hin zu einer Oberseite oder in einer Richtung hin zur Unterseite zu bewegen.

Die vorstehend erwähnte Verformung und Bewegung werden Faktoren für ein unerwünschtes Geräusch, das gleichzeitig mit dem Umschalten des Druckzustands erzeugt wird, und ferner besteht eine Möglichkeit, dass die gleichzeitige Auswirkung Probleme wie etwa allmähliche Verschlechterung der Festigkeit, mit der das Gehäuse 121 ortsfest gehalten wird, Ablösen von Elementen und Rissbildung in den Elementen hervorruft.
Neben den vorstehend erwähnten Problemen besteht die Möglichkeit, dass in dem Fall, da das Gehäuse 121 infolge der Verformung mit der Pumpe 111 in Kontakt kommt, auf die Pumpe 111 eine Spannung ausgeübt wird, so dass sich die Eigenschaften der Pumpe 111 ändern.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Fluidsteuervorrichtung, eine Dekompressionsvorrichtung und eine Kompressionsvorrichtung zur Hand zu geben, die jeweils hinsichtlich Geräuschlosigkeit und Haltbarkeit vorteilhaft sind und in der Lage sind, die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Geräusches und von Problemen, die gleichzeitig bei Umschalten eines Druckzustands auftreten, zu reduzieren.
Lösung des Problems
Zur Lösung bzw. Abmilderung der genannten Problematik schlägt die Erfindung eine Fluidsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einer Oberplatte einer Seitenplatte und einer Bodenplatte, die einen Innenraum umgeben, und mit einem Hohlraum, durch den der Innenraum mit einem Außenraum kommuniziert, eine Pumpe, die an einer Stelle vorgesehen ist, an der die Pumpe den Innenraum in einen oberplattenseitigen Bereich und einen bodenplattenseitigen Bereich unterteilt, wobei die Pumpe einen Aktor, der zwischen dem oberplattenseitigen Bereich und dem bodenplattenseitigen Bereich eine Strömung eines Fluids erzeugt, und einen Ventilabschnitt, der die Strömungsrichtung des Fluids steuert, umfasst, und ein Fixierungselement, das das Gehäuse ortsfest hält. Das Gehäuse wird durch Nutzen der Oberplatte oder der Bodenplatte als Montagefläche an dem Fixierungselement montiert.
Wenn bei der vorstehenden Konfiguration der Aktor angetrieben wird, wird der Fluiddruck in dem oberplattenseitigen Bereich oder dem bodenplattenseitigen Bereich des Gehäuses in etwa gleich dem Druck in dem Außenraum, der durch den Hohlraum mit den Bereichen kommuniziert, und die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem anderen von oberplattenseitigen Bereich und bodenplattenseitigen Bereich und dem Druck in dem Außenraum wird durch den Ventilabschnitt groß. Somit kommt es zu einer Verformung in der Oberplatte oder der Bodenplatte des Gehäuses, wobei die dem Bereich zugewandte eine größere Druckdifferenz aufweist. Auch wenn diese Verformung bei dem Auftreten von unerwünschtem Geräusch und Problemen ein Faktor werden kann, wird bei Montieren des Gehäuses an dem Fixierungselement unter Verwenden der Oberplatte oder der Bodenplatte als Montagefläche, wie es vorstehend beschrieben wird, eine Bewegung, die durch die Reaktionskraft hervorgerufen wird, die durch Verformung der Oberplatte oder der Bodenplatte des Gehäuses erzeugt wird, gehemmt, und somit kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen reduziert werden.
Da die vorstehend erwähnte Verformung gehemmt wird, kann ferner einer von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich des Gehäuses, wobei der eine bezüglich des Drucks in dem Außenraum eine große Druckdifferenz aufweist, durch Reduzieren des Abstands dazwischen nahe der Pumpe angeordnet werden, und somit kann die Höhe der Fluidsteuervorrichtung reduziert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung kann während des Zeitraums des Arbeitens der Pumpe die Druckdifferenz zwischen dem Druck in einem von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich, wobei der eine näher an der Montagefläche als der andere ist, und dem Druck in dem Außenraum kleiner als die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem anderen von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich und dem Druck in dem Außenraum sein.
In diesem Fall dient die Oberplatte oder Bodenplatte, bei der aufgrund der Druckdifferenz bezüglich des Drucks in dem Außenraum nur ein geringfügiges Biegen eintreten kann, als Montagefläche, die mit dem Fixierungselement verbunden wird, und somit können die Wahrscheinlichkeit von Problemen, etwa Rissbildung und Ablösen, die in einem Abschnitt auftreten, in dem das Gehäuse und das Fixierungselement miteinander verbunden sind, und die Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Geräusches und des Auftretens von Problemen in anderen Elementen infolge des Übertragens von Verformung auf das Fixierungselement besonders reduziert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung kann während des Zeitraums des Arbeitens der Pumpe die Druckdifferenz zwischen dem Druck in einem von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich, wobei der eine näher an der Montagefläche als der andere ist, und dem Druck in dem Außenraum größer als die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem anderen von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich und dem Druck in dem Außenraum sein. In diesem Fall wird eine Verformung der Oberplatte oder der Bodenplatte, die zu dem Bereich mit einer großen Druckdifferenz bezüglich des Drucks in dem Außenraum weist, von dem Fixierungselement unterbunden, und die Wahrscheinlichkeit von unerwünschtem Geräusch und Problemen, die in dem Gehäuse und der Pumpe auftreten, kann besonders reduziert werden.
Bezüglich eines von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich, wobei der eine bezüglich des Drucks in dem Außenraum während des Zeitraums des Arbeitens der Pumpe eine größere Druckdifferenz aufweist, ist es bevorzugt, dass der Abstand zwischen der Pumpe und der Oberplatte oder der Abstand zwischen der Pumpe und der Bodenplatte ausreichend größer ist als der Verformungsbetrag der Oberplatte oder der Verformungsbetrag der Bodenplatte. Denn durch Verhindern, dass die Oberplatte oder die Bodenplatte mit der Pumpe in Kontakt kommen, kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Problems, dass sich die Eigenschaften der Pumpe ändern, reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung kann eine Düse umfasse, die den Innenraum mit einem Druckbehälter kommunizieren lässt, und die Düse kann von der Montagefläche vorstehen, um durch das Fixierungselement zu treten. Wenn bei Anbinden an den Druckbehälter von der Montagefläche des Gehäuses das Fixierungselement eine Düse umfasst, muss der Raum zwischen dem Gehäuse und dem Fixierungselement durch Nutzen beispielsweise eines Dichtungselements luftdicht gemacht werden. Infolge des Vorsehens der Düse an dem Gehäuse, wobei die Düse so von der Montagefläche ragt, dass sie durch das Fixierungselement tritt, ist es demgemäß nicht erforderlich, den Raum zwischen dem Gehäuse und dem Fixierungselement luftdicht zu machen, und das Gehäuse kann einfacher, ohne Vorsehen eines Dichtungselements oder dergleichen, ortsfest gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung kann eine Düse umfassen, die den Innenraum mit dem Druckbehälter kommunizieren lässt, und die Düse kann an der Seitenplatte vorgesehen sein. Auch in diesem Fall ist es nicht erforderlich, den Raum zwischen dem Gehäuse und dem Fixierungselement durch Nutzen von beispielsweise einem Dichtungselement abzudichten, und das Gehäuse kann einfacher, ohne Vorsehen eines Dichtungselements oder dergleichen, ortsfest gehalten werden. Die Fläche einer Montagefläche, auf der das Gehäuse und das Fixierungselement miteinander verbunden werden, nimmt ferner zu, und somit kann die Stärke der Montagefläche verbessert werden und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verformung kann weiter reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung kann weiterhin eine Steuereinheit umfasse, die den Aktor intermittierend antreibt. Während eines intermittierenden Betriebs kommt es bei jedem Antreiben des Aktors zu Verformung in jedem Abschnitt und das Auftreten von unerwünschtem Geräusch und von Problemen ist sehr wahrscheinlich, und somit ist die erfindungsgemäße Verbesserungswirkung hoch.
Eine erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung umfasst die vorstehend beschriebene Fluidsteuervorrichtung und einen Druckbehälter, der mit einem Bereich kommuniziert, der unter einen Druck in einem Außenraum dekomprimiert wird, wobei der Bereich einer von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich ist. Eine erfindungsgemäße Kompressionsvorrichtung umfasst die vorstehend beschriebene Fluidsteuervorrichtung und einen Druckbehälter, der mit einem Bereich kommuniziert, der über einen Druck in einem Außenraum komprimiert wird, wobei der Bereich einer von oberplattenseitigem Bereich und bodenplattenseitigem Bereich ist. Die Dekompressionsvorrichtung ist beispielsweise ein Nasensauger, eine Brustpumpe, eine Sekretabsaugungsvorrichtung für Unterdruckwundtherapie (NPWT) oder dergleichen. Die Kompressionsvorrichtung ist beispielsweise eine Luftmatratze, eine Manschette eines Blutdruckmessgeräts oder dergleichen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß kann die Wahrscheinlichkeit von unerwünschtem Geräusch und Problemen, die gleichzeitig mit dem Umschalten eines Druckzustands auftreten, reduziert werden. Daher kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Problemen, etwa Verschlechterung der Festigkeit, mit der Elemente aneinander befestigt werden, Rissbildung in den Elementen und Ablösen der Elemente, reduziert werden und es können eine Fluidsteuervorrichtung, eine Dekompressionsvorrichtung und eine Kompressionsvorrichtung, die jeweils hinsichtlich Geräuschlosigkeit und Haltbarkeit vorteilhaft sind, vorgesehen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Gehäuses und ein Konfigurationsbeispiel einer Pumpe gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die einen ersten Betriebszustand des Gehäuses und einen ersten Betriebszustand der Pumpe gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die einen zweiten Betriebszustand des Gehäuses und einen zweiten Betriebszustand der Pumpe gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die ein erstes Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
6 ist eine Darstellung, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel eines Fixierungselements zeigt, das in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
7 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
8 ist eine Schnittansicht, die ein drittes Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
9 ist eine Schnittansicht, die ein viertes Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
10 ist eine Schnittansicht, die ein fünftes Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
11 ist eine Schnittansicht, die ein sechstes Beispiel für Verformung zeigt, die in der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform auftritt.
12 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Fluidsteuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Fluidsteuervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Schnittansicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Fluidsteuervorrichtung nach einer vierten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Dekompressionsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform zeigt.
16 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine Kompressionsvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform zeigt.
17(A) ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Einbaukonstruktion des Stands der Technik zum Einbauen einer Pumpe in einer Fluidsteuervorrichtung zeigt. 17(B) ist eine Darstellung, die schematisch eine Verformung zeigt, zu der es in dem Fall kommt, da die Fluidsteuervorrichtung 101 als Kompressionsvorrichtung ausgebildet ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
<<Erste Ausführungsform>>
Nachstehend wird eine Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Die hierin beschriebene Fluidsteuervorrichtung 1 ist ausgelegt, um mit Transport eines Gases, etwa Luft, zu arbeiten, und ist beispielsweise ein Nasensauger, eine Brustpumpe, eine Sekretabsaugungsvorrichtung für Unterdruckwundtherapie (NPWT), eine Luftmatratze, eine Manschette eines Blutdruckmessgeräts oder dergleichen.
Die Fluidsteuervorrichtung 1 umfasst ein Fixierungselement 31, eine Klebefolie 32, ein Dichtungselement 34, ein Gehäuse 21, eine Pumpe 11, eine Steuereinheit 2 und Düsen 29 und 33. Das Fixierungselement 31 entspricht einem in den Ansprüchen beschriebenen „Fixierungselement“. Wie später beschrieben wird, ist das Fixierungselement 31 beispielsweise eine Einhausung der Fluidsteuervorrichtung 1, eine Einhausung einer Steuereinheit, die in der Fluidsteuervorrichtung 1 vorgesehen ist, eine Leiterplatte, eine Batterie, eine Wärmesenke, ein Wärmerohr oder dergleichen. Es ist bevorzugt, dass das Fixierungselement 31 aus einem Material mit einer Steifigkeit besteht, die größer als die einer Montagefläche des Gehäuses 21 ist. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Material mit einem hohen Elastizitätsmodul, etwa ein Metall, als Material des Fixierungselements 31 verwendet wird. Bei Verwenden eines Materials mit einem niedrigen Elastizitätsmodul, etwa eines Harzes, ist es bevorzugt, dass die Dicke des Fixierungselements 31 größer als die des Gehäuses 21 ist.
Das Gehäuse 21 wird durch Verwenden der Oberseite oder der Bodenseite des Gehäuses 21, die später beschrieben werden, als Montagefläche B an dem Fixierungselement 31 montiert. Die Düse 29 wird an dem Gehäuse 29 angebracht. Die Düse 33 wird an dem Fixierungselement 31 angebracht. Eine von Düse 29 und Düse 33 ist ausgelegt, um mit einem (nicht gezeigten) Druckbehälter verbunden zu werden, und entspricht einer in den Ansprüchen beschriebenen „Düse“. Die andere von Düse 29 und Düse 33 ist ausgelegt, um mit einem Außenraum zu kommunizieren, und entspricht einem in den Ansprüchen beschriebenen „Hohlraum“. Die Pumpe 11 wird in einen Innenraum 59 des Gehäuses 21 gesetzt. Die Steuereinheit 2 gibt eine Antriebswechselspannung (AC) zu der Pumpe 11 aus. Die Pumpe 11 wird infolge des Anlegens der AC-Antriebsspannung daran angetrieben und erzeugt in dem Gehäuse 21 eine vorbestimmte Gasströmung. Wenn die Pumpe 11 angetrieben wird, strömt das Gas somit durch die Düsen 29 und 33 und die Druckdifferenz zwischen dem (nicht gezeigten) Druckbehälter und dem Außenraum kann vergrößert werden. Die Klebefolie 32 wird an die Montagefläche B des Gehäuses 21 und an das Fixierungselement 31 geklebt, um das Gehäuse 21 und das Fixierungselement 31 aneinander zu fixieren. Das Dichtungselement 34 wird so angeordnet, dass es den Außenumfang der Montagefläche B umgibt und mit dem Gehäuse 21 und dem Fixierungselement 31 in engem Kontakt steht, um Luftdichtheit zu wahren, selbst wenn es zu einem Versagen des Klebstoffs zwischen dem Gehäuse 21 oder dem Fixierungselement 31 und der Klebefolie 32 kommt.
Wie später beschrieben wird, kann alternativ eine Konfiguration genutzt werden, bei der eine Fläche mit einer großen Druckdifferenz bezüglich des Drucks in dem Außenraum an dem Druckbehälter fixiert wird. In diesem Fall wird die Druckdifferenz zwischen zwei Flächen eines Fixierungsabschnitts reduziert. Eine Verformung des Gehäuses wird somit weiter gehemmt und es kann eine gute Wirkung des Reduzierens der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen erzielt werden.
Der Druckbehälter kann ein dünner beutelförmiger Behälter aus einem Harzmaterial, etwa Nylon, sein, wobei Beispiele für den dünnen beutelförmigen Behälter eine Matte, eine Manschette und ein Stück Gaze umfassen oder ein kastenförmiger Behälter aus einem dicken Material sein können.
Zu beachten ist, dass das Gehäuse 21 und das Fixierungselement 31 nicht durch die Klebefolie 32 aneinander fixiert werden müssen und durch anderen Verfahren aneinander fixiert werden können, wobei Beispiele für die anderen Verfahren das Nutzen eines Klebstoffs, direktes Verbinden, Schraubklemmung und Passen des Gehäuses 21 und des Fixierungselements 31 aneinander umfassen. Ferner muss das Dichtungselement 34 nicht in dem Gehäuse vorgesehen werden, wobei es nicht notwendig ist, die Fläche, an der das Gehäuse 21 und das Fixierungselement 31 miteinander verbunden werden, luftdicht zu machen.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Konfigurationsbeispiel des Gehäuses 21 und ein Konfigurationsbeispiel der Pumpe 11 zeigt. 3 ist eine Schnittansicht, die einen ersten Betriebszustand in den vorstehenden Konfigurationsbeispielen zeigt. 4 ist eine Schnittansicht, die einen zweiten Betriebszustand in den vorstehenden Konfigurationsbeispielen zeigt. In dem Gehäuse 21 und der Pumpe 11 wird eine Aufwärtsbewegung in 2 nachstehend als Oberseitenrichtung oder Oberseite bezeichnet, und eine Abwärtsrichtung in Figl 2 wird nachstehend als Bodenseitenrichtung oder Bodenseite bezeichnet.
Das Gehäuse 21 und die Pumpe 11, die hierin beschrieben werden, bilden ein mehrlagiges Modul 3 mit einer aus dünnen Plattenelementen gebildeten mehrlagigen Struktur. Das mehrlagige Modul 3 umfasst eine Gehäuseoberplatte 41, eine Ventiloberplatte 42, eine Ventilseitenplatte 43, eine Ventilfolie 44, eine Ventilbodenplatte 45, eine Pumpenseitenplatte 46, eine Schwingungsplatte 47, ein piezoelektrisches Element 48, eine Gehäuseseitenplatte 49, eine Gehäusebodenplatte 50.
Die Gehäuseoberplatte 41, die Gehäuseseitenplatte 49 und die Gehäusebodenplatte 50 sind in einem Zustand, in dem sie in dieser Reihenfolge von der Oberseite hin zur Bodenseite aufeinander gestapelt sind, miteinander verbunden, um das Gehäuse 21 zu bilden.
Die Gehäuseoberplatte 41 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Harz besteht und das eine kreisplattenartige Form aufweist und einen kreisförmigen Hohlraum 51 aufweist, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Der Hohlraum 51 dient als Auslass, durch den das Gas aus dem Inneren des Gehäuses 21 abgelassen wird.
Die Gehäuseoberplatte 50 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Harz besteht und das eine kreisplattenartige Form aufweist und einen kreisförmigen Hohlraum 60 aufweist, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Der Hohlraum 60 dient als Einlass, durch den das Gas in das Gehäuse 21 strömt.
Die Gehäuseseitenplatte 49 ist ein zylindrisches Element, das zwischen der Gehäuseoberplatte 41 und der Gehäusebodenplatte 50 angeordnet ist, und der Innenraum 59, der mit dem Hohlraum 51 der Gehäuseoberplatte 41 und dem Hohlraum 60 der Gehäusebodenplatte 50 kommuniziert, ist in der Gehäuseseitenplatte 49 ausgebildet. Die Gehäuseseitenplatte 49 umfasst eine Trennwand 26, die von der Innenumfangsfläche der Gehäuseseitenplatte 49 hin zu dem Innenraum 59 ragt und die sich entlang des Innenumfangs der Gehäuseseitenplatte 49 erstreckt. Die Trennwand 26 ist in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) in der Nähe der Mitte der Gehäuseseitenplatte 49 positioniert.
Die Ventiloberplatte 42, die Ventilseitenplatte 43, die Ventilfolie 44, die Ventilbodenplatte 45, die Pumpenseitenplatte 46, die Schwingungsplatte 47 und das piezoelektrische Element 48 bilden die Pumpe 11. Ein Außenrandabschnitt der Ventilbodenplatte 45, wobei der Außenrandabschnitt hin zur Bodenseiten weist, ist mit einer Fläche der Trennwand 26 der Gehäuseseitenplatte 49 verbunden, wobei die Fläche hin zur Oberseite weist, so dass die Pumpe 11 in der Luft zwischen der Gehäuseoberplatte 41 und der Gehäusebodenplatte 50 gelagert ist. In dem Innenraum 59 wird ein Bereich, der weiter hin zu der Oberseite als die Pumpe 11 und die Trennwand 26 positioniert ist, nachstehend als oberplattenseitiger Bereich 25 bezeichnet (siehe 3 und 4). In dem Innenraum 59 wird ferner ein Bereich, der weiter hin zu der Bodenseite als die Pumpe 11 und die Trennwand 26 positioniert ist, als bodenplattenseitiger Bereich 24 bezeichnet (siehe 3 und 4). Die Pumpe 11 ist mit anderen Worten an einer Stelle angeordnet, an der die Pumpe 11 den Innenraum 59 des Gehäuses 21 in den oberplattenseitigen Bereich 25 und den bodenplattenseitigen Bereich 24 unterteilt und zusammen mit der Trennwand 26 den oberplattenseitigen Bereich 25 und den bodenplattenseitigen Bereich 24 voneinander trennt. Der bodenplattenseitige Bereich 24, der mit dem Hohlraum 60 in Verbindung steht, der als Einlass dient, entspricht einer erfindungsgemäßen „ersten Luftkammer“ , und der oberplattenseitige Bereich 25, der mit dem Hohlraum 51 in Verbindung steht, der als Auslass dient, entspricht einer erfindungsgemäßen „zweiten Luftkammer“.
Die Pumpe 11 umfasst ferner ein Ventil 12 und einen Aktor 13. In der Pumpe 11 befindet sich der Aktor 13 an der Bodenseite und schwingt infolge des Antreibens, so dass er eine Strömung des Gases in einer Richtung von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 hin zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 erzeugt. Das Ventil 12 entspricht einem in den Ansprüchen beschriebenen „Ventilabschnitt“ und befindet sich in der Pumpe 11 an der Oberseite. Das Ventil 12 steuert eine Strömung des Gases in einer Richtung von dem oberplattenseitigen Bereich 25 hin zu dem bodenplattenseitigen Bereich 24 und beschränkt die Strömungsrichtung des Gases zu der Oberseitenrichtung (Richtung von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 hin zu dem oberplattenseitigen Bereich 25).
Der Aktor 13 wird durch Stapeln des piezoelektrischen Elements 48 auf der Schwingungsplatte 47 an der Bodenseite und Verbinden des piezoelektrischen Elements 48 und der Schwingungsplatte 47 miteinander gebildet. Das piezoelektrische Element 48 wird durch Bilden einer oberseitigen Elektrode und einer bodenseitigen Elektrode an oder in einem piezoelektrischen Element, das aus zum Beispiel einer PZT-basierten Keramik oder dergleichen besteht, gebildet und weist eine kreisplattenartige Form auf, wobei das piezoelektrische Element in einer Richtung in einer Ebene elastisch ist. Die Schwingungsplatte 47 ist beispielsweise ein Element, das aus einem Metallmaterial besteht und das eine kreisplattenartige Form aufweist. Die Schwingungsplatte 47 verformt sich so, dass sie konzentrisch zu dem piezoelektrischen Element 48 gebogen wird, indem ein Auftreten von Ausdehnen und Zusammenziehen in dem piezoelektrischen Element 48 in der Richtung der Ebene eingeschränkt wird (siehe 3 und 4). Somit mit der Aktor 13 infolge des Anlegens einer AC-Antriebsspannung an dem piezoelektrischen Element 48 angetrieben und schwingt so, dass er wiederholt konzentrisch gebogen wird.
Die Schwingungsplatte 47 weist einen kreisförmigen Hohlraum 57 auf, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Das piezoelektrische Element 48 weist einen kreisförmigen Hohlraum 58 auf, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Die Hohlräume 57 und 59 dienen als Einlässe, durch die das Gas von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 in die Pumpe 11 strömt. Zu beachten ist hier, dass zwar die Hohlräume 57 und 58 jeweils in der Nähe der Mitte der Schwingungsplatte 47 und in der Nähe der Mitte des piezoelektrischen Elements 48 positioniert sind, der Hohlraum 58 aber nicht in dem piezoelektrischen Element 48 ausgebildet sein muss und der Hohlraum 57 der Schwingungsplatte 47 an einer Stelle ausgebildet sein kann, die nicht von dem piezoelektrischen Element 48 überlagert wird. Dadurch ist es nicht erforderlich, an dem piezoelektrischen Element 48 Bohren auszuführen, und demgemäß kann das piezoelektrische Element mühelos bei geringen Kosten hergestellt werden. Ein Defekt aufgrund des Bohrens des piezoelektrischen Elements 48 tritt ferner nicht auf, und somit ist das Auftreten eines Ausfalls des piezoelektrischen Elements aufgrund Langzeitnutzung weniger wahrscheinlich.
Die pumpenseitige Platte 46 ist an der Oberseite auf dem Aktor 13 aufgestapelt und mit diesem verbunden. Die pumpenseitige Platte 46 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Metall besteht und das eine ringartige Form aufweist und einen kreisförmigen Hohlraum 56 aufweist, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Der Hohlraum 56 dient als Pumpenkammer, die eine Druckänderung des Gases erzeugt.
Die Ventilbodenplatte 45 ist an der Oberseite auf der pumpenseitigen Platte 46 aufgestapelt und mit dieser verbunden. Die Ventilbodenplatte 45 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Metall besteht und das eine kreisplattenartige Form aufweist und mehrere kreisförmige Hohlräume 55 aufweist, die sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstrecken. Die mehreren Hohlräume 55 sind konzentriert in der Nähe der Mitte der Ventilbodenplatte 45 angeordnet. Die Hohlräume 55 dienen als Einlässe, durch die das Gas von der Pumpenkammer (Hohlraum 56) in das Ventil 12 strömt.
Das Ventil 12 ist durch Stapeln der Ventiloberplatte 42, der Ventilseitenplatte 43 und der Ventilbodenplatte 45 aufeinander in dieser Reihenfolge von der Oberseite hin zur Bodenseite und Verbinden dieser Platten miteinander gebildet, während die Ventilfolie 44 in dem Ventil 12 aufgenommen ist. Die Ventilseitenplatte 43 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Metall besteht und das eine ringartige Form aufweist und einen kreisförmigen Hohlraum 53 aufweist, der sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstreckt. Der Hohlraum 53 dient als Ventilkammer, in der die Ventilfolie 44 aufgenommen ist. Die Ventiloberplatte 42 ist zum Beispiel ein Element, das aus einem Metall besteht und das eine kreisplattenartige Form aufweist und mehrere kreisförmige Hohlräume 52 aufweist, die sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstrecken. Die mehreren Hohlräume 52 sind konzentriert in der Nähe der Mitte der Ventiloberplatte 42 angeordnet. Die Hohlräume 52 dienen aus Auslässe, durch die das Gas von der Ventilkammer (Hohlraum 53) zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 abgelassen wird. Auch wenn mit den mehreren Hohlräumen 52 bessere Eigenschaften als Pumpe erhalten werden können, könnte nur ein Hohlraum 52 ausgebildet werden. Ferner muss nicht jeder der Hohlräume 52 eine kreisartige Form aufweisen.
Die Ventilfolie 44 ist ein Folienelement mit einer kreisplattenartigen Form und weist mehrere kreisartige Hohlräume 54 auf, die sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) dadurch erstrecken. Die mehreren Hohlräume 54 sind konzentriert in der Nähe der Mitte der Ventilfolie 44 angeordnet. Die Dicke der Ventilfolie 44 wird kleiner als die Dicke der Ventilseitenplatte 43 eingestellt, und der Außendurchmesser der Ventilfolie 44 wird etwas kleiner als der Öffnungsdurchmesser der Ventilkammer (Hohlraum 53) eingestellt (siehe 3 und 4). Die Ventilfolie 44 besteht aus einem leichten Harz, etwa Polyimid, um eine extrem kleine Masse zu haben. Dadurch ist die Ventilfolie 44 in der Ventilkammer (Hohlraum 53) in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) frei beweglich.
Zu beachten ist, dass die Ventilfolie 44 Vorsprünge 27 aufweist, die jeweils an einem Abschnitt des Außenumfangs der Ventilfolie 44 ausgebildet sind. In der Innenumfangsfläche der Ventilseitenplatte 43 sind Nute 28, in die die Vorsprünge 27 gepasst sind, so ausgebildet, dass sie sich in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) erstrecken. Die Vorsprünge 27 sind in die Nute 28 gepasst, damit die Ventilfolie 44 nicht dreht, wenn sich die Ventilfolie 44 in der Oberseitenrichtung (Bodenseitenrichtung) in der Ventilkammer (Hohlraum 53) bewegt.
Die Hohlräume 52 der Ventiloberplatte 42 und die Hohlräume 54 der Ventilfolie 44 befinden sich an Stellen, an denen jeder der Hohlräume 52 und ein entsprechender der Hohlräume 54 einander zugewandt sind. Die Hohlräume 55 der Ventilbodenplatte 45 und die Hohlräume 54 der Ventilfolie 44 befinden sich dagegen an Stellen, an denen die Hohlräume 55 und die Hohlräume 54 einander nicht zugewandt sind. In einem Zustand, in dem die Ventilfolie 44 sich zur Oberseite bewegt hat und mit der Ventiloberplatte 42 in Kontakt steht, kommunizieren folglich die Hohlräume 52 der Ventiloberplatte 42 und die entsprechenden Hohlräume 54 der Ventilfolie 44 miteinander. In einem Zustand, in dem die Ventilfolie 44 sich zur Bodenseite bewegt hat und mit der Ventilbodenplatte 45 in Kontakt steht, kommunizieren dagegen die Hohlräume 55 der Ventilbodenplatte 45 und die entsprechenden Hohlräume 54 der Ventilfolie 44 nicht miteinander. Dadurch ändert in dem Ventil 12 eine Bewegung der Ventilfolie 44 einen offenen/geschlossenen Zustand eines Strömungswegs zwischen den Hohlräumen 52 der Ventiloberplatte 42 und den Hohlräumen 55 der Ventilbodenplatte 45.
Nun werden anhand von 3 und 4 Strömungen des Gases in dem mehrlagigen Modul 3 näher beschrieben. In 3 und 4 zeigt jeder schwarze Pfeil eine Strömung des Gases an.
3 zeigt den ersten Betriebszustand, in dem sich das piezoelektrische Element 48 in der Richtung in der Ebene ausgedehnt hat und in dem sich der Aktor 13 konvex hin zur Bodenseite gebogen hat. In diesem Zustand nimmt die Kapazität der Pumpenkammer (des Hohlraums 56) zu und der Fluiddruck in der Pumpenkammer (dem Hohlraum 56) nimmt ab. Dadurch wird der Druck in der Pumpenkammer (dem Hohlraum 56) bezüglich des Drucks in der Ventilkammer (dem Hohlraum) 53 und dem Druck in dem bodenplattenseitigen Bereich 24 zu einem Unterdruck. Dann wird in der Ventilkammer (dem Hohlraum 53) die Ventilfolie 44 hin zur Bodenseite gezogen und in Kontakt mit der Ventilbodenplatte 45 gebracht. Dadurch werden die Hohlräume 55 der Ventilbodenplatte 45 durch die Ventilfolie 44 geschlossen. Folglich saugt die Pumpenkammer (der Hohlraum 56) das Gas von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 an.
4 zeigt den Zustand, in dem sich das piezoelektrische Element 48 in der Richtung in der Ebene zusammengezogen hat und in dem sich der Aktor 13 konvex hin zur Oberseite gebogen hat. In diesem Zustand nimmt die Kapazität der Pumpenkammer (des Hohlraums 56) ab und der Fluiddruck in der Pumpenkammer (dem Hohlraum 56) nimmt zu. Dadurch wird der Druck in der Pumpenkammer (dem Hohlraum 56) bezüglich des Drucks in der Ventilkammer (dem Hohlraum) 53 und dem Druck in dem bodenplattenseitigen Bereich 24 zu einem Überdruck. Dann wird in der Ventilkammer (dem Hohlraum 53) die Ventilfolie 44 hin zur Oberseite gezogen und in Kontakt mit der Ventiloberplatte 42 gebracht. Dadurch werden die Hohlräume 52 der Ventiloberplatte 42 mit den entsprechenden Hohlräumen 54 der Ventilfolie 44 überlagert. Folglich lässt die Pumpenkammer (der Hohlraum 56) das Gas durch die Ventilkammer (den Hohlraum 53) zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 ab. In diesem Fall wird ein Teil des Gases in der Pumpenkammer (dem Hohlraum 56) ebenfalls zu dem bodenplattenseitigen Bereich 24 abgelassen.
Somit wird die Strömung des Gases so beschränkt, dass das Gas in einer Richtung von der Bodenseite hin zur Oberseite durch das Innere des Ventils 12 tritt. Diese Betriebszustände werden während des Zeitraums, in dem die Pumpe 11 angetrieben wird, abwechselnd wiederholt, und somit tritt in dem Gehäuse 21 eine Strömung des Gases in einer Richtung von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 hin zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 stetig auf.
Verformung, zu der es in dem Gehäuse 21 in einem Zustand kommt, in dem die Pumpe 11 in der Fluidsteuervorrichtung 1 angetrieben wird, welche das in 2 bis 4 gezeigte mehrlagige Modul umfasst, wird nun näher beschrieben.
5 ist eine Darstellung, die ein erstes Beispiel für Verformung zeigt, die in dem Gehäuse 21 auftritt, wenn die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B in dem Fall fixiert wird, da die Fluidsteuervorrichtung 1 als Dekompressionsvorrichtung ausgebildet ist. 6 ist eine Darstellung, die ein spezifisches Konfigurationsbeispiel des Fixierungselements 31 der Fluidsteuervorrichtung 1 zeigt.
Die Strömung des Fluids in einer Richtung von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 hin zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 findet in dem Gehäuse 21 statt, und somit ist es im Fall des Ausbildens der Fluidsteuervorrichtung 1 als Dekompressionsvorrichtung notwendig, einen Druckbehälter 22 mit dem bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 zu verbinden und den oberplattenseitigen Bereich 25 des Gehäuses 21 mit dem Außenraum in Verbindung stehen zu lassen. Wenn die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann somit die Düse 29 an der Bodenseite des Gehäuses 21 angebracht und mit dem Druckbehälter 22 verbunden werden, und die Düse 33, die an dem Fixierungselement 31 angebracht ist, kann veranlasst werden, mit dem Außenraum zu kommunizieren. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist das Fixierungselement 31 ein Gehäuse einer Einrichtung, in die die Fluidsteuervorrichtung zu integrieren ist.
In einem solchen Zustand wird bei Antreiben der Pumpe 11 der Druck in dem bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 bezüglich zu dem Druck in dem Außenraum zu einem Unterdruck und eine Druckdifferenz ΔP zwischen dem bodenplattenseitigen Bereich 24 und dem Außenraum wird negativ. In dem oberplattenseitigen Bereich 25 des Gehäuses 21 wird ferner der Fluiddruck in etwa gleich dem Außenraum, und die Druckdifferenz ΔP zwischen dem oberplattenseitigen Bereich 25 und dem Außenraum wird im Wesentlichen null. Dadurch verformt sich das Gehäuse 21 so, dass nur die Bodenseite des Gehäuses 21 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Gehäuse 21 und dem Außenraum gebogen wird. Die Höhe des Gehäuses 21 ist hier klein, und somit ist der Verformungsbetrag, zu dem es in den Seitenflächen des Gehäuses 21 aufgrund von Druck kommt, klein.
Aufgrund der durch eine solche Verformung erzeugte Reaktionskraft versuchen das Gehäuse 21 und die Pumpe 11, sich hin zur Bodenseite zu bewegen. Da aber die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, können sich das Gehäuse 21 und die Pumpe 11 kaum hin zur Bodenseite bewegen.
Daher werden in dem ersten Beispiel der Verformung das Gehäuse 21 und die Pumpe 11 zusammen mit der Verformung nicht hin zur Bodenseite angeregt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen aufgrund von Anregung kann reduziert werden. In dem ersten Beispiel der Verformung wird insbesondere aufgrund des Fixierens der Oberseite des Gehäuses 21, in der nur eine kleine Verformung auftreten kann, an dem Fixierungselement 31 eine Verformung des Gehäuses 21 nicht auf das Fixierungselement 31 übertragen und eine Verformung des Fixierungselements 31 wird gehemmt. In der Fluidsteuervorrichtung 1 können daher in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Geräusch durch Verformung des Fixierungselements 31, die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von Reibungsgeräusch zwischen dem Fixierungselement 31 und einem anderen Element, die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung der Festigkeit, mit der das Fixierungselement 31 und ein anderes Element aneinander fixiert werden, die Wahrscheinlichkeit des Ablösens und der Rissbildung in dem Fixierungselement 31 und anderen Elementen usw. reduziert werden.
Hier ist es in dem bodenplattenseitigen Bereich 24 bevorzugt, dass der Abstand zwischen dem Gehäuse 21 und der Pumpe 11 so groß ist, dass das Gehäuse 21 infolge des Verformens nicht in Kontakt mit der Pumpe 11 kommt, da in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Problems, dass sich die Eigenschaften der Pumpe aufgrund von Kontakt zwischen dem Gehäuse 21 und der Pumpe 11 ändern, reduziert werden kann.
7 ist eine Darstellung, die ein zweites Beispiel für Verformung zeigt, die in dem Gehäuse 21 auftritt, wenn die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B in dem Fall fixiert wird, da die Fluidsteuervorrichtung 1 als Kompressionsvorrichtung ausgebildet ist.
Da die Strömung des Fluids in einer Richtung von dem bodenplattenseitigen Bereich 24 hin zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 in dem Gehäuse 21 stattfindet, ist es im Fall des Ausbildens der Fluidsteuervorrichtung 1 als Kompressionsvorrichtung notwendig, den Druckbehälter 22 mit dem oberplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 zu verbinden und den bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 mit dem Außenraum in Verbindung stehen zu lassen. Wenn die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann somit die Düse 29 an der Oberseite des Gehäuses 21 angebracht und mit dem Druckbehälter 22 verbunden werden, und die Düse 33, die an dem Fixierungselement 31 angebracht ist, kann veranlasst werden, mit dem Außenraum zu kommunizieren.
Wenn in einem solchen Zustand die Pumpe 11 angetrieben wird, wird der Druck in dem oberplattenseitigen Bereich 25 des Gehäuses 21 bezüglich zu dem in dem Außenraum ein Überdruck und die Druckdifferenz ΔP zwischen dem oberplattenseitigen Bereich 25 und dem Außenraum wird positiv. In dem bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 wird ferner der Fluiddruck in etwa gleich dem Außenraum, und die Druckdifferenz ΔP zwischen dem bodenplattenseitigen Bereich 24 und dem Außenraum wird im Wesentlichen null. Dadurch verformt sich das Gehäuse 21 so, dass nur die Oberseite des Gehäuses 21 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Gehäuse 21 und dem Außenraum gebogen wird.
Aufgrund der durch eine solche Verformung erzeugte Reaktionskraft versuchen das Gehäuse 21 und die Pumpe 11, sich hin zur Bodenseite zu bewegen. Da aber die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, können sich das Gehäuse 21 und die Pumpe 11 kaum hin zur Bodenseite bewegen.
Daher werden auch in dem zweiten Beispiel der Verformung das Gehäuse 21 und die Pumpe 11 zusammen mit der Verformung nicht hin zur Bodenseite angeregt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen aufgrund von Anregung kann reduziert werden. Ferner wird erwartungsgemäß in diesem Fall auch in der Fluidsteuervorrichtung 1 aufgrund des Fixierens der Bodenseite des Gehäuses 21, in der nur eine kleine Verformung auftreten kann, an dem Fixierungselement 31 eine Verformung des Gehäuses 21 nicht auf das Fixierungselement 31 übertragen und eine Verformung des Fixierungselements 31 wird gehemmt.
8 ist eine Darstellung, die ein drittes Beispiel für Verformung zeigt, die in dem Gehäuse 21 auftritt, wenn die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B in dem Fall fixiert wird, da die Fluidsteuervorrichtung 1 als Dekompressionsvorrichtung ausgebildet ist.
Da in diesem Fall die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann die Düse 29 an der Oberseite des Gehäuses 21 angebracht werden und kann veranlasst werden, mit dem Außenraum zu kommunizieren, und die Düse 33, die an dem Fixierungselement 31 angebracht ist, kann mit dem Druckbehälter 22 verbunden werden.
Wenn in einem solchen Zustand die Pumpe 11 angetrieben wird, wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 und dem Außenraum negativ und eine Kraft, die ein Verformen der Bodenseite des Gehäuses 21 in ausgesparter Weise hervorruft, wird erzeugt. Da aber die Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann in der Bodenseite des Gehäuses 21 nur eine geringe Verformung auftreten. In dem Fall, da das Elastizitätsmodul des Fixierungselements 31 höher als das Elastizitätsmodul der Bodenseiten des Gehäuses 21 ist, oder in dem Fall, da die Dicke des Fixierungselements 31 größer als die Dicke der Bodenseite des Gehäuses 21 ist, ist insbesondere die Wirkung des Hemmens von Verformung hoch.
In dem dritten Beispiel der Verformung wird somit die Montagefläche B nicht angeregt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen aufgrund von Anregung kann reduziert werden. Da ferner insbesondere in dem dritten Beispiel der Verformung die Bodenseite des Gehäuses 21, in der Verformung auftreten kann, an dem Fixierungselement 31 fixiert wird, wird der Verformungsbetrag der Bodenseite des Gehäuses 21 reduziert. In der Fluidsteuervorrichtung 1 kann daher in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit des Ablösens und der Rissbildung in den Elementen, die in dem mehrlagigen Modul 3 enthalten sind, die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von unerwünschtem Geräusch durch das mehrlagige Modul 3 usw. reduziert werden.
Da ferner der Verformungsbetrag der Bodenseite des Gehäuses 21 reduziert ist, können die Pumpe 11 und die Bodenseite des Gehäuses 21 so angeordnet werden, dass sie nah zueinander sind, und die Höhe der Fluidsteuervorrichtung 1 kann reduziert werden.
9 ist eine Darstellung, die ein viertes Beispiel für Verformung zeigt, die in dem Gehäuse 21 auftritt, wenn die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B in dem Fall fixiert wird, da die Fluidsteuervorrichtung 1 als Kompressionsvorrichtung ausgebildet ist.
Da in diesem Fall die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann die Düse 29 an der Bodenseite des Gehäuses 21 angebracht werden und kann veranlasst werden, mit dem Außenraum zu kommunizieren, und die Düse 33, die an dem Fixierungselement 31 angebracht ist, kann mit dem Druckbehälter 22 verbunden werden.
Wenn in einem solchen Zustand die Pumpe 11 angetrieben wird, wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem oberplattenseitigen Bereich 25 des Gehäuses 21 und dem Außenraum positiv und eine Kraft, die ein Verformen der Oberseite des Gehäuses 21 in konvexer Weise hervorruft, wird erzeugt. Da aber die Oberseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 als Montagefläche B fixiert wird, kann in der Oberseite des Gehäuses 21 nur eine geringe Verformung auftreten.
In dem vierten Beispiel der Verformung wird somit ebenfalls die Montagefläche B nicht angeregt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen aufgrund von Anregung kann reduziert werden. Da ferner in dem vierten Beispiel der Verformung die Oberseite des Gehäuses 21, in der Verformung auftreten kann, an dem Fixierungselement 31 fixiert wird, wird der Verformungsbetrag der Oberseite des Gehäuses 21 reduziert. In der Fluidsteuervorrichtung 1 kann daher in diesem Fall ebenfalls die Wahrscheinlichkeit des Ablösens und der Rissbildung in den Elementen, die in dem mehrlagigen Modul 3 enthalten sind, die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens von unerwünschtem Geräusch durch das mehrlagige Modul 3 usw. reduziert werden.
Da wie vorstehend beschrieben bei der Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Gehäuse 21 durch Nutzen der Oberseite oder der Bodenseite des Gehäuses 21 als Montagefläche B an dem Fixierungselement 31 montiert wird, kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und von Problemen reduziert werden, selbst wenn eine Verformung gleichzeitig mit dem Umschalten des Druckzustands erfolgt. Probleme wie etwa Verschlechterung der Festigkeit, mit der Elemente aneinander fixiert werden, Rissbildung in den Elementen und Ablösen der Elemente treten daher weniger wahrscheinlich auf und es kann die Fluidsteuervorrichtung 1, die hinsichtlich Geräuschlosigkeit und Haltbarkeit vorteilhaft ist, ausgebildet werden.
10 ist eine Darstellung, die einen Fall zeigt, in dem Elemente ausschließlich einer Einrichtung, in die die Fluidsteuervorrichtung 1 zu integrieren ist, als Fixierungselemente verwendet werden. In diesem Fall wird das Gehäuse 21 mit einer Fläche eines Wärmeableiters 36, etwa einer Wärmesenke, und mit einer Fläche einer Batterie 37 verbunden, wobei die Klebefolie 32 zwischen das Gehäuse 21 und diese Flächen gesetzt ist. Auf diese Weise können der Wärmeableiter 36, etwa eine Wärmesenke, und die Batterie 37 als Fixierungselemente verwendet werden.
11 ist eine Darstellung, die einen anderen Fall zeigt, in dem Elemente ausschließlich einer Einrichtung, in die die Fluidsteuervorrichtung 1 zu integrieren ist, als Fixierungselemente verwendet werden. In diesem Fall ist das Gehäuse 21 mit einer Außenfläche des Druckbehälters 22 verbunden. Auf diese Weise kann der Druckbehälter 22 als Fixierungselement verwendet werden.
<<Zweite Ausführungsform>>
Nun wird eine Fluidsteuervorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
12 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Fluidsteuervorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Der Unterschied zwischen der hierin beschriebenen Fluidsteuervorrichtung 1A und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Fluidsteuervorrichtung 1A ein Fixierungselement 31A und eine Düse 33A umfasst und nicht das Dichtungselement 34 umfasst. Die Düse 33A ist mit einem Druckbehälter zu verbinden und nicht an dem Fixierungselement 31A, sondern an dem Gehäuse 21 anzubringen, so dass sie von der Montagefläche B vorsteht und durch das Fixierungselement 31A tritt. Das Fixierungselement 31A weist einen Hohlraum 35A auf, in den die Düse 33A eingeführt wird.
Bei der Fluidsteuervorrichtung 1A mit einer solchen Konfiguration ist selbst bei Auftreten eines Klebstoffversagens in der Klebefolie 32 die Lichtdichtigkeit zwischen dem Fixierungselement 31A und dem Gehäuse 21 kein Problem, da die Düse 33A direkt von dem Gehäuse 21 absteht. Daher ist es nicht erforderlich, ein Element, etwa ein Dichtungselement, vorzusehen, das Luftdichtheit verbessert, und es kann eine einfachere Konfiguration zum Fixieren des Fixierungselements 31A und des Gehäuses 21 aneinander genutzt werden.
<<Dritte Ausführungsform>>
Nun wird eine Fluidsteuervorrichtung 1E gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben.
13 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Fluidsteuervorrichtung 1E gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
Der Unterschied zwischen der hierin beschriebenen Fluidsteuervorrichtung 1E und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Fluidsteuervorrichtung 1E ein Fixierungselement 31E und eine Düse 33E umfasst und nicht das Dichtungselement 34 umfasst. Die Düse 33E ist so vorgesehen, dass sie von einer der Seitenflächen des Gehäuses 21 vorsteht. Das Fixierungselement 31E weist keinen Hohlraum auf.
Auch bei der Fluidsteuervorrichtung 1E mit einer solchen Konfiguration ist selbst bei Auftreten eines Klebstoffversagens in der Klebefolie 32 die Luftdichtheit zwischen dem Fixierungselement 31E und dem Gehäuse 21 kein Problem, und somit können das Fixierungselement 31E und das Gehäuse 21 mit einer einfachen Konfiguration, bei der kein Dichtungselement oder dergleichen vorgesehen wird, aneinander fixiert werden. Ferner nimmt die Fläche eines Abschnitts, in dem das Fixierungselement 31E und das Gehäuse 21 miteinander verbunden werden, zu, und somit kann die Steifigkeit des Abschnitts verbessert werden, so dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verformung weiter reduziert werden kann.
Als Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist ferner die Düse 33E so vorgesehen, dass die Düse 33E in eine Richtung in etwa parallel zu der Klebefolie 32 weist. Wenn die Düse 33E in einen Druckbehälter eingeführt und aus diesem gezogen wird, wird an der Klebefolie 32 eine Spannung in einer Scherrichtung ausgeübt, und somit kann die Festigkeit weiter verbessert werden.
<<Vierte Ausführungsform>>
Nun wird eine Fluidsteuervorrichtung 1B gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben.
14 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Fluidsteuervorrichtung 1B gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
Der Unterschied zwischen der hierin beschriebenen Fluidsteuervorrichtung 1B und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Fluidsteuervorrichtung 1 B ein Fixierungselement 31B und Düsen 29B und 33B umfasst und nicht das Dichtungselement 34 umfasst. Jede der Düsen 29B und 33B ist so vorgesehen, dass sie von einer der Seitenflächen des Gehäuses 21 absteht. Das Fixierungselement 31B weist keinen Hohlraum auf.
Auch bei der Fluidsteuervorrichtung 1B mit einer solchen Konfiguration können wie in der dritten Ausführungsform das Fixierungselement 31B und das Gehäuse 21 mit einer einfachen Konfiguration aneinander fixiert werden, und die Steifigkeit eines Abschnitts, in dem das Fixierungselement 31E und das Gehäuse 21 miteinander verbunden sind, kann verbessert werden. Da ferner bei der Fluidsteuervorrichtung 1B die Düsen 29B und 33B an den Seitenflächen des Gehäuses 21 vorgesehen sind, können das Gehäuse 21 und die Düsen 29B und 33B insgesamt dünn ausgebildet werden.
<<Fünfte Ausführungsform>>
Nun wird eine Dekompressionsvorrichtung 1C gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben.
15 ist eine Darstellung, die schematisch die Dekompressionsvorrichtung 1C gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
Die Dekompressionsvorrichtung 1C umfasst die Pumpe 11, das Gehäuse 21, das Fixierungselement 31 und einen Druckbehälter 9C. Der Druckbehälter 9C ist ausgelegt, um beispielsweise an einem Adapter für nasales Absaugen, Stillen oder Sekretabsaugung mithilfe von Unterdruckwundtherapie (NPWT) angebracht zu werden, und steht durch einen Verbindungsschlauch oder dergleichen mit dem bodenplattenseitigen Bereich 24 des Gehäuses 21 in Verbindung, wobei der Druck in diesem bezüglich dem in dem Außenraum ein Unterdruck wird. Die Dekompressionsvorrichtung 1C kann den Druck in dem Druckbehälter 9C bezüglich des Drucks in dem Außenraum durch Antreiben der Pumpe 11 zu einem Unterdruck werden lassen und kann durch den Druckbehälter 9C ein externes Fluid ansaugen.
Zu beachten ist, dass in dem Fall des Öffnens des Sauganschlusses des Druckbehälters 9C unter Atmosphärendruck während des Zeitraums, da eine angesaugte Substanz entfernt wird, oder während des Antreibens eine Möglichkeit besteht, dass sich eine plötzliche Druckänderung zu dem bodenplattenseitigen Bereich 24 ausbreitet und es zu unerwünschtem Geräusch und Problemen in dem Fall kommt. Da aber die Oberseite des Gehäuses 21, in der nur eine kleine Verformung auftreten kann, an dem Fixierungselement 31 fixiert wird, wird eine Verformung des Gehäuses 21 nicht auf das Fixierungselement 31 übertragen und eine Verformung des Fixierungselements 31 kann gehemmt werden. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Problemen in Verbindung mit der Dekompressionsvorrichtung kann ferner reduziert werden und das Ausbreiten von unerwünschtem Geräusch aus der Dekompressionsvorrichtung heraus kann gehemmt werden.
<<Sechste Ausführungsform>>
Nun wird eine Kompressionsvorrichtung 1D gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben.
16 ist eine Darstellung, die schematisch die Kompressionsvorrichtung 1D gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.
Die Kompressionsvorrichtung 1D umfasst die Pumpe 11, das Gehäuse 21, das Fixierungselement 31 und einen Druckbehälter 9D. Der Druckbehälter 9D ist beispielsweise eine Luftmatratze zum Drauflegen oder eine Manschette eines Blutdruckmessgeräts und steht durch Nutzen eines Verbindungsschlauchs oder dergleichen mit dem oberplattenseitigen Bereich 25 des Gehäuses 21 in Verbindung, wobei der Druck darin bezüglich dem in dem Außenraum ein Überdruck wird. Die Kompressionsvorrichtung 1D kann den Druck in dem Druckbehälter 9D bezüglich dem in dem Außenraum durch Antreiben der Pumpe 11 zu einem Überdruck werden lassen.
Zu beachten ist, dass, wenn die Kompressionsvorrichtung 1D beispielsweise eine Luftmatratze zum Hinlegen als Druckbehälter 9D umfasst, an der Luftmatratze zum Hinlegen ein Auslassmagnetventil 10D angebracht sein kann und die Steuereinheit 2 das Saugen der Luft in den Druckbehälter 9D (Luftmatratze) durch Nutzen der Pumpe 11 und auch das Ablassen der Luft von dem Druckbehälter 9 (Luftmatratze) durch Verwenden des Magnetventils 10D steuern kann. In diesem Fall können eine Funktion des Verteilens von Körperdruck, eine Funktion des Verhinderns von Wundliegen usw. verwirklicht werden, indem die Steuereinheit 2 veranlasst wird, eine Steuerung so auszuführen, dass das Saugen von Luft in den Druckbehälter 9D (Luftmatratze) und das Ablassen der Luft aus dem Druckbehälter 9D (Luftmatratze) regelmäßig umgeschaltet werden.
Zum Zweck beispielsweise des Veranlassens der Steuereinheit 2, die Pumpe 11 wie vorstehend beschrieben intermittierend zu betreiben, ändert sich der Druckzustand in dem Gehäuse 21 häufig, und somit ist es besonders effektiv, das Gehäuse 21 durch Nutzen der Oberseite oder der Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 zu montieren, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen zu reduzieren. Zu beachten ist auch, dass in dem Fall, da die Fluidsteuervorrichtung nicht als Kompressionsvorrichtung, sondern als Dekompressionsvorrichtung ausgebildet ist, beispielsweise bei Verwenden der Fluidsteuervorrichtung für Sekretabsaugung mithilfe von Unterdruckwundtherapie, es notwendig ist, bei Verstreichen von Zeit die Pumpe 11 mithilfe der Steuereinheit 2 intermittierend zu betreiben, und es somit erneut besonders effektiv ist, das Gehäuse 21 durch Nutzen der Oberseite oder der Bodenseite des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 zu montieren, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unerwünschtem Geräusch und Problemen zu reduzieren.
Wenn sich ein Nutzer zum Hinlegen auf die Luftmatratze legt oder sich auf ihr umdreht, ist zu beachten, dass eine Möglichkeit besteht, dass es zu einer plötzlichen Druckänderung in dem Druckbehälter 9D kommt und sich die Druckänderung zu dem oberplattenseitigen Bereich 25 ausbreitet, was wiederum zum Auftreten von unerwünschtem Geräusch und Problemen führt. Durch Fixieren der Oberplatte des oberplattenseitigen Bereichs 25 des Gehäuses 21 an dem Fixierungselement 31 kann aber die Wahrscheinlichkeit des Auftretens des unerwünschten Geräusches und der Probleme reduziert werden.
<<Andere Ausführungsformen>>
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird zwar ein Gas als Fluid verwendet, doch kann die Fluidsteuervorrichtung unter Verwenden eines anderen Fluids als einem Gas implementiert werden, d.h. beispielsweise können eine Flüssigkeit, ein Pulver (ein Gas-Feststoff-Mischfluid), ein Feststoff-Flüssigkeits-Mischfluid, ein Gas-Flüssigkeit-Mischfluid, ein Gel oder dergleichen verwendet werden.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Ventil, das einen mehrlagigen Aufbau aufweist und das eine Ventilfolie umfasst, als Ventilabschnitt verwendet wird, kann die Fluidsteuervorrichtung durch Nutzen eines anderen Ventilaufbaus als dem vorstehenden implementiert werden. Der Ventilabschnitt weist eine Rückschlagventilstruktur auf, mit der die Strömungsrichtung des Fluids unabhängig vom Betriebszustand der Pumpe ständig gesteuert wird, oder kann eine Ventilstruktur aufweisen, mit der eine Ventilfunktion unwirksam wird, wenn das Antreiben der Pumpe unterbrochen wird. Alternativ kann beispielsweise eine Ventilstruktur genutzt werden, mit der die Fläche eines Abschnitts eines Strömungswegs, der mit der Pumpenkammer kommuniziert, zusammen mit Schwingung des Aktors zu- oder abnimmt.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Aktor piezoelektrisch angetrieben wird, kann die Fluidsteuervorrichtung durch Veranlassen des Aktors, durch ein anderes Antriebsverfahren, etwa beispielsweise elektromagnetisches Antreiben, zu arbeiten, implementiert werden. Ferner kann die Fluidsteuervorrichtung durch Ändern der Form der Pumpe, der Form des mit der Pumpe kommunizierenden Strömungswegs etc. implementiert werden.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine PZT-basierte Keramik als piezoelektrisches Material genutzt wird, kann die Fluidsteuervorrichtung unter Verwenden eines anderen piezoelektrischen Materials, d.h. beispielsweise einer nicht auf Blei basierenden piezoelektrischen Keramik, etwa einer auf Kaliumnatriumniobat basierenden Keramik oder einer auf Alkaliniobat basierenden Keramik als piezoelektrisches Material, implementiert werden.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Aktor unimorpher Ausführung verwendet wird, bei dem ein piezoelektrisches Element an einer Fläche der Schwingungsplatte vorgesehen ist, kann die Fluidsteuervorrichtung unter Verwenden eines anderen Aktors implementiert werden, der zum Beispiel ein Aktor bimorpher Ausführung ist, bei dem an jeder der zwei Flächen einer Schwingungsplatte ein piezoelektrisches Element vorgesehen ist.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Elemente, die jeweils eine kreisförmige Außenform und eine kreisförmige Innenform aufweisen, als Elemente verwendet werden, die das mehrlagige Modul bilden, kann die Fluidsteuervorrichtung unter Verwenden von Elementen implementiert werden, die andere Außenformen und andere Innenformen aufweisen, die beispielsweise eine elliptische Form, eine polygonale Form und dergleichen sind.
Schließlich sind die Beschreibungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht beispielhaft, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt zu sehen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu bestimmen, sondern durch die Ansprüche. Ferner sollen die Bedeutungen, die gleich den Ansprüchen und allen Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche sind, in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
Bezugszeichenliste

B: Montagefläche
1, 1A, 1B: Fluidsteuervorrichtung
1C: Dekompressionsvorrichtung
1D: Kompressionsvorrichtung
2: Steuereinheit
3: mehrlagiges Modul
9C, 9D: Druckbehälter
10D: Magnetventil
11: Pumpe
12: Ventil
13: Aktor
21: Gehäuse
22: Druckbehälter
24: bodenplattenseitiger Bereich
25: oberplattenseitiger Bereich
26: Trennwand
27: Vorsprung
28: Nut
29, 33: Düse
31: Fixierungselement
32: Klebefolie
33: Düse
34: Dichtungselement
36: Wärmeableiter
37: Batterie
41: Gehäuseoberplatte
42: Ventiloberplatte
43: Ventilseitenplatte
44: Ventilfolie
45: Ventilbodenplatte
46: Pumpenseitenplatte
47: Schwingungsplatte
48: piezoelektrisches Element
49: Gehäuseseitenplatte
50: Gehäusebodenplatte
51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 60: Hohlraum
59: Innenraum

Claims

Fluidsteuervorrichtung, umfassend: eine Pumpe (11), ein Gehäuse mit einer flachen plattenartigen Struktur, wobei das Gehäuse eine Oberplatte, eine Seitenplatte und eine Bodenplatte umfasst, die einen Innenraum umgeben, und einen Einlass und einen Auslass aufweist, die den Innenraum mit einem Außenraum kommunizieren lassen; wobei die Pumpe (11) einen Aktor sowie einen Ventilabschnitt (12), der den Innenraum in eine erste Luftkammer (24), die mit dem Einlass kommuniziert, und eine zweite Luftkammer (25), die mit dem Auslass kommuniziert, unterteilt, aufweist; und ein Fixierungselement (31), das das Gehäuse ortsfest fixiert, wobei sich eine von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) näher an der Bodenplatte des Gehäuses befindet und sich eine andere von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) näher an der Oberplatte des Gehäuses befindet und wobei das Gehäuse durch Nutzen der Oberplatte oder der Bodenplatte als Montagefläche (B) an dem Fixierungselement (31) montiert ist, wobei die Pumpe (11) eine Ventiloberplatte (42), eine Ventilseitenplatte (43), eine Ventilfolie (44), eine Ventilbodenplatte (45), eine Pumpenseitenplatte (46) sowie eine Schwingplatte (47) aufweist, wobei der Aktor (13) ein piezoelektrisches Element (48) umfasst, das auf die Oberfläche der Schwingungsplatte (47) gestapelt ist und mit der genannten Vibrationsplatte (47) verbunden ist, wobei eine Ventilkammer von der genannten Ventiloberplatte (42), der Ventilseitenplatte (43), der Ventilfolie (44) und der Ventilbodenplatte (45) gebildet ist, wobei eine Pumpenkammer durch die genannte Ventilbodenplatte (45), die Pumpenseitenplatte (46) und die Schwingungsplatte (47) gebildet ist, wobei der Aktor (13), wenn der Aktor (13) vibriert, eine Druckdifferenz zwischen der genannten Ventilkammer und der genannten Pumpenkammer erzeugt, und wobei die genannte Ventilfolie (44) je nach Stellung die Ventilkammer und die Pumpenkammer miteinander kommunizieren lässt und voneinander absperrt.
Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei während eines Zeitraums, in dem der Ventilabschnitt (12) arbeitet, eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in einer von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25), wobei sich die eine näher an der Montagefläche (B) befindet als die andere, und einem Druck in dem Außenraum größer als eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in der anderen von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) und dem Druck in dem Außenraum ist.
Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei während eines Zeitraums, in dem der Ventilabschnitt (12) arbeitet, eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in einer von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25), wobei sich die eine näher an der Montagefläche (B) befindet als die andere, und einem Druck in dem Außenraum kleiner als eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in der anderen von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) und dem Druck in dem Außenraum ist.
Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend: eine Düse (33), die den Innenraum mit einem Druckbehälter kommunizieren lässt, wobei die Düse (33) von der Montagefläche (B) absteht und durch das Fixierungselement (31) tritt.
Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend: eine Düse (33e; 33b), die den Innenraum mit einem Druckbehälter kommunizieren lässt, wobei die Düse (33e; 33b) an der Seitenplatte vorgesehen ist.
Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend: eine Steuereinheit (2), die den Ventilabschnitt (12) intermittierend arbeiten lässt.
Dekompressionsvorrichtung, umfassend: die Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und einen Druckbehälter (9c), der mit einem Bereich kommuniziert, der unter einen Druck in einem Außenraum dekomprimiert ist, wobei der Bereich eine von erster Luftkammer (24) oder zweiter Luftkammer (25) ist.
Kompressionsvorrichtung, umfassend: die Fluidsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; einen Druckbehälter (9d), der mit einem Bereich kommuniziert, der über einen Druck in einem Außenraum komprimiert ist, wobei der Bereich eine von erster Luftkammer (24) oder zweiter Luftkammer (25) ist.
Dekompressionsvorrichtung, umfassend: die Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 2; und einen Druckbehälter (22), der mit einem Bereich kommuniziert, der unter einen Druck in einem Außenraum dekomprimiert ist, wobei der Bereich eine von erster Luftkammer (24) oder zweiter Luftkammer (25) ist, wobei das Fixierungselement (31) der Druckbehälter (22) ist und wobei die Montagefläche (B) eine Fläche näher zu einer von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) ist, wobei die eine eine Druckdifferenz bezüglich des Drucks in dem Außenraum aufweist, die größer als eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in einer anderen von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) und dem Druck in dem Außenraum ist.
Kompressionsvorrichtung, umfassend: die Fluidsteuervorrichtung nach Anspruch 2; einen Druckbehälter (22), der mit einem Bereich kommuniziert, der über einen Druck in einem Außenraum komprimiert ist, wobei der Bereich eine von erster Luftkammer (24) oder zweiter Luftkammer (25) ist, wobei das Fixierungselement (31) der Druckbehälter ist und wobei die Montagefläche (B) eine Fläche näher zu einer von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) ist, wobei die eine eine Druckdifferenz bezüglich des Drucks in dem Außenraum aufweist, die größer als eine Druckdifferenz zwischen einem Druck in einer anderen von erster Luftkammer (24) und zweiter Luftkammer (25) und dem Druck in dem Außenraum ist.