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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidsteuervorrichtung, die ein piezoelektrisches Material nutzt.
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Technischer Hintergrund
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Bisher wurden schon verschiedene Fluidsteuervorrichtungen vorgeschlagen, die ein Fluid unter Einsatz eines piezoelektrischen Materials befördern, wie in Patentdokument 1 beschrieben. Die im Patentdokument 1 beschriebene Fluidsteuervorrichtung befördert ein Fluid, indem sie die von einem piezoelektrischen Material erzeugte Schwingung nutzt.
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Die in Patentdokument 1 beschriebene Fluidsteuervorrichtung weist ein Folienventil im Inneren einer Pumpenkammer auf. Das Folienventil ist teilweise fixiert und hat ein bewegbares Ende. Das bewegbare Ende bewegt sich gemäß der Strömung eines Fluids im Inneren der Pumpenkammer, und im Ergebnis verwirklicht die Fluidsteuervorrichtung eine Gleichrichtung.
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Beispielsweise bewegt sich in dem Fall, in dem das Folienventil an einer Schwingplatte befestigt ist, das bewegbare Ende des Folienventils während Vorwärtsströmung, um mit der Oberfläche der Schwingplatte in Kontakt zu kommen. Dagegen bewegt sich das bewegbare Ende des Folienventils, um während Rückwärtsströmung mit einer der Schwingplatte gegenüberliegenden oberen Platte in Kontakt zu kommen. Die Fluidsteuervorrichtung lässt also das Fluid während Vorwärtsströmung strömen und stoppt während Rückwärtsströmung den Durchfluss des Fluids.
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Bezugnahmen
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Patentdokument
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Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2019/230159
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Fluidsteuervorrichtung vom verwandten Stand der Technik wäre es aber vielleicht selbst während Vorwärtsströmung nicht möglich, eine ausreichende Verringerung des Widerstands im Strömungspfad zu erhalten.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidsteuervorrichtung bereitzustellen, die den Widerstand im Strömungspfad, während Vorwärtsströmung zuverlässiger verringern kann.
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Lösung des Problems
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Eine Fluidsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine erste Hauptplatte, eine zweite Hauptplatte, einen Antriebskörper, einen Rahmenkörper, Stützabschnitte, ein Seitenwandelement, ein Ventilelement und ein zweites Loch auf. Die erste Hauptplatte hat eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche. Die zweite Hauptplatte hat eine dritte Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, eine vierte Hauptfläche auf einer der dritten Hauptfläche entgegengesetzten Seite und ein erstes Loch, das zwischen der dritten Hauptfläche und der vierten Hauptfläche durchdringt und durch das ein Fluid strömt. Der Antriebskörper ist an der zweiten Hauptfläche angeordnet und versetzt die erste Hauptplatte in Schwingung. Der Rahmenkörper ist näher an der Außenseite als ein Außenrand der ersten Hauptplatte bereitgestellt. Die Stützabschnitte verbinden den Rahmenkörper und die erste Hauptplatte miteinander und stützen die erste Hauptplatte, so dass die erste Hauptplatte relativ zum Rahmenkörper schwingen kann. Das Seitenwandelement ist mit der zweiten Hauptplatte und dem Rahmenkörper verbunden und bildet zwischen der ersten Hauptfläche und der dritten Hauptfläche eine Pumpenkammer. Das Ventilelement umfasst eine elastische Ventilfolie und ein Befestigungselement, das eine Seite des inneren Endes der Ventilfolie an der ersten Hauptfläche befestigt. Das Ventilelement weist ein inneres Ende, das ein befestigtes Ende ist, und ein äußeres Ende, das ein bewegbares Ende ist, auf. Das zweite Loch ist von einem Außenrand der ersten Hauptplatte, dem Rahmenkörper und zwei der Stützabschnitte, die nebeneinanderliegen, umgeben. Das zweite Loch ermöglicht die Kommunikation zwischen dem Inneren der Pumpenkammer und dem Äußeren und das Fluid wird gelangt durch dieses hindurch. Ein äußeres Ende des Ventilelements überlappt, in Draufsicht auf die erste Hauptfläche gesehen, das zweite Loch.
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Bei dieser Konfiguration, wenn ein Fluid in einer Vorwärtsrichtung strömt, d. h., wenn das Fluid über das erste Loch in das Innere der Pumpenkammer gesaugt wird, durch das Innere der Pumpenkammer von der Mitte zum Außenrand der Pumpenkammer strömt und über das zweite Loch aus der Umgebung des Außenrands der Pumpenkammer nach außen abgelassen wird, tritt das äußere Ende des Ventils in das Innere des zweiten Lochs ein. Daher kann die Querschnittsfläche des Strömungspfads in der Umgebung des äußeren Endes der Ventilfolie vergrößert werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Widerstand im Strömungspfad, während Vorwärtsströmung zuverlässiger reduziert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- Die 2(A) und 2(B) sind Seitenansichten, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellen.
- 3(A) ist eine vergrößerte Teilansicht eines seitlichen Querschnitts, die einen Verformungszustand einer Ventilfolie während Vorwärtsströmung darstellt, und 3(B) ist eine vergrößerte Teilansicht eines seitlichen Querschnitts, die den Verformungszustand der Ventilfolie während Rückwärtsströmung darstellt.
- 4(A) ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt, und 4(B) ist eine vergrößerte Teilansicht von 4(A).
- 5(A) ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt, und 5(B) ist eine vergrößerte Teilansicht von 5(A).
- 6 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
- 7 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
- 8 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt.
- 9 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform darstellt.
- 10 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform darstellt.
- 11 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration einer Fluidsteuervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die 2(A) und 2(B) sind Seitenansichten, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. Die 2(A) und 2(B) stellen die gleiche Konfiguration dar. 2(A) stellt die Konfiguration mit annähernd den gleichen Abmessungen dar wie die tatsächliche Form der Fluidsteuervorrichtung, während 2(B) zur Erleichterung der Verständlichkeit die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung mit einer besonderen Betonung der Höhenrichtung (Dickenrichtung) darstellt. Des Weiteren wird in 2(B) die Form einer in der Fluidsteuervorrichtung erzeugten Schwingung dargestellt. 3(A) ist eine vergrößerte Teilansicht eines seitlichen Querschnitts, die den Verformungszustand einer Ventilfolie, während Vorwärtsströmung darstellt, und 3(B) ist eine vergrößerte Teilansicht eines seitlichen Querschnitts, der den Verformungszustand der Ventilfolie während Rückwärtsströmung darstellt. In diesen Zeichnungen und in jeder der in den folgenden Ausführungsformen dargestellten Zeichnungen sind die Formen der einzelnen Bestandteile teilweise oder ganz übertrieben dargestellt, um die Beschreibung verständlicher zu machen.
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Wie in den 1, 2(A) und 2(B) dargestellt, sind eine erste Hauptplatte 21, ein Rahmenkörper 22, mehrere Trägerkörper 23, mehrere Spalte 230, ein Antriebskörper 30, eine zweite Hauptplatte 40, ein Seitenwandelement 50, eine Ventilfolie 61 und ein Befestigungselement 62 vorgesehen.
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Die erste Hauptplatte 21 ist eine flache Platte, die, in Draufsicht gesehen, eine Kreisform hat. Die erste Hauptplatte 21 weist kreisförmige Hauptflächen 211 und 212 auf. Die Hauptfläche 211 entspricht einer „ersten Hauptfläche“ der vorliegenden Erfindung und die Hauptfläche 212 entspricht einer „zweiten Hauptfläche“ der vorliegenden Erfindung. Die Hauptfläche 211 und die Hauptfläche 212 sind parallel zueinander. Die erste Hauptplatte 21 ist zum Beispiel aus einem Metall gebildet. Die erste Hauptplatte 21 ist zulässig, solange in ihr durch den Antriebskörper 30 eine Biegeschwingung ausgelöst werden kann. Wie von der Form der Schwingung in 2(B) dargestellt, ist eine Biegeschwingung eine Schwingung, in der die Hauptfläche 211 und die Hauptfläche 212 in einer, bei Betrachten der ersten Hauptplatte 21 von der Seite, wellenartigen Form verlagert werden.
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Der Rahmenkörper 22 ist eine flache Platte und ist näher an der Außenseite als ein Außenrand der ersten Hauptplatte 21 angeordnet. Der Rahmenkörper 22 umgibt in Draufsicht die erste Hauptplatte 21. Das heißt, der Rahmenkörper 22 weist eine kreisförmige Öffnung in der Mitte der flachen Platte auf. Die Form der Öffnung ist ähnlich der äußeren Form der ersten Hauptplatte 21 und größer als sie. Die äußere Form des Rahmenkörpers 22 ist zum Beispiel eine rechteckige Form, wie in 1 dargestellt. Die äußere Form des Rahmenkörpers 22 ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt.
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Die mehreren Trägerkörper 23 haben balkenähnliche Formen. Die mehreren Trägerkörper 23 sind zwischen der ersten Hauptplatte 21 und dem Rahmenkörper 22 angeordnet. Die mehreren Trägerkörper 23 sind zwischen dem Außenrand der ersten Hauptplatte 21 und dem Innenrand des Rahmenkörpers 22 verbunden. Die mehreren Trägerkörper 23 sind so angeordnet, dass sie am Außenrand der ersten Hauptplatte 21 entlang voneinander beabstandet sind. Die Anzahl von Trägerkörpern 23 ist zulässig, solange die Anzahl drei oder mehr beträgt, und die mehreren Trägerkörper 23 sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen am äußeren Umfang der ersten Hauptplatte 21 entlang angeordnet.
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Die mehreren Spalte 230 sind zwischen der ersten Hauptplatte 21 und dem Rahmenkörper 22 angeordnet. Die mehreren Spalte 230 sind von den mehreren Trägerkörpern 23 in dem Bereich zwischen der ersten Hauptplatte 21 und dem Rahmenkörper 22 gebildete Teile.
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Bei dieser Konfiguration verbinden die mehreren Spalte 230 den Raum auf der Seite nahe der Hauptfläche 211 der ersten Hauptplatte 21 und den Raum auf der Seite nahe der Hauptfläche 212 der ersten Hauptplatte 21 miteinander. Daher entsprechen die mehreren Spalte 230 einem „zweiten Loch“ der vorliegenden Erfindung. Außerdem entsprechen die mehreren Spalte 230 einer „Aussparung“. Des Weiteren besitzen die mehreren Trägerkörper 23 aufgrund dessen, dass die mehreren Trägerkörper 23 mit den auf diese Weise zwischen ihnen positionierten, mehreren Spalten 230 ausgebildet sind, eine Elastizität. Das heißt, die mehreren Trägerkörper 23 stützen die erste Hauptplatte 21, so dass die erste Hauptplatte 21 relativ zum Rahmenkörper 22 schwingen kann. „Stützabschnitte“ der vorliegenden Erfindung werden von den mehreren Trägerkörpern 23 und den mehreren Spalten 230 gebildet.
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Die erste Hauptplatte 21, der Rahmenkörper 22 und die mehreren Trägerkörper 23 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie miteinander einstückig sind. Das heißt, die erste Hauptplatte 21, der Rahmenkörper 22 und die mehreren Trägerkörper 23 werden vorzugsweise durch Bilden der mehreren Spalte 230 durch Stanzen einer einzelnen flachen Platte unter Verwendung eines vorgeschriebenen Verfahrens realisiert. Auf diese Weise kann eine Form, in der die erste Hauptplatte 21 und der Rahmenkörper 22 durch die mehreren Trägerkörper 23 miteinander verbunden sind und die die mehreren Spalte 230 umfasst, leicht und präzise realisiert werden. Die erste Hauptplatte 21, der Rahmenkörper 22 und die mehreren Trägerkörper 23 müssen nicht so gebildet sein, dass sie miteinander einstückig sind. Das heißt, die erste Hauptplatte 21, der Rahmenkörper 22 und die mehreren Trägerkörper 23 können durch Verbinden einzelner Elemente miteinander realisiert werden.
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Der Antriebskörper 30 wird beispielsweise unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements realisiert. Das piezoelektrische Element weist einen scheibenförmigen piezoelektrischen Körper und Ansteuerelektroden. Die Ansteuerelektroden sind auf beiden Hauptflächen des scheibenförmigen piezoelektrischen Körpers gebildet.
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Der Antriebskörper 30 ist an der Hauptfläche 212 der ersten Hauptplatte 21 angeordnet. Hier sind, im Wesentlichen, in Draufsicht gesehen, die Mitte des Antriebskörpers 30 und die Mitte der ersten Hauptplatte 21 deckungsgleich. Das piezoelektrische Element des Antriebskörpers 30 wird verformt, wenn ein Ansteuersignal an die Ansteuerelektroden angelegt wird. Wie oben beschrieben, schwingt die erste Hauptplatte 21 aufgrund dieser Verformung.
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Die zweite Hauptplatte 40 ist eine flache Platte, die, in Draufsicht gesehen, eine rechteckige Form hat. Die äußere Form der zweiten Hauptplatte 40 muss keine rechteckige Form sein. Die äußere Form der zweiten Hauptplatte 40 ist zulässig, solange die äußere Form mindestens die gleiche Größe wie die äußere Form des Rahmenkörpers 22 hat oder größer ist. Die zweite Hauptplatte 40 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, hat eine Dicke etc. was bedeutet, dass in der zweiten Hauptplatte 40 nur vernachlässigbare Biegeschwingungen erzeugt werden. Die zweite Hauptplatte 40 weist eine Hauptfläche 401 und eine Hauptfläche 402 auf. Die Hauptfläche 401 und die Hauptfläche 402 sind parallel zueinander. Die zweite Hauptplatte 40 ist so angeordnet, dass ihre Hauptfläche 401 der Hauptfläche 211 der ersten Hauptplatte 21 zugekehrt ist.
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Die zweite Hauptplatte 40 hat mehrere Löcher 400. Die mehreren Löcher 400 durchdringen zwischen der Hauptfläche 401 und der Hauptfläche 402 der zweiten Hauptplatte 40. Die mehreren Löcher 400 entsprechen einem „ersten Loch“ der vorliegenden Erfindung. Die mehreren Löcher 400 sind, in Draufsicht auf die zweite Hauptplatte 40 gesehen, in einer Kreisform angeordnet. Die Mitte des Durchmessers der Kreisform überschneidet sich, in Draufsicht auf eine Fluidsteuervorrichtung 10 gesehen, im Wesentlichen mit der Mitte der ersten Hauptplatte 21.
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Das Seitenwandelement 50 ist eine Ringsäule. Das Seitenwandelement 50 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, hat eine Dicke etc., was bedeutet, dass in dem Seitenwandelement 50 nur vernachlässigbare Biegeschwingungen erzeugt werden.
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Das Seitenwandelement 50 ist zwischen dem Rahmenkörper 22 und der zweiten Hauptplatte 40 angeordnet. Ein Ende des Seitenwandelements 50 in der Höhenrichtung ist mit dem Rahmenkörper 22 verbunden. Das andere Ende des Seitenwandelements 50 in der Höhenrichtung ist mit der zweiten Hauptplatte 40 verbunden.
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Bei dieser Konfiguration ist die Fluidsteuervorrichtung 10 mit einem Raum versehen, der von einer flachen Platte, bestehend aus der ersten Hauptplatte 21, dem Rahmenkörper 22 und den mehreren Trägerkörpern 23, und der zweiten Hauptplatte 40 und dem Seitenwandelement 50 umgeben ist. Dieser Raum dient als eine Pumpenkammer 100 der Fluidsteuervorrichtung 10. Die Pumpenkammer 100 kommuniziert mit den mehreren Löchern 400 und den mehreren Spalten 230. Das heißt, die Pumpenkammer 100 kommuniziert auf der Seite nahe der zweiten Hauptplatte 40 der Fluidsteuervorrichtung 10 über die mehreren Löcher 400 mit dem Außenraum und kommuniziert auf der Seite nahe der ersten Hauptplatte 21 der Fluidsteuervorrichtung 10 über die mehreren Spalte 230 mit dem Außenraum.
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Die Ventilfolie 61 ist aus flexiblem Material gebildet. Die Ventilfolie 61 ist zulässig, solange die Ventilfolie 61 einen Elastizitätsgrad aufweist, der es ermöglicht, dass die Ventilfolie 61 von einem durch die Pumpenkammer 100 fließenden Fluid verformt wird. Die Ventilfolie 61 hat eine Ringform und eine vorgeschriebene Breite (Länge in Radialrichtung). Der Innendurchmesser der Ventilfolie 61 ist größer als der Durchmesser des Kreises, entlang dessen die mehreren Löcher 400 angeordnet sind.
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Das Befestigungselement 62 ist beispielsweise aus einem Material mit Haftklebung, wie etwa doppelseitigem Klebeband, gebildet. Das Befestigungselement 62 hat eine ringartige Form und hat eine vorgeschriebene Breite (Länge in Radialrichtung). Die Breite des Befestigungselements 62 ist kleiner als die Breite der Ventilfolie 61. Der Innendurchmesser des Befestigungselements 62 ist größer als der Durchmesser des Kreises, an dem entlang die mehreren Löcher 400 angeordnet sind, und ist der gleiche oder im Wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser der Ventilfolie 61. Der Außendurchmesser des Befestigungselements 62 ist kleiner als der Außendurchmesser der Ventilfolie 61.
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Das Befestigungselement 62 befestigt die Ventilfolie 61 an der Hauptfläche 211 der ersten Hauptplatte 21. Hier ist die Mitte des Befestigungselements 62 im Wesentlichen deckungsgleich mit der Mitte der Hauptfläche 211. Außerdem ist das innere Ende des Befestigungselements 62 im Wesentlichen deckungsgleich mit dem inneren Ende der Ventilfolie 61. Wie in den 2(A), 2(B), 3(A) und 3(B) dargestellt, wird also das innere Ende der Ventilfolie 61 von dem Befestigungselement 62 fixiert und ein äußeres Ende 611 der Ventilfolie 61 wird von dem Befestigungselement 62 nicht fixiert. Es wird angemerkt, dass das innere Ende der Ventilfolie 61 und das innere Ende des Befestigungselements 62 sich auf die Enden beziehen, die näher an der Mitte liegen, wenn in Draufsicht gesehen. Das heißt, die Ventilfolie 61 ist in einem Zustand an der ersten Hauptplatte 21 befestigt, in dem die Ventilfolie 61 sich verformen kann, wobei das innere Ende als ein befestigtes Ende dient und das äußere Ende 611 als ein bewegbares Ende dient. Das Befestigungselement 62 kann die Ventilfolie 61 an einer Position befestigen, die um einen vorgeschriebenen Abstand von dem inneren Ende der Ventilfolie 61 zu dem äußeren Ende der Ventilfolie 61 hin verschoben ist. Das heißt, das Befestigungselement 62 ist zulässig, solange das Befestigungselement 62 die Seite des inneren Endes der Ventilfolie 61 so befestigt, dass das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 als bewegbares Ende funktioniert.
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Bei dieser Konfiguration wird gemäß dem Bernoulli-Effekt das Fluid aus den mehreren Löchern 400 in das Innere der Pumpenkammer 100 gesaugt (Vorwärtsströmungszustand) und das Fluid strömt im Inneren der Pumpenkammer 100 von der Mitte zum Außenrand hin. Infolgedessen wird das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 nach unten zur ersten Hauptplatte 21 hin gepresst. Dann wird Fluid aus den mehreren Spalten 230 nach außen abgelassen.
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Dagegen versucht das Fluid vom Außenrand der Pumpenkammer 100 zur Mitte hinzufließen, wenn das Fluid aus den mehreren Spalten 230 in das Innere der Pumpenkammer 100 gesaugt wird (Rückwärtsströmungszustand). Infolgedessen wird das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 nach oben zur zweiten Hauptplatte 40 hin gedrückt und kommt mit der Hauptfläche 401 der zweiten Hauptplatte 40 in Kontakt. Daher wird die Einwärtsströmung des Fluids zur Mitte der Pumpenkammer 100 hin unterdrückt (siehe 3(B)).
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Bei der oben beschriebenen Konfiguration erstreckt sich in der Fluidsteuervorrichtung 10, wie in 2(A) und 2(B) dargestellt, das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 in die Spalte 230 hinein, wenn das äußere Ende 611 nicht verformt ist, d. h. in einem Zustand, in dem das Fluid nicht im Inneren der Pumpenkammer 100 strömt.
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Bei dieser Konfiguration wird, wenn das Fluid in der Vorwärtsrichtung strömt (in einem Vorwärtsströmungszustand), wie in 3(A) dargestellt, das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 durch das von der Mitte her fließende Fluid zum Außenrand der Pumpenkammer 100 hingeschoben und tritt in das Innere der Spalte 230 ein. Das trägt dazu bei, zu verhindern, dass die Querschnittsfläche des Strömungskanals in der Umgebung des Außenrands der ersten Hauptplatte 21 in der Pumpenkammer 100 durch die Ventilfolie 61 verkleinert wird. Auf diese Weise kann die Fluidsteuervorrichtung 10 den Widerstand im Strömungspfad während Vorwärtsströmung verringern.
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In der oben beschriebenen Konfiguration überlappen die mehreren Löcher 400 einen Schwingungsknoten. Dieser unterdrückt das Entweichen des Fluids aus den mehreren Löchern 400 nach außen. Infolgedessen kann die Fluidsteuervorrichtung 10 die Effizienz Fluidförderung verbessern.
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Des Weiteren wird in der obigen Beschreibung ein Beispiel beschrieben, in dem die erste Hauptplatte 21 eine Kreisform hat, die erste Hauptplatte 21 aber auch wie eine Ellipse oder eine andere Form, die kein vollkommener Kreis ist, oder ein Polygon, wie etwa ein regelmäßiges Polygon, geformt sein kann. Wenn die erste Hauptplatte 21 jedoch eine Kreisform hat, ist die Achsensymmetrie der ersten Hauptplatte 21 in Bezug auf eine durch die Mitte der Pumpenkammer 100 verlaufende Achse besser. Infolgedessen ist der Schwingungswirkungsgrad besser, die Länge der Strömungspfade in allen Richtungen von der Mitte zum Außenrand der Pumpenkammer 100 ist identisch und der Wirkungsgrad der Fluidförderung ist besser.
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Außerdem wird in der obigen Beschreibung ein Beispiel beschrieben, in dem die äußere Form der Ventilfolie 61 eine Kreisform ist, die äußere Form der Ventilfolie 61 aber stattdessen wie eine Ellipse oder eine andere Form, die kein vollkommener Kreis ist, oder ein Polygon, wie etwa ein regelmäßiges Polygon, geformt sein kann. Wenn die Ventilfolie 61 eine Kreisform hat, ist aber die Absperrleistung der Ventilfolie 61 in allen Richtungen besser. Des Weiteren ist der Zustand der Strömungspfade in allen Richtungen von der Mitte zum Außenrand der Pumpenkammer 100 identisch und der Wirkungsgrad der Fluidförderung ist besser.
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Außerdem haben die Ventilfolie 61 und das Befestigungselement 62 in der oben beschriebenen Konfiguration eine ringartige Form. Infolgedessen ist es, wenn die Ventilfolie 61 zum Beispiel mit dem Befestigungselement 62 fixiert ist, leicht, zwischen dem Befestigungselement 62 und der ersten Hauptplatte 21 und zwischen dem Befestigungselement 62 und der Ventilfolie 61 erzeugte Luftblasen abzulassen. Daher ist die Haftung der Ventilfolie 61 an der ersten Hauptplatte 21 besser.
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(Zweite Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 4(A) ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, und 4(B) ist eine vergrößerte Teilansicht von 4(A).
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Wie in 4(A) und 4(B) dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10A einen vorstehenden Teil 41A aufweist. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10A ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10 und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Die Fluidsteuervorrichtung 10A weist den vorstehenden Teil 41A auf. Der vorstehende Teil 41A ist so geformt, dass er von der Hauptfläche 401 der zweiten Hauptplatte 40 vorsteht. Der vorstehende Teil 41A hat eine ringartige Form, die einen Außenrand 411 und einen Innenrand 412 aufweist.
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In Draufsicht liegt der Außenrand 411 des vorstehenden Teils 41A näher am Außenrand der Pumpenkammer 100 als das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61. Das heißt, der Außenrand 411 des vorstehenden Teils 41A ist näher an einer Innenwandfläche des Seitenwandelements 50 als das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61. In Draufsicht überlappt der Innenrand 412 des vorstehenden Teils 41A das Befestigungselement 62.
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Bei dieser Konfiguration überlappt das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 in Draufsicht den vorstehenden Teil 41A. Wie in 4(B) dargestellt, ist der Abstand zwischen dem äußeren Ende 611 der Ventilfolie 61 und dem vorstehenden Teil 41A also kleiner als in der Fluidsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Daher kommt das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 während Rückwärtsströmung leicht mit dem vorstehenden Teil 41A in Kontakt und Rückwärtsströmung des Fluids wird zuverlässiger unterdrückt.
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Die Dicke des vorstehenden Teils 41A ist vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche wie die Dicke des Befestigungselements 62. Infolgedessen kann die Fluidsteuervorrichtung 10A die Rückwärtsströmung zuverlässig unterdrücken und unterdrückt gleichzeitig eine Erhöhung des Widerstands im Flussweg während der Vorwärtsströmung.
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Des Weiteren überlappen in der Fluidsteuervorrichtung 10A in Draufsicht der vorstehende Teil 41A und das Befestigungselement 62. Bei dieser Konfiguration kommen das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 und der vorstehende Teil 41A zuverlässiger miteinander in Kontakt, selbst wenn das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 während Rückwärtsströmung in den Bereich über dem Befestigungselement 62 gedrückt wird. Die Fluidsteuervorrichtung 10A kann also Rückwärtsströmung zuverlässiger unterdrücken. Es wird angemerkt, dass in diesem Fall die Dicke von mindestens dem Teil des vorstehenden Teils 41A, der das Befestigungselement 62 überlappt, vorzugsweise klein ist und eine Erhöhung des Widerstands im Strömungspfad, während Vorwärtsströmung unterdrückt werden kann, wenn diese Dicke klein ist.
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(Dritte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 5(A) ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt, und 5(B) ist eine vergrößerte Teilansicht von 5(A).
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Wie in 5(A) und 5(B) dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10B gemäß der dritten Ausführungsform hinsichtlich der Form eines vorstehenden Teils 41B von der Fluidsteuervorrichtung 10A gemäß der zweiten Ausführungsform. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10B ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10A und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Ein Innenrand 412 des vorstehenden Teils 41B liegt näher am Außenrand der Pumpenkammer 100 als ein Außenrand 621 des Befestigungselements 62. Das heißt, die Innenrand 412 des vorstehenden Teils 41B ist näher an der Innenwand des Seitenwandelements 50 als der Außenrand 621 des Befestigungselements 62. Der vorstehende Teil 41B und das Befestigungselement 62 überlappen somit in Draufsicht nicht.
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Daher kann eine Erhöhung des Widerstands im Strömungspfad in dem Teil der Pumpenkammer 100, in dem das Befestigungselement 62 angeordnet ist, weiter unterdrückt werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 6 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 6 dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10C gemäß der vierten Ausführungsform bezüglich der Positionen, an denen die mehreren Löcher 400 angeordnet sind, von der Fluidsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10C ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10 und eine Beschreibung dieser identischen Teile entfällt an dieser Stelle.
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Die mehreren Löcher 400 überlappen in Draufsicht das Befestigungselement 62. Diese Konfiguration trägt dazu bei, dass verhindert wird, dass aus den mehreren Löchern 400 in das Innere der Pumpenkammer 100 eingesaugtes Fluid auf die Wand des Innenrands des Befestigungselements 62 prallt. Folglich werden Strömungsturbulenzen im Inneren der Pumpenkammer 100 unterdrückt. Daher kann die Fluidsteuervorrichtung 10C den Förderwirkungsgrad weiter verbessern.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 7 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.
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Wie in 7 dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10D gemäß der fünften Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10B gemäß der dritten Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10D eine zweite Hauptplatte 40D umfasst. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10D ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10B und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Die Fluidsteuervorrichtung 10D weist die zweite Hauptplatte 40D auf. Die zweite Hauptplatte 40D hat eine flache Hauptkörperplatte, einen vorstehenden Teil 41D und einen vorstehenden Seitenwand-Teil 42D. Die flache Platte des Hauptkörpers, der vorstehende Teil 41D und der vorstehende Seitenwand-Teil 42D sind so ausgebildet, dass sie miteinander einstückig sind. Das heißt, die flache Hauptkörperplatte, der vorstehende Teil 41D und der vorstehende Seitenwand-Teil 42D werden zum Beispiel durch Schneiden einer einzelnen flachen Platte hergestellt.
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Ähnlich dem vorstehenden Teil 41B der Fluidsteuervorrichtung 10B ist der vorstehende Teil 41D so gestaltet, dass er auf der Seite, auf der die erste Hauptplatte 21 liegt, von der Oberfläche der flachen Hauptkörperplatte der zweiten Hauptplatte 40D vorsteht. Der vorstehende Teil 41D überlappt das äußere Ende der Ventilfolie 61. [0056] Der vorstehende Seitenwand-Teil 42D ist so gestaltet, dass er an der Oberfläche der flachen Hauptkörperplatte der zweiten Hauptplatte 40D, die dem Seitenwandelement 50 zugewandt ist, zum Seitenwandelement 50 hin vorsteht.
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Eine Endfläche des vorstehenden Teils 41D (Oberfläche auf der der Hauptkörperfläche entgegengesetzten Seite) und eine Endfläche des vorstehenden Seitenwand-Teils 42D (Oberfläche auf der der Hauptkörperfläche entgegengesetzten Seite) liegen in der gleichen Ebene (die Endflächen liegen in einer einzelnen Ebene). Das heißt, die Endfläche des vorstehenden Teils 41D und die Verbindungsebene zwischen der zweiten Hauptplatte 40D und dem Seitenwandelement 50 liegen in der gleichen Ebene.
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Bei dieser Konfiguration kann der Abstand zwischen der Ventilfolie 61 und dem vorstehende Teil 41D stabil realisiert werden. Die Fluidsteuervorrichtung 10D kann also eine stabile Fluidfördercharakteristik realisieren.
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Es wird angemerkt, dass die flache Hauptkörperplatte, der vorstehende Teil 41D und der vorstehende Seitenwand-Teil 42D vorzugsweise so ausgebildet sind, dass sie miteinander einstückig sind, aber stattdessen auch separate Elemente sein können. In diesem Fall reicht es aus, dass der vorstehende Teil 41D und der vorstehende Seitenwand-Teil 42D an die flache Hauptkörperplatte angefügt werden und dann beispielsweise die Endfläche des vorstehenden Teils 41D und die Endfläche des vorstehenden Seitenwand-Teils 42D gleichzeitig poliert werden. So kann sichergestellt werden, dass die Endfläche des vorstehenden Teils 41D und die Endfläche des vorstehenden Seitenwand-Teils 42D in der gleichen Ebene liegen.
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Es wird angemerkt, dass in dieser Konfiguration das Seitenwandelement 50 ein Bondmaterial sein kann. Infolgedessen wird die Höhe der Pumpenkammer 100 von dem vorstehenden Seitenwand-Teil 42D bestimmt und es kann eine stabilere Form für die Fluidsteuervorrichtung 10D realisiert werden.
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(Sechste Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 8 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 8 dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10E gemäß der sechsten Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10D gemäß der fünften Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10E eine zweite Hauptplatte 40E aufweist. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10E ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10D und die Beschreibung dieser identischen Teile entfällt.
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Die Fluidsteuervorrichtung 10E weist die zweite Hauptplatte 40E auf. Die zweite Hauptplatte 40E weist eine flache Hauptkörperplatte und einen vorstehenden Teil 41E auf. Die flache Hauptkörperplatte und der vorstehende Teil 41E sind so ausgebildet, dass sie miteinander einstückig sind.
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Der vorstehende Teil 41E hat eine Form, die durch Verbinden des vorstehenden Teils 41D und des vorstehenden Seitenwand-Teils 42D gemäß der fünften Ausführungsform miteinander, damit sie miteinander einstückig sind, erhalten wird. Das heißt, dass in Draufsicht, der Innenrand des vorstehenden Teils 41E die Ventilfolie 61 überlappt und der Außenrand des vorstehenden Teils 41E sich im Wesentlichen mit dem Außenrand des Seitenwandelements 50 überschneidet.
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In dieser Konfiguration ist die Oberfläche der zweiten Hauptplatte 40E in der Umgebung des Außenrands der Pumpenkammer 100 flach. Dadurch wird turbulente Strömung nahe dem Außenrand der Pumpenkammer 100 unterdrückt. Daher kann die Fluidsteuervorrichtung 10E den Wirkungsgrad der Fluidförderung verbessern.
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(Siebte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 9 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform darstellt.
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Wie 9 dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10F gemäß der siebten Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10E gemäß der sechsten Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10F eine Ventilfolie 61F und ein Befestigungselement 62F umfasst. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10F ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10E und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Die Ventilfolie 61F hat eine Kreisform. Das Befestigungselement 62F hat eine Kreisform. Das heißt, die Ventilfolie 61F und das Befestigungselement 62F sind so geformt, dass sie in ihrer Mitte keine Öffnungen aufweisen. Die Ventilfolie 61F ist mit Ausnahme eines Teils des äußeren Endes 611 der Ventilfolie 61F mit dem Befestigungselement 62F an der ersten Hauptplatte 21 befestigt.
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Bei dieser Konfiguration weist die Seite der ersten Hauptplatte 21 der Pumpenkammer 100 eine flache Oberfläche auf. Infolgedessen ist der Abstand zwischen der Hauptfläche 401 und der Ventilfolie 61F im Inneren der Pumpenkammer 100 gleichmäßig und Flussturbulenzen können unterdrückt werden. Daher kann die Fluidsteuervorrichtung 10F den Wirkungsgrad der Fluidförderung verbessern.
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(Achte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 10 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform darstellt.
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Wie 10 dargestellt, unterscheidet sich eine Fluidsteuervorrichtung 10G gemäß der achten Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10F gemäß der siebten Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10G ein Loch 400G umfasst. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10G ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10F und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Die Fluidsteuervorrichtung 10G beinhaltet ein Loch 400G. Das Loch 400G durchdringt die zweite Hauptplatte 40E. Die Fläche der Öffnung des Lochs 400G ist größer als die Fläche der Öffnung der in den obigen Ausführungsformen dargestellten Löcher 400. Zum Beispiel hat der Durchmesser des Lochs 400G eine dem Durchmesser des Kreises, an dem entlang die mehreren Löchern 400 angeordnet sind, ähnliche Größe.
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Auch bei dieser Konfiguration kann die Fluidsteuervorrichtung 10G eine ähnliche Betriebswirkung wie die Fluidsteuervorrichtung 10F aufweisen.
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(Neunte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Fluidsteuervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 11 ist eine Seitenansicht, die die Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 11 dargestellt, unterscheidet sich die Fluidsteuervorrichtung 10H gemäß der neunten Ausführungsform dadurch von der Fluidsteuervorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, dass die Fluidsteuervorrichtung 10H eine Aussparung 210 beinhaltet. Die übrige Konfiguration der Fluidsteuervorrichtung 10H ist die gleiche wie die der Fluidsteuervorrichtung 10 und diese identischen Teile werden nicht beschrieben.
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Die Fluidsteuervorrichtung 10H beinhaltet die Aussparung 210. Die Aussparung 210 ist so gestaltet, dass sie aus der Oberfläche der ersten Hauptplatte 21 auf der Seite ausgenommen ist, auf der die Pumpenkammer 100 liegt (der oben beschriebenen Hauptfläche 211). Die Aussparung 210 überlappt in Draufsicht das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61.
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Bei dieser Konfiguration sitzt das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 während Vorwärtsströmung in der Aussparung 210. Dadurch kann der Widerstand im Strömungspfad in der Umgebung des äußeren Endes 611 der Ventilfolie 61 verringert werden. Vorausgesetzt, dass das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 während Vorwärtsströmung des Fluids in der Aussparung 210 sitzt, kann in diesem Fall eine ähnliche Betriebswirkung wie die von den oben beschriebenen Konfigurationen erzielte erzielt werden, selbst wenn die Aussparung 210 das äußere Ende 611 der Ventilfolie 61 in einem Zustand, in dem das Fluid nicht strömt, nicht überlappt.
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Außerdem können die Konfigurationen der oben beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden und Betriebswirkungen dieser Kombinationen erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H
- Fluidsteuervorrichtung
- 21
- erste Hauptplatte
- 22
- Rahmenkörper
- 23
- Trägerkörper
- 30
- Antriebskörper
- 40, 40D, 40E
- zweite Hauptplatte
- 41A, 41B, 41D, 41E
- vorstehender Teil
- 42D
- vorstehender Seitenwand-Teil
- 50
- Seitenwandelement
- 61, 61F
- Ventilfolie
- 62, 62F
- Befestigungselement
- 100
- Pumpenkammer
- 210
- Aussparung
- 211, 212
- Hauptfläche
- 230
- Spalt
- 400
- Loch
- 401, 402
- Hauptfläche
- 411
- Außenrand
- 412
- Innenrand
- 611
- äußeres Ende
- 621
- Außenrand
