JP6575634B2 - Blower - Google Patents

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JP6575634B2 JP2018080466A JP2018080466A JP6575634B2 JP 6575634 B2 JP6575634 B2 JP 6575634B2 JP 2018080466 A JP2018080466 A JP 2018080466A JP 2018080466 A JP2018080466 A JP 2018080466A JP 6575634 B2 JP6575634 B2 JP 6575634B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047Pumps having electric drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic

Description

この発明は、流体を搬送するブロアに関する。   The present invention relates to a blower for conveying a fluid.

従来、流体の流れを一方向にするバルブが各種開示されている。例えば特許文献1には、図19に示すように、近接させた2枚の板914、916と2枚の板914、916に挟まれたフラップ917とを備えるバルブ910が開示されている。図19中の矢印932は空気の流れを示している。   Conventionally, various valves that make a fluid flow in one direction have been disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a valve 910 that includes two plates 914 and 916 that are close to each other and a flap 917 that is sandwiched between the two plates 914 and 916 as shown in FIG. An arrow 932 in FIG. 19 indicates the flow of air.

板916には、複数の通気孔920が設けられている。板914には、複数の通気孔918が設けられている。さらに、板914には、複数の補助孔928が設けられている。補助孔928は、通気孔920と同じ形状である。複数の通気孔918及び複数の補助孔928は、不図示のポンプの吸引孔に連通する。   The plate 916 is provided with a plurality of vent holes 920. The plate 914 is provided with a plurality of ventilation holes 918. Further, the plate 914 is provided with a plurality of auxiliary holes 928. The auxiliary hole 928 has the same shape as the vent hole 920. The plurality of vent holes 918 and the plurality of auxiliary holes 928 communicate with a suction hole of a pump (not shown).

バルブ910は、ポンプにより生じる風によってフラップ917を板914又は板916に引き寄せることで、通気孔920を開閉する。これにより、バルブ910は、空気の流れを一方向にする。   The valve 910 opens and closes the vent hole 920 by pulling the flap 917 toward the plate 914 or the plate 916 by wind generated by the pump. Thereby, the valve 910 makes the air flow in one direction.

ここで、補助孔928は、フラップ917を加速し、通気孔920の開閉を促進するために設けられている。   Here, the auxiliary hole 928 is provided in order to accelerate the flap 917 and promote opening and closing of the vent hole 920.

特表2012−528981号Special table 2012-528981

しかしながら、特許文献1のバルブ910では、フラップ917を挟んで2枚の板914、916を貼り合わせる時、位置ズレが生じる可能性がある。位置ズレが生じた場合、流路抵抗が増加し、バルブ910内を通過する空気の流量が低下する。   However, in the valve 910 of Patent Document 1, when the two plates 914 and 916 are bonded together with the flap 917 interposed therebetween, there is a possibility that a positional deviation occurs. When the positional deviation occurs, the flow path resistance increases and the flow rate of the air passing through the valve 910 decreases.

そこで、板916を正面視して通気孔920から目視で位置ズレを検査する方法が考えられるが、図19に示すように、補助孔928が通気孔920と同じ形状である。そのため、製造者は、通気孔920から補助孔928の外周を見ることができない。よって、特許文献1のバルブ910は、フラップ917(可動板)を挟んだ2枚の板914、916の位置ズレを検査することが困難である。   Therefore, a method of inspecting the positional deviation visually from the vent hole 920 when the plate 916 is viewed from the front is conceivable. However, as shown in FIG. 19, the auxiliary hole 928 has the same shape as the vent hole 920. Therefore, the manufacturer cannot see the outer periphery of the auxiliary hole 928 from the vent hole 920. Therefore, it is difficult for the valve 910 of Patent Document 1 to inspect the positional deviation between the two plates 914 and 916 sandwiching the flap 917 (movable plate).

そこで、本発明の目的は、可動板を挟んだ2枚の板の位置ズレを容易に検査することができるバルブ及び流体制御装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a valve and a fluid control device that can easily inspect a positional deviation between two plates sandwiching a movable plate.

この発明は、第1主面と第2主面とを有する振動板と、前記振動板を屈曲振動させる駆動体と、を有するアクチュエータと、前記アクチュエータとともに前記振動板の厚み方向から前記振動板を挟んで第1ブロア室および第2ブロア室を構成する筐体と、を有するブロアであって、振動板は、円環状に配置された複数の開口部を有し、前記筐体は、前記第1ブロア室を前記筐体の外部と連通させ外部から前記第1ブロア室への流体の流入を防ぐ吐出弁を有する吐出孔と、前記第2ブロア室を前記筐体の外部と連通させ前記第2ブロア室から外部への流体の流出を防ぐ吸引弁を有する吸引孔と、を有する。   The present invention relates to an actuator having a diaphragm having a first main surface and a second main surface, a driving body for bending and vibrating the diaphragm, and the diaphragm from the thickness direction of the diaphragm together with the actuator. A blower having a first blower chamber and a second blower chamber sandwiched therebetween, wherein the diaphragm has a plurality of openings arranged in an annular shape, and the casing includes the first blower chamber and the second blower chamber. The first blower chamber communicates with the outside of the casing and a discharge hole having a discharge valve for preventing fluid from flowing into the first blower chamber from the outside; and the second blower chamber communicates with the outside of the casing. And a suction hole having a suction valve for preventing fluid from flowing out of the blower chamber.

また、この発明のブロアでは、前記筺体は、前記振動板の前記第1主面を正面視して前記駆動体と重なる部分に、前記吐出孔および前記吸引孔を有する。   Moreover, in the blower of this invention, the said housing has the said discharge hole and the said suction hole in the part which overlaps with the said drive body by seeing the said 1st main surface of the said diaphragm in front.

また、この発明のブロアでは、前記吐出弁が閉じたとき前記吸引弁が閉じ、前記吐出弁が開いたとき前記吸引弁が開く。   In the blower of the present invention, the suction valve is closed when the discharge valve is closed, and the suction valve is opened when the discharge valve is opened.

また、この発明のブロアでは、振動板は、振動体と、外周部と、前記振動体と前記外周部の間に配置され前記複数の開口部を前記振動体と前記外周部と共に形成する梁部を有し、前記複数の開口部によって囲まれる内側の空間が前記第1ブロア室を構成する。   In the blower of the present invention, the diaphragm includes a vibrating body, an outer peripheral portion, and a beam portion that is disposed between the vibrating body and the outer peripheral portion and forms the plurality of openings together with the vibrating body and the outer peripheral portion. And an inner space surrounded by the plurality of openings constitutes the first blower chamber.

本発明によれば、吸引圧力と吸引流量を増加できる。   According to the present invention, the suction pressure and the suction flow rate can be increased.

本発明の第1の実施形態に係る流体制御装置111の天面側から視た流体制御装置111の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the fluid control apparatus 111 seen from the top | upper surface side of the fluid control apparatus 111 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す流体制御装置111の底面側から視た流体制御装置111の外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the fluid control device 111 viewed from the bottom side of the fluid control device 111 shown in FIG. 1. 図1に示す流体制御装置111の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the fluid control apparatus 111 shown in FIG. 図3に示す天板21の中央部の正面図である。It is a front view of the center part of the top plate 21 shown in FIG. 図3に示す可動板24の中央部の正面図である。It is a front view of the center part of the movable plate 24 shown in FIG. 図3に示す底板23の中央部の正面図である。It is a front view of the center part of the baseplate 23 shown in FIG. 図3に示す天板21、可動板24及び底板23を接合したバルブ12の中央部の正面図である。It is a front view of the center part of the valve | bulb 12 which joined the top plate 21, the movable plate 24, and the bottom plate 23 which were shown in FIG. 図1に示すS−S線における断面図である。It is sectional drawing in the SS line | wire shown in FIG. 図1に示す流体制御装置111を1次モードの周波数(基本波)で動作させた時における流体制御装置111のS−S線の断面図である。It is sectional drawing of the SS line | wire of the fluid control apparatus 111 when the fluid control apparatus 111 shown in FIG. 1 is operated by the frequency (fundamental wave) of a primary mode. 図9(A)に示す瞬間における、補助孔49周辺の空気の流れを示す拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the air flow around the auxiliary hole 49 at the moment shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係る流体制御装置211に備えられる底板223の中央部の正面図である。It is a front view of the center part of the baseplate 223 with which the fluid control apparatus 211 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is equipped. 天板21、可動板24及び図11に示す底板223を接合したバルブ212の中央部の正面図である。FIG. 12 is a front view of a central portion of a valve 212 to which a top plate 21, a movable plate 24 and a bottom plate 223 shown in FIG. 11 are joined. 図11に示す流体制御装置211に備えられる圧電ブロア13が駆動している間における、補助孔249周辺の空気の流れを示す拡大断面図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the air flow around the auxiliary hole 249 while the piezoelectric blower 13 provided in the fluid control device 211 shown in FIG. 11 is driven. 本発明の第3実施形態に係る流体制御装置311の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the fluid control apparatus 311 which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図14に示す流体制御装置311の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the fluid control apparatus 311 shown in FIG. 図14に示す振動板141及び圧電素子47の外観斜視図である。FIG. 15 is an external perspective view of a diaphragm 141 and a piezoelectric element 47 shown in FIG. 14. 図14に示すU−U線における断面図である。It is sectional drawing in the UU line shown in FIG. 図14に示す流体制御装置311を1次モードの周波数(基本波)で動作させた時における流体制御装置311のU−U線の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line U-U of the fluid control device 311 when the fluid control device 311 shown in FIG. 14 is operated at a primary mode frequency (fundamental wave). 特許文献1に係るバルブ910の断面図である。It is sectional drawing of the valve | bulb 910 which concerns on patent document 1. FIG.

《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態に係る流体制御装置111について説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the fluid control apparatus 111 according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る流体制御装置111の天面側から視た流体制御装置111の外観斜視図である。図2は、図1に示す流体制御装置111の底面側から視た流体制御装置111の外観斜視図である。図3は、図1に示す流体制御装置111の分解斜視図である。図4は、図3に示す天板21の中央部の正面図である。図5は、図3に示す可動板24の中央部の正面図である。図6は、図3に示す底板23の中央部の正面図である。図7は、図3に示す天板21、可動板24及び底板23を接合したバルブ12の中央部の正面図である。図8は、図1に示すS−S線における断面図である。   FIG. 1 is an external perspective view of the fluid control device 111 viewed from the top side of the fluid control device 111 according to the first embodiment of the present invention. 2 is an external perspective view of the fluid control device 111 viewed from the bottom side of the fluid control device 111 shown in FIG. 3 is an exploded perspective view of the fluid control device 111 shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the central portion of the top plate 21 shown in FIG. FIG. 5 is a front view of the central portion of the movable plate 24 shown in FIG. 6 is a front view of the central portion of the bottom plate 23 shown in FIG. FIG. 7 is a front view of the central portion of the valve 12 in which the top plate 21, the movable plate 24, and the bottom plate 23 shown in FIG. 3 are joined. 8 is a cross-sectional view taken along the line SS shown in FIG.

流体制御装置111は、図1〜図3に示すように、バルブ12と圧電ブロア13と制御部14(図8参照)とを備えている。バルブ12は、図1、図3に示すように、流体制御装置111の天面側に配置されている。圧電ブロア13は、図2、図3に示すように、流体制御装置111の底面側に配置されている。バルブ12と圧電ブロア13とは互いに積層した状態で貼付されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fluid control device 111 includes a valve 12, a piezoelectric blower 13, and a control unit 14 (see FIG. 8). As shown in FIGS. 1 and 3, the valve 12 is arranged on the top surface side of the fluid control device 111. As shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric blower 13 is disposed on the bottom surface side of the fluid control device 111. The valve 12 and the piezoelectric blower 13 are pasted together in a stacked state.

バルブ12は、流体の流れを一方向にする機能を有している。バルブ12は、バルブ室40が内部に設けられた円筒容器状である。バルブ12は、図1、図3に示すように、天板21と、側壁板22と、底板23と、可動板24とを備えている。   The valve 12 has a function of making the fluid flow in one direction. The valve 12 has a cylindrical container shape in which a valve chamber 40 is provided. As shown in FIGS. 1 and 3, the valve 12 includes a top plate 21, a side wall plate 22, a bottom plate 23, and a movable plate 24.

なお、バルブ12は、本発明のバルブの一例に相当する。また、圧電ブロア13は、本発明のブロアの一例に相当する。天板21は、本発明の第1の板の一例に相当する。底板23は、本発明の第2の板の一例に相当する。   The valve 12 corresponds to an example of the valve of the present invention. The piezoelectric blower 13 corresponds to an example of the blower of the present invention. The top plate 21 corresponds to an example of the first plate of the present invention. The bottom plate 23 corresponds to an example of the second plate of the present invention.

天板21と、側壁板22と、底板23とは、金属で構成されている。天板21と、側壁板22と、底板23とは、例えばステンレススチール(SUS)で構成される。   The top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 are made of metal. The top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 are made of, for example, stainless steel (SUS).

可動板24は、樹脂で構成されている。ここで、可動板24は、透明であることが好ましい。可動板24は、例えば半透明なポリイミドで構成される。   The movable plate 24 is made of resin. Here, the movable plate 24 is preferably transparent. The movable plate 24 is made of, for example, translucent polyimide.

天板21は、バルブ12の天面側に配置されている。側壁板22は、天板21と底板23との間に設けられている。底板23は、バルブ12の底面側に設けられている。天板21と側壁板22と底板23とは互いに積層した状態で貼付されている。可動板24は、バルブ12の内部空間、即ちバルブ室40に設けられている。   The top plate 21 is disposed on the top surface side of the bulb 12. The side wall plate 22 is provided between the top plate 21 and the bottom plate 23. The bottom plate 23 is provided on the bottom surface side of the valve 12. The top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 are pasted together in a stacked state. The movable plate 24 is provided in the internal space of the valve 12, that is, in the valve chamber 40.

天板21は、円板状である。側壁板22は、天面側から視て円環状である。底板23は、円板状である。天板21と側壁板22と底板23の外周径は、互いに一致している。   The top plate 21 has a disk shape. The side wall plate 22 has an annular shape when viewed from the top surface side. The bottom plate 23 has a disk shape. The outer peripheral diameters of the top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 coincide with each other.

バルブ室40は、円柱状である。バルブ室40は、側壁板22の中央に所定の直径で設けられている。可動板24は、天面側から視て概略円板状である。可動板24は、側壁板22の厚みよりも薄い厚みに設定されている。   The valve chamber 40 is cylindrical. The valve chamber 40 is provided in the center of the side wall plate 22 with a predetermined diameter. The movable plate 24 has a substantially disk shape when viewed from the top side. The movable plate 24 is set to a thickness thinner than the thickness of the side wall plate 22.

本実施形態では、側壁板22の厚み(バルブ室40の高さ)は、40μm以上50μm以下であり、可動板24の厚みは、5μm以上10μm以下に設定されている。また、可動板24は、圧電ブロア13からの吐出風によってバルブ室40の内部で上下動自在に可動するよう、極めて軽い質量に設定されている。   In the present embodiment, the thickness of the side wall plate 22 (height of the valve chamber 40) is 40 μm or more and 50 μm or less, and the thickness of the movable plate 24 is set to 5 μm or more and 10 μm or less. The movable plate 24 is set to an extremely light mass so as to be movable up and down inside the valve chamber 40 by the discharge air from the piezoelectric blower 13.

可動板24の外周径は、側壁板22におけるバルブ室40の開口径とほとんど一致しており、若干の隙間が空くように微小に小さく設定されている。そして、可動板24の外周の一部には、突起部25を設けている(図3参照)。   The outer peripheral diameter of the movable plate 24 almost coincides with the opening diameter of the valve chamber 40 in the side wall plate 22, and is set to be small and small so that a slight gap is left. And the protrusion part 25 is provided in a part of outer periphery of the movable plate 24 (refer FIG. 3).

また、側壁板22の内周の一部には、突起部25が微小な隙間を空けた状態で嵌り込む切欠部26を設けている(図3参照)。このため、可動板24はバルブ室40の内部で、回転不能かつ上下動自在に保持される。   Further, a cutout portion 26 into which the protruding portion 25 is fitted with a minute gap is provided on a part of the inner periphery of the side wall plate 22 (see FIG. 3). For this reason, the movable plate 24 is held in the valve chamber 40 so as not to rotate but to move up and down.

天板21の中央には、所定配列で並べられた複数の第1通気孔41が設けられている。また、底板23の中央には、所定配列で並べられた複数の第2通気孔43及び複数の補助孔49が設けられている。また、可動板24の中央には、所定配列で並べられた複数の第3通気孔42が設けられている。したがって、バルブ室40は、第1通気孔41を介して外部に通じるとともに、第2通気孔43を介してブロア室45に通じる。   In the center of the top plate 21, a plurality of first vent holes 41 arranged in a predetermined arrangement are provided. A plurality of second ventilation holes 43 and a plurality of auxiliary holes 49 arranged in a predetermined arrangement are provided in the center of the bottom plate 23. A plurality of third ventilation holes 42 arranged in a predetermined arrangement are provided in the center of the movable plate 24. Accordingly, the valve chamber 40 communicates with the outside through the first vent hole 41 and also communicates with the blower chamber 45 through the second vent hole 43.

ここで、複数の第1通気孔41と複数の第2通気孔43とは、互いに対向しないように配列されている。複数の補助孔49と複数の第1通気孔41とは、互いに対向するように配列されている。各補助孔49は、天板21のバルブ室40とは逆側の主面を正面視して、各第1通気孔41と重なる。また、各補助孔49の中心軸と各第1通気孔41の中心軸とは一致している。   Here, the plurality of first ventilation holes 41 and the plurality of second ventilation holes 43 are arranged so as not to face each other. The plurality of auxiliary holes 49 and the plurality of first ventilation holes 41 are arranged to face each other. Each auxiliary hole 49 overlaps with each first vent hole 41 when the main surface of the top plate 21 opposite to the valve chamber 40 is viewed from the front. Further, the center axis of each auxiliary hole 49 and the center axis of each first vent hole 41 coincide.

さらに、複数の第3通気孔42と複数の第1通気孔41とは、互いに対向しないように配列されている。複数の第3通気孔42と複数の補助孔49とは、互いに対向しないように配列されている。複数の第3通気孔42と複数の第2通気孔43とは、互いに対向するように配列されている。   Further, the plurality of third ventilation holes 42 and the plurality of first ventilation holes 41 are arranged so as not to face each other. The plurality of third ventilation holes 42 and the plurality of auxiliary holes 49 are arranged so as not to face each other. The plurality of third ventilation holes 42 and the plurality of second ventilation holes 43 are arranged so as to face each other.

また、底板23は、図6に示すように、複数の縁部50を有する。各縁部50は各補助孔49を囲む。各縁部50は、天板21のバルブ室40とは逆側の主面を正面視して、各第1通気孔41と重なる。   Moreover, the baseplate 23 has the some edge part 50, as shown in FIG. Each edge 50 surrounds each auxiliary hole 49. Each edge 50 overlaps each first vent hole 41 when the main surface of the top plate 21 opposite to the valve chamber 40 is viewed from the front.

次に、圧電ブロア13は、圧電素子33への電圧印加により屈曲変形する振動体36を用いたポンプの一種である。圧電ブロア13は、図2、図3に示すように、ブロア室45が内部に設けられた円筒容器状である。   Next, the piezoelectric blower 13 is a kind of pump using a vibrating body 36 that bends and deforms when a voltage is applied to the piezoelectric element 33. As shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric blower 13 has a cylindrical container shape in which a blower chamber 45 is provided.

圧電ブロア13は、振動調整板54と、側壁板31と、振動板32と、圧電素子33と、を備えている。振動調整板54と、側壁板31と、振動板32とは、金属で構成されている。振動調整板54と、側壁板31と、振動板32とは、例えばステンレススチールで構成される。   The piezoelectric blower 13 includes a vibration adjustment plate 54, a side wall plate 31, a vibration plate 32, and a piezoelectric element 33. The vibration adjustment plate 54, the side wall plate 31, and the vibration plate 32 are made of metal. The vibration adjustment plate 54, the side wall plate 31, and the vibration plate 32 are made of, for example, stainless steel.

側壁板31は、底板23と振動板32との間に配置されている。振動板32は、側壁板31と圧電素子33との間に配置されている。圧電素子33は、圧電ブロア13の底面側に配置されている。側壁板31は、底板23の底面に積層した状態で貼付されている。また、側壁板31と振動板32と圧電素子33とは互いに積層した状態で貼付されている。   The side wall plate 31 is disposed between the bottom plate 23 and the diaphragm 32. The diaphragm 32 is disposed between the side wall plate 31 and the piezoelectric element 33. The piezoelectric element 33 is disposed on the bottom surface side of the piezoelectric blower 13. The side wall plate 31 is stuck on the bottom surface of the bottom plate 23 in a laminated state. Further, the side wall plate 31, the vibration plate 32, and the piezoelectric element 33 are pasted in a stacked state.

振動調整板54は、底板23の振動領域の調整のために設けている。具体的には、振動調整板54は、底板23と側壁板31との間に配置した状態で貼付されている。振動調整板54は、天面側から視て円環状である。   The vibration adjustment plate 54 is provided for adjusting the vibration region of the bottom plate 23. Specifically, the vibration adjustment plate 54 is stuck in a state of being disposed between the bottom plate 23 and the side wall plate 31. The vibration adjustment plate 54 has an annular shape when viewed from the top side.

振動調整板54の中央には、ブロア上室55が所定の開口径で設けられている。ブロア上室55は、ブロア下室48よりも開口径が小さい。ブロア上室55及びブロア下室48は、ブロア室45を構成する。また、振動体36は、ブロア室45が半径aとなるよう形成されている。また、振動調整板54と側壁板31とは、互いの外周径が互いに一致している。   In the center of the vibration adjusting plate 54, a blower upper chamber 55 is provided with a predetermined opening diameter. The blower upper chamber 55 has a smaller opening diameter than the blower lower chamber 48. The blower upper chamber 55 and the blower lower chamber 48 constitute a blower chamber 45. The vibrating body 36 is formed so that the blower chamber 45 has a radius a. Further, the vibration adjusting plate 54 and the side wall plate 31 have the same outer peripheral diameter.

なお、この振動調整板54が底板23に設けられることにより、底板23の外周部付近で剛性を部分的に高めることができる。これにより、底板23をブロア上室55に面する中央部付近のみで振動させ、底板23の外周部付近でほとんど振動が生じない状態にすることができる。   In addition, by providing the vibration adjusting plate 54 on the bottom plate 23, the rigidity can be partially increased in the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate 23. As a result, the bottom plate 23 can be vibrated only in the vicinity of the central portion facing the blower upper chamber 55, and almost no vibration can be generated in the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate 23.

したがって、底板23の振動が生じる範囲を、振動調整板54におけるブロア上室55の開口径によって設定することができる。これにより、底板23の振動領域や構造共振周波数を、底板23の板厚や外周径などを変更せずに容易に調整することができる。   Therefore, the range in which the vibration of the bottom plate 23 occurs can be set by the opening diameter of the blower upper chamber 55 in the vibration adjustment plate 54. Thereby, the vibration region and the structural resonance frequency of the bottom plate 23 can be easily adjusted without changing the plate thickness, the outer peripheral diameter, or the like of the bottom plate 23.

なお、流体振動や可動板24の振動には、底板23の中央部付近の振動が主体的に寄与するため、底板23の外周部付近が振動しなくても、バルブ12の応答性の向上や吸引流量の増大といった効果は十分に得ることができる。   Since the vibration near the center of the bottom plate 23 mainly contributes to the fluid vibration and the vibration of the movable plate 24, the response of the valve 12 can be improved even if the vicinity of the outer periphery of the bottom plate 23 does not vibrate. The effect of increasing the suction flow rate can be sufficiently obtained.

側壁板31は、天面側から視て円環状である。側壁板31の中央には、ブロア下室48が所定の開口径で設けられている。   The side wall plate 31 is annular when viewed from the top side. A blower lower chamber 48 is provided in the center of the side wall plate 31 with a predetermined opening diameter.

また、振動板32は、外周部34と、複数の梁部35と、振動体36と、を備えている。外周部34は円環状である。振動体36は円板状である。振動体36は、外周部34の開口内に、外周部34との間に隙間を空けた状態で配置されている。複数の梁部35は、外周部34と振動体36との間の隙間に設けられ、振動板32の周方向に沿って延び、振動体36と外周部34との間を連結している。   The diaphragm 32 includes an outer peripheral portion 34, a plurality of beam portions 35, and a vibrating body 36. The outer peripheral portion 34 has an annular shape. The vibrating body 36 has a disk shape. The vibrating body 36 is disposed in the opening of the outer circumferential portion 34 with a gap between the vibrating body 36 and the outer circumferential portion 34. The plurality of beam portions 35 are provided in a gap between the outer peripheral portion 34 and the vibrating body 36, extend along the circumferential direction of the diaphragm 32, and connect the vibrating body 36 and the outer peripheral portion 34.

したがって、振動体36は、梁部35を介して中空に支持されており、厚み方向に上下動自在となっている。外周部34と振動体36との間の隙間部分(開口部)は吸入孔46として設けられている。   Therefore, the vibrating body 36 is supported hollowly via the beam portion 35 and can move up and down in the thickness direction. A gap (opening) between the outer peripheral portion 34 and the vibrating body 36 is provided as a suction hole 46.

なお、側壁板31および振動板32の外周部34は、互いの外周径および開口径が互いに一致している。側壁板31および振動板32の外周径は、バルブ12の外周径よりも一定寸法だけ小さく設定している。   The outer peripheral portion 34 of the side wall plate 31 and the diaphragm 32 have the same outer peripheral diameter and opening diameter. The outer peripheral diameters of the side wall plate 31 and the diaphragm 32 are set smaller than the outer peripheral diameter of the valve 12 by a certain dimension.

圧電素子33は、天面側から視て振動体36よりも半径が小さい円板状である。圧電素子33は、振動体36の底面に貼り付けられている。圧電素子33は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている。圧電素子33は、圧電材料で構成されるため、応答性に優れる。そのため、圧電素子33は、高周波駆動を実現できる。   The piezoelectric element 33 has a disk shape having a smaller radius than the vibrating body 36 when viewed from the top surface side. The piezoelectric element 33 is attached to the bottom surface of the vibrating body 36. The piezoelectric element 33 is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic. Since the piezoelectric element 33 is composed of a piezoelectric material, it has excellent responsiveness. Therefore, the piezoelectric element 33 can realize high frequency driving.

圧電素子33の両主面には、図示していない電極が形成されており、この電極を介して制御部14から駆動電圧が印加される。圧電素子33は、印加される駆動電圧に応じて面方向に伸縮する圧電性を有している。   Electrodes (not shown) are formed on both main surfaces of the piezoelectric element 33, and a drive voltage is applied from the control unit 14 via these electrodes. The piezoelectric element 33 has piezoelectricity that expands and contracts in the surface direction in accordance with the applied driving voltage.

したがって、圧電素子33に駆動電圧が印加されると、圧電素子33が面方向に伸縮し、振動体36には同心円状の屈曲振動が生じる。この屈曲振動によって、振動体36を弾性支持する梁部35にも振動が生じ、これにより振動体36が上下に変位するように振動する。このように圧電素子33と振動体36とは、アクチュエータ37を構成し、一体的に振動する。   Therefore, when a driving voltage is applied to the piezoelectric element 33, the piezoelectric element 33 expands and contracts in the surface direction, and concentric bending vibrations are generated in the vibrating body 36. Due to this bending vibration, vibration is also generated in the beam portion 35 that elastically supports the vibrating body 36, and thus the vibrating body 36 vibrates so as to be displaced vertically. Thus, the piezoelectric element 33 and the vibrating body 36 constitute an actuator 37 and vibrate integrally.

制御部14は、例えばマイクロコンピュータで構成される。制御部14は、本実施形態において、圧電素子33の駆動周波数をブロア室45の共振周波数に調整する。ブロア室45の共振周波数とは、ブロア室45の中心部で発生した圧力振動と、その圧力振動が外周部側に伝搬して反射し、再びブロア室45の中心部に到達する圧力振動とが、共振する周波数のことである。   The control unit 14 is configured by a microcomputer, for example. In this embodiment, the control unit 14 adjusts the drive frequency of the piezoelectric element 33 to the resonance frequency of the blower chamber 45. The resonance frequency of the blower chamber 45 is the pressure vibration generated at the center of the blower chamber 45 and the pressure vibration that propagates and reflects to the outer peripheral side of the pressure vibration and reaches the center of the blower chamber 45 again. The frequency at which resonance occurs.

このように調整すると、平面方向の中心部付近が屈曲振動の腹となり、平面方向の外周部付近が屈曲振動の節となる。すなわち、ブロア室45において、平面方向に定在波状の圧力分布が生じることになる。   When adjusted in this way, the vicinity of the central portion in the planar direction becomes an antinode of bending vibration, and the vicinity of the outer peripheral portion in the planar direction becomes a node of bending vibration. That is, in the blower chamber 45, a standing wave-like pressure distribution is generated in the plane direction.

これにより、ブロア室45の平面方向の中心部に対向して設けられている第2通気孔43の近傍では、流体の圧力変動が大きくなり、ブロア室45の平面方向の外周部に対向して設けられている吸入孔46の近傍では、流体の圧力変動がほとんどなくなる。   As a result, in the vicinity of the second vent hole 43 provided facing the central portion of the blower chamber 45 in the planar direction, the pressure fluctuation of the fluid increases, and the blower chamber 45 faces the outer peripheral portion of the blower chamber 45 in the planar direction. In the vicinity of the suction hole 46 provided, there is almost no fluid pressure fluctuation.

したがって、吸入孔46をブロア室45の平面方向の外周部に連通させておけば、吸入孔46に弁などを設けなくても、吸入孔46を介した圧力損失がほとんど生じなくなる。したがって、吸入孔46を任意の形状やサイズとすることができ、流体の流量を大きく稼ぐことなどが可能になる。   Therefore, if the suction hole 46 is communicated with the outer peripheral portion of the blower chamber 45 in the plane direction, pressure loss through the suction hole 46 hardly occurs even if a valve or the like is not provided in the suction hole 46. Accordingly, the suction hole 46 can have any shape and size, and the flow rate of fluid can be greatly increased.

なお、圧電素子33は、本発明の駆動体の一例に相当する。底板23と振動調整板54と側壁板31とは、本発明の筐体の一例を構成する。   The piezoelectric element 33 corresponds to an example of the driving body of the present invention. The bottom plate 23, the vibration adjustment plate 54, and the side wall plate 31 constitute an example of the housing of the present invention.

次に、圧電ブロア13が駆動している間における、流体制御装置111の空気の流れを説明する。   Next, the air flow of the fluid control device 111 while the piezoelectric blower 13 is driven will be described.

図9は、図1に示す圧電ブロア13が駆動している間における、流体制御装置111の空気の流れを示す側面断面図である。図10は、図9(A)に示す瞬間における、補助孔49周辺の空気の流れを示す拡大断面図である。図9、図10に示す矢印は、空気の流れを示している。   FIG. 9 is a side sectional view showing the air flow of the fluid control device 111 while the piezoelectric blower 13 shown in FIG. 1 is being driven. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the air flow around the auxiliary hole 49 at the moment shown in FIG. The arrows shown in FIGS. 9 and 10 indicate the flow of air.

図8に示す状態において、制御部14が1次モードの周波数(基本波)の交流駆動電圧を圧電素子33の両主面の電極に印加すると、圧電素子33は伸縮し、振動体36を1次モードの共振周波数fで同心円状に屈曲振動させる。これにより、図9(A)(B)に示すように、アクチュエータ37が屈曲変形してブロア室45の体積が周期的に変化する。   In the state shown in FIG. 8, when the control unit 14 applies an AC driving voltage having a primary mode frequency (fundamental wave) to the electrodes on both principal surfaces of the piezoelectric element 33, the piezoelectric element 33 expands and contracts, and the vibrating body 36 is moved to 1. Bend and vibrate concentrically at the resonance frequency f of the next mode. As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B, the actuator 37 is bent and deformed, and the volume of the blower chamber 45 periodically changes.

なお、ブロア室45の半径aと振動体36の共振周波数fとは、ブロア室131を通過する空気の音速をcとし、第1種ベッセル関数J0(k0)=0の関係を満たす値をk0としたとき、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす。   The radius a of the blower chamber 45 and the resonance frequency f of the vibrating body 36 are values that satisfy the relationship of the first type Bessel function J0 (k0) = 0, where c is the sound velocity of the air passing through the blower chamber 131. Then, the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied.

本実施形態において、共振周波数fは、21kHzである。空気の音速cは、340m/sである。k0は、2.40である。第1種ベッセル関数J0(x)は、以下の数式で示される。   In the present embodiment, the resonance frequency f is 21 kHz. The sound velocity c of air is 340 m / s. k0 is 2.40. The first type Bessel function J0 (x) is expressed by the following mathematical formula.

Figure 0006575634
Figure 0006575634

また、ブロア室45の各点の圧力変化分布u(r)は、ブロア室45の中心軸Cからの距離をrとしたとき、u(r)=J0(k0r/a)の式で表される。   The pressure change distribution u (r) at each point in the blower chamber 45 is expressed by the equation u (r) = J0 (k0r / a), where r is the distance from the central axis C of the blower chamber 45. The

図9(A)に示すように、振動体36が底面側に屈曲する際には、ブロア室45の圧力が減少し、バルブ室40において可動板24は底板23側に引き寄せられて底板23に接触する。   As shown in FIG. 9A, when the vibrating body 36 bends to the bottom surface side, the pressure in the blower chamber 45 decreases, and the movable plate 24 is drawn toward the bottom plate 23 in the valve chamber 40 to the bottom plate 23. Contact.

これにより、可動板24は第1通気孔41を開く。そのため、外部の空気が第1通気孔41を介してバルブ室40へ吸引され、第3通気孔42及び第2通気孔43を介してブロア室45へ吸引される。   Thereby, the movable plate 24 opens the first ventilation hole 41. Therefore, external air is sucked into the valve chamber 40 through the first vent hole 41 and sucked into the blower chamber 45 through the third vent hole 42 and the second vent hole 43.

また、図9(B)に示すように、振動体36が天面側に屈曲する際には、ブロア室45の圧力が増加し、第2通気孔43からバルブ室40に向けて吐出風が生じる。この吐出風により、可動板24が天面側に押されて天板21に接触する。   Further, as shown in FIG. 9B, when the vibrating body 36 bends to the top surface side, the pressure in the blower chamber 45 increases, and the discharge air flows from the second vent hole 43 toward the valve chamber 40. Arise. Due to this discharge air, the movable plate 24 is pushed to the top surface side and comes into contact with the top plate 21.

これにより、可動板24は第1通気孔41を塞ぐ。そのため、ブロア室45の空気が第2通気孔43を介してバルブ室40へ吸引されるが、バルブ室40から外部への空気の流れが阻止される。   Thereby, the movable plate 24 closes the first vent hole 41. Therefore, the air in the blower chamber 45 is sucked into the valve chamber 40 through the second vent hole 43, but the flow of air from the valve chamber 40 to the outside is blocked.

さらに、バルブ12では、アクチュエータ37の振動が圧電ブロア13から直接伝搬することや、空気を介して間接的に伝わることによって天板21に振動が生じる。   Further, in the valve 12, the vibration of the actuator 37 directly propagates from the piezoelectric blower 13 or indirectly through the air, and thus the top plate 21 is vibrated.

これにより、天板21も厚み方向に上下動するように弾性変形する。図9(B)に示すように、アクチュエータ37が天面側に屈曲してブロア室45の空気を第2通気孔43からバルブ室40に吐出する際に、天板21はアクチュエータ37と同様に天面側に屈曲する。これにより、バルブ室40の体積が増加する。   Thereby, the top plate 21 is also elastically deformed so as to move up and down in the thickness direction. As shown in FIG. 9B, when the actuator 37 is bent toward the top surface and the air in the blower chamber 45 is discharged from the second vent hole 43 to the valve chamber 40, the top plate 21 is similar to the actuator 37. Bend to the top side. Thereby, the volume of the valve chamber 40 increases.

一方、図9(A)に示すように、アクチュエータ37が底面側に屈曲する際には、図9(B)に示した状態からの反作用で天板21は底面側に屈曲する。これにより、バルブ室40の体積が減少する。   On the other hand, as shown in FIG. 9A, when the actuator 37 bends to the bottom side, the top plate 21 bends to the bottom side due to the reaction from the state shown in FIG. 9B. Thereby, the volume of the valve chamber 40 is reduced.

したがって、バルブ室40において可動板24が底面側に引き寄せられる際の移動距離および移動時間が短縮されたものになる。これにより、可動板24が空気圧の変動に追従することが可能になり、バルブ12が応答性の高いものになる。   Therefore, the moving distance and the moving time when the movable plate 24 is pulled toward the bottom surface in the valve chamber 40 are shortened. As a result, the movable plate 24 can follow fluctuations in air pressure, and the valve 12 becomes highly responsive.

なお、アクチュエータ37の振動が圧電ブロア13から直接伝搬することや、空気を介して間接的に伝わることによって、底板23を振動させることもある。   Note that the vibration of the actuator 37 may be directly propagated from the piezoelectric blower 13 or indirectly through the air to vibrate the bottom plate 23.

また、af=(k0c)/(2π)である場合、振動体36の振動の節Fが、ブロア室131の圧力振動の節と一致し、圧力共振が生じる。さらに、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす場合でも、振動体36の振動の節Fが、ブロア室45の圧力振動の節とほぼ一致する。   When af = (k0c) / (2π), the vibration node F of the vibrating body 36 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 131, and pressure resonance occurs. Further, even when the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied, the vibration node F of the vibrating body 36 causes the pressure vibration of the blower chamber 45 to be It almost matches the clause of

圧電ブロア13は、例えば鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用される。長期駆動に伴う圧電素子の破損を防ぐためには、圧電素子の振動速度は2m/s以下とする必要がある。鼻水や痰の吸引には20kPa以上の圧力が必要なため、圧電ブロア13には、10kPa/(m/s)以上の圧力振幅が必要である。圧力振幅は、afが130m/sであるときに最大となる。そこから±20%ずれても、圧力振幅は、10kPa/(m/s)以上得られる。   The piezoelectric blower 13 is used for the purpose of sucking a high-viscosity liquid such as a runny nose or sputum, for example. In order to prevent the piezoelectric element from being damaged due to long-term driving, the vibration speed of the piezoelectric element needs to be 2 m / s or less. Since suction of a runny nose and sputum requires a pressure of 20 kPa or more, the piezoelectric blower 13 needs a pressure amplitude of 10 kPa / (m / s) or more. The pressure amplitude is maximum when af is 130 m / s. Even if it deviates ± 20% from there, the pressure amplitude is 10 kPa / (m / s) or more.

そのため、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす場合、圧電ブロア13は、鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用することが可能な、高い吸引圧力および高い吸引流量を実現できる。   Therefore, when the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied, the piezoelectric blower 13 sucks a highly viscous liquid such as a runny nose or sputum. A high suction pressure and a high suction flow rate that can be used for the application can be realized.

ここで、圧電ブロア13が駆動している間、図9(A)に示す瞬間には、図10に示すように、第1通気孔41に対向する可動板24の領域が、第1通気孔41からバルブ室40への吸引風によって、補助孔49側へ変形する。これにより、天板21と可動板24との隙間hが大きくなる。すなわち、底板23が補助孔49を有さない場合と比べて、バルブ12の流路抵抗が小さくなり、空気の流量が増大する。   Here, while the piezoelectric blower 13 is driven, at the moment shown in FIG. 9A, as shown in FIG. 10, the region of the movable plate 24 facing the first ventilation hole 41 is the first ventilation hole. The suction air from 41 to the valve chamber 40 is deformed toward the auxiliary hole 49 side. As a result, the gap h between the top plate 21 and the movable plate 24 is increased. That is, as compared with the case where the bottom plate 23 does not have the auxiliary hole 49, the flow path resistance of the valve 12 is reduced, and the air flow rate is increased.

したがって、流体制御装置111のバルブ12によれば、圧電ブロア13に吸引される空気の流量をできるだけ低下させずに通過させることができる。そのため、図7に示すように、天板21の4つの第1通気孔41と底板23の4つの補助孔49とがX方向またはY方向へズレないよう精密に位置合わせを行う必要がある。   Therefore, according to the valve 12 of the fluid control device 111, the flow rate of the air sucked into the piezoelectric blower 13 can be allowed to pass without being reduced as much as possible. Therefore, as shown in FIG. 7, it is necessary to precisely align the four first vent holes 41 of the top plate 21 and the four auxiliary holes 49 of the bottom plate 23 so as not to be displaced in the X direction or the Y direction.

そこで、バルブ12では底板23は、図7に示すように、天板21のバルブ室40とは逆側の主面を正面視して、第1通気孔41と重なり、補助孔49を囲む縁部50を有する。また、可動板24が透明である。   Therefore, in the valve 12, the bottom plate 23 overlaps with the first vent hole 41 and surrounds the auxiliary hole 49 when the main surface of the top plate 21 opposite to the valve chamber 40 is viewed from the front, as shown in FIG. Part 50. The movable plate 24 is transparent.

そのため、可動板24を挟んで天板21及び底板23を貼り合わせる時、製造者は、天板21の4つの第1通気孔41から縁部50を覗いて、X方向またはY方向へズレないよう4つの補助孔49の位置を微調整できる。すなわち、製造者は、天板21及び底板23を容易に位置合わせできる。   Therefore, when the top plate 21 and the bottom plate 23 are bonded together with the movable plate 24 interposed therebetween, the manufacturer looks into the edge portion 50 from the four first ventilation holes 41 of the top plate 21 and does not shift in the X direction or the Y direction. Thus, the positions of the four auxiliary holes 49 can be finely adjusted. That is, the manufacturer can easily align the top plate 21 and the bottom plate 23.

したがって、流体制御装置111のバルブ12によれば、可動板24を挟んだ天板21及び底板23の位置ズレを容易に検査することができる。   Therefore, according to the valve 12 of the fluid control device 111, it is possible to easily inspect the positional deviation between the top plate 21 and the bottom plate 23 with the movable plate 24 interposed therebetween.

なお、前記実施形態では、可動板24は透明であるが、これに限るものではない。実施の際、可動板24が透明でなくても、超音波などを天板21のバルブ室40とは逆側から照射することでも、製造者は、X方向またはY方向へズレないよう4つの補助孔49の位置を微調整できる。   In the above embodiment, the movable plate 24 is transparent, but is not limited thereto. Even when the movable plate 24 is not transparent at the time of implementation, the manufacturer can radiate ultrasonic waves or the like from the side opposite to the valve chamber 40 of the top plate 21 so that the manufacturer does not shift in the X direction or the Y direction. The position of the auxiliary hole 49 can be finely adjusted.

≪第2の実施形態≫
次に、本発明の第2の実施形態に係る流体制御装置211について説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a fluid control device 211 according to a second embodiment of the present invention will be described.

図11は、本発明の第2の実施形態に係る流体制御装置211に備えられる底板223の中央部の正面図である。図12は、天板21、可動板24及び図11に示す底板223を接合したバルブ212の中央部の正面図である。図13は、図11に示す流体制御装置211に備えられる圧電ブロア13が駆動している間における、補助孔249周辺の空気の流れを示す拡大断面図である。図13に示す矢印は、空気の流れを示している。   FIG. 11 is a front view of the central portion of the bottom plate 223 provided in the fluid control device 211 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a front view of the central portion of the valve 212 to which the top plate 21, the movable plate 24, and the bottom plate 223 shown in FIG. 11 are joined. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the air flow around the auxiliary hole 249 while the piezoelectric blower 13 provided in the fluid control device 211 shown in FIG. 11 is being driven. The arrows shown in FIG. 13 indicate the air flow.

流体制御装置211が流体制御装置111と相違する点は、底板223が、補助孔249の間を区切る桟部248X,248Yを有する点である。その他の点については同じであるため、説明を省略する。   The difference between the fluid control device 211 and the fluid control device 111 is that the bottom plate 223 has crosspieces 248X and 248Y that separate the auxiliary holes 249. Since the other points are the same, the description is omitted.

この構成においても、圧電ブロア13が駆動している間、図13に示すように、第1通気孔41に対向する可動板24の領域が、第1通気孔41からバルブ室40への吸引風によって、補助孔249側へ変形する。これにより、天板21と可動板24との隙間hが大きくなる。すなわち、底板223が補助孔249を有さない場合と比べて、バルブ212の流路抵抗が小さくなり、空気の流量が増大する。   Also in this configuration, while the piezoelectric blower 13 is being driven, the region of the movable plate 24 that faces the first vent hole 41 does not attract the suction air from the first vent hole 41 to the valve chamber 40 as shown in FIG. Thus, the auxiliary hole 249 is deformed. As a result, the gap h between the top plate 21 and the movable plate 24 is increased. That is, compared with the case where the bottom plate 223 does not have the auxiliary hole 249, the flow path resistance of the valve 212 is reduced, and the air flow rate is increased.

したがって、流体制御装置211のバルブ212によれば、圧電ブロア13から吸引される空気の流量をできるだけ低下させずに通過させることができる。そのため、図12に示すように、天板21の4つの第1通気孔41と底板223の8つの補助孔249とがX方向またはY方向へズレないよう精密に位置合わせを行う必要がある。   Therefore, according to the valve 212 of the fluid control device 211, the flow rate of the air sucked from the piezoelectric blower 13 can be allowed to pass without being reduced as much as possible. Therefore, as shown in FIG. 12, it is necessary to precisely align the four first vent holes 41 of the top plate 21 and the eight auxiliary holes 249 of the bottom plate 223 so that they do not shift in the X direction or the Y direction.

そこで、バルブ212では底板223は、図7に示すように、天板21のバルブ室40とは逆側の主面を正面視して、第1通気孔41と重なり、補助孔249を囲む縁部250を有する。縁部250は、補助孔249の間を区切る桟部248X,248Yを含む。また、可動板24は透明である。   Therefore, in the valve 212, as shown in FIG. 7, the bottom plate 223 overlaps with the first vent hole 41 when viewed from the front side opposite to the valve chamber 40 of the top plate 21, and surrounds the auxiliary hole 249. Part 250. The edge portion 250 includes crosspieces 248X and 248Y that separate the auxiliary holes 249. The movable plate 24 is transparent.

そのため、可動板24を挟んで天板21及び底板223を貼り合わせる時、製造者は、天板21の4つの第1通気孔41から桟部248X,248Y(縁部250の一部)を覗いて、X方向またはY方向へズレないよう8つの補助孔249の位置を微調整できる。すなわち、製造者は、天板21及び底板223を容易に位置合わせできる。   Therefore, when the top plate 21 and the bottom plate 223 are bonded to each other with the movable plate 24 interposed therebetween, the manufacturer looks into the crosspieces 248X and 248Y (part of the edge portion 250) from the four first vent holes 41 of the top plate 21. Thus, the positions of the eight auxiliary holes 249 can be finely adjusted so as not to shift in the X direction or the Y direction. That is, the manufacturer can easily align the top plate 21 and the bottom plate 223.

したがって、流体制御装置211及びバルブ212によれば、可動板24を挟んだ天板21及び底板223の位置ズレを容易に検査することができる。   Therefore, according to the fluid control device 211 and the valve 212, the positional deviation between the top plate 21 and the bottom plate 223 sandwiching the movable plate 24 can be easily inspected.

なお、前記実施形態では、可動板24は透明であるが、これに限るものではない。実施の際、可動板24が透明でなくても、超音波などを天板21のバルブ室40とは逆側から照射することでも、製造者は、X方向またはY方向へズレないよう8つの補助孔249の位置を微調整できる。   In the above embodiment, the movable plate 24 is transparent, but is not limited thereto. Even when the movable plate 24 is not transparent at the time of implementation, the manufacturer can prevent the deviation in the X direction or the Y direction by irradiating ultrasonic waves or the like from the side opposite to the valve chamber 40 of the top plate 21. The position of the auxiliary hole 249 can be finely adjusted.

また、この構成では、各補助孔249の間に桟部248があるため、図13に示すように可動板24が桟部248に接触する。そのため、桟部248は、可動板24の変形を抑制する。よって、吸引風が急激に大きくなった場合など、可動板24が破損することを防止できる。これにより、バルブ212及び流体制御装置211の耐久性が向上する。   Further, in this configuration, since there is a crosspiece 248 between each auxiliary hole 249, the movable plate 24 contacts the crosspiece 248 as shown in FIG. Therefore, the crosspiece 248 suppresses deformation of the movable plate 24. Therefore, it is possible to prevent the movable plate 24 from being damaged when the suction air suddenly increases. Thereby, durability of the valve 212 and the fluid control device 211 is improved.

≪第3の実施形態≫
以下、本発明の第3実施形態に係る流体制御装置311について説明する。
<< Third Embodiment >>
Hereinafter, a fluid control device 311 according to a third embodiment of the present invention will be described.

図14は、本発明の第3実施形態に係る流体制御装置311の外観斜視図である。図15は、図14に示す流体制御装置311の外観斜視図である。図16は、図14に示す振動板141及び圧電素子47の外観斜視図である。図15及び図16は、流体制御装置311の底面側から見た図である。図17は、図14に示す流体制御装置311のU−U線の断面図である。図18は、図14に示す流体制御装置311を1次モードの周波数(基本波)で動作させた時における流体制御装置311のU−U線の断面図である。   FIG. 14 is an external perspective view of a fluid control device 311 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 15 is an external perspective view of the fluid control device 311 shown in FIG. FIG. 16 is an external perspective view of the diaphragm 141 and the piezoelectric element 47 shown in FIG. 15 and 16 are views seen from the bottom side of the fluid control device 311. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line U-U of the fluid control device 311 shown in FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line U-U of the fluid control device 311 when the fluid control device 311 shown in FIG. 14 is operated at the frequency (fundamental wave) of the primary mode.

流体制御装置311が流体制御装置111と相違する主な点は、前述のバルブ12が圧電ブロア300の吸引孔324に装着されている点である。   The main difference between the fluid control device 311 and the fluid control device 111 is that the above-described valve 12 is mounted in the suction hole 324 of the piezoelectric blower 300.

まず、流体制御装置311は、圧電ブロア300と、吐出弁80と、吸引弁に相当するバルブ12と、を備える。吐出弁80は圧電ブロア300の吐出孔124に装着されている。バルブ12は圧電ブロア300の吸引孔324に装着されている。バルブ12の全ての第2通気孔43は圧電ブロア300の吸引孔324に連通している。   First, the fluid control device 311 includes a piezoelectric blower 300, a discharge valve 80, and a valve 12 corresponding to a suction valve. The discharge valve 80 is mounted in the discharge hole 124 of the piezoelectric blower 300. The valve 12 is mounted in the suction hole 324 of the piezoelectric blower 300. All the second ventilation holes 43 of the valve 12 communicate with the suction holes 324 of the piezoelectric blower 300.

圧電ブロア300は、上から順に、筐体17、振動板141、圧電素子47、及び筐体317を備え、それらが順に積層された構造を有している。   The piezoelectric blower 300 includes a housing 17, a diaphragm 141, a piezoelectric element 47, and a housing 317 in order from the top, and has a structure in which these are stacked in order.

なお、この実施形態では、圧電素子47が本発明の「駆動体」に相当する。   In this embodiment, the piezoelectric element 47 corresponds to the “driving body” of the present invention.

振動板141は、円板状であり、例えばステンレススチール(SUS)から構成されている。例えば振動板141の厚みは、0.6mmである。例えば吐出孔124の直径は、0.6mmである。   The diaphragm 141 has a disc shape and is made of, for example, stainless steel (SUS). For example, the thickness of the diaphragm 141 is 0.6 mm. For example, the diameter of the discharge hole 124 is 0.6 mm.

振動板141は、図16に示すように、前述の振動板32と同じ形状である。振動板141は、前述の振動板32と同じ様に、外周部134と、複数の梁部135と、振動体136と、を備えている。振動板141は、開口部62を有する。開口部62は、振動体136を囲むよう、振動板141のほぼ全周にわたって形成されている。   The diaphragm 141 has the same shape as the diaphragm 32 described above, as shown in FIG. The vibration plate 141 includes an outer peripheral portion 134, a plurality of beam portions 135, and a vibration body 136, similarly to the vibration plate 32 described above. The diaphragm 141 has an opening 62. The opening 62 is formed over substantially the entire circumference of the vibration plate 141 so as to surround the vibration member 136.

ここで、外周部134は円環状である。振動体136は円板状である。振動体136は、外周部134の開口内に、外周部134との間に隙間を空けた状態で配置されている。複数の梁部135は、外周部134と振動体136との間の隙間に設けられ、振動板141の周方向に沿って延び、振動体136と外周部134との間を連結している。   Here, the outer peripheral portion 134 has an annular shape. The vibrating body 136 has a disk shape. The vibrating body 136 is disposed in the opening of the outer circumferential portion 134 with a gap between the vibrating body 136 and the outer circumferential portion 134. The plurality of beam portions 135 are provided in a gap between the outer peripheral portion 134 and the vibrating body 136, extend along the circumferential direction of the vibration plate 141, and connect the vibrating body 136 and the outer peripheral portion 134.

したがって、振動体136は、梁部135を介して中空に支持されており、厚み方向に上下動自在となっている。   Therefore, the vibrating body 136 is supported hollowly via the beam portion 135 and can move up and down in the thickness direction.

振動板141は、第1主面141Aと第2主面141Bとを有する。振動板141の第2主面141Bは、筐体17の先端に接合している。これにより、振動板141は、筐体17とともに振動体136を振動体136の厚み方向から挟んで円柱形状のブロア室131を構成する。また、振動板141および筐体17は、ブロア室131が半径aとなるよう形成されている。例えば本実施形態においてブロア室131の半径aは、6.1mmである。   The diaphragm 141 has a first main surface 141A and a second main surface 141B. The second main surface 141 </ b> B of the vibration plate 141 is joined to the tip of the housing 17. Thus, the diaphragm 141 forms a cylindrical blower chamber 131 with the vibrating body 136 sandwiched from the thickness direction of the vibrating body 136 together with the casing 17. The diaphragm 141 and the housing 17 are formed so that the blower chamber 131 has a radius a. For example, in the present embodiment, the radius a of the blower chamber 131 is 6.1 mm.

ブロア室131は、振動板141の第2主面141Bを正面視して、開口部62より内側の空間(より正確には、全ての開口部62を結んで構成される円環より内側の空間)を指す。そのため、振動板141の第2主面141Bにおける開口部62より内側の領域(より正確には、全ての開口部62を結んで構成される円環より内側の領域)は、ブロア室131の底面を構成する。振動板141は例えば、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成される。   The blower chamber 131 is a space inside the openings 62 (more precisely, a space inside the ring formed by connecting all the openings 62) when the second main surface 141B of the diaphragm 141 is viewed from the front. ). Therefore, a region inside the opening 62 on the second main surface 141B of the vibration plate 141 (more precisely, a region inside the ring formed by connecting all the openings 62) is the bottom surface of the blower chamber 131. Configure. The vibration plate 141 is formed, for example, by punching a metal plate.

圧電素子47は、円板形状であり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている。圧電素子47の両主面には、電極が形成されている。圧電素子47は、振動板141のブロア室131とは逆側の第1主面141Aに接合されており、印加された交流電圧に応じて伸縮する。圧電素子47及び振動体136は、アクチュエータ70を構成する。   The piezoelectric element 47 has a disk shape, and is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic. Electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric element 47. The piezoelectric element 47 is joined to the first main surface 141A on the opposite side to the blower chamber 131 of the vibration plate 141, and expands and contracts according to the applied AC voltage. The piezoelectric element 47 and the vibrating body 136 constitute an actuator 70.

筐体17は、下方が開口した断面コ字状に形成されている。筐体17の先端は、振動板141に接合している。筐体17は、例えば金属から構成されている。   The housing 17 is formed in a U-shaped cross section with an opening at the bottom. The tip of the housing 17 is joined to the vibration plate 141. The casing 17 is made of, for example, metal.

筐体17は、振動板141の第2主面141Bに対向する円板状の天板部18と、天板部18に接続する円環状の側壁部19と、を有する。天板部18の一部は、ブロア室131の天面を構成する。   The housing 17 includes a disk-shaped top plate portion 18 that faces the second main surface 141 </ b> B of the vibration plate 141, and an annular side wall portion 19 that is connected to the top plate portion 18. A part of the top plate portion 18 constitutes the top surface of the blower chamber 131.

なお、この実施形態では、ブロア室131が本発明の「第1ブロア室」に相当する。   In this embodiment, the blower chamber 131 corresponds to the “first blower chamber” of the present invention.

天板部18は、ブロア室131の中央部をブロア室131の外部と連通させる円柱状の吐出孔124を有する。ブロア室131の中央部とは、振動板141の第1主面141Aを正面視して圧電素子47と重なる部分である。天板部18には、ブロア室131の外部から吐出孔124を介して内部へ気体が流れることを防ぐ吐出弁80が設けられている。   The top plate 18 has a cylindrical discharge hole 124 that allows the center of the blower chamber 131 to communicate with the outside of the blower chamber 131. The central portion of the blower chamber 131 is a portion overlapping the piezoelectric element 47 when the first main surface 141A of the vibration plate 141 is viewed from the front. The top plate portion 18 is provided with a discharge valve 80 that prevents gas from flowing from the outside of the blower chamber 131 to the inside through the discharge hole 124.

次に、筐体317は、上方が開口した断面コ字状に形成されている。筐体317の先端は、振動板141の第1主面141Aに接合している。筐体317は、例えば金属から構成されている。   Next, the housing 317 is formed in a U-shaped cross-section with an upper opening. The tip of the housing 317 is joined to the first main surface 141A of the vibration plate 141. The housing 317 is made of metal, for example.

これにより、筐体317は、アクチュエータ70とともに振動体136を振動体136の厚み方向から挟んで円柱形状のブロア室331を構成する。また、振動板141および筐体317は、ブロア室331が半径aとなるよう形成されている。すなわち、ブロア室331は、ブロア室131と同じ半径aを有している。   As a result, the housing 317 forms a cylindrical blower chamber 331 by sandwiching the vibrating body 136 from the thickness direction of the vibrating body 136 together with the actuator 70. The diaphragm 141 and the housing 317 are formed so that the blower chamber 331 has a radius a. That is, the blower chamber 331 has the same radius a as the blower chamber 131.

本実施形態において振動板141の開口部62は、ブロア室131の外周をブロア室331の外周と連通させる。開口部62は、ブロア室331を囲むよう、振動板141のほぼ全周にわたって形成されている。そのため、アクチュエータ70の吸引孔324側の面における開口部62より内側の領域(より正確には、全ての開口部62を結んで構成される円環より内側の領域)は、ブロア室331の底面を構成する。   In the present embodiment, the opening 62 of the diaphragm 141 causes the outer periphery of the blower chamber 131 to communicate with the outer periphery of the blower chamber 331. The opening 62 is formed over substantially the entire circumference of the diaphragm 141 so as to surround the blower chamber 331. Therefore, the area inside the opening 62 on the suction hole 324 side surface of the actuator 70 (more precisely, the area inside the ring formed by connecting all the openings 62) is the bottom surface of the blower chamber 331. Configure.

筐体317は、振動板141の第1主面141Aに対向する円板状の天板部318と、天板部318に接続する円環状の側壁部319と、を有する。天板部318の一部は、ブロア室331の天面を構成する。   The housing 317 includes a disk-shaped top plate portion 318 facing the first main surface 141A of the vibration plate 141, and an annular side wall portion 319 connected to the top plate portion 318. A part of the top plate portion 318 constitutes the top surface of the blower chamber 331.

なお、この実施形態では、筐体17及び筐体317が本発明の「筐体」を構成する。また、ブロア室131が本発明の「第1ブロア室」に相当し、ブロア室331が本発明の「第2ブロア室」に相当する。   In this embodiment, the housing 17 and the housing 317 constitute the “housing” of the present invention. The blower chamber 131 corresponds to the “first blower chamber” of the present invention, and the blower chamber 331 corresponds to the “second blower chamber” of the present invention.

天板部318は、ブロア室331の中央部を筐体317の外部と連通させる円柱状の吸引孔324を有する。ブロア室331の中央部とは、振動板141の第1主面141Aを正面視して圧電素子47と重なる部分である。例えば吸引孔324の直径は、0.6mmである。   The top plate portion 318 has a columnar suction hole 324 that communicates the center of the blower chamber 331 with the outside of the housing 317. The central portion of the blower chamber 331 is a portion that overlaps the piezoelectric element 47 when the first main surface 141A of the vibration plate 141 is viewed from the front. For example, the diameter of the suction hole 324 is 0.6 mm.

以下、流体制御装置311の動作時における空気の流れについて説明する。   Hereinafter, the air flow during the operation of the fluid control device 311 will be described.

図18は、図13に示す流体制御装置311を1次モードの周波数(基本波)で動作させた時における流体制御装置311のU−U線の断面図である。図18(A)は、ブロア室131の容積が最も増大し、ブロア室331の容積が最も減少したときの図であり、図18(B)は、ブロア室131の容積が最も減少し、ブロア室331の容積が最も増大したときの図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。   18 is a cross-sectional view of the fluid control device 311 taken along the line U-U when the fluid control device 311 shown in FIG. 13 is operated at the frequency (fundamental wave) of the primary mode. FIG. 18A is a diagram when the volume of the blower chamber 131 is the largest and the volume of the blower chamber 331 is the smallest. FIG. 18B is a diagram where the volume of the blower chamber 131 is the smallest and the blower It is a figure when the volume of the chamber 331 increases most. Here, the arrows in the figure indicate the flow of air.

図17に示す状態において、1次モードの周波数(基本波)の交流駆動電圧が圧電素子47の両主面の電極に印加されると、圧電素子47は、伸縮し、振動体136を1次モードの共振周波数fで同心円状に屈曲振動させる。   In the state shown in FIG. 17, when an AC drive voltage having a primary mode frequency (fundamental wave) is applied to the electrodes on both principal surfaces of the piezoelectric element 47, the piezoelectric element 47 expands and contracts, causing the vibrating body 136 to move to the primary. Bend and vibrate concentrically at the mode resonance frequency f.

同時に、天板部18は、アクチュエータ70の屈曲振動に伴うブロア室131の圧力変動により、アクチュエータ70の屈曲振動に伴って(この実施形態では振動位相が180°遅れて)1次モードで同心円状に屈曲振動する。   At the same time, the top plate 18 is concentric in the primary mode with the bending vibration of the actuator 70 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °) due to the pressure fluctuation of the blower chamber 131 accompanying the bending vibration of the actuator 70. Bends and vibrates.

天板部318も、アクチュエータ70の屈曲振動に伴うブロア室331の圧力変動により、アクチュエータ70の屈曲振動に伴って(この実施形態では振動位相が180°遅れて)1次モードで同心円状に屈曲振動する。   The top plate portion 318 is also bent concentrically in the primary mode with the bending vibration of the actuator 70 (in this embodiment, the vibration phase is delayed by 180 °) due to the pressure fluctuation of the blower chamber 331 accompanying the bending vibration of the actuator 70. Vibrate.

これにより、図18(A)(B)に示すように、ブロア室131、331の体積が周期的に変化する。   Thereby, as shown to FIG. 18 (A) (B), the volume of the blower chambers 131 and 331 changes periodically.

なお、ブロア室131の半径aと振動板141の共振周波数fとは、ブロア室131を通過する空気の音速をcとし、第1種ベッセル関数J0(k0)=0の関係を満たす値をk0としたとき、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす。   The radius a of the blower chamber 131 and the resonance frequency f of the diaphragm 141 are values that satisfy the relationship of the first type Bessel function J0 (k0) = 0, where c is the speed of sound of the air passing through the blower chamber 131. Then, the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied.

さらに、ブロア室331の半径aと振動板141の共振周波数fとも、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす。本実施形態において、共振周波数fは、21kHzである。空気の音速cは、340m/sである。k0は、2.40である。   Furthermore, the radius a of the blower chamber 331 and the resonance frequency f of the diaphragm 141 satisfy the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π). In the present embodiment, the resonance frequency f is 21 kHz. The sound velocity c of air is 340 m / s. k0 is 2.40.

また、ブロア室131の各点の圧力変化分布u(r)は、ブロア室131の中心軸Cからの距離をrとしたとき、u(r)=J0(k0r/a)の式で表される。ブロア室331の各点の圧力変化分布u(r)も、u(r)=J0(k0r/a)の式で表される。   Further, the pressure change distribution u (r) at each point in the blower chamber 131 is expressed by the equation u (r) = J0 (k0r / a), where r is the distance from the central axis C of the blower chamber 131. The The pressure change distribution u (r) at each point in the blower chamber 331 is also expressed by the equation u (r) = J0 (k0r / a).

図18(A)に示すように、振動板141が圧電素子47側へ屈曲すると、天板部18は圧電素子47とは逆側へ屈曲し、ブロア室131の容積が増大する。さらに、天板部318は圧電素子47側へ屈曲し、ブロア室331の容積が減少する。   As shown in FIG. 18A, when the vibration plate 141 is bent to the piezoelectric element 47 side, the top plate portion 18 is bent to the opposite side to the piezoelectric element 47, and the volume of the blower chamber 131 is increased. Further, the top plate portion 318 is bent toward the piezoelectric element 47 side, and the volume of the blower chamber 331 is reduced.

このとき、ブロア室131の中央部の圧力が低下するため、吐出弁80が閉じる。また、ブロア室331の中央部の圧力が増加するため、バルブ12が閉じる。これにより、ブロア室331の中央部の空気が開口部62を介してブロア室131に吸引される。   At this time, since the pressure in the central portion of the blower chamber 131 is reduced, the discharge valve 80 is closed. Further, since the pressure in the central portion of the blower chamber 331 increases, the valve 12 is closed. As a result, the air in the center of the blower chamber 331 is sucked into the blower chamber 131 through the opening 62.

図18(B)に示すように、振動板141がブロア室131側へ屈曲すると、天板部18は圧電素子47側へ屈曲し、ブロア室131の容積が減少する。さらに、天板部318は圧電素子47とは逆側へ屈曲し、ブロア室331の容積が増大する。   As shown in FIG. 18B, when the vibration plate 141 is bent toward the blower chamber 131, the top plate portion 18 is bent toward the piezoelectric element 47, and the volume of the blower chamber 131 is reduced. Furthermore, the top plate portion 318 is bent to the opposite side to the piezoelectric element 47, and the volume of the blower chamber 331 is increased.

このとき、ブロア室131の中央部の圧力が増加するため、吐出弁80が開き、ブロア室131の中央部の空気が吐出孔124を介して筐体17の外部へ吐出される。また、このとき、ブロア室331の中央部の圧力が低下するため、バルブ12が開く。これにより、圧電ブロア300外部の空気が吸引孔324を介してブロア室331内に吸引される。   At this time, since the pressure in the central portion of the blower chamber 131 increases, the discharge valve 80 opens, and the air in the central portion of the blower chamber 131 is discharged to the outside of the housing 17 through the discharge hole 124. At this time, since the pressure in the central portion of the blower chamber 331 decreases, the valve 12 is opened. As a result, air outside the piezoelectric blower 300 is sucked into the blower chamber 331 through the suction hole 324.

以上のように、圧電ブロア300は、アクチュエータ70の駆動時、吸引孔324を介して筐体317の外部をブロア室331へ吸引し、ブロア室131の空気を吐出孔124を介して筐体17の外部へ吐出する。   As described above, when the actuator 70 is driven, the piezoelectric blower 300 sucks the outside of the housing 317 through the suction hole 324 into the blower chamber 331 and causes the air in the blower chamber 131 to flow through the discharge hole 124. To the outside.

また、圧電ブロア300では、振動板141の振動に伴い天板部18、318が振動するため、実質的に振動振幅を増すことができる。これにより、本実施形態の圧電ブロア300は、吸引圧力と吸引流量を増加させることができる。   In the piezoelectric blower 300, the top plate portions 18 and 318 vibrate with the vibration of the vibration plate 141, so that the vibration amplitude can be substantially increased. Thereby, the piezoelectric blower 300 of this embodiment can increase the suction pressure and the suction flow rate.

ここで、図18(A)(B)に示すように、ブロア室331の容積が減少した時にブロア室131の容積が増大し、ブロア室131の容積が減少した時にブロア室331の容積が増大する。すなわち、ブロア室131の容積とブロア室331の容積とは、逆位相で変化する。   Here, as shown in FIGS. 18A and 18B, the volume of the blower chamber 131 increases when the volume of the blower chamber 331 decreases, and the volume of the blower chamber 331 increases when the volume of the blower chamber 131 decreases. To do. That is, the volume of the blower chamber 131 and the volume of the blower chamber 331 change in opposite phases.

そのため、ブロア室131の外周の空気とブロア室331の外周の空気とはアクチュエータ70の駆動時、開口部62を介して移動する。よって、ブロア室131の外周の圧力とブロア室331の外周の圧力とはアクチュエータ70の駆動時、開口部62を介して相殺され、常に大気圧(節)となる。   Therefore, the air around the blower chamber 131 and the air around the blower chamber 331 move via the opening 62 when the actuator 70 is driven. Therefore, the pressure at the outer periphery of the blower chamber 131 and the pressure at the outer periphery of the blower chamber 331 cancel each other through the opening 62 when the actuator 70 is driven, and are always atmospheric pressure (node).

そして、af=(k0c)/(2π)である場合、振動板141の振動の節Fが、ブロア室131の圧力振動の節とブロア室331の圧力振動の節とに一致し、圧力共振が生じる。さらに、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす場合でも、振動板141の振動の節Fが、ブロア室131の圧力振動の節とブロア室331の圧力振動の節とに、ほぼ一致する。   When af = (k0c) / (2π), the vibration node F of the vibration plate 141 coincides with the pressure vibration node of the blower chamber 131 and the pressure vibration node of the blower chamber 331, and pressure resonance occurs. Arise. Further, even when the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied, the vibration node F of the vibration plate 141 causes the pressure vibration of the blower chamber 131. And the pressure vibration node of the blower chamber 331 substantially coincide with each other.

圧電ブロア300は、例えば鼻水や痰などの粘度の高い液体を吸引する用途に使用される。長期駆動に伴う圧電素子の破損を防ぐためには、圧電素子の振動速度は2m/s以下とする必要がある。鼻水や痰の吸引には20kPa以上の圧力が必要なため、圧電ブロア300には、10kPa/(m/s)以上の圧力振幅が必要である。圧力振幅は、afが130m/sであるときに最大となる。そこから±20%ずれても、圧力振幅は、10kPa/(m/s)以上得られる。   The piezoelectric blower 300 is used for, for example, suctioning a highly viscous liquid such as a runny nose or sputum. In order to prevent the piezoelectric element from being damaged due to long-term driving, the vibration speed of the piezoelectric element needs to be 2 m / s or less. Since suction of a runny nose and sputum requires a pressure of 20 kPa or more, the piezoelectric blower 300 needs a pressure amplitude of 10 kPa / (m / s) or more. The pressure amplitude is maximum when af is 130 m / s. Even if it deviates ± 20% from there, the pressure amplitude is 10 kPa / (m / s) or more.

そのため、0.8×(k0c)/(2π)≦af≦1.2×(k0c)/(2π)の関係を満たす場合、圧電ブロア300は、吐出孔124及び吸引孔324の両方から、高い吸引圧力および高い吸引流量を実現できる。圧電ブロア300は、消費電力を増加させることなく、1つの駆動体でほぼ2倍の吸引圧力を生じさせることができる。   Therefore, when the relationship of 0.8 × (k0c) / (2π) ≦ af ≦ 1.2 × (k0c) / (2π) is satisfied, the piezoelectric blower 300 is high from both the discharge hole 124 and the suction hole 324. A suction pressure and a high suction flow rate can be realized. The piezoelectric blower 300 can generate almost twice the suction pressure with one driver without increasing the power consumption.

また、流体制御装置311は前述のバルブ12を備える。そのため、流体制御装置311は、流体制御装置111と同様に、可動板24を挟んだ天板21及び底板23の位置ズレを容易に検査することができる。   The fluid control device 311 includes the valve 12 described above. Therefore, similarly to the fluid control device 111, the fluid control device 311 can easily inspect the positional deviation between the top plate 21 and the bottom plate 23 with the movable plate 24 interposed therebetween.

≪その他の実施形態≫
なお、前記実施形態では流体として空気を用いているが、これに限るものではない。当該流体が、空気以外の気体にも適用できる。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, air is used as the fluid, but the present invention is not limited to this. The fluid can also be applied to gases other than air.

また、前記実施形態では、バルブや圧電ブロアを構成する各板はSUSから構成されているが、これに限るものではない。例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、銅などの他の材料から構成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although each board which comprises a valve | bulb and a piezoelectric blower is comprised from SUS, it is not restricted to this. For example, you may comprise from other materials, such as aluminum, titanium, magnesium, copper.

また、前記実施形態ではブロアの駆動源として圧電素子を設けたが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動でポンピング動作を行うブロアとして構成されていても構わない。   In the above embodiment, the piezoelectric element is provided as the blower drive source, but the present invention is not limited to this. For example, it may be configured as a blower that performs a pumping operation by electromagnetic drive.

また、前記実施形態では、圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されているが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などから構成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the piezoelectric element is comprised from the lead zirconate titanate ceramics, it is not restricted to this. For example, it may be composed of a lead-free piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.

また、前記実施形態ではユニモルフ型の圧電振動子を使用しているが、これに限るものではない。振動体36の両面に圧電素子33を貼着したバイモルフ型の圧電振動子を使用してもよい。同様に、振動体136の両面に圧電素子47を貼着したバイモルフ型の圧電振動子を使用してもよい。   In the above embodiment, a unimorph type piezoelectric vibrator is used, but the present invention is not limited to this. A bimorph type piezoelectric vibrator in which the piezoelectric element 33 is attached to both surfaces of the vibrating body 36 may be used. Similarly, a bimorph type piezoelectric vibrator in which the piezoelectric element 47 is bonded to both surfaces of the vibrating body 136 may be used.

また、前記実施形態では円板状の圧電素子33、47、円板状の振動体36、136を用いたが、これに限るものではない。例えば、これらの形状が矩形や多角形であってもよい。   In the embodiment, the disk-shaped piezoelectric elements 33 and 47 and the disk-shaped vibrating bodies 36 and 136 are used. However, the present invention is not limited to this. For example, these shapes may be rectangular or polygonal.

また、前記実施形態では、k0が2.40の条件を用いたが、これに限るものではない。5.52、8.65、11.79、14.93など、k0は、J0(k0)=0の関係を満たす値であれば良い。   Moreover, in the said embodiment, although k0 used the condition of 2.40, it does not restrict to this. K0 may be a value that satisfies the relationship of J0 (k0) = 0, such as 5.52, 8.65, 11.79, and 14.93.

また、前記実施形態では、1次モードの周波数で圧電ブロアの振動板を屈曲振動させたが、これに限るものではない。実施の際は、複数の振動の腹を形成する、3次モード以上の奇数次の振動モードで振動板を屈曲振動させても良い。   In the above-described embodiment, the vibration plate of the piezoelectric blower is flexibly vibrated at the frequency of the primary mode. However, the present invention is not limited to this. In implementation, the diaphragm may be bent and vibrated in an odd-order vibration mode that is a third-order mode or more that forms a plurality of vibration antinodes.

また、前記実施形態では、ブロア室45、131、331の形状が円柱形状であるが、これに限るものではない。実施の際は、ブロア室の形状が正角柱形状であっても良い。この場合、ブロア室の半径aの代わりに、ブロア室の中心軸Cからブロア室の外周Fまでの最短距離aを使用する。   Moreover, in the said embodiment, although the shape of the blower chambers 45, 131, 331 is a cylindrical shape, it is not restricted to this. In implementation, the shape of the blower chamber may be a regular prism shape. In this case, the shortest distance a from the central axis C of the blower chamber to the outer periphery F of the blower chamber is used instead of the radius a of the blower chamber.

また、前記第3実施形態では、バルブ12の全ての第2通気孔43は圧電ブロア300の吸引孔324に接続しているが、これに限るものではない。実施の際、バルブ212の全ての第2通気孔43が圧電ブロア300の吸引孔324に接続していてもよい。   In the third embodiment, all the second vent holes 43 of the valve 12 are connected to the suction holes 324 of the piezoelectric blower 300, but the present invention is not limited to this. In implementation, all the second vent holes 43 of the valve 212 may be connected to the suction holes 324 of the piezoelectric blower 300.

最後に、前述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Finally, the above description of the embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

12…バルブ
13…圧電ブロア
14…制御部
17…筐体
18…天板部
19…側壁部
21…天板
22…側壁板
23…底板
24…可動板
25…突起部
26…切欠部
31…側壁板
32…振動板
33…圧電素子
34…外周部
35…梁部
36…振動体
37…アクチュエータ
40…バルブ室
41…第1通気孔
42…第3通気孔
43…第2通気孔
45…ブロア室
46…吸入孔
47…圧電素子
48…ブロア下室
49…補助孔
50…縁部
54…振動調整板
55…ブロア上室
62…開口部
70…アクチュエータ
80…吐出弁
111…流体制御装置
124…吐出孔
131…ブロア室
134…外周部
135…梁部
136…振動体
141…振動板
141A…第1主面
141B…第2主面
211…流体制御装置
212…バルブ
223…底板
248X,248Y…桟部
249…補助孔
250…縁部
300…圧電ブロア
311…流体制御装置
317…筐体
318…天板部
319…側壁部
324…吸引孔
331…ブロア室
910…バルブ
914、916…板
917…フラップ
918、920…通気孔
928…補助孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Valve | bulb 13 ... Piezoelectric blower 14 ... Control part 17 ... Housing 18 ... Top plate part 19 ... Side wall part 21 ... Top plate 22 ... Side wall plate 23 ... Bottom plate 24 ... Movable plate 25 ... Projection part 26 ... Notch part 31 ... Side wall Plate 32 ... Diaphragm 33 ... Piezoelectric element 34 ... Outer peripheral portion 35 ... Beam portion 36 ... Vibrating body 37 ... Actuator 40 ... Valve chamber 41 ... First vent hole 42 ... Third vent hole 43 ... Second vent hole 45 ... Blower chamber 46 ... suction hole 47 ... piezoelectric element 48 ... blower lower chamber 49 ... auxiliary hole 50 ... edge 54 ... vibration adjusting plate 55 ... blower upper chamber 62 ... opening 70 ... actuator 80 ... discharge valve 111 ... fluid control device 124 ... discharge Hole 131 ... Blower chamber 134 ... Outer peripheral part 135 ... Beam part 136 ... Vibrating body 141 ... Vibrating plate 141A ... First main surface 141B ... Second main surface 211 ... Fluid control device 212 ... Valve 223 ... Bottom plates 248X, 248Y ... Paper 249 Auxiliary hole 250 ... edge 300 ... piezoelectric blower 311 ... fluid control device 317 ... housing 318 ... top plate 319 ... side wall 324 ... suction hole 331 ... blower chamber 910 ... valve 914, 916 ... plate 917 ... flaps 918,920 ... Vent hole 928 ... Auxiliary hole

Claims (3)

第1主面と第2主面とを有する振動板と、前記振動板を屈曲振動させる駆動体と、を有するアクチュエータと、前記アクチュエータとともに前記振動板の厚み方向から前記振動板を挟んで第1ブロア室および第2ブロア室を構成する筐体と、を有するブロアであって、
前記振動板は、円環状に配置された複数の開口部を有し、
前記筐体は、前記第1ブロア室を前記筐体の外部と連通させ外部から前記第1ブロア室への流体の流入を防ぐ吐出弁を有する吐出孔と、前記第2ブロア室を前記筐体の外部と連通させ前記第2ブロア室から外部への流体の流出を防ぐ吸引弁を有する吸引孔と、を有し、
前記振動板は、振動体と、外周部と、前記振動体と前記外周部の間に配置され前記複数の開口部を前記振動体と前記外周部と共に形成する梁部とを有し、
前記振動体と前記外周部の間は、前記振動体の側面および前記外周部の側面によって挟まれた空間であり、
前記複数の開口部によって囲まれる内側の空間が前記第1ブロア室を構成することを特徴とする、
ブロア。
An actuator having a diaphragm having a first main surface and a second main surface, a driving body that flexibly vibrates the diaphragm, and a first sandwiching the diaphragm from the thickness direction of the diaphragm together with the actuator. A blower having a housing constituting a blower chamber and a second blower chamber,
The diaphragm has a plurality of openings arranged in an annular shape,
The casing communicates the first blower chamber with the outside of the casing and has a discharge hole having a discharge valve for preventing fluid from flowing into the first blower chamber from the outside. The second blower chamber is connected to the casing. of not communicate with the outside have a, a suction hole having a suction valve to prevent outflow of fluid to the outside from the second blower chamber,
The diaphragm includes a vibrating body, an outer peripheral portion, and a beam portion that is disposed between the vibrating body and the outer peripheral portion and forms the plurality of openings together with the vibrating body and the outer peripheral portion.
Between the vibrating body and the outer peripheral portion is a space sandwiched between a side surface of the vibrating body and a side surface of the outer peripheral portion,
An inner space surrounded by the plurality of openings constitutes the first blower chamber,
Blower.
前記筐体は、前記振動板の前記第1主面を正面視して前記駆動体と重なる部分に、前記吐出孔および前記吸引孔を有することを特徴とする、
請求項1に記載のブロア。
The housing includes the discharge hole and the suction hole in a portion overlapping the driver when the first main surface of the diaphragm is viewed from the front.
The blower according to claim 1.
前記吐出弁が閉じたとき前記吸引弁が閉じ、前記吐出弁が開いたとき前記吸引弁が開く、
請求項1または請求項2に記載のブロア。
The suction valve is closed when the discharge valve is closed, and the suction valve is opened when the discharge valve is opened;
The blower according to claim 1 or 2.
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WO2018155626A1 (en) 2017-02-27 2018-08-30 株式会社村田製作所 Fluid control device
JP6478003B1 (en) * 2017-05-31 2019-03-06 株式会社村田製作所 Valve and fluid control device
WO2019208016A1 (en) * 2018-04-24 2019-10-31 株式会社村田製作所 Valve and fluid control device provided with valve
CN110043452A (en) * 2019-04-26 2019-07-23 常州威图流体科技有限公司 A kind of novel piezoelectric Micropump
TWI785908B (en) * 2021-11-29 2022-12-01 研能科技股份有限公司 Gas transportation device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0508194D0 (en) * 2005-04-22 2005-06-01 The Technology Partnership Plc Pump
JP2007092677A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Casio Comput Co Ltd Pump device
JP5209956B2 (en) * 2007-12-26 2013-06-12 日本化学産業株式会社 Ventilation equipment
WO2010139918A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-09 The Technology Partnership Plc Pump with disc-shaped cavity
EP3623624B1 (en) * 2010-05-21 2022-09-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Fluid pump
CN103140674B (en) * 2011-04-11 2016-06-08 株式会社村田制作所 Actuator supporting structure and pump installation
US9777851B2 (en) * 2012-04-19 2017-10-03 Kci Licensing, Inc. Disc pump valve with performance enhancing valve flap

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