JP7243830B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電体を利用した流体制御装置に関する。

従来、圧電体を利用して、流体を搬送する流体制御装置が、特許文献１に示すように、各種考案されている。

特許文献１に示す流体制御装置は、ポンプ室とバルブ室とを備える。バルブ室は、バルブ天板とバルブ底板とフィルムとを備える。バルブ天板とバルブ底板とには、それぞれに重ならない位置に貫通孔が形成されている。バルブ室は、バルブ底板に設けられた貫通孔によって、ポンプ室に連通する。

フィルムは、バルブ天板とバルブ底板との間に配置される。フィルムには、貫通孔が形成されている。フィルムの貫通孔の位置とバルブ天板の貫通孔とは、重なっている。これにより、ポンプ室（バルブ底板の貫通孔）から流体が流入したときには、流体は、フィルムの貫通孔およびバルブ天板の貫通孔を介して、外部に送出される。一方、バルブ天板の貫通孔から流体が流入した場合には、フィルムがバルブ底板の貫通孔を塞ぐため、流体は、ポンプ室に逆流しない。これにより、特許文献１に示す流体制御装置は、整流機能を実現する。

特開２０１７－７２１４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の流体制御装置では、バルブ室内において、流体の流路が複数回屈曲する。このため、圧力損失を生じ易く、高い流量特性を得ることが容易ではない。

したがって、本発明の目的は、高い流量特性を得られる流体制御装置を提供することにある。

この発明の流体制御装置は、第１主板、第２主板、側板、および、ポンプ室を備える。第１主板は、第１主面と第２主面とを有する平板である。第２主板は、第３主面と第４主面とを有する平板であり、第３主面が第１主面に対向するように配置される。側板は、第１主板と第２主板とを接続する。ポンプ室は、第１主板、第２主板、および、側板によって囲まれる。

第１主板は、中央部、枠部、支持部、および、第１開口を備える。枠部は、中央部の外周に配置される。支持部は、枠部と中央部とに接続し、中央部を振動可能に支持する。第１開口は、中央部と枠部との間に形成され、ポンプ室と第２主面側の外部とを連通する。第２主板は、ポンプ室と第４主面側の外部とを連通する第２開口を備える。

流体制御装置は、さらに、圧電素子、第１フィルム、および、第２フィルムを有する。圧電素子は、中央部に配置され、中央部を振動させる。第１フィルムは、第１主面に配置され、内端または外端の一方端が固定端となり他方端が可動端となる可動部を有する。第２フィルムは、第３主面に配置され、第１フィルムと同じ側の内端または外端の一方端が固定端となり他方端が可動端となる可動部を有する。第１フィルムと第２フィルムとは、第１開口と第２開口との間に配置されている。

この構成では、第１フィルムと第２フィルムとが流体の流れる方向に応じて変形する。この際、流体が第２開口からポンプ室へ流入するときと、流体がポンプ室から第１開口を通じて流出するときとで、ポンプ室を中央側の空間と外周側の空間との間を遮断（分離）する態様と、これらの間を連通する態様とを切り替えられる。したがって、整流性が得られる。また、この構成の配置によって、遮断する態様のときに、平面視して第１フィルムと第２フィルムとが少なくとも部分的に重なることで、第１フィルムと第２フィルムとの可動量が小さくても、遮断が可能となる。一方、連通状態にあるときに、第１フィルムと第２フィルムとの可動量が小さくても、連通する開口面積を大きくできる。

この発明によれば、高い流量特性を実現できる。

図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の分解斜視図である。 図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図であり、図２（Ｂ）は、整流機能を実現する部分の拡大断面図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、第１主板の中央部、第１フィルム、および、第２フィルムの挙動を示す側面断面図である。 図４は、本願構成と比較構成との流量特性を示すグラフである。 図５は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図６は、第３の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図８は、第５の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図９は、第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図１０は、第７の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図１１は、第８の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図１２は、第９の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）、および、図１３（Ｅ）は、支持部およびその周辺の構造を示す第１主板の平面図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の分解斜視図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図２（Ｂ）は、整流機能を実現する部分の拡大断面図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、第１主板の中央部、第１フィルム、および、第２フィルムの挙動を示す側面断面図である。なお、以下の各実施形態に示す各図においては、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の形状を部分的または全体として誇張して記載している。また、図面を読み易くするために、一意的に推定できる構成要素については、部分的に符号を省略している。

（流体制御装置１０の構成）
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０は、第１主板２０、圧電素子３０、第２主板４０、側板５０、第１フィルム６１、第２フィルム６２、固定部材７１、および、固定部材７２を備える。

第１主板２０は、平面視した形状が円形の平板である。第１主板２０は、円形の第１主面２１１と第２主面２１２とを有する。第１主面２１１と第２主面２１２とは、互いに対向する。

第１主板２０は、中央部２１、枠部２２、支持部２３、および、第１開口２３０を備える。中央部２１は、平面視した形状が円形である。枠部２２は、円環形である。枠部２２は、中央部２１の外周に沿って、中央部２１を囲む。

支持部２３と第１開口２３０とは、中央部２１の外周端に沿って形成されており、中央部２１と枠部２２との間に配置される。第１開口２３０は、第１主板２０の第１主面２１１と第２主面２１２との間を貫通する溝である。

支持部２３は、中央部２１の外周端と枠部２２の内周端とを接続する。支持部２３は、例えば、複数であり、図１の例であれば、中央部２１の外周に沿って、９０°の角度間隔で配置されている。流体制御装置１０では、支持部２３は、第１開口２３０における外周に沿った途中の箇所で溝を分断することによって、実現される。ここで、支持部２３の幅、形状を適宜設定することによって、中央部２１は、枠部２２に対して振動可能になる。言い換えれば、支持部２３は、枠部２２に対して、中央部２１を振動可能に支持する。

なお、中央部２１の形状は、円形であることが好ましいが、楕円等の略円形や、多角形にすることも可能である。また、枠部２２の外形、すなわち、第１主板２０の外形は、円形に限らず、流体制御装置１０の外形形状の設計に合わせて、適宜設定することができる。

また、第１主板２０は、例えば金属等からなる。第１主板２０は、後述の圧電素子３０の歪みによって、中央部２１がベンディング振動を起こすものであればよい。ベンディング振動とは、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、中央部２１を側面視して、第１主面２１１および第２主面２１２が波状に変位する振動である。

圧電素子３０は、円板の圧電体と駆動用の電極とを備える。駆動用の電極は、円板の圧電体における両主面に形成されている。

圧電素子３０は、第１主板２０における中央部２１の第２主面２１２に配置される。この際、平面視において、圧電素子３０の中心と中央部２１の中心とは、略一致している。圧電素子３０は、駆動用の電極に駆動信号が印加されることで歪む。この歪みによって、上述のように、中央部２１は、振動する。

第２主板４０は、平面視した形状が円形の平板である。第２主板４０は、ベンディング振動が殆ど生じない材料、厚み等からなることが好ましい。第２主板４０の外形形状は、第１主板２０の外形形状を含む大きさである。第２主板４０は、円形の第３主面４０１と第４主面４０２とを有する。第３主面４０１と第４主面４０２とは、互いに対向する。

第２主板４０は、複数の第２開口４００を備える。複数の第２開口４００は、第２主板４０の第３主面４０１と第４主面４０２との間を貫通する筒状の貫通孔である。複数の第２開口４００は、第２主板４０の中心を原点とする円周上に配列される。

第２主板４０は、第１主板２０に対して、互いの主面が平行になるように配置される。この際、第２主板４０の第３主面４０１と第１主板２０の第１主面２１１とは、対向する。また、第２主板４０を平面視した中心と、第１主板２０の中央部２１を平面視した中心とは、略一致している。

なお、第２主板４０の外形も、第１主板２０と同様に、円形に限らず、流体制御装置１０の外形形状の設計に合わせて、適宜設定することができる。

側板５０は、環状の柱体である。側板５０は、ベンディング振動が殆ど生じない材料、厚み等からなることが好ましい。なお、側板５０は、第１主板２０または第２主板４０と別体でもよく、一体形成されていてもよい。

側板５０は、第１主板２０と第２主板４０との間に配置される。側板５０の高さ方向の一方端は、第１主板２０における枠部２２の第１主面２１１に接続する。側板５０の高さ方向の他方端は、第２主板４０の第３主面４０１に接続する。

この構成によって、流体制御装置１０は、第１主板２０、第２主板４０、および、側板５０によって囲まれる空間を備える。この空間が、流体制御装置１０のポンプ室１００となる。

第１フィルム６１および第２フィルム６２は、円環形である。第１フィルム６１および第２フィルム６２は、可撓性を有する材料からなり、外力に応じて湾曲する。第１フィルム６１および第２フィルム６２の形状は、略同じである。

第１フィルム６１および第２フィルム６２の内端の直径（内径）は、複数の第２開口４００の配列される円の直径よりも大きい。また、第１フィルム６１および第２フィルム６２の外端の直径（外径）は、中央部２１の外周の直径よりも小さい。

固定部材７１および固定部材７２は、円環形である。固定部材７１および固定部材７２の形状は、略同じである。固定部材７１および固定部材７２の内径は、第１フィルム６１および第２フィルム６２の内径と略同じである。固定部材７１および固定部材７２の外径は、第１フィルム６１および第２フィルム６２の外径よりも小さい。

第１フィルム６１は、固定部材７１を介して、第１主板２０の第１主面２１１に固定される。第１フィルム６１は、中央部２１に固定される。第１フィルム６１の中心は、中央部２１の中心に略一致している。

この際、第１フィルム６１における内端側の所定面積の部分が、固定部材７１を介して、第１主板２０に固定される。したがって、第１フィルム６１における固定部材７１に接続していない外端側の部分は、第１フィルム６１の可動部となる。これにより、第１フィルム６１の内端は固定端となり、第１フィルム６１の外端は可動端となる。

第２フィルム６２は、固定部材７２を介して、第２主板４０の第３主面４０１に固定される。第２フィルム６２の中心は、第２主板４０の中心（複数の第２開口４００が配列される円の中心）に略一致している。

この際、第２フィルム６２における内端側の所定面積の部分が、固定部材７２を介して、第２主板４０に固定される。したがって、第２フィルム６２における固定部材７２に接続していない外端側の部分は、第２フィルム６２の可動部となる。これにより、第２フィルム６２の内端は固定端となり、第２フィルム６２の外端は可動端となる。

この構成によって、流体制御装置１０は、それぞれに可動部を有する第１フィルム６１と第２フィルム６２を、ポンプ室１００内に備える。

そして、流体制御装置１０を平面視して（第１主板２０および第２主板４０の各主面に直交する方向に視て）、第１フィルム６１の配置位置と、第２フィルム６２の配置位置とは、略同じである。これにより、流体制御装置１０を平面視して、第１フィルム６１と第２フィルム６２とは、重なっており、第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２の可動部とは重なっている。すなわち、第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２の可動部とは、対向して配置される。

また、この構成によって、第１フィルム６１および第２フィルム６２は、流体制御装置１０の平面視において、第１開口２３０と第２開口４００との間に配置される。そして、ポンプ室１００は、第１フィルム６１および第２フィルム６２の設置位置よりも中央側になる第１空間１０１と、外周側（側板５０側）になる第２空間１０２とに分けられる。第１空間１０１は、第２開口４００に連通する。第２空間１０２は、第１開口２３０に連通する。

（整流機能の具体的な説明）
上述の構成において、中央部２１が振動すると、概略的には、流体制御装置１０は、図３（Ａ）に示す第１態様と、図３（Ｂ）に示す第２態様とを繰り返すように挙動する。

１．外部からポンプ室内への流体の流入
図３（Ａ）に示す第１態様では、中央部２１のノードＮ２１よりも中央側の部分は、第２主板４０から遠ざかるように変位する。一方、中央部２１のノードＮ２１よりも外周側の部分は、第２主板４０に近づくように変位する。これにより、中央部２１の中央側の第１空間１０１は、流体制御装置１０の外部および第２空間１０２に対して低圧（負圧）になる。

第１空間１０１が低圧（負圧）になることで、流体は、第２開口４００を介して、流体制御装置１０の第２主板４０側の外部から第１空間１０１内に流入する。また、流体は、第１開口２３０および第２空間１０２を介して、外部から第１空間１０１内に流入しようとする。

しかしながら、第１フィルム６１と第２フィルム６２は、内端を固定端として外端側に可動部を有する。これにより、第１空間１０１が負圧になる場合、図３（Ａ）に示すように、第１フィルム６１は、第２主板４０側、すなわち、第２フィルム６２側に曲がるように変形する。また、第２フィルム６２は、第１主板２０側、すなわち、第１フィルム６１側に曲がるように変形する。そして、図３（Ａ）に示すように、第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２の可動部とは、外端側から当接する。この結果、第１空間１０１と第２空間１０２との間は遮断（分離）される。したがって、流体が第１開口２３０および第２空間１０２を介して外部から第１空間１０１内に流入することは、抑制される。

２．ポンプ室内から外部への流体の吐出
図３（Ｂ）に示す第２態様では、中央部２１のノードＮ２１よりも中央側の部分は、第２主板４０に近づくように変位する。一方、中央部２１のノードＮ２１よりも外周側の部分は、第２主板４０から遠ざかるように変位する。これにより、中央部２１の中央側の第１空間１０１は、流体制御装置１０の外部および第２空間１０２に対して高圧（正圧）になる。

第１空間１０１が高圧（正圧）になることで、流体は、第１フィルム６１の可動部および第２フィルム６２の可動部との間を押し広げるように流れる。これにより、第１フィルム６１の可動部は、第１主板２０側に曲がるように変形する。また、第２フィルム６２の可動部は、第２主板４０側に曲がるように変形する。これにより、第１空間１０１と第２空間１０２とは、連通する。そして、流体は、第１空間１０１から第２空間１０２に流出し、第２空間１０２から第１開口２３０を介して、流体制御装置１０の第２主面２１２側の外部に吐出される。

この際、複数の第２開口４００の開口面積が、第１フィルム６１と第２フィルム６２との挟まれる空間の開口面積（側面視した面積）と比較して、小さい、より好ましくは、十分に小さい。これにより、第１空間１０１内の流体は、第２開口４００から外部へ殆ど吐出されない。

このように、流体制御装置１０は、流体を一方向に流すことができる。そして、流体制御装置１０の構成を用いることによって、整流部（第１フィルム６１と第２フィルム６２との配置部）において、流体は、屈曲しながら流れないので、高い流量特性を実現できる。

また、上述のように、流体制御装置１０は、平面視して互いに重なる位置に配置された第１フィルム６１と第２フィルム６２とを用いている。これにより、第１フィルム６１の可動量と第２フィルム６２の可動量とが小さくても、第１空間１０１と第２空間１０２との間の遮蔽が可能になる。したがって、流体制御装置１０は、遮蔽と連通との遷移を高速に行うことができ、逆流抑制効果も向上する。この結果、流体制御装置１０は、より高い流量特性を実現できる。

図４は、本願構成と比較構成との流量特性を示すグラフである。図４において、横軸は圧力であり、縦軸は流量である。また、図４において、実線は本願構成の特性を示し、破線は、比較構成の特性を示す。比較構成は、上述の従来技術の構成である。図４に示すように、本願構成を用いることによって、流量特性は向上する。

また、流体制御装置１０では、第１フィルム６１および第２フィルム６２の可動部が、固定部よりも外周側（側板５０側）にある。これにより、整流機能を実現する部分での開口面積を大きくできる。開口面積とは、流体が主として流れる方向に直交する面積であり、第１主面２１１および第３主面４０１に直交する円筒形の側面の面積である。開口面積が大きいことによって、第１空間１０１から第２空間１０２に流体が搬送されるとき（吐出時）の流体のエネルギーは小さくなる。したがって、流体制御装置１０は、吐出時のエネルギーの損失を小さくできる。

また、さらに、流体制御装置１０では、平面視して第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２の可動部とが略全面で重なっている。これにより、流体制御装置１０は、遮蔽と連通との遷移を、より高速に且つ確実に行うことができる。この結果、流体制御装置１０は、より高い流量特性を実現できる。なお、平面視して第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２の可動部とが少なくとも一部で重なっていれば、流量特性の向上効果は、得られる。

また、流体制御装置１０は、中央部２１の振動のノードＮ２１よりも外周側に第１フィルム６１および第２フィルム６２を配置している。これにより、第１空間１０１と第２空間１０２とを遮断する態様では、中央部２１における第１フィルム６１が配置される部分は、第２主板４０に近づくように変位している。したがって、第１フィルム６１と第２フィルム６２とは、当接し易い。一方、第１空間１０１と第２空間１０２とを連通する態様では、中央部２１における第１フィルム６１が配置される部分は、第２主板４０から遠ざかるように変位している。したがって、第１フィルム６１と第２フィルム６２との間隔は広がり、連通する面積は大きくなる。この結果、流体制御装置１０は、さらに高い流量特性を実現できる。

また、上述の構成によって、第１フィルム６１が変形しても、第１フィルム６１の外端は、第１開口２３０によって形成される中央部２１の外端の角部に接触しない。これにより、第１フィルム６１の破損は抑制され、流体制御装置１０の信頼性は、向上する。

さらに、第１フィルム６１の可動部の形状および第２フィルム６２の可動部の形状は、次の条件を満たしていると、好ましい。

第１フィルム６１の外端である可動端６１１と、内端側であり、固定部材７１に接続する端部である固定端６１２との間の長さ（距離）を長さＬ６１ｍとする。固定端６１２は、第１フィルム６１が固定部材７１に面で固定される際の可動部側の端部である。また、第２フィルム６２の外端である可動端６２１と、内端側であり、固定部材７２に接続する端部である固定端６２２との間の長さ（距離）を長さＬ６２ｍとする。固定端６２２は、第２フィルム６２が固定部材７２に面で固定される際の可動部側の端部である。長さＬ６１ｍと長さＬ６２ｍとは、略同じであり、同じであることが好ましい。

また、第１フィルム６１の可動部の形状および第２フィルム６２の可動部の形状と、ポンプ室１００の高さとは、以下の関係であることが好ましい。

ポンプ室１００の高さ、すなわち、第１主板２０の第１主面２１１と第２主板４０の第３主面４０１との距離を、高さＨ１００とする。第１フィルム６１の可動部の長さＬ６１ｍと第２フィルム６２の可動部の長さＬ６２ｍとを加算した長さは、高さＨ１００以上である。これにより、第１フィルム６１の可動部と第２フィルム６２との可動部は、遮断時に、確実に接続する。この結果、流体制御装置１０は、高い流量特性を、より確実に実現できる。

この際、第１フィルム６１の可動部の長さＬ６１ｍと第２フィルム６２の可動部の長さＬ６２ｍとを加算した長さは、高さＨ１００と略同じであることが好ましい。これより、第１フィルム６１の可動部および第２フィルム６２の可動部の可動量を、遮蔽可能で、より小さいものとできる。したがって、流体制御装置１０は、整流制御の各態様を、より高速且つ低損失で、切り替えられる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図５は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図５に示すように、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１主板２０Ａの中央部２１Ａの形状において異なる。流体制御装置１０Ａの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

第１主板２０Ａの中央部２１Ａは、第１部分２５１と第２部分２５２とを有する。第２部分２５２の厚みは、第１部分２５１の厚みよりも大きい。第２部分２５２は、第１部分２５１における第２主面２１２側から突出する形状によって、厚みの差を実現する。この際、中央部２１Ａは、振動のノードＮ２１よりも内側の部分の平均厚みが、ノードＮ２１よりも外側の部分の平均厚みよりも大きくなるように、形成される。なお、圧電素子３０は、第２部分２５２に配置されている。

このような構成によって、中央部２１Ａの振動の波形（中央部２１Ａの変形形状）を制御できる。より具体的には、振動による中央部２１Ａの外周付近の変位は、大きくなる。これにより、第１フィルム６１の変形は促進され、流体制御装置１０Ａの整流効率は向上する。この結果、流体制御装置１０Ａは、さらに高い流量特性を実現できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図６は、第３の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図６に示すように、第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂは、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、第２主板４０Ｂの構成において異なる。流体制御装置１０Ｂの他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

第２主板４０Ｂは、凹部４１１および凹部４１２を有する。凹部４１１および凹部４１２は、第２主板４０Ｂの第３主面４０１側を開口面として凹む形状である。凹部４１１によって形成される空間は、円柱形であり、凹部４１２によって形成される空間は、円環形の柱状である。凹部４１１は、第１空間１０１に連通するように形成される。凹部４１２は、第２空間１０２に連通するように形成される。

このような構成によって、中央部２１Ａが振動したときに、第２主板４０Ｂに接触することを抑制できる。これにより、流体制御装置１０Ｂは、耐久性および静音性を向上できる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃ１および流体制御装置１０Ｃ２は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、流体制御装置の構成要素とノードＮ２１との位置関係において異なる。流体制御装置１０Ｃ１および流体制御装置１０Ｃ２の他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図７（Ａ）に示すように、流体制御装置１０Ｃ１では、平面視してノードＮ２１と第２開口４００とは重なっている。この構成によって、流体制御装置１０Ｃ１は、流体の吐出時に、第１空間１０１内の流体が第２開口４００から外部に逆流することを抑制できる。なお、ノードＮ２１と第２開口４００とは平面視して重なっていることが好ましいが、平面視して近接していてもよい。

図７（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｃ２では、ノードＮ２１と固定部材７１とは重なっている。この構成によって、流体制御装置１０Ｃ２は、中央部２１が振動しても、固定部材７１には振動のエネルギーが印加されない。したがって、固定部材７１と中央部２１との接合または接着状態は、劣化し難い。これにより、流体制御装置１０Ｃ２は、破損し難く、高い信頼性を実現できる。ノードＮ２１と固定部材７１とは重なっていることが好ましいが、平面視して近接していてもよい。なお、ノードＮ２１の位置は、ドップラ効果を活用したレーザ変位計等で検出できる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図８は、第５の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図８に示すように、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１フィルム６１および第２フィルム６２の固定態様において異なる。流体制御装置１０Ｄの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｄでは、第１フィルム６１は、外端側において固定部材７１によって、第１主板２０に固定されている。すなわち、流体制御装置１０Ｄでは、第１フィルム６１は、外端側が固定端であり、内端側が可動端である。第２フィルム６２は、外端側において固定部材７２によって、第２主板４０に固定されている。すなわち、流体制御装置１０Ｄでは、第２フィルム６２は、外端側が固定端であり、内端側が可動端である。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｄは、整流機能を実現でき、高い流量特性を実現できる。

（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図９は、第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図９に示すように、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１フィルム６１と第２フィルム６２との位置関係において異なる。流体制御装置１０Ｅの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｅでは、固定部材７２の直径は、固定部材７１の直径よりも大きい。したがって、固定部材７２は、固定部材７１よりも側板５０に近い。これにより、第２フィルム６２は、第１フィルム６１よりも側板５０に近い。言い換えれば、第２フィルム６２は、第１フィルム６１よりも、第１主板２０および第２主板４０の外周に近い。

このような構成の上で、平面視において、第２フィルム６２と第１フィルム６１とは、部分的に重なっている。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｅは、整流機能を実現でき、高い流量特性を実現できる。なお、この構成では、第１フィルム６１の可動部の長さを、第２フィルム６２の可動部の長さよりも大きくすることが好ましい。そして、第１フィルム６１の可動部が第２フィルム６２の可動部の全体に重なるように、第１フィルム６１を形成すると、より好ましい。これにより、流体制御装置１０Ｅは、より確実に整流機能を実現でき、より高い流量特性を実現できる。

なお、本実施形態では、第２フィルム６２が第１フィルム６１よりも側板５０側に配置される態様を示した。しかしながら、第１フィルム６１が第２フィルム６２よりも側板５０側に配置される態様であってもよい。この構成の場合、第１フィルム６１の変形は、更に促進される。

（第７の実施形態）
第７の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１０は、第７の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図１０に示すように、第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１フィルム６１と第２フィルム６２の配置態様において異なる。流体制御装置１０Ｆの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｆでは、第１フィルム６１の可動端および第２フィルム６２の可動端は、第１主板２０の中央部２１の外周端よりも外側（側板５０側）に配置される。このような構成であっても、流体制御装置１０Ｆは、整流機能を実現でき、高い流量特性を実現できる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１１は、第８の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図１１における上側の図は、流体制御装置の構成を示し、下側の図（波形図）は、第１主板の振動波形の一態様を示している。

図１１に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇは、１次振動を利用する第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、２次振動を利用する点で異なる。流体制御装置１０Ｇの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｇでは、第１主板２０Ｇの中央部２１Ｇは２次振動をする。２次振動は、第１主板２０Ｇ等の流体制御装置１０Ｇを構成する各構成要素の形状や重さ、圧電素子３０の駆動条件を調整することによって実現可能である。

このような構成において、第１フィルム６１および第２フィルム６２は、２次振動の最も外側のノードＮ２１ｏよりも外側（側板５０側）に配置される。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｇは、整流機能を実現でき、高い流量特性を実現できる。

なお、本実施形態では、第１フィルム６１および第２フィルム６２は、少なくとも可動端が２次振動の最も外側のノードＮ２１ｏよりも外側になるように、配置されていればよい。

また、本実施形態では、２次振動を例に説明したが、他の次数の振動においても同様の構成を適用でき、振動における最も外側のノードよりも外側に、第１フィルム６１の可動端および第２フィルム６２の可動部が配置されればよい。

（第９の実施形態）
第９の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１２は、第９の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図１２に示すように、第９の実施形態に係る流体制御装置１０Ｈは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１フィルム６１Ｈおよび固定部材７１Ｈの形状において異なる。流体制御装置１０Ｈの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｈでは、第１フィルム６１Ｈは、円形の膜である。固定部材７１Ｈは、第１フィルム６１よりも直径の小さな円柱形である。第１フィルム６１Ｈは、中央部２１における第１空間１０１に対向する面の略全面において、固定部材７１Ｈによって、中央部２１の第１主面２１１に固定される。これにより、第１フィルム６１Ｈの中央部２１に対する固定強度を高くできる。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｈは、整流機能を実現でき、高い流量特性を実現できる。また、第１フィルム６１Ｈが剥がれにくくなり、流体制御装置１０Ｈの信頼性は向上する。

（支持部の具体的な形状例）
上述の説明では、支持部の形状を詳細には記載していないが、例えば、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）、および、図１３（Ｅ）に示すような構成を採用できる。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）、および、図１３（Ｅ）は、支持部およびその周辺の構造を示す第１主板の平面図である。

図１３（Ａ）に示す第１主板２０は、上述の図１に示した構成であるが、支持部２３は、中央部２１に接続する第１部分、枠部２２に接続する第２部分、および、第１部分と第２部分とを接続する第３部分を有する。第１部分および第２部分は、中央部２１の外周端と枠部とを最短距離で結ぶ方向に沿って延びる形状である。第２部分は、１個の第１部分に対して、２個存在する。２個の第２部分は、第１部分の延びる方向に沿った軸を基準に対称に配置されている。第３部分は、中央部２１の外周に沿って延びる形状である。第３部分の延びる方向の両端は、２個の第２部分に接続する。第３部分の延びる方向の中間位置は、第１部分に接続する。

図１３（Ｂ）に示す第１主板２０ＤＥ１は、図１３（Ａ）に示した第１主板２０に対して、枠部２２の形状において異なる。枠部２２は、支持部２３の２個の第２部分との接続部の間において、切り欠き部２２０を有する。なお、切り欠き部２２０の位置は、支持部２３の第２部分に接続する部分でなければ、枠部２２の他の箇所であってもよい。

図１３（Ｃ）に示す第１主板２０ＤＥ２は、図１３（Ａ）に示した第１主板２０に対して、支持部２３ＤＥ２の形状において異なる。支持部２３ＤＥ２は、支持部２３に対して、１個の第２部分を省略した構成を有する。

図１３（Ｄ）に示す第１主板２０ＤＥ３は、図１３（Ａ）に示した第１主板２０に対して、第１開口２３０ＤＥ３、支持部２３ＤＥ３の形状において異なる。第１開口２３０ＤＥ３は、直径の異なる２個の溝によって実現される。２個の溝は、第１主板２０を厚み方向に沿って貫通する。すなわち、２個の溝は、第１主面２１１側と第２主面２１２側とを連通する。２個の溝は、それぞれに、周上の途中の複数箇所で、複数個の溝に分断されている。内側の溝における分断位置と、外側の溝における分断位置とは、異なっている。この２個の溝の分断される部分によって、支持部２３ＤＥ３が形成される。

図１３（Ｅ）に示す第１主板２０ＤＥ４は、図１３（Ａ）に示した第１主板２０に対して、第１開口２３０ＤＥ４、支持部２３ＤＥ４の形状において異なる。第１開口２３０ＤＥ４は、円周上に並ぶ複数の貫通孔によって実現される。そして、この複数の貫通孔の間の部分によって、支持部２３ＤＥ４が形成される。

なお、上述の各実施形態において、第１フィルムまたは第２フィルムが、固定端を基準として可動部と反対側にはみ出す部分を有する構造であっても、この構成は、本願発明の構成を含んでおり、本願発明と同様の作用効果を有する。

また、上述の各実施形態の構成は、適宜組合せが可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ１、１０Ｃ２、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ：流体制御装置
２０、２０Ａ、２０ＤＥ１、２０ＤＥ２、２０ＤＥ３、２０ＤＥ４、２０Ｇ：第１主板
２１、２１Ａ、２１Ｇ：中央部
２２：枠部
２３、２３ＤＥ２、２３ＤＥ３、２３ＤＥ４：支持部
３０：圧電素子
４０、４０Ｂ：第２主板
５０：側板
６１、６１Ｈ：第１フィルム
６２：第２フィルム
７１、７１Ｈ、７２：固定部材
１００：ポンプ室
１０１：第１空間
１０２：第２空間
２１１：第１主面
２１２：第２主面
２３０、２３０ＤＥ３、２３０ＤＥ４：第１開口
２５１：第１部分
２５２：第２部分
４００：第２開口
４０１：第３主面
４０２：第４主面
４１１、４１２：凹部
６１１、６２１：可動端
６１２、６２２：固定端
Ｎ２１、Ｎ２１ｏ：ノード

Claims (11)

1. 第１主面と第２主面とを有する第１主板と、
   第３主面と第４主面とを有し、前記第３主面が前記第１主面に対向する第２主板と、
   前記第１主板と前記第２主板とを接続する側板と、
   前記第１主板、前記第２主板、および、前記側板によって囲まれるポンプ室と、
   を備え、
   前記第１主板は、中央部と、前記中央部の外周に配置された枠部と、前記枠部と前記中央部とに接続し前記中央部を振動可能に支持する支持部と、前記中央部と前記枠部との間に形成され、前記ポンプ室と前記第２主面側の外部とを連通する第１開口と、を備え、
   前記第２主板は、前記ポンプ室と前記第４主面側の外部とを連通する第２開口を備え、
   前記中央部に配置され、前記中央部を振動させる圧電素子と、
   一方端が可動端となる可動部を有するよう前記第１主面に配置された第１フィルムと、
   一方端が可動端となる可動部を有するよう前記第３主面に配置された第２フィルムと、
   を備え、
   前記第３主面に直交する方向で前記第３主面から前記第１主面を視たときの平面視において、前記第１フィルムの固定端と前記第２フィルムの固定端とは、前記第１開口と前記第２開口との間に配置されている、
   流体制御装置。
2. 各主面に直交する方向に視て、前記第１フィルムの可動部と前記第２フィルムの可動部とは、重なっている、
   請求項１に記載の流体制御装置。
3. 前記第１フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さと、前記第２フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さとは、略同じである、
   請求項１または請求項２に記載の流体制御装置。
4. 前記第１フィルムの固定端は、前記第１フィルムの可動部の内端であり、
   前記第２フィルムの固定端は、前記第２フィルムの可動部の内端である、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体制御装置。
5. 前記第１フィルムの可動端および前記第２フィルムの可動端は、前記中央部の振動の最も外周側の節よりも、前記側板側にある、
   請求項４に記載の流体制御装置。
6. 前記第１フィルムの可動端および前記第２フィルムの可動端は、前記第１開口よりも平面視して内側にある、
   請求項５に記載の流体制御装置。
7. 前記第１フィルムの固定端は、前記第１フィルムの可動部の外端であり、
   前記第２フィルムの固定端は、前記第２フィルムの可動部の外端である、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体制御装置。
8. 前記第１フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さと、前記第２フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さとを加算した長さは、前記第１主面と前記第３主面との距離以上である、
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の流体制御装置。
9. 前記第１フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さと、前記第２フィルムの可動部の固定端と可動端との間の長さとを加算した長さは、前記第１主面と前記第３主面との距離と略同じである、
   請求項８に記載の流体制御装置。
10. 前記中央部における最も外周に近い振動の節よりも中央側の部分の平均厚みは、前記中央部における前記最も外周に近い節よりも外周側の部分の平均厚みよりも大きい、
    請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の流体制御装置。
11. 前記支持部は、前記中央部と前記枠部との間に複数備えられており、
    前記第１開口は、前記中央部と前記枠部との間の部分における、前記複数の支持部の間にある、
    請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の流体制御装置。

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