WO2018021514A1 - バルブ、気体制御装置 - Google Patents

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WO2018021514A1
WO2018021514A1 PCT/JP2017/027381 JP2017027381W WO2018021514A1 WO 2018021514 A1 WO2018021514 A1 WO 2018021514A1 JP 2017027381 W JP2017027381 W JP 2017027381W WO 2018021514 A1 WO2018021514 A1 WO 2018021514A1
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valve
vent
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伸拓 田中
近藤　大輔
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株式会社村田製作所
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    • F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
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    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7859—Single head, plural ports in parallel

Definitions

  • Embodiments according to the present invention relate to a valve that makes a gas flow in one direction, and a gas control device including the valve.
  • Patent Document 1 discloses a valve 910 including 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 FIGS. Yes.
  • An arrow 932 in FIG. 18 indicates the flow of air.
  • 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).
  • the valve 910 opens and closes the vent hole 920 by drawing 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.
  • valve 910 of Patent Document 1 the area of the vent hole 918 and the vent hole 920 is small, and the flow path resistance is large. Further, the flow path from the vent hole 918 to the vent hole 920 is long, and the flow path resistance due to the length of the flow path is also large. Therefore, the valve 910 of Patent Document 1 has a problem that the flow rate of air passing through the valve 910 is significantly reduced.
  • an object of an embodiment according to the present invention is to provide a valve and a gas control device that perform a function of making a gas flow in one direction and allow gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible. There is.
  • a valve according to an embodiment of the present invention includes a first plate, a side wall plate, a second plate, and a third plate.
  • the first plate has a plurality of first ventilation holes.
  • the second plate constitutes the valve chamber together with the first plate and the side wall plate.
  • the second plate includes a second main surface facing the first main surface of the first plate.
  • the second plate has a plurality of second ventilation holes.
  • the third plate has a plurality of third ventilation holes.
  • the plurality of third ventilation holes do not overlap the plurality of second ventilation holes but overlap the plurality of first ventilation holes in a plan view in a direction in which the first plate and the second plate face each other. Both main surfaces of the third plate face the first main surface of the first plate and the second main surface of the second plate.
  • the third plate is provided in the valve chamber.
  • the distance between the predetermined second vent hole and the predetermined third vent hole at the opposing edge is 1.2 times or less the shortest distance between the outer periphery of the predetermined second vent hole and the outer periphery of the predetermined third vent hole. .
  • the distance between the outer periphery of the second vent hole and the outer periphery of the third vent hole closest to the opposite edge is within a predetermined range.
  • the second vent hole and the third vent hole do not overlap with each other, and the distance between the second vent hole and the third vent hole is increased.
  • the gas flow becomes one direction, the gas passing through the second vent hole and the third vent hole is not easily subjected to unnecessary flow path resistance, and a smooth gas flow can be generated.
  • a valve according to an embodiment of the present invention includes a first plate, a side wall plate, a second plate, and a third plate.
  • the first plate has a plurality of first ventilation holes.
  • the second plate constitutes the valve chamber together with the first plate and the side wall plate.
  • the second plate has a plurality of second vent holes having a line-symmetric shape.
  • the third plate has a plurality of third vent holes having a line-symmetric shape facing the plurality of first vent holes without facing the plurality of second vent holes.
  • the third plate is provided in the valve chamber.
  • the third vent holes and the second vent holes are arranged adjacent to each other in plan view in the direction in which the second plate and the third plate face each other.
  • the distance from the center of gravity of the second vent hole to the outer periphery of the second vent hole in plan view is the first connecting the center of gravity of the second vent hole and the center of gravity of the third vent hole close to the second vent hole.
  • the first distance is the shortest in the direction. In a predetermined direction other than the first direction, the distance from the center of gravity of the second vent hole to the outer periphery of the second vent hole is longer than the first distance.
  • the center of gravity means a place serving as the center of gravity when a predetermined space is assumed to be filled with a substance.
  • the total area of the plurality of second vent holes is wider than the conventional vent hole 920, and the flow path resistance of the valve is reduced.
  • the flow path from the second vent hole to the third vent hole is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve due to the length of the flow path is also reduced.
  • the distance between the outer periphery of the second vent hole and the outer periphery of the third vent hole needs to be a certain length or more.
  • the certain length is set from the viewpoint of manufacturing tolerances of the second vent hole and the third vent hole so that the second vent hole and the third vent hole do not overlap in plan view.
  • the distance between the outer periphery of the second vent hole and the outer periphery of the third vent hole is preferably a certain length or more, and is preferably as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve according to the embodiment of the present invention functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • a valve according to an embodiment of the present invention includes a first plate, a side wall plate, a second plate, and a third plate.
  • the first plate has a plurality of first ventilation holes.
  • the second plate constitutes the valve chamber together with the first plate and the side wall plate.
  • the second plate has a plurality of second vent holes having a line-symmetric shape.
  • the third plate has a plurality of third vent holes having a line-symmetric shape facing the plurality of first vent holes without facing the plurality of second vent holes.
  • the third plate is provided in the valve chamber.
  • Each of the third vent holes and each of the second vent holes are arranged adjacent to each other in plan view in a direction in which the second plate and the third plate face each other.
  • the distance from the center of gravity of the second vent hole to the outer periphery of the second vent hole in plan view is the first connecting the center of gravity of the second vent hole and the center of gravity of the third vent hole close to the second vent hole.
  • the first distance is the shortest in the direction. In a predetermined direction other than the first direction, the distance from the center of gravity of the second vent hole to the outer periphery of the second vent hole is longer than the first distance.
  • the total area of the plurality of third vent holes is wider than the conventional vent hole 920, and the flow path resistance of the valve is reduced.
  • the flow path from the second vent hole to the third vent hole is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve due to the length of the flow path is also reduced.
  • the first distance needs to be a certain length or more.
  • the certain length is set from the viewpoint of manufacturing tolerances of the second vent hole and the third vent hole so that the second vent hole and the third vent hole do not overlap in plan view.
  • valve according to the embodiment of the present invention functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • a gas control device includes a valve according to an embodiment of the present invention and a pump connected to the valve.
  • the gas control device according to the embodiment of the present invention has the same effect as the valve according to the embodiment of the present invention.
  • the embodiment according to the present invention functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • FIG. 4 is a plan perspective view of a central portion of a movable plate 24 shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a plan perspective view of a central portion of a movable plate 24 shown in FIG. 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line SS shown in FIG.
  • FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views taken along the SS line of the gas control device 111 when the gas control device 111 shown in FIG. 1 is operated at the primary mode frequency (fundamental wave). is there.
  • It is a plane perspective view of the central part of the movable plate 24 of the valve 812 provided in the gas control device 811 according to the comparative example of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram comparing the pressure flow characteristics of the gas control device 111 shown in FIG. 3 with the pressure flow characteristics of the gas control device 811 shown in FIG. 11.
  • FIG. 9 It is a plane perspective view of the center part of the movable plate 624 of the valve 612 provided in the gas control device according to the sixth embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the valve
  • FIG. 1 is an external perspective view of the gas control device 111 as viewed from the top surface side of the gas control device 111 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the gas control device 111 viewed from the bottom side of the gas control device 111 shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the gas control device 111 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the central portion of the top plate 21 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of the central portion of the movable plate 24 shown in FIG. 6 is a plan view of the central portion of the bottom plate 23 shown in FIG. 7 and 8 are plan perspective views of the central portion of the movable plate 24 shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line SS shown in FIG.
  • the gas control device 111 includes a valve 12, a pump 13, and a control unit 14 (see FIG. 9). As illustrated in FIGS. 1 and 3, the valve 12 is disposed on the top surface side of the gas control device 111. As shown in FIGS. 2 and 3, the pump 13 is disposed on the bottom surface side of the gas control device 111. The valve 12 and the pump 13 are connected in a stacked state.
  • the valve 12 has a function of making the gas 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.
  • the valve 12 corresponds to an example of the valve of the present invention.
  • the pump 13 corresponds to an example of the pump 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.
  • the movable plate 24 corresponds to an example of a third plate of the present invention.
  • the top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 are made of metal, for example.
  • the top plate 21, the side wall plate 22, and the bottom plate 23 are made of, for example, stainless steel (SUS).
  • the movable plate 24 is made of resin.
  • the movable plate 24 is preferably transparent.
  • the movable plate 24 is made of, for example, translucent polyimide.
  • the top plate 21 is disposed on the top surface side of the valve 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 connected 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. That is, as shown in FIG. 9, the first main surface 401 of the top plate 21 is disposed so as to face the second main surface 402 of the bottom plate 23.
  • the movable plate 24 has a third main surface 403 and a fourth main surface 404.
  • the movable plate 24 is disposed such that the third main surface 403 faces the first main surface 401 of the top plate 21 and the fourth main surface 404 faces the second main surface 402 of the bottom plate 23.
  • 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.
  • the valve chamber 40 has a cylindrical shape.
  • 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.
  • the thickness of the side wall plate 22 (height of the valve chamber 40) is 40 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and the thickness of the movable plate 24 is set to 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the movable plate 24 is set to an extremely light mass so as to be movable up and down within the valve chamber 40 by the discharge air from the pump 13.
  • the outer peripheral diameter of the movable plate 24 is almost the same as 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.
  • the protrusion part 25 is provided in a part of outer periphery of the movable plate 24 (refer FIG. 3).
  • 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.
  • a plurality of first vent holes 41 arranged in a predetermined arrangement are provided in the center of the top plate 21 .
  • a plurality of second ventilation holes 42 arranged in a predetermined arrangement are provided in the center of the bottom plate 23.
  • a plurality of third ventilation holes 43 arranged in a predetermined arrangement are provided in the center of the movable plate 24. Therefore, the valve chamber 40 communicates with the outside via the first vent hole 41 and also communicates with the pump chamber 45 via the second vent hole 42.
  • the plurality of third ventilation holes 43 and the plurality of first ventilation holes 41 are provided to face each other.
  • the plurality of third ventilation holes 43 and the plurality of second ventilation holes 42 are provided so as not to face each other.
  • each of the third vent holes 43 of the plurality of third vent holes 43 and each of the second vent holes 42 of the plurality of second vent holes 42 is a plan view of the movable plate 24 or the bottom plate 23. And alternately provided adjacent to each other.
  • the second vent hole 42 has an octagonal shape.
  • the third vent hole 43 has a circular shape. Therefore, the third ventilation hole 43 is easy to form. Further, by forming the third vent hole 43 in a circular shape, the flow resistance of the gas passing through the third vent hole 43 is reduced, and smooth movement is enabled. Further, the second vent hole 42 is surrounded by four or more third vent holes 43 in plan view of the movable plate 24 or the bottom plate 23. Therefore, there are many directions through which gas flows, and the flow path resistance is reduced.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the second vent hole 42 to the outer periphery R1 of the second vent hole 42 is longer than the first distance L1.
  • the second distance L2 in the second direction 200 connecting the centers of gravity C1 and C3 of the two adjacent second vent holes 42. Is the longest.
  • the outer periphery R1 of the second vent hole 42 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the third vent hole 43.
  • the shape of the portion R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the third vent hole 43.
  • the distance between the outer periphery R1 of the second vent hole 42 and the outer periphery R2 of the third vent hole 43 needs to be a certain length or more.
  • the certain length is preferably set from the viewpoint of manufacturing tolerances of the second vent hole 42 and the third vent hole 43.
  • the manufacturing tolerance is 100 ⁇ m
  • the certain length is preferably 100 ⁇ m to 200 ⁇ m, which is 1.0 to 2.0 times the manufacturing tolerance. This is because when the distance between the outer periphery R1 of the second ventilation hole 42 and the outer periphery R2 of the third ventilation hole 43 is equal to or longer than a certain length, the distance should be as short as possible in order to reduce the channel resistance. This is because it is preferable.
  • the second vent hole 42 and the third vent hole 43 do not overlap and are closest to the outer periphery R1 of the second vent hole 42.
  • the outer periphery R ⁇ b> 2 of the three vent holes 43 has a matching facing edge 301.
  • the distance between the second vent hole 42 and the third vent hole 43 at the opposing edge 301 is 1.2 times or less the shortest distance between the second vent hole 42 and the third vent hole 43. For this reason, while the gas flow is in one direction, the gas passing through the second vent hole 42 and the third vent hole 43 is less susceptible to unnecessary flow path resistance, and it is possible to create a smooth gas flow. To do. Conversely, if the shortest distance between the second vent hole 42 and the third vent hole 43 exceeds 1.2 times, unnecessary flow path resistance increases, and it becomes difficult to generate a smooth gas flow.
  • the outer periphery of all the second vent holes 42 and the outer periphery of the third vent hole 43 closest to each other have matching opposing edges 301.
  • the facing edge 301 includes a facing edge 421 that is a partial area of the outer periphery of the second vent hole 42 and a facing edge 431 that is a partial area of the outer periphery of the third vent hole 43.
  • the distance between the second ventilation hole 42 and the third ventilation hole 43 at the opposed edge 301, that is, the opposed edge 421 and the opposed edge 431, is 1.2 times or less the shortest distance between the second ventilation hole 42 and the third ventilation hole 43. It has become the length. Thereby, the gas flow does not concentrate on the specific second vent hole 42 or the specific third vent hole 43, and a smoother gas flow can be generated.
  • the fact that the outer periphery of the second vent hole 42 and the outer periphery of the third vent hole 43 are matched means that the outer shape of the second vent hole 42 is along the outer shape of the third vent hole 43. To do. More specifically, it means that the outer peripheral shape of the second vent hole 42 and the outer peripheral shape of the third vent hole 43 are parallel or substantially parallel. That is, the outer peripheral area of the second vent hole 42 (opposing edge 421) and the outer peripheral area of the third vent hole 43 (opposing edge) where the outer periphery of the second vent hole 42 and the outer periphery of the third vent hole 43 are matched. 431) is referred to as an opposing edge 301.
  • the area of the second vent hole 42 may be formed to be larger than the area of the third vent hole 43.
  • the amount of gas that can pass through the second vent hole 42 or the third vent hole 43 per unit time depends on the size of the vent hole. That is, the amount of gas passing through the second vent hole 42 is larger than the amount of gas passing through the third vent hole 43. For this reason, the gas that has passed through the third vent hole 43 can quickly pass through the second vent hole 42, thereby enabling smooth gas movement.
  • the area of the third ventilation hole 43 may be formed to be larger than the area of the second ventilation hole 42.
  • the amount of gas that can pass through the third ventilation hole 43 per unit time is larger than that of the second ventilation hole 42.
  • the 3rd ventilation hole 43 does not become rate-limiting in the movement of gas, but the responsiveness of the movable plate 24 improves and enables the movement of gas smoothly.
  • the pump 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.
  • the pump 13 has a cylindrical container shape in which a pump chamber 45 is provided.
  • the pump 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.
  • 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 pump 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.
  • the vibration adjusting 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.
  • a pump upper chamber 55 is provided with a predetermined opening diameter.
  • the pump upper chamber 55 has a smaller opening diameter than the pump lower chamber 48.
  • the pump upper chamber 55 and the pump lower chamber 48 constitute a pump chamber 45.
  • the vibrating body 36 is formed so that the pump chamber 45 has a radius a. Further, the vibration adjusting plate 54 and the side wall plate 31 have the same outer peripheral diameter.
  • the rigidity can be partially increased in the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate 23.
  • the bottom plate 23 can be vibrated only in the vicinity of the central portion facing the pump upper chamber 55, and almost no vibration can be generated in the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate 23.
  • the range in which the vibration of the bottom plate 23 is generated can be set by the opening diameter of the pump upper chamber 55 in the vibration adjusting 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.
  • the responsiveness of the valve 12 can be improved even if the vicinity of the outer peripheral portion of the bottom plate 23 does not vibrate. The effect of increasing the suction flow rate can be sufficiently obtained.
  • the side wall plate 31 has an annular shape as viewed from the top side.
  • a pump lower chamber 48 is provided with a predetermined opening diameter.
  • 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.
  • 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.
  • the outer peripheral part 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.
  • the piezoelectric element 33 has a disk shape with a radius smaller than that of 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.
  • Electrodes are formed on both main surfaces of the piezoelectric element 33, and a driving voltage is applied from the control unit 14 through these electrodes.
  • the piezoelectric element 33 has piezoelectricity that expands and contracts in the surface direction in accordance with the applied driving voltage.
  • 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.
  • the piezoelectric element 33 and the vibrating body 36 constitute an actuator 37 and vibrate integrally.
  • the control unit 14 is composed of, for example, a microcomputer. In this embodiment, the control unit 14 adjusts the drive frequency of the piezoelectric element 33 to the resonance frequency of the pump chamber 45.
  • the resonance frequency of the pump chamber 45 is the pressure vibration generated in the central portion of the pump chamber 45 and the pressure vibration that propagates and reflects to the outer peripheral side and reaches the central portion of the pump chamber 45 again. The frequency at which resonance occurs.
  • the suction hole 46 can have an arbitrary shape and size, and the gas flow rate can be greatly increased.
  • 10 (A) and 10 (B) are side sectional views showing the air flow of the gas control device 111 while the pump 13 shown in FIG. 1 is driven.
  • the movable plate 24 opens the second ventilation hole 42, and the first ventilation hole 41 and the second ventilation hole 42 communicate with each other. Therefore, air in the pump chamber 45 is sucked into the valve chamber 40 through the second vent hole 42, and air is discharged from the valve chamber 40 to the outside of the valve chamber 40 through the first vent hole 41.
  • the vibration of the actuator 37 is directly propagated from the pump 13 or indirectly through the air, and thus the top plate 21 is vibrated.
  • the top plate 21 is also elastically deformed so as to move up and down in the thickness direction.
  • the top plate 21 is the same as the actuator 37. Bend to the top side. Thereby, the volume of the valve chamber 40 increases.
  • the movement distance and the movement time when the movable plate 24 is pulled toward the bottom surface in the valve chamber 40 are shortened.
  • the movable plate 24 can follow fluctuations in air pressure, and the valve 12 becomes highly responsive.
  • vibration of the actuator 37 may be directly propagated from the pump 13 or indirectly through the air to cause the bottom plate 23 to vibrate.
  • FIG. 11 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 24 of the valve 812 provided in the gas control device 811 according to the comparative example of the first embodiment of the present invention.
  • the point that the valve 812 is different from the valve 12 of the gas control device 111 is a plurality of second vent holes 842.
  • Each second ventilation hole 842 of the plurality of second ventilation holes 842 has a circular shape. That is, the valve 812 is the same type as the valve 910 shown in FIGS. Therefore, the distance from the center of gravity C8 of the second vent hole 842 to the outer periphery R1 of the second vent hole 842 is the same in any direction. Further, the total area of the plurality of second ventilation holes 42 is wider than the total area of the plurality of second ventilation holes 842. Further, by forming the second vent hole 842 in a circular shape, the flow resistance of the gas passing through the second vent hole 842 is reduced, and smooth movement is possible. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • FIG. 12 is a diagram comparing the pressure flow characteristics of the gas control device 111 shown in FIG. 3 with the pressure flow characteristics of the gas control device 811 shown in FIG.
  • the control unit 14 when the control unit 14 applies an AC drive voltage having a primary mode frequency (fundamental wave) to the electrodes on both main surfaces of the piezoelectric element 33, the control unit 14 discharges the gas from the first vent 41 of the gas control device 111.
  • the results of measuring the pressure and flow rate of air and the pressure and flow rate of air discharged from the first vent hole 41 of the gas control device 811 are shown.
  • the flow rate of air at a pressure of 8 kPa or less discharged from the first vent hole 41 of the gas control device 811 is the pressure and flow rate of air discharged from the first vent hole 41 of the gas control device 111. It became clear that it increased. This measurement result is considered to be because the total area of the plurality of second ventilation holes 42 is larger than the total area of the plurality of second ventilation holes 842 and the flow path resistance of the valve 12 is small. Further, the flow path from the second vent hole 42 to the third vent hole 43 is shorter than the flow path from the second vent hole 842 to the third vent hole 43, and the flow path resistance of the valve 12 due to the length of the flow path is also small. This is probably because of this.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • the fixed length is set from the viewpoint of manufacturing tolerances of the second vent hole 42 and the third vent hole 43 so that the second vent hole 42 and the third vent hole 43 do not overlap in plan view.
  • valve 12 and the gas control device 111 serve to make the gas flow in one direction and allow the gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • the total area of the plurality of second ventilation holes 42 is wider than the conventional ventilation holes 920.
  • the outer periphery of the second vent hole 42 and the outer periphery of the third vent hole 43 adjacent to the outer periphery of the third valve hole 43 are located at the shortest distance in the direction in which the top plate 21 and the bottom plate 23 face each other. Compared to many. For this reason, the distance between the outer periphery of the second vent hole 42 and the outer periphery of the adjacent third vent hole 43 is shorter on average than the conventional valve 812, and the flow path resistance of the valve 12 is reduced.
  • the flow path from the second vent hole 42 to the third vent hole 43 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 12 due to the length of the flow path is also reduced. Further, the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • FIG. 13 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 224 of the valve 212 provided in the gas control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the valve 212 is different from the valve 12 (see FIG. 7) of the gas control device 111 in the arrangement of the plurality of second ventilation holes 242 and the plurality of third ventilation holes 243. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the plurality of third ventilation holes 243 and the plurality of second ventilation holes 242 are provided so as not to face each other. As shown in FIG. 13, each of the third ventilation holes 243 of the plurality of third ventilation holes 243 and each of the second ventilation holes 242 of the plurality of second ventilation holes 242 are adjacent to each other in plan view of the movable plate 224. Are provided alternately.
  • the third vent hole 243 has a circular shape. The shape of the second ventilation hole 242 is different from the shape of the second ventilation hole 42.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the second vent hole 242 to the outer periphery R1 of the second vent hole 242 is longer than the first distance L1.
  • the outer periphery R1 of the second ventilation hole 242 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the third ventilation hole 243.
  • the shape of this part R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the third vent hole 243.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • the first distance L1 is preferably not less than a certain length and is as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve 212 functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the flow rate of the gas as much as possible.
  • the total area of the plurality of second ventilation holes 242 is wider than the conventional ventilation holes 920, and the flow path resistance of the valve 212 is reduced. Further, the flow path from the second vent hole 242 to the third vent hole 243 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 212 due to the length of the flow path is also reduced. Further, the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • FIG. 14 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 324 of the valve 312 provided in the gas control device according to the third embodiment of the present invention.
  • the valve 312 is different from the valve 12 (see FIG. 7) of the gas control device 111 in the arrangement of the plurality of second ventilation holes 342 and the plurality of third ventilation holes 343. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the plurality of third ventilation holes 343 and the plurality of second ventilation holes 342 are provided so as not to face each other. As shown in FIG. 14, the third ventilation holes 343 of each of the plurality of third ventilation holes 343 and the second ventilation holes 342 of each of the plurality of second ventilation holes 342 are adjacent to each other in plan view of the movable plate 324. Are provided alternately.
  • the second vent hole 342 is surrounded by four or more third vent holes 343 in plan view of the movable plate 324. Therefore, there are many directions through which gas flows, and the flow path resistance is reduced.
  • the third vent hole 343 has a circular shape. The shape of the second ventilation hole 342 is different from the shape of the second ventilation hole 42.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the second vent hole 342 to the outer periphery R1 of the second vent hole 342 is longer than the first distance L1.
  • the outer periphery R1 of the second ventilation hole 342 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the third ventilation hole 343.
  • the shape of the region R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the third ventilation hole 343.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • the first distance L1 is preferably not less than a certain length and is as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve 312 functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the flow rate of the gas as much as possible.
  • the total area of the plurality of second ventilation holes 342 is wider than the conventional ventilation holes 920, and the flow path resistance of the valve 312 is reduced. Further, the flow path from the second vent hole 342 to the third vent hole 343 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 312 due to the length of the flow path is also reduced. Further, the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • FIG. 15 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 424 of the valve 412 provided in the gas control device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the valve 412 is different from the valve 12 (see FIG. 7) of the gas control device 111 in the plurality of second ventilation holes 442 and the plurality of third ventilation holes 443. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the plurality of third ventilation holes 443 and the plurality of second ventilation holes 442 are provided so as not to face each other. As shown in FIG. 15, the third ventilation holes 443 of each of the plurality of third ventilation holes 443 and the second ventilation holes 442 of each of the plurality of second ventilation holes 442 are adjacent to each other in plan view of the movable plate 424. Are provided alternately.
  • the second vent hole 442 is surrounded by four or more third vent holes 443 in plan view of the movable plate 424. Therefore, there are many directions through which gas flows, and the flow path resistance is reduced.
  • the shape of the third vent hole 443 is different from the shape of the third vent hole 43.
  • the shape of the second vent hole 442 is different from the shape of the second vent hole 42.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the second vent hole 442 to the outer periphery R1 of the second vent hole 442 is longer than the first distance L1.
  • the outer periphery R1 of the second vent hole 442 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the third vent hole 443.
  • the shape of this part R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the third vent hole 443.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • the first distance L1 is preferably not less than a certain length and is as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve 412 functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass therethrough without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • the total area of the plurality of second vent holes 442 is wider than the conventional vent hole 920, and the flow path resistance of the valve 412 is reduced.
  • the flow path from the second vent hole 442 to the third vent hole 443 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 412 due to the length of the flow path is also reduced.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • FIG. 16 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 524 of the valve 512 provided in the gas control device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the valve 512 is different from the valve 12 (see FIG. 7) of the gas control device 111 in a plurality of second ventilation holes 542 and a plurality of third ventilation holes 543. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the plurality of third ventilation holes 543 and the plurality of second ventilation holes 542 are provided so as not to face each other. As shown in FIG. 16, the third ventilation holes 543 of each of the plurality of third ventilation holes 543 and the second ventilation holes 542 of each of the plurality of second ventilation holes 542 are adjacent to each other in plan view of the movable plate 524. Are provided alternately.
  • the shape of the third ventilation hole 543 is different from the shape of the third ventilation hole 43.
  • the shape of the second vent hole 542 is different from the shape of the second vent hole 42.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the second vent hole 542 to the outer periphery R1 of the second vent hole 542 is longer than the first distance L1.
  • the third distance L3 is the longest.
  • the outer periphery R1 of the second vent hole 542 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the third vent hole 543.
  • the shape of this part R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the third vent hole 543.
  • the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • the first distance L1 is preferably not less than a certain length and is as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve 512 functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the flow rate of the gas as much as possible.
  • the total area of the plurality of second ventilation holes 542 is wider than the conventional ventilation holes 920, and the flow path resistance of the valve 512 is reduced. Further, the flow path from the second vent hole 542 to the third vent hole 543 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 512 due to the length of the flow path is also reduced. Further, the first distance L1 is not less than a certain length as described above.
  • FIG. 17 is a plan perspective view of the central portion of the movable plate 624 of the valve 612 provided in the gas control apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the valve 612 differs from the valve 12 of the gas control device 111 (see FIG. 7) in that a plurality of circular second ventilation holes 642 are provided in the bottom plate 623, and a plurality of octagonal third ventilation holes 643 are movable. This is a point provided on the plate 624. That is, in the valve 612 and the valve 12, a circular hole and an octagonal hole are provided in reverse. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
  • the plurality of third ventilation holes 643 and the plurality of second ventilation holes 642 are provided so as not to face each other. As shown in FIG. 17, the third ventilation holes 643 of the plurality of third ventilation holes 643 and the second ventilation holes 642 of the plurality of second ventilation holes 642 are adjacent to each other when the movable plate 624 is viewed in plan view. Are provided alternately.
  • the third vent hole 643 is surrounded by four or more second vent holes 642 in plan view of the movable plate 624. Therefore, there are many directions through which gas flows, and the flow path resistance is reduced.
  • the shape of the third ventilation hole 643 is the same as the shape of the second ventilation hole 42.
  • the shape of the second vent hole 642 is the same as the shape of the third vent hole 43.
  • the distance L1 is the shortest, and in a predetermined direction other than the first direction 100, the distance from the center of gravity C1 of the third ventilation hole 643 to the outer periphery R1 of the third ventilation hole 643 is longer than the first distance L1.
  • the outer periphery R1 of the third vent hole 643 has a portion R11 having the same distance from a certain region on the outer periphery R2 of the second vent hole 642.
  • the shape of the portion R11 is an arc shape centered on the center of gravity C2 of the second vent hole 642.
  • the total area of the plurality of third ventilation holes 643 is wider than that of the conventional ventilation holes 920, and the flow path resistance of the valve 612 is reduced. Further, the flow path from the second vent hole 642 to the third vent hole 643 is shorter than the conventional flow path from the vent hole 920 to the vent hole 918, and the flow path resistance of the valve 612 due to the length of the flow path is also reduced. Further, the first distance L1 is not less than a certain length as described above. The first distance L1 is preferably not less than a certain length and is as short as possible in order to reduce the channel resistance.
  • valve 612 functions to make the gas flow in one direction and allows the gas to pass through without reducing the gas flow rate as much as possible.
  • the present invention is not limited to this.
  • This provision method can also be applied to the valve 212, the valve 312, the valve 412, and the valve 512.
  • a plurality of star-shaped third vent holes may be provided in the movable plate, and a plurality of circular second vent holes may be provided in the bottom plate.
  • air is used as the gas, but the present invention is not limited to this.
  • the gas can be applied to a gas other than air.
  • the pump upper chamber 55 (discharge hole 55) is connected to the second vent hole 42, but the present invention is not limited to this.
  • the suction hole 46 may be connected to the first ventilation hole 41.
  • each plate constituting the valve and the piezoelectric pump is made of SUS, but is not limited thereto.
  • the piezoelectric element is provided as the pump drive source, but the present invention is not limited to this.
  • it may be configured as a pump that performs a pumping operation by electromagnetic drive.
  • the piezoelectric element is composed of lead zirconate titanate ceramics, but is not limited thereto.
  • it may be composed of a lead-free piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.
  • 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.
  • the disk-shaped piezoelectric element 33 and the disk-shaped vibrating body 36 are used.
  • the present invention is not limited to this.
  • these shapes may be rectangular or polygonal.
  • the diaphragm of the piezoelectric pump is bent and vibrated at the frequency of the primary mode, but the present invention is not limited to this.
  • 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.
  • the pump chamber 45 has a cylindrical shape, but is not limited thereto.
  • the shape of the pump chamber may be a regular prism shape.
  • vibration adjusting plate 55 pump upper chamber ( Discharge hole) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... 1st direction 111, 811 ... Gas control apparatus 200 ... 2nd direction 300 ... 3rd direction 301 ... Opposite edge 623 ... Bottom plate 910 ... Valve 914, 916 ... Plate 917 ... Flap 918, 920 ... Vent hole 928 ... Auxiliary hole

Abstract

バルブは、第１板と側壁板と第２板と第３板とを備える。第１板は、複数の第１通気孔を有する。第２板は、バルブ室を第１板及び側壁板と共に構成する。第２板は、第１板の第１主面と対向する第２主面を備える。第２板は、複数の第２通気孔を有する。第３板は、複数の第３通気孔を有する。複数の第３通気孔は、第１板と第２板が対向する方向に平面視して、複数の第２通気孔に重ならず複数の第１通気孔に重なる。第３板は、第１主面及び第２主面に両主面が対向する。第３板は、バルブ室に設けられている。第１板と第２板が対向する方向に平面視して、第２通気孔の外周と前記第２通気孔に最も近接する第３通気孔の外周とは適合する対向縁を有し、対向縁における第２通気孔と第３通気孔との距離は、第２通気孔の外周と第３通気孔の外周との最短距離の１．２倍以下である。

Description

バルブ、気体制御装置
　この発明に係る一実施形態は、気体の流れを一方向にするバルブ、及びこのバルブを備える気体制御装置に関する。
　従来、気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１８、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１８中の矢印９３２は空気の流れを示している。
　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。
　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。
特表２０１２－５２８９８１号
　しかしながら、特許文献１のバルブ９１０では、通気孔９１８及び通気孔９２０の面積が小さく、流路抵抗が大きい。また、通気孔９１８から通気孔９２０までの流路が長く、流路の長さによる流路抵抗も大きい。よって、特許文献１のバルブ９１０では、バルブ９１０内を通過する空気の流量が大幅に低下するという問題がある。
　そこで、本発明に係る一実施形態の目的は、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができるバルブ及び気体制御装置を提供することにある。
　本発明の一実施形態に係るバルブは、第１板と側壁板と第２板と第３板とを備える。第１板は、複数の第１通気孔を有する。第２板は、バルブ室を第１板及び側壁板と共に構成する。第２板は、第１板の第１主面と対向する第２主面を備える。第２板は、複数の第２通気孔を有する。第３板は、複数の第３通気孔を有する。複数の第３通気孔は、第１板と第２板が対向する方向に平面視して、複数の第２通気孔に重ならず複数の第１通気孔に重なる。第３板は、両主面が第１板の第１主面及び第２板の第２主面に対向する。第３板は、バルブ室に設けられている。
　第１板と第２板とが対向する方向に平面視して、所定の第２通気孔の外周と該所定の第２通気孔に最も近接する所定の第３通気孔の外周とは、適合する対向縁を有する。対向縁における所定の第２通気孔と所定の第３通気孔との距離は、所定の第２通気孔の外周と所定の第３通気孔の外周との最短距離の１．２倍以下である。
　この構成では、対向縁における第２通気孔の外周と最も近接する第３通気孔の外周との距離が、所定の範囲になる。これにより、第１板と第２板とが対向する方向に平面視して、第２通気孔と第３通気孔とが重ならず、かつ第２通気孔と第３通気孔との距離が一定の範囲以内となる。このため、気体の流れが一方向となると共に、第２通気孔及び第３通気孔を通過する気体が不要な流路抵抗を受けにくくなり、気体のスムーズな流れを生み出すことを可能とする。
　本発明の一実施形態に係るバルブは、第１板と側壁板と第２板と第３板とを備える。第１板は、複数の第１通気孔を有する。第２板は、バルブ室を第１板及び側壁板と共に構成する。第２板は、複数の線対称の形状である第２通気孔を有する。第３板は、複数の第２通気孔に対向せず複数の第１通気孔に対向する線対称の形状である複数の第３通気孔を有する。第３板は、バルブ室に設けられている。
　各々の第３通気孔と各々の第２通気孔とは、第２板と第３板とが対向する方向に平面視して隣接して並べられている。そして、平面視した時の第２通気孔の重心から第２通気孔の外周までの距離は、第２通気孔の重心と第２通気孔に近接する第３通気孔の重心とを結ぶ第１方向において最も短くなる第１距離を有する。第１方向以外の所定の方向において、第２通気孔の重心から第２通気孔の外周までの距離は第１距離より長い距離を有する。なお、本明細書中において重心とは、所定の空間が物質で満たされていると仮定した場合に、その重心となる場所を意味する。
　この構成では、複数の第２通気孔の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブの流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔から第３通気孔までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブの流路抵抗も小さくなる。
　また、第２通気孔の外周と第３通気孔の外周との距離は、一定長さ以上である必要がある。一定長さは、第２通気孔及び第３通気孔が平面視して重ならないよう、第２通気孔及び第３通気孔の製造公差の観点から設定される。また、第２通気孔の外周と第３通気孔の外周との距離は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、本発明の一実施形態に係るバルブは、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　本発明の一実施形態に係るバルブは、第１板と側壁板と第２板と第３板とを備える。第１板は、複数の第１通気孔を有する。第２板は、バルブ室を第１板及び側壁板と共に構成する。第２板は、複数の線対称の形状である第２通気孔を有する。第３板は、複数の第２通気孔に対向せず複数の第１通気孔に対向する線対称の形状である複数の第３通気孔を有する。第３板は、バルブ室に設けられている。
　各々の第３通気孔と各々の第２通気孔とは、第２板及び第３板を第２板と第３板とが対向する方向に平面視して隣接して並べられている。そして、平面視した時の第２通気孔の重心から第２通気孔の外周までの距離は、第２通気孔の重心と第２通気孔に近接する第３通気孔の重心とを結ぶ第１方向において最も短くなる第１距離を有する。第１方向以外の所定の方向において、第２通気孔の重心から第２通気孔の外周までの距離は第１距離より長い距離を有する。
　この構成では、複数の第３通気孔の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブの流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔から第３通気孔までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブの流路抵抗も小さくなる。
　また、第１距離は、一定長さ以上である必要がある。一定長さは、第２通気孔及び第３通気孔が平面視して重ならないよう、第２通気孔及び第３通気孔の製造公差の観点から設定される。
　したがって、本発明の一実施形態に係るバルブは、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　本発明の一実施形態に係る気体制御装置は、本発明の一実施形態に係るバルブと、バルブに接続するポンプと、を備える。
　そのため、本発明の一実施形態に係る気体制御装置は、本発明の一実施形態に係るバルブと同様の効果を奏する。
　本発明に係る一実施形態は、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
本発明の第１実施形態に係る気体制御装置１１１の天面側から視た気体制御装置１１１の外観斜視図である。 図１に示す気体制御装置１１１の底面側から視た気体制御装置１１１の外観斜視図である。 図１に示す気体制御装置１１１の分解斜視図である。 図３に示す天板２１の中央部の平面図である。 図３に示す可動板２４の中央部の平面図である。 図３に示す底板２３の中央部の平面図である。 図３に示す可動板２４の中央部の平面透視図である。 図３に示す可動板２４の中央部の平面透視図である。 図１に示すＳ－Ｓ線における断面図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、図１に示す気体制御装置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気体制御装置１１１のＳ－Ｓ線の断面図である。 本発明の第１実施形態の比較例に係る気体制御装置８１１に備えられるバルブ８１２の可動板２４の中央部の平面透視図である。 図３に示す気体制御装置１１１の圧力流量特性と図１１に示す気体制御装置８１１の圧力流量特性とを比較した図である。 本発明の第２実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ２１２の可動板２２４の中央部の平面透視図である。 本発明の第３実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ３１２の可動板３２４の中央部の平面透視図である。 本発明の第４実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ４１２の可動板４２４の中央部の平面透視図である。 本発明の第５実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ５１２の可動板５２４の中央部の平面透視図である。 本発明の第６実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ６１２の可動板６２４の中央部の平面透視図である。 特許文献１に係るバルブ９１０の断面図である。 図１８に示すバルブ９１０の平面図である。
《第１実施形態》
　以下、本発明の第１実施形態に係る気体制御装置１１１について説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る気体制御装置１１１の天面側から視た気体制御装置１１１の外観斜視図である。図２は、図１に示す気体制御装置１１１の底面側から視た気体制御装置１１１の外観斜視図である。図３は、図１に示す気体制御装置１１１の分解斜視図である。図４は、図３に示す天板２１の中央部の平面図である。図５は、図３に示す可動板２４の中央部の平面図である。図６は、図３に示す底板２３の中央部の平面図である。図７及び図８は、図３に示す可動板２４の中央部の平面透視図である。図９は、図１に示すＳ－Ｓ線における断面図である。
　気体制御装置１１１は、図１～図３に示すように、バルブ１２とポンプ１３と制御部１４（図９参照）とを備えている。バルブ１２は、図１、図３に示すように、気体制御装置１１１の天面側に配置されている。ポンプ１３は、図２、図３に示すように、気体制御装置１１１の底面側に配置されている。バルブ１２とポンプ１３とは互いに積層した状態で接続されている。
　バルブ１２は、気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。
　なお、バルブ１２は、本発明のバルブの一例に相当する。また、ポンプ１３は、本発明のポンプの一例に相当する。天板２１は、本発明の第１板の一例に相当する。底板２３は、本発明の第２板の一例に相当する。可動板２４は、本発明の第３板の一例に相当する。
　天板２１と、側壁板２２と、底板２３とは、例えば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。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。
　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接続されている。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。すなわち、図９に示すように、天板２１の第１主面４０１は、底板２３の第２主面４０２と対向するように配置されている。可動板２４は、第３主面４０３及び第４主面４０４を有する。可動板２４は、天板２１の第１主面４０１に第３主面４０３が対向し、底板２３の第２主面４０２に第４主面４０４が対向するように配置されている。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。
　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。
　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、ポンプ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。
　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）。
　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。
　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４２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４３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４２を介してポンプ室４５に通じる。
　ここで、複数の第３通気孔４３と複数の第１通気孔４１とは、互いに対向するように設けられている。複数の第３通気孔４３と複数の第２通気孔４２とは、互いに対向しないように設けられている。
　図７に示すように、複数の第３通気孔４３の各々の第３通気孔４３と複数の第２通気孔４２の各々の第２通気孔４２とは、可動板２４又は底板２３を平面視して隣接して交互に設けられている。第２通気孔４２は八角形状である。第３通気孔４３は円形状である。そのため、第３通気孔４３は形成することが容易である。また、第３通気孔４３を円形状とすることで、第３通気孔４３を通過する気体の流路抵抗を小さくし、スムーズな移動を可能とする。さらに、第２通気孔４２は可動板２４又は底板２３を平面視して、４個以上の第３通気孔４３に囲まれている。そのため、気体が流れる方向が多く、流路抵抗が低減する。
　第２通気孔４２の重心Ｃ１から第２通気孔４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔４２の重心Ｃ１と第３通気孔４３の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第２通気孔４２の重心Ｃ１から第２通気孔４２の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。
　特に、第２通気孔４２の重心Ｃ１から第２通気孔４２の外周Ｒ１までの距離のうち、隣接する２つの第２通気孔４２の重心Ｃ１、Ｃ３を結ぶ第２方向２００における第２距離Ｌ２は、最も長い。第２通気孔４２の外周Ｒ１は、第３通気孔４３の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第３通気孔４３の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。すなわち、第２通気孔４２の外周Ｒ１の少なくとも一部（部位Ｒ１１）は、第２通気孔４２の外周Ｒ１と最も近接する第３通気孔４３の外周Ｒ２と略平行である。これにより、第２通気孔４２及び第３通気孔４３が均等な間隔で形成することができるため、バルブ室４０の気体の流れにムラが生じ難くなる。
　なお、第２通気孔４２と第３通気孔４３が可動板２４又は底板２３を平面視して重なると、上流と下流が通気する。この場合、バルブ１２は、気体の流れを一方向にする機能を果たせなくなる。
　そこで、第２通気孔４２の外周Ｒ１と第３通気孔４３の外周Ｒ２との距離は、一定長さ以上である必要がある。一定長さは、第２通気孔４２及び第３通気孔４３の製造公差の観点から設定されることが好ましい。例えば、製造公差が１００μｍの場合、一定長さは製造公差の１．０～２．０倍である１００μｍ～２００μｍであることが好ましい。これは、第２通気孔４２の外周Ｒ１と第３通気孔４３の外周Ｒ２との距離が一定の長さ以上である場合において、出来るだけ短い距離とすることが流路抵抗を低減する上で好ましいためである。また、天板２１と底板２３とが対向する方向に平面視して、第２通気孔４２と第３通気孔４３とが重ならず、且つ第２通気孔４２の外周Ｒ１と最も近接する第３通気孔４３の外周Ｒ２とは、適合する対向縁３０１を有する。対向縁３０１における第２通気孔４２と第３通気孔４３との距離は、第２通気孔４２と第３通気孔４３との最短距離の１．２倍以下の長さとなる。このため、気体の流れが一方向となると共に、第２通気孔４２及び第３通気孔４３を通過する気体が不要な流路抵抗を受けにくくなり、気体のスムーズな流れを生み出すことを可能とする。逆に、第２通気孔４２と第３通気孔４３との最短距離が１．２倍を超えると不要な流路抵抗が増し、スムーズな気体の流れを生み出すことが困難となる。
　また、図８が示すように、全ての第２通気孔４２の外周と最も近接する第３通気孔４３の外周とは、適合する対向縁３０１を有する。対向縁３０１は、第２通気孔４２の外周の一部の領域である対向縁４２１、及び第３通気孔４３の外周の一部の領域である対向縁４３１からなる。対向縁３０１、すなわち対向縁４２１及び対向縁４３１における第２通気孔４２と第３通気孔４３との距離は、第２通気孔４２と第３通気孔４３との最短距離の１．２倍以下の長さとなっている。これにより、特定の第２通気孔４２又は特定の第３通気孔４３に気体の流れが集中することがなくなり、よりスムーズな気体の流れを生み出すことが可能となる。
　なお、第２通気孔４２の外周と第３通気孔４３の外周とが適合するとは、第２通気孔４２の外周の形状が該第３通気孔４３の外周の形状に沿っていることを意味する。より具体的には、第２通気孔４２の外周の形状と該第３通気孔４３の外周の形状とが平行又は略平行であることを意味する。すなわち、第２通気孔４２の外周と第３通気孔４３の外周とが適合している第２通気孔４２の外周の領域（対向縁４２１）及び第３通気孔４３の外周の領域（対向縁４３１）を、対向縁３０１と称する。
　なお、第２通気孔４２の面積は、第３通気孔４３の面積より大きくなるように形成されていてもよい。このような構成において、第２通気孔４２又は第３通気孔４３を単位時間当たりに通過できる気体量は、通気孔の大きさに依存する。すなわち、第２通気孔４２を通過する気体量は第３通気孔４３を通過する気体量に比べて大きくなる。このため、第３通気孔４３を通過した気体が速やかに第２通気孔４２を通過でき、スムーズな気体の移動を可能とする。
　一方、第３通気孔４３の面積は、第２通気孔４２の面積より大きくなるように形成されていてもよい。このような構成において、第３通気孔４３を単位時間当たりに通過できる気体量は、第２通気孔４２に比べて大きくなる。このため、第３通気孔４３が気体の移動における律速とはならず、可動板２４の応答性が向上してスムーズな気体の移動を可能とする。
　次に、図２、図３、図９に示すように、ポンプ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。ポンプ１３は、図２、図３に示すように、ポンプ室４５が内部に設けられた円筒容器状である。
　ポンプ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。
　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、ポンプ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。
　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。
　振動調整板５４の中央には、ポンプ上室５５が所定の開口径で設けられている。ポンプ上室５５は、ポンプ下室４８よりも開口径が小さい。ポンプ上室５５及びポンプ下室４８は、ポンプ室４５を構成する。また、振動体３６は、ポンプ室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。
　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をポンプ上室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。
　したがって、底板２３の振動が生じる範囲を、振動調整板５４におけるポンプ上室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。
　なお、気体振動や可動板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。
　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、ポンプ下室４８が所定の開口径で設けられている。
　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。
　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。
　なお、側壁板３１及び振動板３２の外周部３４は、互いの外周径及び開口径が互いに一致している。側壁板３１及び振動板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。
　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。
　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。
　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。
　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の駆動周波数をポンプ室４５の共振周波数に調整する。ポンプ室４５の共振周波数とは、ポンプ室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、再びポンプ室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。
　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、ポンプ室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。
　これにより、ポンプ室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４２の近傍では、気体の圧力変動が大きくなり、ポンプ室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、気体の圧力変動がほとんどなくなる。
　したがって、吸入孔４６をポンプ室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、気体の流量を大きく稼ぐことなどが可能になる。
　次に、ポンプ１３が駆動している間における、気体制御装置１１１の空気の流れを説明する。
　図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、図１に示すポンプ１３が駆動している間における、気体制御装置１１１の空気の流れを示す側面断面図である。
　図９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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３７が屈曲変形してポンプ室４５の体積が周期的に変化する。
　図１０（Ａ）に示すように、振動体３６が底面側に屈曲する際には、ポンプ室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。これにより、可動板２４は第２通気孔４２を塞ぐ。
　また、図１０（Ｂ）に示すように、振動体３６が天面側に屈曲する際には、ポンプ室４５の圧力が増加し、第２通気孔４２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。
　これにより、可動板２４は第２通気孔４２を開き、第１通気孔４１及び第２通気孔４２が連通する。そのため、ポンプ室４５の空気が第２通気孔４２を介してバルブ室４０へ吸引され、バルブ室４０から第１通気孔４１を介してバルブ室４０の外部への空気が吐出される。
　ここで、バルブ１２では、アクチュエータ３７の振動がポンプ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。
　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１０（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３７が天面側に屈曲してポンプ室４５の空気を第２通気孔４２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。
　一方、図１０（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１０（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。
　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及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。
　なお、アクチュエータ３７の振動がポンプ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。
　以下、本発明の第１実施形態の比較例に係る気体制御装置８１１について説明する。
　図１１は、本発明の第１実施形態の比較例に係る気体制御装置８１１に備えられるバルブ８１２の可動板２４の中央部の平面透視図である。
　バルブ８１２が気体制御装置１１１のバルブ１２と相違する点は、複数の第２通気孔８４２である。複数の第２通気孔８４２のうちの各々の第２通気孔８４２は円形状である。すなわち、バルブ８１２は、図１８、図１９に示すバルブ９１０と同じ型である。そのため、第２通気孔８４２の重心Ｃ８から第２通気孔８４２の外周Ｒ１までの距離は、どの方向でも同じである。また、複数の第２通気孔４２の合計面積が複数の第２通気孔８４２の合計面積より広い。さらに、第２通気孔８４２を円形状とすることで、第２通気孔８４２を通過する気体の流路抵抗を小さくし、スムーズな移動を可能とする。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　以下、気体制御装置１１１の圧力流量特性と気体制御装置８１１の圧力流量特性とを比較する。
　図１２は、図３に示す気体制御装置１１１の圧力流量特性と図１１に示す気体制御装置８１１の圧力流量特性とを比較した図である。
　図１２は、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したときに、気体制御装置１１１の第１通気孔４１から吐出される空気の圧力及び流量と、気体制御装置８１１の第１通気孔４１から吐出される空気の圧力及び流量と、を測定した結果を示している。
　図１２に示す測定結果では、気体制御装置１１１の第１通気孔４１から吐出される空気の圧力及び流量が気体制御装置８１１の第１通気孔４１から吐出される圧力８ｋＰａ以下における空気の流量が増加することが明らかとなった。この測定結果は、複数の第２通気孔４２の合計面積が複数の第２通気孔８４２の合計面積より広く、バルブ１２の流路抵抗が小さいためであると考えられる。また、第２通気孔４２から第３通気孔４３までの流路が第２通気孔８４２から第３通気孔４３までの流路より短く、流路の長さによるバルブ１２の流路抵抗も小さいためであると考えられる。
　また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。一定長さは、第２通気孔４２及び第３通気孔４３が平面視して重ならないよう、第２通気孔４２及び第３通気孔４３の製造公差の観点から設定される。
　したがって、バルブ１２及び気体制御装置１１１は、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　以上の構成では、複数の第２通気孔４２の合計面積が従来の通気孔９２０より広い。また、第２通気孔４２の外周と隣接する第３通気孔４３の外周とは、天板２１と底板２３とが対向する方向に平面視して、最短距離である箇所が従来のバルブ８１２と比べて多い。このため、第２通気孔４２の外周と隣接する第３通気孔４３の外周との距離は従来のバルブ８１２と比べると平均して短くなり、バルブ１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔４２から第３通気孔４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。
≪第２実施形態≫
　次に、本発明の第２実施形態に係る気体制御装置について説明する。
　図１３は、本発明の第２実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ２１２の可動板２２４の中央部の平面透視図である。バルブ２１２が気体制御装置１１１のバルブ１２（図７参照）と相違する点は、複数の第２通気孔２４２と複数の第３通気孔２４３の配置とである。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　複数の第３通気孔２４３と複数の第２通気孔２４２とは、互いに対向しないように設けられている。図１３に示すように、複数の第３通気孔２４３の各々の第３通気孔２４３と複数の第２通気孔２４２の各々の第２通気孔２４２とは、可動板２２４を平面視して隣接して交互に設けられている。第３通気孔２４３は、円形状である。第２通気孔２４２の形状は第２通気孔４２の形状と異なる。
　第２通気孔２４２の重心Ｃ１から第２通気孔２４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔２４２の重心Ｃ１と第３通気孔２４３の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第２通気孔２４２の重心Ｃ１から第２通気孔２４２の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。特に、第２通気孔２４２の重心Ｃ１から第２通気孔２４２の外周Ｒ１までの距離のうち、隣接する２つの第２通気孔２４２の重心Ｃ１、Ｃ３を結ぶ第２方向２００における第２距離Ｌ２は、最も長い。
　また、第２通気孔２４２の外周Ｒ１は、第３通気孔２４３の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第３通気孔２４３の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。なお、第１距離Ｌ１は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、バルブ２１２は、バルブ１２と同様に、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　以上の構成では、複数の第２通気孔２４２の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブ２１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔２４２から第３通気孔２４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ２１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。
≪第３実施形態≫
　次に、本発明の第３実施形態に係る気体制御装置について説明する。
　図１４は、本発明の第３実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ３１２の可動板３２４の中央部の平面透視図である。バルブ３１２が気体制御装置１１１のバルブ１２（図７参照）と相違する点は、複数の第２通気孔３４２と複数の第３通気孔３４３の配置とである。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　複数の第３通気孔３４３と複数の第２通気孔３４２とは、互いに対向しないように設けられている。図１４に示すように、複数の第３通気孔３４３の各々の第３通気孔３４３と複数の第２通気孔３４２の各々の第２通気孔３４２とは、可動板３２４を平面視して隣接して交互に設けられている。第２通気孔３４２は可動板３２４を平面視して、４個以上の第３通気孔３４３に囲まれている。そのため、気体が流れる方向が多く、流路抵抗が低減する。第３通気孔３４３は、円形状である。第２通気孔３４２の形状は第２通気孔４２の形状と異なる。
　第２通気孔３４２の重心Ｃ１から第２通気孔３４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔３４２の重心Ｃ１と第３通気孔３４３の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第２通気孔３４２の重心Ｃ１から第２通気孔３４２の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。特に、第２通気孔３４２の重心Ｃ１から第２通気孔３４２の外周Ｒ１までの距離のうち、隣接する２つの第２通気孔３４２の重心Ｃ１、Ｃ３を結ぶ第２方向２００における第２距離Ｌ２は、最も長い。
　また、第２通気孔３４２の外周Ｒ１は、第３通気孔３４３の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第３通気孔３４３の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。なお、第１距離Ｌ１は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、バルブ３１２は、バルブ１２と同様に、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　以上の構成では、複数の第２通気孔３４２の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブ３１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔３４２から第３通気孔３４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ３１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。
≪第４実施形態≫
　次に、本発明の第４実施形態に係る気体制御装置について説明する。
　図１５は、本発明の第４実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ４１２の可動板４２４の中央部の平面透視図である。バルブ４１２が気体制御装置１１１のバルブ１２（図７参照）と相違する点は、複数の第２通気孔４４２と複数の第３通気孔４４３とである。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　複数の第３通気孔４４３と複数の第２通気孔４４２とは、互いに対向しないように設けられている。図１５に示すように、複数の第３通気孔４４３の各々の第３通気孔４４３と複数の第２通気孔４４２の各々の第２通気孔４４２とは、可動板４２４を平面視して隣接して交互に設けられている。第２通気孔４４２は可動板４２４を平面視して、４個以上の第３通気孔４４３に囲まれている。そのため、気体が流れる方向が多く、流路抵抗が低減する。第３通気孔４４３の形状は第３通気孔４３の形状と異なる。第２通気孔４４２の形状は第２通気孔４２の形状と異なる。
　第２通気孔４４２の重心Ｃ１から第２通気孔４４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔４４２の重心Ｃ１と第３通気孔４４３の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第２通気孔４４２の重心Ｃ１から第２通気孔４４２の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。特に、第２通気孔４４２の重心Ｃ１から第２通気孔４４２の外周Ｒ１までの距離のうち、隣接する２つの第２通気孔４４２の重心Ｃ１、Ｃ３を結ぶ第２方向２００における第２距離Ｌ２は、最も長い。
　また、第２通気孔４４２の外周Ｒ１は、第３通気孔４４３の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第３通気孔４４３の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。なお、第１距離Ｌ１は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、バルブ４１２は、バルブ１２と同様に、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　以上の構成では、複数の第２通気孔４４２の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブ４１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔４４２から第３通気孔４４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ４１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。
≪第５実施形態≫
　次に、本発明の第５実施形態に係る気体制御装置について説明する。
　図１６は、本発明の第５実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ５１２の可動板５２４の中央部の平面透視図である。バルブ５１２が気体制御装置１１１のバルブ１２（図７参照）と相違する点は、複数の第２通気孔５４２と複数の第３通気孔５４３とである。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　複数の第３通気孔５４３と複数の第２通気孔５４２とは、互いに対向しないように設けられている。図１６に示すように、複数の第３通気孔５４３の各々の第３通気孔５４３と複数の第２通気孔５４２の各々の第２通気孔５４２とは、可動板５２４を平面視して隣接して交互に設けられている。第３通気孔５４３の形状は第３通気孔４３の形状と異なる。第２通気孔５４２の形状は第２通気孔４２の形状と異なる。
　第２通気孔５４２の重心Ｃ１から第２通気孔５４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔５４２の重心Ｃ１と第３通気孔５４３の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第２通気孔５４２の重心Ｃ１から第２通気孔５４２の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。特に、第２通気孔５４２の重心Ｃ１から第２通気孔５４２の外周Ｒ１までの距離のうち、第２通気孔５４２の重心Ｃ１と第３通気孔５４３の重心Ｃ４とを結ぶ第３方向３００における第３距離Ｌ３は、最も長い。
　また、第２通気孔５４２の外周Ｒ１は、第３通気孔５４３の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第３通気孔５４３の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。なお、第１距離Ｌ１は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、バルブ５１２は、バルブ１２と同様に、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　以上の構成では、複数の第２通気孔５４２の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブ５１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔５４２から第３通気孔５４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ５１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。
≪第６実施形態≫
　次に、本発明の第６実施形態に係る気体制御装置について説明する。
　図１７は、本発明の第６実施形態に係る気体制御装置に備えられるバルブ６１２の可動板６２４の中央部の平面透視図である。バルブ６１２が気体制御装置１１１のバルブ１２（図７参照）と相違する点は、円形状の複数の第２通気孔６４２が底板６２３に設けられ、八角形状の複数の第３通気孔６４３が可動板６２４に設けられている点である。すなわち、バルブ６１２とバルブ１２とでは、円形状の孔と八角形状の孔とが逆に設けられている。その他の構成については同じであるため、説明を省略する。
　複数の第３通気孔６４３と複数の第２通気孔６４２とは、互いに対向しないように設けられている。図１７に示すように、複数の第３通気孔６４３の各々の第３通気孔６４３と複数の第２通気孔６４２の各々の第２通気孔６４２とは、可動板６２４を平面視して隣接して交互に設けられている。第３通気孔６４３は可動板６２４を平面視して、４個以上の第２通気孔６４２に囲まれている。そのため、気体が流れる方向が多く、流路抵抗が低減する。第３通気孔６４３の形状は第２通気孔４２の形状と同じである。第２通気孔６４２の形状は第３通気孔４３の形状と同じである。
　第３通気孔６４３の重心Ｃ１から第３通気孔６４３の外周Ｒ１までの距離のうち、第３通気孔６４３の重心Ｃ１と第２通気孔６４２の重心Ｃ２とを結ぶ第１方向１００における第１距離Ｌ１は、最も短く、第１方向１００以外の所定の方向において、第３通気孔６４３の重心Ｃ１から第３通気孔６４３の外周Ｒ１までの距離は第１距離Ｌ１より長い距離を有する。特に、第３通気孔６４３の重心Ｃ１から第３通気孔６４３の外周Ｒ１までの距離のうち、隣接する２つの第３通気孔６４３の重心Ｃ１、Ｃ３を結ぶ第２方向２００における第２距離Ｌ２は、最も長い。
　また、第３通気孔６４３の外周Ｒ１は、第２通気孔６４２の外周Ｒ２上の一定領域から同一の距離となる部位Ｒ１１を有する。この部位Ｒ１１の形状は、第２通気孔６４２の重心Ｃ２を中心とした弧形状である。
　以上の構成では、複数の第３通気孔６４３の合計面積が従来の通気孔９２０より広く、バルブ６１２の流路抵抗が小さくなる。また、第２通気孔６４２から第３通気孔６４３までの流路が従来の通気孔９２０から通気孔９１８までの流路より短く、流路の長さによるバルブ６１２の流路抵抗も小さくなる。また、第１距離Ｌ１は、前述したように一定長さ以上である。なお、第１距離Ｌ１は一定の長さ以上であり、且つ流路抵抗を小さくするために出来るだけ短い距離とすることが好ましい。
　したがって、バルブ６１２は、バルブ１２と同様に、気体の流れを一方向にする機能を果たすとともに、気体の流量をできるだけ低下させずに気体を通過させることができる。
　なお、バルブ６１２とバルブ１２とでは、円形状の孔と八角形状の孔とが逆に設けられているが、これに限るものではない。この設け方は、バルブ２１２、バルブ３１２、バルブ４１２、及びバルブ５１２にも適用することができる。例えばバルブ３１２では星形状の複数の第３通気孔が可動板に設けられ、円形状の複数の第２通気孔が底板に設けられていてもよい。
≪その他実施形態≫
　なお、前記実施形態では気体として空気を用いているが、これに限るものではない。当該気体が、空気以外の気体にも適用できる。
　また、前記実施形態では、ポンプ上室５５（吐出孔５５）が第２通気孔４２に接続しているが、これに限るものではない。例えば吸入孔４６が第１通気孔４１に接続していてもよい。
　また、前記実施形態では、バルブや圧電ポンプを構成する各板は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。
　また、前記実施形態ではポンプ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ポンプとして構成されていても構わない。
　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。
　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。
　また、前記実施形態では円板状の圧電素子３３、円板状の振動体３６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もよい。
　また、前記実施形態では、１次モードの周波数で圧電ポンプ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。
　また、前記実施形態では、ポンプ室４５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、ポンプ室の形状が正角柱形状でも良い。
　最後に、前述実施形態の説明は、すべての点で例示であり、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、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味とを含む。
１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、８１２…バルブ
１３…ポンプ
１４…制御部
２１…天板
２２…側壁板
２３…底板
２４、２２４、３２４、４２４、５２４、６２４…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、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２、８４２…第２通気孔
４３、２４３、３４３、４４３、５４３、６４３…第３通気孔
４５…ポンプ室
４６…吸入孔
４８…ポンプ下室
５４…振動調整板
５５…ポンプ上室（吐出孔）
１００…第１方向
１１１、８１１…気体制御装置
２００…第２方向
３００…第３方向
３０１…対向縁
６２３…底板
９１０…バルブ
９１４、９１６…板
９１７…フラップ
９１８、９２０…通気孔
９２８…補助孔

Claims (20)

  1. 　複数の第１通気孔を有する第１板と、
    　側壁板と、
    　前記第１板の第１主面と対向する第２主面を備え、複数の第２通気孔を有し、バルブ室を前記第１板及び側壁板と共に構成する第２板と、
    　前記第１板と前記第２板とが対向する方向に平面視して、前記複数の第２通気孔に重ならず前記複数の第１通気孔に重なる複数の第３通気孔を有し、両主面が前記第１主面と前記第２主面とに対向し、前記バルブ室に設けられた第３板と、
    　を備え、
    　前記第１板と前記第２板とが対向する方向に平面視して、所定の前記第２通気孔の外周と前記第２通気孔に最も近接する所定の前記第３通気孔の外周とは、適合する対向縁を有し、
    　前記対向縁における所定の前記第２通気孔と所定の前記第３通気孔との距離は、所定の前記第２通気孔の外周と所定の前記第３通気孔の外周との最短距離の１．２倍以下である、
    　バルブ。
  2. 　前記対向縁における第２通気孔の外周と最も近接する前記第３通気孔の外周とは略平行である、
    　請求項１に記載のバルブ。
  3. 　前記第２通気孔の面積は前記第３通気孔の面積より大きい、
    　請求項１又は２に記載のバルブ。
  4. 　前記第３通気孔の面積は前記第２通気孔の面積より大きい、
    　請求項１又は２に記載のバルブ。
  5. 　前記第３通気孔は、円形状である、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバルブ。
  6. 　前記第２通気孔は、円形状である、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバルブ。
  7. 　前記第２通気孔と最も近接する前記第３通気孔との全ての組み合わせにおいて、前記第１板と前記第２板とが対向する方向に平面視して、前記第２通気孔の外周と前記第２通気孔に最も近接する前記第３通気孔の外周とは、適合する対向縁を有し、
    　前記対向縁における前記第２通気孔と前記第３通気孔との距離は、前記第２通気孔の外周と前記第３通気孔との外周の最短距離の１．２倍以下である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載のバルブ。
  8. 　複数の第１通気孔を有する第１板と、
    　側壁板と、
    　前記第１板の第１主面と対向する第２主面を備え、線対称の形状である複数の第２通気孔を有し、バルブ室を前記第１板及び側壁板と共に構成する第２板と、
    　前記第１板と前記第２板とが対向する方向に平面視して、前記複数の第２通気孔に対向せず前記複数の第１通気孔に対向する線対称の形状である複数の第３通気孔を有し、両主面が前記第１主面と前記第２主面とに対向し、前記バルブ室に設けられた第３板と、
    　を備え、
    　各々の前記第３通気孔と各々の前記第２通気孔とは、前記第２板と前記第３板とが対向する方向に平面視して隣接して並べられており、
    　前記第２通気孔の重心から前記第２通気孔の外周までの距離は、前記第２通気孔の重心と前記第２通気孔に近接する前記第３通気孔の重心とを結ぶ第１方向において最も短くなる第１距離を有し、
    　前記第１方向以外の所定の方向において、前記第２通気孔の重心から前記第２通気孔の外周までの距離は第１距離より長い距離を有する、
    　バルブ。
  9. 　前記第２通気孔の重心から前記第２通気孔の外周までの距離が、隣接する２つの前記第２通気孔の各々の重心を結ぶ第２方向において、最も長くなる、請求項８に記載のバルブ。
  10. 　前記第２通気孔の外周は、前記第３通気孔の外周上の一定領域から同一の距離となる部位を有する、請求項８又は請求項９に記載のバルブ。
  11. 　前記第２通気孔の外周は前記部位として、前記第３通気孔の重心を中心とした弧を有する、請求項１０に記載のバルブ。
  12. 　前記第３通気孔は、円形状である、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のバルブ。
  13. 　前記第２通気孔は前記第３板を平面視して、４個以上の前記第３通気孔に囲まれている、請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載のバルブ。
  14. 　複数の第１通気孔を有する第１板と、
    　側壁板と、
    　前記第１板の第１主面と対向する第２主面を備え、線対称の形状である複数の第２通気孔を有し、バルブ室を前記第１板及び側壁板と共に構成する第２板と、
    　前記第１板と前記第２板とが対向する方向に平面視して、前記複数の第２通気孔に対向せず前記複数の第１通気孔に対向する線対称の形状である複数の第３通気孔を有し、両主面が前記第１主面と前記第２主面とに対向し、前記バルブ室に設けられた第３板と、
    　を備え、
    　各々の前記第３通気孔と各々の前記第２通気孔とは、前記第２板と前記第３板とが対向する方向に平面視して隣接して並べられており、
    　前記第３通気孔の重心から前記第３通気孔の外周までの距離は、前記第３通気孔の重心と前記第３通気孔に近接する前記第２通気孔の重心とを結ぶ第１方向において最も短くなり、
    　前記第１方向以外の所定の方向において、前記第２通気孔の重心から前記第２通気孔の外周までの距離は第１距離より長い距離を有する、
    　バルブ。
  15. 　前記第３通気孔の重心から前記第３通気孔の外周までの距離が、隣接する２つの前記第３通気孔の各々の重心を結ぶ第２方向において、最も長くなる、請求項１４に記載のバルブ。
  16. 　前記第３通気孔の外周は、前記第２通気孔の外周上の一定領域から同一の距離となる部位を有する、請求項１４又は請求項１５に記載のバルブ。
  17. 　前記第３通気孔の外周は前記部位として、前記第２通気孔の重心を中心とした弧を有する、請求項１６に記載のバルブ。
  18. 　前記第２通気孔は、円形状である、請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載のバルブ。
  19. 　前記第３通気孔は前記第３板を平面視して、４個以上の前記第２通気孔に囲まれている、請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載のバルブ。
  20. 　請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載のバルブと、
    　前記バルブに接続するポンプと、を備える、気体制御装置。
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