WO2019131706A1

WO2019131706A1 - ポンプ

Info

Publication number: WO2019131706A1
Application number: PCT/JP2018/047729
Authority: WO
Inventors: 宏志浅野
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-07-04

Abstract

ポンプ（１０）は、平板（２０）、平板（３０）、圧電素子（４１）、支持部材（２０１）、側壁部材（８２、８３、８４、８５、８６）、ポンプ室（１００）、第２支持部材（５０）、および、保持板（６０）を備える。平板（２０）は、圧電素子（４１）が配置されている。平板（３０）は、平板（２０）に対向して離間して、配置されている。ポンプ室（１００）は、平板（２０）と平板（３０）との間に形成されている。第２支持部材（５０）は、平板（３０）に設置され、平板（３０）を保持する。支持板（６０）は、第２支持部材（５０）を保持する。

Description

ポンプ

　この発明は、屈曲振動を用いて流体を搬送するポンプに関する。

　従来、例えば、特許文献１に示す構造を有するポンプがある。特許文献１に示すポンプは、内部空間を有する筐体と、アクチュエータとを備える。

　アクチュエータは、平板状であり、筐体の内部空間に、筐体の１つの壁に対向して配置されている。アクチュエータが対向する壁は、中央部の厚みが薄く、受動振動板として機能する。受動振動板の中央には、吸気口が設けられている。また、アクチュエータの外縁には開口があり、排気口となっている。

　アクチュエータが振動すると、アクチュエータと受動振動板との間のポンプ室の圧力変化によって、受動振動板が振動する。吸気と排気は、これらアクチュエータの振動と受動振動板の振動との組合せによって実現される。

特許第５１７７３３１号明細書

　しかしながら、特許文献１に示すようなポンプでは、受動振動板の外縁が筐体に固定されている等の理由によって、高い流量や高い圧力を得難い。

　したがって、本発明の目的は、従来構成よりも高い流量と高い圧力を実現可能なポンプを提供することにある。

　この発明のポンプは、第１圧電素子、第１振動板、第２振動板、第１支持部材、側壁部材、ポンプ室、第２支持部材、保持板を備える。第１振動板は、第１圧電素子が一方主面に配置されている。第２振動板は、第１振動板の一方主面または他方主面に対向して離間して配置されている。第１支持部材は、一端が第１振動板の外縁を第１振動板の主面方向に振動可能に支持する。側壁部材は、第１支持部材の他端を保持する。ポンプ室は、第１振動板と第２振動板と側壁部材により形成されている。第２支持部材は、第２振動板の一方主面に設置され、第２振動板の一方主面の外縁を除く領域で第２振動板を支持する。保持板は、側壁部材と第２支持部材とを保持する。

　この構成では、平面視において、第１振動板および第２振動板の放射方向（中心から外縁に向かう方向）の広い領域で、第１振動板の振動と第２振動板の振動とが略逆相になる。これにより、ポンプ室の中心から外縁に向かう流体の流れ、または、ポンプ室の外縁から中心に向かう流体の流れを生じさせる力が広範囲で生じ、流量および圧力が向上する。

　また、この発明のポンプは、第１支持部材に形成された第１通気口と、第２振動板の中央部に設けられた第２通気口とを備えることが好ましい。

　この構成では、第２振動板の中央を吸入口とし、第１振動板の外縁を吐出口とするポンプ、または、第１振動板の外縁を吸入口とし、第２振動板の中央を吐出口とするポンプを実現できる。そして、このポンプにおいて、高流量および高圧力を実現できる。

　また、この発明のポンプでは、中央部における第１振動板の主面と第２通気口の第１振動板側の開口面との距離は、中央部以外の部分における第１振動板の主面と第２振動板における第１振動板の主面に対向する面との距離よりも大きいことが好ましい。

　この構成では、ポンプ室の中央部における単位面積当たりの体積がポンプ室の中央部以外の部分における単位面積当たりの体積よりも大きくなる。これにより、第２通気口付近の流量の低下を抑制でき、流量を更に高くできる。

　また、この発明のポンプでは、第１振動板から第２振動板に向けて平面視して、第２圧電素子は、開口を有していることが好ましい。

　この構成では、第２振動板を振動させながら、第２通気口を第２振動板の中央部に有する構成が実現される。

　また、この発明のポンプでは、第２圧電素子は、前記第１振動板から前記第２振動板に向けて平面視して、前記第２振動板の中央部に重ならないことが好ましい。

　また、この発明のポンプでは、第２支持部材は、反発弾性が第２振動板よりも小さいことが好ましい。

　この構成では、第２振動板の中央部の振動が効果的に抑制できる。

　また、この発明のポンプでは、第２支持部材は、第２振動板と同等以上の質量を有することが好ましい。

　この構成では、第２振動板の中央部の振動を効果的に抑制できる。

　また、この発明のポンプでは、第２支持部材の質量は、第２振動板の質量の２倍以上であることが好ましい。

　この構成では、第２振動板の中央部の振動をさらに効果的に抑制できる。

　また、この発明のポンプでは、第２支持部材は、第１振動板から第２振動板に向けて平面視して、第２通気口と重なる位置に開口を有していることが好ましい。

　この構成では、第２通気口の開口面積が実質的に大きくなる。これにより、第２通気口における気体の流動が滑らかになる。

　また、この発明のポンプでは、第１振動板は、第２振動板と対向する主面の中央部に凹部を有することが好ましい。

　また、この発明のポンプでは、第２振動板の一方主面または他方主面に第２圧電素子が配置されていることが好ましい。

　この構成では、第１振動板の振動と第２振動板の振動とを個別に制御でき、これらの振動の位相差を制御できる。

　また、この発明のポンプでは、第１振動板の外縁部および第２振動板の外縁部の少なくとも一方に配置された振動調整部を備えることが好ましい。

　この構成では、第１振動板または第２振動板の振動（変位）の腹、節の位置を調整できる。

　また、この発明のポンプでは、振動調整部は、例えば、第１振動板の外縁部および第２振動板の外縁部の少なくとも一方に設置された質量である。

　この構成では、振動調整部が備えられていない態様と比較して、第１振動板または第２振動板の振動の節を外縁側に移動できる。

　また、この発明のポンプでは、振動調整部は、例えば、第１振動板の外縁部および第２振動板の外縁部の少なくとも一方に形成された凹部である。

　この構成では、振動調整部が備えられていない態様と比較して、第１振動板または第２振動板の振動の節を中心側に移動できる。

　また、この発明のポンプでは、固定板とフィルタとを備える。固定板は、一方主面で前第２支持部材を保持する保持板の他方主面において、保持板の他方主面から離間して配置されている。フィルタは、固定板と保持板との間に配置され、通気性を有する。

　この構成では、ポンプ室内への異物の混入がフィルタによって抑制される。

　また、この発明のポンプでは、次の構成であることが好ましい。ｍ、ｎを正の奇数として、ｍ＜ｎであって、第１振動板は、ｍ次共振で振動し、第２振動板は、ｎ次共振で振動する。

　この構成では、上述の第１振動板と第２振動板との略逆相の振動を確実に実現できる。

　また、この発明のポンプでは、ｍは１であり、ｎは３であることが好ましい。

　この構成では、略逆相で振幅の大きな領域を広くでき、流量および圧力が高くなる。

　また、この発明のポンプでは、第１振動板と第２振動板は、外形が円形であり、第１振動板の中心と第２振動板の中心は、一致していることが好ましい。

　この構成では、流体を全周方向に均一に搬送でき、ポンプとしての効率が向上する。

　この発明によれば、従来構成よりも高い流量と高い圧力とを実現できる。

図１は本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の構成を示す側面断面図である。図２は本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の構成を示す分解斜視図である。図３は本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の動作原理を説明する側面断面図である。図４は本発明の第２の実施形態に係るポンプ１０Ａの構成を示す側面の断面図である。図５は本発明の第３の実施形態に係るポンプ１０Ｂの構成を示す側面の断面図である。図６は本発明の第４の実施形態に係るポンプ１０Ｃの構成を示す側面の断面図である。図７は本発明の第５の実施形態に係るポンプ１０Ｄの構成を示す側面の断面図である。図８は本発明の第６の実施形態に係るポンプ１０Ｅの構成を示す側面の断面図である。図９は本発明の第７の実施形態に係るポンプ１０Ｆの構成を示す側面の断面図である。

　本発明の第１の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の構成を示す側面の断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の構成を示す分解斜視図である。

　図１、図２に示すように、ポンプ１０は、平板２０、平板３０、圧電素子４１、第２支持部材５０、保持板６０、振動調整部材７０、固定板８１、側壁部材８２、側壁部材８３、側壁部材８４、および、支持部材２０１を備える。

　平板２０は、所定の材料、厚み、および、径からなる円板である。材料、厚み、および、径は、平板２０が圧電素子４１によって振動する際の共振周波数に基づいて設定されている。平板２０が、本発明の「第１振動板」に対応し、圧電素子４１が、本発明の「第１圧電素子」に対応する。

　なお、平板２０は、円形に限らず、略円形、正多角形を含む略正多角形であってもよい。これにより、平板２０における振動が中心軸対称に伝わるため、流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。特に、平板２０が円形の場合、最も効果的に流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。

　圧電素子４１は、平板２０の一方主面に配置されている。圧電素子４１は、円板である。図示を省略しているが、圧電素子４１は、円柱形の圧電体と、一対の駆動用電極とからなる。一対の駆動用電極の一方は、圧電体の一方主面に配置され、一対の駆動用電極の他方は、圧電体の他方主面に配置されている。この際、平面視において、圧電素子４１の中心と平板２０の中心とは略一致している。

　平板３０は、所定の材料、厚み、および、径からなる円板である。材料、厚み、および、径は、平板３０が圧電素子４１によって振動する平板２０の受動振動の共振周波数に基づいて設定されている。平板３０が、本発明の「第２振動板」に対応する。平板３０の厚みは、平板２０の厚みよりも薄い。さらに、平板３０の平面面積は、平板２０の平面面積よりも大きいことが好ましい。

　なお、平板３０は、円形に限らず、略円形、正多角形を含む略正多角形であってもよい。これにより、平板３０における振動が中心軸対称に伝わるため、流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。特に、平板３０が円形の場合、最も効果的に流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。

　平板３０の中心には、平板３０を一方主面側から他方主面側に貫通孔３１０が形成されている。貫通孔３１０は、円筒形であり、貫通孔３１０の中心軸は、平板３０の中心を通る。なお、貫通孔３１０は円筒形に限るものではなく、他の形状であってもよい。

　平板３０は、平板２０における圧電素子４１の配置面（一方主面）と反対側の他方主面に対向している。平板３０と平板２０とは、それぞれの平板面に直交する方向に所定の距離で離間している。これらの平板２０と平板３０とが距離をおいて対向する領域が、ポンプ１０の実質的なポンプ室１００として機能する。平板３０の平板面の中心と、平板２０の平板面の中心とは、略一致しており、この中心は、ポンプ室１００の中心ＰＯに略一致する。

　第２支持部材５０は、第１柱部５１と第２柱部５２とからなる。第１柱部５１と第２柱部５２とは、円柱形であり、第２柱部５２の直径は、第１柱部５１の直径よりも短い。第１柱部５１と第２柱部５２とは、積み重ねられている。すなわち、第２支持部材５０は、高さ方向において途中で直径が異なる円柱からなる。第１柱部５１と第２柱部５２とは、別体で形成して接合してもよく、一体形成してもよい。第２支持部材５０は、反発弾性が平板３０よりも小さい。第２支持部材５０の質量は、平板３０の質量と同等以上であり、２倍以上であることが好ましい。

　第２支持部材５０には、第２支持部材５０における第１柱部５１側の平板面から第２柱部５２側の平板面に貫通する貫通孔５１０が形成されている。貫通孔５１０は、円筒形であり、貫通孔５１０の中心軸は、第２支持部材５０を平面視した中心を通る。

　第２支持部材５０は、平板３０の他方主面（平板２０に対向する面と反対側の面）に接続されている。この際、第２柱部５２側の平板面が平板３０の他方主面に当接している。また、平面視において、第２支持部材５０の貫通孔５１０は、平板３０の貫通孔３１０に重なっている。すなわち、貫通孔３１０と貫通孔５１０とは、連通している。さらに、貫通孔５１０の中心軸と貫通孔３１０の中心軸とは、略一致している。

　第２支持部材５０と平板３０との接合面積は、大きい方が好ましいが、接合面の外周は、平面視において、平板２０の直径の約１／３以下であることが好ましい。

　また、貫通孔５１０の直径は、貫通孔３１０の直径よりも小さいことが好ましい。これにより、第２支持部材５０と平板３０との接合強度を向上でき、ポンプ１０の信頼性は向上する。

　保持板６０は、所定の弾性（バネ性）を有する材料からなる。保持板６０の中央には、貫通孔６１０が形成されている。保持板６０は、第２支持部材５０における第１柱部５１側の平板面に接続されている。この際、保持板６０における貫通孔６１０側の端部（内周端部）が、第２支持部材５０に当接している。

　また、平面視において、保持板６０の貫通孔６１０は、平板３０の貫通孔３１０および第２支持部材５０の貫通孔５１０に重なっている。すなわち、貫通孔３１０、貫通孔５１０、および、貫通孔６１０は、連通している。さらに、貫通孔６１０の中心軸、貫通孔５１０の中心軸、および、貫通孔３１０の中心軸は、略一致している。これら貫通孔３１０、貫通孔５１０、および、貫通孔６１０が連通する孔が、本発明の「第２通気口」に対応する。

　振動調整部材７０は環状であり、所定の質量を有する。振動調整部材７０は、平板３０における他方主面（平板２０に対向する面と反対側の面）に配置されている。振動調整部材７０は、平板３０の外縁ＯＥ３０の付近に配置されている。振動調整部材７０を平板３０に取り付けることによって、平板３０に生じる振動における中心の腹を除く腹および節の放射方向の位置を調整できる。そして、振動調整部材７０の質量を調整することによって、腹の位置および節の位置の移動量を調整できる。

　固定板８１は、高い剛性を有する材料からなる。固定板８１は、保持板６０を基準にして、第２支持部材５０とは反対側に配置されている。固定板８１は、保持板６０に対向しており、固定板８１と保持板６０とは、所定距離離間している。固定板８１には、一方主面から他方主面に貫通する複数の貫通孔８１０が形成されている。複数の貫通孔８１０は、平面視において、固定板８１の中心軸を基準に中心軸対象で形成されている。複数の貫通孔８１０のそれぞれの開口面積は、貫通孔３１０、貫通孔５１０、および貫通孔６１０のうち最も小さい開口面積よりも小さいことが好ましい。

　また、複数の貫通孔８１０の開口面積の合計は、貫通孔３１０、貫通孔５１０、および貫通孔６１０のうち最も小さい開口面積よりも大きいことが好ましい。これにより、複数の貫通孔８１０を備えることによる流量の低下を抑制できる。

　側壁部材８２および側壁部材８３は、高い剛性を有する材料からなる。側壁部材８２および側壁部材８３は、環状である。

　側壁部材８２は、固定板８１と保持板６０との間に配置されている。側壁部材８２は、固定板８１の外縁部と保持板６０の外縁部とに接合している。これにより、保持板６０、固定板８１、および、側壁部材８２によって囲まれる空間８２０が形成される。

　側壁部材８３は、保持板６０における側壁部材８２が配置される面と反対側の面に配置されている。側壁部材８３は、保持板６０の外縁部に接合されている。側壁部材８３による中央空間８３０内に、平板３０、第２支持部材５０、および、振動調整部材７０が配置されている。

　側壁部材８４は、環状である。側壁部材８４は、側壁部材８３における保持板６０に当接する面と反対側の面に当接し、接合されている。側壁部材８４の内周端は、支持部材２０１を介して、平板２０の外縁ＯＥ２０に接続されている。

　このような構成により、側壁部材８２、保持板６０の外縁部、側壁部材８３を側面とし、固定板８１を一方主面とし、平板２０、支持部材２０１、および、側壁部材８４を他方主面とする筐体が構成される。

　支持部材２０１は、所定の弾性を有する形状、例えばバネ性を有する形状からなる。支持部材２０１は、平板２０の外縁ＯＥ２０の全周に亘って、略均等に形成されている。この構成によって、平板２０は、外縁ＯＥ２０が振動の自由端となる状態で筐体に支持される。支持部材２０１が、本発明の「第１支持部材」に対応する。

　なお、平板２０、支持部材２０１、および、側壁部材８４は、一体形成されていることが好ましい。例えば、１つの平板部材に、支持部材２０１を形成するように、レーザ加工等によって開口を設ける。これにより、平板２０、支持部材２０１、および、側壁部材８４は、容易に一体形成される。そして、この一体形成された形状によって、平板２０を、ポンプ１０の筐体における所望位置に容易に配置でき、ポンプ室の高さ精度を得やすい。また、この支持部材２０１の箇所の形成される開口は、複数の貫通孔２１０となる。この貫通孔２１０は、本発明の「第１通気口」に対応する。

　このような構成により、ポンプ室１００は、平板２０側において、平板２０の外縁ＯＥ２０の外側に設けられた貫通孔２１０によって外部に連通する。また、ポンプ室１００は、平板３０側において、貫通孔３１０、貫通孔５１０、貫通孔６１０、空間８２０、および、貫通孔８１０を介して外部に連通する。

　この構成からなるポンプ１０では、図３に示すような振動を生じ、ポンプとして機能する。図３は、本発明の第１の実施形態に係るポンプ１０の動作原理を説明する側面断面図である。図３は、図１に対して、平板２０および平板３０の振動を太い破線で追加し、流体の流れを矢印で追加したものである。

　図示を省略している駆動回路は、圧電素子４１を駆動する。圧電素子４１が所定の共振周波数で駆動されることによって、平板２０は、この共振周波数に応じたベンディング振動を生じる。また、平板３０は、平板２０の受動振動の共振周波数でベンディング振動を生じる。ベンディング振動とは、平板２０の主面に直交する方向に変位する振動である。

　ここで、平板２０の振動の共振周波数と、平板３０の振動の共振周波数とを略同じに設定する。また、図３の破線の振動ＦＷ２０に示すように、平板２０の中心が振動の腹となり、平板２０が放射方向に１次共振の振動となるように、平板２０の形状、材料等を決定する。さらに、図３の破線の振動ＦＷ３０に示すように、平板３０の中心が振動の腹となり、平板３０が放射方向に３次共振の振動となるように、平板３０の形状、材料等を決定する。これにより、図３に示すように、平板２０の中心ＰＯから直径の１／３の位置ｒ１から外縁ＯＥ２０の位置ｒ３までの領域（ｒ１≦Ｒ≦ｒ３の領域）では、平板２０の振動と平板３０の振動との空間的な位相差はπ／２となる。

　また、平板３０の振動は、平板２０の振動の受動振動であり、平板３０の振動の時間的な位相は、平板２０の振動の時間的な位相よりもπ／２遅れる。

　これにより、平板３０は、平板２０に対して、空間的および時間的にπ／２の位相差を有するベンディング振動を生じる。したがって、平板２０と平板３０との振幅差は、中心ＰＯから外縁ＯＥ２０、ＯＥ３０に向かう方向（放射方向）の進行波となる。このため、ポンプ室１００内では、流体を中心から外縁に向けて移動させる力が生じ、流体は、平板２０および平板３０の中心ＰＯから外縁ＯＥ２０、ＯＥ３０に向かって流れる。すなわち、図３の矢印に示すように、ポンプ１０は、貫通孔８１０を介して外部から流体を吸入し、空間８２０、貫通孔６１０、貫通孔５１０、および、貫通孔３１０を介してポンプ室１００内に流体を吸入する。そして、ポンプ１０は、ポンプ室１００内に吸入された流体を、ポンプ室１００の中心から外縁に搬送し、貫通孔２１０から外部に吐出する。

　そして、この構成を備えることによって、この流体を移動させる力が生じる領域を、従来の構成よりも広く取れるので、従来の構成よりもポンプ効果が向上し、高い流量および高い圧力を実現できる。

　また、第２支持部材５０によって中央の振動ＦＷ３１を抑制することで、平板３０の外縁側の振動ＦＷ３２の振動を大きくできる。これにより、ポンプ１０は、さらに高い流用、および、さらに高い圧力を実現できる。

　また、ポンプ１０では、平板２０は、バネ性を有する支持部材２０１によって支持され、平板３０は、第２支持部材５０を介して、バネ性を有する保持板６０によって支持される。これにより、平板２０の振動および平板３０の振動エネルギーが筐体に漏洩することが抑制される。したがって、ポンプ１０は、高効率を実現でき、振動が筐体に漏れることによる特性の不安定化を抑制できる。

　また、バネ性を有する保持板６０を用いることによって、平板３０と第２支持部材５０との接合部に係る応力を軽減できる。したがって、この接合部の破断を抑制でき、ポンプ１０の信頼性は向上する。

　また、ポンプ１０では、振動調整部材７０を用いることによって、平板３０の平面面積を小さくできる。これにより、ポンプ１０を小型化できる。

　また、第２支持部材５０の外縁は、平板３０における平板２０の直径の１／３以下に対応する領域内にあることが好ましい。この構成により、平板３０の中央部の振動ＦＷ３１を効果的に抑制しながら、平板３０の中央部よりも外縁側の振動ＦＷ３２が減衰することを抑制できる。

　また、ポンプ１０では、複数の貫通孔８１０、空間８２０を介して、貫通孔６１０、貫通孔５１０、および、貫通孔３１０に流体が流入する。したがって、貫通孔６１０、貫通孔５１０、および、貫通孔３１０の開口面積を大きくしても、ポンプ室１００内への異物の流入を抑制できる。これにより、ポンプ１０の信頼性は、高くなる。

　なお、上述の説明では、ポンプ１０は、ポンプ室１００の中央から吸入して、外縁から吐出する態様を示した。しかしながら、平板２０と平板３０の振動の位相遅れの関係を、上述の関係と逆にすれば、ポンプ１０は、ポンプ室１００の外縁から吸入して、中央から吐出する。

　次に、本発明の第２の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るポンプ１０Ａの構成を示す側面の断面図である。

　図４に示すように、第２の実施形態に係るポンプ１０Ａは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、側壁部材８３の高さが異なり、側壁部材８５、および側壁部材８６を追加した点で異なる。ポンプ１０Ａの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　側壁部材８３の高さは、第２支持部材５０の高さと略同じである。

　側壁部材８５は、環状である。側壁部材８５は、側壁部材８３における保持板６０に当接する面と反対側の面に当接し、接合されている。側壁部材８２の高さ（厚み）は、平板３０の厚みと略同じである。側壁部材８５の内周端は、支持部材３０１を介して、平板３０の外縁ＯＥ３０に接続されている。

　支持部材３０１は、所定の弾性を有する形状、例えばバネ性を有する形状からなる。支持部材３０１は、平板３０の外縁ＯＥ３０の全周に亘って、略均等に形成されている。この構成によって、平板３０は、外縁ＯＥ３０が振動の自由端となる状態で筐体に支持される。支持部材３０１は、本発明の第２支持部材と異なる第３支持部材である。

　側壁部材８６は、環状である。側壁部材８６は、側壁部材８５と側壁部材８４との間に配置されており、それぞれに接合されている。側壁部材８６の高さは、ポンプ室１００の高さ、すなわち、平板２０と平板３０との距離と略同じである。

　このような構成により、側壁部材８５と支持部材３０１とによって、平板３０を、外縁ＯＥ３０が振動の自由端となる状態で筐体に精度良く配置できる。また、側壁部材８６によって、ポンプ室１００のデフォルトの高さ（平板２０および平板３０が振動していない状態での平板２０と平板３０との距離）を高精度に実現できる。

　次に、本発明の第３の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るポンプ１０Ｂの構成を示す側面の断面図である。

　図５に示すように、第３の実施形態に係るポンプ１０Ｂは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、平板２０Ｂ、平板３０Ｂ、および、第２支持部材５０Ｂの構成において異なる。ポンプ１０Ｂの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　平板２０Ｂは、凹部２３を有する。凹部２３は、平板２０Ｂにおける平板３０Ｂに対向する面（他方主面）が凹む形状である。凹部２３は、平板２０Ｂの中心を含む所定の面積で形成されている。

　第２支持部材５０Ｂは、第１柱部５１に凹部５３を有する。凹部５３は、第１柱部５１における第２柱部５２に接続する側と反対側の面から凹む形状である。凹部５３は、第２支持部材５０Ｂの中心を含む所定面積で形成されている。第２支持部材５０Ｂの凹部５３は、平板２０Ｂの凹部２３に対向している。凹部５３の底には、貫通孔５１０が形成されている。

　平板３０Ｂは、凹部３３を有する。凹部３３は、平板３０Ｂにおける平板２０Ｂに対向する一方主面から他方主面に向けて平板３０Ｂが屈曲することによって実現される。平板３０Ｂの凹部３３は、第２支持部材５０Ｂの凹部５３の表面を覆っており、平板２０Ｂの凹部２３に対向している。

　このような構成では、ポンプ室１００の中央の通気口を形成する貫通孔３１０Ｂの体積を大きくできる。これにより、ポンプ室１００の中央の通気口付近の流量の低下を抑制でき、流量を更に高くできる。

　また、平板２０Ｂおよび平板３０Ｂの中央領域での平板２０Ｂと平板３０Ｂとの距離が大きくなる。これにより、平板２０Ｂの振動と平板３０Ｂの振動との結合を、さらに抑制できる。

　また、平板３０Ｂと第２支持部材５０Ｂとの接合面積を大きくでき、接合面が２次元でなく３次元の形状となる。これにより、平板３０Ｂと第２支持部材５０Ｂとの接合強度が向上し、ポンプ１０Ｂの信頼性は向上する。

　また、平板３０Ｂの凹部３３が第２支持部材５０Ｂの凹部５３の表面を覆う形状であることによって、これらの嵌め合わせが容易になる。これによって、ポンプ１０Ｂの組み立て時の平板３０Ｂと第２支持部材５０Ｂとの位置合わせが容易になる。

　また、図５に示すように、各凹部がテーパ形状を有することにより、流路を形成する壁面が滑らかになり、圧力の損失を低減できる。

　なお、平板２０Ｂの凹部２３と、平板３０Ｂの凹部３３および第２支持部材５０Ｂの凹部５３とは、少なくともいずれか一方が形成されていればよく、両方が形成されるとよりよい。

　次に、本発明の第４の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係るポンプ１０Ｃの構成を示す側面の断面図である。

　図６に示すように、第４の実施形態に係るポンプ１０Ｃは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、圧電素子４２を追加した点において異なる。ポンプ１０Ｃの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　図６に示すように、圧電素子４２は、平板３０の他方主面に配置されている。圧電素子４２は、円環形状である。圧電素子４２の中央開口は、平板３０の貫通孔３１０に重なっている。言い換えれば、平板３０の貫通孔３１０は、圧電素子４２の中央開口内に位置している。図示を省略しているが、圧電素子４２は、円柱形の圧電体と、一対の駆動用電極とからなる。一対の駆動用電極の一方は、圧電体の一方主面に配置され、一対の駆動用電極の他方は、圧電体の他方主面に配置されている。この際、平面視において、圧電素子４２の中心と平板３０の中心とは略一致している。

　圧電素子４２が所定の共振周波数で駆動されることによって、平板３０は、この共振周波数に応じたベンディング振動を生じる。この際、駆動回路によって圧電素子４２に与える正弦波の駆動信号の時間的な位相は、圧電素子４１に与える正弦波の駆動信号の時間的な位相よりもπ／２遅れている。

　このような構成によって、平板２０と平板３０とを個別に駆動できるため、平板２０の振動と平板３０の振動の位相差とを制御することができる。

　なお、この実施形態では、平板３０における平板２０に対向する面と反対側の面に圧電素子４２を配置する態様を示した。しかしながら、平板３０における平板２０に対向する面に圧電素子４２を配置することが可能になる。しかしながら、平板３０における平板２０に対向する面と反対側の面に圧電素子４２を配置する態様とすることで、ポンプ室１００の体積を大きくでき、振動による平板２０と平板３０および圧電素子４２との接触を抑制できる。

　次に、本発明の第５の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第５の実施形態に係るポンプ１０Ｄの構成を示す側面の断面図である。

　図７に示すように、第５の実施形態に係るポンプ１０Ｄは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、振動調整部材７２を追加した点において異なる。ポンプ１０Ｄの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　振動調整部材７２は環状であり、所定の質量を有する。振動調整部材７２は、平板２０における一方主面（平板３０に対向する面と反対側の面）に配置されている。振動調整部材７２は、平板２０の外縁ＯＥ２０の付近に配置されている。振動調整部材７２を平板２０に取り付けることによって、平板２０に生じる振動における中心の腹を除く腹および節の放射方向の位置を調整できる。このような振動調整部材７２を配置することによって、振動調整部材７２を配置しない態様を比較して、平板２０の振動における節を、平板２０の外周側に移動させることができる。そして、振動調整部材７２の質量を調整することによって、節の移動量を調整できる。この振動調整部材７２は、本発明の「振動調整部」に対応する。

　これにより、平板２０の振動の腹および節と平板３０の振動の腹および節とを調整でき、放射方向における平板２０の腹と平板３０の節とを高精度に一致させ、平板２０の節と平板３０の腹とを高精度に一致させることができる。したがって、ポンプ１０Ｄは、高い流量と高い圧力を、より確実に実現できる。

　次に、本発明の第６の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図８は、本発明の第６の実施形態に係るポンプ１０Ｅの構成を示す側面の断面図である。

　図８に示すように、第６の実施形態に係るポンプ１０Ｅは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、平板２０に薄厚部２２０を形成した点において異なる。ポンプ１０Ｅの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　薄厚部２２０は環状である。薄厚部２２０は、平板２０の外縁ＯＥ２０の付近に形成されている。薄厚部２２０を平板２０に形成することによって、平板２０に生じる振動における中心の腹を除く腹および節の放射方向の位置を調整できる。このような薄厚部２２０を形成することによって、言い換えれば、負の質量を追加することによって、薄厚部２２０を形成しない態様を比較して、平板２０の振動における節を、平板２０の中心側に移動させることができる。そして、薄厚部２２０の厚みを調整することによって、節の移動量を調整できる。この薄厚部２２０は、本発明の「振動調整部」に対応する。

　これにより、平板２０の振動の腹および節と平板３０の振動の腹および節とを調整でき、放射方向における平板２０の腹と平板３０の節とを高精度に一致させ、平板２０の節と平板３０の腹とを高精度に一致させることができる。したがって、ポンプ１０Ｅは、高い流量と高い圧力を、より確実に実現できる。

　次に、本発明の第７の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図９は、本発明の第７の実施形態に係るポンプ１０Ｆの構成を示す側面の断面図である。

　図９に示すように、第７の実施形態に係るポンプ１０Ｆは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、フィルタ９０を追加した点で異なる。ポンプ１０Ｆの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

　フィルタ９０は、平板状であり、所望の通気性を有するフェルト、スポンジ等の軽量多孔質材によって実現される。フィルタ９０は、空間８２０内に配置されている。フィルタ９０は、少なくとも貫通孔６１０に重なっており、複数の貫通孔８１０とも重なっていることが好ましい。

　このような構成では、貫通孔８１０から流入した異物は、フィルタ９０で捕捉される。これにより、貫通孔６１０、貫通孔５１０、および、貫通孔３１０を介してポンプ室１００内に、異物が流入することを抑制できる。したがって、ポンプ１０Ｆの信頼性は高くなる。また、空間８２０を空気が伝搬する際の空気振動による異音の発生を抑制できる。

　なお、上述の各実施形態では、平板２０が１次共振で振動し、平板３０が３次共振で振動する態様を示した。しかしながら、ｍ、ｎを正の奇数とし、ｍ＜ｎとして、平板２０をｍ次共振させ、平板３０をｎ次共振させてもよい。また、平板２０をｎ次共振させ、平板３０をｍ次共振させてもよい。ただし、平板２０が１次共振で振動し、平板３０が３次共振で振動する態様とすることで、逆相の領域を広くでき、より有効である。

　また、上述の説明では、平板３０側がポンプ室１００の中央で外部に連通しており、平板２０側がポンプ室１００の外縁で外部に連通する態様を示した。しかしながら、平板３０側がポンプ室１００の外縁で外部に連通しており、平板２０側がポンプ室１００の中央で外部に連通する構成とすることも可能である。

　また、上述の各実施形態では、平板２０における平板３０に対向する面と反対側の面に圧電素子４１を配置する態様を示した。しかしながら、平板２０における平板３０に対向する面に圧電素子４１を配置することが可能になる。しかしながら、平板２０における平板３０に対向する面と反対側の面に圧電素子４１を配置する態様とすることで、ポンプ室１００の体積を大きくでき、振動による平板２０および圧電素子４１と平板３０との接触を抑制できる。

　また、上述の各実施形態において、振動調整部材は、全周に亘って同じ厚み、同じ幅で形成しているが、厚み、幅を部分的に異ならせてもよい。また、周上の一部が分断された形状であってもよい。但し、振動調整部材は、全周に亘って同じ形状であることが好ましい。また、振動調整の凹部についても同様である。

　また、上述の各実施形態では、各構成の寸法の詳細を記載していないが、例えば、次の寸法によって実現される。平板２０は、直径１１．３ｍｍ、厚み０．３ｍｍである。圧電素子４１は、直径１０．８ｍｍであり、厚み０．１ｍｍである。平板３０は、外径（直径）１３．０ｍｍであり、厚み０．０８ｍｍである。圧電素子４２は、外径（直径）が１０．８ｍｍであり、内径（直径）が５．０ｍｍであり、厚み０．０８ｍｍである。また、ケースの外径は約２０ｍｍである。なお、これらの寸法は一例に過ぎず、上述の平板２０と平板３０との形状の関係、共振の関係等を実現するものであれば、他の寸法であってもよい。

　また、上述の各実施形態に係るポンプは、例えば、血圧計、搾乳器、陰圧閉鎖療法装置等に利用可能である。そして、上述の各実施形態に係るポンプを用いることによって、血圧計、搾乳器、陰圧閉鎖療法装置等の装置性能は向上する。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ：ポンプ
２０、２０Ｂ：平板
２３：凹部
３０、３０Ｂ：平板
３３：凹部
４１、４２：圧電素子
５０、５０Ｂ：第２支持部材
５１：第１柱部
５２：第２柱部
５３：凹部
６０：保持板
７０、７２：振動調整部材
８１：固定板
８２、８３、８４、８５、８６：側壁部材
９０：フィルタ
１００：ポンプ室
２０１：支持部材
２１０：貫通孔
２２０：薄厚部
３０１：支持部材
３１０、３１０Ｂ、５１０、６１０、８１０：貫通孔
８２０：空間
８３０：中央空間

Claims

　第１圧電素子と、
　前記第１圧電素子が一方主面に配置された第１振動板と、
　前記第１振動板の一方主面または他方主面に対向して離間して配置された第２振動板と、
　一端が前記第１振動板の外縁を前記第１振動板の主面方向に振動可能に支持する第１支持部材と、
　前記第１支持部材の他端を保持する側壁部材と、
　前記第１振動板と前記第２振動板と前記側壁部材により形成されたポンプ室と、
　前記第２振動板の一方主面に設置され、前記第２振動板の一方主面の外縁を除く領域で前記第２振動板を支持する第２支持部材と、
　前記側壁部材と前記第２支持部材とを保持する保持板と、
　を備える、ポンプ。
　前記第１支持部材に形成された第１通気口と、
　前記第２振動板の中央部に設けられた第２通気口と、
　を備える、請求項１に記載のポンプ。
　前記中央部における前記第１振動板の主面と前記第２通気口の前記第１振動板側の開口面との距離は、前記中央部以外の部分における前記第１振動板の主面と前記第２振動板における前記第１振動板の主面に対向する面との距離よりも大きい、
　請求項２に記載のポンプ。
　前記第１振動板から前記第２振動板に向けて平面視して、前記第２圧電素子は、開口を有している、
　請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポンプ。
　前記第２圧電素子は、前記第１振動板から前記第２振動板に向けて平面視して、前記第２振動板の中央部に重ならない、
　請求項４に記載のポンプ。
　前記第２支持部材は、反発弾性が前記第２振動板よりも小さい、
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のポンプ。
　前記第２支持部材は、前記第２振動板と同等以上の質量を有する、
　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のポンプ。
　前記第２支持部材の質量は、前記第２振動板の質量の２倍以上である、
　請求項７に記載のポンプ。
　前記第２支持部材は、前記第１振動板から前記第２振動板に向けて平面視して、前記第２通気口と重なる位置に開口を有している、
　請求項２に記載のポンプ。
　前記第１振動板は、前記第２振動板と対向する主面の中央部に凹部を有する、
　請求項３に記載のポンプ。
　前記第２振動板の一方主面または他方主面に第２圧電素子が配置されている、
　請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のポンプ。
　前記第１振動板の外縁部および前記第２振動板の外縁部の少なくとも一方に配置された振動調整部を、備える、
　請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のポンプ。
　前記振動調整部は、前記第１振動板の外縁部および前記第２振動板の外縁部の少なくとも一方に設置された質量である、
　請求項１２に記載のポンプ。
　前記振動調整部は、前記第１振動板の外縁部および前記第２振動板の外縁部の少なくとも一方に形成された凹部である、
　請求項１２に記載のポンプ。
　一方主面で前記第２支持部材を保持する前記保持板の他方主面において、前記保持板の他方主面から離間して配置された固定板と、
　前記固定板と前記保持板との間に配置され、通気性を有するフィルタと、
　を備えた、請求項１に記載のポンプ。
　ｍ、ｎを正の奇数として、ｍ＜ｎであって、
　前記第１振動板は、ｍ次共振で振動し、
　前記第２振動板は、ｎ次共振で振動する、
　請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載のポンプ。
　前記ｍは１であり、前記ｎは３である、
　請求項１６に記載のポンプ。
　前記第１振動板と前記第２振動板は、外形が円形であり、
　前記第１振動板の中心と前記第２振動板の中心は、一致している、
　請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載のポンプ。