WO2019159448A1

WO2019159448A1 - 流体制御装置

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Publication number: WO2019159448A1
Application number: PCT/JP2018/041454
Authority: WO
Inventors: 伸拓田中
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-08-22
Also published as: US11725646B2; JP6973615B2; US20200370544A1; JPWO2019159448A1

Abstract

流体制御装置（１０）は、第１主板（２１）、第１主板（２１）の一方主面に対向する一方主面を有する第２主板（２２）、および、第１主板（２１）と第２主板（２２）とを接続する側板（２３）を備え、第１主板（２１）、第２主板（２２）および側板（２３）によって囲まれるポンプ室（２００）を有する筐体（２０）を備える。また、流体制御装置（１０）は、第１主板（２１）の主面に配置され、第１主板（２１）を屈曲振動させる駆動体（３０）と、第１主板（２１）の一方主面から他方主面に貫通する、または、第２主板（２２）の一方主面から他方主面に貫通する第１穴（７１）と、ポンプ室（２００）に面する第１主板（２１）の一方主面の中心と周縁（２５）との間、または、ポンプ室（２００）に面する第２主板（２２）の一方主面の中心と周縁（２５）との間、の少なくとも一方に設けられた第１凹部（６１）と、を備える。

Description

流体制御装置

　本発明は、圧電素子等の駆動体を用いた流体制御装置に関する。

　従来、圧電素子等の駆動体を備えたポンプなどの流体制御装置が各種実用化されている。

　特許文献１においては、ポンプの中心部と、ポンプの接続部との中間部に振動の腹を有するポンプが開示されている。ポンプの振動板と天板とは、ある程度近接するように配置されている。

国際公開公報２０１５／１２５６０８号

　しかしながら、特許文献１におけるポンプの構成では、振動板の振幅を大きくしようとしても、ポンプの中心部と、ポンプの接続部との中間部において、振動板と天板とが近接し、振動板は大きな空気抵抗を受ける。これにより、振動板の変位が抑制され、所望の流量を得られない虞がある。

　したがって、本発明の目的は、所望とする大きな流量を効率的に得られる、流体制御装置を提供することである。

　この発明における流体制御装置は、第１主板、第１主板の一方主面に対向する一方主面を有する第２主板、および、第１主板と第２主板とを接続する側板を備え、第１主板、第２主板および側板によって囲まれるポンプ室を有する筐体を備える。また、流体制御装置は、第１主板の主面に配置され、第１主板を屈曲振動させる駆動体と、第１主板の一方主面から他方主面に貫通する、または、第２主板の一方主面から他方主面に貫通する第１穴と、ポンプ室に面する第１主板の一方主面の中心と周縁との間、または、ポンプ室に面する第２主板の一方主面の中心と周縁との間、の少なくとも一方に設けられた第１凹部と、を備える。

　この構成では、第１凹部によって、第１主板と第２主板が近接する時に、第１主板に乗じる空気抵抗が低減するため、第１主板の変位の低下が抑制される。すなわち、大きな流量を得ることができ、ポンプの性能が向上する。

　この発明における流体制御装置は、第１主板もしくは第２主板のいずれか一方に、一方主面から他方主面に貫通する第２穴を設けていることが好ましい。また、第１穴には、弁を備えていることが好ましい。

　この構成では、弁によって流体の逆流を抑制できるため、流体特性と圧力特性が高い。

　この発明における流体制御装置は、第１凹部は、第１主板の一方主面における駆動体と、周縁との間、または、第２主板の一方主面における駆動体と、周縁との間に、形成されていることが好ましい。

　この構成では、第１主板の変位が生じる領域において、変位の低下が抑制される。

　この発明における流体制御装置は、第１主板の屈曲振動が中心から周縁の途中位置に振動の節を有していることが好ましい。また、第１凹部は、第１主板または第２主板を第１主板の主面から第２主板の主面方向に平面視して、振動の節と周縁の間に設けられていることが好ましい。

　この構成では、第１凹部の面積が大きくなるため、空気抵抗の低減効果を高くでき、変位の低下を小さくできる。すなわち、流量を大きくできる。

　この発明の流体制御装置における第１主板の屈曲振動が、振動の節と周縁との間に振動の腹を有していることが好ましい。また、第１凹部は、第１主板または第２主板を第１主板の主面から第２主板の主面方向に平面視して、隣接する振動の腹に重なる位置に設けられていることが好ましい。

　この構成では、屈曲振動の腹の位置のような変位が大きい部分に第１凹部が形成されているため、空気抵抗の低減効果がさらに高く、第１主板の変位低下はさらに小さい。すなわち、流量を大きくできる。

　この発明の流体制御装置における、第１穴は、第１主板の主面から第２主板の主面方向に平面視して、第１凹部と重なる位置に設けられていることが好ましい。

　この構成では、第１主板の変位をさらに増大でき、流量をさらに増大できる。

　この発明の流体制御装置における第１穴は、第１主板と第２主板のうち、第１凹部に対向する主面に設けられていることが好ましい。

　この発明の流体制御装置における第１凹部は、第２主板に設けられていることが好ましい。

　この発明の流体制御装置における第１凹部は、第１主板または第２主板に対して、第１主板の主面から第２主板の主面方向に平面視して環状に形成されていることが好ましい。

　この構成では、流体制御装置内での第１主板または第２主板の変位を、全方位で均等にできる。すなわち、流体制御装置の効率が向上する。

　この発明の流体制御装置における第１凹部は、第１主板または第２主板の全周に形成されていることが好ましい。

　この発明の流体制御装置における第２凹部は、第１主板または第２主板において、ポンプ室の中心に対向する位置に形成されていることが好ましい。

　この発明の流体制御装置は、第１穴に平面視で重なるように設けられた第２凹部を備えていることが好ましい。

　この発明の流体制御装置の第１主板の主面、および、第２主板の主面は、円形であることが好ましい。

　この構成では、第１主板の屈曲振動を均一に伝搬できる。すなわち、流体制御装置の効率が向上する。

　また、この発明の流体制御装置は、医療機器に組み入れて、用いられる。

　この構成では、医療機器の性能が向上する。医療機器は、例えば、血圧計、マッサージ器、吸引器、ネブライザ、および、陰圧閉鎖療法装置等である。

　この発明によれば、所望とする大きな流量を効率的に得られる、流体制御装置を提供できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図２（Ａ）は、第１主板２１側から平面視した本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の平面図であり、図２（Ｂ）は、第２主板２２側から平面視した本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の平面図である。図３は本発明の流体制御装置１０の分解斜視図である。図４（Ａ）－図４（Ｃ）は、本発明の流体制御装置１０の凹部の形状を拡大した図である。図５は本発明のポンプ室２００の高さの変位分布を示すグラフである。図６は、本発明の第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図７は、本発明の第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図８は、本発明の第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図９は、本発明の第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図１０は、本発明の第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図１１は、本発明の第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図１２は、本発明の第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの分解斜視図である。図１３（Ａ）－図１３（Ｅ）は、本発明の第８の実施形態に係る流体制御装置の側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。

（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、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。図２（Ａ）は、第１主板２１側から平面視した本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の平面図であり、図２（Ｂ）は、第２主板２２側から平面視した本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の分解斜視図である。図４（Ａ）－図４（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置１０の凹部を拡大した図である。図５は、本発明のポンプ室２００の高さの変位分布を示すグラフである。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３に示すように、流体制御装置１０は、筐体２０および圧電素子３０を備える。筐体２０は、第１主板２１、第２主板２２および側板２３を備える。なお、圧電素子３０は、本発明の「駆動体」である。また、本実施形態における流体制御装置１０は、ポンプである。

　第１主板２１は、主面に対して直交する方向に振動可能な材質および厚みからなる。第１主板２１の材質は、例えば、ステンレス鋼等である。

　第２主板２２は、円板である。第２主板２２の材質は、筐体２０として所定の剛性を得られるものであればよい。第２主板２２は、第１主板２１と同じ円板である。

　側板２３は、円筒である。側板２３の材質も、筐体２０として所定の剛性を得られるものであればよい。

　側板２３は、第１主板２１と第２主板２２との間に配置されており、第１主板２１と第２主板２２とを接続している。より具体的には、平面視において、第１主板２１と第２主板２２との中心は一致している。側板２３は、このように配置された第１主板２１と第２主板２２における周縁２５を全周に亘って接続している。なお、第２主板２２、側板２３、第１主板２１の順に積層される方向を、厚み方向とする。

　この構成によって、筐体２０は、第１主板２１、第２主板２２および側板２３によって囲まれる略円柱形の空間であるポンプ室２００を有する。ポンプ室２００の第１主板２１に並行な平面による断面は、略円形である。なお、第１主板２１から第２主板２２方向に対する断面積は、一定でなくても良い。

　圧電素子３０は、円板の圧電体と駆動用の電極とによって構成されている。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２１におけるポンプ室２００側と反対側、すなわち、筐体２０の外側に配置されている。この際、平面視において、圧電素子３０の中心と、第１主板２１の中心とは略一致している。

　圧電素子３０は、図示しない制御部に接続されている。該制御部は、圧電素子３０に対する駆動信号を生成し、圧電素子３０に印加する。圧電素子３０は、駆動信号によって変位し、この変位による応力が第１主板２１に作用する。これにより、第１主板２１は、屈曲振動する。

　この駆動信号は、圧電素子３０の伸縮によって第１主板２１が、節（ノード）Ｎ１、および、腹Ａ１、Ａ２を有する２次の屈曲振動を生じるように設定されている。具体的には、第１主板２１を平面視して、中心に腹Ａ２が生じ、周縁２５に向かって、節Ｎ１、腹Ａ１が生じる。

　例えば、第１主板２１の振動は、第１種ベッセル関数の波形を生じる。このように、第１主板２１は、振動板として機能する。

　流体制御装置１０の第１主板２１は、第１穴７１を有する。また、第１穴７１には、第１主板２１におけるポンプ室２００側と反対側、すなわち、筐体２０の外側に弁部５１が形成されている。流体制御装置１０の第２主板２２は、第１凹部６１と、第２凹部６２と、第２穴７２とを有する。例えば、第２主板２２の厚みは、約０．３ｍｍである。なお、弁部５１は、フィルム５１１と、カバー５１２で形成されている。フィルム５１１の厚みは、約５μｍである。フィルム５１１は、第１穴７１から空気が吐出する際に第１穴７１から離れることにより、空気の吐出を妨げない。また、フィルム５１１は、第１穴７１から空気が流入する際に第１穴７１を閉じることにより、ポンプ室２００内へ空気が流入することを防ぐ。

　第１凹部６１は、第２主板２２のポンプ室２００側、すなわち、筐体２０の内側に形成されている。例えば、第１凹部６１は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３に示すように、筐体２０の中心から、内径が約５．６ｍｍ、外径が約７．６ｍｍの円環状である。第１凹部６１においては、その中心側、及び周縁２５側の間隔よりも第１主板２１と第２主板２２の間隔が広くなっている。

　すなわち、第１凹部６１は、図１に示すように、筐体２０の中心と、側板２３（周縁２５）との間に形成されている。この際、図１に示すように、第１凹部６１は、屈曲振動の腹Ａ１と重なる位置に形成されている。

　第１凹部６１により、第２主板２２は、他の部分よりも薄い部分を有する。この部分の厚みは、例えば約０．１５ｍｍである。すなわち、第２主板２２の上述の厚みであれば、第１凹部６１の厚みは、約０．１５ｍｍである。

　第２凹部６２は、第２主板２２のポンプ室２００側、すなわち、筐体２０の内側に形成されている。第２凹部６２は、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、円形である。また、第２凹部６２の中心と、筐体２０の中心とは重なる。

　図１に示すように、第２凹部６２は、筐体２０の中心部に形成されている。第２凹部６２は、屈曲振動の腹Ａ２と重なる位置に形成されている。

　第２凹部６２により、第２主板２２は、他の部分よりも薄い部分を有する。この部分の厚みは、例えば、約０．１５ｍｍである。すなわち、第２主板２２の上述の厚みであれば、第２凹部６２の厚みは、約０．１５ｍｍである。

　また、第１穴７１および第２穴７２は、流体制御装置１０の通気孔として形成されている。

　第１穴７１は、第１主板２１を貫通している。第１穴７１の半径は、約０．５ｍｍである。また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、複数の第１穴７１は、第１主板２１に環状に形成されている。第１穴７１は、平面視において、腹Ａ１、第１凹部６１に重なる位置に形成されている。

　第２穴７２は、第２主板２２を貫通し、また、平面視において第２凹部６２と重なる位置に形成されている。第２穴７２の中心は、第２凹部６２の中心と重なるように形成されている。

　第１凹部６１は、圧電素子３０より周縁２５側にある。第１凹部６１の対向部は空気抵抗が小さいため、第１主板２１の屈曲振動の曲率が大きい。本実施形態では圧電素子３０が第１凹部６１に対向していないため、圧電素子３０が大きな曲率で変形しない。そのため、圧電素子３０の耐久性が高い。

　また本実施形態では、第１凹部６１が節Ｎ１と重なっていない。すなわち、変位の大きな箇所に第１凹部６１が形成されているため、空気抵抗の低減効果が高い。

　また、第１凹部６１が節Ｎ１より周縁２５側にあるため、節Ｎ１より中心側に形成されている場合に比べて面積が大きい。そのため、空気抵抗の低減効果が特に高い。

　このように、第１凹部６１は、第１主板２１の振動が大きい腹Ａ１に対して、平面視して重なるように形成されることによって、第１主板２１の振動による厚み方向の変位が大きな領域において、ポンプ室２００の高さを大きくできる。

　このことによって、第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位の低下が抑制される。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０の性能が向上する。

　また、第２凹部６２は、第１凹部６１より面積が小さいため、空気抵抗の低減効果が低い。しかしながら、第１凹部６１とともに形成することで、流体制御装置１０を稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗がさらに低減し、第１主板２１の変位の低下がさらに抑制される。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０の性能が向上する。

　第１穴７１が、第１凹部６１に平面視して重なるように形成されることによって、変位の大きい領域において流体を流入または流出することができる。したがって、第１穴７１から流入または流出する流量を大きくできる。

　さらに、第１穴７１が第１凹部６１に対向する面に形成されていることによって、第１凹部６１の底部の剛性の低下を抑制でき、空気抵抗を伴った押し負けによる変位低下を抑制できる。

　このような構成とすることで、流体制御装置１０の流量を大きくでき、流量特性が向上する。

　また、第１凹部６１が第２主板２２に形成されていることによって、第１主板２１の形状が、第１凹部６１の寸法の製造バラツキの影響を受けない。そのため、第１主板２１の屈曲振動の周波数の製造バラツキが小さい。したがって、流量特性は、安定する。

　この際、第１穴７１は、全周に間隔を空けて配置されていることによって、流体制御装置１０の効率は、さらに向上する。

　図４（Ａ）－図４（Ｃ）は、第１凹部６１の側面断面図を拡大した図である。図４（Ａ）に示す第１凹部６１は、断面形状が角を有する、直方体に近い形状である。図４（Ｂ）に示す第１凹部６１は、断面形状が楕円に近い形状である。図４（Ｃ）に示す第１凹部６１は、断面形状が直方体に近い形状の角部をＲ面取りした形状である。流体制御装置１が備える第１凹部６１は、図４（Ａ）－図４（Ｃ）に示す形状のいずれであってもよい。

　また、図４（Ａ）－図４（Ｃ）に示す形状は、第２凹部６２に適用されてもよい。

　図５は、筐体２０の中心位置における、本実施形態における流体制御装置１０のポンプ室２００の高さの変位と、流体制御装置１０とは異なる構造の従来技術の構造を有するポンプ室の高さの変位と、を比較したグラフである。

　構造１は、本実施形態の構造である。構造２は、後述する第２の実施形態の構造である。構造３は、第２凹部６２のみを備えた、従来技術の流体制御装置の構造である。構造４は、第１凹部６１および第２凹部６２を備えていない、従来技術の流体制御装置の構造である。

　図５に示すように、中心である腹Ａ２の変位量は、従来技術の構成における変位量よりも大きくなる。

　例えば、筐体２０の中心位置を０とする。構造３のポンプ室２００の高さの変位は、７．７μｍである。構造４のポンプ室２００の高さの変位は、６．３μｍである。本実施形態である構造１のポンプ室２００の高さの変位は、１２．３μｍである。すなわち、本実施形態のように、第１凹部６１および第２凹部６２を形成することによって、ポンプ室２００の高さの変位を大きくすることができ、流量を大きくできる。また、構造３に示すようにポンプ室２００の高さの変位は、７．７μｍであり、従来構成よりもポンプ室２００の変位を大きくできる。しかしながら、構造３は、第１凹部６１が形成されていないことにより、構造１よりもポンプ室２００の高さの変位が小さい。すなわち、構造１の構成が好ましい。

　また、構造１のポンプ特性は、流量０．７Ｌ／ｍｉｎ、圧力１３ｋＰａであった。従来構成の構造３のポンプ特性は、流量０．３Ｌ／ｍｉｎ、圧力５ｋＰａであり、構造１よりポンプの特性が低い。すなわち、構造１の構成が好ましい。

　上述のとおり、第１凹部６１の幅を一例として、約２ｍｍとした。しかしながら、第１凹部６１の幅の下限、上限を次のとおり定義できる。第１凹部６１の幅の下限は、流体制御装置１０を停止した場合のポンプ室２００の高さの最小値の２倍、言い換えれば、流体制御装置１０を停止した場合の第１主板２１と、第２主板２２との間隔の最小値の２倍であるとよい。これにより、空気抵抗を軽減することができる。

　また、第１凹部６１の幅の上限は、流体制御装置１０を停止した場合のポンプ室２００の高さが平均より狭い部分が、ポンプ室２００の高さの最小値の２倍以上あるとよい。これにより、ポンプ室２００内の空気を効果的に圧縮することができる。

　よって、流量を大きくでき、流体制御装置１０の特性が向上する。

　また、第２穴７２が腹Ａ２に重なる位置に形成されているため、第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位の低下が抑制される。

　なお、第１凹部６１の幅は、流体制御装置１０の全周で同じであるが、第１凹部６１が流体制御装置１０の一部に形成されていてもよい。ただし、流体制御装置１０において、第１凹部６１を全周に形成することによって、方位毎での差が無くなり、効率が向上する。

　なお、上述の構成では、屈曲振動のモードを２次振動として説明したが、２次振動以上のモードであっても、例えば、凹部の位置と腹とが重なるように形成されることによって、流量を大きくできる。

（第２の実施形態）
　本発明の第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６は、本発明の第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａの側面断面図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図６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２凹部６２を備えていない点、および、第２穴７２Ａ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。本実施形態における流体制御装置１０Ａは、ポンプである。

　第２穴７２Ａは、第２主板２２を貫通している。また、第２穴７２Ａの中心は、筐体２０の中心と重なる。

　第１凹部６１は、第１主板２１の振動が大きい腹Ａ１に対して、平面視して重なるように形成されている。このことから、ポンプ室２００の厚み方向における高さを大きくできる。すなわち、流体制御装置１０Ａを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との近接を抑制できる。

　図５に示すように構造２は、本実施形態の構造である。構造２の構造である流体制御装置１０Ａと、上述した従来構成の構造３と構造４とを比較する。

　例えば、構造３のポンプ室２００の高さの変位は、７．７μｍである。構造４のポンプ室２００の高さの変位は、６．３μｍである。本実施形態である構造２のポンプ室２００の高さの変位は、１１．１μｍである。すなわち、本実施形態のように、第１凹部６１および第２凹部６２を形成することによって、ポンプ室２００の高さの変位を大きくすることができ、流量を大きくできる。また、構造３に示すようにポンプ室２００の高さの変位は、７．７μｍであり、従来構成よりもポンプ室２００の変位を大きくできる。しかしながら、構造３は、第１凹部６１が形成されていないことにより、構造２よりもポンプ室２００の高さの変位が小さい。すなわち、構造２の構成が好ましい。

　このように、第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。すなわち、ポンプ室２００の内の空気を効果的に圧縮することができ、空気抵抗を軽減することができる。よって、流量を大きくでき、流体制御装置１０Ａの特性が向上する。

　また、本実施形態では第２凹部６２がないため、圧電素子３０の中央部も大きな曲率で変形しない。そのため、圧電素子３０の耐久性がさらに高い。

（第３の実施形態）
　本発明の第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７は、本発明の第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂの側面断面図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図７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１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１凹部６１Ｂが第１主板２１に形成されている点、第２凹部６２を備えていない点、および、第１穴７１Ｂおよび第２穴７２Ｂの形状において異なる。流体制御装置１０Ｂの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。本実施形態における流体制御装置１０Ｂは、ポンプである。

　第１凹部６１Ｂは、第１主板２１のポンプ室２００側、すなわち、筐体２０の内側に形成されている。

　また、第１凹部６１Ｂは、図７に示すように、筐体２０の中心と、側板２３（周縁２５）との間において、平面視して、屈曲振動の腹Ａ１と重なる位置に形成されている。第１凹部６１においては、その中心側および周縁２５側よりも第１主板２１と第２主板２２の間隔が広くなっている。

　第１穴７１Ｂは、第１主板２１を貫通している。また、第１穴７１Ｂは、平面視において第１凹部６１Ｂと重なる位置に形成されている。第１穴７１Ｂの中心は、第１凹部６１Ｂの中心と重なる。複数の第１穴７１Ｂは、第１主板２１に環状に形成されている。

　第２穴７２Ｂは、第２主板２２を貫通するように形成されている。

　上述のとおり、第１主板２１の振動が大きい腹Ａ１に対して、第１凹部６１を平面視して重なるように形成することによって、振動の大きな領域でのポンプ室２００の厚み方向における高さを大きくできる。すなわち、流体制御装置１０Ｂを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との近接を抑制できる。

　このことによって、第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０Ｂの性能が向上する。

（第４の実施形態）
　本発明の第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８は、本発明の第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの側面断面図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図８に示すように、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１凹部６１Ｃの形成位置、第２凹部６２を備えていない点、および、第２穴７２Ｃの形状において異なる。流体制御装置１０Ｃ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。本実施形態における流体制御装置１０Ｃは、ポンプである。

　第２穴７２Ｃは、第２主板２２を貫通している。また、第２穴７２Ｃの中心は、筐体２０の中心と重なる。

　第１凹部６１Ｃは、振動が大きい腹Ａ１と平面視して重なる位置に形成されている。また、第１凹部６１Ｃと、第１穴７１とは、対向しない。すなわち、第１穴７１は、平面視して第１凹部６１Ｃと、周縁２５との間に形成されている。

　このように構成することでも、ポンプ室２００の厚み方向における高さを大きくできる。すなわち、流体制御装置１０Ｃを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との近接を抑制できる。

　このことによって、第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０Ｃの性能が向上する。

（第５の実施形態）
　本発明の第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９は、本発明の第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄの側面断面図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図９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凹部６１Ｄの形成位置、第２凹部６２を備えていない点、第１穴７１Ｄの形状、および、第２穴７２Ｄの形成位置において異なる。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。本実施形態における流体制御装置１０Ｄは、ポンプである。

　第２穴７２Ｄは、第２主板２２を貫通している。また、第２穴７２Ｄの中心は、筐体２０の中心と重なる。

　第１凹部６１Ｄは、第１主板２１の振動が少ない節Ｎ１と、側板２３との間に形成されている。同様に、第１穴７１Ｄは、第１主板２１の振動が無い節Ｎ１と、側板２３との間に形成されている。

　また、第１凹部６１Ｄは、第１穴７１Ｄと平面視において重なる。例えば、第１凹部６１Ｄの幅（中心から放射する方向の長さ）は、第１穴７１Ｄの径と略同じか、それ以上である。

　このように構成することでも、流体制御装置１０Ｄを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０Ｄの性能が向上する。

（第６の実施形態）
　本発明の第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１０は、本発明の第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅの側面断面図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図１０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、弁部５１Ｅの形成位置、弁部５１Ｅの構成が異なる。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。本実施形態における流体制御装置１０Ｅは、ポンプである。

　弁部５１Ｅは、第２穴７２における第２主板２２におけるポンプ室２００側と反対側、すなわち、筐体２０の外側に形成されている。

　このように構成することでも、流体制御装置１０Ｅを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０Ｅの性能が向上する。

（第７の実施形態）
　本発明の第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１１は、本発明の第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの側面断面図である。図１２は、本発明の第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの分解斜視図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図１１、図１２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２穴７２Ｆの形成位置が異なる。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。

　第２穴７２Ｆは、平面視して、第１凹部６１と、周縁２５との間に形成されている。複数の第２穴７２Ｆは、第２主板２２に環状に形成されている。

　このように構成することでも、流体制御装置１０Ｆを稼働させた際の第１主板２１と第２主板２２との間の空気抵抗が低減し、第１主板２１の変位が増大する。したがって、大きな流量が得られ、流体制御装置１０Ｆの性能が向上する。

（第８の実施形態）
　本発明の第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１３（Ａ）－図１３（Ｅ）は、本発明の第８の実施形態に係る流体制御装置の側面断面図と、屈曲振動の状態を示した図である。なお、図を見やすくするため、一部の符号を省略し、一部の構造を誇張して記載している。

　図１３（Ａ）に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇ１は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１穴７１Ｇ１の形成位置、第１穴７１Ｇ１と第２穴７２のいずれにも弁部５１が形成されていない点で異なる。流体制御装置１０Ｇ１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穴７１Ｇ１は、第２主板２２を貫通している。また、第１穴７１Ｇ１は、平面視において第１凹部６１と重なる位置に形成されている。第１穴７１Ｇ１の中心は、第１凹部６１の中心と重なる。複数の第１穴７１Ｇ１は、第２主板２２に環状に形成されている。

　流体制御装置１０Ｇ１においては、第１穴７１Ｇ１と第２穴７２のいずれにも弁が形成されていなくても良い。このことによって、流体制御装置１０Ｇ１は、シンセティックジェット効果により、第１穴７１Ｇ１から噴流を発生することができる。

　また、流体制御装置１０Ｇ１は、発熱部品の冷却や気流の剥離制御に用いることができる。噴流の瞬間最大流量が大きいほど、大きな運動量の噴流が得られる。このような構成であっても、第１穴７１Ｇ１から発生する噴流の運動量を増大させることができる。

　図１３（Ｂ）に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇ２は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第２穴７２Ｇ２の形成位置、第１穴７１と第２穴７２Ｇ２のいずれにも弁部５１が形成されていない点で異なる。流体制御装置１０Ｇ２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２穴７２Ｇ２は、第２主板２２を貫通している。流体制御装置１０Ｇ２を平面視して、第１凹部６１と、第２凹部６２との間に形成されている。また、第２穴７２Ｇ２を平面視して、節Ｎ１と重なっていると特に良い。節Ｎ１は変位が小さいため、第２穴７２Ｇ２からの空気の漏れが小さい。そのため、空気の流れを第１穴７１に集中することができ、噴流の運動量が高まる。

　流体制御装置１０Ｇ２においては、第１穴７１と第２穴７２Ｇ２のいずれにも弁が形成されていなくても良い。このことによって、流体制御装置１０Ｇ２は、シンセティックジェット効果により、第１穴７１から噴流を発生することができる。

　流体制御装置１０Ｇ２は、発熱部品の冷却や気流の剥離制御に用いることができる。噴流の瞬間最大流量が大きいほど、大きな運動量の噴流が得られる。このような構成であっても、第１穴７１から発生する噴流の運動量を増大させることができる。

　図１３（Ｃ）に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇ３は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１穴７１および第２凹部６２が形成されていない点、第２穴７２Ｇ３に弁部５１が形成されていない点で異なる。流体制御装置１０Ｇ３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穴７１Ｇ３は、第２主板２２を貫通している。また、第１穴７１Ｇ３の中心は、筐体２０の中心と重なる。

　この構成であっても、シンセティックジェット効果により、第１穴７１Ｇ３から噴流を発生することができる。このような流体制御装置１０Ｇ３は、発熱部品の冷却や気流の剥離制御に用いることができる。噴流の瞬間最大流量が大きいほど、大きな運動量の噴流が得られる。本発明の構成を用いた、流体制御装置１０Ｇ３の場合においても、第１穴７１Ｇ３から発生する噴流の運動量を増大させることができる。

　図１３（Ｄ）に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇ４は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１穴７１Ｇ４の形成位置、および、第２凹部６２が形成されていない点、第２穴７２が形成されていない点、および、弁部５１が形成されていない点で異なる。流体制御装置１０Ｇ４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穴７１Ｇ４は、第２主板２２を貫通している。また、第１穴７１Ｇ４は、平面視において第１凹部６１と重なる位置に形成されている。第１穴７１Ｇ４の中心は、第１凹部６１の中心と重なる。複数の第１穴７１Ｇ４は、第２主板２２に環状に形成されている。

　この構成であっても、シンセティックジェット効果により、第１穴７１Ｇ４から噴流を発生することができる。このような流体制御装置１０Ｇ４は、発熱部品の冷却や気流の剥離制御に用いることができる。噴流の瞬間最大流量が大きいほど、大きな運動量の噴流が得られる。本発明の構成を用いた、流体制御装置１０Ｇ４の場合においても、第１穴７１Ｇ４から発生する噴流の運動量を増大させることができる。

　図１３（Ｅ）に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇ５は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第２凹部６２が形成されていない点、第２穴７２が形成されていない点、および、弁部５１が形成されていない点で異なる。流体制御装置１０Ｇ５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。

　この構成であっても、シンセティックジェット効果により、第１穴７１から噴流を発生することができる。このような流体制御装置は、発熱部品の冷却や気流の剥離制御に用いることができる。噴流の瞬間最大流量が大きいほど、大きな運動量の噴流が得られる。本発明の構成を用いた、流体制御装置１０Ｇ５の場合においても、第１穴７１から発生する噴流の運動量を増大させることができる。

　また、上述の各実施形態では、第１凹部が全周に亘って形成されている構成を示した。しかしながら、第１凹部が形成されていない領域がある場合でも、上述の各実施形態に準じた効果が得られる。

　なお、上述の各実施形態の構成に限られるものではなく、これらの実施形態の組み合わせを変更したものであっても良い。

Ａ１、Ａ２…腹
Ｎ１…節
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ１、１０Ｇ２、１０Ｇ３、１０Ｇ４、１０Ｇ５…流体制御装置
２０…筐体
２１…第１主板
２２…第２主板
２３…側板
２５…周縁
３０…圧電素子
５１、５１Ｅ…弁部
６１、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ…第１凹部
６２…第２凹部
７１、７１Ｂ、７１Ｄ、７１Ｇ１、７１Ｇ３、７１Ｇ４…第１穴
７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ、７２Ｆ、７２Ｇ、７２Ｇ２、７２Ｇ３…第２穴
２００…ポンプ室
５１１…フィルム
５１２…カバー

Claims

　第１主板、前記第１主板の一方主面に対向する一方主面を有する第２主板、および、前記第１主板と前記第２主板とを接続する側板を備え、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を有する筐体と、
　前記第１主板の主面に配置され、前記第１主板を屈曲振動させる駆動体と、
　前記第１主板の一方主面から他方主面に貫通する、または、前記第２主板の一方主面から他方主面に貫通する第１穴と、
　前記ポンプ室に面する前記第１主板の一方主面の中心と周縁との間、または、前記ポンプ室に面する前記第２主板の一方主面の中心と周縁との間、の少なくとも一方に設けられた第１凹部と、
　を備えた、流体制御装置。
　前記第１主板、もしくは、前記第２主板のいずれか一方に、一方主面から他方主面に貫通する第２穴を設け、
　前記第１穴に弁を備えた、請求項１に記載の流体制御装置。
　前記第１凹部は、
　前記第１主板の一方主面における、前記駆動体と、前記周縁との間、または、前記第２主板の一方主面における、前記駆動体と、前記周縁との間に、形成されている、
　請求項１または請求項２に記載の流体制御装置。
　前記第１主板の屈曲振動が前記中心から前記周縁の途中位置に振動の節を有し、
　前記第１凹部は、前記第１主板または前記第２主板を前記第１主板の主面から前記第２主板の主面方向に平面視して、前記振動の節と前記周縁の間に設けられている、
　請求項１または２に記載の流体制御装置。
　前記第１主板の屈曲振動が、前記振動の節と前記周縁との間に振動の腹を有し、
　前記第１凹部は、前記第１主板または前記第２主板を前記第１主板の主面から前記第２主板の主面方向に平面視して、隣接する前記振動の腹に重なる位置に設けられている、
　請求項４に記載の流体制御装置。
　前記第１穴は、前記第１主板の主面から前記第２主板の主面方向に平面視して、前記第１凹部と重なる位置に設けられている、
　請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流体制御装置。
　前記第１穴は、前記第１主板と前記第２主板のうち、前記第１凹部に対向する主面に設けられている、
　請求項６に記載の流体制御装置。
　前記第１凹部は、前記第２主板に設けられている、
　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。
　前記第１凹部は、前記第１主板、または、前記第２主板に対して、前記第１主板の主面から前記第２主板の主面方向に平面視して環状に形成されている、
　請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の流体制御装置。
　前記第１凹部は、前記第１主板、または、前記第２主板の全周に形成されている、
　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。
　第２凹部が、前記第１主板、または、前記第２主板において、前記ポンプ室の中心に対向する位置に形成されている、
　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。
　前記第１穴に平面視して重なるように設けられた第２凹部を備えた、
　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流体制御装置。
　前記第１主板の主面、および、前記第２主板の主面は円形である、
　請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の流体制御装置。
　請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の流体制御装置を備えた、医療機器。