WO2022070638A1 - 流体制御装置 - Google Patents

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WO2022070638A1
WO2022070638A1 PCT/JP2021/029967 JP2021029967W WO2022070638A1 WO 2022070638 A1 WO2022070638 A1 WO 2022070638A1 JP 2021029967 W JP2021029967 W JP 2021029967W WO 2022070638 A1 WO2022070638 A1 WO 2022070638A1
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WO
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control device
fluid control
wall main
flat plate
main plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/029967
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English (en)
French (fr)
Inventor
伸拓 田中
友徳 川端
寛基 阿知波
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Filing date
Publication date
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Priority to EP21874941.4A priority patent/EP4191062A1/en
Priority to CN202180066367.1A priority patent/CN116249834B/zh
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Priority to US18/191,119 priority patent/US20230235733A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • F04B43/046—Micropumps with piezoelectric drive

Definitions

  • the present invention relates to a fluid control device including a pump and a housing containing the pump.
  • Patent Document 1 describes a piezoelectric blower including a pump portion, a valve portion, and an outer housing.
  • the pump part and the valve part communicate with each other.
  • the portion composed of the pump portion and the valve portion is arranged in the outer housing.
  • the structure composed of the pump portion and the valve portion is fixed to the outer housing.
  • the structure consisting of the pump part and the valve part divides the internal space of the outer housing into the space on the pump side and the space on the valve side.
  • the outer housing is formed with a through hole that communicates the space on the pump side and the external space, and a through hole that communicates the space on the valve side and the external space.
  • the pump unit is equipped with a piezoelectric element. By applying a drive voltage signal to the piezoelectric element, it functions as a pump. The piezoelectric element is exposed in the space on the pump side.
  • an object of the present invention is to provide a fluid control device capable of suppressing deterioration of characteristics due to heat generation of the piezoelectric element.
  • the fluid control device of the present invention includes a pump and an outer housing containing the pump.
  • the pumps are arranged on the first plate and the second plate which is arranged so as to face the first plate at a distance and forms a pump chamber together with the first plate, and on the surface of the first plate opposite to the pump chamber. It comprises an arranged piezoelectric element.
  • the outer housing forms a first internal space on the first flat plate side, and has a first outer wall having a first through hole for communicating the first internal space and the external space, and a second internal space on the second flat plate side. It is provided with a second outer wall which is formed and has a second through hole for communicating the second inner space and the outer space.
  • the first outer wall includes a first outer wall main plate facing the piezoelectric element, and a first side plate connected to the first outer wall main plate and having a first through hole.
  • the first outer wall main plate has higher thermal conductivity than the second outer wall.
  • the heat generated by driving the piezoelectric element is radiated to the external space with high efficiency via the first outer wall main plate.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the configuration of the fluid control device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10 according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a heat dissipation of the fluid control device 10 according to the first embodiment. It is a figure which shows the state schematicly.
  • FIG. 3 is a diagram showing the temperature of the internal space on the piezoelectric element side in the fluid control device having a comparative configuration and the fluid control device 10 having the configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10A according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the temperature of the internal space on the piezoelectric element side in the fluid control device having a comparative configuration and the fluid control device 10A having the configuration according to the second embodiment of the present invention.
  • 6 (A) and 6 (B) are side sectional views showing an example of the configuration of the fluid control devices 10B1 and 10B2 according to the third embodiment.
  • FIG. 7A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10C according to the fourth embodiment
  • FIG. 7B is a configuration of the fluid control device 10C according to the fourth embodiment. It is an exploded perspective view which shows a part of.
  • FIG. 8 (A) and 8 (B) are side sectional views showing an example of the configuration of the fluid control devices 10D1 and 10D2 according to the fifth embodiment.
  • 9 (A) and 9 (B) are side sectional views showing an example of the configuration of the fluid control devices 10E1 and 10E2 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10F according to the seventh embodiment.
  • FIG. 11 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10G according to the eighth embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the configuration of the fluid control device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10 according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a heat dissipation of the fluid control device 10 according to the first embodiment. It is a figure which shows the state schematicly. In each figure of each embodiment including the present embodiment, the shape of each component is partially or wholly exaggerated in order to make the configuration of the fluid control device 10 easy to understand.
  • the fluid control device 10 includes a pump 20 and an outer housing 40.
  • the pump 20 is contained in the outer housing 40.
  • the pump 20 includes a flat plate 21, a flat plate 22, a pump frame 23, and a piezoelectric element 30.
  • the flat plate 21 is a disk.
  • the flat plate 21 is made of a metal plate or the like.
  • a through hole TH21 is formed in the flat plate 21.
  • the through hole TH21 penetrates the flat plate 21 in the thickness direction.
  • the through hole TH21 is formed near the outer peripheral end of the flat plate 21. More specifically, in a plan view, the flat plate 21 is formed on the outer peripheral side of the portion overlapping the piezoelectric element 30 and on the center side of the portion overlapping the pump frame 23 described later.
  • the through hole TH21 penetrates the flat plate 21 in the thickness direction.
  • the through hole TH21 is formed along the outer circumference of the flat plate 21 and is a groove having a discrete shape. As a result, bending vibration is possible in the portion of the flat plate 21 inside the formed portion of the through hole TH21.
  • the piezoelectric element 30 is arranged on one main surface of the flat plate 21.
  • the piezoelectric element 30 is a disk, and its shape in a plan view is smaller than that of the flat plate 21. In a plan view, the center of the piezoelectric element 30 and the center of the flat plate 21 substantially coincide with each other.
  • the piezoelectric element 30 is realized, for example, by a flat plate piezoelectric body and electrode patterns formed on both main surfaces of the piezoelectric body.
  • the flat plate 22 has a predetermined shape (rectangular in the fluid control device 10) in a plan view, is made of a material that is harder to bend than the flat plate 21, and has a thickness.
  • the flat plate 22 is arranged on the other main surface side of the flat plate 21 (the side opposite to the side on which the piezoelectric element 30 is arranged).
  • the flat plate 22 is arranged apart from the flat plate 21 in a direction orthogonal to the main surface (flat plate surface).
  • the main surface of the flat plate 22 and the main surface of the flat plate 21 are parallel.
  • the area of the flat plate 22 in a plan view is larger than the area of the flat plate 21 in a plan view.
  • the center of the flat plate 22 and the center of the flat plate 21 substantially coincide with each other.
  • a through hole TH22 is formed in the flat plate 22.
  • the through hole TH 22 penetrates the flat plate 22 in the thickness direction.
  • the through hole TH 22 is arranged at the center of the flat plate 22 in a plan view.
  • the pump frame 23 has an annular shape.
  • the pump frame 23 is arranged between the flat plate 21 and the flat plate 22, and is joined or adhered to the flat plate 21 and the flat plate 22.
  • the pump 20 has a pump chamber 100 surrounded by a flat plate 21, a flat plate 22, and a pump frame 23.
  • the flat plate 21 corresponds to the "first flat plate” of the present invention
  • the flat plate 22 corresponds to the "second flat plate” of the present invention.
  • the outer housing 40 includes an outer wall main plate 41, an outer wall main plate 42, a side plate 431, and a side plate 432.
  • the outer peripheral end portion of the flat plate 22 also constitutes a part of the outer housing 40.
  • the first outer wall is composed of an outer wall main plate 41 and a side plate 431.
  • the outer wall main plate 41 is a flat plate having a predetermined shape.
  • the outer wall main plate 41 is a rectangular flat plate in a plan view.
  • the shape of the outer wall main plate 41 in a plan view is larger than that of the flat plate 21, is substantially the same size as that of the flat plate 22, and is substantially the same shape.
  • the outer wall main plate 41 is arranged on one main surface side (the surface side on which the piezoelectric element 30 is arranged) of the flat plate 21.
  • the flat plate surface (main surface) of the outer wall main plate 41 and the flat plate surface (main surface) of the flat plate 21 are parallel to each other and face each other.
  • the outer wall main plate 41 is arranged away from the flat plate 21 in a direction orthogonal to the flat plate surface (main surface) of the flat plate 21. This separation distance is a distance at which the piezoelectric element 30 and the outer wall main plate 41 do not come into contact with each other due to the bending vibration of the flat plate 21 under normal usage conditions of the fluid control device 10.
  • the outer wall main plate 41 is a metal (metal plate). At this time, it is preferable to use a metal having high thermal conductivity as a material for the outer wall main plate 41.
  • the material of the outer wall main plate 41 may be selected in consideration of thermal conductivity and rigidity. That is, as the material of the outer wall main plate 41, a material that can obtain desired thermal conductivity while having the rigidity required for the fluid control device 10 may be selected.
  • the outer wall main plate 41 may be SUS or the like, and the main material of the outer wall main plate 41 may be, for example, SUS.
  • Cu or the like can be used, and in this case, it is better to provide an insulating thin film described later for reliability and the like.
  • a material with high thermal conductivity means, for example, that the heat transfer rate and diffusion rate of the substance made of the material are high.
  • the side plate 431 is an annular shape having a predetermined height. One end of the side plate 431 in the height direction is connected to the outer peripheral end portion of the flat plate 22. The other end of the side plate 431 in the height direction is connected to the outer peripheral end portion of the outer wall main plate 41.
  • a through hole 51 is formed in the side plate 431. Further, the nozzle 501 is arranged on the outer surface side of the portion of the side plate 431 where the through hole 51 is formed. The opening of the nozzle 501 communicates with the through hole 51.
  • the nozzle 501 may be integrally formed with the side plate 431 or may be formed separately.
  • the internal space 101 communicates with the external space through the through hole 51.
  • the outer wall main plate 41 corresponds to the "first outer wall main plate” of the present invention
  • the side plate 431 corresponds to the "first side plate” of the present invention
  • the internal space 101 corresponds to the "first internal space” of the present invention
  • the through hole 51 corresponds to the "first through hole” of the present invention.
  • the second outer wall is composed of an outer wall main plate 42 and a side plate 432.
  • the outer wall main plate 42 is a flat plate having a predetermined shape.
  • the outer wall main plate 42 is a rectangular flat plate in a plan view.
  • the shape of the outer wall main plate 42 in a plan view is substantially the same size as that of the flat plate 22 and is substantially the same shape.
  • the outer wall main plate 42 is arranged on the side opposite to the side of the flat plate 22 facing the flat plate 21.
  • the flat plate surface (main surface) of the outer wall main plate 42 and the flat plate surface (main surface) of the flat plate 22 are parallel to each other and face each other.
  • the outer wall main plate 42 is arranged away from the flat plate 22 in a direction orthogonal to the flat plate surface (main surface) of the flat plate 22.
  • the outer wall main plate 42 is a metal (metal plate).
  • the outer wall main plate 42 does not have to be made of metal.
  • the side plate 432 is an annular shape having a predetermined height. One end of the side plate 432 in the height direction is connected to the outer peripheral end portion of the flat plate 22. The other end of the side plate 432 in the height direction is connected to the outer peripheral end portion of the outer wall main plate 42. With this configuration, an outer wall main plate 42, a side plate 432, and an internal space 102 surrounded by the flat plate 22 of the pump 20 are formed on the flat plate 22 side of the pump 20.
  • a through hole 52 is formed in the side plate 432. Further, the nozzle 502 is arranged on the outer surface side of the portion of the side plate 432 where the through hole 52 is formed. The opening of the nozzle 502 communicates with the through hole 52.
  • the nozzle 502 may be integrally formed with the side plate 432 or may be formed separately.
  • the internal space 102 communicates with the external space through the through hole 52.
  • the outer wall main plate 42 corresponds to the "second outer wall main plate” of the present invention
  • the side plate 432 corresponds to the "second side plate” of the present invention
  • the internal space 102 corresponds to the "second internal space” of the present invention
  • the through hole 52 corresponds to the "second through hole” of the present invention.
  • the fluid is sequentially sucked from the internal space 101 through the through hole TH21.
  • the fluid in the internal space 101 is supplied from the external space through the through hole 51 and the nozzle 501.
  • the fluid sucked into the pump chamber 100 is discharged to the internal space 102 through the through hole TH22, and the fluid in the internal space 102 is discharged to the external space through the through hole 52 and the nozzle 502.
  • the fluid is sequentially sucked from the internal space 102, for example, through the through hole TH22.
  • the fluid in the internal space 102 is supplied from the external space through the through hole 52 and the nozzle 502.
  • the fluid sucked into the pump chamber 100 is discharged to the internal space 101 through the through hole TH21, and the fluid in the internal space 101 is discharged to the external space through the through hole 51 and the nozzle 501.
  • the fluid control device 10 can convey the fluid in one direction.
  • a drive signal is continuously applied to the piezoelectric element 30, and distortion is continuously generated. As a result, the piezoelectric element 30 generates heat.
  • the outer wall main plate 41 faces the piezoelectric element 30. Therefore, as shown in FIG. 2B, the heat generated from the piezoelectric element 30 is transferred to the outer wall main plate 41 through the internal space 101, and is dissipated from the outer wall main plate 41 to the external space.
  • the outer wall main plate 41 is made of metal. That is, the outer wall main plate 41 has high thermal conductivity. As a result, the heat generated from the piezoelectric element 30 and transmitted to the outer wall main plate 41 through the inner space 101 is transmitted and diffused in the outer wall main plate 41, and is transferred to the surface of the outer wall main plate 41 on the outer space side. Then, the heat transferred to the surface of the outer wall main plate 41 on the outer space side is radiated to the outer space.
  • the fluid control device 10 can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30. As a result, the fluid control device 10 can effectively suppress the temperature rise of the internal space 101 and the piezoelectric element 30.
  • FIG. 3 is a diagram showing the temperature of the internal space on the piezoelectric element side in the fluid control device having a comparative configuration and the fluid control device 10 having the configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows the temperature after 20 minutes of continuously driving the piezoelectric element 30 at 1 W in an environment of 25 ° C.
  • the outer housing is made of an insulating resin.
  • the temperature of the internal space can be lowered by using the configuration of the present application.
  • the fluid control device 10 can suppress deterioration of the fluid transport characteristics due to an increase in temperature. Further, the fluid control device 10 can reduce thermal stress on each component constituting the fluid control device 10, and can improve reliability. For example, the fluid control device 10 can extend the product life.
  • the thickness of the outer wall main plate 41 is not shown in detail in the above description, the thickness of the outer wall main plate 41 is preferably as thin as possible in consideration of the above-mentioned rigidity. As a result, the fluid control device 10 can realize more effective heat dissipation.
  • FIG. 4 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10A according to the second embodiment.
  • the fluid control device 10A according to the second embodiment is different from the fluid control device 10 according to the first embodiment in the configuration of the outer wall main plate 42A of the outer housing 40A.
  • Other configurations of the fluid control device 10A are the same as those of the fluid control device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10A includes an outer housing 40A, and the outer housing 40A includes an outer wall main plate 42A.
  • the outer wall main plate 42A is formed of an insulating resin. With such a configuration, the fluid control device 10A can exert the same operation and effect as the fluid control device 10.
  • FIG. 5 is a diagram showing the temperature of the internal space on the piezoelectric element side in the fluid control device having a comparative configuration and the fluid control device 10A having the configuration according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the temperature after 20 minutes of continuously driving the piezoelectric element 30 at 1 W in an environment of 25 ° C.
  • the outer housing is made of an insulating resin.
  • the temperature of the internal space can be lowered by using the configuration of the present embodiment.
  • the fluid control device 10A can realize weight reduction.
  • the outer wall main plate 42A is made thicker than the outer wall main plate 41. As a result, the fluid control device 10A can increase the rigidity of the outer housing 40A even if the outer wall main plate 42A is made of an insulating resin.
  • the outer wall main plate 41 is made thinner than the outer wall main plate 42A.
  • the fluid control device 10A can realize further weight reduction while maintaining a predetermined rigidity in the outer housing 40A.
  • the fluid control device 10A can further improve the heat dissipation property (heat exhaust property to the external space).
  • the fluid control device 10A can improve the heat dissipation by thinning at least the portion of the outer wall main plate 41 facing the piezoelectric element 30 (the portion overlapping the piezoelectric element 30 in a plan view). Further, the fluid control device 10A can improve heat dissipation and secure higher rigidity by thinning only the portion of the outer wall main plate 41 facing the piezoelectric element 30 (the portion overlapping the piezoelectric element 30 in a plan view). ..
  • outer wall main plate 42A and the side plate 432 are formed separately.
  • the outer wall main plate 42A and the side plate 432 may be integrally formed.
  • FIG. 6A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10B1 according to the third embodiment
  • FIG. 6B is a configuration of the fluid control device 10B2 according to the third embodiment. It is a side sectional view which shows an example.
  • the fluid control device 10B1 according to the third embodiment is different from the fluid control device 10A according to the second embodiment in that it includes an insulating thin film 401.
  • the outer housing 40B and the outer wall main plate 42B are the same as the outer housing 40A and the outer wall main plate 42A of the fluid control device 10A.
  • Other configurations of the fluid control device 10B1 are the same as those of the fluid control device 10A, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10B1 includes an insulating thin film 401.
  • the insulating thin film 401 is arranged on the surface of the outer wall main plate 41 on the piezoelectric element 30 side.
  • the insulating thin film 401 is thinner than the outer wall main plate 41 and has a predetermined thermal conductivity. At this time, by using the insulating thin film 401 having high thermal conductivity, the heat emissivity of the surface of the outer wall main plate 41 on the inner space 101 side can be increased, and the thermal resistance from the inner space 101 to the outer wall main plate 41 increases. Can be suppressed.
  • the fluid control device 10B1 has the same function and effect as the fluid control device 10A, and can suppress a short circuit between the metal outer wall main plate 41 and the piezoelectric element 30.
  • FIG. 6A shows an embodiment in which the insulating thin film 401 is arranged on the entire surface of the outer wall main plate 41 on the piezoelectric element 30 side.
  • the insulating thin film 401 may be arranged at least in a portion of the outer wall main plate 41 facing the piezoelectric element 30 (a portion overlapping the piezoelectric element 30 in a plan view).
  • the fluid control device 10B1 secures heat dissipation and suppresses a short circuit by arranging the insulating thin film 401 only on the portion of the outer wall main plate 41 facing the piezoelectric element 30 (the portion overlapping the piezoelectric element 30 in a plan view). Can be realized.
  • the fluid control device 10B2 according to the third embodiment is different from the fluid control device 10A according to the second embodiment in that it includes an insulating thin film 402.
  • the outer housing 40B and the outer wall main plate 42B are the same as the outer housing 40A and the outer wall main plate 42A of the fluid control device 10A.
  • Other configurations of the fluid control device 10B2 are the same as those of the fluid control device 10A, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10B2 includes an insulating thin film 402.
  • the insulating thin film 402 is arranged on the surface of the outer wall main plate 41 on the outer space side.
  • the insulating thin film 402 is thinner than the outer wall main plate 41 and has a predetermined thermal conductivity. At this time, by using the insulating thin film 402 having high thermal conductivity, the heat radiation coefficient of the surface of the outer wall main plate 41 on the outer space side can be increased, and the heat radiation resistance from the outer wall main plate 41 to the outer space increases. Can be suppressed.
  • the fluid control device 10B1 has the same function and effect as the fluid control device 10A, and can suppress a short circuit between the metal outer wall main plate 41 and the external conductor or the like.
  • FIG. 6A shows an embodiment in which the insulating thin film 401 is arranged on the entire surface of the outer wall main plate 41 on the piezoelectric element 30 side.
  • the insulating thin film 402 may be arranged at least at a necessary position on the outer wall main plate 41.
  • the insulating thin film 402 may be arranged at a portion facing the conductor close to the fluid control device 10B2.
  • the fluid control device 10B2 can secure heat dissipation and suppress a short circuit by arranging the insulating thin film 402 only at a necessary position on the outer wall main plate 41.
  • both the insulating thin film 401 shown in FIG. 6 (A) and the insulating thin film 402 shown in FIG. 6 (B) can be arranged. Further, in FIGS. 6A and 6B, the insulating thin film 401 and the insulating thin film 402 may be arranged in a predetermined pattern.
  • the insulating thin film 401 may have a mesh shape, a polka dot shape, or the like.
  • FIG. 7A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10C according to the fourth embodiment
  • FIG. 7B is a configuration of the fluid control device 10C according to the fourth embodiment. It is an exploded perspective view which shows a part of.
  • the fluid control device 10C according to the fourth embodiment has an outer wall of the outer housing 40C with respect to the fluid control device 10A according to the second embodiment. It differs in the configuration of the main plate 41C.
  • the outer wall main plate 42C is the same as the outer wall main plate 42A of the fluid control device 10A.
  • Other configurations of the fluid control device 10C are the same as those of the fluid control device 10A, and the description of the same parts will be omitted.
  • the outer wall main plate 41C includes a metal portion 411 and a resin portion 412.
  • the resin portion 412 is arranged so as to surround the outer periphery of the metal portion 411.
  • the metal part 411 has, for example, a disk shape.
  • the planar shape of the metal portion 411 is substantially the same as the planar shape of the piezoelectric element 30.
  • the metal portion 411 faces the piezoelectric element 30.
  • the area of the metal portion 411 does not have to be substantially the same as the area of the piezoelectric element 30, and is preferably equal to or larger than the area of the piezoelectric element 30.
  • the fluid control device 10C can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30. Further, the fluid control device 10C can realize weight reduction.
  • the fluid control device 10C can dissipate heat more effectively.
  • FIG. 8A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10D1 according to the fifth embodiment
  • FIG. 8B is a configuration of the fluid control device 10D2 according to the fifth embodiment. It is a side sectional view which shows an example.
  • the fluid control devices 10D1 and 10D2 according to the fifth embodiment have an outer housing 40D with respect to the fluid control device 10A according to the second embodiment.
  • the outer wall main plates 41D1 and 41D2 are different.
  • the outer wall main plate 42D is the same as the outer wall main plate 42A of the fluid control device 10A.
  • Other configurations of the fluid control devices 10D1 and 10D2 are the same as those of the fluid control device 10A, and the description of the same parts will be omitted.
  • the outer wall main plate 41D1 includes a metal portion 411D1 and a resin portion 412.
  • the metal portion 411D1 has two regions having different thicknesses. More specifically, it has a thick central region and a thin peripheral region.
  • the planar shape of the central region is substantially the same as the planar shape of the piezoelectric element 30.
  • the peripheral region has a shape surrounding the outer periphery of the central region, and the outer shape of the peripheral region is substantially the same as the planar shape of the flat plate 22.
  • One main surface of the metal portion 411D1 is flush with the central region and the peripheral region.
  • the other main surface of the metal portion 411D1 has a shape in which the peripheral region is recessed from the central region.
  • the resin portion 412 is a flat plate having an opening in the center.
  • the resin portion 412 is arranged in a peripheral region portion on the other main surface side of the metal portion 411D1.
  • the resin portion 412 is arranged so as to fill the recess on the other main surface side of the metal portion 411D1.
  • both main surfaces of the outer wall main plate 41D1 become flat.
  • the outer wall main plate 41D1 is arranged so that the other main surface of the metal portion 411D1 faces the piezoelectric element 30.
  • the fluid control device 10D1 can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30. Further, the outer wall main plate 41D1 can be made lighter than the outer wall main plate 41 made entirely of metal.
  • the outer wall main plate 41D2 includes a metal portion 411D2 and a resin portion 412.
  • the metal part 411D2 has the same shape as the metal part 411D1.
  • the outer wall main plate 41D2 is arranged so that the other main surface of the metal portion 411D1 is exposed to the external space.
  • the fluid control device 10D2 can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30. Further, the outer wall main plate 41D2 can be made lighter than the outer wall main plate 41 made entirely of metal.
  • FIG. 9A is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10E1 according to the sixth embodiment
  • FIG. 9B is a configuration of the fluid control device 10E2 according to the sixth embodiment. It is a side sectional view which shows an example.
  • the fluid control devices 10E1 and 10E2 according to the sixth embodiment have valves 60E1 and 60E2 with respect to the fluid control device 10 according to the first embodiment. It differs in that it is provided with.
  • Other configurations of the fluid control devices 10E1 and 10E2 are the same as those of the fluid control device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10E1 includes a valve 60E1.
  • the valve 60E1 includes a flat plate 22E, a flat plate 61, a bulb frame 62, and a valve membrane 63.
  • the flat plate 22E faces the flat plate 21 and forms a pump chamber 100 together with the flat plate 21 and the pump frame 23, similarly to the flat plate 22 described above.
  • the flat plate 61 is arranged apart from the flat plate 22E on the side opposite to the flat plate 21 side.
  • the flat plate 61 faces the flat plate 22E.
  • the valve frame 62 has a ring shape.
  • the valve frame 62 is arranged between the flat plate 22E and the flat plate 61, and is joined or adhered to the flat plate 22E and the flat plate 61.
  • the valve 60E1 has a flat plate 22E, a flat plate 61, and a valve chamber 110 surrounded by the valve frame 62.
  • the valve membrane 63 is arranged so as to be movable in the thickness direction in the valve chamber 110.
  • a through hole TH22E is formed in the flat plate 22E.
  • a through hole TH61 is formed in the flat plate 61. In a plan view (viewed in a direction orthogonal to the flat plate surface (main surface) of the flat plate 61 and the flat plate 22E), the through hole TH61 and the through hole TH22E do not overlap.
  • a through hole TH63 is formed in the valve membrane 63, and the through hole TH63 of the valve membrane 63 overlaps the through hole TH61 and does not overlap the through hole TH22E.
  • the structure including the valve 60E1 and the pump 20E is fixed to the outer housing 40 by the support member 71 that separates the internal space 101 and the internal space 102.
  • the fluid control device 10E1 can transfer the fluid in the direction of flowing from the pump 20E to the valve 60E1 and suppress the transfer in the reverse direction.
  • the fluid control device 10E2 includes a valve 60E2.
  • the valve 60E2 includes a flat plate 22E, a flat plate 61, a bulb frame 62, and a valve membrane 63.
  • the valve 60E2 has a different formation position of the through hole TH22E for the flat plate 22E and the through hole TH61 for the flat plate 61 with respect to the valve 60E1.
  • Other configurations of the valve 60E2 are the same as those of the valve 60E1, and the description of the same parts will be omitted.
  • a through hole TH22E is formed in the flat plate 22E.
  • a through hole TH61 is formed in the flat plate 61. In a plan view (viewed in a direction orthogonal to the flat plate surface (main surface) of the flat plate 61 and the flat plate 22E), the through hole TH61 and the through hole TH22E do not overlap.
  • a through hole TH63 is formed in the valve membrane 63, and the through hole TH63 of the valve membrane 63 overlaps the through hole TH22E and does not overlap the through hole TH61.
  • the fluid control device 10E2 can convey the fluid in the direction of flowing from the valve 60E2 to the pump 20E, and can suppress the transfer in the reverse direction.
  • the fluid control devices 10E1 and 10E2 can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10F according to the seventh embodiment.
  • the fluid control device 10F according to the seventh embodiment is different from the fluid control device 10 according to the first embodiment in that nozzles 501 and 502 are omitted.
  • Other configurations of the fluid control device 10F are the same as those of the fluid control device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10F does not have nozzles 501 and 502. Even with such a configuration, the fluid control device 10F can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30.
  • FIG. 11 is a side sectional view showing an example of the configuration of the fluid control device 10G according to the eighth embodiment.
  • the fluid control device 10G forms a through hole 420G that communicates the internal space 102 with the external space with respect to the fluid control device 10A according to the second embodiment. Is different. Other configurations of the fluid control device 10G are the same as those of the fluid control device 10A, and the description of the same parts will be omitted.
  • the fluid control device 10G includes an outer housing 40G including an outer wall main plate 42G.
  • a through hole 420G is formed in the outer wall main plate 42G.
  • the fluid control device 10G can effectively dissipate the heat of the internal space 101 and the piezoelectric element 30.
  • the metal portion is formed of one metal in each of the above-described embodiments, a plurality of metals may be laminated. Alternatively, it may be formed by laminating a metal thicker than the core material on a thin insulating core material.

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Abstract

流体制御装置（１０）は、ポンプ（２０）と、ポンプ（２０）を内包する外筐体（４０）と、を備える。外筐体（４０）は、ポンプ（２０）の平板（２１）側の内部空間（１０１）を形成し、内部空間（１０１）と外部空間とを連通する貫通孔（５１）を有する第１外壁を備える。第１外壁は、圧電素子（３０）に対向する外壁主板（４１）と、外壁主板（４１）に接続し、貫通孔（５１）を有する側板（４３１）と、を備える。外壁主板（４１）は、第２外壁よりも高い熱伝導性を有する。

Description

流体制御装置
　本発明は、ポンプと、ポンプを内包する筐体と、を備える流体制御装置に関する。
　特許文献１には、ポンプ部、バルブ部、および、外筐体を備える圧電ブロアが記載されている。ポンプ部とバルブ部とは連通する。ポンプ部とバルブ部とから構成される部分は、外筐体内に配置される。ポンプ部とバルブ部とから構成される構造体は、外筐体に固定されている。
　ポンプ部とバルブ部とから構成される構造体は、外筐体の内部空間を、ポンプ側の空間とバルブ側の空間とに分ける。外筐体には、ポンプ側の空間と外部空間とを連通する貫通孔、および、バルブ側の空間と外部空間とを連通する貫通孔が形成されている。
　ポンプ部は、圧電素子を備える。圧電素子に駆動電圧信号を印加することで、ポンプとして機能する。圧電素子は、ポンプ側の空間に露出する。
国際公開第２０１７／０３８５６５号
　しかしながら、特許文献１に示すような構成では、長時間にわたって圧電素子を駆動すると、発生する熱が外筐体内にこもる。これにより、圧電ブロア全体の温度が上昇し、ブロア（流体制御装置）としての特性が低下してしまう。
　したがって、本発明の目的は、圧電素子の発熱による特性の低下を抑制できる流体制御装置を提供することにある。
　この発明の流体制御装置は、ポンプと、ポンプを内包する外筐体と、を備える。ポンプは、第１平板と、第１平板に対して間隔を空けて対向して配置され、第１平板とともにポンプ室を形成する第２平板と、第１平板におけるポンプ室と反対側の面に配置された圧電素子と、を備える。外筐体は、第１平板側の第１内部空間を形成し、第１内部空間と外部空間とを連通する第１貫通孔を有する第１外壁と、第２平板側の第２内部空間を形成し、第２内部空間と外部空間とを連通する第２貫通孔する第２外壁と、を備える。第１外壁は、圧電素子に対向する第１外壁主板と、第１外壁主板に接続し、第１貫通孔を有する第１側板と、を備える。第１外壁主板は、第２外壁よりも高い熱伝導性を有する。
　この構成では、圧電素子の駆動によって発生した熱は、第１外壁主板を介して高効率で外部空間に放熱される。
　この発明によれば、圧電素子の発熱による特性低下を抑制できる。
図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の構成の一例を示す分解斜視図である。 図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の構成の一例を示す側面断面図であり、図２（Ｂ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の放熱状態を概略的に示す図である。 図３は、比較構成の流体制御装置と本発明の第１の実施形態に係る構成の流体制御装置１０における圧電素子側の内部空間の温度を示す図である。 図４は、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａの構成の一例を示す側面断面図である。 図５は、比較構成の流体制御装置と本発明の第２の実施形態に係る構成の流体制御装置１０Ａにおける圧電素子側の内部空間の温度を示す図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂ１、１０Ｂ２の構成の一例を示す側面断面図である。 図７（Ａ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの構成の一例を示す側面断面図であり、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの構成の一部を示す分解斜視図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄ１、１０Ｄ２の構成の一例を示す側面断面図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅ１、１０Ｅ２の構成の一例を示す側面断面図である。 図１０は、第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの構成の一例を示す側面断面図である。 図１１は、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇの構成の一例を示す側面断面図である。
　［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の構成の一例を示す分解斜視図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の構成の一例を示す側面断面図であり、図２（Ｂ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０の放熱状態を概略的に示す図である。本実施形態を含む各実施形態の各図では、流体制御装置１０の構成を分かり易くするため、それぞれの構成要素の形状を部分的または全体として誇張して記載している。
　図１、図２（Ａ）に示すように、流体制御装置１０は、ポンプ２０、および、外筐体４０を備える。概略的に、ポンプ２０は、外筐体４０に内包されている。
　（ポンプ２０の構成）
　ポンプ２０は、平板２１、平板２２、ポンプ用枠体２３、および、圧電素子３０を備える。
　平板２１は、円板である。平板２１は、金属板等からなる。平板２１には、貫通孔ＴＨ２１が形成される。貫通孔ＴＨ２１は、平板２１を厚み方向に貫通する。貫通孔ＴＨ２１は、平板２１における外周端付近に形成される。より具体的には、平面視において、平板２１が圧電素子３０に重なる部分よりも外周側で、後述するポンプ用枠体２３に重なる部分よりも中心側に形成される。貫通孔ＴＨ２１は、平板２１を厚み方向に貫通する。貫通孔ＴＨ２１は、平板２１の外周に沿って形成され、離散的な形状の溝である。これにより、平板２１における貫通孔ＴＨ２１の形成部分よりも内側の部分は、ベンディング振動が可能になる。
　圧電素子３０は、平板２１の一方主面に配置される。圧電素子３０は、円板であり、平面視した形状が平板２１より小さい。平面視において、圧電素子３０の中心と、平板２１の中心とは、ほぼ一致する。圧電素子３０は、例えば、平板の圧電体と当該圧電体の両主面に形成された電極パターンとによって実現される。
　平板２２は、平面視した形状が所定形状（流体制御装置１０では、矩形）であり、平板２１よりも湾曲し難い材料からなり、厚みを有する。
　平板２２は、平板２１の他方主面側（圧電素子３０が配置される側と反対側）に配置される。平板２２は、平板２１に対して、主面（平板面）に直交する方向に離間して配置される。平板２２の主面と平板２１の主面とは平行である。平板２２を平面視した面積は、平板２１を平面視した面積よりも大きい。平面視において、平板２２の中心と平板２１の中心とは、ほぼ一致する。平板２２には、貫通孔ＴＨ２２が形成される。貫通孔ＴＨ２２は、平板２２を厚み方向に貫通する。貫通孔ＴＨ２２は、平板２２を平面視した中心に配置される。
　ポンプ用枠体２３は、円環形である。ポンプ用枠体２３は、平板２１と平板２２との間に配置され、平板２１と平板２２とに接合または接着する。これにより、ポンプ２０は、平板２１、平板２２、および、ポンプ用枠体２３に囲まれるポンプ室１００を有する。なお、平板２１が本発明の「第１平板」に対応し、平板２２が本発明の「第２平板」に対応する。
　（外筐体４０の構成）
　外筐体４０は、外壁主板４１、外壁主板４２、側板４３１、および、側板４３２を備える。なお、図１、図２（Ａ）の構成では、平板２２の外周端部分も外筐体４０の一部を構成している。
　（第１外壁の構成）
　第１外壁は、外壁主板４１と側板４３１とによって構成される。
　外壁主板４１は、所定形状の平板である。例えば、図１、図２（Ａ）の場合であれば、外壁主板４１は、平面視して矩形の平板である。外壁主板４１を平面視した形状は、平板２１よりも大きく、平板２２とほぼ同じ大きさであり、且つほぼ同じ形状である。
　外壁主板４１は、平板２１の一方主面側（圧電素子３０が配置される面側）に配置される。外壁主板４１の平板面（主面）と平板２１の平板面（主面）とは平行であり、対向する。外壁主板４１は、平板２１の平板面（主面）に直交する方向に、平板２１から離間して配置される。この離間距離は、流体制御装置１０の通常の使用状況において、平板２１のベンディング振動によって圧電素子３０と外壁主板４１とが接触しない距離である。
　外壁主板４１は、金属（金属板）である。この際、外壁主板４１は、熱伝導性の高い金属を材料として用いることが好ましい。ただし、外壁主板４１の材料には、熱伝導性と剛性とを考慮して選択してもよい。すなわち、外壁主板４１の材料には、流体制御装置１０として必要な剛性を有しながら、所望の熱伝導性を得られるものを選択してもよい。例えば、外壁主板４１は、ＳＵＳ等であり、外壁主板４１の主材料が例えばＳＵＳであってもよい。また、例えば、Ｃｕ等を用いることも可能であり、この場合、信頼性等のために、後述する絶縁薄膜を備えるとよりよい。
　なお、熱伝導性が高い材料とは、例えば、その材料からなる物質での熱の伝達速度、拡散速度が速いことを意味する。
　側板４３１は、所定の高さを有する環状である。側板４３１の高さ方向の一方端は、平板２２の外周端の部分に接続する。側板４３１の高さ方向の他方端は、外壁主板４１の外周端の部分に接続する。この構成により、ポンプ２０の平板２１側には、外壁主板４１、側板４３１、および、ポンプ２０の平板２２によって囲まれる内部空間１０１が形成される。この構成によって、圧電素子３０は、内部空間１０１内に配置される。
　側板４３１には、貫通孔５１が形成されている。さらに、側板４３１における貫通孔５１が形成される部分の外面側には、ノズル５０１が配置される。ノズル５０１の開口は、貫通孔５１に連通する。なお、ノズル５０１は、側板４３１と一体形成されていても、別体で形成されていてもよい。この貫通孔５１によって、内部空間１０１は、外部空間に連通する。
　なお、外壁主板４１が、本発明の「第１外壁主板」に対応し、側板４３１が、本発明の「第１側板」に対応する。また、内部空間１０１が、本発明の「第１内部空間」に対応する。また、貫通孔５１が、本発明の「第１貫通孔」に対応する。
　（第２外壁の構成）
　第２外壁は、外壁主板４２と側板４３２とによって構成される。
　外壁主板４２は、所定形状の平板である。例えば、図１、図２（Ａ）の場合であれば、外壁主板４２は、平面視して矩形の平板である。外壁主板４２を平面視した形状は、平板２２とほぼ同じ大きさであり、且つほぼ同じ形状である。
　外壁主板４２は、平板２２における平板２１に対向する側と反対側に配置される。外壁主板４２の平板面（主面）と平板２２の平板面（主面）とは平行であり、対向する。外壁主板４２は、平板２２の平板面（主面）に直交する方向に、平板２２から離間して配置される。
　外壁主板４２は、金属（金属板）である。なお、外壁主板４２は、金属でなくてもよい。
　側板４３２は、所定の高さを有する環状である。側板４３２の高さ方向の一方端は、平板２２の外周端の部分に接続する。側板４３２の高さ方向の他方端は、外壁主板４２の外周端の部分に接続する。この構成により、ポンプ２０の平板２２側には、外壁主板４２、側板４３２、および、ポンプ２０の平板２２によって囲まれる内部空間１０２が形成される。
　側板４３２には、貫通孔５２が形成されている。さらに、側板４３２における貫通孔５２が形成される部分の外面側には、ノズル５０２が配置される。ノズル５０２の開口は、貫通孔５２に連通する。なお、ノズル５０２は、側板４３２と一体形成されていても、別体で形成されていてもよい。この貫通孔５２によって、内部空間１０２は、外部空間に連通する。
　なお、外壁主板４２が、本発明の「第２外壁主板」に対応し、側板４３２が、本発明の「第２側板」に対応する。また、内部空間１０２が、本発明の「第２内部空間」に対応する。また、貫通孔５２が、本発明の「第２貫通孔」に対応する。
　（流体制御装置１０の動作）
　上述の構成の流体制御装置１０では、流体を搬送する際、圧電素子３０の電極パターンに、交流の駆動信号が印加される。これにより、圧電素子３０の圧電体は歪む。この歪みによる応力が平板２１に加わることによって、平板２１は、ベンディング振動する。平板２１がベンディング振動することによって、ポンプ室１００内の体積、圧力が変動する。
　この圧力変動により、例えば、貫通孔ＴＨ２１を通じて、内部空間１０１から流体が順次吸入される。この内部空間１０１内の流体は、貫通孔５１およびノズル５０１を通じて、外部空間から供給される。ポンプ室１００内に吸入された流体は、貫通孔ＴＨ２２を通じて、内部空間１０２に吐出され、内部空間１０２の流体は、貫通孔５２およびノズル５０２を通じて、外部空間に吐出される。
　または、この圧力変動により、例えば、貫通孔ＴＨ２２を通じて、内部空間１０２から流体が順次吸入される。この内部空間１０２内の流体は、貫通孔５２およびノズル５０２を通じて、外部空間から供給される。ポンプ室１００内に吸入された流体は、貫通孔ＴＨ２１を通じて、内部空間１０１に吐出され、内部空間１０１の流体は、貫通孔５１およびノズル５０１を通じて、外部空間に吐出される。
　このような一方向に流体を搬送する動作は、例えば、いずれか一方が連続的に行われる。これにより、流体制御装置１０は、流体を一方向に搬送することができる。
　圧電素子３０には、連続的に駆動信号が印加され、連続的に歪みが生じる。これにより、圧電素子３０は発熱する。
　流体制御装置１０では、外壁主板４１が圧電素子３０に対向する。したがって、図２（Ｂ）に示すように、圧電素子３０から発生した熱は、内部空間１０１を通じて外壁主板４１に伝達され、外壁主板４１かから外部空間に放熱される。
　ここで、外壁主板４１は、金属である。すなわち、外壁主板４１は、熱伝導性が高い。これにより、圧電素子３０から発し、内部空間１０１を通じて外壁主板４１に伝達された熱は、外壁主板４１内を伝達、拡散し、外壁主板４１の外部空間側の面に伝達される。そして、この外壁主板４１の外部空間側の面に伝達された熱は、外部空間に輻射される。
　この結果、流体制御装置１０は、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。これにより、流体制御装置１０は、内部空間１０１および圧電素子３０の温度上昇を効果的に抑制できる。
　図３は、比較構成の流体制御装置と本発明の第１の実施形態に係る構成の流体制御装置１０における圧電素子側の内部空間の温度を示す図である。図３は、２５℃の環境下で、圧電素子３０を１Ｗで駆動し続けて、２０分後の温度である。なお、比較構成は、外筐体を絶縁性樹脂で形成したものである。図３に示すように、本願構成を用いることで、内部空間の温度を低下させることができる。
　これにより、流体制御装置１０は、温度の上昇による流体の搬送特性の劣化を抑制できる。また、流体制御装置１０は、流体制御装置１０を構成する各部品への熱ストレスを低減でき、信頼性を向上できる。例えば、流体制御装置１０は、製品寿命を延ばすことができる。
　なお、上述の説明では、外壁主板４１の厚みを詳細に示していないが、外壁主板４１の厚みは、上述の剛性を考慮しながら、可能な限り薄いことが好ましい。これにより、流体制御装置１０は、さらに効果的な放熱を実現できる。
　［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４は、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａの構成の一例を示す側面断面図である。
　図４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、外筐体４０Ａの外壁主板４２Ａの構成において異なる。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。
　流体制御装置１０Ａは外筐体４０Ａを備え、外筐体４０Ａは外壁主板４２Ａを備える。外壁主板４２Ａは、絶縁性樹脂によって形成される。このような構成によって、流体制御装置１０Ａは、流体制御装置１０と同様の作用効果を奏することができる。
　図５は、比較構成の流体制御装置と本発明の第２の実施形態に係る構成の流体制御装置１０Ａにおける圧電素子側の内部空間の温度を示す図である。図５は、２５℃の環境下で、圧電素子３０を１Ｗで駆動し続けて、２０分後の温度である。なお、比較構成は、外筐体を絶縁性樹脂で形成したものである。図５に示すように、本実施形態の構成を用いることで、内部空間の温度を低下させることができる。
　また、流体制御装置１０Ａは、軽量化を実現できる。
　流体制御装置１０Ａでは、外壁主板４２Ａを外壁主板４１よりも厚くする。これにより、流体制御装置１０Ａは、外壁主板４２Ａを絶縁性樹脂で構成しても、外筐体４０Ａの剛性を高くできる。
　言い換えれば、流体制御装置１０Ａでは、外壁主板４１を外壁主板４２Ａよりも薄くする。これにより、流体制御装置１０Ａは、外筐体４０Ａに所定の剛性を維持しながら、更なる軽量化を実現できる。また、外壁主板４１が薄くなることによって、流体制御装置１０Ａは、放熱性（外部空間への排熱性）をさらに向上できる。
　この際、流体制御装置１０Ａは、外壁主板４１における少なくとも圧電素子３０に対向する部分（平面視において圧電素子３０に重なる部分）を薄くすることで、放熱性の向上を実現できる。また、流体制御装置１０Ａは、外壁主板４１における圧電素子３０に対向する部分（平面視において圧電素子３０に重なる部分）のみを薄くすることで、放熱性の向上とより高い剛性の確保を実現できる。
　なお、上述の説明では、外壁主板４２Ａと側板４３２とを別体で形成する態様を示した。しかしながら、外壁主板４２Ａと側板４３２とは、一体形成されていてもよい。
　［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６（Ａ）は、第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂ１の構成の一例を示す側面断面図であり、図６（Ｂ）は、第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂ２の構成の一例を示す側面断面図である。
　図６（Ａ）に示すように、第３の実施形態に係る一態様の流体制御装置１０Ｂ１は、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、絶縁薄膜４０１を備える点で異なる。なお、流体制御装置１０Ｂ１において、外筐体４０Ｂおよび外壁主板４２Ｂは、流体制御装置１０Ａの外筐体４０Ａおよび外壁主板４２Ａと同様である。流体制御装置１０Ｂ１のその他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　流体制御装置１０Ｂ１は、絶縁薄膜４０１を備える。絶縁薄膜４０１は、外壁主板４１における圧電素子３０側の面に配置される。絶縁薄膜４０１は、外壁主板４１と比較して薄く、所定の熱伝導性を有する。この際、熱伝導性の高い絶縁薄膜４０１を使用することで、外壁主板４１の内部空間１０１側の表面の熱放射率を上げることができ、内部空間１０１から外壁主板４１への熱抵抗の上昇を抑えることができる。
　このような構成によって、流体制御装置１０Ｂ１は、流体制御装置１０Ａと同様の作用効果を奏するとともに、金属製の外壁主板４１と圧電素子３０との短絡を抑制できる。
　なお、図６（Ａ）では、外壁主板４１における圧電素子３０側の面の全面に絶縁薄膜４０１を配置する態様を示した。しかしながら、絶縁薄膜４０１は、外壁主板４１の少なくとも圧電素子３０に対向する部分（平面視において圧電素子３０に重なる部分）に配置されていればよい。また、流体制御装置１０Ｂ１は、外壁主板４１における圧電素子３０に対向する部分（平面視において圧電素子３０に重なる部分）のみに絶縁薄膜４０１を配置することで、放熱性の確保と短絡の抑制とを実現できる。
　図６（Ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る一態様の流体制御装置１０Ｂ２は、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、絶縁薄膜４０２を備える点で異なる。なお、流体制御装置１０Ｂ２において、外筐体４０Ｂおよび外壁主板４２Ｂは、流体制御装置１０Ａの外筐体４０Ａおよび外壁主板４２Ａと同様である。流体制御装置１０Ｂ２のその他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　流体制御装置１０Ｂ２は、絶縁薄膜４０２を備える。絶縁薄膜４０２は、外壁主板４１における外部空間側の面に配置される。絶縁薄膜４０２は、外壁主板４１と比較して薄く、所定の熱伝導性を有する。この際、熱伝導性の高い絶縁薄膜４０２を使用することで、外壁主板４１の外部空間側の表面の熱放射率を上げることができ、外壁主板４１から外部空間への熱の輻射抵抗の上昇を抑えることができる。
　このような構成によって、流体制御装置１０Ｂ１は、流体制御装置１０Ａと同様の作用効果を奏するとともに、金属製の外壁主板４１と外部の導体等との短絡を抑制できる。
　なお、図６（Ａ）では、外壁主板４１における圧電素子３０側の面の全面に絶縁薄膜４０１を配置する態様を示した。しかしながら、絶縁薄膜４０２は、外壁主板４１における少なくとも必要箇所に配置されていればよい。例えば、絶縁薄膜４０２は、流体制御装置１０Ｂ２に近接する導体に対向する部分に配置されていればよい。また、図６（Ｂ）では、流体制御装置１０Ｂ２は、外壁主板４１における必要箇所のみに絶縁薄膜４０２を配置することで、放熱性の確保と短絡の抑制とを実現できる。
　なお、流体制御装置は、図６（Ａ）に示す絶縁薄膜４０１と図６（Ｂ）に示す絶縁薄膜４０２との両方を配置することも可能である。また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）において、絶縁薄膜４０１、絶縁薄膜４０２は、所定のパターンで配置されていてもよい。例えば、絶縁薄膜４０１は、メッシュ状、水玉状等であってもよい。
　［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７（Ａ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの構成の一例を示す側面断面図であり、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃの構成の一部を示す分解斜視図である。
　図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｃは、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、外筐体４０Ｃの外壁主板４１Ｃの構成において異なる。なお、流体制御装置１０Ｃにおいて、外壁主板４２Ｃは、流体制御装置１０Ａの外壁主板４２Ａと同様である。流体制御装置１０Ｃのその他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　外壁主板４１Ｃは、金属部４１１と樹脂部４１２とを備える。樹脂部４１２は、金属部４１１の外周を囲むように配置される。
　金属部４１１は、例えば、円板形状である。金属部４１１を平面形状は、圧電素子３０の平面形状と略同じである。金属部４１１は、圧電素子３０に対向する。なお、金属部４１１の面積は、圧電素子３０の面積とほぼ同じでなくてもよく、圧電素子３０の面積以上であることが好ましい。
　このような構成によって、流体制御装置１０Ｃは、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。また、流体制御装置１０Ｃは、軽量化を実現できる。
　なお、金属部４１１を樹脂部４１２よりも薄くすることも可能であり、この構成によって、流体制御装置１０Ｃは、熱をより効果的に放散できる。
　［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８（Ａ）は、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄ１の構成の一例を示す側面断面図であり、図８（Ｂ）は、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄ２の構成の一例を示す側面断面図である。
　図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄ１、１０Ｄ２は、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、外筐体４０Ｄの外壁主板４１Ｄ１、４１Ｄ２において異なる。なお、流体制御装置１０Ｄ１、１０Ｄ２において、外壁主板４２Ｄは、流体制御装置１０Ａの外壁主板４２Ａと同様である。流体制御装置１０Ｄ１、１０Ｄ２のその他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　図８（Ａ）に示すように、流体制御装置１０Ｄ１において外壁主板４１Ｄ１は、金属部４１１Ｄ１と樹脂部４１２とを備える。
　金属部４１１Ｄ１は、厚みの異なる２つの領域を有する。より具体的には、厚い中央領域と薄い周辺領域とを有する。中央領域の平面形状は、圧電素子３０の平面形状と略同じである。周辺領域は、中央領域の外周を囲む形状であり、周辺領域の外形形状は、平板２２の平面形状と略同じである。金属部４１１Ｄ１の一方主面は、中央領域と周辺領域とで面一である。金属部４１１Ｄ１の他方主面は、周辺領域が中央領域よりも凹む形状である。
　樹脂部４１２は、中央に開口を有する平板である。樹脂部４１２は、金属部４１１Ｄ１の他方主面側における周辺領域の部分に配置される。言い換えれば、樹脂部４１２は、金属部４１１Ｄ１の他方主面側の凹みを埋めるように配置される。これにより、外壁主板４１Ｄ１の両主面は平坦になる。
　外壁主板４１Ｄ１は、金属部４１１Ｄ１の他方主面が圧電素子３０に対向するように配置される。
　このような構成によって、流体制御装置１０Ｄ１は、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。また、外壁主板４１Ｄ１は、全体が金属からなる外壁主板４１よりも軽量化を実現できる。
　図８（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｄ２において外壁主板４１Ｄ２は、金属部４１１Ｄ２と樹脂部４１２とを備える。
　金属部４１１Ｄ２は、金属部４１１Ｄ１と同じ形状である。外壁主板４１Ｄ２は、金属部４１１Ｄ１の他方主面が外部空間に露出するように配置される。
　このような構成によって、流体制御装置１０Ｄ２は、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。また、外壁主板４１Ｄ２は、全体が金属からなる外壁主板４１よりも軽量化を実現できる。
　［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９（Ａ）は、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅ１の構成の一例を示す側面断面図であり、図９（Ｂ）は、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅ２の構成の一例を示す側面断面図である。
　図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｅ１、１０Ｅ２は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、バルブ６０Ｅ１、６０Ｅ２を備える点において異なる。流体制御装置１０Ｅ１、１０Ｅ２のその他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　図９（Ａ）に示すように、流体制御装置１０Ｅ１は、バルブ６０Ｅ１を備える。バルブ６０Ｅ１は、平板２２Ｅ、平板６１、バルブ用枠体６２、および、弁膜６３を備える。
　平板２２Ｅは、上述の平板２２と同様に、平板２１に対向し、平板２１、ポンプ用枠体２３とともに、ポンプ室１００を形成する。
　平板６１は、平板２２Ｅに対して、平板２１側と反対側に離間して配置される。平板６１は、平板２２Ｅに対向する。
　バルブ用枠体６２は、環形である。バルブ用枠体６２は、平板２２Ｅと平板６１との間に配置され、平板２２Ｅと平板６１とに接合または接着する。これにより、バルブ６０Ｅ１は、平板２２Ｅ、平板６１、および、バルブ用枠体６２に囲まれるバルブ室１１０を有する。
　弁膜６３は、バルブ室１１０内において、厚み方向に移動可能に配置される。
　平板２２Ｅには、貫通孔ＴＨ２２Ｅが形成される。平板６１には、貫通孔ＴＨ６１が形成される。平面視において（平板６１および平板２２Ｅの平板面（主面）に直交する方向に視て）、貫通孔ＴＨ６１と貫通孔ＴＨ２２Ｅとは重ならない。弁膜６３には、貫通孔ＴＨ６３が形成されており、弁膜６３の貫通孔ＴＨ６３は、貫通孔ＴＨ６１に重なり、貫通孔ＴＨ２２Ｅには重ならない。
　バルブ６０Ｅ１とポンプ２０Ｅとからなる構造体は、内部空間１０１と内部空間１０２とを隔てる支持部材７１によって、外筐体４０に固定される。
　この構成により、流体制御装置１０Ｅ１は、ポンプ２０Ｅからバルブ６０Ｅ１に流入する方向に流体を搬送し、逆方向の搬送を抑制できる。
　図９（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｅ２は、バルブ６０Ｅ２を備える。バルブ６０Ｅ２は、平板２２Ｅ、平板６１、バルブ用枠体６２、および、弁膜６３を備える。バルブ６０Ｅ２は、バルブ６０Ｅ１に対して、平板２２Ｅに対する貫通孔ＴＨ２２Ｅ、および、平板６１に対する貫通孔ＴＨ６１の形成位置が異なる。バルブ６０Ｅ２の他の構成は、バルブ６０Ｅ１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　平板２２Ｅには、貫通孔ＴＨ２２Ｅが形成される。平板６１には、貫通孔ＴＨ６１が形成される。平面視において（平板６１および平板２２Ｅの平板面（主面）に直交する方向に視て）、貫通孔ＴＨ６１と貫通孔ＴＨ２２Ｅとは重ならない。弁膜６３には、貫通孔ＴＨ６３が形成されており、弁膜６３の貫通孔ＴＨ６３は、貫通孔ＴＨ２２Ｅに重なり、貫通孔ＴＨ６１には重ならない。
　この構成により、流体制御装置１０Ｅ２は、バルブ６０Ｅ２からポンプ２０Ｅに流入する方向に流体を搬送し、逆方向の搬送を抑制できる。
　このようなバルブを有する構成であっても、流体制御装置１０Ｅ１、１０Ｅ２は、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。
　［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１０は、第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆの構成の一例を示す側面断面図である。
　図１０に示すように、第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、ノズル５０１、５０２を省略した点において異なる。流体制御装置１０Ｆのその他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　流体制御装置１０Ｆは、ノズル５０１、５０２を有さない。このような構成であっても、流体制御装置１０Ｆは、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。
　［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１１は、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇの構成の一例を示す側面断面図である。
　図１１に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇは、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａに対して、内部空間１０２を外部空間に連通する貫通孔４２０Ｇの形成態様において異なる。流体制御装置１０Ｇのその他の構成は、流体制御装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
　流体制御装置１０Ｇは、外壁主板４２Ｇを含む外筐体４０Ｇを備える。外壁主板４２Ｇには、貫通孔４２０Ｇが形成される。
　このような構成であっても、流体制御装置１０Ｇは、内部空間１０１および圧電素子３０の熱を効果的に放散できる。
　なお、上述の各実施形態において、金属からなる部分は、１枚の金属によって形成される態様を示したが、複数の金属を積層したものであってもよい。または、薄い絶縁性のコア材に、コア材よりも厚く金属を積層して形成したものであってもよい。
　また、上述の各実施形態の構成は、適宜組合せ可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。
ＴＨ２１、ＴＨ２２、ＴＨ２２Ｅ、ＴＨ６１、ＴＨ６３：貫通孔
１０、１０Ａ、１０Ｂ１、１０Ｂ２、１０Ｃ、１０Ｄ１、１０Ｄ２、１０Ｅ１、１０Ｅ２、１０Ｆ、１０Ｇ：流体制御装置
２０、２０Ｅ：ポンプ
２１、２２、２２Ｅ：平板
２３：ポンプ用枠体
３０：圧電素子
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｇ：外筐体
４１、４１Ｃ、４１Ｄ１、４１Ｄ２、４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｇ：外壁主板
５１、５２：貫通孔
６０Ｅ１、６０Ｅ２：バルブ
６１：平板
６２：バルブ用枠体
６３：弁膜
７１：支持部材
１００：ポンプ室
１０１、１０２：内部空間
１１０：バルブ室
４０１、４０２：絶縁薄膜
４１１、４１１Ｄ１、４１１Ｄ２：金属部
４１２：樹脂部
４２０Ｇ：貫通孔
４３１、４３２：側板
５０１、５０２：ノズル

Claims (11)

  1. 　ポンプと、前記ポンプを内包する外筐体と、を備え、
    　前記ポンプは、第１平板と、前記第１平板に対して間隔を空けて対向して配置され、前記第１平板とともにポンプ室を形成する第２平板と、前記第１平板における前記ポンプ室と反対側の面に配置された圧電素子と、を備え、
    　前記外筐体は、前記第１平板側の第１内部空間を形成し、前記第１内部空間と外部空間とを連通する第１貫通孔を有する第１外壁と、前記第２平板側の第２内部空間を形成し、前記第２内部空間と外部空間とを連通する第２貫通孔する第２外壁と、を備え、
    　前記第１外壁は、前記圧電素子に対向する第１外壁主板と、前記第１外壁主板に接続し、前記第１貫通孔を有する第１側板と、を備え、
    　前記第１外壁主板は、前記第２外壁よりも高い熱伝導性を有する、
    　流体制御装置。
  2. 　前記第１外壁主板は、前記圧電素子と対向する面が金属である、
    　請求項１に記載の流体制御装置。
  3. 　前記第１外壁主板の主材料は、前記金属である、
    　請求項２に記載の流体制御装置。
  4. 　前記第１外壁主板は、前記金属である、
    　請求項３に記載の流体制御装置。
  5. 　前記第２外壁は、樹脂である、
    　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。
  6. 　前記第２外壁は、前記第２平板に対向する第２外壁主板と、前記第２外壁主板に接続し、前記第１貫通孔を有する第２側板と、を備え、
    　前記第１外壁主板における前記圧電素子に対向する部分は、前記第２外壁主板における平面視において前記圧電素子に重なる部分よりも薄い、
    　請求項５に記載の流体制御装置。
  7. 　前記第１外壁主板の表面に絶縁薄膜を備える、
    　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の流体制御装置。
  8. 　前記絶縁薄膜は、前記第１外壁主板における前記ポンプ室側の面に配置される、
    　請求項７に記載の流体制御装置。
  9. 　前記絶縁薄膜は、前記第１外壁主板における前記圧電素子に対向する部分に配置される、
    　請求項８に記載の流体制御装置。
  10. 　前記絶縁薄膜は、前記第１外壁主板における前記ポンプ室側の全面に配置される、
    　請求項９に記載の流体制御装置。
  11. 　前記絶縁薄膜は、前記第１外壁主板における前記外部空間側の面に配置される、
    　請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の流体制御装置。
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