JP7120196B2

JP7120196B2 - 流体制御装置

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Publication number: JP7120196B2
Application number: JP2019179611A
Authority: JP
Inventors: 友徳川端; 伸拓田中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2022-08-17
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Description

本発明は、振動板の振動で得られる圧力の変化を利用した流体制御装置に関する。

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

特許文献１に示すポンプ装置は、内部空間を有する筐体を備える。また、ポンプ装置は、振動板、圧電素子、および、弾性支持部を備える。振動板は、内部空間に配置され、圧電素子は、振動板に装着されている。弾性支持部は、振動板の外周部に接続するとともに、筐体の内壁面に接続する。この構造によって、振動板は、筐体に対して、振動可能に保持される。

圧電素子は、駆動振動によって歪み、この歪みによって、振動板は、ベンディング振動を生じる。このベンディング振動によって、内部空間に、圧力の変化が生じて、流体を一方向に搬送する。

特許第５１７７３３１号明細書

しかしながら、特許文献１に示すような従来のポンプ装置（流体制御装置）では、振動板の振動の一部が、ポンプ室内の圧力分布に負の影響を与えることがある（後述の図４（Ｂ）参照）。

このため、従来のポンプ装置は、高い流量特性を得難い。

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

この発明の流体制御装置は、第１主板、第２主板、側壁部材、駆動体、第１枠体、第１連結部、第２開口、第２枠体、ポンプ室、および、第２連結部を備える。第１主板は、第１主面と第２主面とを有する。第２主板は、第３主面と第４主面と、第３主面側と第４主面側と連通する第１開口とを有し、第３主面が第１主面に対向して配置されている。側壁部材は、第２主板の第３主面の外縁に接続する環状である。駆動体は、第１主板に配置され、第１主板を振動させる。第１枠体は、第１主板の外周端よりも外側に配置されている。第１連結部は、第１主板と第１枠体とを連結する。第２開口は、１の第１連結部とこれに隣接する第１連結部との間に形成され、第１主面側と第２主面側とを連通する。第２枠体は、第１枠体の外周端よりも外側に配置されている。ポンプ室は、第２主板と第２枠体とを側壁部材によって接続することで形成され、第１開口と第２開口とに連通する。第２連結部は、第１枠体と第２枠体とを弾性的に支持する。

この構成では、第１主板の振動の外端が第１枠体の外周端になり、第１枠体よりも内側に第２開口が配置される。これにより、第１主板の振動の節は、第２開口の位置と略同じ位置に生じる。したがって、第１主板の振動の形状と、第１主板と第２主板とに挟まれるポンプ室の圧力分布の形状とは、略一致する。このため、振動が圧力変動に負の影響を与えることは、抑制される。

この発明によれば、高い流量特性を実現できる。

図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図３は、第１の実施形態に係る流体制御装置の第１主板を含む平板の平面図である。図４（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の圧力分布と振動形状との関係を示す図であり、図４（Ｂ）は、従来の流体制御装置の圧力分布と振動形状との関係を示す図である。図５は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、第３の実施形態に係る流体制御装置の開口形状を示す拡大断面図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置の開口形状を示す拡大断面図である。図８は、第５の実施形態に係る流体制御装置における第１主板を含む平板の平面図である。図９は、第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図１０は、第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す分解斜視図である。図１１は、第７の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図１２は、第８の実施形態に係る流体制御装置における第１主板を含む平板の平面図である。図１３は、第９の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図１４は、流体制御装置の振動部の振動状態を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。図３は、第１の実施形態に係る流体制御装置の第１主板を含む平板の平面図である。なお、以下の各実施形態に示す各図においては、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の形状を部分的または全体として誇張して記載している。また、図面を読み易くするために、一意的に推定できる構成要素については、部分的に符号を省略している。

（流体制御装置１０の構成）
図１、図２に示すように、流体制御装置１０は、第１主板２０、第１枠体２１、第２枠体２２、第１連結部２３、第２連結部２４、圧電素子３０、第２主板４０、側壁部材５０を備える。圧電素子３０が、本発明の「駆動体」に対応する。

図１、図３に示すように、第１主板２０は、平面視した形状が円形の平板である。第１主板２０は、円形の第１主面２０１と第２主面２０２とを有する。第１主面２０１と第２主面２０２とは、互いに対向する。第１主板２０は、例えば金属等からなる。第１主板２０は、後述の圧電素子３０の歪みによって、ベンディング振動を起こすものであればよい。ベンディング振動とは、後述の図４に示すように、第１主板２０を側面視して、第１主面２０１および第２主面２０２が波状に変位する振動である。

第１枠体２１は、平板であり、第１枠体２１を平面視した形状は、外周形状が円形の円環形である。第１枠体２１は、第１主板２０の外周端よりも外側に配置されている。

第１連結部２３は、第１主板２０と第１枠体２１との間に配置されている。第１連結部２３は、第１主板２０の中心点を中心とする円周上に、間隔を空けて配置されている。第１連結部２３は、第１主板２０の外周端と第１枠体２１の内周端とに接続する。

第２枠体２２は、平面視した形状が円環形の平板である。第２枠体２２は、第１枠体２１の外周端よりも外側に配置されている。

第２連結部２４は、梁形状である。第２連結部２４は、第１枠体２１と第２枠体２２との間に配置されている。第２連結部２４は、第１枠体２１の外周端と第２枠体２２の内周端とに接続する。第２連結部２４は、複数である。複数の第２連結部２４は、第１枠体２１の外周に沿って、間隔を空けて配置されている。なお、第２連結部２４の個数は、３個以上であればよく、複数の第２連結部２４は、外周に沿って等間隔に配置するとよい。また、第１枠体２１と第２枠体２２との間において、第２連結部２４が配置されていない箇所は、開口２４０である。

第１連結部２３には、複数の開口２３０が形成されている。開口２３０が、本発明の「第２開口」に対応する。複数の開口２３０は、第１連結部２３における第１主面２０１側と第２主面２０２側とを連通する。複数の開口２３０は、平面視して円形、すなわち、筒状の貫通孔である。複数の開口２３０は、第１主板２０の外周に沿った円上に配置されている。複数の開口２３０は、互いに隣接する第１連結部２３の間に形成されている。複数の開口２３０は、等間隔で配置されることが好ましい。

このような構成において、梁の形状、個数、複数の開口２３０の個数を適宜設定することによって、第２連結部２４の弾性率は、第１連結部２３の弾性率よりも低い。すなわち、第２連結部２４の梁は、変形し易く、第１連結部２３は、変形し難い。

このような構成によって、第１主板２０、第１連結部２３、および、第１枠体２１からなる平板部（振動部）は、第２連結部２４によって、第２枠体２２に対して振動可能に保持される。

なお、第１主板２０、第１枠体２１、第２枠体２２、第１連結部２３、および、第２連結部２４は、一体形成されているとよい。すなわち、一体形成されていなくてもよい。一体形成されていることによって、第１主板２０、第１枠体２１、第２枠体２２、第１連結部２３、および、第２連結部２４からなる部分の形成は、容易になる。

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

圧電素子３０は、第１主板２０の第２主面２０２に配置される。この際、平面視において、圧電素子３０の中心と第１主板２０の中心とは、略一致している。圧電素子３０は、駆動用の電極に駆動信号が印加されることで歪む。この歪みによって、上述のように、第１主板２０、第１連結部２３、および、第１枠体２１からなる平板部（振動部）は、振動する。

第２主板４０は、平面視した形状が円形の平板である。第２主板４０は、ベンディング振動が殆ど生じない材料、厚み等からなることが好ましい。第２主板４０の外形形状は、第１主板２０、第１枠体２１、第２枠体２２、第１連結部２３、および、第２連結部２４からなる部分の外形形状を含む大きさである。第２主板４０は、円形の第３主面４０１と第４主面４０２とを有する。第３主面４０１と第４主面４０２とは、互いに対向する。

第２主板４０は、開口４００を備える。開口４００が、本発明の「第１開口」に対応する。開口４００は、第１主板２０の第３主面４０１側と第４主面４０２側とを連通する筒状の貫通孔である。開口４００は、第２主板４０の中心に重なる位置に配置される。

第２主板４０は、第１主板２０に対して、互いの主面が平行になるように配置される。この際、第２主板４０の第３主面４０１と第１主板２０の第１主面２０１とは、対向する。また、第２主板４０を平面視した中心と、第１主板２０を平面視した中心とは、略一致している。

側壁部材５０は、環状の柱体である。側壁部材５０は、ベンディング振動が殆ど生じない材料、厚み等からなることが好ましい。なお、側壁部材５０は、第２枠体２２または第２主板４０と別体でもよく、一体形成されていてもよい。

側壁部材５０は、第２枠体２２と第２主板４０との間に配置される。側壁部材５０の高さ方向の一方端は、第２枠体２２の第１主面２０１側の面に接続する。側壁部材５０の高さ方向の他方端は、第２主板４０の第３主面４０１に接続する。

この構成によって、流体制御装置１０は、第１主板２０、第１枠体２１、第２枠体２２、第１連結部２３、および、第２連結部２４からなる平板と、第２主板４０と、側壁部材５０とによって囲まれる空間を備える。この空間が、流体制御装置１０のポンプ室１００となる。ポンプ室１００は、第１開口４００、および、第２開口２３０に連通している。言い換えれば、ポンプ室１００は、第１開口４００、および、第２開口２３０を介して、流体制御装置１０の外部空間に連通している。なお、ポンプ室１００は、開口２４０を介しても外部空間にも連通しているが、この箇所においては、外部空間に連通していなくてもよい。

このような構成において、流体制御装置１０は、次に示すような原理によって、流体を搬送する。図４（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の圧力分布と振動形状との関係を示す図である。また、図４（Ｂ）は、従来の流体制御装置の圧力分布と振動形状との関係を示す図である。なお、図４（Ｂ）では、説明を容易にするため、１次振動の状態を示すが、２次振動以上であっても、同様の現象が生じる。

本実施形態の流体制御装置１０では、圧電素子３０に、所定周波数の駆動信号（駆動電圧）が印加されると、図４（Ａ）に示すように、圧電素子３０が、所定周波数で歪む。これにより、図４（Ａ）に示すように、第１主板２０、第１連結部２３、および、第１枠体２１からなる平板部（以下、これらの部分を総じて説明する場合、振動部と称する。）は、共振する。なお、図４（Ａ）では、２次振動で共振する状態を示している。

この振動は、図４（Ａ）に示すように、複数の開口２３０（第１連結部２３の位置）を節とする圧力分布が、ポンプ室１００に生じる。そして、この圧力分布によって、例えば、流体制御装置１０は、複数の開口２３０から流体をポンプ室１００内に流入させ、ポンプ室１００内において流体を搬送し、開口４００から流体をポンプ室１００外に吐出する。

ここで、流体制御装置１０の構成では、振動部の中心は、振動の腹となり、振動部の外側に向けて、２個の振動の節ＮＤ１、ＮＤ２が生じる。そして、振動部の外周端は、第２連結部２４によって、振動可能に保持されているので、自由端となる。このため、図４（Ａ）に示すように、振動部の外側の節ＮＤ２の位置を、第１連結部２３の位置、すなわち、開口２３０の位置の付近にすることができる。

また、上述のように、ポンプ室１００の圧力の変動は、複数の開口２３０（第１連結部２３の位置）が節となり、この節を含むポンプ室１００内の節は、振動の次数によって決まる。したがって、この圧力分布は、図４（Ａ）に示すように、振動部の中心に重なる位置に、圧力変動の腹を有し、振動部の振動と同様に、２個の圧力変動の節を有する。

流体制御装置１０の構成では、開口２３０が流体制御装置１０の外部に連通している。このため、圧力変動の外側の節は、開口２３０の位置に略一致する。

したがって、図４（Ａ）に示すように、振動の形状と圧力分布の形状とは、ほぼ同じになる。すなわち、開口２３０よりも第１主板２０の中心側（節ＮＤ２よりも中心側）において、振動の形状（振動部の変位）と圧力分布の変位の方向が同じである。

これにより、流体制御装置１０は、振動による圧力分布への悪影響を抑制できる。この結果、流体制御装置１０は、高い流量特性を実現できる。

一方、図４（Ｂ）に示すように、従来の流体制御装置１０Ｐは、複数の開口２３０および第１連結部２３を有さず、第１主板２０Ｐは、第２連結部２４によって、第２枠体２２に、振動可能に支持される。この場合、第１主板２０Ｐの外周端、すなわち、第２連結部２４が接続する位置であり、開口２４０が有する位置は、振動の節にはならない。そして、例えば、図４（Ｂ）に示すタイミングの場合、第１主板２０Ｐの振動は、中心付近では、振動していない基準位置ＤＦよりもポンプ室１００側への変位ＤＰ（＋）となり、開口２４０付近では、基準位置ＤＦよりもポンプ室１００と反対側への変位ＤＰ（－）となる。

ここで、従来の流体制御装置１０Ｐでは、この開口２４０によって、ポンプ室１００は、第１主板２０Ｐ側の外部に連通する。したがって、開口２４０の位置において、圧力はＰ（０）＝０となり、図４（Ｂ）に示すタイミングの場合、開口２４０よりも中心側において、正圧Ｐ（＋）となる。すなわち、負圧Ｐ（－）となる箇所はない。

このように、従来の流体制御装置１０Ｐでは、開口２４０の付近では、圧力分布が正圧Ｐ（＋）であるにも係わらず、第１主板２０Ｐの変位はポンプ室１００側と反対側となる。このため、従来の流体制御装置１０Ｐでは、開口２４０の近傍において、振動の形状が圧力分布に対して、負の影響を与える。この結果、従来の流体制御装置１０Ｐは、高い流量特性を実現できない。

一方、本願の流体制御装置１０は、このような振動の形状が圧力分布に対して負の影響を与える箇所がないので、高い流量特性を実現できる。

また、この構成では、第１主板２０が円板である。これにより、流体制御装置１０は、振動のエネルギー損失を低減できる。

また、この構成では、複数の開口２３０が、第１主板２０の全周に亘って配置されている。これにより、振動エネルギーの分布が全方位に均一になり、流体制御装置１０は、高い流量特性を実現できる。

（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５は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図５に示すように、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第２連結部２４に代えて、第２連結部２４Ａを備える点において異なる。流体制御装置１０Ａの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

第２連結部２４Ａは、第１枠体２１および第２枠体２２と別体で形成されている。第２連結部２４Ａは、円環形の弾性体によって実現される。例えば、第２連結部２４Ａの材料は、シリコーンゴム等である。なお、第２連結部２４Ａの形状および材料は、第２連結部２４Ａの弾性率が第１連結部２３の弾性率よりも低ければよい。第２連結部２４Ａは、第１枠体２１および第２枠体２２に接合している。

この構成であっても、流体制御装置１０Ａは、流体制御装置１０と同様に、高い流量特性を実現できる。なお、この構成では、第２連結部２４Ａは、開口を有さなくてもよい。第２連結部２４Ａに開口を有さない場合、ポンプ室１００の密閉性が向上し、よりよい。

（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）、図６（Ｂ）は、第３の実施形態に係る流体制御装置の開口形状を示す拡大断面図である。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、第３の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂ、１０Ｃは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、それぞれ、開口２３０Ｂ、開口２３０Ｃの形状において異なる。流体制御装置１０Ｂ、１０Ｃ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６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｂの開口２３０Ｂ、流体制御装置１０Ｃの開口２３０Ｃは、第１主面２０１側の開口面積と第２主面２０２側の開口面積とが異なる。

具体的には、図６（Ａ）に示すように、流体制御装置１０Ｂは、開口２３０Ｂを有する。開口２３０Ｂは、第１部分２３１Ｂと第２部分２３２Ｂとを有する。第１部分２３１Ｂは、第１主面２０１側に開口し、第２部分２３２Ｂは、第２主面２０２側に開口する。第１部分２３１Ｂと第２部分２３２Ｂとは、連通する。第２部分２３２Ｂの開口面積は、第１部分２３１Ｂの開口面積よりも大きい。これにより、第２部分２３２Ｂの開口面積は、流体制御装置１０の開口２３０の開口面積より大きくすることができる。したがって、流体制御装置１０Ｂは、上述の作用効果を奏しながら、開口２３０Ｂにおける流路抵抗を小さくできる。

図６（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｃは、開口２３０Ｃを有する。開口２３０Ｃは、第１部分２３１Ｃと第２部分２３２Ｃとを有する。第１部分２３１Ｃは、第１主面２０１側に開口し、第２部分２３２Ｃは、第２主面２０２側に開口する。第１部分２３１Ｃと第２部分２３２Ｃとは、連通する。第１部分２３１Ｃの開口面積は、第２部分２３２Ｃの開口面積よりも大きい。これにより、例えば、第１部分２３１Ｃの開口面積は、流体制御装置１０の開口２３０の開口面積より大きくすることができる。したがって、流体制御装置１０Ｃは、上述の作用効果を奏しながら、開口２３０Ｃにおける流路抵抗を小さくできる。

このような構成によって、流体制御装置１０Ｂ、１０Ｃは、さらに高い流量特性を実現できる。

（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７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る流体制御装置の開口形状を示す拡大断面図である。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第４の実施形態に係る流体制御装置１０Ｄ、１０Ｅは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、それぞれ、開口２３０Ｄ、開口２３０Ｅの形状において異なる。流体制御装置１０Ｄ、１０Ｅ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７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｄの開口２３０Ｄ、流体制御装置１０Ｅの開口２３０Ｅは、第１主面２０１側の開口面積と第２主面２０２側の開口面積とが異なる。

具体的には、図７（Ａ）に示すように、流体制御装置１０Ｄの開口２３０Ｄは、側面視してテーパ形状を有し、第２主面２０２側の開口面積は、第１主面２０１側の開口面積よりも大きい。これにより、第２主面２０２側の開口面積は、流体制御装置１０の開口２３０の開口面積より大きくすることができる。したがって、流体制御装置１０Ｄは、上述の作用効果を奏しながら、開口２３０Ｄにおける流路抵抗を小さくできる。

図７（Ｂ）に示すように、流体制御装置１０Ｅの開口２３０Ｅは、側面視してテーパ形状を有し、第１主面２０１側の開口面積は、第２主面２０２側の開口面積よりも大きい。これにより、第１主面２０１側の開口面積は、流体制御装置１０の開口２３０の開口面積より大きくすることができる。したがって、流体制御装置１０Ｅは、上述の作用効果を奏しながら、開口２３０Ｅにおける流路抵抗を小さくできる。

このような構成によって、流体制御装置１０Ｄ、１０Ｅは、さらに高い流量特性を実現できる。

（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は、第５の実施形態に係る流体制御装置における第１主板を含む平板の平面図である。

図８に示すように、第５の実施形態に係る流体制御装置１０Ｆは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第１連結部２３Ｆの形状において異なる。流体制御装置１０Ｆの他の形状は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所は省略する。

流体制御装置１０Ｆは、第１連結部２３Ｆの厚みは、第１主板２０の厚みおよび第１枠体２１の厚みよりも小さい。すなわち、第１連結部２３Ｆは、第１主板２０および第１枠体２１に対して、円環形の溝状である。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｆは、複数の開口２３０の形成部における流路抵抗を小さくできる。したがって、流体制御装置１０Ｆは、さらに高い流量特性を実現できる。

（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は、第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図９に示すように、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｇは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、複数の弁体を備える点で異なる。流体制御装置１０Ｇの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｇは、フィルム６１、固定部材６２、第３主板７１、外周支持部材７２、および、平膜８０を、さらに備える。

フィルム６１は、円環形である。フィルム６１は、可撓性を有する材料からなり、外力に応じて湾曲する。固定部材６２は、円環形であり、接着部材である。フィルム６１は、固定部材６２によって、第１主板２０の第１主面２０１に固定される。より具体的には、開口２３０から流体を流入し、開口４００から吐出する場合、図９に示すように、固定部材６２は、フィルム６１の外周側の部分を固定し、フィルム６１の内周側の部分を固定しない。一方、開口４００から流体を流入し、開口２３０から吐出する場合、固定部材６２は、フィルム６１の内周側の部分を固定し、フィルム６１の外周側の部分を固定しない。この構成によって、流体がポンプ室１００内に流入する方向に応じて、開口２３０と開口２４０との間の連通状態と非連通状態とが切り替えられ、本願の「第１弁体」が実現される。

第３主板７１は、第２主板４０の第４主面４０２側に、第２主板４０に対して間隔を空けて配置されている。第３主板７１は、第２主板４０に対向している。外周支持部材７２は、円環形であり、第２主板４０と第３主板７１とに接続する。これにより、第２主板４０、第３主板７１、および、外周支持部材７２によって囲まれる空間７００が形成される。第３主板７１には、開口７１０が形成されている。開口７１０は、第３主板７１を厚み方向に貫通する孔である。開口７１０は、開口４００と重ならない位置に配置されている。

平膜８０は、空間７００に収容可能な形状である。平膜８０の厚みは、空間７００の高さよりも小さい。平膜８０には、開口８１０が形成されている。開口８１０は、開口７１０に重なる位置に配置されている。この構成によって、流体が開口４００内に流入する方向に応じて、ポンプ室１００と流体制御装置１０Ｇの外部との間の連通状態と非連通状態とが切り替えられ、本願の「第２弁体」が実現される。

このような構成でも、流体制御装置１０Ｇは、流体制御装置１０と同様に、高い流量特性を実現できる。さらに、流体制御装置１０Ｇは、高い整流効果を実現できる。

なお、第１弁体と第２弁体は、両方を形成してもよいが、一方だけであってもよい。

（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、第７の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図１１に示すように、第７の実施形態に係る流体制御装置１０Ｈは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、複数の開口４００Ｈを有する点で異なる。流体制御装置１０Ｈの他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

流体制御装置１０Ｈは、複数の開口４００Ｈを有する。複数の開口４００Ｈは、第２主板４０の中心と、該中心に対して所定半径の円上に配置される。この際、図１１に示すように、複数の開口４００Ｈは、圧力分布の腹、言い換えれば、振動の腹に重なる位置に配置されることが好ましい。

このような構成でも、流体制御装置１０Ｈは、流体制御装置１０と同様に、高い流量特性を実現できる。さらに、流体制御装置１０Ｈは、より高い流量を実現できる。

（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１２は、第８の実施形態に係る流体制御装置における第１主板を含む平板の平面図である。

図１２に示すように、第８の実施形態に係る流体制御装置１０Ｉは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、平面視した形状において異なる。流体制御装置１０Ｉ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１０Ｉでは、第１主板２０Ｉは、平面視して正方形である。第１枠体２１Ｉ、および、第２枠体２２Ｉは、それぞれ、平面視して、矩形の環状である。

第１連結部２３Ｉは、第１主板２０Ｉおよび第１枠体２１Ｉの各辺に接続する。第２連結部２４Ｉは、第１枠体２１Ｉと第２枠体２２Ｉの各辺に接続する。

このような構成でも、流体制御装置１０Ｈは、流体制御装置１０と同様に、高い流量特性を実現できる。なお、第１主板２０Ｉ、第１枠体２１Ｉ、および、第２枠体２２Ｉは、は、正方形（矩形）以外の多角形であってもよく、楕円、長円であってもよいが、円形に近い方が好ましい。また、第１主板２０Ｉ、第１枠体２１Ｉ、および、第２枠体２２Ｉは、それぞれの形状が異なっていてもよい。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１３は、第９の実施形態に係る流体制御装置の構成を示す断面図である。

図１３に示すように、第９の実施形態に係る流体制御装置１０Ｊは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、第２主板４０Ｊが突出部４１Ｊを備えている点で、異なる。流体制御装置１０Ｊ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１０Ｊは、第２主板４０Ｊを備える。第２主板４０Ｊは、外縁に、環状の突出部４１Ｊを備える。突出部４１Ｊは、第２主板４０Ｊにおける第３主面４０１側が、第３主面４０１から外方に突出する形状である。突出部４１Ｊは、第２主板４０Ｊの平板部と一体形成されている。第２主板４０Ｊは、突出部４１Ｊを備える側（第３主面４０１側）を第１主板２０側にして、設置される。そして、突出部４１Ｊは、第２枠体２２に当接している。この構造によって、ポンプ室１００は形成される。

このような構成であっても、流体制御装置１０Ｊ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。

なお、上述の説明では、２次振動を生じる場合を示したが、他の次数の振動であってもよい。図１４は、流体制御装置の振動部の振動状態を示す図である。図１４に示すように、振動部の振動は、２次振動であってもよく、１次振動であってもよい。振動は、３次振動であってもよいが、振幅の大きな範囲が小さくなるので、２次振動以下であることが好ましい。これにより、流体制御装置は、より高い流量特性を実現できる。

また、上述の説明では、開口２３０の形状（平面視形状）を円形とする態様を示した。しかしながら、開口２３０の形状は、多角形、楕円、長円等であってもよい。また、開口２３０は、第１主板の外周に沿って延びる帯状であってもよい。

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

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ：流体制御装置
２０、２０Ｉ：第１主板
２１、２１Ｉ：第１枠体
２２、２２Ｉ：第２枠体
２３、２３Ｆ、２３Ｉ：第１連結部
２４、２４Ａ、２４Ｉ：第２連結部
３０：圧電素子
４０、４０Ｊ：第２主板
４１Ｊ：突出部
５０：側壁部材
６１：フィルム
６２：固定部材
７１：第３主板
７２：外周支持部材
８０：平膜
１００：ポンプ室
２０１：第１主面
２０２：第２主面
２３０、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄ、２３０Ｅ：開口
２３１Ｂ、２３１Ｃ：第１部分
２３２Ｂ、２３２Ｃ：第２部分
２４０：開口
４００、４００Ｈ：開口
４０１：第３主面
４０２：第４主面
７００：空間
７１０：開口
８１０：開口

Claims

第１主面と第２主面とを有する第１主板と、
第３主面と第４主面と、前記第３主面側と前記第４主面側と連通する第１開口とを有し、前記第３主面が前記第１主面に対向して配置された第２主板と、
前記第２主板の前記第３主面の外縁に接続する環状の側壁部材と、
前記第１主板に配置され、前記第１主板を振動させる駆動体と、
前記第１主板の外周端よりも外側に配置された第１枠体と、
前記第１主板と前記第１枠体とを連結する第１連結部と、
１の前記第１連結部とこれに隣接する前記第１連結部との間に形成され、前記第１主面側と前記第２主面側とを連通する第２開口と、
前記第１枠体の外周端よりも外側に配置された第２枠体と、
前記第２主板と前記第２枠体とを前記側壁部材によって接続することで形成される、前記第１開口と前記第２開口とに連通するポンプ室と、
前記第１枠体と前記第２枠体とに接続し、前記第１枠体の外周に沿って、複数の開口部によって互いに間隔を空けて配置された第２連結部と、
を備える、流体制御装置。
第１主面と第２主面とを有する第１主板と、
第３主面、第４主面、および、前記第３主面側と前記第４主面側と連通する第１開口を有し、前記第３主面が前記第１主面に対向して配置され、外縁に前記第３主面側へ突出する突出部を備えた、第２主板と、
前記第１主板に配置され、前記第１主板を振動させる駆動体と、
前記第１主板の外周端よりも外側に配置された第１枠体と、
前記第１主板と前記第１枠体とを連結する第１連結部と、
１の前記第１連結部とこれに隣接する前記第１連結部との間に形成され、前記第１主面側と前記第２主面側とを連通する第２開口と、
前記第１枠体の外周端よりも外側に配置された第２枠体と、
前記第２主板の前記外縁の突出部を前記第２枠体に接続することで形成される、前記第１開口と前記第２開口とに連通するポンプ室と、
前記第１枠体と前記第２枠体とに接続し、前記第１枠体の外周に沿って、複数の開口部によって互いに間隔を空けて配置された第２連結部と、
を備える、流体制御装置。
前記第１主板は、円板である、
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枠体の外周形状は、円形である、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流体制御装置。
前記第２開口は、前記第１主板を囲む円周上に配置されている、
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。
前記第２連結部は、前記第１連結部および前記第１枠体よりも弾性率の低い、
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２連結部は、前記第１枠体の外周に沿って間隔を空けて配置された、３個以上の梁を備える、
請求項６に記載の流体制御装置。
前記第１主板、前記第１連結部、前記第１枠体、前記第２連結部、および、前記第２枠体は、一体形成されている、
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主板と、前記第１連結部と、前記第１枠体とは、一体に形成され、
該一体に形成された部分と、前記第２連結部と、前記第２枠体とは、別体に形成されている、
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２開口の前記第１主面側の開口面積と、前記第２開口の前記第２主面側の開口面積とは、異なる、
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。
前記第１主板と前記第２主板との間に配置され、前記第１開口と前記第２開口との連通状態、非連通状態を切り替える第１弁体、
前記第１開口の前記第４主面側に配置され、前記第１開口を介した前記ポンプ室の内外の連通状態、非連通状態を切り替える第２弁体、
の少なくとも一方を備える、
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開口は、前記第２主板および前記第１主板を平面視して、前記第１主板の振動の腹に重なる位置に配置されている、
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の流体制御装置。