WO2020246232A1 - 流体制御装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2020246232A1
WO2020246232A1 PCT/JP2020/019821 JP2020019821W WO2020246232A1 WO 2020246232 A1 WO2020246232 A1 WO 2020246232A1 JP 2020019821 W JP2020019821 W JP 2020019821W WO 2020246232 A1 WO2020246232 A1 WO 2020246232A1
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WO
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space
control device
fluid control
fluid
outlet
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PCT/JP2020/019821
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English (en)
French (fr)
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洋志 鈴木
佐藤　正啓
康司 福元
祐哉 堀内
安倍　浩信
川口　裕人
本郷　一泰
拓磨 松下
大輔 水田
吉田　健太郎
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ソニー株式会社
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Priority to JP2021524740A priority patent/JP7444165B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • 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
    • 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
    • F04B43/028—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms with in- or outlet valve arranged in the plate-like flexible member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/045—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms with in- or outlet valve arranged in the plate-like pumping flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

Definitions

  • This technology relates to fluid control devices and electronic devices that transport fluid by driving a diaphragm.
  • a diaphragm type pump using a diaphragm has been put into practical use as a small and thin pump.
  • the diaphragm type pump is equipped with a pump chamber whose volume fluctuates due to bending deformation of the diaphragm, and it is possible to suck fluid into the pump chamber by increasing the volume and discharge the fluid from the pump chamber by decreasing the volume. is there.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric pump in which a fluid suction port and a fluid discharge port are provided in a direction perpendicular to an oscillator.
  • the purpose of this technique is to provide a fluid control device having a diaphragm structure and a small flow path resistance.
  • the fluid control device includes a first space, two flat plate members, a drive mechanism, a second space, a first check valve, and a second. It is equipped with a check valve.
  • the first space has an inlet and an outlet.
  • the two flat plate members are elastic bodies that face each other through the first space and at least one of them has flexibility.
  • the drive mechanism bends the elastic body.
  • the second space is adjacent to the first space, communicates with the first space through the inflow port, and has an intake port.
  • the first check valve allows fluid to flow into the first space from the suction port through the inflow port.
  • the third space is adjacent to the first space, communicates with the first space via the outlet, and has an outlet.
  • the second check valve allows fluid to flow from the first space into the discharge port via the outlet. At least one of the suction port and the discharge port is located on an extension surface of at least one of the two flat plate members.
  • the electronic device includes a first space, two flat plate members, a drive mechanism, a second space, a first check valve, and a second check valve.
  • a fluid control device including a valve is provided.
  • the first space has an inlet and an outlet.
  • the two flat plate members are elastic bodies that face each other through the first space and at least one of them has flexibility.
  • the drive mechanism bends the elastic body.
  • the second space is adjacent to the first space, communicates with the first space through the inflow port, and has an intake port.
  • the first check valve allows fluid to flow into the first space from the suction port through the inflow port.
  • the third space is adjacent to the first space, communicates with the first space via the outlet, and has an outlet.
  • the second check valve allows fluid to flow from the first space into the discharge port via the outlet. At least one of the suction port and the discharge port is located on an extension surface of at least one of the two flat plate members.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of the fluid control device 100.
  • the fluid control device 100 is a pump capable of sucking in and discharging a fluid.
  • the fluid is a gas, a liquid, another fluid, or the like, and is not particularly limited.
  • the fluid control device 100 includes a first housing member 101, a second housing member 102, a third housing member 103, a drive mechanism 104, a first check valve 105, and a second check valve 105.
  • a check valve 106 is provided.
  • a first space 111 is provided between the second housing member 102 and the third housing member 103, and a second space 112 and a third space 113 are provided adjacent to the first space 111.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the first space 111, the second space 112, and the third space 113.
  • the first housing member 101 can be a plate-shaped member having openings that serve as a first space 111, a second space 112, and a third space 113.
  • One surface of the first housing member 101 is the first surface 101a, and the surface opposite to the first surface 101a is the second surface 101b.
  • the second housing member 102 is a plate-shaped member joined to the first surface 101a of the first housing member 101.
  • the second housing member 102 includes a movable portion 102a and a fixed portion 102b.
  • the movable portion 102a is located at the central portion of the second housing member 102 and is made of an elastic body.
  • the shape of the movable portion 102a is not particularly limited, but it can be circular when viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the second housing member 102 and the third housing member 103.
  • the fixed portion 102b is arranged around the movable portion 102a and is made of an inelastic body.
  • the movable portion 102a is a diaphragm, is supported by the fixed portion 102b, and is configured to be bent by the drive mechanism 104.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a bending operation of the movable portion 102a.
  • the drive mechanism 104 is not shown in FIG.
  • the movable portion 102a bends in a direction approaching the third housing member 103 and in a direction away from the third housing member 103.
  • a spring portion that promotes bending of the movable portion 102a may be provided between the movable portion 102a and the fixed portion 102b. The details will be described later.
  • the bending direction of the movable portion 102a is defined as the Z direction
  • the two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction.
  • the X and Y directions are directions parallel to the extension surfaces of the second housing member 102 and the third housing member 103.
  • the third housing member 103 is a plate-shaped member joined to the second surface 101b of the first housing member 101.
  • the third housing member 103 can be a plate-shaped member made of an inelastic body.
  • the portion facing the movable portion 102a is referred to as the facing portion 103a.
  • the first housing member 101, the second housing member 102, and the third housing member 103 are collectively referred to as a "housing" of the fluid control device 100.
  • the second housing member 102 and the third housing member 103 are arranged so that the movable portion 102a and the facing portion 103a face each other via the first space 111.
  • the first space 111 is a space whose volume changes as the movable portion 102a bends, and includes an inflow port 111a and an outflow port 111b.
  • the second space 112 is a space adjacent to the first space 111, and communicates with the first space 111 via the inflow port 111a. Further, the second space 112 includes a suction port 112a.
  • the suction port 112a is an opening provided in the second housing member 102, and the second space 112 communicates with the external space of the fluid control device 100 via the suction port 112a.
  • a pipe or the like for supplying the fluid to the suction port 112a may be connected to the suction port 112a.
  • the third space 113 is a space adjacent to the first space 111, and communicates with the first space 111 via the outlet 111b. Further, the third space 113 includes a discharge port 113a.
  • the discharge port 113a is an opening provided in the second housing member 102, and the third space 113 communicates with the external space of the fluid control device 100 via the discharge port 113a.
  • a pipe or the like into which the fluid discharged from the discharge port 113a flows may be connected to the discharge port 113a.
  • the drive mechanism 104 bends the movable portion 102a.
  • the drive mechanism 104 can be a piezoelectric element laminated on the movable portion 102a. Further, the drive mechanism 104 does not have to be a piezoelectric element, and may be any one capable of bending the movable portion 102a.
  • the first check valve 105 allows fluid to flow from the suction port 112a into the first space 111 via the inflow port 111a. As shown in FIG. 1, the first check valve 105 is provided in the suction port 112a, allows the fluid flowing from the external space to the second space 112 to pass through, and allows the fluid flowing from the second space 112 to the external space to pass through. It can be prevented from passing through.
  • the first check valve 105 is provided at the inflow port 111a, allows the fluid flowing from the second space 112 to the first space 111 to pass through, and passes through the fluid flowing from the first space 111 to the second space 112. It is also possible not to let it.
  • the first check valve 105 can be, for example, a swing type check valve.
  • the second check valve 106 causes fluid to flow from the first space 111 into the discharge port 113a via the outflow port 111b. As shown in FIG. 1, the second check valve 106 is provided at the discharge port 113a, allows the fluid flowing from the third space 113 to the external space to pass through, and allows the fluid flowing from the external space to the third space 113 to pass through. It can be prevented from passing through.
  • the second check valve 106 is provided at the outflow port 111b, allows the fluid flowing from the first space 111 to the third space 113 to pass through, and passes through the fluid flowing from the third space 113 to the first space 111. It is also possible not to let it.
  • the second check valve 106 can be, for example, a swing type check valve.
  • the fluid control device 100 has the above-mentioned schematic configuration.
  • the fluid control device 100 By forming the fluid control device 100 in a structure in which plate-shaped members (first housing member 101, second housing member 102, and third housing member 103) are laminated, the fluid control device 100 can be made thinner. ing.
  • the first housing member 101, the second housing member 102, and the third housing member 103 can be joined by bonding, fastening, or other joining methods.
  • the third housing member 103 is assumed to be an inelastic body, but the third housing member 103 also has a movable portion made of an elastic body like the second housing member 102, and is provided by a drive mechanism. The movable part may be bent.
  • the shape of the housing (first housing member 101, second housing member 102, and third housing member 103) of the fluid control device 100 is not particularly limited, but as shown in FIG. 2, the second housing member 102 and The shape can be square when viewed from the direction perpendicular to the third housing member 103 (Z direction). Further, the housing shape of the fluid control device 100 is not limited to a square shape, and may be a polygonal shape such as a hexagonal shape or an octagonal shape when viewed from the same direction.
  • the suction port 112a and the discharge port 113a are located on the extension surface of the second housing member 102.
  • the surface on the first space 111 side is defined as the surface 102c.
  • the surface 102c is an extension surface of the movable portion 102a which is a flat plate member.
  • the surface on the first space 111 side is designated as the surface 103b.
  • the surface 103b is an extension surface of the facing portion 103a which is a flat plate member.
  • the suction port 112a and the discharge port 113a are provided on the surface 102c. As a result, the flow path resistance of the fluid transported by the fluid control device 100 can be reduced.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the fluid control device 500 according to the comparison.
  • the fluid control device 500 includes a first flat plate member 501, a second flat plate member 502, and a housing member 503, and one or both of the first flat plate member 501 and the second flat plate member 502 It is an elastic body that bends.
  • a first space 511 having a variable volume is provided between the first flat plate member 501 and the second flat plate member 502, and a second space 512 and a third space 513 are provided adjacent to the first space 511.
  • the first space 511 is provided with a suction port 512a in which the first check valve 505 is arranged, and the second space 512 is provided with an discharge port 513a in which the second check valve 506 is arranged.
  • the fluid control device 500 has a structure in which the suction port 512a and the discharge port 513a are not arranged on the extension surfaces of the first flat plate member 501 and the second flat plate member 502. In this case, as shown by an arrow in FIG. 7, a step is formed between the first space 511 and the second space 512 and between the first space 511 and the third space 513, and the flow path resistance is increased by this step. appear.
  • the space between the first space 111 and the second space 112 and the space between the first space 111 and the third space 113 are the surface 102c of the second housing member 102 and the space 102c.
  • the third housing member 103 is connected on the same surface as the surface 103b. Therefore, in the fluid control device 100, it is possible to reduce the flow path resistance.
  • only one of the suction port 112a and the discharge port 113a may be provided on the surface 102c, and either one or both of the suction port 112a and the discharge port 113a may be provided on the surface 103b. ..
  • a flow path is formed from the second space 112 to the first space 111 via the inflow port 111a and from the first space 111 to the third space 113 via the outflow port 111b.
  • the flow path preferably has a shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously changes from the suction port 112a to the discharge port 113a.
  • the shape in which the cross-sectional area of the flow path changes continuously is, for example, from the position on the pipeline where the cross-sectional area Sa is taken to the position on the pipeline where the cross-sectional area Sb is taken when the cross-sectional area of the pipeline changes from Sa to Sb.
  • the distance is 0 or more, and the pipeline connecting Sa to Sb is connected by a smooth line, but the present invention is not limited to this.
  • the cross-sectional area of the flow path is the area of the cross section having the shortest streamline in the pipeline connecting the inlet and the outlet as the normal.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the flow path shape and the fluid flow in the fluid control device 100.
  • the first space 111 is circular when viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the second housing member 102 and the third housing member 103, and is in the same direction (Z) as shown in FIG. It has a cylindrical shape with the direction) as the height direction.
  • the second space 112 has a shape in which the cross-sectional area of the flow path gradually expands from the suction port 112a, and is connected to the side surface of the first space 111 via the inflow port 111a.
  • the third space 113 is connected to the side surface of the first space 111 via an outlet 111b, and has a shape in which the cross-sectional area of the flow path gradually decreases toward the discharge port 113a.
  • the fluid can smoothly pass through the flow path in which the cross-sectional area of the flow path formed by the second space 112, the first space 111, and the third space 113 changes continuously. It is possible to reduce the flow path resistance.
  • FIG. 9 is a schematic view of the fluid control device 600 for comparison.
  • the fluid control device 600 includes a movable portion 601, a housing 602, a space 603, an suction port 604, and a discharge port 605.
  • Check valves are provided at the suction port 604 and the discharge port 605, respectively.
  • the volume of the space 603 fluctuates due to the bending of the movable portion 601 and the fluid flows in and out of the space 603 in the direction perpendicular to the movable portion 601.
  • the cross-sectional area of the flow path sharply increases from the suction port 604 to the space 603, and sharply decreases from the space 603 to the discharge port 605.
  • FIG. 10 is a schematic view of the fluid control device 700 for comparison.
  • the fluid control device 700 includes a movable portion 701, a housing 702, a first space 703, a second space 704, a suction port 705, and a discharge port 706.
  • a check valve is provided at the discharge port 706.
  • the volumes of the first space 703 and the second space 704 fluctuate due to the bending of the movable portion 701, and the fluid flows in the direction perpendicular to the movable portion 701 and flows into the first space 703, and flows in the same direction to the second space. It is discharged from 704.
  • the cross-sectional area of the flow path sharply increases from the suction port 705 to the first space 703, and sharply decreases from the second space 704 to the discharge port 706.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a partial configuration of the fluid control device 800 for comparison.
  • the fluid control device 800 includes a piston 801 and a housing 802, a first space 803, a second space 804, and a discharge port 805.
  • the area of the piston 801 is S 1
  • the mass of the piston 801 is M
  • the amount of position fluctuation of the piston 801 is L
  • the area of the discharge port 805 is S 2
  • the volume of ⁇ S is 1 L
  • Equation 1 the following (Equation 1) holds.
  • FIG. 12 to 15 are schematic views showing the arrangement of the suction port 112a and the discharge port 113a, and in each figure, the flow of the fluid from the suction port 112a to the discharge port 113a is indicated by an arrow.
  • one suction port 112a and one discharge port 113a may be provided on opposite sides via the first space 111. Further, as shown in FIGS. 13 and 14, two suction ports 112a and two discharge ports 113a may be provided. As shown in FIG. 13, the suction port 112a and the discharge port 113a may be arranged on opposite sides of the first space 111, and as shown in FIG. 14, the suction port 112a and the discharge port 113a are each in the first space 111. It may be placed on the opposite side.
  • suction ports 112a and four discharge ports 113a may be provided.
  • any number of suction ports 112a and discharge ports 113a can be provided.
  • the positions of the suction port 112a and the discharge port 113a are not particularly limited, but as shown in FIGS. 12 to 15, the direction in which the housing of the fluid control device 100 is perpendicular to the second housing member 102 and the third housing member 103.
  • the first space 111 has a square shape when viewed from the (Z direction) and the first space 111 has a circular shape when viewed from the same direction, it is preferable to arrange the first space 111 at the corner of the housing.
  • FIG. 16 is a schematic view showing a state in which the fluid control device 100 is tiling.
  • the housing has a square shape, whereas the first space 111 has a circular shape, so that a space is formed at the corner of the housing (in the figure, (Inside the broken line frame) is generated, and the suction port 112a and the discharge port 113a can be arranged in this space.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a state in which the fluid control device 700 according to the comparative example is tiling.
  • a space inside the broken line frame in the figure
  • this space becomes a dead space that is not used.
  • the suction port 705 and the discharge port 706 are located in the thickness direction of the housing, the thickness is increased as compared with the case of the fluid control device 100.
  • the suction port 112a and the discharge port 113a in the space at the corner of the housing (inside the broken line frame in the drawing), the space can be effectively used and the thickness can be increased. It can be suppressed. This makes it possible to tiling the fluid control device 100 over a wide range of surfaces, such as tactile presentation, and to form an array with high efficiency with respect to the occupied area when used as a pump array.
  • the housing of the fluid control device 100 is not a square shape but a hexagonal shape or an octagonal shape, similarly, by arranging the suction port 112a and the discharge port 113a at the corners of the housing, the first space It is possible to effectively use the space between 111.
  • the second space 112 is a space connecting the suction port 112a and the inflow port 111a, and forms a fluid flow path.
  • the third space 113 is a space connecting the outlet 111b and the discharge port 113a, and forms a fluid flow path.
  • the second space 112 and the third space 113 can be spaces that form a flow path using a curved surface.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 in which the second space 112 and the third space 113 form a flow path using a curved surface
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the first space 111 and the third space 113 of the fluid control device 100. It is a schematic diagram which shows 2 space 112 and 3rd space 113.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the second space 112, and the flow of the fluid is indicated by an arrow.
  • P is an extension surface (XY plane) of the second housing member 102.
  • a curved surface C is used for the inner peripheral surface of the second space 112, and the curved surface C is used from the direction perpendicular to the extension surface P (Z direction) toward the inflow port 111a from the suction port 112a to the direction parallel to the extension surface P (X direction). Form an extending flow path.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the third space 113, and the flow of the fluid is indicated by an arrow.
  • P is an extension surface (XY plane) of the second housing member 102.
  • a curved surface C is used for the inner peripheral surface of the third space 113, and the curved surface C is used from the direction parallel to the extension surface P (X direction) toward the discharge port 113a from the outlet 111b to the direction perpendicular to the extension surface P (Z direction). Form an extending flow path.
  • the suction port 112a and the first space 111 and the first space 111 and the discharge port 113a are smoothly connected, and the flow path resistance. Can be reduced.
  • FIG. 22 is a schematic view showing a lift-type check valve 901
  • FIG. 22A shows a state in which the check valve 901 is closed
  • FIG. 22B is a state in which the check valve 901 is open. Is shown.
  • FIG. 22B when the check valve 901 is open, a vortex is generated due to the entrainment of the fluid, and a pressure loss is caused by the viscous resistance of the fluid.
  • FIG. 23 is a schematic view showing a swing type check valve 902
  • FIG. 23 (a) shows a state in which the check valve 902 is closed
  • FIG. 23 (b) is a state in which the check valve 902 is open.
  • the swing type check valve is a check valve provided with a hinge at one position around the valve and swings around the hinge to open and close.
  • FIG. 23 (b) even in the case of the swing type, when the check valve 902 is open, a vortex is generated due to the entrainment of fluid, and a pressure loss due to viscous resistance occurs.
  • the second check valve 106 has a structure in which the second check valve 106 is in close contact with the curved surface C of the third space 113 without a gap when the valve is opened. As a result, it is possible to prevent the generation of a vortex as shown in FIG. 23 (b) and suppress the pressure loss.
  • the second check valve 106 is preferably made of a flexible material such as polyethylene terephthalate, nylon, polyester or polypropylene so that it can be brought into close contact with the curved surface C of the third space 113.
  • FIG. 24 is a schematic view showing the areas of the inflow port 111a and the outflow port 111b
  • FIG. 25 is a schematic view showing the first space 111, the second space 112, and the third space 113.
  • the area of the area S A of the inlet port 111a, the area of the area S B of the outlet 111b, and the area S r a representative cross-sectional area of the first space 111.
  • the fluid control device 100 can be made the area S B is greater than the area S A.
  • the flow path resistance of the fluid is caused by a change in the cross-sectional area (flow path cross-sectional area) perpendicular to the direction of the flow velocity.
  • the general flow path resistance is as follows due to the difference between the flow path cross-sectional area on the upstream side and the flow path cross-sectional area on the downstream side with respect to the flow velocity. In the following, the fluid flowing through the fluid control device 100 will be described as being air.
  • FIG. 26 is a schematic view showing the cross-sectional area of the flow path on the inflow port 111a side.
  • the flow path cross-sectional area of the second space 112 is A 1
  • the flow velocity of the fluid flowing through the second space 112 is v 1
  • the flow path cross-sectional area of the first space 111 is A 2 first space 111.
  • ⁇ is a coefficient that changes depending on the area ratio A 1 / A 2 , and is approximately 1.
  • FIG. 27 is a schematic view showing the cross-sectional area of the flow path on the outlet 111b side.
  • the flow path cross-sectional area of the first space 111 is A 1
  • the flow velocity of the fluid flowing through the first space 111 is v 2
  • the flow path cross-sectional area of the third space 113 is A 2
  • the third space 113 is expressed by the following equation (3).
  • the area S A is 0.1 mm 2
  • a representative cross-sectional area S r is 0.9 mm 2
  • the area S r is 0.3mm
  • the resistance coefficient ⁇ d is 0.889
  • the resistance coefficient ⁇ c is 0.34.
  • Figure 28 is a graph showing the relationship between the area ratio of the inlet 111a and the outlet 111b and (S A / S B) resistance coefficient. As shown in the range H in the figure, when the area ratio (S A / S B) is less than 0.3, the drag coefficient of the outlet 111b is smaller than the resistance coefficient of the inlet 111a. On the other hand, if the area ratio (S A / S B) is 0.3 or more, the resistance coefficient of the outlet 111b is greater than the resistance coefficient of the inlet 111a. Therefore, the area ratio (S A / S B) is suitably satisfy the S A / S B ⁇ 0.3.
  • the inlet 111a and the outlet 111b is suitably made as S A ⁇ S B and S A / S B ⁇ 0.3.
  • the fluid flowing through the fluid control device 100 has been described is air, fluid outlet 111b and inlet 111a even if other than air shall be S A ⁇ S B
  • the resistance coefficient of the outflow port 111b can be made smaller than that of the inflow port 111a, that is, the flow path resistance can be made smaller.
  • the first space 111, the size of the second space 112 and third space 113 is not particularly limited, for example, the diameter D A is 1 mm, the diameter D B is 2 mm, the diameter D r may be 9 mm.
  • the cross-sectional area of the flow path may change continuously.
  • 29 and 30 are schematic views of the fluid control device 100 in which the flow path cross-sectional areas of the second space 112 and the third space 113 continuously change.
  • the second space 112 has a shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously increases from the suction port 112a toward the inflow port 111a, and the third space 113 extends from the outflow port 111b to the discharge port 113a.
  • the shape can be such that the cross-sectional area of the flow path continuously decreases toward it.
  • Area S B of the area S A of the inlet 111a outlet 111b is formed such that S A ⁇ S B.
  • the second space 112 has a shape in which the cross-sectional area of the flow path continuously decreases from the suction port 112a toward the inflow port 111a
  • the third space 113 has a shape from the outflow port 111b to the discharge port.
  • the shape can be such that the cross-sectional area of the flow path continuously decreases toward 113a.
  • Area S B of the area S A of the inlet 111a outlet 111b is formed such that S A ⁇ S B.
  • the fluid control device 100 can be made with the two inlets 111a having an area S A, three outlet 111b having an area S B.
  • Fluid control apparatus 100 those total area of the inlet 111a (2S A) is less than the total area of the outlet 111b (3S B) are suitable for the flow resistance is small.
  • the number of the second space 112 and the third space 113 is not limited to those described above, and may be one or more respectively.
  • the flow path cross-sectional area of each of the second space 112 and the third space 113 may change continuously as shown in FIGS. 29 and 30.
  • a plurality are provided second space 112 and third space 113, respectively, and different areas S A from each other, the area S B may also be different from each other.
  • the one is suitable because the flow path resistance is small.
  • the number of the second space 112 and the third space 113 is not limited, and may be one or more each.
  • the flow path cross-sectional area of each of the second space 112 and the third space 113 may change continuously as shown in FIGS. 29 and 30.
  • the first space 111 can also have the following configuration.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 having a structure in which the first space 111 is smaller than the movable portion 102a
  • FIG. 34 is a schematic view of the fluid control device 100.
  • a wall 111c is provided between the movable portion 102a and the facing portion 103a, and the wall 111c forms a first space 111 that is smaller than the space between the movable portion 102a and the facing portion 103a. .. Further, a wall 112b and a wall 113b connected to the wall 111c are provided between the movable portion 102a and the third housing member 103, and a second space 112 and a third space 113 communicating with the first space 111 are formed. ing.
  • FIG. 35 is a schematic view showing the first space 111, the second space 112, and the third space 113 of the fluid control device 100. As shown in the figure, a part of the second space 112 and the third space 113 is provided between the movable portion 102a and the third housing member 103. Area S B of the area S A of the inlet 111a outlet 111b is formed such that S A ⁇ S B.
  • the influence of ⁇ V can be increased by reducing the volume V, and the transmission pressure of the fluid control device 100 can be increased.
  • the space outside the wall 111c that is, the space other than the first space 111 is not used for transporting the fluid, so a filler or the like is filled and sealed. You may.
  • FIG. 36 is a schematic view of the fluid control device 100 in which the first space 111 has a shape different from that of the movable portion 102a.
  • the first space 111 has a trapezoidal shape with the second space 112 side as the short side and the third space 113 side as the long side when viewed from the direction perpendicular to the movable portion 102a (Z direction).
  • the flow path cross-sectional area is formed so as to continuously increase from the inflow port 111a toward the outflow port 111b.
  • the area S B of the area S A of the inlet 111a outlet 111b is formed such that S A ⁇ S B.
  • the shape of the first space 111 is not limited to the trapezoidal shape, and may be another shape formed so that the cross-sectional area of the flow path continuously increases from the inflow port 111a toward the outflow port 111b.
  • the second housing member 102 can also have the following configuration.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view of the fluid control device 100
  • FIG. 38 is a plan view of the second housing member 102.
  • a spring portion 102d is provided between the movable portion 102a and the fixed portion 102b, and the elastic body is formed by the movable portion 102a and the spring portion 102d.
  • the end face T located on the outer periphery of the spring portion 102d is fixed to the fixed portion 102b, and the spring portion 102d connects the movable portion 102a and the fixed portion 102b.
  • the spring portion 102d is formed so as to have a lower rigidity than the fixed portion 102b, and causes elastic deformation to promote bending of the movable portion 102a.
  • the rigidity of the spring portion 102d is different from the rigidity of the movable portion 102a, and may be larger or smaller than the rigidity of the movable portion 102a.
  • the spring portion 102d may be made of the same material as the movable portion 102a and the fixed portion 102b, or may be made of a different material.
  • the spring portion 102d may be formed over the entire region between the movable portion 102a and the fixed portion 102b, and there may be no gap between the movable portion 102a and the fixed portion 102b, or the gap may be minimized.
  • FIG. 39 is a plan view of the diaphragm structure including the movable portion 701 of the fluid control device 700 (see FIG. 10) according to the comparison.
  • a spring portion 707 is provided between the movable portion 701 and the fixed portion 708.
  • the spring portion 707 has a spring 709 that is intermittently arranged around the movable portion 701, and a gap 710 is provided between the springs 709.
  • a piezoelectric element 711 is arranged on the movable portion 701.
  • FIG. 40 is a schematic view showing a bending operation of the movable portion 701. As shown in FIG. 40A, when a voltage is applied to the piezoelectric element 711, a difference in stress (arrow in the figure) is generated between the elastic body side surface 711a and the opposite side surface 711b of the piezoelectric element 711.
  • FIG. 41 is a schematic view showing the flow of fluid (arrows in the figure) in the movable portion 701 and the fluid control device 700 in the bent state.
  • the fluid flows from the first space 703 to the second space 704 due to the bending of the movable portion 701, but as shown in the figure, a part of the fluid returns to the first space 703 through the gap 710, and a loss occurs.
  • FIG. 42 is a schematic view showing each region of the movable portion 701 in the bent state.
  • the region G1 projects toward the second space 704 side and contributes to the extrusion of the fluid.
  • the region G2 causes a reverse shake and protrudes toward the first space 703, and does not contribute to the extrusion of the fluid.
  • the secondary resonance mode in which the end portion of the movable portion 701 is reversely shaken due to the structure, so that the region G2 that does not contribute to the extrusion of the fluid is formed.
  • low-order resonance modes may occur at the same time.
  • FIG. 43 is a schematic view showing a region of the movable portion 102a in a bent state. As shown in the figure, the movable portion 102a is a region G3 that contributes to the extrusion of the fluid as a whole.
  • the second housing member 102 since a gap is not provided between the fixed portion 102b and the movable portion 102a, or the gap is minimal, the passage of the fluid gap is restricted and loss is prevented. Further, since the gap is not provided or the gap is minimized, the rigidity of the spring portion 102d can be made larger than the rigidity of the spring portion 707, and the primary resonance mode can be shifted to the audible range or higher. Further, since the movable portion 102a is in a resonance mode in which reverse blurring does not occur, efficient driving is possible.
  • the second housing member 102 can be further configured as follows. 44 to 46 are cross-sectional views of a fluid control device 100 including a second housing member 102 having each configuration.
  • the spring portion 102d may have an uneven structure. As shown in FIG. 44, the uneven structure of the spring portion 102d includes a deformed spring structure provided with the concave portion 102e. In addition, the uneven structure of the spring portion 102d may include a bellows structure, a corrugated structure, and the like. By making the spring portion 102d have an uneven structure, it is possible to adjust the spring characteristics of the spring portion 102d.
  • the spring portion 102d may have a gap 102f.
  • FIG. 46 is a plan view of the second housing member 102 having the spring portion 102d. As shown in the figure, the spring portion 102d is composed of a plurality of gaps 102f and a plurality of springs 102g arranged between the gaps 102f.
  • the total area of the gap 102f when viewed from the direction perpendicular to the second housing member 102 (Z direction) is formed so as to be equal to or less than the total area of the spring 102g.
  • the number of the spring portion 102d and the gap 102f is not limited to that shown in FIG. 46, and may be at least one or more of each.
  • the amount of displacement was measured for the fluid control device 100 in which the second housing member 102 has each configuration.
  • the measurement results are shown in the following [Table 2].
  • the "comparative example” has a diaphragm structure provided in the fluid control device 700 (see FIG. 39), and the diameter of the elastic body is 9.3 mm.
  • "Structure 1" has a configuration of a second housing member 102 in which a gap 102f (see FIG. 46) is provided in the spring portion 102d, and the diameter of the movable portion 102a is 9.3 mm.
  • "Structure 2” has a configuration of 102 including the spring portion 102d (see FIG. 38), and the diameter of the movable portion 102a is 9.6 mm.
  • “Structure 3” has a configuration of 102 including the spring portion 102d (see FIG. 38), and the diameter of the movable portion 102a is 9.3 mm.
  • Maximum displacement is the amount of displacement of the movable part from the fixed part (Fig. 42: displacement amount H1, Fig. 43: displacement amount H3), and “reverse displacement” is the amount of displacement of the spring part in the direction opposite to the movable part. (FIG. 42, displacement amount H2).
  • the "gap area” is the area of the gap provided in the spring portion (see FIGS. 39 and 46).
  • the third housing member 103 may have a movable portion like the second housing member 102.
  • FIG. 47 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 including the third housing member 103 having the movable portion 103c. As shown in the figure, the third housing member 103 may include a movable portion 103c, a fixing portion 103d, and a spring portion 103e.
  • the movable portion 103c is located in the central portion of the third housing member 103 and is made of an elastic body.
  • the fixed portion 103d is arranged around the movable portion 103c and is made of an inelastic body.
  • a spring portion 103e is provided between the movable portion 103c and the fixed portion 103d.
  • the spring portion 103e has a different rigidity from the movable portion 103c, and the end face T located on the outer periphery of the spring portion 103e is fixed to the fixed portion 103d.
  • An elastic body is composed of a movable portion 103c and a spring portion 103e.
  • a drive mechanism 107 such as a piezoelectric element is provided on the movable portion 103c, and the movable portion 103c is configured to be bent by the drive mechanism 107 and functions as a diaphragm.
  • the spring portion 103e can have the above-mentioned various configurations like the spring portion 102d.
  • the drive mechanism 104 can also have the following configuration. 48 and 49 are cross-sectional views of a fluid control device 100 including a drive mechanism 104 having each configuration.
  • the movable portion 102a can be made of a piezoelectric element, that is, the movable portion 102a can be integrally formed with the drive mechanism 104. As a result, the movable portion 102a can be bent by itself by driving the piezoelectric element.
  • the drive mechanism 104 is connected to the movable portion 102a, and the movable portion 102a can be bent from the outside.
  • the drive mechanism 104 may be one that bends the movable portion 102a by a mechanical mechanism, or may be one that bends the movable portion 102a by another mechanism.
  • the fluid control device 100 may include a vibration support member.
  • FIG. 50 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 including the vibration support member 108
  • FIG. 51 is a plan view of the fluid control device 100.
  • the vibration support member 108 can be an annular member joined around the drive mechanism 104 on the second housing member 102.
  • the housing of the fluid control device 100 is configured by laminating the first housing member 101, the second housing member 102, and the third housing member 103, but a single housing member. It may consist of.
  • FIG. 52 is a cross-sectional view of the fluid control device 100 including a single housing member. As shown in the figure, the fluid control device 100 includes a housing member 109, a movable portion 110, a drive mechanism 104, a first check valve 105, and a second check valve 106.
  • the movable portion 110 is bent by a drive mechanism 104 such as a piezoelectric element.
  • a first space 111 is provided between the facing portion 109a, which is a portion of the housing member 109 facing the movable portion 110, and the movable portion 110, and the second space 112 and the third space are adjacent to the first space 111.
  • 113 is provided. Also in this configuration, it is possible to reduce the flow path resistance by providing the suction port 112a and the discharge port 113a on the extension surface of the facing portion 109a which is a flat plate member. Further, a spring portion having a rigidity different from that of the movable portion 110 may be provided between the movable portion 110 and the housing member 109.
  • the application of the fluid control device 100 is not particularly limited, but it can be mounted on, for example, an electronic device.
  • the fluid control device 100 can discharge the air in the electronic device to the outside or suck the air from the outside of the electronic device.
  • the fluid control device 100 can be used as a cooling device that suppresses heat generation by blowing a fluid onto a heat generating body in an electronic device. Since the fluid control device 100 can be miniaturized, it can be easily incorporated in an electronic device.
  • the present technology can have the following configurations. (1) A first space with an inlet and an outlet, Two flat plate members facing each other through the first space and at least one of which is an elastic body having flexibility, The drive mechanism that bends the elastic body and A second space adjacent to the first space, communicating with the first space through the inflow port, and having an intake port, A first check valve that allows fluid to flow from the suction port to the first space through the inflow port, and A third space adjacent to the first space, communicating with the first space through the outlet, and having a discharge port, It is provided with a second check valve that allows fluid to flow from the first space to the discharge port via the outlet.
  • a fluid control device in which at least one of the suction port and the discharge port is located on an extension surface of at least one of the two flat plate members.
  • the flow path from the second space to the first space via the inflow port and from the first space to the third space via the outlet is the first space, the above.
  • a fluid control device in which the cross-sectional area of the flow path continuously changes in the second space and the third space.
  • the drive mechanism is a piezoelectric element, and the piezoelectric element is a fluid control device laminated on the elastic body.
  • the fluid control device according to any one of (1) to (4) above.
  • the fluid control device according to any one of (1) to (5) above.
  • the housing of the fluid control device has a polygonal shape when viewed from a direction perpendicular to the two flat plate members.
  • the first space has a circular shape when viewed from a direction perpendicular to the two flat plate members.
  • a fluid control device in which at least one of the suction port and the discharge port is arranged at a corner of the housing. (7) The fluid control device according to (6) above.
  • the second space forms a flow path using a curved surface extending from the suction port toward the inflow port from a direction perpendicular to the extension surface of the two flat plate members to a direction parallel to the extension surface.
  • the third space is a fluid control device that forms a flow path using a curved surface that extends from the outlet toward the discharge port from a direction parallel to the extension surface to a direction perpendicular to the extension surface.
  • the inlet area of the S A, the area of the outlet when the S B, the fluid control device is a S A ⁇ S B.
  • the fluid is air, the fluid control device is a S A / S B ⁇ 0.3.
  • the second space and a part of the third space are fluid control devices provided between the two flat plate members.
  • (12) The fluid control device according to any one of (1) to (11) above.
  • the cross-sectional area of the flow path continuously changes from the suction port to the inflow port.
  • the third space is a fluid control device in which the cross-sectional area of the flow path continuously changes from the outlet to the discharge port.
  • the fluid control device according to any one of (1) to (12) above. It has a plurality of the second space and a plurality of the third space, has a plurality of the inlets and the plurality of outlets, and the total area of the plurality of inlets is the sum of the areas of the plurality of outlets. A fluid controller smaller than the total area. (14) The fluid control device according to (13) above. A fluid control device in which the area of the inlet having the largest area among the plurality of inlets is smaller than the area of the outlet having the smallest area among the plurality of outlets. (15) The fluid control device according to any one of (9) to (14) above.
  • the first space is a fluid control device formed so that the cross-sectional area of the flow path continuously increases from the inlet to the outlet.
  • the elastic body is a fluid control device having a movable portion and a spring portion having a rigidity different from that of the movable portion and connecting the movable portion to an outer peripheral portion.
  • the movable part and the spring part are fluid control devices made of materials having different rigidity from each other.
  • the fluid control device according to (16) above. A fluid control device in which the spring portion is provided with an uneven structure.
  • the movable part is a fluid control device integrally formed with the drive mechanism. (20) The fluid control device according to any one of (16) to (18) above.
  • the movable portion is a fluid control device that is bent by the drive mechanism connected to the movable portion.
  • the fluid control device according to any one of (16) to (20), wherein the spring portion has at least one gap and at least one spring, and is perpendicular to the two flat plate members. The total area of the gap is less than or equal to the total area of the spring when viewed from the above direction.
  • (22) A first space with an inlet and an outlet, Two flat plate members facing each other through the first space and at least one of which is an elastic body having flexibility,
  • the drive mechanism that bends the elastic body and A second space adjacent to the first space, communicating with the first space through the inflow port, and having a suction port,
  • a first check valve that allows fluid to flow from the suction port to the first space through the inflow port
  • An electronic device including a fluid control device in which at least one of the suction port and the discharge port is located on an extension surface of at least one of the two flat plate members.
  • Fluid control device 101 ... First housing member 102 ... Second housing member 102a ... Movable part 102b ... Fixed part 102d ... Spring part 103 ... Third housing member 103a ... Opposing part 104 ... Drive mechanism 105 ... First Check valve 106 ... Second check valve 111 ... First space 111a ... Inflow port 111b ... Outlet 112 ... Second space 112a ... Suction port 113 ... Third space 113a ... Discharge port

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

ダイヤフラム構造を有し、流路抵抗が小さい流体制御装置を提供することを課題とする。　本技術に係る流体制御装置は、第１の空間と、２枚の平板部材と、駆動機構と、第２の空間と、第１の逆止弁と、第２の逆止弁とを具備する。第１の空間は、流入口及び流出口を有する。２枚の平板部材は、第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である。第２の空間は、第１の空間に隣接し、流入口を介して第１の空間と連通し、吸入口を有する。第１の逆止弁は、吸入口から流入口を介して第１の空間に流体を流入させる。第３の空間は、第１の空間に隣接し、流出口を介して第１の空間と連通し、排出口を有する。第２の逆止弁は、流出口を介して第１の空間から排出口に流体を流入させる。吸入口と排出口のうち少なくとも一方は、２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している。

Description

流体制御装置及び電子機器
　本技術は、ダイヤフラムの駆動により流体を輸送する流体制御装置及び電子機器に関する。
　小型かつ薄型のポンプとして、ダイヤフラムを用いたダイヤフラム型ポンプが実用化されている。ダイヤフラム型ポンプは、ダイヤフラムの屈曲変形によって容積が変動するポンプ室を備え、容積を大きくすることにより流体をポンプ室に吸入し、容積を小さくすることにより流体をポンプ室から排出することが可能である。
　ポンプ室に接続される吸入口及び排出口はダイヤフラムに対して垂直方向に設けられるものが一般的である。例えば、特許文献１には、流体吸入口及び流体吐出口が振動子に対して垂直方向に設けられた圧電ポンプが開示されている。
特開平７－３０１１８２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のように吸入口及び排出口はダイヤフラムに対して垂直方向に設けられる場合、ポンプ室と吸入口及び排出口の間で流路の断面形状が大きく変化し、流路抵抗が大きくなるという問題がある。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、ダイヤフラム構造を有し、流路抵抗が小さい流体制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術に係る流体制御装置は、第１の空間と、２枚の平板部材と、駆動機構と、第２の空間と、第１の逆止弁と、第２の逆止弁とを具備する。
　上記第１の空間は、流入口及び流出口を有する。
　上記２枚の平板部材は、上記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である。
　上記駆動機構は、上記弾性体を屈曲させる。
　上記第２の空間は、上記第１の空間に隣接し、上記流入口を介して上記第１の空間と連通し、吸入口を有する。
　上記第１の逆止弁は、上記吸入口から上記流入口を介して上記第１の空間に流体を流入させる。
　上記第３の空間は、上記第１の空間に隣接し、上記流出口を介して上記第１の空間と連通し、排出口を有する。
　上記第２の逆止弁は、上記流出口を介して上記第１の空間から上記排出口に流体を流入させる。
　上記吸入口と上記排出口のうち少なくとも一方は、上記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している。
　上記目的を達成するため、本技術に係る電子機器は第１の空間と、２枚の平板部材と、駆動機構と、第２の空間と、第１の逆止弁と、第２の逆止弁とを具備する流体制御装置を備える。
　上記第１の空間は、流入口及び流出口を有する。
　上記２枚の平板部材は、上記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である。
　上記駆動機構は、上記弾性体を屈曲させる。
　上記第２の空間は、上記第１の空間に隣接し、上記流入口を介して上記第１の空間と連通し、吸入口を有する。
　上記第１の逆止弁は、上記吸入口から上記流入口を介して上記第１の空間に流体を流入させる。
　上記第３の空間は、上記第１の空間に隣接し、上記流出口を介して上記第１の空間と連通し、排出口を有する。
　上記第２の逆止弁は、上記流出口を介して上記第１の空間から上記排出口に流体を流入させる。
　上記吸入口と上記排出口のうち少なくとも一方は、上記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している。
本技術の実施形態に係る流体制御装置の断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置の平面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える可動部の動作を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置の流体吸入動作を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置の流体排出動作を示す模式図である。 比較例に係る流体制御装置の模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における流路形状及び流体の流れを示す模式図である。 比較例に係る流体制御装置の模式図である。 比較例に係る流体制御装置の模式図である。 比較例に係る流体制御装置の模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における吸入口及び排出口の配置を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における吸入口及び排出口の配置を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における吸入口及び排出口の配置を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における吸入口及び排出口の配置を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置がタイリングされた状態を示す平面図である。 比較例に係る流体制御装置がタイリングされた状態を示す平面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える第２空間及び第３空間の形状を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える第２空間の形状を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える第３空間の形状を示す断面図である。 リフト式逆止弁を示す模式図である。 スイング式逆止弁を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路の流路断面積を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える第１空間及び第２空間の流路断面積を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える第２空間及び第３空間の流路断面積を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置における流入口及び流出口の面積比と抵抗係数の関係を示すグラフである。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、可動部より小さい第１空間を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、流路を形成する壁を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える流路形状を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備えるばね部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備えるばね部を示す平面図である。 比較例に係る流体制御装置が備える可動部及びばね部を示す平面図である。 比較例に係る流体制御装置が備える可動部及びばね部の動作を示す模式図である。 比較例に係る流体制御装置が備える可動部の屈曲した状態を示す模式図である。 比較例に係る流体制御装置が備える可動部の屈曲した状態を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える可動部の屈曲した状態を示す模式図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、凹部を有するばね部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、間隙を有するばね部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、間隙を有するばね部を示す平面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、第１空間の両側に設けられた可動部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、駆動機構を兼ねる可動部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、機械的駆動機構を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、振動支持部を示す断面図である。 本技術の実施形態に係る流体制御装置が備える、振動支持部を示す平面図である。 本技術の変形例に係る流体制御装置を示す断面図である。
　本技術の実施形態に係る流体制御装置について説明する。
　［流体制御装置の概略的構成］
　図１は、本実施形態に係る流体制御装置１００の断面図であり、図２は流体制御装置１００の平面図である。流体制御装置１００は、流体を吸入し、排出することが可能なポンプである。流体は気体、液体又はその他の流動体等であり、特に限定されない。
　図１及び図２に示すように、流体制御装置１００は、第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２、第３筐体部材１０３、駆動機構１０４、第１逆止弁１０５及び第２逆止弁１０６を備える。第２筐体部材１０２と第３筐体部材１０３の間には第１空間１１１が設けられ、第１空間１１１に隣接して第２空間１１２及び第３空間１１３が設けられている。図３は、第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３を示す模式図である。
　第１筐体部材１０１は、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３が接合され、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３と共に第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３を形成する。第１筐体部材１０１は、第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３となる開口が形成された板状部材とすることができる。第１筐体部材１０１の一面を第１面１０１ａとし、第１面１０１ａとは反対側の面を第２面１０１ｂとする。
　第２筐体部材１０２は、第１筐体部材１０１の第１面１０１ａに接合される板状の部材である。第２筐体部材１０２は、可動部１０２ａ及び固定部１０２ｂを備える。可動部１０２ａは、第２筐体部材１０２の中央部分に位置し、弾性体からなる。可動部１０２ａの形状は特に限定されないが、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３に垂直な方向（Ｚ方向）から見て円形状とすることができる。固定部１０２ｂは、可動部１０２ａの周囲に配置され、非弾性体からなる。可動部１０２ａは、ダイヤフラムであり、固定部１０２ｂに支持され、駆動機構１０４によって屈曲するように構成されている。
　図４は、可動部１０２ａの屈曲動作を示す模式図である。なお、図４では駆動機構１０４の図示を省略する。同図に示すように、可動部１０２ａは、第３筐体部材１０３に接近する方向及び第３筐体部材１０３から離間する方向に屈曲する。可動部１０２ａと固定部１０２ｂの間には、可動部１０２ａの屈曲を促進するばね部が設けられてもよい。この詳細については後述する。以下、可動部１０２ａの屈曲方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直かつ互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向は第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３の延長面に平行な方向である。
　第３筐体部材１０３は、第１筐体部材１０１の第２面１０１ｂに接合される板状の部材である。第３筐体部材１０３は、非弾性体からなる板状部材とすることができる。第３筐体部材１０３のうち、可動部１０２ａに対向する部分を対向部分１０３ａとする。なお、以下の説明において第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３を合わせて流体制御装置１００の「筐体」とする。
　第２筐体部材１０２と第３筐体部材１０３は、図１に示すように可動部１０２ａと対向部分１０３ａが第１空間１１１を介して対向するように配置されている。第１空間１１１は、図４に示すように可動部１０２ａが屈曲することにより容積が変動する空間であり、流入口１１１ａ及び流出口１１１ｂを備える。
　第２空間１１２は第１空間１１１に隣接する空間であり、流入口１１１ａを介して第１空間１１１に連通する。また、第２空間１１２は吸入口１１２ａを備える。吸入口１１２ａは第２筐体部材１０２に設けられた開口であり、第２空間１１２は吸入口１１２ａを介して流体制御装置１００の外部空間に連通する。なお、吸入口１１２ａには流体を吸入口１１２ａに供給する配管等が接続されてもよい。
　第３空間１１３は第１空間１１１に隣接する空間であり、流出口１１１ｂを介して第１空間１１１に連通する。また、第３空間１１３は排出口１１３ａを備える。排出口１１３ａは第２筐体部材１０２に設けられた開口であり、第３空間１１３は排出口１１３ａを介して流体制御装置１００の外部空間に連通する。なお、排出口１１３ａには、排出口１１３ａから排出される流体が流入する配管等が接続されてもよい。
　駆動機構１０４は、可動部１０２ａを屈曲させる。駆動機構１０４は、図１に示すように可動部１０２ａ上に積層された圧電素子とすることができる。また、駆動機構１０４は圧電素子でなくてもよく、可動部１０２ａを屈曲させることが可能なものであればよい。
　第１逆止弁１０５は、吸入口１１２ａから流入口１１１ａを介して第１空間１１１に流体を流入させる。第１逆止弁１０５は図１に示すように、吸入口１１２ａに設けられ、外部空間から第２空間１１２へ向けて流れる流体を通過させ、第２空間１１２から外部空間へ向けて流れる流体を通過させないものとすることができる。
　また、第１逆止弁１０５は流入口１１１ａに設けられ、第２空間１１２から第１空間１１１へ向けて流れる流体を通過させ、第１空間１１１から第２空間１１２へ向けて流れる流体を通過させないものとすることも可能である。第１逆止弁１０５は、例えばスイング式の逆止弁とすることができる。
　第２逆止弁１０６は、流出口１１１ｂを介して第１空間１１１から排出口１１３ａに流体を流入させる。第２逆止弁１０６は図１に示すように、排出口１１３ａに設けられ、第３空間１１３から外部空間へ向けて流れる流体を通過させ、外部空間から第３空間１１３へ向けて流れる流体を通過させないものとすることができる。
　また、第２逆止弁１０６は流出口１１１ｂに設けられ、第１空間１１１から第３空間１１３へ向けて流れる流体を通過させ、第３空間１１３から第１空間１１１へ向けて流れる流体を通過させないものとすることも可能である。第２逆止弁１０６は、例えばスイング式の逆止弁とすることができる。
　流体制御装置１００は以上のような概略的構成を有する。流体制御装置１００を板状部材（第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３）が積層された構造とすることにより、流体制御装置１００の薄型化が実現されている。第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３は接着、締結又はその他の接合方法によって接合することができる。なお、上記説明において第３筐体部材１０３は非弾性体であるものとしたが、第３筐体部材１０３も第２筐体部材１０２と同様に弾性体からなる可動部を備え、駆動機構によって可動部が屈曲するものであってもよい。
　流体制御装置１００の筐体（第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３）の形状は特に限定されないが、図２に示すように第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３に垂直な方向（Ｚ方向）からみて４角形状とすることができる。また、流体制御装置１００の筐体形状は４角形状に限られず、同方向からみて６角形状又は８角形状等の多角形状とすることもできる。
　［流体制御装置の動作］
　流体制御装置１００の動作について説明する。図５及び図６は、流体制御装置１００の動作を示す模式図である。
　図５に示すように、可動部１０２ａが、第３筐体部材１０３から離間する方向に屈曲すると、第１空間１１１の容積が増大する。これにより流体は、矢印で示すように吸入口１１２ａを介して第２空間１１２に流入し、流入口１１１ａを介して第１空間１１１に流入する。この際、排出口１１３ａは第２逆止弁１０６によって閉塞され、流体が排出口１１３ａから流入することは防止される。
　図６に示すように、可動部１０２ａが、第３筐体部材１０３に接近する方向に屈曲すると、第１空間１１１の容積が減少する。これにより流体は、矢印で示すように第１空間１１１から流出口１１１ｂを介して第３空間１１３に流入し、排出口１１３ａを介して排出口１１３ａから排出される。この際、吸入口１１２ａは第１逆止弁１０５によって閉塞され、流体が吸入口１１２ａから流出することは防止される。
　このように可動部１０２ａの屈曲を繰り返すことにより、継続的に流体は吸入口１１２ａから吸入され、排出口１１３ａから排出される。このように流体制御装置１００では第２空間１１２から流入口１１１ａを介して第１空間１１１につながり、第１空間１１１から流出口１１１ｂを介して第３空間１１３につながる流路が形成され、この流路を通じて流体が輸送される。
　［吸入口及び排出口の位置について］
　吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａは、第２筐体部材１０２の延長面上に位置している。図１に示すように、第２筐体部材１０２の表面のうち、第１空間１１１側の面を面１０２ｃとする。面１０２ｃは、平板部材である可動部１０２ａの延長面である。また、図１に示すように、第３筐体部材１０３の表面のうち、第１空間１１１側の面を面１０３ｂとする。面１０３ｂは、平板部材である対向部分１０３ａの延長面である。
　吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａは、面１０２ｃ上に設けられている。これにより、流体制御装置１００によって輸送される流体の流路抵抗を低下させることができる。
　図７は、比較に係る流体制御装置５００の断面図である。同図に示すように、流体制御装置５００は、第１平板部材５０１、第２平板部材５０２及び筐体部材５０３を備え、第１平板部材５０１と第２平板部材５０２のいずれか一方又は両方は屈曲動作を行う弾性体である。
　第１平板部材５０１と第２平板部材５０２の間には容積が変動する第１空間５１１が設けられ、第１空間５１１に隣接して第２空間５１２及び第３空間５１３が設けられている。第１空間５１１には第１逆止弁５０５が配置された吸入口５１２ａが設けられ、第２空間５１２には第２逆止弁５０６が配置された排出口５１３ａが設けられている。
　流体制御装置５００では吸入口５１２ａと排出口５１３ａは第１平板部材５０１と第２平板部材５０２の延長面上には配置されていない構造となっている。この場合、図７に矢印で示すように、第１空間５１１と第２空間５１２の間及び第１空間５１１と第３空間５１３の間に段差が形成されており、この段差により流路抵抗が発生する。
　これに対し、図１に示すように流体制御装置１００では、第１空間１１１と第２空間１１２の間及び第１空間１１１と第３空間１１３の間が第２筐体部材１０２の面１０２ｃ及び第３筐体部材１０３の面１０３ｂという同一面上で接続されている。したがって、流体制御装置１００では流路抵抗を小さいものとすることが可能である。なお、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａのうちいずれか一方のみが面１０２ｃ上に設けられてもよく、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａのいずれか一方又は両方は、面１０３ｂ上に設けられてもよい。
　［流路形状について］
　上記のように流体制御装置１００では、第２空間１１２から流入口１１１ａを介して第１空間１１１につながり、第１空間１１１から流出口１１１ｂを介して第３空間１１３につながる流路が形成される。この流路は、吸入口１１２ａから排出口１１３ａまで流路断面積が連続的に変化する形状が好適である。
　流路断面積が連続的に変化する形状とは例えば、管路の断面積がＳａからＳｂに変化する時、断面積Ｓａをとる管路上の位置から断面積Ｓｂをとる管路上の位置までの距離が０以上であり、ＳａからＳｂを結ぶ管路が滑らかな線で結ばれるものをいうがこれに限られない。また、流路断面積とは、管路内の流線のうち流入口から流出口までを結ぶ最も短いものを法線にもつ断面の面積である。
　図８は、流体制御装置１００における流路形状及び流体の流れを示す模式図である。同図に示すように、第１空間１１１は、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３に垂直な方向（Ｚ方向）からみて円形であり、図３に示すように同方向（Ｚ方向）を高さ方向とする円柱形状を有する。
　第２空間１１２は、吸入口１１２ａから次第に流路断面積が広がる形状を有し、流入口１１１ａを介して第１空間１１１の側面に接続されている。第３空間１１３は第１空間１１１の側面に流出口１１１ｂを介して接続され、排出口１１３ａに向けて次第に流路断面積が減少する形状を有する。
　流体は図８に矢印で示すように、第２空間１１２、第１空間１１１及び第３空間１１３によって形成される流路断面積が連続的に変化する流路を滑らかに通過することができ、流路抵抗を減少させることが可能である。
　図９は、比較に係る流体制御装置６００の模式図である。同図に示すように、流体制御装置６００は、可動部６０１、筐体６０２、空間６０３、吸入口６０４及び排出口６０５を備える。吸入口６０４及び排出口６０５にはそれぞれ逆止弁が設けられている。空間６０３は可動部６０１の屈曲により容積が変動し、流体は可動部６０１に対して垂直方向に流れて空間６０３に入出する。流路の断面積は吸入口６０４から空間６０３にかけて急激に大きくなり、空間６０３から排出口６０５にかけて急激に小さくなる。
　図１０は、比較に係る流体制御装置７００の模式図である。同図に示すように、流体制御装置７００は、可動部７０１、筐体７０２、第１空間７０３、第２空間７０４、吸入口７０５及び排出口７０６を備える。排出口７０６には逆止弁が設けられている。第１空間７０３及び第２空間７０４は可動部７０１の屈曲により容積が変動し、流体は可動部７０１に対して垂直方向に流れて第１空間７０３に流入し、同方向に流れて第２空間７０４から排出される。この場合も流路の断面積は吸入口７０５から第１空間７０３にかけて急激に大きくなり、第２空間７０４から排出口７０６にかけて急激に小さくなる。
　図１１は、比較に係る流体制御装置８００の一部構成を示す模式図である。流体制御装置８００は、ピストン８０１、筐体８０２、第１空間８０３、第２空間８０４及び排出口８０５を備える。同図に示すように、ピストン８０１の面積をＳ１、ピストン８０１の質量をＭ、ピストン８０１の位置変動量をＬ、排出口８０５の面積をＳ２とし、ピストン８０１の位置変動により移動する流体の体積をρＳ１Ｌとすると、以下の（式１）が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　（式１）に示すように、ピストン８０１と排出口８０５の断面積比（Ｓ１／Ｓ２）が大きい場合、ｖ２に比例した大きな慣性抵抗が生じる。したがって、流体制御装置６００及び流体制御装置７００では流路断面積が急激に変化するため、流路抵抗が大きくなる。
　これに対し、本実施形態に係る流体制御装置１００では流路断面積が連続的に変化するため、流路抵抗を減少させることが可能である。
　［吸気口及び排気口の配置について］
　吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａの配置について説明する。図１２乃至図１５は、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａの配置を示す模式図であり、各図において吸入口１１２ａから排出口１１３ａへの流体の流れを矢印で示す。
　図１２に示すように、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａは、第１空間１１１を介して反対側にそれぞれ一つずつが設けられてもよい。また、図１３及び図１４に示すように、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａはそれぞれ２つずつが設けられてもよい。図１３に示すように、吸入口１１２ａと排出口１１３ａが第１空間１１１の反対側に配置されてもよく、図１４に示すように吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａはそれぞれが第１空間１１１の反対側に配置されてもよい。
　なお、図１４に示すように、吸入口１１２ａ同士を向かい合わせ、かつ、排出口１１３ａ同士を向かい合わせることにより、第１空間１１１内の渦の発生を抑え、圧力損失を低減することが可能である。
　さらに、図１５に示すように、吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａはそれぞれ４つずつが設けられてもよい。この他にも吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａは任意の数を設けることが可能である。
　吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａの位置は特に限定されないが、図１２乃至図１５に示すように、流体制御装置１００の筐体が第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３に垂直な方向（Ｚ方向）から見て４角形状であり、第１空間１１１が同方向から見て円形状である場合、筐体の角に配置すると好適である。
　吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａを筐体の角に配置することにより、筐体内部のスペースを無駄なく使うことが可能である。また、流体制御装置１００をタイリングした際にも効率化が可能である。図１６は、流体制御装置１００をタイリングした状態を示す模式図である。
　同図に示すように、流体制御装置１００をタイリングすると、筐体が４角形状であるのに対し、第１空間１１１が円形状であるため、筐体の角部分にスペース（図中、破線枠内）が生じるが、このスペースに吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａを配置することができる。
　図１７は、上記比較例に係る流体制御装置７００をタイリングした状態を示す模式図である。同図に示すように、流体制御装置７００をタイリングすると、筐体の角部分にスペース（図中、破線枠内）が生じるが、このスペースは利用されないデッドスペースとなる。さらに、吸入口７０５及び排出口７０６が筐体の厚み方向に位置するため、流体制御装置１００の場合に比べて厚みが増加する。
　流体制御装置１００では図１６に示すように筐体の角部分のスペース（図中、破線枠内）に吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａを配置することにより、当該スペースを有効に利用し、厚みを抑えることができる。これにより、流体制御装置１００を例えば触覚提示のように広範囲な面でタイリングし、ポンプアレイとして利用する際に占有面積に対して高効率にアレイを形成することが可能となる。
　なお、流体制御装置１００の筐体が４角形状ではなく、６角形状や８角形状の場合も同様に、筐体の角に吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａを配置することにより、第１空間１１１の間のスペースを有効に利用することが可能である。
　［第２空間及び第３空間の形状について］
　上述のように第２空間１１２は吸入口１１２ａと流入口１１１ａを接続する空間であり、流体の流路を形成する。第３空間１１３は流出口１１１ｂと排出口１１３ａを接続する空間であり、流体の流路を形成する。ここで第２空間１１２と第３空間１１３は曲面を用いた流路を形成とする空間とすることも可能である。
　図１８は、第２空間１１２と第３空間１１３が曲面を用いた流路を形成する流体制御装置１００の断面図であり、図１９は、この流体制御装置１００の、第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３を示す模式図である。
　図２０は、第２空間１１２を示す断面図であり、流体の流れを矢印で示す。図中Ｐは第２筐体部材１０２の延長面（Ｘ－Ｙ平面）である。第２空間１１２は、内周面に曲面Ｃが用いられ、吸入口１１２ａから流入口１１１ａに向けて延長面Ｐに垂直な方向（Ｚ方向）から延長面Ｐに平行な方向（Ｘ方向）に延びる流路を形成する。
　図２１は、第３空間１１３を示す断面図であり、流体の流れを矢印で示す。図中Ｐは第２筐体部材１０２の延長面（Ｘ－Ｙ平面）である。第３空間１１３は、内周面に曲面Ｃが用いられ、流出口１１１ｂから排出口１１３ａに向けて延長面Ｐに平行な方向（Ｘ方向）から延長面Ｐに垂直な方向（Ｚ方向）に延びる流路を形成する。
　第２空間１１２及び第３空間１１３をこのような形状とすることにより、吸入口１１２ａと第１空間１１１の間、及び第１空間１１１と排出口１１３ａの間を滑らかに接続し、流路抵抗を低減することが可能である。
　［第１逆止弁及び第２逆止弁について］
　第１逆止弁１０５及び第２逆止弁１０６は、スイング式の逆止弁が好適である。図２２はリフト式の逆止弁９０１を示す模式図であり、図２２（ａ）は逆止弁９０１が閉じている状態を示し、図２２（ｂ）は逆止弁９０１が開いている状態を示す。図２２（ｂ）に矢印で示すように、逆止弁９０１が開いている状態では流体の巻き込みによる渦が発生し、流体の粘性抵抗による圧力損失が生じる。
　図２３はスイング式の逆止弁９０２を示す模式図であり、図２３（ａ）は逆止弁９０２が閉じている状態を示し、図２３（ｂ）は逆止弁９０２が開いている状態を示す。同図に示すようにスイング式の逆止弁は、弁周囲の一箇所にヒンジを備え、そのヒンジを中心に揺動して開閉する逆止弁である。図２３（ｂ）に矢印で示すように、スイング式の場合も逆止弁９０２が開いている状態では流体の巻き込みによる渦が発生し、粘性抵抗による圧力損失が生じる。
　ここで、第２逆止弁１０６は、図１８に示すように、開弁時に第３空間１１３の曲面Ｃに隙間なく密着する構造とする。これにより、図２３（ｂ）に示すような渦の発生を防止し、圧力損失を抑制することが可能である。なお、第２逆止弁１０６は、第３空間１１３の曲面Ｃに密着できるように、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステル又はポリプロピレン等の柔軟な素材からなるものが好適である。
　［流入口及び流出口の面積について］
　流入口１１１ａと流出口１１１ｂの面積は同一であってもよいが、以下に示すように異なるものとすることも可能である。図２４は、流入口１１１ａと流出口１１１ｂの面積を示す模式図であり、図２５は、第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３を示す模式図である。
　これらの図に示すように、流入口１１１ａの面積を面積ＳＡ、流出口１１１ｂの面積を面積ＳＢ、第１空間１１１の代表断面積を面積Ｓｒとする。また、第２空間１１２の径を径ＤＡ、第３空間１１３の径をＤＢ、第１空間１１１の径を径Ｄｒとする。ここで、流体制御装置１００は面積ＳＢが面積ＳＡより大きいものとすることができる。
　流体の流路抵抗は流速の方向に対して垂直な断面積（流路断面積）の変化で生じる。流速に対して上流側の流路断面積と下流側の流路断面積の違いから一般的な流路抵抗は次のようになる。なお、以下では、流体制御装置１００を流れる流体は空気であるものとして説明する。
　図２６は、流入口１１１ａ側の流路断面積を示す模式図である。同図に示すように、第２空間１１２の流路断面積をＡ１、第２空間１１２を流れる流体の流速をｖ１、第１空間１１１の流路断面積をＡ２第１空間１１１を流れる流体の流速をｖ２とすると、流路抵抗ΔＰＳＤは次の（式２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ξは面積比Ａ１／Ａ２によって変化する係数であり、ほぼ１となる。
　図２７は、流出口１１１ｂ側の流路断面積を示す模式図である。同図に示すように、第１空間１１１の流路断面積をＡ１、第１空間１１１を流れる流体の流速をｖ２、第３空間１１３の流路断面積をＡ２、第３空間１１３を流れる流体の流速をｖ３とすると、流路抵抗ΔＰＳＣは次の（式３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ＣＣ及びζＣはＡ２／Ａ１に応じて以下の［表１］に示す値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　したがって、流入口１１１ａから流出口１１１ｂに向かう流路では、面積ＳＢを面積ＳＡより大きく、即ちＳＡ＜ＳＢとなるようにすると流入口１１１ａより流出口１１１ｂの抵抗係数が小さくなる。このため、流路抵抗が小さくなり、スムーズに流体の流れを作り出すことが可能となる。
　一例として流入口１１１ａの抵抗係数ζｄ及び流出口１１１ｂの抵抗係数ζｃを算出すると、面積ＳＡが０．１ｍｍ２、代表断面積Ｓｒが０．９ｍｍ２、面積Ｓｒが０．３ｍｍ２の場合、抵抗係数ζｄは０．８８９、抵抗係数ζｃは０．３４となる。このようにＳＡ＜ＳＢとすることにより、流出口１１１ｂの抵抗係数ζｃが流入口１１１ａの抵抗係数ζｄより小さくなる。
　図２８は、流入口１１１ａと流出口１１１ｂの面積比（ＳＡ／ＳＢ）と抵抗係数の関係を示すグラフである。同図において範囲Ｈで示すように、面積比（ＳＡ／ＳＢ）が０．３未満である場合、流出口１１１ｂの抵抗係数が流入口１１１ａの抵抗係数より小さくなる。一方、面積比（ＳＡ／ＳＢ）が０．３以上である場合、流出口１１１ｂの抵抗係数が流入口１１１ａの抵抗係数より大きくなる。したがって、面積比（ＳＡ／ＳＢ）はＳＡ／ＳＢ＜０．３を満たすものが好適である。
　以上から、流入口１１１ａと流出口１１１ｂは、ＳＡ＜ＳＢかつＳＡ／ＳＢ＜０．３となるものが好適である。なお、上述した説明では、流体制御装置１００を流れる流体が空気である場合について説明したが、流体が空気以外の場合でも流入口１１１ａと流出口１１１ｂは、ＳＡ＜ＳＢとなるものとすることにより、流入口１１１ａより流出口１１１ｂの抵抗係数を小さくし、即ち、流路抵抗を小さくすることが可能である。
　第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３のサイズは特に限定されないが、例えば、径ＤＡは１ｍｍ、径ＤＢは２ｍｍ、径Ｄｒは９ｍｍとすることができる。
　［第２空間と第３空間の他の構成について］
　第２空間１１２及び第３空間１１３は、流路断面積が連続的に変化するものであってもよい。図２９及び図３０は、第２空間１１２及び第３空間１１３の流路断面積が連続的に変化する流体制御装置１００の模式図である。
　図２９に示すように、第２空間１１２は、吸入口１１２ａから流入口１１１ａに向かって流路断面積が連続的に増加する形状とし、第３空間１１３は、流出口１１１ｂから排出口１１３ａに向かって流路断面積が連続的に減少する形状とすることができる。流入口１１１ａの面積ＳＡと流出口１１１ｂの面積ＳＢはＳＡ＜ＳＢとなるように形成されている。この構成とすることにより流体制御装置１００によって輸送される流体の流量を増加させることが可能である。
　また、図３０に示すように、第２空間１１２は、吸入口１１２ａから流入口１１１ａに向かって流路断面積が連続的に減少する形状とし、第３空間１１３は、流出口１１１ｂから排出口１１３ａに向かって流路断面積が連続的に減少する形状とすることができる。流入口１１１ａの面積ＳＡと流出口１１１ｂの面積ＳＢはＳＡ＜ＳＢとなるように形成されている。この構成とすることにより流体制御装置１００による送出圧力を高圧化することが可能である。
　また、図３１及び図３２に示すように、第２空間１１２及び第３空間１１３はそれぞれ複数が設けられてもよい。図３１に示すように、流体制御装置１００は面積ＳＡを有する二つの流入口１１１ａと、面積ＳＢを有する３つの流出口１１１ｂを備えるものとすることができる。
　流体制御装置１００は、流入口１１１ａの面積の合計（２ＳＡ）が流出口１１１ｂの面積の合計（３ＳＢ）より小さいものが、流路抵抗が小さいため好適である。第２空間１１２及び第３空間１１３の数は上述のものに限られず、それぞれ１つ以上とすることができる。なお、それぞれの第２空間１１２及び第３空間１１３は、図２９及び図３０に示すように流路断面積が連続的に変化するものであってもよい。
　また、図３２に示すように、第２空間１１２及び第３空間１１３はそれぞれ複数が設けられ、かつ面積ＳＡが互いに異なり、面積ＳＢも互いに異なるものであってもよい。流入口１１１ａの面積をそれぞれＳＡ１、ＳＡ２及びＳＡ３とし、流出口１１１ｂの面積をそれぞれＳＢ１、ＳＢ２及びＳＢ３とすると、ＳＡ１、ＳＡ２及びＳＡ３のうち最大のものはＳＢ１、ＳＢ２及びＳＢ３のうち最小のものより小さく、かつ、流入口１１１ａの面積の合計（ＳＡ１＋ＳＡ２＋ＳＡ３）は流出口１１１ｂの面積の合計（ＳＢ１＋ＳＢ２＋ＳＢ３）より小さいものが、流路抵抗が小さいため好適である。
　第２空間１１２及び第３空間１１３の数は限定されず、それぞれ１つ以上であればよい。なお、それぞれの第２空間１１２及び第３空間１１３は、図２９及び図３０に示すように流路断面積が連続的に変化するものであってもよい。
　［第１空間の他の構成について］
　第１空間１１１は、次のような構成とすることも可能である。図３３は、第１空間１１１が可動部１０２ａより小さい構造を有する流体制御装置１００の断面図であり、図３４はこの流体制御装置１００の模式図である。
　図３４に示すように、可動部１０２ａと対向部分１０３ａの間には壁１１１ｃが設けられ、壁１１１ｃによって可動部１０２ａと対向部分１０３ａの間の空間よりも小さい第１空間１１１が形成されている。また、また可動部１０２ａと第３筐体部材１０３の間には壁１１１ｃに接続する壁１１２ｂ及び壁１１３ｂが設けられ、第１空間１１１に連通する第２空間１１２及び第３空間１１３が形成されている。
　図３５は、この流体制御装置１００の第１空間１１１、第２空間１１２及び第３空間１１３を示す模式図である。同図に示すように、第２空間１１２及び第３空間１１３の一部が可動部１０２ａと第３筐体部材１０３の間に設けられている。流入口１１１ａの面積ＳＡと流出口１１１ｂの面積ＳＢはＳＡ＜ＳＢとなるように形成されている。
　気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）より、第１空間１１１の体積をＶ、可動部１０２ａが屈曲する際の体積変化量をΔＶとした時の圧力Ｐ'は以下の（式４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　したがって、ΔＶが一定とすると、体積Ｖが小さくなることにより、ΔＶの影響度を大きくすることができ、流体制御装置１００の送出圧力を高圧化することが可能となる。なお、可動部１０２ａと対向部分１０３ａの間の空間のうち、壁１１１ｃの外側の空間、即ち第１空間１１１以外の空間は流体の輸送に利用されないため、充填材等を充填して封止してもよい。
　図３６は、第１空間１１１が可動部１０２ａとは異なる形状を有する流体制御装置１００の模式図である。同図に示すように第１空間１１１は可動部１０２ａに垂直な方向（Ｚ方向）から見て、第２空間１１２側を短辺、第３空間１１３側を長辺とする台形形状を有し、流入口１１１ａから流出口１１１ｂに向かって流路断面積が連続的に大きくなるように形成されている。また、流入口１１１ａの面積ＳＡと流出口１１１ｂの面積ＳＢはＳＡ＜ＳＢとなるように形成されている。
　第１空間１１１をこの形状とすることにより、第１空間１１１内を流れる流体の流路抵抗を低減することが可能である。なお、第１空間１１１の形状は台形に限られず、流入口１１１ａから流出口１１１ｂに向かって流路断面積が連続的に大きくなるように形成された他の形状とすることも可能である。
　［第２筐体部材部材の構成について］
　第２筐体部材１０２は以下のような構成とすることも可能である。図３７は流体制御装置１００の断面図であり、図３８は第２筐体部材１０２の平面図である。
　これらの図に示すように、可動部１０２ａと固定部１０２ｂの間にはばね部１０２ｄが設けられ、可動部１０２ａとばね部１０２ｄによって弾性体が構成されている。ばね部１０２ｄの外周に位置する端面Ｔは固定部１０２ｂに固定され、ばね部１０２ｄは可動部１０２ａと固定部１０２ｂを接続する。
　ばね部１０２ｄは、固定部１０２ｂより剛性が小さくなるように形成されており、弾性変形を生じることにより可動部１０２ａの屈曲を促進する。ばね部１０２ｄの剛性は可動部１０２ａの剛性とは異なり、可動部１０２ａの剛性より大きくてもよく、小さくてもよい。ばね部１０２ｄは可動部１０２ａ及び固定部１０２ｂと同一の材質であってもよく、異なる材質であってもよい。ばね部１０２ｄは可動部１０２ａと固定部１０２ｂの間の領域全体に形成され、可動部１０２ａと固定部１０２ｂの間には間隙が存在しない、又は
間隙が最小限であるものとすることができる。
　図３９は、比較に係る流体制御装置７００（図１０参照）の可動部７０１を含むダイヤフラム構造の平面図である。同図に示すように、可動部７０１と固定部７０８の間にははばね部７０７が設けられている。ばね部７０７は、可動部７０１の周囲において間欠的に配置されたばね７０９を有し、ばね７０９の間には間隙７１０が設けられている。可動部７０１上には圧電素子７１１が配置されている。
　図４０は、可動部７０１の屈曲動作を示す模式図である。図４０（ａ）に示すように、圧電素子７１１に電圧をすると圧電素子７１１の弾性体側表面７１１ａと反対側表面７１１ｂの間に応力（図中矢印）の差が発生する。
　この応力の差によって、図４０（ｂ）に示すように可動部７０１とばね７０９の境目を支点にモーメント（図中矢印）が発生する。これにより、図４０（ｃ）に示すように、可動部７０１の中心部と端部で逆方向にたわみ（図中矢印）が発生し、ばね７０９を伸張しながら可動部７０１は屈曲を生じる。
　図４１は、屈曲している状態の可動部７０１と流体制御装置７００中の流体の流れ（図中矢印）を示す模式図である。可動部７０１の屈曲により流体は第１空間７０３から第２空間７０４に流れるが、同図に示すように流体の一部は間隙７１０を介して第１空間７０３に戻り、損失が発生する。
　図４２は、屈曲している状態の可動部７０１の各領域を示す模式図である。同図に示すように、可動部７０１の屈曲により、領域Ｇ１は第２空間７０４側に突出し、流体の押し出しに寄与する。一方、領域Ｇ２は、逆ブレを生じて第１空間７０３側に突出し、流体の押し出しに寄与しない。
　特に可聴域以上の動作を考えると、構造上、可動部７０１の端部が逆ブレしてしまう２次共振モードを使用する必要があるため、流体の押し出しに寄与しない領域Ｇ２が形成される。加えて低次のモードの共振モードが同時に発生する可能性がある。
　これに対し、流体制御装置１００が備える第２筐体部材１０２は次のように動作する。図４３は、屈曲している状態の可動部１０２ａの領域を示す模式図である。同図に示すように、可動部１０２ａは全体が流体の押し出しに寄与する領域Ｇ３となる。
　第２筐体部材１０２では固定部１０２ｂと可動部１０２ａの間に間隙が設けられていない、又は間隙が最小限であるため、流体の間隙の通過が制限され、損失が防止されている。また、間隙が設けられていない、又は間隙が最小限であるため、ばね部１０２ｄの剛性をばね部７０７の剛性より大きくし、１次共振モードを可聴域以上にシフトさせることが可能である。また、可動部１０２ａは逆ブレを生じない共振モードとなるため、効率的な駆動が可能となる。
　［第２筐体部材の他の構成について］
　第２筐体部材１０２はさらに以下のような構成とすることも可能である。図４４乃至図４６は、各構成を有する第２筐体部材１０２を備える流体制御装置１００の断面図である。
　ばね部１０２ｄは凹凸構造を有するものであってもよい。ばね部１０２ｄが有する凹凸構造には、図４４に示すように、凹部１０２ｅが設けられた異形ばね構造が含まれる。また、ばね部１０２ｄが有する凹凸構造はこの他にも蛇腹構造や波形構造等を含むものであってもよい。ばね部１０２ｄを、凹凸構造を有するものとすることにより、ばね部１０２ｄのばね特性を調整することが可能である。
　また、図４５に示すようにばね部１０２ｄは間隙１０２ｆを有するものであってもよい。図４６はこのばね部１０２ｄを有する第２筐体部材１０２の平面図である。同図に示すように、ばね部１０２ｄには複数の間隙１０２ｆと間隙１０２ｆの間に配置された複数のばね１０２ｇから構成されている。
　ここで、第２筐体部材１０２に垂直な方向（Ｚ方向）から見て間隙１０２ｆの面積の合計は、ばね１０２ｇの面積の合計以下となるように形成されている。間隙１０２ｆの面積の合計をばね１０２ｇの面積の合計以下とすることにより、間隙１０２ｆを通過する流体の量を低減することが可能である。なお、ばね部１０２ｄと間隙１０２ｆの数は図４６に示すものに限定されず、それぞれ少なくとも１つ以上とすることができる。
　第２筐体部材１０２が各構成を有する流体制御装置１００について、変位量を測定した。測定結果を次の［表２］に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　［表２］においては「比較例」は上記流体制御装置７００（図３９参照）が備えるダイヤフラム構造を有し、弾性体の直径は９．３ｍｍである。「構成１」は、ばね部１０２ｄに間隙１０２ｆ（図４６参照）が設けられた第２筐体部材１０２の構成を有し、可動部１０２ａの直径は９．３ｍｍである。「構成２」はばね部１０２ｄを備える１０２の構成（図３８参照）を有し、可動部１０２ａの直径は９.６ｍｍである。「構成３」はばね部１０２ｄを備える１０２の構成（図３８参照）を有し、可動部１０２ａの直径は９.３ｍｍである。
　「最大変位」は固定部からの可動部の変位量（図４２：変位量Ｈ１、図４３：変位量Ｈ３）であり、「逆ブレ変位」は可動部と反対方向へのばね部の変位量（図４２、変位量Ｈ２）である。「間隙面積」はばね部に設けられた間隙の面積（図３９、図４６参照）である。
　［表２］に示すように、「比較例」では逆ブレ変位が生じているのに対し、「構成１」、「構成２」及び「構成３」では逆ブレ変位の発生が防止されている。
　［第３筐体部材の他の構成について］
　第３筐体部材１０３は、第２筐体部材１０２と同様に可動部を有するものであってもよい。図４７は、可動部１０３ｃを有する第３筐体部材１０３を備える流体制御装置１００の断面図である。同図に示すように、第３筐体部材１０３は、可動部１０３ｃ、固定部１０３ｄ及びばね部１０３ｅを備えるものとすることができる。
　可動部１０３ｃは、第３筐体部材１０３の中央部分に位置し、弾性体からなる。固定部１０３ｄは、可動部１０３ｃの周囲に配置され、非弾性体からなる。可動部１０３ｃと固定部１０３ｄの間にはばね部１０３ｅが設けられている。ばね部１０３ｅは可動部１０３ｃとは剛性が異なり、ばね部１０３ｅの外周に位置する端面Ｔは固定部１０３ｄに固定されている。可動部１０３ｃとばね部１０３ｅによって弾性体が構成されている。
　可動部１０３ｃ上には圧電素子等である駆動機構１０７が設けられおり、可動部１０３ｃは、駆動機構１０７によって屈曲するように構成され、ダイヤフラムとして機能する。ばね部１０３ｅは、ばね部１０２ｄと同様に上記の各種構成を有するものとすることができる。
　［駆動機構の他の構成について］
　駆動機構１０４は以下のような構成とすることも可能である。図４８及び図４９は、各構成を有する駆動機構１０４を備える流体制御装置１００の断面図である。
　図４８に示すように、可動部１０２ａは圧電素子からなり、即ち可動部１０２ａが駆動機構１０４と一体的に形成されているものとすることが可能である。これにより可動部１０２ａは、圧電素子の駆動により自ら屈曲するものとすることができる。
　また、図４９に示すように、駆動機構１０４は可動部１０２ａに接続され、外部から可動部１０２ａを屈曲させるものとすることができる。同図に示すように駆動機構１０４は機械的機構により可動部１０２ａを屈曲させるものであってもよく、他の機構によって可動部１０２ａを屈曲させるものであってもよい。
　［振動支持部材について］
　流体制御装置１００は、振動支持部材を備えるものであってもよい。図５０は振動支持部材１０８を備える流体制御装置１００の断面図であり、図５１は、この流体制御装置１００の平面図である。これらの図に示すように振動支持部材１０８は、第２筐体部材１０２上において駆動機構１０４の周囲に接合される環状の部材とすることができる。
　［変形例］
　上記実施形態において流体制御装置１００の筐体は第１筐体部材１０１、第２筐体部材１０２及び第３筐体部材１０３が積層されて構成されるものとしたが、単一の筐体部材からなるものであってもよい。図５２は、単一の筐体部材を備える流体制御装置１００の断面図である。同図に示すようにこの流体制御装置１００は、筐体部材１０９、可動部１１０、駆動機構１０４、第１逆止弁１０５及び第２逆止弁１０６を備える。
　可動部１１０は圧電素子等の駆動機構１０４によって屈曲される。筐体部材１０９のうち可動部１１０と対向する部分である対向部分１０９ａと可動部１１０の間には第１空間１１１が設けられ、第１空間１１１に隣接して第２空間１１２及び第３空間１１３が設けられている。この構成においても、平板部材である対向部分１０９ａの延長面上に吸入口１１２ａ及び排出口１１３ａを設けることにより、流路抵抗を低減することが可能である。また、可動部１１０と筐体部材１０９の間には、可動部１１０とは剛性が異なるばね部が設けられてもよい。
　［電子機器について］
　流体制御装置１００の用途は特に限定されないが、例えば電子機器に搭載することが可能である。流体制御装置１００は電子機器内の空気を外部に排出し、あるいは電子機器外部から空気を吸入することができる。また、流体制御装置１００は、電子機器内の発熱体に流体を吹き付けることによって発熱を抑制する冷却用デバイスとして利用することができる。流体制御装置１００は小型化が可能であるため、容易に電子機器内に内蔵させることが可能である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
　（１）
　流入口及び流出口を有する第１の空間と、
　上記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である２枚の平板部材と、
　上記弾性体を屈曲させる駆動機構と、
　上記第１の空間に隣接し、上記流入口を介して上記第１の空間と連通し、吸入口を有する第２の空間と、
　上記吸入口から上記流入口を介して上記第１の空間に流体を流入させる第１の逆止弁と、
　上記第１の空間に隣接し、上記流出口を介して上記第１の空間と連通し、排出口を有する第３の空間と、
　上記流出口を介して上記第１の空間から上記排出口に流体を流入させる第２の逆止弁と
　を具備し、
　上記吸入口と上記排出口のうち少なくとも一方は、上記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している
　流体制御装置。
　（２）
　上記（１）に記載の流体制御装置であって、
　上記弾性体の屈曲により上記第１の空間の容積を変動させる
　流体制御装置。
　（３）
　上記（１）又は（２）に記載の流体制御装置であって、
　上記第２の空間から上記流入口を介して上記第１の空間につながり、上記第１の空間から上記流出口を介して上記第３の空間につながる流路は、上記第１の空間、上記第２の空間及び上記第３の空間において流路断面積が連続的に変化する
　流体制御装置。
　（４）
　上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記駆動機構は圧電素子であり、上記圧電素子は上記弾性体に積層されている
　流体制御装置。
　（５）
　上記（１）から（４）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　複数の板状部材が接合された積層構造を有する
　流体制御装置。
　（６）
　上記（１）から（５）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記流体制御装置の筐体は、上記２枚の平板部材に垂直な方向から見て多角形形状を有し、
　上記第１の空間は、上記２枚の平板部材に垂直な方向から見て円形形状を有し、
　上記吸入口及び上記排出口の少なくとも一方は、上記筐体の角に配置されている
　流体制御装置。
　（７）
　上記（６）に記載の流体制御装置であって、
　上記第２の空間は、上記吸入口から上記流入口に向けて、上記２枚の平板部材の延長面に垂直な方向から上記延長面に平行な方向に延びる、曲面を用いた流路を形成し、
　上記第３の空間は、上記流出口から上記排出口に向けて、上記延長面に平行な方向からから上記延長面に垂直な方向に延びる、曲面を用いた流路を形成する
　流体制御装置。
　（８）
　上記（７）に記載の流体制御装置であって、
　上記第２の逆止弁はスイング式構造を有し、開弁時に上記第３の空間の曲面に密着する
　流体制御装置。
　（９）
　上記（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記流入口の面積をＳＡ、上記流出口の面積をＳＢとすると、ＳＡ＜ＳＢである
　流体制御装置。
　（１０）
　上記（９）に記載の流体制御装置であって、
　上記流体は空気であり、ＳＡ／ＳＢ＜０．３である
　流体制御装置。
　（１１）
　上記（１）から（１０）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記第２の空間及び上記第３の空間の一部は、上記２枚の平板部材の間に設けられている
　流体制御装置。
　（１２）
　上記（１）から（１１）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　請求項１に記載の流体制御装置であって、
　上記第２の空間は、上記吸入口から上記流入口に向かって流路断面積が連続的に変化し、
　上記第３の空間は、上記流出口から上記排出口に向かって流路断面積が連続的に変化する
　流体制御装置。
　（１３）
　上記（１）から（１２）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　複数の上記第２の空間と複数の上記第３の空間を有し、複数の上記流入口と複数の上記流出口を有し、複数の上記流入口の面積の合計は複数の上記流出口の面積の合計より小さい
　流体制御装置。
　（１４）
　上記（１３）に記載の流体制御装置であって、
　複数の上記流入口のうち最大の面積を有する流入口の面積は、複数の上記流出口のうち最小の面積を有する流出口の面積より小さい
　流体制御装置。
　（１５）
　上記（９）から（１４）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記第１の空間は、上記流入口から上記流出口に向かって流路断面積が連続的に大きくなるように形成されている
　流体制御装置。
　（１６）
　上記（１）から（１５）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記弾性体は、可動部と、上記可動部とは剛性が異なり、上記可動部を外周部に接続するばね部とを有する
　流体制御装置。
　（１７）
　上記（１６）に記載の流体制御装置であって、
　上記可動部と上記ばね部は、互いに剛性が異なる材料からなる
　流体制御装置。
　（１８）
　上記（１６）に記載の流体制御装置であって、
　上記ばね部には凹凸構造が設けられている
　流体制御装置。
　（１９）
　上記（１６）から（１８）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記可動部は、上記駆動機構と一体的に形成されている
　流体制御装置。
　（２０）
　上記（１６）から（１８）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって、
　上記可動部は、上記可動部に接続された上記駆動機構によって屈曲される
　流体制御装置。
　（２１）
上記（１６）から（２０）のうちいずれか一つに記載の流体制御装置であって
　上記ばね部は、少なくとも一つの間隙と、少なくとも一つのばねを有し、上記２枚の平板部材に垂直な方向から見て上記間隙の面積の合計は上記ばねの面積の合計以下である
　流体制御装置。
　（２２）
　流入口及び流出口を有する第１の空間と、
　上記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である２枚の平板部材と、
　上記弾性体を屈曲させる駆動機構と、
　上記第１の空間に隣接し、上記流入口を介して上記第１の空間と連通し、吸入口を有する第２の空間と、
　上記吸入口から上記流入口を介して上記第１の空間に流体を流入させる第１の逆止弁と、
　上記第１の空間に隣接し、上記流出口を介して上記第１の空間と連通し、排出口を有する第３の空間と、
　上記流出口を介して上記第１の空間から上記排出口に流体を流入させる第２の逆止弁と
　を具備し、
　上記吸入口と上記排出口のうち少なくとも一方は、上記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している流体制御装置
　を備える電子機器。
　１００…流体制御装置
　１０１…第１筐体部材
　１０２…第２筐体部材
　１０２ａ…可動部
　１０２ｂ…固定部
　１０２ｄ…ばね部
　１０３…第３筐体部材
　１０３ａ…対向部分
　１０４…駆動機構
　１０５…第１逆止弁
　１０６…第２逆止弁
　１１１…第１空間
　１１１ａ…流入口
　１１１ｂ…流出口
　１１２…第２空間
　１１２ａ…吸入口
　１１３…第３空間
　１１３ａ…排出口

Claims (22)

  1. 　流入口及び流出口を有する第１の空間と、
    　前記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である２枚の平板部材と、
    　前記弾性体を屈曲させる駆動機構と、
    　前記第１の空間に隣接し、前記流入口を介して前記第１の空間と連通し、吸入口を有する第２の空間と、
    　前記吸入口から前記流入口を介して前記第１の空間に流体を流入させる第１の逆止弁と、
    　前記第１の空間に隣接し、前記流出口を介して前記第１の空間と連通し、排出口を有する第３の空間と、
    　前記流出口を介して前記第１の空間から前記排出口に流体を流入させる第２の逆止弁と
    　を具備し、
    　前記吸入口と前記排出口のうち少なくとも一方は、前記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している
    　流体制御装置。
  2. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記弾性体の屈曲により前記第１の空間の容積を変動させる
    　流体制御装置。
  3. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記第２の空間から前記流入口を介して前記第１の空間につながり、前記第１の空間から前記流出口を介して前記第３の空間つながる流路は、前記第１の空間、前記第２の空間及び前記第３の空間において流路断面積が連続的に変化する
    　流体制御装置。
  4. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記駆動機構は圧電素子であり、前記圧電素子は前記弾性体に積層されている
    　流体制御装置。
  5. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　複数の板状部材が接合された積層構造を有する
    　流体制御装置。
  6. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記流体制御装置の筐体は、前記２枚の平板部材に垂直な方向から見て多角形形状を有し、
    　前記第１の空間は、前記２枚の平板部材に垂直な方向から見て円形形状を有し、
    　前記吸入口及び前記排出口の少なくとも一方は、前記筐体の角に配置されている
    　流体制御装置。
  7. 　請求項６に記載の流体制御装置であって、
    　前記第２の空間は、前記吸入口から前記流入口に向けて、前記２枚の平板部材の延長面に垂直な方向から前記延長面に平行な方向に延びる、曲面を用いた流路を形成し、
    　前記第３の空間は、前記流出口から前記排出口に向けて、前記延長面に平行な方向からから前記延長面に垂直な方向に延びる、曲面を用いた流路を形成する
    　流体制御装置。
  8. 　請求項７に記載の流体制御装置であって、
    　前記第２の逆止弁はスイング式構造を有し、開弁時に前記第３の空間の曲面に密着する
    　流体制御装置。
  9. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記流入口の面積をＳＡ、前記流出口の面積をＳＢとすると、ＳＡ＜ＳＢである
    　流体制御装置。
  10. 　請求項９に記載の流体制御装置であって、
    　前記流体は空気であり、ＳＡ／ＳＢ＜０．３である
    　流体制御装置。
  11. 　請求項９に記載の流体制御装置であって、
    　前記第２の空間及び前記第３の空間の一部は、前記２枚の平板部材の間に設けられている
    　流体制御装置。
  12. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記第２の空間は、前記吸入口から前記流入口に向かって流路断面積が連続的に変化し、
    　前記第３の空間は、前記流出口から前記排出口に向かって流路断面積が連続的に変化する
    　流体制御装置。
  13. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　複数の前記第２の空間と複数の前記第３の空間を有し、複数の前記流入口と複数の前記流出口を有し、複数の前記流入口の面積の合計は複数の前記流出口の面積の合計より小さい
    　流体制御装置。
  14. 　請求項１３に記載の流体制御装置であって、
    　複数の前記流入口のうち最大の面積を有する流入口の面積は、複数の前記流出口のうち最小の面積を有する流出口の面積より小さい
    　流体制御装置。
  15. 　請求項９に記載の流体制御装置であって、
    　前記第１の空間は、前記流入口から前記流出口に向かって流路断面積が連続的に大きくなるように形成されている
    　流体制御装置。
  16. 　請求項１に記載の流体制御装置であって、
    　前記弾性体は可動部と、前記可動部とは剛性が異なり、前記可動部を外周部に接続するばね部とを有する
    　流体制御装置。
  17. 　請求項１６に記載の流体制御装置であって、
    　前記可動部と前記ばね部は、互いに剛性が異なる材料からなる
    　流体制御装置。
  18. 　請求項１６に記載の流体制御装置であって、
    　前記ばね部には凹凸構造が設けられている
    　流体制御装置。
  19. 　請求項１６に記載の流体制御装置であって、
    　前記可動部は、前記駆動機構と一体的に形成されている
    　流体制御装置。
  20. 　請求項１６に記載の流体制御装置であって、
    　前記可動部は、前記可動部に接続された前記駆動機構によって屈曲される
    　流体制御装置。
  21. 　請求項１６に記載の流体制御装置であって、
    　前記ばね部は、少なくとも一つの間隙と、少なくとも一つのばねを有し、前記２枚の平板部材に垂直な方向から見て前記間隙の面積の合計は前記ばねの面積の合計以下である
    　流体制御装置。
  22. 　流入口及び流出口を有する第１の空間と、
    　前記第１の空間を介して対向し、少なくとも一方が可撓性を有する弾性体である２枚の平板部材と、
    　前記弾性体を屈曲させる駆動機構と、
    　前記第１の空間に隣接し、前記流入口を介して前記第１の空間と連通し、吸入口を有する第２の空間と、
    　前記吸入口から前記流入口を介して前記第１の空間に流体を流入させる第１の逆止弁と、
    　前記第１の空間に隣接し、前記流出口を介して前記第１の空間と連通し、排出口を有する第３の空間と、
    　前記流出口を介して前記第１の空間から前記排出口に流体を流入させる第２の逆止弁と
    　を具備し、
    　前記吸入口と前記排出口のうち少なくとも一方は、前記２枚の平板部材のうち少なくとも一方の延長面上に位置している流体制御装置
    　を備える電子機器。
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Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6270677A (ja) * 1985-09-24 1987-04-01 Ckd Controls Ltd ピエゾポンプ
JPH051669A (ja) * 1991-06-21 1993-01-08 Seiko Epson Corp マイクロポンプ及びマイクロバルブの製造方法
JPH07301182A (ja) 1994-05-02 1995-11-14 Tosoh Corp 圧電ポンプの駆動方法
JPH10502861A (ja) * 1994-05-09 1998-03-17 アクアテック・ウォーター・システムズ・インコーポレーテッド 逆浸透用透過水ポンプ
JPH10184549A (ja) * 1996-12-26 1998-07-14 Citizen Electron Co Ltd 小型ポンプ
JPH11311184A (ja) * 1998-04-27 1999-11-09 Matsushita Electric Works Ltd 小型ポンプ
JP2000265963A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Kasei Optonix Co Ltd 小型ポンプ
JP2002227770A (ja) * 2001-02-02 2002-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 小型ポンプ
US20020197167A1 (en) * 2001-06-26 2002-12-26 Micralyne Inc. Microfluidic flow control device
WO2005012729A1 (ja) * 2003-08-04 2005-02-10 Nec Corporation ダイヤフラムポンプおよび該ダイヤフラムポンプを備えた冷却システム
JP2006295147A (ja) * 2005-03-17 2006-10-26 Osaka Industrial Promotion Organization 圧電アクチュエータ及びポンプ
JP2007507663A (ja) * 2003-10-01 2007-03-29 エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ マイクロポンプ
JP2007162525A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Sony Corp 噴流発生装置、放熱装置及び電子機器
JP2008163902A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Murata Mfg Co Ltd 圧電ポンプ
JP2009293626A (ja) * 2009-09-18 2009-12-17 Seiko Epson Corp 流体噴射装置
JP2012026385A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Ricoh Co Ltd 液体搬送装置、液体搬送キット
JP2012528980A (ja) * 2009-06-03 2012-11-15 ザ テクノロジー パートナーシップ ピーエルシー 流体ディスクポンプ
WO2018033347A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Philip Morris Products S.A. Aerosol-generating device
JP2019065708A (ja) * 2017-09-28 2019-04-25 日本電産株式会社 ポンプ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59221485A (ja) * 1983-05-31 1984-12-13 Sharp Corp ポンプ
GB2248891A (en) * 1990-10-18 1992-04-22 Westonbridge Int Ltd Membrane micropump
DE4332720C2 (de) * 1993-09-25 1997-02-13 Karlsruhe Forschzent Mikromembranpumpe
WO2007111049A1 (ja) * 2006-03-29 2007-10-04 Murata Manufacturing Co., Ltd. マイクロポンプ
JP5012889B2 (ja) * 2007-10-16 2012-08-29 株式会社村田製作所 圧電マイクロブロア
CN101622451B (zh) * 2007-12-03 2011-05-11 株式会社村田制作所 压电泵
JP5682513B2 (ja) * 2011-09-06 2015-03-11 株式会社村田製作所 流体制御装置
KR101452050B1 (ko) * 2012-11-12 2014-10-21 삼성전기주식회사 마이크로 펌프
KR20140081570A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 삼성전기주식회사 마이크로 펌프
KR20140118542A (ko) * 2013-03-29 2014-10-08 삼성전기주식회사 마이크로 펌프
CN105822527B (zh) * 2016-03-24 2017-12-05 北京理工大学 利用压电陶瓷驱动的多功能流体分配***及其驱动方法
US20220372965A1 (en) * 2019-11-08 2022-11-24 Sony Group Corporation Valve module, fluid control apparatus, and electronic apparatus

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6270677A (ja) * 1985-09-24 1987-04-01 Ckd Controls Ltd ピエゾポンプ
JPH051669A (ja) * 1991-06-21 1993-01-08 Seiko Epson Corp マイクロポンプ及びマイクロバルブの製造方法
JPH07301182A (ja) 1994-05-02 1995-11-14 Tosoh Corp 圧電ポンプの駆動方法
JPH10502861A (ja) * 1994-05-09 1998-03-17 アクアテック・ウォーター・システムズ・インコーポレーテッド 逆浸透用透過水ポンプ
JPH10184549A (ja) * 1996-12-26 1998-07-14 Citizen Electron Co Ltd 小型ポンプ
JPH11311184A (ja) * 1998-04-27 1999-11-09 Matsushita Electric Works Ltd 小型ポンプ
JP2000265963A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Kasei Optonix Co Ltd 小型ポンプ
JP2002227770A (ja) * 2001-02-02 2002-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 小型ポンプ
US20020197167A1 (en) * 2001-06-26 2002-12-26 Micralyne Inc. Microfluidic flow control device
WO2005012729A1 (ja) * 2003-08-04 2005-02-10 Nec Corporation ダイヤフラムポンプおよび該ダイヤフラムポンプを備えた冷却システム
JP2007507663A (ja) * 2003-10-01 2007-03-29 エージェンシー フォー サイエンス，テクノロジー アンド リサーチ マイクロポンプ
JP2006295147A (ja) * 2005-03-17 2006-10-26 Osaka Industrial Promotion Organization 圧電アクチュエータ及びポンプ
JP2007162525A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Sony Corp 噴流発生装置、放熱装置及び電子機器
JP2008163902A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Murata Mfg Co Ltd 圧電ポンプ
JP2012528980A (ja) * 2009-06-03 2012-11-15 ザ テクノロジー パートナーシップ ピーエルシー 流体ディスクポンプ
JP2009293626A (ja) * 2009-09-18 2009-12-17 Seiko Epson Corp 流体噴射装置
JP2012026385A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Ricoh Co Ltd 液体搬送装置、液体搬送キット
WO2018033347A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Philip Morris Products S.A. Aerosol-generating device
JP2019065708A (ja) * 2017-09-28 2019-04-25 日本電産株式会社 ポンプ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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US20220260067A1 (en) 2022-08-18
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JP7444165B2 (ja) 2024-03-06
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