流体控制装置以及泵制造方法及图纸

本发明专利技术提供流体控制装置以及泵。泵(1)具备：具有中央部(21)、框部(22)与连结部(23～26)的振动板(15)；层叠于中央部(21)，使振动板从中央部(21)到连结部(23～26)呈同心圆状弯曲振动的压电元件(16)；以及层叠于框部(22)，与连结部(23～26)隔开间隔地对置的对置板(13)，振动板(15)具有在中央部(21)与连结部(23～26)分别产生振动的波腹的共振模式，对置板(13)在与连结部(23～26)对置的位置具有供流体流动的多个流路孔(39～43)。

【技术实现步骤摘要】
流体控制装置以及泵本申请是申请人为“株式会社村田制作所”、专利技术名称为“流体控制装置以及泵”、申请日为“2016年08月18日”、申请号为“201580009286.2”、优先权日为“2014年02月21日”这一母案申请的分案申请。
本专利技术涉及使用产生振动的驱动体对流体的流动进行控制的流体控制装置、以及具备该流体控制装置且对流体进行吸引以及排出的泵。
技术介绍
作为泵使用利用压电元件的振动的泵(例如参照专利文献1以及2。)。该泵被用于使产生了温度上升的部件与外部气体接触而冷却的用途、在燃料电池中搬送氧等的流体的用途等。图16是示意性地示出以往的泵的主要部分的截面图。图16所示的以往的泵101具备框体102、振动板103、对置板104以及压电元件105。框体102在内部容纳振动板103、对置板104以及压电元件105。对置板104在框体102的内部划分形成泵室110。振动板103设置于泵室110的内部，与对置板104隔开间隔地对置，振动板103的外周部弹性支承于框体102。压电元件105贴合于振动板103，与振动板103一起构成致动器111。框体102在上表面形成将泵室110的内部与外部连通的流路孔112。此外，在对置板104形成有与泵室110的内部连通的流路孔113。此外，框体102在下表面形成有经由流路孔113与泵室110连通且也与外部连通的流路孔114。在该泵101中，当对压电元件105施加电压时，在压电元件105意欲产生面内方向的伸长或者收缩，在振动板103产生厚度方向的弯曲振动。由此，在泵室110中在由振动板103与对置板104夹着的流体层产生压力变动，产生从流路孔114、113朝泵室110吸引流体，并从泵室110朝流路孔112排出流体的流体的流动。专利文献1：日本特开2013－068215号公报专利文献2：日本特开2013－053611号公报
技术实现思路
在该泵中，谋求装置尺寸的小型化、泵效率的改进。但是，如果使装置尺寸小型化则存在泵效率降低的倾向，在保持以往构造不变的状态下，难以同时满足装置尺寸的小型化与泵效率的改进。因此，本专利技术的目的在于提供一种不使装置尺寸大型化而与以往相比能够改进驱动效率，或者不使驱动效率降低而与以往相比能够使装置尺寸小型化的流体控制装置以及泵。本专利技术所涉及的流体控制装置具备：振动板，其具有中央部、包围上述中央部的周围的框部以及连结上述中央部与上述框部之间的连结部；驱动体，其层叠于上述中央部，使上述振动板从上述中央部到上述连结部进行弯曲振动；以及对置板，其层叠于上述框部，至少与上述连结部隔开间隔地对置，上述振动板具有在上述中央部与上述连结部分别产生振动的波腹的共振模式，上述对置板在与上述连结部对置的位置具有供流体流动的多个流路孔。在该结构中，通过与产生振动的波腹的连结部对置设置多个流路孔，能够增多经由多个流路孔同时流动的流体的总量。由此，能够提高驱动效率，能够实现所希望的流量、压力并且实现装置尺寸的小型化。也可以构成为，上述连结部在与上述流路孔对置的位置具备从上述流路孔侧观察的宽度局部地扩宽的冲击部。在该结构中，在直接有助于流体控制的流路孔的周边振动板(冲击部)与流体对置的面积不会减少，能够增大冲击部的振动振幅。由此，能够减小施加于振动板以及驱动体的无用的负载从而提高驱动效率。也可以构成为，上述连结部在与上述流路孔对置的位置具备朝上述流路孔侧突出的凸部。此外，也可以构成为，上述对置板在上述流路孔的周围具备朝上述振动板侧突出的凸部。在这些结构中，与直接有助于流体控制的流路孔的周边的振动板与对置板之间的间隔相比，能够扩宽除此以外的部分的振动板与对置板之间的间隔。由此，能够减少施加于振动板以及驱动体的无用的负载从而进一步提高驱动效率。也可以构成为，上述对置板具备：活动部，其设置于上述流路孔的周围，且能够弯曲；以及约束部，其约束上述活动部的周围。例如，通过使活动部的厚度薄，约束部的厚度厚，能够形成活动部与约束部。此外，例如，通过在层叠于对置板的与振动板侧的相反侧的流路板设置与对置板的流路孔及其周围对置的开口部，能够形成活动部与约束部。在该结构中，伴随着连结部的振动，对置板的活动部也响应地振动。于是，活动部与连结部的振动耦合，即便不设置止回阀那样的限制流体流动的方向的构造，也能够借助流路孔使流体沿一定的方向流动。因此，能够省去止回阀那样的结构而使得流体容易流动，从而提高驱动效率。优选上述活动部的俯视观察的形状为具有沿着在上述连结部一致地产生振动的波腹的方向的长轴以及沿着与上述长轴正交的方向的短轴的形状，例如为椭圆形状、长圆形状。在该结构中，能够防止活动部的固有振动频率降低，并且能够增大长轴方向的活动部的尺寸。由此，与活动部为正圆形状的情况相比较，能够增大在活动部中在长轴方向的两端部附近产生的振动振幅。通常，在与该活动部对置的连结部中，当伴随着振动而在两主面产生上述短轴方向的伸长、收缩时，在上述长轴方向产生相反的收缩、伸长。由此，在连结部产生从上述短轴方向观察弯曲的振动。在连结部的上述长轴方向的两端处，该振动的振动振幅变得最大。因此，在与连结部对置的活动部中，如果在长轴方向的两端部产生的振动振幅小，则存在与连结部发生碰撞的顾虑。因此，通过如上述那样增大在活动部中在长轴方向的两端部产生的振动振幅，能够难以与对置的连结部发生碰撞。由此，既能够防止异常振动、噪音的发生，又能够防止因碰撞而引起的压力的降低。优选上述流体控制装置还具备流路部，该流路部层叠于上述对置板的与上述振动板侧的相反侧，且具有与上述对置板的流路孔连通的流路，上述流路部的流路包括：开口部，与上述对置板的流路孔及其周围对置；延伸部，从上述开口部朝侧方延伸；以及流路孔，在外部空间开口且经由上述延伸部与上述开口部连通。在该结构中，对置板的流路孔与罩板的流路孔设置于俯视观察分离的位置，因此，能够抑制伴随着振动板的振动而产生的振动音漏出。优选层叠于上述振动板的上述框部的各部件具有与上述振动板实质相等的线膨胀系数。由此，能够进一步抑制因线膨胀系数差而引起的变形的发生。优选上述对置板经由粘接剂层叠于上述振动板，上述对置板具有沿着上述活动部延伸的开口。在该结构中，能够防止粘接对置板与振动板的粘接剂从振动板的框部朝连结部侧濡湿扩散。由此，能够抑制流体控制装置的性能偏差。优选上述振动板以及上述对置板由导电性材料构成，上述对置板经由包含导电性粒子的粘接剂层叠于上述振动板，上述导电性粒子具有同上述对置板与上述振动板之间的间隔相等的粒径。在该结构中，即便利用粘接剂粘接对置板与振动板之间，也能够将对置板与振动板之间的间隔一致地形成为所希望的间隔。因而，能够抑制流体控制装置的性能偏差。此外，能够经由对置板朝驱动体供电。也可以构成为，上述流体控制装置还具备：绝缘层，其在上述振动板的层叠上述驱动体的一侧层叠于上述框部；以及供电板，其经由上述绝缘层层叠于上述振动板，并在该供电板的一部分形成与上述驱动体连接的内部供电端子。在该结构中，能够利用绝缘层防止供电板与振动板导通，能够经由供电板朝驱动体供电。在该情况下，也可以构成为，上述绝缘层包括混合有非导电性粒子的粘接剂。在该结构中，能够利用非导电性粒子可靠地防止供电板与振动板导通。此外，也可以构成为，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体控制装置，其中，所述流体控制装置具备：振动板，其具有中央部、包围所述中央部的周围的框部以及多个连结部，该多个连结部呈同心状配置于所述中央部的周围，并连结所述中央部与所述框部之间；驱动体，其层叠于所述中央部，使所述振动板从所述中央部到所述多个连结部以三阶以上的奇数阶的共振模式进行弯曲振动，使所述多个连结部上下反复移位；以及对置板，其层叠于所述框部，至少与所述多个连结部隔开间隔地对置，所述对置板在与所述多个连结部对置的位置具有供流体流动的多个流路孔。

【技术特征摘要】
2014.02.21 JP 2014-031372;2014.09.04 JP 2014-180351.一种流体控制装置，其中，所述流体控制装置具备：振动板，其具有中央部、包围所述中央部的周围的框部以及多个连结部，该多个连结部呈同心状配置于所述中央部的周围，并连结所述中央部与所述框部之间；驱动体，其层叠于所述中央部，使所述振动板从所述中央部到所述多个连结部以三阶以上的奇数阶的共振模式进行弯曲振动，使所述多个连结部上下反复移位；以及对置板，其层叠于所述框部，至少与所述多个连结部隔开间隔地对置，所述对置板在与所述多个连结部对置的位置具有供流体流动的多个流路孔。2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中，所述振动板具有由所述中央部、所述框部与所述多个连结部围成的多个第一开口部。3.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中，所述多个连结部具备比所述振动板的其他部位的厚度厚的冲击部。4.根据权利要求3所述的流体控制装置，其中，所述冲击部在与所述流路孔对应的位置相比所述振动板的其他部位向所述流路孔侧突出。5.根据权利要求3所述的流体控制装置，其中，所述冲击部的从所述对置板的法线方向观察的形状比所述流路孔大，并且所述冲击部从所述对置板的法线方向观察设置在包含所述流路孔的位置。6.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中，所述对置板在所述流路孔的周围具备朝所述振动板侧突出的凸部。7.根据权利要求1所述的流体控制装置，其中，所述对置板具备：活动部，其设置于所述流路孔的周围，且能够弯曲；以及约束部，其约束所述活动部的周围。8.根据权利要求7所述的流体控制装置，其中，所述活动部的俯视观察的形状为以所述中央部的径向为短边方向且以所述中央部的周方向为长边方向的形状。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田笃彦，儿玉幸治，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP