(57)【要約】  吸引装置（１００）はバルブ（１０１）と圧電ポンプ（１０）と筐体（８０）とを備える。バルブ（１０１）は弁箱（１９０）とダイヤフラム（１２０）とを有する。弁箱（１９０）には第１通気孔（１１１）と第２通気孔（１１２）と第３通気孔（１１３）とが形成されている。ダイヤフラム（１２０）は、弁箱（１９０）に固定され、弁箱（１９０）内に流路を形成する。第２通気孔（１１２）は大気開放されている。圧電ポンプ（１０）は吸引孔（５３）と吐出孔（２４）とを有する。吐出孔（２４）は第１通気孔（１１１）に連通している。筐体（８０）は開口部（８３）を有する。開口部（８３）には吸着パッド（８５）が装着されている。筐体（８０）は閉鎖空間（８４）をバルブ（１０１）及び圧電ポンプ（１０）とともに形成する。閉鎖空間（８４）は、開口部（８３）、吸引孔（５３）及び第３通気孔（１１３）に連通する空間である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通気孔、第２通気孔、及び第３通気孔が形成されている弁箱と、前記弁箱に固定され、前記弁箱内に流路を形成するダイヤフラムと、を有するバルブと、
吸引孔と前記第１通気孔に連通する吐出孔とを有するポンプと、
開口部を有するとともに、前記開口部、前記吸引孔、及び前記第３通気孔に連通する閉鎖空間を前記バルブ及び前記ポンプとともに形成する筐体と、を備え、
前記ダイヤフラムは、前記第１通気孔の圧力及び前記第２通気孔の圧力に基づいて前記流路を、前記第１通気孔及び前記第２通気孔が連通し、前記第２通気孔及び前記第３通気孔が連通しない第１形態と、前記第１通気孔及び前記第２通気孔が連通せず、前記第２通気孔及び前記第３通気孔が連通する第２形態と、に切り替える、吸引装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、前記第１通気孔に連通する第１領域と前記第２通気孔に連通する第２領域とを前記弁箱内に形成し、
前記ダイヤフラムは、前記第１領域の圧力が前記第２領域の圧力よりも高い場合、前記流路を前記第１形態に切り替え、前記第１領域の圧力が前記第２領域の圧力よりも低い場合、前記流路を前記第２形態に切り替える、請求項１に記載の吸引装置。
【請求項３】
前記弁箱は、前記第１領域において前記ダイヤフラム側へ突出する第１弁座と、前記第２領域において前記第３通気孔の周囲から前記ダイヤフラム側へ突出する第２弁座と、を有し、
前記ダイヤフラムは、第４通気孔を有し、
前記ダイヤフラムは、前記ダイヤフラムにおける前記第４通気孔の周囲が前記第１弁座に接触するとともに前記ダイヤフラムの一部が前記第２弁座に接触した状態で、前記弁箱に固定されている、請求項２に記載の吸引装置。
【請求項４】
前記開口部には、吸着パッドが装着されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の吸引装置。
【請求項５】
前記ポンプは、前記吸引孔と前記吐出孔とが常時連通した構造を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の吸引装置。
【請求項６】
前記ポンプは、圧電体を有し、前記圧電体の伸縮によってポンピングを行う、請求項１から５のいずれか１項に記載の吸引装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体を吸引する吸引装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体を吸引する吸引装置が各種考案されている。例えば特許文献１には、電子部品などの対象物（ワーク）を吸着部材で吸着し、移動してから別の場所に置く真空ピンセットが開示されている。この真空ピンセットは、吸着部材と吸引ポンプと電磁弁とを備えている。吸着部材は孔を有する。吸引ポンプは、吸着部材の孔から空気を吸引する。電磁弁は、弁を開閉することによって吸着部材の孔と外気との接続状態を切り替える。【０００３】
以上の構成において吸引ポンプ及び電磁弁がオンしている間、吸着部材の孔と外気との連通が遮断される。そのため、この間にユーザは、対象物を吸着部材の孔で吸着できる。一方、電磁弁がオフしている間、吸着部材の孔と外気とが連通する。そのため、ユーザは吸着部材の孔に吸着された対象物を移動させた後、電磁弁をオフすることで、対象物を目的の場所で吸着部材から離すことができる。【０００４】
以上のようにして真空ピンセットは、電磁弁が弁をアクティブに開閉することによって対象物の着脱を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１１９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の真空ピンセットは、対象物の着脱を可能にするため、電磁弁を設ける必要がある。また、真空ピンセットは、電磁弁を駆動するために駆動回路も設ける必要がある。【０００７】
そのため、真空ピンセットには、電磁弁のために、真空ピンセットの重量化や大型化が避けられないという問題がある。また、真空ピンセットには、電磁弁の動作音により、騒音が大きいという問題がある。【０００８】
本発明の目的は、軽量化、小型化、及び静音化を図った吸引装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の吸引装置は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００１０】
本発明の吸引装置は、第１通気孔、第２通気孔、及び第３通気孔が形成されている弁箱と、弁箱に固定され、弁箱内に流路を形成するダイヤフラムと、を有するバルブと、
吸引孔と第１通気孔に連通する吐出孔とを有するポンプと、
開口部を有するとともに、開口部、吸引孔、及び第３通気孔に連通する閉鎖空間をバルブ及びポンプとともに形成する筐体と、を備える。【００１１】
ダイヤフラムは、第１通気孔の圧力及び第２通気孔の圧力に基づいて流路を、第１通気孔及び第２通気孔が連通し、第２通気孔及び第３通気孔が連通しない第１形態と、第１通気孔及び第２通気孔が連通せず、第２通気孔及び第３通気孔が連通する第２形態と、に切り替える。【００１２】
この構成において第２通気孔は例えば大気開放する。この構成においてポンプがオンしている間、ポンプは閉鎖空間内の気体を吸引孔から吸引し、気体を吐出孔から第１通気孔に吐出する。これにより、第１通気孔の圧力が高まる。そして、ダイヤフラムは例えば、第１通気孔の圧力の上昇を利用して、流路を第１形態に切り替える。第１形態では、閉鎖空間内の気体がポンプによって吸引され、第１通気孔から第２通気孔へ流れる。この結果、ポンプがオンしている間、閉鎖空間の圧力が負圧になり、吸引装置は電子部品などの対象物を開口部で吸着できる。ユーザは、開口部に吸着された対象物を移動させることもできる。【００１３】
一方、ポンプがオフしたとき、第１通気孔の圧力の上昇が停止する。ダイヤフラムは例えば、第１通気孔の圧力の上昇が停止したことを利用して、流路を第２形態に切り替える。第２形態では、第２通気孔から気体が流入し、第２通気孔から第３通気孔を介して閉鎖空間へ流れる。この結果、ポンプがオフしている間、閉鎖空間の圧力が大気圧と等しくなり、吸引装置は電子部品などの対象物を開口部から離すことができる。【００１４】
以上より、ダイヤフラムは、第１通気孔の圧力及び第２通気孔の圧力を利用して、自動的に流路を切り替える。即ちこの構成のバルブは、ポンプの動作に合わせてパッシブに弁を開閉する。そのため、この構成の吸引装置は、電磁弁を設けなくても、電子部品などの対象物を着脱できる。【００１５】
したがって、この構成の吸引装置は、軽量化、小型化、及び静音化を従来より向上できる。【００１６】
また、本発明においてダイヤフラムは、第１通気孔に連通する第１領域と第２通気孔に連通する第２領域とを弁箱内に形成し、
ダイヤフラムは、第１領域の圧力が第２領域の圧力よりも高い場合、流路を第１形態に切り替え、第１領域の圧力が第２領域の圧力よりも低い場合、流路を第２形態に切り替えることが好ましい。【００１７】
この構成では、ダイヤフラムは、第１領域の圧力が第２領域の圧力よりも高いことを利用して流路を第１形態に切り替える。一方、ダイヤフラムは、第１領域の圧力が第２領域の圧力よりも低いことを利用して流路を第２形態に切り替える。【００１８】
また、本発明において弁箱は、第１領域においてダイヤフラム側へ突出する第１弁座と、第２領域において第３通気孔の周囲からダイヤフラム側へ突出する第２弁座と、を有し、
ダイヤフラムは、第４通気孔を有し、
ダイヤフラムは、ダイヤフラムにおける第４通気孔の周囲が第１弁座に接触するとともにダイヤフラムの一部が第２弁座に接触した状態で、弁箱に固定されていることが好ましい。【００１９】
この構成では、第１通気孔の圧力及び第２通気孔の圧力に基づいて、ダイヤフラムにおける第４通気孔の周囲が第１弁座に接触または離間する。これにより、第１通気孔及び第２通気孔が連通または遮断する。【００２０】
また、この構成では、第１通気孔の圧力及び第２通気孔の圧力に基づいて、ダイヤフラムの一部が第２弁座に接触または離間する。これにより、第２通気孔及び第３通気孔が連通または遮断する。【００２１】
また、本発明において開口部には、吸着パッドが装着されていることが好ましい。【００２２】
この構成では、吸引装置が対象物を吸着し易くなる。【００２３】
また、本発明においてポンプは、吸引孔と吐出孔とが常時連通した構造を有することが好ましい。【００２４】
この構成では、ポンプがオフした直後、第１通気孔の圧力が閉鎖空間の圧力より高いため、気体が吐出孔から吸引孔へ逆流する。そのため、この構成では、ポンプがオフした直後、第１通気孔の圧力が速やかに低下する。【００２５】
また、本発明においてポンプは、圧電体を有し、圧電体の伸縮によってポンピングを行うことが好ましい。【００２６】
この構成のポンプは、駆動時に発生する音や振動が小さい圧電体を駆動源として用いる。そのため、本発明の吸引装置は、静音化を一層向上できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、軽量化、小型化、及び静音化を図った吸引装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸引装置１００の要部の断面図である。
【図２】図１に示す圧電ポンプ１０の外観斜視図である。
【図３】図２に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。
【図４】図２に示す圧電ポンプ１０のＳ−Ｓ線の断面図である。
【図５】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。
【図６】図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）は、図２に示す圧電ポンプ１０を１次モードで動作させた時における圧電ポンプ１０のＳ−Ｓ線の断面図である。
【図８】圧電ポンプ１０が駆動している間における吸引装置１００の空気の流れを示す説明図である。
【図９】圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、吸引装置１００の空気の流れを示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る吸引装置２００の外観図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る吸引装置３００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の第１実施形態に係る吸引装置１００について説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る吸引装置１００の要部の断面図である。吸引装置１００は、バルブ１０１と圧電ポンプ１０と筐体８０とを備える。吸引装置１００は所謂ピックアンドプレース装置の一種である。詳述すると、ユーザは例えば、電子部品などの対象物（ワーク）９５を吸引装置１００の吸着パッド８５に吸着し、吸引装置１００を移動した後に、別の場所で対象物９５を吸着パッド８５から離すことができる。
【００３１】
バルブ１０１は、詳細を後述するが、弁箱１９０とダイヤフラム１２０とを有する。弁箱１９０には、第１通気孔１１１と第２通気孔１１２と第３通気孔１１３とが形成されている。弁箱１９０は、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２によって構成されている。さらに、ダイヤフラム１２０は、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２に固定され、弁箱１９０内に流路を形成する。バルブ１０１の第２通気孔１１２は、大気開放されている。
【００３２】
圧電ポンプ１０は、詳細を後述するが、吸引孔５３と吐出孔２４とノズル１８とを有する。圧電ポンプ１０のノズル１８は、バルブ１０１の下弁筐体１９２に接着剤等により装着されている。これにより、圧電ポンプ１０の吐出孔２４は、バルブ１０１の第１通気孔１１１に連通している。
【００３３】
なお、圧電ポンプ１０は、本発明のポンプの一例に相当する。
【００３４】
筐体８０は、上筐体８１と下筐体８２とによって構成されている。筐体８０の材料は例えば樹脂である。上筐体８１には、筐体８０の外部の空気が筐体８０の内部に流入しないよう、パッキンＰを介してバルブ１０１が装着されている。上筐体８１及び下筐体８２は、バルブ１０１及び圧電ポンプ１０を収納した状態で接着剤等により接合されている。下筐体８２は、開口部８３を有する。開口部８３には吸着パッド８５が装着されている。筐体８０は、閉鎖空間８４をバルブ１０１及び圧電ポンプ１０とともに形成する。閉鎖空間８４は、開口部８３、吸引孔５３及び第３通気孔１１３に連通する空間である。
【００３５】
なお、本実施形態では、上筐体８１にはパッキンＰを介してバルブ１０１が装着されているが、これに限るものではない。実施の際、パッキンＰの代わりに接着剤等を用いても良い。例えば、上筐体８１には接着剤を介してバルブ１０１が装着されていてもよい。
【００３６】
バルブ１０１においてダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１１の圧力及び第２通気孔１１２の圧力に基づいて流路を第１形態と第２形態とに切り替える。第１形態とは、第１通気孔１１１及び第２通気孔１１２が連通し、第２通気孔１１２及び第３通気孔１１３が連通しない形態である。第２形態とは、第１通気孔１１１及び第２通気孔１１２が連通せず、第２通気孔１１２及び第３通気孔１１３が連通する形態である。
【００３７】
次に、圧電ポンプ１０とバルブ１０１との構造について詳述する。まず、図２、図３、図４を用いて圧電ポンプ１０の構造について詳述する。
【００３８】
図２は、図１に示す圧電ポンプ１０の外観斜視図である。図３は、図２に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。図４は、図２に示す圧電ポンプ１０のＳ−Ｓ線の断面図である。圧電ポンプ１０は、図２〜図４に示すように、逆止弁が設けられておらず、吸引孔５３と吐出孔２４とが常時連通した構造を有する。
【００３９】
圧電ポンプ１０は、上から順に、外筐体１７、天板３７、側板３８、振動板３９、圧電素子４０、及びキャップ４２を備えている。外筐体１７、天板３７、側板３８、振動板３９、圧電素子４０、及びキャップ４２は、上から順に積層されている。天板３７、側板３８、及び振動板３９は、ポンプ室３６を構成している。圧電ポンプ１０は、幅２０ｍｍ×長さ２０ｍｍ×ノズル１８以外の領域の高さ１．８５ｍｍの寸法となっている。
【００４０】
外筐体１７は、空気が吐出される吐出孔２４が中心に形成されたノズル１８を有する。このノズル１８は、外形の直径２．０ｍｍ×内形（即ち吐出孔２４）の直径０．８ｍｍ×高さ１．６ｍｍの寸法となっている。外筐体１７の四角には、ネジ穴５６Ａ〜５６Ｄが形成されている。
【００４１】
外筐体１７は、下方が開口した断面コ字状に形成されており、外筐体１７は、ポンプ室３６の天板３７、ポンプ室３６の側板３８、振動板３９及び圧電素子４０を収納する。外筐体１７は、例えば樹脂から構成される。
【００４２】
ポンプ室３６の天板３７は、円板状であり、例えば金属から構成されている。天板３７には、中央部６１と、中央部６１から水平方向に突出し、外筐体１７の内壁に接触する鍵状の突出部６２と、外部回路に接続するための外部端子６３とが形成されている。
【００４３】
また、天板３７の中央部６１には、ポンプ室３６の内部と外部とを連通させる通気孔４５が設けられている。この通気孔４５は、外筐体１７の吐出孔２４と対向する位置に形成されている。天板３７は、側板３８の上面に接合する。
【００４４】
ポンプ室３６の側板３８は、円環状であり、例えば金属から構成されている。側板３８は、振動板３９の上面に接合する。そのため、側板３８の厚みは、ポンプ室３６の高さとなる。
【００４５】
振動板３９は、円板状であり、例えば金属から構成されている。振動板３９は、ポンプ室３６の底面を構成する。
【００４６】
圧電素子４０は、円板形状であり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスから構成されている。圧電素子４０は、振動板３９のポンプ室３６とは逆側の主面に接合されており、印加された交流電圧に応じて屈曲する。圧電素子４０及び振動板３９は、アクチュエータを構成する。
【００４７】
そして、天板３７、側板３８、振動板３９、及び圧電素子４０の接合体は、天板３７に設けられている４個の突出部６２によって外筐体１７に対して弾性的に支持されている。
【００４８】
電極導通用板７０は、圧電素子４０に接続するための内部端子７３と、外部回路に接続するための外部端子７２とで構成されている。内部端子７３の先端は圧電素子４０の平板面にはんだ付けされている。はんだ付け位置を圧電素子４０の屈曲振動の節に相当する位置とすることにより、内部端子７３の振動がより抑制できる。
【００４９】
キャップ４２には、円板形状の吸引孔５３が形成されている。吸引孔５３の直径は、圧電素子４０の直径より長い。また、キャップ４２には、外筐体１７のネジ穴５６Ａ〜５６Ｄに対応する位置に切欠き５５Ａ〜５５Ｄが形成されている。
【００５０】
また、キャップ４２は、外周縁に、天板３７側へ突出する突出部５２を有する。キャップ４２は、突出部５２で外筐体１７を挟持し、ポンプ室３６の天板３７、ポンプ室３６の側板３８、振動板３９及び圧電素子４０を、外筐体１７とともに収納する。キャップ４２は、例えば樹脂から構成されている。
【００５１】
そして、図４に示すように、天板３７、側板３８、振動板３９及び圧電素子４０の接合体と外筐体１７及びキャップ４２との間には通気路３１が形成されている。
【００５２】
次に、図１、図５、図６を用いてバルブ１０１の構造について詳述する。
【００５３】
図５、図６は、図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。図５は、当該バルブ１０１を上面側から見た分解斜視図であり、図６は、当該バルブ１０１を底面側から見た分解斜視図である。
【００５４】
バルブ１０１は、図１、図５、図６に示すように、下弁筐体１９２と、第２シール材１５２と、ダイヤフラム１２０と、第１シール材１５１と、上弁筐体１９１とを備え、それらが順に積層された構造を有している。
【００５５】
上弁筐体１９１は、図１、図５、図６に示すように、吸引装置１００外部に連通する第２通気孔１１２と、開口部８３を介して吸引装置１００外部に連通する第３通気孔１１３と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム１２０側へ突出した弁座１３９と、第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４を連通させる連通路１２６と、を有する。上弁筐体１９１は、例えば樹脂からなる。弁座１３９は中央部に第３通気孔１１３を有する円筒形状である。
【００５６】
下弁筐体１９２は、図１、図５、図６に示すように、圧電ポンプ１０の吐出孔２４に連通する第１通気孔１１１と、ダイヤフラム１２０側へ突出した円柱状の弁座１３８と、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２を連通させる連通路１３６と、を有する。下弁筐体１９２は、例えば樹脂からなる。
【００５７】
ダイヤフラム１２０には、図１、図５、図６に示すように、弁座１３８に対向する領域の中心部に円形の第４通気孔１２１が設けられている。第４通気孔１２１の直径は、ダイヤフラム１２０に接触する弁座１３８の面の直径よりも小さく設けられている。
【００５８】
ダイヤフラム１２０は、長方形状の薄膜からなる。ダイヤフラム１２０の材料は、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）やシリコーンなどのゴムである。
【００５９】
ダイヤフラム１２０は、第１シール材１５１及び第２シール材１５２を介して上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２に挟持されている。
【００６０】
第１シール材１５１及び第２シール材１５２のそれぞれは、長方形状の薄膜からなる。第１シール材１５１及び第２シール材１５２の材料は、例えば両面テープや接着剤である。第１シール材１５１には、第１上バルブ室１３３、連通路１２６及び第２上バルブ室１３４に面する領域に開口部が設けられている。第２シール材１５２には、第１下バルブ室１３１、連通路１３６及び第２下バルブ室１３２に面する領域に開口部が設けられている。
【００６１】
ダイヤフラム１２０は、図１に示すように、ダイヤフラム１２０における第４通気孔１２１の周囲が弁座１３８に接触するとともに、ダイヤフラム１２０の一部が弁座１３９に接触するよう、上弁筐体１９１および下弁筐体１９２に固定されている。
【００６２】
そして、ダイヤフラム１２０は、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２に固定されることにより、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２内を分割する。
【００６３】
これにより、ダイヤフラム１２０は、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２内に、円環状の第１下バルブ室１３１と、円柱状の第２下バルブ室１３２と、円柱状の第１上バルブ室１３３と、円環状の第２上バルブ室１３４と、を形成する。
【００６４】
ここで、第１下バルブ室１３１は、第１通気孔１１１に連通する。第１上バルブ室１３３は、第２通気孔１１２に連通する。第２下バルブ室１３２は、連通路１３６を介して第１下バルブ室１３１に連通する。第２上バルブ室１３４は、連通路１２６を介して第１上バルブ室１３３に連通する。
【００６５】
なお、第１下バルブ室１３１、連通路１３６及び第２下バルブ室１３２が、本発明の「第１領域」の一例に相当する。第１上バルブ室１３３、連通路１２６及び第２上バルブ室１３４が、本発明の「第２領域」の一例に相当する。弁座１３８が本発明の「第１弁座」の一例に相当する。弁座１３９が本発明の「第２弁座」の一例に相当する。
【００６６】
また、ダイヤフラム１２０は、逆止弁１６０を、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２とともに構成する。逆止弁１６０は、第１下バルブ室１３１と第１上バルブ室１３３と弁座１３８と第１下バルブ室１３１及び第１上バルブ室１３３に面するダイヤフラム１２０の領域とで構成される。
【００６７】
また、ダイヤフラム１２０は、排気弁１７０を、上弁筐体１９１及び下弁筐体１９２とともに構成する。排気弁１７０は、第２下バルブ室１３２と第２上バルブ室１３４と弁座１３９と第２下バルブ室１３２及び第２上バルブ室１３４に面するダイヤフラム１２０の領域とで構成される。
【００６８】
逆止弁１６０では、第１下バルブ室１３１と第１上バルブ室１３３との圧力差によってダイヤフラム１２０における第４通気孔１２１の周囲が弁座１３８に対して接触または離間する。これにより、逆止弁１６０は、第１下バルブ室１３１から第４通気孔１２１を介して第１上バルブ室１３３への空気の流れを許可し、第１上バルブ室１３３から第１下バルブ室１３１への空気の流れを遮断する。
【００６９】
排気弁１７０では、図１に示すように、第２下バルブ室１３２に面するダイヤフラム１２０の部分の面積をＳ１、第２下バルブ室１３２の圧力をＰ１、第２上バルブ室１３４に面するダイヤフラム１２０の部分の面積をＳ２、第２上バルブ室１３４の圧力をＰ２、第３通気孔１１３に面するダイヤフラム１２０の部分の面積をＳ３、第３通気孔１１３の圧力をＰ３、としたとき、Ｓ１×（Ｐ１−Ｐ２）＞Ｓ３×（Ｐ３−Ｐ１）の関係を満たす場合、ダイヤフラム１２０が弁座１３９に対して接触する。反対に、Ｓ１×（Ｐ１−Ｐ２）≦Ｓ３×（Ｐ３−Ｐ１）の関係を満たす場合、ダイヤフラム１２０は弁座１３９から離間する。すなわち、圧電ポンプ１０のオンオフに応じてダイヤフラム１２０が弁座１３９に対して接触又は離間する。
【００７０】
なお、このバルブ１０１では、図５、図６に示すように、各バルブ室１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれの外形が円形状であるため、ダイヤフラム１２０（特に第４通気孔１２１の周囲）に張力が均等にかかる。
【００７１】
このため、ダイヤフラム１２０の第４通気孔１２１が弁座１３８に対して傾いた状態で接触されたり、ダイヤフラム１２０の第４通気孔１２１が弁座１３８に対して水平方向にずれたりすることが抑制される。
【００７２】
次に、駆動している時の圧電ポンプ１０の動作について説明する。
【００７３】
図７（Ａ）（Ｂ）は、図１に示す圧電ポンプ１０を１次モードの周波数（基本波）で動作させた時における圧電ポンプ１０のＳ−Ｓ線の断面図である。ここで、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【００７４】
図４に示す状態において、１次モードの周波数（基本波）の交流駆動電圧が外部端子６３，７２から圧電素子４０に印加されると、振動板３９は同心円状に屈曲振動する。同時に、天板３７は、振動板３９の屈曲振動に伴うポンプ室３６の圧力変動により、振動板３９の屈曲振動に伴って（この実施形態では振動位相が１８０°遅れて）同心円状に屈曲振動する。
【００７５】
これにより、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、振動板３９及び天板３７が屈曲変形してポンプ室３６の体積が周期的に変化する。
【００７６】
図７（Ａ）に示すように、圧電素子４０に交流電圧を印加して振動板３９を圧電素子４０側へ屈曲させると、ポンプ室３６の容積が増大する。これに伴い、圧電ポンプ１０の外部の空気が吸引孔５３、通気路３１、及び通気孔４５を介してポンプ室３６内に吸引される。ポンプ室３６からの空気の流出は無いものの、吐出孔２４から圧電ポンプ１０の外部への空気の流れの慣性力が働いている。
【００７７】
図７（Ｂ）に示すように、圧電素子４０に交流電圧を印加して振動板３９をポンプ室３６側へ屈曲させると、ポンプ室３６の容積が減少する。これに伴い、ポンプ室３６内の空気が通気孔４５、通気路３１を介して吐出孔２４から吐出する。
【００７８】
このとき、ポンプ室３６から吐出される空気が，圧電ポンプ１０の外部の空気を吸引孔５３及び通気路３１を介して引き込みながら吐出孔２４から吐出する。そのため、圧電ポンプ１０では、吐出孔２４から吐出される空気の流量が、引き込まれる空気の流量分増大する。
【００７９】
次に、吸引装置１００の空気の流れについて説明する。
【００８０】
図８は、圧電ポンプ１０が駆動している間における吸引装置１００の空気の流れを示す説明図である。図中の矢印は、空気の流れを示している。
【００８１】
なお、前述したように、第１下バルブ室１３１、連通路１３６及び第２下バルブ室１３２が、本発明の「第１領域」の一例に相当する。第１上バルブ室１３３、連通路１２６及び第２上バルブ室１３４が、本発明の「第２領域」の一例に相当する。弁座１３８が本発明の「第１弁座」の一例に相当する。弁座１３９が本発明の「第２弁座」の一例に相当する。
【００８２】
まず、ユーザが吸引装置１００の吸着パッド８５を対象物９５に接触させる。そして、ユーザは圧電ポンプ１０をオンする。
【００８３】
圧電ポンプ１０が駆動すると、吸着パッド８５及び対象物９５の間の閉鎖空間８９と閉鎖空間８４との空気が吸引孔５３を介して圧電ポンプ１０内に吸引される。そして、圧電ポンプ１０内の空気が吐出孔２４からバルブ１０１の第１通気孔１１１へ吐出される。
【００８４】
これにより、逆止弁１６０では、第１下バルブ室１３１の圧力が第１上バルブ室１３３の圧力より高くなる。このため、逆止弁１６０では、ダイヤフラム１２０における第４通気孔１２１の周囲が弁座１３８から離間し、第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とが第４通気孔１２１を介して連通する。
【００８５】
一方、排気弁１７０では、第２下バルブ室１３２の圧力が第２上バルブ室１３４の圧力より高くなる。このため、ダイヤフラム１２０が第３通気孔１１３をシールして第２通気孔１１２と第３通気孔１１３との連通を遮断する。
【００８６】
即ち、バルブ１０１では、第１領域の圧力が第２領域の圧力より高い場合、第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを連通させ、第２通気孔１１２と第３通気孔１１３との連通を遮断する。
【００８７】
そのため、圧電ポンプ１０がオンしている間、閉鎖空間８４の空気が圧電ポンプ１０の吸引孔５３から吸引され、第１通気孔１１１から第１下バルブ室１３１を介して第１上バルブ室１３３へ流れる。そして、空気は第２通気孔１１２から吸引装置１００の外部へ排出される。
【００８８】
この結果、圧電ポンプ１０がオンしている間、閉鎖空間８４の圧力が負圧になる。そのため、吸引装置１００は対象物９５を、閉鎖空間８９に生じる負圧により吸着パッド８５で吸着できる。ユーザは、吸着パッド８５に吸着された対象物９５を移動させることができる。
【００８９】
図９は、圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、吸引装置１００の空気の流れを示す説明図である。図中の矢印は、空気の流れを示している。
【００９０】
対象物９５を開口部８３から離すとき、ユーザは、圧電ポンプ１０をオフする。これにより、圧電ポンプ１０は駆動を停止する。
【００９１】
ここで、圧電ポンプ１０がオフした直後、第１領域の圧力は閉鎖空間８４の圧力より高くなっている。また、圧電ポンプ１０は、図２〜図４に示すように、吸引孔５３と吐出孔２４とが常時連通した構造を有する。
【００９２】
そのため、圧電ポンプ１０がオフした直後、図９に示すように微量の空気が吐出孔２４から吸引孔５３へ逆流する。そのため、第１領域の圧力が第２領域の圧力より低下する。
【００９３】
この結果、逆止弁１６０では、第１下バルブ室１３１の圧力が第１上バルブ室１３３の圧力より低下する。このため、ダイヤフラム１２０は、弁座１３８に接触して第４通気孔１２１を閉じる。
【００９４】
一方、排気弁１７０では、第２下バルブ室１３２の圧力が第２上バルブ室１３４の圧力より低下する。このため、Ｓ１×（Ｐ１−Ｐ２）＜Ｓ３×（Ｐ３−Ｐ１）の関係となったとき、ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間して第３通気孔１１３を開放する。
【００９５】
即ち、バルブ１０１では、第１領域の圧力が第２領域の圧力より低い場合、第２通気孔１１２と第３通気孔１１３とが連通する。これにより、空気が第２通気孔１１２から流入し、第１上バルブ室１３３、連通路１２６、第２上バルブ室１３４を経由して第３通気孔１１３から閉鎖空間８４内へ急速に流入する（図９参照）。
【００９６】
これにより、閉鎖空間８４の圧力（空気圧）が上昇し、大気圧に戻る。そのため、吸引装置１００は対象物９５を吸着パッド８５から離すことができる。
【００９７】
以上より、ダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１１の圧力及び第２通気孔１１２の圧力を利用して、自動的に流路を切り替える。即ちこの構成のバルブ１０１は、圧電ポンプ１０の動作に合わせてパッシブに弁を開閉する。そのため、この構成の吸引装置１００は、電磁弁を設けなくても、対象物９５を着脱できる。
【００９８】
したがって、この構成の吸引装置１００は、軽量化、小型化、及び静音化を従来より向上できる。
【００９９】
また、圧電ポンプ１０は、駆動時に発生する音や振動が小さい圧電素子４０を駆動源として用いている。そのため、吸引装置１００は静音化を一層向上できる。
【０１００】
以下、本発明の第２実施形態に係る吸引装置２００について説明する。
【０１０１】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る吸引装置２００の外観図である。吸引装置２００が前述の吸引装置１００と相違する点は、筐体２８０の形状と吸着パッド２８５の形状とである。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。
【０１０２】
筐体２８０が前述の筐体８０と相違する点は、閉鎖空間２８４がチューブ２８６を介して第３通気孔１１３に連通する点である。その他の構成に関しては同じである。筐体２８０は、開口部２８３と孔部２８９を有する。筐体２８０は、閉鎖空間２８４を圧電ポンプ１０及びバルブ１０１とともに形成する。閉鎖空間２８４は、孔部２８９、開口部２８３、吸引孔５３及び第３通気孔１１３に連通する空間である。
【０１０３】
また、筐体２８０の開口部２８３には、吸着パッド２８５が装着されている。吸着パッド２８５が前述の吸着パッド８５と相違する点は、形状のみである。その他の構成に関しては同じである。
【０１０４】
次に、吸引装置２００の空気の流れは、図８、図９に示した吸引装置１００の空気の流れとほぼ同じである。吸引装置２００では圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後、空気が第２通気孔１１２から流入し、第１上バルブ室１３３、連通路１２６、第２上バルブ室１３４を経由して第３通気孔１１３からチューブ２８６の内部を介して閉鎖空間２８４内へ急速に流入する。
【０１０５】
したがって、吸引装置２００は、吸引装置１００と同様の効果を奏する。また、閉鎖空間２８４と第３通気孔１１３とがチューブ２８６によって連通しているため、吸引装置２００を構成する各部材の組立ては吸引装置１００に比べて容易になる。よって、吸引装置２００の製造コストは吸引装置１００の製造コストより低減できる。
【０１０６】
以下、本発明の第３実施形態に係る吸引装置３００について説明する。
【０１０７】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る吸引装置３００の断面図である。吸引装置３００が前述の吸引装置１００と相違する点は、バルブ１０１の弁箱１９０及び筐体３８０が一体形成されている点である。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。筐体３８０は、閉鎖空間３８４を圧電ポンプ１０及びバルブ１０１とともに形成する。閉鎖空間３８４は、開口部２８３、吸引孔５３及び第３通気孔１１３に連通する空間である。
【０１０８】
次に、吸引装置３００の空気の流れは、図８、図９に示した吸引装置１００の空気の流れとほぼ同じである。
【０１０９】
したがって、吸引装置３００は、吸引装置１００と同様の効果を奏する。また、弁箱１９０及び筐体３８０が一体形成されているため、吸引装置３００の部品点数は吸引装置１００の部品点数より削減できる。よって、吸引装置３００の製造コストは吸引装置１００の製造コストより低減できる。
【０１１０】
《その他の実施形態》
なお、前述の実施形態では気体として空気を用いているが、これに限るものではなく、当該気体は、空気以外の気体にも適用できる。
【０１１１】
また、前述の実施形態における圧電ポンプ１０は、ユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えるが、振動板３９の両面に圧電素子４０を貼着してバイモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
【０１１２】
また、前述の実施形態における圧電ポンプ１０は、圧電素子４０の伸縮によって屈曲振動するアクチュエータを備えるが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
【０１１３】
また、前述の実施形態において、圧電素子４０はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなるが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などからなってもよい。
【０１１４】
また、前述の実施形態ではピックアンドプレース装置として吸引装置１００が使用されているが、これに限るものではない。例えば吸引装置１００は、搾乳器、真空ピンセット、部品実装装置、ワークの一時的な吸着固定冶具、よじ登りロボット又は吸着ロボットのハンド部分に使用されていていてもよい。
【０１１５】
また、前述の実施形態では筐体８０の開口部８３には、吸着パッド８５が装着されているが、これに限るものではない。例えば、吸引装置１００は吸着パッド８５を開口部８３に備えず、対象物９５を開口部８３で直接吸着しても良い。
【０１１６】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲を含む。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｐ…パッキン
１０…圧電ポンプ
１７…外筐体
１８…ノズル
２４…吐出孔
３１…通気路
３６…ポンプ室
３７…天板
３８…側板
３９…振動板
４０…圧電素子
４２…キャップ
４５…通気孔
５２…突出部
５３…吸引孔
５５Ａ…切欠き
５６Ａ…ネジ穴
６１…中央部
６２…突出部
６３，７２…外部端子
７０…電極導通用板
７３…内部端子
８０、２８０、３８０…筐体
８１…上筐体
８２…下筐体
８３…開口部
８４、８９、２８４、３８４…閉鎖空間
８５、２８５…吸着パッド
９５…対象物
１００、２００、３００…吸引装置
１０１…バルブ
１１１…第１通気孔
１１２…第２通気孔
１１３…第３通気孔
１２０…ダイヤフラム
１２１…第４通気孔
１２６…連通路
１３１…第１下バルブ室
１３２…第２下バルブ室
１３３…第１上バルブ室
１３４…第２上バルブ室
１３６…連通路
１３８、１３９…弁座
１５１…第１シール材
１５２…第２シール材
１６０…逆止弁
１７０…排気弁
１９０…弁箱
１９１…上弁筐体
１９２…下弁筐体
２８３…開口部
２８６…チューブ
２８９…孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016194564.tif 000011
【図１０】
2016194564.tif 000012
【図１１】
2016194564.tif 000013
【国際調査報告】
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2016194564.tif 000015