(57)【要約】  ポンプ（１Ａ）は、第１板状体（３０）および第２板状体（４０）によって規定される第１ポンプ室（２１）と、第１板状体（３０）および第３板状体（５０）によって規定される第２ポンプ室（２２）と、駆動体（９０）とを備える。駆動体（９０）は、第１板状体（３０）を屈曲振動させることにより、第１ポンプ室（２１）および第２ポンプ室（２２）の双方に圧力変動を生じさせる。第１板状体（３０）には、当該第１板状体（３０）の中央部に直交する軸線（１００）に重ならない複数個の第１孔部（３１）が設けられ、当該複数個の第１孔部（３１）の各々には、逆止弁（８０）が付設される。第２板状体（４０）および第３板状体（５０）には、それぞれ第２孔部（４１）および第３孔部（５１）が設けられ、これら第２孔部（４１）および第３孔部（５１）には、逆止弁は付設されない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１板状体と、
前記第１板状体に対向する第２板状体と、
前記第１板状体から見て前記第２板状体が位置する側とは反対側に位置し、前記第１板状体に対向する第３板状体と、
前記第１板状体の周縁部および前記第２板状体の周縁部を接続する第１周壁部と、
前記第１板状体の周縁部および前記第３板状体の周縁部を接続する第２周壁部と、
前記第１板状体および前記第２板状体の間に位置し、前記第１板状体、前記第２板状体および前記第１周壁部によって規定された第１ポンプ室と、
前記第１板状体および前記第３板状体の間に位置し、前記第１板状体、前記第３板状体および前記第２周壁部によって規定された第２ポンプ室と、
前記第１板状体を屈曲振動させることにより、前記第１ポンプ室および前記第２ポンプ室の双方に圧力変動を生じさせる駆動体とを備え、
前記第１板状体には、各々に逆止弁が付設された複数個の第１孔部が設けられ、
前記複数個の第１孔部の各々は、前記第１板状体の中央部に直交する軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線に重ならない領域に配置され、
前記第２板状体および前記第１周壁部の少なくとも一方には、逆止弁が付設されていない１個または複数個の第２孔部が設けられ、
前記第３板状体および前記第２周壁部の少なくとも一方には、逆止弁が付設されていない１個または複数個の第３孔部が設けられている、ポンプ。
【請求項２】
前記１個または複数個の第２孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されている、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記１個または複数個の第３孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されている、請求項１または２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記駆動体が、前記第１板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第１板状体に定在波が発生するように前記第１板状体を屈曲振動させるものであり、
前記複数個の第１孔部の各々が、前記第１板状体に形成される振動の節に重ならない領域に配置されている、請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
【請求項５】
前記複数個の第１孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている、請求項４に記載のポンプ。
【請求項６】
前記複数個の第１孔部のうちの隣り合う第１孔部の間の距離が、前記軸線と前記複数個の第１孔部の各々との間の距離よりも小さい、請求項５に記載のポンプ。
【請求項７】
前記第１板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、前記第１板状体が、前記駆動体によって屈曲振動される、請求項４から６のいずれかに記載のポンプ。
【請求項８】
前記複数個の第１孔部のうちの少なくとも１個が、前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置されている、請求項７に記載のポンプ。
【請求項９】
前記複数個の第１孔部の各々が、前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置されている、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記複数個の第１孔部の各々が、前記第１板状体の周縁部を除く領域に形成される振動の節のうち、当該第１板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の節よりも外側の領域に配置されている、請求項７に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記１個または複数個の第２孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の腹に重ならない領域に配置されている、請求項７から１０のいずれかに記載のポンプ。
【請求項１２】
前記１個または複数個の第２孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されている、請求項１１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記１個または複数個の第３孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の腹に重ならない領域に配置されている、請求項７から１２のいずれかに記載のポンプ。
【請求項１４】
前記１個または複数個の第３孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されている、請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
前記駆動体が、前記第１板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第１板状体に定在波が発生するように前記第１板状体を屈曲振動させるものであり、
前記複数個の第１孔部の各々が、前記第１板状体に形成される振動の節に重ならない領域に配置され、
前記第２孔部が、複数個設けられ、
前記第３孔部が、複数個設けられ、
前記複数個の第１孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置され、
前記複数個の第２孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置され、
前記複数個の第３孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている、請求項１に記載のポンプ。
【請求項１６】
前記複数個の第２孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも前記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置され、
前記複数個の第３孔部が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも前記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されている、請求項１５に記載のポンプ。
【請求項１７】
前記第１板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が径方向において１箇所形成されることとなるように、前記第１板状体が、前記駆動体によって屈曲振動され、
前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と前記複数個の第２孔部との前記軸線に直交する方向における距離が、前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と前記複数個の第１孔部との間の距離よりも大きく、
前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と前記複数個の第３孔部との前記軸線に直交する方向における距離が、前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と前記複数個の第１孔部との間の距離よりも大きい、請求項１６に記載のポンプ。
【請求項１８】
前記複数個の第１孔部の各々が、前記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置され、
前記複数個の第２孔部の各々が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置され、
前記複数個の第３孔部の各々が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合に前記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されている、請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記複数個の第２孔部の各々が、前記第１周壁部に配置され、
前記複数個の第３孔部の各々が、前記第２周壁部に配置されている、請求項１５に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記駆動体が、前記第２板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第２板状体に定在波が発生するように前記第２板状体を屈曲振動させるとともに、前記第３板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第３板状体に定在波が発生するように前記第３板状体を屈曲振動させるものである、請求項１５から１９のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２１】
前記駆動体が、前記第２板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第２板状体に定在波が発生するように前記第２板状体を屈曲振動させるとともに、前記第３板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、前記軸線を中心として前記第３板状体に定在波が発生するように前記第３板状体を屈曲振動させるものであり、
前記第２板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、前記第２板状体が、前記駆動体によって屈曲振動され、
前記第３板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、前記第３板状体が、前記駆動体によって屈曲振動され、
前記複数個の第２孔部の各々が、前記第２板状体のうち、当該第２板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の腹よりも外側の領域に配置され、
前記複数個の第３孔部の各々が、前記第３板状体のうち、当該第３板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の腹よりも外側の領域に配置されている、請求項１５記載のポンプ。
【請求項２２】
前記第１孔部、前記第２孔部および前記第３孔部以外の孔が、前記第１板状体、前記第２板状体、前記第３板状体、前記第１周壁部および前記第２周壁部のいずれにも設けられていない、請求項１から２１のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２３】
前記駆動体が、略平板状の圧電素子を含み、
前記圧電素子が、前記第１板状体の中央部に貼り付けられている、請求項１から２２のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２４】
前記複数個の第１孔部の各々が、前記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも前記圧電素子よりも外側に配置されている、請求項２３に記載のポンプ。
【請求項２５】
請求項１から２４のいずれかに記載のポンプが搭載された、流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板の屈曲振動を利用した容積式のポンプおよびこれを備えた流体制御装置に関し、特に、振動板を駆動する駆動体として圧電素子を利用した圧電ポンプおよびこれを備えた流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容積式のポンプの一種である圧電ポンプが知られている。圧電ポンプは、圧電素子が貼り付けられた振動板によってポンプ室の少なくとも一部が規定されてなるものであり、当該圧電素子に所定周波数の交流電圧を印加することで振動板を共振周波数で駆動し、これによりポンプ室に圧力変動を生じさせて流体の吸入および吐出を可能にするものである。【０００３】
圧電ポンプの一構成例が開示された文献として、たとえば国際公開第２０１６／０１３３９０号明細書（特許文献１）がある。当該特許文献１に開示された圧電ポンプにおいては、対向配置された一対の振動板によってポンプ室が規定されており、当該一対の振動板の一方に圧電素子が貼り付けられた構成が採用されている。【０００４】
上記特許文献１に開示された圧電ポンプにおいては、一対の振動板のうちの圧電素子が貼り付けられていない方の振動板の中央部に、逆止弁が付設された１個の孔部が設けられており、一対の振動板のうちの圧電素子が貼り付けられた方の振動板の中央部および周辺部を除く中間部に、円環状に点列して配置された複数個の孔部が設けられている。【０００５】
ここで、当該特許文献１に開示された圧電ポンプのある形態においては、上述した円環状に点列して配置された複数個の孔部の各々に逆止弁が付設された構成が採用されており、また、他のある形態においては、当該複数個の孔部の各々に逆止弁が付設されていない構成が採用されている。【０００６】
上述したいずれかの形態に係る圧電ポンプにおいては、圧電素子によって一対の振動板が逆方向に変位するように屈曲振動させられることでポンプ室に圧力変動が生じることになり、このポンプ室の圧力変動に伴って、当該ポンプ室の外部に位置する流体が、圧電素子が貼り付けられた振動板に設けられた複数個の孔部から吸入され、その後、圧電素子が貼り付けられていない振動板に設けられた１個の孔部から当該流体が吐出されることになり、これによりポンプ機能が発揮されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０１３３９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、逆止弁が付設された孔部は、逆止弁が付設されていない孔部に比べて流路が狭くなる分、流路抵抗が大きくなる。そのため、上述した特許文献１に開示された圧電ポンプのように、逆止弁が付設された孔部を振動板の中央部に設ける構成とした場合には、圧電ポンプの全体としての流量が当該孔部によって決定されてしまい、当該流量を増大させることに自ずと限界が生じてしまう。【０００９】
これを回避すべく、単純に、逆止弁が付設された孔部を振動板の中央部および周縁部を除く中間部に複数個設ける構成とした場合には、流路抵抗が大幅に小さくなるものの、当該中間部における振動板の駆動時における変位量は、中央部のそれに比べて小さいため、逆止弁の開閉自体が不十分となる問題が発生してしまう。そのため、当該構成を採用した場合にも、圧電ポンプ全体としての流量を増大させることは困難である。【００１０】
したがって、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、振動板の屈曲振動を利用した容積式のポンプおよびこれを備えた流体制御装置において、従来に比して流量の増大を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づくポンプは、第１板状体と、第２板状体と、第３板状体と、第１周壁部と、第２周壁部と、第１ポンプ室と、第２ポンプ室と、駆動体とを備えている。上記第２板状体は、上記第１板状体に対向している。上記第３板状体は、上記第１板状体から見て上記第２板状体が位置する側とは反対側に位置しており、上記第１板状体に対向している。上記第１周壁部は、上記第１板状体の周縁部および上記第２板状体の周縁部を接続している。上記第２周壁部は、上記第１板状体の周縁部および上記第３板状体の周縁部を接続している。上記第１ポンプ室は、上記第１板状体および上記第２板状体の間に位置しており、上記第１板状体、上記第２板状体および上記第１周壁部によって規定されている。上記第２ポンプ室は、上記第１板状体および上記第３板状体の間に位置しており、上記第１板状体、上記第３板状体および上記第２周壁部によって規定されている。上記駆動体は、上記第１板状体を屈曲振動させることにより、上記第１ポンプ室および上記第２ポンプ室の双方に圧力変動を生じさせる。上記第１板状体には、各々に逆止弁が付設された複数個の第１孔部が設けられており、上記複数個の第１孔部の各々は、上記第１板状体の中央部に直交する軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線に重ならない領域に配置されている。上記第２板状体および上記第１周壁部の少なくとも一方には、逆止弁が付設されていない１個または複数個の第２孔部が設けられている。上記第３板状体および上記第２周壁部の少なくとも一方には、逆止弁が付設されていない１個または複数個の第３孔部が設けられている。【００１２】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第２孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されていることが好ましい。【００１３】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第３孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されていることが好ましい。【００１４】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記駆動体が、上記第１板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第１板状体に定在波が発生するように上記第１板状体を屈曲振動させるものであってもよく、その場合には、上記複数個の第１孔部の各々が、上記第１板状体に形成される振動の節に重ならない領域に配置されていることが好ましい。【００１５】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されていることが好ましい。【００１６】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部のうちの隣り合う第１孔部の間の距離が、上記軸線と上記複数個の第１孔部の各々との間の距離よりも小さいことが好ましい。【００１７】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記第１板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、上記第１板状体が、上記駆動体によって屈曲振動されてもよい。【００１８】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部のうちの少なくとも１個が、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置されていることが好ましい。【００１９】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部の各々が、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置されていることがより好ましい。【００２０】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部の各々が、上記第１板状体の周縁部を除く領域に形成される振動の節のうち、当該第１板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の節よりも外側の領域に配置されていてもよい。【００２１】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第２孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の腹に重ならない領域に配置されていることが好ましい。【００２２】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第２孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されていることがより好ましい。【００２３】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第３孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の腹に重ならない領域に配置されていることが好ましい。【００２４】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記１個または複数個の第３孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されていることがより好ましい。【００２５】
上記本発明に基づくポンプの第１態様ないし第３態様にあっては、上記駆動体が、上記第１板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第１板状体に定在波が発生するように上記第１板状体を屈曲振動させるものであり、また、上記複数個の第１孔部の各々が、上記第１板状体に形成される振動の節に重ならない領域に配置されており、さらには、上記第２孔部が、複数個設けられているとともに、上記第３孔部が、複数個設けられている。また、上記複数個の第１孔部は、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。さらに、上記複数個の第２孔部は、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されており、上記複数個の第３孔部は、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に当該軸線を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。【００２６】
上記第１態様にあっては、上記複数個の第２孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも上記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されており、また、上記複数個の第３孔部が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも上記複数個の第１孔部の各々に重ならない領域に配置されている。【００２７】
上記第１態様にあっては、上記第１板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が径方向において１箇所形成されることとなるように、上記第１板状体が、上記駆動体によって屈曲振動されてもよい。その場合には、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と上記複数個の第２孔部との上記軸線に直交する方向における距離が、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と上記複数個の第１孔部との間の距離よりも大きいことが好ましく、また、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と上記複数個の第３孔部との上記軸線に直交する方向における距離が、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹と上記複数個の第１孔部との間の距離よりも大きいことが好ましい。【００２８】
上記第１態様にあっては、上記複数個の第１孔部の各々が、上記第１板状体の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に配置されていることがより好ましい。また、上記複数個の第２孔部の各々は、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されていることがより好ましく、上記複数個の第３孔部の各々は、上記軸線の延在方向に沿って見た場合に上記第１板状体に形成される振動の節に重なる領域に配置されていることがより好ましい。【００２９】
上記第２態様にあっては、上記複数個の第２孔部の各々が、上記第１周壁部に配置されており、上記複数個の第３孔部の各々が、上記第２周壁部に配置されている。【００３０】
上記第１態様および上記第２態様にあっては、上記駆動体が、上記第２板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第２板状体に定在波が発生するように上記第２板状体を屈曲振動させるとともに、上記第３板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第３板状体に定在波が発生するように上記第３板状体を屈曲振動させるものであってもよい。【００３１】
上記第３態様にあっては、上記駆動体が、上記第２板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第２板状体に定在波が発生するように上記第２板状体を屈曲振動させるとともに、上記第３板状体の中央部に振動の腹が形成されることとなるように、上記軸線を中心として上記第３板状体に定在波が発生するように上記第３板状体を屈曲振動させるものである。また、上記第２板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、上記第２板状体が、上記駆動体によって屈曲振動される。さらに、上記第３板状体の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、上記第３板状体が、上記駆動体によって屈曲振動される。その場合には、上記複数個の第２孔部の各々が、上記第２板状体のうち、当該第２板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の腹よりも外側の領域に配置されていることが好ましく、また、上記複数個の第３孔部の各々が、上記第３板状体のうち、当該第３板状体の中央部から最も遠い位置に形成される振動の腹よりも外側の領域に配置されていることが好ましい。【００３２】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記第１孔部、上記第２孔部および上記第３孔部以外の孔が、上記第１板状体、上記第２板状体、上記第３板状体、上記第１周壁部および上記第２周壁部のいずれにも設けられていないことが好ましい。【００３３】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記駆動体が、略平板状の圧電素子を含んでいてもよく、その場合には、上記圧電素子が、上記第１板状体の中央部に貼り付けられていることが好ましい。【００３４】
上記本発明に基づくポンプにあっては、上記複数個の第１孔部の各々が、上記軸線の延在方向に沿って見た場合にいずれも上記圧電素子よりも外側に配置されていることが好ましい。【００３５】
本発明に基づく流体制御装置は、上述した本発明に基づくポンプが搭載されてなるものである。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、振動板の屈曲振動を利用した容積式のポンプおよびこれを備えた流体制御装置において、従来に比して流量の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係る圧電ブロアの模式的な断面図である。
【図２】図１に示す圧電ブロアの分解斜視図である。
【図３】図１に示す圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【図４】図１に示す圧電ブロアの駆動部の動作状態およびその際に発生する気流の方向を経時的に表わした模式図である。
【図５】図１に示す第１振動板の平面図である。
【図６】変形例に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向を表わした模式図である。
【図７】実施の形態２に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【図８】実施の形態３に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【図９】実施の形態４に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【図１０】実施の形態５に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【図１１】実施の形態６に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、気体を吸入して吐出するポンプとしての圧電ブロアに、本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧電ブロアの模式的な断面図であり、図２は、図１に示す圧電ブロアの分解斜視図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａの構成について説明する。
【００４０】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａは、筐体１０と、駆動部２０Ａとを主として備えている。筐体１０の内部には、偏平な円柱状の空間である収容空間１３が設けられており、駆動部２０Ａは、この収容空間１３に配置されている。
【００４１】
筐体１０は、樹脂製または金属製等の円盤状の第１ケース体１１と、樹脂製または金属製の偏平な有底円筒状の第２ケース体１２とを有している。筐体１０は、これら第１ケース体１１および第２ケース体１２が組み合わされてたとえば接着剤等によって接合されることにより、内部に上述した収容空間１３を有している。
【００４２】
第１ケース体１１の中央部および第２ケース体１２の中央部には、それぞれ外側に向けて突出する第１ノズル部１４および第２ノズル部１５が設けられている。圧電ブロア１Ａの外部の空間と上述した収容空間１３とは、これら第１ノズル部１４および第２ノズル部１５を介してそれぞれ連通している。
【００４３】
駆動部２０Ａは、第１板状体としての第１振動板３０と、第２板状体としての第２振動板４０と、第３板状体としての第３振動板５０と、第１周壁部としての第１スペーサ６０Ａと、第２周壁部としての第２スペーサ６０Ｂと、弁体保持部材７０と、逆止弁８０と、駆動体としての圧電素子９０とを主として有している。駆動部２０Ａは、これら部材が互いに積み重ねられた状態で一体化されることで構成されており、上述した筐体１０の収容空間１３に配置された状態で当該筐体１０によって保持されている。ここで、筐体１０の収容空間１３は、駆動部２０Ａによって第１ノズル部１４側の空間と第２ノズル部１５側の空間とに区画されている。
【００４４】
第１振動板３０は、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の薄板にて構成されており、その外形は平面視円形状である。第１振動板３０の周縁部の外端は、たとえば接着剤等によって筐体１０に接合されている。第１振動板３０の中央部および周縁部を除く中間部には、複数個の第１孔部３１が円環状に点列して設けられている。
【００４５】
第２振動板４０は、第１振動板３０と対向しており、より詳細には、第１振動板３０から見て第１ケース体１１が位置する側に配置されている。第２振動板４０は、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の薄板にて構成されており、その外形は平面視円形状である。第２振動板４０の中央部および周縁部を除く中間部には、複数個の第２孔部４１が円環状に点列して設けられている。
【００４６】
第３振動板５０は、第１振動板３０と対向しており、より詳細には、第１振動板３０から見て第２ケース体１２が位置する側（すなわち、第１振動板３０から見て第２振動板４０が位置する側とは反対側）に配置されている。第３振動板５０は、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の薄板にて構成されており、その外形は平面視円形状である。第３振動板５０の中央部および周縁部を除く中間部には、複数個の第３孔部５１が円環状に点列して設けられている。
【００４７】
第１スペーサ６０Ａは、第１振動板３０と第２振動板４０との間に位置しており、これら第１振動板３０と第２振動板４０とによって挟み込まれている。第１スペーサ６０Ａは、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の部材にて構成されており、その外形は円環板状である。
【００４８】
第１スペーサ６０Ａは、第１振動板３０の上述した外端を除く部分の周縁部と、第２振動板４０の周縁部とを接続している。これにより、第１振動板３０および第２振動板４０は、第１スペーサ６０Ａによって所定の距離だけ隔てて配置されることになる。なお、第１スペーサ６０Ａと第１振動板３０とは、たとえば接着剤等によって接合されており、第１スペーサ６０Ａと第２振動板４０とは、たとえば接着剤等によって接合されている。
【００４９】
第１振動板３０と第２振動板４０との間に位置する空間は、第１ポンプ室２１として機能する。当該第１ポンプ室２１は、第１振動板３０、第２振動板４０および第１スペーサ６０Ａによって規定されており、偏平な円柱状の空間にて構成されている。ここで、第１スペーサ６０Ａは、第１ポンプ室２１を規定するとともに第１振動板３０および第２振動板４０を接続する周壁部に該当することになる。
【００５０】
第２スペーサ６０Ｂは、第１振動板３０と第３振動板５０との間に位置しており、これら第１振動板３０と第３振動板５０とによって挟み込まれている。第２スペーサ６０Ｂは、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の部材にて構成されており、その外形は円環板状である。
【００５１】
第２スペーサ６０Ｂは、第１振動板３０の上述した外端を除く部分の周縁部と、第３振動板５０の周縁部とを接続している。これにより、第１振動板３０および第３振動板５０は、第２スペーサ６０Ｂによって所定の距離だけ隔てて配置されることになる。なお、第２スペーサ６０Ｂと第１振動板３０とは、たとえば接着剤等によって接合されており、第２スペーサ６０Ｂと第３振動板５０とは、たとえば接着剤等によって接合されている。
【００５２】
第１振動板３０と第３振動板５０との間に位置する空間は、第２ポンプ室２２として機能する。当該第２ポンプ室２２は、第１振動板３０、第３振動板５０および第２スペーサ６０Ｂによって規定されており、偏平な円柱状の空間にて構成されている。ここで、第２スペーサ６０Ｂは、第２ポンプ室２２を規定するとともに第１振動板３０および第３振動板５０を接続する周壁部に該当することになる。
【００５３】
弁体保持部材７０は、たとえば接着剤等によって第１振動板３０の中央部に貼り付けられており、より詳細には、第１振動板３０から見て第３振動板５０が位置する側に配置されている。弁体保持部材７０は、たとえばステンレス鋼等からなる金属製の薄板にて構成されており、その外形は平面視円形状である。弁体保持部材７０は、第１振動板３０側に位置する主面の周縁部に、第１振動板３０から遠ざかる方向に向けて後退した環状段差部７１を有しており、当該環状段差部７１は、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１に対向している。
【００５４】
逆止弁８０は、たとえばポリイミド樹脂等の樹脂製の部材にて構成されており、その外形は円環板状である。逆止弁８０は、弁体保持部材７０の環状段差部７１に遊嵌されることで当該環状段差部７１に収容されている。すなわち、逆止弁８０は、弁体保持部材７０の環状段差部７１と、当該環状段差部７１に対向する部分の第１振動板３０との間に位置している。
【００５５】
これにより、逆止弁８０は、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１を開閉できるように弁体保持部材７０によって移動可能に保持されている。より詳細には、逆止弁８０は、第１振動板３０に接近してこれに密着した状態において、複数個の第１孔部３１を閉鎖し、第１振動板３０から遠ざかった状態において、複数個の第１孔部３１を開放する。
【００５６】
圧電素子９０は、たとえば接着剤を介して弁体保持部材７０に貼り付けられることにより、当該弁体保持部材７０を介して第１振動板３０の中央部に貼り付けられている。これにより、圧電素子９０は、第１振動板３０の第２ポンプ室２２に面する側に位置する主面側に貼り付けられることになる。圧電素子９０は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料からなる薄板にて構成されており、その外形は平面視円形状である。
【００５７】
圧電素子９０は、交流電圧が印加されることで屈曲振動するものであり、当該圧電素子９０に生じる屈曲振動が第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０に伝播されることにより、第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０も屈曲振動することになる。すなわち、圧電素子９０は、第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０を屈曲振動させる駆動体に該当し、所定周波数の交流電圧が印加されることで第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０をそれぞれ共振周波数で振動させ、これにより第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板の各々に定在波を発生させる。
【００５８】
ここで、圧電素子９０は、必ずしも平面視円形状である必要はなく、平面視正多角形状であってもよい。圧電素子９０が平面視円形状または正多角形状である場合には、第１振動板３０の中心と圧電素子９０の中心とが一致するようにこれら第１振動板３０および圧電素子９０が配置されていることが好ましい。このように構成することにより、第１振動板３０に定在波をより確実にかつ容易に発生させることができる。
【００５９】
以上の構成を有することにより、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、第１ノズル部１４と第２ノズル部１５との間に第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２が位置することになり、筐体１０の収容空間１３のうち、第１ポンプ室２１が設けられた位置よりも第１ノズル部１４側の空間と第１ポンプ室２１とが、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１によって常時連通した状態にあるとともに、筐体１０の収容空間１３のうち、第２ポンプ室２２が設けられた位置よりも第２ノズル部１５側の空間と第２ポンプ室２２とが、第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１によって常時連通した状態にあり、さらには、第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２とが、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１が逆止弁８０によって閉鎖されていない状態において、当該複数個の第１孔部３１によって連通した状態にあることになる。
【００６０】
ここで、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、圧電素子９０が、第１振動板３０の中央部、第２振動板４０の中央部および第３振動板５０の中央部に直交する軸線１００を中心として第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０の各々に定在波が発生するように第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０を屈曲振動させる。より詳細には、圧電素子９０は、第１振動板３０の中央部、第２振動板４０の中央部および第３振動板５０の中央部にそれぞれ振動の腹が形成されるとともに、当該第１振動板３０の中央部を除く位置、当該第２振動板４０の中央部を除く位置および当該第３振動板５０の中央部を除く位置においても振動の腹が形成されることとなるように、第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０を屈曲振動させる。なお、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、それぞれの振動板の中央部を除く位置において、振動の腹がそれぞれ径方向において１箇所形成されることとなるように、第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０が駆動される。
【００６１】
その際、圧電素子９０は、当該圧電素子９０が貼り付けられた第１振動板３０を直接的に駆動し、当該圧電素子９０が貼り付けられていない第２振動板４０および第３振動板５０をそれぞれ第１周壁部としての第１スペーサ６０Ａおよび第２周壁部としての第２スペーサ６０Ｂを介して間接的に駆動する。このとき、第１振動板３０の形状および第２振動板４０の形状（特にこれら振動板の厚み）を適切に設計することにより、第１振動板３０と第２振動板４０とが、それぞれ逆方向に向けて変位することになる。同様に、第１振動板３０の形状および第３振動板５０の形状（特にこれら振動板の厚み）を適切に設計することにより、第１振動板３０と第３振動板５０とが、それぞれ逆方向に向けて変位することになる。
【００６２】
この逆方向に向けての第１振動板３０および第２振動板４０の振動により、第１ポンプ室２１は、膨張および収縮を繰り返すことになり、また、この逆方向に向けての第１振動板３０および第３振動板５０の振動により、第２ポンプ室２２は、膨張および収縮を繰り返すことになる。これにより、第１ポンプ室２１の内部および第２ポンプ室２２の内部においてそれぞれ共鳴が発生することになり、これに伴って第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の各々に大きな圧力変動が生じることになる。その結果、時間的に交互に第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２に正圧および負圧が発生することになり、この圧力変動によって気体を圧送するポンプ機能が実現されることになる。
【００６３】
図３は、図１に示す圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図であり、図４は、図１に示す圧電ブロアの駆動部の動作状態およびその際に発生する気流の方向を経時的に表わした模式図である。次に、これら図３および図４を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａの動作状態について詳細に説明する。
【００６４】
図３を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１の各々に逆止弁８０が付設されている一方、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１および第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１の各々には、逆止弁は付設されていない。
【００６５】
ここで、複数個の第１孔部３１の各々に設けられた逆止弁８０は、第１ポンプ室２１から第２ポンプ室２２に向けての気体の流通を許容する反面、その逆方向に向けての気体の流通を許容しないように構成されたものである。そのため、当該逆止弁８０の作用により、圧電ブロア１Ａの動作時に発生する気流の方向が決定されることになり、当該気流のおおまかな方向は、図３（Ａ）中において矢印にて示す方向となる。
【００６６】
具体的には、図４（Ａ）に示すように、第１振動板３０の中央部および第２振動板４０の中央部が互いに近づく方向に変位するとともに、第１振動板３０の中央部および第３振動板５０の中央部が互いに遠ざかる方向に変位した状態においては、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第１ポンプ室２１に負圧が発生するとともに、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第２ポンプ室２２に正圧が発生するため、逆止弁８０は、これら複数個の第１孔部３１を閉鎖する。このとき、第１ポンプ室２１の体積が全体として増大するとともに、第２ポンプ室２２の体積が全体として減少するため、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１を介して、第１ポンプ室２１に気体が吸入されるとともに、第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１を介して、第２ポンプ室２２から気体が吐出される。
【００６７】
その後、図４（Ｂ）に示すように、第１振動板３０の中央部および第２振動板４０の中央部が互いに遠ざかる方向に変位するとともに、第１振動板３０の中央部および第３振動板５０の中央部が互いに近づく方向に変位した状態においては、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第１ポンプ室２１に正圧が発生するとともに、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第２ポンプ室２２に負圧が発生するため、逆止弁８０は、これら複数個の第１孔部３１を開放する。そのため、複数個の第１孔部３１を介して、第１ポンプ室２１から第２ポンプ室２２へと気体が移動することになる。
【００６８】
この図４（Ａ）に示す状態と図４（Ｂ）に示す状態とが交互に繰り返されるように第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０が振動することにより、図３（Ａ）において示す気流の向きが圧電ブロア１Ａにて発生することになる。そのため、筐体１０に設けられた第１ノズル部１４が、外部から気体を吸入する吸入ノズルとして機能するとともに、筐体１０に設けられた第２ノズル部１５が、外部へ気体を吐出する吐出ノズルとして機能することになり、圧電ブロア１Ａによって気体が圧送されることになる。
【００６９】
なお、図３（Ｂ）は、上述した図４（Ａ）に示す状態（以下、これを第１状態と称する）における第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の各々の圧力分布を模式的に表わしており、図３（Ｃ）は、上述した図４（Ｂ）に示す状態（以下、これを第２状態と称する）における第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の各々の圧力分布を模式的に表わしている。
【００７０】
これら図３（Ｂ）および図３（Ｃ）から明らかなように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の各々に共鳴が発生する上述した条件にて第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０が駆動されることにより、第１ポンプ室２１の中央部において第１ポンプ室２１の内部における圧力変動の腹が発生し、これよりも外側の位置において第１ポンプ室２１の内部における圧力変動の節が発生し、さらにこれよりも外側の位置において第１ポンプ室２１の内部における圧力変動の腹が発生し、第１ポンプ室２１の外縁部において第１ポンプ室２１の内部における圧力変動の節が発生するとともに、第２ポンプ室２２の中央部において第２ポンプ室２２の内部における圧力変動の腹が発生し、これよりも外側の位置において第２ポンプ室２２の内部における圧力変動の節が発生し、さらにこれよりも外側の位置において第２ポンプ室２２の内部における圧力変動の腹が発生し、第２ポンプ室２２の外縁部において第２ポンプ室２２の内部における圧力変動の節が発生する。
【００７１】
ここで、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、図３（Ａ）を参照して、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１および第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１が、以下の条件を満たしている。
【００７２】
第１振動板３０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００に重ならない領域であって、かつ、第１振動板３０に形成される振動の節に重ならない領域に、複数個の第１孔部３１が設けられており、当該複数個の第１孔部３１には、逆止弁８０が付設されている。より具体的には、複数個の第１孔部３１は、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なる領域に設けられている。また、複数個の第１孔部３１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【００７３】
第２振動板４０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に複数個の第１孔部３１の各々に重ならない領域であって、かつ、当該第２振動板４０に形成される振動の節に重なる領域に、複数個の第２孔部４１が設けられており（換言すれば、複数個の第２孔部４１の各々は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に第１振動板３０に形成される振動の節に重なる領域に設けられており）、当該複数個の第２孔部４１には、逆止弁は付設されていない。また、複数個の第２孔部４１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【００７４】
第３振動板５０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に複数個の第１孔部３１の各々に重ならない領域であって、かつ、当該第３振動板５０に形成される振動の節に重なる領域に、複数個の第３孔部５１が設けられており（換言すれば、複数個の第３孔部５１の各々は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に第１振動板３０に形成される振動の節に重なる領域に設けられており）、当該複数個の第３孔部５１には、逆止弁は付設されていない。また、複数個の第３孔部５１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【００７５】
なお、第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２を規定する第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａおよび第２スペーサ６０Ｂには、上述した複数個の第１孔部３１、複数個の第２孔部４１および複数個の第３孔部５１以外の孔は設けられていない。
【００７６】
このように構成することにより、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、従来に比して流量の増大を図ることができる。以下、その理由について詳細に説明する。
【００７７】
本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、当該圧電ブロア１Ａにおける気流の方向を決定する逆止弁８０が、第１振動板３０の中央部および周縁部を除く中間部に設けられた複数個の第１孔部３１に付設されている。このように構成することにより、逆止弁が付設された孔部を第１振動板の中央部に設ける構成とした場合に比べ、第１ポンプ室２１から第２ポンプ室２２へと移動する気体に対する流路抵抗が大幅に小さくなるため、当該部分における流量の増大を図ることができる。
【００７８】
しかしながら、前述のとおり、振動板の中央部および周縁部を除く中間部における変位量は、振動板の中央部のそれに比べて小さいため、上記構成を採用したのみでは、逆止弁の開閉自体が不十分となり易い。
【００７９】
そのため、この問題を解決するために、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、当該圧電ブロア１Ａにおける気流の方向を決定する逆止弁８０が付設された複数の第１孔部３１が設けられた第１振動板３０に対向するように、一対の第２振動板４０および第３振動板５０を配置することにより、当該第１振動板３０が第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２とによって挟まれるように構成し、これにより、第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２に発生する正圧および負圧の差圧を用いることにより、当該逆止弁８０の開閉を確実ならしめている。
【００８０】
すなわち、図３（Ｂ）に示すように、第１状態においては、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第１ポンプ室２１に負圧が発生し、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第２ポンプ室２２に正圧が発生するため、これらの差圧ΔＰによって逆止弁８０が閉じた状態がより確実に実現されることになり、図３（Ｃ）に示すように、第２状態においては、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第１ポンプ室２１に正圧が発生し、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する部分の第２ポンプ室２２に負圧が発生するため、これらの差圧ΔＰによって逆止弁８０が開いた状態がより確実に実現されることになる。
【００８１】
ここで、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、複数個の第１孔部３１が、第１振動板３０のうち、当該第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹に重なるように設けられているため、上述した第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２との差圧ΔＰがより大きく確保できることになり、この点において逆止弁８０の開閉をより確実ならしめることができる。
【００８２】
したがって、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａとすることにより、駆動部２０Ａにおける流路抵抗を下げつつ、逆止弁８０の開閉動作を確実ならしめることが可能になるため、結果として従来に比して流量の増大を図ることが可能になる。
【００８３】
なお、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１および第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１のいずれにも逆止弁が付設されていない構成であるため、当該部分において流路抵抗が大きくなることもないため、この点においても流量の増大が図られることになる。
【００８４】
また、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１が、当該第２振動板４０に形成される振動の腹に重ならないように配置されているとともに、第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１が、当該第３振動板５０に形成される振動の腹に重ならないように配置されている。換言すれば、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、複数個の第２孔部４１の各々および複数個の第３孔部５１の各々が、軸線１００の延在方向に沿って見た場合にいずれも複数個の第１孔部３１の各々に重ならないように配置されている。そのため、これら複数個の第２孔部４１および複数個の第３孔部５１における気体の逆流を大幅に抑制することができ、この点においても流量の増大が図られることになる。
【００８５】
この点、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹と複数個の第２孔部４１との軸線１００に直交する方向における距離が、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹と複数個の第１孔部３１との間の距離よりも大きく構成されているとともに、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹と複数個の第３孔部５１との軸線１００に直交する方向における距離が、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹と複数個の第１孔部３１との間の距離よりも大きく構成されている。当該条件を満たす限りにおいては、上述した第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２との差圧ΔＰを大きく確保することができるとともに、複数個の第２孔部４１および複数個の第３孔部５１における気体の逆流を抑制することができ、結果として流量の増大を図ることが可能になる。
【００８６】
さらには、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１および第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１が、いずれも円環状に点列して配置されているため、圧電ブロア１Ａ内における気流の軸対称性が向上することになり、気流に乱れが生じ難くなって効率的な気体の流通が実現できることになり、結果として流量の増大を図ることができる。
【００８７】
図５は、図１に示す第１振動板の平面図である。以下、この図５を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいて、流量の増大を図る上でより好ましい構成について説明する。
【００８８】
図５に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、上述したように、第１振動板３０の中央部および周縁部を除く中間部に、複数個の第１孔部３１が円環状に点列して設けられている。このように構成することにより、上述したように、第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１における流路抵抗が減少することになるため、流量の増大を図ることができる。
【００８９】
ここで、複数個の第１孔部３１は、互いに等間隔に配置された同一開口径の複数個の円柱状の孔にて構成されていていることが好ましい。このように構成することにより、圧電ブロア１Ａ内における気流の軸対称性が向上することになるため、気流に乱れが生じ難くなり、効率的な気体の流通が実現でき、結果として流量の増大を図ることができる。
【００９０】
また、複数個の第１孔部３１のうちの隣り合う第１孔部の間の距離Ｄ１は、軸線１００と複数個の第１孔部３１の各々との間の距離Ｄ２よりも小さいことが好ましい。これは、第１ポンプ室２１のうち、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する気体は、第１ポンプ室２１の圧力変動に伴い、その一部が第１ポンプ室２１の中央部に向けて移動し、当該中央部にて反射することで元の位置に戻ってくることになるが、上記構成を採用することにより、複数個の第１孔部３１の近傍に位置する気体のうち、その多くが複数個の第１孔部３１に優先的に流れ込むことになり、これにより第１ポンプ室２１の中央部に向けて移動する気体の割合を減じることが可能になるためであり、結果として圧電ブロア１Ａの全体としての流量を増加させることができるためである。
【００９１】
また、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａにおいては、円環状に点列して配置された複数の第１孔部３１の各々が、軸線１００の延在方向に沿って見た場合にいずれも圧電素子９０の外側に位置している。このように構成した場合には、圧電素子９０に貫通孔等を設けずとも第１ポンプ室２１と第２ポンプ室２２とを容易に連通させることが可能になる。ここで、圧電素子９０に貫通孔を設けた場合には、製造コストおよび信頼性等の面において必ずしも有利な構成とはならない。これに対し、上述のとおりの構成とすれば、圧電素子９０に貫通孔を設ける必要がなく、より安価でかつ信頼性に優れた圧電ブロアとすることができる。
【００９２】
なお、上述した本実施の形態に係る圧電ブロア１Ａの各部の寸法および第１振動板３０、第２振動板４０および第３振動板５０に設けられる各種の孔の数等は特に制限されるものではないが、その一例を示せば、以下のとおりである。
【００９３】
第１振動板３０の直径は、たとえば２５［ｍｍ］であり、このうち第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２を規定する部分の直径は、たとえば１９［ｍｍ］である。第２振動板４０の直径は、たとえば２３［ｍｍ］であり、このうち第１ポンプ室２１を規定する部分の直径は、たとえば１９［ｍｍ］である。第３振動板５０の直径は、たとえば２３［ｍｍ］であり、このうち第２ポンプ室２２を規定する部分の直径は、たとえば１９［ｍｍ］である。第１振動板３０の厚みは、たとえば０．２［ｍｍ］であり、第２振動板４０および第３振動板５０の厚みは、たとえばいずれも０．２５［ｍｍ］である。また、第１スペーサ６０Ａおよび第２スペーサ６０Ｂの各々の外径および内径は、たとえばそれぞれ２３［ｍｍ］および１９［ｍｍ］であり、その厚みは、たとえば０．３［ｍｍ］である。
【００９４】
第１振動板３０に設けられた複数個の第１孔部３１は、第１振動板３０の中央部からたとえば６［ｍｍ］離れた位置に円環状に点列して配置され、各々の開口径は、たとえば０．４［ｍｍ］であり、その数は、５０個程度である。第２振動板４０に設けられた複数個の第２孔部４１は、第２振動板４０の中央部からたとえば４［ｍｍ］離れた位置に円環状に点列して配置され、各々の開口径は、たとえば０．４［ｍｍ］であり、その数は、４０個程度である。第３振動板５０に設けられた複数個の第３孔部５１は、第３振動板５０の中央部からたとえば４［ｍｍ］離れた位置に円環状に点列して配置され、各々の開口径は、たとえば０．４［ｍｍ］であり、その数は、４０個程度である。
【００９５】
（変形例）
図６は、上述した実施の形態１に基づいた変形例に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向を表わした模式図である。以下、この図６を参照して、変形例に係る圧電ブロア１Ａ’について説明する。
【００９６】
図６に示すように、変形例に係る圧電ブロア１Ａ’は、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ａ’を備えている。駆動部２０Ａ’は、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、圧電素子９０の配設位置およびその構成が相違している。
【００９７】
具体的には、変形例に係る圧電ブロア１Ａ’においては、圧電素子９０が、たとえば接着剤を介して第１振動板３０の第１ポンプ室２１に面する側の主面に貼り付けられている。すなわち、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なり、圧電素子９０が、弁体保持部材７０を介することなく、直接的に第１振動板３０に貼り付けられている。
【００９８】
このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【００９９】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。以下、この図７を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｂについて説明する。
【０１００】
図７（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｂは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ｂを備えている。駆動部２０Ｂは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、第２振動板４０および第３振動板５０に設けられた孔の構成が相違している。
【０１０１】
具体的には、第２振動板４０には、当該第２振動板４０の中央部よりも外側であってかつ当該第２振動板４０に形成される振動の節のうちの最も内側の振動の節よりも内側の領域に複数個の第２孔部４１が設けられている。当該複数個の第２孔部４１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１０２】
また、第３振動板５０には、当該第３振動板５０の中央部よりも外側であってかつ当該第３振動板５０に形成される振動の節のうちの最も内側の振動の節よりも内側の領域に複数個の第３孔部５１が設けられている。当該複数個の第３孔部５１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１０３】
当該構成を採用した場合にも、第１状態および第２状態において、それぞれ図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示す如くの第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の圧力変動を得ることができ、これに基づき、圧電ブロア１Ｂにおいて、図７（Ａ）に示す如くの気流が発生することになる。
【０１０４】
ここで、これら複数個の第２孔部４１が設けられた第２振動板４０の領域および複数個の第３孔部５１が設けられた第３振動板５０の領域は、共に、第２振動板４０に形成される振動の節および第３振動板５０に形成される振動の節よりも、駆動時においてより大きい変位が生じる部分ではあるものの、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果に準じた効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【０１０５】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。以下、この図８を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｃについて説明する。
【０１０６】
図８（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｃは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ｃを備えている。駆動部２０Ｃは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、第２振動板４０および第３振動板５０に設けられた孔の構成が相違している。
【０１０７】
具体的には、第２振動板４０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００に重なる領域に１個の第２孔部４１が設けられており、第３振動板５０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００に重なる領域に１個の第３孔部５１が設けられている。
【０１０８】
当該構成を採用した場合にも、第１状態および第２状態において、それぞれ図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示す如くの第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の圧力変動を得ることができ、これに基づき、圧電ブロア１Ｃにおいて、図８（Ａ）に示す如くの気流が発生することになる。
【０１０９】
ここで、これら１個の第２孔部４１が設けられた第２振動板４０の領域および１個の第３孔部５１が設けられた第３振動板５０の領域は、共に、第２振動板４０に形成される振動の節および第３振動板５０に形成される振動の節よりも、駆動時においてより大きい変位が生じる部分ではあるものの、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果に準じた効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【０１１０】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。以下、この図９を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｄについて説明する。
【０１１１】
図９（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｄは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ｄを備えている。駆動部２０Ｄは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、第２振動板４０および第３振動板５０に設けられた孔の構成が相違している。
【０１１２】
具体的には、第２振動板４０には、当該第２振動板４０に形成される振動の腹のうちの最も外側の振動の腹よりも外側の領域であってかつ当該第２振動板の周縁部よりも内側の領域に複数個の第２孔部４１が設けられている。当該複数個の第２孔部４１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１１３】
また、第３振動板５０には、当該第３振動板５０に形成される振動の腹のうちの最も外側の振動の腹よりも外側の領域であってかつ当該第３振動板の周縁部よりも内側の領域に複数個の第３孔部５１が設けられている。当該複数個の第３孔部５１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１１４】
当該構成を採用した場合にも、第１状態および第２状態において、それぞれ図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示す如くの第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の圧力変動を得ることができ、これに基づき、圧電ブロア１Ｄにおいて、図９（Ａ）に示す如くの気流が発生することになる。
【０１１５】
ここで、これら複数個の第２孔部４１が設けられた第２振動板４０の領域および複数個の第３孔部５１が設けられた第３振動板５０の領域は、共に、第２振動板４０に形成される振動の節および第３振動板５０に形成される振動の節よりも、駆動時においてより大きい変位が生じる部分ではあるものの、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果に準じた効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【０１１６】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。以下、この図１０を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｅについて説明する。
【０１１７】
図１０（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｅは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ｅを備えている。駆動部２０Ｅは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、孔の構成が相違している。
【０１１８】
具体的には、第２振動板４０には、孔が一切設けられておらず、これに代えて、第１周壁部としての第１スペーサ６０Ａに複数個の第２孔部６１が設けられている。当該複数個の第２孔部６１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１１９】
また、第３振動板５０には、孔が一切設けられておらず、これに代えて、第２周壁部としての第２スペーサ６０Ｂに複数個の第３孔部６２が設けられている。当該複数個の第３孔部６２は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１２０】
当該構成を採用した場合にも、第１状態および第２状態において、それぞれ図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）に示す如くの第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の圧力変動を得ることができ、これに基づき、圧電ブロア１Ｅにおいて、図１０（Ａ）に示す如くの気流が発生することになる。
【０１２１】
ここで、これら複数個の第２孔部６１が設けられた第１スペーサ６０Ａおよび複数個の第３孔部６２が設けられた第２スペーサ６０Ｂは、いずれも圧電素子９０が駆動した状態においても基本的に大きな変位が生じない部分であるため、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果に準じた効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６に係る圧電ブロアの駆動部の構成および動作時に発生する気流のおおまかな方向ならびに第１ポンプ室および第２ポンプ室に発生する圧力変動を表わした模式図である。以下、この図１１を参照して、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｆについて説明する。
【０１２３】
図１１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧電ブロア１Ｆは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａとは異なる構成の駆動部２０Ｆを備えている。駆動部２０Ｆは、上述した実施の形態１に係る圧電ブロア１Ａの駆動部２０Ａと同様に、第１振動板３０、第２振動板４０、第３振動板５０、第１スペーサ６０Ａ、第２スペーサ６０Ｂ、逆止弁８０および圧電素子９０等を有しているものの、第１振動板３０に設けられた孔の構成が相違している。
【０１２４】
具体的には、第１振動板３０には、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００に重ならない領域であって、第１振動板３０の中央部を除く位置に形成される振動の腹よりも外側の領域でかつ当該第１振動板３０の周縁部よりも内側の領域に複数個の第１孔部３１が設けられている。複数個の第１孔部３１は、軸線１００の延在方向に沿って見た場合に当該軸線１００を中心とした円周上の位置に点列状に配置されている。
【０１２５】
当該構成を採用した場合にも、第１状態および第２状態において、それぞれ図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）に示す如くの第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の圧力変動を得ることができ、これに基づき、圧電ブロア１Ｆにおいて、図１１（Ａ）に示す如くの気流が発生することになる。
【０１２６】
ここで、これら複数個の第１孔部３１が設けられた第１振動板３０の領域は、第１振動板３０に形成される振動の腹よりも、駆動時において生じる変位が小さい部分ではあるものの、このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果に準じた効果を得ることができ、従来に比して流量が増大した圧電ブロアとすることができる。
【０１２７】
なお、第１振動板３０に形成される振動の腹に重ならない領域に複数個の第１孔部３１を配置する場合においては、本実施の形態の如く、第１振動板３０の周縁部を除く領域に形成される振動の節のうち、第１振動板３０の中央部から最も遠い位置に形成される振動の節よりも外側の領域に、当該複数個の第１孔部３１を配置することが好ましい。これは、駆動時において、当該領域に対応する部分の第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の体積変動が、上記節よりも内側の領域に対応する部分の第１ポンプ室２１および第２ポンプ室２２の体積変動よりも全体として大きくなるためであり、このように構成することにより、より大きな差圧を得ることが可能になるためである。
【０１２８】
（その他）
上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、第１板状体に設けられた複数個の第１孔部が、いずれも円環状に点列して配置された場合を例示して説明を行なったが、必ずしもこれを円環状に点列して配置する必要はなく、そのレイアウトは適宜変更が可能である。
【０１２９】
また、上述した本発明の実施の形態１，２，４ないし６およびその変形例においては、第２板状体に設けられた複数個の第２孔部および第３板状体に設けられた複数個の第３孔部の双方が、いずれも円環状に点列して配置された場合を例示して説明を行なったが、必ずしもこれらを円環状に点列して配置する必要はなく、そのレイアウトは適宜変更が可能である。
【０１３０】
また、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、駆動体としての圧電素子を第１板状体の一方の主面側に貼り付けた場合を例示して説明を行なったが、圧電素子を一対設け、これら一対の圧電素子を第１板状体の両方の主面側に貼り付ける構成としてもよい。その場合には、第１板状体の変位を増大させることができるため、さらなる流量の増加を図ることができる。
【０１３１】
また、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、駆動体としての圧電素子を第１板状体に貼り付けた場合を例示して説明を行なったが、当該圧電素子を第２板状体または第３板状体あるいはその両方に貼り付けることとしてもよい。その場合には、圧電素子への配線の取り回しが容易化する効果を得ることができる。
【０１３２】
また、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、圧電素子が、第１板状体の中央部、第２板状体の中央部および第３板状体の中央部にそれぞれ振動の腹が形成されるとともに、当該第１板状体の中央部を除く位置、当該第２板状体の中央部を除く位置および当該第３板状体の中央部を除く位置においてもそれぞれ振動の腹が径方向において１つ形成されることとなるように、第１板状体、第２板状体および第３板状体を屈曲振動させる場合を例示して説明を行なったが、圧電素子は、第１板状体の中央部、第２板状体の中央部および第３板状体の中央部のそれぞれのみに腹が形成されることとなるように、第１板状体、第２板状体および第３板状体を屈曲振動させてもよい。また、圧電素子が、第１板状体の中央部、第２板状体の中央部および第３板状体の中央部にそれぞれ振動の腹が形成されるとともに、当該第１板状体の中央部を除く位置、当該第２板状体の中央部を除く位置および当該第３板状体の中央部を除く位置においてもそれぞれ径方向において振動の腹が２箇所以上形成されることとなるように、第１板状体、第２板状体および第３板状体を屈曲振動させてもよい。
【０１３３】
また、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、第１板状体のみならず、第２板状体および第３板状体をも屈曲振動させるように構成した場合を例示して説明を行なったが、第２板状体および第３板状体を必ずしも屈曲振動させる必要はなく、第１板状体のみが屈曲振動するように構成してもよい。
【０１３４】
さらには、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わせることができる。
【０１３５】
加えて、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、気体を吸入して吐出する圧電ブロアに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、液体を吸入して吐出するポンプや、駆動体として圧電素子以外のものを利用するポンプ（ただし、当然に、振動板の屈曲振動を利用した容積式のポンプに限られる）に本発明を適用することも可能である。
【０１３６】
なお、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、本発明が適用されたポンプおよび流体制御装置のうち、本発明が適用されたポンプのみについて詳細に説明を行なったが、本発明が適用された流体制御装置は、この本発明が適用されたポンプを搭載してなるものである。すなわち、本発明が適用された流体制御装置は、本発明が適用されたポンプ（たとえば、上述した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例に係る圧電ブロア）を一部品として含む流体システムであり、当該ポンプと他の流体制御部品とが協働することにより、用途に応じて流体の挙動を制御するものである。
【０１３７】
このように、今回開示した上記実施の形態および変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１３８】
１Ａ〜１Ｆ，１Ａ’  圧電ブロア、１０  筐体、１１  第１ケース体、１２  第２ケース体、１３  収容空間、１４  第１ノズル部、１５  第２ノズル部、２０Ａ〜２０Ｆ，２０Ａ’  駆動部、２１  第１ポンプ室、２２  第２ポンプ室、３０  第１振動板、３１  第１孔部、４０  第２振動板、４１  第２孔部、５０  第３振動板、５１  第３孔部、６０Ａ  第１スペーサ、６０Ｂ  第２スペーサ、６１  第２孔部、６２  第３孔部、７０  弁体保持部材、７１  環状段差部、８０  逆止弁、９０  圧電素子、１００  軸線。
【図１】
2019138675.tif 000003
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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