(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化により生じる圧力一流量特性の変動を抑制する。【解決手段】流体制御装置は、圧電アクチュエータ２と殼体とコロイド５を含み、該圧電アクチュエータが懸架板２１と外枠２３と支持部２４と圧電素子２２を含み、該殼体が出口板と座体１２を含み、該出口板が該圧電アクチュエータの設置に用いられ、該座体が入口板１２１と共振片１２２を含み、該入口板が外部に連通された合流チャンバ１２１３を備え、該共振片が該入口板上に設置されて固定されかつ中空孔１２２３を備え、該コロイドが該圧電アクチュエータの外枠と座体の共振片の間に設置され、該圧電アクチュエータと該座体の共振片の間に間隙を維持し、そのうち該懸架板は線膨張係数が該圧電素子の線膨張係数より小さい材料で形成され、かつ受熱変形時に湾曲を保持する硬度を有し、該懸架板と該共振片の線膨張係数の違いにより、該懸架板と該共振片の間の間隙に特定の変形変位量を維持させる。【選択図】図４
2018109408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体制御装置であって、圧電アクチュエータと、殼体と、コロイドと、を含み、
前記圧電アクチュエータが、
懸架板と、
前記懸架板の外側に周設された外枠と、
前記懸吊板と前記外枠の間を連接して設置された少なくとも１つの支持部と、
前記懸架板の辺の長さより大きくない辺の長さを備え、前記懸架板上に貼付される圧電素子と、を含み、
前記殼体が、出口板と、座体と、を含み、
前記出口板が、周縁に側壁と底部に板体を備え、収容空間を構成する枠体構造であり、前記圧電アクチュエータが前記収容空間内に設置され、
前記座体が入口板と共振片を含んで構成され、前記出口板の前記収容空間を覆い、前記圧電アクチュエータを封鎖し、前記入口板が外部に連通された合流チャンバを備え、前記共振片が前記入口板上に固定され、かつ前記入口板の前記合流チャンバに相対する中空孔を備え、
前記コロイドが前記圧電アクチュエータの前記外枠と前記座体の前記共振片の間に設置され、前記圧電アクチュエータと前記座体の前記共振片の間に間隙を維持し、
そのうち、前記懸架板が、線膨張係数が圧電素子の線膨張係数より小さい材料で形成され、かつ受熱変形時に湾曲を保持する硬度を有し、前記懸架板と前記共振片の線膨張係数の違いにより、前記懸架板と前記共振片の間の前記間隙に最大の性能と流量が得られる変形変位量を維持させることを特徴とする、流体制御装置。
【請求項２】
前記懸架板がステンレス材質であり、最も好ましくは３１０ＨＶ〜３５０ＨＶの硬度を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
前記懸架板が熱を受けて変形した後、前記懸架板と前記共振片の間に２０〜２５μｍの変形変位量が保持され、流体制御装置の出力気圧が３００〜４００ｍｍＨｇ、流量が９０〜１６０ｍｌ／ｍｉｎとなることを特徴とする、請求項２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記懸架板がステンレス材質であり、３７０ＨＶ〜４１０ＨＶの硬度を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記懸架板が熱を受けて変形した後、前記懸架板と前記共振片の間に１５〜１７μｍの変形変位量が保持され、前記流体制御装置の出力気圧が３００〜４００ｍｍＨｇ、流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎとなることを特徴とする、請求項４に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記懸架板が正方形の形態であることを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記懸架板の辺の長さが４ｍｍ〜１０ｍｍの間であることを特徴とする、請求項６に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記懸架板が、線膨張係数が圧電素子の線膨張係数より小さい材料で形成され、前記コロイドの加熱・加圧と接合後、常温下で、前記圧電素子と前記懸架板の線膨張係数の違いにより、前記懸架板を前記圧電素子側に向かって凸状にそらせることを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項９】
前記懸架板と前記共振片の線膨張係数の違いにより、前記コロイドの加熱・加圧と接合後、常温下で、前記共振片を前記懸架板側から離れる方向へ凸状にそらせることを特徴とする、請求項８に記載の流体制御装置。
【請求項１０】
前記入口板が、前記入口板の上下表面に貫通した少なくとも１つの進入孔を備え、前記入口板上に、前記少なくとも１つの進入孔に対応して連通された少なくとも１つの合流槽が設置され、前記合流槽の中心の合流箇所に合流チャンバが形成され、かつ前記合流チャンバと前記少なくとも１つの合流槽が連通され、これにより前記少なくとも１つの進入孔から前記少なくとも１つの合流槽に進入した流体がガイドされ、前記合流チャンバに集められることを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項１１】
前記懸架板上に、前記共振片の前記中空孔に対応する凸部が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型で非常に薄く、静かな流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在医薬、コンピューターテクノロジー、印刷、エネルギー等の工業など分野を問わず製品は精密化及び小型化の方向に発展しており、そのうち、小型ポンプ、噴霧器、インクジェットヘッド、工業印刷装置等の製品に含まれる流体輸送構造は中でも重要な技術であるが、いかに革新的な構造で技術のボトルネックを打破するかが発展させるための重要な内容となっている。
【０００３】
例えば、医藥産業においては空気圧動力を採用して駆動される計器や設備が多いが、通常は従来型のモーターと気圧バルブでその流体輸送の目的が達せられている。しかしながら、これら従来型のモーターと流体バルブの体積の制限を受けて、これらの計器・設備はその装置全体の体積を縮小することができないため、薄型化の目標実現は困難であり、携帯性という目的を達成することができない。このほか、これら従来型のモーター及び流体バルブは作動時に騒音の問題も発生し、使用上不便で不快感を生じる。
【０００４】
このため、上述の従来技術の欠点を改善し、従来の流体制御装置を採用した計器や設備の体積を小さくして小型化すると同時に静音性を確保し、便利かつ快適に使用でき、携帯性も備えた流体制御装置をいかに開発するかが現在解決を要する切迫した問題となっている。
【０００５】
図１に示すように、流体制御装置は、殼体１と圧電アクチュエータ２、２つの絶縁片３ａ、３ｂと導電片４を含む。該殼体１は出口板１１と座体１２を含み、該出口板１１は周縁に側壁１１１を備え、底部に板体１１２を備えた枠体構造であり、かつ該側壁１１１と板体１１２が共同で収容空間１１３を定義し、該圧電アクチュエータ２が該収容空間１１３内に設置され、また該板体１１２の表面が凹陥されて一時貯蔵チャンバ１１４が形成され、さらに該板体１１２上に貫通して該一時貯蔵チャンバ１１４に連通された少なくとも１つの排出孔１１５が設けられ、該座体１２が入口板１２１と共振片１２２を含み、該入口板１２１が少なくとも１つの進入孔１２１１と、少なくとも１つの合流槽１２１２と、合流チャンバ１２１３を含み、該進入孔１２１１が該合流槽１２１２に対応して連通され、該少なくとも１つの合流槽１２１２の他端が該合流チャンバ１２１３に連通され、該合流チャンバ１２１３箇所に流体が合流するチャンバが構成されて流体の一時貯蔵に用いられ、このチャンバの深さは該合流槽１２１２の深さと同じであり、該共振片１２２は可撓性の材質で成り、該入口板１２１の合流チャンバ１２１３に対応して設置された中空孔１２２３を備え、該中空孔１２２３を介して該合流チャンバ１２１３の流体を該共振片１２２の下方に流通させることができる。このように、出口板１１、絶縁片３ｂ、導電片４、絶縁片３ａ、圧電アクチュエータ２、座体１２が順に上に積層されて粘着固定され、最後に該出口板１１の側壁１１１両側の収容空間１１３に封止剤６が塗布されて密封され、流体制御装置が形成される。この流体制御装置の構造は簡単であるため、薄型に構成することができる。
【０００６】
また、該圧電アクチュエータ２は共振片１２２に対応して設置され、懸架板２１、圧電素子２２、外枠２３、少なくとも１つの支持部２４で構成されており、共振片１２２は合流チャンバ１２１３に対応する部分が可動部１２２１であり、座体１２に粘着固定された部分が固定部１２２２である。
【０００７】
上述の構成の流体制御装置を応用する設備は常に小型化が進められている。このため、上述の流体制御装置の出力能力（排出流量と排出圧力）を低下させないことを前提として、上述の流体制御装置のさらなる小型化が求められている。しかしながら、上述の流体制御装置は小型化するほど、上述の流体制御装置の出力能力が低下してしまう。このため、出力能力の制御を維持しつつ小型化することは、現有の構造の上述の制御においては限界がある。 従って、本発明は以下に示す構造の制御に対して研究を行ったものである。
【０００８】
図１は上述の流体制御装置の主要部分の構造を示す断面図である。流体制御装置は、出口板１１と、絶縁片３ａと、導電片４と、絶縁片３ｂと、圧電アクチュエータ２と、座体１２が順に上に向かって積層され、接着固定された構造である。流体制御装置において、該圧電アクチュエータ２の外枠２３はコロイド５を隔てて該共振片１２２の固定部１２２２上に接着固定されるため、懸架板２１と共振片１２２がコロイド５の厚さの距離分離れた状態で支持される。 また、圧電アクチュエータ２の振動に伴い生成される流体の圧力が変動するため、上述の共振片１２２の一部が圧電アクチュエータ２と実質的に同じ周波数で振動することができる。即ち、該共振片１２２と座体１２の構造を利用して、可動部１２２１の合流チャンバ１２１３に向いた部位を湾曲振動させることができる。このほか、上述の構造において、圧電素子２２に駆動電圧が印加されると、圧電素子２２の伸縮により懸架板２１が湾曲振動されるため、懸架板２１の振動に伴い、共振片１２２の可動部１２２１が振動される。これにより、流体制御装置は座体１２の少なくとも１つの進入孔１２１１から流体を吸入し、該流体が該少なくとも１つの合流槽１２１２内に進入してさらに該合流チャンバ１２１３に流入し、中空孔１２２３を介して一時貯蔵チャンバ１１４内へ導入され、該圧電アクチュエータ２の懸架板２１の振動と共振片１２２の共振効果で一時貯蔵チャンバ１１４の体積が圧縮されることで、該出口板１１の少なくとも１つの排出孔１１５から該流体が排出される。圧電アクチュエータ２の振動に伴い可動部１２２１を振動させるため、流体制御装置は実質的に振動の振幅を増大させることができる。このため、流体制御装置は小型でありながら、比較的高い排出圧力と比較的大きい排出流量を備えている。
【０００９】
しかしながら、上述の流体制御装置の該圧電アクチュエータ２はコロイド５を通じて接着固定されており、接着するコロイド５は加熱加圧を使用しなければ該圧電アクチュエータ２をしっかり固定できないため、圧電アクチュエータ２と圧電素子２２は部材それぞれ異なる線膨張係数に基づいてそり（熱変形）を発生し、その結果、懸架板２１と共振片１２２の間の距離が変化する。この懸架板２１と共振片１２２の間の距離は、流体制御装置の圧力一流量特性に影響する重要な要因である。
【００１０】
このため、流体制御装置には、流体制御装置の圧力一流量特性が温度変化により変動するという問題が存在する。即ち、流体制御装置に温度差という問題が存在することを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の主な目的は、温度変化により生じる圧力一流量特性の変動を抑制できる、流体制御装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、圧電素子を線膨張係数が懸架板の線膨張係数よりも大きい材料で形成し、かつ懸架板に採用するステンレス材料の面積及び硬度条件による限定で熱変形量を抑制し、座体と懸架板の線膨張係数の違いにより、流体制御装置に座体と懸架板の間のコロイドが加熱・加圧された後、懸架板と共振片の間で最も有効な変形変位量δを達成し、最大の性能と流量を生み出すように制御して、流体制御装置の温度変化による圧力一流量特性の変動を抑制でき、より広範な温度範囲内で適切な圧力一流量特性を維持できるようにして、全体体積の縮小と薄型化を達成し、軽く快適に携帯できる流体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達するため、本発明の広義の実施態様は流体制御装置を提供し、該流体制御装置が、圧電アクチュエータと、殼体と、コロイドを含み、該圧電アクチュエータが、懸架板と、該懸架板の外側に周設された外枠と、該懸架板と該外枠の間に連接された少なくとも１つの支持部と、該懸架板の辺の長さより大きくない辺の長さを有し、該懸架板上に貼付された圧電素子を含み、該殼体が、出口板と、座体を含み、該出口板が周縁に側壁と底部に板体を備え、収容空間を構成した枠体構造であり、該収容空間内に該圧電アクチュエータが設置され、前記座体が入口板と共振片を含んで構成され、該出口板の該収容空間を覆って該圧電アクチュエータを封鎖し、該入口板が外部に連通された合流チャンバを備え、該共振片が該入口板上に設置されて固定され、かつ該入口板の該合流チャンバに相対する中空孔を備え、該コロイドが、該圧電アクチュエータの該外枠と該座体の該共振片の間に設置され、該圧電アクチュエータと該座体の該共振片の間に間隙を維持し、そのうち、懸架板は線膨張係数が圧電素子の線膨張係数より小さい材料で形成され、かつ受熱変形時に湾曲を保持する硬度を有し、該懸架板と該共振片の線膨張係数の違いにより、該懸架板と該共振片の間の間隙に特定の変形変位量を維持させる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】流体制御装置の断面図である。
【図２Ａ】流体制御装置の関連部材の正面の立体分解図である。
【図２Ｂ】流体制御装置の関連部材の背面の立体分解図である。
【図３】流体制御装置の座体と圧電アクチュエータの位置の局部断面図である。
【図４】図３の流体制御装置のコロイドの加熱・加圧状態下における座体と圧電アクチュエータの位置の局部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例を以下で詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、かつ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
【００１６】
図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３に示すように、本発明の流体制御装置は、殼体１と、圧電アクチュエータ２と、２つの絶縁片３ａ、３ｂと、導電片４を含む。そのうち、殼体１は出口板１１と座体１２を含み、座体１２は入口板１２１と共振片１２２を含むが、これに限らない。圧電アクチュエータ２は共振片１２２に対応して設置され、出口板１１、圧電アクチュエータ２、座体１２の共振片１２２、入口板１２１等が順に上に積層されて設置され、かつ圧電アクチュエータ２は懸架板２１と、圧電素子２２と、外枠２３と、少なくとも１つの支持部２４を組み立てて成る。
【００１７】
本実施例において、殼体１の出口板１１は周縁に側壁１１１と、底部に板体１１２を備えた枠体構造であり、かつ側壁１１１と板体１１２により共同で収容空間１１３が定義され、該圧電アクチュエータ２が該収容空間１１３内に設置される。また、板体１１２は表面が凹陥されて一時貯蔵チャンバ１１４が形成され、さらに板体１１２を貫通して該一時貯蔵チャンバ１１４に連通された少なくとも１つの排出孔１１５が設けられる。座体１２は入口板１２１と共振片１２２を含み、そのうち、入口板１２１は少なくとも１つの進入孔１２１１を備え、本実施例において、進入孔１２１１の数量は４個であるが、これに限らず、入口板１２１の上下表面に貫通され、主に流体を装置外部から大気圧力の作用によって該少なくとも１つの進入孔１２１１から流体制御装置内に流入させるために用いられる。また、入口板１２１上に少なくとも１つの合流槽１２１２が設けられ、各合流槽１２１２が進入孔１２１１に連通されて設置され、該合流槽１２１２の中心の合流箇所に合流チャンバ１２１３が設けられ、かつ合流チャンバ１２１３が合流槽１２１２に連通される。これにより、該少なくとも１つの進入孔１２１１から合流槽１２１２に進入した流体がガイドされて合流され、合流チャンバ１２１３に集められる。
【００１８】
本実施例において、入口板１２１は一体成型の進入孔１２１１、合流槽１２１２、合流チャンバ１２１３を備えており、かつ入口板１２１と共振片１２２が対応して組み立てられた後、この合流チャンバ１２１３箇所に流体が合流するチャンバが構成され、流体が一時保存される。
【００１９】
一部の実施例において、入口板１２１の材質はステンレス材質であるが、これに限らない。別の一部の実施例において、該合流チャンバ１２１３箇所に構成されるチャンバの深さは該合流槽１２１２の深さと同時であるが、これに限らない。
【００２０】
また、上述の圧電アクチュエータ２は共振片１２２に対応して設置され、懸架板２１、圧電素子２２、外枠２３、少なくとも１つの支持部２４で構成されており、共振片１２２は合流チャンバ１２１３に対応する部分が可動部１２２１であり、座体１２に粘着固定された部分が固定部１２２２である。かつ、共振片１２２上に入口板１２１の合流チャンバ１２１３に対応して中空孔１２２３が設置され、流体を流通可能にする。本実施例において、共振片１２２は可撓性材質であるが、これに限らない。別の一部の実施例において、共振片１２２は銅材質であるが、これに限らない。
【００２１】
上述の圧電素子２２は方形の板状構造であり、かつその辺の長さは懸架板２１の辺の長さより大きくなく、かつ懸架板２１上に貼付される。本実施例において、懸架板２１は可撓性の正方形板状構造であり、懸架板２１の外側に外枠２３が周設され、外枠２３の形態も懸架板２１の形態におおよそ対応している。本実施例において、外枠２３も正方形の透かし状枠形構造であり、懸架板２１と外枠２３の間が４つの支持部２４で連接され、懸架板２１が弾性的に支持される。同時に図２Aと図２Bを参照する。懸架板２１、外枠２３、４つの支持部２４は一体成型の構造であり、かつ例えばステンレス材質などの金属板で構成されるが、これに限らない。このように本発明の流体制御装置の圧電アクチュエータ２が圧電素子２２と金属板を接着して成るが、これに限らない。外枠２３は懸架板２１の外側に周設され、かつ電気的接続に用いるための導電ピン２３１が外側に向かって凸設されるが、これに限らない。また該４つの支持部２４は懸架板２１と外枠２３の間に連接され、弾性的支持を提供する。本実施例において、各該支持部２４の一端が懸架板２１の側辺に連接され、他端が外枠２３の内側辺に連接され、かつ支持部２４、懸架板２１及び外枠２３の間にさらに流体の流通に用いる少なくとも１つの空隙２５を備えている。該懸架板２１、外枠２３、支持部２４の形態及び数量はさまざまな変化があり得る。この懸架板２１と外枠２３の間に跨設された支持部２４を通じ、懸架板２１の動作時の不均一な偏移角度を減少し、懸架板２１のZ軸上の振幅を増加して、懸架板２１を上下振動時によりよい変位状態にさせることができ、つまり、該懸架板２１の作動時に安定性と一致性が高まり、圧電アクチュエータ２の作動の安定性と性能を向上することができる。また、本実施例において、懸架板２１は正方形で階段面を備えた構造であり、即ち、懸架板２１の一表面上に凸部２６が設けられ、凸部２６は円形の凸起構造とできるが、これに限らない。
【００２２】
上述の２つの絶縁片３ａ、３ｂは導電片４を上下に挟んで設置される。このほか、一部の実施例において、絶縁片３ａ、３ｂは絶縁材質であり、例えばプラスチックなどとすることができるが、これに限らず、絶縁に用いられる。別の一部の実施例において、導電片４は導電材質であり、例えば金属などとすることができるが、これに限らず、電気の導通に用いられる。また、本実施例において、導電片４上に導電ピン４１を設置して電気の導通に用いてもよい。
【００２３】
本発明の流体制御装置の組立時は、出口板１１と、絶縁片３ｂと、導電片４と、絶縁片３ａと、圧電アクチュエータ２と、座体１２等の構造を順に上に重ねて組み立て、接着固定し、出口板１１の収容空間１１３内に収容してから最後に該出口板１１の側壁１１１両側の収容空間１１３に封止剤６を塗布して密封し、体積が小さく、外形を小型化した流体制御装置を形成する。上述の構造において、圧電素子２２に対して駆動電圧が印加されると、圧電素子２２の伸縮により懸架板２１が湾曲振動し、懸架板２１の振動に伴い、共振片１２２の可動部１２２１が振動され、これにより、流体制御装置は座体１２の少なくとも１つの進入孔１２１１から流体を吸入し、該流体が該少なくとも１つの合流槽１２１２内に進入してさらに該合流チャンバ１２１３に流入し、中空孔１２２３を介して一時貯蔵チャンバ１１４内へ導入され、該圧電アクチュエータ２の懸架板２１の振動と共振片１２２の共振効果で一時貯蔵チャンバ１１４の体積が圧縮されることで、該出口板１１の少なくとも１つの排出孔１１５から該流体が排出され、流体制御装置の流体輸送操作が構成される。
【００２４】
また、図１と図３に示すように、共振片１２２と圧電アクチュエータ２の間には間隙ｈが存在し、共振片１２２と圧電アクチュエータ２の外枠２３の間の間隙ｈ内にコロイド５（例えば導電ペースト、但しこれに限らない）が充填され、共振片１２２と圧電アクチュエータ２の懸架板２１の間に該間隙ｈの深さが維持され、気流をガイドしてより迅速に流動させることができる。また、この間隙ｈの深さに対応して共振片１２２と圧電アクチュエータ２の間に圧縮チャンバ１１６を形成させ、共振片１２２の中空孔１２２３を介して流体をチャンバにガイドし、より迅速に流動させることができる。かつ懸架板２１と共振片１２２は適切な距離が保持され、相互の接触干渉が減少されるため、騒音の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、上述のコロイド５の接着時、加熱・加圧を使用して該圧電アクチュエータ２をしっかり接着して位置決めする必要があるが、コロイド５に加熱・加圧を実施する過程で、圧電アクチュエータ２と圧電素子２２が加熱を受けてそれぞれの異なる線膨張係数に基づきそり（熱変形）を発生し、その結果、懸架板２１と共振片１２２の間の距離が変化する。この懸架板２１と共振片１２２の間の距離は、流体制御装置の圧力一流量特性に影響する重要な要因である。
【００２６】
このため、本発明の流体制御装置がどのように圧力と流量を増加するかにおいて、この間隙ｈを制御することが非常に重要となるが、この間隙ｈはコロイド５によって発生し、コロイド５は加熱・加圧をしなければ接着の効果が達せられず、かつ加熱を経た後金属の圧電アクチュエータ２は必ず熱変形を生じる。本発明は充分な間隙ｈを保持するために、金属材料の圧電アクチュエータ２を採用して熱変形の限定を行い、懸架板２１と共振片１２２の間に最も有効な変形変位量δを達成させ、最大性能と流量を達成できるように制御する。
【００２７】
本発明は懸架板２１と圧電素子２２の組み合わせ関係を利用し、圧電素子２２の熱変形量を固定することで、懸架板２１の材料条件を変更する。即ち、圧電素子２２は線膨張係数が懸架板２１の線膨張係数より大きい材料で形成する必要がある。圧電アクチュエータ２にコロイド５を利用して座体１２上に接合・位置決めする状況下で、コロイド５の加熱・加圧と接合後、常温下で、圧電素子２２と懸架板２１の線膨張係数の違いによって懸架板２１が圧電素子２２側に向かって凸状のそりを形成する（図４に示す下へのそりが発生した状態）。このほか、上述の座体１２の共振片１２２と懸架板２１の線膨張係数の違いにより、座体１２上の共振片１２２が図４に示すように上に沿った状態となる。即ち、共振片１２２が懸架板２１から離れる方向へ凸状のそりを形成した状態となり、懸架板２１と共振片１２２の間に最も有効な変形変位量δが達成され、最大性能と流量を達成することができる。このため、流体制御装置は温度変化によって圧力一流量特性に生じる変動を抑制することができる。即ち、流体制御装置はより広範な温度範囲内で適切な圧力一流量特性を維持することができる。
【００２８】
また、本発明では懸架板２１にステンレス材料を採用して実験を実施した。懸架板２１に採用したステンレス材料の面積及び硬度条件で限定して熱変形量を抑制し、懸架板２１と共振片１２２の間で最も有効な変形変位量δを達成して最大の性能と流量を提供する。
【００２９】
実験結果は次のとおりである。
【００３０】
【表１】
2018109408.tif 000003
【００３１】
上表に示すように、懸架板２１には正方形の形態を採用し、その辺の長さの寸法は４〜１０ｍｍであり、懸架板２１に採用したステンレス材料の硬度Ｈは３７０ＨＶ〜４１０ＨＶ、硬度Ｈ／２は３１０ＨＶ〜３５０ＨＶで、コロイド５に加熱・加圧過程を実施するとき異なる湾曲量を達成できる。例えば、懸架板２１にステンレス材料硬度Ｈを採用し、加熱されたとき、懸架板２１と共振片１２２の間に１５〜１７μｍの変形変位量（δ）を保持することができ、ステンレス材料硬度Ｈ／２を採用したとき、懸架板２１と共振片１２２の間に２０〜２５μｍの変形変位量δを保持することができた。このため、懸架板２１にステンレス材料硬度H/２を採用すると、ステンレス材料硬度Hを採用したときより３〜１０μｍの変形変位量δを増加できた。さらに圧電素子２２の駆動周波数が２７〜２９.５ｋＨｚの範囲で懸架板２１を駆動して振動変形を発生させたとき、懸架板２１にステンレス硬度Ｈの材料を採用すると、流体制御装置の性能上出力気圧が３００〜４００ｍｍＨｇ、流量が５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎであり、懸架板２１にステンレス硬度Ｈ／２を採用すると、流体制御装置の性能上出力気圧が３０〜４００ｍｍＨｇ、流量が９０〜１６０ｍｌ／ｍｉｎであった。流体制御装置の性能上、出力気圧の数値は接近したが、流量に大きな差異があったため、懸架板２１に以ステンレス材料硬度Ｈ／２を採用すると、流体制御装置の懸架板２１と共振片１２２の間の距離が最も有効な変形変位量δの位置になる。
【００３２】
上述をまとめると、本発明の流体制御装置は、圧電素子を線膨張係数が懸架板の線膨張係数よりも大きい材料で形成し、かつ懸架板に採用するステンレス材料の面積及び硬度条件による限定で熱変形量を抑制し、座体と懸架板の線膨張係数の違いにより、流体制御装置に座体と懸架板の間のコロイドが加熱・加圧された後、懸架板と共振片の間で最も有効な変形変位量δを達成し、最大の性能と流量を生み出すように制御して、流体制御装置の温度変化による圧力一流量特性の変動を抑制でき、より広範な温度範囲内で適切な圧力一流量特性を維持できるようにして、全体体積の縮小と薄型化を達成し、軽く快適に携帯できる。本発明は極めて産業的利用価値が高く、法に基づきここに出願を提出するものである。
【００３３】
本発明について上述のように実施例に基づいて詳細に説明したが、発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であればさまざまな工夫と修飾が可能であり、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲が求める保護を逸脱しない。
【符号の説明】
【００３４】
１                殼体
１１              出口板
１１１            側壁
１１２            板体
１１３            収容空間
１１４            一時貯蔵チャンバ
１１５            排出孔
１１６            圧縮チャンバ
１２              座体
１２１            入口板
１２１１          進入孔
１２１２          合流槽
１２１３          合流チャンバ
１２２            共振片
１２２１          可動部
１２２２          固定部
１２２３          中空孔
２                圧電アクチュエータ
２１              懸架板
２２              圧電素子
２３              外枠
２３１、４１      導電ピン
２４              支持部
２５              空隙
２６              凸部
３ａ、３ｂ        絶縁片
４                導電片
５                コロイド
６                封止剤
ｈ                間隙
δ                変形変位量
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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