CN109642681B

CN109642681B - 阀和流体控制装置

Info

Publication number: CN109642681B
Application number: CN201880003330.2A
Authority: CN
Inventors: 田中伸拓; 横井宏之
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: EP3534047A1; TW202004016A; US10781810B2; CN109642681A; TWI661126B; WO2018221287A1; JP6478003B1; EP3534047B1; EP3534047A4; JPWO2018221287A1; US20190226472A1

Abstract

阀具备：第一板(10)，其具有第一贯通孔(100)；第二板(20)，其具有不与第一贯通孔(100)对置的第二贯通孔(210)；阀室(55)，其由第一板(10)和第二板(20)围起而成；以及阀芯(30)，其配置于阀室(55)，并具有不与第一贯通孔(100)对置而与第二贯通孔(200)对置的第三贯通孔(300)，并在第一板(10)与第二板(20)之间上下移动。另外，特征在于，第二贯通孔(210)的第二开口面积小于第三贯通孔(300)的第三开口面积，在主视时，第二贯通孔(210)配置于第三贯通孔(300)内。

Description

阀和流体控制装置

技术领域

本发明涉及阀、和具有阀的流体控制装置。

背景技术

以往，在使用压电体的隔膜泵中，公开有由阀芯和两个金属板构成的整流机构。

在专利文献1所记载的构造中，在气流为正方向的情况下，阀芯动作而打开流路，在气流为反方向的情况下，阀芯动作而关闭流路。由此，防止逆流，产生单向的气流。

专利文献1:日本特表2012-528981号公报

然而，在使用专利文献1记载的构造的情况下，由于气流的方向反转，阀芯振动而使阀芯与金属板碰撞。特别是在20kHz以上的高频区域中，碰撞频次多，从而导致阀芯磨损、破损的可能性高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供防止阀芯的由碰撞、磨损引起的破损的构造。

本发明的阀的特征在于，具备：第一板，其具有第一贯通孔；第二板，其具有不与第一贯通孔对置的第二贯通孔；阀室，其由第一板和第二板围起而成；以及阀芯，其配置于阀室，并具有不与第一贯通孔对置而与第二贯通孔对置的第三贯通孔，并在第一板与第二板之间上下移动。另外，第二贯通孔的第二开口面积小于第三贯通孔的第三开口面积，在主视时，第二贯通孔配置于第三贯通孔内。

在该结构中，在主视时，第二板所具有的第二贯通孔的开口面积小于阀芯具有的第三贯通孔的开口面积，第二贯通孔的边缘不与第三贯通孔的边缘重叠。因此，可抑制第三贯通孔的边缘周边与第二贯通孔的边缘接触而使阀芯在第二贯通孔内往上卷的现象的产生。由此能够抑制第三贯通孔周边处的阀芯的破损等的产生。

另外，优选具备以下特征，即，本发明的阀中的第二贯通孔的开口面的形状具备，使第三贯通孔的开口面的形状在不反转且保持纵横比的状态下缩小而成的相似形状的特征。

在该结构中，即使第三贯通孔与第二贯通孔的位置存在少许误差，也能够减少第三贯通孔与第二贯通孔重叠的可能性。因此，可抑制第三贯通孔的边缘周边与第二贯通孔的边缘接触而使阀芯在第二贯通孔内往上卷的现象的产生。由此，能够抑制第三贯通孔周边处的阀芯的破损等的产生。

另外，优选本发明的阀中的第二贯通孔和第三贯通孔的开口面的形状为圆形状。

在该结构中，在俯视时，第三贯通孔与第二贯通孔的开口面的形状成为不偏向任一方向的相似形状，因此即使第三贯通孔与第二贯通孔的位置存在少许错位，也能够进一步减少第三贯通孔与第二贯通孔重叠的可能性。因此，可进一步抑制阀芯在第二贯通孔内往上卷。

另外，在本发明的阀中，也可以是，第一贯通孔的第一开口面积大于第二贯通孔的第二开口面积。

在该结构中，第一贯通孔的第一开口面积大于第二贯通孔的第二开口面积，因此第一贯通孔不会成为流体的流量、流速的瓶颈。

另外，在本发明的阀中，也可以是，第一贯通孔的第一开口面积小于第三贯通孔的第三开口面积。

在该结构中，第一贯通孔的第一开口面积小于第三贯通孔的第三开口面积，因此第三贯通孔不会成为流体的流量、流速的瓶颈。

另外，本发明的流体控制装置具备：阀；和压电鼓风机，其具有送出流体的排出孔。另外，排出孔与第一贯通孔连通。

在该结构中，能够实现可防止阀芯的破损的能够送出流体的流体控制装置。

另外，本发明的电子设备具备：阀；和压电鼓风机，其具有吸入流体的吸入孔。另外，吸入孔与第二贯通孔连通。

在该结构中，能够实现可防止阀芯的破损的能够流入流体的流体控制装置。

根据本发明，能够防止阀芯的破损。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的阀的主视图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀的一部分结构的主视图。

图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀的一部分结构的主视图。

图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀的一部分结构的主视图。

图5是使本发明的第一实施方式所涉及的阀的一部分结构重叠的主视图。

图6是使本发明的第一实施方式所涉及的阀的一部分结构重叠的主视图。

图7是将本发明的第一实施方式所涉及的阀的结构放大的剖视图。

图8是具备本发明的第一实施方式所涉及的阀的流体控制装置的概要的剖视图。

图9是表示本发明的第一实施方式所涉及的第二贯通孔的开口面积与第三贯通孔的开口面积之比率、和由阀排出的流体的流量和泵的耗电量间的关系的曲线。

图10是具备本发明的第二实施方式所涉及的阀的流体控制装置的概要的剖视图。

图11是使本发明的第三实施方式所涉及的阀的一部分结构重叠的主视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

参照附图对本发明的第一实施方式所涉及的阀进行说明。图1是本发明的第一实施方式所涉及的阀1的主视图。图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀1的阀芯30的主视图。图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀1的顶板10的主视图。图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的阀1的外板20的主视图。图5是使本发明的第一实施方式所涉及的阀1的阀芯30与顶板10重叠的主视图。图6是使本发明的第一实施方式所涉及的阀1的外板20与阀芯30重叠的主视图。图7是本发明的第一实施方式所涉及的阀1的图1的A-A线的剖视图。图8是具备本发明的第一实施方式所涉及的阀1的流体控制装置60的剖视图。此外，在各图中，为了容易观察结构，省略一部分附图标记，并适当地变更尺寸关系。

如图1所示，阀1具备顶板10、外板20和阀芯30。在俯视(主视)时，阀1为大致圆形。顶板10、阀芯30、外板20以相互的平面板平行的方式依次层叠。

根据该结构，形成由顶板10和外板20围起的中空的阀室55，在阀室55内配置有阀芯30。另外，顶板10、外板20是刚性体，阀芯30是弹性体。

顶板10与本发明的“第一板”对应，外板20与本发明的“第二板”对应。

如图2所示，阀芯30具有多个第三贯通孔300。第三贯通孔300例如为圆筒形状(俯视时为圆形)，贯通阀芯30。第三贯通孔300由规定的排列图案形成。在俯视阀芯30的主面时，第三贯通孔300形成于中央的区域。

如图3所示，顶板10具备多个第一贯通孔100。第一贯通孔100例如为圆筒形状(俯视时为圆形)，贯通顶板10。第一贯通孔100由规定的排列图案形成。在俯视顶板10的主面时，第一贯通孔100形成于中央的区域。

如图4所示，外板20具备多个第二贯通孔210。第二贯通孔210例如为圆筒形状(俯视时为圆形)，贯通外板20。第二贯通孔210由规定的排列图案形成。在俯视外板20的主面时，第二贯通孔210形成于中央的区域。

如图5所示，在第一贯通孔100的贯通方向上俯视时，阀芯30的多个第三贯通孔300与顶板10的多个第一贯通孔100不重叠。即，在第一贯通孔100的贯通方向上俯视时，第一贯通孔100与第三贯通孔300不对置。

如图6所示，在第三贯通孔300的贯通方向上俯视时，多个第二贯通孔210与阀芯30的多个第三贯通孔300重叠。即，在第三贯通孔300的贯通方向上俯视时，第二贯通孔210与第三贯通孔300对置。在排出流体的情况下，第二贯通孔210具有：外板20的排出孔的作用。

图7是表示图1的阀1的A-A线处的剖面的图。在图7中，针对第一贯通孔100、第二贯通孔210、第三贯通孔300各自的配置关系，示出详情。

将第一贯通孔100的宽度(在本实施方式中为直径)设为d1，将第二贯通孔210的宽度(在本实施方式中为直径)设为d2，将第三贯通孔300的宽度(在本实施方式中为直径)设为d3。第一贯通孔100的宽度d1小于第二贯通孔210的宽度d2。另外，第二贯通孔210的宽度d2小于第三贯通孔300的宽度d3。

另外，在第二贯通孔210的贯通方向上俯视时，第二贯通孔210与第三贯通孔300形成于对置的位置。即，在第二贯通孔210的贯通方向上俯视时，第二贯通孔210配置于第三贯通孔300的内侧的区域。由此，能够抑制阀芯30往上卷而碰到第二贯通孔210的边缘这种情况。

此外，示出使用上述的结构进行了实验的结果。本实施方式的具体的构造成为第二贯通孔210的宽度d2＝0.6mm，第三贯通孔300的宽度d3＝0.7mm。另外，比较对象的具体构造成为第二贯通孔210的宽度d2＝第三贯通孔300的宽度d3＝0.6mm。此外，各贯通孔的形状为圆形，因此本实施方式的各宽度与各贯通孔的直径相等。

分别使用20个本实施方式的构造和比较对象的构造的样本进行了实验。在本实施方式的构造中，在累积经过了500小时的情况下，阀芯30也未产生破损。然而，在比较对象的构造中，在累积驱动了100小时的时刻，20个中的2个阀芯破损，在500小时驱动时刻，进一步在8个阀芯产生了破损。认为这些破损是由于阀芯30的第三贯通孔300的周边与第二贯通孔210的边缘反复抵接而往上卷而产生的。

即，使用第二贯通孔210的宽度d2小于第三贯通孔300的宽度d3的结构，由此能够有效地抑制阀芯30的往上卷。

并且，第二贯通孔210的边缘与第三贯通孔300的边缘优选分开50μm以上。此外，第二贯通孔210的边缘是靠阀芯30侧的边缘，第三贯通孔300的边缘是靠外板20侧的边缘。由此，能够增大针对外板20与阀芯30间的位置偏移的允许范围，能够进一步抑制阀芯30的往上卷。

并且，第二贯通孔210的开口面的形状与第三贯通孔300的开口面的形状为相似形状。由此，第二贯通孔210的边缘与第三贯通孔300的边缘不易重叠，能够增大外板20与阀芯30的允许的位置偏移。

此外，在如本件发明那样，在主视时，第二贯通孔210配置于第三贯通孔300内的情况下，若经过第二贯通孔210，从外板20侧观察阀室55内，则无法在整周上视认第三贯通孔300的边缘。另外，在与本件发明不同，在主视时，第二贯通孔210未配置于第三贯通孔300内的情况下，若使阀1长时间运转，则第二贯通孔210的边缘与阀芯30抵接，导致留下圆周状或者圆弧状的打痕。相对于此，在如本件发明那样，在主视时，第二贯通孔210配置于第三贯通孔300内的情况下，即使阀1长时间运转也未在阀芯30留下圆周状或者圆弧状的打痕。

如图8所示，这样的结构的阀1与压电鼓风机50一起构成流体控制装置60。压电鼓风机50具备压电元件400、泵室410、流入孔420、流路450以及排出孔500。排出孔500形成于阀1的顶板10侧。排出孔500与本发明的阀的“排出孔”对应。

流体因压电元件400的振动，而经由流入孔420、流路450，向排出孔500流入。流体在第一贯通孔100经过，将阀芯30向流体排出方向推起来。流体在阀芯30的第三贯通孔300经过，从第二贯通孔210流出。

此处，流体将阀芯30向流体排出方向推起来，由此阀芯30向外板20接触。在该状态下，在主视外板20时，第二贯通孔210位于第三贯通孔300内。如上述那样，第二贯通孔210小于第三贯通孔300，在阀芯30与外板20接触上的状态下，第三贯通孔300的边缘不与第二贯通孔210的边缘重叠，因此第三贯通孔300的边缘未在第二贯通孔210内往上卷。因此，能够抑制阀芯30的破损。

并且，优选多个第一贯通孔100的总计的开口面积大于多个第二贯通孔210的总计的开口面积。在这种情况下，在恒定期间内，经由多个第一贯通孔100而流动的流体比经由第二贯通孔210而流动的流体多。由此，第一贯通孔100不会成为流体流出时的瓶颈。此外，也可以是，作为第一贯通孔100的宽度的d1大于作为第二贯通孔210的宽度的d2。由此，也能够消除瓶颈。

另外，优选多个第一贯通孔100的总计的开口面积小于多个第三贯通孔300的总计的开口面积。在这种情况下，在恒定期间内经由多个第三贯通孔300而流动的流体比经由第一贯通孔100而流动的流体多。由此，第三贯通孔300不会成为流体流出时的瓶颈。此外，作为第一贯通孔100的宽度的d1也可以小于作为第三贯通孔300的宽度的d3。由此，也能够消除瓶颈。

另外，作为第二贯通孔210的宽度的d2也可以大于作为第一贯通孔100的宽度的d1，也可以小于作为第三贯通孔300的宽度的d3。

图9是表示在相同电压下，第二贯通孔210的开口面积与第三贯通孔300的开口面积之比率亦即面积比、与从阀1排出的流体的流量和泵的耗电量间的关系的曲线。具体而言，通过面积比＝(第二贯通孔的开口面积/第三贯通孔的开口面积)的计算式来定义。

对于流量而言，在第三贯通孔300的开口面积成为100时，第二贯通孔210成为20，即若面积比为20％以上，则大致恒定。由此，作为不使流量降低的结构，面积比为20％以上即可。

在使第三贯通孔300的开口面积成为100时，第二贯通孔210成为50，即，若面积比为50％以上，则耗电量成为大致恒定。并且，如上述那样，流量也不会降低。由此，作为耗电量未增加，而且流量也未降低的结构，面积比为50％以上即可。

(第二实施方式)

参照附图对本发明的第二实施方式所涉及的流体控制装置进行说明。图10是具备本发明的第二实施方式所涉及的阀1的流体控制装置60A的剖视图。

如图10所示，相比于第一实施方式所涉及的流体控制装置60，第二实施方式所涉及的流体控制装置60A在将压电鼓风机50A配置于阀1的外板20侧这点上不同。即，本实施方式的压电鼓风机50A作为吸入流体的装置而使用。

压电鼓风机50A具备吸入孔500A。吸入孔500A形成于阀1的外板20侧。吸入孔500A与本发明的阀的“吸入孔”对应。

流体控制装置60A的其他结构与流体控制装置60相同，省略相同位置的说明。此外，在各图中，为了容易观察结构，省略一部分附图标记，适当地变更尺寸关系。

通过压电元件400振动，由阀1的吸入孔500A吸入流体。伴随于此，流体从外部被阀1的第一贯通孔100吸入。

在这样的结构中，第二贯通孔210小于第三贯通孔300，因此第三贯通孔300的边缘未在第二贯通孔210内往上卷。因此，能够抑制阀芯30的破损。

并且，多个第一贯通孔100的总计的开口面积大于多个第二贯通孔210的总计的开口面积较佳。在这种情况下，在恒定期间内经由多个第一贯通孔100而流动的流体比经由第二贯通孔210而流动的流体多。由此，第一贯通孔100不会成为流体流出时的瓶颈。此外，作为第一贯通孔100的宽度的d1也可以大于作为第二贯通孔210的宽度的d2。由此，也能够消除瓶颈。

(第三实施方式)

参照附图对本发明的第三实施方式所涉及的流体控制装置进行说明。图11是使本发明的第三实施方式所涉及的阀1B的一部分结构重叠的主视图。

如图11所示，相比于第一实施方式所涉及的阀1，第三实施方式所涉及的阀在追加了辅助孔220这点上不同。阀1B的外板贯通孔200由第二贯通孔210和辅助孔220构成。

在第三贯通孔300的贯通方向上俯视时，多个第二贯通孔210与阀芯30的多个第三贯通孔300重叠。即，在第三贯通孔300的贯通方向上俯视时，第二贯通孔210与第三贯通孔300对置。

在第三贯通孔的贯通方向上俯视时，外板20的辅助孔220与阀芯30的第三贯通孔300不重叠。即，在第三贯通孔300的贯通方向上俯视时，辅助孔220与第三贯通孔300没有对置。

在这样的结构中，也由于第二贯通孔210小于第三贯通孔300，所以第三贯通孔300的边缘未在第二贯通孔210内往上卷。因此，能够抑制阀芯30的破损。

此外，在本发明的各实施方式中，示出由顶板10和外板20围起的阀室55，但未特别限定于此。例如也可以在顶板10与外板20之间设置由顶板10和外板20夹持的侧壁板而形成阀室55。而且，也可以是，属于侧壁板的构成要件由多个部件构成。

此外，在本发明的各实施方式中，示出第一贯通孔、第二贯通孔、第三贯通孔大致为圆形的形状的方式。然而，只要第一贯通孔、第二贯通孔、第三贯通孔各自的形状为在不反转而保持纵横比的状态下缩小或者放大的相似形状，则能够得到相同的效果。

附图标记说明

d1、d2、d3…宽度；1…阀；10…顶板；20…外板；30…阀芯；50、50A…压电鼓风机；55…阀室；60、60A…流体控制装置；100…第一贯通孔；200…外板贯通孔；210…第二贯通孔；220…辅助孔；300…第三贯通孔；400…压电元件；410…泵室；420…流入孔；450…流路；500…排出孔；500A…吸入孔。

Claims

1.一种阀，其特征在于，具备：

第一板，其具有第一贯通孔；

第二板，其具有不与所述第一贯通孔对置的第二贯通孔；

阀室，其由所述第一板和所述第二板围起而成；以及

阀芯，其配置于所述阀室，并具有不与所述第一贯通孔对置而与所述第二贯通孔对置的第三贯通孔，并在所述第一板与所述第二板之间上下移动，

所述第二贯通孔的开口面积小于所述第三贯通孔的开口面积，

在主视时，所述第二贯通孔配置于所述第三贯通孔内，

所述第二贯通孔的开口面积和所述第三贯通孔的开口面积间面积比为50％以上。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，

所述第二贯通孔的开口面的形状具备，使所述第三贯通孔的开口面的形状在不反转且保持纵横比的状态下缩小而成的相似形状的特征。

3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，

所述第二贯通孔和所述第三贯通孔的形状为圆形状。

4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，

所述第一贯通孔的第一开口面积大于所述第二贯通孔的开口面积。

5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，

所述第一贯通孔的第一开口面积小于所述第三贯通孔的开口面积。

6.一种流体控制装置，其特征在于，具备：

权利要求1～5中任一项所述的阀；和

压电鼓风机，其具有送出流体的排出孔，

所述排出孔与所述第一贯通孔连通。

7.一种流体控制装置，其特征在于，具备：

权利要求1～5中任一项所述的阀；和

压电鼓风机，其具有吸入流体的吸入孔，

所述吸入孔与所述第二贯通孔连通。