CN103339380B

CN103339380B - 流体控制装置、流体控制装置的调节方法

Info

Publication number: CN103339380B
Application number: CN201280007034.2A
Authority: CN
Inventors: 平田笃彦; 大森健太
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: US20130323085A1; EP2767715B1; EP2767715A4; EP2767715A1; CN103339380A; US10006452B2; WO2013054801A1; JP5505559B2; EP3346131A1; EP3346131B1; JPWO2013054801A1

Abstract

提供一种能将可挠板的固有频率调节为最佳值的流体控制装置及该流体控制装置的调节方法。在按压工序中，将压电泵(101)以使盖板(195)朝上的方式载置在工作台(502)上，使工作台(502)上升，并使用按压销(503)对盖板(195)的与振动板(141)相反一侧的主面的中央部进行按压。其结果是，盖板(195)及基板(191)成为以使振动板(141)侧呈凸状的方式翘曲的形状，将与可挠板(151)接合的接合部分拉伸，来使可挠板(151)以使振动板(141)侧呈凸状的方式翘曲。藉此，在可挠板(151)的可动部(154)上产生残留拉伸应力。因此，因该残留拉伸应力而使可挠板(151)的可动部(154)的拉伸应力提高，并能将可动部(154)的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值。

Description

流体控制装置、流体控制装置的调节方法

技术领域

本发明涉及一种进行流体控制的流体控制装置及该流体控制装置的调节方法。

背景技术

在专利文献1中公开了现有的流体泵。

图10是表示专利文献1的流体泵的第三阶共振模态下的泵抽取动作的图。图10所示的流体泵包括：泵主体10；振动板20，该振动板20的外周部固定于泵主体10；压电元件23，该压电元件23粘贴于上述振动板20的中央部；第一开口部11，该第一开口部11形成于泵主体10的与振动板20的大致中央部相对的部位；以及第二开口部12，该第二开口部12形成于振动板20的中央部和外周部的中间区域或泵主体的与该中间区域相对的部位。振动板20是金属制的，压电元件23形成为覆盖第一开口部11且不到达第二开口部12的大小。

在图10所示的流体泵中，通过对压电元件23施加规定频率的电压，振动板20的与第一开口部11相对的部分和振动板20的与第二开口部12相对的部分会朝相反方向弯曲变形。藉此，从第一开口部11和第二开口部12中的一个开口部吸入流体，并将该流体从另一个开口部排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/069264号小册子

发明内容

发明所要解决的技术问题

图10所示这样的结构的流体泵结构简单且能形成得较薄，因而可用作例如燃料电池系统的空气输送用泵。但是，由于作为流体泵的组装目的地(日文：組み込み先)的电子设备通常具有小型化的趋势，因此，要求流体泵在不降低流体泵的能力(流量和压力)的情况下更加小型化。流体泵越是小型化，则泵的能力(流量和压力)越是下降，因此，若是想要在维持泵的能力的同时小型化，在现有结构的流体泵中存在界限。

因此，本申请的发明人对以下所示的结构的流体泵进行了研究。

图11是表示上述流体泵的主要部分的结构的剖视图。流体泵901包括盖板95、基板39、可挠板35、隔板37、振动板31及压电元件32，并具有将上述构件依次层叠的结构。在流体泵901中，压电元件32和与压电元件32接合的振动板31构成致动器30。

上述振动板31的端部隔着隔板37而被粘接固定在可挠板35的端部，在该可挠板35的中心形成有通气孔35A。因此，振动板31以与可挠板35分开相当于隔板37的厚度的距离的方式支承于隔板37。

此外，在可挠板35上接合有基板39，在该基板39的中心形成有开口部40。因随着致动器30的振动而产生的流体的压力变动，可挠板35的覆盖开口部40的部分能以与致动器30实质相同的频率振动。

即，利用上述可挠板35和基板39的结构，使得可挠板35的覆盖开口部40的部分成为能弯曲振动的可动部41，并使得可挠板35的比可动部41更靠外侧的部分成为受到基板39限制的固定部42。另外，可动部41包括可挠板35的与致动器30相对的区域的中心。

此外，在基板39的下部接合有盖板95，在盖板95上设置有与开口部40连通的通气孔97。

在以上的结构中，若对压电元件32施加驱动电压，则在流体泵901中，因压电元件32的伸缩，而使振动板31弯曲振动，伴随着振动板31的振动，可挠板35的可动部41发生振动。藉此，流体泵901从通气孔97吸入空气或将空气排出。

因而，在流体泵901中，可挠板35的可动部41会伴随着致动器30的振动而振动，而能实质地增加振动振幅，因此，流体泵901虽然小型、低背，但却能获得较高的排出压力(以下称为“泵压力”)和较大的流量。

在此，可挠板35的固有频率是由可动部41的直径、可动部41的厚度、可动部41的材质及可动部41的拉伸应力等确定的。可挠板35的固有频率越是接近于施加到流体泵901上的驱动电压的驱动频率，则可挠板35的可动部41越是随着致动器30的振动而剧烈振动。

然而，在每个流体泵901的个体中，构成流体泵901的各构件的形状均存在偏差，此外，在对上述各构件进行层叠时的定位精度上也存在界限。因此，可挠板35的固有频率在每个流体泵901的个体中也存在偏差。

因此，在流体泵901中，可挠板35的固有频率很难精确地调节到能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值。

因此，本发明的目的在于提供一种能将可挠板的固有频率调节到最佳值的流体控制装置及该流体控制装置的调节方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的流体控制装置为了解决上述技术问题而具有如下结构。

(1)流体控制装置包括：振动板单元，该振动板单元具有振动板和包围上述振动板的周围的框板；驱动体，该驱动体设置于上述振动板的一方的主面，并使上述振动板振动；可挠板，该可挠板设有孔，并以与上述振动板的另一方的主面相对的方式与上述框板接合；以及盖构件，该盖构件与上述可挠板的和上述振动板相反一侧的主面接合，上述可挠板因上述盖构件而施加有拉伸应力。

在上述结构中，通过对盖构件的与振动板相反一侧的主面进行按压来使盖构件变形，并以使振动板侧呈凸状的方式翘曲。随之，由于可挠板的与盖构件接合的接合部分被拉伸，因此，在可挠板上施加有拉伸应力，而使可挠板的拉伸应力提高。

因此，根据上述结构，通过利用对盖构件的按压来使盖构件的翘曲两变化，从而能将伴随着振动板的振动而发生振动的可挠板的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的排出压力的最佳值。因此，根据上述结构，能在抑制耗电量的同时使排出压力增大。

(2)较为理想的是，上述盖构件在中央形成有凹部，

上述可挠板具有：可动部，该可动部与上述盖构件的上述凹部相对，并能弯曲振动；以及固定部，该固定部与上述盖构件接合。

在这种结构中，哟与可动部伴随着致动器的振动而发生振动，因此，能实质上增加振动振奋，藉此，能使压力和流量增加。

(3)较为理想的是，上述盖构件是基板与盖板的接合体，其中，上述基板的一方主面与上述可挠板的和上述振动板相反一侧的主面接合，并在中央形成有开口部，上述盖板设于上述基板的另一方主面上。

在上述结构中，通过对盖板的与振动板相反一侧的主面进行按压，从而使盖构件的翘曲两变化，并对可挠板施加拉伸应力。这样，就能将可挠板的固有频率调节为最佳值。

(4)较为理想的是，上述盖板的相当于上述凹部的背面的中央部被朝上述振动板侧按压。

在上述结构中，通过对盖板的与振动板相反一侧的主面的中央部进行按压，从而使盖构件的翘曲两变化，并对可挠板施加拉伸应力。这样，就能将可挠板的固有频率调节为最佳值。

(5)较为理想的是，上述盖板在上述中央部形成有压痕。

在上述结构中，通过对盖板的与振动板相反一侧的主面的中央部进行按压，该压痕残留在盖板上。随之，由于可挠板的与盖构件接合的接合部分被拉伸，因此，在可挠板上施加有残留拉伸应力，而获得与(1)相同的效果。

(6)较为理想的是，上述流体控制装置还包括外筐体，上述盖构件构成上述外筐体的一部分。

在上述结构中，容易从外部对盖构件进行按压。

(7)较为理想的是，上述盖构件由延展性的金属材料构成。

在上述结构中，能以更低的载荷使盖构件塑性变形。

(8)较为理想的是，上述振动板单元还具有连接部，该连接部将上述振动板与上述框板连接，并将上述振动板弹性支承于上述框板。

在上述结构中，由于振动板使用连接部柔软地弹性支承于框板，因此，几乎不会妨碍由压电元件的伸缩引起的振动板的弯曲振动。因此，使伴随着振动板的弯曲振动带来的损失变少。

(9)较为理想的是，上述振动板及上述驱动体构成致动器，上述致动器呈圆板状。

在上述结构中，由于致动器处于旋转对称形(同心圆状)的振动状态，因此，在致动器与可挠板之间没有产生不需要的间隙，并使作为泵的动作效率提高。

此外，本发明的流体控制装置的调节方法为了解决上述技术问题而具有如下结构。

(10)流体控制装置的调节方法包括：检查工序，在该检查工序中，对因上述振动板的振动而从上述(1)至(9)中任一个的流体控制装置排出的液体的排出压力进行测定，并检查上述排出压力是否为规定值以上；以及

按压工序，在该按压工序中，当上述排出压力低于规定值时，对上述盖构件的与上述振动板相反一侧的主面进行按压，

上述按压工序还包括在上述按压工序后回到上述检查工序的工序。

在上述方法中，首先对制造后的流体控制装置进行检查工序。在此，当排出压力为规定值以上时，判断为上述流体控制装置不需要调节固有频率，为良品，

另一方面，当排出压力低于规定值时，进行对盖构件的与振动板相反一侧的主面进行按压的按压工序。藉此，盖构件成为以使振动板侧呈凸状的方式翘曲的形状，随之，将可挠板的与盖构件接合的接合部分拉伸，以使振动板侧呈凸状的方式翘曲。因此，在可挠板上施加有残留拉伸应力，而使可挠板的拉伸应力提高。

接着，对于结束按压工序的流体控制装置，在检查工序中再次对排出压力是否为规定值以上进行检查。在此，当排出压力为规定值以上时，在上述流体控制装置中，通过按压工序将可挠板调节到最佳的固有频率，流体控制装置能判断为良品。

另一方面，对于排出压力在再次检查中仍低于规定值的流体控制装置，再次进行按压工序。此外，然后，同样地反复进行检查工序和按压工序。

综上所述，根据上述方法，能够将可挠板的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的排出压力的最佳值。因而，根据上述方法，能够提供一种在抑制耗电量的同时使排出压力增大的流体控制装置。

(11)上述按压工序还包括对上述盖构件进行按压的次数每增加一次，就提高对上述盖构件进行按压的压力的工序。

在这种方法中，在反复进行检查工序和按压工序一次，就在按压工序中提高对盖构件进行按压的压力，因此，能可靠地对盖构件施加与加压力相对应大小的变形。

(12)在上述检查工序中，将直流偏置电压与交流电压重叠后的驱动电压施加到上述驱动体上，与上述驱动电压没有施加到上述驱动体时相比，使从上述振动板到上述可挠板的间隔变宽，来使上述振动板振动，并对上述排出压力进行测定。

若上述驱动电压施加到驱动体上，则在直流偏置电压的作用下使从振动板到可挠板的间隔变宽。在此，该间隔是对流体控制装置的排出压力－排出流量特性带来影响的重要的因素。因此，若该间隔变宽，则流体控制装置的排出压力下降。

另一方面，可挠板的拉伸应力随着流体控制装置的温度上升而下降，固有频率也随着可挠板的拉伸应力的下降而下降。即，流体控制装置的排出压力随着流体控制装置的温度上升而下降。

因此，在从振动板到可挠板的间隔变宽后，流体控制装置的排出压力表示接近于在比常温高的温度下的流体控制装置的排出压力的值。

因此，在对比常温更高的温度下的排出压力进行测定的情况下，长时间驱动流体控制装置，并在因发热而使流体控制装置的温度上升之后，需要对流体控制装置的泵压力进行测定，但在上述方法中，通过将上述驱动电压施加到驱动体上，就能模拟地测定比常温高的温度下的排出压力。因此，能短时间实施检查工序。

发明效果

根据本发明，能够将可挠板的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的排出压力的最佳值。

附图说明

图1是本发明实施方式的压电泵101的外观立体图。

图2是图1所示的压电泵101的分解立体图。

图3是图1所示的压电泵101的T－T线的剖视图。

图4是表示本发明实施方式的压电泵101的第一调节方法的流程图。

图5是载置在盖按压夹具501上并对盖板195进行按压时的压电泵101的剖视图。

图6是利用盖按压夹具501对盖板195进行完按压后的压电泵101的剖视图。

图7是利用盖按压夹具501对盖板195进行完按压后的压电泵101的主要部分的剖视图。

图8是表示第一调节方法中的可挠板151的拉伸应力与压电致动器140和可挠板151间的间隔(距离)之间的关系的图表。

图9是表示第二调节方法中的可挠板151的拉伸应力与压电致动器140和可挠板151间的间隔(距离)之间的关系的图表。

图10是专利文献1的流体泵的主要部分的剖视图。

图11是本发明比较例的流体泵901的主要部分的剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明实施方式的压电泵101进行说明。

图1是本发明实施方式的压电泵101的外观立体图。图2是图1所示的压电泵101的分解立体图，图3是图1所示的压电泵101的T－T线的剖视图。

如图2所示，压电泵101包括：盖板195、基板191、可挠板151、振动板单元160、压电元件142、隔板135、电极导通用板170、隔板130及盖部110，并具有将上述构件依次层叠的结构。

振动板141具有设置有压电元件142的上表面和与可挠板151相对的下表面。在圆板状的振动板141的上表面上粘接固定有压电元件142，由振动板141和压电元件142来构成圆板状的致动器140。在此，包括振动板141在内的振动板单元160由线膨胀系数比压电元件142的线膨胀系数大的金属材料形成。

因此，通过使振动板141及压电元件142在粘接时加热固化，就能在使振动板141朝压电元件142侧呈凸状地翘曲的同时，使适当的压缩应力残留在压缩元件142上，从而能防止压电元件142的破裂。例如，振动板单元160最好由SUS430等形成。例如，压电元件142可以由钛酸锆酸铅类陶瓷等形成。压电元件142的线膨胀系数几乎为零，SUS430的线膨胀系数为10.4×10^-6K^-1左右。

另外，压电元件142相当于本发明的“驱动体”。

隔板135的厚度最好与压电元件142的厚度相同或比压电元件142的厚度稍大。

振动板单元160由振动板141、框板161及连接部162构成。振动板单元160是通过金属板的蚀刻加工或模具加工等一体成型而形成的。在振动板141的周围设置框板161，并使用连接部162将振动板141与框板161连接。此外，框板161通过含有多个球形的微粒的粘接剂层120而粘接固定于可挠板151。

在此，粘接剂层120的粘接剂的材料例如是环氧树脂等热固性树脂，微粒的材质例如是由导电性的金属涂覆着的二氧化硅或树脂。此外，粘接剂层120是在粘接时通过在加压条件下进行加热而被固化的。因此，在粘接后，框板161及可挠板151通过粘接剂层120被粘接固定在夹着多个微粒的状态下。

即，振动板141及连接部162被配置成使振动板141及连接部162的靠可挠板151一侧的面与可挠板151分开相当于微粒直径的距离。因此，能由微粒直径(例如15μm)限定振动板141及连接部162与可挠板151之间的距离。此外，连接部162是具有较小弹簧常数的弹性的弹性结构。

因此，振动板141通过三个连接部162在三点上柔软地弹性支承在框板161上，振动板141的弯曲振动几乎不受到妨碍。即，压电泵101为致动器140的周边部(当然中心部也)实质上没有受到限制的结构。因此，在压电泵101中，可使伴随着振动板141的振动而引起的损失较少，小型、低背，并能获得较高的压力和较大流量。

在框板161的上表面粘接固定有树脂制的隔板135。隔板135的厚度与压电元件142的厚度相同或比压电元件42的厚度稍大，来构成泵筐体180的一部分，并且将下面描述的电极导通用板170与振动板单元160电绝缘。

在隔板135上粘接固定有金属制的电极导通用板170。电极导通用板170由大致呈圆形开口的框部位171、朝上述开口内突出的内部端子173以及朝外部突出的外部端子172构成。

内部端子173的前端被焊接在压电元件142的表面上。通过将焊接位置设定为与致动器140的弯曲振动节(日文：屈曲振動の節)相当的位置，就能抑制内部端子173的振动。

在电极导通用板170上粘接固定有树脂制的隔板130。隔板130在此具有与压电元件142相同程度的厚度。隔板130是用于在致动器振动时使内部端子173的焊接部分不与盖部110接触的隔板。此外，隔板130还可抑制因压电元件142表面与盖部110过分靠近而由空气阻力导致振动振幅降低的情况。因此，隔板130的厚度只要是与压电元件142相同程度的厚度即可。

盖部110被接合到隔板130的上端部，并将致动器140的上部覆盖。因此，通过后述的可挠板151的通气孔152而被吸取的流体便会从排出孔111排出。排出孔111虽然设置在盖部110的中心，但由于排出孔111是将包括盖部110的泵筐体180内的正压释放的排出孔，因此，未必需要设置在盖部110的中心。

在可挠板151上形成有用于电连接的外部端子153。另外，在可挠板151的中心形成有通气孔152。可挠板151与振动板141相对，并利用粘接剂层120隔着多个微粒而被粘接固定在框板161上。

因此，在本实施方式的压电泵101中，在将框板161与可挠板151通过粘接剂层120粘接固定时，由于粘接剂层120的厚度不比微粒的直径小，因此，能抑制粘接剂层120的粘接剂流出到周围的量。

此外，在压电泵101中，即便多余的粘接剂流入连接部162与可挠板151间的间隙，由于连接部162的靠可挠板151一侧的面与可挠板151分开相当于微粒直径的距离，因此，能抑制连接部162与可挠板151粘接。同样地，即便多余的粘接剂流入振动板141与可挠板151间的间隙，由于振动板141的靠可挠板151一侧的面与可挠板151分开相当于微粒直径的距离，因此，能抑制振动板141与可挠板151粘接。

因此，在本实施方式的压电泵101中，能抑制因多余的粘接剂使振动板141及连接部162与可挠板151粘接而阻碍振动板141的振动。

在可挠板151的下部接合有基板191，在该基板191的中心形成有俯视呈圆形的开口部192。因随着致动器140的振动而产生的空气的压力变动，可挠板151中的覆盖开口部192的部分能以与致动器140实质相同的频率振动。

即，利用上述可挠板151和基板191的结构，使可挠板151中的覆盖开口部192的部分成为能弯曲振动的可动部154，并使可挠板151中的比可动部154更靠外侧的部分成为受到基板191限制的固定部155。另外，可动部154包括可挠板151中的与致动器140相对的区域的中心。上述圆形的可动部154的固有频率设计成与致动器140的驱动频率相同或比致动器40的驱动频率稍低的频率。

因此，响应致动器140的振动，以通气孔152为中心的可挠板151的可动部154也以较大的振幅振动。只要是可挠板151的振动相位比致动器140的振动相位慢的(例如慢90°的)振动，就会使可挠板151与致动器140之间的间隙空间的厚度变动实质增加。藉此，能进一步提高泵的能力。

在基板191的下部接合有盖板195。在盖板195上设有三个吸引孔197。吸引孔197通过形成于基板191的流路193而与开口部192连通。基板191与盖板195的接合体相当于本发明的“盖构件”，构成泵筐体180的一部分。该接合体具有利用开口部192在中央形成有凹部的形状。

另外，对于在盖板195的与振动板141相反一侧的主面的中央形成的压痕199的详细情况，将在下面进行详细说明。

可挠板151、基板191及盖板195由线膨胀系数比振动板单元160的线膨胀系数大的材料形成。可挠板151、基板191及盖板195由大致相同的线膨胀系数构成。例如，可挠板151最好由铍铜形成，基板191最好由磷青铜形成，盖板195最好由铜等形成。上述构件的线膨胀系数为大约17×10^-6K^-1左右。此外，振动板单元160最好由例如SUS430等形成。SUS430的线膨胀系数为10.4×10^-6K^-1左右。

在这种情况下，由于可挠板151、基板191、盖板195的线膨胀系数与框板161的线膨胀系数不同，因此，通过在粘接时使上述构件加热固化，就可在使可挠板151朝压电元件142侧呈凸状翘曲的同时，对中心附近的能弯曲振动的可动部154施加适当的拉伸应力。

藉此，不仅可适当地调节能弯曲振动的可动部154的拉伸应力，而且使能弯曲振动的可动部154松弛，而不会妨碍可动部154的振动。由于构成可挠板151的铍铜是弹簧材料，因此，即便圆形的可动部154以较大的振幅振动，也不会产生永久变形(日文：へたり)，耐久性优异。

另外，致动器140及可挠板151均在常温下使压电元件142侧呈凸状，并翘曲大致相等的量，在此，因压电泵101驱动时的发热导致的温度上升或环境温度的上升，而使致动器140及可挠板151的翘曲均发生减少，但在相同温度下，致动器140和可挠板151的翘曲量大致相等。

即，受到微粒的直径限定的、振动板141与可挠板151间的距离不会随着温度的不同而发生变化。因此，在本实施方式的压电泵101中，能在宽度很大的温度范围内维持泵的适当的压力－流量特性。

在以上的结构中，若对外部端子153、172施加交流的驱动电压，则在压电泵101中，致动器140呈同心圆状弯曲振动，伴随着振动板141的振动，可挠板151的可动部154发生振动。藉此，压电泵101将空气从吸引孔197经由通气孔152吸取到泵室145，并将泵室145的空气从排出孔111排出。

因而，在压电泵101中，可挠板151的可动部154会伴随着致动器140的振动而振动，因此，能实质地增加振动振幅，压电泵101小型、低背，并能获得较高的排出压力(以下称为“泵压力”)和较大的流量。

在此，该可挠板154的固有频率是由可动部154的直径、可动部154的厚度、可动部154的材质及上述可动部154的拉伸应力等确定的。可挠板151的可动部154的固有频率越是接近于施加到压电泵101上的驱动电压的驱动频率，则可动部154越是随着致动器140的振动而剧烈振动。

但是，可动部154的拉伸应力随着压电泵101的温度上升而下降。详细来说，在本实施方式的压电泵101中，压电元件142、振动板单元160、可挠板151、基板191及盖板195在比常温(20℃)高的温度(例如120℃)下被接合(参照图3)。

藉此，接合后，在常温下，因上述振动板单元160及压电元件142的线膨胀系数的不同，而使振动板141以使压电元件142侧呈凸状的方式翘曲，并且因上述振动板单元160及基板191的线膨胀系数的不同，而使可挠板151以使压电元件142侧呈凸状的方式翘曲。

此外，在因压电泵101驱动时的发热或是环境温度的变化而使压电泵101的温度上升的情况下，振动板141和可挠板151的翘曲同时减少。因此，可挠板151的拉伸应力随着压电泵101的温度上升而下降，固有频率也随着可挠板151的拉伸应力的下降而下降。即，压电泵101的排出压力随着压电泵101的温度上升而下降。

图8是表示压电泵101的特性的图表。在图8中，纵轴是可挠板151的拉伸应力，横轴是压电致动器140及可挠板151的间隔。

此外，在压电泵101中，当可挠板151的拉伸应力下降时，例如，在从第一动作点L₀转移到第二动作点H₀这样的情况下，出现泵压力急剧下降的边界线h。将这种泵压力急剧下降的边界线h称为剥离线。

为了避免这种泵压力的急剧下降，在压电泵101中要求即便压电泵101的温度上升到实际使用时假定的温度范围(例如10℃～55℃)的上限，压电泵101的动作点也位于剥离线h的上方。另一方面，可挠板151的拉伸应力也不是比剥离线h大越多越好，若可挠板151的拉伸应力过强，则耗电量会增大。

因此，在制造压电泵101时，需要对可挠板151的可动部154的固有频率进行调节，以使位于上述温度范围(例如10℃～55℃)内的压电泵101的全动作点均收容于能以允许的范围内的耗电量获得规定值以上的所希望的泵压力的良品范围R(参照图8)内。

因此，在本实施方式中，记载第一调节方法和第二调节方法，来作为该固有频率的调节方法。

(第一调节方法)

以下，首先对将本实施方式的可挠板151的可动部154的固有频率调节到能以允许范围内的耗电量获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值的第一调节方法进行说明。

图4是表示本发明实施方式的压电泵101的第一调节方法的流程图。图5是载置在盖按压夹具501上并对盖板195进行按压时的压电泵101的剖视图。图6是利用盖按压夹具501对盖板195进行完按压后的压电泵101的剖视图。图7是利用盖按压夹具501对盖板195进行完按压后的压电泵101的主要部分的剖视图。在此，图5～图7是图1所示的T－T线的剖视图。此外，图5所示的盖按压夹具501是包括能升降的工作台502和按压销503的夹具。此外，为了便于说明，图7比实际更注重表示振动板单元160、压电元件142、可挠板151、基板191及盖板195的接合体的翘曲。

首先，对于制造出的多个压电泵，进行测定从各压电泵101排出的泵压力，并检查该泵压力是否为规定值以上的检查工序(图4：S1、S2)。上述检查工序在将多个压电泵101投入实际的使用环境后长时间(在本实施方式中为300秒)驱动，在因发热而使多个压电泵101的温度上升到上述温度范围的上限附近之后，对各压电泵101的泵压力进行测定。此时，也对为了驱动各压电泵101而所需要的耗电量进行测定。

在此，泵压力在允许范围内的耗电量下为规定值以上的压电泵101具有最佳的固有频率的可动部154，而不需要调节固有频率。因此，这种压电泵101便不用经过按压工序就判断为良品，并结束对该压电泵101的调节。另外，在此，对于判断为良品的压电泵101，在未图示的特性甄选机中，对泵压力、流量、耗电量等所有的项目进行测定，以进行进一步的甄选。

另一方面，在使多个压电泵101的温度上升到上述温度范围的上限附近时，例如，如图8所示，动作点从第一动作点L₀转移到剥离线h以下的第二动作点H₀，对泵压力下降到低于规定值的压电泵101进行观察。

对于泵压力低于规定值的压电泵101，在当前设定的盖按压夹具501的按压力低于一定值(在本实施方式中为7kgf)的情况下，进入S4的按压工序(图4：S3的“是”)。

在按压工序中，如图5所示，将压电泵101以使盖板195朝上的方式载置在工作台502上，使工作台502上升，并使用按压销503对盖板194的与振动板141相反一侧的主面的中央部进行按压(图4：S4)。在上述按压工序中，盖按压夹具501的按压力通过测力传感器来加以监测。此外，通过对工作台502的升降动作进行控制，就能任意地设定按压力及按压时间。在本实施方式中，作为初始值设定的按压力为5kgf，作为初始值设定的按压时间为3秒。

在按压工序中，按压销503对盖板195进行完按压之后，使工作台502下降，并将压电泵101从盖按压夹具501上拆下。其结果是，在盖板195的中央部残留有压痕199，盖板195及基板191的接合体如图7所示为以使振动板141侧呈凸状的方式翘曲的形状，并对与可挠板151接合的接合部分进行拉伸，就能使可挠板151以使振动板141侧呈凸状的方式翘曲。藉此，在可挠板151的可动部154上便产生残留拉伸应力(参照图6)。

因此，因上述残留拉伸应力而使可挠板151的可动部154的拉伸应力提高，并能够使可动部154的固有频率接近于能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值。例如，在上述残留拉伸应力的作用下，压电泵101的动作点从第一动作点L₀转移到第三动作点L₁(参照图8)，可动部154的固有频率也增加了例如200Hz。

另外，盖板195的材质最好是在低载荷下容易塑性变形的、诸如纯铝(A1050)或纯铜(C1100)等富有延展性的材料。在本实施方式中，使用纯铜(C1100)。

接着，对盖板195进行按压的次数每增加一次，就使当前设定的盖按压夹具501的按压力增加，并返回上述S1的检查工序(图4：S5)。在本实施方式中，盖按压夹具501的按压力在使当前作为初始值设定的按压力(5kgf)增加0.5kgf后而被设定为5.5kgf。按压时间仍设定为与初始的按压时间相同的3秒。

接着，对于经过S4的按压工序的压电泵101，进行测定从该压电泵101排出的泵压力，并检查该泵压力是否为规定值以上的检查工序(图4：S1、S2)。上述检查工序也在将多个压电泵101投入实际的使用环境后长时间(在本实施方式中为300秒)驱动，在因发热而使多个压电泵101的温度上升到上述温度范围的上限附近之后，对各压电泵101的泵压力进行测定。

因此，在使多个压电泵101的温度上升到上述温度范围的上限附近时，例如，压电泵101的动作点如图8所示从第三动作点L₁转移到第四动作点H₁。在此，当泵压力为规定值以上时，上述压电泵101的可动部154便通过按压工序而调节为最佳的固有频率。例如，在压电泵101的动作点如图8所示为第四动作点H₁的情况下，上述压电泵101的可动部154便通过按压工序而被调节为最佳的固有频率。接着，这种压电泵101便判断为良品，并结束对固有频率的调节。

另外，在此，对于判断为良品的压电泵101，在未图示的特性甄选机中，对泵压力、流量、耗电量等所有的项目进行测定，以进行进一步的甄选。

另一方面，对于泵压力在经过上述按压工序后仍低于规定值的压电泵101来说，再次进行按压工序(图4：S4)。

即，以后，在所设定的盖按压夹具501的按压力达到一定值(在本实施方式中为7kgf)以上之前(图4：S3)，反复进行检查工序和按压工序。此时，在图4的S5的工序中，每进行一次按压工序，所设定的盖按压夹具501的按压力便每次增加0.5kgf。

然后，对于泵压力在反复进行多次按压工序和检查工序后仍低于规定值的压电泵101、或是为了驱动而需要的耗电量超过允许值的压电泵101来说，一旦当前设定的盖按压夹具501的按压力达到一定值以上(图4：S3的“否”)，便判断为次品，并废弃。

综上所述，根据本实施方式的第一调节方法，能够在考虑了压电泵101的温度上升的情况下，将可动部154的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值。因而，根据本实施方式的第一调节方法，能提供一种在抑制耗电量的同时使泵压力增大的压电泵101。

此外，根据本实施方式的压电泵101，通过对盖板195的按压来使盖板195及基板191的接合体的翘曲量变化，因此，能将可动部154的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值。因而，根据本实施方式的压电泵101，能在抑制耗电量的同时使排出压力增大。

此外，由于基板191与盖板195的接合体构成泵筐体180的一部分，因此，本实施方式的压电泵101具有容易使用盖按压夹具501对盖板195进行按压的结构。

另外，按照本实施方式的第一调节方法，通过对盖板195进行按压，就能对可挠板151的可动部154施加拉伸应力，并提高固有频率，但相反却是不可能的，即不能减小该拉伸应力来降低固有频率。

因而，较为理想的是，强行进行使可动部154的固有频率成为比最佳值稍低的值这样的设计，在制造出压电泵101后，通过本实施方式的第一调节方法进行调节。藉此，即便可挠板151的可动部154的固有频率在每个制造后的压电泵101的个体中存在偏差的情况下，也能实现很高的良品率。

(第二调节方法)

以下，接着对将本实施方式的可挠板151的可动部154的固有频率调节为能在允许范围内的耗电量下获得规定值以上的所希望的泵压力的最佳值的第二调节方法进行说明。该第二调节方法与第一调节方法的不同点在于图4的S1、S2所示的检查工序。在其它方面，与第一调节方法相同。

详细来说，在第二调节方法中，也首先对于制造出的多个压电泵101，进行测定从各压电泵101排出的泵压力，并检查该泵压力是否为规定值以上的检查工序(图4：S1、S2)。

其中，在上述第二调节方法中，在该检查工序中，将直流偏置电压(DCbiasvoltage)与从商用的交流电源输出的交流电压重叠后的驱动电压施加到压电元件142上，使得致动器140振动，并对压电泵101的泵压力进行测定。此时，也对为了驱动各压电泵101而所需要的耗电量进行测定。

在此，一旦对外部端子153、172施加该驱动电压，则在压电泵101中，利用直流偏置电压使致动器140以使压电元件142侧呈凸状的方式翘曲，而使致动器140与可挠板151分开，并使致动器140与可挠板151间的最短距离的间隔K(参照图3)变宽。此外，致动器140以变宽的间隔K为中心呈同心圆状弯曲振动，可挠板151的可动部154伴随着振动板141的振动而发生振动。

例如，在本实施方式的压电泵101中，一旦将直流偏置电压15V与频率为23kHz的交流电压38Vp-p重叠后的驱动电压施加到外部端子153、172，则致动器140及可挠板151的间隔K变宽1μm，致动器140以变宽1μm后的间隔K为中心呈同心圆状弯曲振动，并使可挠板151的可动部154伴随着振动板141的振动而发生振动。

在此，致动器140及可挠板151的间隔K是对泵的压力－流量特性(下面称为PQ特性)造成影响的重要的因素。因此，一旦该间隔K变宽，则压电泵101的泵压力下降。藉此，若该间隔K变宽，则压电泵101的泵压力表示与在比常温更高的温度下的压电泵101的泵压力接近的值。

图9是表示压电泵101的特性的图表。在图9中，纵轴是可挠板151的拉伸应力，横轴是压电致动器140及可挠板151的间隔。

如上所述，若压电泵101的温度上升，则如图9所示，压电泵101的动作点例如从第一动作点L₀转移到第二动作点H₀。另一方面，在施加直流偏置电压而使间隔K变宽后，压电泵101的动作点例如从第一动作点L₀转移到第五动作点LD₀。

在此，当压电泵101的动作点例如像第一动作点L₀这样位于剥离线h的上侧且位于接近于剥离线h的位置的情况下，无论压电泵101的动作点朝下移动，还是朝右移动，均会位于剥离线h的下方的位置，而使泵压力急剧下降。

因此，当压电泵101的动作点位于剥离线h的上侧且位于接近于剥离线h的位置的情况下，若施加直流偏置电压来使间隔K变宽，由于压电泵101的动作点朝右移动，因此，便位于剥离线h的下方，而使泵压力急剧下降。

因此，将多个压电泵101投入实际的使用环境后长时间(在本实施方式中为300秒左右)驱动，在因发热而使多个压电泵101的温度上升到接近上述温度范围的上限之后，不对各压电泵101的泵压力进行测定，而是通过施加直流偏置电压而处于使间隔K变宽后的状态，(在本实施方式中仅使用15秒左右)就能确认各压电泵101的动作点是否位于剥离线h的上侧且位于接近于剥离线h的位置。

接着，对于动作点位于剥离线h的上侧且位于接近于剥离线h的位置的压电泵101，与上述第一调节方法同样地，在图4的S4中实施按压工序。藉此，由于可动部154的拉伸应力增加，因此，压电泵101的动作点(例如从第一动作点L₀向第二动作点L₁)朝上方移动。

接着，对于经过S4的按压工序的压电泵101，与上述第一调节方法同样地，进行测定从该压电泵101排出的泵压力，并检查该泵压力是否为规定值以上的检查工序(图4：S1、S2)。

在此，与上述同样地，通过施加直流偏置电压来形成使间隔K变宽后的状态，就能确认各压电泵101的动作点是否位于剥离线h的上侧且位于接近于剥离线h的位置。

在施加直流偏置电压来形成使间隔K变宽后的状态之后，压电泵101的动作点例如如图9所示从第三动作点L₁转移到第六动作点LD₁。在此，当泵压力为规定值以上时，上述压电泵101的可动部154便通过按压工序而调节为最佳的固有频率。

例如，在压电泵101的动作点如图9所示为第六动作点LD₁的情况下，上述压电泵101的可动部154便通过按压工序而被调节为最佳的固有频率。接着，这种压电泵101便判断为良品，并结束对固有频率的调节。

综上所述，根据第二调节方法，能进一步在短时间内实施对在比常温更高的温度下的压电泵101的泵压力进行测定的检查工序。

(其它实施方式)

在上述实施方式中，设置有单压电型且可产生弯曲振动的致动器140，但也可以将压电元件142粘接在振动板141的两个面上来构成双压电型且可发生弯曲振动的致动器。

此外，在上述实施方式中，驱动体由压电元件构成，并设有通过压电元件142的伸缩进行弯曲振动的致动器140，但并不局限于此。例如，也可设置以电磁驱动来进行弯曲振动的致动器。

另外，在上述实施方式中，压电元件142由钛酸锆酸铅类陶瓷构成，但并不局限于此。例如，也可以由铌酸钾钠及碱性铌酸类陶瓷等非铅类压电体陶瓷的压电材料等构成。

另外，在上述实施方式中，示出了使压电元件142与振动板141的大小大致相等的例子，但并不局限于此。例如，也可使振动板141比压电元件142大。

另外，在上述实施方式中，使用了圆板状的压电元件142及圆板状的振动板141，但并不局限于此。例如，压电元件142和振动板141中的一方也可以是矩形或多边形。

另外，在上述实施方式中，将连接部162设于三处，但并不局限于此。例如，也可以仅设置两处，或设置四处以上。连接部162虽然不会妨碍致动器140振动，但由于对振动多少会带来点影响，因此，通过在三个部位处连接(保持)，就能在高精度地保持位置的同时实现更自然的保持，也能防止压电元件142的破裂。

此外，在本发明产生可听声不会造成问题的用途上，也可以在可听声频带范围内对致动器140进行驱动。

另外，在上述实施方式中，示出了在可挠板151的与致动器140相对的区域的中心配置有一个通气孔152的例子，但并不局限于此。例如，也可在与致动器140相对的区域的中心附近配置多个孔。

另外，在上述实施方式中，设定驱动电压的频率以使致动器140在第一阶模态下振动，但并不局限于此。例如，也可设定驱动电压的频率以使致动器140在第三阶模态等其它模态下振动。

另外，在上述实施方式中，使用空气作为流体，但并不限于此。例如，即便该流体为液体、气液混合流、固液混合流、固气混合流等中的任一种，也能适用。

最后，上述实施方式的说明在所有方面均为例示，应当被考虑为没有任何限制的情况。本发明的范围不只是如上述实施方式所示，而是由权利要求的范围来表示。而且，在本发明的范围中的意图在于包括与权利要求范围相等的意义及在其范围内的所有变更。

(符号说明)

10泵主体

11第一开口部

12第二开口部

20振动板

23压电元件

30致动器

31振动板

32压电元件

35可挠板

35A通气孔

37隔板

39基板

40开口部

41可动部

42固定部

95盖板

97通气孔

101压电泵

110盖部

111排出孔

120粘接剂层

130隔板

135隔板

140致动器

141振动板

142压电元件

145泵室

151可挠板

152通气孔

153、172外部端子

154可动部

155固定部

160振动板单元

161框板

162连接部

170电极导通用板

171框部位

173内部端子

180泵筐体

191基板

192开口部

193流路

195盖板

197吸引孔

199压痕

501盖按压夹具502工作台

503按压销

901压电泵

Claims

1.一种流体控制装置，其特征在于，包括：

振动板单元，该振动板单元具有振动板和包围所述振动板的周围的框板；

驱动体，该驱动体设置于所述振动板的一方的主面，并使所述振动板振动；

可挠板，该可挠板设有孔，并以与所述振动板的另一方的主面相对的方式与所述框板接合；以及

盖构件，该盖构件与所述可挠板的和所述振动板相反一侧的主面接合，

所述可挠板因所述盖构件被按压而施加有拉伸应力。

2.如权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，

所述盖构件在中央形成有凹部，

所述可挠板具有：可动部，该可动部与所述盖构件的所述凹部相对，并能弯曲振动；以及固定部，该固定部与所述盖构件接合。

3.如权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，

所述盖构件是基板与盖板的接合体，其中，所述基板的一方主面与所述可挠板的和所述振动板相反一侧的主面接合，并在中央形成有开口部，所述盖板设于所述基板的另一方主面上。

4.如权利要求2所述的流体控制装置，其特征在于，

5.如权利要求4所述的流体控制装置，其特征在于，

所述盖板的相当于所述凹部的背面的中央部被朝所述振动板侧按压。

6.如权利要求5所述的流体控制装置，其特征在于，

所述盖板在所述中央部形成有压痕。

7.如权利要求1或2所述的流体控制装置，其特征在于，

所述流体控制装置还包括外筐体，

所述盖构件构成所述外筐体的一部分。

8.如权利要求1或2所述的流体控制装置，其特征在于，

所述盖构件由延展性金属材料构成。

9.如权利要求1或2所述的流体控制装置，其特征在于，

所述振动板单元还具有连接部，该连接部将所述振动板与所述框板连接，并将所述振动板弹性支承于所述框板。

10.如权利要求1或2所述的流体控制装置，其特征在于，

所述振动板及所述驱动体构成致动器，

所述致动器呈圆板状。

11.一种流体控制装置的调节方法，其特征在于，包括：

检查工序，在该检查工序中，对因所述振动板的振动而从权利要求1至10中任一项所述的流体控制装置排出的液体的排出压力进行测定，并检查所述排出压力是否为规定值以上；以及

按压工序，在该按压工序中，当所述排出压力低于规定值时，对所述盖构件的与所述振动板相反一侧的主面进行按压，

所述按压工序还包括在所述按压工序后回到所述检查工序的工序。

12.如权利要求11所述的流体控制装置的调节方法，其特征在于，

所述按压工序还包括对所述盖构件进行按压的次数每增加一次，就提高对所述盖构件进行按压的压力的工序。

13.如权利要求11或12所述的流体控制装置的调节方法，其特征在于，

在所述检查工序中，将直流偏置电压与交流电压重叠后的驱动电压施加到所述驱动体上，与所述驱动电压没有施加到所述驱动体时相比，使从所述振动板到所述可挠板的间隔变宽，来使所述振动板振动，并对所述排出压力进行测定。