特開 2024-41981 流体制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024041981

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】流体制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 7/06 20060101AFI20240319BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

G05D7/06 Z

F04B49/06 321Z

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024006495

(22)【出願日】2024-01-19

(62)【分割の表示】P 2022503102の分割

【原出願日】2020-12-08

(31)【優先権主張番号】P 2020030026

(32)【優先日】2020-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡口 健二朗

(72)【発明者】

【氏名】阿知波 寛基

(57)【要約】      （修正有）

【課題】直列接続した複数の圧電ポンプの温度変化率を小さくする。
【解決手段】流体制御装置は、第１ポンプ、第２ポンプ、容器、第１連通路、第２連通路、および、第１制御部を備える。第１ポンプは第１孔と第２孔とを有し、第２ポンプは第３孔と第４孔とを有する。第１連通路は第２孔と第３孔とを連通し、第２連通路は第４孔と容器とを連通する。第１制御部は第１ポンプと第２ポンプとの駆動を開始または停止する。第１制御部は第１ポンプと第２ポンプにおける流体の上流側のポンプの駆動開始タイミングを流体の下流側のポンプの駆動開始タイミングよりも早くし、流体の下流側のポンプの駆動電圧を流体の上流側のポンプの駆動電圧より高くすることで、流体の下流側のポンプの電流値を駆動電圧の変化前の電流値より高くし、上流側のポンプの定常動作の電流値と下流側のポンプの定常動作の電流値との電流差を電流値が低い方から見て２０％以内にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１孔と第２孔とを有し、前記第１孔と前記第２孔との間で流体を搬送する第１ポンプと、
第３孔と第４孔とを有し、前記第３孔と前記第４孔との間で流体を搬送する第２ポンプと、
容器と、
前記第２孔と前記第３孔とを連通する第１連通路と、
前記第４孔と前記容器とを連通する第２連通路と、
前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの駆動を制御する第１制御部と、
を備え、
前記第１制御部は、
前記第１ポンプと前記第２ポンプとの駆動を開始または停止し、
前記第１ポンプと前記第２ポンプにおける前記流体の上流側のポンプの駆動開始タイミングを、前記流体の下流側のポンプの駆動開始タイミングよりも早くし、
前記流体の下流側のポンプの駆動電圧を前記流体の上流側のポンプの駆動電圧より高くすることで、前記流体の下流側のポンプの電流値を前記駆動電圧の変化前の電流値より高くし、
前記上流側のポンプの定常動作の電流値と前記下流側のポンプの定常動作の電流値との電流差を、電流値が低い方から見て２０％以内にする、
流体制御装置。

【請求項2】

前記下流側のポンプの電流のみを制限する電流制限回路を備える、
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、圧電ポンプを用いて、流体を所定方向に搬送する流体制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、圧電ポンプと駆動回路とを備える流体制御装置が記載されている。駆動回路は、圧電ポンプに接続されており、圧電ポンプに対して、駆動電圧を供給している。圧電ポンプは、駆動電圧に応じて、吸入口から流体を吸入し、吐出口から吐出する。これにより、流体は、所定の方向に搬送される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６１６０８００号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流体制御装置の利用方法として、性能、例えば圧力を向上させるために、複数の圧電ポンプを直列に接続して利用することが考えられる。直列接続は、例えば、２個の圧電ポンプ（第１圧電ポンプ、および、第２圧電ポンプ）を用いる場合、第１圧電ポンプの吐出口と第２圧電ポンプの吸入口とを連通させる。この場合、一般的には、第１圧電ポンプと第２圧電ポンプとを同時に駆動する。

【0005】

しかしながら、この構成および制御では、下流側の圧電ポンプ（上述の場合、第２圧電ポンプ）の発熱が大きくなる。特に、大きな流量を必要して、大きな電力を供給する場合、発熱量はさらに大きくなり、故障が発生する可能性は、大きくなる。この際、発熱による温度変化率が大きいと、故障が発生する可能性は、さらに大きくなる。

【0006】

したがって、本発明の目的は、複数の圧電ポンプを直列接続したときに、複数の圧電ポンプの温度変化率を小さくすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の流体制御装置は、第１ポンプ、第２ポンプ、容器、第１連通路、第２連通路、および、第１制御部を備える。第１ポンプは、第１孔と第２孔とを有し、第１孔と第２孔との間で流体を搬送する。第２ポンプは、第３孔と第４孔とを有し、第３孔と第４孔との間で流体を搬送する。第１連通路は、第２孔と第３孔とを連通する。第２連通路は、第４孔と容器とを連通する。第１制御部は、第１ポンプおよび第２ポンプの駆動を制御する。第１制御部は、第１ポンプと第２ポンプとの駆動を開始または停止する。第１制御部は、第１ポンプと第２ポンプにおける流体の上流側のポンプの駆動開始タイミングを、流体の下流側のポンプの駆動開始タイミングよりも早くし、流体の下流側のポンプの駆動電圧を流体の上流側のポンプの駆動電圧より高くすることで、流体の下流側のポンプの電流値を駆動電圧の変化前の電流値より高くし、上流側のポンプの定常動作の電流値と下流側のポンプの定常動作の電流値との電流差を、電流値が低い方から見て２０％以内にする。

【0008】

これにより、下流側のポンプの温度変化が安定する。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、直列接続された複数の圧電ポンプの温度変化率を小さくできる。これにより、これら複数の圧電ポンプの故障を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【図5】図５は、本願の流体制御装置による圧力の変化パターンを示した図である。

【図6】図６（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置と比較構成とでの温度の変化パターンを示した図である。図６（Ｂ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の温度の変化パターンを示す図であり、図６（Ｃ）は、比較構成の流体制御装置の温度の変化パターンを示す図である。

【図7】図７は、流体制御装置の制御部の機能ブロック図である。

【図8】図８は、制御部を他励振型で構成した回路の第１例を示す回路図である。

【図9】図９は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【図10】図１０（Ａ）は、第２の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図であり、図１０（Ｂ）は、第２の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電流波形を示す図である。

【図11】図１１は、電流制限の有無での温度の変化パターンを示した図である。

【図12】図１２は、第２の実施形態に係る制御部の回路構成の一例を示す回路図である。

【図13】図１３は、第３の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。

【図14】図１４は、第３の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【図15】図１５は、本発明の第３の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【図16】図１６は、排気を行う場合と行わない場合との温度の変化パターンを示した図である。

【図17】図１７は、電流制限および排気の両方を行う場合と、電流制限および排気の両方を行わない場合との温度の変化パターンを示した図である。

【図18】図１８は、第５の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。

【図19】図１９は、第５の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【図20】図２０は、本発明の第５の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【図21】図２１は、第５の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【図22】図２２は、本発明の第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【図23】図２３は、電流制限機能を有する制御部の構成を示す回路図である。

【図24】図２４は、自励振型の駆動電圧発生回路の一例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【0012】

図１に示すように、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１、圧電ポンプ２２、バルブ３０、容器４０、連通路５１、連通路５２、および、制御部６０を備える。流体制御装置１０は、容器４０から流体を吸入する装置であり、例えば、搾乳機等に用いられる。

【0013】

圧電ポンプ２１は、筐体に設けられた孔２１１、および、孔２１２を備える。圧電ポンプ２１は、圧電素子を備える。筐体は、ポンプ室を備える。ポンプ室は、孔２１１および孔２１２に連通している。なお、筐体、ポンプ室、圧電素子については、図示を省略している。

【0014】

圧電ポンプ２１は、駆動電圧による圧電素子の変位によってポンプ室の体積、圧力を変動させることによって、孔２１１と孔２１２との間で流体を搬送する。この実施形態では、孔２１１が吸入口であり、孔２１２が吐出口である。圧電ポンプ２１は、本発明の「第１ポンプ」に対応する。

【0015】

圧電ポンプ２２は、筐体に設けられた孔２２１、および、孔２２２を備える。圧電ポンプ２２は、圧電素子を備える。筐体は、ポンプ室を備える。ポンプ室は、孔２２１および孔２２２に連通している。なお、筐体、ポンプ室、圧電素子については、図示を省略している。

【0016】

圧電ポンプ２２は、駆動電圧による圧電素子の変位によってポンプ室の体積、圧力を変動させることによって、孔２２１と孔２２２との間で流体を搬送する。この実施形態では、孔２２１が吸入口であり、孔２２２が吐出口である。圧電ポンプ２２は、本発明の「第２ポンプ」に対応する。

【0017】

連通路５１は、管状である。圧電ポンプ２１の孔２１１と圧電ポンプ２２の孔２２２とは、連通路５１によって連通する。連通路５２は、管状である。圧電ポンプ２２の孔２２１と容器４０は、連通路５２によって連通している。連通路５１は、本発明の「第１連通路」に対応し、連通路５２は、本発明の「第２連通路」に対応する。

【0018】

バルブ３０は、連通路５２に接続される。バルブ３０は、バルブ制御信号に応じて、連通路５２の内部を外部に開放（バルブ開状態）、または、連通路５２の内部を外部から遮断（バルブ閉状態）する。このようなバルブ３０の開閉を適宜制御することによって、容器４０の圧力変化を安定的に制御でき、ひいては、後述する温度変化率のバラツキの低下にも寄与する。

【0019】

制御部６０は、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２への駆動信号を生成して、当該駆動信号を、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２のそれぞれへ与える。また、制御部６０は、バルブ制御信号を生成して、バルブ３０に与える。制御部６０は、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２の駆動制御とバルブ３０の開閉制御とを、同期させて行う。制御部６０は、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２の駆動制御とバルブ３０の開閉制御とを、駆動制御周期に基づいて、繰り返し実行する。駆動制御周期は、予め設定されている。

【0020】

概略的には、流体制御装置１０は、バルブ３０の閉制御時に、圧電ポンプ２１と圧電ポンプ２２とを駆動し、容器４０からの流体を、連通路５２、圧電ポンプ２２、連通路５１、圧電ポンプ２１の順に搬送し、圧電ポンプ２１の孔２１２から吐出する。すなわち、圧電ポンプ２２は、本発明の「上流側のポンプ」に対応し、圧電ポンプ２１は、本発明の「下流側のポンプ」に対応する。また、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１と圧電ポンプ２２を停止し、バルブ３０を開制御する。そして、流体制御装置１０は、駆動制御周期に準じて、これらの動作を繰り返す。

【0021】

なお、本実施形態の構成では、駆動制御と開閉制御を繰り返し実行する態様において、より有効である。しかしながら、駆動制御と開閉制御を一度だけ行う態様にも適用は可能である。

【0022】

（具体的な制御の説明）
図２は、第１の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。

【0023】

図２に示すように、駆動制御周期の開始タイミングに同期したステートＳＴ１として、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２２の駆動を開始し（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、バルブ３０を閉制御する（バルブ３０：ＣＬ）。この際、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１を停止している（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ）。

【0024】

ステートＳＴ１に続くステートＳＴ２として、流体制御装置１０は、バルブ３０の閉状態を保持し（バルブ３０：ＣＬ）、圧電ポンプ２２の駆動状態を保持した状態（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、圧電ポンプ２１の駆動を開始する（圧電ポンプ２１：ＯＮ）。

【0025】

ステートＳＴ２に続くステートＳＴ３として、流体制御装置１０は、バルブ３０を開制御する（バルブ３０：ＯＰ）。同時に、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２を停止する（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ、圧電ポンプ２２：ＯＦＦ）。

【0026】

流体制御装置１０は、１つの駆動制御周期において、これらステートＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３を一組として実行し、この制御を繰り返す。

【0027】

このように、流体制御装置１０は、駆動制御周期の一周期内において、上流側のポンプを下流側のポンプよりも早く駆動する。

【0028】

この制御を実現するため、流体制御装置１０の制御部６０は、図３に示すフローで制御を実行する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【0029】

図３に示すように、制御部６０は、駆動制御周期の１周期の開始タイミングになると、上流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２２）を起動する（Ｓ１０１）。制御部６０は、バルブ３０を閉制御する（Ｓ１０２）。制御部６０は、計時を開始する、または、制御継続中であれば、計時をリセットする（Ｓ１０３）。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、流体制御装置１０の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても、ステップの順序が入れ替わっても構わない。

【0030】

制御部６０は、計時された時刻を参照にして、遅延起動時刻まで、計時を継続する（Ｓ１０４：ＮＯ）。制御部６０は、遅延起動時刻に達すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、下流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２１）を起動する（Ｓ１０５）。

【0031】

制御部６０は、ポンプ停止時刻までは（Ｓ１０６：ＮＯ）、上流側のポンプと下流側のポンプの動作を継続させる。

【0032】

制御部６０は、ポンプ停止時刻に達すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、上流側のポンプと下流側のポンプとを停止する（Ｓ１０７）。制御部６０は、バルブ３０を開制御する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０７、および、ステップＳ１０８は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１０７、および、ステップＳ１０８は、流体制御装置１０の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても構わない。

【0033】

流体制御装置１０は、上流側のポンプと下流側のポンプとを停止させ、バルブ３０を開制御した状態で、所定時間待機し（Ｓ１０９）、駆動制御周期の１周期を終了させ、ステップＳ１０１に戻る。

【0034】

このように、流体制御装置１０では、下流側のポンプは、上流側のポンプの動作によって、上流側のポンプから流体が継続的に流れ込んでいる状態で、動作を開始する。このため、下流側のポンプの温度は、この下流側のポンプの動作の継続によって変化しても、温度変化率は、ばらつき難い。すなわち、下流側のポンプの温度変化率は、安定する。これにより、下流のポンプの故障は抑制される。

【0035】

また、上流側のポンプは、下流側のポンプに対して相対的に温度が低い。したがって、流体制御装置１０は、直列接続された複数のポンプの故障を抑制できる。

【0036】

（制御部６０による圧電ポンプ２１、２２に対する駆動信号の具体例）
図４は、第１の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。図４において、ｔ０は駆動制御周期の開始タイミングである。ｔ１は、圧電ポンプ２１（下流側のポンプ）の駆動電圧が定常動作の駆動電圧になる最初のタイミングである。ｔ２は、圧電ポンプ２２（上流側のポンプ）の駆動電圧が定常動作の駆動電圧になる最初のタイミングである。Ｔｃは、駆動制御周期である。Ｔｓ１は、駆動時間である。Ｔｓ２は、非駆動時間であり、上述のステップＳ１０９の待機の時間に対応する。駆動制御周期Ｔｃは、駆動時間Ｔｓ１と非駆動時間Ｔｓ２との加算時間である。

【0037】

図４に示すように、流体制御装置１０は、駆動制御周期の開始タイミングｔ０にて、上流側のポンプである圧電ポンプ２２への駆動電圧の印加を開始する。この際、流体制御装置１０は、過渡的には、所定の電圧変化率で、駆動電圧を上昇させていく。流体制御装置１０は、タイミング（時刻）ｔ１になると、圧電ポンプ２１に印加する駆動電圧を、定常動作の駆動電圧Ｖｄｄ２にし、その後、一定に保つ。

【0038】

流体制御装置１０は、開始タイミングｔ０から遅延時間τの経過後に、下流側のポンプである圧電ポンプ２１への駆動電圧の印加を開始する。この際、流体制御装置１０は、過渡的には、所定の電圧変化率で、駆動電圧を上昇させていく。なお、遅延時間τは、例えば、流量モードから圧力モードに移行するタイミングよりも短くなることが好ましい。流量モードとは、相対的に圧力が低く、圧力の上昇し難く流量が大きいモードである。圧力モードとは、相対的に圧力が高く、流量が増加し難いモードである。また、遅延時間τは、例えば、絶対値が最も大きな圧力、すなわち、バルブ３０を開制御する直前の圧力に対して、略１／３の圧力に達する時間よりも短いことが好ましい。

【0039】

流体制御装置１０は、タイミング（時刻）ｔ２になると、圧電ポンプ２１に印加する駆動電圧を、定常動作の駆動電圧Ｖｄｄ１にし、その後、一定に保つ。圧電ポンプ２２に対する駆動電圧Ｖｄｄ１は、圧電ポンプ２１に対する駆動電圧Ｖｄｄ２よりも低いことが好ましい。これにより、下流側のポンプの温度上昇は、抑制され易い。

【0040】

流体制御装置１０は、開始タイミングｔ０から駆動時間Ｔｓ１後に、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２の駆動を停止する。

【0041】

このような制御によって、上述のように、圧電ポンプ２１への駆動電圧の印加時間は、圧電ポンプ２２への駆動電圧の印加時間よりも短くなる。言い換えれば、下流側のポンプへの駆動電圧の印加時間は、上流側のポンプへの駆動電圧の印加時間よりも短くなる。これにより、下流側のポンプの温度上昇は、抑制される。

【0042】

また、下流側のポンプである圧電ポンプ２１への定常動作の駆動電圧Ｖｄｄ１の印加時間は、上流側のポンプである圧電ポンプ２２への定常動作の駆動電圧Ｖｄｄ２の印加時間よりも短くなる。これにより、下流側のポンプの温度上昇は、さらに、抑制される。

【0043】

（流体制御装置１０の構成による圧力変化）
なお、図５は、本願の流体制御装置による圧力の変化パターンを示した図である。図５において、横軸は時間であり、縦軸は圧力（吐出圧力）である。

【0044】

図５に示すように、流体制御装置１０の構成および制御によって、圧力は駆動制御周期に準じて変化する。すなわち、駆動制御周期の１周期の開始タイミングｔ０から、バルブ３０が閉じられ、圧電ポンプ２２、圧電ポンプ２１の順で動作が開始されることで、圧力は、徐々に低下する。圧力は、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２の停止およびバルブ３０の開放の直前で、最低値に達する。そして、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２の停止およびバルブ３０の開放によって、圧力は、略初期値に戻る。このような動作を繰り返すことによって、流体制御装置１０は、容器４０から、効率的に流体を吸引できる。

【0045】

（流体制御装置１０による温度変化率への影響）
図６（Ａ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置と比較構成とでの温度の変化パターンを示した図である。図６（Ｂ）は、第１の実施形態に係る流体制御装置の温度の変化パターンを示す図であり、図６（Ｃ）は、比較構成の流体制御装置の温度の変化パターンを示す図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）において、横軸は時間であり、縦軸は下流側のポンプの吐出口付近の温度である。比較構成では、第１の実施形態に示す駆動時間の制御を行っていない構成である。図６（Ａ）においては、実線は第１の実施形態に係る流体制御装置の場合を示し、破線は比較構成の場合を示す。図６（Ｂ）、図６（Ｃ）においては、実線は温度の実測値であり、破線は温度の実測値の線形近似値を示す。また、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）において、Ｔｃは、上述の駆動制御周期である。

【0046】

図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示すように、流体制御装置１０の構成を備えることによって、下流側のポンプの温度は上昇するものの、温度変化率のバラツキは低減される。

【0047】

温度変化率のバラツキは、例えば、複数時刻における実測値と線形近似値との差分値の差によって定義できる。例えば、時刻ｔａにおける実測値と線形近似値との差分値Δｔａと、時刻ｔｂ（ｔａと異なる）における実測値と線形近似値との差分値Δｔｂとを用い、これら差分値Δｔａと差分値Δｔｂとの差∇ｔａｂによって定義できる。したがって、差∇ｔａｂが小さいほど、温度変化率のバラツキは小さく、差∇ｔａｂが大きいほど、温度変化率のバラツキは大きい。

【0048】

これにより、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）からも分かるように、流体制御装置１０の構成を備えることによって、差∇ｔａｂは小さくでき、温度変化率のバラツキは低減される。

【0049】

そして、温度変化率のバラツキが低減されることによって、急激な温度変化は抑制される。このような急激な温度の変化は、圧電ポンプにストレスを与える。したがって、急激な温度変化が抑制されることで、流体制御装置１０は、下流側のポンプの破損を抑制できる。さらに、図示を省略しているが、上流側のポンプの温度は、下流側のポンプの温度よりも低い。そして、温度が高いほど、圧電ポンプに悪影響を与えるので、温度が低いことで、上流側のポンプの破損も抑制できる。

【0050】

これにより、流体制御装置１０は、直列接続された複数のポンプの破損を含む、熱による故障を抑制できる。

【0051】

なお、流体制御装置１０は、過渡時における圧電ポンプ２１への駆動電圧の変化率を、圧電ポンプ２２への駆動電圧の変化率よりも低くしてもよい。これにより、下流側のポンプの急激な温度変化は、さらに抑制でき、流体制御装置１０は、直列接続された複数のポンプの熱による故障を、さらに抑制できる。

【0052】

（制御部６０の具体的な回路構成例）
なお、上述の第１、第２の実施形態に係る制御部６０は、例えば、次の構成によって実現可能である。図７は、流体制御装置の制御部の機能ブロック図である。

【0053】

図７に示すように、制御部６０は、ＭＣＵ６１、電源回路６２１、電源回路６２２、駆動電圧発生回路６３１、駆動電圧発生回路６３２、および、バルブ制御信号発生回路６４を備える。制御部６０は、本発明の「第１制御部」と「第２制御部」とを１個のＩＣによって実現したものである。

【0054】

ＭＣＵ６１は、電源回路６２１、電源回路６２２、駆動電圧発生回路６３１、駆動電圧発生回路６３２、および、バルブ制御信号発生回路６４に接続されている。ＭＣＵ６１、電源回路６２１、および、電源回路６２２には、電池７０から電源電圧が供給されている。ＭＣＵ６１は、電源回路６２１、電源回路６２２、駆動電圧発生回路６３１、駆動電圧発生回路６３２、および、バルブ制御信号発生回路６４に対する駆動制御を実行する。例えば、駆動電圧値の制御、駆動電圧の出力タイミングの制御、バルブ制御信号の出力タイミングの制御等を実行する。

【0055】

電源回路６２１は、電源電圧を、圧電ポンプ２１に印加する電圧に変換して、駆動電圧発生回路６３１に出力する。電源回路６２２は、電源電圧を、圧電ポンプ２２に印加する電圧に変換して、駆動電圧発生回路６３２に出力する。

【0056】

駆動電圧発生回路６３１は、電源回路６２１からの電圧を、圧電ポンプ２１の駆動用波形に変換して、圧電ポンプ２１に出力する。

【0057】

駆動電圧発生回路６３２は、電源回路６２２からの電圧を、圧電ポンプ２２の駆動用波形に変換して、圧電ポンプ２２に出力する。

【0058】

バルブ制御信号発生回路６４は、閉制御用のバルブ制御信号、開制御用のバルブ制御信号を発生し、バルブ３０に出力する。

【0059】

また、制御部６０は、圧電ポンプへの駆動電圧の印加用の第１制御部と、バルブへの制御信号の出力用の第２制御部とが個別に設けられた構成であってもよいただし、第１制御部と第２制御部とを１個のパッケージにした素子で実現することによって、駆動信号（駆動電圧）とバルブ制御信号の同期が容易になる。

【0060】

また、制御部は、次に示す各種の回路構成によって実現が可能である。図８は、制御部を他励振型で構成した回路の第１例を示す回路図である。

【0061】

図８に示すように、制御部６０Ｘは、ＭＣＵ６１、および、駆動電圧発生回路６３０を備える。この回路は、１個の圧電ポンプ（圧電素子２００）を駆動制御する回路である。したがって、上述のように、複数の圧電ポンプを駆動制御する態様では、駆動電圧発生回路６３０を、圧電ポンプの個数分備える。

【0062】

駆動電圧発生回路６３０は、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４を備えるフルブリッジ回路である。ＦＥＴ１のゲート、ＦＥＴ２のゲート、ＦＥＴ３のゲート、および、ＦＥＴ４のゲートは、ＭＣＵ６１に接続されている。

【0063】

ＦＥＴ１のドレインと、ＦＥＴ３のドレインは、接続されている。これらＦＥＴ１のドレインとＦＥＴ３のドレインとには、電源電圧から得られる電圧Ｖｃが供給される。

【0064】

ＦＥＴ１のソースは、ＦＥＴ２のドレインに接続されており、ＦＥＴ２のソースは、制御部６０Ｘの制御基準電圧（Ｖｇ点）に接続されている。抵抗素子Ｒｓを介して接続されている。ＦＥＴ３のソースは、ＦＥＴ４のドレインに接続されており、ＦＥＴ４のソースは、制御部６０Ｘの制御基準電圧（Ｖｇ点）に接続されている。制御部６０Ｘの基準電位（Ｖｇ点）は、抵抗素子Ｒｓを介して、流体制御装置１０の基準電位に接続されている。

【0065】

ＦＥＴ１のソースとＦＥＴ２のドレインとの接続点は、圧電素子２００の一方端子に接続されており、ＦＥＴ３のソースとＦＥＴ４のドレインとの接続点は、圧電素子２００の他方端子に接続されている。

【0066】

ＭＣＵ６１は、第１制御状態としてＦＥＴ１とＦＥＴ４とオン制御（導通制御）するとともにＦＥＴ２とＦＥＴ３とオフ制御（開放制御）する。また、ＭＣＵ６１は、第２制御状態としてＦＥＴ１とＦＥＴ４とオフ制御（開放制御）するとともにＦＥＴ２とＦＥＴ３とオン制御（導通制御）する。ＭＣＵ６１は、第１制御状態と第２制御状態と順に実行する。この際、ＭＣＵ６１は、この第１制御状態と第２制御状態とを連続して実行する時間が圧電ポンプ（圧電素子２００）の周期（共振周波数の逆数）に一致するように、制御を行う。これにより、圧電素子２００に駆動電圧が印加され、圧電ポンプは駆動される。

【0067】

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図９は、第２の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【0068】

図９に示すように、第２の実施形態に係る流体制御装置１０Ａは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、制御部６０Ａを備える点で異なる。流体制御装置１０Ａのその他の構成は、流体制御装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。制御部６０Ａは、第１の実施形態に係る制御部６０に対して、電流制限機能を有する点で異なる。制御部６０Ａのその他の構成は、制御部６０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0069】

電流制限を行わない場合、下流型のポンプである圧電ポンプ２１の駆動電流Ｉｄｄ１は、上流側のポンプである圧電ポンプ２２の駆動電流Ｉｄｄ２よりも大きくなる。

【0070】

これに対して、制御部６０Ａは、駆動電流Ｉｄｄ１を制限する。

【0071】

図１０（Ａ）は、第２の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図であり、図１０（Ｂ）は、第２の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電流波形を示す図である。

【0072】

具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、制御部６０Ａは、駆動電流Ｉｄｄ１の大きさを、低下させ、駆動電流Ｉｄｄ２の大きさと同じにする。なお、ここでいう電流（電流値）が同じとは、電流値の差が電流値の低い方から見て２０％以内である場合を含んでいる。これを実現するため、制御部６０Ａは、駆動電圧Ｖｄｄ１を駆動電圧Ｖｄｄ２よりも高くする。

【0073】

図１１は、電流制限の有無での温度の変化パターンを示した図である。図１１は、下流側のポンプの温度を示している。図１１におおいて、実線は電流制限を行った場合を示し、破線は電流制限を行わない場合を示す。

【0074】

図１１に示すように、電流制限を行うことによって、下流側のポンプの温度の上昇率は、低下する。

【0075】

このように、流体制御装置１０Ａは、流体制御装置１０と同様の作用効果を奏しながら、さらに、下流側のポンプの温度の上昇を抑制できる。

【0076】

（制御部６０Ａの具体的な回路構成例）
上述の制御を実現するため、制御部６０Ａは、例えば、図１２に示すような回路構成を備える。図１２は、第２の実施形態に係る制御部の回路構成の一例を示す回路図である。図１２に示す制御部６０ＡＸは、図８に示す制御部６０Ｘに対して、電流制限回路６５を追加する点で異なる。制御部６０ＡＸのその他の構成は、制御部６０Ｘと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0077】

制御部６０ＡＸは、電流制限回路６５を備える。電流制限回路６５は、少なくとも、圧電ポンプ２１用の駆動電圧発生回路６３１に接続されている。

【0078】

電流制限回路６５は、トランジスタＱｃｌ１、トランジスタＱｃｌ２、抵抗素子Ｒｃｌ１、抵抗素子Ｒｃｌ２、および、キャパシタＣｃｌ０を備える。トランジスタＱｃｌ１、および、トランジスタＱｃｌ２は、ｎｔｎ型トランジスタである。

【0079】

トランジスタＱｃｌ１のベースは、抵抗素子Ｒｃ１１を介して、電圧Ｖｃの供給点に接続されている。トランジスタＱｃｌ１のコレクタは、制御基準電圧Ｖｇ（ＦＥＴ２のソースとＦＥＴ４のソースの接続点）に接続されている。また、トランジスタＱｃｌ１のコレクタは、キャパシタＣｃｌ０を介して、流体制御装置１０の基準電位に接続されている。

【0080】

トランジスタＱｃｌ１のエミッタは、トランジスタＱｃｌ２のベースに接続されている。トランジスタＱｃｌ２のベースは、抵抗素子Ｒｓ２を介して、流体制御装置１０の基準電位に接続されている。

【0081】

トランジスタＱｃｌ２のコレクタは、トランジスタＱｃｌ１のベースに接続されている。トランジスタＱｃｌ２のエミッタは、流体制御装置１０の基準電位に接続されている。

【0082】

電流制限回路６５は、このような回路構成を備えることによって、圧電ポンプ２１に流れる駆動電流Ｉｄｄ１の大きさを制限できる。この際、抵抗素子Ｒｃｌ２の抵抗値およびキャパシタＣｃｌ０のキャパシタンスを適宜設定することで、制御部６０ＡＸは、トランジスタＱｃｌ１およびトランジスタＱｃｌ２のオンオフタイミングを調整し、駆動電流Ｉｄｄ１の大きさを、駆動電流Ｉｄｄ２の大きさと同じにできる。

【0083】

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。第３の実施形態に係る流体制御装置は、第１の実施形態に係る流体制御装置１０に対して、制御処理の内容において異なる。第３の実施形態に係る流体制御装置のその他の構成および制御処理は、第１の実施形態に係る流体制御装置と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0084】

第３の実施形態に係る流体制御装置は、主たる吸引動作とともに、排気動作を行う。具体的には、第３の実施形態に係る流体制御装置は、次に示すような制御を行う。

【0085】

図１３は、第３の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。図１４は、第３の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【0086】

図１３に示すように、駆動制御周期の開始タイミングに同期したステートＳＴ１Ａとして、流体制御装置は、圧電ポンプ２２の駆動を開始し（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、バルブ３０を閉制御する（バルブ３０：ＣＬ）。この際、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１を停止している（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ）。

【0087】

ステートＳＴ１Ａに続くステートＳＴ２Ａとして、流体制御装置は、バルブ３０の閉状態を保持し（バルブ３０：ＣＬ）、圧電ポンプ２２の駆動状態を保持した状態（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、圧電ポンプ２１の駆動を開始する（圧電ポンプ２１：ＯＮ）。

【0088】

ステート２Ａに続くステートＳＴ３Ａとして、流体制御装置は、バルブ３０を開制御して（バルブ：ＯＰ）、圧電ポンプ２１を停止する（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ）。このとき、流体制御装置は、圧電ポンプ２２の駆動を維持する（圧電ポンプ２２：ＯＮ）。ただし、流体制御装置は、圧電ポンプ２２の駆動電圧Ｖｄｄ２ｖを、ステートＳＴ２Ａでの駆動電圧Ｖｄｄ２よりも低くする（図１４参照）。

【0089】

言い換えれば、流体制御装置は、ステートＳＴ３Ａにて、圧電ポンプ２２の駆動電圧Ｖｄｄ２ｖを、排気用の駆動電圧に設定する。排気用の駆動電圧とは、容器４０から流体を殆ど吸入せず、バルブ３０から外部の流体（空気等）を吸入して、連通路５２、圧電ポンプ２２、連通路５１、および、圧電ポンプ２１を介して、外部に排出できる程度の電圧である。

【0090】

ステートＳＴ３Ａに続くステートＳＴ４Ａとして、流体制御装置は、バルブ３０の開状態を保持し（バルブ３０：ＯＰ）、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２を停止する（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ、圧電ポンプ２２：ＯＦＦ）。

【0091】

すなわち、図１４に示すように、流体制御装置は、上述の流体制御装置１０での非駆動時間Ｔｓ２を短くする。そして、流体制御装置は、駆動時間Ｔｓ１と非駆動時間Ｔｓ２との間に、排気時間Ｔｓ３を設定する。

【0092】

流体制御装置は、１つの駆動制御周期において、これらステートＳＴ１Ａ、ＳＴ２Ａ、ＳＴ３Ａ、ＳＴ４Ａを一組として実行し、この制御を繰り返す。

【0093】

このように、流体制御装置は、駆動制御周期の一周期内において、上流側のポンプを下流側のポンプよりも早く駆動し、上流側のポンプの駆動のみを用いて排気を行う。

【0094】

この制御を実現するため、流体制御装置の制御部は、図１５に示すフローで制御を実行する。図１５は、本発明の第３の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【0095】

図１５に示すように、制御部は、駆動制御周期の１周期の開始タイミングになると、上流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２２）を起動する（Ｓ１０１）。制御部は、バルブ３０を閉制御する（Ｓ１０２）。制御部は、計時を開始する、または、制御継続中であれば、計時をリセットする（Ｓ１０３）。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、流体制御装置の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても、ステップの順序が入れ替わっても構わない。

【0096】

制御部は、計時された時刻を参照にして、遅延起動時刻まで、計時を継続する（Ｓ１０４：ＮＯ）。制御部は、遅延起動時刻に達すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、下流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２１）を起動する（Ｓ１０５）。

【0097】

制御部は、ポンプ停止時刻までは（Ｓ１０６：ＮＯ）、上流側のポンプと下流側のポンプの動作を継続させる。

【0098】

制御部は、ポンプ停止時刻に達すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、下流側のポンプを停止する（Ｓ１１１）。制御部は、バルブ３０を開制御する（Ｓ１０８）。ステップＳ１１１、および、ステップＳ１０８は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１１１、および、ステップＳ１０８は、流体制御装置の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても構わない。

【0099】

制御部は、ステップＳ１１１の実行後で所定時間（排気時間）の経過後、上流側のポンプを停止する（Ｓ１１２）。

【0100】

流体制御装置は、上流側のポンプと下流側のポンプとを停止させ、バルブ３０を開制御した状態で、さらに所定時間待機し（Ｓ１０９）、駆動制御周期の１周期を終了させ、ステップＳ１０１に戻る。

【0101】

このように、第３の実施形態に係る流体制御装置は、上流側のポンプのみを用いて排気動作を行う。上流側のポンプ（上述の例では圧電ポンプ２２）は、下流側のポンプ（上述の例では圧電ポンプ２１）と比較して、吸入側（連通路５２側）と排気側（連通路５１側）との温度差が大きい。このように温度差が大きいほど、排気による温度低下効果は大きい。したがって、第３の実施形態に係る流体制御装置の制御を行うことによって、上流側のポンプも温度上昇は抑制され、さらに、下流側のポンプに吸入される流体の温度を抑えることができ、下流側のポンプの温度上昇は抑制される。

【0102】

図１６は、排気を行う場合と行わない場合との温度の変化パターンを示した図である。図１６において、横軸は時間であり、縦軸は温度である。図１６において、太実線は排気を行った場合の下流側のポンプの温度であり、太破線は排気を行った場合の上流側のポンプの温度であり、細破線は排気を行わない場合の下流側のポンプの温度である。また、図１６において、Ｔｃは、上述の駆動制御周期である。

【0103】

図１６に示すように、第３の実施形態に係る流体制御装置の構成および制御を備えることによって、上述の作用効果とともに、下流側のポンプの温度を低減して、上流側のポンプの温度と下流側のポンプの温度とのバランスを良くできる。これにより、流体制御装置は、故障をさらに抑制できる。

【0104】

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。第４の実施形態に係る流体制御装置は、第３の実施形態に係る流体制御装置に対して、第２の実施形態に係る流体制御装置と同様の電流制限を行う点で異なる。第４の実施形態に係る流体制御装置のその他の構成および制御処理は、第３の実施形態に係る流体制御装置と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0105】

図１７は、電流制限および排気の両方を行う場合と、電流制限および排気の両方を行わない場合との温度の変化パターンを示した図である。図１７において、横軸は時間であり、縦軸は温度である。図１７において、太実線は電流制限と排気との両方を行った場合の下流側のポンプの温度であり、太破線は電流制限と排気との両方を行った場合の上流側のポンプの温度であり、細破線は電流制限と排気の両方を行わない場合の下流側のポンプの温度である。また、図１７において、Ｔｃは、上述の駆動制御周期である。

【0106】

図１７に示すように、第４の実施形態に係る流体制御装置の構成および制御を備えることによって、上述の作用効果とともに、上流側のポンプの温度と下流側のポンプの温度とのバランスを保持したまま、さらに温度上昇を抑えることができる。これにより、流体制御装置は、故障をさらに抑制できる。

【0107】

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。第５の実施形態に係る流体制御装置は、第３の実施形態に係る流体制御装置に対して、排気時間Ｔｓ３と非駆動時間Ｔｓ２の順番を逆にした点で異なる。第５の実施形態に係る流体制御装置の構成および制御は、第３の実施形態に係る流体制御装置の構成および制御と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

【0108】

図１８は、第５の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御処理の状態遷移を示す図である。図１９は、第５の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【0109】

図１８に示すように、駆動制御周期の開始タイミングに同期したステートＳＴ１Ｂとして、流体制御装置は、圧電ポンプ２２の駆動を開始し（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、バルブ３０を閉制御する（バルブ３０：ＣＬ）。この際、流体制御装置１０は、圧電ポンプ２１を停止している（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ）。

【0110】

ステートＳＴ１Ｂに続くステートＳＴ２Ｂとして、流体制御装置は、バルブ３０の閉状態を保持し（バルブ３０：ＣＬ）、圧電ポンプ２２の駆動状態を保持した状態（圧電ポンプ２２：ＯＮ）、圧電ポンプ２１の駆動を開始する（圧電ポンプ２１：ＯＮ）。

【0111】

ステートＳＴ２Ｂに続くステートＳＴ３Ｂとして、流体制御装置は、バルブ３０の開制御して（バルブ３０：ＯＰ）、圧電ポンプ２１および圧電ポンプ２２を停止する（圧電ポンプ２１：ＯＦＦ、圧電ポンプ２２：ＯＦＦ）。

【0112】

ステート３Ｂに続くステートＳＴ４Ｂとして、流体制御装置は、バルブ３０の開状態と圧電ポンプ２１の停止状態を保持し（バルブ：ＯＰ、圧電ポンプ２１：ＯＦＦ）、圧電ポンプ２２の駆動を開始する（圧電ポンプ２２：ＯＮ）。ただし、流体制御装置は、圧電ポンプ２２の駆動電圧Ｖｄｄ２ｖを、ステートＳＴ２Ｂでの駆動電圧Ｖｄｄ２よりも低くする（図１９参照）。

【0113】

言い換えれば、流体制御装置は、ステートＳＴ４Ｂにて、圧電ポンプ２２の駆動電圧Ｖｄｄ２ｖを、上述の排気用の駆動電圧に設定する。

【0114】

すなわち、図１９に示すように、流体制御装置は、上述の流体制御装置１０での非駆動時間Ｔｓ２を短くする。そして、流体制御装置は、非駆動時間Ｔｓ２と次の駆動制御周期の駆動時間Ｔｓ１との間に、排気時間Ｔｓ３を設定する。

【0115】

流体制御装置は、１つの駆動制御周期において、これらステートＳＴ１Ｂ、ＳＴ２Ｂ、ＳＴ３Ｂ、ＳＴ４Ｂを一組として実行し、この制御を繰り返す。すなわち、流体制御装置は、上流側のポンプに対して、排気用の駆動から吸引用の駆動へ、駆動電圧を変化させて連続で駆動制御を行う。

【0116】

このように、流体制御装置は、駆動制御周期の一周期内において、上流側のポンプを下流側のポンプよりも早く駆動し、上流側のポンプの駆動のみを用いて排気を行い、この排気に連続して、次の周期の上流側のポンプの駆動が行われる。

【0117】

この制御を実現するため、流体制御装置の制御部は、図２０に示すフローで制御を実行する。図２０は、本発明の第５の実施形態に係る流体制御装置で実行する制御のフローチャートである。

【0118】

図２０に示すように、制御部は、駆動制御周期の１周期の開始タイミングになると、上流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２２）を起動する（Ｓ１０１）。制御部は、バルブ３０を閉制御する（Ｓ１０２）。制御部は、計時を開始する、または、制御継続中であれば、計時をリセットする（Ｓ１０３）。ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、および、ステップＳ１０３は、流体制御装置の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても、ステップの順序が入れ替わっても構わない。

【0119】

制御部は、計時された時刻を参照にして、遅延起動時刻まで、計時を継続する（Ｓ１０４：ＮＯ）。制御部は、遅延起動時刻に達すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、下流側のポンプ（第１の実施形態では、圧電ポンプ２１）を起動する（Ｓ１０５）。

【0120】

制御部は、ポンプ停止時刻までは（Ｓ１０６：ＮＯ）、上流側のポンプと下流側のポンプの動作を継続させる。

【0121】

制御部は、ポンプ停止時刻に達すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、上流側のポンプと下流側のポンプを停止する（Ｓ１０７）。制御部は、バルブ３０を開制御する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０７、および、ステップＳ１０８は、略同時に実行される。なお、ステップＳ１０７、および、ステップＳ１０８は、流体制御装置の機能を実現できる範囲において若干の時間差を有していても構わない。

【0122】

流体制御装置は、上流側のポンプと下流側のポンプとを停止させ、バルブ３０を開制御した状態で、所定時間待機する（Ｓ１０９）。流体制御装置は、所定時間の待機後、上流側のポンプの駆動を、排気動作用として開始する（Ｓ１２１）。流体制御装置は、排気動作を所定時間行った後、駆動制御周期の１周期を終了させ、ステップＳ１０１に戻る。

【0123】

このような構成および制御であっても、第５の実施形態に係る流体制御装置は、第３の実施形態に係る流体制御装置と同様の作用効果を奏することができる。また、第５の実施形態に係る流体制御装置では、バルブ３０の開制御のタイミングが遅延しても、より確実に排気を行うことができる。

【0124】

なお、第５の実施形態に係る流体制御装置は、図２１に示すような制御を行ってもよい。図２１は、第５の実施形態に係る各圧電ポンプに対する駆動信号の電圧波形を示す図である。

【0125】

図２１に示すように、第５の実施形態に係る流体制御装置は、非駆動時間Ｔｓ２の中間に、排気時間Ｔｓ３を設定している。すなわち、駆動時間Ｔｓ１と排気時間Ｔｓ３とが連続しないように設定されている。このような制御を行っても、第５の実施形態に係る流体制御装置は、上述の説明と同様の作用効果を奏することができる。

【0126】

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る流体制御装置について、図を参照して説明する。図２２は、本発明の第６の実施形態に係る流体制御装置の構成を示すブロック図である。

【0127】

図２２に示すように、第６の実施形態に係る流体制御装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る流体制御装置１０と比較して、流体の流れを逆にしたものである。流体制御装置１０Ｂにおける流体制御装置１０と同様の箇所は、説明を省略する。流体制御装置１０Ｂは、例えば、血圧計等に利用される。

【0128】

流体制御装置１０Ｂでは、圧電ポンプ２１の孔２１２と圧電ポンプ２２の孔２２１とは、連通路５１を介して連通している。圧電ポンプ２２の孔２２２と容器４０Ｂとは、連通路５２を介して連通している。したがって、流体制御装置１０Ｂでは、圧電ポンプ２１が上流側のポンプであり、圧電ポンプ２２が下流側のポンプである。

【0129】

このように、流体を容器４０Ｂに流入する流体制御装置１０Ｂも、上流側のポンプおよび下流側のポンプに対して、上述の制御を実現することによって、流体制御装置１０と同様に、直列接続された複数のポンプの破損を含む、熱による故障を抑制できる。

【0130】

（電流制限機能の他の実現方法）
図２３は、電流制限機能を有する制御部の構成を示す回路図である。なお、図２３は、制御部における上流側のポンプへの制御に関する部分のみを記載しており、他の部分は、上述の構成によって実現可能である。

【0131】

図２３に示すように、駆動電圧発生回路６３１は、図８に示した駆動電圧発生回路６３０と同様の構成を備える。

【0132】

ＭＣＵ６１は、駆動電圧発生回路６３１の制御基準電圧Ｖｇを計測する。ＭＣＵ６１は、制御基準電圧Ｖｇのレベルに基づいて、電流制御信号（電流制御電圧）Ｖｕを生成し、電源回路６２０に出力する。制御基準電圧Ｖｇは、抵抗素子Ｒｓに流れる電流Ｉ（駆動電流Ｉｄｄ１に対応）に応じたレベルである。ＭＣＵ６１は、この駆動電流Ｉｄｄ１に対応した制御基準電圧Ｖｇから、駆動電流Ｉｄｄ１を駆動電流Ｉｄｄ２と同じレベルにするように、電流制御信号（電流制御電圧）Ｖｕを生成し、電源回路６２０に出力する。

【0133】

電源回路６２０は、例えば、図２３に示すように、制御ＩＣ６２９、スイッチング素子Ｑ６２、インダクタＬ６２、ダイオードＤ２、キャパシタＣ６２、抵抗素子Ｒ６２１、抵抗素子Ｒ６２２、および、抵抗素子Ｒ６２３を備える。制御ＩＣ６２９は、電源回路６２０の入力端子に接続し、外部の電源から電力供給されており、スイッチング素子Ｑ６２のオンオフ制御を行う。インダクタＬ６２とダイオードＤ６２は、電源回路６２０の入力端子と出力端子との間に電源ラインに接続される。出力端子と電源回路６２０の基準電位（流体制御装置の基準電位）との間には、キャパシタＣ６２が接続されている。

【0134】

スイッチング素子Ｑ６２のゲートは、制御ＩＣ６２９に接続され、ドレインは、インダクタＬ６２の出力側に接続され、ソースは、基準電位に接続されている。

【0135】

抵抗素子Ｒ６２１と抵抗素子Ｒ６２２との直列回路は、出力端子と基準電位との間に接続されている。抵抗素子Ｒ６２１と抵抗素子Ｒ６２２との分圧点は、制御ＩＣ６２９に接続されている。抵抗素子Ｒ６２３は、ＭＣＵ６１と制御ＩＣ６２９との間に接続されている。

【0136】

電源回路６２０は、制御ＩＣ６２９によるスイッチング素子Ｑ６２のオンオフ制御によって、駆動電圧発生回路６３１に与える電圧Ｖｃを、所定値に制御する。この際、制御ＩＣ６２９には、抵抗素子Ｒ６２１と抵抗素子Ｒ６２２とによる電圧Ｖｃの分圧がフィードバックされており、制御ＩＣ６２９は、この電圧を参照して、電圧Ｖｃを略一定に制御する。

【0137】

ここで、制御ＩＣ６２９は、ＭＣＵ６１からの電流制御信号（電流制御電圧）Ｖｕを参照しスイッチング制御を調整することで、電圧Ｖｃを調整する。例えば、制御ＩＣ６２９は、電流制限を必要とする電流制御信号（電流制御電圧）Ｖｕを受けると、下流側のポンプに対する電圧Ｖｃを低下させるように、スイッチング制御を調整する。

【0138】

このような回路構成および制御を行うことで、上述の電流制限を実現できる。

【0139】

なお、この制御は、容器４０から流体を吸引する場合に実現されるものであり、容器４０に流体を流入させる場合には、制御部は、上流側のポンプに対する電圧Ｖｃを上昇させるように、スイッチング制御を調整する。

【0140】

（駆動電圧発生回路の別態様）
図２４は、自励振型の駆動電圧発生回路の一例を示す回路図である。図２４に示すように、駆動電圧発生回路６５０は、ＨブリッジＩＣ６５１、差動回路６５２、増幅回路６５３、位相反転回路６５４、および、中間電圧発生回路６５５を備える。駆動電圧発生回路６５０は、概略的には、次に示すように動作する。

【0141】

ＨブリッジＩＣ６５１には、電圧Ｖｃが供給されており、増幅回路６５３の出力と、位相反転回路６５４の出力を受け、第１出力端子と第２出力端子とから、絶対値が同じで互いに逆位相の駆動電圧を出力し、圧電素子２００に供給する。圧電素子２００は、この駆動電圧を受けて励振され、圧電ポンプは、駆動される。

【0142】

差動回路６５２は、圧電素子２００に流れる電流に基づく抵抗素子Ｒ１２の両端電圧を差動増幅して、増幅回路６５３に出力する。増幅回路６５３は、差動回路６５２の出力電圧を増幅して、ＨブリッジＩＣ６５１、および、位相反転回路６５４に出力する。位相反転回路６５４は、増幅回路６５３の出力電圧を位相反転して、ＨブリッジＩＣ６５１に出力する。

【0143】

このようなフィードバック制御が行われることによって、駆動電圧発生回路６５０を構成する各回路素子および圧電素子２００のインピーダンスに基づいて、最適な周波数で圧電素子２００が駆動される。

【0144】

図２４に示すように、駆動電圧発生回路６５０の具体的な回路構成は、例えば次に示す回路構成である。

【0145】

中間電圧発生回路６５５は、オペアンプＵ１０、抵抗素子Ｒ１３、抵抗素子Ｒ１４、抵抗素子Ｒ１５、キャパシタＣ３、および、キャパシタＣ４を備える。

【0146】

抵抗素子Ｒ１４と抵抗素子Ｒ１３とは、電圧Ｖｃの供給点と基準電位との間に、この順で直列接続されている。キャパシタＣ３は、抵抗素子Ｒ１３に対して並列に接続されている。キャパシタＣ４は、抵抗素子Ｒ１４と抵抗素子Ｒ１３との直列回路に対して、並列に接続されている。オペアンプＵ１０の非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ１３と抵抗素子Ｒ１４との接続点に接続されている。オペアンプＵ１０の出力端子は、抵抗素子Ｒ１５を介して、オペアンプＵ１０の反転入力端子に接続されている。中間電圧発生回路６５５は、抵抗素子Ｒ１５におけるオペアンプＵ１０の出力端子への接続端子と反対側の端子の電圧を、中間電圧Ｖｍとして出力する。

【0147】

ＨブリッジＩＣ６５１の第１出力端子は、抵抗素子Ｒ１１を介して、圧電素子２００の一方の端子に接続されている。ＨブリッジＩＣ６５１の第２出力端子は、抵抗素子Ｒ１２を介して、圧電素子２００の他方の端子に接続されている。

【0148】

差動回路６５２は、オペアンプＵ３、抵抗素子Ｒ１、抵抗素子Ｒ２、抵抗素子Ｒ３、抵抗素子Ｒ４、キャパシタＣ５、キャパシタＣ６、キャパシタＣ７、および、キャパシタＣ８を備える。

【0149】

オペアンプＵ３には、駆動電圧Ｖ＋が供給されている。オペアンプＵ３の反転入力端子は、抵抗素子Ｒ２とキャパシタＣ５の並列回路を介して、電流検出用の抵抗素子Ｒ１２の圧電素子２００側に接続されている。オペアンプＵ３の非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ１とキャパシタＣ６の並列回路を介して、抵抗素子Ｒ１２のＨブリッジＩＣ６５１側に接続されている。オペアンプＵ３の非反転入力端子には、抵抗素子Ｒ４とキャパシタＣ７の並列回路を介して、中間電圧Ｖｍが供給されている。オペアンプＵ３の出力端子は、抵抗素子Ｒ３とキャパシタＣ８の並列回路を介して、オペアンプＵ３の反転入力端子に接続されている。

【0150】

増幅回路６５３は、オペアンプＵ２、抵抗素子Ｒ５、抵抗素子Ｒ６、抵抗素子Ｒ７、キャパシタＣ１、および、キャパシタＣ２を備える。

【0151】

オペアンプＵ２には、駆動電圧Ｖ＋が供給されている。オペアンプＵ２の反転入力端子は、キャパシタＣ１、および、抵抗素子Ｒ５を介して、差動回路６５２のオペアンプＵ３の出力端子に接続されている。キャパシタＣ１と抵抗素子Ｒ５の接続点は、抵抗素子Ｒ７を介して、基準電位に接続されている。キャパシタＣ２の一方端子は、キャパシタＣ１と抵抗素子Ｒ５の接続点に接続されており、キャパシタＣ２の他方端子は、抵抗素子Ｒ６の一方端子に接続されている。抵抗素子Ｒ６の他方端子は、オペアンプＵ２の反転入力端子に接続されている。オペアンプＵ２の非反転入力端子には、中間電圧Ｖｍが供給されている。オペアンプＵ２の出力端子は、抵抗素子Ｒ６の一方端子に接続されている。また、オペアンプＵ２の出力端子は、ＨブリッジＩＣ６５１に接続されている。

【0152】

位相反転回路６５４は、オペアンプＵ１、抵抗素子Ｒ８、抵抗素子Ｒ９、および、抵抗素子Ｒ１０を備える。

【0153】

オペアンプＵ１には、駆動電圧Ｖ＋が供給されている。オペアンプＵ１の反転入力端子は、抵抗素子Ｒ８を介して、増幅回路６５３のオペアンプＵ２の出力端子に接続されている。オペアンプＵ１の非反転入力端子には、抵抗素子Ｒ１０を介して、中間電圧Ｖｍが供給されている。オペアンプＵ１の出力端子は、抵抗素子Ｒ９を介して、オペアンプＵ１の反転入力端子に接続されている。また、オペアンプＵ１の出力端子は、ＨブリッジＩＣ６５１に接続されている。

【0154】

なお、上述の各実施形態の構成は、適宜組合せが可能であり、組み合わせられた構成は、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0155】

１０：流体制御装置
１０Ａ：流体制御装置
１０Ｂ：流体制御装置
２１：圧電ポンプ
２２：圧電ポンプ
３０：バルブ
４０、４０Ｂ：容器
５１、５２：連通路
６０、６０Ａ、６０ＡＸ、６０Ｘ：制御部
６１：ＭＣＵ
６４：バルブ制御信号発生回路
６５：電流制限回路
７０：電池
２００：圧電素子
２１１、２１２、２２１、２２２：孔
６２０、６２１、６２２：電源回路
６２９：制御ＩＣ
６３０、６３１、６３２、６５０：駆動電圧発生回路
６５１：ＨブリッジＩＣ
６５２：差動回路
６５３：増幅回路
６５４：位相反転回路
６５５：中間電圧発生回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ６２、Ｃ７、Ｃ８、Ｃｃｌ０：キャパシタ
Ｄ２、Ｄ６２：ダイオード
Ｌ６２：インダクタ
Ｑ６２：スイッチング素子
Ｑｃｌ１、Ｑｃｌ２：トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ６２１、Ｒ６２２、Ｒ６２３、Ｒｃ１１、Ｒｃｌ１、Ｒｃｌ２、Ｒｓ、Ｒｓ２：抵抗素子
Ｕ１、Ｕ１０、Ｕ２、Ｕ３：オペアンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】