JP5974493B2 - 圧電ポンプ、圧電ポンプの製造方法 - Google Patents
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これらの要求を満たすものとして例えば特許文献1には、ポンプ駆動源用の圧電素子が開示されている。
この結果、圧電素子910は駆動時、図17(B)に示すように、中央部が下方向に屈曲変位し、周辺部が中央部と逆の上方向に屈曲変位する。
この結果、圧電素子910は駆動時、中央部が上方向に屈曲変位し、周辺部が下方向に屈曲変位する。
図18(A)は、図14に示す圧電素子910をポンプ筐体930上に実装した圧電ポンプ900の外観斜視図である。図18(B)は、図18(A)のV−V線における断面図である。
前記導体パターンに導通する電極端子への電圧印加に応じて伸縮する中央部と、前記中央部より外側に位置し、前記電極端子への電圧印加に応じて前記中央部と逆位相で伸縮する周辺部と、前記周辺部より外側に位置する非駆動の外周部とを有し、前記電極端子が前記圧電体の一方の主面における前記外周部に設けられ、前記中央部および前記周辺部の伸縮により屈曲する圧電素子と、
前記圧電素子の前記電極端子側の主面に接合されているダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記圧電素子とは逆側の主面に接合されたポンプ筐体と、を備え、
前記ポンプ筐体には、配線が埋設されており、
前記ダイヤフラムには、前記電極端子に対応する領域が除去領域として除去されており、
前記圧電素子の前記電極端子は、前記ダイヤフラムの前記除去領域を介して前記ポンプ筐体の前記配線に接続されている。
前記ポンプ筐体には、前記ポンプ室へ流体が流入する流入孔と、前記ポンプ室から前記流体が流出する流出孔と、が形成されており、
前記流入孔に設けられ、前記ポンプ室から前記流入孔への前記流体の逆流を遮断する第1逆止弁と、
前記流出孔に設けられ、前記流出孔から前記ポンプ室への前記流体の逆流を遮断する第2逆止弁と、を備えることが好ましい。
また、本発明の圧電ポンプの製造方法は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
(9)導体パターンが形成された圧電体層を積層した圧電体で構成されている圧電素子であって、
前記導体パターンに導通する電極端子への電圧印加に応じて伸縮する中央部と、前記中央部より外側に位置し、前記電極端子への電圧印加に応じて前記中央部と逆位相で伸縮する周辺部と、前記周辺部より外側に位置する非駆動の外周部とを有し、前記電極端子が前記圧電体の一方の主面における前記外周部に設けられ、前記中央部および前記周辺部の伸縮により屈曲する圧電素子を用意する工程と、
前記電極端子に対応する領域が除去領域として除去されたダイヤフラムを用意する工程と、
前記圧電素子の前記電極端子側の主面に、前記ダイヤフラムを接合する工程と、
配線をモールド金型にインサートして射出成形し、前記配線が埋め込み一体成型されたポンプ筐体を得る工程と、
前記ダイヤフラムの前記圧電素子とは逆側の主面に、前記ポンプ筐体を接合し、前記圧電素子の前記電極端子を、前記ダイヤフラムの前記除去領域を介して前記ポンプ筐体の前記配線に接続する工程と、を備える。
以下、本発明の実施形態に係る圧電ポンプ100について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る圧電ポンプ100の外観斜視図である。図2は、図1に示す圧電ポンプ100に備えられる圧電素子110の外観斜視図である。図3は、図1に示す圧電素子110の分解斜視図である。図4は、図1に示す圧電素子110の各層の分極状態を示す圧電素子110の概略断面図である。図5(A)は、図1に示す圧電素子110の駆動時の各層の伸縮状態を示す圧電素子110の概略断面図である。図5(B)は、図1に示す圧電素子110の駆動時の側面図である。図6は、図1に示す圧電ポンプ100の分解斜視図である。
この結果、圧電素子110は駆動時、図5(B)に示すように、中央部が下方向に屈曲変位し、周辺部が中央部と逆の上方向に屈曲変位する。
この結果、圧電素子110は駆動時、中央部が上方向に屈曲変位し、周辺部が下方向に屈曲変位する。
なお、孔121、122、133は、本発明の「除去領域」に相当する。
図7は、図6に示す筐体130の正面図である。図8(A)は、図7のS−S線における断面図であり、図8(B)は、図7のT−T線における断面図であり、図8(C)は、図7のU−U線における断面図である。図9(A)は、図1のP−P線における分解断面図であり、図9(B)は、図1のP−P線における断面図である。図10(A)は、図1のQ−Q線における分解断面図であり、図10(B)は、図1のQ−Q線における断面図である。図11(A)は、図1のR−R線における分解断面図であり、図11(B)は、図1のR−R線における断面図である。
さらに、筐体130には、図8(B)及び図10(A)(B)に示すように、逆止弁161、162を筐体130の実装面側から嵌めこむことにより逆止弁161、162を収納する開口部146、147が形成されている。ここで、開口部146はバルブ流入孔141に連通し、開口部147はバルブ流出孔142に連通する。
本発明の実施形態は、以下の変形例を採用することができる。
なお、前記実施形態では、流体が、気体や、液体、気液混合流、固液混合流、固気混合流などのいずれであっても適用できる。
10A〜10J…圧電体層
20…接着剤
21…グランド電極
21a…引き出し電極
22…ダミー電極
23a〜23d…中継電極
23e…中継電極
23f…ダミー電極
24…中心電極
24a…引き出し電極
25…周辺電極
25a、25b…引き出し電極
26…グランド中継電極
31、32、33…導電性接着剤
100…圧電ポンプ
110…圧電素子
111…第1電極端子
112…第2電極端子
113…第3電極端子
120…ダイヤフラム
121、122、123…孔
130…筐体
131、133…金属板
140…ポンプ筐体
141…バルブ流入孔
142…バルブ流出孔
145…ポンプ室
146、147…開口部
150…カバー板
151…流入孔
152…流出孔
161、162…逆止弁
200…圧電ポンプ
231…金属板
300…圧電ポンプ
331、332、333…金属板
90…圧電体
90A〜H…圧電体層
900…圧電ポンプ
910…圧電素子
911…第1電極端子
912…第2電極端子
913…第3電極端子
920…ダイヤフラム
921…グランド電極
924…中心電極
925…周辺電極
930…ポンプ筐体
931…流入孔
932…流出孔
941、942、943…金属板
945…ポンプ室
Claims (7)
- 導体パターンが形成された圧電体層を積層した圧電体で構成されている圧電素子であって、
前記導体パターンに導通する電極端子への電圧印加に応じて伸縮する中央部と、前記中央部より外側に位置し、前記電極端子への電圧印加に応じて前記中央部と逆位相で伸縮する周辺部と、前記周辺部より外側に位置する非駆動の外周部とを有し、前記電極端子が前記圧電体の一方の主面における前記外周部に設けられ、前記中央部および前記周辺部の伸縮により屈曲する圧電素子と、
前記圧電素子の前記電極端子側の主面に接合されているダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの前記圧電素子とは逆側の主面に接合されたポンプ筐体と、を備え、
前記ポンプ筐体には、配線が埋設されており、
前記ダイヤフラムには、前記電極端子に対応する領域が除去領域として除去されており、
前記圧電素子の前記電極端子は、前記ダイヤフラムの前記除去領域を介して前記ポンプ筐体の前記配線に接続されている、圧電ポンプ。 - 前記圧電素子の前記電極端子は、前記ポンプ筐体の前記配線に導電性接着剤によって接続されている、請求項1に記載の圧電ポンプ。
- 前記ポンプ筐体の配線のうち前記圧電素子の前記電極端子および外部回路に接続する部分は前記ポンプ筐体の表面に露出しており、前記配線の残りの部分は、前記ポンプ筐体の内部に形成されている、請求項1又は2に記載の圧電ポンプ。
- 前記中央部および前記周辺部は、互いに逆方向に分極されている、請求項1から3のいずれかに記載の圧電ポンプ。
- 前記ポンプ筐体は、前記ダイヤフラムとともにポンプ室を構成し、
前記ポンプ筐体には、前記ポンプ室へ流体が流入する流入孔と、前記ポンプ室から前記流体が流出する流出孔と、が形成されており、
前記流入孔に設けられ、前記ポンプ室から前記流入孔への前記流体の逆流を遮断する第1逆止弁と、
前記流出孔に設けられ、前記流出孔から前記ポンプ室への前記流体の逆流を遮断する第2逆止弁と、を備える、請求項1から4のいずれかに記載の圧電ポンプ。 - 前記圧電素子における各圧電体層の層間は、ビアホールを介して接続されている、請求項1から5のいずれかに記載の圧電ポンプ。
- 導体パターンが形成された圧電体層を積層した圧電体で構成されている圧電素子であって、
前記導体パターンに導通する電極端子への電圧印加に応じて伸縮する中央部と、前記中央部より外側に位置し、前記電極端子への電圧印加に応じて前記中央部と逆位相で伸縮する周辺部と、前記周辺部より外側に位置する非駆動の外周部とを有し、前記電極端子が前記圧電体の一方の主面における前記外周部に設けられ、前記中央部および前記周辺部の伸縮により屈曲する圧電素子を用意する工程と、
前記電極端子に対応する領域が除去領域として除去されたダイヤフラムを用意する工程と、
前記圧電素子の前記電極端子側の主面に、前記ダイヤフラムを接合する工程と、
配線をモールド金型にインサートして射出成形し、前記配線が埋め込み一体成型されたポンプ筐体を得る工程と、
前記ダイヤフラムの前記圧電素子とは逆側の主面に、前記ポンプ筐体を接合し、前記圧電素子の前記電極端子を、前記ダイヤフラムの前記除去領域を介して前記ポンプ筐体の前記配線に接続する工程と、を備える、圧電ポンプの製造方法。
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