JP2009041554A

JP2009041554A - Piezoelectric pump

Info

Publication number: JP2009041554A
Application number: JP2007249041A
Authority: JP
Inventors: Michio Kamimura; 道夫上村; Jiro Nakajima; 二郎中島
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2009-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric pump having no risk that a wiring line does not disturb a piezoelectric vibrator or that wiring reliability of the wiring line and a piezoelectric element is dropped due to vibration in piezoelectric pump using a unimorph type piezoelectric vibrator and retaining liquid-tightness of a pump chamber by an O-ring. <P>SOLUTION: In this piezoelectric pump, electricity is supplied to a shim and the piezoelectric element via an elastic electrode having elasticity capable of following vibration of the piezoelectric vibrator, at an opposite side of a contour of the O-ring. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動する圧電振動子によってポンプ作用を得る圧電ポンプに関し、特にユニモルフ型の圧電振動子に対する給電構造に関する。 The present invention relates to a piezoelectric pump that obtains a pump action by a vibrating piezoelectric vibrator, and more particularly to a power feeding structure for a unimorph type piezoelectric vibrator.

ユニモルフ型の圧電振動子は、薄肉導電性金属板からなるシムと、このシムの表裏の一面に積層形成した圧電体とを有する平面円形の振動子である。このユニモルフ型の圧電振動子を用いた圧電ポンプは、メインハウジングに支持したＯリングとサブハウジングとの間に、圧電体をサブハウジング側に向けた圧電振動子を挟着して、圧電振動子とメインハウジングとの間にポンプ室を形成し、ポンプ室に連なる一対の流路には、流れ方向の異なる一対の逆止弁（ポンプ室への流体流を許す逆止弁とポンプ室からの流体流を許す逆止弁）を設けている。シムと圧電体との間に交番電界を作用させて圧電振動子を振動させると、ポンプ室の容積が変化し、それに伴い一対の逆止弁の一方が閉じ他方が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。
実開平5-96500号公報特開2002-171003号公報特開2003-4760号公報特開2006-22807号公報特開2006-281170号公報 The unimorph type piezoelectric vibrator is a planar circular vibrator having a shim made of a thin conductive metal plate and a piezoelectric body laminated on one surface of the shim. This piezoelectric pump using a unimorph type piezoelectric vibrator has a piezoelectric vibrator sandwiched between an O-ring supported by a main housing and a sub housing with a piezoelectric body facing the sub housing side. A pump chamber is formed between the main housing and the pair of flow passages connected to the pump chamber. A pair of check valves having different flow directions are connected to the pair of check valves (from the check valve and the pump chamber allowing fluid flow to the pump chamber). There is a check valve that allows fluid flow. When an alternating electric field is applied between the shim and the piezoelectric body to vibrate the piezoelectric vibrator, the volume of the pump chamber changes, and accordingly, one of the pair of check valves closes and the other opens repeatedly, Pump action is obtained.
Japanese Utility Model Publication No. 5-96500 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-171003 JP2003-4760 JP 2006-22807 A JP 2006-281170 A

この圧電ポンプでは、圧電体の表面とシムとの間（圧電体の表裏）に交番電界を与えるための配線構造を必要とする。しかし従来品は、圧電体に対して、Ｏリングの平面位置より内側において、例えば半田付けによって給電ラインを接続していた。このため、配線ラインが圧電振動子の振動を阻害し、あるいは振動により配線ラインと圧電体との配線信頼性が低下するおそれがある。 This piezoelectric pump requires a wiring structure for applying an alternating electric field between the surface of the piezoelectric body and the shim (front and back of the piezoelectric body). However, in the conventional product, the power supply line is connected to the piezoelectric body, for example, by soldering inside the plane position of the O-ring. For this reason, the wiring line may inhibit the vibration of the piezoelectric vibrator, or the wiring reliability between the wiring line and the piezoelectric body may be reduced due to the vibration.

本発明は、以上の問題意識に基づき、ユニモルフ型の圧電振動子を用いた圧電ポンプにおいて、配線ラインが圧電振動子の振動を阻害し、または振動により配線ラインと圧電体との配線信頼性が低下するおそれがない（少ない）圧電ポンプを得ることを目的とする。 In the present invention, based on the above awareness of the problem, in a piezoelectric pump using a unimorph type piezoelectric vibrator, the wiring line inhibits the vibration of the piezoelectric vibrator, or the wiring reliability between the wiring line and the piezoelectric body is caused by the vibration. An object of the present invention is to obtain a piezoelectric pump that has no (or less) risk of lowering.

本発明は、ユニモルフ型の圧電振動子を用い、Ｏリングによってポンプ室の液密を保持する圧電ポンプでは、Ｏリング部分における圧電振動子の振動（振幅）が最も小さいことに着目し、このＯリングの輪郭の反対側において、シムと圧電体に圧電振動子の振動に追従する弾性を有する弾性電極を介して給電すれば、配線ラインが圧電振動子の振動を阻害し、または振動により配線ラインと圧電体との配線信頼性が低下するおそれが少ないとの結論に達して完成されたものである。 The present invention pays attention to the fact that a piezoelectric pump using a unimorph type piezoelectric vibrator and maintaining the liquid tightness of the pump chamber by an O-ring has the smallest vibration (amplitude) of the piezoelectric vibrator in the O-ring portion. If power is supplied to the shim and the piezoelectric body via elastic electrodes that follow the vibration of the piezoelectric vibrator on the opposite side of the ring contour, the wiring line inhibits the vibration of the piezoelectric vibrator or the wiring line is caused by the vibration. And the conclusion that the wiring reliability between the piezoelectric body and the piezoelectric body is less likely to be reduced.

本発明は、薄肉導電性金属板からなるシムと、このシムの表裏の一面に積層形成した圧電体とを有する平面円形の圧電振動子；この圧電振動子のシムの圧電体を備えない面の周縁に弾接するＯリングを支持し、該圧電振動子との間にポンプ室を形成するメインハウジング；及びこのメインハウジングとの間に圧電振動子を挟着するサブハウジング；を有し、圧電振動子のシムと圧電体との間に交番電界を作用させ該圧電振動子振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプにおいて、サブハウジングに、Ｏリングの輪郭の反対側に位置させて、シム用と圧電体用の給電穴を形成し、このシム用給電穴と圧電体用給電穴にそれぞれ圧電振動子の振動に追従して弾性変形可能な一対の弾性電極を挿通し、この一対の弾性電極を上記圧電振動子のシムと圧電体に圧縮状態で導通させて給電することを特徴としている。 The present invention relates to a planar circular piezoelectric vibrator having a shim made of a thin conductive metal plate and a piezoelectric body laminated on one surface of the shim; a surface of the piezoelectric vibrator not having the piezoelectric body of the shim A main housing that supports an O-ring that elastically contacts the periphery and forms a pump chamber with the piezoelectric vibrator; and a sub-housing that sandwiches the piezoelectric vibrator with the main housing; In a piezoelectric pump that obtains a pump action by applying an alternating electric field between a child shim and a piezoelectric body to vibrate the piezoelectric vibrator, the sub housing is positioned on the opposite side of the contour of the O-ring, A body power supply hole is formed, and a pair of elastic electrodes that are elastically deformable following the vibration of the piezoelectric vibrator are inserted into the shim power supply hole and the piezoelectric power supply hole, respectively. Shim and pressure of piezoelectric vibrator It is characterized in that electric power is supplied through electrical conduction in a compressed state.

弾性電極は、最も簡単には導電性の圧縮コイルばねから構成することができる。 The elastic electrode can be most simply composed of a conductive compression coil spring.

弾性電極はまた、シムまたは圧電体に接触する電極と、この電極をシムまたは圧電体に向けて付勢するばね部材とから構成することができる。電極は、より具体的には、カーボン電極が好ましい。 The elastic electrode can also be composed of an electrode that contacts the shim or piezoelectric body and a spring member that biases the electrode toward the shim or piezoelectric body. More specifically, the electrode is preferably a carbon electrode.

あるいは、弾性電極は、ゴム材料中に導電材料を混入させた導電性ゴムから構成することができる。ゴム材料としては、具体的にはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）やシリコーンゴムを用いることができ、導電材料としては、具体的には炭素粉（グラファイト）やカーボンファイバを用いることができる。 Alternatively, the elastic electrode can be composed of conductive rubber obtained by mixing a conductive material in a rubber material. Specifically, EPDM (ethylene propylene rubber) or silicone rubber can be used as the rubber material, and specifically, carbon powder (graphite) or carbon fiber can be used as the conductive material.

サブハウジング上には、一対の弾性電極を圧縮する給電制御基板を位置させ、この給電制御基板に、該一対の弾性電極に導通する給電端子を設けることができる。 A power supply control board for compressing the pair of elastic electrodes can be positioned on the sub-housing, and a power supply terminal conducting to the pair of elastic electrodes can be provided on the power supply control board.

圧電振動子の圧電体の平面形状は、Ｏリング径より小径であっても大径であってもよい。小径の場合には、圧電体用給電穴に対応する部分を径方向に突出させ、この突出部分に圧電体用弾性電極を接触させればよい。大径の場合には、シム用給電穴に対応する部分にシムを露出させる穴を穿設し、この穴を介してシム用弾性電極をシムに接触させればよい。 The planar shape of the piezoelectric body of the piezoelectric vibrator may be smaller or larger than the O-ring diameter. In the case of a small diameter, a portion corresponding to the piezoelectric power supply hole may be protruded in the radial direction, and the piezoelectric elastic electrode may be brought into contact with the protruding portion. In the case of a large diameter, a hole that exposes the shim is formed in a portion corresponding to the shim power supply hole, and the shim elastic electrode is brought into contact with the shim through the hole.

本発明の圧電ポンプは、ユニモルフ型の圧電振動子のシムと圧電体に対し、Ｏリングの反対側の面において、該Ｏリング上に位置する弾性電極を介して給電するので、圧電振動子の振動による影響を受けることが少ない。よって、給電構造が圧電振動子の振動を妨げ、あるいは圧電振動子の振動によって給電ラインの信頼性、耐久性が損なわれるおそれが少ない。 The piezoelectric pump of the present invention feeds power to the shim and the piezoelectric body of the unimorph type piezoelectric vibrator through the elastic electrode located on the O-ring on the surface opposite to the O-ring. Less affected by vibration. Therefore, there is little possibility that the power feeding structure prevents the vibration of the piezoelectric vibrator or the reliability and durability of the power feeding line are impaired by the vibration of the piezoelectric vibrator.

本実施形態の圧電ポンプは、図１に示すように、圧電振動子１０、メインハウジング２０、サブハウジング３０、給電制御基板４０及び蓋体５０を有している。メインハウジング２０とサブハウジング３０は合成樹脂材料（例えばＰＢＴ(ポリブチレンテレフタレート)樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂）からなり、蓋体５０は金属材料（例えばＳＵＳ）からなっている。 As shown in FIG. 1, the piezoelectric pump of the present embodiment includes a piezoelectric vibrator 10, a main housing 20, a sub housing 30, a power supply control board 40, and a lid 50. The main housing 20 and the sub-housing 30 are made of a synthetic resin material (for example, PBT (polybutylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin), and the lid 50 is made of a metal material (for example, SUS).

メインハウジング２０には、平面円形のポンプ室凹部２１と、このポンプ室凹部２１に直交する互いに平行な吸入側流路（吸入ポート）２２と吐出側流路（吐出ポート）２３とが設けられている。ポンプ室凹部２１の周囲には、該ポンプ室凹部２１と同心にＯリング２４を嵌める環状溝（Ｏリング収納溝）２５が形成されている。圧電振動子１０は、このＯリング２４上に載置され、サブハウジング３０によって挟着されることで、ポンプ室凹部２１と圧電振動子１０との間にポンプ室Ｐが形成され、サブハウジング３０と圧電振動子１０との間に大気室Ａが形成される。 The main housing 20 is provided with a planar circular pump chamber recess 21, and a suction side flow path (suction port) 22 and a discharge side flow path (discharge port) 23 which are orthogonal to the pump chamber recess 21 and are parallel to each other. Yes. An annular groove (O-ring storage groove) 25 into which the O-ring 24 is fitted concentrically with the pump chamber recess 21 is formed around the pump chamber recess 21. The piezoelectric vibrator 10 is placed on the O-ring 24 and is sandwiched by the sub housing 30, whereby a pump chamber P is formed between the pump chamber recess 21 and the piezoelectric vibrator 10, and the sub housing 30. An atmospheric chamber A is formed between the piezoelectric vibrator 10 and the piezoelectric vibrator 10.

圧電振動子１０は、Ｏリング２４に接触するシム１１と大気室Ａ内に位置する圧電体１２とを積層したユニモルフ型である。シム１１は、厚さ３０〜３００μｍ程度のステンレスや４２アロイ等からなる導電性金属薄板であり、圧電体１２は、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。このような圧電振動子は周知である。圧電体１２の表裏に交番電界が与えられると、圧電体１２の表裏の一方が伸びて他方が縮むサイクルが繰り返され、シム１１（圧電振動子１０）が中央部の振幅が最も大きくなるように振動する。 The piezoelectric vibrator 10 is a unimorph type in which a shim 11 that is in contact with an O-ring 24 and a piezoelectric body 12 that is positioned in the atmosphere chamber A are stacked. The shim 11 is a conductive metal thin plate made of stainless steel having a thickness of about 30 to 300 μm or 42 alloy, and the piezoelectric body 12 is made of PZT (Pb (Zr, Ti) O 3) having a thickness of about 50 to 300 μm, for example. It is composed of a piezoelectric material, and is polarized in the front and back directions. Such a piezoelectric vibrator is well known. When an alternating electric field is applied to the front and back of the piezoelectric body 12, a cycle in which one of the front and back of the piezoelectric body 12 extends and the other contracts is repeated, so that the shim 11 (piezoelectric vibrator 10) has the largest amplitude at the center. Vibrate.

図２（ａ）は、圧電振動子１０の圧電体１２の平面形状例を示している。Ｏリング２４の中心径をＤとしたとき、シム１１の径はこのＯリング径Ｄより十分大きい。一方、圧電体１２の径はＯリング径Ｄより小径であり、その一部に径方向突起１２ａが形成されている。この径方向突起１２ａは、Ｏリング径Ｄより外側に延びている。シム１１と圧電体１２は、常法に従い、接着剤で接着され、圧電体１２の表面には電極膜及び保護膜が形成されているが、径方向突起１２ａ部分では保護膜が除去されている。 FIG. 2A shows an example of a planar shape of the piezoelectric body 12 of the piezoelectric vibrator 10. When the center diameter of the O-ring 24 is D, the diameter of the shim 11 is sufficiently larger than the O-ring diameter D. On the other hand, the diameter of the piezoelectric body 12 is smaller than the O-ring diameter D, and a radial protrusion 12a is formed on a part thereof. The radial protrusion 12a extends outward from the O-ring diameter D. The shim 11 and the piezoelectric body 12 are bonded with an adhesive according to a conventional method, and an electrode film and a protective film are formed on the surface of the piezoelectric body 12, but the protective film is removed from the radial protrusion 12a. .

サブハウジング３０には、図３に示すように、Ｏリング２４と同一径の同心円上に位置させて（Ｏリング２４の輪郭の反対側に）、シム用と圧電体用の一対の給電穴（貫通穴）３１、３２が穿設されている。この給電穴３１、３２内には、圧縮コイルばね（導電性材料）からなるコイルばね電極（圧電振動子１０の振動に追従して弾性変形可能な弾性電極）３３、３４が挿入されている。このコイルばね電極３３の圧電振動子１０側の端部は、シム１１と導通し、コイルばね電極３４の圧電振動子１０側の端部は、圧電体１２の径方向突起１２ａに導通する。勿論、一対の給電穴（貫通穴）３１、３２は、厳密にＯリング２４と同一径の同心円上に位置しなくても、Ｏリング２４の輪郭の反対側に位置すればよい。また、コイルばね電極３３、３４の間に適当なスペーサ（絶縁部材）を介在させれば、一対の給電穴３１、３２は繋がっていてもよい。 As shown in FIG. 3, the sub-housing 30 is positioned on a concentric circle having the same diameter as the O-ring 24 (on the opposite side of the contour of the O-ring 24), and a pair of power supply holes for shims and piezoelectric bodies ( Through-holes) 31 and 32 are formed. Coil spring electrodes (elastic electrodes that can be elastically deformed following the vibration of the piezoelectric vibrator 10) 33 and 34 made of compression coil springs (conductive material) are inserted into the power supply holes 31 and 32, respectively. The end of the coil spring electrode 33 on the piezoelectric vibrator 10 side is electrically connected to the shim 11, and the end of the coil spring electrode 34 on the piezoelectric vibrator 10 side is electrically connected to the radial protrusion 12 a of the piezoelectric body 12. Of course, the pair of power supply holes (through holes) 31 and 32 do not have to be located on a concentric circle having the same diameter as that of the O-ring 24, but may be located on the opposite side of the contour of the O-ring 24. Further, if a suitable spacer (insulating member) is interposed between the coil spring electrodes 33 and 34, the pair of power supply holes 31 and 32 may be connected.

給電制御基板４０は、コイルばね電極３３と３４のサブハウジング３０からの突出端に位置しており、この給電制御基板４０により、コイルばね電極３３と３４は圧縮されている。給電制御基板４０には、コイルばね電極３３と３４にそれぞれ導通する給電用端子（図示せず）が設けられており、コイルばね電極３３と３４の圧縮状態では、給電制御基板４０上に設けた給電電子部品４１（図１）により、圧電振動子１０のシム１１と圧電体１２に対する給電回路が構成される。なお、圧電振動子１０とサブハウジング３０との間には、適当な位置決め手段（回り止め手段）が設けられ、サブハウジング３０には給電制御基板４０の位置を定める位置決めピン３５が設けられていて、圧電体１２の径方向突起１２ａとコイルばね電極３４との導通を保証している。 The power supply control board 40 is located at the protruding end of the coil spring electrodes 33 and 34 from the sub-housing 30, and the coil spring electrodes 33 and 34 are compressed by the power supply control board 40. The power supply control board 40 is provided with power supply terminals (not shown) that are respectively connected to the coil spring electrodes 33 and 34, and provided on the power supply control board 40 in the compressed state of the coil spring electrodes 33 and 34. The power feeding electronic component 41 (FIG. 1) constitutes a power feeding circuit for the shim 11 and the piezoelectric body 12 of the piezoelectric vibrator 10. An appropriate positioning means (anti-rotation means) is provided between the piezoelectric vibrator 10 and the sub-housing 30, and positioning pins 35 for determining the position of the power supply control board 40 are provided on the sub-housing 30. The continuity between the radial protrusion 12a of the piezoelectric body 12 and the coil spring electrode 34 is ensured.

図２（ｂ）は、圧電振動子１０の別の実施形態を示している。この実施形態では、圧電体１２の径はＯリング径Ｄより大径であり、そのＯリング径Ｄ上の一部に、シム１１を露出させる露出穴１２ｂが形成されている。この実施形態では、コイルばね電極３３が露出穴１２ｂを通ってシム１１に導通し、コイルばね電極３４が圧電体１２に導通する。露出穴１２ｂ部分では、シム１１上の接着剤は除去され、コイルばね電極３４部分では圧電体１２上の保護膜は除去されている。 FIG. 2B shows another embodiment of the piezoelectric vibrator 10. In this embodiment, the diameter of the piezoelectric body 12 is larger than the O-ring diameter D, and an exposure hole 12b for exposing the shim 11 is formed in a part on the O-ring diameter D. In this embodiment, the coil spring electrode 33 is conducted to the shim 11 through the exposed hole 12 b, and the coil spring electrode 34 is conducted to the piezoelectric body 12. The adhesive on the shim 11 is removed at the exposed hole 12b portion, and the protective film on the piezoelectric body 12 is removed at the coil spring electrode 34 portion.

メインハウジング２０のポンプ室凹部２１には、ペア逆止弁セット６０が設けられている。このペア逆止弁セット６０は、従来の一対のアンブレラに代わるもので、実質的に２枚の金属板状部材６１と６２からなっている。 A pair check valve set 60 is provided in the pump chamber recess 21 of the main housing 20. The pair check valve set 60 replaces a pair of conventional umbrellas, and is substantially composed of two metal plate members 61 and 62.

メインハウジング２０のポンプ室凹部２１の底部には、吸入側流路２２と吐出側流路２３の開口端に跨らせて、長円状の段凹部２６が形成されている。また、吐出側流路２３のポンプ室凹部２１側の端部には、大径逃げ部２３Ｄが形成されている。 An oval step recess 26 is formed at the bottom of the pump chamber recess 21 of the main housing 20 so as to straddle the open ends of the suction side flow path 22 and the discharge side flow path 23. A large-diameter relief portion 23D is formed at the end of the discharge-side channel 23 on the pump chamber recess 21 side.

段凹部２６内には、開閉板ばね６１が挿入されている。この開閉板ばね６１は、その一端吸入弁部６１ａが吸入側流路２２の開口端上に延びて常時は該吸入側流路２２を閉塞する。またその他端吐出弁部６１ｂは、一端吸入弁部６１ａより幅狭で、吐出側流路２３上に延びているが、大径逃げ部２３Ｄ内に位置して吐出側流路２３を閉塞することはない（図１）。開閉板ばね６１は、その一端吸入弁部６１ａと他端吐出弁部６１ｂが流路圧力で容易に弾性変形する金属材料、例えば厚さ０．０２〜０．０５ｍｍ程度のステンレス（ＳＵＳ）材料やゴム材料、例えば厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度のＥＰＤＭから構成するのがよい。 An opening / closing plate spring 61 is inserted into the stepped recess 26. The opening / closing plate spring 61 has one end suction valve portion 61 a extending over the open end of the suction side flow path 22 to normally close the suction side flow path 22. The other end discharge valve portion 61b is narrower than the one end suction valve portion 61a and extends on the discharge side flow passage 23, but is positioned in the large diameter escape portion 23D and closes the discharge side flow passage 23. No (Figure 1). The opening / closing plate spring 61 is composed of a metal material whose one end suction valve portion 61a and the other end discharge valve portion 61b are easily elastically deformed by a flow path pressure, such as a stainless steel (SUS) material having a thickness of about 0.02 to 0.05 mm. A rubber material, for example, EPDM having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm is preferable.

開閉板ばね６１の他端吐出弁部６１ｂ上には、固定穴部材６２が重ねられている。図２では、この固定穴部材６２にハッチングを付した。この固定穴部材６２は、吐出側流路２３の軸線上に位置する吐出流路穴６２ａと、複数の固定用凹部６２ｂとを有しており、ポンプ室凹部２１上には、固定用凹部６２ｂに対応する複数の熱溶着突起２７が形成されている。開閉板ばね６１の他端吐出弁部６１ｂは、固定穴部材６２の吐出流路穴６２ａを塞ぐ大きさ（幅）を有しており、固定用凹部６２ｂに熱溶着突起２７を嵌めて熱溶着すると、他端吐出弁部６１ｂが固定穴部材６２下面に接触して、常時は吐出側流路２３を閉塞する。固定穴部材６２は、実質的に開閉板ばね６１の中間部をメインハウジング２０に固定し、一端吸入弁部６１ａと他端吐出弁部６１ｂの弾性変形を可能にしている。 A fixing hole member 62 is overlaid on the other end discharge valve portion 61 b of the opening / closing plate spring 61. In FIG. 2, the fixing hole member 62 is hatched. The fixing hole member 62 has a discharge passage hole 62a located on the axis of the discharge side passage 23 and a plurality of fixing recesses 62b. On the pump chamber recess 21, the fixing recess 62b is provided. A plurality of heat welding protrusions 27 corresponding to the above are formed. The other end discharge valve portion 61b of the opening / closing plate spring 61 has a size (width) that closes the discharge flow path hole 62a of the fixing hole member 62, and the heat welding protrusion 27 is fitted into the fixing recess 62b for heat welding. Then, the other end discharge valve portion 61b comes into contact with the lower surface of the fixing hole member 62 and normally closes the discharge side flow path 23. The fixing hole member 62 substantially fixes an intermediate portion of the opening / closing plate spring 61 to the main housing 20 and enables elastic deformation of the one end suction valve portion 61a and the other end discharge valve portion 61b.

図６は、固定穴部材６２をポンプ室凹部２１に固定するための別実施形態である。この実施形態では、固定穴部材６２に圧入脚６２ｃを設け、ポンプ室凹部２１にこの圧入脚６２ｃを圧入する圧入溝２８を設けている。 FIG. 6 is another embodiment for fixing the fixing hole member 62 to the pump chamber recess 21. In this embodiment, a press-fit leg 62 c is provided in the fixing hole member 62, and a press-fit groove 28 for press-fitting the press-fit leg 62 c is provided in the pump chamber recess 21.

本実施形態の圧電ポンプは、次のように動作する。給電制御基板４０上の給電部品４１を介してコイルばね電極３３と３４の間に交番電界を与えると、コイルばね電極３３はシム１１に導通し、コイルばね電極３４は圧電体１２の径方向突起１２ａに導通しているので、圧電振動子１０のシム１１と圧電体１２（圧電体１２の表裏）に交番電界が与えられ、圧電振動子１０は平面円形の中央部分の振幅が最も大きくなるように振動する。 The piezoelectric pump of this embodiment operates as follows. When an alternating electric field is applied between the coil spring electrodes 33 and 34 via the power supply component 41 on the power supply control board 40, the coil spring electrode 33 is conducted to the shim 11, and the coil spring electrode 34 is a radial protrusion of the piezoelectric body 12. Since it is electrically connected to 12a, an alternating electric field is applied to the shim 11 and the piezoelectric body 12 (front and back of the piezoelectric body 12) of the piezoelectric vibrator 10, so that the piezoelectric vibrator 10 has the largest amplitude at the center portion of the plane circle. Vibrate.

すると、ポンプ室Ｐの容積が拡大する行程では、ペア逆止弁セット６０の開閉板ばね６１の一端吸入弁部６１ａがポンプ室凹部２１側に弾性変形し（図１鎖線）、他端吐出弁部６１ｂは固定穴部材６２に密着するため、吸入側流路２２からポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、ポンプ室Ｐの容積が縮小する行程では、開閉板ばね６１の他端吐出弁部６１ｂが大径逃げ部２３Ｄ内に弾性変形し（図１鎖線）、一端吸入弁部６１ａが吸入側流路２２を閉じるため、ポンプ室Ｐから吐出側流路２３に液体が流出する。したがって、圧電振動子１０を正逆に連続させて弾性変形させる（振動させる）ことで、ポンプ作用が得られる。 Then, in the process of expanding the volume of the pump chamber P, one end suction valve portion 61a of the opening / closing plate spring 61 of the pair check valve set 60 is elastically deformed toward the pump chamber recess 21 side (FIG. 1 chain line), and the other end discharge valve. Since the portion 61 b is in close contact with the fixing hole member 62, the liquid flows into the pump chamber P from the suction side flow path 22. On the other hand, in the stroke in which the volume of the pump chamber P is reduced, the other end discharge valve portion 61b of the opening / closing plate spring 61 is elastically deformed into the large-diameter escape portion 23D (FIG. 1 chain line), and the one end suction valve portion 61a is in the suction side flow. In order to close the passage 22, the liquid flows out from the pump chamber P to the discharge side passage 23. Accordingly, the pump action can be obtained by elastically deforming (vibrating) the piezoelectric vibrator 10 continuously in the forward and reverse directions.

そして、本実施形態によると、圧電振動子１０に対する給電は、該圧電振動子１０の振動が最も少ないＯリング２４の輪郭の反対側において、シム１１と圧電体１２に導通しているコイルばね電極３３と３４によって行われるので、給電構造が圧電振動子１０の振動を妨げるおそれがない。また、コイルばね電極３３と３４は、常時圧縮されており、振動の最も少ない場所においてシム１１と圧電体１２に導通しているので、長期に渡る導通信頼性を確保することができる。 According to this embodiment, the piezoelectric vibrator 10 is supplied with power by the coil spring electrode that is electrically connected to the shim 11 and the piezoelectric body 12 on the opposite side of the contour of the O-ring 24 where the vibration of the piezoelectric vibrator 10 is least. Since it is performed by 33 and 34, there is no possibility that the power feeding structure will disturb the vibration of the piezoelectric vibrator 10. Further, since the coil spring electrodes 33 and 34 are always compressed and are electrically connected to the shim 11 and the piezoelectric body 12 in a place where vibration is least, it is possible to ensure long-term conduction reliability.

図７、図８はそれぞれ、本発明による圧電ポンプの別の実施形態を示している。これらは、シム１１と圧電体１２に導通させる弾性電極の別の実施形態を示すものである。図７では、カーボン付勢電極（弾性電極）３３Ｃと３４Ｃは、シム１１と圧電体１２に接触するカーボン電極Ｃと、この電極をシムまたは圧電体に向けて付勢する導電性ばね部材（圧縮コイルばね）Ｓとからなっている。カーボン付勢電極３３Ｃと３４ＣのコイルばねＳは、給電制御基板４０により圧縮され、カーボン電極Ｃが圧電振動子１０のシム１１と圧電体１２に導通する。カーボン（炭素）電極は、例えば黒鉛（グラファイト）粉末にカーボンブラックとナノ結晶（粒径20 nm以下）のTiO₂を混合したペーストを焼成して得られる。炭素には種々の形態（フラーレン、カーボンナノチューブ等）が知られているが、本実施形態の用途では、電気伝導性、耐摩耗性に優れていれば形態は問わない。カーボン以外の導電性電極も使用可能である。 7 and 8 each show another embodiment of the piezoelectric pump according to the present invention. These show another embodiment of the elastic electrode that conducts to the shim 11 and the piezoelectric body 12. In FIG. 7, carbon urging electrodes (elastic electrodes) 33C and 34C are a carbon electrode C that contacts the shim 11 and the piezoelectric body 12, and a conductive spring member (compressed) that urges the electrode toward the shim or the piezoelectric body. Coil spring) S. The coil springs S of the carbon biasing electrodes 33C and 34C are compressed by the power supply control board 40, and the carbon electrode C is electrically connected to the shim 11 and the piezoelectric body 12 of the piezoelectric vibrator 10. The carbon (carbon) electrode is obtained, for example, by baking a paste in which carbon black and nanocrystalline (particle size of 20 nm or less) TiO ₂ are mixed with graphite powder. Various forms of carbon (fullerene, carbon nanotube, etc.) are known. However, the form of the present embodiment is not limited as long as it has excellent electrical conductivity and wear resistance. Conductive electrodes other than carbon can also be used.

図８は、弾性電極として、ゴム材料中に導電材料を混入させた導電性ゴム柱３３Ｒ、３４Ｒを用いた実施形態である。導電性ゴム柱３３Ｒ、３４Ｒは、ゴム材料（例えばＥＰＤＭやシリコーンゴム）中に、導電材料、好ましくは炭素粉や炭素繊維、カーボンナノチューブを混入し、全体として導電性と弾力性（復元性）を与えた材料である。導電性ゴム柱３３Ｒ、３４Ｒは、一対の給電穴３１、３２に挿入した自由状態では、図８に鎖線で示すように同穴から突出しており、給電制御基板４０により圧縮されると、該基板の給電端子が圧電振動子１０のシム１１と圧電体１２に導通する。本実施形態の導電性ゴム柱も、全体として電気伝導性、耐摩耗性及び弾性（復元性）に優れていれば、その具体的な形態は問わない。 FIG. 8 shows an embodiment in which conductive rubber columns 33R and 34R in which a conductive material is mixed in a rubber material are used as elastic electrodes. The conductive rubber columns 33R and 34R are mixed with a rubber material (for example, EPDM or silicone rubber) with a conductive material, preferably carbon powder, carbon fiber, or carbon nanotube, so that the overall conductivity and elasticity (restorability) are improved. Given material. When the conductive rubber pillars 33R and 34R are inserted into the pair of power feed holes 31 and 32 in a free state, they protrude from the holes as shown by chain lines in FIG. Is electrically connected to the shim 11 and the piezoelectric body 12 of the piezoelectric vibrator 10. If the conductive rubber column of this embodiment is excellent in electrical conductivity, wear resistance, and elasticity (restorability) as a whole, its specific form is not limited.

本発明による圧電ポンプの一実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the piezoelectric pump by this invention. （ａ）、（ｂ）は、図１の圧電ポンプの圧電振動子の別の実施形態を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows another embodiment of the piezoelectric vibrator of the piezoelectric pump of FIG. （ａ）、（ｂ）は、図２のIIIａ-IIIａ線、IIIｂ-IIIｂ線に沿う断面図である。(A), (b) is sectional drawing which follows the IIIa-IIIa line of FIG. 2, and the IIIb-IIIb line. 図１の圧電ポンプの逆止弁部分の平面図である。It is a top view of the check valve part of the piezoelectric pump of FIG. 同斜視図である。It is the same perspective view. 逆止弁部分の別の実施形態を示す、図５に対応する斜視図である。It is a perspective view corresponding to FIG. 5 which shows another embodiment of a non-return valve part. （ａ）、（ｂ）は、本発明による圧電ポンプの別の実施形態を示す、図３に対応する断面図である。(A), (b) is sectional drawing corresponding to FIG. 3 which shows another embodiment of the piezoelectric pump by this invention. （ａ）、（ｂ）は、本発明による圧電ポンプのさらに別の実施形態を示す、図３に対応する断面図である。(A), (b) is sectional drawing corresponding to FIG. 3 which shows another embodiment of the piezoelectric pump by this invention.

Explanation of symbols

１０圧電振動子
１１シム
１２圧電体
２０メインハウジング
２１ポンプ室凹部
２２吸入側流路
２３吐出側流路
２４Ｏリング
２５環状溝
２６段凹部
２７熱溶着突起
２８圧入溝
３０サブハウジング
３１３２給電穴
３３３４コイルばね電極（弾性電極）
３３Ｃ３４Ｃカーボン付勢電極（弾性電極）
Ｃカーボン
Ｓばね部材
３３Ｒ３４Ｒ導電性ゴム柱（弾性電極）
４０給電制御基板
５０蓋体
６０ペア逆止弁セット
６１開閉板ばね
６１ａ一端吸入弁部
６１ｂ他端吐出弁部
６２固定穴部材
６２ａ吐出流路穴
６２ｂ固定用凹部
６２ｃ圧入脚 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piezoelectric vibrator | oscillator 11 Shim 12 Piezoelectric body 20 Main housing 21 Pump chamber recessed part 22 Inlet side flow path 23 Discharge side flow path 24 O-ring 25 Annular groove 26 Step recessed part 27 Hot welding protrusion 28 Press fit groove 30 34 Coil spring electrode (elastic electrode)
33C 34C Carbon bias electrode (elastic electrode)
C Carbon S Spring member 33R 34R Conductive rubber column (elastic electrode)
40 Power Supply Control Board 50 Lid 60 Pair Check Valve Set 61 Opening and Closing Leaf Spring 61a One-End Intake Valve Portion 61b Other-end Discharge Valve Portion 62 Fixing Hole Member 62a Discharge Channel Hole 62b Fixing Concave 62c Press-fit Leg

Claims

A planar circular piezoelectric vibrator having a shim made of a thin conductive metal plate and a piezoelectric body laminated on one surface of the shim;
A main housing that supports an O-ring elastically contacting the periphery of the surface of the piezoelectric vibrator that does not include the piezoelectric body and forms a pump chamber with the piezoelectric vibrator; and the piezoelectric housing between the main housing and the piezoelectric housing. A sub-housing for sandwiching the vibrator;
In a piezoelectric pump that obtains a pump action by causing an alternating electric field to act between a shim and a piezoelectric body of the piezoelectric vibrator,
In the sub-housing, located on the opposite side of the contour of the O-ring, a power supply hole for shim and piezoelectric body is formed,
A pair of elastic electrodes that can be elastically deformed following the vibration of the piezoelectric vibrator are inserted into the shim power supply hole and the piezoelectric power supply hole, respectively, and the pair of elastic electrodes are inserted into the shim and the piezoelectric body of the piezoelectric vibrator. A piezoelectric pump characterized in that power is supplied by conduction in a compressed state.

2. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the elastic electrode comprises a compression coil spring.

2. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the elastic electrode includes an electrode that contacts the shim or the piezoelectric body and a spring member that biases the electrode toward the shim or the piezoelectric body.

4. The piezoelectric pump according to claim 3, wherein the electrode is a carbon electrode.

2. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the elastic electrode is made of conductive rubber in which a conductive material is mixed in a rubber material.

6. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein a power supply control board for compressing the pair of elastic electrodes is positioned on the sub-housing, and the pair of elastic electrodes is disposed on the power supply control board. A piezoelectric pump provided with a power supply terminal that is electrically connected to the electrode.

7. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the piezoelectric body of the piezoelectric vibrator has a diameter smaller than the O-ring diameter, and a portion corresponding to the power supply hole for the piezoelectric body projects in a radial direction. pump.

7. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein the piezoelectric body of the piezoelectric vibrator has a diameter larger than the O-ring diameter, and a hole for exposing the shim to a portion corresponding to the shim power supply hole is provided. Piezoelectric pump.