CN1630116A - 压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用双压电晶片型压电振子的压电泵，其对隔片的上下面的压电体的露出面的配线作业较容易、耐久性较好、不牺牲隔片的柔性而能够得到良好的泵作用。在压电泵中使用的双压电晶片型压电振子中，利用上下面的压电体的露出面总为同电位的性质，通过单一的电极引出部件而在上下面的压电体上进行配线。

Description

压电泵

技术领域

本发明涉及压电泵，特别涉及对于其双压电晶片型的压电振子的配线构造。

背景技术

通过使板状的压电振子振动而得到泵作用的压电泵，由压电振子形成可变容积室，在连接到该可变容积室中的一对流路中设有流动方向不同的一对止回阀(允许流向可变容积室的液体流的止回阀和允许来自可变容积室的液体流的止回阀)。如果使压电振子振动，则可变容积室的容积变化，随之反复进行一对止回阀中的一个关闭而另一个打开的动作，从而得到泵作用。该压电泵可以做成薄型，所以可以用作例如水冷笔记本电脑的冷却水循环泵。

压电振子是将压电体层叠在隔片(导电性薄壁金属板)的上下面的至少一个上而成。压电体在其上下方向上被赋予分级特性，有如下的性质：如果在上下面间赋予与该分级方向同向或反向的正负极性，则一个表面积扩大而另一个表面积扩大。因此，如果使赋予压电体的上下面的正负极性相互反转，则反复进行上下面中的一个延伸而另一个收缩的循环，隔片(シム)进行振动。

在将压电体层叠在隔片的上下面两者上的双压电晶片型中，使隔片的上下面的压电体的分级特性为同一方向。即、使与隔片接触的上下面的一对压电体的分级特性分别成为不同极性，使一对压电体的露出面分别成为不同极性。这样，如果使上下面的压电体的分级特性为同一方向，则在向隔片与隔片上下面的一对压电体的露出面之间交互地施加正负电压时，能够使隔片的位移量增大。

在该双压电晶片型压电振子中，虽然向成为共用电极的隔片的配线比较容易，但如何进行对隔片的上下面的压电体的电配线就成为问题。在以前，对上下面的压电体的露出面分别配线，在泵外将该各个配线结线。因此，配线作业性较差，进而，如果以引线配线，则还有因隔片振动而易发生断线事故的问题。此外，由于压电振子构成了冷却水(液体)出入的可变容积室，所以如果圆形截面的引线附着在表面上，则通过O环等进行的密封就变得困难。另一方面，如果使用接触在压电体的整个表面上的薄板进行配线，则会牺牲隔片的柔性，难以得到良好的泵作用。

【专利文献1】日本专利公开公报2002-16300号

【专利文献2】日本专利公开公报2002-39074号

发明内容

本发明是基于意识到以上问题而被作出的，其目的是得到一种使用了双压电晶片型压电振子的压电泵，其对隔片的上下面的压电体的露出面的配线作业较容易、耐久性较好、不会牺牲隔片的柔性而能得到良好的泵作用。

本发明是着眼于以下情况而被作出的，在用于压电泵的双压电晶片型压电振子上，利用上下面的压电体的露出面通常为相同电位的性质，若由单一的电极引出部件而在上下面的压电体上配线，则配线作业会变得容易。

即、本发明提供一种压电泵，其是由将压电体分别层叠在由导电性金属薄板构成的隔片的上下面的双压电晶片型压电振子形成可变容积室、通过在该压电振子的隔片与上下面的压电体的各自的露出面之间交替地施加正负电位而使该压电振子振动、从而得到泵作用，其特征在于，设有单一的电极引出部件，该电极引出部件具有与压电振子的上下面的压电体的露出面接触并结合的一对触头、连接该一对触头的连接边框、和一个配线连结部。

电极引出部件优选为，在将其一对触头结合到压电体上之前的成形状态下呈平面状，通过在连接边框处弯折而将该一对触头结合到一对压电体的露出面上。

电极引出部件还优选为，使一对触头平面形状相同，与位于压电振子的外侧的配线连结部一侧的基部的平面宽度相比，与压电振子的压电体的接触结合部的宽度形成得较窄。例如可以做成平面三角形状。

优选为，使隔片的配线连接突起在电极引出部件的一对触头之间延伸，在该配线连接突起上形成有用来确保与电极引出部件的连接边框之间的间隙的绝缘用凹部。

还优选为，在隔片的配线连接突起与电极引出部件的一对触头之间分别插入绝缘板材，通过热收缩管将这些配线连接突起、一对触头及绝缘板材被包覆而机械地被固定着，从而提高绝缘性及一体性。

此外，如果在隔片的配线连接突起上，形成分别结合在该配线连接突起和电极引出部件的配线连结部上的、用来勾挂(挂止)引线的一对凹部，则能够简单地防止引线的脱落。

在隔片的配线连接突起与电极引出部件的配线连结部上，在引线的焊锡部分的位置上形成有贯通孔，能够提高焊锡强度。该一对焊锡部的贯通孔的平面位置可以不同。

为了提高压电体与电极引出部件的电接触性及结合作业性，优选为，在压电体的露出面上形成有膜状电极，电极引出部件由金属箔构成，在与其一对触头的膜状电极的接触面上具有低熔点金属镀层。通过在一对触头上设置低熔点金属镀层，就能够通过热压接容易地将该一对触头同时结合到上下面的压电体的露出面(膜状电极)上。

电极引出部件的金属箔可以由铜、银、铁及含有它们中至少一种的合金的任一种构成，低熔点金属镀层可以由锡焊镀层、无锑锡焊镀层、无铅锡焊镀层、及锑镀层的任一种构成。此外，压电振子的隔片由不锈钢、黄铜、铁或铜为主要成分的合金的任一种构成。

压电振子的隔片的厚度可以为0.05～0.3mm左右，压电体的厚度可以为0.1～0.5mm左右，电极引出部件的厚度可以为0.01～0.05mm左右。

根据本发明的压电泵，对隔片的上下面的压电体的露出面的电配线变得容易。

附图说明

图1表示适用根据本发明的压电振子的压电泵的一个实施例的纵剖面图。

图2是模式的将图1的压电泵的压电振子部分剖面的主要部分放大剖面图。

图3是沿图2的III-III线的剖面图。

图4是根据本发明的压电振子的模式分解剖面图。

图5是表示电极引出部件的其他形状例的平面图。

图6是表示根据本发明的压电泵的压电振子的隔片和电极引出部件的的另一实施例的、分解状态的主要部分的模式立体图。

图7是同一平面图。

图8是图7的正视图。

图9是同一装配配线完了状态的立体图。

图10是安装了热收缩管和合成树脂膜的状态的立体图。

具体实施方式

图1表示具有压电振子的压电泵的一例。壳体10由上壳体10a和下壳体10b构成，压电振子11液密封地被夹持支承在上壳体10a和下壳体10b之间。压电振子11的厚度虽被夸张地显示，但实际的厚度为不到1.5mm。在上壳体10a中形成有凹部13，该凹部13用来在与该压电振子11之间形成可变容积室12。

在上壳体10a上，开口有冷却水(液体)的入口通道14A和出口通道14B，入口通道14A连通到入口侧存液室15A，出口通道14B连通到出口侧存液室15B。隔板16A、16B分别位于入口侧存液室15A与可变容积室12之间和出口侧存液室15B与可变容积室12之间，在该两隔板16A、16B上设有伞形阀(止回阀)17A、17B。伞形阀(アンブレラ)17A允许从入口通道14A(入口侧存液室15A)向可变容积室12的液体流而不允许相反方向的液体流，伞形阀17B允许从可变容积室12向出口通道14B(出口侧存液室15B)的液体流而不允许相反方向的液体流。

如果以上的压电泵的压电振子11正反向弹性变形，则在可变容积室12的容积扩大的行程中，由于伞形阀17A打开而伞形阀17B关闭，所以液体从冷却水入口通道14A(入口侧存液室15A)流入到可变容积室12内；在可变容积室12的容积缩小的行程中，由于伞形阀17B打开而伞形阀17A关闭，所以液体从可变容积室12向出口通道14B(出口侧存液室15B)流出。因而，通过使压电振子11正反向连续地弹性变形(振动)，能够得到泵作用。

压电振子11如图2、图4中模式地表示，包括中心部的圆形隔片111和在其上下面(表面、背面)层叠形成的压电体112。隔片111由导电性的金属薄板材料、例如厚度0.2mm左右的不锈钢薄板构成。压电体112由例如厚度0.3mm左右的PZT(Pb(Zr、Ti)O₃)构成，因而在其正反方向实施分级处理。该分级处理在位于隔片111的上下面的一对压电体112中为相互同向。即、在图4中，如果将一对压电体112的分级方向用箭头a或b表示，则在隔片111的厚度方向上实施同向的分级处理。

一对压电体112的隔片111一侧的面与该隔片111整面导通地粘接，在与隔片111一侧相反的露出面上，整面形成膜状电极113。该膜状电极113可以通过例如印刷(屏蔽烧固)导电膏(银膏)而形成。这些膜状电极的材料或形成方法为各种公知的材料或形成方法。

以上的压电振子11已知为双压电晶片型的压电振子，将隔片111作为一个共用电极，将一对压电体112的露出面(膜状电极113)作为另一个共用电极，如果施加交变电场，则反复进行上下面中的一个伸长而另一个缩短的动作(振动)，得到上述的压电泵作用。

本实施例以向以上的压电振子11的一对压电体112的露出面(膜状电极113)的配线结构为特征，使用单一的电极引出部件18向一对膜状电极113配线。电极引出部件18具有对应于一对膜状电极113的一对触头181、连接该触头181间的连接边框182和配线连结部183。该电极引出部件18由例如厚度0.01～0.05mm左右的铜箔构成，成型状态为平面状。此外，在触头181的与膜状电极113的接触部上形成有低熔点金属镀层(例如锡焊镀层)185。该低熔点金属镀层185仅形成与膜状电极113的接触部就可以，其形成区域的例子在图4、图5中加影线表示。

以上的电极引出部件18在与压电振子11的膜状电极113连接时，沿着设定在连接边框182上的弯折线186弯折，使其一对触头181(低熔点金属镀层185)与膜状电极113接触，通过在施加接触压力的状态下加热能够进行结合。换言之，低熔点金属镀层185和膜状电极113从可以如以上那样热压接的材料中选择。对于配线连结部183的配线(引线或FPC)在此后进行。

在隔片111一侧，沿径向突出形成有配线连接突起(径向突出板状部)114，通过该配线连接突起114进行与配线连接部183成对的异极的配线(引线或FPC)。配线连接突起114除了如图4中实线所示那样使其与配线连接部183周向位置一致地设置，也可以如同图中点划线所示那样使周向位置不同地设置。另外，不言而喻，在电极引出部件18上，可以根据需要而在与配线连接突起114的对置部等上形成绝缘膜。

具有以上的电极引出部件18的压电振子11还有利于保持可变容积室12的液密性。即、压电振子11如图1中说明的那样，被夹固在上壳体10a与下壳体10b之间，用于保持可变容积室12的液密性的O环19接触在其上下面的一面的周边上。此时，由于电极引出部件18(触头181)为薄壁的平面(箔)状，所以与将截面圆形的引线锡焊在膜状电极13上的情况相比，与O环19之间不易产生间隙，容易保持液密性(参照图3)。

此外，为了使电极引出部件18与可变容积室12内的液体绝缘，可以将膜状电极113与电极引出部件18的整体再用绝缘薄板(包覆膜)覆盖。设置这种绝缘薄板也能得到同样的效果。

图5(A)、图5(B)表示电极引出部件18的其它形状例。在这些电极引出部件18中，对与图4中所说明的部分相同功能(作用)的部分赋予相同的符号而省略其说明。

图6至图10表示根据本发明的压电泵的压电振子的隔片与电极引出部件的其它实施方式。电极引出部件180与上述实施方式同样，具有一对触头1811、连接该触头1811之间的连接边框1812、和配线连接部1813，一对触头1811与连接边框1812呈コ字状截面。一对接触端子1811，其位于压电振子11的外侧的配线接触部1813一侧较宽，呈具有朝向压电振子11的中心部宽度逐渐变窄的平面的大致三角形状部的相同形状。即、在触头1811中，与压电振子11的膜状电极113的锡焊部1131的宽度最窄，朝着压电振子11的外侧宽度增加。如果这样设定触头1811的形状，则触头1811(电极引出部件180)很少会妨碍压电振子11的动作。

在压电振子11的隔片111上形成的向径向突出的配线连接突起114在该一对触头1811之间延伸。在该配线连接突起114上形成有绝缘用凹部1141，该绝缘用凹部1141用来在连接一对触头1811的连接边框1812之间确保间隙。

呈环状的衬垫绝缘环115位于呈圆形的隔片111的上下，从该上下一对衬垫绝缘环115夹固着在一对触头1811与配线连接突起114之间延伸的带状绝缘板材1151，来防止隔片111与电极引出部件180的短路。带状绝缘板材1151同时防止电极引出部件180的连接边框1812向隔片111的绝缘用凹部1141一侧移动，从而使绝缘更可靠。

在隔片111的配线连接突起114上，位于比绝缘用凹部1141更靠近压电振子11的外侧，在配线连接突起114的宽度方向的两侧对称地形成有一对引线勾挂凹部1143和1144，在比一个引线勾挂凹部1143靠内侧形成有锡焊用贯通孔1145。

在电极引出部件180的配线连接部1813上，对应于配线连接突起114的锡焊用贯通孔1145而形成有锡焊用贯通孔1814。该锡焊用贯通孔1145与1814的平面位置不同，分别锡焊着引线21和22。锡焊用贯通孔1145与1814能够提高锡焊强度，通过使其平面位置不同而能够实现整体的薄型化。此外，引线21和22勾挂在引线勾挂凹部1143和1144上，提高了导引线21与22的抗松脱性。

电极引出部件180如以上那样，以包围隔片111的配线连接突起114和带状绝缘板材1151的方式结合。结合后，通过合成树脂制(绝缘性)的热收缩管23(图10)将电极引出部件180、配线连接突起114及带状绝缘板材1151包覆。热收缩管23将电极引出部件180、带状绝缘板材1151及配线连接突起114一体化，从而提高了配线部相对于压电振子11的绝缘性及机械一体性。

进而，在压电振子11的表面上粘接着PPS薄膜(绝缘性薄膜)24(图6、图10)。该PPS薄膜24具有向电极引出部件180上方延伸的径向舌片24a，防止触头1811与压电振子11的膜状电极113的脱离。

根据以上的隔片111围绕着配线连接突起114及电极引出部件180的配线结构，能够做成不妨碍压电振子11的动作而可靠地进行向隔片111及膜状电极113的配线结构。

图6至图10中说明的实施例的电极引出部件180的材料、厚度、加工方法、表面处理等要素与对于前面的实施例的电极引出部件18的说明相同。

从以上的说明中可知，本发明的要点在于对压电振子11的一对压电体112的露出面(膜状电极113)的配线结构(电极引出部件18)。因而，压电振子11自身的构成、或伞形阀(止回阀)17A、17B等的构成没有限定。例如，压电振子11已知有将压电体112做成层叠结构而降低驱动电压的结构等，本发明当然也可以使用这些压电振子(压电体)。

Claims (12)

1、一种压电泵，其是由将压电体分别层叠在由导电性金属薄板构成的隔片的上下面的双压电晶片型压电振子形成可变容积室、通过在该压电振子的隔片与上下面的压电体的各自的露出面之间交替地施加正负电位而使该压电振子振动、从而得到泵的作用，

其特征在于，设有单一的电极引出部件，该电极引出部件具有与上述压电振子的上下面的压电体的露出面接触并结合的一对触头、连接该一对触头的连接边框、和一个配线连结部。

2、如权利要求1所述的压电泵，上述电极引出部件在将其一对触头结合到压电体上之前的成形状态下呈平面状，通过在上述连接边框处弯折而将该一对触头结合到一对压电体的露出面上。

3、如权利要求1所述的压电泵，上述电极引出部件的一对触头的平面形状相同，与位于压电振子的外侧的上述配线连结部一侧的基部的平面宽度相比，与压电振子的压电体的接触结合部的宽度形成得较窄。

4、如权利要求3所述的压电泵，上述隔片的配线连接突起在上述电极引出部件的一对触头之间延伸，在该配线连接突起上形成有用来确保与上述电极引出部件的连接边框之间的间隙的绝缘用凹部。

5、如权利要求4所述的压电泵，在隔片的上述配线连接突起与上述电极引出部件的一对触头之间分别插入绝缘板材，通过热收缩管将这些配线连接突起、一对触头及绝缘板材被包覆而机械地被固定着。

6、如权利要求4所述的压电泵，在隔片的上述配线连接突起上，形成有分别结合在该配线连接突起和电极引出部件的配线连结部上的、用来勾挂引线的一对凹部。

7、如权利要求4所述的压电泵，在隔片的上述配线连接突起与上述电极引出部件的配线连结部上，在引线的锡焊部分的位置上形成有贯通孔。

8、如权利要求1所述的压电泵，在上述压电体的露出面上形成有膜状电极，上述电极引出部件由金属箔构成，在与其一对触头的膜状电极的接触面上具有低熔点金属镀层。

9、如权利要求8所述的压电泵，上述金属箔是由铜、银、铁及含有它们中至少一种的合金的任一种构成的。

10、如权利要求8所述的压电泵，上述低熔点金属镀层由锡焊镀层、无锑锡焊镀层、无铅锡焊镀层、及锑镀层的任一种构成。

11、如权利要求1所述的压电泵，上述压电振子的隔片由不锈钢、黄铜、铁或铜为主要成分的合金的任一种构成。

12、如权利要求1所述的压电泵，上述压电振子的隔片的厚度为0.05～0.3mm，压电体的厚度为0.1～0.5mm，电极引出部件的厚度为0.01～0.05mm。

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