JP2001065461A - 圧電ダイヤフラムポンプ及びこれを用いた血圧計及び圧電ダイヤフラムポンプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイヤフラムの変位量を増大させて圧電ダイ
ヤフラムポンプの大流量化を図る。 【解決手段】 圧電材料１と真鍮等の弾性板２とからな
るダイヤフラム３をポンプベース４上に保持し、圧電材
料１によりダイヤフラム３を屈曲運動させて流体の吸気
及び排気を行うようにした圧電ダイヤフラムポンプＡで
ある。ダイヤフラム３の変位量を大きくするための変位
量増大手段５を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電ダイヤフラム
ポンプ及びこれを用いた血圧計及び圧電ダイヤフラムポ
ンプの製造方法に関し、詳しくは吐出流量の大きい圧電
ダイヤフラムポンプを得る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、血圧計の駆動源などに用いられる
圧電ダイヤフラムポンプＡ´として、例えば図６１に示
すように、圧電材料１と真鍮製の弾性板２とからなるダ
イヤフラム３をポンプベース４上に保持し、圧電材料１
によりダイヤフラム３を屈曲運動させて流体の吸気及び
排気を行うようにしたものが知られている。ここで圧電
ダイヤフラムポンプとは、電圧印加により圧電材料１を
伸縮させてダイヤフラム３を屈曲運動させることによ
り、ポンプの働きをするものであり、その動作の一例を
図６２、図６３に示す。図６２（ａ）は大気吸入状態を
示し、（ｂ）は大気排気状態を示している。大気吸入状
態では、ダイヤフラム３が膨らむことにより、大気が吸
入側の弁２５を押し上げると同時に排気側の弁２６が閉
じられた状態（図６３（ａ）（ｃ）の状態）となり、チ
ャンバー１９に大気が充満する（図６２（ａ）の状
態）。その後、ダイヤフラム３が圧縮されると、吸入側
の弁２５が閉じられると同時に圧縮された大気が排気側
の弁２６を開いて排気される（図６３（ｂ）（ｄ）の状
態）。このとき、圧電ダイヤフラムポンプの流量は、排
気側の圧力が低い時はダイヤフラム３がチャンバー１９
を押した分だけ排気されるが、排気側の圧力が上昇する
に従い、チャンバー１９が膨らんだ時と圧縮した時のチ
ャンバー１９の体積変化による大気の圧力増加と排気側
の圧力との差圧によって決定される。また、圧力（飽和
圧力）は、ダイヤフラム３が膨らんだ時と圧縮した時の
チャンバー１９の体積変化による大気の圧力増加が排気
側の圧力と等しくなった時に流量は０になり、圧力が飽
和した状態になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の圧電
ダイヤフラムポンプＡ´にあっては、図６１に示すよう
に、ダイヤフラム３の周囲部３ａが硬化性樹脂等からな
る接着剤６０によってポンプベース４に固着されている
ため、ダイヤフラム３の周囲部３ａがポンプベース４に
拘束されて圧電材料１の伸縮が小さく、そのために弾性
板２の屈曲変位量（図６１の矢印方向イ）が小さくな
り、吐出量を大きくできず、結果的に圧電ダイヤフラム
ポンプの大流量が望めないものとなり、特に大流量を必
要とする血圧計などに用いた場合には、ポンプの最大圧
力値を向上させることができないという問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、ダイヤフラムの変
位量を増大させて流量（吐出流量）の増大化を図ること
ができる圧電ダイヤフラムポンプ及びこれを用いた血圧
計及び圧電ダイヤフラムポンプの製造方法を提供するに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、圧電材料１と真鍮等の弾性
板２とからなるダイヤフラム３をポンプベース４上に保
持し、圧電材料１によりダイヤフラム３を屈曲運動させ
て流体の吸気及び排気を行うようにした圧電ダイヤフラ
ムポンプであって、ダイヤフラム３の変位量を大きくす
るための変位量増大手段５を備えていることを特徴とし
ており、このように構成することで、変位量増大手段５
にてダイヤフラム３の変位量（吐出量）を増大させるこ
とができると共に、流量の増大に伴って圧縮比が増大す
ることで、飽和時の圧力値（ポンプ最大圧力値）も増大
するようになる。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１に
おいて、ダイヤフラム３の周囲部３ａを自由端部にして
変位量増大手段５とするのが好ましく、この場合、ダイ
ヤフラム３の周囲部３ａがポンプベース４にある程度の
自由度をもって拘束されるようになり、圧電材料１の伸
縮量が大きくなり、これに伴い弾性板２の屈曲変位量が
大きくなり、結果としてダイヤフラム３の変位量（たわ
み量）が大きくなって、圧電ダイヤフラムポンプＡの流
量（吐出量）を増大させることができる。

【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項２に
おいて、ダイヤフラム３の周囲部３ａを弾性樹脂材６で
シールして変位量増大手段５を構成するのが好ましく、
この場合、弾性樹脂材６がダイヤフラム３の固定とシー
ルとを兼ねるようになる。

【０００８】また請求項４記載の発明は、請求項２にお
いて、ダイヤフラム３の周囲部３ａを変形に対する自由
度を持たせるように隙間１５をあけて金属プレート７で
保持して変位量増大手段５を構成するのが好ましく、こ
の場合、隙間１５内でダイヤフラム３の周囲部３ａが屈
曲可能な状態となる。

【０００９】また請求項５記載の発明は、請求項４にお
いて、金属プレート７のダイヤフラム３との接触面に絶
縁層８を介在させるのが好ましく、この場合、圧電材料
１の上部電極膜４８と金属プレート７との接触を避ける
必要がなくなり、従って、圧電材料１全般に亘って電界
を印加させることができ、圧電材料１の一部に伸縮しな
い部分が発生するという問題もなくなる。

【００１０】また請求項６記載の発明は、請求項１にお
いて、ダイヤフラム３の弾性板２が電極板１０を兼ねて
おり、電極板１０を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの剛性
を中央部２ｂの剛性よりも小さくして変位量増大手段５
を構成するのが好ましく、この場合、弾性板２の外周部
２ｃが中央部２ｂよりも撓み易くなり、ダイヤフラム３
の変位量を増大させることができる。

【００１１】また請求項７記載の発明は、請求項６にお
いて、電極板１０を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの厚み
ｄを中央部２ｂの厚みＤよりも薄肉とするのが好まし
く、この場合、弾性板２に厚み分布を付与することで、
弾性板２の外周部２ｃが撓み易くなる。

【００１２】また請求項８記載の発明は、請求項１にお
いて、電極板１０を兼ねる弾性板２の面積を圧電材料１
の面積よりも大きくして変位量増大手段５を構成するの
が好ましく、この場合、弾性板２の面積増大によってダ
イヤフラム３全体の面積が大きくなるので、ダイヤフラ
ム３の少ない屈曲でも所望の変位量を得ることが可能と
なり、しかも圧電材料１の面積は変えないので、消費電
力を増大させることなくダイヤフラム３の変位量を増大
させることができるようになる。

【００１３】また請求項９記載の発明は、請求項８にお
いて、圧電材料１の外側に突出した弾性板２の外周部２
ｃに別の圧電材料１Ａを配置するのが好ましく、この場
合、電極板１０を兼ねる弾性板２の中央部２ｂ上の電極
材料の屈曲運動の発生に加えて、外周部２ｃ上の別の圧
電材料１Ａの屈曲運動を発生させることができる。

【００１４】また請求項１０記載の発明は、請求項１に
おいて、変位量増大手段５は、ポンプベース４の表面に
設けられてダイヤフラム３を下方へ屈曲変位させるため
の凹部１１からなるのが好ましく、この場合、凹部１１
によってダイヤフラム３の下への凸状の屈曲運動が可能
となる。

【００１５】また請求項１１記載の発明は、請求項１に
おいて、弾性板２の周囲に圧電材料１を配置し、圧電材
料１で弾性板２を周囲から圧迫してダイヤフラム３を屈
曲変位させて変位量増大手段５を構成するのが好まし
く、この場合、圧電材料１は分極方向Ｅと平行方向に伸
縮して弾性板２を周囲から押すことで弾性板２に加わる
歪み量が大きくなる。

【００１６】また請求項１２記載の発明は、請求項１１
において、弾性板２の周囲に複数条の圧電材料１を放射
状に配置するのが好ましく、この場合、放射状の圧電材
料１が弾性板２を周囲から押し込んで変位させる構造と
なり、これにより弾性板２に加わる歪み量が大きくな
る。

【００１７】また請求項１３記載の発明は、請求項１１
において、弾性板２の周囲に帯状の圧電材料１をドーナ
ツ状に配置するのが好ましく、この場合、圧電材料１が
半径方向に分極処理されており、弾性板２を周囲から押
し込んで変位させる構造となり、これにより弾性変形自
在な弾性板２に加わる歪み量が大きくなる。

【００１８】また請求項１４記載の発明は、請求項１２
または請求項１３において、弾性板２の外周部２ｃに薄
肉状の段落ち部１２を形成し、半径方向に分極処理され
た圧電材料１を段落ち部１２の上面に配置するのが好ま
しく、この場合、圧電材料１の面積を小さくして圧電ダ
イヤフラムポンプＡの小型化を容易に図ることができる
と共に、圧電材料１が段落ち部１２上で弾性板２と重な
り合うことで圧電材料１が弾性板２の一部となり、弾性
板２に加わる歪み量が大きくなる。

【００１９】また請求項１５記載の発明は、請求項１２
または請求項１３において、弾性板２の外周部２ｃと圧
電材料１の内周部１ａとの対向面の一方に嵌合凸部１３
を設け、他方に該嵌合凸部１３が嵌合する嵌合凹部１４
を設けるのが好ましく、この場合、ダイヤフラム３の屈
曲運動時に圧電材料１が弾性板２から剥がれるのを防止
できる。

【００２０】また請求項１６記載の発明は、請求項１に
おいて、変位量増大手段５として、ダイヤフラム３の周
囲部３ａを自由端部とし、且つダイヤフラム３の電極板
１０を兼ねる弾性板２の面積を圧電材料１の面積よりも
大きくしてなるのが好ましく、この場合、自由端部とし
たことによるダイヤフラム３の変形量増加と、弾性板２
の面積を増大させたことによるダイヤフラム３の変形量
増加とがあいまって、消費電力を増大させることなく、
ダイヤフラム３の変形量をより増大させることができ
る。

【００２１】また請求項１７記載の発明は、請求項１に
おいて、変位量増大手段５として、ダイヤフラム３の周
囲部３ａを自由端部とし、且つポンプベース４の表面に
ダイヤフラム３を下方へ屈曲変位させるための凹部１１
を設けてなるのが好ましく、この場合、自由端部とした
ことによるダイヤフラム３の変形量増加と、凹部１１に
よるダイヤフラム３の下への凸状の屈曲運動の増大とが
あいまって、ダイヤフラム３の変形量をより増大させる
ことができる。

【００２２】また請求項１８記載の発明は、請求項１乃
至請求項１７のいずれかの構造を有する圧電ダイヤフラ
ムポンプＡを駆動源とし、この駆動源からの圧縮空気を
上腕、手首、指等の人体血圧測定部位に装着されるカフ
２０に供給して、人体血圧測定部位の動脈圧情報によっ
て血圧測定を行なう血圧計２１を構成することを特徴と
しており、このように構成することで、流量特性の大き
い圧電ダイヤフラムポンプＡを血圧計２１の駆動源に組
み入れることで、血圧計２１全体の小型化を図りつつ、
血圧計２１のポンプの最大圧力値を向上させることがで
きる。

【００２３】また、請求項１９記載の発明は、圧電材料
１と真鍮等の弾性板２とからなるダイヤフラム３をポン
プベース４上に保持し、圧電材料１によりダイヤフラム
３を屈曲運動させて流体の吸気及び排気を行うようにし
た圧電ダイヤフラムポンプの製造方法であって、ダイヤ
フラム３の変位量を大きくするための変位量増大手段５
を形成することを特徴としており、このように構成する
ことで、ダイヤフラム３の変位量（吐出量）の増大及び
飽和時の圧力値（ポンプ最大圧力値）の増大を図ること
ができる大流量の圧電ダイヤフラムポンプＡを製造する
ことができる。

【００２４】また請求項２０記載の発明は、請求項１９
において、ダイヤフラム３の周囲部３ａを自由端部とす
ることにより変位量増大手段５を形成するのが好まし
く、この場合、大流量の圧電ダイヤフラムポンプＡを簡
単に且つ低コストで製造することができる。

【００２５】また、請求項２１記載の発明は、請求項２
０において、ダイヤフラム３の周囲部３ａを弾性樹脂材
６で覆うのが好ましく、ダイヤフラム３の固定工程とシ
ール工程との簡略化を図ることができる。

【００２６】また請求項２２記載の発明は、請求項２１
において、ダイヤフラム３上に弾性樹脂材６を堆積さ
せ、その後、ダイヤフラム３部に対応する弾性樹脂材６
をエッチングにより除去するのが好ましく、この場合、
ダイヤフラム３上に弾性樹脂材６を容易に形成できる。

【００２７】また請求項２３記載の発明は、請求項２０
において、ダイヤフラム３の周囲部３ａを変形に対する
自由度を持たせるように隙間１５をあけて金属プレート
７で覆うのが好ましく、この場合、ダイヤフラム３の周
囲部３ａを屈曲可能な自由度を有する状態で金属プレー
ト７にてシール性を一層向上させることができる。

【００２８】また請求項２４記載の発明は、請求項２３
において、ダイヤフラム３の周囲部３ａに樹脂フィルム
４３を被覆し、その後、ダイヤフラム３の周囲部３ａを
隙間１５をあけて金属プレート７で覆うのが好ましく、
この場合、樹脂フィルム４３によってダイヤフラム３の
周囲部３ａのシール性を向上させながら、ダイヤフラム
３の変位量の増大化を図ることができると共に、製造工
程の容易化が図られる。

【００２９】また請求項２５記載の発明は、請求項１９
において、ダイヤフラム３の弾性板２が電極板１０を兼
ねており、電極板１０を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの
剛性を中央部２ｂの剛性よりも小さくすることにより変
位量増大手段５を形成するのが好ましく、この場合、弾
性板２に剛性分布を付与することにより、弾性板２の外
周部２ｃが撓み易くなり、流量（吐出量）の大きい圧電
ダイヤフラムポンプＡを容易に得ることができる。

【００３０】また請求項２６記載の発明は、請求項２５
において、電極板１０を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの
厚みｄを中央部２ｂの厚みＤよりも薄肉に形成するのが
好ましく、この場合、弾性板２に厚み分布を付与するこ
とにより、弾性板２の外周部２ｃが撓み易くなる。

【００３１】また請求項２７記載の発明は、請求項２５
において、ショットピーニング等の機械的な手法によ
り、電極板１０を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの剛性を
中央部２ｂの剛性よりも小さく形成するのが好ましく、
この場合、弾性板２への剛性分布の付与をきわめて簡単
に行うことができる。

【００３２】また請求項２８記載の発明は、請求項２５
において、変位量増大手段５として、電極板１０を兼ね
る弾性板２の中央部２ｂに硬質膜１６を形成するのが好
ましく、この場合、弾性板２の所望の部分に硬質膜１６
を形成することで、弾性板２に対する剛性分布の付与が
容易となる。

【００３３】また請求項２９記載の発明は、請求項２８
において、硬質膜１６を上下に多段階で積層形成するの
が好ましく、この場合、なだらかな傾斜がついた剛性分
布が得られ、弾性板２の剛性分布の付与が一層容易とな
る。

【００３４】また請求項３０記載の発明は、請求項１９
において、電極板１０を兼ねる弾性板２の面積を圧電材
料１の面積よりも大きく形成することにより変位量増大
手段５を形成するのが好ましく、この場合、弾性板２の
面積増大によってダイヤフラム３全体の面積が大きくな
るので、ダイヤフラム３の少ない屈曲でも所望の変位量
を得ることが可能となり、しかも圧電材料１の面積は変
えないので、消費電力を増大させることなく変位量の大
きいダイヤフラムを得ることができる。

【００３５】また請求項３１記載の発明は、請求項３０
において、圧電材料１よりも外側に突出した弾性板２の
外周部２ｃに別の圧電材料１Ａを形成するのが好まし
く、この場合、電極板１０を兼ねる弾性板２の中央部２
ｂ上の電極材料の屈曲運動に加えて、外周部の別の圧電
材料１Ａの屈曲運動を発生させることができる。

【００３６】また請求項３２記載の発明は、請求項３１
において、スパッタ、水熱合成法により圧電材料１を形
成するのが好ましく、この場合、圧電材料１の形成後に
分極処理の必要がなく、製造工程の簡略化を図ることが
できる。

【００３７】また請求項３３記載の発明は、請求項１９
において、変位量増大手段５として、ポンプベース４の
表面にダイヤフラム３を下方へ屈曲変位させるための凹
部１１を形成するのが好ましく、この場合、凹部１１に
よってダイヤフラム３の下への凸状の屈曲運動が可能と
なる。

【００３８】また請求項３４記載の発明は、請求項３３
において、樹脂製のポンプベース４を加熱し、その後ホ
ットエンボッシング法により凹部１１を形成するのが好
ましく、この場合、ポンプベース４上に寸法精度の高い
凹部１１の形状が容易に得られる。

【００３９】また請求項３５記載の発明は、請求項１９
において、変位量増大手段５として、弾性板２の周囲に
圧電材料１を配置し、圧電材料１で弾性板２を周囲から
圧迫してダイヤフラム３を屈曲変位させるのが好まし
く、この場合、圧電材料１は分極方向Ｅと平行方向に伸
縮して弾性板２を周囲から押すことで弾性板２に加わる
歪み量が大きくなり、変位量の大きいダイヤフラム３が
得られる。

【００４０】また請求項３６記載の発明は、請求項３５
において、弾性板２の周囲に複数条の半径方向に分極処
理された圧電材料１を放射状に形成するのが好ましく、
この場合、放射状の圧電材料１が弾性板２を周囲から押
し込んで変位させる構造となり、弾性板２に加わる歪み
量が一層大きくなる。

【００４１】また請求項３７記載の発明は、請求項３５
において、弾性板２の周囲に帯状の圧電材料１をドーナ
ツ状に形成するのが好ましく、この場合、圧電材料１が
半径方向に分極処理されており、弾性板２を周囲から押
し込んで変位させる構造となり、弾性変形自在な弾性板
２に加わる歪み量が一層大きくなる。

【００４２】また請求項３８記載の発明は、請求項３６
または請求項３７において、弾性板２の外周部２ｃに薄
肉状の段落ち部１２を形成し、半径方向に分極処理され
た圧電材料１を段落ち部１２の上面に形成するのが好ま
しく、この場合、圧電材料１の面積を小さくしながら、
圧電材料１を含めたダイヤフラム３部全体で変位を発生
させることができ、弾性板２に加わる歪み量が大きくな
る。

【００４３】また請求項３９記載の発明は、請求項３７
において、弾性板２の上半部に圧電材料充填用凹所１８
を形成し、該圧電材料充填用凹所１８内に圧電材料１を
充填した後に、弾性板２の下半部２ａを研磨あるいはエ
ッチング等で除去するのが好ましく、この場合、例えば
機械加工やエッチング等による圧電材料充填用凹所１８
の形成と、圧電材料１の充填と、弾性板２の下半部の研
磨あるいはエッチング処理とによって、圧電材料１の形
成が容易となる。

【００４４】また請求項４０記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラム３の周囲部３ａを自
由端部とすると共に、ダイヤフラム３の電極板１０を兼
ねる弾性板２の面積を圧電材料１の面積よりも大きくし
たすることにより変位量増大手段５を形成するようにし
たので、自由端部としたことによるダイヤフラム３の変
形量増加と、弾性板２の面積を増大させたことによるダ
イヤフラム３の変形量増加とがあいまって、消費電力を
増大させることなく、変形量がより大きいダイヤフラム
３を容易に製造することができる。

【００４５】また請求項４１記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラム３の周囲部３ａを自
由端部とすると共に、ポンプベース４の表面にダイヤフ
ラム３を下方へ屈曲変位させるための凹部１１を設ける
ことにより変位量増大手段５を形成するようにしたの
で、自由端部としたことによるダイヤフラム３の変形量
増加と、凹部１１によるダイヤフラム３の下への凸状の
屈曲運動の増大とがあいまって、変形量がより大きいダ
イヤフラム３を容易に製造することができる。

【００４６】また請求項４２記載の発明は、血圧計２１
を製造するにあたり、請求項１９乃至請求項４１のいず
れかの方法により製造された圧電ダイヤフラムポンプＡ
を駆動源とし、この駆動源からの圧縮空気を上腕、手
首、指等の人体血圧測定部位に装着されるカフ２０に供
給して、人体血圧測定部位の動脈圧情報によって血圧測
定を行なう血圧計２１を構成することを特徴としてお
り、このように構成することで、流量特性の大きい圧電
ダイヤフラムポンプＡを血圧計２１の駆動源として組み
入れることにより、大流量で且つポンプの最大圧力値が
高い小型の血圧計２１を容易に製造することができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【００４８】本例の圧電ダイヤフラムポンプＡは、図１
に示すように、圧電材料１と真鍮製の弾性板２とからな
るダイヤフラム３をポンプベース４上に保持し、圧電材
料１によりダイヤフラム３を屈曲運動させて流体の吸気
及び排気を行うものにおいて、ダイヤフラム３の変位量
を大きくするための変位量増大手段５を備えている点で
従来例とは異なる。図１に示す例では、ダイヤフラム３
の周囲部３ａを自由端部にすることで、変位量増大手段
５を構成している。

【００４９】ここでは、ダイヤフラム３は、図２に示す
ように、圧電材料１と真鍮製の弾性板２とで構成されて
おり、弾性板２が下部電極板を兼ねている。なお弾性板
２は真鍮板に限らず、ＳＵＳが用いられる場合もある。
圧電材料１はＰＺＴが一般的である。圧電材料１の上面
（弾性板２とは反対側の面）には、薄い上部電極膜４８
が形成されている。この上部電極膜４８は、例えば銀ペ
ーストによるスクリーン印刷焼成等で形成されている。

【００５０】本例では、ダイヤフラム３の周囲部３ａ
は、変形に対する自由度を持たせるように隙間１５をあ
けて金属プレート７で保持されている。金属プレート７
は、ダイヤフラム３の周囲部３ａにある程度の自由度を
持たせた状態で保持するものである。本例の金属プレー
ト７は、図３に示すように、中央に開口部７ａが設けら
れた矩形板状に形成され、ポンプベース４と金属プレー
ト７間にダイヤフラム３の周囲部３ａを挟み込んであ
り、この状態でダイヤフラム３の周囲部３ａは分極方向
Ｅと垂直方向（図１のロ方向）に伸縮可能な状態で金属
プレート７によって押さえ付けられている。これによ
り、ダイヤフラム３と金属プレート７との間の隙間１５
内において、圧電材料１が伸縮可能となり、ダイヤフラ
ム３の周囲部３ａが金属プレート７に対してある程度自
由度をもたせた状態で拘束された形となる。

【００５１】しかして、ダイヤフラム３の周囲部３ａを
金属プレート７に対してある程度自由度をもたせた状態
で拘束することによって、圧電材料１の伸縮量が大きく
なる。従って、図４（ａ）の大気吸入状態では、図５の
矢印イで示す方向にダイヤフラム３が大きく膨らむこと
ができ、多くの大気がチャンバー１９内に充満する。そ
して、図４（ｂ）の大気排気状態で多くの大気が排気さ
れるようになり、ダイヤフラム３の１回の振動で吐出す
る流量が多くなる。これにより、駆動周波数（１秒間に
変形する回数）を上げることになって、圧電ダイヤフラ
ムポンプＡの流量（吐出量）を増大させることができる
と共に、圧縮比が増大することにより、飽和時の圧力値
（ポンプ最大圧力値）も増大することとなる。また、ダ
イヤフラム３の周囲部３ａを自由端部にするという簡単
な構造で、変位量増大手段５を構成できるので、低コス
トで圧電ダイヤフラムポンプＡの大流量化を実現できる
という利点がある。

【００５２】なお本例では、弾性板２が電極板を兼ねる
構造を例示したが、もちろんこれに限らず、弾性板２と
は別に電極板を設けるようにしてもよいものである。こ
のことは以下の各例においても同様である。

【００５３】図６、７は他の実施形態であり、電極板を
兼ねる真鍮製の弾性板２と圧電材料１とからなるダイヤ
フラム３の周囲部３ａを弾性樹脂材６で保持した場合を
示している。他の構成は図１〜図５と同様であり、異な
る点だけを述べる。弾性樹脂材６としては、例えばポリ
イミドなどの弾性を持った樹脂が用いられる。この弾性
樹脂材６にてダイヤフラム３の周囲部３ａを覆うことに
より、ダイヤフラム３の周囲部３ａをある程度自由度を
持たせた状態で固定できると共に、ダイヤフラム３のシ
ールを行うことができる。また弾性樹脂材６でダイヤフ
ラム３の周囲部３ａをシールするだけでよく、図１の金
属プレート７を用いた場合のような隙間１５を設ける必
要がないので、シール作業がより簡単になる。なお図７
の例では、ダイヤフラム３に対する弾性樹脂材６の覆い
代ｆは例えば１ｍｍ以下とされている。図７中の３０は
弁（図示せず）付き流路である。

【００５４】ここで、図８（ａ）に示すように、ダイヤ
フラム３の全面に亘って弾性樹脂材６（ポリイミド）を
堆積させ、その後、図８（ｂ）に示すように、樹脂層の
ダイヤフラム部（ダイヤフラムのうちの変形可能な部
分）に対応する範囲ｇのみを、酸素プラズマや酸素イオ
ンビーム等によるエッチングにて除去することにより、
弾性樹脂材６によるダイヤフラム３のシール工程を簡単
に実現できるようになる。

【００５５】図９、１０は更に他の実施形態を示してい
る。基本的には図１の例と同様であり、異なる点だけを
述べる。本例では、金属プレート７を用いてダイヤフラ
ム３をシールするにあたって、Ｏリング４１を用いてい
る。この金属プレート７の裏面部とこれに対応するポン
プベース４の表面部には凹溝４０がそれぞれ形成されて
おり、この凹溝４０内にＯリング４１を嵌め込むこと
で、ダイヤフラム３の周囲部３ａが屈曲可能な状態で金
属プレート７及びポンプベース４にシールされている。
ここで、Ｏリング４１の径を１ｍｍ以下とするのが好ま
しい。また、凹溝４０の形成は、例えばプラズマエッチ
ング等で１０μｍ程度の深さとするのが好ましい。な
お、Ｏリング４１に代えて、フィルムで形成されたパッ
キン９を凹溝４０内に嵌め込んでシールするようにして
もよい。その一例を図１０に示す。ここでは、ポリイミ
ドフィルムからなるパッキン９を用いている。パッキン
９の厚みは例えば２０μｍ以下、幅は０．１ｍｍ程度が
好ましい。しかして、Ｏリング４１またはポリイミドフ
ィルム等のパッキン９によってシール性を向上させなが
ら、ダイヤフラム３の変位量の増大化を図ることができ
るものである。

【００５６】図１１〜１４は、ダイヤフラム３の周囲部
３ａに樹脂フィルム４３（例えばポリイミド）を被覆形
成し、その後、このダイヤフラム３の周囲部３ａを隙間
１５をあけて金属プレート７で覆う製造方法を示してい
る。ここでは、図１２に示すように、ポリイミド等の樹
脂フィルム４３をダイヤフラム３の周囲部３ａにおける
圧電材料１の表面及び弾性板２の裏面にそれぞれ貼着し
たものを、金属プレート７とポンプベース４との間に挟
み込むことにより、樹脂フィルム４３にてシール性を向
上させながら、ダイヤフラム３の変位量の増大化を図る
ことができるものである。樹脂フィルム４３を圧電材料
１の上に形成する方法としては、例えばポリイミドから
なる樹脂層を圧電材料１の表面全体に形成し、その後、
プラズマエッチング等で不要部を除去する方法がある
が、もちろんこの方法には限られない。なお、パッキン
として機能する樹脂フィルム４３の厚みは、例えば２０
μｍ以下、幅は０．１ｍｍ程度が好ましい。また、予め
樹脂フィルム４３をダイヤフラム３の表面にシールして
おくようにすれば、前記図９に示したような凹溝４０を
形成する必要がなくなり、製造工程の一層の容易化が図
られる。

【００５７】図１５，１６は金属プレート７のダイヤフ
ラム３との接触面に絶縁層８を介在させた場合を示して
いる。他の構成は図１１と同様である。ちなみに、絶縁
層８がない場合においては、図１７、図１８に示すよう
に、圧電材料１の上部電極膜４８と金属プレート７との
接触を避ける必要があり、このため、圧電材料１の上面
外周部２ｃには上部電極膜４８を設けることができず、
電界が印加される部分と電界が印加されない部分（図１
８のトで示す部分）とが存在することとなる。そして、
この電界が印加されない部分は伸縮しないために、電界
印加時に電界が印加される部分との間で応力が発生して
割れ易くなるという問題がある。なお、ポンプベース４
は一般に樹脂材で成形されているため、かかる問題は生
じない。

【００５８】そこで、本例では、図１５（ｂ）のように
圧電材料１が接触する金属プレート７の裏面部分に絶縁
層８を被覆してある。絶縁層８は例えば樹脂層でもよ
く、或いは金属を酸化させたものでもよく、特に限定さ
れない。この絶縁層８によって、圧電材料１の上部電極
膜４８の周囲部を金属プレート７に押し当てることがで
きるので、図１６のように圧電材料１の上面全体に上部
電極膜４８を設けることができて、圧電材料１全体（符
号チで示す全領域）に亘って電界が印加されるようにな
り、従って、圧電材料１に伸縮しない部分が発生しなく
なり、従って、図１７、図１８のような電界印加時に電
界が印加される部分との間で応力が発生して割れ易くな
るという問題をなくすことができる。

【００５９】図１９〜２１は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、ダイヤフラム３の弾性板２が電極板
を兼ねており、電極板を兼ねる弾性板２の外周部２ｃの
剛性を中央部２ｂの剛性よりも小さくすることにより変
位量増大手段５が構成されている。ここで、ダイヤフラ
ム３の屈曲運動のシステムを図２０に示す。交流電圧を
印加すると、圧電材料１が分極方向Ｅに伸縮すると同時
に分極方向Ｅと垂直方向ハにも伸縮する。このとき弾性
板２（真鍮板）は伸縮しないので、ダイヤフラム３は圧
電材料１と弾性板２とのバイメタル状となり、結果的に
屈曲運動を行う。つまり、図２１（ａ）に示すように、
圧電材料１と下部の弾性板２とでダイヤフラム３が形成
され、バイメタルの原理で図２１（ｂ）に示すような屈
曲運動を行う。しかして本例では、図１９に示すよう
に、弾性板２の外周部２ｃの剛性が中央部２ｂの剛性よ
りも小さくなるように、弾性板２に剛性の分布を与える
ことによって、外周部２ｃが中央部２ｂよりも撓み易く
なり、これにより剛性が均一である場合よりも屈曲運動
をより大きくすることができ、ダイヤフラム３の変位量
を増大させることができる。

【００６０】図２２〜２４は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、ダイヤフラム３の弾性板２が電極板
を兼ねており、変位量増大手段５として電極板を兼ねる
弾性板２の外周部２ｃの厚みｄを中央部２ｂの厚みＤよ
りも薄くしてある。弾性板２（真鍮板）の厚みに分布を
与える方法として、鍛造等で実施してもよいし、機械加
工で実施してもよい。また図２３に示すように、非常に
薄い薄板状の弾性板２の両端部をマスク５３で覆い、め
っき、溶射、スパッタ等で中央部２ｂに膜を形成して厚
くする手法を用いてもよい。或いは図２４に示すよう
に、厚めの弾性板２の中央部２ｂをマスク５３で覆い、
エッチングにより外周部２ｃを部分的に薄くする手法を
用いてもよい。このように弾性板２の外周部２ｃを中央
部２ｂよりも薄くすることで、弾性板２の外周部２ｃが
撓み易くなり、ダイヤフラム３の変位量を増大させるこ
とができる。

【００６１】ここで、弾性板２（真鍮板）に剛性分布
（厚み分布）を付与する機械的手法として、ショットピ
ーニングが挙げられる。ショットピーニングとは、小粒
径の剛球を被加工物表面に投射し、表面に圧縮応力を発
生させる工法であり、マスクで粒子の当たらない部分と
当たる部分とを設けてショットピーニングを実施する。
粒子の当たる部分は、圧縮応力が発生して、硬化させる
ことができる。このように硬化する部分と硬化しない部
分（粒子が当たらない部分）ができることにより、剛性
分布を付与することができる。つまり、意図的に圧縮応
力を与える領域を制限することで、電極板を兼ねる弾性
板２に内部応力分布を初期状態から与えておくことがで
き、ダイヤフラム３の変位量増大を図ることができるの
である。

【００６２】図２５、２６は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、電極板を兼ねる弾性板２を硬質膜１
６により形成している。図２５の例では、硬質膜１６
（ＴｉＮ）を形成する場合の一例を示している。先ず真
空チャンバー５０において１０ ^−５ｔｏｒｒまで真空引
き後、るつぼ５１よりＴｉの蒸着を実施すると同時に、
イオンガン５２より、窒素イオンＮ^＋を照射すると、弾
性板２（真鍮板）上でＴｉと窒素が反応して、ＴｉＮ膜
（硬質膜１６）が形成される。このとき、弾性板２の所
望の部分以外を予めマスク５３で覆うことにより、所望
の部分に硬質膜１６を形成することができる。なお、硬
質膜１６としてＴｉＮ膜には限らず、また成膜方法も図
２５の実施例には限られないものである。また、真鍮板
以外に、ＳＵＳを用いた弾性板２（電極板）では、窒化
や炭化による硬質化も可能である。例えば図２６に示す
ように、窒素プラズマにより、ＳＵＳ製の電極板２´の
マスク以外の部分に窒化層（硬質膜）を形成することに
より硬質膜１６を形成することができる。

【００６３】図２７、２８は、硬質膜１６形成処理を多
段階処理する製造方法を示している。先ず図２７（ａ）
に示すように、電極板を兼ねる弾性板２（真鍮板）の表
面に部分的にマスク５３をして薄い硬質膜１６ａを形成
し、その後、図２７（ｂ）に示すように、面積の異なる
マスク５３ａを形成して更にその上から硬質膜１６ｂを
形成する。この処理を繰り返すことにより、薄い硬質膜
１６ａ，１６ｂが上下に重なるようにして形成され、弾
性板２の中央部２ｂにおいて、段階的に硬度（剛性）を
高めることができる。

【００６４】なお、弾性板２としては真鍮板ではなく、
ＳＵＳを用いた電極板では、窒化や炭化による硬質化も
可能であり、上記と同様に多段階的に硬質膜１６の形成
処理を行うことにより、段階的に硬度（剛性）を高める
ことができる。その一例を図２８に示す。先ず図２８
（ａ）に示すように、窒素プラズマにより、ＳＵＳ製の
電極板２´のマスク５３以外の部分に窒化層（硬質膜１
６ａ）を形成した後に、図２８（ｂ）に示すように、２
回目の窒化層（硬質膜１６ｂ）を形成する。このとき、
処理時間を長くすることで硬度を大きくすることができ
る。しかして、硬質膜１６ａ，１６ｂを多段階で処理す
ることで、なだらかな傾斜がついた剛性分布が得られ、
硬質膜１６の厚み精度を容易に高めることができる。

【００６５】図２９〜３１は更に他の実施形態を示して
いる。本例では、電極板を兼ねる弾性板２の面積を圧電
材料１の面積よりも大きくすることにより変位量増大手
段５が構成されている。図２９中の６０は接着剤であ
る。図３０（ａ）は通常のダイヤフラム３Ａを示し、図
３０（ｂ）は本例のダイヤフラム３Ｂを示している。ち
なみに、図３１（ｂ）に示すように、ダイヤフラム３Ａ
の面積（圧電材料１、電極板の双方の面積）を例えば２
倍にすれば、ダイヤフラム３屈曲時の変位量は大きくな
るが、この場合、静電容量が増大することにより、消費
電力が大きくなる欠点がある。

【００６６】そこで、本例では図２９に示すように、圧
電材料１の面積Ｓ２は変えずに、下部の電極板を兼ねる
弾性板２（真鍮板）の面積Ｓ１（＞Ｓ２）を増大させる
ことによって、消費電流を増加させることなく、ダイヤ
フラム３の変位量を増大させるようにしたものである。
つまり、図３１（ｂ）のように弾性板２の面積と圧電材
料１の面積の双方を増大させれば、ダイヤフラム３Ａの
変位量は増大するが、しなしながらこの場合は、静電容
量が増大することにより消費電力が多くなる。これに対
して本例では、圧電材料１の面積は変えずに、弾性板２
の面積のみを増大させることで、結果的にダイヤフラム
３Ｂ全体の面積が大きくなる。ここで、ダイヤフラム３
Ｂの所望の変位量を得るにあたって、ダイヤフラム３Ｂ
全体の面積が増加すればするほど、ダイヤフラム３Ｂの
屈曲変形量は少なくてすむ。従って、本例では弾性板２
の面積の増大によるダイヤフラム３Ｂの面積増加によっ
て、ダイヤフラム３Ｂの変位量を増大させることがで
き、そのうえ、圧電材料１の面積は変えないので、消費
電力を変える必要がないものである。さらに、弾性板２
の外周部２ｃ上には圧電材料１が存在しないために、そ
の分だけダイヤフラム３Ｂの周囲部が薄肉となり、ダイ
ヤフラム３Ｂの周囲部が一層撓み易くなり、ダイヤフラ
ム３Ｂの変位量を一層増大させることができる。

【００６７】図３２〜３５は圧電材料１よりも外側に突
出した弾性板２の外周部２ｃに別の圧電材料１Ａを配置
した場合を示している。図３４（ａ）の場合は、電極材
料の中央部２ｂ（圧電材料１が位置する部分）のみで、
屈曲運動の力Ｆ１が発生するが、図３４（ｂ）とするこ
とで、電極材料の中央部２ｂ（圧電材料１が位置する部
分）と、周辺部（別の圧電材料１Ａが位置する部分）と
で、それぞれ屈曲運動の力Ｆ１，Ｆ２が発生することと
なり、ダイヤフラム３の変位量をより増大させることが
できる。しかも、弾性板２の面積を圧電材料１の面積と
同じにした場合と同じ消費電力で、ダイヤフラム３の変
位量を増大させることができる。

【００６８】図３５は、上記圧電材料１の形成方法の一
例を示している。ここではスパッタ、水熱合成法により
圧電材料１を形成する方法を示している。図３５中の６
１はＲＦ発生器、６２はマッチングボックス、６３はブ
ロッキングコンデンサ、６４はターゲット、６５はマス
ク、６６は基板ホルダーである。先ず真空チャンバー５
０において、１０^−５ｔｏｒｒ以下に真空引き後、酸素
を導入して、ＲＦ発生器６１よりＲＦプラズマを発生さ
せる。ターゲット６４として例えばＰＺＴの粉末を使用
する。なお、ターゲット６４としてＰＺＴの粉末以外
に、例えばＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉの各ターゲットを配置して
もよい。なおＰｂの場合は少し大きめの面積のものを用
いるのが好ましい。また、スパッタ及び水熱合成法を用
いた場合は、ＰＺＴ形成後（圧電素子形成後）に分極処
理の必要がないという利点がある。

【００６９】図３６〜４１は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、ポンプベース４の表面にダイヤフラ
ム３を下方へ屈曲変位させるための凹部１１が設けられ
ている。図３６中の６０は接着剤である。ダイヤフラム
３は分極方向Ｅと逆方向に電界が印加されると、図３７
（ｂ）のように上に凸状となるように屈曲し、分極方向
Ｅと同方向に電界が印加されると図３７（ｂ）のように
下に凸状となるように屈曲する。つまり印加電圧（電
界）を逆にすれば、下に凸状に屈曲させることができ
る。ここで、図３８（ａ）のようにポンプベース４が平
坦の場合は、上に凸状の屈曲〜平坦までの変位量ニしか
とれないために変位量が少なくなる。このとき、印加電
圧は＋３００Ｖ〜−５０Ｖ程度である。一方、図３８
（ｂ）のように、ポンプベース４に凹部１１を形成した
場合には上に凸状の屈曲〜下に凸状の屈曲までの動作を
加わることができ、結果的にダイヤフラム３の変位量ホ
（＞ニ）が増大する。このとき印加電圧は＋３００Ｖ〜
−１５０Ｖ程度となる。

【００７０】ここで、上記ポンプベース４に凹部１１を
形成する方法の一例を図３９に示す。ここではホットエ
ンボッシング法により凹部１１を形成する場合を例示し
ている。先ず、上部のポンプベース４を加熱して樹脂を
柔らかくして、凹部形成用型部８０ａと流路形成用型部
８０ｂとを具備する型材８０をポンプベース４上に押し
付けて、図４０に示すように凹部１１及び流路８１を形
成する。その後、図４１（ａ）に示すように、弁８３付
き流路８２が形成されている下部のポンプベース４ｂ上
に上記凹部１１及び流路８１が形成されたポンプベース
４を配置し、さらにこのポンプベース４上にダイヤフラ
ム３を接着剤６０で接着して、図４１（ｂ）に示す圧電
ダイヤフラムポンプＡを得る。しかして、ダイヤフラム
３に下方への動作を加わるための凹部１１を、ホットエ
ンボッシング法によりポンプベース４の表面に容易に且
つ高い寸法精度で形成することができるので、製造工程
を簡略化しながらダイヤフラム３の特性向上を図ること
ができる。

【００７１】図４２〜４８は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、弾性板２の周囲に圧電材料１を配置
し、半径方向に分極処理された圧電材料１で弾性板２を
周囲から圧迫してダイヤフラム３を屈曲変位させるよう
にしている。ここで、圧電材料１の変位量は、電界にほ
ぼ比例するが、その比例定数が圧電材料１（ｄ定数）と
なる。ＰＺＴにおける圧電定数には、３種類（ｄ３３、
ｄ３１、ｄ１５）があり、そのうち、ダイヤフラムポン
プに使われて駆動源となる力は、分極方向Ｅに対して直
角方向に伸縮するｄ３１定数である。ｄ３３定数はｄ３
１定数に比べて約２倍の大きさを持つので、寸法が等し
ければ２倍の変位量を持ち、また電気・機械結合定数も
大きいので、電気エネルギー→力学エネルギーへの変換
効率が高いという利点がある。ここで、図４７は上記圧
電材料１（ｄ３３定数）の分極方向Ｅに電界をかけて電
界と平行方向イに伸縮する場合を示しており、図４８は
圧電材料１（ｄ３１定数）の分極方向Ｅに電界をかけて
電界と垂直方向ロに伸縮する場合を示している。この圧
電材料１（ｄ３１定数）の場合は図４３に示すように伸
縮する圧電材料１と伸縮しない弾性板２との間でバイメ
タル的な状態となり、ダイヤフラム３が屈曲する。一
方、圧電材料１（ｄ３３定数）の場合は、図４４に示す
ように、弾性板２の周囲部に圧電材料１（ｄ３３定数）
を配置することで、圧電材料１は分極方向Ｅと平行方向
ロに伸縮するために、弾性板２を周囲から押す形とな
り、ダイヤフラム３がイ方向に屈曲し、図４３と比較し
て、弾性板２に加わる歪み量が大きくなり、ダイヤフラ
ム３の変位量が増大する。また、弾性板２の周囲部に圧
電材料１（ｄ３３定数）を配置することで、図４３の構
造と比較して、電気・機械結合定数（ｋ定数）が大きい
ため、電気エネルギーから力学的エネルギーへの変換効
率を高めることができるようになり、これによって、弾
性板２に加わる歪み量が大きくなり、ダイヤフラム３の
変位量増大を図ることができる。

【００７２】図４９、５０は、弾性板２の周囲に複数条
の圧電材料１を放射状に配置した場合を示している。図
中の６０は接着剤である。前述したように圧電定数（ｄ
３３定数）を用いて弾性板２（真鍮板）を周囲から押し
込んで変位させる構造とした場合において、圧電材料１
にｄ３３定数（ｄ３１定数の２倍）を用いることで、圧
電材料１から弾性板２に加わる歪み量が一層大きくな
り、ダイヤフラム３の変位量が一層増大する。また、前
述のように圧電定数（ｄ３３定数）は圧電定数（ｄ３１
定数）に比べ、電気・機械結合定数（ｋ定数）が大きい
ため、電気エネルギーから力学的エネルギーへの変換効
率を高めることができ、結果として変位量の大きいダイ
ヤフラム３が得られる。

【００７３】図５１、５２は、弾性板２の周囲に帯状の
圧電材料１をドーナツ状に配置した場合を示している。
図５２のＥは分極方向である。圧電材料１（圧電定数：
ｄ３３定数）の配置をドーナツ状構造にして、半径方向
に分極処理されており、弾性板２（真鍮板）を周囲から
押し込んで変位させる構造において、圧電材料１のｄ３
３定数（ｄ３１定数の２倍）を用いることで、圧電材料
１から弾性板２に加わる歪み量が一層大きくなり、ダイ
ヤフラム３の変位量を一層増大させることができる。

【００７４】図５３〜５５は、更に他の実施形態を示し
ている。本例では、弾性板２の外周部２ｃに薄肉状の段
落ち部１２を形成し、半径方向に分極処理された圧電材
料１を段落ち部１２の上面に配置している。ところで、
図５４のように圧電材料１を放射状に配置した場合や、
図５５のように圧電材料１をドーナツ状に配置した場合
にあっては、圧電材料１と弾性板２とを含めた面積が大
きくなるという問題がある。そこで、本例では、図５３
のように弾性板２の周囲部に段落ち部１２を形成してそ
の上に圧電材料１を配置する構造を採用することで、圧
電定数ｄ３１を用いたダイヤフラム構造（図４３に示す
弾性板２（真鍮板）上にＰＺＴ円板を配置した構造）と
同様に、弾性板２上に圧電材料１を配置することがで
き、これにより、弾性板２、圧電材料１が共に変位する
ダイヤフラム３を形成することができるものである。さ
らに、図５３において、圧電材料１の面積を大きくした
構造にすれば、上記圧電定数ｄ３１を用いたダイヤフラ
ム構造と比較して、より大きな変位量を得ることが可能
になる。そこで本例では、弾性板２の外周面の形状を凸
状にして、圧電材料１を弾性板２の段落ち部１２上の薄
い平面上に配置するものである。これにより圧電材料１
の面積を小さくでき、しかも圧電材料１が弾性板２の一
部となるため、圧電材料１を含めたダイヤフラム３部全
体で変位を発生させることができ、またこのとき圧電定
数ｄ３３定数（ｄ３１定数の約２倍）を用いるようにす
れば、弾性板２に加わる歪み量が一層大きくなり、ダイ
ヤフラム３の変位量増大を図ることができるものであ
る。

【００７５】図５６は更に他の実施形態を示している。
本例では、弾性変形自在な真鍮製のダイヤフラム３の屈
曲運動による圧電材料１と弾性板２との剥がれを防止す
るために、弾性板２の外周部２ｃに嵌合凸部１３を設
け、圧電材料１の内周部に嵌合凸部１３が嵌合する嵌合
凹部１４を設けている。これにより、ダイヤフラム３の
屈曲運動時に圧電材料１が弾性板２から剥がれないよう
に、弾性板２と圧電材料１とを嵌合させることができ、
ダイヤフラム３の品質向上を図ることができるようにな
る。なお、嵌合の構造は図５６には限定されず、例えば
圧電材料１の内周部に嵌合凸部１３を設け、弾性板２の
外周部２ｃに嵌合凹部１４を設けてもよい。

【００７６】図５７は更に他の実施形態を示している。
本例では、弾性板２の上半部に圧電材料充填用凹所１８
を形成し、該圧電材料充填用凹所１８内に圧電材料１を
充填した後に、弾性板２の下半部２ａを研磨あるいはエ
ッチング等で除去する製造方法を示している。ここでは
先ず弾性板２（真鍮板）を機械加工やエッチング等によ
り、図５７（ａ）の形状に形成し、圧電材料充填用凹所
１８内に圧電材料１を鋳込み成形した後に、弾性板２の
下半部２ａに研磨あるいはエッチング処理を施す。これ
により圧電材料１の形成が容易となる。特にＰＺＴの焼
結体からの加工よりも、工程的に有利となる。なお、圧
電材料１は鋳込み成形に限らず、例えばスパッタ等で弾
性板２の圧電材料充填用凹所１８内にＰＺＴを形成して
もよい。

【００７７】図５８は、更に他の実施形態を示してい
る。この実施形態では、変位量増大手段５としてダイヤ
フラム３の周囲部３ａを自由端部とし、且つダイヤフラ
ム３の電極板１０を兼ねる弾性板２の面積を圧電材料１
の面積よりも大きくしてある。ここでは、金属プレート
７が圧電材料１の周囲部から離反した位置、つまり弾性
板２の外周部上に配置されており、金属プレート７の裏
面及びポンプベース４の上面には凹溝４０がそれぞれ形
成されており、各凹溝４０内にＯリング４１が嵌め込ま
れており、これにより、弾性板２の外周部が屈曲可能な
状態で金属プレート７とポンプベース４との間である程
度自由度をもたせた状態で拘束されている。つまり、ダ
イヤフラム３と金属プレート７との間で圧電材料１が伸
縮可能となり、ダイヤフラム３の周囲部３ａが金属プレ
ート７に対してある程度自由度をもたせた状態で拘束さ
れた形となっている。そのうえ弾性板２の面積を圧電材
料１の面積よりも大きくしてあるので、消費電力を増大
させることなく、ダイヤフラム３の変形量をより一層増
大させることができるものである。

【００７８】図５９は更に他の実施形態を示している。
この実施形態では変位量増大手段５としてダイヤフラム
３の周囲部３ａを自由端部とし、且つポンプベース４の
表面にダイヤフラム３を下方へ屈曲変位させるための凹
部１１を設けてある。ここでは、ダイヤフラム３の周囲
部３ａは、変形に対する自由度を持たせるように隙間１
５をあけて金属プレート７で保持されている。さらにせ
た状態で拘束された形となる。さらにポンプベース４の
表面にダイヤフラム３を下方へ屈曲変位させるための凹
部１１を設けてあり、従って、自由端部としたことによ
るダイヤフラム３の変形量増加と、凹部１１によるダイ
ヤフラム３の下への凸状の屈曲運動の増大とがあいまっ
て、ダイヤフラム３の変形量をより一層増大させること
ができる。

【００７９】図６０は、上記図１〜図５９のいずれか１
の実施形態で示した圧電ダイヤフラムポンプＡを駆動源
とする血圧計２１を示している。血圧計２１は、圧電ダ
イヤフラムポンプＡからなる駆動源からの圧縮空気を上
腕、手首、指等の人体血圧測定部位に装着されるカフ２
０に供給して、人体血圧測定部位の動脈圧情報によって
血圧測定を行なうものである。しかして、本発明の方法
で製造された流量特性の大きい圧電ダイヤフラムポンプ
Ａを組み入れることにより、血圧計２１全体の小型化及
びポンプの最大圧力値の向上を図ることができる。な
お、血圧計２１として図６０の例に限定されず、各種の
小型電子血圧計に広範囲で適用されるものである。

【００８０】

【発明の効果】上述のように、請求項１記載の発明は、
圧電材料と真鍮等の弾性板とからなるダイヤフラムをポ
ンプベース上に保持し、圧電材料によりダイヤフラムを
屈曲運動させて流体の吸気及び排気を行うようにした圧
電ダイヤフラムポンプであって、ダイヤフラムの変位量
を大きくするための変位量増大手段を備えているので、
変位量増大手段にてダイヤフラムの変位量（吐出量）を
増大させることができると共に、流量の増大に伴って圧
縮比が増大することで、飽和時の圧力値（ポンプ最大圧
力値）も増大させることができ、圧電ダイヤフラムポン
プの大流量化を図ることができる。

【００８１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を自由端部に
して変位量増大手段としたので、ダイヤフラムの周囲部
がポンプベースにある程度の自由度をもって拘束される
ようになり、圧電材料の伸縮量が大きくなり、これに伴
い弾性板の屈曲変位量が大きくなり、結果としてダイヤ
フラムの変位量（たわみ量）が大きくなって、圧電ダイ
ヤフラムポンプの流量（吐出量）を増大させることがで
きる。また、ダイヤフラムの周囲部を自由端部にすると
いう簡単な構造で、変位量増大手段を構成できるので、
低コストで圧電ダイヤフラムポンプの大流量化を実現で
きるものである。

【００８２】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を弾性樹脂材
でシールして変位量増大手段を構成したので、弾性樹脂
材によりダイヤフラムの固定とシールとを兼ねることが
できる。

【００８３】また請求項４記載の発明は、請求項２記載
の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を変形に対する
自由度を持たせるように隙間をあけて金属プレートで保
持して変位量増大手段を構成したので、隙間内でダイヤ
フラムの周囲部が屈曲可能な状態となり、ダイヤフラム
の変位量の増大化を容易に図ることができる。

【００８４】また請求項５記載の発明は、請求項４記載
の効果に加えて、金属プレートのダイヤフラムとの接触
面に絶縁層を介在させたので、圧電材料の上部電極膜４
８と金属プレートとの接触を避ける必要がなくなり、従
って、圧電材料全般に亘って電界を印加させることがで
き、圧電材料の一部に伸縮しない部分が発生するという
問題もなく、これにより圧電材料の割れ防止を図ること
ができる。

【００８５】また請求項６記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、ダイヤフラムの弾性板が電極板を兼ね
ており、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中央部
の剛性よりも小さくして変位量増大手段を構成したの
で、弾性板の外周部が中央部よりも撓み易くなり、ダイ
ヤフラムの変位量を容易に増大させることができる。

【００８６】また請求項７記載の発明は、請求項６記載
の効果に加えて、電極板を兼ねる弾性板の外周部の厚み
を中央部の厚みよりも薄肉としたので、弾性板に厚み分
布を付与することにより、弾性板の外周部が中央部より
も撓み易くなり、ダイヤフラムの変位量を容易に増大さ
せることができる。

【００８７】また請求項８記載の発明は、請求項１記載
の効果に加えて、電極板を兼ねる弾性板の面積を圧電材
料の面積よりも大きくして変位量増大手段を構成したの
で、弾性板の面積増大によってダイヤフラム全体の面積
が大きくなるので、ダイヤフラムの少ない屈曲でも所望
の変位量を得ることが可能となり、しかも圧電材料の面
積は変えないので、消費電力を増大させることなくダイ
ヤフラムの変位量を容易に増大させることができるもの
である。

【００８８】また請求項９記載の発明は、請求項８記載
の効果に加えて、圧電材料よりも外側に突出した弾性板
の外周部に別の圧電材料を配置したので、電極板を兼ね
る弾性板の中央部上の電極材料の屈曲運動に加えて、外
周部の別の圧電材料の屈曲運動が発生することとなり、
ダイヤフラムの変位量をより増大させることができる。

【００８９】また請求項１０記載の発明は、請求項１記
載の効果に加えて、変位量増大手段は、ポンプベースの
表面に設けられてダイヤフラムを下方へ屈曲変位させる
ための凹部からなるので、凹部によってダイヤフラムの
下への凸状の屈曲運動が可能となり、ダイヤフラムの変
位量の増大化を図ることができる。

【００９０】また請求項１１記載の発明は、請求項１記
載の効果に加えて、弾性板の周囲に圧電材料を配置し、
圧電材料で弾性板を周囲から圧迫してダイヤフラムを屈
曲変位させて変位量増大手段を構成したので、圧電材料
は分極方向と平行方向に伸縮して弾性板を周囲から押す
ことで弾性板に加わる歪み量が大きくなり、ダイヤフラ
ムの変位量が一層増大する。

【００９１】また請求項１２記載の発明は、請求項１１
記載の効果に加えて、弾性板の周囲に複数条の圧電材料
を放射状に配置したので、放射状の圧電材料が弾性板を
周囲から押し込んで変位させる構造となり、これにより
弾性板に加わる歪み量が大きくなり、ダイヤフラムの変
位量が増大する。

【００９２】また請求項１３記載の発明は、請求項１１
記載の効果に加えて、弾性板の周囲に帯状の圧電材料を
ドーナツ状に配置したので、圧電材料が半径方向に分極
処理されており、弾性板を周囲から押し込んで変位させ
る構造となり、従って、弾性変形自在な弾性板に加わる
歪み量が大きくなり、ダイヤフラムの変位量が増大す
る。

【００９３】また請求項１４記載の発明は、請求項１２
または請求項１３記載の効果に加えて、弾性板の外周部
に薄肉状の段落ち部を形成し、半径方向に分極処理され
た圧電材料を段落ち部の上面に配置したので、圧電材料
の面積を小さくして圧電ダイヤフラムポンプの小型化を
容易に図ることができると共に、圧電材料が段落ち部に
て弾性板と重なり合うことで圧電材料が弾性板の一部と
なり、圧電材料を含めたダイヤフラム部全体で変位を発
生させることができて、弾性板に加わる歪み量が大きく
なり、ダイヤフラムの変位量増大を図ることができる。

【００９４】また請求項１５記載の発明は、請求項１２
または請求項１３記載の効果に加えて、弾性板の外周部
と圧電材料の内周部との対向面の一方に嵌合凸部を設
け、他方に該嵌合凸部が嵌合する嵌合凹部を設けたの
で、ダイヤフラムの屈曲運動時に圧電材料が弾性板から
剥がれるのを防止でき、ダイヤフラムの変位量の増大に
十分追随できるようになる。

【００９５】また請求項１６記載の発明は、請求項１記
載の効果に加えて、変位量増大手段として、ダイヤフラ
ムの周囲部を自由端部とし、且つダイヤフラムの電極板
を兼ねる弾性板の面積を圧電材料の面積よりも大きくし
てなるので、自由端部としたことによるダイヤフラムの
変形量増加と、弾性板の面積を増大させたことによるダ
イヤフラムの変形量増加とがあいまって、消費電力を増
大させることなく、ダイヤフラムの変形量を一層増大さ
せることができる。

【００９６】また請求項１７記載の発明は、請求項１記
載の効果に加えて、変位量増大手段として、ダイヤフラ
ムの周囲部を自由端部とし、且つポンプベースの表面に
ダイヤフラムを下方へ屈曲変位させるための凹部を設け
てなるので、自由端部としたことによるダイヤフラムの
変形量増加と、凹部によるダイヤフラムの下への凸状の
屈曲運動の増大とがあいまって、ダイヤフラムの変形量
を一層増大させることができる。

【００９７】また請求項１８記載の発明は、請求項１乃
至請求項１７のいずれかの構造を有する圧電ダイヤフラ
ムポンプを駆動源とし、この駆動源からの圧縮空気を上
腕、手首、指等の人体血圧測定部位に装着されるカフに
供給して、人体血圧測定部位の動脈圧情報によって血圧
測定を行なう血圧計を構成したので、流量特性の大きい
圧電ダイヤフラムポンプを血圧計の駆動源に組み入れる
ことで、血圧計全体の小型化を図りつつ、血圧計のポン
プの最大圧力値を向上させることができる。

【００９８】また、請求項１９記載の発明は、圧電材料
と真鍮等の弾性板とからなるダイヤフラムをポンプベー
ス上に保持し、圧電材料によりダイヤフラムを屈曲運動
させて流体の吸気及び排気を行うようにした圧電ダイヤ
フラムポンプの製造方法であって、ダイヤフラムの変位
量を大きくするための変位量増大手段を形成するように
したので、ダイヤフラムの変位量（吐出量）の増大及び
飽和時の圧力値（ポンプ最大圧力値）の増大を図ること
ができる大流量の圧電ダイヤフラムポンプを製造するこ
とができる。

【００９９】また請求項２０記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を自由端部
とすることにより変位量増大手段を形成するようにした
ので、大流量の圧電ダイヤフラムポンプを簡単に且つ低
コストで製造することができる。

【０１００】また、請求項２１記載の発明は、請求項２
０記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を弾性樹
脂材で覆うようにしたので、ダイヤフラムの固定工程と
シール工程とを同時に実施できる。

【０１０１】また請求項２２記載の発明は、請求項２１
記載の効果に加えて、ダイヤフラム上に弾性樹脂材を堆
積させ、その後、ダイヤフラム部に対応する弾性樹脂材
をエッチングにより除去するようにしたので、ダイヤフ
ラム上に弾性樹脂材を容易に形成でき、製造工程を省略
化できる。

【０１０２】また請求項２３記載の発明は、請求項２０
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を変形に対
する自由度を持たせるように隙間をあけて金属プレート
で覆うようにしたので、ダイヤフラムの周囲部を隙間に
よって屈曲可能な自由度を有する状態にでき、しかも金
属プレートにてシール性を一層向上させることができ
る。

【０１０３】また請求項２４記載の発明は、請求項２３
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部に樹脂フィ
ルムを被覆し、その後、ダイヤフラムの周囲部を隙間を
あけて金属プレートで覆うようにしたので、樹脂フィル
ムによってダイヤフラムの周囲部のシール性を向上させ
ながら、ダイヤフラムの変位量の増大化を図ることがで
きると共に、製造工程の容易化が図られる。

【０１０４】また請求項２５記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの弾性板が電極板を
兼ねており、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中
央部の剛性よりも小さくすることにより変位量増大手段
を形成するようにしたので、弾性板に剛性分布を付与す
ることにより、弾性板の外周部が撓み易くなり、流量
（吐出量）の大きい圧電ダイヤフラムポンプを容易に得
ることができる。

【０１０５】また請求項２６記載の発明は、請求項２５
記載の効果に加えて、電極板を兼ねる弾性板の外周部の
厚みを中央部の厚みよりも薄肉に形成するようにしたの
で、弾性板に厚み分布を付与することにより、弾性板の
外周部が撓み易くなり、流量（吐出量）の大きい圧電ダ
イヤフラムポンプを容易に得ることができる。

【０１０６】また請求項２７記載の発明は、請求項２５
記載の効果に加えて、ショットピーニング等の機械的な
手法により、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中
央部の剛性よりも小さく形成するようにしたので、弾性
板への剛性分布の付与をきわめて簡単に行うことができ
る。

【０１０７】また請求項２８記載の発明は、請求項２５
記載の効果に加えて、電極板を兼ねる弾性板の中央部に
硬質膜を形成するようにしたので、弾性板の所望の部分
に硬質膜を形成することで、弾性板に対する剛性分布の
付与が容易となり、変位量の大きいダイヤフラムを容易
に形成することができる。

【０１０８】また請求項２９記載の発明は、請求項２８
記載の効果に加えて、硬質膜を上下に多段階で積層形成
するようにしたので、なだらかな傾斜がついた剛性分布
が得られ、弾性板の剛性分布の付与が一層容易となり、
変位量の大きいダイヤフラムを一層容易に形成できるよ
うになる。

【０１０９】また請求項３０記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、電極板を兼ねる弾性板の面積を圧
電材料の面積よりも大きく形成することにより変位量増
大手段を形成するようにしたので、弾性板の面積増大に
よってダイヤフラム全体の面積が大きくなるので、ダイ
ヤフラムの少ない屈曲でも所望の変位量を得ることが可
能となり、しかも圧電材料の面積は変えないので、消費
電力を増大させることなく変位量の大きいダイヤフラム
を容易に得ることができる。

【０１１０】また請求項３１記載の発明は、請求項３０
記載の効果に加えて、圧電材料から突出した面積の大き
い弾性板の外周部に別の圧電材料を形成するようにした
ので、電極板を兼ねる弾性板の中央部上の電極材料の屈
曲運動に加えて、外周部の別の圧電材料の屈曲運動を発
生させることができ変位量のより大きいダイヤフラムを
容易に得ることができる。

【０１１１】また請求項３２記載の発明は、請求項３１
記載の効果に加えて、スパッタ、水熱合成法により圧電
材料を形成するようにしたので、圧電材料の形成後に分
極処理の必要がなく、製造工程の簡略化を図ることがで
きる。

【０１１２】また請求項３３記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、変位量増大手段として、ポンプベ
ースの表面にダイヤフラムを下方へ屈曲変位させるため
の凹部を形成するようにしたので、凹部によってダイヤ
フラムの下への凸状の屈曲運動が可能となり、変位量の
大きいダイヤフラムを容易に得ることができる。

【０１１３】また請求項３４記載の発明は、請求項３３
記載の効果に加えて、樹脂製のポンプベースを加熱し、
その後ホットエンボッシング法により凹部を形成するよ
うにしたので、ポンプベース上に寸法精度の高い凹部の
形状が容易に得られる。

【０１１４】また請求項３５記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、変位量増大手段として、弾性板の
周囲に圧電材料を配置し、半径方向に分極処理された圧
電材料で弾性板を周囲から圧迫してダイヤフラムを屈曲
変位させるので、圧電材料は分極方向と平行方向に伸縮
して弾性板を周囲から押すことで弾性板に加わる歪み量
が大きくなり、変位量の大きいダイヤフラムが得られ
る。また、弾性板の周囲部に電気・機械結合定数（ｋ定
数）が大きい圧電材料（ｄ３３定数）を配置した場合に
は、電気エネルギーから力学的エネルギーへの変換効率
を高めることができ、変位量のさらに大きいダイヤフラ
ムを容易に製造することができる。

【０１１５】また請求項３６記載の発明は、請求項３５
記載の効果に加えて、弾性板の周囲に複数条の半径方向
に分極処理された圧電材料を放射状に形成するようにし
たので、放射状の圧電材料が弾性板を周囲から押し込ん
で変位させる構造となり、弾性板に加わる歪み量が一層
大きくなり、変位量が大きいダイヤフラムを容易に製造
することができる。

【０１１６】また請求項３７記載の発明は、請求項３５
記載の効果に加えて、弾性板の周囲に帯状の圧電材料を
ドーナツ状に形成するようにしたので、半径方向に分極
処理された圧電材料が弾性板を周囲から押し込んで変位
させる構造となり、弾性変形自在な弾性板に加わる歪み
量が一層大きくなり、変位量が大きいダイヤフラムを容
易に製造することができる。

【０１１７】また請求項３８記載の発明は、請求項３６
または請求項３７記載の効果に加えて、弾性板の外周部
に薄肉状の段落ち部を形成し、圧電材料を段落ち部の上
面に形成するようにしたので、圧電材料の面積を小さく
しながら、圧電材料を含めたダイヤフラム部全体で変位
を発生させることができ、弾性板に加わる歪み量が大き
くなり、変位量が大きいダイヤフラムを容易に製造する
ことができる。

【０１１８】また請求項３９記載の発明は、請求項３７
記載の効果に加えて、弾性板の上半部に圧電材料充填用
凹所を形成し、該圧電材料充填用凹所内に圧電材料を充
填した後に、弾性板の下半部を研磨あるいはエッチング
等で除去するようにしたので、例えば機械加工やエッチ
ング等による圧電材料充填用凹所の形成と、圧電材料の
充填と、弾性板の下半部の研磨あるいはエッチング処理
とによって、圧電材料の形成が容易となり、特にＰＺＴ
の焼結体からの加工よりも、工程的に有利となる。

【０１１９】また請求項４０記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を自由端部
とすると共に、ダイヤフラムの電極板を兼ねる弾性板の
面積を圧電材料の面積よりも大きくしたすることにより
変位量増大手段を形成するようにしたので、自由端部と
したことによるダイヤフラムの変形量増加と、弾性板の
面積を増大させたことによるダイヤフラムの変形量増加
とがあいまって、消費電力を増大させることなく、変形
量がより大きいダイヤフラムを容易に製造することがで
きる。

【０１２０】また請求項４１記載の発明は、請求項１９
記載の効果に加えて、ダイヤフラムの周囲部を自由端部
とすると共に、ポンプベースの表面にダイヤフラムを下
方へ屈曲変位させるための凹部を設けることにより変位
量増大手段を形成するようにしたので、自由端部とした
ことによるダイヤフラムの変形量増加と、凹部によるダ
イヤフラムの下への凸状の屈曲運動の増大とがあいまっ
て、変形量がより大きいダイヤフラムを容易に製造する
ことができる。

【０１２１】また請求項４２記載の発明は、血圧計を製
造するにあたり、請求項１９乃至請求項４１のいずれか
の方法により製造された圧電ダイヤフラムポンプを駆動
源とし、この駆動源からの圧縮空気を上腕、手首、指等
の人体血圧測定部位に装着されるカフに供給して、人体
血圧測定部位の動脈圧情報によって血圧測定を行なう血
圧計を構成するようにしたので、流量特性の大きい圧電
ダイヤフラムポンプを血圧計の駆動源に組み入れること
により、大流量で且つポンプの最大圧力値が高い小型の
血圧計を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電ダイヤフラムポンプの断面図であ
る。

【図２】（ａ）（ｂ）は同上の圧電ダイヤフラムポンプ
の斜視図及び断面図である。

【図３】（ａ）は同上の圧電ダイヤフラムポンプの分解
斜視図、（ｂ）は斜視図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は同上のダイヤフラムの動作説明
図である。

【図５】同上のダイヤフラムの変位量が増大した場合の
説明図である。

【図６】他の実施形態の断面図である。

【図７】（ａ）は図６の平面断面図、（ｂ）は側面断面
図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は図６の圧電ダイヤフラムポンプ
の製造工程図である。

【図９】更に他の実施形態の断面図である。

【図１０】（ａ）は図９の圧電ダイヤフラムポンプの分
解斜視図、（ｂ）は斜視図である。

【図１１】更に他の実施形態の断面図である。

【図１２】（ａ）は図１１の圧電ダイヤフラムポンプの
斜視図、（ｂ）は断面図である。

【図１３】図１１の圧電ダイヤフラムポンプの分解斜視
図である。

【図１４】図１１の圧電ダイヤフラムポンプの斜視図で
ある。

【図１５】（ａ）（ｂ）は更に他の実施形態の断面図で
ある。

【図１６】（ａ）は図１５の圧電ダイヤフラムポンプの
斜視図、（ｂ）は電界の印加範囲の説明図である。

【図１７】同上の絶縁層がない場合の圧電ダイヤフラム
ポンプの断面図である。

【図１８】（ａ）は絶縁層がない場合の圧電ダイヤフラ
ムポンプの斜視図、（ｂ）は絶縁層がない場合の電界の
印加範囲の説明図である。

【図１９】更に他の実施形態の断面図である。

【図２０】図１９のダイヤフラムの屈曲運動の説明図で
ある。

【図２１】（ａ）（ｂ）は図２０の動作説明図である。

【図２２】更に他の実施形態の断面図である。

【図２３】（ａ）（ｂ）は図２２の厚み分布を膜形成に
よって付与する場合の製造工程図である。

【図２４】（ａ）（ｂ）は図２２の厚み分布をエッチン
グによって付与する場合の製造工程図である。

【図２５】図２２の硬質膜を形成する装置の説明図であ
る。

【図２６】図２５の電極板の材料にＳＵＳを用いた場合
の硬質膜形成工程図である。

【図２７】（ａ）（ｂ）は更に他の実施形態の製造工程
図である。

【図２８】（ａ）（ｂ）は更に他の実施形態の製造工程
図である。

【図２９】更に他の実施形態の断面図である。

【図３０】（ａ）は圧電材料と弾性板の面積が同一の場
合のダイヤフラムの斜視図、（ｂ）は弾性板の面積が圧
電材料よりも大きい場合のダイヤフラムの斜視図であ
る。

【図３１】（ａ）（ｂ）はダイヤフラム全体の面積を大
きくする場合の説明図、（ｃ）は弾性板の面積のみを大
きくする場合の説明図である。

【図３２】更に他の実施形態の断面図である。

【図３３】図３２のダイヤフラムの斜視図である。

【図３４】（ａ）は図２９のダイヤフラムの屈曲運動の
説明図、（ｂ）は図３２のダイヤフラムの屈曲運動の説
明図である。

【図３５】同上の圧電材料の製造工程図である。

【図３６】更に他の実施形態の断面図である。

【図３７】（ａ）（ｂ）はダイヤフラムの屈曲運動の説
明図である。

【図３８】（ａ）は凹部がない場合のダイヤフラムの屈
曲運動の説明図、（ｂ）は凹部がある場合のダイヤフラ
ムの屈曲運動の説明図である。

【図３９】同上の凹部をホットエンボッシング法で形成
する場合の製造工程図である。

【図４０】（ａ）は同上の凹部を有するポンプベースの
断面図、（ｂ）は斜視図である。

【図４１】（ａ）は図３６のダイヤフラムとポンプベー
スの分解断面図、（ｂ）は組み立て後の断面図である。

【図４２】更に他の実施形態の断面図である。

【図４３】図４２の圧電材料にｄ３１定数を用いた場合
の説明図である。

【図４４】図４２の圧電材料にｄ３３定数を用いた場合
の説明図である。

【図４５】同上の分極方向と逆方向に電圧を印加する場
合の説明図である。

【図４６】同上の分極方向と順方向に電圧を印加する場
合の説明図である。

【図４７】同上のｄ３３定数における伸縮方向の動作説
明図である。

【図４８】同上のｄ３１定数における伸縮方向の動作説
明図である。

【図４９】更に他の実施形態の平面断面図である。

【図５０】図４９の側面断面図である。

【図５１】更に他の実施形態の平面断面図である。

【図５２】図５１の側面断面図である。

【図５３】更に他の実施形態の断面図である。

【図５４】図４９のダイヤフラムを図５３に適用した場
合の平面断面図である。

【図５５】図５１のダイヤフラムを図５３に適用した場
合の平面断面図である。

【図５６】更に他の実施形態の断面図である。

【図５７】（ａ）（ｂ）は更に他の実施形態の製造工程
図である。

【図５８】更に他の実施形態の断面図である。

【図５９】更に他の実施形態の断面図である。

【図６０】（ａ）は同上の圧電ダイヤフラムポンプを組
み込んだ電子血圧計の説明図、（ｂ）はブロック図であ
る。

【図６１】従来例の圧電ダイヤフラムポンプの断面図で
ある。

【図６２】（ａ）（ｂ）は従来例の圧電ダイヤフラムポ
ンプの排気特性の説明図である。

【図６３】（ａ）〜（ｄ）は従来例の圧電ダイヤフラム
ポンプの排気と吸気の動作説明図である。

【符号の説明】

Ａ 圧電ダイヤフラムポンプ １ 圧電材料 ２ 弾性板 ３ ダイヤフラム ４ ポンプベース ５ 変位量増大手段 ６ 弾性樹脂材 ７ 金属プレート ８ 絶縁層 ９ 樹脂フィルム １０ 電極板 １１ 凹部 １２ 段落ち部 １３ 嵌合凸部 １４ 嵌合凹部 １５ 隙間 １６ 硬質膜 １８ 圧電材料充填用凹所 ２１ 血圧計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA05 BB14 CC02 DD20 EE23 FF11 GG11 3H077 AA12 BB10 CC02 CC09 DD06 EE01 FF08 FF09 FF36 4C017 AA08 AB01 AC03 AD04 EE01 FF08

Claims (42)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料と真鍮等の弾性板とからなるダ
   イヤフラムをポンプベース上に保持し、圧電材料により
   ダイヤフラムを屈曲運動させて流体の吸気及び排気を行
   うようにした圧電ダイヤフラムポンプであって、ダイヤ
   フラムの変位量を大きくするための変位量増大手段を備
   えていることを特徴とする圧電ダイヤフラムポンプ。
2. 【請求項２】 ダイヤフラムの周囲部を自由端部にして
   変位量増大手段が構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
3. 【請求項３】 ダイヤフラムの周囲部を弾性樹脂材でシ
   ールして変位量増大手段が構成されていることを特徴と
   する請求項２記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
4. 【請求項４】 ダイヤフラムの周囲部を変形に対する自
   由度を持たせるように隙間をあけて金属プレートで保持
   してなることを特徴とする請求項２記載の圧電ダイヤフ
   ラムポンプ
5. 【請求項５】 金属プレートのダイヤフラムとの接触面
   に絶縁層を介在させたことを特徴とする請求項４記載の
   圧電ダイヤフラムポンプ。
6. 【請求項６】 ダイヤフラムの弾性板が電極板を兼ねて
   おり、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中央部の
   剛性よりも小さくすることにより変位量増大手段が構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の圧電ダイヤ
   フラムポンプ。
7. 【請求項７】 電極板を兼ねる弾性板の外周部の厚みを
   中央部の厚みよりも薄肉としたことを特徴とする請求項
   ６記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
8. 【請求項８】 電極板を兼ねる弾性板の面積を圧電材料
   の面積よりも大きくすることにより変位量増大手段が構
   成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電ダイ
   ヤフラムポンプ。
9. 【請求項９】 圧電材料の外側に突出した弾性板の外周
   部に別の圧電材料を配置してなることを特徴とする請求
   項８記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
10. 【請求項１０】 変位量増大手段は、ポンプベースの表
    面に設けられてダイヤフラムを下方へ屈曲変位させるた
    めの凹部からなることを特徴とする請求項１記載の圧電
    ダイヤフラムポンプ。
11. 【請求項１１】 弾性板の周囲に圧電材料を配置し、圧
    電材料で弾性板を周囲から圧迫してダイヤフラムを屈曲
    変位させることにより変位量増大手段が構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の圧電ダイヤフラムポン
    プ。
12. 【請求項１２】 弾性板の周囲に複数条の圧電材料を放
    射状に配置したことを特徴とする請求項１１記載の圧電
    ダイヤフラムポンプ。
13. 【請求項１３】 弾性板の周囲に帯状の圧電材料をドー
    ナツ状に配置したことを特徴とする請求項１１記載の圧
    電ダイヤフラムポンプ。
14. 【請求項１４】 弾性板の外周部に薄肉状の段落ち部を
    形成し、半径方向に分極処理された圧電材料を段落ち部
    の上面に配置してなることを特徴とする請求項１２また
    は請求項１３記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
15. 【請求項１５】 弾性板の外周部と圧電材料の内周部と
    の対向面の一方に嵌合凸部を設け、他方に該嵌合凸部が
    嵌合する嵌合凹部を設けてなることを特徴とする請求項
    １２または請求項１３記載の圧電ダイヤフラムポンプ。
16. 【請求項１６】 変位量増大手段として、ダイヤフラム
    の周囲部を自由端部とし、且つダイヤフラムの電極板を
    兼ねる弾性板の面積を圧電材料の面積よりも大きくして
    なることを特徴とする請求項１記載の圧電ダイヤフラム
    ポンプ。
17. 【請求項１７】 変位量増大手段として、ダイヤフラム
    の周囲部を自由端部とし、且つポンプベースの表面にダ
    イヤフラムを下方へ屈曲変位させるための凹部を設けて
    なることを特徴とする請求項１記載の圧電ダイヤフラム
    ポンプ。
18. 【請求項１８】 請求項１乃至請求項１７のいずれかの
    圧電ダイヤフラムポンプを駆動源とし、この駆動源から
    の圧縮空気を上腕、手首、指等の人体血圧測定部位に装
    着されるカフに供給して、人体血圧測定部位の動脈圧情
    報によって血圧測定を行なうことを特徴とする圧電ダイ
    ヤフラムポンプを用いた血圧計。
19. 【請求項１９】 圧電材料と真鍮等の弾性板とからなる
    ダイヤフラムをポンプベース上に保持し、圧電材料によ
    りダイヤフラムを屈曲運動させて流体の吸気及び排気を
    行うようにした圧電ダイヤフラムポンプの製造方法であ
    って、ダイヤフラムの変位量を大きくするための変位量
    増大手段を形成することを特徴とする圧電ダイヤフラム
    ポンプの製造方法。
20. 【請求項２０】 ダイヤフラムの周囲部を自由端部とす
    ることにより変位量増大手段を形成することを特徴とす
    る請求項１９記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方
    法。
21. 【請求項２１】 ダイヤフラムの周囲部を弾性樹脂材で
    覆うことを特徴とする請求項２０記載の圧電ダイヤフラ
    ムポンプの製造方法。
22. 【請求項２２】 ダイヤフラム上に弾性樹脂材を堆積さ
    せ、その後、ダイヤフラム部に対応する弾性樹脂材をエ
    ッチングにより除去することを特徴とする請求項２１記
    載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
23. 【請求項２３】 ダイヤフラムの周囲部を変形に対する
    自由度を持たせるように隙間をあけて金属プレートで覆
    うことにより変位量増大手段を形成することを特徴とす
    る請求項２０記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方
    法。
24. 【請求項２４】 ダイヤフラムの周囲部に樹脂フィルム
    を被覆し、その後、ダイヤフラムの周囲部を隙間をあけ
    て金属プレートで覆うことを特徴とする請求項２３記載
    の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
25. 【請求項２５】 ダイヤフラムの弾性板が電極板を兼ね
    ており、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中央部
    の剛性よりも小さくすることにより変位量増大手段を形
    成することを特徴とする請求項１９記載の圧電ダイヤフ
    ラムポンプの製造方法。
26. 【請求項２６】 電極板を兼ねる弾性板の外周部の厚み
    を中央部の厚みよりも薄肉に形成することを特徴とする
    請求項２５記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
27. 【請求項２７】 ショットピーニング等の機械的な手法
    により、電極板を兼ねる弾性板の外周部の剛性を中央部
    の剛性よりも小さく形成することを特徴とする請求項２
    ５記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
28. 【請求項２８】 変位量増大手段として、電極板を兼ね
    る弾性板の剛性の高い部分を硬質膜により形成すること
    を特徴とする請求項２５記載の圧電ダイヤフラムポンプ
    の製造方法。
29. 【請求項２９】 硬質膜を上下に多段階で積層形成する
    ことを特徴とする請求項２８記載の圧電ダイヤフラムポ
    ンプの製造方法。
30. 【請求項３０】 電極板を兼ねる弾性板の面積を圧電材
    料の面積よりも大きくすることにより変位量増大手段を
    形成することを特徴とする請求項１９記載の圧電ダイヤ
    フラムポンプの製造方法。
31. 【請求項３１】 圧電材料の外側に突出した弾性板の外
    周部に別の圧電材料を形成することを特徴とする請求項
    ３０記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
32. 【請求項３２】 スパッタ、水熱合成法により圧電材料
    を形成することを特徴とする請求項３１記載の圧電ダイ
    ヤフラムポンプの製造方法。
33. 【請求項３３】 変位量増大手段として、ポンプベース
    の表面にダイヤフラムを下方へ屈曲変位させるための凹
    部を形成することを特徴とする請求項１９記載の圧電ダ
    イヤフラムポンプの製造方法。
34. 【請求項３４】 樹脂製のポンプベースを加熱し、その
    後ホットエンボッシング法により凹部を形成することを
    特徴とする請求項３３記載の圧電ダイヤフラムポンプの
    製造方法。
35. 【請求項３５】 変位量増大手段として、弾性板の周囲
    に圧電材料を配置し、圧電材料で弾性板を周囲から圧迫
    してダイヤフラムを屈曲変位させるようにしたことを特
    徴とする請求項１９記載の圧電ダイヤフラムポンプの製
    造方法。
36. 【請求項３６】 弾性板の周囲に複数条の半径方向に分
    極処理された圧電材料を放射状に形成することを特徴と
    する請求項３５記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方
    法。
37. 【請求項３７】 弾性板の周囲に帯状の圧電材料をドー
    ナツ状に形成することを特徴とする請求項３５記載の圧
    電ダイヤフラムポンプの製造方法。
38. 【請求項３８】 弾性板の外周部に薄肉状の段落ち部を
    形成し、半径方向に分極処理された圧電材料を段落ち部
    の上面に形成することを特徴とする請求項３６または請
    求項３７記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
39. 【請求項３９】 弾性板の上半部に圧電材料充填用凹所
    を形成し、該圧電材料充填用凹所内に圧電材料を充填し
    た後に、弾性板の下半部を研磨あるいはエッチング等で
    除去することを特徴とする請求項３７記載の圧電ダイヤ
    フラムポンプの製造方法。
40. 【請求項４０】 ダイヤフラムの周囲部を自由端部とす
    ると共に、ダイヤフラムの電極板を兼ねる弾性板の面積
    を圧電材料の面積よりも大きくすることにより変位量増
    大手段を形成することを特徴とする請求項１９の圧電ダ
    イヤフラムポンプの製造方法。
41. 【請求項４１】 ダイヤフラムの周囲部を自由端部とす
    ると共に、ポンプベースの表面にダイヤフラムを下方へ
    屈曲変位させるための凹部を設けることにより変位量増
    大手段を形成することを特徴とする請求項１９記載の圧
    電ダイヤフラムポンプの製造方法。
42. 【請求項４２】 請求項１９乃至請求項４１のいずれか
    の方法により製造された圧電ダイヤフラムポンプを駆動
    源とし、この駆動源からの圧縮空気を上腕、手首、指等
    の人体血圧測定部位に装着されるカフに供給して、人体
    血圧測定部位の動脈圧情報によって血圧測定を行なうこ
    とを特徴とする圧電ダイヤフラムポンプを用いた血圧
    計。