JP2006144761A

JP2006144761A - ダイヤフラム用電極接続端子

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Publication number: JP2006144761A
Application number: JP2004339786A
Authority: JP
Inventors: Jiro Nakajima; 二郎中島; Akira Sato; 昭佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】圧電体に対する電気配線の耐久性及び信頼性に優れ且つ配線ショートを防止でき、ダイヤフラムの良好な振動作用が得られるダイヤフラム用電極接続端子を得る。
【解決手段】導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなり、該圧電体の周縁が別体の固定部材で気密に固定されるダイヤフラムに取付けられる、給電用の電極接続端子であって、ダイヤフラム外部から固定部材を通して圧電体の露出面上に導かれる給電線を備え、この給電線は、圧電体への導通接続部と固定部材によって押圧された押止部との間に、該導通接続部と押止部とを最短距離で結ぶ直線の圧電体の径方向の長さよりも長い曲折部を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層したダイヤフラムに取付けられる、ダイヤフラム用電極接続端子に関する。

薄板状のダイヤフラム（圧電振動子）を振動させることによりポンプ作用を得る圧電ポンプは、ダイヤフラムと該ダイヤフラムの周縁を固定する別体の固定部材とによって可変容積室を形成し、この可変容積室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（可変容積室への流体流を許す逆止弁と可変容積室からの流体流を許す逆止弁）を設けている。ダイヤフラムを振動させると、可変容積室の容積が変化し、この容積変化に伴い一対の逆止弁の一方が閉じて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。このような圧電ポンプは、薄型にでき、例えば水冷ノート型パソコンの冷却水循環ポンプとして用いられている。

ダイヤフラムは、圧電体を、シム（導電性金属薄板）の表裏の少なくとも一方に積層してなっている。圧電体はその表裏方向に分極特性が与えられていて、表裏間に、この分極方向と同一方向または逆方向の正負極性を与えると、一方の表面積が拡大し他方の表面積が縮小する性質がある。このため、圧電体の表裏に与える正負極性を交互に反転させると、表裏の一方が延びて他方が縮むサイクルが繰り返され、シムが振動する。

特開平４−３２６５７９号公報実開昭６３−１３８７２２号公報実開平４−１２６４２０号公報実開平７−４２１５４号公報実開平７−３９１１７号公報

ダイヤフラムでは、圧電体に対する電気配線構造が問題となっている。特に、シムの表裏面にそれぞれ圧電体を備えるバイモルフ型のダイヤフラムにおいては、共通電極となるシムへの配線は比較的容易であっても、シム表裏の圧電体に対して電気配線を如何にして行うかが難しい。従来は、シム表裏の圧電体の露出面(膜状電極)に対してリード線を個別に接続し、この個別配線を外部で結線していた。しかしながら、リード線が圧電体の露出面(膜状電極)に直接接続されていると、シムの振動によって該接続部に集中して応力が繰り返し加わるため、リード線が疲労破壊により断線し、接続部外で接触してショートを起こす等の不具合が生じてしまう。リード線と圧電体の露出面(膜状電極)は通常半田付けにより接続されるが、上記シムの振動により、この接続部（半田接合部）自体が剥離してしまう場合もある。

従来では、導電性樹脂により圧電体の露出面(膜状電極)にリード導体を接着する配線構造も知られているが、この場合には、シムの振動により導電性樹脂及びリード導体が疲労又は劣化して破壊する虞があるため耐久性及び信頼性が低く、さらに、シムの可撓性が犠牲にされて良好な振動を得にくくなる。

本発明は、以上の問題意識に基づき、圧電体に対する電気配線の耐久性及び信頼性に優れ且つ配線ショートを防止でき、ダイヤフラムの良好な振動作用が得られるダイヤフラム用電極接続端子を得ることを目的とする。

本発明は、圧電体の露出面(膜状電極)に接続する給電線に遊びを持たせることでシムの振動に伴う給電線自体の伸縮を吸収し、給電線の導通接続部（半田接合部）への応力集中を緩和することに着眼したものである。

すなわち、本発明は、導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなり、該圧電体の周縁が別体の固定部材で気密に固定されるダイヤフラムに取付けられる、給電用の電極接続端子であって、ダイヤフラム外部から上記固定部材を通して圧電体の露出面(膜状電極)上に導かれる給電線を備え、この給電線は、圧電体への導通接続部と固定部材によって押圧された押止部との間に、該導通接続部と押止部とを最短距離で結ぶ直線の圧電体の径方向の長さよりも長い、曲折部を有していることを特徴としている。

給電線の曲折部の長さは、導通接続部と押止部とを最短距離で結ぶ直線の０．５％以上であることが好ましい。より望ましくは、同直線の２^(1/2)倍以上である。この範囲内であれば、導通接続部と押止部との間で給電線に遊びが生じるので、シムの振動は給電線で吸収され、給電線（特に導通接続部）への応力集中が緩和される。これにより、給電線の切断や導通接続部の剥離などを防止することができる。

給電線の曲折部は、圧電体の径方向に対して傾斜していることが好ましい。圧電体の径方向は、シムが振動したときに、最も大きな応力が加わる方向である。この圧電体の径方向に一致しないように給電線を配置することで、シムが振動したときに給電線（特に導通接続部）に加わる応力を低減することができる。

給電線の曲折部の平面形状は、例えば、Ｌ字形状または半円弧状とすることが実際的である。この曲折部は、給電線の導通接続部と押止部を結ぶ直線の少なくとも片側に備えられる。給電線の導通接続部と押止部を最短距離で結ぶ直線の両側に曲折部を備える態様では、該直線に関して曲折部が対称関係になっているとバランスが良く、応力集中を回避できる。具体的に給電線は、菱形を複数繋ぎ合わせたパンタグラフ形状型、Ω形状型、Ｓ字形状型等とすることができる。

上記態様は、圧電体上に延出する給電線の長さが短いタイプであるが、給電線は圧電体上に長く配置されていてもよい。給電線を圧電体上に長く配置する態様では、給電線の曲折部は、圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は圧電体の周縁に位置していることが好ましい。この場合、給電線の円弧状部の中心角は６０°以上とすることが実際的である。圧電体の中心を中心とする同一円弧上ではシムが振動したときに給電線に加わる応力は一様であるから、給電線での応力集中を緩和することができる。

給電線を圧電体上に長く配置する別の態様では、給電線の曲折部は、圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は圧電体の中心に接続していることが好ましい。圧電体の中心はシムが振動したとき圧電体の表面の全領域中で最も歪みが小さい位置であるから、給電線の導通接続部にかかる応力を低減することができる。

給電線は、圧電体の外部に固定された基部から延出していて、この基部と該給電線の押止部との間に、該基部と押止部を最短距離で結ぶ直線よりも長い基部側曲折部を有していることが好ましい。この基部側曲折部の長さは、基部と押止部を最短距離で結ぶ直線の０．５％以上であることが好ましい。より望ましくは、同直線の２^(1/2)倍以上である。給電線には、押止部よりも電極接続端子の基部側にも、シムの振動による応力が加えられる。上記基部側曲折部を備えれば、押止部と基部との間で給電線に遊びが生じ、シムの振動を給電線で吸収することができる。

また基部側曲折部は、圧電体の径方向に対して傾斜していることが好ましい。圧電体の径方向から傾斜していれば、シムが振動したときに基部側曲折部に加わる応力を低減することができる。

別の表現で表せば、給電線は、圧電体の外部に固定された基部から延出していて、この基部と該給電線の押止部との間に、圧電体の径方向に対して傾斜する基部側曲折部を有していることが好ましい。あるいは、給電線の押止部に関して、導通接続部側の曲折部と点対称に形成された基部側曲折部を有していることが好ましい。

また本発明は、導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなり、該圧電体の周縁が別体の固定部材で気密に固定されるダイヤフラムに取付けられる、給電用の電極接続端子であって、ダイヤフラム外部から固定部材を通して圧電体の露出面(膜状電極)上に導かれる給電線を備え、この給電線は、圧電体の径方向から傾斜して固定部材を通過する曲折部を有していることを特徴としている。

上記ダイヤフラム用電極接続端子は、絶縁樹脂コーティングした導体であり、該導体は給電線の導通接続部で露出し、該露出面に金属メッキが施されていることが好ましい。あるいは、上記ダイヤフラム用電極接続端子は、絶縁樹脂材料中に導体を埋入したＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）で、該導体は給電線の導通接続部で露出し、該露出面に金属メッキが施されたものでも良い。さらに、給電線の導通接続部は、半田逃げ用の円形貫通穴を中央に備えたリング状をなしていることが好ましい。円形貫通穴が存在することで、導通接続部の表面で溶融させた半田や金属メッキは該円形貫通穴に流れ込んだ状態で再固化するので、導通接続部以外に半田や金属メッキが溢れてしまうことがなく、導通接続部を局部的に接続することができる。導通接続工程も容易である。給電線の幅寸法は０．１５ｍｍ以下であることが実際的である。

本発明によれば、圧電体に対する電気配線の耐久性及び信頼性に優れ且つ配線ショートを防止でき、ダイヤフラムの良好な振動作用が得られるダイヤフラム用電極接続端子を得ることができる。

図１及び図２は、本発明によるダイヤフラム用電極接続端子を用いた圧電ポンプを示している。ハウジング１０は、アッパハウジング１０ａとロアハウジング１０ｂから構成され、アッパハウジング１０ａとロアハウジング１０ｂの間に、ダイヤフラム（圧電振動子）１１が狭着支持されている。ダイヤフラム１１の厚さは誇張して描いているが、実際の厚みは１．５ｍｍ未満である。アッパハウジング１０ａは、ダイヤフラム１１の周縁を環状に固定する環状固定部１３を有し、この環状固定部１３及びＯリング１９を介してダイヤフラム１１をロアハウジング１０ｂとの間に液密に挟持する。環状固定部１３及びＯリング１９の内側は、ダイヤフラム１１との間に可変容積室１２を形成する凹部となっている。

アッパハウジング１０ａには、冷却水（液体）の入口ポート１４Ａと出口ポート１４Ｂが開口していて、入口ポート１４Ａには入口側液溜室１５Ａに連通し、出口ポート１４Ｂは出口側液溜室１５Ｂに連通している。入口側液溜室１５Ａと可変容積室１２の間、出口側液溜室１５Ｂと可変容積室１２の間にはそれぞれ隔壁１６Ａ、１６Ｂが位置しており、この両隔壁１６Ａ、１６Ｂにアンブレラ（逆止弁）１７Ａ、１７Ｂが設けられている。アンブレラ１７Ａは、入口ポート１４Ａ（入口側液溜室１５Ａ）から可変容積室１２への流体流を許してその逆の流体流を許さず、アンブレラ１７Ｂは、可変容積室１２から出口ポート１４Ｂ（出口側液溜室１５Ｂ）への流体流を許してその逆の流体流を許さない逆止弁である。

以上の圧電ポンプは、ダイヤフラム１１が正逆に弾性変形すると、可変容積室１２の容積が拡大する行程では、アンブレラ１７Ａが開いてアンブレラ１７Ｂが閉じるため、入口ポート１４Ａ（入口側液溜室１５Ａ）から可変容積室１２内に液体が流入する。一方、可変容積室１２の容積が縮小する行程では、アンブレラ１７Ｂが開いてアンブレラ１７Ａが閉じるため、可変容積室１２から出口ポート１４Ｂ（出口側液溜室１５Ｂ）に液体が流出する。したがって、ダイヤフラム１１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。

ダイヤフラム１１は、図２及び図３に模式的に示すように、中心部の円形のシム１１１と、シム１１１の表裏に積層形成した円形の圧電体１１２と、シム１１１の表裏に位置する環状のスペーサ絶縁リング１１５とを有している。

シム１１１は、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のステンレス薄板から構成され、径方向に突出する配線接続突起１１４を有している。配線接続突起１１４には、その幅方向の両側に対称に、リード線の抜け止め抵抗を高める一対のリード線掛止凹部１１４ａ、１１４ｂが形成されており、該一対のリード線掛止凹部１１４ａ、１１４ｂよりも内方に、半田付け用貫通孔１１４ｃが形成されている。半田付け用貫通孔１１４ｃには、第１リード線２１が一方のリード線掛止凹部１１４ｂに掛止められた状態で半田付けされる。他方のリード線掛止凹部１１４ａには、電極接続端子３０に半田付けされる第２リード線２２が掛止められる。

圧電体１１２は、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）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。この分極処理は、シム１１１の表裏に位置する一対の圧電体１１２において互いに同一方向である。つまり、図３において、一対の圧電体１１２の分極方向を矢印ａまたはｂで表すと、シム１１１の厚さ方向に同一方向の分極処理が施されている。一対の圧電体１１２のシム１１１側の面は、該シム１１１と全面的に導通するように接着され、シム１１１側と反対の露出面には、全面的に膜状電極１１３が形成されている。膜状電極１１３は、例えば導電ペースト（銀ペースト）を印刷（スクリーン焼成）することで形成することができる。膜状電極は圧電体１１２のシム１１１側の面にも形成することができ、この膜状電極を用いれば容易に全面導通をとれる。膜状電極の材料や形成方法は周知である。

スペーサ絶縁リング１１５は、その径方向に延びてシム１１１の配線接続突起１１４の表面又は裏面に接触するストリップ状絶縁板材１１５ａを有し、シム１１１と配線接続突起１１４及び電極接続端子３０との短絡を防止する。

以上のダイヤフラム１１は、バイモルフ型のダイヤフラムとして知られており、シム１１１を一方の共通電極とし、一対の圧電体１１２の露出面（膜状電極１１３）を他方の共通電極として交流電界を与えると、表裏の一方が伸び他方が縮む動作を繰り返す（振動する）。

図３及び図４には、本発明の第１実施形態による電極接続端子３０が示されている。ダイヤフラム１１の一対の膜状電極１１３には、単一の電極接続端子３０を介して給電される。電極接続端子３０は、圧電体１１２の外部でストリップ状絶縁板材１１５ａに固定した基部３１と、一対の膜状電極１１３に対応する一対の給電線３２と、配線接続端３３とを有している。この電極接続端子３０は、絶縁樹脂材料中に例えばＣｕからなるリード導体を埋入した多層構造のＦＰＣにより形成されている。

基部３１は、薄い平板状に形成され、一対の給電線３２が延出している上面と下面とこの上下面を接続する縁面とにより断面コ字状をなしている。この基部３１は、シム１１１の配線接続突起１１４と一対のストリップ状絶縁板材１１５ａを囲むように結合される。

配線接続端３３は、一対の給電線３２とは逆向きに基部３１から突出形成されており、基部３１及び一対の給電線３２内に延びるリード導体の端部と第２リード線２２とを半田接続するための半田付け用開口３３ａを備えている。

給電線３２は、図４に拡大して示すように、菱形を複数（第１実施形態では２つ）繋ぎ合わせた、いわゆるパンタグラフ型である。給電線３２は、例えば０．１ｍｍ程度の線幅で基部３１と同様に薄い平板状に形成され、可変容積室１２の外部（圧電体１１２の外部）から環状固定部１３を通して膜状電極１１３（圧電体１１２の露出面）に導かれている。この給電線３２は、膜状電極１１３に導通接続される導通接続部３２ａと、アッパハウジング１０ａの環状固定部１３によって押圧固定される押止部３２ｂとを有している。図４では、アッパハウジング１０ａの環状固定部１３によって押圧固定される領域にハッチングを付して示してある。

導通接続部３２ａは、給電線３２の先端に設けられ、円形貫通穴３２ｅを中央に備えたリング状に形成されている。導通接続部３２ａの膜状電極１１３に接触する側の面には、リード導体が絶縁樹脂材料から露出している。この露出したリード導体の表面には金属メッキ処理が施されており、導通接続部３２ａを上面側（膜状電極１１３との接触面とは反対側）から半田こて等の押圧治具で押圧及び加熱することにより、リード導体表面の金属メッキ（例えば半田メッキ）が溶融及び再固化し、導通接続部３２ａと膜状電極１１３を導通接続することができる。導通接続部３２ａは、圧電体１１２の周縁に局部的に位置しており、シム１１１の振動を妨げない。円形貫通穴３２ｅは、溶融した金属メッキ材料の逃げ穴である。この円形貫通穴３２ｅが存在することにより、溶融した金属メッキは該円形貫通穴３２ｅに流れ込んだ状態で再固化するので、導通接続部３２ａ以外に金属メッキが溢れてしまうことがなく、導通接続部３２ａを局部的に接続することができる。

押止部３２ｂは、スペーサ絶縁リング１１５上に位置しており、シム１１１の振動に伴って給電線３２が伸縮する際には機械的な支点となる。この押止部３２ｂと導通接続部３２ａを最短距離で結ぶ直線ｌ１と、押止部３２ｂと電極接続端子３０の基部３１を最短距離で結ぶ直線ｌ２は、同一の直線ｌ上にあり、圧電体１１２の径方向に平行である。圧電体１１２の径方向とは、広義的には圧電体１１２の中心Ｏを通る直線方向であるが、本明細書中では圧電体１１２の中心Ｏとストリップ状絶縁板材１１５ａの中心ラインとを結ぶ直線方向と定義する。上記直線ｌ１の長さは、圧電体１１２の中心Ｏから押止部３２ｂを結ぶ半径の１０％以下であることが望ましい。

上記給電線３２は、導通接続部３２ａと押止部３２ｂの間に、該導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の長さ（圧電体１１２の径方向の長さ）よりも長い、曲折部３２ｃを有している。曲折部３２ｃは、Ｌ字形の平面形状をなし、直線ｌ１の両側に１ずつ対称に形成されている。

曲折部３２ｃの長さ（給電線３２の押止部３２ｂから導通接続部３２ａまでの長さ）、厳密に言えば曲折部３２ｃの中心線の長さｄ１は、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ１の２^(1/2)倍以上を満たすように設定してある。この関係を満たす長さｄ１を備えれば、シム１１１が上下振動しても、膜状電極１１３に接合された導通接続部３２ａとスペーサ絶縁リング１１５上で押圧された押止部３２ｂとの間で給電線３２に遊びができる。この遊びにより、給電線３２がシム１１１の振動を吸収して該振動に追従しやすくなり、給電線３２、特に導通接続部３２ａにかかる応力集中が緩和されることから、給電線３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を防止できる。

さらに曲折部３２ｃは、その中心線を、圧電体１１２の径方向から傾斜させて形成してある。圧電体１１２の径方向は、シム１１１が振動したときに、最も大きな応力が加わる方向である。この圧電体１１２の径方向に一致しないように給電線３２を配置することで、シム１１１が振動したときに給電線３２、特に導通接続部３２ａに加わる応力が低減され、給電線３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を回避できる。具体的に曲折部３２ｃは、圧電体１１２の径方向から４５°以上９０°未満の範囲で傾斜していることが好ましい。

上記給電線３２には、さらに、押止部３２ｂと電極接続端子３０の基部３１の間に、該押止部３２ｂと基部３１とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の長さ（圧電体１１２の径方向の長さ）よりも長い、基部側曲折部３２ｄが備えられている。基部側曲折部３２ｄは、Ｌ字形の平面形状をなし、上記直線ｌ２の両側に１ずつ対称に形成されている。

基部側曲折部３２ｄの長さ（給電線３２の押止部３２ｂから電極接続端子３０の基部３１までの長さ）、厳密に言えば基部側曲折部３２ｄの中心線の長さｄ２は、押止部３２ｂと基部３１とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ２の２^(1/2)倍以上を満たすように設定してある。シム１１１の振動中は、該シム１１１に突出形成された配線接続突起１１４がシム１１１に連動して微量ながら振動する。シム１１１と配線接続突起１１４は、アッパハウジング１０ａの環状固定部１３によって固定された位置を支点とし、互いに逆向きに振動する。このため、給電線３２には、押止部３２ｂよりも電極接続端子３０の基部３１側でも、シム１１１の振動による応力が加えられる。上記関係を満たす長さｄ２を備える基部側曲折部３２ｄを備えれば、スペーサ絶縁リング１１５上で押圧された押止部３２ｂとストリップ状絶縁板材１１５ａに固定された電極接続端子３０の基部３１との間で給電線３２に遊びができるので、シム１１１の振動を給電線３２で吸収して、基部側でも給電線３２の切断を防止できる。

また基部側曲折部３２ｄは、その中心線を、圧電体１１２の径方向から傾斜させて形成してある。圧電体１１２の径方向は、シム１１１が振動したときに、最も大きな応力が加わる方向である。この圧電体１１２の径方向に一致しないように給電線３２を配置することで、シム１１１が振動したときに給電線３２に加わる応力が低減される。具体的に基部側曲折部３２ｄと圧電体１１２の径方向とのなす角θは、４５°＜θ＜９０°の範囲内であることが好ましい。

本実施形態の給電線３２は、導通接続部３２ａ側の曲折部３２ｃと基部側曲折部３２ｄとが、シム１１１の振動中は機械的な支点として作用する押止部３２ｂに関して、点対称に形成されている。この押止部３２ｂに関して対称であれば、シム１１１の振動を可変容積室１２の内部の曲折部３２ｃと外部の基部側曲折部３２ｄとでバランスよく吸収できる。

図５は、第２実施形態による電極接続端子２３０を示している。この電極接続端子２３０は、Ω形状型の給電線２３２を備えた点で、第１実施形態と異なる。給電線の平面形状以外の構成は第１実施形態と同一であり、第１実施形態と同一の構成要素に対しては図５において図４と同一符号で示してある。

給電線２３２は、導通接続部３２ａと押止部３２ｂの間に、半円弧状をなす曲折部２３２ｃを、該導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の両側に１ずつ対称に有している。別言すれば、一対の曲折部２３２ｃにより膜状電極１１３の上に半円部が形成され、この半円部の頂点に導通接続部３２ａが位置している。この曲折部２３２ｃの中心線は、圧電体１１２の径方向から傾斜しており、その長さが、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとの間で給電線２３２に遊びができるよう、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ１の２^(1/2)倍以上に設定してある。同直線ｌ１の長さは、圧電体１１２の中心Ｏから押止部３２ｂを結ぶ半径の１０％以下であることが望ましい。

また給電線２３２は、押止部３２ｂと電極接続端子２３０の基部３１の間に、半円弧状をなす基部側曲折部２３２ｄを、該押止部３２ｂと基部とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の両側に１ずつ対称に有している。基部側曲折部２３２ｄは、押止部３２ｂに関して、上記曲折部２３２ｃと点対称の関係にある。この基部側曲折部２３２ｄの中心線は、曲折部２３２ｃと同様に、圧電体１１２の径方向から傾斜しており、その長さが、押止部３２ｂと基部３１との間で給電線２３２に遊びができるよう、押止部３２ｂと基部３１とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ２の２^(1/2)倍以上に設定してある。

以上のΩ形状型の給電線２３２を備えた電極接続端子２３０によっても、第１実施形態と同様に給電線２３２でシム１１１の振動を吸収することができ、これによって給電線２３２にかかる応力集中が緩和され、給電線３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を防止できる。

図６は、第３実施形態による電極接続端子３３０を示している。この電極接続端子３３０は、導通接続部３２ａから基部３１までを最短距離で結ぶ直線ｌ１の片側のみに給電線３３２を備える点で、第１及び第２実施形態と異なる。導通接続部３２ａから基部３１までを最短距離で結ぶ直線ｌ１の長さは、圧電体１１２の中心Ｏから押止部３２ｂを結ぶ半径の１０％以下であることが望ましい。給電線３３２以外の構成は、第１及び第２実施形態と同一であり、第１実施形態と同一の構成要素に対しては図６において図４と同一符号で示してある。

給電線３３２は、導通接続部３２ａから押止部３２ｂを経て基部３１までを結ぶ直線ｌ（ｌ１、ｌ２）の片側（図６では上側）に、半円弧状の曲折部３３２ｃと、該曲折部３３２ｃとは反対向きをなす半円弧状の基部側曲折部３３２ｄとを押止部３２ｂを介して繋ぎ合わせた、Ｓ字形状型である。曲折部３３２ｃと基部側曲折部３３２ｄは、押止部３２ｂを介して点対称の関係にある。この曲折部３３２ｃの中心線は、圧電体１１２の径方向から傾斜しており、その長さが、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとの間で給電線３３２に遊びができるよう、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ１の２^(1/2)倍以上に設定されている。同様に基部側曲折部３３２ｄの中心線は、圧電体１１２の径方向から傾斜しており、その長さが押止部３２ｂと基部３１との間で給電線３３２に遊びができるよう、押止部３２ｂと基部３１とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ２の２^(1/2)倍以上に設定されている。

以上のＳ字形状型の給電線３３２を備えた電極接続端子３３０によっても、第１実施形態と同様に給電線３３２でシム１１１の振動を吸収することができ、これによって給電線３３２にかかる応力集中が緩和され、給電線３３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を防止できる。

上記第１〜第３実施形態の電極接続端子３０、２３０、３３０は、圧電体１１２上に延出する給電線３２、２３２、３３２の長さを短く（最小限）したタイプであるが、以下の第４、第５実施形態のように給電線は圧電体１１２上に長く配置されていてもよい。

図７は、第４実施形態による電極接続端子４３０を示している。この電極接続端子４３０は、給電線４３２の曲折部４３２ｃが圧電体１１２の周縁（円周）方向に沿って延長されている点で、第１〜第３実施形態と異なる。曲折部４３２ｃ以外の構成は、第１〜第３実施形態と同一であり、第１実施形態と同一の構成要素に対しては図７において図４と同一符号で示してある。

給電線４３２は、その導通接続部３２ａが圧電体１１２の周縁に位置し、導通接続部３２ａと押止部３２ｂの間に、一対のアーム部４３２ｆと、該一対のアーム部４３２ｆによって支持された円弧状部４３２ｇからなる曲折部４３２ｃを有している。一対のアーム部４３２ｆは、その中心線を圧電体１１２の径方向から傾斜させて押止部３２ｂより延出し、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１に関して対称に配置されている。同直線ｌ１の長さは、圧電体１１２の中心Ｏから押止部３２ｂを結ぶ半径の１０％以下が望ましい。円弧状部４３２ｇは、圧電体１１２の中心Ｏを中心とする同一円弧上に沿って形成されている。上述したように圧電体１１２の径方向は、シム１１１が振動したときに最も大きな応力が加わる。この圧電体１１２の径方向に一致しないように給電線４３２を配置することで、シム１１１が振動したときに給電線４３２に加わる応力は低減される。圧電体１１２の中心Ｏを中心とする同一円弧上では、シム１１１が振動したときに給電線４３２に加わる応力は一様である。したがって、シム１１１が振動したときに円弧状部４３２ｇに加わる応力は一様であり、応力が局所的に集中することがない。

円弧状部４３２ｇの中心角は６０°程度とすることが好ましい。この範囲内であれば、円弧状部４３２ｇの長さを十分に確保でき、シム１１１が振動したときに給電線４３２に加わる応力を十分低減することができる。

給電線４３２はさらに、押止部３２ｂと基部３１の間に、該押止部３２ｂに関して一対のアーム部４３２ｆと対称形状をなす基部側曲折部４３２ｄを、該押止部３２ｂと基部とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の両側に１ずつ対称に有している。この基部側曲折部４３２ｄの長さは、押止部３２ｂと基部３１とを最短距離で結ぶ直線ｌ２の０．５％以上、より望ましくは同直線ｌ２の２^(1/2)倍以上を満たしており、第１〜第３実施形態と同様に、押止部３２ｂと基部３１の間で給電線４３２に遊びが生じている。

以上の電極接続端子４３０によっても、第１〜第３実施形態と同様に給電線４３２でシム１１１の振動を吸収することができ、且つ、給電線４３２にかかる応力集中が緩和されることから、給電線４３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を防止できる。

図８は、第５実施形態による電極接続端子５３０を示している。この電極接続端子５３０は、給電線５３２が圧電体１１２の中心Ｏで該圧電体１１２に接続している点で、第１〜第４実施形態と異なる。導通接続部３２ａの位置以外の構成は、第１〜第４実施形態と同一であり、第４実施形態と同一の構成要素に対しては図８において図７と同一符号で示してある。

給電線５３２は、導通接続部３２ａと押止部３２ｂの間に、一対のアーム部５３２ｆと、該一対のアーム部５３２ｆによって支持された円弧状部５３２ｇからなる曲折部５３２ｃを有している。一対のアーム部５３２ｆは、その中心線を圧電体１１２の径方向から傾斜させて押止部３２ｂより延出し、導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１に関して対称に配置されている。導通接続部３２ａと押止部３２ｂとを最短距離で結ぶ直線ｌ１の長さは、圧電体１１２の中心Ｏから押止部３２ｂを結ぶ半径の１０％以下が望ましい。円弧状部５３２ｇは、圧電体１１２の中心Ｏを中心とする同一円弧上を沿いながら該圧電体１１２の中心Ｏまで延びて形成されており、シム１１１が振動したとき該円弧状部５３２ｇに加わる応力は一様である。

上記給電線５３２の導通接続部３２ａは、圧電体１１２の中心Ｏに接続されている。圧電体１１２の中心Ｏは、シム１１１が振動したとき、圧電体１１２の表面の全領域中で最も歪みが小さい位置である。この圧電体１１２の中心Ｏに導通接続部３２ａを接続することにより、シム１１１が振動したときに該導通接続部３２ａ及び給電線５３２が受ける応力は低減される。

以上の電極接続端子５３０によっても、第１〜第４実施形態と同様に給電線５３２でシム１１１の振動を吸収することができ、且つ、給電線５３２にかかる応力が低減されることから、給電線４３２の切断や導通接続部３２ａの剥離を防止できる。

以上のように各実施形態では、給電線が、その導通接続部と押止部の間に該導通接続部と押止部とを結ぶ直線よりも長い曲折部を有しているので、給電線の遊びによってシムの振動を吸収することができ、給電線（特に給電線の導通接続部）にかかる応力集中が緩和される。これにより、給電線の切断や導通接続部の剥離を回避でき、圧電体に対する電気配線の耐久性及び信頼性が向上すると共に、配線ショートも防止可能である。また給電線は導通接続部を介して部分的に圧電体に接続しているため、ダイヤフラムの振動を妨げることがなく、良好な振動作用を得ることができる。電極接続端子の形状は、ダイヤフラム構造、用途に応じて適宜選択することが好ましい。

上記各実施形態は、シム１１１の表裏面の両方に圧電体１１２を備えたバイモルフ型のダイヤフラム１１用の電気接続端子に本発明を適応した実施形態であるが、ダイヤフラム１１自体の構成は問わない。例えば、ダイヤフラムは、シムの表裏面のいずれか一方に圧電体を備えるモノモルフ型や圧電体を積層構造として駆動電圧を下げたもの等が知られており、本発明はこれらのダイヤフラム（圧電振動子）用の電極接続端子としても用いることができる。

本発明のダイヤフラム用電極接続端子を用いた圧電ポンプの概略構成を示す断面図である。図１の圧電ポンプのダイヤフラム周辺構造を拡大して示す断面図である。第１実施形態によるダイヤフラム用電極接続端子を備えたダイヤフラムの概略構成を示す分解斜視図である。図３のダイヤフラム用電極接続端子を拡大して示す平面図である。第２実施形態によるダイヤフラム用電極接続端子を拡大して示す平面図である。第３実施形態によるダイヤフラム用電極接続端子を拡大して示す平面図である。第４実施形態によるダイヤフラム用電極接続端子を拡大して示す平面図である。第５実施形態によるダイヤフラム用電極接続端子を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１０ハウジング
１１ダイヤフラム（圧電振動子）
１２可変容積室
１３環状固定部（固定部材）
３０電極接続端子（ダイヤフラム用電極接続端子）
３１基部
３２給電線
３２ａ導通接続部
３２ｂ押止部
３２ｃ曲折部
３２ｄ基部側曲折部
３２ｅ円形貫通穴
３３配線接続端
３３ａ半田付け用開口
１１１シム
１１２圧電体
１１３膜状電極
１１４配線接続突起
１１５スペーサ絶縁リング
１１５ａストリップ状絶縁板材
２３０電極接続端子
２３２給電線
２３２ｃ曲折部
２３２ｄ基部側曲折部
３３０電極接続端子
３３２給電線
３３２ｃ曲折部
３３２ｄ基部側曲折部
４３０電極接続端子
４３２給電線
４３２ｃ曲折部
４３２ｄ基部側曲折部
４３２ｆアーム部
４３２ｇ円弧状部
５３０電極接続端子
５３２給電線
５３２ｃ曲折部
５３２ｆアーム部
５３２ｇ円弧状部
ｄ１曲折部の中心線の長さ
ｄ２基部側曲折部の中心線の長さ
ｌ１導通接続部と押止部を結ぶ直線
ｌ２押止部と基部を結ぶ直線
θ 曲折部及び基部側曲折部と圧電体の径方向とのなす角

Claims

導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなり、該圧電体の周縁が別体の固定部材で気密に固定されるダイヤフラムに取付けられる、給電用の電極接続端子であって、
ダイヤフラム外部から前記固定部材を通して前記圧電体の露出面上に導かれる給電線を備え、
この給電線は、前記圧電体への導通接続部と前記固定部材によって押圧された押止部との間に、該導通接続部と押止部を最短距離で結ぶ直線の前記圧電体の径方向の長さよりも長い、曲折部を有していることを特徴とするダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部の長さは、前記導通接続部と押止部を最短距離で結ぶ直線の０．５％以上であるダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１または２記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部の中心線は、前記圧電体の径方向に対して傾斜しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部の平面形状はＬ字形状をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部の平面形状は半円弧状をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、該給電線の導通接続部と押止部を結ぶ直線の少なくとも片側に備えられているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項６記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、該給電線の導通接続部と押止部を最短距離で結ぶ直線に関して対称に備えられているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、菱形を複数繋ぎ合わせたパンタグラフ形状をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、Ω形状型をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、Ｓ字形状型をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の導通接続部は、前記圧電体の周縁に位置しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、前記圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は前記圧電体の周縁に位置しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１２記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の円弧状部の中心角は６０°以上であるダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１２記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、前記圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は前記圧電体の中心に接続しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、前記圧電体の外部に固定された基部から延出していて、この基部と該給電線の押止部との間に、該基部と押止部を最短距離で結ぶ直線よりも長い基部側曲折部を有しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１５記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の基部側曲折部の長さは、前記基部と押止部を最短距離で結ぶ直線の０．５％以上であるダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１５または１６記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の基部側曲線部は、前記圧電体の径方向に対して傾斜しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし１４のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、前記圧電体の外部に固定された基部から延出していて、この基部と該給電線の押止部との間に、前記圧電体の径方向に対して傾斜する基部側曲折部を有しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、該給電線の押止部に関して、前記導通接続部側の曲折部と点対称に形成された基部側曲折部を有しているダイヤフラム用電極接続端子。
導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなり、該圧電体の周縁が別体の固定部材で気密に固定されるダイヤフラムに取付けられる、給電用の電極接続端子であって、
ダイヤフラム外部から前記固定部材を通して前記圧電体の露出面上に導かれる給電線を備え、
この給電線は、前記圧電体の径方向から傾斜して前記固定部材を通過する曲折部を有していることを特徴とするダイヤフラム用電極接続端子。
請求項２０記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、前記圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は前記圧電体の周縁に位置しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項２１記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の円弧状部の中心角は６０°以上であるダイヤフラム用電極接続端子。
請求項２１記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の曲折部は、前記圧電体の中心を中心として該圧電体の周縁に沿って延びる円弧状部を有しており、該給電線の導通接続部は前記圧電体の中心に接続しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項２０ないし２３のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線は、前記圧電体の外部に固定された基部から延出していて、この基部と該給電線の押止部との間に、前記圧電体の径方向に対して傾斜する基部側曲折部を有しているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし２４のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子は絶縁樹脂材料中に導体を埋入したＦＰＣであり、該導体は前記給電線の導通接続部で露出し、該露出面に金属メッキが施されているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし２５のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の導通接続部は、半田逃げ用の円形貫通穴を中央に備えたリング状をなしているダイヤフラム用電極接続端子。
請求項１ないし２６のいずれか一項に記載のダイヤフラム用電極接続端子において、前記給電線の幅寸法は０．１５ｍｍ以下であるダイヤフラム用電極接続端子。