JP2009097414A - 圧電ポンプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムのたわみによる問題を解消して、高い圧力と流量を確保できる圧電ポンプを得る。
【解決手段】内径がポンプ室の内径よりも大きく開口した開口６１を備え、四隅に切り込み６５およびスリット６６によるバネ構造を有する張力板６０を、前記開口径が小さくなるように、治具７０にしまりばめする。張力板６０が治具７０に取り付けられている状態で、張力板６０にダイヤフラム構造体５０のダイヤフラム５１を貼り付ける。治具７０から張力板６０とともに前記ダイヤフラム構造体５０を取り外す。これにより、ダイヤフラムの中央部から周辺方向へ張力が掛かった張力板付きダイヤフラム構造体を得る。
【選択図】図１０

Description

この発明は、圧電ポンプ、特に圧電素子によって屈曲変形するダイヤフラムを用いた圧電ポンプに関するものである。

ノートパソコンなどの小型電子機器の冷却水輸送用ポンプや燃料電池の燃料輸送用ポンプなどに、圧電ポンプが用いられる。また、ＣＰＵ等の冷却用ファンに代わる送風用ポンプ、あるいは燃料電池で発電するのに必要な酸素を供給するための送風用ポンプとしても、圧電ポンプを用いることができる。圧電ポンプは、圧電素子への電圧印加により屈曲変形するダイヤフラムを用いたポンプであり、構造が簡単で、薄型に構成でき、かつ低消費電力であるという利点がある（特許文献１参照）。

ここで、特許文献１の気体ポンプの断面図を図１に示す。この気体ポンプは、銅薄円板４ｃとその直径の小さい電歪セラミック円板４ａ，４ｂからなる電歪振動子４にオリフィス孔４ｄを設け、この電歪振動子４を、凹部２ａを有するフランジの周縁２ｂに溶接し、この電歪振動子４とフランジとによってポンプ室３を構成し、電歪振動子を高周波で駆動し連続的に気体を吐出するものである。
特開昭６０−１７２７９号公報

ところが、空気を吹き出す圧電ブロアの場合、実用上、人の非可聴域の周波数で動作させるために２０ｋＨｚ以上の周波数で共振駆動する必要がある。円形ポンプ室の一面を構成するダイヤフラムの中心に、円形圧電素子を配置した場合、ダイヤフラムのうち、円形圧電素子外周部とポンプ室壁面で囲まれたリング状エリアが上に凸と下に凸の変形を繰り返して動作する。圧電素子がダイヤフラムに取り付けられている中心部分は、ダイヤフラムのリング状エリアが上に凸に変形するときは下に凸に変形し、逆に、ダイヤフラムのリング状エリアが下に凸に変形するときは上に凸に変形する。

このように、所定の振動モードで、前記リング状エリアに大きなたわみがあると十分な振動が得られない。しかし、組み立て前の初期的なダイヤフラムの変形や、接着剤加熱硬化時の各部品の熱膨張量の差などにより、前記リング状エリアに大きなたわみが生じる場合がある。また、たとえ組み立て時に大きなたわみが生じなかったとしても、ダイヤフラムの材料や厚みによっては、実際の動作時に周辺環境の温度変化や駆動にともなう圧電素子の温度上昇などにより圧電ブロアの温度が温度ムラを伴いながら上昇するため、前記リング状エリアに大きなたわみが生じ、圧力と流量が低下してしまう。

そこで、この発明の目的は、ダイヤフラムの大きなたわみによる問題を解消して、高い圧力と流量を確保できるようにした圧電ポンプを提供することにある。

前記課題を解決するために、この発明は、次のように構成する。
（１）ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプにおいて、
前記ダイヤフラム構造体は、前記ダイヤフラムに対して、当該ダイヤフラムの中央部から周辺方向への引っ張り応力を掛ける張力板を備えたことを特徴とする。

この構成により、ダイヤフラムに常に張力を与えることができ、組み立て時にたわみが生じず、所定の振動モードでダイヤフラムを確実に振動させることができる。また、周辺環境の温度変化や、駆動にともなう圧電素子の温度上昇などにより圧電ブロアの温度が温度ムラを伴いながら上昇しても、前記リング状エリアにたわみが生じにくく、圧力と流量の劣化が少ない。むしろ、張力がかかっているダイヤフラム上で、圧電素子が振動するため流量が増大する。

（２）前記ポンプ本体は、前記ダイヤフラムに対向するポンプ室天板と、前記ダイヤフラムと前記ポンプ室天板との間に挟まれて空間を形成する枠体と、を備え、
前記張力板は、開口部と、当該開口部の内径を拡縮する方向に作用するバネ部と、を有し、当該張力板が前記ダイヤフラムに貼り付けて構成する。

この構成により、ダイヤフラムは張力板で常に一定の張力を受けることになり、周辺環境の温度変化や、駆動にともなう圧電素子の温度上昇などにより圧電ブロアの温度が温度ムラを伴いながら上昇しても、前記リング状エリアにたわみが非常に生じにくく、圧力と流量の劣化が極めて少なくなる。そのため、経時劣化しにくく、安定した流量が得られる。

（３）前記枠体は、例えばエラストマーの成型体で構成する。
これにより、枠体は張力板による張力で拡がろうとし、すなわち張力板による張力をブロックすることがないため、ダイヤフラムに対して所定の張力を効果的に与えることができる。

（４）ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプにおいて、
前記ダイヤフラム構造体は、前記ダイヤフラムに対して当該ダイヤフラムの中央部から周辺方向への引っ張り応力を掛ける張力板を備え、
前記ダイヤフラムと対向するポンプ室天板と、
前記ダイヤフラムの中心部と対向する前記ポンプ室天板の部位に形成され、ポンプ室の内部と外部とを連通する第１の開口部と、
前記ポンプ室天板を間にしてポンプ室と反対側に、ポンプ室天板と間隔をあけて設けられた天板と、
前記第１開口部と対向する天板の部位に形成された第２の開口部と、
前記ポンプ室天板と前記天板との間に形成され、一端がポンプ室の外部に連通され、他端が前記第１開口部および第２開口部に接続された流入通路とを備えることを特徴とする。
この構成により、流量および応力がさらに高まる。

（５）前記ダイヤフラムの共振周波数は、前記張力板による前記ダイヤフラムに与えられる張力によって、前記圧電素子の固有振動周波数に近似するものとする。

このように、ダイヤフラムは張力板によって中央部から周辺方向へ引っ張られることにより、その共振周波数が高まるが、これが圧電素子の固有振動周波数に近似することにより、ダイヤフラムの変位が大きくなり、より大きな流量が得られる。

（６）ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプの製造方法であって、
内径がポンプ室の内径よりも大きく開口し、四隅にバネ構造を有する張力板を、前記開口径が小さくなるように、治具にしまりばめする工程と、
前記張力板が前記治具に取り付けられている状態で、前記張力板に前記ダイヤフラム構造体の前記ダイヤフラムを貼り付ける工程と、
前記治具から前記張力板とともに前記ダイヤフラム構造体を取り外して、前記張力板付きのダイヤフラム構造体を得る工程と、
前記張力板付きダイヤフラム構造体と、前記ポンプ室本体とを接合し、ポンプ室を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

このような方法で製造することによって、ダイヤフラムに常に所定の張力が加えられた状態の圧電ポンプを安定的に形成することができる。

この発明によれば、ダイヤフラムのたわみによる問題を解消して、高い圧力と流量を確保できる圧電ポンプが得られる。

本発明の実施形態に係る圧電ポンプおよびその製造方法について各図を参照して説明する。
図２（Ａ）は、同実施形態の圧電ポンプ１００の断面図である。また、図２（Ｂ）は、圧電ポンプ１００による流体の流れを説明する図である。ここでは、電子機器の空冷用途の圧電ポンプの構成例を示している。
圧電ポンプ１００は、天板１０、流路板２０、ポンプ室天板３０、枠体４０、ダイヤフラム５１、中間板５３、圧電体素子５４、および張力板６０を備える。ダイヤフラム５１は洋白（銅・亜鉛・ニッケル合金）で構成している。張力板６０はベリリウム銅で構成している。枠体４０は、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）からなり、ポンプ室内径は１６ｍｍ、ポンプ室高さは０．０７ｍｍである。

ダイヤフラム５１と中間板５３と圧電体素子５４とは、熱硬化性接着剤を塗布し加熱することにより、予め熱接合していて、後述するダイヤフラム構造体（５０）を構成している。なお、圧電ポンプ１００のダイヤフラム構造体５０を除く部材がポンプ本体である。

天板１０は、その中心部に開口穴（第２開口部）１１を備え、流路板２０に接合している。この天板１０の平面図を図３に示す。天板１０は外形が四角形の平板であり、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）のような剛性のある材料で構成している。開口穴１１は、圧電ポンプ１００の外部と流路板２０の流路中央室２１とに通じている。

流路板２０は、流路中央室２１と流入通路２２を備え、天板１０とポンプ室天板３０とに接合している。この流路板２０の平面図を図４に示す。流路板２０は天板１０と同一外形を有する平板であり、天板１０と同一材料で構成している。流路板２０の中心部には、流路中央室２１を形成し、流路中央室２１から平板の四隅にかけて４本の流入通路２２が形成している。流路中央室２１は、開口穴１１よりも大径であり、開口穴１１とポンプ室天板３０の開口穴（第１開口部）３１とに通じている。また、流入通路２２は、流路中央室２１とポンプ室天板３０の流入穴３２とに通じている。流路中央室２１には複数の流入通路２２を通じさせているため、流入通路２２での抵抗が低減され、気体は流路中央室２１へ引き寄せられる。したがって、気体流量の増加を図ることができる。

ポンプ室天板３０は、開口穴３１と流入穴３２を備え、流路板２０と枠体４０とに接合している。このポンプ室天板３０の平面図を図５に示す。ポンプ室天板３０は流路板２０と同一外形を有する平板であり、流路板２０と同一材料で構成している。ポンプ室天板３０の中心部には、開口穴３１を形成し、平板の四隅には４つの流入穴３２を形成している。開口穴３１は開口穴１１とほぼ同一径であり、流路中央室２１と枠体４０のポンプ室４１とに通じている。また、流入穴３２は、流入通路２２と枠体４０の流入穴４２とに通じている。なお、開口穴３１は開口穴１１と径が異なっていても良いが、流路中央室２１よりも小さい径であることが好ましい。また、ポンプ室天板３０は、流路板２０と異なる材料で構成していてもよく、例えば、ばね弾性を持つ材料で構成すると好適である。

枠体４０はポンプ室４１と流入穴４２を備え、ポンプ室天板３０とダイヤフラム５１とに接合している。この枠体４０の平面図を図６に示す。枠体４０はポンプ室天板３０と同一外形を有する平板であり、ポンプ室天板３０と同一材料で構成している。枠体４０の中心部には、円形のポンプ室４１を形成し、平板の四隅には４つの流入穴４２を形成している。ポンプ室４１は流路中央室２１よりも大径であり、開口穴３１に連通している。また、流入穴４２は、流入穴３２とダイヤフラム５１の流入穴５２とに通じている。

ダイヤフラム５１には、中間板５３と圧電体素子５４とを熱接合している。これらによってダイヤフラム構造体５０を構成している。ダイヤフラム構造体５０の平面図を図７（Ａ）に示し、ダイヤフラム構造体５０の図７（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図を図７（Ｂ）に示す。

ダイヤフラム５１は、その矩形板形状の四隅にそれぞれ２つずつ切り込み５５を形成していて、それらの切り込みより相対的に突出する突出部内にスリット５６をそれぞれ形成している。またダイヤフラム５１の四隅には、スリット５６にそれぞれ連続する流入穴５２を備えている。

ダイヤフラム５１は、枠体４０と張力板６０とに接合している。流入穴５２は、流入穴３２と張力板６０の流入穴６２とに通じている。中間板５３は円形の外形を有する平板であり、ダイヤフラム５１の中央部に熱接合している。圧電体素子５４は、中間板５３と同一外形を有する平板であり、中間板５３に熱接合している。

張力板６０は圧電体素子収容室である円形の開口６１と流入穴６２を備え、ダイヤフラム構造体５０のダイヤフラム５１に接合している。この張力板６０の平面図を図８に示す。張力板６０は、矩形板形状の四隅にそれぞれ２つずつ切り込み６５を形成していて、それらの切り込みより相対的に突出する突出部内にスリット６６をそれぞれ形成している。張力板６０の中心部には、円形の開口６１を形成し、平板の四隅には４つの流入穴６２を形成している。上記スリット６６は開口６１と流入穴６２とにつながり、連続している。このように、切り込み６５およびスリット６６によってバネ構造を構成している。

上記開口６１は、ダイヤフラム構造体５０の中間板５３および圧電体素子５４を収容する。また、流入穴６２は、流入穴５２に連通している。張力板６０は、中間板５３の厚みと圧電体素子５４の厚みと圧電体素子５４の変形量との合計より厚肉に構成していて、圧電ポンプ１００の実装時に、圧電体素子５４が実装基板などに接触することを防止している。

ここでダイヤフラム構造体５０は、ダイヤフラム５１の一面側にのみ圧電体素子５４を設けてユニモルフ型の構造としている。なお、圧電体素子５４を、２つ圧電体層で構成してバイモルフ型の構造としてもよい。圧電体素子５４に交番電圧（正弦波または矩形波）を印加することによりダイヤフラム構造体５０全体が板厚方向に屈曲する。またダイヤフラム構造体５０の屈曲に伴ってポンプ室天板３０が共振する。その結果、ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０との距離が変化し、気体が開口穴３１からポンプ室４１内に流入または流出する。

圧電体素子５４に印加する交番電圧は、ダイヤフラム構造体５０の１次共振周波数または３次共振周波数とする。これにより、１次または３次共振周波数以外の周波数の交番電圧を印加する場合に比べて変位部材の変位体積を格段に大きくでき、流量を大幅に増加させることができる。

図９は、圧電ポンプ１００の動作を説明する主要部模式断面図である。図中の矢印は気体の流れを示す。
同図（Ａ）は、圧電体素子への交番電圧の非印加時の主要部を示している。このとき、ダイヤフラム５１はほぼ平坦である。
同図（Ｂ）は、交番電圧の１／４周期経過時の主要部を示している。このとき、ダイヤフラム５１は下に凸に屈曲するのでダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離が大きくなるので、開口穴３１を介してポンプ室４１内に流入通路２２から気体が吸い込まれる。

同図（Ｃ）は、次の１／４周期経過時の主要部を示している。このとき、ダイヤフラム５１は平坦に戻り、ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離が小さくなる。このため、ポンプ室４１内の気体は開口穴３１，１１を通って押し出される。この開口穴１１から流出する気流には、流入通路２２の気体が巻き込まれ、また、開口穴１１の外側でも、開口穴１１周囲の気体が巻き込まれる。

同図（Ｄ）は、次の１／４周期経過時の主要部を示している。このとき、ダイヤフラム５１は上に凸に屈曲し、ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離が小さくなる。このため、ポンプ室４１内の気体は、開口穴３１，１１を通って押し出される。この開口穴１１から流出する気流には、流入通路２２の気体が巻き込まれ、また、開口穴１１の外側でも、開口穴１１周囲の気体が巻き込まれる。

同図（Ｅ）は、次の１／４周期経過時の主要部を示している。このとき、ダイヤフラム５１は平坦に戻り、ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離が大きくなる。このため、流入通路２２を流れる気体の一部は、開口穴３１を通じてポンプ室４１内に吸い込まれる。しかしながら、流入通路２２を流れる気体のほとんどは、慣性により開口穴１１から流出し続ける。

以上の変形をダイヤフラム５１は周期的に繰り返す。ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離の増大により、流路中央室２１、流入通路２２、流入穴３２、流入穴４２、流入穴５２、および、流入穴６２を介して、ポンプ室４１の内部に気体が流入し、ダイヤフラム５１とポンプ室天板３０の開口穴３１との距離の減少により、ポンプ室４１、開口穴３１、流路中央室２１、および開口穴１１を介して、圧電ポンプの外部に気体が流出する。圧電体素子を高い周波数で振動させることにより、流入通路２２を流れる気体の慣性が終息することなく、開口穴１１から気体を連続して流出させられる。

この発明によれば、図２に示したダイヤフラム５１は張力板６０によって中央部から周辺方向へ常に引っ張られているので、ダイヤフラム５１のうち、圧電体素子５４および中間板５３の外周部と張力板６０で囲まれたリング状エリアが撓まず、所定の振動モードで振動するダイヤフラム構造体が得られる。

また、張力板の張力を確実にダイヤフラムで受けることができるため、周辺環境の温度変化や、駆動にともなう圧電素子の温度上昇などにより圧電ブロアの温度が温度ムラを伴いながら上昇しても、ダイヤフラムに撓みが極めて生じにくく、圧力と流量の劣化が極めて少ない。

また、枠体４０をエラストマーの成型体で構成したことにより、枠体４０は張力板６０による張力で拡がろうとし、すなわち張力板による張力をブロックすることがないため、ダイヤフラム５１に対して所定の張力を効果的に与えることができる。

また、張力板６０が圧電ポンプの底板を兼ねるので、ダイヤフラムに対して張力を掛けるための部材として底板とは別に設ける必要がなく、部品点数の増大および大型化を回避できる。

また、ダイヤフラム５１は張力によって膜が振動するのと同様の振動モードで振動するので、張力板６０による張力の設定によって、ダイヤフラム５１の共振周波数を設定することができ、その共振周波数を圧電体素子の固有の共振周波数に近似させることによってダイヤフラムの変位が大きくなり、より大きな流量が得られる。

なお、ダイヤフラム５１を薄くする程、振動の伝播速度が張力に依存する。このため、ダイヤフラム５１の共振周波数は、張力板６０による張力に大きく依存する。しかし、２０ｋＨｚ以上の周波数で共振駆動させるような設計では、圧電素子に対してポンプ室を小さくする必要がある。その結果、上記リング状エリアの幅は狭くなり、ダイヤフラム構造体５０の大半の厚みは前記リング状エリアの幅との比較において充分に薄いとは言えず、前記リング状エリアの振動は、張力による膜の振動ではなく、むしろ、板の曲げ振動となる。そのため、張力板６０のバネ張力にバラツキがあっても、共振周波数がそれほど大きくずれることがなく、２０ｋＨｚ以上の所定の共振周波数で駆動することができる。

次に、圧電ポンプの製造方法、特にダイヤフラム構造体に対する張力板の取り付け方法について説明する。
図１０は、ダイヤフラム構造体に対する張力板の取り付け手順を示す図である。
図１０（Ａ）は張力板の平面図、１０図（Ｂ）は張力板を嵌め込む治具の平面図である。治具７０には張力板６０を嵌め込む装着部７１を備えている。この装着部７１の前後左右の幅は張力板６０の左右上下の幅より所定の寸法だけ予め狭く形成している。

この所定の寸法は、張力板の厚み、材質等によって異なるが、張力板６０の開口径をポンプ室の内径よりも大きくしておき、治具に嵌め込まれた際の張力板の内径がポンプ室の内径と同程度になるように設計しておくと、ポンプ室の底面全体をダイヤフラム構造体で構成することができ、ダイヤフラムの屈曲変形を最大限生かすことができるため、好ましい。

この装着部７１に張力板６０を嵌め込むことによって、張力板６０をしまりばめする。これにより、張力板６０の前後左右の幅が所定の寸法だけ狭くなって、その分、開口６１の開口径が小さくなる。

図１０（Ｃ）は、治具７０の装着部に張力板６０を嵌め込んだ状態を示している。この状態では、張力板６０のスリット６６が狭まり、開口６１の開口径が小さくなる。すなわちスリット６６の形成部がバネ構造を成していて、そのバネ弾性によって張力板６０がしまりばめされた状態となり、張力板６０に圧縮応力がかかる。

図１０（Ｂ）に示した治具７０の装着部７１の深さは張力板６０の厚みとほぼ等しい。したがって、図１０（Ｃ）に示した状態で張力板６０の上面は治具７０の上面とほぼ同一面をなす。

図１０（Ｄ）は、治具７０に装着された張力板６０に対してダイヤフラム構造体５０を接着した状態を示している。このように張力板６０に対してダイヤフラム構造体５０を接着した後、図１０（Ｅ）のように、ダイヤフラム構造体５０を治具７０から取り外す。これにより、張力板６０の前後左右が拡がるとともに、スリット６６が元の幅にまで拡がろうとして、開口６１の開口径が大きくなろうとする。この開口６１の開口径の拡張によって、ダイヤフラム構造体５０のダイヤフラム５１は、中央部から周辺方向へ引っ張り応力が掛かる。その際、ダイヤフラム５１のスリット５６の間隙が拡がろうとし、ダイヤフラム５１は面方向に均等に拡張する。すなわち、ダイヤフラム５１には、その中央部から周辺方向へ引っ張り応力が掛かることになる。
このようにして、引っ張り応力が加えられたダイヤフラム構造体５０を得る。

以上に示した製造方法によれば、ダイヤフラムに引っ張り応力を安定して加えることができ、組み立て時に、ダイヤフラム５１のうち、圧電体素子５４および中間板５３の外周部と張力板６０で囲まれたリング状エリアが、たわみ無く確実に組み立てられるため、所定の振動モードで振動するダイヤフラム構造体が得られる。

その後は、上記張力板付きダイヤフラム構造体と、枠体４０と、ポンプ室天板３０と、流路板２０と、天板１０とを接合する。このようにして圧電ポンプを製造する。

燃料電池の冷却用ポンプとして用いる圧電ポンプの具体的な構成例、およびそれによって得られた特性について示す。
投入電圧：１６．４ｋＨｚ、±６０Ｖ〜±９０Ｖの矩形波電圧
ダイヤフラム：厚み０．０８ｍｍの洋白板
中間板：厚み０．２ｍｍ、直径１２．７ｍｍのＳＵＳ板
圧電素子：厚み０．２ｍｍ、直径１２．７ｍｍのＰＺＴ板
ポンプ室：高さ０．０７ｍｍ、直径１６ｍｍ
天板：厚さ０．３ｍｍ、開口穴径０．６ｍｍ
張力板：厚さ０．８ｍｍ、内径約１６．０ｍｍ（治具嵌め込み前１６．４ｍｍ）
ポンプ室天板：厚さ０．８ｍｍ、開口穴径２．０ｍｍ
上記条件で圧電ポンプを駆動したところ、無負荷流量：０．６Ｌ／ｍｉｎを得ることができた。その結果、大流量の圧電ポンプが得られることが確かめられた。

なお、比較例としてバネ構造を有さず、内径がポンプ室と同内径であり、厚さが０．８ｍｍの底板を用いた場合の無負荷流量を測定したところ、０．３Ｌ／ｍｉｎであった。

特許文献１に示されている気体ポンプの断面図である。 この発明の実施形態に係る圧電ポンプの断面図である。 同圧電ポンプの天板の平面図である。 同圧電ポンプの流路板の平面図である。 同圧電ポンプのポンプ室天板の平面図である。 同圧電ポンプの枠体の平面図である。 同圧電ポンプのダイヤフラム構造体の図である。 同圧電ポンプの張力板の平面図である。 同圧電ポンプの動作を説明する図である。 ダイヤフラム構造体に対する張力板の取り付け手順を示す図である。

符号の説明

１０…天板
１１…開口穴
２０…流路板
２１…流路中央室
２２…流体通路
３０…ポンプ室天板
３１…開口穴
３２…流入穴
４０…枠体
４１…ポンプ室
４２…流入穴
５０…ダイヤフラム構造体
５１…ダイヤフラム
５２…流入穴
５３，７３…中間板
５４…圧電体素子
５５，６５…切り込み
５６，６６…スリット
６０…張力板
６１…開口（圧電体素子収容室）
６２…流入穴
７０…治具
７１…装着部
１００…圧電ポンプ

Claims (6)

1. ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプにおいて、
   前記ダイヤフラム構造体は、前記ダイヤフラムに対して、当該ダイヤフラムの中央部から周辺方向への引っ張り応力を掛ける張力板を備えたことを特徴とする圧電ポンプ。
2. 前記ポンプ本体は、前記ダイヤフラムに対向するポンプ室天板と、前記ダイヤフラムと前記ポンプ室天板との間に挟まれて空間を形成する枠体と、を備え、
   前記張力板は、開口部と、当該開口部の内径を拡縮する方向に作用するバネ部と、を有し、当該張力板が前記ダイヤフラムに貼り付けられている、請求項１に記載の圧電ポンプ。
3. 前記枠体は、エラストマーの成型体である請求項２に記載の圧電ポンプ。
4. ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプにおいて、
   前記ダイヤフラム構造体は、前記ダイヤフラムに対して当該ダイヤフラムの中央部から周辺方向への引っ張り応力を掛ける張力板を備え、
   前記ダイヤフラムと対向するポンプ室天板と、
   前記ダイヤフラムの中心部と対向する前記ポンプ室天板の部位に形成され、ポンプ室の内部と外部とを連通する第１の開口部と、
   前記ポンプ室天板を間にしてポンプ室と反対側に、ポンプ室天板と間隔をあけて設けられた天板と、
   前記第１開口部と対向する天板の部位に形成された第２の開口部と、
   前記ポンプ室天板と前記天板との間に形成され、一端がポンプ室の外部に連通され、他端が前記第１開口部および第２開口部に接続された流入通路とを備えることを特徴とする圧電ポンプ。
5. 前記ダイヤフラムの共振周波数は、前記張力板による前記ダイヤフラムに与えられる張力によって、前記圧電素子の固有振動周波数に近似するものである請求項１〜４のいずれかに記載の圧電ポンプ。
6. ポンプ本体と、外周部がポンプ本体に対して固定され、ダイヤフラムおよび圧電素子を有するダイヤフラム構造体と、前記ポンプ本体と前記ダイヤフラムとでポンプ室を構成し、前記圧電素子を駆動することにより前記ダイヤフラムを屈曲変形させる圧電ポンプの製造方法であって、
   内径がポンプ室の内径よりも大きく開口し、四隅にバネ構造を有する張力板を、前記開口径が小さくなるように、治具にしまりばめする工程と、
   前記張力板が前記治具に取り付けられている状態で、前記張力板に前記ダイヤフラム構造体の前記ダイヤフラムを貼り付ける工程と、
   前記治具から前記張力板とともに前記ダイヤフラム構造体を取り外して、前記張力板付きのダイヤフラム構造体を得る工程と、
   前記張力板付きダイヤフラム構造体と、前記ポンプ室本体とを接合し、ポンプ室を形成する工程と、を備えたことを特徴とする圧電ポンプの製造方法。

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