JP2012026274A - 圧電ポンプ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイヤフラムに圧電体を接着した振動板を使用し、振動板の外周部をポンプ筐体に固定する。振動板と対向するポンプ筐体の表面は平坦面に形成され、振動板は、ポンプ筐体と逆側を向くダイヤフラムの主面に圧電体を熱硬化型接着剤により接着固定したものである。ダイヤフラムは、圧電体より線膨張係数が大きいので、圧電体への電圧の非印加時において、ダイヤフラムはポンプ筐体側と逆方向に凸状に反った形状を有し、ダイヤフラムの反りによってポンプ筐体との間にポンプ室が形成される。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明にかかる圧電ポンプの第1実施形態の基本構造を示す。このポンプP1は、ポンプ筐体1の上に振動板10を固定したものである。振動板10は、ダイヤフラム11の上面に熱硬化型接着剤13を介して圧電体12を接着したものであり、ダイヤフラム11の外周部下面11aはポンプ筐体1の上面1aに溶着等によって全周にわたって密着固定されている。ここで、ポンプ筐体1は金属材料や樹脂材料で形成され、その上面1aは平坦面である。ポンプ筐体1の上面1aには、流入側逆止弁3を有する流入口2と流出側逆止弁5を有する流出口4とが接続されている。ダイヤフラム11はPET、ポリイミド等の一定厚みの樹脂シートや樹脂フィルムで形成されている。圧電体12は、例えばWO2008−007634号公報に示されたような2層または積層型のセラミック圧電体で構成されている。この圧電体12の表裏電極と層間電極間に交番電圧(矩形波電圧又は交流電圧)を印加したとき、中心領域と周辺領域とが逆方向に屈曲変形するので、外周部が固定支持されていても、中央部に大きな変位を得ることができる。なお、圧電体12の構造は前記構造に限るものではなく、ユニモルフ型振動板であってもよいが、交番電圧を印加することにより自身で屈曲振動できるバイモルフ型振動板の方が好ましい。
図4は、本発明に係る圧電ポンプの第2実施形態を示す。このポンプP2は、圧電体12をダイヤフラム11に接着するための熱硬化型接着剤13の厚みを、圧電体12の中心部より周辺部が厚くなるように形成している点を除き、第1実施形態のポンプP1と同様である。すなわち、圧電体12の周辺部における熱硬化型接着剤13の厚みt1は、圧電体12の中心部における熱硬化型接着剤13の厚みt2より厚い。この実施形態では、圧電体12が反りを与えにくい厚みを持つ場合でも、熱硬化型接着剤13の厚み差によってダイヤフラム11に反りを発生させることができる。
図5〜図9は本発明に係る圧電ポンプの第1実施例を示す。この圧電ポンプP3は、ベース板20、基材シート21、ダイヤフラム22、第1枠体23、第2枠体24を順に積層し、接着又は溶着したものである。ダイヤフラム22の中央部には圧電体25が接着され、ベース板20の1つのコーナ部には外部端子31,32を持つ端子台30が設けられている。
1 ポンプ筐体
1a 上面(平坦面)
2 流入口
3 流入側逆止弁
4 流出口
5 流出側逆止弁
6 ポンプ室
10 振動板
11 ダイヤフラム
11a 溶着部
12 圧電体
13 熱硬化型接着剤
Claims (8)
- ダイヤフラムに圧電体を接着した振動板を使用し、当該振動板の外周部をポンプ筐体に固定し、前記ポンプ筐体と前記振動板との間にポンプ室を構成し、前記ポンプ室に流入側逆止弁を有する流入口と流出側逆止弁を有する流出口とを接続し、前記圧電体に正負の交番電圧を印加することにより前記振動板を屈曲変位させ、その屈曲変位により前記流入口からポンプ室へ流体を吸込みかつ前記流出口から流体を吐出する圧電ポンプにおいて、
前記振動板と対向する前記ポンプ筐体の表面は実質的に平坦面に形成され、
前記振動板は、前記ダイヤフラムのうち、前記ポンプ筐体と逆側の主面に前記圧電体を固定したものであり、
前記ダイヤフラムは、前記圧電体より線膨張係数が大きい材料よりなり、
前記圧電体への電圧の非印加時において、前記ダイヤフラムはポンプ筐体側と逆方向に凸状に反った形状を有し、
前記ダイヤフラムの反りによって前記ポンプ筐体との間に前記ポンプ室が形成されていることを特徴とする、圧電ポンプ。 - 前記ダイヤフラムの反り量は、前記振動板が前記ポンプ筐体側へ屈曲したとき、前記ダイヤフラムの中央部が前記ポンプ筐体の表面に近接又は接触するように設定されていることを特徴とする、請求項1に記載の圧電ポンプ。
- 前記圧電体は前記ダイヤフラムの主面に熱硬化型接着剤により接着固定され、
前記熱硬化型接着剤は前記圧電体の中心部より周辺部の厚みが厚くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の圧電ポンプ。 - 前記圧電体は前記ダイヤフラムの主面に熱硬化型接着剤により接着固定され、
前記熱硬化型接着剤は、硬化状態におけるヤング率が前記ダイヤフラムのヤング率より高いことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電ポンプ。 - 前記ダイヤフラムは樹脂製ダイヤフラムであり、前記圧電体は前記交番電圧を印加することによりそれ自体が屈曲振動するバイモルフ型圧電体であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の圧電ポンプ。
- ダイヤフラムに圧電体を接着した振動板を使用し、当該振動板の外周部をポンプ筐体に固定し、前記ポンプ筐体と前記振動板との間にポンプ室を構成し、前記ポンプ室に流入側逆止弁を有する流入口と流出側逆止弁を有する流出口とを接続し、前記圧電体に正負の交番電圧を印加することにより前記振動板を屈曲変位させ、その屈曲変位により前記流入口からポンプ室へ流体を吸込みかつ前記流出口から流体を吐出する圧電ポンプの製造方法において、
前記ポンプ筐体の表面は実質的に平坦面に形成され、前記ダイヤフラムは前記圧電体より線膨張係数が大きい材料よりなり、
前記ポンプ筐体の平坦面に前記ダイヤフラムの一方主面の外周部を密着固定する第1工程と、
前記第1工程の後、前記ダイヤフラムの他方主面の中央部に前記圧電体を熱硬化型接着剤により接着固定する第2工程であって、前記ダイヤフラム上に熱硬化型接着剤を介して圧電体を配置し、高温下で前記熱硬化型接着剤を硬化させ、常温に戻すことにより、前記ダイヤフラムをポンプ筐体側と逆方向に凸状に反った形状とする第2工程とを有し、
前記ダイヤフラムの反りによって前記ポンプ筐体との間に前記ポンプ室が形成されることを特徴とする圧電ポンプの製造方法。 - 前記ダイヤフラムの反り量は、前記振動板が前記ポンプ筐体側へ屈曲したとき、前記ダイヤフラムの中央部が前記ポンプ筐体の表面に近接又は接触するように設定されていることを特徴とする、請求項6に記載の圧電ポンプの製造方法。
- 前記第2工程において、前記熱硬化型接着剤は前記圧電体の中心部より周辺部の厚みが厚くなるように形成されることを特徴とする、請求項6又は7に記載の圧電ポンプの製造方法。
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