JP2018028265A - マイクロダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムポンプにおいて、圧力チャンバのデッドボリュームを可及的に小さくすることにより、ポンプ効率の向上を図る等の技術を提供すること。
【解決手段】ポンプ１０は、吸入弁３１および吐出弁３２を有する弁プレート３０と、弁プレートに対向配置されるダイヤフラム４０と、ダイヤフラムの他面に熱硬化性の接着材７０を介して貼着される圧電素子６０とを備える。ダイヤフラムの周縁部４０ａが弁プレートに接合される。ダイヤフラムは、圧電素子よりも大きい熱膨張率を有している。そのため、接着材を硬化させる加熱工程を経た後、ダイヤフラムの中央部にドーム状に膨らむ変形が生じる。このようなダイヤフラムの膨張収縮変形により、ダイヤフラムと対向する弁プレートとの間に、デッドボリュームが極めて小さいチャンバ８０を形成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダイヤフラムとなる薄膜などを積層することにより形成するマイクロダイヤフラムポンプに関する。

近年家庭用（戸建て住宅用）の分散型エネルギープラントとして燃料電池システムの普及と商業化が期待されている。この種の燃料電池では、燃料ガスや液体燃料、改質器に供給する水、改質器でできた水素などを燃料電池自体に供給するためのポンプが必要になる。また燃料から必要な水素（Ｈ_２）を取り出す改質時に一酸化炭素（ＣＯ）が生成されるが、この一酸化炭素は電池触媒の性能に悪影響を及ぼすため、一酸化炭素濃度低減のため選択酸化用空気の流量制御も同時に求められる。さらに分析装置や医療関連（投薬、臨床試験など）では、気体や液体の微少量の供給が必要になる。さらに、電子機器の性能向上に伴って発生する熱を放出し冷却するための小型のポンプも必要になる。

このような用途に用いるマイクロポンプがこれまで種々提案されている。一般的なポンプとしては、遠心式、容積回転式、容積往復式などが周知である。容積往復式は微少流量の吐出が可能で軽量精度が良いなどの特徴が有り、特にダイヤフラム式のものは小型化に適するから、体内にインプラント可能な医療機器、小型の分析機器や事務用機器などへの適用が行われている。

特許文献１〜３には、圧電素子で駆動するマイクロダイヤフラムポンプが開示されている。これら開示されたポンプでは、吸入弁および吐出弁が形成された弁座シートに、一枚の枠板ないしは複数枚の枠板からなる枠体を介してダイヤフラムが接合されている。ダイヤフラムの一面には収入弁と吐出弁とを有する弁座シートが対向し、他の面にはダイヤフラムを振動させる圧電素子（ピエゾ素子）が貼着されている。ダイヤフラム、弁座シートおよび枠板（または枠体）で囲まれる空間に、ダイヤフラムの振動によって容積（内圧）が変化する圧力チャンバを形成している。

特許第４９４５６６１号公報 特開２０１１−１１７２１１号公報 特開２０１１−１１７２１２号公報

このようなダイヤフラムポンプにおいては、圧電素子とダイヤフラムの熱膨張率の差により、加熱工程を経たダイヤフラムに変形が生じることが分かっている。例えば、圧電素子としてジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）の焼結体を用い、それをステンレスの薄板であるダイヤフラムに熱硬化性樹脂を介して接着した場合、ＰＺＴに対してステンレスの熱膨張率のほうが大きいため、冷却によりダイヤフラム表面がＰＺＴ側に膨らむような変形が残ることが確認されている。

このような製造過程におけるダイヤフラムの変形は、チャンバ空間のデッドボリューム（チャンバの容積のうち流体の吐出に寄与しない不要容積）を拡大させることとなる。そのため、製品の圧縮比が設計値よりも低下してしまい、ポンプ効率を悪化させる要因となっていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムを有するマイクロポンプにおいて、製造過程で生じる圧力チャンバのデッドボリュームを可及的に小さくすることにより、ポンプ効率の向上を図る等の技術を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するため、本発明は、吸入弁および吐出弁を有する弁プレートと、一面を前記弁プレートに対向配置することでチャンバを形成するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの他面に貼着される圧電素子とを備えるマイクロダイヤフラムポンプであって、前記圧電素子および前記ダイヤフラムが互いに異なる熱膨張率を有し、前記ダイヤフラムの周縁部が前記弁プレートに接合されていることを特徴とする。

上記構成のマイクロダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラムの熱膨張率が前記圧電素子のそれよりも大きいことが好ましい。

また、前記ダイヤフラムの前記弁プレートに対向する側の面に凹部が形成され、該凹部の周縁部が前記吸入弁および吐出弁を囲んで前記弁プレートに接合されていることが好ましい。そして、前記ダイヤフラムの凹部の形状が前記圧電素子の貼着面の形状に対応していることが好ましい。

また、前記圧電素子の貼着面の形状が円形であり、前記ダイヤフラムが前記圧電素子側にドーム状に膨張していることが好ましい。

また、前記圧電素子が熱硬化性の接着材を介して前記ダイヤフラムの他面に接着されていることが好ましい。

また、前記弁プレートが、前記吸入弁および吐出弁を形成する１枚の弁シートを含むことが好ましい。

本発明のマイクロダイヤフラムポンプによれば、圧電素子とダイヤフラムとが互いに異なる熱膨張率を有しているため、製造時の加熱工程後にダイヤフラムが膨張変形する。これにより、ダイヤフラムと対向する弁プレートとの間に、デッドボリュームが極めて小さい圧力チャンバを形成することができ、ポンプ効率の向上を図ることができる。

本発明の第一実施例によるマイクロダイヤフラムポンプの外観斜視図である。 図１のポンプの積層構造を説明するための分解斜視図である。 図１のポンプの模式断面図である。 弁シートの開口パターンを示す図である。 図４に示すV−V線で切断した弁シートの断面図である。 弁座シートの開口パターンを示す図である。 図６に示すVII−VII線で切断した弁座シートの断面図である。 ダイヤフラムシートの下側面を示す図である。 チャンバ空間を形成する方法を説明するための図である。 ポンプの効果を説明するための模式断面図である。 本発明の第二実施例によるマイクロダイヤフラムポンプの分解斜視図である。 図１１のポンプの模式断面図である。

本発明に係るマイクロダイヤフラムポンプの好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」という語は、単に相対的な位置関係を意味し、絶対的な方向の意味では解釈されない。本発明の実施形態によるマイクロダイヤフラムポンプ１０は、吸入弁３１および吐出弁３２を有する弁プレート３０と、一面が弁プレート３０に対向配置されるダイヤフラム４０と、ダイヤフラム４０の他面に貼着される圧電素子６０とを備える。ダイヤフラム４０の周縁部４０ａが弁プレート３０に接合されることで、容積が変化する圧力チャンバ８０が形成されている。マイクロダイヤフラムポンプ１０は、圧電素子６０に交番電圧を印加してダイヤフラム４０を振動させることにより、チャンバ８０内の流体を吸入弁３１から吐出弁３２に導くよう構成されている。

ダイヤフラムを振動させる圧電素子（ピエゾ素子）６０としては、例えばジルコン・チタン酸鉛を含むＰＺＴと総称される焼結体を採用することができる。ダイヤフラム４０の素材としては、使用する流体による腐食に強い、例えばステンレス鋼薄板（ＳＵＳシート）を採用することができる。なお、ここでいう薄板は、箔状のものを含む。

圧電素子６０およびダイヤフラム４０は、互いに異なる熱膨張率の素材により形成される。ここで、ダイヤフラム４０がステンレス鋼薄板であり、圧電素子６０がＰＺＴ焼結体の場合には、ダイヤフラム４０の熱膨張率は、圧電素子６０のそれよりもかなり大きい。

このように、ステンレス鋼のダイヤフラム４０は、ＰＺＴ６０よりも大きい熱膨張率を有し、これらを熱硬化性の接着材を介して加熱接着した場合には、冷却後にダイヤフラム４０がＰＺＴ６０側に膨らむような変形が生じる。このようなダイヤフラムの膨張変形により、対向する弁プレート３０との間に、デッドボリュームが極めて小さいドーム状のチャンバ空間８０を形成することができる。

また、ダイヤフラム４０の弁プレート３０に対向する側の面に、例えばハーフエッチング（所定の深さまでエッチングにより除去すること）により凹部４１を形成することが好ましい。このような凹部４１をダイヤフラム４０に形成する場合、該凹部４１の周縁部４０ａで、吸入弁３１および吐出弁３２を囲むように、弁プレート３０にダイヤフラム４０が接合されることが好ましい。このような凹部４１を形成することにより、ダイヤフラム４０の中央部が弁プレート３０に当接するような不具合を防ぐことができる。

さらに、ダイヤフラム４０の凹部４１の形状は、圧電素子６０の貼着面６１の形状に対応した形状であることが好ましい。圧電素子６０は、その貼着面６１の形状が円形であることが好ましい。圧電素子６０の貼着面６１が円形の場合、ダイヤフラム４０の凹部４１は、その貼着面６１の径よりも大きな径の円形に形成されることが好ましい。ダイヤフラム４０また凹部４１の形状を円形にすることで、加熱工程後のダイヤフラム４０を、緩やかな曲面を描くドーム状に膨らませることができる。このようにダイヤフラム４０をドーム状に膨張変形することで、ダイヤフラム面における方向性を排除し、結果的に振動モードを単純化することができる。また、矩形のダイヤフラムよりも大きな可動域を確保することができる。また、ダイヤフラム４０の局所的な応力集中が少なくなり、ポンプの信頼性の向上や長寿命化にも貢献することができる。

さらに、本発明に係るマイクロダイヤフラムポンプ１０によれば、従来のようなチャンバを囲む枠板ないしは複数枚の枠板からなる枠体を有していないので、積層工程が簡素化され、製造コストを安く抑えることができる。これとともに、ポンプデバイス本体の小型化や低背化にも貢献する。

図１は、本発明の一実施例によるマイクロダイヤフラムポンプ１０の外観斜視図である。図２は、ポンプ１０の積層構造を説明するための分解斜視図である。図３は、ポンプ１０の模式断面図である。マイクロダイヤフラムポンプ１０は、複数のステンレスの金属薄板と枠体とを多層化接合、すなわち金属薄板などを位置合わせして積層し、それらを接合して形成される。本実施例のポンプ１０の本体は、一辺が約７ｍｍの四角形であり、その厚さは１ｍｍ以下である。この実施例では、７枚のステンレス薄板（ＳＵＳシート）が一括して拡散接合（真空中で加熱・加圧して接合）されて１つの金属積層体を形成している。この積層体は、下からベース板２０、弁座シート３４Ｌ、弁シート３５Ｌ、弁シート３５Ｕ、弁座シート３４Ｕ、ダイヤフラムシート４０および外枠体５０から構成される。

ベース板２０は、一辺が約７ｍｍのステンレス板であって、吸入弁３１の弁座３４１（開口３４１ａ）に対向する吸込ポート流路２１と、吐出弁３２の弁ストッパ３４２（開口部３４２ｃ）に対向する吐出ポート流路２２とが貫通して形成されている。

ベース板２０上に、弁座シート３４Ｌ、弁シート３５Ｌ、弁シート３５Ｕおよび弁座シート３４Ｕをこの順で積層することで、弁プレート３０が形成される。また、弁プレート３０の積層体（予備積層体）を予め形成しておき、その弁プレート積層体をベース板２０に後から接合してもよい。

図４に弁シート３５の開口パターンを示す。また、図５に図４に示すV−V線で切断した場合の弁シート３５の断面図を示す。図２及び図３に示した２枚の弁シート３５Ｕ、３５Ｌは、同一の弁シート３５を、単に左右を反転した関係にある。弁シート３５は、ベース板２０と外形が同じステンレス薄板からなる。弁シート３５には、弁板３５１と流路開口３５２とが、エッチングやプレス打ち抜きにより形成されている。ここに弁板３５１は、流路開口３５２とほぼ同径の弁板開口３５１ａから内径側に向けて折曲しながら伸びる支持腕３５１ｂに支持されている。

図６に弁座シート３４の開口パターンを示す。また、図７に、図６に示すVII−VII線で切断した場合の弁座シート３４の断面図を示す。２枚の弁座シート３４Ｕ、３４Ｌも、同一の弁座シート３４からなり、これらは弁座シート３４を左右に反転させ、かつ、上下に裏返した関係にある。弁座シート３４は、ベース板２０や弁シート３５と外形が同じステンレス薄板に、弁座３４１と弁ストッパ３４２とがエッチングやプレス打ち抜きにより形成されている。

弁座３４１は、流路となる円形の開口３４１ａと、この開口周縁に沿う環状の突条３４１ｂとを有する。この突条３４１ｂは、図７に示すように、突条３４１ｂを残してその回りをハーフエッチングする（所定の深さまでエッチングによって除去する）ことにより僅かにへこませることで形成できる。ハーフエッチング領域３４１ｃの半径方向における幅は、突条３４１ｂから、対向する弁シート３５の流路開口３５２の端までの長さに相当する。

突条３４１ｂにはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）の皮膜を形成しておくのが好ましい。このＤＬＣは例えば真空蒸着、スパッタリングなどの物理的方法（ＰＶＤ）、プラズマＣＶＤなどの化学的方法（気相成長法）により形成することができる。この時、突条３４１ｂ以外の領域には被膜形成を防ぐためのマスキングをしておく。また、ハーフエッチング領域３４１ｃを形成する際には、少なくともこの突条３４１ｂがエッチングされないようマスキングをしておくことが望ましい。

弁ストッパ３４２は、開口部３４２ｃと、開口部３４２ｃの縁に形成した環状部３４２ａと、この環状部３４２ａの周囲に周方向に分割された３つの流路３４２部ｂとを有する。環状部３４２ａは、弁板３５１に当接する部位である。つまり、開口部３４２ｃの内径は、弁板３５１の外径よりも小さく形成される。

このように加工された弁シート３５と弁座シート３４とは２枚ずつ準備される。弁シート３５Ｕ、３５Ｌを例えば図２に示すように重ね、その上下に弁座シート３４Ｕ、３４Ｌを重ねて、これらシートを加圧しながら拡散接合することで、弁プレート３０が積層される。

なお、図示はしないが、吸入弁３１および吐出弁３２を、１枚の弁シート３５に形成してもよい。つまり、弁板開口３５１ａ内に支持腕３５１ｂを介して支持される弁板３５１からなる弁を、２つ並列に形成した１枚の弁シート３５の上下に、弁座シート３４Ｕ、３４Ｌを重ねて積層してもよい。

これらのシートが正しく位置合わせされた弁プレート３０は、吸入ポート側において、弁シート３５Ｌの弁板３５１が、弁座シート３４Ｌの弁座３４１（突条３４１ｂ）と同心に設置されるとともに、弁座シート３４Ｕの弁ストッパ３４２（環状部３４２ａ）に対向する。これらにより、吸入弁３１が形成される。そして、吸入弁３１周囲の縦の流路が、それぞれ同一の曲率内径を有する弁板開口３５１ａ、流路開口３５２および流路部３４２ｂにより形成される。

また、吐出ポート側においては、弁シート３５Ｕの弁板３５１が、弁座シート３４Ｕの弁座３４１（突条３４１ｂ）に同心に設置されるとともに、弁座シート３４Ｌの弁ストッパ３４２（環状部３４２ａ）に対向する。これらにより、吐出弁３２が形成される。吐出弁３２周囲の縦の流路が、ベース板２０の吐出ポート流路２２とそれぞれ同一の曲率内径を有する弁板開口３５１ａ、流路開口３５２および流路部３４２ｂにより形成される。

図８には、弁プレート３０（弁座シート３４Ｕ）に接合する前のダイヤフラムシート４０の下側面（弁プレートに対向する側の面）の構造が示される。接合前のダイヤフラムシート４０は、弁プレート３０と外形が同じ平坦なステンレス薄板からなる。ダイヤフラムシート４０の弁プレート３０に対向する下側面には、円形の凹部４１が形成されている。凹部４１は、例えば５μｍの一定の深さにハーフエッチングされている。この凹部４１の形状は、圧電素子であるＰＺＴ６０の円形の貼着面６１の形状に対応して、その径よりも若干大きな径の円形に形成されている。

そして、ダイヤフラムシート４０は、凹部４１の周縁部４０ａが吸入弁３１および吐出弁３２を囲むようにして、弁プレート３０に拡散接合される（図９（ａ））。

外枠体５０は、ダイヤフラムシート４０と同じ外形のステンレス板からなる。外枠体５０の中央には、ダイヤフラムシート４０の可動域に対応して円形に打ち抜かれた開口部５０ａが形成されている。

金属積層体を拡散接合で形成した後、熱硬化性樹脂である接着材７０を塗布して、圧電素子であるＰＺＴ６０をダイヤフラムシート４０の上面中央部に貼着する（図９（ｂ））。

熱硬化性の接着材７０を硬化させる加熱工程を経ると、ステンレスのダイヤフラムシート４０はＰＺＴ６０よりも大きい熱膨張率を有しているために、加熱硬化後の冷却によりダイヤフラムシート４０のＰＺＴ６０側の面が上に凸のドーム状に膨らむような変形４０’を生じさせることができる（図９（ｃ））。本実施例では、このようなダイヤフラムの膨張収縮変形４０’により、対向する弁プレート３０との間に、デッドボリュームが極めて小さい圧力チャンバ８０の空間が形成される。

図１０に示すように、ＰＺＴ６０に図示しない駆動回路から交番電圧を印加すると、ＰＺＴ６０が伸縮し、それに伴いダイヤフラム４０の表面に引張及び圧縮応力を生じて上下に振動する。本実施例では、ダイヤフラム４０の振幅は、約２０μｍ（±１０μｍ）である。このダイヤフラム４０の上下振動によってチャンバ８０の容積が変化する。ここで、ダイヤフラム４０の振動によって変化するチャンバ容積を排除容積Ｖｅとし、変化しない容積を不要容積（デッドボリューム）Ｖｄと記載する。

ダイヤフラム４０が上に向けて変形し、チャンバ８０の内圧が負圧になるときには、吸入弁３１の弁板が弁座から離れて開き、吐出弁３２の弁板は弁座に当たって閉じる。その結果、吸入弁３１を介してチャンバ８０内に流体が吸入される。ダイヤフラム４０が下に向けて変形し、ダイヤフラム４０がチャンバ８０を加圧するときには、吸入弁３１が閉じ、吐出弁３２が開き、吐出弁３２を介してチャンバ８０から流体が吐出される。

図１０を参照して、本実施例によるマイクロダイヤフラムポンプ１０の効果を、さらに説明する。
本実施例によれば、ダイヤフラム４０が弁プレート３０に直接接合されることで、流体の吐出に寄与しないデッドボリュームを、ほぼ無くすことができる。一方、比較例によるポンプでは、ダイヤフラムが枠体Ｆを介して弁プレートに接合されているので、少なくとも枠体Ｆで囲まれる容積Ｖｆだけ本実施例よりもデッドボリュームが大きい。

実施例と比較例との間で排除容積Ｖｅが同じとした場合で、ポンプ効率をチャンバの圧縮比γ（γ＝Ｖｅ／Ｖｄ）で比較する。ここで、排除容積Ｖｅは、ダイヤフラムが上方変位したときの排除容積Ｖｅｕと、ダイヤフラムが下方変位したときの排除容積Ｖｅｄとを合算した容積である。また、本実施例によるチャンバのデッドボリュームをＶｄ１とし、比較例によるデッドボリュームをＶｄｏとする。
本実施例によるポンプ１０の圧縮比γｅ（γｅ＝Ｖｅ／Ｖｄ１）と、比較例によるポンプの圧縮比γｏ（γｏ＝Ｖｅ／Ｖｄｏ）とを比較すると、Ｖｄ１＜Ｖｄｏであるから、本実施例のほうの圧縮比のほうが大きいγｅ＞γｏとなることが分かる。
このように、本実施例のマイクロダイヤフラムポンプ１０は、従来のものよりもチャンバの圧縮比を大きくすることができ、したがってポンプ効率の向上を図ることができる。

図１１は、本発明の他の実施例によるマイクロダイヤフラムポンプ１１の分解斜視図である。図１２は、ポンプ１１の模式断面図である。なおこれらの図において、上述した実施例と同一または対応する要素には、その要素と同じ符号が付されている。

本実施例のポンプ１１の本体は、一辺が約７ｍｍの四角形であり、その厚さは１ｍｍ以下である。この実施例では、７枚のステンレス薄板が一括に拡散接合されて１つの金属積層体を形成している。この積層体は、下からベース板２５、弁座シート３６Ｌ、弁シート３５Ｌ、弁シート３５Ｕ、弁座シート３６Ｕ、ダイヤフラムシート４０、および外枠体５０から構成される。

ベース板２５は、一辺が約７ｍｍのステンレス板であって、吸入弁３１の弁座３４１（開口３４１ａ）に対向する吸込ポート流路２１と、吐出弁３２の弁板３５１に対向する吐出ポート流路２３とが貫通して形成されている。本実施例では、吐出ポート流路２３が、三又状のストッパ２３ａによって３分割されている。

ベース板２５上には、弁座シート３６Ｌ、弁シート３５Ｌ、弁シート３５Ｕおよび弁座シート３６Ｕがこの順で積層され弁プレート３０が形成される。また、弁プレート３０の積層体（予備積層体）を予め形成しておき、その弁プレート積層体をベース板２５に後から接合してもよい。

２枚の弁シート３５Ｕ、３５Ｌは、上述した実施例と同様に、同一の弁シート３５を、単に左右を反転した関係にある。弁シート３５は、ベース板２０と外形が同じステンレス薄板からなる。弁シート３５には、上述した実施例と同様に、弁板３５１と流路開口３５２とが形成されている。ここに弁板３５１は、流路開口３５２とほぼ同径の弁板開口３５１ａから内径側に向けて折曲しながら伸びる支持腕３５１ｂに支持されている（図４参照）。

なお、図示はしないが、吸入弁３１および吐出弁３２を、１枚の弁板シート３５に形成してもよい。つまり、弁板開口３５１ａ内に支持腕３５１ｂを介して支持される弁板３５１からなる弁を、２つ並列に形成した１枚の弁板シート３５の上下に、弁座シート３６Ｕ、３６Ｌを重ねて積層してもよい。

２枚の弁座シート３６Ｕ、３６Ｌも、同一の弁座シートからなり、これらは弁座シートを左右に反転させ、かつ、上下に裏返した関係にある。弁座シートは、弁シート３５と外形が同じステンレス薄板に、弁座３４１（開口３４１ａおよび突条３４１ｂなど）と開口３４３とが、エッチングやプレス打ち抜きにより形成されている。

弁座３４１は、上述した実施例と同様に、円形の開口３４１ａと、この開口周縁に沿う環状の突条３４１ｂと、ハーフエッチング領域３４１ｃとを有している（図６参照）。

開口３４３は、隣接する弁シート３５の流路開口３５２と同じ内径を有している。

弁座シート３６Ｌ、弁シート３５Ｌ、弁シート３５Ｕおよび弁座シート３６Ｕが正しく位置合わせされた弁プレート３０は、吸入ポート側において、弁シート３５Ｌの弁板３５１が、弁座シート３６Ｌの３４１（突条３４１ｂ）と同心に設置され、吸入弁３１が形成される。そして、吸入弁３１周囲の縦の流路が、それぞれ同一の曲率内径を有する弁板開口３５１ａ、流路開口３５２および開口３４３により形成される。

また、吐出ポート側においては、弁シート３５Ｕの弁板３５１が、弁座シート３６Ｕの弁座３４１（突条３４１ｂ）に同心に設置されることにより、吐出弁３２が形成される。吐出弁３２周囲の縦の流路が、ベース板２５の吐出ポート流路２３とそれぞれ同一の曲率内径を有する弁板開口３５１ａ、流路開口３５２および開口３４３により形成される。

ダイヤフラムシート４０は、弁プレート３０と外形が同じ平坦なステンレス薄板からなる。ダイヤフラムシート４０の弁プレート３０に対向する下側面には、例えば５μｍの深さにハーフエッチングされた凹部４１が形成されている。この凹部４１の形状は、ＰＺＴ６０の円形の貼着面６１よりも若干大きな直径を有する円形に形成されている。

そして、ダイヤフラムシート４０は、凹部４１の周縁部４０ａが、吸入弁３１および吐出弁３２を囲むようにして、弁プレート３０に拡散接合される。

外枠体５０は、ダイヤフラムシート４０と同じ外形のステンレス板からなる。外枠体５０の中央には、ダイヤフラムシート４０の可動域に対応して円形に打ち抜かれた開口部５０ａが形成されている。

金属積層体を拡散接合で形成した後、熱硬化性樹脂である接着材７０を塗布して、圧電素子であるＰＺＴ６０をダイヤフラムシート４０の上面中央部に貼着する。

ステンレスのダイヤフラムシート４０は、ＰＺＴ６０よりも大きい熱膨張率を有しているために、熱硬化性の接着材７０を硬化させる加熱工程を経た後には、ダイヤフラムシート４０の中央部を上に凸に膨らませることができる。このようなダイヤフラムの膨張収縮変形により、対向する弁プレート３０との間に、デッドボリュームが極めて小さいドーム状の圧力チャンバ８０の空間を形成することができる。

１０、１１ マイクロダイヤフラムポンプ
２０ ベース板 ２１ 吸込ポート流路
２２、２３ 突出ポート流路 ２３ａ ストッパ
２５ ベース板 ３０ 弁プレート
３１ 吸入弁 ３２ 吐出弁
３４、３４Ｕ、３４Ｌ 弁座シート ３５、３５Ｕ、３５Ｌ 弁シート
３６Ｕ、３６Ｌ 弁座シート ４０ ダイヤフラムシート
４１ 凹部 ５０ 外枠体
６０ ＰＺＴ ６１ 貼着面
７０ 接着材 ８０ チャンバ
３４１ 弁座 ３４１ａ 開口
３４１ｂ 突条 ３４１ｃ ハーフエッチング領域
３４２ 弁ストッパ ３４２ａ 環状部
３４２ｂ 流路部 ３４３ 開口
３５１ 弁板 ３５１ａ 弁板開口
３５１ｂ 支持腕 ３５２ 流路開口

Claims (7)

1. 吸入弁および吐出弁を有する弁プレートと、一面を前記弁プレートに対向配置することでチャンバを形成するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの他面に貼着される圧電素子とを備えるマイクロダイヤフラムポンプであって、
   前記圧電素子および前記ダイヤフラムが互いに異なる熱膨張率を有し、
   前記ダイヤフラムの周縁部が前記弁プレートに接合されていることを特徴とするマイクロダイヤフラムポンプ。
2. 前記ダイヤフラムの熱膨張率が前記圧電素子のそれよりも大きい、請求項１に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。
3. 前記ダイヤフラムの前記弁プレートに対向する側の面に凹部が形成され、該凹部の周縁部が前記吸入弁および吐出弁を囲んで前記弁プレートに接合されている、請求項１または２に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。
4. 前記ダイヤフラムの凹部の形状が前記圧電素子の貼着面の形状に対応している、請求項３に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。
5. 前記圧電素子の貼着面の形状が円形であり、前記ダイヤフラムが前記圧電素子側にドーム状に膨張している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。
6. 前記圧電素子が熱硬化性の接着材を介して前記ダイヤフラムの他面に接着されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。
7. 前記弁プレートが、前記吸入弁および吐出弁を形成する１枚の弁シートを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロダイヤフラムポンプ。

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