JP2020041500A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】静音性を維持しながら、従来構成よりも高い流量と高い圧力を実現する。【解決手段】ポンプ１０は、平板２０、振動領域３０を有する平板３００、および、圧電素子４０を備える。圧電素子４０は、平板２０に配置されている。平板３００の振動領域３０は、平板２０に対向して配置されている。圧電素子４０は、圧電体４１を有する。圧電体４１は、第１領域４１１と第２領域４１２とを有する。第１領域４１１は、分極方向Ｐ４１１を有する。第２領域４１２は、第１領域４１１の外周に配置され、分極方向Ｐ４１１と逆の分極方向Ｐ４１２を有する。【選択図】 図１

Description

この発明は、屈曲振動を用いて流体を搬送するポンプに関する。

従来、例えば、特許文献１に示す構造を有するポンプがある。特許文献１に示すポンプは、内部空間を有する筐体と、アクチュエータとを備える。

アクチュエータは、平板状であり、筐体の内部空間に、筐体の１つの壁に対向して配置されている。アクチュエータが対向する壁は、中央部の厚みが薄く、受動振動板として機能する。受動振動板の中央には、吸気口が設けられている。また、アクチュエータの外縁には開口があり、排気口となっている。

アクチュエータが振動すると、アクチュエータと受動振動板との間のポンプ室の圧力変化によって、受動振動板が振動する。吸気と排気は、これらアクチュエータの振動と受動振動板の振動との組合せによって実現される。

特許第５１７７３３１号明細書

特許文献１に示すようなポンプでは、高い流量や高い圧力を得るためには、ポンプ室を大きくする必要がある。しかしながら、ポンプ室を大きくするためには、アクチュエータである能動振動板や受動振動板の面積を大きくする必要がある。

この場合、能動振動板および受動振動板の共振周波数は、低下する。そして、振動周波数が可聴域に入ってしまうと、ユーザに不快な騒音が発生してしまう。

したがって、本発明の目的は、静音性を維持しながら、従来構成よりも高い流量と高い圧力を実現可能なポンプを提供することにある。

この発明のポンプは、第１板、圧電素子、第２板、および、ポンプ室を備える。第１板は、第１主面と第２主面とを有し、外縁が振動可能に支持されている。圧電素子は、第１板の第１主面に配置され、第１板を振動させる。第２板は、第２主面に対向する第３主面と、第４主面と、第３主面と第４主面とを貫通し第２板の中央領域に形成された吸入口と、を有し、第３主面から第４主面方向に見て中央領域の外側の領域にて第４主面が固定されている。ポンプ室は、第１板、第２板、側壁部材によって囲まれる空間からなり、第１主面から第２主面方向に視て圧電素子よりも外側に形成された吐出口および吸入口を介して外部に連通する。圧電素子は、平板の圧電体と、圧電体の対向する両主面に形成された駆動用電極と、を有する。圧電体は、圧電体の厚み方向に沿った第１の分極方向を有する第１領域と、該第１領域の外周に配置され、第１の分極方向と逆の第２の分極方向を有する第２領域と、を有する。

この構成では、第１領域と第２領域とで、圧電体の変位方向が逆になる。これにより、第１板の中心から外縁との間に、振動の節を２個有する振動、すなわち、２次共振による振動が生じる。さらに、第１板の振動によって、第２板も同様に、２次共振による振動が生じる。そして、第１板の振動の腹と第２板の振動の節とが、平面視において一致または近くなることによって、ポンプ室内の流体は、吸入口から吐出口に向けて効率的に搬送される。この際、第１板および第２板の面積が大きくなっても、２次共振の周波数は、高くなるので、その周波数が可聴域に入ることが抑制される。

また、この発明のポンプは、第１板、圧電素子、第２板、ポンプ室、および、駆動部を備える。第１板は、第１主面と第２主面とを有し、外縁が振動可能に支持されている。圧電素子は、第１板の第１主面に配置され、第１板を振動させる。第２板は、外縁が固定して支持されている。ポンプ室は、第１板、第２板、側壁部材によって囲まれる空間からなり、第１板の外縁の領域に形成された吐出口および第２板の中央領域に形成された吸入口を介して外部に連通している。駆動部は、圧電素子に駆動信号を与える。圧電素子は、平板の圧電体と、圧電体の対向する両主面に形成された駆動用電極と、を有する。駆動用電極は、第１駆動用電極と第２駆動用電極とを備える。第１駆動用電極は、平面視において、圧電体の中央領域に配置されている。第２駆動用電極は、平面視において、第１駆動用電極よりも外側に配置されている。駆動部は、第１駆動用電極と第２駆動用電極とに逆相の駆動信号を印加する。

この構成では、圧電体における第１駆動用電極に挟まれる部分と、圧電体における第２駆動用電極に挟まれる部分とで、圧電体の変位方向が逆になる。これにより、第１板の中心から外縁との間に、振動の節を２個有する振動、すなわち、２次共振による振動が生じる。さらに、第１板の振動によって、第２板も同様に、２次共振による振動が生じる。そして、第１板の振動の腹と第２板の振動の節とが、平面視において一致または近くなることによって、ポンプ室内の流体は、吸入口から吐出口に向けて効率的に搬送される。この際、第１板および第２板の面積が大きくなっても、２次共振の周波数は、高くなるので、その周波数が可聴域に入ることが抑制される。

この発明によれば、静音性を維持しながら、従来構成よりも高い流量と高い圧力を実現可能なポンプを提供することにある。

（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るポンプの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るポンプの振動の概要を示す側面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るポンプの振動の状態遷移および流体の搬送状態を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るポンプの構成を示す側面の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るポンプの構成を示す側面の断面図である。 （Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図である。

本発明の第１の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、図１（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るポンプの構成を示す分解斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るポンプの振動の概要を示す側面断面図である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２に示すように、ポンプ１０は、平板２０、平板３００、圧電素子４０、支持部材５１、および、側壁部材５２を備える。

平板２０は、互いに対向する主面２１（本発明の「第１主面」に対応する。）と主面２２（本発明の「第２主面」に対応する。）とを有する。平板２０は、所定の材料、厚み、および、径からなる円板である。平板２０の材料、厚み、および、径は、平板２０が圧電素子４０によって振動する際の共振周波数に基づいて設定されている。平板２０が、本発明の「第１板」に対応する。

なお、平板２０は、主たる振動領域が円形であれば、外形形状は、円形に限らず、略円形、正多角形を含む略正多角形であってもよい。これにより、平板２０における振動が中心ＰＯに対して軸対称に伝わるため、流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。特に、平板２０が円形の場合、最も効果的に流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。

圧電素子４０は、平板２０の主面２１に配置されている。圧電素子４０は、円板である。この際、平面視において、圧電素子４０の中心は、平板２０の中心ＰＯに略一致している。なお、圧電素子４０の中心と平板２０の中心ＰＯとは、完全に一致していることが好ましいが、ポンプ１０の動作として実質的な影響を与えない程度にズレていてもよい。なお、圧電素子４０の具体的な構造は、後述する。

平板２０の外縁ＯＥ２０よりも外方には、固定用部材２２０が配置されている。固定用部材２２０は、環形である。固定用部材２２０の内周面と平板２０の外縁ＯＥ２０とは、弾性部材２０１によって接続されている。また、固定用部材２２０の内周面と平板２０の外縁ＯＥ２０と間には、孔２１０が形成されている。孔２１０は、本発明の「吐出口」に対応する。孔２１０は、平板２０の外縁ＯＥ２０の全周に亘って離散的に形成されている。例えば、平板２０と固定用部材２２０とは、一枚の板からなり、平板２０の外縁ＯＥ２０と固定用部材２２０の内周面との間の領域を貫通する孔を複数設けることによって孔２１０が形成される。そして、平板２０の外縁ＯＥ２０と固定用部材２２０の内周面との間の領域における孔２１０が形成されずに残った部分は、弾性部材２０１となる。この構成によって、平板２０は、外縁ＯＥ２０が振動可能な状態で、固定用部材２２０に保持される。

平板３００は、互いに対向する主面３１と主面３２とを有する。平板３００は、所定の材料、厚み、および、径からなる円板である。平板３００は、平面視した中央の領域に、振動領域３０を有する。振動領域３０の材料、厚み、および、径は、振動領域３０の共振周波数と平板２０の共振周波数とが一致するように設定されている。例えば、図１（Ａ）に示すように、振動領域３０の半径Ｒ３０は、平板２０の半径Ｒ２０よりも小さい。一例として、半径Ｒ３０は、半径Ｒ２０の約６５％±１０％程度である。振動領域３０の厚みは、平板２０の厚みよりも薄い。平板３００の振動領域３０が、本発明の「第２板」に対応する。

振動領域３０を有する平板３００は、平板２０に対して、所定距離で離間して配置されている。より具体的には、平板３００の主面３１と平板２０の主面２２とは、互いに対向しており、主面３１と主面２２とは平行であり、主面３１と主面２２との距離が、上記所定距離である。平板３００および振動領域３０の中心と平板２０の中心ＰＯとは一致している。

平板３００は、平面視の中心を含むように、主面３１から主面３２に貫通する孔３１０を有する。言い換えれば、振動領域３０は、中心ＰＯを含むように、主面３１から主面３２に貫通する孔３１０を有する。孔３１０は、主面３１および主面３２の平面視において円形の円筒形である。孔３１０が、本発明の「吸入口」に対応する。

なお、平板３００は、振動領域３０が円形であれば、外形形状は、円形に限らず、略円形、正多角形を含む略正多角形であってもよい。これにより、平板３００の振動領域３０における振動が中心ＰＯを通り主面３１および主面３２に直交する軸に対して軸対称に伝わるため、流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。特に、振動領域３０が円形の場合、最も効果的に流体搬送のエネルギー損失を小さくできる。

側壁部材５２は、円環形である。側壁部材５２は、所定の剛性を有する。側壁部材５２の底面は、平板３００の外縁に沿って、平板３００の主面３１に接合している。この際、側壁部材５２は、振動領域３０には接合していない。側壁部材５２の天面は、固定用部材２２０の底面（平板２０の主面２２側と同じ側の面）に接合している。

このような構成によって、ポンプ１０のポンプ室１００は、平板２０、平板３００、および、側壁部材５２によって囲まれる空間によって実現される。但し、実際のポンプ動作として主として寄与するのは、ポンプ室１００における平板２０と振動領域３０とによって挟まれた領域である。そして、ポンプ室１００は、孔２１０によって、ポンプ１０における平板２０側の外部に連通している。また、ポンプ室１００は、孔３１０によって、ポンプ１０における平板３００側（支持部材５１側）の外部に連通している。

支持部材５１は、円形である。支持部材５１は、所定の剛性を有する。支持部材５１は、平板３００の主面３２に接合している。支持部材５１は、平面視の中心を含むように、主面間を貫通する開口５１０を有する。この開口５１０の半径は、平板３００の振動領域３０の半径Ｒ３０と同じである。すなわち、平板３００における支持部材５１が接合していない中央の領域が、平板３００の振動領域３０となる。これにより、振動領域３０は、外縁が固定された状態で、支持部材５１に支持されている。

このような構成において、圧電素子４０を次に示すような構成とし、圧電素子４０を駆動することによって、ポンプ１０は、孔３１０を介して、外部からポンプ室１００内へ流体を吸入し、孔２１０を介して、ポンプ室１００内から外部へ流体を吐出する。

（圧電素子４０の構造）
図１（Ｂ）に示すように、圧電素子４０は、圧電体４１、駆動用電極４２および駆動用電極４３を備える。

圧電体４１は、互いに対向する主面４１０１と主面４１０２を有する円板である。駆動用電極４２は、圧電体４１の主面４１０１に形成されている。駆動用電極４３は、圧電体４１の主面４１０２に形成されている。駆動用電極４２は、配線電極ＴＲ４２を介して、駆動部６１の一方端子に接続されている。駆動用電極４３は、配線電極ＴＲ４３を介して、駆動部６１の他方端子に接続されている。駆動部６１は、交流電圧源であり、所定周波数の駆動信号を発生する。これにより、圧電素子４０には、所定周波数の駆動信号が印加される。

圧電体４１は、第１領域４１１、第２領域４１２、および、第３領域４１３を有する。第１領域４１１は、圧電体４１の中心を含む半径Ｒ４１の円形の領域である。第２領域４１２は、圧電体４１における第１領域４１１よりも外縁側（外周側）の半径Ｒ４２（＞Ｒ４１）の円環形の領域である。第３領域４１３は、第１領域４１１と第２領域４１２との間の円環形の領域である。第３領域４１３の幅（圧電体４１の中心から外縁に向かう方向に沿った長さ）は、可能な限り短いことが好ましい。

第１領域４１１の分極方向Ｐ４１１と第２領域４１２の分極方向Ｐ４１２とは、逆である。例えば、図１（Ｂ）に示すように、第１領域４１１の分極方向Ｐ４１１が主面４１０１から主面４１０２を向くのであれば、第２領域４１２の分極方向Ｐ４１２は、主面４１０２から主面４１０１を向いている。

第３領域４１３（本発明の「中間領域」に対応する。）は、分極が殆ど生じない領域である。なお、ここで、分極が殆ど生じない領域とは、分極が生じないことに限らず、局所的に分極が生じていても、第３領域４１３として、それぞれの分極が相殺される励振への寄与の小さい曲げの変極点付近であり、正負の分極が交差して相殺される場合だけでなく敢えて未分極領域として残す場合も含む。

なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）では、明確な境界線によって、第１領域４１１、第２領域４１２、および、第３領域４１３を区分しているが、各境界は、分極の度合いが徐々に変化するものであってもよい。

そして、一例として、第１領域４１１の半径Ｒ４１は、平板２０の半径Ｒ２０に対して、約３５％±１０％であり、第２領域４１２の外縁の半径Ｒ４２は、平板２０の半径Ｒ２０に対して、約７５％±１０％である。

（圧電素子４０の挙動および平板２０と平板３００の振動領域３０の振動状態）
第１領域４１１の分極方向Ｐ４１１と第２領域４１２の分極方向Ｐ４１２とが逆であるので、駆動用電極４２および駆動用電極４３に交流の駆動信号が印加されると、圧電体４１の第１領域４１１と第２領域４１２とで、応力の発生する方向は逆になる。これにより、平板２０における圧電体４１の第１領域４１１が当接する中央領域と、平板２０における圧電体４１の第２領域４１２が当接する外縁側の領域とでは、振動の方向は、逆になる。

この場合、図３に示すように、平板２０は、中心ＰＯから外縁ＯＥ２０との間に振動の節を２個有する振動が生じる。この振動は、図３に示すように、平板２０の各位置が主面２１、２２に直交する方向に変位する振動（ベンディング振動）
である。この際、駆動信号の周波数を平板２０の２次共振周波数に設定する。これにより、平板２０の２次共振の振動は励振され、平板２０は、振動の節を２個有する定在波状に、大きな振幅で安定的に振動する。特に、第１領域４１１の半径Ｒ４１および第２領域４１２の半径Ｒ４２を上述の寸法で設定することによって、平板２０をより大きな振幅で振動させることが可能になる。

平板２０が振動すると、当該振動によるポンプ室１００の圧力変動によって、平板３００の振動領域３０が受動的に振動を生じる。上述のように、平板２０と振動領域３０とは、共振周波数を一致させている。したがって、振動領域３０は、中心ＰＯから外縁ＯＥ３０との間に振動の節を２個有する振動を生じる。

さらに、平板２０の振動に対して、ポンプ室１００の圧力変動を介して、振動領域３０が受動的に振動することによって、平板２０の振動と振動領域３０の振動との時間的な位相差を、約９０°とすることができる。

具体的には、図３に示すように、平板２０の振動の第１の節Ｎｕ２１（中心ＰＯ側の節）の位置と、振動領域３０の腹Ａｕ３０の位置とが略一致する。また、平板２０の振動の腹Ａｕ２０（節Ｎｕ２１と節Ｎｕ２２との間の腹）と、振動領域３０の外縁ＯＥ３０の節とが一致した状態で、平板２０と振動領域３０とを振動させることができる。

このように、平板２０の振動と平板３００の振動領域３０の振動とが、上述のように、空間的な位相差が略９０°となり、時間的な位相差が略９０°となることによって、ポンプ室１００内には、中心ＰＯから外縁に向かう流体の蠕動運動（流体の進行波）が生じる。これにより、ポンプ１０は、孔３１０を介して流体を外部からポンプ室１００内に吸入し、ポンプ室１００内を中心から外縁方向に流体を搬送し、孔２１０を介して流体を外部に吐出する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係るポンプの振動の状態遷移および流体の搬送状態を示す図である。

具体的には、図４のＳＴ１では、平板２０および振動領域３０の中心ＰＯ付近での間隔が広くなり、孔３１０からポンプ室１００内に流体が吸入される。この時、中心ＰＯと外縁との途中位置では、平板２０と平板３００の振動領域３０とが近づく。これにより、外縁側からの逆流入を抑制できる。

その後、図４のＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４では、平板２０および振動領域３０の振動によって、平板２０と振動領域３０との間隔が大きな位置は、中心ＰＯから外縁に向かって移動する。この動きによって、流体は、中心ＰＯから外縁に向けて搬送される。この際、例えば、図４のＳＴ３に示す状態であれば、振動領域３０の外縁付近において、平板２０と平板３００の振動領域３０とが近づき、外縁側からの逆流入を抑制できる。

その後、図４のＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ７、ＳＴ８では、ＳＴ４から引き続き、平板２０および振動領域３０の振動によって、平板２０と振動領域３０との間隔が大きな位置は、外縁に向かって移動する。この動きによって、流体は、外縁に向けてさらに搬送される。

そして、図４のＳＴ１、ＳＴ２に示すように、平板２０の外縁ＯＥ２０に付近に搬送された流体は、孔２１０から外部に吐出される。

このような構成および動作において、ポンプ１０の振動の周波数は、平板２０および振動領域３０の２次共振の周波数となる。これにより、ポンプ１０の振動の周波数を高く設定することができる。したがって、ポンプ室１００の形状を大きくしても、振動の周波数を可聴域よりも高くできる。この結果、ポンプ１０は、静音性を維持しながら、高い流量と高い圧力を実現できる。

また、ポンプ１０では、圧電体４１に第３領域４１３を備えることによって、平板２０の振動の節Ｎｕ２１の位置（中心ＰＯから外縁ＯＥ２０に向かう方向における位置）を設計し易くなる。

なお、上述の第１領域４１１の分極方向Ｐ４１１と第２領域４１２の分極方向Ｐ４１２とを異ならせた構成は、例えば、次の方法によって形成が可能である。まず、圧電体４１における第１領域４１１とする箇所に対応する主面４１０１および主面４１０２に、第１の分極形成用電極を形成する。同様に、圧電体４１における第２領域４１２とする箇所に対応する主面４１０１および主面４１０２に、第２の分極形成用電極を形成する。

つぎに、第１の分極形成用電極と第２の分極形成用電極とに、逆の特性の電圧を印加する。これにより、第１領域４１１に分極方向Ｐ４１１を与え、第２領域４１２に分極方向Ｐ４１２を与え、分極方向Ｐ４１１と分極方向Ｐ４１２とを逆方向にできる。

この後、主面４１０１上の第１の分極形成用電極と第２の分極形成用電極とを接続する電極を追加することによって、駆動用電極４２が形成される。同様に、主面４１０２上の第１の分極形成用電極と第２の分極形成用電極とを接続する電極を追加することによって、駆動用電極４３が形成される。これにより、圧電素子４０が形成される。

次に、本発明の第２の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図５（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、図５（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るポンプ１０Ａは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、圧電素子４０Ａの構成において異なる。ポンプ１０Ａの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、圧電素子４０Ａは、圧電体４１Ａを備える。圧電体４１Ａは、第１領域４１１と第２領域４１２とを有し、第３領域４１３を有さない。

このような構成であっても、平板２０を二次共振の周波数で振動させることができる。さらに、圧電素子４０Ａにおける平板２０の振動に寄与しない部分が無く、振動効率が向上する。

次に、本発明の第３の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係るポンプの構成を示す側面の断面図である。

図６に示すように、第３の実施形態に係るポンプ１０Ｂは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、平板２０Ｂの構成において異なる。ポンプ１０Ｂの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

平板２０Ｂは、平面視した中心ＰＯを含む領域に、突出部２３を有する。突出部２３は、平板２０Ｂにおける主面２２から外方へ突出する形状であり、円板形状である。突出部２３は、平面視において、振動領域３０に重なっている。この際、突出部２３の外縁の側面は、振動領域３０の外縁ＯＥ３０に一致するか、外縁ＯＥ３０よりも中心側に位置することが好ましい。

このような構成とすることによって、ポンプ室１００の高さ（突出部２３と振動領域３０との距離）が狭くなり、圧力を高くすることができる。そして、ポンプ室１００よりも外側では、平板２０と平板３００との距離が、突出部２３と振動領域３０との距離よりも長くなる。したがって、平板２０の外縁ＯＥ２０に近い領域においては、流路抵抗が低下し、流量の低下を抑制し、流量を高くできる。

また、突出部２３を設けることによって、平板２０Ｂの振動の周波数を調整することも可能である。これにより、平板２０Ｂの振動の周波数を、所望の周波数に調整し易い。

次に、本発明の第４の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第４の実施形態に係るポンプの構成を示す側面の断面図である。

図７に示すように、第４の実施形態に係るポンプ１０Ｃは、第３の実施形態に係るポンプ１０Ｃに対して、質量調整部材７０を追加した点において異なる。ポンプ１０Ｃの他の構成は、ポンプ１０Ｂと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

質量調整部材７０は、円環状の部材であり、平面視した中央に孔７００を有する。孔７００の形状は、例えば、平板３００の孔３１０と同じである。質量調整部材７０は、平板３００の主面３２に当接して配置されている。

質量調整部材７０は、平板３００の中心付近、すなわち、振動領域３０の中心付近に配置されている。より具体的には、質量調整部材７０は、平板３００における孔３１０の周りに、孔７００が孔３１０に重なるように、配置されている。

質量調整部材７０の平面視した大きさは、図４に示す振動領域３０の中心側の振動の節Ｎｕ３１に達しない程度であることが好ましい。

このような構成では、質量調整部材７０の重さ、大きさを調整することによって、振動領域３０の振動の節Ｎｕ３１および腹Ａｕ３０の位置（中心から外縁ＯＥ３０に向かう方向の位置）を調整することが可能になる。これにより、平板２０の振動と振動領域３０の振動の空間的な位相差を、より精度良く、９０°にすることが可能になる。したがって、高い流量および高い圧力を、より確実に実現できる。

次に、本発明の第５の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図８（Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図であり、図８（Ｂ）は、圧電素子の詳細な構成および圧電素子と駆動部との接続状態を示す図である。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、第５の実施形態に係るポンプ１０Ｄは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、圧電素子４０Ｄの構成および圧電素子４０Ｄの駆動に関する構成において異なる。ポンプ１０Ｄの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、圧電素子４０Ｄは、圧電体４１Ｄ、駆動用電極４２Ｄ、および、駆動用電極４３Ｄを備える。圧電体４１Ｄは、圧電体４１のような複数の分極方向を有さない。

駆動用電極４２Ｄは、圧電体４１Ｄの主面４１０１に形成されている。駆動用電極４２Ｄは、駆動用電極４２１と駆動用電極４２２とを有する。駆動用電極４２１は、平面視において、円形であり、圧電体４１Ｄの中央領域に形成されている。駆動用電極４２２は、平面視において、円環形であり、圧電体４１Ｄの外縁側の領域に形成されている。

駆動用電極４３Ｄは、圧電体４１Ｄの主面４１０２に形成されている。駆動用電極４３Ｄは、駆動用電極４３１と駆動用電極４３２とを有する。駆動用電極４３１は、平面視において、円形であり、圧電体４１Ｄの中央領域に形成されており、駆動用電極４２１に対向している。駆動用電極４３２は、平面視において、円環形であり、圧電体４１Ｄの外縁側の領域に形成されており、駆動用電極４２２に対向している。

駆動用電極４２１は、位相反転回路６２および配線電極ＴＲ４２１を介して駆動部６１の一方端子に接続されている。駆動用電極４３１は、配線電極ＴＲ４３１を介して、駆動部６１の他方端子に接続されている。

駆動用電極４２２は、配線電極ＴＲ４２２を介して駆動部６１の一方端子に接続されている。駆動用電極４３２は、配線電極ＴＲ４３２を介して、駆動部６１の他方端子に接続されている。

この構成では、圧電体４１Ｄにおける駆動用電極４２１と駆動用電極４３１との挟まれる領域と、圧電体４１Ｄにおける駆動用電極４２２と駆動用電極４３２との挟まれる領域とで、逆位相の駆動信号が印加される。これにより、圧電体４１Ｄにおける駆動用電極４２１と駆動用電極４３１との挟まれる領域と圧電体４１Ｄにおける駆動用電極４２２と駆動用電極４３２との挟まれる領域との関係は、第１の実施形態に示した圧電体４１の第１領域４１１と第２領域４１２との関係と同じになる。

したがって、ポンプ１０Ｄは、ポンプ１０と同様の動作をする。この結果、ポンプ１０Ｄは、ポンプ１０と同様に、静音性を維持しながら、高い流量と高い圧力を実現できる。さらに、ポンプ１０Ｄでは、圧電素子４０Ｄの圧電体４１Ｄのように、複数方向の分極処理を行わなくてもよい。したがって、ポンプ１０Ｄは、ポンプ１０よりも簡素な工程で形成できる。

なお、本実施形態の説明では、位相反転回路６２を用いる態様を示した。しかしながら、駆動用電極４２１と駆動用電極４３１に駆動信号を印加する第１駆動部と、駆動用電極４２２と駆動用電極４３２に駆動信号を印加する第２駆動部とを、個別に用意してもよい。この場合、第１駆動部と第２駆動部とは、同期しており、互いに逆相の駆動信号を発生させる。この構成でも、ポンプ１０Ｄと同等のポンプを実現できる。

次に、本発明の第６の実施形態に係るポンプについて、図を参照して説明する。図９は、本発明の第６の実施形態に係るポンプの構成を示す側面断面図である。

図９に示すように、第６の実施形態に係るポンプ１０Ｅは、第１の実施形態に係るポンプ１０に対して、吐出口となる孔２１０Ｅの形成位置において異なる。ポンプ１０Ｅの他の構成は、ポンプ１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

ポンプ１０Ｅは、孔２１０Ｅ、および、弾性部材２０１Ｅを備える。孔２１０Ｅは、側壁部材５２を内面から外面に貫通する形状である。これにより、ポンプ知る１００とポンプ１０Ｅの外部とは連通する。なお、孔２１０Ｅの個数および大きさは、ポンプ１０Ｅの特性に基づいて適宜設定すればよい。これに伴い、弾性部材２０１Ｅには、孔が形成されていない。

このような構成であっても、ポンプ１０Ｅは、ポンプ１０と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述の各実施形態に係るポンプの構成は、それぞれ部分的に、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を奏することができる。

また、上述の各実施形態に係るポンプは、例えば、血圧計、搾乳器、陰圧閉鎖療法装置等に利用可能である。そして、上述の各実施形態に係るポンプを用いることによって、血圧計、搾乳器、陰圧閉鎖療法装置等の装置性能は向上する。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：ポンプ
２０、２０Ｂ、３００：平板
２１、２２：主面
２３：突出部
３０：振動領域
３１：主面
３２：主面
４０、４０Ａ、４０Ｄ：圧電素子
４１、４１Ａ、４１Ｄ：圧電体
４２、４２Ｄ、４３、４３Ｄ：駆動用電極
５１：支持部材
５２：側壁部材
６１：駆動部
６２：位相反転回路
７０：質量調整部材
１００：ポンプ室
２０１、２０１Ｅ：弾性部材
２１０、２１０Ｅ：孔
２２０：固定用部材
３００：平板
３１０：孔
４１１：第１領域
４１２：第２領域
４１３：第３領域
４２１、４２２、４３１、４３２：駆動用電極
５１０：開口
７００：孔
４１０１、４１０２：主面
Ａｕ２０、Ａｕ３０：振動の腹
Ｎｕ２１、Ｎｕ２２、Ｎｕ３１：振動の節
ＯＥ２０、ＯＥ３０：外縁
Ｐ４１１、Ｐ４１２：分極方向
ＰＯ：中心
Ｒ２０、Ｒ３０、Ｒ４１、Ｒ４２：半径
ＴＲ４２、ＴＲ４２１、ＴＲ４２２、ＴＲ４３、ＴＲ４３１、ＴＲ４３２：配線電極

Claims (9)

1. 第１主面と第２主面とを有し、外縁が振動可能に支持された第１板と、
   前記第１板の前記第１主面に配置され、前記第１板を振動させる圧電素子と、
   前記第２主面に対向する第３主面と、第４主面と、前記第３主面と前記第４主面とを貫通し第２板の中央領域に形成された吸入口と、を有し、前記第３主面から前記第４主面方向に見て前記中央領域の外側の領域にて前記第４主面が固定された第２板と、
   前記第１板、前記第２板、側壁部材によって囲まれる空間からなり、前記第１主面から前記第２主面方向に視て前記圧電素子よりも外側に形成された吐出口および前記吸入口を介して外部に連通するポンプ室と、
   を備え、
   前記圧電素子は、
   平板の圧電体と、
   前記圧電体の対向する両主面に形成された駆動用電極と、
   を有し、
   前記圧電体は、
   該圧電体の厚み方向に沿った第１の分極方向を有する第１領域と、
   該第１領域の外周に配置され、前記第１の分極方向と逆の第２の分極方向を有する第２領域と、を有する、
   ポンプ。
2. 前記圧電体は、
   前記第１領域と前記第２領域との間に、分極が殆ど生じない中間領域を有する、
   請求項１に記載のポンプ。
3. 第１主面と第２主面とを有し、外縁が振動可能に支持された第１板と、
   前記第１板の前記第１主面に配置され、前記第１板を振動させる圧電素子と、
   外縁が固定して支持された第２板と、
   前記第１板、前記第２板、側壁部材によって囲まれる空間からなり、前記第１板の前記外縁の領域に形成された吐出口および前記第２板の中央領域に形成された吸入口を介して外部に連通するポンプ室と、
   前記圧電素子に駆動信号を与える駆動部と、
   を備え、
   前記圧電素子は、
   平板の圧電体と、
   前記圧電体の対向する両主面に形成された駆動用電極と、
   を有し、
   前記駆動用電極は、
   平面視において、前記圧電体の中央領域に配置された第１駆動用電極と、
   前記平面視において、前記第１駆動用電極よりも外側に配置された第２駆動用電極と、
   を有し、
   前記駆動部は、前記第１駆動用電極と前記第２駆動用電極とに逆相の駆動信号を印加する、
   ポンプ。
4. 平面視において、前記第２板における前記吸入口の周りに配置された質量調整部材を備える、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポンプ。
5. 前記第１板は、前記第２主面から前記第２板の前記第３主面に向けて突出する突出部を備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のポンプ。
6. 前記第１板の外縁に接続する弾性部材と、
   前記弾性部材に接続する固定用部材と、を備え、
   前記第１板は、前記弾性部材を介して前記固定用部材で支持されることによって、前記外縁が振動可能に支持されている、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のポンプ。
7. 前記圧電素子は、平面視において円形である、
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のポンプ。
8. 前記第１板は、平面視において円形である、
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のポンプ。
9. 前記第２板は、平面視において円形である、
   請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のポンプ。

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