JP2022155162A - ポンプシステムおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプで発生する振動を別の用途にも利用することができるポンプシステムおよび当該ポンプシステムを適用した電子機器を提供する。【解決手段】ポンプシステム２は、電磁駆動により振動する振動アクチュエータ８を備え、振動アクチュエータ８の駆動により流体が吐出される一対のポンプ３Ａ、３Ｂを有する。また、ポンプシステム２は、一対のポンプ３Ａ、３Ｂを互いの振動アクチュエータ８の振動が相殺されるように駆動する振動抑制モードＭ１と、一対のポンプ３Ａ、３Ｂを互いの振動アクチュエータ８の振動が重畳されるように駆動する振動発生モードＭ２と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプシステムおよび電子機器に関する。

例えば、特許文献１には、電動ポンプ用モーターの振動を低減する構造が記載されている。

特開２０２０－１６５４１０号公報

しかしながら、電動ポンプ用モーターの振動を低減してしまうと、このモーターの振動を別の用途に利用することができない。例えば、電動ポンプと共にバイブレーター等の振動発生装置を搭載する必要のある機器の場合、電動ポンプ用モーターとは別に振動発生装置を搭載しなければならず、その分、装置の大型化、煩雑化、高コスト化等を招くおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ポンプで発生する振動を別の用途にも利用することができるポンプシステムおよび当該ポンプシステムを適用した電子機器を提供することを目的とする。

このような目的は、以下の（１）～（９）の本発明により達成される。

（１） 電磁駆動により振動する振動アクチュエータを備え、前記振動アクチュエータの駆動により流体が吐出される一対のポンプを有し、
一対の前記ポンプを互いの前記振動アクチュエータの振動が相殺されるように駆動する振動抑制モードと、
一対の前記ポンプを互いの前記振動アクチュエータの振動が重畳されるように駆動する振動発生モードと、を有することを特徴とするポンプシステム。

（２） 一方の前記振動アクチュエータの振動と他方の前記振動アクチュエータの振動との位相差を変更することにより、前記振動抑制モードと前記振動発生モードとを切り替える上記（１）に記載のポンプシステム。

（３） 一対の前記ポンプは、前記振動アクチュエータの振動方向が揃うように配置されている上記（２）に記載のポンプシステム。

（４） 前記振動抑制モードでは、一対の前記ポンプを逆相で駆動する上記（３）に記載のポンプシステム。

（５） 前記振動発生モードでは、一対の前記ポンプを同相で駆動する上記（３）または（４）に記載のポンプシステム。

（６） 前記振動発生モードは、前記位相差が異なる複数のモードを有する上記（５）に記載のポンプシステム。

（７） 上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のポンプシステムを備えることを特徴とする電子機器。

（８） 前記ポンプシステムから前記流体が供給される被供給部を備えたウェアラブル端末である上記（７）に記載の電子機器。

（９） 前記ポンプシステムから前記被供給部に前記流体を供給するポンプ駆動モードと、
前記ポンプシステムから前記被供給部に前記流体を供給せず、前記ポンプシステムを振動させるバイブ駆動モードと、を有する上記（８）に記載の電子機器。

本発明のポンプシステムおよび電子機器では、一対のポンプを互いの振動アクチュエータの振動が重畳されるように駆動することにより振動を発生させることができる。したがって、ポンプシステムから発生する振動を別の用途に利用することができる。さらに、振動を発生させない振動抑制モードと、振動を発生させる振動発生モードと、を有し、振動抑制モードと振動発生モードとを切り替えることが可能なため、ポンプシステムを駆動させながら振動をＯＮ／ＯＦＦすることができる。したがって、必要に応じて振動を発生させることができる。

好適な実施形態に係るスマートウォッチを示す平面図である。 スマートウォッチに適用されたポンプシステムの全体構成を示す図である。 ポンプの断面図である。 図３に示すポンプの駆動原理を示す断面図である。 図３に示すポンプの駆動原理を示す断面図である。 振動抑制モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。 振動抑制モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。 第１振動発生モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。 第１振動発生モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。 第２振動発生モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。 第２振動発生モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。 ポンプ駆動モードの状態を示す図である。 バイブ駆動モードの状態を示す図である。 ポンプシステムの変形例を示す図である。 ポンプシステムの変形例を示す図である。

以下、本発明のポンプシステムおよび電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、好適な実施形態に係るスマートウォッチを示す平面図である。図２は、スマートウォッチに適用されたポンプシステムの全体構成を示す図である。図３は、ポンプの断面図である。図４および図５は、それぞれ、図３に示すポンプの駆動原理を示す断面図である。図６は、振動抑制モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。図７は、振動抑制モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。図８は、第１振動発生モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。図９は、第１振動発生モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。図１０は、第２振動発生モードの際にポンプに印加する交流電圧を示す図である。図１１は、第２振動発生モードでの各ポンプの駆動状態を示す図である。図１２は、ポンプ駆動モードの状態を示す図である。図１３は、バイブ駆動モードの状態を示す図である。図１４および図１５は、それぞれ、ポンプシステムの変形例を示す図である。

なお、以下では、説明の便宜上、図１、６、８、１０を除く各図に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示する。また、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向とも言い、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向とも言い、Ｚ軸に沿う方向をＺ軸方向とも言う。また、Ｙ軸方向のプラス側（矢印側）を「上」とも言い、マイナス側（矢印の反対側）を「下」とも言う。

図１に示す電子機器は、ウェアラブル端末であり、より詳細にはスマートウォッチ１である。スマートウォッチ１は、ポンプシステム２が搭載されたウォッチ本体１１と、ウォッチ本体１１を腕に装着するためのベルト１２と、を有する。

ウォッチ本体１１の表面にはタッチパネル式のディスプレイ１３が設けられ、このディスプレイ１３に種々の情報が表示される。また、ウォッチ本体１１には、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の通信機能が備わっており、スマートフォン等と連携することもできる。また、ウォッチ本体１１には、種々のアプリケーションをインストールすることができ、例えば、時間確認、メール送受信、音声通話、画像通話、音楽再生、電子決済、血圧測定、歩数計測、ゲーム等が可能となる。これらアプリケーションの選択、実行等は、ディスプレイ１３へのタッチ入力により行われる。

また、ベルト１２は、ウォッチ本体１１の一端部（１２時側）から延びる親側ベルト１４と、他端部（６時側）から延びる剣先側ベルト１５と、を有する。また、親側ベルト１４の先端部には、つく棒１６１を有する美錠１６が設けられている。一方、剣先側ベルト１５には、つく棒１６１を挿入する小穴１７が剣先側ベルト１５の延在方向に沿って複数形成されている。剣先側ベルト１５を美錠１６に通し、さらに、手首の太さにあった小穴１７につく棒１６１を挿入することにより、スマートウォッチ１をユーザーの手首に装着することができる。

また、親側ベルト１４および剣先側ベルト１５には、それぞれ、ポンプシステム２から流体が供給される袋体１８（被供給部）が設けられている。流体としては、特に限定されず、液体であっても気体であってもよいが、気体であることが好ましい。以下では、説明の便宜上、前記流体を空気として説明する。

本実施形態では、袋体１８は、親側ベルト１４および剣先側ベルト１５の内部に埋設されている。ただし、これに限定されず、例えば、親側ベルト１４および剣先側ベルト１５の裏面や表面に袋体１８が設けられていてもよい。上述したように、美錠１６を用いてスマートウォッチ１を手首に装着した状態でポンプシステム２から各袋体１８に空気を供給し、各袋体１８を膨らませることによりベルト１２を手首に密着させることができる。そのため、スマートウォッチ１の手首へのフィット感（装着感）が向上する。

以上、スマートウォッチ１について簡単に説明したが、スマートウォッチ１の構成としては、特に限定されない。例えば、ポンプシステム２は、ベルト１２に搭載されていてもよい。また、ウォッチ本体１１には、ディスプレイ１３の他に少なくとも１つの物理ボタンが設けられていてもよい。

また、ベルト１２は、手首に装着可能であれば、特に限定されず、例えば、美錠１６の替わりにマグネットや面ファスナーを用いて親側ベルト１４と剣先側ベルト１５とを連結してもよい。また、親側ベルト１４と剣先側ベルト１５とが一体形成され、つまり、ベルト１２がウォッチ本体１１の１２時側と６時側とを繋ぐ輪っか状をなし、袋体１８の膨張だけでユーザーの手首に装着される構成であってもよい。

また、ベルト１２が接続されたベースを有し、ベースに対してウォッチ本体１１が着脱自在となっていてもよい。この場合、ポンプシステム２は、ウォッチ本体１１に搭載されていてもよいし、ベースに搭載されていてもよい。

次に、スマートウォッチ１に搭載されたポンプシステム２について説明する。上述したように、ポンプシステム２は、袋体１８に空気を供給し、袋体１８を膨らませる機能を有する。

図２に示すように、ポンプシステム２は、一対のポンプ３Ａ、３Ｂと、これらポンプ３Ａ、３Ｂと袋体１８とを接続する管路４と、各ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動を制御する制御装置５と、を有する。以下、これら各部について詳細に説明する。

≪ポンプ３Ａ、３Ｂ≫
図３に示すように、ポンプ３Ａ、３Ｂは、互いに同様の構成であり、筐体７と、振動アクチュエータ８と、ポンプ部９と、を有する。

振動アクチュエータ８は、軸部８１と、軸部８１を介して筐体７に対して可動自在に支持された可動体８２と、筐体７に固定された一対のコイルコア部８５、８６と、を有する。可動体８２は、Ｘ軸方向に延在する長尺状であり、その中央部において軸部８１を介して筐体７に接続されている。そのため、可動体８２は、筐体７に対して軸部８１を中心としてシーソーのようにＺ軸まわりに往復回転する。

可動体８２の両端部にはマグネット８３、８４が設けられている。これらマグネット８３、８４は、軸部８１に対して対称的に配置されている。また、マグネット８３、８４は、コイルコア部８５、８６と対向する円弧状の磁極面８３１、８４１を有する。磁極面８３１、８４１にはＳ極とＮ極とが円弧方向に沿って交互に配置されている。これらマグネット８３、８４は、永久磁石である。

可動体８２には、可動体８２がＺ軸まわりに往復回転した際にポンプ部９を押圧する押圧子８７、８８が設けられている。これら押圧子８７、８８は、軸部８１に対して対称的に配置されている。押圧子８７は、軸部８１とマグネット８３との間に配置され、可動体８２の幅方向両側（Ｙ軸方向両側）に突出している。また、押圧子８８は、軸部８１とマグネット８４との間に配置され、可動体８２の幅方向両側（Ｙ軸方向両側）に突出している。

コイルコア部８５、８６は、可動体８２のＸ軸方向両側に配置され、コイルコア部８５がマグネット８３の磁極面８３１と対向し、コイルコア部８６がマグネット８４の磁極面８４１と対向している。これらコイルコア部８５、８６は、軸部８１に対して対称的に配置されている。

コイルコア部８５は、コア部８５１と、コア部８５１に巻回されたコイル８５９とを有する。また、コア部８５１は、コイル８５９が巻回された芯部８５２と、芯部８５２の両端から延出した一対のコア磁極８５３、８５４とを有する。また、コア磁極８５３、８５４は、マグネット８３の磁極面８３１と対向する磁極面８５３ａ、８５４ａを有する。また、磁極面８５３ａ、８５４ａは、それぞれ、マグネット８３の磁極面８３１に倣って円弧状に湾曲している。コイル８５９は、制御装置５から給電されることによりコア磁極８５３、８５４を異なる極性で励磁する。

コイルコア部８６は、コア部８６１と、コア部８６１に巻回されたコイル８６９とを有する。また、コア部８６１は、コイル８６９が巻回された芯部８６２と、芯部８６２の両端から延出する一対のコア磁極８６３、８６４とを有する。また、コア磁極８６３、８６４は、マグネット８４の磁極面８４１と対向する磁極面８６３ａ、８６４ａを有する。また、磁極面８６３ａ、８６４ａは、それぞれ、マグネット８４の磁極面８４１に倣って円弧状に湾曲している。コイル８６９は、制御装置５から給電されることによりコア磁極８６３、８６４を異なる極性で励磁する。

ポンプ部９は、軸部８１に対して上下左右に分かれて４つ配置されている。具体的には、２つのポンプ部９が一方の押圧子８７を介して上下（Ｙ軸方向）に対向配置され、残りの２つのポンプ部９が他方の押圧子８８を介して上下（Ｙ軸方向）に対向配置されている。これら４つのポンプ部９は、互いに同様の構成であり、それぞれ、密閉室９１と、可動壁９２とを有する。

密閉室９１は、外部から空気を吸入する吸入口９８と、密閉室９１室内の空気を吐出する吐出口９９とに接続されている。なお、本実施形態では、可動体８２に対して上側に位置する２つの密閉室９１が１つの吐出口９９を共有し、可動体８２に対して下側に位置する２つの密閉室９１が１つの吐出口９９を共有している。

可動壁９２は、密閉室９１の一部を構成している。可動壁９２は、押圧子８７、８８で押圧されることにより変位し、密閉室９１室内の容積を変化させる。可動壁９２の変位により密閉室９１室内の容積が減少すると、密閉室９１室内の圧力が増加し、密閉室９１室内の空気が吐出口９９から吐出される。反対に、密閉室９１室内の容積が増加すると、密閉室９１室内の圧力が低下し、吸入口９８から密閉室９１室内に空気が流入する。このような密閉室９１室内の容積の減少と増加とが繰り返されることにより吐出口９９から連続的に空気が吐出される。可動壁９２は、例えば、ダイヤフラムであり、弾性変形可能な材料により形成されている。また、可動壁９２は、押圧子８７、８８が挿入される挿入部９２１を有し、挿入部９２１を介して押圧子８７、８８と接続されている。

また、密閉室９１と吸入口９８との間にはバルブ９３が設けられている。バルブ９３は、吸入口９８から密閉室９１への空気の吸入を許容し、密閉室９１から吸入口９８への空気の吐出を規制する。また、密閉室９１と吐出口９９との間にはバルブ９４が設けられている。バルブ９４は、密閉室９１から吐出口９９の空気の吐出を許容し、吐出口９９から密閉室９１への空気の吸入を規制する。これにより、空気の吸引と吐出とをより確実にかつより効率的に行うことができる。

以上、ポンプ３Ａ、３Ｂの構成について説明した。ただし、ポンプ３Ａ、３Ｂの構成としては、特に限定されない。例えば、可動体８２にコイルコア部８５、８６を設け、筐体７にマグネット８３、８４を設けてもよい。また、マグネット８３、８４を電磁石に置換してもよい。また、ポンプ部９は、少なくとも１つあればよい。また、可動体８２の振動は、往復回転振動に限定されず、例えば、後述するように、往復直動振動であってもよい。

次に、ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動について説明する。以下では、説明の便宜上、４つのポンプ部９を「ポンプ部９Ａ」、「ポンプ部９Ｂ」、「ポンプ部９Ｃ」および「ポンプ部９Ｄ」として区別する。

制御装置５からコイル８５９、８６９に交流電圧が印加されると、可動体８２は、軸部８１を中心としてＺ軸まわりに往復回転する。そのため、ポンプ３Ａ、３Ｂは、図４に示すように、コア磁極８５３、８６４がＮ極に励磁し、コア磁極８５４、８６３がＳ極に励磁することにより、可動体８２が一方側に回転する第１状態と、図５に示すように、コア磁極８５３、８６４がＳ極に励磁し、コア磁極８５４、８６３がＮ極に励磁することにより、可動体８２が他方側に回転する第２状態とを繰り返す。

第１状態では、マグネット８３、８４とコイルコア部８５、８６との間に作用する磁力（吸引力・反発力）により矢印方向のトルクＦ１が発生し、トルクＦ１の方向に可動体８２が回転する。これにより、ポンプ部９Ａ、９Ｄでは押圧子８７、８８によって可動壁９２が押圧され、密閉室９１室内の容積が減少し、密閉室９１室内の空気が吐出口９９から吐出される。反対に、ポンプ部９Ｂ、９Ｃでは密閉室９１室内の容積が増加し、吸入口９８から密閉室９１室内に空気が流入する。

第２状態では、マグネット８３、８４とコイルコア部８５、８６との間に作用する磁力（吸引力・反発力）によりトルクＦ１とは反対方向のトルクＦ２が発生し、トルクＦ２の方向に可動体８２が回転する。これにより、ポンプ部９Ｂ、９Ｃでは押圧子８７、８８によって可動壁９２が押圧され、密閉室９１室内の容積が減少し、密閉室９１室内の空気が吐出口９９から吐出される。反対に、ポンプ部９Ａ、９Ｄでは密閉室９１室内の容積が増加し、吸入口９８から密閉室９１室内に空気が流入する。

このように、第１状態と第２状態とを交互に繰り返すと、ポンプ部９Ａ、９Ｄから空気が吐出される状態と、ポンプ部９Ｂ、９Ｃから空気が吐出される状態とが交互に繰り返され、ポンプ３Ａ、３Ｂから空気が連続的に吐出される。

以上、ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動について説明した。次に、ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動原理について説明する。振動アクチュエータ８は、下記式（１）に示す運動方程式および下記式（２）に示す回路方程式に基づいて駆動する。

このように、可動体８２の慣性モーメントＪ［Ｋｇ＊ｍ^２］、変位角（回転角度）θ（ｔ）［ｒａｄ］、推力定数Ｋｆ［Ｎｍ／Ａ］、電流ｉ（ｔ）［Ａ］、ばね定数Ｋｓｐ［Ｎｍ／ｒａｄ］、減衰係数Ｄ［Ｎｍ／（ｒａｄ／ｓ）］等は、それぞれ、式（１）を満たす範囲内において適宜設定することができる。また、電圧ｅ（ｔ）［Ｖ］、抵抗Ｒ［Ω］、インダクタンスＬ［Ｈ］、逆起電力定数Ｋｅ［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］は、それぞれ、式（２）を満たす範囲内において適宜設定することができる。

また、ポンプ３Ａ、３Ｂでは、下記式（３）により流量が設定され、下記式（４）により圧力が設定される。

このように、ポンプ３Ａ、３Ｂにおける流量Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］、ピストン面積Ａ［ｍ^２］、ピストン変位ｘ［ｍ］、駆動周波数ｆ［Ｈｚ］等は、それぞれ、式（３）を満たす範囲内において適宜設定することができる。また、増加圧力Ｐ［ｋＰａ］、大気圧Ｐ_０［ｋＰａ］、密閉室体積Ｖ［ｍ^３］、変動体積ΔＶ［ｍ^３］等は、それぞれ、式（４）を満たす範囲内において適宜設定することができる。

次に、振動アクチュエータ８の共振周波数について説明する。振動アクチュエータ８は、コイルコア部８５、８６およびマグネット、８３、８４の間に作用する磁力により形成される磁気ばねと、密閉室９１内の空気の弾力により形成される空気ばね（流体ばね）とにより可動体８２を支持するバネマス系構造を有する。そのため、可動体８２は、下記式（５）に示す共振周波数ｆｒを有する。したがって、共振周波数ｆｒと略等しい交流電圧をコイル８５９、８６９に印加することにより、可動体８２を共振駆動させることができ、ポンプ３Ａ、３Ｂを効率良く駆動させることができる。

以上、ポンプ３Ａ、３Ｂについて説明した。これらポンプ３Ａ、３Ｂは、図２に示すように、互いに同じ向きでＹ軸方向に沿って並設されており、互いの振動アクチュエータ８の振動方向が揃っている。このように、互いの振動アクチュエータ８の振動方向が揃うようにポンプ３Ａ、３Ｂを配置することにより、互いの振動アクチュエータ８の振動を打ち消し合ったり、反対に、重畳させたりすることが容易となり、簡単な制御によって、ポンプシステム２を後述する振動抑制モードＭ１や振動発生モードＭ２で駆動することができる。ただし、ポンプ３Ａ、３Ｂの配置は、特に限定されない。例えば、互いに同じ向きでＸ軸方向に沿って並設されていてもよいし、互いに同じ向きでＺ軸方向に重なって配置されていてもよい。

≪管路４≫
図２に示すように、管路４は、ポンプ３Ａ、３Ｂと袋体１８とを接続する。具体的には、管路４は、ポンプ３Ａ、３Ｂが有する計４つの吐出口９９を互いに接続する吐出口接続管路４１と、ベルト１２に設けられた２つの袋体１８を接続する袋体接続管路４２と、吐出口接続管路４１と袋体接続管路４２とを接続する中間管路４３と、中間管路４３の途中に設けられた電磁バルブ４４と、を有する。電磁バルブ４４は、制御装置５の制御により、吐出口接続管路４１と袋体接続管路４２とが連通する開状態（第１状態）と、吐出口接続管路４１と袋体接続管路４２とが遮断される閉状態（第２状態）と、袋体接続管路４２が閉じられ、吐出口接続管路４１が大気開放する開放状態（第３状態）と、に切り替わる。

≪制御装置５≫
制御装置５は、ポンプ３Ａ、３Ｂおよび電磁バルブ４４の駆動を制御する。制御装置５は、例えば、コンピュータで構成され、情報を処理するプロセッサと、プロセッサに通信可能に接続されたメモリと、外部インターフェースと、を有する。また、メモリにはプロセッサにより実行可能な各種プログラムが保存され、プロセッサは、メモリに記憶された各種プログラム等を読み込んで実行する。

また、制御装置５は、ポンプ３Ａ、３Ｂを駆動する駆動モードとして、振動抑制モードＭ１と、振動発生モードＭ２と、を有する。振動抑制モードＭ１は、ポンプ３Ａ、３Ｂを互いの振動アクチュエータ８の振動が相殺されるように駆動し、振動を発生させない駆動モードである。一方、振動発生モードＭ２は、ポンプ３Ａ、３Ｂを互いの振動アクチュエータ８の振動が重畳されるように駆動し、振動を発生させる駆動モードである。さらに、制御装置５は、振動発生モードＭ２として、互いに強度やリズムが異なる振動を発生させる第１振動発生モードＭ２１および第２振動発生モードＭ２２を有する。

振動発生モードＭ２は、バイブレーターのように、振動を用いてユーザーに報知する報知手段として用いられる。このように、ポンプシステム２を報知手段としても利用することにより、ポンプシステム２とは別にバイブレーター等の報知手段を搭載する必要がなくなるため、スマートウォッチ１の小型化、構造簡易化、低コスト化等を図ることができる。特に、スマートウォッチ１では、振動抑制モードＭ１と振動発生モードＭ２とを切り替えることができるため、振動をＯＮ／ＯＦＦすることができる。そのため、必要な時にのみ振動を発生させることができる。

ここで、上述したように、各ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動中は、可動体８２が軸部８１まわりに往復回転する。そのため各ポンプ３Ａ、３Ｂには、可動体８２の往復回転に応じた振動が発生する。そこで、制御装置５は、ポンプ３Ａの可動体８２の振動とポンプ３Ｂの可動体８２の振動との位相差を変更し、２つの振動を相殺したり、重畳させて増幅させたりすることにより、振動抑制モードＭ１、第１振動発生モードＭ２１および第２振動発生モードＭ２２を切り替える。このような方法によれば、簡単かつ瞬時に、これらモードを切り替えることができる。

振動抑制モードＭ１では、ポンプ３Ａに発生する振動とポンプ３Ｂに発生する振動とが相殺されるように、つまり打ち消し合うように各ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動を制御する。具体的には、図６に示すように、ポンプ３Ａ、３Ｂに逆相つまり１８０°位相がずれた交流電圧Ｖａ、Ｖｂを印加することにより、ポンプ３Ａ、３Ｂを互いに逆相で駆動する。このような駆動では、図７に示すように、ポンプ３Ａが第１状態のときポンプ３Ｂが第２状態となり、ポンプ３Ａが第２状態のときポンプ３Ｂが第１状態となる。これにより、ポンプ３Ａの振動とポンプ３Ｂの振動とが相殺され、ポンプシステム２全体としての振動が抑制され、好ましくはゼロとなる。なお、前記「逆相」には、位相が１８０°ずれている場合の他にも、例えば、技術上生じ得る誤差を有する場合も含まれる。

このような振動抑制モードＭ１によれば、振動を抑えた状態、好ましくは無振動の状態でポンプシステム２を駆動することができる。そのため、例えば、振動を発生させることなく、袋体１８に空気を供給したい場合に有効である。

第１振動発生モードＭ２１では、ポンプ３Ａに発生する振動とポンプ３Ｂに発生する振動とが重畳されるように、つまり重なり合って増幅されるように各ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動を制御する。具体的には、図８に示すように、ポンプ３Ａ、３Ｂに同相の交流電圧Ｖａ、Ｖｂを印加することにより、ポンプ３Ａ、３Ｂを互いに同相で駆動する。このような駆動では、図９に示すように、ポンプ３Ａが第１状態のときポンプ３Ｂも第１状態となり、ポンプ３Ａが第２状態のときポンプ３Ｂも第２状態となる。これにより、ポンプ３Ａの振動とポンプ３Ｂの振動とが重畳され、ポンプシステム２全体として振動が発生する。特に、ポンプ３Ａ、３Ｂを同相で駆動することにより、より大きな振動を発生させることができる。なお、前記「同相」には、位相が一致している場合の他にも、例えば、技術上生じ得る誤差を有する場合も含まれる。

第２振動発生モードＭ２２では、第１振動発生モードＭ２１と同様に、ポンプ３Ａに発生する振動とポンプ３Ｂに発生する振動とが重畳されるように各ポンプ３Ａ、３Ｂの駆動を制御する。具体的には、図１０に示すように、ポンプ３Ａ、３Ｂに９０°位相のずれた交流電圧Ｖａ、Ｖｂを印加することにより、ポンプ３Ａ、３Ｂを９０°位相をずらして駆動する。このような駆動では、図１１に示すように、ポンプ３Ａが第１状態のときポンプ３Ｂは第２状態から第１状態への移動途中となり、ポンプ３Ｂが第１状態のときポンプ３Ａは第１状態から第２状態への移動途中となり、ポンプ３Ａが第２状態のときポンプ３Ｂは第１状態から第２状態への移動途中となり、ポンプ３Ｂが第２状態のときポンプ３Ａは第２状態から第１状態への移動途中となる。これにより、ポンプ３Ａの振動とポンプ３Ｂの振動とが重畳され、ポンプシステム２全体として振動が発生する。

なお、第２振動発生モードＭ２２では、２つの振動が相殺し合うタイミングが存在するため、第２振動発生モードＭ２２で発生する振動の強度は、第１振動発生モードＭ２１で発生する振動よりも弱い。また、２つの可動体８２の死点に到達するタイミングがずれているため、第２振動発生モードＭ２２で発生する振動の周期は、第１振動発生モードＭ２１で発生する振動よりも短く、略半分である。ただし、第２振動発生モードＭ２２における位相差は、９０°に限定されず、例えば、９０°±４５°程度の範囲内で適宜変更することができる。

以上、振動抑制モードＭ１および振動発生モードＭ２について説明した。制御装置５は、さらに、ポンプシステム２から袋体１８に空気を供給するポンプ駆動モードＭｐと、ポンプシステム２から袋体１８に空気を供給せず、ポンプシステム２を振動させるバイブ駆動モードＭｖと、を有する。このように、ポンプ駆動モードＭｐとバイブ駆動モードＭｖとを有することにより、ポンプシステム２をポンプとして使用できるのはもちろんのこと、バイブレーターとしてのみ使用することができるようになり、ポンプシステム２の利便性が格段に向上する。なお、ポンプ駆動モードＭｐおよびバイブ駆動モードＭｖの切り替えは、電磁バルブ４４の駆動により行われる。これにより、ポンプ駆動モードＭｐおよびバイブ駆動モードＭｖの切り替えが容易となる。

≪ポンプ駆動モードＭｐ≫
ポンプ駆動モードＭｐでは、ポンプシステム２から袋体１８に空気が供給されるようにポンプシステム２を駆動する。具体的には、図１２に示すように、電磁バルブ４４を開状態とした状態で、ポンプ３Ａ、３Ｂを駆動する。これにより、ポンプ３Ａ、３Ｂから吐出された空気が袋体１８に供給され、袋体１８が膨らむ。このようなポンプ駆動モードＭｐでは、ポンプ３Ａ、３Ｂを振動抑制モードＭ１で駆動してもよいし、振動発生モードＭ２で駆動してもよい。振動抑制モードＭ１で駆動すれば、袋体１８への空気供給中、ポンプシステム２は、無振動であるし、振動発生モードＭ２で駆動すれば、袋体１８への空気供給中、ポンプシステム２は、振動する。例えば、袋体１８への空気供給をユーザーへ報知すべき場合やユーザーが報知を望む場合には、振動発生モードＭ２で駆動すればよいし、袋体１８への空気供給をユーザーへ報知しなくても問題ない場合やユーザーが報知を望まない場合には、振動抑制モードＭ１で駆動すればよい。例えば、これら設定は、ユーザーが自由に変更することができる。

以上のようなポンプ駆動モードＭｐは、主に、スマートウォッチ１を装着する際に用いられる。具体的には、ポンプ駆動モードＭｐは、スマートウォッチ１が美錠１６を用いてユーザーの手首に装着された後、袋体１８に空気を供給してベルト１２を手首に密着させる際に用いられる。ただし、ポンプ駆動モードＭｐは、これ以外の用途、操作に用いることもできる。

≪バイブ駆動モードＭｖ≫
バイブ駆動モードＭｖでは、ポンプシステム２から袋体１８に空気が供給されないようにポンプシステム２を駆動する。具体的には、図１３に示すように、電磁バルブ４４を開放状態とした状態で、ポンプ３Ａ、３Ｂを振動発生モードＭ２で駆動する。これにより、ポンプ３Ａ、３Ｂから吐出された空気は、電磁バルブ４４を介して大気開放され、袋体１８に供給されない。そのため、ポンプとしての機能は発揮されず、ポンプシステム２は、実質的にバイブレーターとしてのみ機能する。

以上のようなバイブ駆動モードＭｖは、ユーザーからの入力操作に対する応答、メールの送受信、音声通話の発着信、画像通話の発着信、電子決済の完了等、様々な用途に用いることができる。

ここで、電磁バルブ４４から大気開放される空気を、何らかの用途に用いてもよい。当該用途としては、特に限定されないが、例えば、ウォッチ本体１１内に収容された各部に空気を噴射することにより、これらを冷却することができる。また、ウォッチ本体１１外に空気を吐出する構成とすれば、例えば、ユーザーは、ウォッチ本体１１から噴射される空気を自身の顔、首等に向けることにより涼をとることができる。

以上、本発明のポンプシステムおよび電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、例えば、前述した実施形態では、電子機器としてスマートウォッチ１を例に挙げているが、電子機器としては、これに限定されず、ポンプ機能とバイブレーター機能とを搭載可能な全ての機器への適用が可能である。また、前述した実施形態では、ポンプシステム２は、一対のポンプ３Ａ、３Ｂを有するが、これに限定されず、例えば、一対のポンプ３Ａ、３Ｂからなる組を、複数組有していてもよい。また、前述した実施形態では、ポンプ３Ａ、３Ｂの可動体８２が軸部８１まわりに往復回転振動する構成であったが、これに限定されない。例えば、図１４に示すように、可動体８２がＸ軸方向に往復直動振動する構成であってもよい。

また、例えば、管路４の構成としては、特に限定されない。例えば、図１５に示すように、ポンプ３Ａと一方の袋体１８とを接続する第１管路４Ａと、ポンプ３Ｂと他方の袋体１８とを接続する第２管路４Ｂと、を有していてもよい。

１…スマートウォッチ １１…ウォッチ本体 １２…ベルト １３…ディスプレイ １４…親側ベルト １５…剣先側ベルト １６…美錠 １６１…つく棒 １７…小穴 １８…袋体 ２…ポンプシステム ３Ａ、３Ｂ…ポンプ ４…管路 ４Ａ…第１管路 ４Ｂ…第２管路 ４１…吐出口接続管路 ４２…袋体接続管路 ４３…中間管路 ４４…電磁バルブ ５…制御装置 ７…筐体 ８…振動アクチュエータ ８１…軸部 ８２…可動体 ８３、８４…マグネット ８３１、８４１…磁極面 ８５…コイルコア部 ８５１…コア部 ８５２…芯部 ８５３、８５４…コア磁極 ８５３ａ、８５４ａ…磁極面 ８５９…コイル ８６…コイルコア部 ８６１…コア部 ８６２…芯部 ８６３、８６４…コア磁極 ８６３ａ、８６４ａ…磁極面 ８６９…コイル ８７、８８…押圧子 ９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ…ポンプ部 ９１…密閉室 ９２…可動壁 ９２１…挿入部 ９３、９４…バルブ ９８…吸入口 ９９…吐出口 Ｆ１、Ｆ２…トルク Ｍ１…振動抑制モード Ｍ２…振動発生モード Ｍ２１…第１振動発生モード Ｍ２２…第２振動発生モード Ｍｐ…ポンプ駆動モード Ｍｖ…バイブ駆動モード Ｖａ、Ｖｂ…交流電圧

Claims (9)

1. 電磁駆動により振動する振動アクチュエータを備え、前記振動アクチュエータの駆動により流体が吐出される一対のポンプを有し、
   一対の前記ポンプを互いの前記振動アクチュエータの振動が相殺されるように駆動する振動抑制モードと、
   一対の前記ポンプを互いの前記振動アクチュエータの振動が重畳されるように駆動する振動発生モードと、を有することを特徴とするポンプシステム。
2. 一方の前記振動アクチュエータの振動と他方の前記振動アクチュエータの振動との位相差を変更することにより、前記振動抑制モードと前記振動発生モードとを切り替える請求項１に記載のポンプシステム。
3. 一対の前記ポンプは、前記振動アクチュエータの振動方向が揃うように配置されている請求項２に記載のポンプシステム。
4. 前記振動抑制モードでは、一対の前記ポンプを逆相で駆動する請求項３に記載のポンプシステム。
5. 前記振動発生モードでは、一対の前記ポンプを同相で駆動する請求項３または４に記載のポンプシステム。
6. 前記振動発生モードは、前記位相差が異なる複数のモードを有する請求項５に記載のポンプシステム。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のポンプシステムを備えることを特徴とする電子機器。
8. 前記ポンプシステムから前記流体が供給される被供給部を備えたウェアラブル端末である請求項７に記載の電子機器。
9. 前記ポンプシステムから前記被供給部に前記流体を供給するポンプ駆動モードと、
   前記ポンプシステムから前記被供給部に前記流体を供給せず、前記ポンプシステムを振動させるバイブ駆動モードと、を有する請求項８に記載の電子機器。

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