JP4383207B2 - Fluid pump - Google Patents

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Description

本発明はノートパソコンなどの小型薄型の電子機器の冷却用に用いて好適であり、ダイヤフラムにて駆動される構造の流体ポンプに関する。   The present invention relates to a fluid pump that is suitable for cooling a small and thin electronic device such as a notebook computer and is driven by a diaphragm.

従来、ＰＺＴのような圧電素子を金属板などの薄板に貼り付けて一体化することで振動子としてのダイヤフラムを形成し、小型軽量化を図ったダイヤフラム振動子型のポンプが種々提案されている。図６はこの種のダイヤフラム振動子型の流体ポンプの一構造例を示すものである。（例えば特許文献１参照）
図６に示す流体ポンプＡにおいて、中空の箱型のケーシング１００の上部内側にその中空部を上下に仕切るようにＰＺＴなどの板状の圧電振動子１０１が内蔵され、図６においてこの圧電振動子１０１の下部側に空間部１０２が、その上部側にポンプ室１０３が形成され、前記圧電振動子１０１は通電によりその厚さ方向に往復振動することでポンプ室１０３の容積を可変できるように構成されている。 Conventionally, various diaphragm vibrator type pumps have been proposed in which a piezoelectric element such as PZT is attached to a thin plate such as a metal plate and integrated to form a diaphragm as a vibrator, thereby reducing the size and weight. . FIG. 6 shows an example of the structure of this type of diaphragm vibrator type fluid pump. (For example, see Patent Document 1)
In the fluid pump A shown in FIG. 6, a plate-like piezoelectric vibrator 101 such as PZT is built in the upper inside of a hollow box-shaped casing 100 so as to partition the hollow part up and down. A space 102 is formed on the lower side of 101, and a pump chamber 103 is formed on the upper side. The piezoelectric vibrator 101 is configured to change the volume of the pump chamber 103 by reciprocating vibration in the thickness direction when energized. Has been.

前記ケーシング１００の上部左側には吸入ノズル１０５が、上部右側には排出ノズル１０６がそれぞれ形成され、前記吸入ノズル１０５に連通するように吸入路１０７がケーシング１００の中心部側まで延出形成され、前記排出ノズル１０６に連通するように排出路１０８がケーシング１００の中心部側まで延出形成されている。前記ケーシング１００の中心部側には前記吸入路１０７とポンプ室１０３とを仕切る吸入側隔壁部１０９が形成されるとともに、この吸入側隔壁部１０９には、前記ポンプ室１０３と前記吸入路１０７とを連通させる吸入通路１１１が形成され、また吸入側隔壁部１０９には前記吸入通路１１１を開閉する逆止弁１１３が設けられている。同様に、前記排出路１０８とポンプ室１０３とを仕切る排出側隔壁部１１０が形成されるとともに、この排出側隔壁部１１０には、前記ポンプ室１０３と前記排出路１０８とを連通させる排出通路１１２が形成され、また排出側隔壁部１１０には前記排出通路１１２を開閉する逆止弁１１５が設けられている。
なお、圧電振動子１０１には図示略の駆動回路から駆動電圧が印加されるように構成されており、この駆動電圧の印加によって圧電振動子１０１が往復振動されるようになっている。 A suction nozzle 105 is formed on the upper left side of the casing 100, and a discharge nozzle 106 is formed on the upper right side. A suction passage 107 is formed to extend to the center of the casing 100 so as to communicate with the suction nozzle 105. A discharge path 108 extends to the center of the casing 100 so as to communicate with the discharge nozzle 106. A suction side partition wall 109 that partitions the suction passage 107 and the pump chamber 103 is formed on the center side of the casing 100. The suction side partition wall 109 includes the pump chamber 103, the suction passage 107, and the suction side partition wall 109. And a check valve 113 for opening and closing the suction passage 111 is provided in the suction-side partition wall 109. Similarly, a discharge-side partition wall 110 that partitions the discharge passage 108 and the pump chamber 103 is formed, and a discharge passage 112 that connects the pump chamber 103 and the discharge passage 108 to the discharge-side partition wall 110. And a check valve 115 for opening and closing the discharge passage 112 is provided in the discharge-side partition wall portion 110.
The piezoelectric vibrator 101 is configured such that a drive voltage is applied from a drive circuit (not shown), and the piezoelectric vibrator 101 is reciprocally oscillated by the application of the drive voltage.

図６に示す構成の流体ポンプＡは、ダイヤフラムとなる圧電振動子１０１が往復振動することによりポンプ室１０３の容積を可変することで吸入ノズル１０５側から逆止弁１１３を介してポンプ室１０３側に吸引した流体を逆止弁１１５を介して排出ノズル１０６側に送ることで流体移送用のポンプとしての機能をなすように構成されている。
特開平７−３０１１８１号公報（図２） In the fluid pump A having the configuration shown in FIG. 6, the volume of the pump chamber 103 is changed by the reciprocating vibration of the piezoelectric vibrator 101 serving as a diaphragm, so that the pump chamber 103 side from the suction nozzle 105 side through the check valve 113 is changed. It is configured to function as a fluid transfer pump by sending the fluid sucked into the discharge nozzle 106 side through the check valve 115.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-301181 (FIG. 2)

先の特許文献１に記載された流体ポンプＡは、圧電振動子１０１の微細往復運動を利用したポンプ作用を利用して流体の移送を行うものであり、スクリュウやピストンなどの機構を利用した一般的な流体ポンプよりも格段に小型化軽量化をなし得るものであったが、図６に示す構造の流体ポンプＡを小型軽量化が進められているノートパソコンや携帯情報機器などの小型機器へ利用しようとした場合、小型化に限界を生じるものであった。   The fluid pump A described in the above-mentioned Patent Document 1 transfers fluid by using a pump action utilizing the fine reciprocating motion of the piezoelectric vibrator 101, and generally uses a mechanism such as a screw or a piston. 6 can be made much smaller and lighter than typical fluid pumps, but the fluid pump A having the structure shown in FIG. 6 can be reduced to smaller devices such as notebook computers and portable information devices that are being reduced in size and weight. When trying to use it, there was a limit to miniaturization.

例えば、流体ポンプＡの全体の厚みを更に薄くしようとした場合、圧電振動子１０１の下側に位置するケーシング１００の下部を薄くしてゆくことはできるが、ケーシング１００の上部側を極端に薄くできない問題がある。例えば、ポンプ室１０３を薄くしたとしても、その上側に逆止弁１１３，１１５および吸入路１０７と排出路１０８とが存在するので、それらの高さ、あるいは、太さ以上はポンプを薄型化をすることができない。即ち実質的に、圧電振動子１０１とそれを保持するケーシングの部分とポンプ室１０３と逆止弁１１３，１１５の部分に加えて吸入ノズル１０５の部分の厚みあるいは排出ノズル１０６の部分の厚みを加えた分の厚みが全体として必要になるので、これ以上のケーシングの小型化を実現できない問題がある。   For example, when trying to further reduce the overall thickness of the fluid pump A, the lower part of the casing 100 located below the piezoelectric vibrator 101 can be made thinner, but the upper part of the casing 100 is made extremely thin. There is a problem that cannot be done. For example, even if the pump chamber 103 is made thin, the check valves 113 and 115 and the suction passage 107 and the discharge passage 108 are present on the upper side thereof. Can not do it. That is, the thickness of the suction nozzle 105 or the discharge nozzle 106 is added to the piezoelectric vibrator 101 and the casing holding the piezoelectric vibrator 101, the pump chamber 103, and the check valves 113 and 115. Since the thickness of the part is required as a whole, there is a problem that the casing cannot be further reduced in size.

特に、断面視略傘型の逆止弁１１３，１１５が、互いに上下逆転した形で隔壁部１０９，１１０にそれぞれ取り付けられ、逆止弁１１３，１１５の頭部１１３ａ，１１５ａが隔壁部１０９，１１０のポンプ室１０３側とその反対側に各々配置され、更に隔壁部１０９，１１０が圧電振動子１０１に対して同じ距離だけ離れて配置されているので、隔壁部１０９、１１０と弁部１１３ａ、１１５ａの厚みに相当する分だけケーシング１００を厚く形成する必要があり、これが小型化実現の最大の障壁になっていた。   In particular, check valves 113 and 115 that are substantially umbrella-shaped in cross-section are attached to the partition portions 109 and 110 in a vertically inverted manner, and the head portions 113a and 115a of the check valves 113 and 115 are respectively connected to the partition portions 109 and 110. Since the partition portions 109 and 110 are disposed at the same distance from the piezoelectric vibrator 101, the partition portions 109 and 110 and the valve portions 113a and 115a are disposed on the pump chamber 103 side and the opposite side, respectively. It is necessary to form the casing 100 thicker by an amount corresponding to the thickness of the film, and this is the largest barrier for realizing a reduction in size.

更に、ポンプ室１０３を薄くすると、流体ポンプＡの吐出量が極端に低下してしまうという問題もあった。   Furthermore, when the pump chamber 103 is made thin, there is a problem that the discharge amount of the fluid pump A is extremely reduced.

従って、小型化軽量化が進められているノートパソコンや携帯情報機器への冷却装置としての有効利用を考慮した場合、流体ポンプはでき得る限り薄型化しておくことが好ましいが、図６に示す従来の流体ポンプではこれらの用途に満足に答えることができないという問題があった。   Therefore, in consideration of effective use as a cooling device for notebook computers and portable information devices that are being reduced in size and weight, it is preferable to make the fluid pump as thin as possible. However, this fluid pump cannot answer these applications satisfactorily.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、薄型化、小型化が進められているノートパソコンなどの電子機器用の冷却装置に対して適用することが好ましい薄型で吐出量にも優れた流体ポンプの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is preferably a thin fluid excellent in discharge rate that is preferably applied to a cooling device for electronic devices such as notebook personal computers that are being made thinner and smaller. The purpose is to provide a pump.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の流体ポンプは、圧電素子によって往復振動されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムを収容したケース本体とを有し、前記ケース本体の内部に前記ダイヤフラムがその周辺部を挟持された状態で振動自在に収容され、該ケース本体の一部に前記ダイヤフラムの一面側に位置するポンプ室が形成され、前記ポンプ室には前記ダイヤフラムと対向する位置に該ポンプ室に通じる吸入部と排出部とが形成され、前記吸入部に逆止弁型の吸入弁が、前記排出部に逆止弁型の排出弁が各々設けられてなり、前記吸入部には、前記ポンプ室を区画する吸入側隔壁部が形成され、前記排出部には、前記ポンプ室を区画する排出側隔壁部が形成され、前記吸入弁および前記排出弁は、それぞれ前記吸入側隔壁部および前記排出側隔壁部に設けられた中心孔に挿入され、前記吸入側隔壁部および前記排出側隔壁部には、それぞれ前記中心孔から放射状に配置された前記吸入部および前記排出部をなす複数の透孔が設けられ、前記吸入弁は、前記中心孔に挿入される棒状の係止部と、該係止部の前記ダイヤフラム側に形成されて前記複数の透孔を覆う円板状の頭部とからなり、前記排出弁は、前記中心孔に挿入される棒状の係止部と、該係止部の前記ダイヤフラム側の反対側に形成されて前記複数の透孔を覆う円板状の頭部とからなり、前記排出側隔壁部が、前記吸入側隔壁部よりも前記ダイヤフラム寄りに配置され、前記吸入弁と前記排出弁とが、相互に横並びに配置され、前記吸入弁の頭部から前記ダイヤフラムまでの隙間と前記排出弁の係止部底部から前記ダイヤフラムまでの隙間とが略同距離であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The fluid pump of the present invention includes a diaphragm that is reciprocally oscillated by a piezoelectric element, and a case main body that accommodates the diaphragm, and the diaphragm is vibrated in a state where the periphery of the diaphragm is sandwiched inside the case main body. A pump chamber located on one surface side of the diaphragm is formed in a part of the case body, and a suction portion and a discharge portion communicating with the pump chamber are formed in the pump chamber at a position facing the diaphragm. A check valve type suction valve is provided in the suction part, and a check valve type discharge valve is provided in the discharge part, and a suction side partition wall partitioning the pump chamber is formed in the suction part. The discharge portion is formed with a discharge-side partition portion that partitions the pump chamber, and the suction valve and the discharge valve are respectively provided in the suction-side partition portion and the discharge-side partition portion. Is inserted into, wherein the suction-side partition wall portion and the discharge-side partition wall portion, a plurality of through holes are provided which forms the suction unit and the discharge unit arranged radially from the center hole, the suction valve, The rod-shaped locking portion inserted into the center hole, and a disk-shaped head portion formed on the diaphragm side of the locking portion and covering the plurality of through holes, the discharge valve is the center A rod-shaped locking part inserted into the hole, and a disk-shaped head formed on the opposite side of the locking part on the diaphragm side to cover the plurality of through holes, and the discharge-side partition wall part The suction valve is disposed closer to the diaphragm than the suction side partition wall, and the suction valve and the discharge valve are arranged side by side, and the clearance between the head of the suction valve and the diaphragm and the discharge valve The clearance from the bottom of the stop to the diaphragm is approximately the same. Characterized in that is away.

上記の構成によれば、排出側隔壁部を、前記吸入側隔壁部よりも前記ダイヤフラム寄りに配置させることで、吸入弁と排出弁を相互に横並びに配置させ、吸入弁の頭部からダイヤフラムまでの隙間と排出弁の係止部底部からダイヤフラムまでの隙間とを略同距離とできるので、両弁部で占めるポンプ厚み方向の幅を低減でき、ケース本体の薄型化を実現することができる。   According to the above configuration, by disposing the discharge-side partition wall closer to the diaphragm than the suction-side partition wall, the suction valve and the discharge valve are disposed side by side from the suction valve head to the diaphragm. Therefore, the gap from the bottom of the discharge valve locking portion to the diaphragm can be made substantially the same distance, so that the width in the pump thickness direction occupied by both valve portions can be reduced, and the case body can be made thinner.

本発明によれば、薄型で吐出量にも優れ、薄型化、小型化が進められているノートパソコンなどの電子機器用の冷却装置に対して適用することが可能な流体ポンプを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a fluid pump that can be applied to a cooling device for an electronic device such as a notebook personal computer, which is thin and excellent in discharge rate, and has been reduced in thickness and size. it can.

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。本実施形態の流体ポンプは、排出部を吸入部よりもダイヤフラム側に配置されてなるものである。図１には本実施形態の流体ポンプの断面模式図を示し、図２には図１の流体ポンプの要部の平面模式図を示す。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The fluid pump according to the present embodiment is configured such that the discharge part is arranged on the diaphragm side of the suction part. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the fluid pump of the present embodiment, and FIG. 2 shows a schematic plan view of the main part of the fluid pump of FIG.

図１に示すように、本実施形態の流体ポンプ１は、ダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の一面２ａ側に位置するポンプ室３と、ポンプ室３に設けられた吸入部４および排出部５と、吸入部４および排出部５の各々に設けられた逆止弁型の吸入弁６と排出弁７と、ケース本体８とから概略構成されている。箱状のケース本体８の内部にダイヤフラム２が収納され、ケース本体８の内部がダイヤフラム２によって二分されている。そしてダイヤフラム２の一面２ａ側の内部空間がポンプ室３とされている。   As shown in FIG. 1, the fluid pump 1 according to the present embodiment includes a diaphragm 2, a pump chamber 3 located on the one surface 2 a side of the diaphragm 2, a suction unit 4 and a discharge unit 5 provided in the pump chamber 3, A check valve type suction valve 6 and a discharge valve 7 provided in each of the suction part 4 and the discharge part 5 and a case body 8 are schematically configured. The diaphragm 2 is housed inside the box-shaped case body 8, and the inside of the case body 8 is divided into two by the diaphragm 2. An internal space on the one surface 2 a side of the diaphragm 2 is a pump chamber 3.

ポンプ室３には、ダイヤフラム２の一面２ａと対向する位置に吸入部４および排出部５が形成されており、排出部５が吸入部４よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。また、吸入部４および排出部５には、ポンプ室３に流体を吸排出させるための吸入配管９及び排出配管１０がそれぞれ接続されている。ポンプ室３と吸入配管９とは吸入側隔壁部１１によって仕切られており、この吸入側隔壁部１１に前記吸入弁６が取り付けられている。一方、ポンプ室３と排出配管１０とは排出側隔壁部１２によって仕切られており、この排出側隔壁部１２に前記排出弁７が取り付けられている。   In the pump chamber 3, a suction part 4 and a discharge part 5 are formed at a position facing the one surface 2 a of the diaphragm 2, and the discharge part 5 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction part 4. Further, a suction pipe 9 and a discharge pipe 10 are connected to the suction part 4 and the discharge part 5, respectively, for allowing the pump chamber 3 to suck and discharge fluid. The pump chamber 3 and the suction pipe 9 are partitioned by a suction side partition wall 11, and the suction valve 6 is attached to the suction side partition 11. On the other hand, the pump chamber 3 and the discharge pipe 10 are partitioned by a discharge side partition wall portion 12, and the discharge valve 7 is attached to the discharge side partition wall portion 12.

本実施形態の流体ポンプ１においては、前記の逆止弁型の吸入弁６および排出弁７によって、吸入部４から流体をポンプ室３内に吸入するとともに排出部５から流体をポンプ室３外に排出し、この逆方向には流体を吸排出させないようになっている。このようにして、ポンプ室３を介して吸入配管９から排出配管１０に向けて流体を一方向に搬送できるようになっている。   In the fluid pump 1 of the present embodiment, the check valve type suction valve 6 and the discharge valve 7 suck fluid from the suction portion 4 into the pump chamber 3 and fluid from the discharge portion 5 to the outside of the pump chamber 3. The fluid is not sucked and discharged in the opposite direction. In this way, the fluid can be conveyed in one direction from the suction pipe 9 to the discharge pipe 10 via the pump chamber 3.

ダイヤフラム２は、金属製の振動板２ｂの両面に圧電体（圧電素子）２ｃ、２ｃが貼り合わされてなるいわゆるバイモルフ型圧電素子である。このダイヤフラム２は、その周辺部２ｄがケース本体８を構成する上ケース８ａおよび下ケース８ｂにより挟持された状態でケース本体８に振動自在に収納されている。ダイヤフラム２に対して交流電流が印加されると、交流電流の周波数に対応する振動数をもってダイヤフラム２自体が振動し、この振動にともなってポンプ室３の内容積が周期的に増減する。ポンプ室３の内容積が増加するときには吸入弁６が開いて流体がポンプ室３内に吸入され、排出弁７は閉鎖されていてポンプ室３外への流体の逆流を防いでいる。ポンプ室３の内容積が減少するときには排出弁７が開いて流体がポンプ室３から外に吐出され、吸入弁６は閉鎖されていてポンプ室３外への流体の逆流を防いでいる。このようにして、ダイヤフラム２の振動に応じた量の流体を排出できるようになっている。   The diaphragm 2 is a so-called bimorph type piezoelectric element in which piezoelectric bodies (piezoelectric elements) 2c and 2c are bonded to both surfaces of a metal diaphragm 2b. The diaphragm 2 is housed in the case body 8 so as to be able to vibrate with its peripheral portion 2d sandwiched between the upper case 8a and the lower case 8b constituting the case body 8. When an alternating current is applied to the diaphragm 2, the diaphragm 2 itself vibrates at a frequency corresponding to the frequency of the alternating current, and the internal volume of the pump chamber 3 periodically increases or decreases with this vibration. When the internal volume of the pump chamber 3 increases, the suction valve 6 is opened and fluid is sucked into the pump chamber 3, and the discharge valve 7 is closed to prevent the fluid from flowing back out of the pump chamber 3. When the internal volume of the pump chamber 3 decreases, the discharge valve 7 opens and fluid is discharged from the pump chamber 3, and the suction valve 6 is closed to prevent the fluid from flowing back out of the pump chamber 3. In this way, an amount of fluid corresponding to the vibration of the diaphragm 2 can be discharged.

ダイヤフラム２を構成する振動板２ｂには、厚みが０．０５〜０．３ｍｍのステンレス等の金属板を用いることが好ましい。また、圧電体２ｃ、２ｃには、厚みが０．２〜０．５ｍｍのＰＺＴ等を用いることが好ましい。また上記の筐体８の材質としては、樹脂または金属等を採用できる。更に流体の種類に応じてポンプ室３内壁に保護膜を形成しても良い。   As the diaphragm 2b constituting the diaphragm 2, it is preferable to use a metal plate such as stainless steel having a thickness of 0.05 to 0.3 mm. The piezoelectric bodies 2c and 2c are preferably made of PZT having a thickness of 0.2 to 0.5 mm. Further, as the material of the casing 8, resin, metal, or the like can be employed. Further, a protective film may be formed on the inner wall of the pump chamber 3 according to the type of fluid.

次に、吸入部４および排出部５について詳細に説明する。
吸入部４は、吸入側隔壁部１１と、この吸入側隔壁部１１に取り付けられた吸入弁６とから構成され、一方、排出部５は、排出側隔壁部１２と、排出側隔壁部１２に取り付けられた排出弁７とから構成されている。そして、排出側隔壁部１２が吸入側隔壁部１１よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。このようにして、排出部５が吸入部４よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。 Next, the suction part 4 and the discharge part 5 will be described in detail.
The suction part 4 is composed of a suction side partition part 11 and a suction valve 6 attached to the suction side partition part 11, while the discharge part 5 is connected to the discharge side partition part 12 and the discharge side partition part 12. The exhaust valve 7 is attached. The discharge-side partition wall 12 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction-side partition wall 11. In this way, the discharge part 5 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction part 4.

図２には、吸入部４および排出部５の平面模式図を示し、図３には吸入部４および排出部５の断面模式図を示す。図２および図３に示すように、吸入部４の吸入側隔壁部１１には、中心孔１１ａが設けられるとともに、この中心孔１１ａの放射方向に吸入部４をなす複数の透孔１１ｂが設けられている。また、吸入弁６は、柔軟性の高いゴムや樹脂等からなり、断面視略傘状に形成されている。すなわち、吸入弁６は、中心孔１１ａに挿入される棒状の係止部６ｂと該係止部６ｂのダイヤフラム２側に形成されて複数の透孔１１ｂを覆う円板状の頭部６ａとから構成されている。この吸入弁６は、通常は頭部６ａが透孔１１ｂを塞ぐことで「閉」の状態となっている。また、この吸入弁６は、図３の一点鎖線に示すように、流体の圧力が加わった際に頭部６ａが変形することで透孔１１ｂが開き、これにより「開」の状態になる。   2 shows a schematic plan view of the suction part 4 and the discharge part 5, and FIG. 3 shows a schematic sectional view of the suction part 4 and the discharge part 5. As shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the suction side partition wall 11 of the suction part 4 is provided with a center hole 11a and a plurality of through holes 11b forming the suction part 4 in the radial direction of the center hole 11a. It has been. The suction valve 6 is made of a highly flexible rubber, resin, or the like, and is formed in a substantially umbrella shape in cross section. That is, the suction valve 6 includes a rod-shaped locking portion 6b inserted into the central hole 11a and a disk-shaped head portion 6a formed on the diaphragm 2 side of the locking portion 6b and covering the plurality of through holes 11b. It is configured. The suction valve 6 is normally in a “closed” state by the head 6a closing the through hole 11b. In addition, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3, the suction valve 6 is deformed when the fluid pressure is applied, so that the through hole 11b is opened due to the deformation of the head 6a.

同様に、排出部５の排出側隔壁部１２には、中心孔１２ａが設けられるとともに、この中心孔１２ａの放射方向に排出部５をなす複数の透孔１２ｂが設けられている。また、排出弁７は、柔軟性の高いゴムや樹脂等からなり、断面視略傘状に形成されている。すなわち、排出弁７は、中心孔１２ａに挿入される棒状の係止部７ｂと該係止部７ｂの排出配管１０側に形成されて複数の透孔１２ｂを覆う円板状の頭部７ａとから構成されている。この排出弁７は、通常は頭部７ａが透孔１２ｂを塞ぐことで「閉」の状態となっている。また、この排出弁７は、図３の一点鎖線に示すように、流体の圧力が加わった際に頭部７ａが変形することで透孔１２ｂが開き、これにより「開」の状態になる。   Similarly, the discharge side partition wall portion 12 of the discharge portion 5 is provided with a center hole 12a and a plurality of through holes 12b forming the discharge portion 5 in the radial direction of the center hole 12a. Further, the discharge valve 7 is made of a highly flexible rubber, resin, or the like, and is formed in a substantially umbrella shape in cross section. That is, the discharge valve 7 includes a rod-shaped locking portion 7b inserted into the center hole 12a, and a disk-shaped head portion 7a that is formed on the discharge piping 10 side of the locking portion 7b and covers the plurality of through holes 12b. It is composed of The discharge valve 7 is normally in a “closed” state by the head 7a closing the through hole 12b. In addition, as shown by the one-dot chain line in FIG. 3, the discharge valve 7 is deformed when the fluid pressure is applied, so that the through hole 12b is opened by the deformation of the head 7a, thereby being in the “open” state.

また図３に示すように、吸入部４と排出部５との間には、排出側隔壁部１２をダイヤフラム２寄りに配置させたことにより段差Ｄが生じている。この段差Ｄは、吸入弁６の頭部６ａの半径ｒ１の１０％以上２４％以下の範囲に設定されていることが好ましい。段差Ｄと半径ｒ１との関係を前記のように設定したのは次の理由による。 Further, as shown in FIG. 3, a step D is formed between the suction part 4 and the discharge part 5 by disposing the discharge side partition part 12 closer to the diaphragm 2. The step D is preferably set in the range of 10% to 24% of the radius r 1 of the head 6a of the intake valve 6. The reason why the relationship between the step D and the radius r 1 is set as described above is as follows.

すなわち図３に示すように、頭部６ａの半径をｒ１としたとき、透孔１１ｂの形成位置は、頭部６ａの周辺部が吸入側隔壁部１１に係止する部分を考慮すると、中心孔１１ａの中心を基準として半径０．８８ｒ１の円内の領域になる。透孔１１ｂの形成位置をこれよりも広げると、吸入弁の頭部６ａの一部が透孔１１ｂに陥没してしまう。 That is, as shown in FIG. 3, when the radius of the head 6a was r 1, the formation position of the through-hole 11b, when the peripheral portion of the head 6a to consider the portion for locking the suction side partition wall portion 11, the center A region within a circle having a radius of 0.88r 1 with respect to the center of the hole 11a. If the formation position of the through-hole 11b is expanded more than this, a part of the head 6a of the suction valve will sink into the through-hole 11b.

次に、この半径０．８８ｒ１とする円内の領域のうち、中心孔１１ａとその周辺は吸入弁６の係合部６ｂを係止させるために、半径０．３２ｒ１とする円内の領域が必要になる。よって、この部分には透孔１１ｂを設けることができない。 Next, in the region within the circle having the radius of 0.88r 1 , the center hole 11a and its periphery are within the circle having the radius of 0.32r 1 in order to lock the engaging portion 6b of the suction valve 6. Space is needed. Therefore, the through hole 11b cannot be provided in this portion.

そうすると、透孔１１ｂの最大直径は、（０．８８ｒ１−０．３２ｒ１）＝０．５６ｒ１となる。透孔１１ｂを図３のように６個設けるとその流路断面積は６×（０．５６ｒ１／２）２πとなる。
一方、吸入弁が「開」の状態になった場合、吸入弁６の頭部６ａの周辺部と吸入側隔壁部１１との距離をｔとすると、吸入弁６と吸入側隔壁部１１とがなす隙間の面積は、頭部６ａの外周長と隙間ｔの積であるから、ｔ×２ｒ１πとなる。
上記隙間の面積（ｔ×２ｒ１π）は、最大で透孔の流路断面積の合計（６×（０．５６ｒ１／２）２π）と同程度であればよい。従って（ｔ×２ｒ１π）≦（６×（０．５６ｒ１／２）２π）となり、ｔ≦０．２４ｒ１となる。 Then, the maximum diameter of the through hole 11b becomes (0.88r 1 -0.32r 1) = 0.56r 1. It provided 6 when the flow path cross-sectional area as shown in FIG. 3 a through hole 11b becomes 6 × (0.56r 1/2) 2 π.
On the other hand, when the suction valve is in the “open” state, if the distance between the peripheral portion of the head 6a of the suction valve 6 and the suction-side partition 11 is t, the suction valve 6 and the suction-side partition 11 are Since the area of the gap formed is the product of the outer peripheral length of the head 6a and the gap t, it is t × 2r 1 π.
Area of the gap (t × 2r 1 π), the maximum total flow path cross-sectional area of the hole (6 × (0.56r 1/2 ) 2 π) and may be a comparable. Therefore (t × 2r 1 π) ≦ (6 × (0.56r 1/2) 2 π) , and becomes a t ≦ 0.24r 1.

吸入時の吸入弁６の変形量である距離ｔと、段差Ｄの大きさを同じにすれば、すなわちＤ≦０．２４ｒ１にすれば、吸入弁６と排出弁７とを横並びに配置させることができ、下部ケース８ｂにおける吸入部４および排出部５の占有体積を小さくすることができる。 A distance t which is a variation amount of the intake valve 6 at the time of inhalation, if the size of the step D the same, i.e. if the D ≦ 0.24r 1, is arranged a suction valve 6 and exhaust valve 7 side by side The volume occupied by the suction part 4 and the discharge part 5 in the lower case 8b can be reduced.

以上により、段差Ｄは頭部６ａの半径ｒ１の２４％以下にすることが望ましい。また段差Ｄの大きさは、この最大値の２分の１から３分の１程度の大きさでもよい。したがって段差Ｄは頭部６ａの半径ｒ１の１０％以上にすることが望ましい。 As described above, the step D is desirably 24% or less of the radius r 1 of the head 6a. Further, the size of the step D may be about one half to one third of the maximum value. Accordingly, it is desirable that the step D be 10% or more of the radius r 1 of the head 6a.

以上のように、段差Ｄの大きさを頭部６ａの半径ｒ１の１０％以上２４％以下にすることにより、ポンプを構成する下ケース８ｂを小さくすることができ、流体ポンプ１の薄型化を図ることができる。なお、段差Ｄが頭部の半径の１０％未満だと、ポンプの薄型化が十分でなく、段差Ｄが頭部６ａの半径の２４％を越えると、却って段差が大きくなってポンプが厚くなってしまうので、いずれの場合も好ましくない。 As described above, by setting the size of the step D to be 10% or more and 24% or less of the radius r 1 of the head 6a, the lower case 8b constituting the pump can be reduced, and the fluid pump 1 can be thinned. Can be achieved. If the step D is less than 10% of the radius of the head, the pump is not sufficiently thinned. If the step D exceeds 24% of the radius of the head 6a, the step becomes larger and the pump becomes thicker. In either case, it is not preferable.

上記の流体ポンプ１によれば、排出部５を吸入部４よりもダイヤフラム２寄りに配置させることで、吸入弁６と排出弁７を相互に横並びに配置させ、吸入弁６の頭部６ａからダイヤフラム２までの隙間と排出弁７の係止部底部からダイヤフラム２までの隙間とを略同距離とできるので、両弁部６，７で占めるポンプ厚み方向の幅を低減でき、ケース本体８の薄型化を実現することができる。   According to the fluid pump 1 described above, the discharge portion 5 is disposed closer to the diaphragm 2 than the suction portion 4, whereby the suction valve 6 and the discharge valve 7 are disposed side by side, and the head 6 a of the suction valve 6 is removed. Since the gap to the diaphragm 2 and the gap from the bottom of the locking portion of the discharge valve 7 to the diaphragm 2 can be made substantially the same distance, the width in the pump thickness direction occupied by both the valve portions 6 and 7 can be reduced. Thinning can be realized.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の流体ポンプ２１について説明する。本実施形態の流体ポンプは、排出部および吸入部をダイヤフラムに対して傾斜させて設けてなるものである。図４には本実施形態の流体ポンプの断面模式図を示す。なお図４に示す構成要素のうち、図１ないし図３に示した第１の実施形態の流体ポンプの構成要素と同一の構成要素には、図１ないし図３に記した符号と同一の符号をつけて、その説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, the fluid pump 21 according to the second embodiment of the present invention will be described. The fluid pump of the present embodiment is provided with the discharge part and the suction part inclined with respect to the diaphragm. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the fluid pump of this embodiment. Among the components shown in FIG. 4, the same components as those of the fluid pump of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 have the same reference numerals as those shown in FIGS. The description is omitted.

図４に示すように、本実施形態の流体ポンプ２１は、ダイヤフラム２と、ダイヤフラム２の一面２ａ側に位置するポンプ室２３と、ポンプ室２３に設けられた吸入部２４および排出部２５と、吸入部２４および排出部２５の各々設けられた逆止弁型の吸入弁２６と排出弁２７と、ケース本体２８とから概略構成されている。箱状のケース本体２８の内部にダイヤフラム２が収納され、ケース本体２８の内部がダイヤフラム２によって二分されている。そしてダイヤフラム２の一面２ａ側の内部空間がポンプ室２３とされている。   As shown in FIG. 4, the fluid pump 21 of the present embodiment includes a diaphragm 2, a pump chamber 23 located on the one surface 2 a side of the diaphragm 2, a suction unit 24 and a discharge unit 25 provided in the pump chamber 23, A check valve type suction valve 26 and a discharge valve 27 provided in each of the suction part 24 and the discharge part 25 and a case main body 28 are schematically configured. The diaphragm 2 is housed inside a box-shaped case main body 28, and the inside of the case main body 28 is divided into two by the diaphragm 2. An internal space on the one surface 2 a side of the diaphragm 2 is a pump chamber 23.

ダイヤフラム２の一面２ａと対向する位置に吸入部２４および排出部２５が形成されており、排出部２５が吸入部２４よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。また、吸入部２４および排出部２５が、ダイヤフラム２の中心方向に向けて傾斜している。吸入部２４および排出部２５には、ポンプ室２３に流体を吸排出させるための吸入配管９及び排出配管１０がそれぞれ接続されている。ポンプ室２３と吸入配管９とは吸入側隔壁部２１によって仕切られており、この吸入側隔壁部２１に前記吸入弁２６が取り付けられている。一方、ポンプ室２３と排出配管１０とは排出側隔壁部２２によって仕切られており、この排出側隔壁部２２に前記排出弁２７が取り付けられている。   A suction part 24 and a discharge part 25 are formed at a position facing the one surface 2 a of the diaphragm 2, and the discharge part 25 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction part 24. Further, the suction portion 24 and the discharge portion 25 are inclined toward the center direction of the diaphragm 2. The suction pipe 24 and the discharge pipe 25 are connected to a suction pipe 9 and a discharge pipe 10 for allowing the pump chamber 23 to suck and discharge fluid, respectively. The pump chamber 23 and the suction pipe 9 are partitioned by a suction side partition wall portion 21, and the suction valve 26 is attached to the suction side partition wall portion 21. On the other hand, the pump chamber 23 and the discharge pipe 10 are partitioned by a discharge side partition wall portion 22, and the discharge valve 27 is attached to the discharge side partition wall portion 22.

また、ダイヤフラム２は、その周辺部２ｄがケース本体２８を構成する上ケース２８ａおよび下ケース２８ｂにより挟持された状態でケース本体２８に振動自在に収納されている。   The diaphragm 2 is housed in the case main body 28 so as to be capable of vibrating in a state where the peripheral portion 2d is sandwiched between the upper case 28a and the lower case 28b constituting the case main body 28.

次に、吸入部２４および排出部２５について詳細に説明する。
吸入部２４は、吸入側隔壁部２１と、この吸入側隔壁部２１に取り付けられた吸入弁２６とから構成され、一方、排出部２５は、排出側隔壁部２２と、排出側隔壁部２２に取り付けられた排出弁２７とから構成されている。そして、排出側隔壁部２２が吸入側隔壁部２１よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。このようにして、排出部２５が吸入部２４よりもダイヤフラム２寄りに配置されている。吸入側隔壁部２１と排出側隔壁部２２との間に生じる段差Ｄは、第１の実施形態の場合と同様に、吸入弁２６の頭部２６ｂの半径をｒ１としたときに、ｒ１の１０％以上２４％以下の範囲に設定されている。 Next, the suction part 24 and the discharge part 25 will be described in detail.
The suction part 24 includes a suction side partition part 21 and a suction valve 26 attached to the suction side partition part 21, while the discharge part 25 is connected to the discharge side partition part 22 and the discharge side partition part 22. And an attached discharge valve 27. The discharge-side partition wall 22 is disposed closer to the diaphragm 2 than the suction-side partition wall 21. In this way, the discharge part 25 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction part 24. As in the case of the first embodiment, the step D generated between the suction side partition wall portion 21 and the discharge side partition wall portion 22 is r 1 when the radius of the head portion 26b of the suction valve 26 is r 1. Of 10% to 24%.

また図４に示すように、吸入側隔壁部２１が、ダイヤフラム２に対して２０°以上４５°以下の範囲でダイヤフラム２の中心側に向けて傾斜している。同様に、排出側隔壁部２２が、ダイヤフラム２に対して２０°以上４５°以下の範囲でダイヤフラム２の中心側に向けて傾斜している。吸入側隔壁部２１および排出側隔壁部２２の傾斜角度θ１およびθ２が２０°未満であると、ポンプの薄型化の効果が十分に得られない。また、傾斜角度θ１およびθ２が４５°を越えると、流体ポンプ２１が却って厚くなってしまう。傾斜角度をθ１およびθ２を上記の範囲に設定することで、ポンプの薄型化を図ることができる。 As shown in FIG. 4, the suction-side partition wall 21 is inclined toward the center side of the diaphragm 2 within a range of 20 ° to 45 ° with respect to the diaphragm 2. Similarly, the discharge-side partition wall portion 22 is inclined toward the center side of the diaphragm 2 within a range of 20 ° to 45 ° with respect to the diaphragm 2. When the inclination angles θ 1 and θ 2 of the suction side partition wall portion 21 and the discharge side partition wall portion 22 are less than 20 °, the effect of reducing the thickness of the pump cannot be sufficiently obtained. If the tilt angles θ 1 and θ 2 exceed 45 °, the fluid pump 21 becomes thicker. By setting the inclination angles θ 1 and θ 2 in the above ranges, the pump can be made thinner.

また、吸入隔壁部２１および排出隔壁部２２をダイヤフラム２の中心寄りに傾斜させることで、図４中一点鎖線に示すように、ポンプ室２３内を通過する流体の流れがゆるやかなカーブを描くことになり、ポンプ室２３内および吸入部２４並びに排出部２５内における流体の流路抵抗が低減され、流体ポンプ２１の効率を向上できる。
更に、吸入隔壁部２１および排出隔壁部２２を傾斜させることで、傾斜させない場合と比べてポンプ室２３の内容積を若干広げることができ、吐出量を向上させることができる。 Further, by inclining the suction partition wall portion 21 and the discharge partition wall portion 22 toward the center of the diaphragm 2, the flow of the fluid passing through the pump chamber 23 draws a gentle curve as shown by an alternate long and short dash line in FIG. Thus, the flow path resistance of the fluid in the pump chamber 23, the suction part 24, and the discharge part 25 is reduced, and the efficiency of the fluid pump 21 can be improved.
Further, by inclining the suction partition wall portion 21 and the discharge partition wall portion 22, the internal volume of the pump chamber 23 can be slightly expanded as compared with the case where the suction partition wall portion 21 and the discharge partition wall portion 22 are not inclined, and the discharge amount can be improved.

なお、本実施形態では、図５に示すように、吸入側隔壁部２１をダイヤフラム２と平行に形成し、排出側隔壁部２２のみをダイヤフラム２に対して傾斜させてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the suction side partition wall portion 21 may be formed in parallel with the diaphragm 2, and only the discharge side partition wall portion 22 may be inclined with respect to the diaphragm 2.

以上説明したように、本実施形態の流体ポンプ２１によれば、吸入部２４または排出部２５のいずれか一方または両方を傾斜させることで、流体ポンプ２１の薄型化を図ることができる。また、吸入部２４および排出部２５をダイヤフラム２の中心方向寄りに傾斜させることで、ポンプ室２３内および吸入部２４並びに排出部２５内における流体の流路抵抗を低減することができ、流体ポンプ２１の効率を高めることができる。   As described above, according to the fluid pump 21 of the present embodiment, the fluid pump 21 can be thinned by inclining either one or both of the suction part 24 and the discharge part 25. Further, by inclining the suction part 24 and the discharge part 25 toward the center direction of the diaphragm 2, the flow path resistance of the fluid in the pump chamber 23, the suction part 24 and the discharge part 25 can be reduced, and the fluid pump 21 efficiency can be improved.

また排出部２５が吸入部２４よりもダイヤフラム２寄りに配置されているので、吸入弁２６と排出弁２７を相互に横並びに配置させ、吸入弁２６の頭部からダイヤフラム２までの隙間と排出弁２７の係止部底部からダイヤフラム２までの隙間とを略同距離とできるので、両弁部で占めるポンプ厚み方向の幅を低減でき、ケース本体２８を更に薄型にすることができる。   Further, since the discharge part 25 is arranged closer to the diaphragm 2 than the suction part 24, the suction valve 26 and the discharge valve 27 are arranged side by side, and the gap from the head of the suction valve 26 to the diaphragm 2 and the discharge valve Since the gap from the bottom of the locking portion 27 to the diaphragm 2 can be made substantially the same distance, the width in the pump thickness direction occupied by both valve portions can be reduced, and the case body 28 can be made thinner.

本発明の第１の実施形態である流体ポンプの構成を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the fluid pump which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態である流体ポンプの要部を示す平面模式図。FIG. 3 is a schematic plan view showing the main part of the fluid pump according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態である流体ポンプの要部を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the principal part of the fluid pump which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態である流体ポンプの一例の構成を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the structure of an example of the fluid pump which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態である流体ポンプの他の例の構成を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the other example of the fluid pump which is the 2nd Embodiment of this invention. 従来の流体ポンプの構成を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the conventional fluid pump.

符号の説明Explanation of symbols

１、２１…流体ポンプ、２…ダイヤフラム、２ａ…一面、２ｃ…圧電体（圧電素子）、２ｄ…周辺部、３、２３…ポンプ室、４、２４…吸入部、５、２５…排出部、６、２６…吸入弁、６ａ…頭部、６ｂ…係止部、７、２７…排出弁、８、２８…ケース本体、１１、２１…吸入側隔壁部、１１ａ…中心孔、１１ｂ…透孔、１２、２２…排出側隔壁部、Ｄ…段差、ｒ１…頭部の半径、θ１、θ２…傾斜角度

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Fluid pump, 2 ... Diaphragm, 2a ... One side, 2c ... Piezoelectric body (piezoelectric element), 2d ... Peripheral part 3, 23 ... Pump chamber 4, 24 ... Inhalation part 5, 25 ... Discharge part, 6, 26 ... suction valve, 6a ... head, 6b ... locking part, 7, 27 ... discharge valve, 8, 28 ... case body, 11, 21 ... suction side partition, 11a ... center hole, 11b ... through hole , 12, 22... Discharge side partition wall, D... Step, r 1 ... Head radius, θ 1 , θ 2 .

Claims (1)

圧電素子によって往復振動されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムを収容したケース本体とを有し、前記ケース本体の内部に前記ダイヤフラムがその周辺部を挟持された状態で振動自在に収容され、該ケース本体の一部に前記ダイヤフラムの一面側に位置するポンプ室が形成され、前記ポンプ室には前記ダイヤフラムと対向する位置に該ポンプ室に通じる吸入部と排出部とが形成され、前記吸入部に逆止弁型の吸入弁が、前記排出部に逆止弁型の排出弁が各々設けられてなり、
前記吸入部には、前記ポンプ室を区画する吸入側隔壁部が形成され、前記排出部には、前記ポンプ室を区画する排出側隔壁部が形成され、
前記吸入弁および前記排出弁は、それぞれ前記吸入側隔壁部および前記排出側隔壁部に設けられた中心孔に挿入され、
前記吸入側隔壁部および前記排出側隔壁部には、それぞれ前記中心孔から放射状に配置された前記吸入部および前記排出部をなす複数の透孔が設けられ、
前記吸入弁は、前記中心孔に挿入される棒状の係止部と、該係止部の前記ダイヤフラム側に形成されて前記複数の透孔を覆う円板状の頭部とからなり、
前記排出弁は、前記中心孔に挿入される棒状の係止部と、該係止部の前記ダイヤフラム側の反対側に形成されて前記複数の透孔を覆う円板状の頭部とからなり、
前記排出側隔壁部が、前記吸入側隔壁部よりも前記ダイヤフラム寄りに配置され、
前記吸入弁と前記排出弁とが、相互に横並びに配置され、
前記吸入弁の頭部から前記ダイヤフラムまでの隙間と前記排出弁の係止部底部から前記ダイヤフラムまでの隙間とが略同距離であることを特徴とする流体ポンプ。 A diaphragm that is reciprocally vibrated by a piezoelectric element; and a case main body that accommodates the diaphragm. The diaphragm is housed in the case main body so as to freely vibrate with its peripheral portion sandwiched therebetween. A pump chamber located on one surface side of the diaphragm is formed in a part, and a suction portion and a discharge portion communicating with the pump chamber are formed in the pump chamber at a position facing the diaphragm, and the pump chamber is non-returned to the suction portion. Each of the valve-type intake valves is provided with a check valve-type discharge valve in the discharge portion,
The suction part is formed with a suction side partition part that partitions the pump chamber, and the discharge part is formed with a discharge side partition part that partitions the pump chamber,
The suction valve and the discharge valve are inserted into center holes provided in the suction side partition and the discharge side partition, respectively.
The suction-side partition wall and the discharge-side partition wall are each provided with a plurality of through holes that form the suction portion and the discharge portion that are arranged radially from the center hole,
The suction valve is composed of a rod-shaped locking portion that is inserted into the center hole, and a disk-shaped head that is formed on the diaphragm side of the locking portion and covers the plurality of through holes,
The discharge valve includes a rod-shaped locking portion inserted into the center hole, and a disk-shaped head formed on the opposite side of the locking portion on the diaphragm side and covering the plurality of through holes. ,
The discharge-side partition is disposed closer to the diaphragm than the suction-side partition,
The suction valve and the discharge valve are arranged side by side with each other ;
The fluid pump according to claim 1, wherein a clearance from the head of the suction valve to the diaphragm and a clearance from the bottom of the locking portion of the discharge valve to the diaphragm are substantially the same distance .
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