(57)【要約】【課題】単一のハウジング内に、表裏の一面に液体ポンプ室を形成し他面に大気室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する給電制御用電気部品を搭載した制御基板とを収納し、上記圧電振動子を振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、良好に駆動基板の発熱要素の発熱を放熱することができるドライバ内蔵圧電ポンプの放熱構造を得る。【解決手段】ハウジングに、制御基板を収納する基板収納空間と、この基板収納空間を上記大気室に連通させる大気室通路と、基板収納空間をハウジング外部に連通させる外部連通路とを形成したドライバ内蔵圧電ポンプ。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のハウジング内に、表裏の一面に液体ポンプ室を形成し他面に大気室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する給電制御用電気部品を搭載した制御基板とを収納し、上記圧電振動子を振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプであって、
上記ハウジングに、上記制御基板を収納する基板収納空間と、この基板収納空間を上記大気室に連通させる大気室通路と、上記基板収納空間をハウジング外部に連通させる外部連通路とを形成したことを特徴とするドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、上記ハウジングは、圧電振動子を収納する円形凹部と上記制御基板収納凹部とを表裏に有するメインハウジングと、このメインハウジングの円形凹部を閉塞する上蓋と、制御基板収納凹部を閉塞する下蓋とからなっており、メインハウジングに、上記大気室通路及び外部連通路とが形成されているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のドライバ内蔵ポンプにおいて、上記制御基板はポンプ室の上記圧電振動子と反対側の面にポンプ室壁面を介して、少なくとも一部がポンプ室と平面視重複する位置に配置されているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、上記大気室通路の一部は、上記圧電振動子に対する給電ラインを通す給電ライン収納溝によって形成されているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、制御基板上には、少なくとも、発熱要素としてのＩＣ、インダクター、及びＦＥＴ回路が搭載されているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のハウジング内に圧電ポンプとその制御基板を内蔵する圧電ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電ポンプは、平板状の圧電振動子とハウジングの間に可変容積室（液体ポンプ室）を形成し、圧電振動子を振動させることにより、可変容積室の容積を変化させてポンプ作用を得ている。より具体的には、可変容積室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（可変容積室への流体流を許す逆止弁と可変容積室からの流体流を許す逆止弁）を設けており、圧電振動子の振動により可変容積室の容積が変化すると、それに伴い一対の逆止弁の一方が閉じ他方が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。
【０００３】
本出願人は、薄型にできるという圧電ポンプの特徴を生かして、水冷ノートパソコンの冷却水循環ポンプとして用いる圧電ポンプを開発中である。
【特許文献１】特表２００４-５１７２４０号公報
【特許文献２】特開２００４-６０６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
小型化には、圧電振動子と、この圧電振動子に駆動電圧を与える駆動基板（ドライバ）とを同一のハウジング内に収納することが得策である。ところが、駆動基板上にはＩＣ、インダクター、ＦＥＴ回路の発熱要素が存在する。このため、これら要素の自己発熱によりハウジング内の温度が上昇し、ジャンクション温度に到達するおそれがある。
【０００５】
また、圧電振動子は高電圧で駆動し、その駆動基板は高電圧を発生させるため、駆動基板と一体化した圧電ポンプがＵＬ規格を満足するためには、駆動基板をハウジングの外側に設置させる場合、駆動基板を外部から一定の距離隔離させる容器（ハウジング）が必要となり、小型化が不可能となる。従って、小型化を達成し、なおかつＵＬ規格を満たすためには、駆動基板をハウジング内に設置する他なく、小型化を図るためには駆動基板の熱対策が必須となってくる。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、圧電振動子と駆動基板とを同一のハウジング内に収納するとき、良好に駆動基板の発熱要素の発熱を放熱することができるドライバ内蔵圧電ポンプの放熱構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧電ポンプでは、圧電振動子の液体ポンプ室と反対側の面には、必然的に大気室（大気ポンプ室）が形成されており、ポンプ作用中には、大気室内で大気（空気）の移動が生じていることに着目し、この大気の移動を放熱に利用できないかとの着眼からなされたものである。
【０００８】
本発明は、単一のハウジング内に、表裏の一面に液体ポンプ室を形成し他面に大気室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する給電制御用電気部品を搭載した制御基板とを収納し、上記圧電振動子を振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、ハウジングに、制御基板を収納する基板収納空間と、この基板収納空間を上記大気室に連通させる大気室通路と、基板収納空間をハウジング外部に連通させる外部連通路とを形成したことを特徴としている。
【０００９】
ハウジングは、具体的には、圧電振動子を収納する円形凹部と制御基板収納凹部とを表裏に有するメインハウジングと、このメインハウジングの円形凹部を閉塞する上蓋と、制御基板収納凹部を閉塞する下蓋とから構成し、大気室通路と外部連通路を、メインハウジングに形成するのが実際的である。
【００１０】
また、制御基板はポンプ室の圧電振動子と反対側の面にポンプ室壁面を介して、少なくとも一部がポンプ室と平面視重複する位置に配置することが好ましい。
【００１１】
大気室通路の一部は、圧電振動子に対する給電ラインを通す給電ライン収納溝によって形成することができる。
【００１２】
制御基板（回路基板）上には、少なくとも、発熱要素としてのＩＣ、インダクター、及びＦＥＴ回路が搭載されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、圧電ポンプを構成する単一のハウジング内に、制御基板を収納する基板収納空間と、この基板収納空間を大気室に連通させる大気室通路と、基板収納空間をハウジング外部に連通させる外部連通路とを形成したから、ポンプ作用に伴って大気室側に必然的に生じる大気（空気）の移動を、大気室通路、基板収納空間及び外部連通路に及ぼすことができ、この大気の移動によって、効率的に放熱を図り、駆動基板上の電気要素がジャンクション温度に到達するおそれをなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ないし図５は、本発明による圧電ポンプ１００の一実施形態を示している。この圧電ポンプ１００は、圧電振動子１０、ハウジング２０、駆動基板５０を備えている。ハウジング２０は、上蓋（アッパハウジング）２０Ａ、メインハウジング２０Ｂ及び下蓋（ロアハウジング）２０Ｃからなっており、メインハウジング２０Ｂには、上蓋２０Ａ側に開口させて円形凹部４１（図３、図５参照）が形成され、下蓋２０Ｃ側に開口させて基板収納凹部（基板収納空間）５１（図４、図５参照）が形成されている。円形凹部４１の周縁には、Ｏリング収納環状溝４１ａが同心に形成されている。
【００１５】
圧電振動子１０は、図３、図５に示すように、円形の金属製のシム１１と、このシム１１の表裏面の一方に形成した円形の圧電体１２とを有している。この実施形態では、液体ポンプ室Ｐ側にシム１１が臨み、大気室Ａ側に圧電体１２が臨んでいる。
【００１６】
シム１１は、厚さ３０〜３００μｍ程度のステンレスや４２アロイ等からなる導電性金属薄板であり、圧電体１２は、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。このような圧電振動子は周知である。圧電体１２の表裏に交番電界が与えられると、圧電体１２の表裏の一方が伸びて他方が縮むサイクルが繰り返され、シム１１（圧電振動子１０）が振動する。
【００１７】
圧電振動子１０には、図５に示すように、その圧電体１２の表面周縁部に、導電性ゴム１８を介して第１給電ライン（リード部材）１４が導通接続されている。導電性ゴム１８は、ゴム性を維持して体積固有抵抗値を小さくした導電性ゴムからなっている。また、シム１１に半径方向に突出させて一体に形成した配線接続突起１１ｃには第２給電ライン１５が接続されている。
【００１８】
メインハウジング２０ＢのＯリング収納環状溝４１ａには、Ｏリング２７が挿入され、円形凹部４１内には、圧電振動子１０が挿入されている。そして、圧電振動子１０の周縁上に環状ガイド２８を介在させてメインハウジング２０Ｂ上に上蓋２０Ａを被せることにより、圧電振動子１０が液密に狭着支持されている。この圧電振動子１０と円形凹部４１との間には液体ポンプ室Ｐが構成され、圧電振動子１０と上蓋２０Ａとの間には、大気室（大気ポンプ室）Ａが形成される。
【００１９】
メインハウジング２０Ｂには、円形凹部４１内に、圧電振動子１０（円形凹部４１）の平面中心に対する偏心対称位置に位置させて、吸入側液溜室４２と吐出側液溜室４３が形成されている。吸入側液溜室４２と液体ポンプ室Ｐ、吐出側液溜室４３と液体ポンプ室Ｐとの間にはそれぞれ、吸入側逆止弁３２と吐出側逆止弁３３が設けられている。また、メインハウジング２０Ｂには、この吸入側液溜室４２と吐出側液溜室４３に連通する吸入ポート２４と吐出ポート２５が形成されている。
【００２０】
吸入側逆止弁３２は、吸入ポート２４から液体ポンプ室Ｐへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吸入側逆止弁であり、吐出側逆止弁３３は、液体ポンプ室Ｐから吐出ポート２５への流体流を許してその逆の流体流を許さない吐出側逆止弁である。
【００２１】
逆止弁３２、３３は、同一の形態であり、流路に接着固定される穴あき基板３２ａ、３３ａに、弾性材料からなるアンブレラ３２ｂ、３３ｂを装着してなっている。
【００２２】
メインハウジング２０Ｂには、円形凹部４１周囲の筒状部４４に、周方向位置を異ならせて、給電ライン収納溝４５と４６が形成されている（図４、図５）。給電ライン収納溝４５と４６は、第１給電ライン１４と第２給電ライン１５を通すもので、通した状態でも、十分な空気流通空間が確保できるように、大断面積が確保されている。
【００２３】
駆動基板５０上には、図６、図４、図５に示すように、圧電振動子１０に対する給電制御を行う電気部品５３と、これら電気部品５３間を接続するプリント配線（図示せず）が形成されている。給電制御用電気部品５３中には、発熱要素としてのＩＣ５３ａ（図６参照）、インダクター５３ｂ（同）及びＦＥＴ回路５３ｃ（同）が含まれている。給電ライン収納溝４５と４６を介して大気室Ａ（円形凹部４１）の外に導かれた第１給電ライン１４と第２給電ライン１５は、駆動基板５０に接続されている。
【００２４】
メインハウジング２０Ｂには、給電ライン収納溝４５と４６を介して、大気室Ａと基板収納凹部５１とを連通させる大切欠（大気室通路、貫通穴）５２が形成されている（図４、図５）。この大切欠５２の上面は、図４に明らかなように、メインハウジング２０Ｂに被せた上蓋２０Ａによって塞がれる。
【００２５】
メインハウジング２０Ｂには、また、基板収納凹部５１を外部に連通させる外部連通路（穴）５４が形成されている。従って、基板収納凹部５１は、大切欠５２と給電ライン収納溝４５、４６を介して、大気室Ａに連通し、外部連通路５４を介して外部と連通している。このため、メインハウジング２０Ｂの基板収納凹部５１に駆動基板５０を嵌め、下蓋２０Ｃで蓋をした状態でも、大気室Ａは外部と連通することとなる。すなわち、圧電振動子１０が振動して大気室Ａの容積が縮小するときには、給電ライン収納溝４５、４６、大切欠５２、基板収納凹部５１及び外部連通路５４を通る外向きの空気流が生じ、大気室Ａの容積が拡大するときには、逆に、外部連通路５４、基板収納凹部５１、大切欠５２及び給電ライン収納溝４５、４６を通る内向きの空気流が生じる。
【００２６】
本実施形態の圧電ポンプ１００は、圧電振動子１０が正逆に弾性変形（振動）すると、液体ポンプ室Ｐの容積が拡大する行程では、吸入側逆止弁３２が開いて吐出側逆止弁３３が閉じるため、吸入ポート２４から液体ポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、液体ポンプ室Ｐの容積が縮小する行程では、吐出側逆止弁３３が開いて吸入側逆止弁３２が閉じるため、液体ポンプ室Ｐから吐出ポート２５に液体が流出する。したがって、圧電振動子１０を正逆に連続させて弾性変形させる（振動させる）ことで、ポンプ作用が得られる。
【００２７】
このポンプ作用中においては、同時に、大気室Ａの容積が拡縮する。そして、大気室Ａの容積が縮小するときには、給電ライン収納溝４５、４６、大切欠５２、基板収納凹部５１及び外部連通路５４を通る外向きの空気流が生じるため、この空気流により、駆動基板５０上の電気部品５３による発熱を逃がし、大気室Ａの容積が拡大するときには、逆に、外部連通路５４、基板収納凹部５１、大切欠５２及び給電ライン収納溝４５、４６を通る内向きの空気流が生じるため、この空気流により、駆動基板５０上の電気部品５３による発熱を逃がすことができる。
【００２８】
また、図５から分かるように、駆動基板５０は、液体ポンプ室Ｐの圧電振動子１０と反対側の下面に液体ポンプ室Ｐの下部壁面を介して配置されており、その少なくとも一部が液体ポンプ室Ｐと平面視重複する位置に配置されている。このような構造とすることで液体ポンプ室Ｐ内に流入・排出される冷却液が液体ポンプ室Ｐの下部壁面を介して、ハウジング内に配置された制御基板から発生する熱を効率よく奪うことが可能となる。
【００２９】
以上の実施形態では、大気室Ａと基板収納凹部５１とを連通させる大気室流路の一部として、給電ライン収納溝４５と４６を用いたが、独立した大気室流路を設けてもよい。外部連通路５４の位置や大きさについても、自由度がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による圧電ポンプの一実施形態を示す平面図である。
【図２】同背面図である。
【図３】図１、図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図１、図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】同圧電ポンプの分解斜視図である。
【図６】駆動基板の平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  圧電ポンプ
１０  圧電振動子
１１  シム
１１ｃ  配線接続突起
１２  圧電体
１４  第１給電ライン
１５  第２給電ライン
１８  導電性ゴム
２０  ハウジング
２０Ａ  上蓋
２０Ｂ  メインハウジング
２０Ｃ  下蓋
２４  吸入ポート
２５  吐出ポート
２７  Ｏリング
２９  環状電極端子
３０  吸入流路
３１  吐出流路
３２、３３  逆止弁
４１  円形凹部
４１ａ  Ｏリング収納環状溝
４５  ４６  給電ライン収納溝（大気室通路）
５０  駆動基板
５１  基板収納凹部（基板収納空間）
５２  大切欠（大気室通路）
５３  電気部品
５４  外部連通路
Ａ  大気室
Ｐ  液体ポンプ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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