(57)【要約】【課題】  流量特性及び液密性に優れた圧電ポンプを得る。【解決手段】  圧電振動子、該圧電振動子の間に可変容積室を形成するハウジング、及び該ハウジングに可変容積室に連通させて形成した一対の流路用開口を有する圧電ポンプにおいて、一対の流路用開口の間の中央位置で該一対の流路用開口を接続する連絡流路内に突出して該流路を分岐させる突出部を上記ハウジングと一体に設ける。また、ハウジングの取付座面との対向面には、一対の流路用開口の外周にＯリングを装着させる一対のＯリング溝と、該一対のＯリング溝の間であって上記突出部の内側に形成されたネジ溝とを備え、該突出部においてハウジングを取付座面にネジ固定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力供給により振動する圧電振動子と、この圧電振動子との間に可変容積室を形成するハウジングと、このハウジングに前記可変容積室に連通させて形成した一対の流路用開口とを有する圧電ポンプにおいて、
前記ハウジングに一体に、前記一対の流路用開口を接続する連絡流路内に突出して、該連絡流路を分流させる突出部を設けたことを特徴とする圧電ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の圧電ポンプにおいて、前記突出部が前記連絡流路の流路断面積を減少させる圧電ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧電ポンプにおいて、前記ハウジングは前記圧電振動子に対向する可変容積室形成凹面を有しており、この可変容積室形成凹面に前記連絡流路が形成されている圧電ポンプ。
【請求項４】
請求項１または２記載の圧電ポンプにおいて、前記ハウジングと前記圧電振動子との間には、前記可変容積室の大きさを決定する容積決定凹部と、前記一対の流路用開口に対応する一対の連通穴と、この一対の連通穴を連結して前記連絡流路を形成する連結穴とを有する間挿体が介在している圧電ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧電ポンプにおいて、前記突出部は、前記一対の流路用開口の間の中央位置に設けられている圧電ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の圧電ポンプにおいて、前記ハウジングの周縁は、該ハウジングとは別体の、前記一対の流路用開口に対応する一対の流路を有する取付座面にネジ固定され、
前記ハウジングの前記取付座面との対向面には、前記一対の流路用開口の外周にＯリングを装着させる一対のＯリング溝と、この一対のＯリング溝の間であって前記突出部の内側に形成されたネジ溝とが備えられていて、
前記突出部において前記ハウジングが前記取付座面にネジ固定されている圧電ポンプ。
【請求項７】
請求項６記載の圧電ポンプにおいて、前記突出部の深さ寸法は、前記ハウジングを前記取付座面に固定するネジの有効深さよりも大きい圧電ポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の圧電ポンプにおいて、前記ハウジングはプレス加工により形成されている圧電ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子の振動によりポンプ作用を得る圧電ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子の振動によりポンプ作用を得る圧電ポンプは、圧電振動子の外周部を液密に挟持するハウジングを有している。ハウジングには、圧電振動子との間に可変容積室を形成する凹部（可変容積室凹部）と該可変容積室に連なる一対の流路穴が形成されており、この一対の流路穴に、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）が設けられている。圧電振動子を振動させると、可変容積室の容積が変化し、この容積変化に伴い一対の逆止弁の一方が閉じて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。このような圧電ポンプは、薄型にでき、例えば水冷ノート型パソコンの冷却水循環ポンプとして用いられている。
【０００３】
【特許文献１】実開平２−９４３８２号公報
【特許文献２】実開平５−２１１８８号公報
【特許文献３】特開平２−２９４５７６号公報
【特許文献４】特開２００３−３５２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電ポンプでは、流路（一対の流路穴を結ぶ経路）内に乱流が起きると、流体の抵抗が増え、流量特性が大きく劣化してしまう。このため、流路内で乱流を防止できるよう、流路内をできるだけ整流する必要があった。
【０００５】
また従来の圧電ポンプでは、一対の流路穴の外周にＯリングをそれぞれ装着した状態で、ハウジングの周縁部を介してネジ固定されることが一般的である（特許文献３参照）。しかしながら、上記ハウジングの周縁部を固定する構造では、ハウジングの略中央に位置しているＯリングの密着性が不安定であり、液漏れの虞があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、流量特性及び液密性に優れた圧電ポンプ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、流路内に該流路を分岐させる突出部を設ければ流路内で整流できること、及び、上記突出部を利用して一対のＯリング溝の間でハウジングをネジ固定すれば、Ｏリングの密着性を高められることに着眼したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、交流電力供給により振動する圧電振動子と、この圧電振動子との間に可変容積室を形成するハウジングと、このハウジングに前記可変容積室に連通させて形成した一対の流路用開口とを有する圧電ポンプにおいて、上記ハウジングに一体に、一対の流路用開口を接続する連絡流路内に突出して該連絡流路を分岐させる突出部を設けたことを特徴としている。
【０００９】
突出部は、連絡流路の流路断面積を減少させることが好ましい。この態様によれば、流路内流速が高まり、流路内で整流しやすくなる。
【００１０】
ハウジングは圧電振動子に対向する可変容積室形成凹面を有しており、この可変容積室形成凹面に連絡流路が形成されていることが好ましい。あるいは、ハウジングと圧電振動子との間に、可変容積室の大きさを決定する容積決定凹部と、一対の流路用開口に対応する一対の連通穴と、この一対の連通穴を連結して連絡流路を形成する連結穴とを有する間挿体が介在していることが好ましい。
【００１１】
突出部は、一対の流路用開口の間の中央位置に設けられていることが好ましい。この態様によれば、効率的に流路内流速を高めることができる。
【００１２】
ハウジングの周縁部は、該ハウジングとは別体の、一対の流路用開口に対応する一対の流路を有する取付座面にネジ固定され、ハウジングの取付座面との対向面には、一対の流路用開口の外周にＯリングを装着させる一対のＯリング溝と、この一対のＯリング溝の間であって突出部の内側に形成されたネジ溝とが備えられており、上記突出部においてハウジングが取付座面にネジ固定されていることが好ましい。この態様によれば、Ｏリングと取付座面との密着性が高まり、液漏れを防止することができる。
【００１３】
突出部の深さ寸法は、ハウジングを取付座面に固定するネジの有効深さよりも大きい。これにより、ハウジングが薄型であっても、ネジが連絡流路内に進入することなく、連絡流路の液密性は確保される。
【００１４】
ハウジングは、量産性及び低コスト化を図るべく、プレス加工により形成されていることが好ましい。突出部は、プレス形成したハウジングに対して例えば金属薄板を局所的に接合することで形成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、流量特性及び液密性に優れた圧電ポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１及び図２は、本発明の一実施形態による圧電ポンプ１の構成を概略的に示している。図１は圧電ポンプ１を示す分解斜視図であり、図２は圧電ポンプ１を示す断面図（組立状態）である。圧電ポンプ１は、ハウジングカバー１０とハウジング１１の間に狭着支持した圧電振動子２０を正逆振動させてポンプ作用を得る薄小型の圧電ポンプである。この圧電ポンプ１は、例えば水冷ノートパソコンの冷却水循環ポンプとして用いられる。
【００１７】
ハウジングカバー１０は、圧電振動子２０の弾性変形を許容する許容凹部１０ａと、この許容凹部１０ａ内で圧電振動子２０の外周部を支持するリング状支持突起１０ｂと、圧電振動子２０の配線部材２４を許容凹部１０ａから外部へ引き出す挿通開口１０ｃとを有している。このハウジングカバー１０は、例えば厚さ０．８ｍｍのアルミ薄板（金属薄板）をプレス加工して形成することができる。ハウジングカバー１０の周縁は、複数（本実施形態では４本）の固定ネジ９１により、ハウジング１１と一体に取付座面６０に固定される。
【００１８】
圧電振動子２０は、中心部の円形のシム２１と、シム２１の表裏面に積層形成した一対の圧電体２２とからなるバイモルフ型の圧電振動子である。シム２１は、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のステンレス薄板から構成されている。一対の圧電体２２は、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）から構成されるもので、その表裏方向に施された分極処理により同一の分極方向を有している。この一対の圧電体２２は、シム２１に対して全面的に導通するように接着され、シム２１側とは反対側の露出面には膜状電極２３が全面的に形成されている。膜状電極２３は、例えば導電ペーストを印刷することにより形成される。共通電極の一方をシム２１とし、他方を一対の圧電体２２の露出面（膜状電極２３）として配線部材２４から圧電振動子２０に交流電界を与えると、一対の圧電体２２の一方が伸び他方が縮む動作が繰り返され、圧電振動子２０が正逆に振動する。図１及び図２では圧電振動子２０の厚さを誇張して描いているが、実際の厚みは１．５ｍｍ未満である。
【００１９】
ハウジング１１と圧電振動子２０の間には、ポンプ性能（圧縮比、流速）を調整する間挿体３０が設けられている。間挿体３０は、ハウジング１１の円形凹部１２ａに対応する円板形状をなし、圧電振動子２０との間に可変容積室１３を形成する容積決定凹部３１と、ハウジング１１の一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂに対応する一対の連通穴３２Ａ、３２Ｂと、一対の連通穴３２Ａ、３２Ｂを最短距離で接続する連結穴３３とを有している。容積決定凹部３１は、圧電振動子２０に対向する表面３０ａに例えば研磨加工を施して形成され、間挿体中央部が深く外周部が浅くなっている。容積決定凹部３１の形状及び深さにより可変容積室１３の大きさを調整可能であり、連結穴３３の幅寸法によって連絡流路３５を流れる液体の速度を調整可能である。間挿体３０の裏面３０ｂには、一対の連通穴３２Ａ、３２Ｂの外周に位置させて、環状溝３４Ａ、３４Ｂが形成されている。環状溝３４Ａ、３４Ｂは、一対の連通穴３２Ａ、３２Ｂとハウジング１１の一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂの位置を合致させる位置決め溝であり、ハウジング１１の環状突起１８ｂ、１９ｂに嵌合自在に形成されている。この環状溝３４Ａ、３４Ｂと環状突起１８ｂ、１９ｂの嵌脱により、間挿体３０はハウジング１１に対して着脱自在である。
【００２０】
ハウジング１１は、ハウジングカバー１０と同様に、例えば厚さ３．０ｍｍ程度のアルミ薄板をプレス加工して形成され、圧電振動子２０と対向する側の面（表面）に、圧電振動子２０よりも小径の円形凹部１２ａと、圧電振動子２０と略同径のリング状支持面１６ｂを有している。
【００２１】
円形凹部１２ａには、可変容積室１３に連通する一対の流路用開口（流入用開口１４Ａ、流出用開口１４Ｂ）が開口している。一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂには、ハウジング１１とは別部材からなる一対の逆止弁台座４１、４２を介して、アンブレラ（逆止弁）４３Ａ、４３Ｂが設けられている。アンブレラ４３Ａは、流入用開口１４Ａから可変容積室１３への流体流を許してその逆の流体流を許さず、アンブレラ４３Ｂは、可変容積室１３から流出用開口１４Ｂへの流体流を許してその逆を許さない逆止弁である。圧電振動子２０が正逆に振動（弾性変形）すると、可変容積室１３の容積が拡大する行程では、アンブレラ４３Ａが開いてアンブレラ４３Ｂが閉じるため、流入用開口１４Ａから可変容積室１３に液体を流入し、可変容積室１３の容積が縮小する行程では、アンブレラ４３Ｂが開いてアンブレラ４３Ａが閉じるため、可変容積室１３から流出用開口１４Ｂへ液体を流出する。
【００２２】
リング状支持面１６ｂには大径Ｏリング溝１７ａが形成され、この大径Ｏリング溝１７ａに装着された大径Ｏリング５１を介して、圧電振動子２０がリング状支持面１６ｂと上記ハウジングカバー１０のリング状支持突起１０ｂとの間に液密に挟持されている。
【００２３】
ハウジング１１の裏面（円形凹部１２ａを有する面とは反対側の面）には、一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂの外周に位置させて、小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａが形成されている。この小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａに装着した小径Ｏリング５２を介して、一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂと一対の外部流路（流路端開口）６４Ａ、６４Ｂが液密に接続される。ハウジング１１はプレス加工で形成されているため、ハウジング１１の表裏面の凹凸は対称である。つまり、ハウジング１１の表裏面には、一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂの外周に位置させて、上記小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａと、該小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａとは凹凸が反対の環状突起１８ｂ、１９ｂとが対で形成されている。またハウジング１１の裏面には、円形凹部１２ａに対応する円形凸部１２ｂと、リング状支持面１６ｂに対応するリング状凹部１６ａと、大径Ｏリング溝１７ａに対応するＯリング突起１７ｂとが形成されている。
【００２４】
ハウジング１１の一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂが液密に接続される一対の外部流路６４Ａ、６４Ｂは、取付座面６０に設けられている。取付座面６０は、例えばノートパソコンの冷却回路側に形成されており、ハウジング裏面のリング状凹部１６ａ及びＯリング突起１７ｂに嵌合して一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂと一対の外部流路６４Ａ、６４Ｂとの位置を合致させる位置決め用の凹凸部（円形凹部６２、リング状凸部６６）を有している。この取付座面６０の形状及び構造や外部流路６４Ａ、６４Ｂの経路は問わない。
【００２５】
上記圧電ポンプ１において、ハウジング１１の圧電振動子２０と対向する側の面（表面）にはさらに、一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂを接続する連絡流路３５内に突出する突出部７０が、ハウジング１１と一体に形成されている。突出部７０は、連絡流路３５の流路を分岐させる機能と、固定ネジ９０の有効深さを確保する機能とを兼ね備えている。図３は間挿体３０を装着した状態のハウジング１１の平面図を示し、図４はハウジング１１の断面図を示している。
【００２６】
突出部７０は、図３及び図４に示すように、一対の流路用開口１４Ａ、１４Ｂの間の中央位置に部分的に突出しており、該中央位置で連絡流路３５を分岐させて分流路３５ａを形成する。このように連絡流路３５を分岐させれば、連絡流路３５内での乱流を防止することができ、整流作用を生じる。また連絡流路３５を良好に分岐させるには、突出部７０の周囲（外縁部）が曲面で形成されていることが好ましい。流入用開口１４Ａから可変容積室１３に流入した液体は、連絡流路３５の途中で該連絡流路３５よりも幅狭の分流路３５ａを経由すると、流速が大幅に高められ、流出用開口１４Ｂから流出される。これにより、万一、連絡流路３５内に気泡等が混入しても、該気泡等を速やかに排出することができ、良好な流量特性を得ることができる。突出部７０は、プレス加工により形成したハウジング１１に対して例えばＡｌ等の金属薄板を局所的に接合することで、ハウジング１１と一体に形成することができる。
【００２７】
一方、ハウジング１１の取付座面６０との対向する側の面（裏面）には、一対の小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａの間であって上記突出部７０の内側に、ネジ溝８０が形成されている。取付座面６０には一対の外部流路６４Ａ、６４Ｂの間の中央位置にネジ穴６５が形成されており、このネジ穴６５を通した固定ネジ９０（図１）をハウジング１１のネジ溝８０に螺合することによって、ハウジング１１と取付座面６０を固定することができる。突出部７０の深さ寸法は固定ネジ９０の有効深さよりも大きく設定されており、固定ネジ９０が連絡流路３５内に進入することはない。このようにハウジング１１を一対の小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａの間で固定すれば、ハウジング１１の周縁のみを固定した場合よりも、小径Ｏリング５２をハウジング１１と取付座面６０の間で強固に挟持して液密性を保持でき、液漏れを確実に防止できる。上述したようにハウジング１１は厚さ３．０ｍｍ程度と薄型であるから、ハウジング１１のみでは固定ネジ９０の有効深さを確保することが難しいが、本実施形態のように突出部７０を利用すれば固定ネジ９０の有効深さを容易に確保でき、ハウジング１１の更なる薄型化にも適応できる。
【００２８】
以上のように本実施形態では、連絡流路３５内に突出して該連絡流路３５の流路断面積を減少させる突出部７０をハウジング１１と一体に設け、この突出部７０を利用してハウジング１１を一対の小径Ｏリング溝１８ａ、１９ａの間で取付座面６０に固定しているので、スペースを必要とせずに連絡流路３５内での流速を高められること、及び、小径Ｏリング５２の密着性を高めて液漏れを防止できることの両方を同時に実現することができる。
【００２９】
本実施形態では、ハウジング１１と圧電振動子２０の間に、容積決定凹部３１、連通穴３２Ａ、３２Ｂ及び連結穴３３を有する間挿体３０を備えているが、ハウジング１１の圧電振動子２０との対向面側の面に、可変容積室形成凹面と一対の流路用開口を接続する連絡流路とを直接形成してもよい。
【００３０】
また本実施形態では、バイモルフ型の圧電振動子２０を用いているが、圧電振動子自体の構成は問わない。例えば、圧電振動子には、シムの表裏面のいずれか一方に圧電体を備えるモノモルフ型や圧電体を積層構造として駆動電圧を下げたもの等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による圧電ポンプの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】同圧電ポンプの概略構成を示す断面図である
【図３】逆止弁台座及び間挿体を装着した状態のハウジングを示す平面図であり、（ａ）表面（ｂ）裏面をそれぞれ示している。
【図４】図３に示すハウジングの断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    圧電ポンプ
１０    ハウジングカバー
１１    ハウジング
１３    可変容積室
１４Ａ  流路用開口（流入用開口）
１４Ｂ  流路用開口（流出用開口）
１８ａ、１９ａ  小径Ｏリング溝
２０    圧電振動子
３０    間挿体
３１    容積決定凹部
３２Ａ、３２Ｂ  連通穴
３３    連結穴
３５  連絡流路
３５ａ  分流路
４１、４２  逆止弁台座
４３Ａ、４３Ｂ  アンブレラ（逆止弁）
５２  小径Ｏリング
６０  取付座面
６４Ａ、６４Ｂ  外部流路
６５  ネジ穴
７０  突出部
８０  ネジ溝
９０、９１  固定ネジ
【図１】
2006144653.tif 000003
【図２】
2006144653.tif 000004
【図３】
2006144653.tif 000005
【図４】
2006144653.tif 000006