(57)【要約】【課題】圧電振動子の耐水性、絶縁性を確保しながら、その振幅を大きくし、ポンプ効率を高めることができる圧電ポンプを得る。【解決手段】周縁を液密に保持した圧電振動子の表裏にポンプ室と大気室を形成し、該圧電振動子を振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプにおいて、圧電振動子の導電性金属薄板からなるシムの一方の面をポンプ室に臨ませ、該シムの他方の面上に大気室に臨む圧電体層を複数層積層し、かつ、この複数の圧電体層は、各層の分極方向及び配線接続を、圧電体が単層である場合に比して、圧電振動子の振幅が大きくなるように設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁を液密に保持した圧電振動子の表裏に、ポンプ室と大気室を形成し、該圧電振動子を振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプにおいて、
前記圧電振動子の導電性金属薄板からなるシムの一方の面を前記ポンプ室に臨ませ、該シムの他方の面上に、前記大気室に臨む圧電体層を複数層積層し、
かつ、この複数の圧電体層は、各層の分極方向及び配線接続を、圧電体が単層である場合に比して、圧電振動子の振幅が大きくなるように設定し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、前記複数の圧電体層は、電気的に分離したそれぞれ単層の下部圧電体層と上部圧電体層を構成し、この下部圧電体層と上部圧電体層の分極方向が同一で、該下部圧電体層と上部圧電体層は電気的に並列に接続されている圧電ポンプ。
【請求項３】
請求項１記載の圧電ポンプにおいて、前記複数の圧電体層は、電気的に分離した下部圧電体層と上部圧電体層を構成し、この下部圧電体層及び上部圧電体層は、各々が圧電体層を複数積層した多層構造をなし、かつ、この多層構造において隣接する圧電体層が電気的に並列に接続され、かつ、分極方向が逆向きをなしている圧電ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の圧電ポンプにおいて、前記複数の圧電体層の分極方向は、隣接する圧電体層において互いに反対方向であり、各圧電体層は電気的に直列に接続されている圧電ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電ポンプにおいて、前記複数の圧電体層は、電気的に分離したそれぞれ単層の下部圧電体層と上部圧電体層を構成し、この下部圧電体層と上部圧電体層の分極方向が反対方向で、該下部圧電体層と上部圧電体層は電気的に直列に接続さ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１項記載の圧電ポンプにおいて、前記複数の圧電体層は、層間に内部電極を有する状態で焼成と分極処理がなされている圧電ポンプ。
【請求項７】
請求項４または５記載の圧電ポンプにおいて、前記複数の圧電体層は、単層の状態で焼成と電極形成と分極処理がなされており、その後接着されている圧電ポンプ。
【請求項８】
周縁を液密に保持した圧電振動子の表裏に、ポンプ室と大気室を形成し、該圧電振動子を振動させてポンプ作用を得る圧電ポンプにおいて、
上記圧電振動子の導電性金属薄板からなるシムの一方の面が上記ポンプ室に臨み、該シムの他方の面上には、隣接する圧電体層において分極方向が互いに異なる、上記大気室に臨む複数層の圧電体層が積層形成されており、これら複数の圧電体層は、単層の状態で焼成と電極形成と分極処理がなされていて、その後電気的に直列接続状態で接着されていることを特徴とする圧電ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動する圧電振動子によってポンプ作用を得る圧電ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電ポンプは、周縁を液密に保持した圧電振動子の表裏に、ポンプ室と大気室を形成し、ポンプ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（ポンプ室への流体流を許す逆止弁とポンプ室からの流体流を許す逆止弁）を設けている。圧電振動子を振動させると、ポンプ室の容積が変化し、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、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。
【特許文献１】特開平１０-２２５１４６号公報
【特許文献２】実用新案登録第２６０６５９５号公報
【特許文献３】特開２００３-２０９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧電振動子としては、シムの片面に圧電体を積層したユニモルフ型と、両面に圧電体を積層したバイモルフ型とが知られている。バイモルフ型は、ユニモルフ型に比べ圧電振動子の振幅を大きくすることができるという利点がある反面、圧電体がポンプ室に臨み接液することから、長期に渡る耐水性、絶縁性に問題がある。一方、ユニモルフ型はシムを接液面とすることができるため、耐水性、絶縁性の問題は低いが、バイモルフ型に比べ圧電振動子の振幅を大きくとることができず、十分な吐出量を確保する（ポンプ効率を高める）ことが困難である。
【０００４】
本発明は、圧電振動子の耐水性、絶縁性を確保しながら、その振幅を大きくし、ポンプ効率を高めることができる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】
【０００５】
本発明は、圧電振動子の耐水性、絶縁性を確保するために、シムの一面を接液面とし他面に圧電体を設けるユニモルフ型を維持しつつ、振幅を大きくするために、圧電体層を複数にし、これら圧電体層の分極方向と配線構造を、圧電体層が単層の場合よりも振幅が大きくなるように定めたものである。
【０００６】
圧電体の分極方向と配線構造については、並列型、直列型のいずれも採用できる。
【０００７】
並列型において、複数層の圧電体は、電気的に分離した下部圧電体層と上部圧電体層を構成することが実際的である。この下部圧電体層と上部圧電体層は、各々が一つの圧電体層からなる単層構造あるいは各々が圧電体層を複数積層した多層構造とすることができる。単層構造においては、下部圧電体層と上部圧電体層の分極方向が同一で、該下部圧電体層と上部圧電体層は電気的に並列に接続される。多層構造においては、隣接する圧電体層が電気的に並列に接続され、かつ、分極方向が逆向きとなる。下部圧電体層と上部圧電体層を多層化すれば、両層を単層で備える場合に比べて、低電圧化することができる。
【０００８】
一方、直列型では、複数の圧電体層の分極方向は、隣接する圧電体層において互いに反対方向であり、各圧電体層は電気的に直列に接続されている。この直列型において、複数の圧電体層は、電気的に分離したそれぞれ単層の下部圧電体層と上部圧電体層を構成し、この下部圧電体層と上部圧電体層の分極方向が反対方向で、該下部圧電体層と上部圧電体層は電気的に直列に接続されることが実際的であるが、複数の圧電体層は三層以上あってもよい。
【０００９】
また、複数の圧電体層は、層間に内部電極を有する状態で焼成と分極処理を行うことができる。
【００１０】
別の態様では、複数の圧電体層は、単層の状態で焼成と電極形成と分極処理を行い、後に接着して構成することもできる。この態様は、特に、複数の圧電体層を電気的に直列に接続した直列型で構成するときに有利である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧電ポンプは、圧電振動子の導電性金属薄板からなるシムの一方の面をポンプ室に臨ませ、該シムの他方の面上に、大気室に臨む圧電体層を複数層積層し、かつこの複数の圧電体層は、各層の分極方向及び配線接続を、圧電体が単層である場合に比して、圧電振動子の振幅が大きくなるように設定したので、耐水性、絶縁性を確保しながら、圧電振動子の振幅を大きくし、ポンプ効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１１ないし図１３は、本発明が対象とする圧電ポンプ２０の一例を示している。この圧電ポンプ２０は、下方から順に積層したロアハウジング２１、ミドルハウジング２２及びアッパハウジング２３を有している。
【００１３】
ロアハウジング２１には、冷却水（液体）の吸入ポート２４と吐出ポート２５が開口している。ミドルハウジング２２とアッパハウジング２３の間には、Ｏリング２７を介して圧電振動子１０が液密に挟着支持されていて、該圧電振動子１０とミドルハウジング２２との間にポンプ室Ｐを構成している。圧電振動子１０とアッパハウジング２３との間には、大気室Ａが形成される。大気室Ａは、開放しても密閉してもよい。
【００１４】
ロアハウジング２１とミドルハウジング２２には、吸入ポート２４とポンプ室Ｐを連通させる吸入流路３０、及びポンプ室Ｐと吐出ポート２５を連通させる吐出流路３１がそれぞれ形成されており、ミドルハウジング２２には、この吸入流路３０と吐出流路３１にそれぞれ逆止弁（アンブレラ）３２、３３が設けられている。逆止弁３２は、吸入ポート２４からポンプ室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、逆止弁３３は、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。
【００１５】
図１１ないし図１３の実施形態の逆止弁３２、３３は、同一の形態であり、流路に接着もしくは溶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。
【００１６】
以上の圧電ポンプは、圧電振動子１０が正逆に弾性変形（振動）すると、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からポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、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、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。
【００１７】
本発明は、例えば以上の構成を有する圧電ポンプ２０における圧電振動子１０の構成を特徴としている。以下では、図１〜図１０を参照し、本発明の特徴部分である圧電振動子１０について、詳細に説明する。
【００１８】
圧電振動子１０は、ポンプ室Ｐ側に臨むシム１１と、大気室Ａ側に臨む積層圧電体１２とからなる。
【００１９】
図１は、圧電振動子１０の第１実施形態を示している。積層圧電体１２は、シム１１側から順に積層した下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂとの二層からなり、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの間に中間電極層１３ａが位置している。中間電極層１３ａは、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを電気的に分離する中性面として機能する。下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向は、図中の矢印（三角指標）で示されるように、同一である。周知のように、圧電体（層）は、正負の電圧を印加すると、表面積が拡縮する方向に変形する。シム１１側の下部圧電体層１２ａはシム側電極層１３ｂを介してシム１１と導通し、シム１１及び上部圧電体層１２ｂの大気室Ａ側の表面電極層１３ｃは第１給電ライン１４に導通している。中間電極層１３ａは、上部圧電体層１２ｂの側面に形成した側面電極１３ｄ及び表面に形成した取出電極１３ｅを介して第２給電ライン１５に導通している。すなわち、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂは、電気的には並列に接続されている。シム１１は、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のステンレス、４２アロイ等の金属製の薄板からなる。積層圧電体１２の全体の厚さは、例えば５０〜６００μｍ程度とする。
【００２０】
第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の間に交番電界を印加すると、第１給電ライン１４が正、第２給電ライン１５が負である瞬間には、図１に矢印で示すように、下部圧電体層１２ａの表面積が拡大し、上部圧電体層１２ｂの表面積が縮小する。すると、積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図１において下方に凸となる方向に変形させる（偶力Ｆを発生させる）ことになる。これに対し、第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の正負が逆転すると、以上とは逆に積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図１において上方に凸となる方向に変形させる。この繰り返しにより、圧電振動子１０は全体として振動することになる。そして、その振幅は、積層圧電体１２が単一の圧電体層からなる場合に比して大きい。
【００２１】
図２は、圧電振動子１０の第２実施形態を示している。第２実施形態の圧電振動子１０は、上述の側面電極１３ｄに代えて、スルーホール電極１３ｆにより、中間電極層１３ａと取出電極１３ｅを導通させた実施形態である。この第２実施形態によっても、第１実施形態と同様に、圧電振動子１０の振幅は積層圧電体１２が単一の圧電体層からなる場合に比して大きくなる。
【００２２】
図３及び図４に示される実施形態は、積層圧電体１２と第１給電ライン１４及び第２給電ライン１５との接続部を積層圧電体１２の大気室Ａ側の表面に集中させた実施形態である。
【００２３】
図３は、圧電振動子１０の第３実施形態を示している。第３実施形態の圧電振動子１０は、図１に示される第１実施形態の変形例であって、シム側電極層１３ｂ（１１）と表面電極層１３ｃとが積層圧電体１２の側面に後に形成した側面接続電極１３ｇによって導通している。この第３実施形態によれば、圧電振動子１０の振幅は積層圧電体１２が単一の圧電体層からなる場合に比して大きくなり、さらに、積層圧電体１２への配線接続が容易となる。
【００２４】
図４は、圧電振動子１０の第４実施形態を示している。第４実施形態の圧電振動子１０は、図２に示される第２実施形態の変形例であって、シム側電極層１３ｂ（シム１１）と表面電極層１３ｃが、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂに跨らせて形成したスルーホール電極１３ｈによって導通している。この第４実施形態によっても、第３実施形態と同様に、圧電振動子１０の振幅は積層圧電体１２が単一の圧電体層からなる場合に比して大きくなり、さらに、積層圧電体１２への配線接続が容易となる。
【００２５】
以上の第１〜第４実施形態において、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂが電気的に並列接続された積層圧電体１２は、例えば、次のように製造することができる。先ず最初に、平均粒径約１．０μｍ程度に粉砕した（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）を主成分とした圧電粉末に有機バインダや可塑剤、有機溶剤を所定容量配合してスラリーを作製し、このスラリーからドクターブレード法により所定厚さ（例えば６０〜７０μｍ）の圧電グリーンシートを作成する。この圧電グリーンシートを所定形状に平面円形に型抜きし複数層重ねて下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを作成し、これらの間及び表面に各電極層（中間電極層１３ａないしスルーホール電極１３ｆ）を形成する。これを焼成して積層圧電体１２を作成し、次いで下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂに同一方向の分極特性を与える分極処理を施す。図１の破線は、分極処理を施す際の結線例を示している。すなわち、シム側電極層１３ｂを−（−Ｖ）電圧ラインに、表面電極層１３ｃを＋（＋Ｖ）電圧ラインに、中間電極層１３ａをＧＮＤラインにそれぞれ接続し、所定の条件で通電処理することにより、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向を同一にすることができる。図２〜図４では分極処理用の結線を図示省略してあるが、第２〜第４実施形態にも図１の結線を用いる。
【００２６】
図５及び図６の実施形態は、図４に示される第４実施形態の変形例であって、積層圧電体１２を高積層化した実施形態（下部圧電体層１２ａ及び上部圧電体層１２ｂを多層化した実施形態）である。
【００２７】
図５は、圧電振動子１０の第５実施形態を示している。第５実施形態の圧電振動子１０では、積層圧電体１２が、シム１１側から順に積層した第１圧電体層１２ａ１、第２圧電体層１２ａ２、第３圧電体層１２ｂ３及び第４圧電体層１２ｂ４の四層構造で形成され、隣接する圧電体層１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ３、１２ｂ４の間に、第１〜第３内部電極層１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３が位置している。第１〜第４圧電体層１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ３、１２ｂ４の分極方向は、図中の矢印（三角指標）で示される。隣接する第１圧電体層１２ａ１と第２圧電体層１２ａ２は、電気的に並列に接続されていて分極方向が互いに逆向きをなし、二層一対で第２内部電極層１３ａ２のシム１１側に位置する下部圧電体層１２ａを構成する。一方の隣接する第３圧電体層１２ｂ３と第４圧電体層１２ｂ４は、電気的に並列に接続されていて分極方向が互いに逆向きをなし、二層一対で第２内部電極層１３ａ２の大気室Ａ側に位置する上部圧電体層１２ｂを構成する。この第５実施形態では、第２内部電極層１３ａ２が、下部圧電体層１２ａ（第２圧電体層１２ａ２）と上部圧電体層１２ｂ（第３圧電体層１２ｂ３）を電気的に分離する中性面として機能する、中間電極層１３ａである。
【００２８】
積層圧電体１２は、正負の電圧を印加すると、表面積が拡縮する方向に変形する。第１圧電体層１２ａ１のシム１１側のシム側電極層１３ｂ、第２内部電極層１３ａ２（中間電極層１３ａ）及び第４圧電体層１２ｂ４の大気室Ａ側の表面電極層１３ｃは、スルーホール電極１３ｈを介して導通し、さらに、表面電極層１３ｃは第１給電ライン１４に導通している。第３圧電体層１２ｂ３と第４圧電体層１２ｂ４の間に位置する第３内部電極層１３ａ３は、第４圧電体層１２ｂ４の表面に形成した取出電極１３ｅにスルーホール電極１３ｆを介して導通し、取出電極１３ｅが第１圧電体層１２ａ１と第２圧電体層１２ａ２の間に位置する第１内部電極層１３ａ１と共に第２給電ライン１５に導通している。つまり、下部圧電体層１２ａ（第１圧電体層１２ａ１と第２圧電体層１２ａ２）と上部圧電体層１２ｂ（第３圧電体層１２ｂ３と第４圧電体層１２ｂ４）は、電気的には並列に接続されている。
【００２９】
第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の間に交番電界を印加すると、第１給電ライン１４が正、第２給電ライン１５が負である瞬間には、図５に矢印で示すように、下部圧電体層１２ａの表面積が拡大し、上部圧電体層１２ｂの表面積が縮小する。すると、積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図５において下方に凸となる方向に変形させる（偶力Ｆを発生させる）ことになる。これに対し、第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の正負が逆転すると、以上とは逆に積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図５において上方に凸となる方向に変形させる。この繰り返しにより、圧電振動子１０は全体として振動することになる。そして、その振幅は、圧電振動子１０の圧電体が単一の圧電体層からなる場合、さらに、下部圧電体層１２ａ及び上部圧電体層１２ｂのそれぞれが単一の圧電体層からなる場合に比して大きい。
【００３０】
上記第１〜第４圧電体層１２ａ１、１２ａ２、１２ｂ３、１２ｂ４の分極特性は、図５の破線で示すように、第１内部電極層１３ａ１を＋（＋Ｖ）電圧ラインに、シム側電極層１３ｂと中間電極層１３ａ（第２内部電極層１３ａ２）と表面電極層１３ｃをＧＮＤラインに、そして第３内部電極層１３ａ３を−（−Ｖ）電圧ラインにそれぞれ接続し、所定の条件で通電処理することにより得られる。
【００３１】
積層圧電体１２の全体の厚さは、第１実施形態と同様に、例えば５０〜６００μｍ程度である。この第５実施形態によれば、同一の変位量を得ようとするとき、圧電振動子１０の圧電体が四層構造の積層圧電体１２と同じ厚さを有する単一の圧電体層からなる場合に比べて、圧電振動子１０に与える駆動電圧を１／４とすることができ、低電圧化を図れる。
【００３２】
図６は、圧電振動子１０の第６実施形態を示している。第６実施形態の圧電振動子１０では、積層圧電体１２が、シム１１側から順に積層した第１圧電体層１２ａ１、第２圧電体層１２ａ２、第３圧電体層１２ａ３、第４圧電体層１２ｂ４、第５圧電体層１２ｂ５及び第６圧電体層１２ｂ６の六層構造で形成され、隣接する圧電体層１２ａ１〜１２ａ３、１２ｂ４〜１２ｂ６の間に、第１〜第５内部電極層１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３、１３ａ４、１３ａ５が位置している。第１〜第６圧電体層１２ａ１〜１２ａ３、１２ｂ４〜１２ｂ６の分極方向は、図中の矢印（三角指標）で示される。隣接する第１圧電体層１２ａ１と第２圧電体層１２ａ２及び第２圧電体層１２ａ２と第３圧電体層１２ａ３は、電気的に並列に接続されていて分極方向が互いに逆向きをなし、三層一対で第３内部電極層１３ａ３のシム１１側に位置する下部圧電体層１２ａを構成する。一方、隣接する第４圧電体層１２ｂ４と第５圧電体層１２ｂ５及び第５圧電体層１２ｂ５と第６圧電体層１２ｂ６は、電気的に並列に接続されていて分極方向が互いに逆向きをなし、三層一対で第３内部電極層１３ａ３の大気室Ａ側に位置する上部圧電体層１２ｂを構成する。この第６実施形態では、下部圧電体層１２ａ（第３圧電体層１２ａ３）と上部圧電体層１２ｂ（第４圧電体層１２ｂ４）を電気的に分離する中性面として機能する、中間電極層１３ａである。
【００３３】
積層圧電体１２は、正負の電圧を印加すると、表面積が拡縮する方向に変形する。第１圧電体層１２ａ１と第２圧電体層１２ａ２の間に位置する第１内部電極層１３ａ１、中間電極層１３ａ（第３内部電極層１３ａ３）、第５圧電体層１２ｂ５と第６圧電体層１２ｂ６の間に位置する第５内部電極層１３ａ５及び第６圧電体層１２ｂ６の大気室Ａ側に形成した取出電極１３ｅはスルーホール電極１３ｆを介して導通し、さらに、取出電極１３ｅは第２給電ライン１５に導通している。第１圧電体層１２ａ１のシム１１側のシム側電極層１３ｂ及び第２圧電体層１２ａ２と第３圧電体層１２ａ３の間に位置する第２内部電極層１３ａ２は、スルーホール電極１３ｉにより導通し、さらにシム側電極層１３ｂ（シム１１）は第１給電ライン１４に導通している。第４圧電体層１２ｂ４と第５圧電体層１２ｂ５の間に位置する第４内部電極層１３ａ４と第６圧電体層１２ｂ６の大気室Ａ側の表面電極層１３ｃは、スルーホール電極１３ｈにより導通し、さらに表面電極層１３ｃは第１給電ライン１４に導通している。つまり、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂは、電気的には並列に接続されている。
【００３４】
第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の間に交番電界を印加すると、第１給電ライン１４が正、第２給電ライン１５が負である瞬間には、図６に矢印で示すように、下部圧電体層１２ａの表面積が拡大し、上部圧電体層１２ｂの表面積が縮小する。すると、積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図６において下方に凸となる方向に変形させる（偶力Ｆを発生させる）ことになる。これに対し、第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の正負が逆転すると、以上とは逆に積層圧電体１２は全体としては圧電振動子１０を図６において上方に凸となる方向に変形させる。この繰り返しにより、圧電振動子１０は全体として振動することになる。そして、その振幅は、圧電振動子１０の圧電体が単一の圧電体層からなる場合、さらに、下部圧電体層１２ａ及び上部圧電体層１２ｂが単一の圧電体層からなる場合に比して大きい。
【００３５】
上記第１〜第６圧電体層１２ａ１〜１２ａ３、１２ｂ４〜１２ｂ６の分極特性は、図６の破線で示すように、シム側電極層１３ｂを−（−Ｖ）電圧ラインに、表面電極層１３ｃを＋（＋Ｖ）電圧ラインに、そして中間電極層１３ａ（第３内部電極層１３ａ３）をＧＮＤラインにそれぞれ接続し、所定の条件で通電処理することにより得られる。
【００３６】
積層圧電体１２の全体の厚さは、第１実施形態と同様に、例えば５０〜６００μｍ程度である。この第６実施形態によれば、同一の変位量を得ようとするとき、圧電振動子１０の圧電体が六層構造の積層圧電体１２と同じ厚さを有する単一の圧電体層からなる場合に比べて、圧電振動子１０に与える駆動電圧を１／６とすることができ、低電圧化を図れる。上部圧電体層１２ａ及び下部圧電体層１２ｂを高層化するほど、同一の変位量を得ようとするときに必要な駆動電圧を低減できる。
【００３７】
以上では、並列型の積層圧電体１２を用いた第１〜第６実施形態について説明したが、本発明は直列型の積層圧電体にも適用可能である。直列型の積層圧電体を用いれば、分極反転の影響を受けずに済み、長寿命化と駆動電圧強度の制約なく性能達成のための高電圧化とが可能となる。
【００３８】
図７ないし図１０は、積層した下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向を互いに逆とし、該下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを電気的に直列に接続した実施形態を示している。
【００３９】
図７は、圧電振動子１０の第７実施形態を示している。第７実施形態の圧電振動子１０は、電極構成（中間電極層１３ａ、シム側電極層１３ｂ、表面電極層１３ｃ、側面電極１３ｄ及び取出電極１３ｅ）は第１実施形態（図１）と同一であるが、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向が異なっている。この下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂは、電気的に直列に接続されており、表面電極層１３ｃに導通する第１給電ライン１４とシム側電極層１３ｂに導通する第２給電ライン１５を介して駆動電圧が与えられる。中間電極層１３ａは、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを電気的に分離する中性面として機能する。積層圧電体１２の全体の厚さは、例えば５０〜６００μｍ程度とする。
【００４０】
この第７実施形態では、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向が互いに逆であるので、第１給電ライン１４と第２給電ライン１５の間に交番電界を印加すると、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの一方の表面積が拡大し他方の表面積が縮小する。このため、圧電振動子１０は、図１で説明したのと同様に、圧電振動子１０の圧電体が単一の圧電体層からなる場合に比して大きい振幅で振動することになる。
【００４１】
側面電極１３ｄと取出電極１３ｅは、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂに互いに逆方向の分極処理を施す際の結線のために必要である。すなわち、図７に破線で示すように、シム側電極層１３ｂと表面電極層１３ｃの両方を＋電圧ライン（＋Ｖ）に接続し、側面電極１３ｄと取出電極１３ｅを利用して中間電極層１３ａをＧＮＤに接続することで、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂに対して互いに逆方向の分極特性を与えることができる。
【００４２】
図８は、圧電振動子１０の第８実施形態を示している。第８実施形態の圧電振動子１０は、第７実施形態の側面電極１３ｄに代えて、スルーホール電極１３ｆにより、中間電極層１３ａと取出電極１３ｅを導通させた実施形態である。別言すれば、電極構成を第２実施形態（図２）と同一とし、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの分極方向及び接続態様を第７実施形態（図７）と同一とした実施形態である。
【００４３】
図９及び図１０は、圧電振動子１０の第９実施形態を示している。この第９実施形態は、電気的に直列接続した下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを、容易に製造することができる実施形態である。上述した第１〜第８実施形態の積層圧電体１２は、予め下部圧電体層１２ａ、上部圧電体層１２ｂ及び電極層１３ａ〜１３ｆを一体に形成した上で、図１、図２、図５及び図６〜図８に破線で示したように結線して分極処理を施す必要がある。このため、電極構成が複雑にならざるを得ない。これに対し、本第９実施形態では、図９に示すように、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂをそれぞれ別個に形成し、分極処理後の下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂを互いの分極方向が異なる向きで電気的に直列接続するだけでよい。より具体的に説明すると、下部圧電体層１２ａは、圧電グリーンシートを所定形状に平面円形に型抜きし単層もしくは複数層重ねて焼成し、この焼成体の表裏面に電極層（シム側電極層１３ｂ、中間電極層１３ａ’）を形成して、この表裏面の電極層を利用して分極処理を施すことにより形成する。上部圧電体層１２ｂは、圧電グリーンシートを所定形状に平面円形に型抜きし単層もしくは複数層重ねて焼成し、この焼成体の表裏面に電極層（表面電極層１３ｃ、中間電極層１３ａ’）を形成して、この表裏面の電極層を利用して下部圧電体層１２ａとは逆向きの分極処理を施すことにより形成する。そして、同図９に示すように、シム１１と下部圧電体層１２ａのシム側電極層１３ｂを接着し、下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂの中間電極層１３ａ’を互いに接着する。接着には、例えば導電性樹脂接着剤を用いることができる。これにより、図１０に示すように、分極方向が互いに逆向きで、かつ、電気的に直列接続された下部圧電体層１２ａと上部圧電体層１２ｂからなる積層圧電体１２、及び、該積層圧電体１２を有する圧電振動子１０が得られる。積層圧電体１２の全体の厚さは、例えば５０〜６００μｍ程度とする。この第９実施形態によれば、図７の側面電極１３ｄや図８のスルーホール電極１３ｆを必要としないので、直列型の積層圧電体１２を容易に形成できる。なお、本実施形態の接続態様は、第７実施形態（図７）と同様である。
【００４４】
以上の各実施形態によれば、シム１１の一方の面をポンプ室Ｐに臨ませ、該シム１１の他方の面上に大気室Ａに臨む積層圧電体１２を複数の圧電体層から形成し、かつ、この積層圧電体１２では、各層の分極方向及び配線接続を、該積層圧電体１２が単層の圧電体からなる場合に比して圧電振動子１０の振幅が大きくなるように設定したので、耐水性、絶縁性を確保しながら、圧電振動子の振幅を大きくし、ポンプ効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の圧電ポンプに用いる圧電振動子の第１実施形態を示す模式断面図である。
【図２】圧電振動子の第２実施形態の断面図である。
【図３】圧電振動子の第３実施形態の断面図である。
【図４】圧電振動子の第４実施形態の断面図である。
【図５】圧電振動子の第５実施形態の断面図である。
【図６】圧電振動子の第６実施形態の断面図である。
【図７】圧電振動子の第７実施形態の断面図である。
【図８】圧電振動子の第８実施形態の断面図である。
【図９】圧電振動子の第９実施形態の接続態様を説明する断面図である。
【図１０】圧電振動子の第９実施形態の断面図である。
【図１１】本発明を適用する圧電ポンプの一例を示す、一部を切開した平面図である。
【図１２】図１１のII-II線に沿う断面図である。
【図１３】同分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  圧電振動子（圧電振動子）
１１  シム
１２  積層圧電体
１２ａ  下部圧電体層
１２ａ１〜１２ａ３  第１〜第３圧電体層
１２ｂ  上部圧電体層
１２ｂ３〜１２ｂ６  第３〜第６圧電体層
１３ａ  中間電極層
１３ａ１〜１３ａ５  第１〜第５内部電極層
１３ｂ  シム側電極層
１３ｃ  表面電極層
１３ｄ  側面電極
１３ｅ  取出電極
１３ｆ、１３ｈ、１３ｉ  スルーホール電極
１３ｇ  側面接続電極
１４  第１給電ライン
１５  第２給電ライン
２０  圧電ポンプ（圧電ポンプ）
Ｐ  ポンプ室
Ａ  大気室
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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