(57)【要約】【課題】ダイヤフラムポンプの吸入ポートと吐出ポートに対し、チューブ体を用いることなく管路を接続することができる管路構造を備えたダイヤフラムポンプを得る。【解決手段】ハウジングに突起物としての吸入ポートと吐出ポートを形成することなく、凹部としての吸入流路孔と吐出流路孔を形成し、この孔部に流路を構成する板材に形成した筒状突起を嵌める構成として、小型化薄型化を図った。【選択図】図２
2008101566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のハウジングの間に、周縁を液密に挟着保持されてポンプ室を構成する、振動するダイヤフラム；
上記一対のハウジングの少なくとも一方に、上記ポンプ室に連通させて形成した吸入側逆止弁を有する吸入流路孔と吐出側逆止弁を有する吐出流路孔；
上記吸入流路孔に連通する筒状突起を有する吸入側第一流路板と、この吸入流路板に積層結合され上記筒状突起に連通する吸入流路を構成する吸入側第二流路板とを有する吸入流路；及び
上記吐出流路孔に連通する筒状突起を有する吐出側第一流路板と、この吐出側第一流路板に積層結合され上記筒状突起に連通する吐出流路を構成する吐出側第二流路板とを有する吐出流路；
を備えたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記吸入流路孔と吐出流路孔は互いに平行をなしているダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記吸入側第一流路板と吐出側第一流路板、及び吸入側第二流路板と吐出側第二流路板はそれぞれ、単一の板材料から構成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、ハウジングには、上記吸入流路孔及び出口流路孔と同心に筒状突起挿入用の環状溝が形成されており、この環状溝の内周面と、この環状溝に挿入した筒状突起の外周面との間に、Ｏリングが挿入されているダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記筒状突起の先端部にはそれぞれ、フランジが形成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記吸入流路と吐出流路はそれぞれ、断面非円形で筒状突起の突出方向に直交する方向の幅が広い偏平形状をなしているダイヤフラムポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ダイヤフラムは、導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなる圧電振動子であるダイヤフラムポンプ。
【請求項８】
流路孔を形成した流路ブロック；
この流路ブロックの流路孔に連通する筒状突起を有する第一の板部材；及び
この第一の板部材に積層結合され、上記筒状突起に連通する液流路を形成する第二の板部材；
を有することを特徴とする薄型流路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動するダイヤフラムによってポンプ作用を得るダイヤフラムポンプに関し、特に小型薄型にできるダイヤフラムポンプ及び薄型流路構造に関する。
【０００２】
本出願人は、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るダイヤフラムポンプ（圧電ポンプ）を開発中である。部品の収納スペースが限られているノート型パソコンでは、ポンプの小型化薄型化が求められている。
【特許文献１】特開平９-３９２４４号公報
【特許文献２】特開２００５-２２９０３８号公報
【特許文献３】特開２００５-２８２３８６号公報
【特許文献４】特開２００５-２８２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし従来品は、圧電ポンプの吸入ポートと吐出ポートはハウジングから突出する突起物として形成し、両ポートに接続する管路はフレキシブルチューブを用いるのが一般的であった。このため、圧電ポンプ自体を薄型小型にしても、突起物としての吸入ポートと吐出ポート及び該両ポートへのチューブを含む接続部回りの構成が薄型化小型化の妨げとなっていた。
【０００４】
従って本発明は、ダイヤフラムポンプの吸入ポートと吐出ポートに対し、チューブ体を用いることなく管路を接続することができる管路構造を備えたダイヤフラム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、ハウジングに突起物としての吸入ポートと吐出ポートを形成することなく、凹部としての吸入流路孔と吐出流路孔を形成し、この孔部に流路を構成する板材に形成した筒状突起を嵌める構成とすれば、小型化薄型化が可能であるとの着眼に基づいてなされたものである。
【０００６】
すなわち、本発明のダイヤフラムポンプは、一対のハウジングの間に、周縁を液密に挟着保持されてポンプ室を構成する、振動するダイヤフラム；一対のハウジングの少なくとも一方に、ポンプ室に連通させて形成した吸入側逆止弁を有する吸入流路孔と吐出側逆止弁を有する吐出流路孔；吸入流路孔に連通する筒状突起を有する吸入側第一流路板と、この吸入流路板に積層結合され上記筒状突起に連通する吸入流路を構成する吸入側第二流路板とを有する吸入流路；及び吐出流路孔に連通する筒状突起を有する吐出側第一流路板と、この吐出側第一流路板に積層結合され上記筒状突起に連通する吐出流路を構成する吐出側第二流路板とを有する吐出流路；を備えたことを特徴としている。
【０００７】
ハウジングに形成する吸入流路孔と吐出流路孔は互いに平行に形成することが好ましい。
【０００８】
そして吸入側第一流路板と吐出側第一流路板、及び吸入側第二流路板と吐出側第二流路板はそれぞれ、単一の板材料から構成すると部品点数を削減し組立を容易にすることができる。
【０００９】
流路板の筒状突起は、ハウジングの吸入流路孔及び出口流路孔に直接嵌めることも可能であるが、流路突起のピッチとポンプの吸入・吐出流路孔のピッチや径を正確に合わせるのが困難であり、精度よく加工をしようとするとコストアップになることから、ハウジングには、吸入流路孔及び出口流路孔と同心に筒状突起挿入用の環状溝を形成し、この環状溝の内周面と、この環状溝に挿入した筒状突起の外周面との間に、Ｏリングを挿入して液密を図るのが実際的である。
【００１０】
筒状突起の先端部にはそれぞれ、フランジを形成して機械的強度を向上させるのがよい。
【００１１】
吸入流路と吐出流路はそれぞれ、断面非円形で筒状突起の突出方向に直交する方向の幅が広い偏平形状にすると、一層の薄型化を図ることができる。
【００１２】
振動するダイヤフラムは、具体的には少なくとも、導電性金属薄板からなるシムの表裏の少なくとも一方に圧電体を積層してなる圧電振動子を用いることができる。
【００１３】
本発明は、広く薄型流路構造の態様では、流路孔を形成した流路ブロック；この流路ブロックの流路孔に連通する筒状突起を有する第一の板部材；及びこの第一の板部材に積層結合され、上記筒状突起に連通する液流路を形成する第二の板部材；を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のダイヤフラムポンプは、ハウジングに突起物としての吸入ポートと吐出ポートを形成することなく、凹部としての吸入流路孔と吐出流路孔を形成し、この孔部に流路を構成する板材に形成した筒状突起を嵌める構成としたので、小型化薄型化ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この実施形態は、本発明を２バルブ型圧電ポンプ２０に適用した実施形態である。図１ないし図３に示すように、この圧電ポンプ２０は、下方から順にロアハウジング２１とアッパハウジング２２を有している。
【００１６】
ロアハウジング２１には、該ハウジングの板厚平面に直交させて、冷却水（液体）の吸入流路孔２４と吐出流路孔２５が互いに平行に穿設されている。ロアハウジング２１とアッパハウジング２２の間には、Ｏリング２９を介して圧電振動子（ダイヤフラム）２８が液密に挟着支持されていて、該圧電振動子２８とロアハウジング２１との間にポンプ室Ｐを構成している。圧電振動子２８とアッパハウジング２２との間には、大気室Ａが形成される。この実施形態では、吸入流路孔２４及び吐出流路孔２５の軸線と、圧電振動子２８とは互いに直交する位置関係にある。
【００１７】
圧電振動子２８は、中心部のシム２８ａと、シム２８ａの表裏の一面（図２の上面）に積層形成した圧電体２８ｂとを有するユニモルフタイプを図示している。シム２８ａは、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のステンレス、４２アロイ等により形成された金属製の薄板からなる。圧電体２８ｂは、例えば厚さ３００μｍ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。
【００１８】
ロアハウジング２１の吸入流路孔２４と吐出流路孔２５にはそれぞれ、ポンプ室Ｐ側と吐出流路側に位置させて、逆止弁（アンブレラ）３２と３３が設けられている。逆止弁３２は、吸入流路孔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から吐出流路孔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。
【００１９】
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。このような逆止弁（アンブレラ）自体は周知である。穴あき基板３２ａ、３３ａは、本実施形態においては別体で形成されているが、ロアハウジング２１と一体で成型しても良い。
【００２０】
本実施形態は、以上のようにロアハウジング２１に吸入流路孔２４、吐出流路孔２５を形成した上で、この吸入流路孔２４と吐出流路孔２５に、第一、第二の流路板４０、５０から構成した吸入流路２６と吐出流路２７を接続するものであって、ロアハウジング２１には、吸入流路孔２４と吐出流路孔２５と同心（同軸）に外面が開放された環状溝２４ａ、２５ａ（図２）が形成されている。なお、環状溝２４ａ、２５ａは必要に応じて偏心していても良い。第一流路板４０は、吸入側と吐出側の第一流路板を兼ねる（両者を一体に形成した）もので、環状溝２４ａに嵌まる吸入側筒状突起４１と、環状溝２５ａに嵌まる吐出側筒状突起４２と、吸入側筒状突起４１に連通する吸入流路凹部４３と、吐出側筒状突起４２に連通する吐出流路凹部４４と、吸入流路凹部４３と吐出流路凹部４４を区画する区画部４５とを有している。
【００２１】
第二流路板５０は、第一流路板４０と同様に、吸入側と吐出側の第二流路板を兼ねる（両者を一体に形成した）もので、第一流路板４０の吸入流路凹部４３、吐出流路凹部４４及び区画部４５に対応する吸入流路凹部５３、吐出流路凹部５４及び区画部５５を有している。以上の第一流路板４０と第二流路板５０は、区画部４５を含む接合面４６と区画部５５を含む接合面５６を例えばロー付けで接合することで、吸入側筒状突起４１に連なる吸入流路２６と、吐出側筒状突起４２に連なる吐出流路２７とが形成される。第一・第二流路板はＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳなどの０．１〜０．３ｍｍ程度の薄板を使用し、流路の厚さを１ｍｍ以下とすることで薄型化を実現できる。この吸入流路２６と吐出流路２７は、断面非円形で吸入側筒状突起４１と吐出側筒状突起４２の突出方向に直交する方向の幅が広い偏平形状をなしている。また、凹部５４は第一または第二流路のどちらか一方のみに設けても良い。
【００２２】
吸入側筒状突起４１と吐出側筒状突起４２はそれぞれ、両突起の外周面と環状溝２４ａ（２５ａ）の内周面の間にＯリング４７（５７）を介在させた状態で、該環状溝２４ａと２５ａに挿入され、液密が保持される。吸入側筒状突起４１と吐出側筒状突起４２の先端部には、内方フランジ４１ａと４２ａが形成されていて、吸入側筒状突起４１と吐出側筒状突起４２が容易に潰れないように機械的に強化されている。なお、内方フランジ４１ａと４２ａは本実施の形態の場合、吸入または吐出流路側筒状突起４１、４２の先端部内側に向くように設けられているが、外側に向けて形成しても良い。この場合、ロアハウジング２１と第一流路板４０の着脱時において、Ｏリング４７、５７の脱落を防止することが可能となる。
【００２３】
以上の圧電ポンプは、圧電振動子２８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、吸入流路２６、吸入流路孔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から吐出流路孔２５、吐出流路２７に液体が流出する。したがって、圧電振動子２８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。
【００２４】
そして本実施形態では、吸入流路２６からポンプ室Ｐに至る流路及びポンプ室Ｐから吐出流路２７に至る流路が、第一流路板４０と第二流路板５０によって形成されており、第一流路板４０には、吸入流路孔２４、吐出流路孔２５と同軸の環状溝２４ａ、２５ａに挿入される吸入側筒状突起４１、吐出側筒状突起４２が形成されている。このため、小型化薄型化が可能である。すなわち、ハウジング２１、２２には、ポンプ室Ｐを吸入流路２６及び吐出流路２７に連通させるための突起物が存在せず、フレキシブルなチューブ体も存在しない。
【００２５】
以上の実施形態では、第一流路板４０と第二流路板５０で吸入側と吐出側の流路を形成しているが、第一、第二の流路板は、吸入側と吐出側で分ける（つまり、第一、第二の流路板４０と５０を区画部４５と５５で切断して別体とする）ことも可能であり、別体とすれば、吸入流路孔２４と吐出流路孔２５の配置位置及び方向の自由度が高まる。
【００２６】
以上の実施形態では、ダイヤフラムとしてユニモルフ型の圧電振動子２８を例示したが、バイモルフ型の圧電振動子を用いることもできる。また、以上の実施形態は、圧電振動子２８の一面のみにポンプ室Ｐを形成する２バルブ型のダイヤフラムポンプに本発明を適用したものであるが、両面にポンプ室を形成するタイプのダイヤフラムポンプにも本発明は適用可能である。さらに、本発明は、ダイヤフラムの振動によりポンプ室の容積を周期的に大小に変化させてポンプ作用を得るダイヤフラムポンプ一般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を圧電ポンプに適用した実施形態を示す、一部を切開した平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】同分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  圧電ポンプ（ダイヤフラムポンプ）
２１  ２２  ハウジング
２４  吸入流路孔
２５  吐出流路孔
２４ａ  ２５ａ  環状溝
２６  吸入流路
２７  吐出流路
２８  圧電振動子（ダイヤフラム）
２８ａ  シム
２８ｂ  圧電体
２９  Ｏリング
３２  吸入側逆止弁
３３  吐出側逆止弁
４０  第一流路板
４１  吸入側筒状突起
４２  吐出側筒状突起
４３  吸入流路凹部
４４  吐出流路凹部
４５  区画部
４７  ５７  Ｏリング
５０  第二流路板
５３  吸入流路凹部
５４  吐出流路凹部
５５  区画部
Ｐ  ポンプ室
【図１】
2008101566.tif 000003
【図２】
2008101566.tif 000004
【図３】
2008101566.tif 000005