(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子が取り付けられた振動板の周縁を挟持する一対の金属製のリングと、溝が形成された合成樹脂製の上ケースおよび溝が形成された合成樹脂製の下ケースとによって構成され、前記上ケースの前記溝内に一方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記下ケースの前記溝内に他方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記上ケースと下ケースを接合して組み付けることによって前記振動板の周縁を前記一対の金属製のリング間に挟持させるようにしたうえで、前記金属製のリングの材質に、熱膨張係数が振動板と同一またはほぼ同じものを用いるようにしたことを特徴とする圧電型アクチュエータ。
【請求項２】
前記上ケース側の溝に一方の金属製のリングを、前記下ケース側の溝内に他方の金属製のリングをそれぞれインサート成形したことを特徴とする請求項１の記載による圧電型アクチュエータ。
【請求項３】
ケースを密閉構造として、そのケースにガスの吸入口と吐出口とを設けて、ポンプとして用いるようにしたことを特徴とする請求項１の記載による圧電型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧電素子が取り付けられた振動板をケース内に設けるようにした圧電型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の圧電型アクチュエータは、センサ本体に角速度が作用したときのガス通路におけるガス流の偏向状態を、そのガス通路に左，右一対に設けられた感熱抵抗素子の抵抗の変化として電気的に検出してそのときの角速度の大きさおよび向きを求めるようにした、センサ本体がマイクロマシニング加工によって形成された超小型のガス式角速度センサにあって、ガス通路内に一定したガス流を供給するためのポンプとして用いられている。
【０００３】
しかして、このような用途の圧電型アクチュエータにあっては、その動作特性が安定するべく、非常な加工精度が要求されるものになっている。
【０００４】
従来の圧電型アクチュエータは、図５に示すように、圧電素子１が取り付けられた振動板２の周縁を、プレスなどによって成形された上ケース３と下ケース４との間に挟持させるようにして、その上ケース３と下ケース４をかしめや溶接またはネジ止めなどによって結合させるようにしている。
【０００５】
その際、上ケース３と下ケース４の結合の状態によって振動板２の振動特性が微妙に変化してしまうので、各ケース３，４を金属によって精密加工するようにしているが、加工性が悪くなっている。
【０００６】
加工性を良くするために上ケース３と下ケース４とを合成樹脂によって成形したものでは、振動板２を挟持する面の加工精度が悪くなって特性がばらついてしまうとともに、振動板２の振動による挟持面の摩耗によって特性が変化してしまう。また、その際、特に、合成樹脂製の上ケース３および下ケース４の熱膨張係数が振動板２の材質とはかけ離れたものとなって、温度によって振動板２の挟持状態が変わって特性が変化してしまうという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、圧電素子が取り付けられた振動板の周縁を挟持する上ケースと下ケースとを特性のばらつきがないように金属によって精密加工するのでは加工性が悪くなり、加工性を良くするために合成樹脂によって上ケースと下ケースとを成形するのでは、振動板の挟持面の加工精度が悪かったり摩耗したりして、また特に、振動板と熱膨張係数がかけ離れたものとなって温度によって振動板の挟持状態が変わって、振動特性が変化してしまうことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電素子が取り付けられた振動板をケース内に設置するに際して、そのケースを合成樹脂製のものとしても振動板の挟持面の加工精度が悪かったり摩耗したりして、また温度によって振動板の挟持状態が変わって振動特性が変化することがないようにするべく、圧電素子が取り付けられた振動板の周縁を挟持する一対の金属製のリングと、溝が形成された合成樹脂製の上ケースおよび溝が形成された合成樹脂製の下ケースとによって構成され、前記上ケースの前記溝内に一方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記下ケースの前記溝内に他方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記上ケースと下ケースを接合して組み付けることによって前記振動板の周縁を前記一対の金属製のリング間に挟持させるようにしたうえで、その金属製のリングの材質に、熱膨張係数が振動板と同一またはほぼ同じものを用いるようにしている。
【０００９】
【実施例】
本発明による圧電型アクチュエータにあっては、図１および図２に示すように、膜状の圧電素子１が貼り付けられた振動板２と、その振動板２の周縁を挟持する一対の金属製のインナーリング５，６と、一方のインナーリング５が嵌合する溝７が形成された合成樹脂製の上ケース３および他方のインナーリング６が嵌合する溝８が形成された合成樹脂製の下ケース４とによって構成されている。
【００１０】
ここでは、圧電型アクチュエータをポンプとして用いるようにしたときの構成を示しており、上ケース３にはガスの吸入口９と吐出口１０とが設けられ、上ケース３と下ケース４とを組み付けたケース内部にガス室１１が形成されるようになっている。図中、１２は圧電素子１のリード１３の外部引出し孔である。
【００１１】
このような構成による圧電型アクチュエータにあっては、上ケース３側の溝７内にインナーリング５を、下ケース４側の溝８内にインナーリング６をそれぞれ嵌め込んだうえで、振動板２を挟持するように上ケース３と下ケース４とを接合することによって組み付けられる。
【００１２】
その際、予め、上ケース３側の溝７内にインナーリング５を、下ケース４側の溝８内にインナーリング６をそれぞれインサート成形しておくようにすれば、組付け時の作業性が向上する。
【００１３】
上ケース３と下ケース４との接合は、接着剤による接着、超音波溶着、熱かしめ、ネジ止めなどによって行われる。
【００１４】
このようなものにあって、特に本発明では、インナーリング５，６の材質に、熱膨張係数が振動板２と同一またはほぼ同じのものを用いるようにしている。
【００１５】
例えば、セラミック（ＰＺＴ）からなる圧電素子１が貼り付けられた振動板２を４２％Ｎｉ−５８％Ｆｅ製のものとした場合、インナーリング５，６を同じＮｉ−Ｆｅ系の合金材料によって形成する。
【００１６】
このように本発明によれば、合成樹脂製の上ケース３および下ケース４からなるケース内に振動板２を設置するに際して、その振動板２の周縁を金属製のインナーリング５，６間に挟持するようにしているので、振動板２の挟持面の加工精度を充分に保ちながら、その挟持面に摩耗をきたすようなことなく、振動特性が安定したものを加工性良く製造することができるようになる。また、特に、インナーリング５，６の熱膨張係数を振動板２と同一またはほぼ同じものにすることができ、温度によって振動板２の挟持状態が変わって振動特性がきく変化するようなことを防止できるようになる。
【００１７】
また、図３は本発明による圧電型アクチュエータの他の構成例を示しており、この場合は、予め振動板２の周縁部を一対の金属製のインナーリング１４，１５間にかしめによって挟持させたものを合成樹脂製の上ケース３および下ケース４からなるケース内に設置するようにしている。
【００１８】
一対のインナーリング１４，１５間に振動板２の周縁部を挟持する場合、図４に示すように、下ケース４側の溝８内に嵌め込まれる一方のインナーリング１４にはその周縁に突出する壁部１６が形成されており、そのインナーリング１４上に振動板２および他方のインナーリング１５をその各端部がその壁部１６に当接するように載置したうえで、その壁部１６の先端を折り曲げてかしめるようにしている。
【００１９】
そして、上ケース３側の溝７と下ケース４側の溝８との間にかしめによって振動２を挟持するように一体化されたインナーリング１４，１５を嵌め込んだうえで、上ケース３と下ケース４とを接合することによって組み付けられる。
【００２０】
したがって、この構成によれば、特に、予めかしめによって一対のインナーリング１４，１５間に振動板２の周縁部を挟持したものをケース内に組み付けるようにしているので、容易に振動板２の周縁の挟持状態を一定にすることができ、振動特性が安定したものを加工性良く量産することができるようになる。
【００２１】
また、インナーリング１５を用いることなく、インナーリング１４上に振動板２を載置したうえで、その壁部１６の先端を折り曲げて１つのインナーリング１５上に振動板２をかしめによって取り付けるようにすれば、部品点数の削減を図ることができるようになる。
【００２２】
【効果】
以上，本発明による圧電型アクチュエータにあっては、圧電素子が取り付けられた振動板の周縁を挟持する一対の金属製のリングと、溝が形成された合成樹脂製の上ケースおよび溝が形成された合成樹脂製の下ケースとによって構成され、前記上ケースの前記溝内に一方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記下ケースの前記溝内に他方の前記金属製のリングを嵌合させ、前記上ケースと下ケースを接合して組み付けることによって前記振動板の周縁を前記一対の金属製のリング間に挟持させるようにしたうえで、その金属製のリングの材質に、熱膨張係数が振動板と同一またはほぼ同じものを用いるようにしたもので、加工精度がばらついたり振動板の支持部分が摩耗したりすることなく、また、温度によって振動板の挟持状態が変化することなく、振動特性が安定したものを加工性良く製造することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧電型アクチュエータの一実施例を示す正断面図である。
【図２】同実施例による圧電型アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】本発明による圧電型アクチュエータの他の実施例を示す正断面図である。
【図４】一対のインナーリング間に振動板の周縁部をかしめによって挟持する過程を示す図である。
【図５】従来の圧電型アクチュエータを示す正断面図である。
【符号の説明】
１  圧電素子
２  振動板
３  上ケース
４  下ケース
５  インナーリング
６  インナーリング
９  吸入口
１０  吐出口
１４  インナーリング
１５  インナーリング
１６  壁部
【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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