(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料に弾性板を積層貼着してダイヤフラムを形成し、流路を形成した筐体と反対方向の上方に上記弾性板を位置させてダイヤフラムを筐体の上に載設し、圧電材料の筐体側の一面に導電ペーストを塗布すると共に焼き付けし、少なくとも金属箔で形成した端子部を上記焼き付けされた導電ペーストで圧電材料に接合させることを特徴とする圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
【請求項２】
導電ペーストの焼き付けは真空雰囲気あるいは希ガス雰囲気の中で行われることを特徴とする請求項１に記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
【請求項３】
圧電材料に導電ペーストを介して膜状電極や膜状電極と連結する端子部を構成する金属箔を接合し、その後、上記金属箔の厚さを薄くするようにエッチングすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
【請求項４】
圧電材料に導電ペーストを介して連続した形状の金属箔を被覆し、その後、上記金属箔を所定の形状にエッチングすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電ダイヤフラムポンプの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、血圧計の駆動源などに用いられる圧電ダイヤフラムポンプは、図１９及び図２０に示すように、圧電材料２と弾性板３とからなるダイヤフラム１'を吸入流路５及び排出流路６を形成した筐体４の上に載設し、分極した圧電材料２に電界を印加させてダイヤフラム１'を屈曲変形させて流体の吸気及び排気を行うようにしたものが知られている。この圧電ダイヤフラムポンプの構造を詳述すると、ダイヤフラム１'は下面に電極を兼ねた弾性板３を貼着すると共に上面に膜状電極１４を貼着した圧電材料２から構成されるものであり、筐体４は上部筐体４ａと下部筐体４ｂとの間に膜状バルブ７を挟止して一体化したものであり、上記弾性板３が筐体４と接触するように上記ダイヤフラム１'を筐体４に配置し、上記ダイヤフラム１'の外周縁と筐体４とを接着剤（図示せず）で固着して圧電ダイヤフラムポンプを形成しているものである。なお、図２０（ｂ），（ｃ）に示すように、筐体４内の吸入流路５には流入弁を設けた流入バルブ室７を配置し、排出流路６には排出弁を設けた排出バルブ室８を配置しているものである。
【０００３】
この圧電ダイヤフラムポンプは、分極した圧電材料２に電界を印加させて圧電材料２が伸縮してダイヤフラム１'が屈曲運動することにより、ポンプの働きをするものである。詳述すると、圧電材料２は、図２５に示すように、圧電材料２の分極方向（矢印ａ）と同方向に電界を印加させると（矢印ｂ）、図２５（ｂ）のように圧電材料２の径方向に収縮する（矢印ｃ）［図２５（ａ）のように圧電材料２は圧電材料２の軸方向に伸張する（矢印ｃ）］ものである。一方、圧電材料２の分極方向と反対方向に電界を印加させると、圧電材料２は圧電材料２の径方向に伸張する（圧電材料２の軸方向に収縮する）ものである。ダイヤフラム１'は上記圧電材料２の下面に電極を兼ねた弾性板３を貼着しているものであり、上述したように圧電材料２が歪み変形した際にはダイヤフラム１'は下記のように屈曲変形する。例えば、図２６（ａ）に示すように上記圧電材料２に圧電材料２の分極方向（矢印ａ）と同方向に電界を印加させると（矢印ｂ）、圧電材料２が径方向に伸張し（矢印ｃ）、図２３（ａ）に示すように上記弾性板３が上記圧電材料２の径方向への伸張を拘束し（矢印ｄ）、結果的に図２３（ｂ）に示すようにダイヤフラム１'は上方に凸状に屈曲変形する。一方、図２６（ｂ）に示すように上記圧電材料２に圧電材料２の分極方向（矢印ａ）と反対方向に電界を印加させると（矢印ｂ）、図２４（ａ）に示すように圧電材料２が径方向に収縮し（矢印ｃ）、上記弾性板３が上記圧電材料２の径方向への収縮を拘束し（矢印ｄ）、結果的に図２４（ｂ）に示すようにダイヤフラム１'は筐体４に沿って隙間無く位置するようになる。
【０００４】
上記のようにダイヤフラム１'が上方に凸状の屈曲変形したり、筐体４に沿って隙間無く位置するようにしたりして、ダイヤフラム１'と筐体４との間に設けたチャンバー１３の容量を変化させ、上記チャンバー１３に大気を流入させたり、上記チャンバー１３から大気を排出させたりするのである。この動作を連続して行うことにより圧電ダイヤフロムポンプはポンプ動作を行うものである。
【０００５】
なお、図２１（ａ）はダイヤフラム１'が上方に凸状の屈曲変形をし、チャンバー１３の容量を大きくし、上記の状態のチャンバー１３に大気を吸入する状態を示したものであるが、このとき、流入バルブ室８では図２１（ｂ）に示すように流入する大気が膜状バルブ７を押し上げて流入弁を開の状態にすると共に排出バルブ室９の排気弁を閉の状態にする。また、上記図２２（ａ）はダイヤフラム１'が筐体４に沿って隙間無く位置してチャンバー１３の容量を無くし、チャンバー１３内の大気を排出した状態を示したものであるが、このとき、排出バルブ室９では図２２（ｂ）に示すようにチャンバー１３から排出する大気が膜状バルブ７を押し下げて排出弁を開の状態にすると共に流入バルブ室８の流入弁を閉の状態にする。上記のように圧電ダイヤフロムポンプは、流入通路５から大気を流入し、排出通路６から大気を排出させる構造を有しているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、たとえば上記のような圧電ダイヤフラムポンプにおける製造を簡略化できる製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、圧電材料２に弾性板３を積層貼着してダイヤフラム１を形成し、流路を形成した筐体４と反対方向の上方に上記弾性板３を位置させてダイヤフラム１を筐体４の上に載設し、圧電材料２の筐体４側の一面に導電ペースト１５を塗布すると共に焼き付けし、少なくとも金属箔３０で形成した端子部１６を上記焼き付けされた導電ペースト１５で圧電材料２に接合させることを特徴とする。これにより、ダイヤフラム１の圧電材料２の筐体４側の電極を形成するのに、導電ペースト１５を圧電材料２に塗布して焼き付けし、導電ペースト１５の導電体を圧電材料２に残すことで圧電材料２の筐体４側の一面に電極を容易に形成することができるものであり、また、上記電極に連結させる金属箔３０で形成した端子部１６を圧電材料２に設ける場合や一体化した金属箔３０で形成した膜状電極１４及び端子部１６を圧電材料２に設ける場合でも上記導電ペースト１５の焼き付けの際に同時に導電ペースト１５を介して圧電材料２に固着させることができるので、圧電ダイヤフラムポンプの製造を簡略化することができるものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１において、導電ペースト１５の焼き付けは真空雰囲気あるいは希ガス雰囲気３１の中で行われることを特徴とする。これにより、導電ペースト１５の焼き付けを真空雰囲気あるいは希ガス雰囲気３１の中で行うことで、膜状電極１４や端子部１６に用いられる金属箔３０を圧電材料２に固着させる際、つまり、導電ペースト１５に焼き付け処理を施す際に、上記金属箔３０が酸化されることを防ぎ、圧電ダイヤフラムポンプの出力性能の低下を防ぐことができるものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、圧電材料２に導電ペースト１５を介して膜状電極１４や膜状電極１４と連結する端子部１６を構成する金属箔３０を接合し、その後、上記金属箔３０の厚さを薄くするようにエッチングすることを特徴とする。つまり、金属箔３０は用意する段階（圧電材料２に接合される前）では適度な扱い易い厚さに形成しておき、上記金属箔３０を導電ペースト１５を介して圧電材料２に接合した後に、所定の厚さにするようにエッチングして薄い金属箔３０にするものであり、このようにすることで、圧電材料２に接合するのに扱い易い厚さを有した金属箔３０を用いて圧電材料２に上記金属箔３０を接合させればよくて金属箔３０の圧電材料２への接合作業も容易に行うことができるものであり、また、圧電材料２への接合後にエッジングされて形成された薄い形状の金属箔３０には高い寸法精度を得ることができるものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、圧電材料２に導電ペースト１５を介して連続した形状の金属箔３０'を被覆し、その後、上記金属箔３０'を所定の形状にエッチングすることを特徴とする。これにより、連続した形状の金属箔３０'を導電ペースト１５を介して圧電材料２に接合する際には精度を求めないで容易に接合することができ、また、ダイヤフラム１形成の最後の工程において連続した形状の金属箔３０'をエッチングして所定の形状の金属箔３０に形成させることで、所定の形状の金属箔３０には高い寸法精度を得ることができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
圧電ダイヤフラムポンプは、流入流路５及び排出流路６を有した筐体４にダイヤフラム１が装着され、ダイヤフラム１の屈曲変形で流体の吸気及び排気を行うように構成されるものであるが、本例の圧電ダイヤフラムポンプもその基本的な構成は踏襲するものであり、従来技術の項で説明した圧電ダイヤフラムポンプとダイヤフラム１部分以外は同様に構成されているものであるので、適宜、従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの図面も用いて説明するものとする。
【００１３】
まず、流入流路５及び排出流路６を有した筐体４は、図２に示すように、上部筐体４ａと下部筐体４ｂとの間に膜状バルブ７を介在させて積層して構成している。流入流路５及び排出流路６は下部筐体４ｂの上面、または、下部筐体４ｂの上面及び上部筐体４ａの下面に溝状に穿設してあり、上記下部筐体４ｂに上部筐体４ａを被せると管状の流路ができるものである。流入流路５は筐体４の内部に位置した流入バルブ室８（図２０（ｂ）参照）に、排出流路６は筐体４の内部に位置した排出バルブ室９（図２０（ｃ）参照）にそれそれ連通している。ここで、流入バルブ室８及び排出バルブ室９は下部筐体４ｂ及び上部筐体４ａにそれぞれ設けたザグリ部１１，１１で形成された筐体４の内部の中空部分をいうものであり、流入バルブ室８ではバルブ台座１０が下部筐体４ｂから突設し、排出バルブ室９ではバルブ台座１０が上部筐体４ａから突設している。このバルブ台座１０の座面はそれぞれ流入バルブ室８及び排出バルブ室９に露出した膜状バルブ７に穿設した弁孔７ａを塞ぐように位置している。つまり、流入バルブ室８では膜状バルブ７に穿設した弁孔７ａをバルブ台座１０が下側から塞いでおり、排出バルブ室９では膜状バルブ７に穿設した弁孔７ａをバルブ台座１０が上側から塞いでいる。また、上部筐体４ａにはチャンバー通路１２，１２が穿設してあり、後述するチャンバー１３と流入バルブ室８、チャンバー１３と排出バルブ室９とをそれぞれ連通する。つまり、流入流路８及び排出流路９はチャンバー１３を介して連通するものである。このチャンバー１３は後述するが、上部筐体４ａ上面とダイヤフラム１の下面との間の空間をいうものである。
【００１４】
ダイヤフラム１は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、電極を兼ねた弾性板３と膜状電極１４との間に圧電材料２を介在させて積層して構成されたものである。電極を兼ねた弾性板３及び膜状電極１４は圧電材料２に電界を印加させる電極として機能するものであり、圧電材料２の全体に亘って電界を印加させることから圧電材料２の両面の略全面に亘って形成されることが好ましい。ここで、圧電材料２には、例えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］を用いている。また、上記弾性板３には、例えば、真鍮板が用いられるものであるが、圧電材料２の歪み変形を拘束できるもので、且つ、電極となり得るものであればよいものである。また、膜状電極１４は、図１（ｃ）に示すように圧電材料２の弾性板３の貼付け側と反対側の一面に亘って設けられるものであり、導電ペースト１５のスクリーン焼成によって膜状に形成されるものである。この導電ペースト１５は、例えば、樹脂と銀粉体とを混練させた銀ペーストを使用するものである。また、膜状電極１４には膜状電極１４に通電させるために外部電源と接続した端子部１６を接続させるものであるが、本例の場合、端子部１６には厚さの薄い金属箔３０を用いて導電ペースト１５に接合しているものである。この端子部１６と電極を兼ねた弾性板３とは外部電源に接続されるものであって、膜状電源１４と弾性板３との間、つまり圧電材料２の全面に亘って電界を印加できるようになっているものである。
【００１５】
上記のように構成されたダイヤフラム１は、図１（ａ）に示すように、上記筐体４に装着されるものである。このとき、弾性板３を上方に位置させると共に膜状電極１４としての導電ペースト１５を下方に位置させ、上記導電ペースト１５を筐体４の上面に接触させるようにダイヤフラム１は筐体４に配置されている。また、ダイヤフラム１は上部筐体４ａに穿設したチャンバー通路１２，１２を隠すように筐体４上に配置されている。上記のように筐体４の上に配置されたダイヤフラム１は、図３（ｂ）に示すようにその外周部分に亘って接着剤１７を塗布して筐体４と固着されるものである。このようにダイヤフラム１の外周部分のみを筐体４に固着させることで、ダイヤフラム１が軸方向にのみに自由度を持つようになり、また、ダイヤフラム１と筐体４との間に設けたチャンバー１３に気密性を持たせているものである。
【００１６】
上記のように形成された圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１の圧電材料２に電界を印加させることで、ダイヤフラム１を筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲変形させてチャンバー１３の容量を大きくしたり、ダイヤフラム１を筐体４に隙間なく沿わせるようにさせてチャンバー１３の容量を小さくしたりして、流入流路５からチャンバー１３に大気を吸入したり、排出流路６からチャンバー１３内の大気を排出させているものである。以下、圧電ダイヤフラムポンプのポンプ動作について詳述する。
【００１７】
上記圧電ダイヤフラムポンプでは、図２５に示すように、ダイヤフラム１の圧電材料２に印加する電界を圧電材料２の分極方向（矢印ａ）と同方向に印加すると（矢印ｂ）、ダイヤフラム１が筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲変形し、チャンバー１３の容量が大きく形成されるものである。つまり、分極方向と同方向に電界が印加された圧電材料２は、図２５（ａ）に示すように軸方向に伸張する（矢印ｃ）［図２５（ｂ）に示すように径方向に収縮する（矢印ｃ）］ように歪み変形するものである。ダイヤフラム１は上述したように圧電材料２の上方に弾性板３を設置しているものなので、上記弾性板３が径方向に収縮するように歪み変形をした圧電材料２を拘束し、ダイヤフラム1が筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲変形するものである。そして、ダイヤフラム1と筐体４との間に設けたチャンバー１３の容量が大きくなるものである。
【００１８】
このとき、チャンバー１３内の大気の圧力は大気圧よりも小さくなるので、膜状バルブ７を上方に引張るものである。図２１（ｂ）に示すように、流入バルブ室８では弁孔７ａがバルブ台座１０の座面から離れ、流入弁が開の状態になる。一方、排出バルブ室９では弁孔７ａが上方に位置するバルブ台座１０に抑えつけられて排出弁が閉の状態になる。こうして、チャンバー１３内には流入流路５，流入弁を介して大気が流入するものである。
【００１９】
一方、圧電材料２に印加する電界を圧電材料２の分極方向と反対方向に印加すると、ダイヤフラム１が筐体４に隙間なく沿うようになり、チャンバー１３の容量が略無くなるようになる。つまり、分極方向と反対方向に電界が印加された圧電材料２は径方向に伸張するように歪み変形するものであり、径方向に伸張するように歪み変形した圧電材料２は圧電材料２の上方に設置した弾性板３によって上記圧電材料２の伸張歪み変形が拘束されるものなので、ダイヤフラム1は筐体４の方向の下方に凸状に屈曲変形しようとするものである。ここで、筐体４は剛体であるために下方に凸状に屈曲変形しようとするダイヤフラム1は筐体４に隙間なく沿うように位置するようになる。このようにダイヤフラム1が筐体４に隙間なく沿うように位置すると、チャンバー１３の容量が略無くなるものである。
【００２０】
このとき、チャンバー１３内に存在する大気は、下方に凸状に屈曲変形しようとするダイヤフラム１により圧縮され、上記大気は膜状バルブ７を下方に押し下げるものである。排出バルブ室９では弁孔７ａがバルブ台座１０の座面から離れ、排出弁が開の状態になる。また、流入バルブ室８では弁孔７ａが下方からバルブ台座１０の座面できつく塞がれて流入弁が閉の状態になる。こうして、チャンバー１３内の大気は排出弁、排出流路６を介して排出されるものである。
【００２１】
上述したように、ダイヤフラム１の圧電材料２に印加する電界の向きを変えることにより、チャンバー１３に大気が流入したり、チャンバー１３から大気が排出されたりするものであり、圧電材料２に電界を圧電材料２の分極方向と同方向及び反対方向に交互に印加させることにより、ダイヤフラム１の屈曲変形が交互に上下に凸状になるように連続的に行われるものであり、流入流路５からチャンバー１３に大気を吸入し、排出流路６からチャンバー１３内の大気を排出するポンプ動作が連続的に行われるものである。
【００２２】
ここで、圧電材料２の分極方向と同方向をプラス方向の電界とすると共に反対方向をマイナス方向の電界とすると、本例の圧電ダイヤフラムポンプでは圧電材料２に印加する電界は−９０Ｖ〜＋３１０Ｖの範囲で行われている。プラス方向、つまり、圧電材料２の分極方向と同方向に印加する電界の強さを強くしているのは、ダイヤフラム１の筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲変形する量を大きくして、チャンバー１３の最大容量を大きくし、圧電ダイヤフラムポンプの出力を大きくすることを期しているものである。
【００２３】
この圧電ダイヤフラムポンプは、電界を圧電材料２の分極方向と同方向に印加するとダイヤフラム１が筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲変形するような構成を有しているために、ダイヤフラム１の筐体４と反対側の上方に凸状に屈曲する屈曲変形量を大きくさせ、チャンバー１３の容量を大きくさせるには、圧電材料２に圧電材料２の分極方向と同方向に強い電界を印加すればよいものである。そして、図２７のグラフで示すように、圧電材料２に圧電材料２の分極方向と同方向に強い電界を印加させても、圧電材料２の分極方向を逆転させたりする抗電界はないものであり、圧電材料２に圧電材料２の分極方向と同方向に強い電界を印加させても支障なくダイヤフラム１の屈曲変位量を増大させることができ、それに伴い圧電ダイヤフラムポンプのポンプ出力の増大を図ることができるものである。
【００２４】
なおこの例では、弾性板３が電極を兼ねる構造を例示したが、勿論これに限らず、弾性板３とは別に電極板を設けるようにしてもよいものである。このことは以下の各例においても同様である。
【００２５】
以下、圧電ダイヤフラムポンプの変形例を示す。先例と重複する部分の説明は省略し、相違点を中心に述べることにする。
【００２６】
図４に示す圧電ダイヤフラムポンプは、筐体４の上面に溝部１８を設け、ダイヤフラム１に設けた膜状電極１４に連結する端子部１６を上記溝部１８に収納し、ダイヤフラム１を筐体４の上面に隙間無く設置したものである。なお、ここでは、端子部１６は銀箔で形成しているものである。このように、膜状電極１４に連結する端子部１６を膜状電極１４に積層接合させた場合でも、あらかじめ筐体４の上面に上記端子部１６と略同様の形状の溝部１８を設けておき、この溝部１８に上記端子部１６を収納させたことで、端子部１６の厚みによるダイヤフラム１の筐体４への傾き設置を防止すると共に、ダイヤフラム１と筐体４との間に設けたチャンバー１３の気密性を向上させることができ、圧電ダイヤフラムポンプの圧縮比を向上させて圧電ダイヤフラムポンプのポンプ出力を向上させることができる。
【００２７】
また、図５に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１に設けた膜状電極１４が圧電材料２の一面全体を被覆し、端子部１６と膜状電極１４を金属箔３０で一体に形成したものである。上述した図４の例では、端子部１６を収納するための溝部１８を筐体４の上面に穿設したものであったが、本例では、端子部１６と膜状電極１４とを金属箔３０で一体に形成したもので、端子部１６と膜状電極１４を段差なく平面状に形成しているものであるので、上記溝部１８を設けるといった手間を省きながらも、ダイヤフラム１の筐体４への傾き設置を防止すると共に、ダイヤフラム１を筐体４の上面に隙間無く設置できるもので、ダイヤフラム１と筐体４との間に設けたチャンバー１３の気密性を向上させることができ、圧電ダイヤフラムポンプの圧縮比を向上させて圧電ダイヤフラムポンプのポンプ出力を向上させることができる。
【００２８】
また、図６に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１の外周部分を筐体４と挟持するダイヤフラム押さえ枠１９を設け、ダイヤフラム１の外周に沿った形状のＯリング２０をダイヤフラム１とダイヤフラム押さえ枠１９との間、及びダイヤフラム１と筐体４（上部筐体４ａ）との間に介在させてダイヤフラム１を筐体４に設置した圧電ダイヤフラムポンプであり、上記ダイヤフラム１と筐体４（上部筐体４ａ）との間に介在させたシール材の働きをするＯリング２０の表面に導電性を有する導電膜２２を被覆させ、上記Ｏリング２０を膜状電極１４と接触させて電気的に接続させているものである。詳述すると、筐体４（上部筐体４ａ）の上面にはＯリング２０の形状に合わせた円形溝部２１をあらかじめ設け、上記円形溝部２１の底面に導電膜２３を設け、上記Ｏリング２０を導電膜２３と膜状電極１４とを電気的に連結させるように上記円形溝部２１内に収納させ、ダイヤフラム１を筐体４に挟み込むようにダイヤフラム押さえ枠１９を筐体４にネジ止めしているものである。このようにすることで、シール材として働くＯリング２０によりダイヤフラム１を筐体４に隙間なく設置することができるものであり、その際に、表面に導電性を有する導電膜２２を被覆させたＯリング２０をダイヤフラム１の膜状電極１４と筐体４との間に介在させているので、上記膜状電極１４への電気的接続が保持されて膜状電極１４の導電不良を避けることができるものである。
【００２９】
また、図７に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１の外周に沿った形状のＯリング２０を導電性材料の微粒子２４を分散混入して形成したものである。これにより、本例ではＯリング２０全体に導電性を持たせるものであり、図６の例のＯリング２０ではダイヤフラム１と筐体４の間で挟持されてＯリング２０が変形した際には上記導電膜２２が剥がれ落ちる恐れがあるものであるが、本例のＯリング２０ではその形状が変形した場合にもダイヤフラム１の膜状電極１４との電気的接続が確実に保持されて膜状電極１４の導電不良を避けることができるものである。なお、導電性材料の微粒子２４としては、カーボンブラックや金属微粒子を用いることが好ましいものである。
【００３０】
また、図８に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１の外周に沿った形状で、且つ、断面扁平のシールリング２５を導電性材料の微粒子２４を分散混入した樹脂膜で形成し、ダイヤフラム１の膜状電極１４と筐体４との間に上記シールリング２５を介在させたものである。このシールリング２５は、導電性材料の微粒子２４を分散混入したある程度の弾性を備えた樹脂膜であり、筐体４（上部筐体４ａ）の上面に塗布されるものである。そして、ダイヤフラム押さえ枠１９によりダイヤフラム１を筐体４に設置させる場合に、上述したＯリング２０同様、ダイヤフラム１を筐体４に隙間無く設置させるシール材として働くものである。このシールリング２５は、上述したＯリング２０が微小なもので製造や入手が困難だったり、また、上記Ｏリング２０を収納する円形溝部２１を製造するのが困難な場合に上記Ｏリング２０の代わりに使用することが有効であり、また、シールリング２５は筐体４（上部筐体４ａ）の上面に塗布されるものであるから、上記Ｏリング２０を筐体４に収納する溝部２１等を穿設するようなことはしなくてもよくなり、圧電ダイヤフラムポンプの製造性も大幅に向上するものである。
【００３１】
また、図９に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１の周縁を筐体４に固定するダイヤフラム押さえ枠１９を透明な熱可塑性樹脂で形成したものである。このようにダイヤフラム押さえ枠１９を透明な熱可塑性樹脂で形成したので、上記ダイヤフラム押さえ枠１９の上方から照射したレーザー光２９が透明なダイヤフラム押さえ枠１９を通過し、上記レーザー光２９はダイヤフラム押さえ枠１９の筐体４との接触部分で熱可塑性樹脂のダイヤフラム押さえ枠１９を溶かしてダイヤフラム押さえ枠１９と筐体４とを溶着させることができるものであり、圧電ダイヤフラムポンプの製造性が向上するものである。
【００３２】
また、図１０乃至図１２に示す圧電ダイヤフラムポンプは、膜状電極１４と電極を兼ねる弾性板３のより圧電材料２の略全面に電界を印加させることはそのままにダイヤフラム１の外周部分での膜状電極１４と電極を兼ねる弾性板３との間で生じる恐れのある放電を起こりにくい構造にして、上記放電を抑えて圧電ダイヤフラムポンプの効率の向上を図っているものである。なお、図１０に示したものは、膜状電極１４を圧電材料２の一面の外周部分以外に亘って形成したものである。図１１に示したものは、膜状電極１４を圧電材料２の一面の外周部分以外に亘って形成し、電極を兼ねる弾性板３の膜状電極１４と連結する端子部１６に対応する部分に切欠２６を設けたものであり、端子部１６と電極を兼ねる弾性板３との間で生じる恐れのある放電を避けるようにしているものである。ここで、図１２に示したものは、膜状電極１４を圧電材料２の一面の外周部分以外に亘って形成し、電極を兼ねる弾性板３も圧電材料２の他面の外周部分以外に亘って形成したものであり、つまり、膜状電極１４及び電極を兼ねる弾性板３を圧電材料２の径よりも少し小さめの径を有するように形成したものであり、膜状電極１４及び端子部１６と電極を兼ねる弾性板３との間で生じる恐れのある放電を避けるようにしているものである。
【００３３】
また、図１３に示す圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム１に設けた膜状電極１４、上記膜状電極１４に連結する端子部１６、電極の機能を持たせた弾性板３の少なくとも１つに放電を抑制するために表面に酸化皮膜等で形成した絶縁部２７を設けたものである。このようにしたことで、膜状電極１４及び膜状電極１４に連結する端子部１６と電極の機能を持たせた弾性板３との間で発生する恐れのある放電を上記酸化皮膜等で形成した絶縁部２７が遮断することができ、上記放電を抑えて圧電ダイヤフラムポンプの効率の向上を図っているものである。ここで、図１３に示したものは、端子部１６のダイヤフラム１に近接する部分において上記絶縁部２７を設けているものであり、図１４に示したものは、電極の機能を持たせた弾性板３の周縁部分に渡って上記絶縁部２７を設けているものである。
【００３４】
また、図１５に示す圧電ダイヤフラムポンプは、弾性板３及び圧電材料２より外径の大きなリング状の絶縁板２８を圧電材料２の外周縁に配置したものである。これにより、膜状電極１４及び膜状電極１４に連結する端子部１６と弾性板３との間で生じる恐れのある放電を上記絶縁板２８によって遮断することができ、上記放電を抑えて圧電ダイヤフラムポンプの効率の向上を図ることができる。この絶縁板２８の外径としては弾性板３及び圧電材料２の外径よりも０．１〜０．２ｍｍ程大きく形成することが好ましい。
【００３５】
以下、本発明を説明する。本発明は上述したような圧電ダイヤフラムポンプの製造方法に関し、詳しくは、ダイヤフラム１の膜状電極１４及び膜状電極１４に連結する端子部１６の圧電材料２への固着方法に特徴を有する。図１６（ａ）では、膜状電極１４が導電ペースト１５で形成され、膜状電極１４に連結する端子部１６が短冊状の金属箔３０で形成されたものである。図１６（ｂ）では、膜状電極１４及び端子部１６が金属箔３０で一体に形成されたものである。この２例においてはどちらも、導電体と樹脂とを混練させた導電ペースト１５を圧電材料２の弾性板３の設置面と反対側の面に亘って塗布して焼き付けるものである。導電ペースト１５に焼き付け処理を施すと導電ペースト１５に含有している樹脂が気化して圧電材料２の表面に膜状に導電体が残るものである。この焼き付け処理をした後の圧電材料２の表面に残った導電ペースト１５は樹脂の含有する割合が少なくなり、電気抵抗の少ないよい導電材となるものであり、図１６（ａ）では、上記焼き付け処理を施した導電ペースト１５の圧電材料２の表面に残った膜状の導電体を膜状電極１４としているのである。なお、本例では導電ペースト１５として、銀粉体と樹脂を混練させた銀ペーストを用いている。
【００３６】
また、この導電ペースト１５に焼き付け処理を施す際には、図１６（ａ）の端子部１６の金属箔３０や図１６（ｂ）の膜状電極１４及び端子部１６を形成する金属箔３０を上記導電ペースト１５に接触させて行うものであり、上述したように焼き付け処理が施された導電ペースト１５は樹脂が気化し、圧電材料２の表面に導電ペースト１５の導電体が膜状に固着されて残るものであるが、このとき、上記焼き付け処理された導電ペースト１５を介して図１６（ａ）の端子部１６や図１６（ｂ）の膜状電極１４及び端子部１６が圧電材料２に固着されるものである。このように導電ペースト１５に焼き付け処理を施すことで、導電ペースト１５に含有された樹脂を気化させ圧電材料２の表面に残す導電体により、導電ペースト１５の電気抵抗を低下させて膜状電極１４を形成させたり、金属箔３０から形成した膜状電極１４や端子部１６の圧電材料２への固着を行わせることができるものである。
【００３７】
また、図１７に示すように導電ペースト１５の焼き付け処理は真空雰囲気中や希ガス雰囲気３１中で行われることが好ましいものである。このようにすることで、膜状電極１４や端子部１６に用いられる金属箔３０を圧電材料２に固着させる際、つまり、導電ペースト１５に焼き付け処理を施す際に、上記金属箔３０が酸化されることを防ぎ、圧電ダイヤフラムポンプの出力性能の低下を防ぐことができるものである。
【００３８】
また、ここで、上述したように圧電材料２に導電ペースト１５を介して膜状電極１４や膜状電極１４と連結する端子部１６を構成する金属箔３０を接合し、その後、上記金属箔３０の厚さを薄くするようにエッチングすることも好ましい。つまり、金属箔３０は用意する段階（圧電材料２に接合される前）では適度な扱い易い厚さに形成しておき、上記金属箔３０を導電ペースト１５を介して圧電材料２に接合した後に、所定の厚さにするようにエッチングして薄い金属箔３０にするものである。金属箔３０を薄く形成するのは、金属箔３０の剛性を低くしてダイヤフラム１の成形時に金属箔３０が圧電材料２の歪み変形を拘束しないようにするためであるが、圧電材料２に接合する前から薄い金属膜３０にしておくと圧電材料２への接合作業の際に扱いにくいものである。そこで、本工法にあるように、圧電材料２に接合するのに適度な扱い易い厚さを有した金属箔３０を用いることは、上記接合を容易に行うことができるものであり、そして、圧電材料２に接合した金属箔３０を薄くするようにエッチングすることで寸法精度の高い金属箔３０の形成が望めるものである。このエッチングとしては、湿式エッチングよりもイオンビームを用いたエッチングを行う方が好ましく、イオンビームのエッチングによると金属箔３０全面を均一に薄くすることができるものである。なお、金属箔３０としては、図１６（ａ）に示すように膜状電極１４が導電ペースト１５で形成され、膜状電極１４に連結する端子部１６が金属箔３０で構成されたもの、図１６（ｂ）に示すように膜状電極１４及び膜状電極１４に連結する端子部１６が一体化した金属箔３０で構成されたもの、があるが、この工法は上記両方の金属箔３０の形成に適用できるものである。
【００３９】
また、圧電材料２に導電ペースト１５を介して連続した金属箔３０'を被覆し、その後、上記金属箔３０'を所定の形状にエッチングすることも好ましいものである。つまり、金属箔３０'は用意する段階（圧電材料２に接合される前）では適度な扱い易い形状のものでよく（ここでは連続した形状にしている）、上記金属箔３０'を導電ペースト１５を介して圧電材料２に接合した後に、上記面一形状の金属箔３０'を所定の形状の金属箔３０にするようにエッチングするものである。この工法は、連続した形状の金属箔３０'を導電ペースト１５を介して圧電材料２に接合する際には精度を求めなくて済み、連続した形状の金属箔３０'は圧電材料２に容易に接合できるものであり、また、ダイヤフラム１形成の最後の工程において連続した形状の金属箔３０'をエッチングして所定の形状の金属箔３０に形成させるので、所定の形状の金属箔３０には高い寸法精度を得ることができるものである。例えば、図１６（ａ）のように金属箔３０で構成した端子部１６が筐体４に設けた溝部１８に収納されるような圧電ダイヤフラムポンプでは、特に端子部１６の寸法精度が求められるものであるが、本工法はこのような金属箔３０に高い寸法精度が求められる場合において特に有効である。ここで、図１８には、連続した形状の金属箔３０'を圧電材料２に導電ペースト１５を介して接合し、その後に、上記金属箔３０'をエッチングして図１６（ａ）のような端子部１６の金属箔３０に形成するものが示されているが、勿論、連続した形状の金属箔３０'を図１６（ｂ）のような膜状電極１４及び端子部１６が一体化した金属箔３０にするようにエッチングすることもできるものである。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、圧電材料に弾性板を積層貼着してダイヤフラムを形成し、流路を形成した筐体と反対方向の上方に上記弾性板を位置させてダイヤフラムを筐体の上に載設し、圧電材料の筐体側の一面に導電ペーストを塗布すると共に焼き付けし、少なくとも金属箔で形成した端子部を上記焼き付けされた導電ペーストで圧電材料に接合させたので、ダイヤフラムの圧電材料の筐体側の電極を形成するのに、導電ペーストを圧電材料に塗布して焼き付けし、導電ペーストの導電体を圧電材料に残すことで圧電材料の筐体側の一面に電極を容易に形成することができるものであり、また、上記電極に連結させる金属箔の端子部を圧電材料に設ける場合や一体化した金属箔で膜状電極及び端子部を圧電材料に設ける場合でも上記導電ペーストの焼き付けの際に同時に導電ペーストを介して圧電材料に固着させることができるので、圧電ダイヤフラムポンプの製造を簡略化することができるものである。
【００４１】
また、本発明の請求項２記載の圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１の効果に加えて、導電ペーストの焼き付けは真空雰囲気あるいは希ガス雰囲気の中で行われるので、膜状電極や端子部に用いられる金属箔を圧電材料に固着させる際、つまり、導電ペーストに焼き付け処理を施す際に、上記金属箔が酸化されることを防ぎ、圧電ダイヤフラムポンプの出力性能の低下を防ぐことができるものである。
【００４２】
また、本発明の請求項３に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、圧電材料に導電ペーストを介して膜状電極や膜状電極と連結する端子部を構成する金属箔を接合し、その後、上記金属箔の厚さを薄くするようにエッチングするので、圧電材料に接合するのに扱い易い厚さを有した金属箔を用いて圧電材料に上記金属箔を接合させればよくて金属箔の圧電材料への接合作業も容易に行うことができるものであり、また、圧電材料への接合後にエッジングされて形成された薄い形状の金属箔には高い寸法精度を得ることができるものである。
【００４３】
また、本発明の請求項４に係る圧電ダイヤフラムポンプの製造方法は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、圧電材料に導電ペーストを介して連続した形状の金属箔を被覆し、その後、上記金属箔を所定の形状にエッチングするので、連続した形状の金属箔を導電ペーストを介して圧電材料に接合する際には精度を求めないで容易に接合することができ、また、ダイヤフラム形成の最後の工程に連続した形状の金属箔をエッチングして所定の形状の金属箔に形成させることで、所定の形状の金属箔には高い寸法精度を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  圧電ダイヤフラムポンプの例を示すもので、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）はダイヤフラムの上面側から見た斜視図であり、（ｃ）はダイヤフラムの下面側から見た斜視図であり、（ｄ）はダイヤフラムの動作説明図である。
【図２】  同上の筐体を示すものであり、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３】  同上の圧電ダイヤフラムポンプの斜視図であり、（ａ）はダイヤフラムの斜視図であり、（ｂ）は圧電ダイヤフラムポンプの全体斜視図である。
【図４】  圧電ダイヤフラムポンプの他例を示す側面断面図である。
【図５】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）はダイヤフラムの上面側から見た斜視図であり、（ｃ）はダイヤフラムの下面側から見た斜視図である。
【図６】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図９】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示す側面断面図である。
【図１０】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面側から見た斜視図であり、（ｂ）はダイヤフラムの下面側から見た斜視図であり、（ｃ）は、ダイヤフラムの側面図である。
【図１１】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１２】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面側から見た斜視図であり、（ｂ）はダイヤフラムの下面側から見た斜視図であり、（ｃ）は、ダイヤフラムの側面図である。
【図１３】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面から見た斜視図であり、（ｂ）はダイヤフラムの側面図である。
【図１４】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面側から見た斜視図であり、（ｂ）はダイヤフラムの下面側から見た斜視図であり、（ｃ）はダイヤフラムの側面断面図である。
【図１５】  圧電ダイヤフラムポンプの更に他例を示すものであり、（ａ）はダイヤフラムの上面図であり、（ｂ）はダイヤフラムの側面図、（ｃ）は（ｂ）のＨ部分の拡大図である。
【図１６】  本発明の例である圧電ダイヤフラムポンプのダイヤフラム部分の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は膜状電極が導電ペーストで形成され、膜状電極に連結する端子部が短冊状の金属箔で形成されたダイヤフラムを下側から見た斜視図であり、（ｂ）は膜状電極及び端子部が金属箔で一体に形成されたダイヤフラムを下側から見た斜視図である。
【図１７】  本発明の他例である圧電ダイヤフラムポンプのダイヤフラム部分の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は膜状電極が導電ペーストで形成され、膜状電極に連結する端子部が短冊状の金属箔で形成されたダイヤフラムを下側から見た斜視図であり、（ｂ）は膜状電極及び端子部が金属箔で一体に形成されたダイヤフラムを下側から見た斜視図である。
【図１８】  本発明の更に他例である圧電ダイヤフラムポンプのダイヤフラム部分の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は連続した形状の金属箔をダイヤフラムに接合する状態を示した斜視図であり、（ｂ）は連続した形状の金属箔をエッチングして所定の形状の金属箔に形成した状態を示すダイヤフラムを上面側から見た斜視図であり、（ｃ）は（ｂ）の状態のダイヤフラムを下面側から見た斜視図であり、（ｄ）は上述した方法で製造された圧電ダイヤフラムポンプの側面断面図である。
【図１９】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプを示す側面図である。
【図２０】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの構造を示すもので、（ａ）は分解斜視図であり、（ｂ）は吸入バルブ室の側面断面図であり、（ｃ）は排気バルブ室の側面断面図である。
【図２１】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）は側面断面図であり、（ｂ）は流入バルブ室の側面断面図である。
【図２２】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）は側面断面図であり，（ｂ）は排出バルブ室の側面断面図である。
【図２３】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）はダイヤフラムの内部に生じる力を示した説明図であり、（ｂ）はダイヤフラムの屈曲変形を示す側面断面図である。
【図２４】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）はダイヤフラムの内部に生じる力を示した説明図であり、（ｂ）はダイヤフラムの屈曲変形を示す側面断面図である。
【図２５】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）（ｂ）は圧電材料の歪み変形を説明する説明図である。
【図２６】従来技術の圧電ダイヤフラムポンプの動作を説明する説明図であり、（ａ）（ｂ）は圧電材料に印加する電界の方向と圧電材料の分極方向とを示した概略側面図である。
【図２７】圧電材料の歪み変形量と圧電材料に印加する電界の大きさの関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１ ダイヤフラム
２ 圧電材料
３ 弾性板
４ 筐体
【図１】
0003890859.tif 000002
【図２】
0003890859.tif 000003
【図３】
0003890859.tif 000004
【図４】
0003890859.tif 000005
【図５】
0003890859.tif 000006
【図６】
0003890859.tif 000007
【図７】
0003890859.tif 000008
【図８】
0003890859.tif 000009
【図９】
0003890859.tif 000010
【図１０】
0003890859.tif 000011
【図１１】
0003890859.tif 000012
【図１２】
0003890859.tif 000013
【図１３】
0003890859.tif 000014
【図１４】
0003890859.tif 000015
【図１５】
0003890859.tif 000016
【図１６】
0003890859.tif 000017
【図１７】
0003890859.tif 000018
【図１８】
0003890859.tif 000019
【図１９】
0003890859.tif 000020
【図２０】
0003890859.tif 000021
【図２１】
0003890859.tif 000022
【図２２】
0003890859.tif 000023
【図２３】
0003890859.tif 000024
【図２４】
0003890859.tif 000025
【図２５】
0003890859.tif 000026
【図２６】
0003890859.tif 000027
【図２７】
0003890859.tif 000028