(57)【要約】【課題】ハウジング内に、表裏の少なくとも一面に液体ポンプ室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する駆動制御部品を搭載した駆動制御基板とを収納し、該駆動制御基板を介して圧電振動子に駆動電圧を与えて振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、圧電振動子に対する給電構造を単純化し、接続作業性及び接続信頼性を高める。【解決手段】圧電振動子は、少なくとも一層ずつが積層された金属材料からなるシムと圧電体、及びこの圧電体の表裏に導通する少なくとも一対の給電部材を有し、この一対の給電部材はそれぞれ、駆動制御基板上に形成した給電端子に弾性的に接触して導通する、ばね性金属材料からなる接触脚部を有しているドライバ内蔵圧電ポンプ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に、表裏の少なくとも一面に液体ポンプ室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する駆動制御部品を搭載した駆動制御基板とを収納し、該駆動制御基板を介して圧電振動子に駆動電圧を与えて振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプであって、
上記圧電振動子は、少なくとも一層ずつが積層された金属材料からなるシムと圧電体、及びこの圧電体の表裏に導通する少なくとも一対の給電部材を有し、
この一対の給電部材はそれぞれ、上記駆動制御基板上に形成した給電端子に弾性的に接触して導通する、ばね性金属材料からなる接触脚部を有していることを特徴とするドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、上記一対の給電部材は、圧電体と全面的に接触する上記シムと、圧電体の周縁に環状に接触する環状電極からなっており、このシムと環状電極にそれぞれ上記接触脚部が一体に形成されているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項３】
請求項２記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、上記環状電極は、液体ポンプ室の液密を保持するＯリングとその全周に沿って少なくとも一部が重なっているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、上記接触脚部は、圧電振動子の中心から離れる方向に延びる外方延長部分と、この外方延長部分に直交して液体ポンプ室の側部に延びる直交部分と、この直交部分から液体ポンプ室の平面中心に向かって延びる内方延長部分とを有しているドライバ内蔵圧電ポンプ。
【請求項５】
請求項４記載のドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、ハウジングには、上記駆動制御基板を上記接触脚部の内方延長部分とほぼ平行な方向に挿入する基板挿入開口が備えられており、挿入完了状態で、該駆動制御基板上の給電端子と接触脚部の内方延長部分とが導通するドライバ内蔵圧電ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のハウジング内に圧電ポンプとその駆動制御基板を内蔵するドライバ内蔵圧電ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電ポンプは、平板状の圧電振動子とハウジングの間に容積可変の液体ポンプ室を形成し、圧電振動子を振動させることにより、液体ポンプ室の容積を変化させてポンプ作用を得ている。より具体的には、液体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（液体ポンプ室への流体流を許す逆止弁と液体ポンプ室からの流体流を許す逆止弁）を設けており、圧電振動子の振動により液体ポンプ室の容積が変化すると、それに伴い一対の逆止弁の一方が閉じ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おり、圧電振動子に対する給電構造及び小型化（薄型化）が課題の一つである。
【特許文献１】実公平6-42354号公報
【特許文献２】特開平5-291640号公報
【特許文献３】特開平7-245431号公報
【特許文献４】特開2000-312037号公報
【特許文献５】特開2004-356687号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
すなわち、圧電振動子はシムと圧電体との積層構造を有しており、圧電体の表裏に給電している。この給電構造として例えば半田付けを採用すると、リード線、半田付け作業が必要であり、接続作業性が悪く接続信頼性も低い。また、圧電ポンプの小型化には、圧電振動子と、この圧電振動子に駆動信号を与える駆動制御基板（ドライバ）とを同一のハウジング内に収納することが得策である。
【０００４】
本発明は、駆動制御基板をハウジング内に内蔵するドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、圧電振動子に対する給電構造を単純化し、接続作業性及び接続信頼性を高め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、ハウジング内に、表裏の少なくとも一面に液体ポンプ室を形成する圧電振動子と、該圧電振動子に対する駆動制御部品を搭載した駆動制御基板とを収納し、該駆動制御基板を介して圧電振動子に駆動電圧を与えて振動させることにより液体ポンプ室内に液体を給排してポンプ作用を行わせるドライバ内蔵圧電ポンプにおいて、圧電振動子は、少なくとも一層ずつが積層された金属材料からなるシムと圧電体、及びこの圧電体の表裏に導通する少なくとも一対の給電部材を有し、この一対の給電部材はそれぞれ、駆動制御基板上に形成した給電端子に弾性的に接触して導通する、ばね性金属材料からなる接触脚部を有していることを特徴としている。
【０００６】
一対の給電部材は、好ましくは、圧電体と全面的に接触するシムと、圧電体の周縁に環状に接触する環状電極とから構成し、このシムと環状電極にそれぞれ接触脚部を一体に形成するのがよい。
【０００７】
環状電極は、液体ポンプ室の液密を保持するＯリングとその全周に沿って少なくとも一部が重なる径とすることが好ましい。
【０００８】
接触脚部は、具体的には、圧電振動子の中心から離れる方向に延びる外方延長部分と、この外方延長部分に直交して液体ポンプ室の側部に延びる直交部分と、この直交部分から液体ポンプ室の平面中心に向かって延びる内方延長部分とを有する、断面コ字状に形成することが好ましい。
【０００９】
そして、ハウジングには、駆動制御基板を接触脚部の内方延長部分とほぼ平行な方向に挿入する基板挿入開口を形成し、挿入完了状態で、該駆動制御基板上の給電端子と接触脚部の内方延長部分とを導通させると、駆動制御基板をハウジングに挿入するだけで、圧電振動子に対する給電構造が完成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のドライバ内蔵圧電ポンプは、圧電振動子の圧電体の表裏に給電する一対の給電部材にそれぞれ、ハウジングに収納される駆動制御基板上に形成した給電端子に弾性的に接触して導通する、ばね性金属材料からなる接触脚部を設けたので、リード線や半田付けを要することなく、給電構造を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１ないし図４は、本発明によるドライバ内蔵圧電ポンプの一実施形態を示している。この圧電ポンプ２０は、図示下方から順に積層したロアハウジング２１とアッパハウジング２２を有している。
【００１２】
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２７と環状挟着部材（ガイド）２８を介して圧電振動子１０が液密に狭着支持されていて、該圧電振動子１０とロアハウジング２１との間に液体ポンプ室Ｐを構成している。圧電振動子１０とアッパハウジング２２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。
【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が開口しており、この吸入ポート２４と吐出ポート２５は、液体ポンプ室Ｐ側に開口する吸入流路３０と吐出流路３１に連通している。ロアハウジング２１には、この吸入流路３０と吐出流路３１に跨らせて逆止弁ユニット２３が固定されている。逆止弁ユニット２３には、吸入ポート２４から液体ポンプ室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（アンブレラ）３２と、液体ポンプ室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（アンブレラ）３３が設けられている。図示実施形態の逆止弁３２、３３は、同一の形態であり、弾性材料からなるアンブレラ３２ａ、３３ａにより、常時は流路穴３２ｂ、３３ｂを閉じている。
【００１４】
以上の圧電ポンプ２０は、圧電振動子１０が正逆に弾性変形（振動）すると、液体ポンプ室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から液体ポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、液体ポンプ室Ｐの容積が減少する行程では、吐出側逆止弁３３が開いて吸入側逆止弁３２が閉じるため、液体ポンプ室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（振動）させることで、ポンプ作用が得られる。
【００１５】
本実施形態は、以上の基本構成を有する圧電ポンプにおいて、圧電振動子１０に対する給電構造を要旨としている。本実施形態の圧電振動子１０は、平面円形のシム１１と、シム１１の表裏面の一方に形成した円形の圧電体（圧電体層）１２とを有するユニモルフ型である。圧電体１２は、液体ポンプ室Ｐ側に位置している。
【００１６】
シム１１は、厚さ３０〜３００μｍ程度のステンレスや４２アロイ等のばね性金属材料（導電性金属薄板）からなり、圧電体１２を支持するための剛性を有している。このシム１１は、その円形部分から外方に延びる接触脚部１１０を一体に有している。接触脚部１１０は、圧電振動子１０の中心から離れる方向に延びる外方延長部分１１１と、この外方延長部分１１１に直交して液体ポンプ室Ｐの側部に延びる直交部分１１２と、この直交部分１１２から液体ポンプ室の平面中心に向かって延びる内方延長部分１１３とを有して、断面略コ字状をなしている。内方延長部分１１３には、下方に凸の導通突起１１４が形成されている。この接触脚部１１０（と圧電振動子１０）は、側面（断面）視で液体ポンプ室Ｐをコ字状に囲んでいる
【００１７】
圧電体１２は、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料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。圧電体１２の表裏に交番電界が与えられると、圧電体１２の表裏の一方が伸びて他方が縮むサイクルが繰り返され、シム１１（圧電振動子１０）が中央部の振幅が最も大きくなるように振動する。
【００１８】
圧電体１２の周縁には、前述のように、Ｏリング２７が弾接してポンプ室Ｐの液密が保持されている。本実施形態では、圧電体１２のシム１１とは反対側の面に対して給電するため、該圧電体１２とＯリング２７との間に、環状電極（端子）２９が介在している。この環状電極２９は、厚さ１０〜３０μｍ程度のステンレス、４２アロイ、燐青銅等のばね性金属材料からなるもので、シム１１と同様に、その環状部分から外方に延びる接触脚部２９０を一体に有している。接触脚部２９０は、シム１１の接触脚部１１０と同様に、圧電振動子１０の中心から離れる方向に延びる外方延長部分２９１と、この外方延長部分２９１に直交して液体ポンプ室Ｐの側部に延びる直交部分２９２と、この直交部分２９２から液体ポンプ室の平面中心に向かって延びる内方延長部分２９３とを有して、断面略コ字状をなしている。内方延長部分２９３には、下方に凸の導通突起２９４が形成されている。この接触脚部２９０（と環状電極２９）は、側面（断面）視で液体ポンプ室Ｐをコ字状に囲んでいる。本実施形態では、シム１１と環状電極２９が圧電体１２に対する給電部材である。
【００１９】
環状電極２９（の環状部）は、Ｏリング２７の径と実質的に同一径で、圧電体１２の周縁部と全面的に導通する。このように、Ｏリング２７と環状電極２９を実質的に同一径とすると、両者は交差することがなく、両者が重なったとき、Ｏリング２７は一平面内に位置し、微小な凹凸が生じることはない。このため、長期に渡り、高い液密性を保持することができるという利点がある。勿論、環状電極２９とＯリング２７は、完全に同一径である必要はなく、環状電極２９とＯリング２７の少なくとも一部がその全周に沿って重なる関係、あるいはＯリング２７が環状電極２９を全周に渡って押圧できるように形成されている関係であればよい。なお、周縁に環状電極２９を接着した圧電体１２上には、樹脂製保護フィルム（例えばＰＰＳ樹脂フィルム）が接着されるが、このフィルムの図示は省略している。また接触脚部２９０には、適宜、裏打ち絶縁等の補強絶縁構造を施すことができる。
【００２０】
ロアハウジング２１には、吸入ポート２４と吐出ポート２５が開口する端面とは反対側の端面を基板挿入開口２１ｂとした基板収納穴（溝）２１ａが形成されている。圧電振動子１０の接触脚部１１０と環状電極２９の接触脚部２９０は、基板収納穴２１ａの上面開放部２１ｃを介して該基板収納穴２１ａ内に導かれる。アッパハウジング２２には、基板収納穴２１ａの基板挿入開口２１ｂを閉塞する蓋部２２ａが形成されている。
【００２１】
駆動制御基板４０上には、圧電振動子１０に対する駆動制御を行う電子回路部品（駆動制御部品）４１と、これら電子回路部品４１間を接続するプリント配線が形成されている。プリント配線中には、接触脚部１１０と接触脚部２９０に導通される給電端子４２と４３が含まれている。この給電端子４２と４３は、駆動制御基板４０を基板挿入開口２１ｂから基板収納穴２１ａ内の正規位置に挿入したとき、接触脚部１１０の導通突起１１４と接触脚部２９０の導通突起２９４にそれぞれ導通するように位置設定されている。接触脚部１１０の内方延長部分１１３と接触脚部２９０の内方延長部分２９３には、導通突起１１４と２９４をそれぞれ、給電端子４２と４３に弾接させる弾性が付与されている。
【００２２】
上記構成の本ドライバ内蔵圧電ポンプは、ロアハウジング２１とアッパハウジング２２との間に圧電振動子１０、Ｏリング２７、環状接触部材２８及び環状電極２９を挟着して結合し、ロアハウジング２１の上面開放部２１ｃから接触脚部１１０と接触脚部２９０を基板収納穴２１ａ内に挿入した組立状態において、基板挿入開口２１ｂから駆動制御基板４０を挿入すると、接触脚部１１０の導通突起１１４と接触脚部２９０の導通突起２９４がそれぞれ、給電端子４２と４３に弾性接触して電気的に導通する。接触脚部１１０と接触脚部２９０は、液体ポンプ室Ｐを側面（断面）視でコ字状に囲んでいるため小型であり、駆動制御基板４０の挿入方向は、内方延長部分１１３と内方延長部分２９３の延長方向と平行な方向なので、駆動制御基板４０を単に挿入するだけで、駆動制御基板４０と圧電振動子１０との電気的接続が完了する。
【００２３】
そして、この基板挿入状態では、駆動制御基板４０上の電子回路部品４１及び給電端子４２と４３を介してシム１１と圧電体１２（圧電体１２の表裏）に交番電界を与えることができる。
【００２４】
以上の実施形態は、シム１１の表裏の一面に圧電体１２を有するユニモルフタイプの圧電振動子を用い、該圧電体１２を液体ポンプ室Ｐ側に向けて配置したが、圧電振動子１０の表裏を逆転させても全く同様の給電構造を実現できる。
【００２５】
また、図５、図６は、シム１１の両面に圧電体１２を積層したバイモルフタイプの圧電振動子１０Ｂに本発明を適用した実施形態を示している。バイモルフ型圧電振動子１０Ｂは、周知のように、シム１１の両面に圧電体１２を積層した構造を有し、表裏の圧電体の分極方向は同一方向である。表裏の圧電体１２の表面にはそれぞれ環状電極２９ａと２９ｂが設けられ、この環状電極２９ａと２９ｂと一体に、第一の実施形態の接触脚部２９０と同様の接触脚部２９０ａと２９０ｂが設けられている。中心のシム１１には、第一の実施形態の接触脚部１１０と同様の接触脚部１１０が設けられている。
【００２６】
一方、駆動制御基板４０には、接触脚部１１０に導通する給電端子４２と、一対の接触脚部２９０ａと２９０ｂに導通する（両接触脚部を導通させる）給電端子４３が設けられている。
【００２７】
この実施形態でも、駆動制御基板４０上の電子回路部品４１及び給電端子４２と４３を介してシム１１と表裏の圧電体１２に交番電界を与えることにより、圧電振動子１０Ｂを振動させることができる。
【００２８】
以上の実施形態では、駆動制御基板４０を基板挿入開口２１ｂから基板収納穴２１ａ内に挿入するだけで、給電端子４２と４３を、接触脚部１１０と接触脚部２９０（２９０ａ、２９０ｂ）に導通させることができるという利点があるが、装置構成によっては、駆動制御基板４０を接触脚部の内方延長部１１３（２９３）に直交する方向から接離させて導通させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のドライバ内蔵圧電ポンプの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の圧電ポンプの組立状態におけるII-II線に沿う断面図である。
【図３】同III-III線に沿う断面図である。
【図４】同圧電ポンプの圧電振動子と駆動制御基板の平面図である。
【図５】バイモルフタイプの圧電振動子に本発明を適用した実施形態を示す、図４と同様の平面図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  圧電振動子
１１  シム（給電部材）
１１０  接触脚部
１１１  外方延長部分
１１２  直交部分
１１３  内方延長部分
１１４  導通突起
１２  圧電体（圧電体層）
２０  圧電ポンプ
２１  ロアハウジング
２１ａ  基板収納穴
２１ｂ  基板挿入開口
２１ｃ  上面開放部
２２  アッパハウジング
２２ａ  蓋部
２３  逆止弁ユニット
２４  吸入ポート
２５  吐出ポート
２７  Ｏリング
２８  環状狭着部材
２９  環状電極（給電部材）
２９０  接触脚部
２９１  外方延長部分
２９２  直交部分
２９３  内方延長部分
２９４  導通突起
３０  吸入流路
３１  吐出流路
３２  ３３  逆止弁
４０  駆動制御基板
４１  電子回路部品（駆動制御部品）
４２  ４３  給電端子
Ａ  大気室
Ｐ  液体ポンプ室
【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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