JP7197008B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子によって振動板を振動させることで流体を搬送する圧電ポンプを備えるポンプ装置に関する。

特許文献１には、圧電素子を用いたポンプが記載されている。ポンプは、ポンプ筐体と振動板とを備える。ポンプ筐体は、内部にポンプ室を有する。振動板は、ポンプ室に配置される。この際、振動板は、振動可能な状態でポンプ筐体に支持される。

振動板は、ポンプ室を、第１ポンプ室と第２ポンプ室とに分ける。第１ポンプ室は、ポンプ筐体に形成された吸入口を介して、ポンプ筐体の外部に連通する。第２ポンプ室は、ポンプ筐体に形成された吐出口を介して、ポンプ筐体の外部に連通する。

ポンプは、振動板の振動を利用して、吸入口を介してポンプ筐体の外部から空気等の流体をポンプ室内に吸入し、吐出口を介してポンプ室内の流体をポンプ筐体の外部に吐出する。

国際公開２０１６／１７５１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のポンプは、振動板の振動によって発熱する。そして、振動板を含むポンプの温度が高くなると、ポンプの動作に不具合を生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、放熱性が高いポンプ装置を提供することにある。

この発明のポンプ装置は、圧電ポンプと、外部筐体とを備える、圧電ポンプは、吸入口と吐出口とを有するポンプ筐体と、ポンプ筐体の内部に配置され、ポンプ筐体の内部の空間を吸入口側の第１空間と吐出口側の第２空間とに分ける振動板と、振動板に配置された圧電素子と、を備える。外部筐体は、外部に連通する外部流入口と吸入口とを連通する流路を形成する。外部筐体の第１主面は、ポンプ筐体における吸入口が形成される外主面と対向する。流路は、ポンプ筐体の外主面と外部筐体の第１主面との間に少なくとも位置する。

この構成では、圧電ポンプで生じて、ポンプ筐体における吸入口が形成される壁の外主面に伝搬した熱は、流路を流れる流体によって冷却される。圧電ポンプに吸入される前の流体は低温であり、吸入口が形成される壁の外主面の面積は大きいので、圧電ポンプの熱に対する冷却効果は、高くなる。

この発明によれば、ポンプの放熱性を向上できる。

図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の平面図であり、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図であり、図１（Ｃ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の側面図である。 図２は、第１の実施形態に係るポンプ装置の分解斜視図である。 図３は、第１の実施形態に係るポンプ装置による流体の概略的な流れを示す図である。 図４は、本願構成と比較例との吸入面温度の時間遷移を示すグラフである。 図５（Ａ）は、圧電ポンプの温度と流体の搬送効率との関係を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、経過時間と吸引圧との関係を示すグラフである。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、それぞれに、第１の実施形態に係るポンプ装置の第１派生例、第２派生例、第３派生例の構成を示す側面の断面図である。 図７は、第１の実施形態に係るポンプ装置の第４派生例の構成を示す五面図である。 図８は、第２の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。 図９（Ａ）は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフであり、図９（Ｂ）は、経過時間と吸引圧との関係を示すグラフである。 図１０（Ａ）は、第３の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図であり、図１０（Ｂ）は、第３の実施形態に係るポンプ装置の配線例を示す側面の断面図である。 図１１は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフである。 図１２は、第４の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、第５の実施形態に係るポンプ装置の外部筐体の構成を示す平面の断面図である。 図１４は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフである。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置について、図を参照して説明する。図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の平面図である。図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。図１（Ｃ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の側面図である。図１（Ｂ）は、外部流入口の開口面に直交する方向の側面を示す図であり、図１（Ｃ）は、外部流入口の開口面を正面視した側面図である。図２は、第１の実施形態に係るポンプ装置の分解斜視図である。図３は、第１の実施形態に係るポンプ装置による流体の概略的な流れを示す図である。

なお、以下の各実施形態に示す各図においては、説明を分かり易くするために、それぞれの構成要素の形状（寸法）を部分的または全体として誇張して記載している。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図２、図３に示すように、ポンプ装置１は、圧電ポンプ１０と外部筐体７０とを備える。外部筐体７０と圧電ポンプ１０とは、圧電ポンプ１０の吸入口４００側で接している。

（圧電ポンプ１０の構成）
圧電ポンプ１０は、圧電素子２０、振動板３１を含む平板部材３００、第１筐体用部材４０、第２筐体用部材５０、および、第３筐体用部材６０を備える。

圧電素子２０は、円板の圧電体と駆動用の電極とによって構成されている。駆動用の電極は、円板の圧電体の両主面に形成されている。

平板部材３００は、振動板３１、ベース部３２、および、支持部３３を備えている。平板部材３００は、例えば、金属等からなる平板である。平板部材３００を平面視した形状は、矩形である。この平面視した面が平板部材３００の主面である。平板部材３００は、例えば、一枚の平板によって実現される。すなわち、振動板３１、ベース部３２、および、支持部３３は、一枚の平板によって一体形成されている。振動板３１は、円板である。ベース部３２は、振動板３１の外周を囲む形状である。支持部３３は、振動板３１とベース部３２とを接続する。この際、支持部３３は、振動板３１の外周において、局所的に複数箇所で、振動板３１とベース部３２とを接続する。この構成によって、振動板３１は、ベース部３２に対して、振動可能に支持される。

第１筐体用部材４０は、例えば、金属等からなる平板である。なお、第１筐体用部材４０の材料は、所定の剛性を有し、且つ、熱伝導性を有してればよい。第１筐体用部材４０を平面視した形状は、略矩形である。この平面視した面が、第１筐体用部材４０の主面である。第１筐体用部材４０は、複数の吸入口４００を有する。圧電ポンプ１０を平面視して、複数の吸入口４００は、例えば、振動板３１に重なる。複数の吸入口４００は、第１筐体用部材４０の両主面間を貫く貫通孔である。複数の吸入口４００の第１筐体用部材４０の主面に平行な断面形状は、例えば、円形である。この円の直径は、例えば、０．８ｍｍである。

第２筐体用部材５０は、主板５１と側壁５２とを備え、箱状である。第２筐体用部材５０は、例えば、金属等からなる。主板５１および側壁５２は、平板である。より具体的には、主板５１を平面視した形状は矩形であり、第１筐体用部材４０と略同じ面積および形状である。側壁５２は、主板５１の主面に直交する方向に延びる。側壁５２は、主板５１の外周端に沿って配設されている。これにより、第２筐体用部材５０は、箱状に形成される。主板５１には、ノズル５１０が形成されている。ノズル５１０は、円柱状である。ノズル５１０は、主板５１における側壁５２側の主面と反対側の主面に接続する。

第２筐体用部材５０は、吐出口５２０を有する。吐出口５２０は、ノズル５１０および主板５１を貫通する貫通孔である。圧電ポンプ１０を平面視して、吐出口５２０は、例えば、振動板３１に重なる。

第３筐体用部材６０は、所定の厚みを有する枠体である。第３筐体用部材６０の外形は、第１筐体用部材４０の外形と略同じである。

第１筐体用部材４０の一方主面には、第３筐体用部材６０が接続する。第３筐体用部材６０には、平板部材３００のベース部３２が接続する。平板部材３００のベース部３２には、第２筐体用部材５０の側壁５２が接続する。この構成によって、内部に内部空間５００を有するポンプ筐体が実現される。内部空間５００は、吸入口４００を介して、ポンプ筐体の第１筐体用部材４０側の外部に連通する。内部空間５００は、吐出口５２０を介して、ポンプ筐体の第２筐体用部材５０側の外部に連通する。また、内部空間５００は、図３に示すように、振動板３１によって、第１空間５０１と第２空間５０２とに分けられる。第１空間５０１は、振動板３１を基準にして吸入口４００側の空間であり、第２空間５０２は、振動板３１を基準にして吐出口５２０側の空間である。第１空間５０１と第２空間５０２とは、支持部３３に設けられた平板部材３００を貫通する貫通孔によって連通する。

圧電素子２０は、振動板３１における第２空間５０２の主面に配置されている。

このような構成では、圧電ポンプ１０は、次に示すように、流体を搬送する。なお、流体の搬送原理は、本願の出願人の過去の出願等によって既知であるので、説明は簡略化する。

圧電素子２０は、図示しない制御部に接続されている。該制御部は、交流電圧を生成し、圧電素子２０に印加する。それによって、圧電素子２０が伸縮し、振動板３１は、屈曲振動する。これにより、第１空間５０１と第２空間５０２との体積が変化し、この変化によって、図３に示すように、流体は、吸入口４００から、圧電ポンプ１０内に吸入され、吐出口５２０から外部に吐出される。

このような構成では、圧電ポンプ１０は、振動板３１の振動によって発熱する。本願発明のポンプ装置１は、次に示す外部筐体７０を備えることによって、圧電ポンプ１０を放熱できる。

（外部筐体７０の構成）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図２、図３に示すように、外部筐体７０は、主平板７１、主平板７３、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３を備える。主平板７１、主平板７３とは、高い熱伝導率を有する材料からなる。なお、少なくとも主平板７３が高い熱伝導率を有する材料であればよいが、主平板７１も高い熱伝導率を有する材料であることが好ましい。主平板７１と主平板７３とは、互いの主面が対向するように、且つ、略平行になるように、配置されている。主平板７１における主平板７３に対向する面が、本発明の「外部筐体の第１主面」に対応する。主平板７１と主平板７３との外周の３辺は、側壁７２１、側壁７２２、および、側壁７２３によって接続されている。この構成によって、外部筐体７０は、内部空間７００を有する箱状となる。

外部筐体７０は、外部流入口７０１を有する。外部流入口７０１は、主平板７１と主平板７３とが側壁７２１、側壁７２２、および、側壁７２３に接続していない領域によって実現される。すなわち、本実施形態では、外部筐体７０は、箱状の側壁の１個を備えないことによって、外部流入口７０１を実現している。そして、外部流入口７０１は、例えば、図１（Ｃ）に示すように、開口面の形状は矩形である。

外部筐体７０は、複数の送出口７３０を有する。複数の送出口７３０は、主平板７３の両主面間を貫く貫通孔である。複数の送出口７３０の主平板７３の主面に平行な断面形状は、例えば、円形である。平面視した（開口面に直交する方向に視た）送出口７３０の大きさは、吸入口４００の大きさ以上であればよい。複数の送出口７３０は、上述の圧電ポンプ１０の吸入口４００と同様のパターンで配置されている。内部空間７００は、これら複数の送出口７３０を介して、外部筐体７０の主平板７３側の外部に連通する。

（圧電ポンプ１０と外部筐体７０との設置構成およびポンプ装置１の作用効果）
外部筐体７０の主平板７３は、圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに当接する。第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐとは、第１筐体用部材４０における第１空間５０１に面する主面と反対側の面であり、圧電ポンプ１０の外面を形成する面である。

この際、外部筐体７０と圧電ポンプ１０とは、外部筐体７０の送出口７３０と第１筐体用部材４０の吸入口４００とが重なるように（連通するように）、配置される。

この構成では、上述のように、圧電ポンプ１０が吸入口４００から流体を吸入する場合、流体は、外部筐体７０の外部流入口７０１、内部空間７００、および、送出口７３０を介して、吸入口４００に供給される。すなわち、流体は、外部筐体７０の外部から、外部流入口７０１を介して、外部筐体７０の内部空間７００内に搬送される。流体は、内部空間７００内を通り、送出口７３０に搬送され、送出口７３０から吸入口４００に流入する。すなわち、内部空間７００は、本発明に係る流体の「搬送路」となる。

そして、上述の構成によって、ポンプ装置１では、外部筐体７０における流体の搬送路は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに平行となる。したがって、搬送路を流れる流体は、第１筐体用部材４０を外主面４０ｏｐ側から放熱することができる。この際、搬送路は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐの略全面で対向している。したがって、大面積での放熱が可能になる。したがって、外部筐体７０による圧電ポンプ１０の放熱効果は向上する。

また、搬送路を流れる流体は、圧電ポンプ１０に吸入される前であるので、圧電ポンプ１０内の流体、および、吐出口５２０から外部に吐出される流体と比較して低温である。このため、ポンプ装置１の構成を用いることで、第１筐体用部材４０すなわち圧電ポンプ１０は、より効果的に放熱される。

また、内部空間７００の高さＤ７００は、小さいことが好ましい。これにより、搬送路（内部空間７００）を搬送される流体の速度を高くできる。この結果、第１筐体用部材４０すなわち圧電ポンプ１０は、さらに効果的に放熱される。この際、高さＤ７００の下限は、内部空間７００で搬送される流体量の最大値が、圧電ポンプ１０の能力によって決定される吸入口４００から吸入可能な流体量の最大値以上になるように設定すればよい。これにより、内部空間７００の形状が、圧電ポンプ１０の能力の律速となることを抑制できる。したがって、圧電ポンプ１０の能力を低下させることなく、圧電ポンプ１０は、効果的に放熱される。

また、外部流入口７０１の高さＤ７０１は、内部空間７００の高さＤ７００以上であることが好ましい。これにより、内部空間７００に供給される流体量は、外部流入口７０１によって制限されない。したがって、外部流入口７０１の形状が、内部空間７００で搬送される流体の律速となることを抑制できる。なお、ここでは、外部流入口７０１の高さＤ７０１と内部空間７００の高さＤ７００とを比較する態様を示したが、流体が搬送される方向に直交する方向の面積等を用いて、外部流入口７０１の形状を規定してもよい。

図４は、本願構成と比較例との吸入面温度の時間遷移を示すグラフである。図４では、横軸が圧電ポンプ１０の駆動開始からの経過時間を示し、縦軸が圧電ポンプ１０の吸入面温度、すなわち、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐの温度を示す。なお、比較例とは、本願発明のような放熱構造を有さない構成を示す。

図４に示すように、本願構成であっても、比較構成であっても、時間経過とともに、吸入面の温度は上昇する。しかしながら、本願構成を用いることによって、温度の上昇率を下げ、到達温度を低くできる。例えば、圧電ポンプ１０は、故障防止用に駆動停止のための上限温度Ｔｔｈを設定している。比較例では、この上限温度Ｔｔｈに達するが、本願構成では、上限温度Ｔｔｈに達しない。したがって、圧電ポンプ１０は、従来の比較例よりも、長時間、安定して駆動することができる。

なお、図４では、第１の実施形態に係るポンプ装置１と、後述する第２の実施形態に係るポンプ装置１Ｃ（図８参照）との特性を示している。概略的には、第２の実施形態に係るポンプ装置１Ｃは、圧電ポンプ１０の側面にも外部筐体７０Ｃと当接させる構成である。圧電ポンプ１０は、外主面４０ｏｐの面積が大きく、側面の面積は外主面４０ｏｐよりも小さい。そして、振動板３１と第１筐体用部材４０とが近接する構造であり、且つ、振動によって、振動板３１と第１筐体用部材４０とが更に近接する場合、振動板３１の熱は、主に第１筐体用部材４０に伝搬される。この場合、図４に示すように、第１の実施形態に係るポンプ装置１の構成を用いることによって、第２の実施形態に係るポンプ装置１Ｃの構成を用いるよりも、同じ流量における第１筐体用部材４０の放熱効果は向上する。すなわち、ポンプ装置１の構成を用いることによって、所定の流量に対する吸入面の放熱効果は、向上する。

図５（Ａ）は、圧電ポンプの温度と流体の搬送効率との関係を示すグラフである。図５（Ｂ）は、経過時間と吸引圧との関係を示すグラフである。吸引圧とは、圧電ポンプを用いて吸引を行う吸引器の圧力を示す。

図５（Ａ）に示すように、圧電ポンプは、温度の上昇とともに搬送効率は低下する。したがって、図５（Ｂ）に示すように、圧電ポンプ１０の構成を用いることで、吸引圧の低下の開始時間を、比較例よりも遅れさせることができる。すなわち、圧電ポンプ１０を用いた吸引器は、比較例を用いた吸引器よりも長時間、所定の吸引圧を維持できる。

（第１の実施形態に係るポンプ装置の構成の派生例）
図６（Ａ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の第１派生例の構成を示す側面の断面図であり、図６（Ｂ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の第２派生例の構成を示す側面の断面図であり、図６（Ｃ）は、第１の実施形態に係るポンプ装置の第３派生例の構成を示す側面の断面図である。図７は、第１の実施形態に係るポンプ装置の第４派生例の構成を示す五面図である。

図６（Ａ）に示すポンプ装置１Ａ１は、上述のポンプ装置１に対して、外部筐体７０Ａ１の構成において異なる。ポンプ装置１Ａ１の他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

外部筐体７０Ａ１は、外部筐体７０に対して外部流入口７０２を有する点で異なる。外部流入口７０２は、外部筐体７０Ａ１における外部流入口７０１と異なる位置に配置されている。この構成によって、外部筐体７０Ａ１は、複数の外部流入口を有する。

このような構成であっても、ポンプ装置１Ａ１は、上述のポンプ装置１と同様の放熱効果を得られる。さらに、複数の外部流入口を有することによって、外部筐体７０Ａ１は、外部流入口による流体の搬送の律速を、より確実に抑制できる。

図６（Ｂ）に示すポンプ装置１Ａ２は、上述のポンプ装置１に対して、外部筐体７０Ａ２の構成において異なる。ポンプ装置１Ａ２の他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

外部筐体７０Ａ２は、圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０に重なる位置において、主平板７３に開口を有する。第１筐体用部材４０は、この主平板７３の開口を塞いでいる。すなわち、第１筐体用部材４０が、外部筐体７０Ａ２の内部空間７００側に露出し、外部筐体７０Ａ２の内部空間７００を形成する壁の一部になっている。

これにより、内部空間７００、すなわち、流路を流れる流体は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに直接接触する。したがって、第１筐体用部材４０の放熱効果は向上する。

図６（Ｃ）に示すポンプ装置１Ａ３は、上述のポンプ装置１に対して、外部筐体７０Ａ３の構成において異なる。ポンプ装置１Ａ３の他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

外部筐体７０Ａ３は、圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０に重なる位置において、主平板７３に開口を有する。この開口の面積は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐの面積よりも小さい。この構成によって、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐは、外周端側の一部において、主平板７３および側壁７２３に当接する。この場合、第１筐体用部材４０の一部が、外部筐体７０Ａ３の内部空間７００側に露出し、外部筐体７０Ａ３の内部空間７００を形成する壁の一部になっている。

これにより、内部空間７００、すなわち、流路を流れる流体は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに直接接触する。したがって、第１筐体用部材４０の放熱効果は向上する。また、この場合、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐが外周端側の部分において外部筐体７０Ａ３に当接する。これにより、第１筐体用部材４０の外部筐体７０Ａ３への取付が容易になる。

図７に示すポンプ装置１Ｂは、上述のポンプ装置１に対して、外部筐体７０Ｂの構成において異なる。ポンプ装置１Ｂの他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

外部筐体７０Ｂは、主平板７１０と複数の柱状部材７９０とを備える。主平板７１０は、圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに、間隔を開けて、平行に配置される。主平板７１０と第１筐体用部材４０とは、複数の柱状部材７９０によって接続される。

この構成では、第１筐体用部材４０と主平板７１０との間の空間７００Ｂが、流路となる。そして、空間７００Ｂにおける圧電ポンプ１０の側面と面一なる箇所が、外部流入口７０１Ｂとなる。このような構成であっても、ポンプ装置１Ｂは、上述のポンプ装置１と同様の放熱効果を得られる。さらに、この構成では、圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐが流路の壁面となる。したがって、放熱効率は向上する。また、この構成では、外部筐体７０Ｂの構成を簡素化できる。そして、この構成では、主平板７１０を、圧電ポンプ１０が設置される機器の外壁で実現することが可能である。したがって、圧電ポンプ１０を機器に装着するだけで、上述の放熱効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第２の実施形態に係るポンプ装置について、図を参照して説明する。図８は、第２の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。

図８に示すように、第２の実施形態に係るポンプ装置１Ｃは、第１の実施形態に係るポンプ装置１に対して、外部筐体７０Ｃの構成において異なる。ポンプ装置１Ｃの他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

外部筐体７０Ｃは、外部筐体７０に対して、圧電ポンプ１０側の主板の形状において異なる。主平板７１Ｃの形状は、主平板７１と同様であり、側壁７２３Ｃの形状は、圧電ポンプ１０側の主板の形状に応じて、側壁７２３を変形した形状である。また、図示しない側壁についても、圧電ポンプ１０側の主板の形状に応じて、上述の側壁７２１および側壁７２２を変形した形状である。

圧電ポンプ１０側の主板は、第１平板部７３１Ｃ、第２平板部７３２Ｃ、および、第３平板部７３３Ｃを備える。第１平板部７３１Ｃは、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに当接する。第２平板部７３２Ｃは、ポンプ筐体の外側面５０ｓｆに当接する。第３平板部７３３Ｃは、第２平板部７３２Ｃにおける第１平板部７３１Ｃに接続する端部と反対側の端部に接続する。第３平板部７３３Ｃは、主平板７１Ｃと平行であり、対向している。

このような構成によって、外部筐体７０Ｃの内部空間７００Ｃは、第１空間７００１、および、第２空間７００２を有する。これら第１空間７００１、および、第２空間７００２からなる空間が、本発明の「流路」に対応する。

第１空間７００１は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに沿っており、第２空間７００２は、ポンプ筐体の外側面５０ｓｆに沿っている。この構成によって、圧電ポンプ１０は、第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐおよびポンプ筐体の外側面５０ｓｆを介して放熱される。したがって、ポンプ装置１Ｃは、ポンプ装置１と同様に、圧電ポンプ１０を放熱できる。

図９（Ａ）は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフである。図９（Ａ）では、横軸が圧電ポンプ１０の駆動開始からの経過時間を示し、縦軸が圧電ポンプ１０の吐出温度、すなわち、圧電ポンプ１０の吐出口５２０の温度を示す。なお、比較例とは、本願発明のような放熱構造を有さない構成を示す。図９（Ｂ）は、経過時間と吸引圧との関係を示すグラフである。

図９（Ａ）に示すように、ポンプ装置１Ｃの構成によって、比較例と比較して、吐出温度の上昇率は低下し、到達温度は低下する。これに伴い、図９（Ｂ）に示すように、ポンプ装置１Ｃの構成によって、比較例と比較して、所定の吸引圧を、長時間維持できる。

さらに、ポンプ装置１Ｃの構成を備えることによって、第１の実施形態に係るポンプ装置１と比較して、吐出温度の上昇率は低下し、到達温度は低下する。これに伴い、図９（Ｂ）に示すように、ポンプ装置１Ｃの構成によって、ポンプ装置１と比較して、所定の吸引圧を、より長時間維持できる。

また、この構成では、図８に示すように、外部流入口７０１Ｃの高さを、送出口７３０に連通する第１空間７００１の高さよりも大きくできる。これにより、外部流入口７０１Ｃが流体の搬送の律速になることを抑制できる。

（第３実施形態）
第３の実施形態に係るポンプ装置について、図を参照して説明する。図１０（Ａ）は、第３の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。図１０（Ｂ）は、第３の実施形態に係るポンプ装置の配線例を示す側面の断面図である。

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示すように、第３の実施形態に係るポンプ装置１Ｄは、第１の実施形態に係るポンプ装置１に対して、圧電ポンプ１０を複数備える点で異なる。ポンプ装置１Ｄの他の構成は、ポンプ装置１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

ポンプ装置１Ｄは、複数の圧電ポンプ１０、および、外部筐体７０Ｄを備える。外部筐体７０Ｄは、主平板７１Ｄおよび主平板７３Ｄを備え、内部空間７００Ｄを有する。主平板７１Ｄおよび主平板７３Ｄは、複数の圧電ポンプ１０を並べて配置可能な形状である。

複数の圧電ポンプ１０は、それぞれの外主面４０ｏｐが面一になるように配置され、主平板７３Ｄに当接する。主平板７３Ｄは、複数の圧電ポンプ１０のそれぞれに対応して、送出口７３０を有する。複数の送出口７３０は、それぞれに、複数の圧電ポンプ１０の複数の吸入口４００に連通する。

ここで、主平板７３Ｄの主面に平行な方向において、複数の圧電ポンプ１０は、外部流入口７０１から順に遠ざかるように配置される。これにより、複数の圧電ポンプ１０は、流路における流体の搬送方向に沿って並んで配置される。

図１１は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフである。図１１で、Ｎは、圧電ポンプ１０の個数である。図１１に示すように、圧電ポンプ１０を複数配置することによって、圧電ポンプ１０を１個配置する構成よりも、吐出温度の上昇率、および、吐出温度の到達温度は低下する。また、圧電ポンプ１０の配置個数を増加させることによって、吐出温度の上昇率の低下効果、および、到達温度の低下効果を向上できる。

また、図１０（Ｂ）に示すように、ポンプ装置１Ｄでは、複数の圧電ポンプ１０の圧電素子２０に対する配線電極を共通化している。具体的には、圧電素子２０は、圧電体２１、第１電極２２、および、第２電極２３を備える。第１電極２２と第２電極２３とは、圧電体２１を挟んで配置されている。圧電素子２０は、第２電極２３が振動板３１に当接するように、振動板３１に配置される。

外部筐体７０Ｄは、主平板７３Ｄの外主面に、共用電極２９０を備える。第２電極２３は、ポンプ筐体等に形成された配線電極２８０を介して、共用電極２９０に接続する。このような構成によって、複数の圧電ポンプ１０を備えていても、ポンプ装置１Ｄにおける駆動用配線を簡略化できる。

（第４実施形態）
第４の実施形態に係るポンプ装置について、図を参照して説明する。図１２は、第４の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す側面の断面図である。

図１２に示すように、第４の実施形態に係るポンプ装置１Ｅは、第３の実施形態に係るポンプ装置１Ｄに対して、外部筐体７０Ｅの構成において異なる。ポンプ装置１Ｅの他の構成は、ポンプ装置１Ｄと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

ポンプ装置１Ｅは、図１０に示したポンプ装置１Ｄの構成に、図８に示したポンプ装置１Ｃの外部筐体の形状を適用して構成される。すなわち、ポンプ装置１Ｅの外部筐体７０Ｅは、主平板７１Ｅ、第１平板部７３１Ｅ、第２平板部７３２Ｅ、および、第３平板部７３３Ｅを備える。側壁７２３Ｅは、上述の側壁７２３Ｃと同様の構成である。複数の第１平板部７３１Ｅは、複数の圧電ポンプ１０の外主面４０ｏｐにそれぞれ当接する。複数の第２平板部７３２Ｅは、複数の圧電ポンプ１０のポンプ筐体の外側面５０ｓｆにそれぞれ当接する。複数の第３平板部７３３Ｅは、複数の第２平板部７３２Ｅにそれぞれ接続する。この構成によって、外部筐体７０Ｅは、内部空間７００Ｅを有する。内部空間７００Ｅは、第１空間７００１と複数の第２空間７００２とを有する。第１空間７００１は、複数の圧電ポンプ１０の第１筐体用部材４０の外主面４０ｏｐに平行な空間である。第２空間７００２は、複数の圧電ポンプ１０のポンプ筐体の外側面５０ｓｆに平行な空間である。そして、内部空間７００Ｅは、外部流入口７０１Ｅを介して外部筐体７０Ｅの外部に連通する。

このような構成であっても、ポンプ装置１Ｅは、ポンプ装置１Ｄと同様の放熱効果を得られる。また、複数の圧電ポンプ１０は、側壁からも放熱されるので、より高い放熱効果を得られる。

（第５実施形態）
第５の実施形態に係るポンプ装置について、図を参照して説明する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、第５の実施形態に係るポンプ装置の外部筐体の構成を示す平面の断面図である。第５の実施形態に係るポンプ装置は、他の実施形態に係るポンプ装置と比較して、外部筐体の構造において異なる。第５の実施形態に係るポンプ装置の他の構成は、他の実施形態に係るポンプ装置と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１３（Ａ）に示すポンプ装置の外部筐体７０Ｆは、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、側壁７２４、および、仕切り壁７２５を備える。側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、側壁７２４、および、仕切り壁７２５は、主平板７１に接続し、主平板７１の主面に直交する方向に延びる形状である。なお、図示していないが、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、側壁７２４、および、仕切り壁７２５は、主平板７１に対向する主平板７３に接続している。

側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、および、側壁７２４は、主平板７１の外周を形成する各側辺に沿って、それぞれ形成されている。側壁７２１と側壁７２２とは対向し、側壁７２３と側壁７２４とは対向する。側壁７２３は、側壁７２１と側壁７２２とに接続する。側壁７２４は、側壁７２１と接続し、側壁７２２とは接続せず、側壁７２４と側壁７２２との間には、空隙がある。この空隙が、外部流入口７０１Ｆとなる。

仕切り壁７２５は、側壁７２４における側壁７２２側の端部に接続しており、内部空間７００Ｆを、巻回形状およびミアンダ形状の空間に仕切っている。これにより、流体の流路は、巻回形状で筒状の流路とミアンダ形状で筒状の流路とが繋がる形状となる。そして、この流路の入口が、外部流入口７０１Ｆとなり、複数の送出口７３０が、流路の途中に配置される。

このような構成によって、外部筐体７０Ｆでは、流路を流れる流体の流速を速めることができる。これにより、圧電ポンプ１０に対する放熱効果は向上する。また、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、側壁７２４、および、仕切り壁７２５を、金属等の熱伝導率の高い材料によって形成する。これにより、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３、側壁７２４、および、仕切り壁７２５は、ヒートシンクとして作用する。したがって、圧電ポンプ１０に対する放熱効果は、さらに向上する。特に、仕切り壁７２５は、流路に沿って長く配置されるので、ヒートシンクとしてより有効に作用する。したがって、圧電ポンプ１０に対する放熱効果は、より一層向上する。

図１４は、本願構成と比較例との吐出温度の時間遷移を示すグラフである。図１４では、横軸が圧電ポンプ１０の駆動開始からの経過時間を示し、縦軸が圧電ポンプ１０の吐出温度、すなわち、圧電ポンプ１０の吐出口５２０の温度を示す。なお、比較例とは、本願発明のような放熱構造を有さない構成を示す。また、ヒートシンクの優位性の比較対象として、実施形態１の構成の特性も示す。

図１４に示すように、第５の実施形態の構成を備えることによって、吐出温度の上昇率および到達温度は、低下する。すなわち、比較構成およびヒートシンクを備えない構成よりも、放熱効果は向上する。

なお、図１３（Ａ）では、仕切り壁７２５は、巻回形状および螺旋形状とした。しかしながら、仕切り壁７２５の形状は、これに限らず、巻回形状、螺旋形状、複数の送出口７３０を流路の途中に配置可能で、筒状を形成可能なその他の形状であってもよい。

図１３（Ｂ）に示すポンプ装置の外部筐体７０Ｇは、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３１、側壁７２３２、側壁７２４１、仕切り壁７２５Ｇ１、および、仕切り壁７２５Ｇ２を備える。側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３１、側壁７２３２、側壁７２４１、仕切り壁７２５Ｇ１、および、仕切り壁７２５Ｇ２は、主平板７１に接続し、主平板７１の主面に直交する方向に延びる形状である。なお、図示していないが、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３１、側壁７２３２、側壁７２４１、仕切り壁７２５Ｇ１、および、仕切り壁７２５Ｇ２は、主平板７１に対向する主平板７３に接続している。

側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３１、側壁７２３２、および、側壁７２４１は、主平板７１の外周を形成する各側辺に沿って、それぞれ形成されている。側壁７２１と側壁７２２とは対向する。側壁７２３１と側壁７２３２とは、主平板７１の同じ側辺上にある。側壁７２４１は、側壁７２３１と側壁７２３２が配置される側辺と反対側の側辺上にある。

仕切り壁７２５Ｇ１および仕切り壁７２５Ｇ２は、側壁７２１および側壁７２２の間に、側壁７２１および側壁７２２に平行に配置される。仕切り壁７２５Ｇ１は、仕切り壁７２５Ｇ２よりも側壁７２１側に配置される。

側壁７２１は、側壁７２３１に接続し、側壁７２３１は、仕切り壁７２５Ｇ１に接続する。仕切り壁７２５Ｇ１は、側壁７２４１に接続し、側壁７２４１は、仕切り壁７２５Ｇ２に接続する。仕切り壁７２５Ｇ２は、側壁７２３２に接続し、側壁７２３２は、側壁７２２に接続する。

この構成によって、側壁７２１、側壁７２３１、および、仕切り壁７２５Ｇ１によって側面方向を囲まれる内部空間７００Ｇ１が形成される。内部空間７００Ｇ１は、側壁７２１と側壁７２４１との間の空隙によって形成される外部流入口７０１Ｇ１を介して、外部に連通する。内部空間７００Ｇ１には、送出口７３０１が連通する。

また、仕切り壁７２５Ｇ１、側壁７２４１、および、仕切り壁７２５Ｇ２によって側面方向を囲まれる内部空間７００Ｇ２が形成される。内部空間７００Ｇ２は、側壁７２３１と側壁７２３２との間の空隙によって形成される外部流入口７０１Ｇ２を介して、外部に連通する。内部空間７００Ｇ２には、送出口７３０２が連通する。

また、仕切り壁７２５Ｇ２、側壁７２３２、および、側壁７２２によって側面方向を囲まれる内部空間７００Ｇ３が形成される。内部空間７００Ｇ３は、側壁７２４１と側壁７２２との間の空隙によって形成される外部流入口７０１Ｇ３を介して、外部に連通する。内部空間７００Ｇ３には、送出口７３０３が連通する。

このような構成とすることによって、送出口７３０１、送出口７３０２、および、送出口７３０３のそれぞれに対して、個別に流路を形成できる。また、この構成では、側壁７２１、側壁７２２、側壁７２３１、側壁７２３２、側壁７２４１、仕切り壁７２５Ｇ１、および、仕切り壁７２５Ｇ２は、したがって、圧電ポンプ１０に対する放熱効果は、さらに向上する。特に、仕切り壁７２５Ｇ１、および、仕切り壁７２５Ｇ２を有することによって、圧電ポンプ１０に対する放熱効果は、より一層向上する。

なお、仕切り壁の構成は、これらに限らず、熱伝導率の高い、少なくとも１個の仕切り壁を有していればよい。

また、上述の各実施形態の構成は、適宜組合せが可能であり、それぞれの組合せに応じた作用効果を得ることができる。

１、１Ａ１、１Ａ２、１Ａ３、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：ポンプ装置
１０：圧電ポンプ
２０：圧電素子
２１：圧電体
２２：第１電極
２３：第２電極
３１：振動板
３２：ベース部
３３：支持部
４０：第１筐体用部材
４０ｏｐ：外主面
５０：第２筐体用部材
５０ｓｆ：外側面
５１：主板
５２：側壁
６０：第３筐体用部材
７０、７０Ａ１、７０Ａ２、７０Ａ３、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅ、７０Ｆ、７０Ｇ：外部筐体
７１、７１Ｃ、７１Ｄ、７１Ｅ、７３、７３Ｄ：主平板
２８０：配線電極
２９０：共用電極
３００：平板部材
４００：吸入口
５００：内部空間
５０１：第１空間
５０２：第２空間
５１０：ノズル
５２０：吐出口
７００、７００Ｃ、７００Ｄ、７００Ｅ、７００Ｆ、７００Ｇ１、７００Ｇ２、７００Ｇ３：内部空間
７０１、７０１Ｂ、７０１Ｃ、７０１Ｅ、７０１Ｆ、７０１Ｇ１、７０１Ｇ２、７０１Ｇ３、７０２：外部流入口
７１０：外部流入口
７１０：主平板
７２１、７２２、７２３、７２３Ｃ、７２３Ｅ、７２４、７２３１、７２３２、７２４１：側壁
７２５、７２５Ｇ１、７２５Ｇ２：仕切り壁
７３０：送出口
７３１Ｃ、７３１Ｅ：第１平板部
７３２Ｃ、７３２Ｅ：第２平板部
７３３Ｃ、７３３Ｅ：第３平板部
７９０：柱状部材
７００１：第１空間
７００２：第２空間
７３０１、７３０２、７３０３：送出口

Claims (9)

1. 吸入口と吐出口とを有するポンプ筐体と、前記ポンプ筐体の内部に配置され、前記ポンプ筐体の内部の空間を前記吸入口側の第１空間と前記吐出口側の第２空間とに分ける振動板と、前記振動板に配置された圧電素子と、を備える圧電ポンプと、
   外部に連通する外部流入口と前記吸入口とを連通する流路を形成する外部筐体と、
   を備え、
   前記外部筐体は、
   前記ポンプ筐体における前記吸入口が形成される外主面と対向する第１主面と、
   前記ポンプ筐体における前記外主面と異なる外面と対向する第２主面とを有し、
   前記流路は、
   前記ポンプ筐体の前記外主面と前記外部筐体の前記第１主面との間に位置する第１部分と、
   前記ポンプ筐体における前記外面と前記外部筐体の前記第２主面との間に位置する第２部分とを有する、
   ポンプ装置。
2. 前記流路は、前記外主面または当該外主面に当接する面を、前記流路を形成する１つの壁面とする、
   請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記外面は、前記ポンプ筐体の外側面である、
   請求項１または請求項２に記載のポンプ装置。
4. 前記外部流入口の前記外主面に直交する方向の長さは、前記流路の前記外主面に直交する方向の長さ以上である、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポンプ装置。
5. 前記圧電ポンプは、複数配置され、
   前記複数の圧電ポンプは、前記外部筐体に対して、前記外主面が面一となるように、並べて配置されている、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のポンプ装置。
6. 前記ポンプ筐体における前記吸入口が形成される壁は、金属である、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のポンプ装置。
7. 前記外部筐体は、
   内部空間に、前記流路の形状を決める仕切り壁を備える、
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のポンプ装置。
8. 前記外部筐体は、前記外部流入口を複数備える、
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のポンプ装置。
9. 前記外主面を有する壁は、前記流路を形成する壁の一部であり、
   前記外主面は、前記流路に露出している、
   請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のポンプ装置。

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