泵、冷却装置及其电子设备的制作方法

专利名称：泵、冷却装置及其电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有由壳体和隔膜构成的泵室和使泵室与外部连通的流入口及排出口、由隔膜产生的位移使泵室的容积变化从而使流体流动的泵，以及使用了该泵的电子设备以及冷却装置。
背景技术：
根据图19所示的现有技术中泵的示意图来说明一般的、使用了隔膜的泵。在旋转马达5001的输出轴5002上连接着曲轴机构5003，在曲轴机构5003上固定着隔膜5004，通过旋转马达5001的旋转，隔膜5004在图中的垂直方向上做往复的上下变形。隔膜5004接合在泵室5005的一个面上，流入阀5006和排出阀5007设置在相对的面上。由于流入阀5006限制液体向外部流出，排出阀5007限制液体从外部流入，因此，随着隔膜5004的位移，泵室5005的容积发生变化，使流体从流入阀5006朝着排出阀5007的方向流动(例如参照专利文件1)。
在这样的结构中，因为旋转马达5001是带着负荷被驱动的，当特别想使旋转马达5001小型化时，其效率会明显下降，因此很难使旋转马达5001实现小型化。另外，因使用曲轴机构5003造成了结构复杂化，这也使泵体自身很难达到小型化。
专利文件1是指特开平6-137274号公报(第0007-0012段，图1)。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通过使用简单结构使其容易小型化而且具有高效率的泵、以及使用该泵的电子设备和冷却装置。
为解决上述问题，本发明提供的泵具有由壳体和隔膜构成的泵室、将上述泵室和外部连通的流入口和排出口，依靠隔膜的位移使泵的容积变化从而使流体进行流动，其特征在于还具有设置在上述流入口和排出口的至少一个上的防止逆流的阀和固定在上述隔膜上的、通过施加额定电力而产生振动的振动发生装置，依靠该振动发生装置的振动，所述隔膜上产生位移。
如果使用本发明的装置，能利用振动的惯性使隔膜变形，即使是使用力量很小的小型的促动器，也能提供高效率的泵。因此通过简单的结构并使促动器小型化从而获得小型的泵。
本发明还具有的特征在于所述振动发生装置通过弹性部件固定在上述隔膜上。
如果使用本发明的装置，能使振动发生装置发出的振动通过弹性部件被有效地增大，由此提供高效率的泵。因此通过简单的结构并使促动器小型化从而获得小型的泵。
本发明还具有的特征在于所述弹性部件具有固定在所述壳体或用来固定壳体的支承部件上的不振动的固定端和与上述振动发生装置固定的、用来振动的自由端，从上述固定端到上述自由端的某处，与所述隔膜固定在一起。
如果使用本发明的装置，能使用比振动发生装置产生的力大的力来使隔膜变形，因此能利用简单的结构来提高排放压力等泵的性能，从而提供小型高效率的泵。
本发明还具有的特征在于所述的弹性部件具有固定在所述壳体上、或用来固定壳体的支承部件上的不振动的固定端和与上述振动发生装置固定的、用来振动的自由端，从上述固定端到上述自由端的某处，固定在所述振动发生装置上。
如果使用本发明的装置，能使用比振动发生装置发生的位移大的位移来使隔膜变形，因此能利用简单的结构来提高排放压力等泵的性能，从而提供小型高效率的泵。
本发明还具有的特征在于所述振动发生装置具有用来振动的质量体和使所述质量体振动的促动器。
如果使用本发明的装置，可以通过质量体将振动有效地放大，由此提供高效率的泵。因此通过简单的结构并使促动器小型化从而获得小型的泵。
本发明还具有的特征在于所述振动发生装置固定在所述的隔膜上。
如果使用本发明的装置，可以通过利用隔膜的弹性使振动发生装置发出的振动被有效地放大，进一步地，通过简单的结构并使促动器小型化从而获得小型高效率的泵。
本发明还具有的特征在于；所述振动发生装置由用来振动的质量体和使所述质量体发生振动的促动器构成。
如果使用本发明的装置，可以通过利用隔膜的弹性使振动发生装置发出的振动被有效地放大，进一步地，由质量体将振动有效地放大，由此提供高效率的泵。另外，由于结构简单，促动器小型化，从而获得小型的泵。
本发明还具有的特征在于所述促动器固定在所述壳体或用来固定壳体的支承部件上。
如果使用本发明的装置，从促动器至电源或驱动回路等的导线等不会妨碍振动，由此提供高效率的泵。另外，由于导线不会振动，所以不会担心导致疲劳断裂等问题，由此能提供高可靠性的泵。此外，在这里，所谓的固定在壳体上也包括了借助壳体之外的部件固定在壳体上的情况，因此提高了促动器配置和形状等设计的自由度，能提供有效利用空间的、高效率的泵。
本发明还具有的特征在于所述促动器固定在所述弹性部件上。
如果使用本发明的装置，将促动器与质量体组装起来后固定到加压部件上，因此具有降低成本的效果。此外，由于能够容易地更换振动发生装置，因此提高了可维护性，使振动发生装置始终保持良好的运行状态。这样，即使长时间使用，由于能保证振动发生装置处于良好状态，因此能维持高效率的泵的性能。
本发明还具有的特征在于所述促动器固定在所述隔膜上。
如果使用本发明的装置，将促动器与质量体组装起来后固定到隔膜上，因此具有降低成本的效果。此外，由于能够容易地更换振动发生装置，因此提高了可维护性，使振动发生装置通常能保持良好的运行状态。这样，即使长时间使用，由于能保证振动发生装置处于良好状态，因此能维持高效率的泵的性能。
本发明还具有的特征在于振动发生装置是因促动器使所述质量体做偏心旋转而产生振动的。
如果使用本发明的装置，能使用低成本高效的小型振动马达，这种马达通常由于存在负荷扭矩，效率低、耐久性差，会产生发热等问题使效率和可靠性下降，而在本发明中，由于是在基本无负荷的状态下进行驱动，因此能提供小型、高效、高可靠性，低价格的泵。
本发明还具有的特征在于具有将所述振动发生装置的振动方向限制在所述隔膜位移方向上的振动限制装置。
如果使用本发明的装置，能将振动发生装置的振动方向限制在隔膜的变形方向上，由此能产生高效率的振动。这样能提供高效率的泵。
本发明还具有的特征在于所述阀是其一部分固定地支撑在流入口附近或排出口附近的薄板，依靠所述隔膜的位移产生的流体压力使薄板发生弹性变形。
如果使用本发明的装置，能用简单的结构形成具有防止逆流效果的高性能阀，具有使泵成为小型化、高效化的效果。
本发明提供一种冷却装置，其特征在于至少具有本发明所述的泵、从发热体将热量传到液体的吸热部件、从上述液体向外部散热的散热部件，依靠本发明的泵，将从所述吸热部件向散热部件输送所述液体，从而冷却所述发热体。
如果使用本发明的装置，能够利用本发明提供的小型高效的泵提供能够将发热体冷却的小型高效率的冷却装置。
本发明提供一种电子设备，其特征在于具有本发明所述的泵。
如果使用本发明的装置，能够利用本发明提供的小型高效的泵提供小型高效率的电子设备。
本发明提供一种电子设备，其特征在于具有本发明所述的冷却装置。
如果使用本发明的装置，能够通过安装本发明的小型高效率的冷却装置，提供小型、高效、多功能、高性能的电子设备。


图1是实施例1的泵100的平面图。
图2是实施例1的泵100的断面图。
图3是显示实施例1的泵100中阀结构的断面图。
图4是显示实施例1的泵100中阀形状的断面图。
图5是实施例2的泵200的断面图。
图6是质量体243的单振动形式和施加到促动器241上电压的第一种时标曲线。
图7是质量体243的单振动形式和施加到促动器241上电压的第二种时标曲线。
图8是实施例3的泵300的断面图。
图9是质量体343的单振动形式和施加到促动器341上电压的时标曲线。
图10是实施例4的泵400的断面图。
图11是实施例5的泵500的断面图。
图12是实施例6的泵600的断面图。
图13是显示冷却装置1000构成的方块图。
图14是实施例7的控制算法图。
图15是显示冷却装置2000构成的方块图。
图16是显示PDA3000结构的侧面图和平面图。
图17是药液排放泵4000的外形图。
图18是显示药液排放泵4000内部结构的平面图。
图19是现有技术中泵6000的断面图。
具体实施例方式
下面叙述本发明的泵、使用了本发明泵的冷却装置、使用了本发明的泵的电子设备以及使用了本发明的冷却装置的电子设备的实施例。
(实施例1)通过图1-图4，详细说明本发明的第一个实施例。
图1是实施例1中的泵100的平面示意图。在促动器141的输出轴142上固定着质量体143。振动发生装置140由上述的促动器141、输出轴142和质量体143构成。促动器141是小型的DC无铁芯马达，是输出轴142旋转的旋转式电磁马达。以材料比重较大的钨或者以钨为主要成分的合金制成的质量体143以输出轴142偏移质量体143重心的方式固定在输出轴142上。这样，通过向促动器141外加直流电压，使输出轴142旋转，就使重心偏移地固定在输出轴142上的质量体143做偏心转动。这种偏心旋转使质量体143的重心旋转，从而引发振动。
作为这种振动发生装置140构成要素的促动器141固定在弹性部件131的一端上。弹性部件131是由不锈钢制成的薄板状弹簧，其一端固定在促动器141上，另一端通过螺栓152固定在作为支承部件一部分的基座171上固定着的、同样也是支承部件一部分的固定部件151上，另外，还通过图上没有显示的连接部件161由螺栓132将弹性部件131的从固定部件151到促动器141的中间附近处固定到隔膜111的中央附近部位。
通过这种结构，弹性部件131以与促动器141的固定部作为自由端，与固定部件151的固定部作为固定端，依靠振动发生装置140产生的振动而进行强制振动。而且，由于隔膜111固定在弹性部件131的自由端和固定端的中间附近，根据杠杆原理，能够以约为在自由端的振动发生装置140所产生力的两倍的力使其发生变形。
另外，弹性部件131为薄板长方条状，因此能发挥作为振动限制装置的功能。该弹性部件131由于在对着隔膜111的振动方向上为薄板形状，因此其厚度方向的刚性低，平面方向的刚性高。这样，就能限制振动发生装置140在不需要的方向上发生振动，而只选择在使隔膜111变形所需方向上产生振动。
下面参照图2进行说明。
图2是实施例1的泵100的断面图。它是图1中A-A’剖面从箭头方向看去的断面图。在促动器141上施加直流电压，使振动发生装置140在垂直方向上发生振动。这样，弹性部件131以螺栓152作为固定端、以促动器141作为自由端的方式进行单振动。
弹性部件131在其大致的中间位置通过连接部件161与隔膜111用螺栓132、132固定。隔膜111利用其外周与内侧形状基本为长方体的壳体112的开口部用粘接剂113接合起来，在此是用粘接剂连接，但也可采用点焊、缝焊、使用填料的螺钉固定等气蜜性良好的接合方法。
被壳体112和隔膜111包围起来的空间是泵室114，通过隔膜111的变形，泵室114的容积就会发生变化。固定部件151的高度(图中垂直方向)与壳体112、粘接剂113、隔膜111、连接部件161合起来的总高度相同，设定成当弹性部件131不振动时，隔膜111不发生变形。这样，依靠弹性部件131的振动，隔膜111做基本均匀的伸展和压缩变形。
另外，在壳体112上有两个开口部，它们是流入口152和图中没有显示出的排出口126，由此使来自外部的工作流体能够进出。在流入口125和排出口126上设置了图中没有显示的阀123、124，以引导工作流体的流向。
下面参考图3进行说明。
图3是显示实施例1的泵100的阀结构的断面图。它是图2的B-B’剖面沿箭头方向看去的断面图。图中画斜线的区域是泵室114。在壳体112的一个面上设置流入口125，在它的外面是为保证阀123动作范围所需的阀用容积室127，将阀123通过粘接安装在容积室外侧的侧壁129上。
在阀123的外侧设置着将工作流体与外部连通的连接部件121。使连接部件121的内径比阀123的动作部件小，这样，通过阀123的关闭(使与侧壁129密合)，就能阻止工作流体的流动。阀123根据泵室114与连接部件121侧的工作流体之间的压力差动作，当泵室114侧的压力高时，阀关闭，反之，当泵室114侧的压力低时，阀打开。
此外，在壳体112上的与设有流入口125的面相对的面上具有排出口126和为保证阀124动作范围所需的阀用容积室128。阀124通过粘接安装在阀用容积室128排出口126侧的侧壁130上。在与阀用容积室128的阀124相对的面上设置着将工作流体与外部连通的连接部件122。使排出口126的口径比阀124的动作部件小，这样，通过阀124的关闭(使与侧壁130密合)，就能阻止工作流体的流动。阀124根据泵室114与连接部件121侧的工作流体之间的压力差动作，当泵室114侧的压力高时，阀打开，反之，当泵室114侧的压力低时，阀关闭。
下面参照图4对阀123和124进行说明。
图4是显示实施例1的泵100的阀形状的平面图。阀123和124形状相同，由薄板状不锈钢制成。厚度约10毫米(ォm)，外形为长方形。在其中央附近通过蚀刻加工出“コ”字形状的贯通沟。该“コ”字形状的高度比排出口126或连接部件121的内径大，用该“コ”字形状的内侧可以覆盖排出口126或连接部件121内径的前端。图中的虚线显示了排出口126或连接部件121内径的位置和大小。
这里，阀123、124是在不锈钢上利用蚀刻加工出来的，也可以是聚酰亚胺和聚四氟乙烯等其它高分子材料通过冲压制成。而且，为防止工作流体泄漏、使泵的性能降低，应尽量去掉加工时的毛边等。
下面对构成实施例1的泵100的各个部件做详细说明，在此是通过泵100的工作原理来进行说明。振动发生装置140通过其重心与旋转型促动器141的输出轴142偏离地连接的质量体143的偏心旋转产生振动。根据马达的转速，由质量体143的离心力发生振动。这种振动使弹性部件131的自由端发生强制振动，同时，根据作为固定部件151的固定端与隔膜111的连接位置关系，通过杠杆原理，以比振动发生装置140产生的振动力大的力使隔膜111变形。这样，根据促动器141转速的变化，就能使隔膜111变形的力发生变化。
通过隔膜111的变形，泵室114的容积发生变化，当隔膜111压入泵室114侧时，泵室114的压力比外部高，通过阀124动作，工作流体从排出口126向外部流出。
这时由于阀123是关闭的，所以工作流体不会在外部和泵室之间流入流出。另外，当隔膜111向弹性部件131侧拉伸时，泵室114的压力比外部低，通过阀123动作，就使工作流体从外部沿流入口125流入。这时，由于阀124是关闭的，因此在外部和泵室114之间没有工作流体的流入和流出。
通过以上方式，随着往复地进行隔膜的111的拉伸和压入，使工作流体沿连接部件121、阀123、阀用容积室127、泵室114、阀124、阀用容积室128、连接部件122的方向进行流动。
使用实施例1的装置可获得以下效果。
通过使促动器小型化，扭矩减少，但利用杠杆原理，就能给隔膜施加较大的力，提高了泵的性能。此外，当通过直接使用促动器的输出轴使隔膜变形时，由于存在负荷扭矩，使促动器的效率降低，同时会产生发热和降低部件寿命。但在本实施例中，由于促动器是在基本无负荷状态下旋转的，因此具有通过使促动器效率提高而使泵的效率提高、减少发热、延长部件寿命的效果。
此外，由于即使是使用较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。除此之外，在本实施例中，由于壳体112和促动器141采用平面布置，因此具有薄型化的效果，使其可以容易地组装到电子设备上。
(实施例2)下面利用图5详细说明本发明的第二个实施例。
图5是实施例2的泵200的断面图。与实施例1相同的部件使用同样的标号，省略其说明。实施例2与实施例1相比，振动发生装置的构成发生了变化。
实施例2的振动发生装置240由固定在基座171上的、圆环形线圈制成的促动器241和磁铁制成的质量体243构成。磁铁制质量体243在其圆盘的中心具有轴，励磁成圆盘部为N极、轴部前端为S极。线圈状促动器241是以质量体243的轴部作为其中心用铜线卷成的，当施加电压时，能在图中的垂直方向上产生磁场。
质量体243的轴以与促动器241的内壁保持约0.2mm给定间隙的方式插入其中，这样就能对质量体243的振动方向进行导向。通过这种将质量体243插入促动器241中的内插结构，就能起到振动限制装置的功能。这样，根据施加到促动器241上的电压方向的变化，就会在质量体243中沿图示垂直方向产生推力和吸力。
由于这种推力和吸力使质量体243的重心移动，就使由质量体243和促动器241构成的振动发生装置240产生振动。这时，由于质量体243固定在弹性部件131的自由端，因此由推力和吸力产生单振动。这种单振动配合质量体243的惯性，通过在合适的时刻给促动器241施加电压，就能产生高效的振动。
下面利用图6，对施加到促动器241上的电压的形式进行说明。
图6是质量体243的单振动形式和施加到促动器241上电压的第一种时标曲线。图6(A)显示作为质量体243振动位移形式的沿纵轴的振动变形。另外，图6(B)显示施加到促动器241端部的电压，纵轴表示电压。图6(A)、图6(B)的横轴使用相同比例的时间，显示与质量体243的振动位移相对应的施加到促动器241上的电压的时刻。
如图6所示，在质量体243通过振动中间点的附近施加电压。由此，依靠推力或吸力，使质量体243的惯性增加，从而使其被高效地驱动。另外，至于振动的频率，则选用由质量体243、弹性部件131、固定在弹性部件131上的隔膜111等形成的振动系统的共振频率来驱动，能获得进一步高效的驱动。
这时的共振模式是使用将弹性部件131的与固定部件151固定的部位作为固定端、用来固定质量体243的位置作为自由端、自由端到固定端的中间不成为振动死点的振动模式。进一步说，就是弹性部件131和隔膜111的固定部不成为振动死点的振动模式。
这里，虽然质量体243为磁铁，也可以是钢等能被磁力吸引的材料。在这种情况下，依靠质量体243和促动器241之间的吸力，可以激励质量体243的振动。
下面利用图7，对施加到促动器241上的电压的形式进行说明。
图7是质量体243的单振动形式和施加到促动器241上的电压的第二种时标曲线。图7(A)显示作为质量体243振动位移形式的沿纵轴的振动位移。另外，图7(B)显示施加到促动器241端子上的电压，纵轴表示电压。图7(A)、图7(B)的横轴使用相同比例的时间，显示与质量体243的振动位移相对应的施加到促动器241上的电压的时刻。
如图7所示，质量体243在促动器241吸引质量体243的方向上通过振动的中点附近时被施加电压。由此，依靠推力或吸力，使质量体243的惯性增加，从而使其被高效地驱动。另外，使用由质量体243、弹性部件131、固定在弹性部件131上的隔膜111等形成的振动系统的共振频率来驱动，则能获得进一步高效的驱动。
使用实施例2的形式可获得以下效果。
与实施例1同样，实施例2这种方式的促动器通常为小型化，推力减少，但利用杠杆原理，就能给隔膜施加较大的力，提高了泵的性能。此外，使用由质量体243、弹性部件131、固定在弹性部件131上的隔膜111等构成的振动系统的共振频率来作为驱动频率，则可以获得高效的驱动。
另外，在直接使用促动器的推力使隔膜变形的场合，由于带有负荷，使促动器的效率降低，同时会产生发热和降低部件寿命。在本实施例中，由于促动器是在基本无负荷情况下被驱动的，因此具有通过使促动器效率提高而使泵的效率提高、减少发热、延长部件寿命的效果。此外，由于即使是较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。在上面所述的本实施例中，由于壳体112和促动器141采用平面布置，因此具有使装置薄型化的效果，使其可以容易地组装到电子设备上。
(实施例3)使用图8对本发明的实施例3进行详细说明。
图8是实施例3的泵300的断面图。与实施例1相同的部件使用同样的标号，省略其说明。实施例3与实施例1相比，振动发生装置的构成发生了变化。
实施例3的振动发生装置340由固定在基座171上的锆酸钛、铅等压电元件制成的促动器341和磁铁制成的质量体343构成。促动器341通过粘接在位于弹性部件131的固定部件151的固定端附近而被固定。质量体343固定在弹性部件的自由端，在弹性部件131的与促动器341接合部位到固定着质量体341的自由端之间的中间处，通过连接部件161固定着隔膜111。
促动器341由前面所说的压电元件构成，是将薄板上的压电元件在图中的垂直方向上积层而得。在各薄板状的压电元件的两面设置着电极。电极通过只要有一个分离就造成短路的方式构成两组电极群。当给两组电极群上施加电压时，促动器341在图中的垂直方向上发生伸缩变形。也就是说，通过使施加电压的方向往复地变换，就会使其做往复地伸缩变形。由于弹性部件131在其固定端的附近具有可以伸缩的压电元件制成的促动器341，因此就使质量体343和隔膜111的变形量增大。通过由较小的压电元件的变形量而获得较大振动这样的结构，形成合适的促动器。
下面，使用图9对施加到促动器341上的电压的形式进行说明。
图9是质量体343的单振动形式和施加到促动器341上电压的时标曲线。图9(A)显示作为质量体343振动位移形式的沿纵轴的振动变形。另外，图9(B)显示施加到促动器341端部的电压，纵轴表示电压。图9(A)、图9(B)的横轴使用相同比例的时间，显示与质量体343的振动位移相对应的施加到促动器341上的电压的时刻。
如图9所示，通过给质量体343施加用于振动的合适的正弦波，就能依靠伸缩变形产生的力，使质量体的惯性增加，从而产生高效率的驱动。另外，使用由质量体343、弹性部件131、固定在弹性部件131上的隔膜111等构成的振动系统的共振频率进行驱动，能进一步获得效率提高的驱动。
使用实施例3的装置可获得以下的效果。
压电元件具有位移小而产生力大的特性。向本实施例那样，在弹性部件的固定端附近布置由压电元件构成的促动器341，依靠弹性部件131将质量体343、隔膜111的位移放大。这样，增大了隔膜111的变形量，提高了泵的性能。
另外，使用由质量体343、弹性部件131、固定在弹性部件131上的隔膜111等构成的振动系统的共振频率进行驱动，能获得进一步高效的驱动。此外，由于即使是较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。除此之外，在本实施例中，由于质量体343与壳体112和促动器341采用平面布置，因此具有使装置薄型化的效果，使其可以容易地组装到电子设备上。
(实施例4)使用图10对本发明的实施例4进行详细说明。图10是实施例4的泵400的断面图。与实施例1相同的部件使用同样的标号，省略其说明。实施例4与实施例1相比，振动发生装置、弹性部件等的构成发生了变化。另外，与实施例3相比，促动器的配置以及弹性部件的构成等不同。
薄板长方条状的弹性部件131其两端用螺栓152分别固定在两个固定部件151上。在各固定部件151的附近分别各配设有一个促动器343，其底面固定在基座171上、另一面固定在弹性部件131上。此外，弹性部件131的中央通过连接部件161固定在隔膜111上。
当在两个促动器341上施加与实施例4相同的电压时(见图9)，促动器341的位移通过弹性部件131被放大，使隔膜111发生变形。由此使泵动作。由于采取这种结构，因此能获得与实施例3同样的效果，更进一步地，由于设置了两个促动器341，提高了泵的输出功率。
使用实施例4的装置能获得与实施例3同样的以下效果。
压电元件通常具有位移小而产生力大的特性。向本实施例那样，在弹性部件的固定端附近布置由压电元件构成的促动器341，依靠弹性部件131将隔膜111的位移放大。这样，增大了隔膜111的变形量，提高了泵的性能。
另外，使用由弹性部件131和固定在弹性部件131上的隔膜111等构成的振动系统的共振频率作为驱动频率，能获得进一步高效的驱动。此外，由于即使是较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。除此之外，在本实施例中，由于壳体112和促动器341采用平面布置，因此具有使装置薄型化的效果，使其可以容易地组装到电子设备上。
(实施例5)下面使用图11详细说明本发明的实施例5。
图11是实施例5的泵500的断面图。与实施例1相同的部件使用同样的标号，省略其说明。实施例5与实施例1相比，振动发生装置的构成发生了变化。另外，与实施例2相比，促动器的配置以及弹性部件的构成等不同。
壳体512是一面为开口部的类似长方体形状。隔膜111通过粘接而接合在开口部一面的壁的端面上，形成气密性连接。在壳体512的中央是泵室514，其两侧具有阀用容积室128、127。泵室514和阀用容积室128通过排出口126连通，而且，阀用容积室128通过连接部件122与外部连通。
另外，泵室514和阀用容积室128通过排出口126连通，而且，阀用容积室127通过连接部件121与外部连通。阀123粘接在阀用容积室127的连接部件121侧的侧壁上，阀124粘接在阀用容积室128的泵室514侧的侧壁上，由此限制了工作流体的流动方向是从图中自左向右流动。另外，在泵室514的中央设置由圆柱状线圈制成的促动器541，以促动器541的表面被包围的形式，使壳体512的一部分形成中空的堤坝形状。
也就是说，促动器541内插在圆环中空的堤坝形状部515的空间中，泵室514和促动器541通过壳体的一部分隔开。由于采取这种结构，由线圈制成的促动器541和流到泵室514中的流体不会直接接触，而且即使工作流体是水、防冻液或药液等的场合，也不会出现短路。另外，堤坝形状部515的高度比泵室514外壁的高度低，因此即使隔膜111变形，也不会与隔膜111接触，因此不会妨碍泵的抽吸作用。
隔膜111的中央固定着由磁铁制成的圆盘状的质量体543。该质量体543以图中上方向为N极、下方向为S极的方式被激磁，在该质量体543的中心部，由用陶瓷或聚四氟乙烯等做耐蚀表面处理后的柱状碳素钢制成的导向轴542贯通隔膜111地固定着。该导向轴542与堤坝形状部515保持0.2mm左右的间隙，插在堤坝形状部515的内侧，能在图中垂直方向上可移动地导向。
通过这样的结构，当给促动器541施加预定电压时，在质量体543上沿图中垂直方向产生推力或吸力，使隔膜111变形。由于该隔膜111的变形，泵室514的容积变化，使工作流体从连接部件121向连接部件122方向输送。由于隔膜111具有弹性，因此质量体543会产生与运动方向相反的回归力。依靠促动器541产生的推力/吸力和隔膜回归力的作用，使质量体543产生单振动。与实施例2一样，质量体543在通过振动中心点附近时施加电压。这样，由推力或吸力的作用，就能使质量体543的惯性增加，产生高效率的驱动。
至于振动的频率，则使用由质量体543、隔膜111等构成的振动系统的共振频率进行驱动，这样能更进一步提高效率进行驱动。
此外，与实施例2一样，在本实施例中，虽然质量体543是磁铁，也可以是钢等能被磁力吸引的材料。在这种情况下，依靠质量体543和促动器541之间的吸引力，就能激励质量体543的振动。当质量体543是由磁铁构成时，在实施例2图6中所示的时刻施加电压，可以获得效率较高的驱动，当质量体543是钢的场合，使用实施例2图7中所示的时刻施加电压，可以获得效率较高的驱动。
使用实施例5的装置可获得以下的效果。
实施例5这种方式的促动器541通常为小型化，推力减少，但利用杠杆原理，就能给隔膜111施加较大的力，提高了泵的性能。此外，使用由质量体543和隔膜111等构成的振动系统的共振频率来作为驱动频率进行驱动的话，则可以获得高效的驱动。另外，在直接使用促动器的推力使隔膜变形的场合，由于带有负荷，使促动器的效率降低，同时会产生发热和降低部件寿命等问题。但在本实施例中，由于促动器是在基本无负荷情况下被驱动的，因此具有通过使促动器效率提高而使泵的效率提高、减少发热、延长部件寿命的效果。
此外，由于即使是较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。除此之外，在本实施例中，由于促动器541布置在壳体512所占体积的内部，也就是说，采用平面布置，因此具有使装置成为薄型、平面的小型化效果，使其可以容易地组装到电子设备上。
(实施例6)使用图12对本发明的实施例6进行详细说明。
图12是实施例6的泵600的断面图。与实施例1相同的部件使用同样的标号，省略其说明。实施例6与实施例1相比，振动发生装置、弹性部件等的构成发生了变化。另外，与实施例2相比，促动器的配置以及弹性部件的构成等发生了变化。在与实施例1同样地在壳体112上接合着隔膜111。除此之外，阀123、阀用容积室127、流入口125、泵室114、排出口126、阀124、阀用容积室128由于同实施例1一样，因此省略了对其的说明。
在阀用容积室127、128的外侧设置了与外部管子等连接的连接部件621、622。连接部件621、622大致为管状部件，通过与壳体112做插入配合而连接在其上，在接合部上涂上防漏的粘接剂，可在防漏同时还能加强连合。在该连接部件621、622上设置了能限制其插入壳体112深度的圆盘状凸缘，为了避开促动器641，其一部分被削去。
在该连接部件621、622的图中的上部，以能将壳体112包围起来的形式设置了由线圈制成的促动器641。该线圈制成的促动器641是能包围壳体112的、基本上为四边形的环状，由包围壳体112的方式用铜线卷绕而成。其高度(图中垂直方向)比隔膜111高。
此外，在促动器641的图中的上表面设置了具有与促动器641的平面外形基本相同的平面的薄板质量体643，在其中心部具有不使质量体643与促动器641相接触、并通过螺栓642与隔膜111固定的向隔膜111一侧突出的凸肩。
另外，质量体643的形状为与促动器641平面不重合部分的厚度比与促动器641平面重合部分的厚度要厚，通过该厚度差的侧面和促动器641的内壁面，质量体643在图中垂直方向上可移动地被导向。采用这样的结构能达到限制振动的目的。另外，构成质量体643的磁铁以在图中垂直方向上隔膜111侧为N极、相反侧为S极的方式被激磁。
通过这种结构，向促动器641施加规定的电压，就会在质量体643上产生推力/吸力，使隔膜111变形。由于隔膜111的变形，泵室114的容积变化，使工作流体从连接部件621向连接部件622方向输送。由于隔膜111具有弹性，因此质量体643会产生与运动方向相反的回归力。依靠促动器641产生的推力/吸力和隔膜回归力的作用，质量体643产生单振动。与实施例2一样，质量体643在通过振动中心点附近时施加电压。
这样，由推力或吸力的作用，就能使质量体643的惯性增加，产生高效率的驱动。至于振动的频率，则使用由质量体643、隔膜111等构成的振动系统的共振频率进行驱动，这样能更进一步提高效率进行驱动。
此外，与实施例2一样，在本实施例中，虽然质量体643是磁铁，也可以是钢等能被磁力吸引的材料。在这种情况下，依靠质量体643和促动器641之间的吸引力，就能激励质量体643的振动。当质量体643是由磁铁构成时，在实施例2的图6中所示的时刻施加电压，可以获得效率较高的驱动，当质量体643是钢的场合，在实施例2的图7中所示的时刻施加电压，可以获得效率较高的驱动。
使用实施例6的装置可获得以下的效果。
实施例6这种方式的促动器通常为小型化，推力减少，但利用杠杆原理，就能给隔膜施加较大的力，提高了泵的性能。此外，使用由质量体643和隔膜111等构成的振动系统的共振频率来作为驱动频率进行驱动的话，则可以获得高效的驱动。
另外，在直接使用促动器的推力使隔膜变形的场合，由于带有负荷，使促动器的效率降低，同时会产生发热和降低部件寿命等问题。但在本实施例中，由于促动器是在基本无负荷情况下驱动的，因此具有通过使促动器效率提高而使泵的效率提高、减少发热、延长部件寿命的效果。
此外，由于即使是较小的促动器也能使隔膜进行变形，因此还具有使泵小型化的效果。除此之外，在本实施例中，由于促动器641布置在壳体112的外侧，也就是说，采用平面布置，因此具有使装置薄型化的效果，使其可以容易地组装到电子设备上。此外，通过使促动器641的体积增大，获得了高输出功率的促动器，因此具有提高泵性能的效果。
(实施例7)这里，对使用实施例1中泵100的冷却装置1000进行说明。
图13是显示冷却装置1000构成的方块图。泵100、吸热部件1010、散热部件1020成一排地连接，从散热部件1020再回到泵100。在吸热部件1010上传热良好地固定着发热体1030。
通过这样的结构，当使泵100动作时，内部的工作流体就会在泵100→吸热部件1010→散热部件1020→泵100内循环。这样，发热体1030产生的热量从吸热部件1010传给内部的工作流体，工作流体中的热量通过散热部件1020释放到外部，由此控制发热体1030的温度上升(使其冷却)。
此外，在发热体1030上设置热电偶等温度检测装置，将表示该热电偶状态的状态信号1031输出到控制回路1050，通过该状态信号1031，从控制回路1050向驱动回路1040发出控制信号1051。依靠控制信号1051，驱动回路1040进行泵100动作的开/关控制。这时，控制回路1050通过图14中所示的算法来控制泵。图14是实施例7的控制算法图。
控制回路1050将状态信号T与预先设定的设定值T0作大小比较，当状态信号比设定值T0大时，向驱动回路1040输出使泵动作“开”的控制信号1051。另外，当状态信号1031比设定值T0小时，向驱动回路1040输出使泵动作“关”的控制信号1051。
采用这种算法来控制泵100的“开/关”动作，使只在发热体1030温度上升超过规定温度(设定值T0)时才动作，而在发热体1030温度低时泵不动作。这样，当发热体1030不需要冷却时，泵不动作，因此降低了所消耗的电力。
(实施例8)这里，对使用实施例1中泵100的冷却装置2000的驱动方法进行说明。
图15是显示冷却装置2000构成的方块图。与实施例7相同的部件采用同样的附图标记，因此省略对其的说明，与实施例7相比，实施例8的驱动方法有所不同。
在发热体1030上设置热电偶，将表示该热电偶状态的状态信号1031输出到电压放大回路2050，从电压放大回路2050给泵100的促动器141供应电力。热电偶的输出状态信号1031根据发热体的温度使电压输出(随着温度上升，状态信号1031的电压上升。)。
通过这样的结构，随着发热体1030温度的上升，使泵100工作流体的输送量增加，当不需要冷却时，降低泵动作所消耗的电力。因此减少了电力的消费。
在这里叙述了使用泵100构成冷却装置2000的情况，但对于泵200、300、400、500，在各驱动回路中，根据放大回路2050的输出使泵进行动作，由此能获得相同的效果。此外，也可与实施例7组合使用。
(实施例9)下面对使用冷却装置1000的电子设备PDA3000进行说明。
使PDA3000的CCD和图像处理LSI、CPU等的发热体冷却，就能提高其性能。图16是显示PDA3000结构的侧面图和平面图。图16(A)是从液晶3030看去的外形图，图16(B)是从侧面看去的图。
虚线是内置的基板3010、CPU3020、冷却装置1000、吸热部件1010、散热部件1020、泵100和将它们连接起来的管道1100。
内置在PDA3000内部的基板3010上安装着CPU3020，在与CPU3020的基板3010相对的面上，用传热良好的粘接剂固定着吸热部件1010。此外，在基板3010的一部分上固定着泵100，散热部件1020用传热良好的粘接剂固定在PDA3000外壳的底面上。另外，各部件(吸热部件1010、散热部件1020、泵100)排成直列地用管子1100连接起来。
利用这样的结构，CPU3020所产生的热量从PDA3000的底面上放出，使CPU3020得到冷却。通过这种方式，能抑制CPU3020的发热，提高其处理能力。另外，为了便于使用者操作，在PDA3000的液晶3030的对面没有冷却装置1000的场合，会出现由于发热而产生的烧灼和不快感，而在平常使用者不操作的PDA3000的底面设置放热部件1020，就能防止这种烧灼和不快感。
(实施例10)这里对使用了泵100的电子设备、药液排放泵4000进行说明。图17是药液排放泵4000的外形图。从长方体外壳4010上的药液排放口4020排放出的、与图中没有示出的人体相连接，将药液定期地向人体投药，以进行治疗。
这里用图18来说明其内部构造。图18是显示药液排放泵4000内部结构的平面图。泵100的一个排放口连接部件122连接到药液排出口4020上，并与外壳4010的外部相连通。另外，流入侧的连接部件121与存放药液的罐体4030相连接。该罐体4030为伸缩结构，当药液变少时，其容积也变小。
此外，电池4020是与进行泵的驱动和控制的驱动控制回路4040电连接的电源。另外，泵100被驱动控制回路4040电连接地驱动着。该驱动控制回路4040能够使泵100定期地动作，使罐4030中的药液通过泵100输送，从药液排出口4020输送给图中没有示出的人体。这种药液排放泵4000由于泵100的小型、薄型化，从而使其与现有技术相比成为小型化的设备，更便于携带。
权利要求
1.一种泵，具有由壳体和隔膜构成的泵室、将上述泵室和外部连通的流入口和排出口、设置在上述流入口和排出口的至少一个上的防止逆流的阀，其特征在于它具有固定在上述隔膜上的、通过施加额定电力而产生振动的振动发生装置，依靠该振动发生装置的振动，所述隔膜上产生位移，从而可使上述泵室的容积发生变化，使流体流动。
2.如权利要求1所述的泵，其特征在于所述振动发生装置通过弹性部件固定在上述隔膜上。
3.如权利要求2所述的泵，其特征在于所述弹性部件具有固定在所述壳体或用来固定壳体的支承部件上的不振动的固定端，和与上述振动发生装置固定的、用来振动的自由端，从上述固定端到上述自由端的某处，与所述隔膜固定在一起。
4.如权利要求2所述的泵，其特征在于所述弹性部件具有固定在所述壳体上、或用来固定壳体的支承部件上的不振动的固定端，和与上述振动发生装置固定的、用来振动的自由端，从上述固定端到上述自由端的某处，固定在所述振动发生装置上。
5.如权利要求1-4的任一所述的泵，其特征在于所述振动发生装置具有用来振动的质量体和使所述质量体振动的促动器。
6.如权利要求1所述的泵，其特征在于所述振动发生装置固定在所述的隔膜上。
7.如权利要求6所述的泵，其特征在于所述振动发生装置由用来振动的质量体和使所述质量体发生振动的促动器构成。
8.如权利要求3-7的任一所述的泵，其特征在于所述促动器固定在所述壳体或用来固定壳体的支承部件上。
9.如权利要求之3、4、5、7中任一所述的泵，其特征在于所述促动器固定在所述弹性部件上。
10.如权利要求6所述的泵，其特征在于；所述促动器固定在所述隔膜上。
11.如权利要求9或10所述的泵，其特征在于所述促动器是通过使所述质量体做偏心旋转而产生振动的。
12.如权利要求1-11中任一所述的泵，其特征在于还具有将所述振动发生装置的振动方向限制在所述隔膜位移方向上的振动限制装置。
13.如权利要求1-12中任一所述的泵，其特征在于所述阀是其一部分固定地支撑在流入口附近或排出口附近的薄板，依靠所述隔膜的位移产生的流体压力使薄板发生弹性变形。
14.一种冷却装置，其特征在于具有权利要求1-13中任一所述的泵、从发热体将热量传给液体的吸热部件、从上述液体向外部散热的散热部件，依靠所述泵，将所述液体从所述吸热部件输送到散热部件，从而冷却所述发热体。
15.一种电子设备，其特征在于具有权利要求1-13中任一所述的泵。
16.一种电子设备，其特征在于具有权利要求14所述的冷却装置。
全文摘要
本发明提供一种通过使用简单结构使其容易小型化而且具有高效率的泵、以及使用该泵的电子设备和冷却装置。泵具有由壳体和隔膜构成的泵室、将上述泵室和外部连通的流入口和排出口、设置在上述流入口和排出口的至少一个上的防止逆流的阀，其特征在于它具有固定在上述隔膜上的、通过施加额定电源而产生振动的振动发生装置，依靠该振动发生装置的振动所述隔膜能够进行变形，从而可使上述泵室的容积发生变化，使流体流动。根据本发明，能利用振动的惯性使隔膜变形，即使是使用力量很小的小型的促动器，也能提供高效率的泵。因此通过简单的结构并使促动器小型化从而获得小型的泵。
文档编号F04B43/04GK1506580SQ20031012464
公开日2004年6月23日 申请日期2003年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者小坂贵之, 本村京志, 铃木诚, 铃木贤二, 二, 志 申请人:精工电子有限公司