DE112007000722T5 - Mikropumpe - Google Patents

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Atsuhiko Nagaokakyo-shi Hirata
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • F04B43/046Micropumps with piezoelectric drive

Abstract

Eine Mikropumpe, die eine Biegeverschiebung eines piezoelektrischen Betätigungselements über einen Membranabschnitt zu einer Pumpenkammer überträgt, um ein Volumen der Pumpenkammer zu ändern, und ein Einlassseitenprüfventil und ein Auslassseitenprüfventil abwechselnd öffnet und schließt, um Fluid zu befördern, wobei die Mikropumpe folgende Merkmale umfasst:
eine Elastisches-Bauglied-Lage, ein erstes Gehäusebauglied und ein zweites Gehäusebauglied mit konstanter Dicke,
wobei der Membranabschnitt, ein Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils und ein Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils einstückig an der Elastisches-Bauglied-Lage gebildet sind,
wobei das piezoelektrische Betätigungselement auf einer Rückoberfläche des Membranabschnitts befestigt ist,
wobei die Elastisches-Bauglied-Lage zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied angeordnet ist, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage eine Abdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied liefert,
wobei eine Vibrationskammer zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem ersten Gehäusebauglied definiert ist, wobei die Vibrationskammer das piezoelektrische Betätigungselement unterbringt, und
wobei eine Pumpenkammer zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem zweiten Gehäusebauglied definiert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mikropumpen und insbesondere auf eine Mikropumpe, die eine piezoelektrische Betätigungseinrichtung verwendet, die eine Biegedeformation erfährt.
  • Stand der Technik
  • Mikropumpen werden als Kühlpumpen für kleine elektronische Geräte, wie z. B. Notebookcomputer, oder als Brennstoffbeförderungspumpen für Brennstoffzellen verwendet. Eine Mikropumpe ist eine Pumpe, die ein piezoelektrisches Betätigungselement verwendet, das durch Anlegen einer Spannung in einem Biegemodus eine Biegedeformation erfährt. Die Mikropumpe hat eine relativ einfache Struktur mit einer reduzierten Dicke im Vergleich zu der Dicke einer Pumpe, die einen Motor als Antriebsquelle verwendet, und hat eine niedrige Leistungsaufnahme.
  • Das Patendokument 1 offenbart eine Mikropumpe, bei der eine Pumpenkammer in einem Pumpenkörper gebildet ist, ein piezoelektrisches Betätigungselement auf einer Rückoberfläche (oberen Oberfläche) einer Membran befestigt ist, die eine obere Wand der Pumpenkammer definiert, und ein Einlassseitenprüfventil und ein Auslassseitenprüfventil direkt unter der Pumpenkammer angeordnet sind. Diese Mikropumpe hat eine Struktur, bei der die Pumpenkammer direkt über den Prüfventilen angeordnet ist, und die Membran und das piezoelektri sche Betätigungselement auf der Pumpenkammer angeordnet sind. Somit ist die Dicke der Mikropumpe erhöht, was bei der Reduzierung der Dicke nachteilhaft ist.
  • Das Patentdokument 2 offenbart eine Mikropumpe, bei der eine Membran, die eine Pumpenkammer definiert, ein Einlassseitenprüfventil und ein Auslassseitenprüfventil in einer Ebene angeordnet sind. Diese Mikropumpe kann im Vergleich zu der Dicke der im Patentdokument 1 offenbarten Mikropumpe in der Dicke reduziert werden. Da die Membran und die Ventilabschnitte des Einlassseitenventils und des Auslassseitenprüfventils aus getrennten Baugliedern gebildet sind, ist jedoch die Anzahl der Komponenten erhöht und die Herstellungskosten sind erhöht. Insbesondere, wenn die Prüfventile Schirmstrukturen mit Wellenabschnitten und Haubenabschnitten aufweisen, sind die Strukturen kompliziert, was dazu führt, dass sie Herstellungskosten weiter erhöht werden.
  • Das Patentdokument 3 offenbart eine Membranpumpe, bei der ein Ventilabschnitt eines Prüfventils und ein Membranabschnitt einstückig gebildet sind. Mit dieser Membranpumpe ist ein Kopplungsstab, der über eine Exzenterwelle an einem Motor befestigt ist, mit einem Vorsprung gekoppelt, der von einer Rückoberfläche des Membranabschnitts vorsteht. Außerdem sind zwischen dem Ventilabschnitt und dem Membranabschnitt und an einem Umfangsrand Rippen vorgesehen, um zu verhindern, dass Luft austritt. Der Ventilabschnitt und der Membranabschnitt sind aus einem einzigen elastischen Bauglied gebildet; es ist jedoch notwendig, die Rippen und den Vorsprung in drei Dimensionen zu formen, was dazu führt, dass die Kosten erhöht werden und die Dicke erhöht wird. Da ferner die Antriebsquelle des Membranabschnitts der Motor ist, ist die Dicke der Pumpe groß und die Leistungsaufnahme ist hoch. Somit kann die Pumpe nicht für ein kleines elektronisches Gerät angewendet werden.
    • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-214349
    • Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-337068
    • Patentdokument 3: Japanische geprüfte Gebrauchsmusterregistrierungsanmeldungsveröffentlichung Nr. 61-36787
  • Offenbarung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung zu lösen sind Folglich ist es eine Aufgabe eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, eine dünne Mikropumpe zu schaffen, die eine einfache Struktur mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine Mikropumpe zu schaffen, die unaufwendig hergestellt werden kann.
  • Einrichtung zum Lösen der Probleme
  • Um die oben beschriebenen Aufgaben zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Mikropumpe, die eine Biegeverschiebung eines piezoelektrischen Betätigungselements über einen Membranabschnitt zu einer Pumpenkammer überträgt, um ein Volumen der Pumpenkammer zu ändern, und abwechselnd ein Einlassseitenprüfventil und ein Auslassseitenprüfventil öffnet und schließt, um Fluid zu befördern. Die Mikropumpe umfasst eine Elastisches-Bauglied-Lage, ein erstes Gehäusebauglied und ein zweites Gehäusebauglied mit konstanter Dicke. In der Mikropumpe sind der Membranabschnitt, ein Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils und ein Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils einstückig an der Elastisches-Bauglied-Lage gebildet. Das piezoelektrische Betätigungselement ist auf einer Rückoberfläche des Membranabschnitts befestigt. Die Elastisches-Bauglied-Lage ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied angeordnet, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage eine Abdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied liefert. Zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem ersten Gehäusebauglied ist eine Vibrationskammer definiert, wobei die Vibrationskammer das piezoelektrische Betätigungselement unterbringt. Zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem zweiten Gehäusebauglied ist eine Pumpenkammer definiert.
  • Bei der Mikropumpe der vorliegenden Erfindung sind der Membranabschnitt, der Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils und der Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils einstückig gebildet in der Elastisches-Bauglied-Lage mit der konstanten Dicke. Außerdem ist die Elastisches-Bauglied-Lage zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied angeordnet. Folglich können der Membranabschnitt, das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil in einer Ebene angeordnet sein. Somit ist die Dicke reduziert, die Anzahl der Komponenten ist reduziert und die Struktur ist vereinfacht. Das piezoelektrische Betätigungselement ist auf der Rückoberfläche des Membranabschnitts befestigt, und der Membranabschnitt wird durch die Biegedeformation des Betätigungselements deformiert. Somit werden ein Fluss des Fluids, der durch das Einlassseitenprüfventil verläuft und in die Pumpenkammer fließt, wenn das Volumen der Pumpenkammer durch die Deformation des Membranabschnitts erhöht ist, und ein Fluss des Fluids, der durch das Auslassseitenprüfventil verläuft und von der Pumpenkammer ausfließt, wenn das Volumen der Pumpenkammer verringert ist, erzeugt, und somit kann das Fluid effizient befördert werden. Da die einzelne Elastisches-Bauglied-Lage die Funktion einer Membran und die Funktionen der Ventilkörper des Einlassseitenprüfventils und des Auslassseitenprüfventils hat, wie es oben beschrieben ist, kann die Reduktion bei der Anzahl der Komponenten und die Vereinfa chung der Ventilbefestigung gefördert werden, was zu einer Reduktion bei der Größe, Dicke und den Kosten der Pumpe führt. Da ferner die Elastisches-Bauglied-Lage auch als eine Flüssigkeitsaustrittsverhinderungsabdichtung zum Bereitstellen einer Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite der Pumpenkammer und zwischen der Innenseite und der Außenseite der Vibrationskammer dient, ist ein zusätzliches Abdichtungsbauglied, wie z. B. ein O-Ring, nicht notwendig, und eine dreidimensionale Verarbeitung, wie z. B. eine Bildung von Rippen, ist nicht notwendig. Somit kann durch die einfache Konfiguration mit der reduzierten Anzahl von Komponenten eine hohe Zuverlässigkeit erreicht werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil an gegenüberliegenden Abschnitten vorgesehen sein, wobei die Pumpenkammer zwischen den beiden angeordnet ist, und das Fluid, das von dem Einlassseitenprüfventil eintritt, kann über die Pumpenkammer in einer Vorwärtsrichtung zu dem Auslassseitenprüfventil befördert werden. Da das Fluid, das durch das Einlassseitenprüfventil verläuft und in die Pumpenkammer fließt, und das Fluid, das durch das Auslassseitenprüfventil verläuft und durch das Antreiben des Membranflusses in der Vorwärtsrichtung von der Pumpenkammer ausfließt, d. h. da das Fluid nicht in einer Rückwärtsrichtung fließt, ist ein Verlust, der den Fluss des Fluids stört, reduziert. Das Einlassseitenprüfventil, die Pumpenkammer und das Auslassseitenprüfventil müssen nicht in einer geraden Linie angeordnet sein. Ein Flussrichtungsvariationswinkel kann jedoch vorzugsweise innerhalb 90° liegen. Mit dieser Anordnung wird eine Pumprate wahrscheinlich erhöht, selbst wenn eine kleine Pumpe mit einem piezoelektrischen Klein-Betätigungselement verwendet wird. Wenn ferner die Pumpenkammer in einem leeren Zustand das Fluid einzieht, ist es wahrscheinlich, dass die Luft in der Pumpenkammer von dem Auslassseitenprüfventil ausgelassen wird, indem dieselbe durch das Einlassfluid gedrückt wird.
  • Somit bleiben kaum Luftblasen in der Pumpenkammer. Folglich kann verhindert werden, dass sich eine Pumpeffizienz verschlechtert, weil die Luftblasen der Luft als komprimierbares Fluid in der Pumpenkammer verbleiben.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das piezoelektrische Betätigungselement in einer rechteckigen Form gebildet sein, und das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil können jeweils an Positionen nahe kurzen Seiten des piezoelektrischen Betätigungselements angeordnet sein. Die Form des piezoelektrischen Betätigungselements kann eine runde Form oder eine rechteckige Form sein. Wenn ein rechteckiges piezoelektrisches Betätigungselement eine Biegeverschiebung in einem Modus erfährt, in dem beide Endabschnitte in einer longitudinalen Richtung (zwei kurze Seiten) des piezoelektrischen Betätigungselements als Tragepunkte dienen, kann eine größere Volumenverschiebung erhalten werden im Vergleich zu einem Fall, in dem ein rundes piezoelektrisches Betätigungselement eine Biegeverschiebung in einem Modus erfährt, in dem ein äußerer Umfangsabschnitt des piezoelektrischen Betätigungselements als ein Tragepunkt dient. Wenn somit das rechteckige piezoelektrische Betätigungselement als ein Membranantriebsbetätigungselement verwendet wird, kann die Pumpeffizienz verbessert werden. Wenn außerdem das rechteckige piezoelektrische Betätigungselement verwendet wird, sind die Prüfventile nicht nahe dem maximalen Verschiebungspunkt des Betätigungselements angeordnet, solange das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil jeweils an den Positionen nahe den kurzen Seiten des Betätigungselements angeordnet sind. Somit kann unerwünschtes Flattern der Ventile aufgrund des schnellen Flusses des Fluids verhindert werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das erste Gehäusebauglied ein Plattenbauglied sein, das eine Vibrationskammerausnehmung, eine Einlassdurchgangausnehmung, die von der Vibrationskammerausnehmung getrennt ist, und eine Auslassraumausnehmung umfasst, die von der Vibrationskammerausnehmung getrennt ist. Das zweite Gehäusebauglied kann ein Plattenbauglied sein, das eine Pumpenkammerausnehmung, eine Einlassraumausnehmung, die mit der Pumpenkammerausnehmung kommuniziert und der Einlassdurchgangausnehmung zugewandt ist, und eine Auslassdurchgangausnehmung umfasst, die mit der Pumpenkammerausnehmung kommuniziert und der Auslassraumausnehmung zugewandt ist. Der Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um die Einlassdurchgangausnehmung zu schließen, und der Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um die Auslassdurchgangausnehmung zu schließen, können in zungenartigen Formen gebildet sein. Das erste und das zweite Gehäusebauglied, die die Ausnehmungen aufweisen, können ohne weiteres durch ein bekanntes Verfahren, wie z. B. Spritzgießen, hergestellt werden. Die Mikropumpe ist aus den drei Komponenten des ersten Gehäusebauglieds, des zweiten Gehäusebauglieds und der Elastisches-Bauglied-Lage gebildet, und die Mikropumpe kann aufgebaut werden durch Schichten des ersten und des zweiten Gehäusebauglieds, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage dazwischen angeordnet ist. Folglich kann die dünne, leicht herstellbare Mikropumpe mit der reduzierten Anzahl von Komponenten geschaffen werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das erste Gehäusebauglied eine untere Platte umfassen, die eine flache Platte ist, und eine erste Zwischenschicht, in der ein Vibrationskammerloch, ein Einlassdurchgangsloch, das von dem Vibrationskammerloch getrennt ist, und ein Auslassraumloch, das von dem Vibrationskammerloch getrennt ist, in einer flachen Platte gebildet sind, wobei die untere Platte und die erste Zwischenschicht geschichtet sind. Das zweite Gehäusebauglied kann eine obere Platte umfassen, die eine flache Platte ist, und eine zweite Zwischenschicht, in der ein Pumpenkammerloch, ein Einlassraumloch, das dem Einlassdurchgangsloch zugewandt ist, und ein Auslassdurchgangsloch, das dem Auslassraumloch zugewandt ist, fortlaufend in einer flachen Platte gebildet sind, wobei die obere Platte und die zweite Zwischenschicht geschichtet sind. Der Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um das Einlassdurchgangsloch zu schließen, und der Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um das Auslassdurchgangsloch zu schließen, können in zungenartigen Formen gebildet sein. Mit diesem Ausführungsbeispiel sind die untere Platte und die erste Zwischenschicht, die das erste Gehäusebauglied definieren, die Elastisches-Bauglied-Lage, und die obere Platte und die zweite Zwischenschicht, die das zweite Gehäuse definieren, aus zweidimensional verarbeiteten Plattenbaugliedern gebildet. Die Mikropumpe kann lediglich durch Schichten dieser Plattenbauglieder aufgebaut werden, und somit kann die Mikropumpe leicht hergestellt werden. Folglich kann die dünne, äußerst zuverlässige Mikropumpe geschaffen werden. Die zungenförmigen Ventilabschnitte der Elastisches-Bauglied-Lage, die Löcher der ersten Zwischenschicht und die Löcher der zweiten Zwischenschicht können ohne weiteres durch Stanzen oder Laserverarbeitung der flachen Platten gebildet werden. Somit ist keine Form notwendig, die Verarbeitung kann unaufwendig durchgeführt werden und Verwerfung oder Verzerrung tritt nicht auf. Die untere Platte und die erste Zwischenschicht, die das erste Gehäusebauglied definieren, und die obere Platte und die zweite Zwischenschicht, die das zweite Gehäusebauglied definieren, können aus einer Harzplatte, einer Metallplatte oder einem zusammengesetzten Material, wie z. B. einer Glasepoxidplatte, gebildet sein.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können eine Länge eines Kommunikationsdurchgangs, der die Pumpenkammer mit einem Einlassraum verbindet, und eine Länge des Kommunikationsdurchgangs, der die Pumpenkammer mit einem Auslassdurchgang verbindet, jeweils größer sein als die Flussdurchgangsbreiten derselben. Die Elastisches-Bauglied-Lage ist zwischen dem oberen und unteren Gehäusebauglied angeordnet und somit liefert die Elastisches-Bauglied-Lage einen Abdichtungseffekt. Abschnitte der Elastisches-Bauglied-Lage, die den Kommunikationsdurchgängen entsprechen, die die Pumpenkammer mit dem Einlassseiten- und Auslassseitenprüfventil verbinden, sind nicht zwischen dem oberen und dem unteren Gehäusebauglied angeordnet. Das heißt, eine Wandoberfläche ist nur an einer Seite der Elastisches-Bauglied-Lage vorgesehen. Somit muss durch eine Bindungskraft der Elastisches-Bauglied-Lage und des Gehäusebauglieds an einer Seite verhindert werden, dass Flüssigkeit austritt. Flüssigkeit tritt jedoch möglicherweise von einem Abschnitt der Elastisches-Bauglied-Lage, die durch Stanzen oder Schneiden für die Bildung der Ventilabschnitte verarbeitet wurde, zu der Vibrationskammer aus. Das Austreten kann einen Pumpenausfall verursachen. Aufgrund dessen sind die Längen der Kommunikationsdurchgänge, die die Pumpenkammer mit dem Einlassseiten- und Auslassseitenprüfventil verbinden, jeweils größer eingestellt als die Flussdurchgangsbreiten derselben. Folglich kann die Elastisches-Bauglied-Lage zwischen dem ersten und zweiten Gehäusebauglied an Mittelabschnitten der Kommunikationsdurchgänge angeordnet sein, und somit kann ein ausreichender Abdichtungseffekt vorgesehen sein, selbst wenn ein Bindungszustand eine geringe Intensität zeigt.
  • Als ein spezifisches Verfahren zum Erhöhen der Länge des Kommunikationsdurchgangs, damit derselbe länger ist als die Durchgangsbreite, können der Kommunikationsdurchgang, der die Pumpenkammer mit dem Einlassraum verbindet, und der Kommunikationsdurchgang, der die Pumpenkammer mit dem Auslassdurchgang verbindet, kurbelartige Formen haben.
  • Obwohl das piezoelektrische Betätigungselement eine unimorphe Struktur aufweisen kann, in der eine piezoelektrische Substanz auf eine Metallplatte geschichtet ist, ist die Verwendung einer bimorphen Struktur, bei der eine Mehrzahl von piezoelektrischen Substanzen geschichtet sind, vorzuziehen, weil eine größere Volumenverschiebung als diejenige der unimorphen Struktur geliefert werden kann.
  • Die Elastisches-Bauglied-Lage kann jede weiche elastische Lage sein, die beispielsweise aus Butylkautschuk gebildet ist.
  • Vorteile
  • Da der Membranabschnitt, das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil in der einzelnen Elastisches-Bauglied-Lage gebildet sind, wie es oben beschrieben ist, können mit der vorliegenden Erfindung der Membranabschnitt, das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil in einer Ebene angeordnet werden, wodurch eine reduzierte Dicke erreicht wird. Außerdem kann die unaufwendige Mikropumpe, die die einfache Struktur mit der reduzierten Anzahl von Komponenten aufweist, geschaffen werden.
  • Beste Modi zum Ausführen der Erfindung
  • Hierin nachfolgend werden die besten Modi der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 bis 6 stellen eine Mikropumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Eine Mikropumpe 21 dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Dreischichtstruktur eines unteren Gehäuses 1, einer Elastisches-Bauglied-Lage 2 und eines oberen Gehäuses 4. Diese Komponenten sind gegenseitig geschichtet und verbunden.
  • Das untere Gehäuse ist beispielsweise aus einer Glasepoxidplatte oder einer Harzplatte in einer rechteckigen Plattenform gebildet. Eine rechteckige Ausnehmung 1a, die als eine Vibrationskammer dient, ist an einem Mittelab schnitt des unteren Gehäuses 1 gebildet. Zwei Tore 1b und eine Mehrzahl von Entlüftungslöchern 1c sind an einer unteren Oberfläche der Ausnehmung 1a gebildet. Anschlussleitungen 3a eines piezoelektrischen Betätigungselements 3 (nachfolgend beschrieben) werden von den Toren 1b geleitet. Die Entlüftungslöcher 1c bewirken, dass die Vibrationskammer der Luft ausgesetzt wird. Falls die Tore 1b auch als Entlüftungslöcher dienen können, können die Entlüftungslöcher 1c ausgelassen werden. Die Tiefe der Ausnehmung 1a ist bestimmt, um größer zu sein als die Summe der Dicke des piezoelektrischen Betätigungselements 3 und eines maximalen Verschiebungsabstands. Eine Einlassdurchgangausnehmung 1d und eine Auslassraumausnehmung 1e sind jeweils an Positionen nahe kurzen Seiten der Vibrationskammerausnehmung 1a gebildet. Die Einlassdurchgangausnehmung 1d und die Auslassraumausnehmung 1e sind getrennt von der Vibrationskammerausnehmung 1a vorgesehen und kommunizieren mit der Außenseite jeweils über ein Einlasstor 1f und ein Auslasstor 1g.
  • Die Elastisches-Bauglied-Lage 2 ist eine Lage, die aus einem weichen elastischen Material gebildet ist, wie z. B. Gummi, Elastomer oder weiches Harz, und eine konstante Dicke aufweist. Die Elastisches-Bauglied-Lage 2 hat eine Form äquivalent zu derjenigen des unteren Gehäuses 1. Ein Membranabschnitt 2a ist an einem Mittelabschnitt der Elastisches-Bauglied-Lage 2 vorgesehen. Ein Ventilabschnitt 2b eines Einlassseitenprüfventils und ein Ventilabschnitt 2c eines Auslassseitenprüfventils sind einstückig mit der Elastisches-Bauglied-Lage 2 auf beiden Seiten des Membranabschnitts 2a gebildet. Die Ventilabschnitte 2b und 2c sind durch Stanzen oder Schneiden in zungenartige Formen gebildet. Das piezoelektrische Betätigungselement 3 ist oberflächengebondet auf eine Rückoberfläche (untere Oberfläche) des Membranabschnitts 2a. Somit ist eine Rückoberfläche der Elastisches-Bauglied-Lage 2, die nicht durch den Membranabschnitt 2a und die Ventilabschnitte 2b und 2c besetzt ist, auf eine obere Oberfläche des unteren Gehäuses 1 gebondet.
  • Wenn die Elastisches-Bauglied-Lage 2 an das untere Gehäuse 1 gebondet ist, entsprechen die Ventilabschnitte 2b und 2c jeweils der Einlassdurchgangausnehmung 1d und der Auslassraumausnehmung 1e. Außerdem sind Schnittabschnitte 2d und 2e an Abschnitten der Elastisches-Bauglied-Lage 2 gebildet, wobei die Abschnitte jeweils dem Einlasstor 1f und dem Entladetor 1g des unteren Gehäuses 1 entsprechen.
  • Das piezoelektrische Betätigungselement 3 hat eine rechteckige Form und ist in der Ausnehmung 1a untergebracht. Die Außenabmessung des piezoelektrischen Betätigungselements 3 ist kleiner als die Innenabmessung der Ausnehmung 1a. Wenn das piezoelektrische Betätigungselement 3 in der Ausnehmung 1a untergebracht ist, sind vorbestimmte Zwischenräume 6 (siehe 5) zwischen vier Seiten des piezoelektrischen Betätigungselements 3 und den inneren Umfangsrändern der Ausnehmung 1a vorgesehen. Die Zwischenräume 6 entsprechen Rändern des Membranabschnitts 2a. Der Membranabschnitt 2a kann an den Rändern ausreichend ausgedehnt werden, wenn das piezoelektrische Betätigungselement 3 eine Biegeverschiebung erfährt. Das piezoelektrische Betätigungselement 3 dieses Ausführungsbeispiels ist ein bekanntes keramisches piezoelektrisches Element vom bimorphen Typ. Das piezoelektrische Betätigungselement 3 weist Elektroden an einer unteren Oberfläche desselben auf. Die beiden Anschlussleitungen 3a sind mit den Elektroden verbunden. Durch Anlegen eines Wechselsignals (Rechteckwellensignals oder Wechselsignals) an die Anschlussleitungen 3a kann das piezoelektrische Betätigungselement 3 eine Biegevibration in einem Biegemodus erfahren, in dem beide Endabschnitte in einer longitudinalen Richtung (zwei kurze Seiten) des piezoelektrischen Betätigungselements 3 als Tragepunkte dienen, und ein Mittelabschnitt in der longitudinalen Richtung desselben als ein maximaler Verschiebungspunkt dient. Alternativ kann das piezoelektrische Betätigungselement 3 ein piezoelektrisches Betätigungselement vom unimorphen Typ sein.
  • Das obere Gehäuse 4 ist aus einem ähnlichen Material wie das des unteren Gehäuses 1 in einer rechteckigen Plattenform gebildet. Eine rechteckige Pumpenkammerausnehmung 4a, eine Einlassraumausnehmung 4b und eine Auslassdurchgangausnehmung 4c sind fortlaufend an einer unteren Oberfläche des oberen Gehäuses 4 gebildet. Die Pumpenkammerausnehmung 4a kommuniziert mit der Einlassraumausnehmung 4b über einen Kommunikationsdurchgang 4d. Die Pumpenkammerausnehmung 4a kommuniziert mit der Auslassdurchgangausnehmung 4c über einen Kommunikationsdurchgang 4e. Wenn die untere Oberfläche des oberen Gehäuses 4 auf die obere Oberfläche des Elastisches-Bauglied-Lage 2 gebondet ist, entspricht die Pumpenkammerausnehmung 4a dem Membranabschnitt 2a, die Einlassraumausnehmung 4b entspricht dem Ventilabschnitt 2b und der Einlassdurchgangausnehmung 1d, und die Auslassdurchgangausnehmung 4c entspricht dem Ventilabschnitt 2c und der Auslassraumausnehmung 1e. Außerdem sind Rillen 4f und 4g getrennt an Abschnitten des oberen Gehäuses 4 gebildet, wobei die Abschnitte jeweils dem Einlasstor 1f und dem Auslasstor 1g des unteren Gehäuses 1 entsprechen.
  • Wie es oben beschrieben ist, werden das untere Gehäuse 1, die Elastisches-Bauglied-Lage 2 und das obere Gehäuse 4 geschichtet und gebondet und somit ist die Mikropumpe fertiggestellt. Eine Pumpenkammer 5 ist zwischen der Ausnehmung 4a und dem Membranabschnitt 2a definiert. Ein Einlassseitenprüfventil 6 ist durch den Ventilabschnitt 2b, die Einlassdurchgangausnehmung 1d und die Einlassraumausnehmung 4b definiert. Ein Auslassseitenprüfventil 7 ist durch den Ventilabschnitt 2c, die Auslassraumausnehmung 1e und die Auslassdurchgangausnehmung 4c (siehe 4) definiert. Eine Flüssigkeitsversorgungsröhre 8 und eine Flüssigkeitsauslassröhre 9 (siehe 1) sind jeweils mit dem Einlasstor 1f und dem Auslasstor 1g verbunden.
  • Wenn eine Wechselspannung (Rechteckwellenspannung oder Wechselspannung) an das piezoelektrische Betätigungselement 3 angelegt wird, erfährt das piezoelektrische Betätigungs element 3 eine Biegedeformation, während beide Endabschnitte in der longitudinalen Richtung des piezoelektrischen Betätigungselements 3 als Tragepunkte dienen, und ein Mittelabschnitt in der longitudinalen Richtung desselben als ein maximaler Verschiebungspunkt dient, und dann wird der Membranabschnitt 3a durch die Biegedeformation des piezoelektrischen Betätigungselements 3 deformiert. Folglich kann das Volumen der Pumpenkammer 5 geändert werden. Teil (a) von 6 stellt einen sich nach oben ausbeulenden Zustand des Betätigungselements 3 dar, und Teil (b) stellt einen sich nach unten ausbeulenden Zustand des Betätigungselements 3 dar. Der Einlassseitenventilabschnitt 2b schließt die Einlassdurchgangausnehmung 1d, wenn das Volumen der Pumpenkammer 5 verringert ist, und ist offen, wenn das Volumen der Pumpenkammer erhöht ist, um Fluid in die Pumpenkammer 5 zu führen. Der Auslassseitenventilabschnitt 2c schließt die Auslassdurchgangausnehmung 4c, wenn das Volumen der Pumpenkammer 5 erhöht ist, und ist offen, wenn das Volumen der Pumpenkammer 5 verringert ist, um das Fluid von der Pumpenkammer 5 auszulassen. Wie es oben beschrieben ist, kann das Fluid durch Antreiben des piezoelektrischen Betätigungselements 3 effizient befördert werden über das Einlassseitenprüfventil 6, die Pumpenkammer 5 und dann das Auslassseitenprüfventil 7.
  • Das Einlassseitenprüfventil 6 und das Auslassseitenprüfventil 7 sind an gegenüberliegenden Positionen vorgesehen, wobei die Pumpenkammer 5 zwischen denselben angeordnet ist. Die Flüssigkeit, die von dem Einlassseitenprüfventil 6 eintritt, kann über die Pumpenkammer 5, in einer Vorwärtsrichtung zu dem Auslassseitenprüfventil 7 befördert werden, und die Flüssigkeit fließt nicht in einer Rückwärtsrichtung in der Pumpenkammer 5. Somit ist der Fluidverlust gering. Selbst wenn Gas in die Pumpenkammer 5 eindringt, wird das Gas durch den Fluss der Flüssigkeit über das Einlassseitenprüfventil 6, die Pumpenkammer 5 und dann das Auslassseitenprüfventil 7 in der Vorwärtsrichtung hinausgedrückt. Somit bleibt das Gas nicht in der Pumpenkammer 5. Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Einlassseitenprüfventil 6 und das Auslassseitenprüfventil 7 jeweils an den Positionen nahe den gegenüberliegenden kurzen Seiten des piezoelektrischen Betätigungselements 3 angeordnet sind, sind die Prüfventile an Positionen am weitesten entfernt von dem maximalen Verschiebungspunkt des Betätigungselements 3 angeordnet. Somit kann Flattern der Ventile während des schnellen Flusses des Fluids verhindert werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • 7 bis 10 stellen eine Mikropumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Eine Mikropumpe P2 dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Fünfschichtstruktur aus einer unteren Platte 10, einer ersten Zwischenschicht 11, einer Elastisches-Bauglied-Lage 12, einer zweiten Zwischenschicht 13 und einer oberen Platte 14. Diese Komponenten sind gegenseitig geschichtet und gebondet.
  • Die untere Platte 10 ist eine flache Platte, die beispielsweise aus einer Glasepoxidplatte, einer Harzplatte oder einer Metallplatte gebildet ist. Zwei Tore 10a und eine Mehrzahl von Entlüftungslöchern 10b sind an der unteren Platte 10 gebildet. Anschlussleitungen 15a eines piezoelektrischen Betätigungselements 15 werden von den Toren 10a geleitet. Die Entlüftungslöcher 10b bewirken, dass die Vibrationskammer Luft ausgesetzt wird. Die Entlüftungslöcher 10b können nur bei Bedarf vorgesehen sein. Zwei Paare von Befestigungsstücken 10c mit Schraubeneinfügungslöchern 10d sind einstückig an beiden Seitenabschnitten der unteren Platte 10 gebildet.
  • Die erste Zwischenschicht 11 ist eine flache Platte, die aus einem ähnlichen Material gebildet ist wie diejenige der unteren Platte 10, in einer ähnlichen äußeren Form wie diejenige der unteren Platte 10. Ein rechteckiges Vibrati onskammerloch 11a zum Definieren der Vibrationskammer ist an einem Mittelabschnitt der ersten Zwischenschicht 11 gebildet. Ein Einlassdurchgangsloch 11b und ein Auslassraumloch 11c sind getrennt von dem Vibrationskammerloch r gebildet. Zwei Paare von Befestigungsstücken 11d mit Schraubeneinfügungslöchern 11e sind einstückig an beiden Seitenabschnitten der ersten Zwischenschicht 11 an Positionen gebildet, die den Positionen der Befestigungsstücke 10c der unteren Platte 10 entsprechen.
  • Die Elastisches-Bauglied-Lage 12 ist ähnlich wie die Elastisches-Bauglied-Lage 2 des ersten Ausführungsbeispiels, außer dass die Elastische-Bauglied-Lage 12 Befestigungsstücke 12f an vier Positionen an beiden Seitenabschnitten derselben aufweist. Die Elastisches-Bauglied-Lage 12 weist einen Membranabschnitt 12a, einen Einlassseitenventilabschnitt 12b, einen Auslassseitenventilabschnitt 12c und Schnittabschnitte 12d und 12e auf. Die Befestigungsstücke 12f weisen Schraubeneinfügungslöcher 12g auf. Das piezoelektrische Betätigungselement 15, das ähnlich ist wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispiels, ist auf einer Rückoberfläche (untere Oberfläche) des Membranabschnitts 12a befestigt.
  • Die zweite Zwischenschicht 13 ist eine flache Platte, die aus einem ähnlichen Material gebildet ist wie das der unteren Platte 10, in einer ähnlichen äußeren Form wie die der unteren Platte 10. Ein rechteckiges Pumpenkammerloch 13a ist an einem Mittelabschnitt der zweiten Zwischenschicht 13 gebildet. Ein Einlassraumloch 13b und eine Auslassdurchgangsloch 13c sind an beiden Endabschnitten in einer longitudinalen Richtung der zweiten Zwischenschicht 13 gebildet, um mit dem Pumpenkammerloch 13a zu kommunizieren. Zwei Paare von Befestigungsstücken 13d mit Schraubeneinfügungslöchern 13e sind einstückig an beiden Seitenabschnitten der zweiten Zwischenschicht 13 gebildet.
  • Die obere Platte 14 ist eine flache Platte, die eine ähnliche äußere Form aufweist wie diejenige der untere Platte 10. Zwei Paare von Befestigungsstücken 14a mit Schraubeneinfügungslöchern 14b sind einstückig an beiden Seitenabschnitten der oberen Platte 14 gebildet. Durch Bonden der oberen Platte 14 auf eine obere Oberfläche der zweiten Zwischenschicht 13 sind eine Pumpenkammer, ein Einlassdurchgang und ein Auslassdurchgang zwischen der oberen Platte 14 und der Elastisches-Bauglied-Lage 12 definiert.
  • Die oben beschriebene untere Platte 10, die erste Zwischenschicht 12, die Elastisches-Bauglied-Lage 12, die zweite Zwischenschicht 13 und die obere Platte 14 sind geschichtet und gebondet, wodurch die Mikropumpe P2 definiert wird. Röhren 16 und 17 sind jeweils mit dem Einlassdurchgang und dem Auslassdurchgang verbunden. Dann werden Schrauben in die Schraubeneinfügungslöcher der geschichteten Befestigungsstücke eingefügt und entsprechend kann die Mikropumpe P2 an einem Gerätekörper (nicht gezeigt) befestigt werden. Alternativ können, anstatt der Schrauben, Nieten oder dergleichen in die Schraubeneinfügungslöcher der Befestigungsstücke eingefügt werden. Als weitere Alternative können die Befestigungsstücke ausgelassen werden.
  • Wie es oben beschrieben ist, sind alle Komponenten, die die Mikropumpe P2 definieren, zweidimensional verarbeitete flache Platten mit konstanter Dicke. Durch Schichten und Bonden dieser Komponenten kann die Mikropumpe definiert werden, ohne eine Form zu benötigen. Folglich kann die Mikropumpe P2 leicht und unaufwendig mit einer reduzierten Dicke hergestellt werden. Ein Betrieb der oben beschriebenen Mikropumpe P2 ist ähnlich wie derjenige der Mikropumpe P1 des ersten Ausführungsbeispiels. Somit ist die redundante Beschreibung ausgelassen.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • 11 stellt eine Mikropumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiels ist die Länge eines Kommunikationsdurchgangs 22, der eine Pumpenkammer 20 mit einem Prüfventil 21 verbindet, größer als eine Breite desselben. Hierin hat der Kommunikationsdurchgang 22 eine kurbelartige Form. Die Pumpenkammer 20 ist zwischen einer Elastisches-Bauglied-Lage 23 und einem oberen Gehäuse 24 definiert. Eine Vibrationskammer 26 ist zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage 23 und einem unteren Gehäuse 25 definiert. Ein piezoelektrisches Betätigungselement 27 ist in der Vibrationskammer 26 untergebracht. Das piezoelektrische Betätigungselement 27 ist an eine Rückoberfläche der Elastisches-Bauglied-Lage 23 gebondet. Ein Membranabschnitt 23a ist an der Elastisches-Bauglied-Lage 23 an einem Abschnitt vorgesehen, der der Pumpenkammer 20 entspricht. Ein Ventilabschnitt 23b ist durch Stanzen oder Schneiden an der Elastisches-Bauglied-Lage 23 an einem Abschnitt gebildet, der dem Prüfventil 21 entspricht. Das Bezugszeichen 23c ist ein gelochter Abschnitt. Der Ventilabschnitt 23b schließt einen Einlass- oder Auslassflussdurchgang 28. Wenn das Volumen der Pumpenkammer 20 erhöht oder verringert ist, öffnet der Ventilabschnitt 23b den Flussdurchgang 28. 12 stellt einen Kommunikationsdurchgang 22 mit einer geraden Form dar oder den Kommunikationsdurchgang 22 mit einer Länge, die äquivalent zu oder kleiner als eine Breite desselben ist.
  • In dem Umfang der Pumpenkammer 20 ist die Elastisches-Bauglied-Lage 23 zwischen dem oberem und dem unteren Gehäuse 24 und 25 angeordnet, und somit liefert die Elastisches-Bauglied-Lage 23 einen Abdichtungseffekt. Ein Abschnitt der Elastisches-Bauglied-Lage 23, der dem Kommunikationsdurchgang 22 entspricht, der die Pumpenkammer 20 mit dem Prüfventil 21 verbindet, ist jedoch nicht durch das obere und das untere Gehäuse 24 und 25 umschlossen. Das heißt, eine Wandoberfläche ist nur an einer Seite des Elastisches-Bauglied-Lage 23 vorgesehen. Somit muss Flüssigkeit durch eine Bindungskraft der Elastisches-Bauglied-Lage 23 und des unteren Gehäuses 25 daran gehindert werden, auszutreten. In einem Fall, wo der Kommunikationsdurchgang 22 im Wesentlichen gerade ist und eine im Wesentlichen äquivalente Länge und Breite aufweist, wie es in 12 gezeigt ist, kann der Kommunikationsdurchgangsabschnitt der Elastisches-Bauglied-Lage 23 von dem unterem Gehäuse 25 getrennt werden, wie es in 12 in Teil (b) durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, und somit kann Flüssigkeit von dem Abschnitt 23c der Elastisches-Bauglied-Lage 23, der durch Stanzen oder Schneiden verarbeitet wurde, zu der Vibrationskammer 26 austreten, als Folge einer Druckänderung der Pumpenkammer 20 während einer Dauernutzung. Wenn im Gegensatz dazu der Kommunikationsdurchgang 22 eine kurbelartige Form hat, wie es in 11 gezeigt ist, ist ein vorstehender Abschnitt 24a vorgesehen, der sich von dem oberen Gehäuse 24 erstreckt, und somit kann die Elastisches-Bauglied-Lage 23 zwischen dem vorstehenden Abschnitt 24a und dem unteren Gehäuse 25 angeordnet sein. Folglich kann die Flüssigkeit zuverlässig daran gehindert werden, auszutreten. Um eine Struktur zu schaffen, in der der Kommunikationsdurchgang 22 eine Länge aufweist, die größer ist als eine Breite desselben, muss die Form des Kommunikationsdurchgangs 22 nicht kurbelartig sein, und der Kommunikationsdurchgang 22 kann ein gebogener Durchgang sein, wie z. B. ein S-förmiger Durchgang oder ein U-förmiger Durchgang.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Höhe der Vibrationskammer ausreichend größer als die Dicke des piezoelektrischen Betätigungselements, und selbst wenn das Betätigungselement um einen maximalen Abstand zu der Vibrationskammer verschoben ist, kontaktiert das Betäti gungselement die untere Oberfläche der Vibrationskammer nicht. Die Rückoberfläche des Betätigungselements 3 kann jedoch mit einer unteren Oberfläche 1a1 einer Vibrationskammer 1a in Kontakt kommen, wie es in 13 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Rückoberfläche des Betätigungselements 3 durch die untere Oberfläche 1a1 der Vibrationskammer 1a getragen. Folglich kann das Volumen der Pumpenkammer 5 verringert werden, unabhängig von der Richtung, in die das Betätigungselement 3 verschoben wird, und außerdem kann die Dicke der Mikropumpe reduziert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind gleiche Komponenten wie in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Mit Bezugnahme auf 14 können Trageabschnitte 1a2 an der unteren Oberfläche 1a1 der Vibrationskammer 1a vorgesehen sein, um Rückoberflächen beider Endabschnitte des Betätigungselements 3 zu tragen. Außerdem kann ein Raum 1a3 für eine Biegedeformation des Betätigungselements 3 auf einer Rückoberflächenseite eines Mittelabschnitts des Betätigungselements 3 vorgesehen sein. Außerdem kann in diesem Fall die Verschiebung des Betätigungselements 3 effizient übertragen werden zu einer Membran 2, ähnlich wie 13. Somit kann die Dicke der Mikropumpe reduziert werden. Wenn das Betätigungselement 3 eine rechteckige Form aufweist, kann eine große Volumenverschiebung erhalten werden, falls das Betätigungselement 3 eine Biegeverschiebung in einem Modus erfährt, in dem beide Endabschnitte in der longitudinalen Richtung (zwei kurze Seiten) des Betätigungselements 3 als Tragepunkte dienen. Wenn somit beide Endabschnitte in der longitudinalen Richtung des rechteckigen Betätigungselements 3 durch die Trageabschnitte 1a2 getragen werden, kann die Volumenverschiebung der Pumpenkammer 5 im Vergleich zu 13 weiter erhöht werden.
  • Gleiche Komponenten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das rechteckige piezoelektrische Betätigungselement verwendet. Es kann jedoch ein quadratisches oder rundes piezoelektrisches Betätigungselement verwendet werden. Es wird angemerkt, dass das rechteckige piezoelektrische Betätigungselement eine größere Volumenverschiebung erreichen kann als diejenige des quadratischen oder runden piezoelektrischen Betätigungselements. Somit kann das rechteckige piezoelektrische Betätigungselement eine kleine und äußerst effiziente Mikropumpe realisieren.
  • Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil einander gegenüberliegend vorgesehen sind, mit der Pumpenkammer dazwischen angeordnet, können das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil benachbart zueinander auf einer Seite der Pumpenkammer vorgesehen sein. Obwohl das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil auf beiden Seiten in der longitudinalen Richtung der rechteckigen Pumpenkammer vorgesehen sind, können das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil außerdem auf beiden Seiten in einer Breitenrichtung angeordnet sein.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Mikropumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Mikropumpe in 1 zeigt.
  • 3 ist eine Draufsicht, die die Mikropumpe in 1 zeigt.
  • 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3.
  • 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in 3.
  • 6 stellt Querschnitte dar, die schematisch einen Betrieb der Mikropumpe in 1 zeigen, wobei Teil (a) einen sich nach oben ausbeulenden Zustand des piezoelektrischen Betätigungselements zeigt, und Teil (b) einen sich nach unten ausbeulenden Zustand desselben zeigt.
  • 7 ist eine Draufsicht, die eine Mikropumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7.
  • 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie XI-XI in 7.
  • 10 ist eine Draufsicht, die die Mikropumpe in 7 mit jeweiligen Komponenten derselben auseinandergezogen zeigt.
  • 11 stellt eine Mikropumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, wobei Teil (a) ein fragmentarischer Querschnitt eines oberen Gehäuses ist, und Teil (b) ein Querschnitt entlang der Linie A-A ist.
  • 12 stellt eine Mikropumpe gemäß einem Vergleichsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels in 11 dar, wobei Teil (a) ein fragmentarischer Querschnitt eines oberen Gehäuses ist, und Teil (b) ein Querschnitt entlang der Linie B-B ist.
  • 13 ist ein Querschnitt, der eine Mikropumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 14 ist ein Querschnitt, der eine Mikropumpe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Zusammenfassung
  • [Aufgabe] Das Schaffen einer dünnen Mikropumpe, die eine einfache Struktur mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten aufweist.
  • [Lösungseinrichtung] Ein Membranabschnitt 2a, ein Ventilabschnitt 2b eines Einlassseitenprüfventils und ein Ventilabschnitt 2c eines Auslassseitenprüfventils sind in einer einzelnen Elastisches-Bauglied-Lage 2 gebildet. Ein piezoelektrisches Betätigungselement 3 ist auf einer Rückoberfläche des Membranabschnitts 2a befestigt. Die Elastisches-Bauglied-Lage 2 ist zwischen einem ersten Gehäusebauglied 1 und einem zweiten Gehäusebauglied 4 angeordnet, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage 2 eine Abdichtung zwischen beiden Gehäusebaugliedern liefert. Eine Vibrationskammer 1a ist zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage 2 und dem ersten Gehäusebauglied 1 definiert, wobei die Vibrationskammer 1a das photoelektrische Betätigungselement 3 unterbringt. Eine Pumpenkammer 5 ist zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage 2 und dem zweiten Gehäusebauglied 4 definiert.
  • P1, P2
    Mikropumpe
    1
    unteres Gehäuse (erstes Gehäusebauglied)
    1a
    Vibrationskammer (Ausnehmung)
    2
    Elastisches-Bauglied-Lage
    2a
    Membranabschnitt
    2b, 2c
    Ventilabschnitt
    3
    piezoelektrisches Betätigungselement
    4
    oberes Gehäuse (zweites Gehäusebauglied)
    5
    Pumpenkammer
    6
    Einlassseitenprüfventil
    7
    Auslassseitenprüfventil
    10
    untere Platte
    11
    erste Zwischenschicht
    12
    Elastisches-Bauglied-Lage
    13
    zweite Zwischenschicht
    14
    obere Platte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (7)

  1. Eine Mikropumpe, die eine Biegeverschiebung eines piezoelektrischen Betätigungselements über einen Membranabschnitt zu einer Pumpenkammer überträgt, um ein Volumen der Pumpenkammer zu ändern, und ein Einlassseitenprüfventil und ein Auslassseitenprüfventil abwechselnd öffnet und schließt, um Fluid zu befördern, wobei die Mikropumpe folgende Merkmale umfasst: eine Elastisches-Bauglied-Lage, ein erstes Gehäusebauglied und ein zweites Gehäusebauglied mit konstanter Dicke, wobei der Membranabschnitt, ein Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils und ein Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils einstückig an der Elastisches-Bauglied-Lage gebildet sind, wobei das piezoelektrische Betätigungselement auf einer Rückoberfläche des Membranabschnitts befestigt ist, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied angeordnet ist, wobei die Elastisches-Bauglied-Lage eine Abdichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauglied liefert, wobei eine Vibrationskammer zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem ersten Gehäusebauglied definiert ist, wobei die Vibrationskammer das piezoelektrische Betätigungselement unterbringt, und wobei eine Pumpenkammer zwischen der Elastisches-Bauglied-Lage und dem zweiten Gehäusebauglied definiert ist.
  2. Die Mikropumpe gemäß Anspruch 1, bei der das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil an gegenüberliegenden Positionen angeordnet sind, mit der Pumpenkammer dazwischen angeordnet, und das Fluid, das von dem Einlassseitenprüfventil eindringt, über die Pumpenkammer in einer Vorwärtsrichtung zu dem Auslassseitenprüfventil befördert wird.
  3. Die Mikropumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das piezoelektrische Betätigungselement in einer rechteckigen Form gebildet ist, und das Einlassseitenprüfventil und das Auslassseitenprüfventil jeweils an Positionen nahe kurzen Seiten des piezoelektrischen Betätigungselements angeordnet sind.
  4. Die Mikropumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das erste Gehäusebauglied ein Plattenbauglied ist, das eine Vibrationskammerausnehmung, eine Einlassdurchgangausnehmung, die von der Vibrationskammerausnehmung getrennt ist, und eine Auslassraumausnehmung, die von der Vibrationskammerausnehmung getrennt ist, umfasst bei der das zweite Gehäusebauglied ein Plattenbauglied ist, das eine Pumpenkammerausnehmung, eine Einlassraumausnehmung, die mit der Pumpenkammerausnehmung kommuniziert und der Einlassdurchgangausnehmung zugewandt ist, und eine Auslassdurchgangausnehmung, die mit der Pumpenkammerausnehmung kommuniziert und der Auslassraumausnehmung zugewandt ist, umfasst, und bei der der Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um die Einlassdurchgang ausnehmung zu schließen, und der Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um die Auslassdurchgangausnehmung zu schließen, in zungenartigen Formen gebildet sind.
  5. Die Mikropumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das erste Gehäusebauglied eine untere Platte umfasst, die eine flache Platte ist, und eine erste Zwischenschicht, in der ein Vibrationskammerloch, ein Einlassdurchgangsloch, das von dem Vibrationskammerloch getrennt ist, und ein Auslassraumloch, das von dem Vibrationskammerloch getrennt ist, in einer flachen Platte gebildet sind, wobei die untere Platte und die erste Zwischenschicht geschichtet sind, bei der das zweite Gehäusebauglied eine obere Platte umfasst, die eine flache Platte ist, und eine zweite Zwischenschicht, in der ein Pumpenkammerloch, ein Einlassraumloch, das dem Einlassdurchgangsloch zugewandt ist, und ein Auslassdurchgangsloch, das dem Auslassraumloch zugewandt ist, fortlaufend in einer flachen Platte gebildet sind, wobei die obere Platte und die zweite Zwischenschicht geschichtet sind, und bei der der Ventilabschnitt des Einlassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um das Einlassdurchgangsloch zu schließen, und der Ventilabschnitt des Auslassseitenprüfventils, der konfiguriert ist, um das Auslassdurchgangsloch zu schließen, in zungenartigen Formen gebildet sind.
  6. Die Mikropumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine Länge eines Kommunikationsdurchgangs, der die Pumpenkammer mit einem Einlassraum verbindet, und eine Länge eines Kommunikationsdurchgangs, der die Pumpenkammer mit einem Auslassdurchgang verbindet, jeweils größer sind als Flussdurchgangsbreiten derselben.
  7. Die Mikropumpe gemäß Anspruch 6, bei der der Kommunikationsdurchgang, der die Pumpenkammer mit dem Einlassraum verbindet, und der Kommunikationsdurchgang, der die Pumpenkammer mit dem Auslassdurchgang verbindet, kurbelartige Formen aufweisen.
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