DE112020002513T5

DE112020002513T5 - Pumpenvorrichtung

Info

Publication number: DE112020002513T5
Application number: DE112020002513.6T
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Okaguchi
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2022-03-24
Also published as: CN114127420B; JPWO2020261686A1; CN114127420A; US20220056900A1; JP7197008B2; CN117167249A; JP2023051945A; WO2020261686A1

Abstract

Eine Pumpenvorrichtung (1) weist eine piezoelektrische Pumpe (10) und ein äußeres Gehäuse (70) auf. Die piezoelektrische Pumpe (10) weist ein Pumpengehäuse, das Einlässe (400) und einen Auslass (520) aufweist, eine Vibrationsplatte (31), die innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist und einen inneren Raum (500) des Pumpengehäuses in einen ersten Raum (501) auf einer Seite in der Nähe der Einlässe (400) und einen zweiten Raum (502) auf einer Seite in der Nähe des Auslasses unterteilt, und ein piezoelektrisches Element (20), das auf der Vibrationsplatte (31) angeordnet ist, auf. Das äußere Gehäuse (70) bildet eine Strömungsstrecke, die aus einem inneren Raum (700) gebildet ist, der eine Kommunikation zwischen einem äußeren Einlass (701), welcher mit dem Äußeren kommuniziert, und den Einlässen (400) ermöglicht. Die Strömungsstrecke weist einen Teil auf, der parallel zu einer äußeren Hauptfläche (40op) des Pumpengehäuses ist, in welcher die Einlässe (400) gebildet sind, wobei der Teil außerhalb der äußeren Hauptfläche (40op) liegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenvorrichtung, die eine piezoelektrische Pumpe aufweist, die ein Fluid transportiert, indem sie eine Vibrationsplatte unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements dazu bringt, zu vibrieren.
Stand der Technik
Das Patentdokument 1 offenbart eine Pumpe, die ein piezoelektrische Element verwendet. Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse und eine Vibrationsplatte auf. Das Pumpengehäuse weist eine Pumpenkammer darin auf. Die Vibrationsplatte ist in der Pumpenkammer angeordnet. Hier wird die Vibrationsplatte durch das Pumpengehäuse gestützt, um in der Lage zu sein, zu vibrieren.
Die Vibrationsplatte unterteilt die Pumpenkammer in eine erste Pumpenkammer und eine zweite Pumpenkammer. Die erste Pumpenkammer kommuniziert mit dem Raum außerhalb des Pumpengehäuses über einen Einlass, der in dem Pumpengehäuse gebildet ist. Die zweite Pumpenkammer kommuniziert mit dem Raum außerhalb des Pumpengehäuses über einen Auslass, der in dem Pumpengehäuse gebildet ist.
Die Pumpe saugt ein Fluid, wie etwa Luft, von außerhalb des Pumpengehäuses in das Innere der Pumpenkammer über den Einlass ein und stößt das Fluid innerhalb der Pumpenkammer aus dem Pumpengehäuse über den Auslass durch Verwenden von Vibrationen der Vibrationsplatte aus.
Literaturliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2016/175185
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die in dem Patentdokument 1 offenbarte Pumpe erzeugt jedoch aufgrund der Vibration der Vibrationsplatte Wärme. Zusätzlich kann ein Problem bei dem Betrieb der Pumpe entstehen, wenn die Temperatur der Pumpe, die die Vibrationsplatte enthält, hoch wird.
Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pumpenvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Wärmeableitungsfähigkeit aufweist.
Lösung des Problems
Eine Pumpenvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine piezoelektrische Pumpe und ein äußeres Gehäuse auf. Die piezoelektrische Pumpe weist ein Pumpengehäuse, das einen Einlass und einen Auslass aufweist, eine Vibrationsplatte, die innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist und einen Raum innerhalb des Pumpengehäuses in einen ersten Raum auf einer Seite in der Nähe des Einlasses und einen zweiten Raum auf einer Seite in der Nähe des Auslasses unterteilt, und ein piezoelektrisches Element, das auf der Vibrationsplatte angeordnet ist, auf. Das äußere Gehäuse bildet eine Strömungsstrecke, die eine Kommunikation zwischen einem äußeren Einlass, welcher mit dem Äußeren verbunden ist, und dem Einlass ermöglicht. Eine erste Hauptfläche des äußeren Gehäuses liegt einer äußeren Hauptfläche des Pumpengehäuses gegenüber, in welcher der Einlass gebildet ist. Die Strömungsstrecke liegt mindestens zwischen der äußeren Hauptfläche des Pumpengehäuses und der ersten Hauptfläche des äußeren Gehäuses.
Mit dieser Konfiguration wird Wärme, die durch die piezoelektrische Pumpe erzeugt und zu einer äußeren Hauptfläche einer Wand des Pumpengehäuses übertragen wird, in welcher der Einlass gebildet ist, durch ein Fluid abgekühlt, das entlang der Strömungsstrecke strömt. Da sich das Fluid auf einer geringen Temperatur befindet, bevor es in die piezoelektrische Pumpe gesaugt wird, und die Fläche der äußeren Hauptfläche der Wand, in welcher der Einlass gebildet ist, groß ist, ist die Kühlwirkung in Bezug auf die Wärme der piezoelektrischen Pumpe hoch.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Wärmeableitungsfähigkeit einer Pumpe verbessert werden.
Figurenliste

[1] 1(A) ist eine Draufsicht einer Pumpenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, 1(B) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und 1(C) ist eine Seitenansicht der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
[2] 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
[3] 3 ist ein Diagramm, das die ungefähre Strömung eines Fluids veranschaulicht, die durch die Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird.
[4] 4 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Einlassflächentemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
[5] 5(A) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der Temperatur der piezoelektrischen Pumpe und der Fluidtransporteffizienz veranschaulicht, und 5(B) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der verstrichenen Zeit und dem Ansaugdruck veranschaulicht.
[6] 6(A), 6(B) und 6(C) sind Seitenebenenschnittansichten, die jeweils eine erste Modifikation, eine zweite Modifikation und eine dritte Modifikation der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
[7] 7 ist ein Diagramm mit fünf Ansichten, das die Konfiguration einer vierten Modifikation der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
[8] 8 ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer Pumpenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
[9] 9(A) ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht, und 9(B) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der verstrichenen Zeit und dem Ansaugdruck veranschaulicht.
[10] 10(A) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer Pumpenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht, und 10(B) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die ein Beispiel der Verdrahtung für die Pumpenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
[11] 11 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
[12] 12 ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer Pumpenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
[13] 13(A) und 13(B) sind Draufsichten im Schnitt, die die Konfigurationen von äußeren Gehäusen von Pumpenvorrichtungen gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulichen.
[14] 14 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine Pumpenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1(A) ist eine Draufsicht der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 1(B) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 1(C) ist eine seitliche Ansicht der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 1(B) ist ein Diagramm, das eine Seitenebene in einer Richtung senkrecht zu einer Öffnungsebene eines äußeren Einlasses veranschaulicht, und 1(C) ist eine seitliche Ansicht, in welcher die Öffnungsebene des äußeren Einlasses von vorne zu sehen ist. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 3 ist ein Diagramm, das die ungefähre Strömung eines Fluids veranschaulicht, die durch die Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird.
Bei jeder der Zeichnungen, die in den folgenden Ausführungsformen veranschaulicht sind, sind die Formen (Abmessungen) der einzelnen Bestandteile teilweise oder vollständig vergrößert dargestellt, um die Beschreibung besser verständlich zu machen.
Wie in 1(A), 1(B), 1(C), 2 und 3 veranschaulicht ist, weist eine Pumpenvorrichtung 1 eine piezoelektrische Pumpe 10 und ein äußeres Gehäuse 70 auf. Das äußere Gehäuse 70 und die piezoelektrische Pumpe 10 berühren einander an den Seiten davon in der Nähe der Einlässe 400 der piezoelektrischen Pumpe 10.
(Konfiguration der piezoelektrischen Pumpe 10)
Die piezoelektrische Pumpe 10 weist ein piezoelektrische Element 20, ein flaches Plattenelement 300, das eine Vibrationsplatte 31 aufweist, ein erstes Gehäuseelement 40, ein zweites Gehäuseelement 50 und ein drittes Gehäuseelement 60 auf.
Das piezoelektrische Element 20 besteht aus einer piezoelektrischen Scheibe und Ansteuerelektroden. Die Ansteuerelektroden sind auf beiden Hauptflächen der piezoelektrischen Scheibe gebildet.
Das flache Plattenelement 300 weist die Vibrationsplatte 31, einen Bodenteil 32 und einen Stützteil 33 auf. Das flache Plattenelement 300 ist zum Beispiel eine flache Platte, die aus einem Metall oder dergleichen gebildet ist. Die Form des flachen Plattenelements 300 in einer Draufsicht ist eine Rechteckform. Die Flächen, in einer Draufsicht gesehen, sind die Hauptflächen des flachen Plattenelements 300. Das flache Plattenelement 300 wird zum Beispiel unter Verwendung einer einzelnen flachen Platte realisiert. Mit anderen Worten sind die Vibrationsplatte 31, der Bodenteil 32 und der Stützteil 33 einstückig als eine einzelne flache Platte gebildet. Die Vibrationsplatte 31 ist eine Scheibe. Der Bodenteil 32 ist derart geformt, dass er den Außenumfang der Vibrationsplatte 31 umgibt. Der Stützteil 33 verbindet die Vibrationsplatte 31 und den Bodenteil 32 miteinander. Hier verbindet der Stützteil 33 die Vibrationsplatte 31 und den Bodenteil 32 auf eine lokalisierte Art an mehreren Stellen entlang des Außenumfangs der Vibrationsplatte 31 miteinander. Mit dieser Konfiguration wird die Vibrationsplatte 31 derart gestützt, dass sie in der Lage ist, in Bezug auf den Bodenteil 32 zu vibrieren.
Das erste Gehäuseelement 40 ist zum Beispiel eine flache Platte, die aus einem Metall oder dergleichen gebildet ist. Das Material des ersten Gehäuseelements 40 weist vorzugsweise eine vorgeschriebene Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit auf. Das erste Gehäuseelement 40 weist in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Die Flächen, in einer Draufsicht gesehen, sind die Hauptflächen des ersten Gehäuseelements 40. Das erste Gehäuseelement 40 weist mehrere Einlässe 400 auf. Wenn die piezoelektrische Pumpe 10 in einer Draufsicht gesehen wird, überlappen die mehreren Einlässe 400 zum Beispiel die Vibrationsplatte 31. Die mehreren Einlässe 400 sind Durchgangsbohrungen, die zwischen den Hauptflächen des ersten Gehäuseelements 40 eindringen. Die mehreren Einlässe 400 weisen zum Beispiel eine kreisförmige Form in einem Querschnitt parallel zu den Hauptflächen des ersten Gehäuseelements 40 auf. Der Durchmesser dieser kreisförmigen Form beträgt zum Beispiel 0,8 mm.
Das zweite Gehäuseelement 50 weist eine Hauptplatte 51 und eine Seitenwand 52 auf und ist wie eine Kiste geformt. Das zweite Gehäuseelement 50 ist zum Beispiel aus einem Metall oder dergleichen gebildet. Die Hauptplatte 51 und die Seitenwand 52 sind flache Platten. Genauer ist die Form der Hauptplatte 51 in einer Draufsicht eine rechteckige Form und weist die Hauptplatte 51 im Wesentlichen dieselbe Fläche und Form wie das erste Gehäuseelement 40 auf. Die Seitenwand 52 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu den Hauptflächen der Hauptplatte 51. Die Seitenwand 52 ist entlang eines äußeren Umfangsrands der Hauptplatte 51 angeordnet. Somit ist das zweite Gehäuseelement 50 in einer kistenartigen Form gebildet. Eine Düse 510 ist auf der Hauptplatte 51 gebildet. Die Düse 510 weist eine zylinderförmige Form auf. Die Düse 510 ist mit einer Hauptfläche der Hauptplatte 51 verbunden, die sich auf der gegenüberliegenden Seite von der Hauptfläche der Hauptplatte 51 befindet, die sich in der Nähe der Seitenwand 52 befindet.
Das zweite Gehäuseelement 50 weist einen Auslass 520 auf. Der Auslass 520 ist eine Durchgangsbohrung, die durch die Düse 510 und die Hauptplatte 51 hindurch eindringt. Wenn die piezoelektrische Pumpe 10 in einer Draufsicht gesehen wird, überlappt der Auslass 520 zum Beispiel die Vibrationsplatte 31.
Das dritte Gehäuseelement 60 ist ein Rahmen, der eine vorgeschriebene Dicke aufweist. Die äußere Form des dritten Gehäuseelements 60 ist im Wesentlichen dieselbe wie die äußere Form des ersten Gehäuseelements 40.
Das dritte Gehäuseelement 60 ist mit einer Hauptfläche des ersten Gehäuseelements 40 verbunden. Der Bodenteil 32 des flachen Plattenelements 300 ist mit dem dritten Gehäuseelement 60 verbunden. Die Seitenwand 52 des zweiten Gehäuseelements 50 ist mit dem Bodenteil 32 des flachen Plattenelements 300 verbunden. Mit dieser Konfiguration wird ein Pumpengehäuse realisiert, das einen inneren Raum 500 darin aufweist. Der innere Raum 500 kommuniziert mit dem Raum außerhalb des Pumpengehäuses auf der Seite in der Nähe des ersten Gehäuseelements 40 über die Einlässe 400. Der innere Raum 500 kommuniziert mit dem Raum außerhalb des Pumpengehäuses auf der Seite in der Nähe des zweiten Gehäuseelements 50 über den Auslass 520. Wie in 3 veranschaulicht, ist der innere Raum 500 in einen ersten Raum 501 und einen zweiten Raum 502 durch die Vibrationsplatte 31 unterteilt. Der erste Raum 501 ist ein Raum auf der Seite der Vibrationsplatte 31 in der Nähe der Einlässe 400 und der zweite Raum 502 ist der Raum auf der Seite der Vibrationsplatte 31 in der Nähe des Auslasses 520. Der erste Raum 501 und der zweite Raum 502 kommunizieren über Durchgangsbohrungen miteinander, die in dem Stützteil 33 bereitgestellt sind, und dringen durch das flache Plattenelement 300 ein.
Das piezoelektrische Element 20 ist auf einer Hauptfläche der Vibrationsplatte 31 in dem zweiten Raum 502 angeordnet.
Mit dieser Konfiguration transportiert die piezoelektrische Pumpe 10 ein Fluid, wie als Nächstes beschrieben wird. Die Prinzipien des Fluidtransports sind anhand der vorherigen Anmeldungen des Anmelders der vorliegenden Anmeldung und so weiter bekannt, und daher wird eine vereinfachte Beschreibung gegeben.
Das piezoelektrische Element 20 ist mit einer Steuereinheit verbunden, welche nicht veranschaulicht ist. Die Steuereinheit erzeugt eine Wechselstromspannung und legt die Wechselstromspannung an dem piezoelektrischen Element 20 an.
Folglich dehnt sich das piezoelektrische Element 20 aus und zieht sich zusammen und erfährt die Vibrationsplatte 31 eine Biegungsvibration. Somit ändern sich die Volumina des ersten Raums 501 und des zweiten Raums 502 und wird ein Fluid in das Innere der piezoelektrischen Pumpe 10 von den Einlässen 400 gesaugt und von dem Auslass 520 nach Außen abgeladen infolge dieser Änderungen, wie in 3 veranschaulicht.
Mit dieser Konfiguration erzeugt die piezoelektrische Pumpe 10 aufgrund der Vibration der Vibrationsplatte 31 Wärme. Die Pumpenvorrichtung 1 der Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist in der Lage, Wärme von der piezoelektrischen Pumpe 10 infolge dessen abzuleiten, dass sie mit dem äußeren Gehäuse 70 versehen ist, das als Nächstes beschrieben wird.
(Konfiguration des äußeren Gehäuses 70)
Wie in 1(A), 1(B), 1(C), 2 und 3 veranschaulicht, weist das äußere Gehäuse 70 eine flache Hauptplatte 71, eine flache Hauptplatte 73, eine Seitenwand 721, eine Seitenwand 722 und eine Seitenwand 723 auf. Die flache Hauptplatte 71 und die flache Hauptplatte 73 sind aus einem Material gebildet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Es reicht aus, das mindestens die flache Hauptplatte 73 aus einem Material gebildet ist, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, es ist jedoch bevorzugt, dass die flache Hauptplatte 71 auch aus einem Material gebildet ist, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die flache Hauptplatte 71 und die flache Hauptplatte 73 sind derart angeordnet, dass die Hauptflächen davon einander gegenüberliegen und dass sie im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die Fläche der flachen Hauptplatte 71, die der flachen Hauptplatte 73 gegenüberliegt, entspricht „einer ersten Hauptfläche eines äußeren Gehäuses“ der vorliegenden Erfindung. Drei Seiten des Außenumfangs der flachen Hauptplatte 71 und drei Seiten des Außenumfangs der flachen Hauptplatte 73 sind durch die Seitenwand 721, die Seitenwand 722 und die Seitenwand 723 miteinander verbunden. Mit dieser Konfiguration weist das äußere Gehäuse 70 eine kistenartige Form auf, die einen inneren Raum 700 aufweist.
Das äußere Gehäuse 70 weist einen äußeren Einlass 701 auf. Der äußere Einlass 701 ist durch eine Region realisiert, in welcher die flache Hauptplatte 71 und die flache Hauptplatte 73 nicht durch die Seitenwand 721, die Seitenwand 722 oder die Seitenwand 723 miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist in dieser Ausführungsform der äußere Einlass 701 aufgrund dessen realisiert, dass das äußere Gehäuse 70 nicht mit einer Seitenwand der kistenartigen Form versehen ist. Die Öffnungsebene des äußeren Einlasses 701 weist zum Beispiel eine rechteckige Form auf, wie in 1(C) veranschaulicht.
Das äußere Gehäuse 70 weist mehrere Auslassöffnungen 730 auf. Die mehreren Auslassöffnungen 730 sind Durchgangsbohrungen, die zwischen den Hauptflächen der flachen Hauptplatte 73 eindringen. Die mehreren Auslassöffnungen 730 weisen zum Beispiel eine kreisförmige Form in einem Querschnitt parallel zu den Hauptflächen der flachen Hauptplatte 73 auf. Die Größe der Auslassöffnungen 730 in einer Draufsicht (in einer Richtung senkrecht zu den Öffnungsebenen gesehen) ist vorzugsweise größer als oder so groß wie die Größe der Einlässe 400. Die mehreren Auslassöffnungen 730 sind in demselben Muster wie die Einlässe 400 der piezoelektrischen Pumpe 10, die zuvor beschrieben wurde, angeordnet. Der innere Raum 700 kommuniziert mit dem Raum außerhalb des äußeren Gehäuses 70 auf der Seite in der Nähe der flachen Hauptplatte 73 über die mehreren Auslassöffnungen 730.
(Installationskonfiguration der piezoelektrischen Pumpe 10 und des äußeren Gehäuses 70 und Betriebswirkung der Pumpenvorrichtung 1)
Die flache Hauptplatte 73 des äußeren Gehäuses 70 berührt eine äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 der piezoelektrischen Pumpe 10. Die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 ist eine Fläche des ersten Gehäuseelements 40, die sich auf der gegenüberliegenden Seite von der Hauptfläche des ersten Gehäuseelements 40 befindet, die dem ersten Raum 501 gegenüberliegt, und ist eine Fläche, die eine äußere Fläche der piezoelektrischen Pumpe 10 bildet.
Zu diesem Zeitpunkt sind das äußere Gehäuse 70 und die piezoelektrische Pumpe 10 derart angeordnet, dass die Auslassöffnungen 730 des äußeren Gehäuses 70 und die Einlässe 400 des ersten Gehäuseelements 40 einander überlappen (miteinander kommunizieren).
Wie zuvor beschrieben wurde, wird bei dieser Konfiguration, wenn die piezoelektrische Pumpe 10 ein Fluid von den Einlässen 400 einsaugt, das Fluid über den äußeren Einlass 701, den inneren Raum 700 und die Auslassöffnungen 730 des äußeren Gehäuses 70 den Einlässen 400 zugeführt. Mit anderen Worten wird das Fluid von außerhalb des äußeren Gehäuses 70 in das Innere des inneren Raums 700 des äußeren Gehäuses 70 über den äußeren Einlass 701 transportiert. Das Fluid wird durch das Innere des inneren Raums 700 zu den Auslassöffnungen 730 transportiert und das Fluid strömt dann in die Einlässe 400 von den Auslassöffnungen 730. Mit anderen Worten ist der innere Raum 700 eine Fluid-„transportstrecke“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration ist bei der Pumpenvorrichtung 1 die Fluidtransportstrecke in dem äußeren Gehäuse 70 parallel zu der äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40. Daher ist das Fluid, das entlang der Transportstrecke strömt, in der Lage, Wärme des ersten Gehäuseelements 40 von der Seite der äußeren Hauptfläche 40op abzuleiten. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Transportstrecke im Wesentlichen der gesamten äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 gegenüber. Daher kann Wärme über einen großen Bereich abgeleitet werden. Daher wird die Wärmeableitungswirkung für die piezoelektrische Pumpe 10 durch das äußere Gehäuse 70 verbessert.
Da das Fluid entlang der Transportstrecke strömt, bevor es in die piezoelektrische Pumpe 10 gesaugt wird, befindet sich das Fluid, das entlang der Transportstrecke strömt, zusätzlich auf einer niedrigeren Temperatur als das Fluid innerhalb der piezoelektrischen Pumpe 10 und das Fluid, das von dem Auslass 520 nach außen entladen wird. Daher wird Wärme effektiver von dem ersten Gehäuseelement 40, d. h., der piezoelektrischen Pumpe 10, aufgrund der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1, die verwendet wird, abgeleitet.
Ferner ist eine Höhe D700 des inneren Raums 700 vorzugsweise gering. Dies ermöglicht, die Geschwindigkeit des Fluids, das entlang der Transportstrecke (innerer Raum 700) transportiert wird, zu erhöhen. Folglich wird Wärme effektiver von dem ersten Gehäuseelement 40, d. h., der piezoelektrischen Pumpe 10, abgeleitet. Die untere Grenze der Höhe D700 ist vorzugsweise derart festgelegt, dass die maximale Menge an Fluid, die in dem inneren Raum 700 transportiert wird, größer als oder so groß wie die maximale Menge an Fluid ist, die durch die Einlässe 400 eingesaugt werden kann, welche durch die Leistung der piezoelektrischen Pumpe 10 bestimmt wird. Dies verhindert, dass die Form des inneren Raums 700 ein ratenbeschränkender Faktor für die Leistung der piezoelektrischen Pumpe 10 wird. Daher wird Wärme effektiv von der piezoelektrischen Pumpe 10 abgeleitet, ohne die Leistung der piezoelektrischen Pumpe 10 zu verringern.
Ferner ist eine Höhe D701 des äußeren Einlasses 701 vorzugsweise größer als oder so groß wie die Höhe D700 des inneren Raums 700. Somit ist die Menge des Fluids, das dem inneren Raum 700 zugeführt wird, nicht durch den äußeren Einlass 701 beschränkt. Daher kann verhindert werden, dass die Form des äußeren Einlasses 701 ein ratenbeschränkender Faktor für das Fluid wird, das in dem inneren Raum 700 transportiert wird. Wenngleich ein Vergleich der Höhe D701 des äußeren Einlasses 701 und der Höhe D700 des inneren Raums 700 hier veranschaulicht ist, kann die Form des äußeren Einlasses 701 zum Beispiel unter Verwendung einer Fläche in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher das Fluid transportiert wird, spezifiziert werden.
4 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Einlassflächentemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht. In 4 stellt die horizontale Achse die verstrichene Zeit seit dem Start des Ansteuerns der piezoelektrischen Pumpe 10 dar, stellt die vertikale Achse die Einlassflächentemperatur der piezoelektrischen Pumpe 10, d. h., die Temperatur der äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40, dar. Das Vergleichsbeispiel stellt eine Konfiguration dar, die keine Wärmeableitungsstruktur wie jene der Erfindung der vorliegenden Anmeldung aufweist.
Wie in 4 veranschaulicht, erhöht sich die Temperatur der Einlassfläche mit der verstrichenen Zeit sowohl bei den Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung als auch bei der Vergleichskonfiguration. Die Rate der Erhöhung der Temperatur kann jedoch verringert werden und die Temperatur, die erreicht wird, kann durch Verwenden der Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung verringert werden. Zum Beispiel wird eine obere Grenztemperatur Tth, bei welcher das Ansteuern gestoppt wird, um einen fehlerhaften Betrieb zu verhindern, für die piezoelektrische Pumpe 10 festgelegt. Diese obere Grenztemperatur Tth wird in dem Vergleichsbeispiel erreicht, während die obere Grenztemperatur nicht bei den Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung erreicht wird. Daher kann die piezoelektrische Pumpe 10 im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel des Stands der Technik während einer längeren Zeit stabil angesteuert werden.
In 4 werden die Merkmale der Pumpenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform und einer Pumpenvorrichtung 1C (siehe 8) gemäß einer zweiten Ausführungsform, die später beschrieben wird, veranschaulicht. Grundsätzlich weist die Pumpenvorrichtung 1C gemäß der zweiten Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei welcher eine Seitenfläche der piezoelektrischen Pumpe 10 dazu gebracht wird, ebenfalls ein äußeres Gehäuse 70C zu berühren. Bei der piezoelektrischen Pumpe 10 ist die Fläche der äußeren Hauptfläche 40op groß und ist die Fläche der Seitenfläche kleiner als jene der äußeren Hauptfläche 40op. Wenn die piezoelektrische Pumpe 10 derart strukturiert ist, dass die Vibrationsplatte 31 und das erste Gehäuseelement 40 nahe beieinander liegen und sich die Vibrationsplatte 31 und das erste Gehäuseelement 40 aufgrund der Vibration näher zueinander hin bewegen, wird die Wärme der Vibrationsplatte 31 hauptsächlich zu dem ersten Gehäuseelement 40 übertragen. Wie in 4 veranschaulicht, wird in diesem Fall der Wärmeableitungseffekt des ersten Gehäuseelements 40 für dieselbe Strömungsrate durch Verwenden der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Vergleich mit dem Verwenden der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C gemäß der zweiten Ausführungsform verbessert. Mit anderen Worten wird der Wärmeableitungseffekt der Einlassfläche für eine gegebene Strömungsrate durch Verwenden der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1 verbessert.
5(A) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der Temperatur einer piezoelektrischen Pumpe und der Fluidtransporteffizienz veranschaulicht. 5(B) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der verstrichenen Zeit und dem Ansaugdruck veranschaulicht. Der „Ansaugdruck“ bezieht sich auf den Druck einer Ansaugvorrichtung, die ein Ansaugen unter Verwendung einer piezoelektrischen Pumpe durchführt.
Wie in 5(A) veranschaulicht, verringert sich die Transporteffizienz der piezoelektrischen Pumpe mit zunehmender Temperatur. Wie in 5(B) veranschaulicht, kann daher die Startzeit der Verringerung des Ansaugdrucks im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel durch Verwenden der Konfiguration der piezoelektrischen Pumpe 10 verzögert werden. Mit anderen Worten ist eine Ansaugvorrichtung, die die piezoelektrische Pumpe 10 verwendet, in der Lage, einen vorgeschriebenen Ansaugdruck während einer längeren Zeit aufrechtzuhalten als eine Ansaugvorrichtung, die das Vergleichsbeispiel verwendet.
(Modifikationen der Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform)
6(A) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer ersten Modifikation der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, 6(B) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer zweiten Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, und 6(C) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration einer dritten Modifikation der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 7 ist ein Diagramm mit fünf Ansichten, das die Konfiguration einer vierten Modifikation der Pumpenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Eine Pumpenvorrichtung 1A1, die in 6(A) veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der Pumpenvorrichtung 1, die zuvor beschrieben wurde, hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70A1. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1A1 ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Das äußere Gehäuse 70A1 unterscheidet sich von dem äußeren Gehäuse 70 dadurch, dass das äußere Gehäuse 70A1 einen äußeren Einlass 702 aufweist. Der äußere Einlass 702 ist in einer unterschiedlichen Position von dem äußeren Einlass 701 in dem äußeren Gehäuse 70A1 angeordnet. Mit dieser Konfiguration weist das äußere Gehäuse 70A1 mehrere äußere Einlässe auf.
Mit dieser Konfiguration führt die Pumpenvorrichtung 1A1 auch denselben Wärmeableitungseffekt wie die zuvor beschriebene Pumpenvorrichtung 1 durch. Zusätzlich ist infolge dessen, dass das äußere Gehäuse 70A1 mehrere äußere Einlässe aufweist, dieses in der Lage, zuverlässiger zu verhindern, dass die äußeren Einlässe ein ratenbeschränkender Faktor für den Fluidtransport sind.
Eine Pumpenvorrichtung 1A2, die in 6(B) veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Pumpenvorrichtung 1 hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70A2. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1A2 ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Das äußere Gehäuse 70A2 weist eine Öffnung in der flachen Hauptplatte 73 in einer Position auf, die das erste Gehäuseelement 40 der piezoelektrischen Pumpe 10 überlappt. Das erste Gehäuseelement 40 schließt die Öffnung der flachen Hauptplatte 73. Mit anderen Worten wird das erste Gehäuseelement 40 auf der Seite des inneren Raums 700 des äußeren Gehäuses 70A2 freigelegt und bildet einen Teil einer Wand, die den inneren Raum 700 des äußeren Gehäuses 70A2 bildet.
Somit berührt ein Fluid, das durch den inneren Raum 700, d. h., die Strömungsstrecke, strömt, direkt die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40. Daher wird der Wärmeableitungseffekt des ersten Gehäuseelements 40 verbessert.
Eine Pumpenvorrichtung 1A3, die in 6(C) veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Pumpenvorrichtung 1 hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70A3. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1A3 ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Das äußere Gehäuse 70A3 weist eine Öffnung in der flachen Hauptplatte 73 in einer Position auf, die das erste Gehäuseelement 40 der piezoelektrischen Pumpe 10 überlappt. Die Fläche der Öffnung ist kleiner als die Fläche der äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40. Mit dieser Konfiguration berührt die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 die flache Hauptplatte 73 und die Seitenwand 723 entlang eines Teils des äußeren Umfangsrands. In diesem Fall wird ein Teil des ersten Gehäuseelements 40 auf der Seite des inneren Raums 700 des äußeren Gehäuses 70A3 freigelegt und bildet einen Teil einer Wand, die den inneren Raum 700 des äußeren Gehäuses 70A3 bildet.
Somit berührt ein Fluid, das durch den inneren Raum 700, d. h., die Strömungsstrecke, strömt, direkt die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40. Daher wird der Wärmeableitungseffekt des ersten Gehäuseelements 40 verbessert. Zusätzlich berührt in diesem Fall die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 das äußere Gehäuse 70A3 entlang eines Teils des Außenumfangsrands. Dies macht es einfacher, das erste Gehäuseelement 40 an dem äußeren Gehäuse 70A3 zu befestigen.
Eine Pumpenvorrichtung 1B, die in 7 veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Pumpenvorrichtung 1 hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70B. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1B ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Das äußere Gehäuse 70B weist eine flache Hauptplatte 710 und mehrere zylinderförmige Elemente 790 auf. Die flache Hauptplatte 710 ist derart angeordnet, dass sie von der äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 der piezoelektrischen Pumpe 10 beabstandet und parallel zu dieser ist. Die flache Hauptplatte 710 und das erste Gehäuseelement 40 sind durch die mehreren zylinderförmigen Elemente 790 miteinander verbunden.
Bei dieser Konfiguration bildet ein Raum 700B zwischen dem ersten Gehäuseelement 40 und der flachen Hauptplatte 710 eine Strömungsstrecke. Der Teil des Raums 700B, der mit der Seitenfläche der piezoelektrischen Pumpe 10 bündig ist, bildet einen äußeren Einlass 701B. Mit dieser Konfiguration führt die Pumpenvorrichtung 1B ebenfalls denselben Wärmeableitungseffekt wie die zuvor beschriebene Pumpenvorrichtung 1 durch. Ferner bildet bei dieser Konfiguration die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 der piezoelektrischen Pumpe 10 eine Wandfläche der Strömungsstrecke. Daher wird der Wärmeableitungseffekt verbessert. Zusätzlich kann bei dieser Konfiguration die Konfiguration des äußeren Gehäuses 70B vereinfacht werden. Bei dieser Konfiguration kann die flache Hauptplatte 710 durch eine äußere Wand einer Vorrichtung realisiert werden, in welcher die piezoelektrische Pumpe 10 installiert ist. Daher kann der zuvor beschriebene Wärmeableitungseffekt erhalten werden, indem einfach die piezoelektrische Pumpe 10 in der Vorrichtung installiert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Es wird eine Pumpenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 8 ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 8 veranschaulicht, unterscheidet sich die Pumpenvorrichtung 1C gemäß der zweiten Ausführungsform von der Pumpenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70C. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Das äußere Gehäuse 70C unterscheidet sich von dem äußeren Gehäuse 70 hinsichtlich der Form einer Hauptplatte auf der Seite in der Nähe der piezoelektrischen Pumpe 10. Die Form einer flachen Hauptplatte 71C ist dieselbe wie jene der flachen Hauptplatte 71, und die Form einer Seitenwand 723C ist eine Form, die durch Ändern der Form der Seitenwand 723 gemäß der Form einer Hauptplatte auf der Seite in der Nähe der piezoelektrischen Pumpe 10 erhalten wird. Zusätzlich weisen Seitenwände, die nicht veranschaulicht sind, ebenfalls Formen auf, die durch Ändern der Formen der Seitenwand 721 und der Seitenwand 722, die zuvor beschrieben wurden, gemäß der Form der Hauptplatte auf der Seite in der Nähe der piezoelektrischen Pumpe 10 erhalten wird.
Die Hauptplatte auf der Seite in der Nähe der piezoelektrischen Pumpe 10 weist einen ersten flachen Plattenteil 731C, einen zweiten flachen Plattenteil 732C und einen dritten flachen Plattenteil 733C auf. Der erste flache Plattenteil 731C berührt die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40. Der zweite flache Plattenteil 732C berührt eine äußere Fläche 50sf des Pumpengehäuses. Der dritte flache Plattenteil 733C ist mit einem Endabschnitt des zweiten flachen Plattenteils 732C verbunden, der sich auf der gegenüberliegenden Seite von dem Endabschnitt befindet, der mit dem ersten flachen Plattenteil 731C verbunden ist. Der dritte flache Plattenteil 733C ist parallel zu der flachen Hauptplatte 71C und liegt dieser gegenüber.
Mit dieser Konfiguration weist ein innerer Raum 700C des äußeren Gehäuses 70C einen ersten Raum 7001 und einen zweiten Raum 7002 auf. Der Raum, der aus dem ersten Raum 7001 und dem zweiten Raum 7002 besteht, entspricht einer „Strömungsstrecke“ der vorliegenden Erfindung.
Der erste Raum 7001 erstreckt sich entlang der äußeren Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 und der zweite Raum 7002 erstreckt sich entlang der äußeren Fläche 50sf des Pumpengehäuses. Mit dieser Konfiguration wird Wärme von der piezoelektrischen Pumpe 10 über die äußere Hauptfläche 40op des ersten Gehäuseelements 40 und die äußere Fläche 50sf des Pumpengehäuses abgeleitet. Daher kann die Pumpenvorrichtung 1C Wärme von der piezoelektrischen Pumpe 10 ähnlich wie die Pumpenvorrichtung 1 ableiten.
9(A) ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht. Bei 9(A) stellt die horizontale Achse die verstrichene Zeit seit dem Start des Ansteuerns der piezoelektrischen Pumpe 10 dar, stellt die vertikale Achse die Entladetemperatur der piezoelektrischen Pumpe 10, d. h., die Temperatur des Auslasses 520 der piezoelektrischen Pumpe 10, dar. Das Vergleichsbeispiel stellt eine Konfiguration dar, die keine Wärmeableitungsstruktur wie jene der Erfindung der vorliegenden Anmeldung aufweist. 9(B) ist eine Grafik, die das Verhältnis zwischen der verstrichenen Zeit und dem Ansaugdruck veranschaulicht.
Wie in 9(A) veranschaulicht, verringert die Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C die Rate der Erhöhung der Entladetemperatur und verringert die Temperatur, die erreicht wird, im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel. Wie in 9(B) veranschaulicht, kann zusammen damit ein vorgeschriebener Ansaugdruck mit der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel während einer längeren Zeit aufrechterhalten werden.
Ferner wird durch Übernehmen der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C die Rate der Erhöhung der Entladetemperatur verringert und wird die Temperatur, die erreicht wird, im Vergleich mit der Pumpenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform verringert. Wie in 9(B) veranschaulicht, kann zusammen damit ein vorgeschriebener Ansaugdruck mit der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1C im Vergleich mit der Pumpenvorrichtung 1 während einer längeren Zeit aufrechterhalten werden.
Wie in 8 veranschaulicht, kann zusätzlich mit dieser Konfiguration die Höhe eines äußeren Einlasses 701C größer als die Höhe des ersten Raums 7001 gemacht werden, der mit den Auslassöffnungen 730 kommuniziert. Dies ermöglicht, zu verhindern, dass der äußere Einlass 701C ein ratenbeschränkender Faktor für den Fluidtransport wird.
(Dritte Ausführungsform)
Es wird eine Pumpenvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 10(A) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. 10(B) ist eine Seitenebenenschnittansicht, die ein Beispiel der Verdrahtung für die Pumpenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 10(A) und 10(B) veranschaulicht, unterscheidet sich eine Pumpenvorrichtung 1D gemäß der dritten Ausführungsform von der Pumpenvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass die Pumpenvorrichtung 1D mehrere piezoelektrische Pumpen 10 aufweist. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1D ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1 und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Die Pumpenvorrichtung 1D weist mehrere piezoelektrische Pumpen 10 und ein äußeres Gehäuse 70D auf. Das äußere Gehäuse 70D weist eine flache Hauptplatte 71D und eine flache Hauptplatte 73D auf und weist einen inneren Raum 700D auf. Die flache Hauptplatte 71D und die flache Hauptplatte 73D sind derart geformt, dass sie ermöglichen, dass die mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 nebeneinander angeordnet sind.
Die mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 sind derart angeordnet, dass die äußeren Hauptflächen 40op davon miteinander fluchten und die flache Hauptplatte 73D berühren. Die flache Hauptplatte 73D weist Auslassöffnungen 730 für jede der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 auf. Die mehreren Auslassöffnungen 730 kommunizieren jeweils mit den mehreren Einläsen 400 der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10.
Hier sind die mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 derart angeordnet, dass sie mit einer zunehmenden Entfernung von dem äußeren Einlass 701 in einer Richtung parallel zu den Hauptflächen der flachen Hauptplatte 73D angeordnet sind. Somit sind die mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 in einer Richtung nebeneinander angeordnet, in welcher das Fluid entlang der Strömungsstrecke transportiert wird.
11 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht. In 11 ist N die Anzahl der piezoelektrischen Pumpen 10. Wie in 11 veranschaulicht, werden die Rate der Erhöhung der Entladetemperatur und die Temperatur, die die Entladetemperatur erreicht, durch Anordnen mehrerer piezoelektrischer Pumpen 10 im Vergleich mit einer Konfiguration verringert, bei welcher nur eine piezoelektrische Pumpe 10 angeordnet ist. Zusätzlich können der Effekt des Verringerns der Rate der Erhöhung der Entladetemperatur und der Effekt des Verringerns der Temperatur, die erreicht wird, durch Erhöhen der Anzahl der piezoelektrischen Pumpen 10, die angeordnet werden, verbessert werden.
Wie in 10(B) veranschaulicht, werden zusätzlich bei der Pumpenvorrichtung 1D Verdrahtungselektroden für die piezoelektrischen Elemente 20 der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 auf eine geteilte Art bereitgestellt. Insbesondere werden die piezoelektrischen Elemente 20 jeweils mit einem piezoelektrischen Element 21, einer ersten Elektrode 22 und einer zweiten Elektrode 23 versehen. Die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 sind mit dem piezoelektrischen Element 21, das zwischen diesen angeordnet ist, angeordnet. Das piezoelektrische Element 20 ist derart auf der Vibrationsplatte 31 angeordnet, dass die zweite Elektrode 23 die Vibrationsplatte 31 berührt.
Das äußere Gehäuse 70D ist mit einer geteilten Elektrode 290 auf einer äußeren Hauptfläche der flachen Hauptplatte 73D versehen. Die zweiten Elektroden 23 sind mit der geteilten Elektrode 290 über Verdrahtungselektroden 280 verbunden, die in den Pumpengehäusen oder dergleichen gebildet sind. Mit dieser Konfiguration kann die Verdrahtung zum Ausführen des Ansteuerns in der Pumpenvorrichtung 1D selbst dann vereinfacht werden, wenn mehrere piezoelektrische Pumpen 10 bereitgestellt werden.
(Vierte Ausführungsform)
Es wird eine Pumpenvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 12 ist eine Seitenebenenschnittansicht, die die Konfiguration der Pumpenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 12 veranschaulicht, unterscheidet sich eine Pumpenvorrichtung 1E gemäß der vierten Ausführungsform von der Pumpenvorrichtung 1D gemäß der dritten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration eines äußeren Gehäuses 70E. Die restliche Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1E ist dieselbe wie jene der Pumpenvorrichtung 1D und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Die Pumpenvorrichtung 1E wird durch Anwenden der Form des äußeren Gehäuses der Pumpenvorrichtung 1C, die in 8 veranschaulicht ist, bei der Konfiguration der Pumpenvorrichtung 1D, die in 10 veranschaulicht ist, gebildet. Mit anderen Worten weist das äußere Gehäuse 70E der Pumpenvorrichtung 1E eine flache Hauptplatte 71E, erste flache Plattenteile 731E, zweite flache Plattenteile 732E und dritte flache Plattenteile 733E auf. Eine Seitenwand 723E weist dieselbe Konfiguration wie die zuvor beschriebene Seitenwand 723C auf. Die mehreren ersten flachen Plattenteile 731E berühren jeweils die äußeren Hauptflächen 40op der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10. Die mehreren zweiten flachen Plattenteile 732E berühren jeweils die äußeren Flächen 50sf der Pumpengehäuse der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10. Die mehreren dritten flachen Plattenteile 733E sind jeweils mit den mehreren zweiten flachen Plattenteilen 732E verbunden. Mit dieser Konfiguration weist das äußere Gehäuse 70E einen inneren Raum 700E auf. Der innere Raum 700E weist einen ersten Raum 7001 und mehrere zweite Räume 7002 auf. Der erste Raum 7001 ist ein Raum, der parallel zu den äußeren Hauptflächen 40op der ersten Gehäuseelemente 40 der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 ist. Die zweiten Räume 7002 sind Räume, die parallel zu den äußeren Flächen 50sf der Pumpengehäuse der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 sind. Der innere Raum 700E kommuniziert mit dem Raum außerhalb des äußeren Gehäuses 70E über einen äußeren Einlass 701E.
Mit dieser Konfiguration realisiert die Pumpenvorrichtung 1E auch denselben Wärmeableitungseffekt wie die Pumpenvorrichtung 1D. Da Wärme von den Seitenwänden der mehreren piezoelektrischen Pumpen 10 abgeleitet wird, wird zusätzlich ein größerer Wärmeableitungseffekt erhalten.
(Fünfte Ausführungsform)
Es werden Pumpenvorrichtungen gemäß einer fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 13(A) und 13(B) sind Schnittansichten von oben, die die Konfigurationen von äußeren Gehäusen der Pumpenvorrichtungen gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulichen. Die Pumpenvorrichtungen gemäß der fünften Ausführungsform unterscheiden sich von den Pumpenvorrichtungen gemäß den anderen Ausführungsformen hinsichtlich der Struktur des äußeren Gehäuses. Die restlichen Konfigurationen der Pumpenvorrichtungen gemäß der fünften Ausführungsform sind dieselben wie jene der anderen Ausführungsformen und eine Beschreibung von identischen Teilen wird weggelassen.
Ein äußeres Gehäuse 70F der Pumpenvorrichtung, das in 13(A) veranschaulicht ist, weist eine Seitenwand 721, eine Seitenwand 722, eine Seitenwand 723, eine Seitenwand 724 und eine Trennwand 725 auf. Die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 723, die Seitenwand 724 und die Trennwand 725 sind mit der flachen Hauptplatte 71 verbunden und sind derart geformt, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zu den Hauptflächen der flachen Hauptplatte 71 erstrecken. Wenngleich dies nicht veranschaulicht ist, sind die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 723, die Seitenwand 724 und die Trennwand 725 mit der flachen Hauptplatte 73 verbunden, welche der flachen Hauptplatte 71 gegenüberliegt.
Die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 723 und die Seitenwand 724 sind jeweils derart gebildet, dass sie sich entlang der Seiten erstrecken, die den Außenumfang der flachen Hauptplatte 71 bilden. Die Seitenwand 721 und die Seitenwand 722 liegen einander gegenüber und die Seitenwand 723 und die Seitenwand 724 liegen einander gegenüber. Die Seitenwand 723 ist mit der Seitenwand 721 und der Seitenwand 722 verbunden. Die Seitenwand 724 ist mit der Seitenwand 721 verbunden und ist nicht mit der Seitenwand 722 verbunden, und es ist ein Spalt zwischen der Seitenwand 724 und der Seitenwand 722 vorhanden. Dieser Spalt dient als ein äußerer Einlass 701F.
Die Trennwand 725 ist mit einem Endabschnitt der Seitenwand 724 auf der Seite in der Nähe der Seitenwand 722 verbunden und trennt einen inneren Raum 700F in einen sich windenden und einen mäandrierend geformten Raum auf. Somit weist die Fluidströmungsstrecke eine Form auf, die durch eine zylinderförmige Strömungsstrecke, die eine Windungsform aufweist, und eine zylinderförmige Strömungsstrecke, die eine mäaandrierende Form aufweist, die miteinander verbunden sind, gebildet ist. Der Einlass dieser Strömungsstrecke ist der äußere Einlass 701F, und mehrere Auslassöffnungen 730 sind in der Mitte der Strömungsstrecke angeordnet.
Mit dieser Konfiguration kann in dem äußeren Gehäuse 70F die Strömungsrate des Fluids, das entlang der Strömungsstrecke strömt, erhöht werden. Somit wird der Wärmeableitungseffekt für die piezoelektrische Pumpe 10 verbessert. Ferner sind die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 723, die Seitenwand 724 und die Trennwand 725 aus einem Material gebildet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie etwa ein Metall. Somit wirken die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 723, die Seitenwand 724 und die Trennwand 725 als ein Wärmeableiter. Daher wird der Wärmeableitungseffekt für die piezoelektrische Pumpe 10 weiter verbessert. Insbesondere ist die Trennwand 725 der Länge nach entlang der Strömungsstrecke angeordnet und wirkt daher effektiver als ein Wärmeableiter. Daher wird der Wärmeableitungseffekt für die piezoelektrische Pumpe 10 weiter verbessert.
14 ist eine Grafik, die Veränderungen im Laufe der Zeit bei einer Entladetemperatur für Konfigurationen der vorliegenden Anmeldung und ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht. In 14 stellt die horizontale Achse die verstrichene Zeit seit dem Start des Ansteuerns der piezoelektrische Pumpe 10 dar, stellt die vertikale Achse die Entladetemperatur der piezoelektrische Pumpe 10, d. h., die Temperatur des Auslasses 520 der piezoelektrischen Pumpe 10, dar. Das Vergleichsbeispiel stellt eine Konfiguration dar, die keine Wärmeableitstruktur wie jene der Erfindung der vorliegenden Anmeldung aufweist. Zusätzlich sind die Merkmale der Konfiguration der ersten Ausführungsform auch zum Vergleich der Überlegenheit des Wärmeableiters veranschaulicht.
Wie in 14 veranschaulicht, werden die Rate der Erhöhung der Entladetemperatur und die Temperatur, die die Entladetemperatur erreicht, durch Übernehmen der Konfiguration der fünften Ausführungsform verringert. Mit anderen Worten wird der Wärmeableitungseffekt im Vergleich mit der Vergleichskonfiguration und einer Konfiguration, die keinen Wärmeableiter aufweist, verbessert.
In 13(A) weist die Trennwand 725 eine Windungsform und eine Spiralform auf. Die Form der Trennwand 725 ist jedoch nicht auf diese Formen beschränkt und kann eine Windungsform, eine Spiralform oder eine beliebige sonstige Form sein, die mehreren Auslassöffnungen 730 ermöglicht, entlang der Mitte der Strömungsstrecke angeordnet zu werden, und kann eine zylinderförmige Form bilden.
Ein äußeres Gehäuse 70G einer Pumpenvorrichtung, die in 13(B) veranschaulicht ist, weist eine Seitenwand 721, eine Seitenwand 722, eine Seitenwand 7231, eine Seitenwand 7232, eine Seitenwand 7241, eine Trennwand 725G1 und eine Trennwand 725G2 auf. Die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 7231, die Seitenwand 7232, die Seitenwand 7241, die Trennwand 725G1 und die Trennwand 725G2 sind mit der flachen Hauptplatte 71 verbunden und sind derart geformt, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zu den Hauptflächen der flachen Hauptplatte 71 erstrecken. Wenngleich dies nicht veranschaulicht ist, sind die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 7231, die Seitenwand 7232, die Seitenwand 7241, die Trennwand 725G1 und die Trennwand 725G2 mit der flachen Hauptplatte 73 verbunden, welche der flachen Hauptplatte 71 gegenüberliegt.
Die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 7231, die Seitenwand 7232 und die Seitenwand 7241 sind jeweils derart gebildet, dass sie sich entlang der Seiten erstrecken, die den Außenumfang der flachen Hauptplatte 71 bilden. Die Seitenwand 721 und die Seitenwand 722 liegen einander gegenüber. Die Seitenwand 7231 und die Seitenwand 7232 liegen auf derselben Seite der flachen Hauptplatte 71. Die Seitenwand 7241 liegt auf der Seite gegenüber der Seite, wo die Seitenwand 7231 und die Seitenwand 7232 angeordnet sind.
Die Trennwand 725G1 und die Trennwand 725G2 sind derart zwischen der Seitenwand 721 und der Seitenwand 722 angeordnet, dass sie parallel zu der Seitenwand 721 und der Seitenwand 722 sind. Die Trennwand 725G1 ist derart angeordnet, dass sie näher bei der Seitenwand 721 als die Trennwand 725G2 liegt.
Die Seitenwand 721 ist mit der Seitenwand 7231 verbunden und die Seitenwand 7231 ist mit der Trennwand 725G1 verbunden. Die Trennwand 725G1 ist mit der Seitenwand 7241 verbunden und die Seitenwand 7241 ist mit der Trennwand 725G2 verbunden. Die Trennwand 725G2 ist mit der Seitenwand 7232 verbunden und die Seitenwand 7232 ist mit der Seitenwand 722 verbunden.
Mit dieser Konfiguration ist ein innerer Raum 700G1, welcher in einer Seitenflächenrichtung eingeschlossen ist, durch die Seitenwand 721, die Seitenwand 7231 und die Trennwand 725G1 gebildet. Der innere Raum 700G1 kommuniziert mit dem Äußeren durch einen äußeren Einlass 701G1, der durch einen Spalt zwischen der Seitenwand 721 und der Seitenwand 7241 gebildet ist. Eine Auslassöffnung 7301 kommuniziert mit dem inneren Raum 700G1.
Zusätzlich ist ein innerer Raum 700G2, welcher in einer Seitenflächenrichtung eingeschlossen ist, durch die Trennwand 725G1, die Seitenwand 7241 und die Trennwand 725G2 gebildet. Der innerer Raum 700G2 kommuniziert durch einen äußeren Einlass 701G2, der durch einen Spalt zwischen der Seitenwand 7231 und der Seitenwand 7232 gebildet ist, mit dem Äußeren. Eine Auslassöffnung 7302 kommuniziert mit dem inneren Raum 700G2.
Zusätzlich ist ein innerer Raum 700G3, welcher in einer Seitenflächenrichtung eingeschlossen ist, durch die Trennwand 725G2, die Seitenwand 7232 und die Seitenwand 722 gebildet. Der innere Raum 700G3 kommuniziert durch einen äußeren Einlass 701G3, der durch einen Spalt zwischen der Seitenwand 7241 und der Seitenwand 722 gebildet ist, mit dem Äußeren. Eine Auslassöffnung 7303 kommuniziert mit dem inneren Raum 700G3.
Durch Übernehmen dieser Konfiguration können Strömungsstrecken einzeln für die Auslassöffnung 7301, die Auslassöffnung 7302 und die Auslassöffnung 7303 gebildet werden. Zusätzlich verbessern bei dieser Konfiguration die Seitenwand 721, die Seitenwand 722, die Seitenwand 7231, die Seitenwand 7232, die Seitenwand 7241, die Trennwand 725G1 und die Trennwand 725G2 daher weiter den Wärmeableitungseffekt für die piezoelektrische Pumpe 10. Insbesondere wird der Wärmeableitungseffekt für die piezoelektrische Pumpe 10 aufgrund dessen, dass die Trennwand 725G1 und die Trennwand 725G2 bereitgestellt werden, weiter verbessert.
Die Konfiguration der Trennwände ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt und es reicht aus, dass mindestens eine Trennwand bereitgestellt wird, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Zusätzlich können die Konfigurationen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen als geeignet kombiniert werden und können Betriebsauswirkungen dieser Kombinationen erhalten werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A1, 1A2, 1A3, 1B, 1C, 1D, 1E: Pumpenvorrichtung
10: piezoelektrische Pumpe
20: piezoelektrisches Element
21: piezoelektrischer Körper
22: erste Elektrode
23: zweite Elektrode
31: Vibrationsplatte
32: Bodenteil
33: Stützteil
40: erstes Gehäuseelement
40op: äußere Hauptfläche
50: zweites Gehäuseelement
50sf: äußere Fläche
51: Hauptplatte
52: Seitenwand
60: drittes Gehäuseelement
70, 70A1, 70A2, 70A3, 70B, 70C, 70D, 70E, 70F, 70G: äußeres Gehäuse
71, 71C, 71D, 71E, 73, 73D: flache Hauptplatte
280: Verdrahtungselektrode
290: geteilte Elektrode
300: flaches Plattenelement
400: Einlass
500: innerer Raum
501: erster Raum
502: zweiter Raum
510: Düse
520: Auslass
700, 700C, 700D, 700E, 700F, 700G1, 700G2, 700G3: innerer Raum
701, 701B, 701C, 701E, 701F, 701G1, 701G2, 701G3, 702: äußerer Einlass
710: flache Hauptplatte
721, 722, 723, 723C, 723E, 724, 7231, 7232, 7241: Seitenwand
725, 725G1, 725G2: Trennwand
730:: Auslassöffnung
731C, 731E: erster flacher Plattenteil
732C, 732E: zweiter flacher Plattenteil
733C, 733E: dritter flacher Plattenteil
790: zylinderförmiges Element
7001: erster Raum
7002: zweiter Raum
7301, 7302, 7303: Auslassöffnung

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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/175185 [0005]

Claims

Pumpenvorrichtung, aufweisend: eine piezoelektrische Pumpe, die ein Pumpengehäuse, das einen Einlass und einen Auslass aufweist, eine Vibrationsplatte, die innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist und einen Raum innerhalb des Pumpengehäuses in einen ersten Raum auf einer Seite in der Nähe des Einlasses und einen zweiten Raum auf einer Seite in der Nähe des Auslasses unterteilt, und ein piezoelektrisches Element, das auf der Vibrationsplatte angeordnet ist, aufweist; und ein äußeres Gehäuse, das eine Strömungsstrecke bildet, die eine Kommunikation zwischen einem äußeren Einlass, welcher mit dem Äußeren kommuniziert, und dem Einlass ermöglicht, wobei eine erste Hauptfläche des äußeren Gehäuses einer äußeren Hauptfläche des Pumpengehäuses gegenüberliegt, in welcher der Einlass gebildet ist, und die Strömungsstrecke mindestens zwischen der äußeren Hauptfläche des Pumpengehäuses und der ersten Hauptfläche des äußeren Gehäuses liegt.
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußere Hauptfläche oder eine Fläche, die die äußere Hauptfläche berührt, als eine Wandfläche verwendet wird, welche die Strömungsstrecke bildet.
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungsstrecke nur aus einem Teil gebildet ist, der der äußeren Hauptfläche gegenüberliegt.
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungsstrecke zwischen einer äußeren Fläche, die sich von der äußeren Hauptfläche des Pumpengehäuses unterscheidet, in welcher der Einlass gebildet ist, und einer Fläche, die sich von der gegenüberliegenden ersten Hauptfläche des äußeren Gehäuses unterscheidet, bereitgestellt ist.
Pumpenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die äußere Fläche, die sich von der äußeren Hauptfläche unterscheidet, in welcher der Einlass gebildet ist, eine äußere Fläche des Pumpengehäuses ist.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Länge des äußeren Einlasses in einer Richtung senkrecht zu der äußeren Hauptfläche größer als oder so groß wie eine Länge der Strömungsstrecke in einer Richtung senkrecht zu der äußeren Hauptfläche ist.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere der piezoelektrischen Pumpen angeordnet sind, und die mehreren piezoelektrischen Pumpen nebeneinander angeordnet sind, so dass die äußeren Hauptflächen davon mit dem äußeren Gehäuse bündig sind.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Wand des Pumpengehäuses, in welcher der Einlass gebildet ist, aus Metall gebildet ist.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das äußere Gehäuse in einem inneren Raum des äußeren Gehäuses eine Trennwand aufweist, die eine Form der Strömungsstrecke definiert.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das äußere Gehäuse mehrere der äußeren Einlässe aufweist.
Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Wand des Pumpengehäuses, welche die äußere Hauptfläche aufweist, in welcher der Einlass gebildet ist, einen Teil einer Wand bildet, welche die Strömungsstrecke bildet, und die äußere Hauptfläche der Strömungsstrecke ausgesetzt ist.