JP2004190611A - Pump, cooler, and electronic apparatus - Google Patents

Pump, cooler, and electronic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2004190611A
JP2004190611A JP2002361252A JP2002361252A JP2004190611A JP 2004190611 A JP2004190611 A JP 2004190611A JP 2002361252 A JP2002361252 A JP 2002361252A JP 2002361252 A JP2002361252 A JP 2002361252A JP 2004190611 A JP2004190611 A JP 2004190611A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
diaphragm
actuator
fixed
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002361252A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Kosaka
貴之 小坂
Chikashi Motomura
京志 本村
Makoto Suzuki
鈴木　　誠
Kenji Suzuki
賢二 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP2002361252A priority Critical patent/JP2004190611A/en
Priority to KR1020030090733A priority patent/KR20040051570A/en
Priority to CNA200310124641XA priority patent/CN1506580A/en
Publication of JP2004190611A publication Critical patent/JP2004190611A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/028—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms with in- or outlet valve arranged in the plate-like flexible member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/045—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms with in- or outlet valve arranged in the plate-like pumping flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/60—Fluid transfer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly efficient and small-sized pump for an electronic apparatus and a cooler. <P>SOLUTION: This pump, provided with a pump room constituted of a casing and a diaphragm; an inflow opening and a delivery opening and for communicating the pump room with the outside; and a valve which is mounted on at least either of the inflow opening or the delivery opening and prevents generation of a back flow, and moves fluid by changing the capacity of the pump room corresponding to a displacement occurring at the diaphragm. The pump comprises an oscillating means which is fixed on the diaphragm and generates oscillation by applying a predetermined electric power to give a displacement to the diaphragm corresponding to the oscillation of the oscillating means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングとダイヤフラムとにより構成されるポンプ室と、ポンプ室と外部とを連絡する流入口および吐出口とを有し、ダイヤフラムに生じる変位によりポンプ室の容積を変化させることで流体を移動させるポンプと、そのポンプを用いた電子機器および冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９に示す従来のポンプの概略図によって、一般的な、ダイヤフラムを用いたポンプについて説明する。回転型モータ５００１の出力軸５００２にクランク機構５００３が接続されており、クランク機構５００３にはダイヤフラム５００４が固定され、回転型モータ５００１の回転によりダイヤフラム５００４が図中垂直方向に上下に変位を繰り返す。ポンプ室５００５の一方の面にはダイヤフラム５００４が接合され、対向する面に流入弁５００６、吐出弁５００７が設けられている。流入弁５００６は外部への液体の流出を規制し、吐出弁５００７は外部からの液体の流入を規制するため、ダイヤフラム５００の変位に伴い、ポンプ室５００５の容積が変化し、流体が流入弁５００６から吐出弁５００７の方向へ輸送される（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この様な構成では、回転型モータ５００１は負荷を受けつつ駆動するため、特に回転型モータ５００１を小型化しようとすると、効率が著しく低下し、回転型モータ５００１の小型化は難しい。また、クランク機構５００３を用いることで構造が複雑化し、ポンプ自体の小型化は難しい。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３７２７４号公報（段落０００７〜００１２、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、シンプルな構造で小型化が容易、かつ高効率なポンプを提供すること、およびこのポンプを用いた、電子機器、冷却装置提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ケーシングとダイヤフラムとにより構成されるポンプ室と、ポンプ室と外部とを連絡する流入口および吐出口とを有し、ダイヤフラムに生じる変位によりポンプ室の容積を変化させることで流体を移動させるポンプにおいて、流入口および吐出口の少なくとも一方に設けられ、逆流を防止する弁と、ダイヤフラムに固定されており、所定の電力を印加することで振動が生じる振動発生手段と、振動発生手段の振動に基づき前記ダイヤフラムに変位が生じることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、振動の慣性を利用してダイヤフラムを変形させることで、非力な小型アクチュエータによっても、高効率なポンプを提供できる。簡便な構造であり、また、アクチュエータも小型であるため、小型なポンプを提供できる。
【０００８】
本発明は、振動発生手段は、弾性部材を介してダイヤフラムに固定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、振動発生手段の発生する振動を弾性部材より効果的に増幅できるため、高効率なポンプを提供できる。簡便な構造であり、また、アクチュエータも小型であるため、小型なポンプを提供できる。
【００１０】
本発明は、弾性部材は、ケーシングまたはケーシングを固定する支持部材に固定され振動しない固定端と、振動発生手段と固定され、振動する自由端と、固定端から自由端へいたる部位の一部で、ダイヤフラムと固定される、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、振動発生手段の発生する力よりも大きな力でダイヤフラムを変形させることが可能であり、簡単な構造で吐出圧などのポンプ性能を向上させることができ、小型・高効率なポンプを提供できる。
【００１２】
本発明は、弾性部材は、ケーシングまたはケーシングを固定する支持部材に固定され振動しない固定端と、ダイヤフラムに固定され振動する自由端とを有し、固定端から自由端へいたる部位の一部で、振動発生手段に固定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、振動発生手段の発生する変位よりも大きな変位でダイヤフラムを変形させることが可能であり、簡単な構造で吐出量などのポンプ性能を向上させることができ、小型・高効率なポンプを提供できる。
【００１４】
本発明は、振動発生手段は、振動する質量体と、質量体を振動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、質量体によって振動を効果的に増幅できるため、高効率なポンプを提供できる。簡便な構造であり、また、アクチュエータも小型であるため、小型なポンプを提供できる。
【００１６】
本発明は、振動発生手段はダイヤフラムに固定されることを特徴とする。
本発明によれば、ダイヤフラムの弾性を利用して、振動発生手段の発生する振動を効果的に増幅することが可能であり、さらには、構造も簡潔であり、アクチュエータも小型であるため、るため、小型に適した高効率なポンプを提供できる。本発明は、振動発生手段は、振動する質量体と、質量体を振動させるアクチュエータとから構成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、ダイヤフラムの弾性を利用して、振動発生手段の発生する振動を効果的に増幅することが可能であり、さらには、質量体によって振動を効果的に増幅できるため、高効率なポンプを提供できる。また、簡便な構造であり、アクチュエータも小型であるため、小型なポンプを提供できる。
【００１８】
本発明は、アクチュエータはケーシングまたはケーシングを固定する支持部材に固定されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、アクチュエータから電源、または駆動回路などにつながるリードワイヤなどによって振動が阻害されることがなく、高効率なポンプを提供できる。また、リードワイヤが振動することがないため疲労破断などの心配がなく、高信頼性のポンプを提供することができる。また、ここでは、ケーシングに固定されるとは、ケーシングに対しそのほかの部材を介して固定されることも含むので、アクチュエータの配置や形状などの設計自由度が高まり、効率よい空間利用により小型、高効率なポンプを提供できる。
【００２０】
本発明は、アクチュエータは弾性部材に固定されることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、 質量体とアクチュエータをアセンブルした後に、加圧部材に固定でき、コスト低減に効果がある。また、振動発生手段の交換も容易であるため、保守性が良好であり、振動発生手段は常に良好な状態で運転することができる。このことにより、長期間の利用においても、振動発生手段を良好な状態に維持できるため、高効率なポンプ性能を維持することができる。
【００２２】
本発明は、アクチュエータはダイヤフラムに固定されることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、質量体とアクチュエータをアセンブルした後に、ダイヤフラムに固定でき、コスト低減に効果がある。また、振動発生手段の交換も容易であるため、保守性が良好であり、振動発生手段は常に良好な状態で運転することができる。このことにより、長期間の利用においても、振動発生手段を良好な状態に維持できるため、高効率なポンプ性能を維持することができる。
本発明は、振動発生手段は、アクチュエータが、質量体を偏心回転させることで振動を発生することを特徴とする
本発明によれば、安価で高効率、小型な振動モータは、負荷トルクにより、効率低下や耐久性の低下、発熱などが起こり、効率や信頼性の低下を引き起こすが、本発明では、ほぼ無負荷で駆動が可能であり、小型・高効率・高信頼性・低価格なポンプを提供することができる。
【００２４】
本発明は、振動発生手段の振動方向を、ダイヤフラムの変位方向に規制する振動規制手段を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、振動発生手段の振動方向をダイヤフラムの変形方向に規制することで、効率よく振動を発生することができる。このため、高効率なポンプを提供することができる。
【００２６】
本発明は、弁は一部が流入口近傍または吐出口近傍に固定支持された薄板であってダイヤフラムの変位によって生じる流体圧力により薄板が弾性変形することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、簡単な構造で、かつ逆流防止の効果の高い弁を実現でき、ポンプの小型化、高効率化に効果がある。
【００２８】
本発明は、少なくとも、本発明のポンプと、発熱体より液体に熱を伝導させる受熱部材と、液体から外部に放熱する放熱部材と、を有し、本発明のポンプによって、受熱部材から前記放熱部材へ前記液体を輸送することで発熱体の熱を冷却することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、本発明の小型で高効率なポンプを利用することで、小型で効率よく発熱体を冷却できる冷却装置を提供できる。
【００３０】
本発明は本発明のポンプを備える電子機器。
本発明によれば、本発明の小型で高効率なポンプを利用することで、小型で高効率な電子機器を提供することができる。
【００３１】
本発明は本発明の冷却装置を備える電子機器。
【００３２】
本発明によれば、本発明の小型で高効率な冷却装置を搭載することで、小型で高効率、高機能、高性能な電子機器を提供することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のポンプおよび、本発明のポンプを用いた冷却装置、および本発明のポンプを用いた電子機器、および本発明の冷却装置を用いた電子機器の実施の形態を述べる。
【００３４】
＜実施の形態１＞
図１から図４を用いて、本発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００３５】
図１は実施の形態１に関するポンプ１００の平面図を示す図である。アクチュエータ１４１の出力軸１４２には質量体１４３が固定されている。振動発生手段１４０は、これらの、アクチュエータ１４１と出力軸１４２と質量体１４３とから構成されている。アクチュエータ１４１は小型なDCコアレスモータであって、出力軸１４２が回転する回転型の電磁式モータである。出力軸１４２には材料を比重の重たいタングステンもしくはタングステンを主成分とする合金からなる質量体１４３と中心軸１４２が質量体１４３の重心をずらすように固定されている。従って、アクチュエータ１４１に直流電圧を印加することで、出力軸１４２は回転し、出力軸１４２に重心をずらして固定された質量体１４３は偏心回転する。この偏心回転により、質量体１４３の重心は回転するため、振動を発生する。
【００３６】
この振動を発生する振動発生手段１４０の構成要素であるアクチュエータ１４１は弾性部材１３１の一方の端に固定されている。弾性部材１３１はステンレスからなる薄板状の板ばねであって、一端をアクチュエータ１４１に固定され、他端は支持部材の一部であるベース１７１に固定された、同様に支持部材の一部である固定部材１５１にネジ１５２によって固定されている、また、弾性部材１３１の固定部材１５１からアクチュエータ１４１にいたる経路の中間付近にはネジ１３２によって、ここでは図示しない連結部材１６１を介しダイヤフラム１１１の中央部付近に固定されている。
【００３７】
このような構成により、弾性部材１３１はアクチュエータ１４１との固定部を自由端とし、固定部材１５１との固定部を固定端とし、振動発生手段１４０の発生する振動によって、強制振動する。そして、ダイヤフラム１１１は弾性部材１３１の自由端と固定端の中間付近に固定されているため、梃の原理に基づいて、自由端での振動発生手段１４０の発生力の約２倍程度の力をもって変形させることができる。
【００３８】
また、弾性部材１３１は薄板短冊状の形状であり、振動規制手段としての機能を果たしている。この弾性部材１３１はダイヤフラム１１１の振動方向に対しその形状が薄板形状であることから、厚み方向の剛性が低く、平面方向の剛性は高い。そのため、振動発生手段１４０が発生する不要な方向の振動は規制され、ダイヤフラム１１１の変形に必要な方向の振動のみを選択的に発生することができる。
【００３９】
ここで、図２を参考に説明を行う。
【００４０】
図２は実施の形態１に関するポンプ１００の断面図である。これは、図１中A−A’部を矢印方向に見た断面図である。アクチュエータ１４１に直流電圧を印加することで、振動発生手段１４０は図中垂直方向に振動を発生する。そのため、弾性部材１３１はネジ１５２を固定端としアクチュエータ１４１を自由端として単振動を行う。
【００４１】
弾性部材１３１のほぼ中間は連結部材１６１を介しダイヤフラム１１１とネジ１３２、ネジ１３２により固定されている。ダイヤフラム１１１はその外周で、内側の形状がほぼ直方体のケーシング１１２の開口部で接着剤１１３により接合されている。ここでは接着剤を介し接着したが、スポット溶接やシーム溶接、パッキンを用いたねじ止めなど気密性の良好な接合方法であればよい。
【００４２】
このケーシング１１２とダイヤフラム１１１に囲まれた空間がポンプ室１１４であり、ダイヤフラム１１１の変形により、ポンプ室１１４の容積は変化する。固定部材１５１の高さ（図中垂直方向）はケーシング１１２と接着剤１１３とダイヤフラム１１１と連結部材１６１を合わせた総高さと同じ高さであり、弾性部材１３１が振動していないとき、ダイヤフラム１１１の変形が起こらないように設定されている。そのため、弾性部材１３１の振動により、ダイヤフラム１１１はほぼ均等に、引っ張り、押し込み変形する。
【００４３】
また、ケーシング１１２には、２つの開口部である、流入口１２５と、図示しない吐出口１２６とが設けられ、外部からの作動流体の出入りを行うことができる。流入口１２５と、吐出口１２６とには図示しない弁１２３、弁１２４が取り付けられており、作動流体の方向を案内している。
【００４４】
ここで、図３を参考に説明を行う。
【００４５】
図３は実施の形態１に関するポンプ１００の弁構造を示す断面図である。これは、図２中B―B’部を矢印方向に見た断面図である。図中斜線領域がポンプ室１１４である。ケーシング１１２には、一方の面に、流入口１２５が設けられ、その外には、弁１２３の稼動範囲を確保するための弁用容積室１２７があり、さらに外側の側壁１２９には弁１２３が接着によって取り付けられている。
【００４６】
弁１２３の外側には作動流体を外部へ連絡する接続部材１２１が設けられている。そして接続部材１２１の内径は弁１２３の稼動部よりも小さな径であり、弁１２３が閉じる（側壁１２９に密着する）ことにより、作動流体の移動を妨げる。この弁１２３は、ポンプ室１１４と接続部材１２１側の作動流体の圧力差によって作動し、ポンプ室１１４側の圧力が高いときは弁が閉じ、逆にポンプ室１１４側の圧力が低いときは弁が開く。
【００４７】
また、ケーシング１１２の流入口１２５が設けられた面と対向した面には吐出口１２６が設けられており、弁１２４の稼動範囲を確保するための弁用容積室１２８が設けられている。この弁用容積室１２８の吐出口１２６側の側壁１３０には、弁１２４が接着によって取り付けられている。弁用容積室１２８の弁１２４が接着されている面と対向する面には、作動流体を外部へ連絡する接続部材１２２が設けられている。そして吐出口１２６の径は弁１２４の稼動部よりも小さな径であり、弁１２４が閉じる（側壁１３０に密着する）ことにより、作動流体の移動を妨げる。この弁１２４は、ポンプ室１１４と接続部材１２１側の作動流体の圧力差によって作動し、ポンプ室１１４側の圧力が高いときは弁が開き、逆にポンプ室１１４側の圧力が低いときは弁が閉じる。
【００４８】
ここで、図４を参考に弁１２３、１２４の説明を行う。
【００４９】
図４は実施の形態１に関するポンプ１００の弁形状を示す平面図である。弁１２３および弁１２４は同形状であり、薄板状のステンレスより形成されている。その厚みは約１０オm程度であり、外形形状は長方形である。その中央部付近に、コの字形状の貫通溝がエッチングにより加工されている。このコの字形状の高さは、吐出口１２６もしくは接続部材１２１の内径よりも大きくなっており、コの字形状内側で、吐出口１２６もしくは接続部材１２１の内径の前面を覆っている。図中点線が吐出口１２６もしくは接続部材１２１の内径の位置および大きさを示す。
【００５０】
ここでは、弁１２３、１２４をステンレスにエッチングを用いて加工したが、ポリイミドやテフロンやその他の高分子材料でもよく、打ち抜き加工によって加工してもよい。しかし、加工時のバリなどは、作動流体の漏れなどにつながり、ポンプ性能を低下させる恐れがあるため、極力なくすほうが良い。
【００５１】
ここまで、実施の形態１に関するポンプ１００を構成する各部品を中心に説明を行ってきたが、ここでは、このポンプ１００の動作原理について説明する。
振動発生手段１４０は回転型のアクチュエータ１４１とその出力軸１４２に重心をずらすように接続された質量体１４３の偏心回転によって振動を発生する。モータの回転数に応じて、質量体１４３の遠心力によって、振動を発生する。この振動は、弾性部材１３１の自由端を強制振動させるとともに、固定部材１５１である固定端とダイヤフラム１１１との接続の位置関係より、梃の原理によって振動発生手段１４０で発せする振動よりも大きな力でダイヤフラム１１１を変形させる。そのため、アクチュエータ１４１の回転数の変化によって、ダイヤフラム１１１を変形させる力は変化する。
【００５２】
このダイヤフラム１１１の変形によって、ポンプ室１１４の容積は変化し、ダイヤフラム１１１がポンプ室１１４側に押し込まれたときは、ポンプ室１１４の圧力は外部よりも高くなり、弁１２４の働きによって、吐出口１２６より外部に向けて作動流体が流出する。
【００５３】
このとき、弁１２３は閉じているため、外部とポンプ室１１４との間で作動流体が流入、流出することはない。また、ダイヤフラム１１１が弾性部材１３１側に引っ張られたときは、ポンプ室１１４の圧力は外部よりも低くなり、弁１２３の働きによって、外部より流入口１２５に向けて作動流体が流入する。このとき、弁１２４は閉じているため、外部とポンプ室１１４の間で作動流体が流入、流出することはない。
【００５４】
このように、ダイヤフラム１１１の引っ張り・押し込みを繰り返すことで、作動流体を接続部材１２１、弁１２３、弁用容積室１２７、ポンプ室１１４、弁１２４、弁用容積室１２８、接続部材１２２の順で作動流体を移動させる。
【００５５】
実施の形態１の形態をとることで以下のような効果がある。
【００５６】
アクチュエータは通常小型化することで、トルクが減少するが、梃の原理を用いることで大きな力をダイヤフラムに与えることができ、ポンプ性能を向上することが可能である。また、ダイヤフラムを直接アクチュエータの出力軸で変形させる場合、その負荷トルクによりアクチュエータの効率が低下するとともに、発熱の発生や寿命の低下を引き起こすが、本実施の形態では、アクチュエータはほぼ無負荷で回転するため、アクチュエータの効率向上によるポンプの効率向上、また発熱抑制、長寿命化の効果がある。
【００５７】
また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング１１２とアクチュエータ１４１が平面的に配置されるため、薄型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。
【００５８】
＜実施の形態２＞
図５を用いて、本発明の実施の形態２について詳細に説明する。
【００５９】
図５は実施の形態２に関するポンプ２００の断面図を示す図である。実施の形態１と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態２は実施の形態１と振動発生手段の構成が異なる。
【００６０】
実施の形態２の振動発生手段２４０はベース１７１に固定された円環形状のコイルであるアクチュエータ２４１と磁石である質量体２４３とで構成される。磁石である質量体２４３は円盤中心に軸を持つ形状であり、円盤部にN極、軸部先端がS極になるように着磁されている。コイルであるアクチュエータ２４１は質量体２４３の軸部を中心とするように銅線が巻かれており、電圧を印加することで、図中垂直方向に磁界を発生することができる。
【００６１】
アクチュエータ２４１の内壁と約0.2mm所定の隙間を持つように質量体２４３の軸部が内挿されており、これにより、質量体２４３の振動方向をガイドしている。このような、アクチュエータ２４１に対する質量体２４３の内挿構造により、振動規制手段としての機能を果たしている。そして、アクチュエータ２４１に印加する電圧の方向を入れ替えることで、質量体２４３に図中垂直方向に反発力/吸引力を発生させる。
【００６２】
この反発力／吸引力によって、質量体２４３の重心は移動するので、質量体２４３とアクチュエータ２４１から構成される振動発生手段２４０は振動を発生することができる。このとき、質量体２４３は弾性部材１３１の自由端に固定されているため、反発力/吸引力により単振動を発生する。この単振動による質量体２４３を慣性に対し、好適なタイミングでアクチュエータ２４１に電圧を印加することで、効率よく振動を発生することができる。
【００６３】
ここで、図６を用いて、アクチュエータ２４１に印加する電圧のパターンについて説明する。
【００６４】
図６は質量体２４３の単振動の様子とアクチュエータ２４１に印加する電圧の第１のタイミングを示すグラフである。図６（A）は質量体２４３の振動変位の様子であり縦軸に振動の変位を示している。また、図６（B）はアクチュエータ２４１の端子に印加する電圧を示しており、縦軸に電圧をとっている。図６（A）、（B）ともに横軸を同じ縮尺の時間にとっており、質量体２４３の振動変位に対するアクチュエータ２４１に印加する電圧のタイミングを示している。
【００６５】
図６にあるように、質量体２４３が振動の中立点を通過する前後に電圧を印加する。これにより、反発力または吸引力により、質量体２４３の慣性を増幅することで効率よく駆動することが可能である。また、振動の周波数は、質量体２４３と弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することで、さらに効率よく駆動することが可能である。
【００６６】
このときの共振モードは、弾性部材１３１が固定部材１５１と固定される部位を固定端として、質量体２４３が固定された位置を自由端とし、自由端から固定端にいたる経路の中で振動の節を持たない振動モードを利用する。さらには、弾性部材１３１とダイヤフラム１１１との固定部が振動の節とならない振動モードであってもよい。
【００６７】
ここでは、質量体２４３は磁石としたが、鋼などの磁力により吸引される材料であってもよい。この場合、質量体２４３とアクチュエータ２４１との間の吸引力によって、質量体２４３の振動を励振する。
【００６８】
図７を用いて、アクチュエータ２４１に印加する電圧のパターンについて説明する。
【００６９】
図７は質量体２４３の単振動の様子とアクチュエータ２４１に印加する電圧の第２のタイミングを示すグラフである。図７（A）は質量体２４３の振動変位の様子であり縦軸に振動の変位を示している。また、図７（B）はアクチュエータ２４１の端子に印加する電圧を示しており、縦軸に電圧をとっている。図７（A）、（B）ともに横軸を同じ縮尺の時間にとっており、質量体２４３の振動変位に対するアクチュエータ２４１に印加する電圧のタイミングを示している。
【００７０】
図７にあるように、質量体２４３が振動の中立点をアクチュエータ２４１が質量体２４３を吸引する方向に通過する前後に電圧を印加する。これにより、反発力または吸引力により、質量体２４３の慣性を増幅することで効率よく駆動することが可能である。もちろん、質量体２４３と弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することで、さらに効率よく駆動することが可能である。
【００７１】
実施の形態２の形態をとることで以下のような効果がある。
【００７２】
実施の形態１と同様に、実施の形態２のような形態のアクチュエータは通常小型化することで、推力が減少するが、梃の原理を用いることで大きな力をダイヤフラムに与えることができ、ポンプ性能を向上することが可能である。また、駆動周波数を質量体２４３と弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することでさらに効率よく駆動することが可能である。
【００７３】
また、ダイヤフラムを直接アクチュエータの推力で変形させる場合、その負荷によりアクチュエータの効率が低下するとともに、発熱の発生や寿命の低下を引き起こすが、本実施の形態では、アクチュエータはほぼ無負荷で駆動するため、アクチュエータの効率向上によるポンプの効率向上、また発熱抑制、長寿命化の効果がある。また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング１１２とアクチュエータ２４１、質量体２４３が平面的に配置されるため、薄型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。
【００７４】
＜実施の形態３＞
図８を用いて、本発明の実施の形態３について詳細に説明する。
【００７５】
図８は実施の形態３に関するポンプ３００の断面図を示す図である。実施の形態１と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態３は実施の形態１と振動発生手段の構成が異なる。
【００７６】
実施の形態３の振動発生手段３４０はベース１７１に固定されたジルコン酸チタン鉛などの圧電素子であるアクチュエータ３４１と磁石である質量体３４３とで構成される。アクチュエータ３４１は弾性部材１３１の固定部材１５１に固体される固定端近傍に接着により固定されている。質量体３４３は弾性部材の自由端に固定されており、アクチュエータ３４１と弾性部材１６１が接合される部位より、質量体３４１が固定される自由端へ至る経路の中間付近に、ダイヤフラム１１１は連結部材１６１を介し固定されている。
【００７７】
アクチュエータ３４１は前述したように圧電素子からなり、薄板上の圧電素子が図中垂直方向に積層されている。各薄板状の圧電素子の両面には電極が設けられ、電極が一つ飛びに電気的に短絡していることで、二組の電極群を構成している。2組の電極群に電圧を印加することで、アクチュエータ３４１は図中垂直方向に伸びまたは縮み変形を起こす。すなわち、印加する電圧の方向を繰り返し反転させることで、繰り返し伸縮変形する。弾性部材１３１は固定端近傍に伸縮する圧電素子のアクチュエータ３４１を備えるため、質量体３４３やダイヤフラム１１１の変形量は拡大される。圧電素子の変形量は一般的に小さいが、発生力が大きいためこのような構成には好適なアクチュエータである。
【００７８】
ここで、図９を用いて、アクチュエータ３４１に印加する電圧のパターンについて説明する。
【００７９】
図９は質量体３４３の単振動の様子とアクチュエータ３４１に印加する電圧のタイミングを示すグラフである。図９（A）は質量体３４３の振動変位の様子であり縦軸に振動の変位を示している。また、図９（B）はアクチュエータ３４１の端子に印加する電圧を示しており、縦軸に電圧をとっている。図９（A）、（B）ともに横軸を同じ縮尺の時間にとっており、質量体３４３の振動変位に対するアクチュエータ３４１に印加する電圧のタイミングを示している。
【００８０】
図９にあるように、質量体３４３が振動の振動にあわせ正弦波を印加することにより、伸縮変形時の発生力により、質量体３４３の慣性を増幅することで効率よく駆動することが可能である。もちろん、質量体３４３と弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することで、さらに効率よく駆動することが可能である。
【００８１】
実施の形態３の形態をとることで以下のような効果がある。
【００８２】
圧電素子は一般的に変位が小さく発生力が大きいという特性を持つ。本実施の形態のように弾性部材の固定端近傍に圧電素子からなるアクチュエータ３４１を配置することで、質量体３４３、ダイヤフラム１１１は弾性部材１３１によって変位が拡大される。そのため、ダイヤフラム１１１の変形量を大きくすることができポンプ性能を向上することが可能である。
【００８３】
また、駆動周波数を質量体３４３と弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することでさらに効率よく駆動することが可能である。また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング１１２とアクチュエータ３４１、質量体３４３が平面的に配置されるため、薄型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。
【００８４】
＜実施の形態４＞
図１０を用いて、本発明の実施の形態４について詳細に説明する。図１０は実施の形態４に関するポンプ４００の断面図を示す図である。実施の形態１と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態４は実施の形態１と振動発生手段、弾性部材などの構成が異なる。また、実施の形態３とはアクチュエータの配置及び、弾性部材の構成、などが異なる。
【００８５】
薄板短冊状の弾性部材１３１は、両端をそれぞれ２つの固定部材１５１に対し、ネジ１５２によって固定されている。それぞれの固定部材１５１の近くに、底面をベース１７１に固定され、対向する面を弾性部材１３１に固定されるように、かつ、それぞれの固定部材１５１の近くに、一つずつアクチュエータ３４３が配設されている。また、弾性部材１３１の中央部は、連結部材１６１を介しダイヤフラム１１１に固定されている。
【００８６】
２つのアクチュエータ３４１に実施の形態４と同様に（図９参照）電圧を印加する事で、アクチュエータ３４１の変位は、弾性部材１３１によって拡大され、ダイヤフラム１１１を変形させる。そして、ポンプ動作を行う。この様な構成により、実施の形態３と同様の効果が得られ、さらには、アクチュエータ３４１を2つ配設しているために、ポンプ出力は向上する。
【００８７】
実施の形態４の形態をとることで、実施の形態３と同様以下のような効果がある。
【００８８】
圧電素子は一般的に変位が小さく発生力が大きいという特性を持つ。本実施の形態のように弾性部材の固定端近傍に圧電素子からなるアクチュエータ３４１を配置することで、ダイヤフラム１１１は弾性部材１３１によって変位が拡大される。そのため、ダイヤフラム１１１の変形量を大きくすることができポンプ性能を向上することが可能である。
【００８９】
また、駆動周波数を弾性部材１３１と弾性部材１３１に固定されたダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することでさらに効率よく駆動することが可能である。また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング１１２とアクチュエータ３４１が平面的に配置されるため、薄型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。
【００９０】
＜実施の形態５＞
図１１を用いて、本発明の実施の形態５について詳細に説明する。
【００９１】
図１１は実施の形態５に関するポンプ５００の断面図を示す図である。実施の形態１と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態５は実施の形態１と振動発生手段の構成が異なる。また、実施の形態２とはアクチュエータの配置及び、弾性部材の構成、ケーシングの形状などが異なる。
【００９２】
ケーシング５１２は１面が開口部となっている外形を略直方体形状となっている。開口部を備える面の壁部の端面にはダイヤフラム１１１が接着により接合され気密封止がなされている。ケーシング５１２には中央部にポンプ室５１４が設けられ、その両側には弁用容積室１２８、１２７が設けられている。ポンプ室５１４と弁用容積室１２８とは吐出口１２６で連絡され、さらに弁用容積室１２８は接続部材１２２で外部へ連絡されている。
【００９３】
また、ポンプ室５１４と弁用容積室１２８とは流入口１２６で連絡され、さらに弁用容積室１２７は接続部材１２１で外部へ連絡されている。弁用容積室１２７の接続部材１２１側の側壁には弁１２３が接着され、弁用容積室１２８のポンプ室５１４側の側壁には弁１２４が接着されており、図中左から右方向に作動流体の流れる方向を規制している。そして、ポンプ室５１４の中央部には円環柱状のコイルであるアクチュエータ５４１が配設されており、そのアクチュエータ５４１の表面を取り囲むようにケーシング５１２の一部に中空の土手状形状が形成されている。
【００９４】
すなわち、円環中空の土手状形状部５１５の中のスペースにアクチュエータ５４１を内挿しており、ポンプ室５１４とアクチュエータ５４１とをケーシングの1部で区別している。このような構造により、コイルであるアクチュエータ５４１とポンプ室５１４に流入する作動流体が直接接触することはなく、たとえば作動流体が水や不凍液、薬液などの場合でも、ショートすることはない。また、土手状形状部５１５の高さは、ポンプ室５１４の外壁の高さよりも低くなっており、ダイヤフラム１１１が変形しても、ダイヤフラム１１１とは接触することがなく、ポンピング動作を阻害しない。
【００９５】
ダイヤフラム１１１の中央部には磁石であり、円盤形状の質量体５４３が固定されている。この質量体５４３は図中上方向がN極、下方向がS極となるように着磁されており、この質量体５４３の中心部にはセラミックやテフロンなどで耐食表面処理された柱状の炭素鋼である案内軸５４２がダイヤフラム１１１を貫通して固定されている。この案内軸５４２は土手状形状部５１５で0.2mm程度の隙間を持って、土手状形状部５１５の内側に挿入されており、図中垂直方向に移動可能に案内されている。
【００９６】
このような構成により、アクチュエータ５４１に所定の電圧を印加することで、質量体５４３には、図中垂直方向に反発／吸引力が働き、ダイヤフラム１１１が変形する。このダイヤフラム１１１の変形により、ポンプ室５１４の容積が変化し作動流体が接続部材１２１から接続部材１２２の方向へ輸送される。ダイヤフラム１１１は弾性を持っており、質量体５４３が移動する方向とは反対方向へ戻し力を発生する。アクチュエータ５４１が発生する反発／吸引力とダイヤフラムの戻し力により質量体５４３は単振動を行う。実施の形態２と同様に、質量体５４３が振動の中立点を通過する前後に電圧を印加する。これにより、反発力または吸引力により、質量体５４３の慣性を増幅することで効率よく駆動することが可能である。
【００９７】
また、振動の周波数は、質量体５４３とダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することで、さらに効率よく駆動することが可能である。
【００９８】
また、実施の形態２と同様に、本実施の形態では質量体５４３を磁石としたが、鋼などの磁力により吸引される材料であってもよい。この場合、質量体５４３とアクチュエータ５４１との間の吸引力によって、質量体５４３の振動を励振する。質量体５４３が磁石である場合、実施の形態２の図０６に示すタイミングで電圧を印加する事で効率よく駆動することが可能であり、質量体５４３が鋼である場合、実施の形態２の図０７に示すタイミングで電圧を印加する事で効率よく駆動することが可能である。
【００９９】
実施の形態５の形態をとることで以下のような効果がある。
【０１００】
実施の形態５のような形態のアクチュエータ５４１は通常小型化することで、推力が減少するが、梃の原理を用いることで大きな力をダイヤフラム１１１に与えることができ、ポンプ性能を向上することが可能である。また、駆動周波数を質量体５４３とダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することでさらに効率よく駆動することが可能である。また、ダイヤフラムを直接アクチュエータの推力で変形させる場合、その負荷によりアクチュエータの効率が低下するとともに、発熱の発生や寿命の低下を引き起こすが、本実施の形態では、アクチュエータはほぼ無負荷で駆動するため、アクチュエータの効率向上によるポンプの効率向上、また発熱抑制、長寿命化の効果がある。
【０１０１】
また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング５１２の占有体積の内部にアクチュエータ５４１が配設され、すなわち平面的に配置されるため、薄型化・平面サイズの小型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。
【０１０２】
＜実施の形態６＞
図１２を用いて、本発明の実施の形態６について詳細に説明する。
【０１０３】
図１２は実施の形態６に関するポンプ６００の断面図を示す図である。実施の形態１と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態６は実施の形態１と振動発生手段、弾性部材などの構成が異なる。また、実施の形態２とはアクチュエータの配置及び、弾性部材の構成、などが異なる。実施の形態１と同様にケーシング１１２にはダイヤフラム１１１が接合されている。そのほか、弁１２３、弁用容積室１２７、流入口１２５、ポンプ室１１４、吐出口１２６、弁１２４、弁用容積室１２８、は実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【０１０４】
弁用容積室１２７、１２８の外側には、それぞれ、外部のチューブなどに接続される接続部材６２１、６２２が配設されている。接続部材６２１、６２２は略管状部材であり、ケーシング１１２とはめ込みにより接合されており、接合部には水漏れ防止のため接着剤が塗られ、水漏れ防止とともに接合を強固なものとしている。この接続部材６２１、６２２はケーシング１１２とのはめ込み深さを規制するために円盤状のつばが設けられており、その一部はアクチュエータ６４１を避けるように削り取られている。
【０１０５】
この接続部材６２１、６２２の図中上部には、ケーシング１１２を取り囲むようにコイルからなるアクチュエータ６４１が設けられている。このコイルからなるアクチュエータ６４１はケーシング１１２を取り囲む略四角形のリング形状であり、ケーシング１１２を取り囲むように銅線が巻かれている。その高さ（図中垂直方向）はダイヤフラム１１１よりも高い位置まで設けられている。
【０１０６】
そして、アクチュエータ６４１の図中上の面には、アクチュエータ６４１の平面外形とほぼ同じ外形の平面を持つ薄板の質量体６４３が設けられており、その中心部には、アクチュエータ６４１と質量体６４３が接触しないようにするとともに、ダイヤフラム１１１とネジ６４２で固定されるダイヤフラム１１１側に突出したへそ部を持っている。
【０１０７】
また、質量体６４３のアクチュエータ６４１と平面的に重なり合わない領域の厚みは、アクチュエータ６４１と平面的に重なり合う領域よりも厚い形状であり、この段差側面とアクチュエータ６４１の内壁面とで質量体６４３が図中垂直方向に移動可能に案内されている。この様な構造より、振動規制手段を実現している。また、質量体６４３は磁石からなり図中垂直方向に、ダイヤフラム１１１側をN極、反対側をS極として着磁されている。
【０１０８】
このような構成により、アクチュエータ６４１に所定の電圧を印加することで、質量体６４３には、図中垂直方向に反発/吸引力が働き、ダイヤフラム１１１が変形する。このダイヤフラム１１１の変形により、ポンプ室１１４の容積が変化し作動流体が接続部材６２１から接続部材６２２の方向へ輸送される。ダイヤフラム１１１は弾性を持っており、質量体６４３が移動する方向とは反対方向へ戻し力を発生する。アクチュエータ６４１が発生する反発／吸引力とダイヤフラムの戻し力により質量体６４３は単振動を行う。実施の形態２と同様に、質量体６４３が振動の中立点を通過する前後に電圧を印加する。
【０１０９】
これにより、反発力または吸引力により、質量体６４３の慣性を増幅することで効率よく駆動することが可能である。また、振動の周波数は、質量体６４３とダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することで、さらに効率よく駆動することが可能である。
【０１１０】
また、実施の形態２と同様に、本実施の形態では質量体６４３を磁石としたが、鋼などの磁力により吸引される材料であってもよい。この場合、質量体６４３とアクチュエータ６４１との間の吸引力によって、質量体６４３の振動を励振する。質量体６４３が磁石である場合、実施の形態２の図６に示すタイミングで電圧を印加する事で効率よく駆動することが可能であり、質量体６４３が鋼である場合、実施の形態２の図７に示すタイミングで電圧を印加する事で効率よく駆動することが可能である。
【０１１１】
実施の形態６の形態をとることで以下のような効果がある。
【０１１２】
実施の形態６のような形態のアクチュエータは通常小型化することで、推力が減少するが、梃の原理を用いることで大きな力をダイヤフラムに与えることができ、ポンプ性能を向上することが可能である。また、駆動周波数を質量体６４３とダイヤフラム１１１などを含む振動系の共振周波数で駆動することでさらに効率よく駆動することが可能である。
【０１１３】
また、ダイヤフラムを直接アクチュエータの推力で変形させる場合、その負荷によりアクチュエータの効率が低下するとともに、発熱の発生や寿命の低下を引き起こすが、本実施の形態では、アクチュエータはほぼ無負荷で駆動するため、アクチュエータの効率向上によるポンプの効率向上、また発熱抑制、長寿命化の効果がある。
【０１１４】
また、小さなアクチュエータでも効果的にダイヤフラムを変形させることが可能であり、ポンプの小型化に効果がある。その上、本実施の形態では、ケーシング１１２の外側にアクチュエータ６４１が配設され、すなわち平面的に配置されるため、薄型化に効果があり、電子機器などへ組み込みが容易となる。また、アクチュエータ６４１の体積を大きく取れる事で、高出力なアクチュエータを実現でき、ポンプ性能の向上に効果がある。
【０１１５】
＜実施の形態７＞
ここでは、実施の形態１のポンプ１００を利用した冷却装置１０００について説明する。
【０１１６】
図１３は冷却装置１０００の構成を示すブロック図である。ポンプ１００と受熱部材１０１０と放熱部材１０２０は直列に接続され、放熱部材１０２０からポンプ１００に帰還する。受熱部材１０１０には発熱体１０３０が熱伝導良く固定されている。
【０１１７】
この構成により、ポンプ１００を動作させることで、内部の作動流体は、ポンプ１００→受熱部材１０１０→放熱部材１０２０→ポンプ１００と循環する。そして、発熱体１０３０の熱は、受熱部材１０１０から内部の作動流体に伝達され、作動流体の熱は、放熱部材１０２０より外部に放出される。結果として、発熱体１０３０の温度上昇は抑えられる。（冷却される。）
また、発熱体１０３０には熱電対などの温度検出手段が設けられており、この熱電対からの状態をしめす状態信号１０３１は制御回路１０５０に出力され、この状態信号１０３１により制御回路１０５０から駆動回路１０４０へ制御信号１０５１が出力される。制御信号１０５１により駆動回路１０４０が、ポンプ１００の動作のON/OFFのコントロールを行う。このとき、制御回路１０５０は図１４に示すアルゴリズムによってポンプをコントロールする。図１４は実施の形態７に関する制御アルゴリズムである。
【０１１８】
制御回路１０５０はあらかじめ設定されていた設定値T0と状態信号Tを大小比較し、状態信号が設定値T0よりも大きい場合、駆動回路１０４０に対し、ポンプ動作ONの制御信号１０５１を出力する。また、状態信号１０３１が設定値T0よりも小さい場合、駆動回路１０４０に対し、ポンプ動作OFFの制御信号１０５１を出力する。
【０１１９】
この様なアルゴリズムによってポンプ１００の動作ON/OFFをコントロールすることで、発熱体１０３０の温度が上昇し規定温度（設定値T0）を超えたときのみ動作し、発熱体１０３０の温度が低いときはポンプ動作を行わない。このため、発熱体１０３０の冷却が必要ないときにはポンプ動作を行わず、結果として消費電力を低くすることができる。
【０１２０】
＜実施の形態８＞
ここでは、実施の形態１のポンプ１００を利用した冷却装置２０００の駆動方法について説明する。
【０１２１】
図１５は冷却装置２０００の構成を示すブロック図である。実施の形態７と同様の部材に関しては同一の記号を付することでその説明は省略する。実施の形態８は実施の形態７とポンプ１００の駆動方法が異なる。
【０１２２】
発熱体１０３０には熱電対が設けられ、この熱電対からの状態をしめす状態信号１０３１は電圧増幅回路２０５０に出力され、電圧増幅回路２０５０からポンプ１００のアクチュエータ１４１に電力が供給される。熱電対の出力する状態信号１０３１は発熱体の温度に応じて電圧を出力する。（温度上昇により、状態信号１０３１の電圧が上昇する。）
この様な構成にすることで、発熱体１０３０の温度上昇に伴ってポンプ１００の作動流体を輸送する量は増加し、冷却が必要ないときにはポンプ動作の消費電力は低く抑えることが可能であり、結果として消費電力を低くすることができる。
【０１２３】
ここでは、ポンプ１００を用いて冷却装置２０００を構成したが、ポンプ２００、３００、４００、５００においても、それぞれの駆動回路に電圧増幅回路２０５０からの出力によってポンプ動作を行うことで、同じ効果が得られる。また、実施の形態７との組み合わせも可能である。
【０１２４】
＜実施の形態９＞
ここでは、冷却装置１０００を用いた電子機器であるPDA３０００を説明する。
【０１２５】
PDA３０００のCCDや画像処理LSI、CPUなどの発熱体を冷却することで、それらの機能向上を行うことができる。図１６はPDA３０００の構造を示す側面図および平面図である。図１６（A）は液晶３０３０から見た外観図、図１６（B）は側面から見た図である。
【０１２６】
点線は内蔵された、基板３０１０、CPU３０２０、冷却装置１０００であり、受熱部材１０１０、放熱部材１０２０、ポンプ１００、それらを連結するチューブ１１００である。
【０１２７】
PAD３０００内部に内蔵された基盤３０１０にはCPU３０２０が実装され、CPU３０２０の基盤３０１０と対向する面には、受熱部材１０１０が熱伝導性の良好な接着剤で固定されている。また、基板１００の一部にはポンプ１００が固定され、放熱部材１０２０がPDA３０００の外装の底面に、熱伝導性の良好な接着剤で固定されている。また、それぞれの部材（受熱部材１０１０、放熱部材１０２０、ポンプ１００）は直列帰還するようにチューブ１１００によって接続されている。
【０１２８】
この様な構造にすることでCPU３０２０の発熱はPDA３０００の底面より放熱され、CPU３０２０を冷却することが可能である。このことにより、CPU３０２０の発熱を抑えることが可能であり、処理能力の向上が可能である。また、PDA３０００の液晶３０３０と対向する面は、通常操作者がハンドリングするため、冷却装置１０００がない場合、発熱によって焼けどや不快感を与えるが、通常操作者がハンドリングしないPDA３０００の底面に放熱部材１０２０を配置することで、焼けどや不快感を防ぐことができる。
【０１２９】
＜実施の形態１０＞
ここでは、ポンプ１００を用いた電子機器である、薬液投液ポンプ４０００に付いて説明する。図１７は薬液投液ポンプ４０００の外観図である。直方体のパッケージ４０１０からは薬液吐出口４０２０が出ており、図示しない人体に接続され、薬液が定期的に人体に投薬され、治療が行われる。
【０１３０】
ここで、内部構造について図１８を用いて説明する。図１８は薬液投液ポンプ４０００の内部構造をあらわす平面図である。ポンプ１００は一方の吐出側の接続部材１２２が薬液吐出口４０２０に接続されており、パッケージ４０１０の外部へ連絡されている。また、流入側の接続部材１２１は薬液を保存するタンク４０３０に接続されている。このタンク４０３０はベローズ構造を有しており、薬液が少なくなるとその容積が小さくなるような構造となっている。
【０１３１】
また、バッテリ４０２０がポンプの駆動及び制御を行う駆動制御回路４０４０に電気的に接続され電力源となっている。また、ポンプ１００は駆動制御回路４０４０に電気的に接続され駆動する。この駆動制御回路４０４０が定期的にポンプ１００を動作させることで、タンク４０３０中の薬液はポンプ１００によって輸送され、薬液吐出口４０２０を通って図示しない人体に投与される。この薬液投液ポンプ４０００はポンプ１００が小型薄型であるため、そのサイズを従来のものより小型化でき、携帯性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に関するポンプ１００の平面図である。
【図２】実施の形態１に関するポンプ１００の断面図である。
【図３】実施の形態１に関するポンプ１００の弁構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に関するポンプ１００の弁形状を示す平面図である。
【図５】実施の形態２に関するポンプ２００の断面図である。
【図６】質量体２４３の単振動の様子とアクチュエータ２４１に印加する電圧の第１タイミングを示すグラフである。
【図７】質量体２４３の単振動の様子とアクチュエータ２４１に印加する電圧の第２タイミングを示すグラフである。
【図８】実施の形態３に関するポンプ３００の断面図である。
【図９】質量体３４３の単振動の様子とアクチュエータ３４１に印加する電圧のタイミングを示すグラフである。
【図１０】実施の形態４に関するポンプ４００の断面図である。
【図１１】実施の形態５に関するポンプ６００の断面図である。
【図１２】実施の形態６に関するポンプ６００の断面図である。
【図１３】冷却装置１０００の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態７に関する制御アルゴリズムである。
【図１５】冷却装置２０００の構成を示すブロック図である。
【図１６】PDA３０００の構造を示す側面図及び平面図である。
【図１７】薬液投液ポンプ４０００の外観図である。
【図１８】薬液投液ポンプ４０００の内部構造をあらわす平面図である。
【図１９】従来のポンプ６０００の断面図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００、５００ ポンプ
１３１、弾性部材
１１１、ダイヤフラム
１４１、２４１、３４１、５４１、６４１ アクチュエータ
１４３、２４３、３４３、５４３、６４３ 質量体
１１２、５１２ ケーシング
１１４、５１４ ポンプ室
１５１ 固定部材
１７１ ベース
１４０、２４０、３４０、５４０、６４０ 振動発生手段
１２５ 流入口
１２６ 吐出口
１２７、１２８ 弁用容積室
１２３、１２４ 弁
１２１、１２２、６２１、６２２ 接続部材
１０１０ 受熱部材
１０２０ 放熱部材
３０００ PDA
４０００ 薬液投液ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention has a pump chamber composed of a casing and a diaphragm, an inflow port and a discharge port communicating between the pump chamber and the outside, and changes a volume of the pump chamber by a displacement generated in the diaphragm to supply a fluid. The present invention relates to a pump to be moved, and an electronic device and a cooling device using the pump.
[0002]
[Prior art]
A general pump using a diaphragm will be described with reference to a schematic diagram of a conventional pump shown in FIG. A crank mechanism 5003 is connected to an output shaft 5002 of the rotary motor 5001. A diaphragm 5004 is fixed to the crank mechanism 5003, and the diaphragm 5004 repeats vertical displacement in the drawing by rotation of the rotary motor 5001. A diaphragm 5004 is joined to one surface of the pump chamber 5005, and an inflow valve 5006 and a discharge valve 5007 are provided on opposite surfaces. The inflow valve 5006 regulates the outflow of the liquid to the outside, and the discharge valve 5007 regulates the inflow of the liquid from the outside. Therefore, the displacement of the diaphragm 500 changes the volume of the pump chamber 5005, and the fluid flows through the inflow valve 5006. Is transported in the direction of the discharge valve 5007 (see Patent Document 1, for example).
[0003]
In such a configuration, since the rotary motor 5001 is driven while receiving a load, particularly when the rotary motor 5001 is reduced in size, the efficiency is significantly reduced, and it is difficult to reduce the size of the rotary motor 5001. In addition, the use of the crank mechanism 5003 complicates the structure and makes it difficult to reduce the size of the pump itself.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-137274 (paragraphs 0007 to 0012, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly efficient pump that has a simple structure, is easily miniaturized, and provides an electronic device and a cooling device using the pump.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has a pump chamber formed of a casing and a diaphragm, an inflow port and a discharge port communicating between the pump chamber and the outside, and the displacement of the diaphragm causes the displacement of the pump chamber. In a pump that moves a fluid by changing the pressure, a valve that is provided at at least one of the inflow port and the discharge port and that prevents backflow, and that is fixed to the diaphragm and that generates vibration when a predetermined power is applied Displacement occurs in the diaphragm based on vibration of the generating means and the vibration generating means.
[0007]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly efficient pump can be provided even by a small actuator without force by deforming a diaphragm using inertia of vibration. With a simple structure and a small actuator, a small pump can be provided.
[0008]
The present invention is characterized in that the vibration generating means is fixed to the diaphragm via an elastic member.
[0009]
According to the present invention, the vibration generated by the vibration generating means can be amplified more effectively than the elastic member, so that a highly efficient pump can be provided. With a simple structure and a small actuator, a small pump can be provided.
[0010]
According to the present invention, the elastic member includes a fixed end that is fixed to the casing or a supporting member that fixes the casing and does not vibrate, a free end that is fixed to the vibration generating unit and vibrates, and a part of a portion from the fixed end to the free end. , Fixed to the diaphragm.
[0011]
According to the present invention, it is possible to deform the diaphragm with a force larger than the force generated by the vibration generating means, to improve the pump performance such as the discharge pressure with a simple structure, and to reduce the size and the efficiency. Pumps can be provided.
[0012]
According to the present invention, the elastic member has a fixed end that is fixed to the casing or a support member that fixes the casing and does not vibrate, and a free end that is fixed to the diaphragm and vibrates, and is a part of a portion from the fixed end to the free end. , Fixed to the vibration generating means.
[0013]
According to the present invention, the diaphragm can be deformed with a displacement larger than the displacement generated by the vibration generating means, and the pump performance such as the discharge amount can be improved with a simple structure, and the size and efficiency can be reduced. Pumps can be provided.
[0014]
The present invention is characterized in that the vibration generating means includes a mass body that vibrates, and an actuator that vibrates the mass body.
[0015]
According to the present invention, since vibration can be effectively amplified by the mass body, a highly efficient pump can be provided. With a simple structure and a small actuator, a small pump can be provided.
[0016]
The present invention is characterized in that the vibration generating means is fixed to the diaphragm.
According to the present invention, it is possible to effectively amplify the vibration generated by the vibration generating means by utilizing the elasticity of the diaphragm, and furthermore, the structure is simple and the actuator is small, so that Therefore, a highly efficient pump suitable for a small size can be provided. The present invention is characterized in that the vibration generating means includes a vibrating mass body and an actuator for vibrating the mass body.
[0017]
According to the present invention, it is possible to effectively amplify the vibration generated by the vibration generating means by utilizing the elasticity of the diaphragm, and furthermore, it is possible to effectively amplify the vibration by the mass body, thereby achieving high efficiency. Pump can be provided. In addition, since the actuator has a simple structure and a small actuator, a small pump can be provided.
[0018]
The present invention is characterized in that the actuator is fixed to the casing or a support member for fixing the casing.
[0019]
According to the present invention, a high-efficiency pump can be provided without vibration being hindered by a lead wire connected to a power supply or a drive circuit from an actuator. Also, since the lead wire does not vibrate, there is no fear of fatigue breakage and the like, and a highly reliable pump can be provided. In addition, here, being fixed to the casing includes fixing to the casing via other members, so that the degree of freedom in design such as the arrangement and shape of the actuator is increased, and the size and size of the actuator are reduced by efficient space utilization. A highly efficient pump can be provided.
[0020]
The present invention is characterized in that the actuator is fixed to the elastic member.
[0021]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, after assembling a mass body and an actuator, it can fix to a pressurizing member and it is effective in cost reduction. Further, since the replacement of the vibration generating means is easy, the maintainability is good, and the vibration generating means can always be operated in a good state. As a result, the vibration generating means can be maintained in a good state even during long-term use, so that highly efficient pump performance can be maintained.
[0022]
The present invention is characterized in that the actuator is fixed to the diaphragm.
[0023]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, after assembling a mass body and an actuator, it can fix to a diaphragm, and it is effective in cost reduction. Further, since the replacement of the vibration generating means is easy, the maintainability is good, and the vibration generating means can always be operated in a good state. As a result, the vibration generating means can be maintained in a good state even during long-term use, so that highly efficient pump performance can be maintained.
The present invention is characterized in that the vibration generating means generates vibration by eccentrically rotating the mass body.
According to the present invention, an inexpensive, high-efficiency, small-sized vibration motor causes a decrease in efficiency, a decrease in durability, heat generation, etc. due to a load torque, causing a decrease in efficiency and reliability. It is possible to provide a pump that can be driven by a load and that is compact, highly efficient, highly reliable, and inexpensive.
[0024]
The present invention is characterized by having a vibration restricting means for restricting the vibration direction of the vibration generating means to the direction of displacement of the diaphragm.
[0025]
According to the present invention, the vibration can be efficiently generated by regulating the vibration direction of the vibration generating means to the deformation direction of the diaphragm. For this reason, a highly efficient pump can be provided.
[0026]
The present invention is characterized in that a part of the valve is a thin plate fixedly supported in the vicinity of the inlet or the outlet, and the thin plate is elastically deformed by fluid pressure generated by displacement of the diaphragm.
[0027]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a valve with a simple structure and a high effect of backflow prevention can be realized, and it is effective in miniaturization and high efficiency of a pump.
[0028]
The present invention includes at least a pump according to the present invention, a heat receiving member that conducts heat from a heating element to a liquid, and a heat radiating member that radiates heat from the liquid to the outside. The heat of the heating element is cooled by transporting the liquid to the member.
[0029]
According to the present invention, by using the small and highly efficient pump of the present invention, it is possible to provide a cooling device that is small and can efficiently cool the heating element.
[0030]
The present invention is an electronic device including the pump of the present invention.
According to the present invention, a small and highly efficient electronic device can be provided by using the small and highly efficient pump of the present invention.
[0031]
The present invention is an electronic device including the cooling device of the present invention.
[0032]
According to the present invention, a compact, high-efficiency, high-performance, high-performance electronic device can be provided by mounting the small and highly efficient cooling device of the present invention.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a pump of the present invention, a cooling device using the pump of the present invention, an electronic device using the pump of the present invention, and an electronic device using the cooling device of the present invention will be described.
[0034]
<Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0035]
FIG. 1 is a diagram showing a plan view of a pump 100 according to the first embodiment. A mass body 143 is fixed to the output shaft 142 of the actuator 141. The vibration generating means 140 includes the actuator 141, the output shaft 142, and the mass body 143. The actuator 141 is a small DC coreless motor, and is a rotary electromagnetic motor in which the output shaft 142 rotates. On the output shaft 142, a mass body 143 made of tungsten having a heavy specific gravity or an alloy containing tungsten as a main component and a center shaft 142 are fixed so that the center of gravity of the mass body 143 is shifted. Therefore, by applying a DC voltage to the actuator 141, the output shaft 142 rotates, and the mass body 143 fixed with the center of gravity shifted to the output shaft 142 rotates eccentrically. Due to this eccentric rotation, the center of gravity of the mass body 143 rotates, thereby generating vibration.
[0036]
An actuator 141, which is a component of the vibration generating means 140 that generates the vibration, is fixed to one end of the elastic member 131. The elastic member 131 is a thin plate-shaped leaf spring made of stainless steel. One end is fixed to the actuator 141, and the other end is fixed to the base 171 which is a part of the supporting member. The center of the diaphragm 111 is fixed to the fixing member 151 by a screw 152, and near the middle of the path from the fixing member 151 of the elastic member 131 to the actuator 141 by a screw 132 via a connecting member 161 (not shown). It is fixed near.
[0037]
With such a configuration, the elastic member 131 has a fixed portion with the actuator 141 as a free end and a fixed portion with the fixed member 151 as a fixed end, and is forcibly vibrated by the vibration generated by the vibration generating means 140. Since the diaphragm 111 is fixed near the middle between the free end and the fixed end of the elastic member 131, the diaphragm 111 has a force of about twice the force generated by the vibration generating means 140 at the free end based on the principle of leverage. Can be deformed.
[0038]
The elastic member 131 has a shape of a thin strip, and functions as a vibration control unit. Since the elastic member 131 has a thin plate shape in the vibration direction of the diaphragm 111, the rigidity in the thickness direction is low and the rigidity in the planar direction is high. Therefore, vibrations in unnecessary directions generated by the vibration generating means 140 are restricted, and only vibrations in a direction necessary for deformation of the diaphragm 111 can be selectively generated.
[0039]
Here, description will be made with reference to FIG.
[0040]
FIG. 2 is a sectional view of the pump 100 according to the first embodiment. This is a cross-sectional view of the AA 'part in FIG. By applying a DC voltage to the actuator 141, the vibration generating means 140 generates vibration in the vertical direction in the figure. Therefore, the elastic member 131 performs simple vibration with the screw 152 as a fixed end and the actuator 141 as a free end.
[0041]
Almost the middle of the elastic member 131 is fixed to the diaphragm 111 and the screws 132 and 132 via the connecting member 161. The outer periphery of the diaphragm 111 is joined by an adhesive 113 at an opening of a casing 112 whose inner shape is substantially rectangular parallelepiped. Here, the bonding is performed via an adhesive, but any bonding method with good airtightness such as spot welding, seam welding, or screwing using packing may be used.
[0042]
The space surrounded by the casing 112 and the diaphragm 111 is a pump chamber 114, and the volume of the pump chamber 114 changes due to the deformation of the diaphragm 111. The height (vertical direction in the figure) of the fixing member 151 is the same as the total height of the casing 112, the adhesive 113, the diaphragm 111, and the connecting member 161. When the elastic member 131 is not vibrating, the diaphragm 111 has Is set so that no deformation occurs. Therefore, the diaphragm 111 is substantially uniformly pulled and pushed and deformed by the vibration of the elastic member 131.
[0043]
The casing 112 is provided with two openings, an inflow port 125 and a discharge port 126 (not shown), so that a working fluid can enter and exit from the outside. A valve 123 and a valve 124 (not shown) are attached to the inflow port 125 and the discharge port 126 to guide the direction of the working fluid.
[0044]
Here, description will be made with reference to FIG.
[0045]
FIG. 3 is a sectional view showing the valve structure of the pump 100 according to the first embodiment. This is a cross-sectional view of the portion BB 'in FIG. The hatched area in the figure is the pump chamber 114. The casing 112 is provided with an inlet 125 on one surface, and outside the casing 112, there is a valve chamber 127 for ensuring the operating range of the valve 123. Further, the valve 123 is provided on the outer side wall 129. Mounted by gluing.
[0046]
A connection member 121 for communicating the working fluid to the outside is provided outside the valve 123. The inner diameter of the connecting member 121 is smaller than the operating part of the valve 123, and the valve 123 closes (closely contacts the side wall 129) to prevent the movement of the working fluid. The valve 123 is activated by a pressure difference between the pump chamber 114 and the working fluid on the connecting member 121 side. The valve closes when the pressure on the pump chamber 114 side is high, and conversely when the pressure on the pump chamber 114 side is low. Opens.
[0047]
In addition, a discharge port 126 is provided on a surface of the casing 112 opposite to the surface on which the inflow port 125 is provided, and a valve volume chamber 128 for ensuring an operation range of the valve 124 is provided. A valve 124 is attached to the side wall 130 on the discharge port 126 side of the valve chamber 128 by bonding. A connection member 122 that connects the working fluid to the outside is provided on a surface of the valve volume chamber 128 opposite to the surface to which the valve 124 is adhered. The diameter of the discharge port 126 is smaller than the diameter of the operating portion of the valve 124. When the valve 124 closes (closely contacts the side wall 130), the movement of the working fluid is prevented. The valve 124 is activated by a pressure difference between the pump chamber 114 and the working fluid on the connection member 121 side. The valve opens when the pressure on the pump chamber 114 side is high, and conversely when the pressure on the pump chamber 114 side is low. Closes.
[0048]
Here, the valves 123 and 124 will be described with reference to FIG.
[0049]
FIG. 4 is a plan view showing the valve shape of the pump 100 according to the first embodiment. The valve 123 and the valve 124 have the same shape, and are formed of a thin plate of stainless steel. Its thickness is about 10 m and its outer shape is rectangular. In the vicinity of the center, a U-shaped through groove is formed by etching. The height of the U-shape is larger than the inner diameter of the discharge port 126 or the connecting member 121, and the inside of the U-shape covers the front surface of the inner diameter of the discharge port 126 or the connecting member 121. The dotted line in the figure indicates the position and size of the inner diameter of the discharge port 126 or the connection member 121.
[0050]
Here, the valves 123 and 124 are formed of stainless steel by etching, but may be formed of polyimide, Teflon, or another polymer material, or may be formed by punching. However, burrs at the time of processing lead to leakage of the working fluid and the like, and may lower the pump performance.
[0051]
Up to this point, description has been made mainly on each component of the pump 100 according to the first embodiment. Here, the operation principle of the pump 100 will be described.
The vibration generating means 140 generates vibration by eccentric rotation of the mass body 143 connected to the rotary actuator 141 and its output shaft 142 so as to shift the center of gravity. Vibration is generated by the centrifugal force of the mass body 143 according to the rotation speed of the motor. This vibration forcibly vibrates the free end of the elastic member 131 and, due to the positional relationship between the fixed end, which is the fixed member 151, and the diaphragm 111, a force larger than the vibration generated by the vibration generating means 140 by the principle of leverage. Deforms the diaphragm 111. Therefore, the force for deforming the diaphragm 111 changes according to the change in the rotation speed of the actuator 141.
[0052]
Due to the deformation of the diaphragm 111, the volume of the pump chamber 114 changes. When the diaphragm 111 is pushed into the pump chamber 114, the pressure in the pump chamber 114 becomes higher than the outside, and the discharge port is operated by the valve 124. The working fluid flows out from 126 to the outside.
[0053]
At this time, since the valve 123 is closed, the working fluid does not flow in and out between the outside and the pump chamber 114. When the diaphragm 111 is pulled toward the elastic member 131, the pressure in the pump chamber 114 becomes lower than the outside, and the working fluid flows from the outside toward the inflow port 125 by the action of the valve 123. At this time, since the valve 124 is closed, the working fluid does not flow between the outside and the pump chamber 114.
[0054]
As described above, by repeatedly pulling and pushing the diaphragm 111, the working fluid is supplied to the connecting member 121, the valve 123, the valve chamber 127, the pump chamber 114, the valve 124, the valve chamber 128, and the connecting member 122 in this order. Move the working fluid.
[0055]
Taking the form of Embodiment 1 has the following effects.
[0056]
Usually, the actuator is reduced in size to reduce the torque, but by using the principle of leverage, a large force can be applied to the diaphragm, and the pump performance can be improved. When the diaphragm is directly deformed by the output shaft of the actuator, the load torque decreases the efficiency of the actuator and causes the generation of heat and shortens the service life. In the present embodiment, however, the actuator rotates with almost no load. Therefore, there is an effect of improving the efficiency of the pump by improving the efficiency of the actuator, suppressing heat generation, and extending the life.
[0057]
In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, since the casing 112 and the actuator 141 are arranged in a plane, it is effective to reduce the thickness and facilitate the incorporation into an electronic device or the like.
[0058]
<Embodiment 2>
Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0059]
FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional view of a pump 200 according to the second embodiment. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Embodiment 2 is different from Embodiment 1 in the configuration of the vibration generating means.
[0060]
The vibration generating means 240 according to the second embodiment includes an actuator 241 which is an annular coil fixed to a base 171 and a mass body 243 which is a magnet. The mass body 243, which is a magnet, has a shape having an axis at the center of the disk, and is magnetized so that the disk has an N pole and the tip of the shaft has an S pole. The actuator 241 as a coil is wound with a copper wire around the axis of the mass body 243, and can generate a magnetic field in the vertical direction in the figure by applying a voltage.
[0061]
The shaft of the mass body 243 is inserted so as to have a predetermined gap of about 0.2 mm from the inner wall of the actuator 241, thereby guiding the vibration direction of the mass body 243. With such a structure in which the mass body 243 is inserted into the actuator 241, it functions as a vibration control unit. Then, by reversing the direction of the voltage applied to the actuator 241, a repulsive force / attraction force is generated in the mass body 243 in the vertical direction in the figure.
[0062]
Since the center of gravity of the mass body 243 is moved by the repulsive force / suction force, the vibration generating means 240 including the mass body 243 and the actuator 241 can generate vibration. At this time, since the mass body 243 is fixed to the free end of the elastic member 131, a simple vibration is generated by the repulsive force / attraction force. By applying a voltage to the actuator 241 at a suitable timing with respect to the inertia of the mass body 243 due to the simple vibration, vibration can be generated efficiently.
[0063]
Here, the pattern of the voltage applied to the actuator 241 will be described with reference to FIG.
[0064]
FIG. 6 is a graph showing the state of the simple vibration of the mass body 243 and the first timing of the voltage applied to the actuator 241. FIG. 6A shows the state of the vibration displacement of the mass body 243, and the vertical axis shows the displacement of the vibration. FIG. 6B shows a voltage applied to the terminal of the actuator 241, with the vertical axis representing the voltage. 6A and 6B, the horizontal axis represents the same scaled time, and indicates the timing of the voltage applied to the actuator 241 with respect to the vibration displacement of the mass body 243.
[0065]
As shown in FIG. 6, a voltage is applied before and after the mass body 243 passes the neutral point of the vibration. Thus, it is possible to efficiently drive the mass body 243 by amplifying the inertia of the mass body 243 by a repulsive force or a suction force. Further, by driving at a resonance frequency of a vibration system including the mass body 243, the elastic member 131, and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently.
[0066]
At this time, the resonance mode is such that a portion where the elastic member 131 is fixed to the fixing member 151 is a fixed end, a position where the mass body 243 is fixed is a free end, and vibrations occur in a path from the free end to the fixed end. Use a vibration mode with no nodes. Further, the vibration mode may be such that the fixed portion between the elastic member 131 and the diaphragm 111 does not become a node of vibration.
[0067]
Here, the mass body 243 is a magnet, but may be a material such as steel that is attracted by magnetic force. In this case, the vibration of the mass body 243 is excited by the attraction force between the mass body 243 and the actuator 241.
[0068]
The pattern of the voltage applied to the actuator 241 will be described with reference to FIG.
[0069]
FIG. 7 is a graph showing the state of the simple vibration of the mass body 243 and the second timing of the voltage applied to the actuator 241. FIG. 7A shows the state of the vibration displacement of the mass body 243, and the vertical axis shows the displacement of the vibration. FIG. 7B shows the voltage applied to the terminal of the actuator 241, and the vertical axis represents the voltage. 7A and 7B, the horizontal axis represents the same scaled time, and indicates the timing of the voltage applied to the actuator 241 with respect to the vibration displacement of the mass body 243.
[0070]
As shown in FIG. 7, a voltage is applied before and after the mass body 243 passes through the neutral point of the vibration in the direction in which the actuator 241 sucks the mass body 243. Thus, it is possible to efficiently drive the mass body 243 by amplifying the inertia of the mass body 243 by a repulsive force or a suction force. Of course, by driving at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 243, the elastic member 131, and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently.
[0071]
Taking the form of the second embodiment has the following effects.
[0072]
As in the case of the first embodiment, the actuator of the second embodiment is usually reduced in size to reduce the thrust. However, a large force can be applied to the diaphragm by using the lever principle, and the pump It is possible to improve performance. Further, by driving the driving frequency at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 243, the elastic member 131, and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently.
[0073]
Further, when the diaphragm is directly deformed by the thrust of the actuator, the load reduces the efficiency of the actuator and causes the generation of heat and the shortening of the service life. However, in the present embodiment, the actuator is driven with almost no load. This has the effect of improving the efficiency of the pump by improving the efficiency of the actuator, suppressing heat generation, and extending the life. In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, the casing 112, the actuator 241, and the mass body 243 are arranged in a plane, which is effective in reducing the thickness and facilitating the incorporation into an electronic device or the like.
[0074]
<Embodiment 3>
Embodiment 3 of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0075]
FIG. 8 is a sectional view of a pump 300 according to the third embodiment. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Embodiment 3 differs from Embodiment 1 in the configuration of the vibration generating means.
[0076]
The vibration generating means 340 according to the third embodiment includes an actuator 341 that is a piezoelectric element such as lead titanium zirconate fixed to a base 171 and a mass body 343 that is a magnet. The actuator 341 is fixed by bonding to the vicinity of a fixed end of the elastic member 131 which is fixed to the fixing member 151. The mass body 343 is fixed to the free end of the elastic member, and the diaphragm 111 is connected to the connecting member near the middle of the path from the portion where the actuator 341 and the elastic member 161 are joined to the free end where the mass body 341 is fixed. 161 is fixed.
[0077]
The actuator 341 is made of a piezoelectric element as described above, and the piezoelectric elements on the thin plate are stacked in the vertical direction in the figure. Electrodes are provided on both surfaces of each thin plate-shaped piezoelectric element, and the electrodes are electrically short-circuited one by one, thereby forming two sets of electrodes. When a voltage is applied to the two electrode groups, the actuator 341 expands or contracts vertically in the drawing. That is, by repeatedly reversing the direction of the applied voltage, it is repeatedly expanded and contracted. Since the elastic member 131 includes the piezoelectric element actuator 341 that expands and contracts near the fixed end, the amount of deformation of the mass body 343 and the diaphragm 111 is increased. Although the amount of deformation of the piezoelectric element is generally small, since the generated force is large, it is a suitable actuator for such a configuration.
[0078]
Here, the pattern of the voltage applied to the actuator 341 will be described with reference to FIG.
[0079]
FIG. 9 is a graph showing the state of the simple vibration of the mass body 343 and the timing of the voltage applied to the actuator 341. FIG. 9A shows the state of the vibration displacement of the mass body 343, and the vertical axis shows the displacement of the vibration. FIG. 9B shows the voltage applied to the terminal of the actuator 341, and the vertical axis represents the voltage. 9A and 9B, the horizontal axis represents the same scaled time, and indicates the timing of the voltage applied to the actuator 341 with respect to the vibration displacement of the mass body 343.
[0080]
As shown in FIG. 9, the mass body 343 applies a sine wave in accordance with the vibration of the vibration, thereby amplifying the inertia of the mass body 343 by the force generated at the time of expansion and contraction, thereby enabling efficient driving. is there. Of course, by driving at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 343, the elastic member 131, and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently.
[0081]
Taking the form of the third embodiment has the following effects.
[0082]
A piezoelectric element generally has a characteristic that displacement is small and a generated force is large. By disposing the actuator 341 made of a piezoelectric element near the fixed end of the elastic member as in the present embodiment, the displacement of the mass body 343 and the diaphragm 111 is enlarged by the elastic member 131. Therefore, the amount of deformation of the diaphragm 111 can be increased, and the pump performance can be improved.
[0083]
Further, by driving the driving frequency at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 343, the elastic member 131, and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently. In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, the casing 112, the actuator 341, and the mass body 343 are arranged in a plane, which is effective for reducing the thickness and facilitating the incorporation into an electronic device or the like.
[0084]
<Embodiment 4>
Embodiment 4 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional view of a pump 400 according to the fourth embodiment. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Embodiment 4 differs from Embodiment 1 in the configuration of the vibration generating means, the elastic member, and the like. Further, the arrangement of the actuator and the configuration of the elastic member are different from those of the third embodiment.
[0085]
The thin strip-shaped elastic member 131 has both ends fixed to two fixing members 151 by screws 152. The actuators 343 are arranged one by one near the fixing members 151 such that the bottom surface is fixed to the base 171 and the opposing surface is fixed to the elastic member 131, and near each fixing member 151. Have been. The center of the elastic member 131 is fixed to the diaphragm 111 via the connecting member 161.
[0086]
By applying a voltage to the two actuators 341 in the same manner as in the fourth embodiment (see FIG. 9), the displacement of the actuator 341 is enlarged by the elastic member 131, and the diaphragm 111 is deformed. Then, a pump operation is performed. With such a configuration, the same effect as that of the third embodiment can be obtained. Further, since two actuators 341 are provided, the pump output is improved.
[0087]
Taking the form of the fourth embodiment has the following effects as in the third embodiment.
[0088]
A piezoelectric element generally has a characteristic that displacement is small and a generated force is large. By disposing the actuator 341 made of a piezoelectric element near the fixed end of the elastic member as in the present embodiment, the displacement of the diaphragm 111 is enlarged by the elastic member 131. Therefore, the amount of deformation of the diaphragm 111 can be increased, and the pump performance can be improved.
[0089]
Further, by driving the driving frequency at the resonance frequency of the vibration system including the elastic member 131 and the diaphragm 111 fixed to the elastic member 131, the driving can be performed more efficiently. In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, the casing 112 and the actuator 341 are arranged in a plane, which is effective in reducing the thickness, and facilitates incorporation into an electronic device or the like.
[0090]
<Embodiment 5>
Embodiment 5 of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0091]
FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional view of a pump 500 according to the fifth embodiment. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Embodiment 5 is different from Embodiment 1 in the configuration of the vibration generating means. The arrangement of the actuator, the configuration of the elastic member, the shape of the casing, and the like are different from those of the second embodiment.
[0092]
The casing 512 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape having an opening on one surface. A diaphragm 111 is bonded to the end face of the wall having the opening by bonding and airtightly sealed. A casing 512 is provided with a pump chamber 514 in the center of the casing 512, and valve chambers 128 and 127 are provided on both sides thereof. The pump chamber 514 and the valve chamber 128 are connected by a discharge port 126, and the valve chamber 128 is connected to the outside by a connection member 122.
[0093]
Further, the pump chamber 514 and the valve chamber 128 are connected to each other through an inlet 126, and the valve chamber 127 is connected to the outside through a connecting member 121. The valve 123 is bonded to the side wall of the valve chamber 127 on the connection member 121 side, and the valve 124 is bonded to the side wall of the valve chamber 128 on the pump chamber 514 side. It regulates the direction of fluid flow. An actuator 541, which is an annular columnar coil, is provided at the center of the pump chamber 514, and a hollow bank-like shape is formed in a part of the casing 512 so as to surround the surface of the actuator 541. I have.
[0094]
That is, the actuator 541 is inserted in the space inside the annular hollow bank-shaped portion 515, and the pump chamber 514 and the actuator 541 are distinguished by a part of the casing. With such a structure, the actuator 541 as a coil does not directly contact the working fluid flowing into the pump chamber 514. For example, even when the working fluid is water, antifreeze, or a chemical, there is no short circuit. Further, the height of the bank-shaped portion 515 is lower than the height of the outer wall of the pump chamber 514, and even if the diaphragm 111 is deformed, it does not come into contact with the diaphragm 111 and does not hinder the pumping operation.
[0095]
At the center of the diaphragm 111, a disk-shaped mass body 543, which is a magnet, is fixed. This mass body 543 is magnetized so that the upper direction in the figure is the north pole and the lower direction is the south pole. The center of the mass body 543 has a columnar carbon surface treated with a corrosion-resistant surface such as ceramic or Teflon. A guide shaft 542 made of steel is fixed through the diaphragm 111. The guide shaft 542 is inserted inside the bank-shaped portion 515 with a gap of about 0.2 mm at the bank-shaped portion 515, and is guided so as to be movable in the vertical direction in the figure.
[0096]
With such a configuration, when a predetermined voltage is applied to the actuator 541, a repulsion / suction force acts on the mass body 543 in the vertical direction in the figure, and the diaphragm 111 is deformed. Due to the deformation of the diaphragm 111, the volume of the pump chamber 514 changes, and the working fluid is transported from the connection member 121 to the connection member 122. The diaphragm 111 has elasticity, and generates a return force in a direction opposite to a direction in which the mass body 543 moves. The mass body 543 performs a simple vibration by the repulsion / suction force generated by the actuator 541 and the return force of the diaphragm. As in the second embodiment, a voltage is applied before and after the mass body 543 passes through the neutral point of the vibration. Thus, it is possible to efficiently drive the mass body 543 by amplifying the inertia of the mass body 543 by a repulsive force or a suction force.
[0097]
Further, by driving the vibration at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 543 and the diaphragm 111, the driving can be performed more efficiently.
[0098]
In addition, as in the second embodiment, the mass body 543 is a magnet in the present embodiment, but may be a material such as steel that is attracted by a magnetic force. In this case, the vibration of the mass body 543 is excited by the attraction force between the mass body 543 and the actuator 541. When the mass body 543 is a magnet, it is possible to efficiently drive by applying a voltage at the timing shown in FIG. 06 of the second embodiment, and when the mass body 543 is steel, the mass body 543 of the second embodiment is used. Driving can be performed efficiently by applying a voltage at the timing shown in FIG.
[0099]
Taking the form of the fifth embodiment has the following effects.
[0100]
Although the thrust is reduced by reducing the size of the actuator 541 of the fifth embodiment, the large force can be applied to the diaphragm 111 by using the principle of leverage, and the pump performance can be improved. It is possible. Further, by driving the driving frequency at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 543 and the diaphragm 111, it is possible to drive more efficiently. Further, when the diaphragm is directly deformed by the thrust of the actuator, the load reduces the efficiency of the actuator and causes the generation of heat and the shortening of the service life. However, in the present embodiment, the actuator is driven with almost no load. This has the effect of improving the efficiency of the pump by improving the efficiency of the actuator, suppressing heat generation, and extending the life.
[0101]
In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, since the actuator 541 is disposed inside the volume occupied by the casing 512, that is, disposed in a planar manner, the actuator 541 is effective in reducing the thickness and the planar size, and is used for electronic devices and the like. Easy to assemble.
[0102]
<Embodiment 6>
Embodiment 6 of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
[0103]
FIG. 12 is a sectional view of a pump 600 according to the sixth embodiment. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The sixth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the vibration generating means, the elastic member, and the like. Further, the second embodiment differs from the second embodiment in the arrangement of the actuator and the configuration of the elastic member. As in the first embodiment, the diaphragm 111 is joined to the casing 112. In addition, the valve 123, the valve chamber 127, the inflow port 125, the pump chamber 114, the discharge port 126, the valve 124, and the valve chamber 128 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0104]
Outside the valve chambers 127 and 128, connection members 621 and 622 connected to external tubes and the like are provided, respectively. The connection members 621 and 622 are substantially tubular members, and are joined by being fitted to the casing 112. The joint is coated with an adhesive to prevent water leakage, and the joining is strengthened while preventing water leakage. The connection members 621 and 622 are provided with disk-shaped flanges for regulating the fitting depth with the casing 112, and a part thereof is cut away so as to avoid the actuator 641.
[0105]
An actuator 641 composed of a coil is provided above the connection members 621 and 622 so as to surround the casing 112. The actuator 641 composed of this coil has a substantially rectangular ring shape surrounding the casing 112, and a copper wire is wound around the casing 112. The height (vertical direction in the figure) is provided to a position higher than the diaphragm 111.
[0106]
On the upper surface of the actuator 641 in the figure, a thin plate mass 643 having a plane having substantially the same outer shape as the plane outer shape of the actuator 641 is provided, and at the center thereof, the actuator 641 and the mass 643 are provided. It has a navel that protrudes toward the diaphragm 111 and is fixed to the diaphragm 111 with screws 642 so as not to make contact.
[0107]
The thickness of the region of the mass body 643 that does not overlap with the actuator 641 in a plane is thicker than the region that overlaps with the actuator 641 in a plane, and the mass body 643 is formed by the step surface and the inner wall surface of the actuator 641. It is guided so as to be movable in the vertical direction in the figure. With such a structure, the vibration regulating means is realized. The mass body 643 is made of a magnet, and is magnetized in the vertical direction in the drawing with the diaphragm 111 side being an N pole and the opposite side being an S pole.
[0108]
With such a configuration, when a predetermined voltage is applied to the actuator 641, a repulsion / attraction force acts on the mass body 643 in the vertical direction in the drawing, and the diaphragm 111 is deformed. Due to the deformation of the diaphragm 111, the volume of the pump chamber 114 changes, and the working fluid is transported from the connection member 621 to the connection member 622. The diaphragm 111 has elasticity, and generates a return force in a direction opposite to the direction in which the mass body 643 moves. The mass body 643 performs a simple vibration by the repulsion / suction force generated by the actuator 641 and the return force of the diaphragm. As in the second embodiment, a voltage is applied before and after the mass body 643 passes through the neutral point of the vibration.
[0109]
This makes it possible to efficiently drive the mass body 643 by amplifying the inertia of the mass body 643 by a repulsive force or a suction force. Further, by driving the vibration at the resonance frequency of a vibration system including the mass body 643 and the diaphragm 111, the driving can be performed more efficiently.
[0110]
In addition, as in the second embodiment, the mass body 643 is a magnet in the present embodiment, but may be a material such as steel that is attracted by a magnetic force. In this case, the vibration of the mass body 643 is excited by the attraction force between the mass body 643 and the actuator 641. When the mass body 643 is a magnet, it can be driven efficiently by applying a voltage at the timing shown in FIG. 6 of the second embodiment. When the mass body 643 is steel, the mass body 643 of the second embodiment can be driven. Driving can be efficiently performed by applying a voltage at the timing shown in FIG.
[0111]
Taking the form of the sixth embodiment has the following effects.
[0112]
Although the thrust is reduced by reducing the size of the actuator of the sixth embodiment in general, the large force can be applied to the diaphragm by using the lever principle, and the pump performance can be improved. is there. Further, by driving the driving frequency at the resonance frequency of the vibration system including the mass body 643 and the diaphragm 111, the driving can be performed more efficiently.
[0113]
Further, when the diaphragm is directly deformed by the thrust of the actuator, the load reduces the efficiency of the actuator and causes the generation of heat and the shortening of the service life. However, in the present embodiment, the actuator is driven with almost no load. This has the effect of improving the efficiency of the pump by improving the efficiency of the actuator, suppressing heat generation, and extending the life.
[0114]
In addition, the diaphragm can be effectively deformed even with a small actuator, which is effective in reducing the size of the pump. In addition, in the present embodiment, since the actuator 641 is provided outside the casing 112, that is, arranged in a plane, it is effective to reduce the thickness and facilitate the incorporation into an electronic device or the like. Further, since the volume of the actuator 641 can be increased, a high-output actuator can be realized, which is effective in improving pump performance.
[0115]
<Embodiment 7>
Here, a cooling device 1000 using the pump 100 according to the first embodiment will be described.
[0116]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the cooling device 1000. The pump 100, the heat receiving member 1010, and the heat radiating member 1020 are connected in series, and return from the heat radiating member 1020 to the pump 100. A heating element 1030 is fixed to the heat receiving member 1010 with good heat conduction.
[0117]
With this configuration, operating the pump 100 causes the internal working fluid to circulate in the order of the pump 100 → the heat receiving member 1010 → the heat radiating member 1020 → the pump 100. Then, the heat of the heating element 1030 is transmitted from the heat receiving member 1010 to the internal working fluid, and the heat of the working fluid is released from the heat radiating member 1020 to the outside. As a result, the temperature rise of the heating element 1030 is suppressed. (Cooled.)
The heating element 1030 is provided with temperature detecting means such as a thermocouple, and a state signal 1031 indicating a state from the thermocouple is output to the control circuit 1050. A control signal 1051 is output to 1040. The drive circuit 1040 controls ON / OFF of the operation of the pump 100 by the control signal 1051. At this time, the control circuit 1050 controls the pump according to the algorithm shown in FIG. FIG. 14 shows a control algorithm according to the seventh embodiment.
[0118]
The control circuit 1050 compares the preset set value T0 with the state signal T, and outputs a control signal 1051 of the pump operation ON to the drive circuit 1040 when the state signal is larger than the set value T0. When the state signal 1031 is smaller than the set value T0, the control circuit 105 outputs a control signal 1051 for turning off the pump operation to the drive circuit 1040.
[0119]
By controlling the operation ON / OFF of the pump 100 by such an algorithm, the operation is performed only when the temperature of the heating element 1030 rises and exceeds a specified temperature (set value T0), and when the temperature of the heating element 1030 is low, Do not perform pump operation. Therefore, when cooling of the heating element 1030 is not required, the pump operation is not performed, and as a result, power consumption can be reduced.
[0120]
<Embodiment 8>
Here, a method of driving cooling device 2000 using pump 100 of the first embodiment will be described.
[0121]
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the cooling device 2000. The same members as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Embodiment 8 differs from Embodiment 7 in the method of driving the pump 100.
[0122]
The heating element 1030 is provided with a thermocouple, and a state signal 1031 indicating a state from the thermocouple is output to the voltage amplification circuit 2050, and power is supplied from the voltage amplification circuit 2050 to the actuator 141 of the pump 100. The status signal 1031 output from the thermocouple outputs a voltage according to the temperature of the heating element. (The voltage of the state signal 1031 increases due to the temperature increase.)
With such a configuration, the amount of the working fluid of the pump 100 transported with the temperature rise of the heating element 1030 increases, and when cooling is not required, the power consumption of the pump operation can be suppressed low. As a result, power consumption can be reduced.
[0123]
Here, the cooling device 2000 is configured using the pump 100. However, the pump 200, 300, 400, and 500 also perform the pump operation by the output from the voltage amplifying circuit 2050 in the respective drive circuits, so that the same effect is obtained. can get. Further, a combination with the seventh embodiment is also possible.
[0124]
<Embodiment 9>
Here, a PDA 3000 which is an electronic device using the cooling device 1000 will be described.
[0125]
By cooling the heating elements such as the CCD, the image processing LSI, and the CPU of the PDA 3000, their functions can be improved. FIG. 16 is a side view and a plan view showing the structure of the PDA 3000. FIG. 16A is an external view as viewed from the liquid crystal 3030, and FIG. 16B is a view as viewed from the side.
[0126]
Dotted lines are the built-in board 3010, CPU 3020, and cooling device 1000, which are the heat receiving member 1010, the heat radiating member 1020, the pump 100, and the tube 1100 connecting them.
[0127]
A CPU 3020 is mounted on a base 3010 built in the PAD 3000, and a heat receiving member 1010 is fixed to a surface of the CPU 3020 facing the base 3010 with an adhesive having good thermal conductivity. The pump 100 is fixed to a part of the substrate 100, and the heat radiation member 1020 is fixed to the bottom surface of the exterior of the PDA 3000 with an adhesive having good thermal conductivity. The respective members (heat receiving member 1010, heat radiating member 1020, and pump 100) are connected by a tube 1100 so as to return in series.
[0128]
With such a structure, heat generated by the CPU 3020 is radiated from the bottom surface of the PDA 3000, and the CPU 3020 can be cooled. Thus, heat generation of the CPU 3020 can be suppressed, and the processing capability can be improved. Further, the surface of the PDA 3000 facing the liquid crystal 3030 is usually handled by the operator, and when the cooling device 1000 is not provided, the surface of the PDA 3000 may cause burning or discomfort due to heat generation. By arranging 1020, burning and discomfort can be prevented.
[0129]
<Embodiment 10>
Here, a chemical liquid injection pump 4000, which is an electronic device using the pump 100, will be described. FIG. 17 is an external view of the chemical liquid injection pump 4000. From the rectangular parallelepiped package 4010, a chemical solution discharge port 4020 exits, is connected to a human body (not shown), and the medical solution is periodically dispensed to the human body to perform treatment.
[0130]
Here, the internal structure will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a plan view showing the internal structure of the chemical liquid injection pump 4000. The pump 100 has one discharge side connection member 122 connected to the chemical solution discharge port 4020, and is connected to the outside of the package 4010. Further, the connection member 121 on the inflow side is connected to a tank 4030 for storing a chemical solution. The tank 4030 has a bellows structure, and has a structure in which the volume decreases as the amount of the chemical decreases.
[0131]
Further, a battery 4020 is electrically connected to a drive control circuit 4040 for driving and controlling the pump, and serves as a power source. Further, the pump 100 is electrically connected to the drive control circuit 4040 to be driven. When the drive control circuit 4040 operates the pump 100 periodically, the liquid medicine in the tank 4030 is transported by the pump 100 and is administered to a human body (not shown) through the liquid medicine discharge port 4020. Since the pump 100 is small and thin, the size of the liquid injection pump 4000 can be made smaller than that of the conventional pump, and the portability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a pump 100 according to a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view of a pump 100 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a valve structure of the pump 100 according to the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a valve shape of the pump 100 according to the first embodiment.
FIG. 5 is a sectional view of a pump 200 according to the second embodiment.
FIG. 6 is a graph showing a state of a simple vibration of a mass body 243 and a first timing of a voltage applied to an actuator 241.
FIG. 7 is a graph showing a state of simple vibration of the mass body 243 and a second timing of a voltage applied to the actuator 241.
FIG. 8 is a sectional view of a pump 300 according to a third embodiment.
FIG. 9 is a graph showing the state of simple vibration of the mass body 343 and the timing of the voltage applied to the actuator 341.
FIG. 10 is a sectional view of a pump 400 according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a sectional view of a pump 600 according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a sectional view of a pump 600 according to a sixth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a cooling device 1000.
FIG. 14 is a control algorithm according to the seventh embodiment.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a cooling device 2000.
16A and 16B are a side view and a plan view showing a structure of the PDA 3000.
FIG. 17 is an external view of a chemical liquid injection pump 4000.
FIG. 18 is a plan view showing the internal structure of the chemical liquid injection pump 4000.
FIG. 19 is a sectional view of a conventional pump 6000.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300, 400, 500 pump
131, elastic member
111, diaphragm
141, 241, 341, 541, 641 Actuator
143, 243, 343, 543, 643 Mass
112, 512 Casing
114, 514 pump room
151 fixing member
171 base
140, 240, 340, 540, 640 Vibration generating means
125 Inlet
126 outlet
127, 128 Volume chamber for valve
123, 124 valves
121, 122, 621, 622 connecting member
1010 Heat receiving member
1020 Heat dissipation member
3000 PDA
4000 chemical liquid injection pump

Claims (16)

ケーシングとダイヤフラムとにより構成されるポンプ室と、
前記ポンプ室と外部とを連絡する流入口および吐出口と、
前記流入口および前記吐出口の少なくとも一方に設けられ、逆流を防止する弁と、を有するポンプにおいて、
前記ダイヤフラムに固定されており、所定の電力を印加することで振動が生じる振動発生手段有し、この振動発生手段の振動に基づいて前記ダイヤフラムに変位が生じることで前記ポンプ室の容積を変化させ、流体を移動させるポンプ。A pump chamber composed of a casing and a diaphragm,
An inflow port and a discharge port communicating the pump chamber with the outside,
A pump provided at at least one of the inflow port and the discharge port to prevent backflow,
The diaphragm is fixed to the diaphragm, and has vibration generating means for generating vibration by applying a predetermined electric power.The displacement of the diaphragm is caused by the vibration of the vibration generating means, thereby changing the volume of the pump chamber. Pump to move fluid. 前記振動発生手段は、
弾性部材を介して前記ダイヤフラムに固定されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。The vibration generating means,
The pump according to claim 1, wherein the pump is fixed to the diaphragm via an elastic member. 前記弾性部材は、
前記ケーシング、または前記ケーシングを固定する支持部材に固定され振動しない固定端と、
前記振動発生手段と固定され、振動する自由端と、
前記固定端から前記自由端へいたる部位の一部で、前記ダイヤフラムと固定されることを特徴とする請求項２に記載のポンプ。The elastic member,
The casing, or a fixed end that is fixed to a support member that fixes the casing and does not vibrate,
A free end that is fixed to the vibration generating means and vibrates;
The pump according to claim 2, wherein a part of the portion from the fixed end to the free end is fixed to the diaphragm. 前記弾性部材は、
前記ケーシング、または前記ケーシングを固定する支持部材に固定され振動しない固定端と、
前記ダイヤフラムに固定され振動する自由端と、を有し、
固定端から自由端へいたる部位の一部で、前記振動発生手段に固定されることを特徴とする請求項２に記載のポンプ。The elastic member,
The casing, or a fixed end that is fixed to a support member that fixes the casing and does not vibrate,
A free end that is fixed to the diaphragm and vibrates,
3. The pump according to claim 2, wherein a part of a portion from a fixed end to a free end is fixed to the vibration generating means. 前記振動発生手段は、
振動する質量体と、
前記質量体を振動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれかに記載のポンプ。The vibration generating means,
An oscillating mass,
The pump according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an actuator that vibrates the mass body. 前記振動発生手段は、
前記ダイヤフラムに固定されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。The vibration generating means,
The pump according to claim 1, wherein the pump is fixed to the diaphragm. 前記振動発生手段は、
振動する質量体と、
前記質量体を振動させるアクチュエータと、から構成されることを特徴とする請求項６に記載のポンプ。The vibration generating means,
An oscillating mass,
The pump according to claim 6, further comprising an actuator that vibrates the mass body. 前記アクチュエータは、前記ケーシングまたは、前記ケーシングを固定する支持部材に固定されることを特徴とする請求項３から７のうちのいずれかに記載のポンプ。The pump according to any one of claims 3 to 7, wherein the actuator is fixed to the casing or a support member that fixes the casing. 前記アクチュエータは前記弾性部材に固定されることを特徴とする請求項３、４、５、７のうちのいずれかに記載のポンプ。The pump according to any one of claims 3, 4, 5, and 7, wherein the actuator is fixed to the elastic member. 前記アクチュエータは前記ダイヤフラムに固定されることを特徴とする請求項６に記載のポンプ。The pump according to claim 6, wherein the actuator is fixed to the diaphragm. 前記振動発生手段は、
前記アクチュエータが、前記質量体を偏心回転させることで振動を発生することを特徴とする請求項９または１０に記載のポンプ。The vibration generating means,
The pump according to claim 9 or 10, wherein the actuator generates vibration by eccentrically rotating the mass body. 前記振動発生手段の振動方向を、前記ダイヤフラムの変位方向に規制する振動規制手段を有することを特徴とする請求項１から１１のうちのいずれかに記載のポンプ。The pump according to any one of claims 1 to 11, further comprising a vibration restricting unit that restricts a vibration direction of the vibration generating unit to a displacement direction of the diaphragm. 前記弁は、
一部が流入口近傍または吐出口近傍に固定支持された薄板であって、前記ダイヤフラムの変位によって生じる流体圧力により薄板が弾性変形することを特徴とする請求項１から１２のうちのいずれかに記載のポンプ。The valve is
13. A thin plate fixedly supported near an inflow port or a discharge port, wherein the thin plate is elastically deformed by a fluid pressure generated by displacement of the diaphragm. The described pump. 請求項１から１３のうちのいずれかに記載のポンプと、
発熱体より液体に熱を伝導させる受熱部材と、
前記液体から外部に放熱する放熱部材と、を有し、
前記ポンプによって、前記受熱部材から前記放熱部材へ前記液体を輸送することで前記発熱体の熱を冷却することを特徴とする冷却装置。A pump according to any one of claims 1 to 13,
A heat-receiving member that conducts heat from the heating element to the liquid,
A heat radiation member that radiates heat from the liquid to the outside,
A cooling device, wherein the heat of the heating element is cooled by transporting the liquid from the heat receiving member to the heat radiating member by the pump. 請求項１から１３のうちのいずれかに記載のポンプを備えることを特徴とする電子機器。An electronic device comprising the pump according to any one of claims 1 to 13. 請求項１４に記載の冷却装置を備えることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the cooling device according to claim 14.
JP2002361252A 2002-12-12 2002-12-12 Pump, cooler, and electronic apparatus Pending JP2004190611A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002361252A JP2004190611A (en) 2002-12-12 2002-12-12 Pump, cooler, and electronic apparatus
KR1020030090733A KR20040051570A (en) 2002-12-12 2003-12-12 Pump, cooling apparatus and electronic apparatus
CNA200310124641XA CN1506580A (en) 2002-12-12 2003-12-12 Pump, cooling device and electronic equipment thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002361252A JP2004190611A (en) 2002-12-12 2002-12-12 Pump, cooler, and electronic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004190611A true JP2004190611A (en) 2004-07-08

Family

ID=32760080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002361252A Pending JP2004190611A (en) 2002-12-12 2002-12-12 Pump, cooler, and electronic apparatus

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2004190611A (en)
KR (1) KR20040051570A (en)
CN (1) CN1506580A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535563A (en) * 2012-11-14 2015-12-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Fluid pump

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535563A (en) * 2012-11-14 2015-12-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Fluid pump
US9920752B2 (en) 2012-11-14 2018-03-20 Koninklijke Philips N.V. Fluid pump

Also Published As

Publication number Publication date
CN1506580A (en) 2004-06-23
KR20040051570A (en) 2004-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1515043B1 (en) Diaphram pump for cooling air
US9051931B2 (en) Systems and methods for regulating the temperature of a disc pump system
US8272851B2 (en) Fluidic energy transfer devices
KR100594802B1 (en) A Diaphragm Air-Pump
JP4629145B2 (en) Cooling system and portable device
US8371829B2 (en) Fluid disc pump with square-wave driver
US10626861B2 (en) Blower
JP4873014B2 (en) Piezoelectric micro blower
JP5012889B2 (en) Piezoelectric micro blower
EP3623624B1 (en) Fluid pump
JP4529915B2 (en) Piezoelectric pump and cooling device using the same
JP2009074418A (en) Piezoelectric micro-pump
JPWO2005012729A1 (en) Diaphragm pump and cooling system provided with the diaphragm pump
JP2015092082A (en) Fluid control device and pump connection method
JP2004190611A (en) Pump, cooler, and electronic apparatus
JP2005229038A (en) Liquid-cooled system and electronic equipment having the same
JP4365564B2 (en) Small pump
JP2006191123A (en) Piezoelectric fan, cooling device using the same, and driving method therefor
JP2002130199A (en) Piezoelectric fan
JP2004257310A (en) Pump
JP5500310B2 (en) Active valve, fluid control device
JP2004060641A (en) Solenoid operated diaphragm pump
JP2023016675A (en) Gas transport device
JP2010007615A (en) Tube unit, control unit, and micropump provided with them
JP2005016467A (en) Liquid circulation device, and electronics device having the liquid circulation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050805

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080918

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090127