JP2004257310A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体の輸送に使用することができるポンプに関し、より詳細には携帯用燃料電池の送風装置、医療用送液ポンプ、ノートパソコンの冷却装置等に利用することができる小型のポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
気体あるいは液体の輸送に使用するポンプのうち、ダイアフラムポンプのようなポンプ室を構成する器壁あるいは仕切壁を可動に設け、ポンプ室の膨張−収縮を繰り返すことによってポンプ作用をさせる方法は、きわめて小型のポンプを形成する方法として有効である。このようにポンプ室を容積変化させてポンプ作用をさせる駆動源としては従来、モータやソレノイドが用いられ、たとえば磁気的な吸引、反発力を利用して隔壁を駆動することにより、ポンプ室を容積変化させポンプ作用をさせるといったことが考えられている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001ー50165号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このようにポンプ室自体を膨張−収縮させ、ポンプ室を容積変化させる方法としてモータやソレノイドを使用する従来装置では、駆動源として使用しているモータやソレノイドの大きさがポンプの小型化を阻害している。燃料電池あるいは医療装置においては、空気や液体の吸排に使用するポンプとしてきわめて小型のポンプが求められており、このような用途には従来のモータやソレノイドを駆動源としたポンプの構成によっては要望を満足することができていないのが現状である。
【0005】
なお、ポンプを小型化する方法としてモータやソレノイドのかわりに、駆動源に圧電素子を使用することも考えられる。しかしながら、圧電素子は駆動電源が複雑で高価になるという問題と、圧電素子の変形量はきわめて小さいから短時間に一定の流量を得るためには、ポンプ室のポンプ作用に寄与する可動部分の面積を大きくする必要があり、ポンプの小型化には適さないという問題がある。
【0006】
本発明はこのようなポンプ室の容積変化によってポンプ作用をなすポンプについて、効率的に小型化、薄型化を図ることができ、燃料電池の送風用、医療用等に好適に使用することができるポンプを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、弁機構を介して外部と連通するポンプ室を備え、ポンプ室の一部が可動体部に形成され、可動体部をポンプ室の容積を変化させる方向に往復移動させることによってポンプ作用を行うポンプにおいて、温度変化にともなって熱変形力を生じる熱変形材を、該熱変形材による熱変形力により前記可動体部を押動可能に設け、前記熱変形材を加熱および/または冷却して、前記熱変形材に熱変形力を発現させ、該熱変形力によって前記可動体部を移動させる熱制御手段を設けたことを特徴とする。
また、前記ポンプ室が、所定の剛性を備えた本体ケースと、本体ケースに周縁部が屈曲可能に取り付けられ前記本体ケースに接離可能に可動となる可動体部であるダイアフラムとによって内包された空間として構成され、熱変形材が、前記本体ケースと前記ダイアフラムの外面との間にかけ渡して取り付けられていることにより、きわめて薄型で小型のポンプとして提供することができる。
【0008】
また、前記熱変形材が、バイメタルからなること、前記熱変形材が、形状記憶合金、形状記憶樹脂等の形状記憶材料からなることを特徴とする。
熱変形材として、形状記憶材料を使用する場合は、可動体部を往復動させる方向に弾性的なバイアス力を加えるためのバイアス用のバネが、形状記憶材料が弾性変形する際の弾性力よりも弱く、形状記憶材料が塑性変形する際には、形状記憶材料を塑性変形可能とする弾性力を備えるように調節されて設けられていることが好適である。
【0009】
また、前記熱制御手段が、電流を流すことによって発熱する抵抗体からなり、抵抗体に電流を供給する電源および電流の供給を制御する制御手段が設けられていること、電流を流す方向を変えることによって加熱・冷却方向が変換するペルチェ素子からなり、ペルチェ素子に電流を供給する電源および電源の供給を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする。
また、前記熱制御手段が、ポンプ室の可動体部以外の固定部分に取り付けられていること、前記熱変形材と可動体部との間に、熱変形材から可動体部への熱伝導を抑制する断熱材が設けられていることにより、熱変形材の熱変形を効果的に発現させることができる。
また、前記弁機構として、ポンプ室に流体が流入する方向でのみ開放する吸入弁と、ポンプ室から流体が流出する方向にのみ開放する排出弁が設けられていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係るポンプの第1の実施形態の構成を示す説明図であり、ポンプの構成とその動作状態を示している。
本実施形態のポンプは、底面が円形で上面が開口する箱状に形成された所定の剛性を備えた本体ケース10の開口部に、開口部を覆うように可動部としてのダイアフラム12を取り付けたものである。ダイアフラム12は本体ケース10の底面に対向する部位が平面形状が円形で平坦状となる可動体部12aに形成され、可動体部12aの周縁部が本体ケース10に取り付けられる弾性、可撓性を有する屈曲体部12bに形成されている。屈曲体部12bは本体ケース10の周縁に設けられたフランジ10aに周縁部をクランプされ、気密にシールして取り付けられている。
【0011】
本実施形態のポンプは、本体ケース10とダイアフラム12とによって囲まれた領域が気体あるいは液体を流通させるポンプ室18となる。なお、ポンプ室18と外部とを連通させて流体の吸排作用を行うため、本体ケース10の一端側にポンプ室18と連通する吸入孔14aがフランジ10aを貫通して設けられている。吸入孔14aのポンプ室18内における端部には、吸入孔14aからポンプ室18内へ向けての流体の通流のみを可能とする吸入弁14が設けられている。また、本体ケース10の他端側には、ポンプ室18と連通する排出孔16aがフランジ10aを貫通して設けられている。排出孔16aの本体ケース10の外面側には、ポンプ室18から流体が排出される向きの流体の通流のみを可能とする排出弁16が設けられている。
【0012】
吸入弁14および排出弁16はいずれも逆止作用を備えた弁機構として設けられているものであり、ポンプ室18の容積変化にともなってポンプの吸排作用をなすためのものである。本実施形態では流体の圧力を利用して逆止する逆止弁構造として吸入弁14と排出弁16を設けているが、弁機構は必ずしもこれらの構成に限定されるものではない。
【0013】
図1において、20はダイアフラム12を本体ケース10の底面に向けて押動させる熱変形材である。熱変形材とは、熱変形材の温度が変化した際に、その温度の変化によって変形が生じるもので、その変形力を利用してダイアフラム12を押動させるように設けたものである。本実施形態においては熱変形材20としてバイメタルを使用している。バイメタルは熱膨張率が異なる2種類の金属の板を張り合わせたもので、本実施形態では2mm程度の薄い板状に形成し、図のように、熱変形材20の基部を本体ケース10のフランジ10aの上端部に固定し先端部をダイアフラム12の中央部の外面に固定している。
【0014】
22は熱変形材20とダイアフラム12との間を断熱するために設けた断熱材である。本実施形態ではダイアフラム12の外面の略全面を断熱材22によって被覆し、肉厚に形成した断熱材22の中央部に設けた突起部分に熱変形材20の他端部を固定している。熱変形材20は加熱あるいは冷却することによって熱変形を起こすから、熱変形材20を効率的に熱変形させるためには、熱変形材20からダイアフラム12等へ熱が伝導しないようにしておくのがよい。また、ダイアフラム12が繰り返し加熱等されるとダイアフラム12が劣化等するおそれがあるから、これらの問題を回避するために断熱材22を設けている。断熱材22の熱伝導率としては、熱変形材20の熱伝導率の1/10以下程度の熱伝導率のものを使用すればよい。
【0015】
24は熱変形材20を加熱するため熱制御手段としての抵抗体である。抵抗体24は熱変形材20を加熱するためのもので、電流を流すことによって発熱する発熱体として形成されている。本実施形態では、本体ケース10のフランジ10aに固定されている熱変形材20の基部部分の上に、貼り付けるようにして抵抗体24を取り付けている。これによって抵抗体24が発熱するとその熱が熱変形材20に伝導される。26は抵抗体24と電気的に接続された電源、28は抵抗体24への電流の通流をON−OFF制御するスイッチである。
【0016】
本実施形態のポンプは、制御手段により抵抗体24への通電をON−OFF制御することによってポンプ作用をなす。すなわち、図1(a)は、スイッチ28がOFFの状態で抵抗体24には電流が流れず、抵抗体24が発熱していない状態である。この状態で熱変形材20はダイアフラム12を本体ケース10の底部から離間した状態となるように設定されている。
一方、図1(b)はスイッチ28がONとなり、抵抗体24に電流が流れている状態である。抵抗体24に電流が流れることによって抵抗体24が発熱し、熱変形材20が加熱され、熱変形してダイアフラム12を本体ケース10の底部に押圧している。バイメタルは加熱されると熱膨張率が小さな金属の方に曲がるから、加熱時にダイアフラム12を押動する向きに熱変形材20を取り付けておく。これによって、熱変形材20の熱変形力を利用してダイアフラム12を押動することができる。熱変形材20は抵抗体24により加熱開始されると、徐々に温度が上昇し、これとともにダイアフラム12を本体ケース10に向けて押しはじめ、ダイアフラム12を本体ケース10の底部に当接させる状態まで変形する。
【0017】
図1(a)はポンプ室18の容積が大きくなった状態、図1(b)はポンプ室18の容積が小さくなった状態である。熱変形材20は抵抗体24による加熱をOFFにすると温度が下がり、図1(a)の状態に復帰する。すなわち、抵抗体24への電流をON−OFF制御することにより、図1(a)の状態と図1(b)の状態、すなわちポンプ室18の容積が大きくなる状態と小さくなる状態を交互に繰り返すことになる。
本実施形態のポンプは、吸入弁14と排出弁16の作用により、図1(b)の状態から図1(a)の状態に移行する際に吸入弁14からポンプ室18に流体が吸入され、図1(a)の状態から図1(b)の状態に移行する際にポンプ室18内の流体が排出弁16から排出される。こうして、ポンプ室18の容積が変化することによりポンプ作用がなされる。
【0018】
本実施形態のポンプでは、バイメタルからなる熱変形材20は自然冷却によってダイアフラム12を押圧した状態から図1(a)の状態に復帰する。したがって、図1(a)の状態に復帰するまでに一定の時間が必要である。また、抵抗体24を加熱してダイアフラム12を押す際にも、熱変形材20を徐々に加熱することによって、ダイアフラム12をゆっくりと移動させるようにすることができる。このように、本実施形態のポンプは、流体の流速がきわめて低速で圧力変化が小さなポンプとして利用するといった場合に有効である。
【0019】
(第2の実施の形態)
図2は、本発明に係るポンプの第2の実施形態の構成を示す説明図である。第1の実施形態においては熱変形材20はゆっくりとした変形をなすものであった。本実施形態のポンプは、熱制御手段としてペルチェ素子を利用することで熱変形材20の変形応答性を高めるように形成したことを特徴とする。
本実施形態においてもポンプの構成部材である本体ケース10、ダイアフラム12、吸入弁14、排出弁16、熱変形材20等の構成は、第1の実施形態と同様である。なお、本実施形態においては、バイメタルからなる熱変形材20を本体ケース10を横断するように配置し、熱変形材20の両端を本体ケース10の対向位置にあるフランジ10aに各々固定している。熱変形材20を本体ケース10に取り付ける方法としては、このように本体ケース10を横断して両持ち式に取り付けてもよいし、第1の実施形態のように熱変形材20の一端部を本体ケース10に取り付ける片持ち式としてもよい。
【0020】
図2において、30が熱変形材20の加熱および冷却に使用するペルチェ素子である。ペルチェ素子30は図のように、本体ケース10のフランジ10aに固定されている熱変形材20の基部上に熱変形材20に面接触させるようにして取り付ける。熱変形材20は本体ケース10を横断して配置されているから、フランジ10aに固定されている熱変形材20の基部位置に各々ペルチェ素子30、30を取り付ける。
ペルチェ素子30は電流を流す方向を反対方向に切り換えることによって素子の一方の端面が加熱面となったり冷却面となったりするものである。したがって、熱変形材20にペルチェ素子30を面接触させるように取り付け、ペルチェ素子30に流す電流の方向を逆転させることで、熱変形材20は強制的に加熱あるいは冷却されることになる。
【0021】
26は2つのペルチェ素子30、30と各々電気的に接続されている電源である。電源26には電流を流す方向を逆転させる制御手段が設けられている。28は電源26による通電をON−OFFするスイッチである。
図2(a)は、ペルチェ素子30、30の熱変形材20に接触している面が冷却面となるように電流をペルチェ素子30、30に流している状態である。本実施形態では、熱変形材20が冷却されている状態のときに、ダイアフラム12が本体ケース10の底面から離間する方向に移動するように熱変形材20の熱変形方向が設定されている。
一方、図2(b)は、ペルチェ素子30、30の熱変形材20に接触している面が加熱面となるように電流が流れている状態である。熱変形材20が加熱されることにより、図2(a)に示す状態とは熱変形材20が逆向きに変形し、ダイアフラム12が本体ケース10の底面に押接される。
【0022】
本実施形態のポンプは、第1の実施形態と同様に、熱変形材20の熱変形力を利用してポンプ室18の容積が膨張した状態と、収縮した状態を交互に繰り返して生じさせることによって、ポンプ作用をなすことができる。図2(a)の状態は吸入弁14からポンプ室18に流体を吸入する状態、図2(b)はポンプ室18内の流体を排出弁16から排出する状態を示す。
本実施形態のポンプでは、ペルチェ素子30を利用することで、熱変形材20を強制的に加熱、冷却することができるから、図2(b)に示すように熱変形材20によってダイアフラム12を押圧した後、熱変形材20を冷却することで短時間のうちに図2(a)に示す状態に変換させることができる。これによってポンプの高速運転が可能になる。
【0023】
なお、上記例では熱変形材20を冷却した際にポンプ室18が膨張状態(図2(a)の状態)となり、熱変形材20を加熱した際にポンプ室18が収縮した状態(図2(b)の状態)となるように熱変形材20を設定したが、熱変形材20の熱変形方向は適宜選択可能であり、上記例とは逆に、熱変形材20を加熱した際にポンプ室18が膨張した状態となり、熱変形材20を冷却した際にポンプ室18が収縮するように設定することも可能である。
【0024】
(第3の実施の形態)
図3は、本発明に係るポンプの第3の実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態のポンプは、熱変形材20として形状記憶合金を使用したことを特徴とする。すなわち、図3に示すポンプにおいて、本体ケース10、ダイアフラム12、吸入弁14、排出弁16等については第2の実施形態における各部の構成と同様であり、熱変形材20として形状記憶合金を使用したことが異なっている。形状記憶合金からなる熱変形材20は、本体ケース10を横断するように配置され、熱変形材20を本体ケース10のフランジ10aに取り付けている熱変形材20の基部位置に、上記実施形態と同様にペルチェ素子30が面接触により取り付けられている。26はペルチェ素子30、30に対する電流の流れ方向を制御する制御手段を備えた電源、28は通電をON−OFFするスイッチである。
【0025】
10bは本体ケース10の開口部側に、ダイアフラム12および熱変形材20を内包するようにして取り付けた蓋である。32は蓋10bの内面と前記熱変形材20との間に、熱変形材20を蓋10bに対して弾発するように付勢して設けられたバイアス用のバネである。バネ32は熱変形材20の中央部に付勢力が作用するように配置されている。
形状記憶合金は、所定の温度以上に加熱されると弾性変形し、所定の温度以下では塑性変形するという性質を有している。本実施形態のポンプでは、熱変形材20が所定の温度以上になると弾性変形して図3(a)の状態になり、熱変形材20が所定の温度以下になると塑性変形により図3(b)の状態になるように設定されている。
【0026】
すなわち、図3(a)の状態は、熱変形材20が弾性変形している状態であり、バネ32の弾発力に抗して、バネ32を圧縮するように熱変形材20の弾性力が作用することによって、ダイアフラム12を本体ケース10の底面から離間させている。一方、図3(b)の状態は、熱変形材20が塑性変形している状態で、熱変形材20は弾性力を発揮しないからバネ32の弾発力によって、ダイアフラム12が本体ケース10の底面に押接されている状態となっている。
熱変形材20にはペルチェ素子30が面接触して取り付けられているから、制御手段により電源26からペルチェ素子30に流す電流の方向を逆転させることで、熱変形材20を加熱し(図3(a)の状態)あるいは熱変形材20を冷却する(図3(b)の状態)ことができ、熱変形材20の加熱と冷却を切り換えることによって、熱変形材20を弾性変形状態と塑性変形状態に交互に切り換えることができる。
【0027】
本実施形態のポンプも熱変形材20の熱変形力を利用してダイアフラム12を本体ケース10の底面から離間した状態と、本体ケース10の底面に押接された状態に切り換えることができ、これによってポンプ室18の容積変化を生じさせてポンプ作用を行わせることができる。
なお、本実施形態ではペルチェ素子30を利用して熱変形材20を強制的に加熱あるいは冷却し、熱変形材20が弾性変形状態と塑性変形状態になるように切り換えているが、第1の実施形態と同様に、抵抗体によって熱変形材20を加熱する方法によることも可能である。ペルチェ素子30を使用する方法の場合は、抵抗体によって加熱する方法にくらべて、熱変形材20の応答性を向上させることができる。
【0028】
なお、上記例では、熱変形材20が弾性変形している状態で図3(a)の状態になるように設定したが、熱変形材20が弾性変形する際には図3(b)に示すように、その弾性力によりダイアフラム12を本体ケース10の底面に押接するようにし、熱変形材20が塑性変形する際には図3(a)に示すようにダイアフラム12が本体ケース10から離間するように設定することも可能である。この場合は、たとえば、バイアス用のバネ32を収縮バネとしておき、熱変形材20が塑性変形する際には、バネ32によってダイアフラム12を持ち上げるようにし、熱変形材20が弾性変形している際には、バネ32の収縮力に抗して熱変形材20の弾性力によってダイアフラム12を本体ケース10の底面に押接させるようにすればよい。
本実施形態のポンプでは、いずれの場合も、熱変形材20が弾性変形している際における弾性力とバイアス用に使用するバネ32の弾性力を調節して、ダイアフラム12が所定の動作をするように設定すればよい。
【0029】
上述した各実施形態で示すポンプは、ポンプ室18の容積を熱変形材20の熱変形力を利用して変化させ、これによってポンプ作用が奏されるように設定したことを特徴としている。熱変形材20は本体ケース10の周縁に設けたフランジ10aにその基部を固定する配置とし、熱変形材20の変形端側での変形が効率的に生じるようにしている。また、熱変形材20として使用するバイメタルや、形状記憶合金、形状記憶樹脂等の形状記憶材料は、2mm程度の厚さの薄い部材として形成することができ、これによってポンプの薄型化、小型化を好適に図ることができる。また、熱変形材20は熱変形する際に、平板状態から湾曲状態に変形するように設定することで、熱変形材20の変形がポンプ室18の容積変化に効率的に作用するようにできるとともに、従来のモータやソレノイドを駆動源としているポンプと比較して、ポンプの薄型化、小型化を効率的に図ることが可能になる。
【0030】
また、熱変形材20を熱変形させるための熱制御手段としての抵抗体24およびペルチェ素子30も薄く形成することができるから、この点においてもポンプの薄型化、小型化を効果的に図ることができる。
また、抵抗体24およびペルチェ素子30への通電を制御する制御手段および電源26等の電気回路等は簡易な構成となり、ポンプの構成部品も少ないことから、組立が容易で、安価に製造することができ、装置の故障を減らすことができる。安価に製造できることから、たとえば、医療用機器で薬液を注入するための1回使用のポンプとして利用するといったことが可能である。再変形できない形状記憶樹脂を使用し、ダイアフラム等の可動体部を1回のみ押動する操作を行わせて使い捨てとするといった使用形態である。
【0031】
なお、上記実施形態では、薄型でコンパクトに形成するため、熱変形材20としては平板状に形成したものを使用しているが、熱変形材20の熱変形を取り出す形態はこのような平板状の形態のものに限るものではない。たとえば、熱変形材20を立体形状とし、温度変化によって熱変形材20による熱変形がより大きくあらわれるように製作することも可能である。用途によっては、熱変形材20の熱変形が大きくあらわれるようにして、その熱変形を利用することも可能であり、本発明は、そのような用途にももちろん利用することができる。また、熱変形はきわめてゆっくりと生じさせることも可能であり、流体を緩やかに輸送するといった用途には、このような熱変形による流体の輸送ポンプを有効に利用することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によるポンプは、上述したように、熱変形材による熱変形力を利用してポンプ室の容積を変化させ、これによってポンプ作用がなされるように構成したことによって、ポンプをきわめて小型かつ薄型に形成することが可能になり、燃料電池の燃料供給、送風用等に好適に使用することが可能になる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るポンプの第1の実施形態の構成を示す説明図である。
【図2】本発明に係るポンプの第2の実施形態の構成を示す説明図である。
【図3】本発明に係るポンプの第3の実施形態の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10 本体ケース
10a フランジ
10b 蓋
12 ダイアフラム
12a 可動体部
12b 屈曲体部
14 吸入弁
14a 吸入孔
16 排出弁
16a 排出孔
18 ポンプ室
20 熱変形材
22 断熱材
24 抵抗体
26 電源
28 スイッチ
30 ペルチェ素子
32 バネ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump that can be used for transporting a fluid, and more particularly, to a small pump that can be used for an air blower of a portable fuel cell, a medical liquid pump, a cooling device of a notebook computer, and the like.
[0002]
[Prior art]
Among pumps used for transporting gas or liquid, a method of providing a pump function by repeatedly providing expansion or contraction of a pump chamber by movably providing a device wall or a partition wall constituting a pump chamber such as a diaphragm pump. This is effective as a method for forming a small pump. Conventionally, a motor or a solenoid is used as a drive source for changing the volume of the pump chamber to perform a pumping operation. For example, the pump chamber is displaced by driving a partition wall using magnetic attraction and repulsive force. It has been considered that the pump action is changed to change the pressure (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-50165 A
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional apparatus using a motor or a solenoid as a method of expanding and contracting the pump chamber itself and changing the volume of the pump chamber, the size of the motor or solenoid used as a drive source hinders miniaturization of the pump. are doing. In fuel cells or medical devices, very small pumps are required for pumping air and liquids. For such applications, depending on the configuration of conventional motors and pumps using a solenoid as a drive source. Is not satisfied with the situation.
[0005]
As a method of reducing the size of the pump, a piezoelectric element may be used as a drive source instead of a motor or a solenoid. However, the piezoelectric element has a problem that the driving power supply is complicated and expensive, and the amount of deformation of the piezoelectric element is extremely small, so that a constant flow rate can be obtained in a short time. Therefore, there is a problem that it is not suitable for downsizing of the pump.
[0006]
The present invention can effectively reduce the size and thickness of a pump that performs a pumping operation by changing the volume of the pump chamber, and can be suitably used for air supply of a fuel cell, medical use, and the like. It is intended to provide a pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration to achieve the above object.
That is, a pump chamber that communicates with the outside via a valve mechanism is provided, a part of the pump chamber is formed in the movable body, and the pump action is performed by reciprocating the movable body in a direction that changes the volume of the pump chamber. In the pump to be performed, a heat-deformable material that generates a heat-deformation force with a temperature change is provided so that the movable body part can be pushed by the heat-deformation force of the heat-deformation material, and the heat-deformation material is heated and / or cooled. Then, a heat control means for causing the heat deformable material to generate a heat deformable force and moving the movable portion by the heat deformable force is provided.
Further, the pump chamber is enclosed by a main body case having a predetermined rigidity, and a diaphragm which is a movable body part whose peripheral edge is attached to the main body case so as to be bent and which can move toward and away from the main body case. Since it is configured as a space and the heat-deformable material is attached across the body case and the outer surface of the diaphragm, it can be provided as an extremely thin and small pump.
[0008]
Further, the heat deformable material is made of a bimetal, and the heat deformable material is made of a shape memory material such as a shape memory alloy and a shape memory resin.
When a shape memory material is used as the heat-deformable material, a bias spring for applying an elastic bias force in a direction of reciprocating the movable body portion has an elastic force when the shape memory material is elastically deformed. When the shape memory material is plastically deformed, it is preferable that the shape memory material is adjusted so as to have an elastic force capable of plastically deforming the shape memory material.
[0009]
Further, the heat control means is composed of a resistor which generates heat by passing a current, and a power supply for supplying a current to the resistor and a control means for controlling the supply of the current are provided. In this case, the heating / cooling direction is changed by a Peltier element, and a power supply for supplying a current to the Peltier element and a control unit for controlling the supply of the power are provided.
Further, the heat control means is attached to a fixed portion other than the movable body portion of the pump chamber, and conducts heat conduction from the heat deformable material to the movable body portion between the heat deformable material and the movable body portion. By providing the heat insulating material to suppress, the thermal deformation of the heat deformable material can be effectively developed.
Further, the valve mechanism is provided with a suction valve that opens only in a direction in which fluid flows into the pump chamber, and a discharge valve that opens only in a direction in which fluid flows out of the pump chamber.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a first embodiment of a pump according to the present invention, and shows a configuration of a pump and an operation state thereof.
In the pump of the present embodiment, a
[0011]
In the pump of the present embodiment, a region surrounded by the
[0012]
Each of the
[0013]
In FIG. 1,
[0014]
[0015]
[0016]
The pump according to the present embodiment performs a pumping operation by controlling ON / OFF of energization of the
On the other hand, FIG. 1B shows a state in which the
[0017]
FIG. 1A shows a state in which the volume of the
In the pump of the present embodiment, the fluid is sucked from the
[0018]
In the pump of the present embodiment, the thermally
[0019]
(Second embodiment)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the second embodiment of the pump according to the present invention. In the first embodiment, the thermally
Also in the present embodiment, the configuration of the
[0020]
In FIG. 2,
The
[0021]
FIG. 2A shows a state in which a current is flowing through the
On the other hand, FIG. 2B shows a state in which a current is flowing such that the surfaces of the
[0022]
As in the first embodiment, the pump according to the present embodiment uses the heat deformation force of the
In the pump of the present embodiment, the use of the
[0023]
In the above example, when the
[0024]
(Third embodiment)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the third embodiment of the pump according to the present invention. The pump of the present embodiment is characterized in that a shape memory alloy is used as the
[0025]
Shape memory alloys have the property of being elastically deformed when heated above a predetermined temperature and plastically deformed below a predetermined temperature. In the pump of this embodiment, when the heat-
[0026]
That is, the state of FIG. 3A is a state in which the thermally
Since the
[0027]
The pump of the present embodiment can also switch between a state in which the
In this embodiment, the
[0028]
In the above example, the state is set so that the state shown in FIG. 3A is obtained when the thermally
In any case, in the pump of the present embodiment, the
[0029]
The pump shown in each of the above-described embodiments is characterized in that the volume of the
[0030]
Further, since the
Further, the control means for controlling the energization of the
[0031]
In the above-described embodiment, a flat shape is used as the heat-
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the pump according to the present invention is configured to change the volume of the pump chamber by utilizing the heat deformation force of the heat deformation material and thereby perform the pump action, thereby making the pump extremely small and thin. It is possible to obtain a remarkable effect that it can be suitably used for fuel supply of fuel cells, air blowing, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a first embodiment of a pump according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a pump according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a third embodiment of the pump according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
温度変化にともなって熱変形力を生じる熱変形材を、該熱変形材による熱変形力により前記可動体部を押動可能に設け、
前記熱変形材を加熱および/または冷却して、前記熱変形材に熱変形力を発現させ、該熱変形力によって前記可動体部を移動させる熱制御手段を設けたことを特徴とするポンプ。A pump that includes a pump chamber that communicates with the outside via a valve mechanism, a part of the pump chamber is formed in the movable body, and the pump performs a pump action by reciprocating the movable body in a direction that changes the volume of the pump chamber. At
A heat-deformable material that generates a heat-deformation force with a temperature change is provided so that the movable body part can be pushed by the heat-deformation force of the heat-deformable material,
A pump provided with heat control means for heating and / or cooling the heat-deformable material, causing the heat-deformable material to exhibit a heat-deformation force, and moving the movable body part by the heat-deformation force.
熱変形材が、前記本体ケースと前記ダイアフラムの外面との間にかけ渡して取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のポンプ。The pump chamber is configured as a space enclosed by a main body case having a predetermined rigidity, and a diaphragm that is a movable body part whose peripheral portion is attached to the main body case so as to be bent and is movable toward and away from the main body case. And
The pump according to claim 1, wherein the heat-deformable material is attached between the body case and the outer surface of the diaphragm.
形状記憶材料が弾性変形する際の弾性力よりも弱く、形状記憶材料が塑性変形する際には、形状記憶材料を塑性変形可能とする弾性力を備えるように調節されて設けられていることを特徴とする請求項4記載のポンプ。A bias spring for applying an elastic bias force in a direction in which the movable body reciprocates,
The shape memory material is weaker than the elastic force at the time of elastic deformation, and when the shape memory material is plastically deformed, it is adjusted and provided so as to have an elastic force capable of plastically deforming the shape memory material. The pump according to claim 4, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003049146A JP2004257310A (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Pump |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003049146A JP2004257310A (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Pump |
Publications (1)
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---|---|
JP2004257310A true JP2004257310A (en) | 2004-09-16 |
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ID=33114933
Family Applications (1)
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JP2003049146A Pending JP2004257310A (en) | 2003-02-26 | 2003-02-26 | Pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004257310A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012117416A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Fujitsu Ltd | Micropump and cooling system |
CN109944777A (en) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 中国科学院工程热物理研究所 | The microminiature diaphragm pump and the device using it, method of memory alloy spring driving |
-
2003
- 2003-02-26 JP JP2003049146A patent/JP2004257310A/en active Pending
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CN109944777A (en) * | 2019-03-27 | 2019-06-28 | 中国科学院工程热物理研究所 | The microminiature diaphragm pump and the device using it, method of memory alloy spring driving |
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