JP2005113778A - Pump - Google Patents

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Takeshi Seto
毅 瀬戸
Kunihiko Takagi
邦彦 高城
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pump which is high in durability by reducing the internal stress in a diaphragm of a diaphragm pump working at the high load pressure. <P>SOLUTION: A difference is provided in the shape of a diaphragm peripheral fixing part so as to bend at different points when the diaphragm is pushed from a flat state and when pulled with a laminated piezoelectric element. Fixation of the diaphragm to a laminated piezoelectric element unit is carried out inside the circumference. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ピストンあるいはダイアフラム等により、ポンプ室内の容積を変更して作動流体の移動を行うポンプに関し、特に、小形高出力のポンプに関する。   The present invention relates to a pump that moves a working fluid by changing a volume in a pump chamber using a piston or a diaphragm, and more particularly to a small high-power pump.

従来、入口流路のみに逆止弁等の流体抵抗要素を備え、前記入口流路の合成イナータンス値を出口流路の合成イナータンス値よりも小さくしたポンプにおいて、高負荷圧力に対応し吐出流量の多い高出力で信頼性の高いポンプが、本発明の発明者らにより開発されている。(特許文献1参照)
これは、出口流路の大きな合成イナータンス値による流体の慣性効果を利用したものである。
Conventionally, in a pump provided with a fluid resistance element such as a check valve only in the inlet channel, and the combined inertance value of the inlet channel is smaller than the combined inertance value of the outlet channel, the discharge flow rate corresponding to the high load pressure is reduced. Many high power and reliable pumps have been developed by the inventors of the present invention. (See Patent Document 1)
This utilizes the inertia effect of the fluid due to the large synthetic inertance value of the outlet channel.

特開2002−322986号公報JP 2002-322986 A

ダイアフラムを用いてポンプ室内の容積を変更して流体の移動を行うポンプにおいて、高負荷圧力下で高出力を得ようとした場合、ダイアフラムを高剛性にする必要がある。そのとき、ダイアフラムの屈曲部での応力も同時に大きくなるため、ダイアフラムが疲労破壊しやすいという課題があった。   In a pump that moves a fluid by changing the volume in the pump chamber using a diaphragm, it is necessary to make the diaphragm highly rigid in order to obtain a high output under a high load pressure. At that time, since the stress at the bent portion of the diaphragm also increases at the same time, there is a problem that the diaphragm is easily damaged by fatigue.

特に、特許文献1の構成において、流体の慣性効果を十分に発生させるためには、通常の出口流路にも逆止弁を配置したポンプに比較し、はるかにポンプ室内圧を高くする必要がある。このとき、ダイアフラムも厚くする必要があるため、ダイアフラムの屈曲部での内部応力が大きくなり、特にダイアフラムの疲労破壊を生じやすかった。   In particular, in the configuration of Patent Document 1, in order to sufficiently generate the inertial effect of the fluid, it is necessary to make the pump chamber pressure much higher than that of a pump in which a check valve is arranged in a normal outlet channel. is there. At this time, since the diaphragm also needs to be thickened, the internal stress at the bent portion of the diaphragm increases, and the diaphragm is particularly susceptible to fatigue failure.

そこで本発明は、高負荷圧力で動作するダイアフラムポンプのダイアフラムの内部応力を軽減し、耐久性の高いポンプの提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a highly durable pump by reducing the internal stress of the diaphragm of the diaphragm pump that operates at a high load pressure.

本発明のポンプは、積層型圧電素子で駆動されるダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ作動流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から作動流体を流出させる出口流路と、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素を備えるポンプにおいて、ポンプ室側と積層型圧電素子側の前記ダイアフラムの周辺固定部の形状が異なっている。   The pump of the present invention has a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm driven by a laminated piezoelectric element, an inlet flow path for flowing the working fluid into the pump chamber, and an outlet for flowing the working fluid from the pump chamber. In a pump including a flow path and a fluid resistance element that opens and closes the inlet flow path, the shapes of the peripheral fixing portions of the diaphragm on the pump chamber side and the laminated piezoelectric element side are different.

上記構成によれば、ダイアフラムの周辺固定部によるダイアフラムの屈曲位置が、ポンプ室側に変位したときと積層方圧電素子側に変位したときで異なるため、屈曲部の変形量が小さくなり、内部応力が緩和されてダイアフラムの耐久性を向上できる。   According to the above configuration, the bending position of the diaphragm by the peripheral fixing portion of the diaphragm is different when it is displaced to the pump chamber side and when it is displaced to the stacking piezoelectric element side. Is relaxed and the durability of the diaphragm can be improved.

また請求項2の発明は、積層型圧電素子で駆動されるダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ作動流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から作動流体を流出させる出口流路と、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素を備えるポンプにおいて、積層型圧電素子ユニットへの前記ダイアフラムの固定は、前記圧電素子ユニット端面の外周より内側でおこなった。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm driven by a laminated piezoelectric element, an inlet channel for flowing the working fluid into the pump chamber, and the working fluid flowing out from the pump chamber. In the pump including the outlet channel to be opened and the fluid resistance element that opens and closes the inlet channel, the diaphragm is fixed to the laminated piezoelectric element unit on the inner side of the outer periphery of the end face of the piezoelectric element unit.

上記構成によれば、ダイアフラム周辺部によるダイアフラムの屈曲位置が、ポンプ室側に変位したときと積層方圧電素子側に変位したときで異なるため、屈曲部の変形量が小さくなり、内部応力が緩和されてダイアフラムの耐久性を向上できる。   According to the above configuration, the bending position of the diaphragm at the periphery of the diaphragm differs depending on whether it is displaced to the pump chamber side or to the laminated piezoelectric element side, so that the amount of deformation of the bent portion is reduced and the internal stress is reduced. As a result, the durability of the diaphragm can be improved.

さらに、請求項3の発明は、前記積層型圧電素子の振動中心において、前記ダイアフラムの曲げによる内部応力が最も小なるように、前記積層型圧電素子及び前記ダイアフラムとのを位置関係を固定した。   In the invention of claim 3, the positional relationship between the multilayer piezoelectric element and the diaphragm is fixed so that the internal stress due to bending of the diaphragm is minimized at the vibration center of the multilayer piezoelectric element.

上記構成によれば、請求項1及び2の発明において、最もダイアフラムの変形による応力が小さい状態となるため、ダイアフラムの耐久性はさらに高くなる。   According to the said structure, in the invention of Claim 1 and 2, since the stress by the deformation | transformation of a diaphragm will be in the state smallest, durability of a diaphragm becomes still higher.

また、請求項4の発明は、前記入口流路の合成イナータンス値は前記出口流路の合成イナータンス値よりも小さくした。   According to a fourth aspect of the invention, the combined inertance value of the inlet channel is smaller than the combined inertance value of the outlet channel.

上記構成によれば、高出力であるがポンプ室内部の圧力が高く、ダイアフラムの耐久性が課題となる入口流路の合成イナータンス値が前記出口流路の合成イナータンス値よりも小さいポンプにおいて、ダイアフラムの耐久性を向上し、積層型圧電素子の変異量を大きくできるため、さらの高出力のポンプを実現できる。   According to the above configuration, in the pump having a high output but a high pressure in the pump chamber, and the combined inertance value of the inlet flow path in which the durability of the diaphragm is a problem is smaller than the combined inertance value of the outlet flow path, Since the durability of the multi-layer piezoelectric element can be improved and the amount of variation of the multilayer piezoelectric element can be increased, a further high-output pump can be realized.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係わるポンプの第1の実施形態の縦断面を示している。積層型圧電素子の保持部材である圧電素子ケース31の下部には、ケース底板34が溶接によって堅固に固定されている。ポンプの駆動源である積層型圧電素子32の上面には端板33があらかじめ接着され、積層型圧電素子ユニットを構成し、前記圧電素子ケース31内部に固定される。この固定は、積層型圧電素子32の下面と前記ケース底板34上面の接着による。   FIG. 1 shows a longitudinal section of a first embodiment of a pump according to the invention. A case bottom plate 34 is firmly fixed to the lower portion of the piezoelectric element case 31 which is a holding member for the multilayer piezoelectric element by welding. An end plate 33 is bonded in advance to the upper surface of the multi-layer piezoelectric element 32 that is a pump drive source to form a multi-layer piezoelectric element unit, and is fixed inside the piezoelectric element case 31. This fixing is performed by bonding the lower surface of the multilayer piezoelectric element 32 and the upper surface of the case bottom plate 34.

積層型圧電素子32の固定後、圧電素子ケース31の上面と端板33の上面は研削加工によって、同一平面に加工している。この加工の際に、積層型圧電素子32には、駆動時における積層型圧電素子の駆動電圧の中心値が印加される。従って、積層型圧電素子32と端板33の上面には、積層型圧電素子への電圧がかけられていない状態では段差が発生する。   After fixing the multilayer piezoelectric element 32, the upper surface of the piezoelectric element case 31 and the upper surface of the end plate 33 are processed into the same plane by grinding. During this processing, the central value of the driving voltage of the multilayer piezoelectric element during driving is applied to the multilayer piezoelectric element 32. Accordingly, a step is generated on the upper surfaces of the multilayer piezoelectric element 32 and the end plate 33 when no voltage is applied to the multilayer piezoelectric element.

研削加工後、端板33と圧電素子ケース31の双方に、ダイアフラム22が接着される。ダイアフラム22は、厚さ20μmのステンレス鋼薄板で形成されているが、端板33と圧電素子ケース31に接着した下面とは反対側にあたる上面は樹脂皮膜を付けてある。このダイアフラム22を圧電素子ケース31との間に挟む形でポンプ室部材21が取り付けられている。圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状は、圧電素子ケース31のほうが若干大きくなっている。   After grinding, the diaphragm 22 is bonded to both the end plate 33 and the piezoelectric element case 31. The diaphragm 22 is formed of a stainless steel thin plate having a thickness of 20 μm, and a resin film is attached to an upper surface opposite to the lower surface bonded to the end plate 33 and the piezoelectric element case 31. The pump chamber member 21 is attached so that the diaphragm 22 is sandwiched between the piezoelectric element case 31. The shape of the inner peripheral portion of the outer peripheral fixed portion of the diaphragm 22 of the piezoelectric element case 31 and the pump chamber member 21 is slightly larger in the piezoelectric element case 31.

ポンプ室部材21は、ポンプ室21a、細管部21b、出口接続管路21cがその内部に形成されている。圧電素子ケース31とポンプ室部材21の固定は、図示しないビスで行われている。ポンプ室部材21の上部には、入口流路部材11が嵌合され、図示しないビスによって固定されている。   As for the pump chamber member 21, the pump chamber 21a, the thin tube part 21b, and the exit connection pipe line 21c are formed in the inside. The piezoelectric element case 31 and the pump chamber member 21 are fixed with screws (not shown). The inlet channel member 11 is fitted to the upper portion of the pump chamber member 21 and is fixed by screws (not shown).

開放されている入口流路部材11の上面は、柔軟かつガスバリア性の高い圧力変動吸収板12によって封止されている。圧力変動吸収板12の材質としては、柔軟性とガスバリア性を両立するために、金属薄膜と樹脂の複合材料等が好ましい。   The open upper surface of the inlet channel member 11 is sealed with a pressure fluctuation absorbing plate 12 that is flexible and has high gas barrier properties. The material of the pressure fluctuation absorbing plate 12 is preferably a composite material of a metal thin film and a resin in order to achieve both flexibility and gas barrier properties.

入口流路11aが設けられた入口流路部材11の突出部には図示しない入口管路が接続され、同様にポンプ室部材21の突出部には図示しない出口管路が接続される。この入口管路と出口管路は、適当な柔軟性を持った樹脂チューブ等で構成されている。   An inlet conduit (not shown) is connected to the protruding portion of the inlet passage member 11 provided with the inlet passage 11a. Similarly, an outlet conduit (not shown) is connected to the protruding portion of the pump chamber member 21. The inlet pipe and the outlet pipe are constituted by a resin tube having appropriate flexibility.

次に、本発明のポンプ内部の流路について説明する。図示しない入口管路から流入した流体は、圧力変動吸収室11bからポンプ室21aに流入する。圧力変動吸収室11bのポンプ室21aへの流路は、徐々に縮小され約φ0.5mmの穴となりポンプ室21aへ連通している。この圧力変動吸収室11bとポンプ室21aとの境界部には、15μmのステンレス鋼薄板で形成されたリード弁23がチェック弁として設置され、ポンプ室21aから圧力変動吸収室11bへの逆流を防止している。   Next, the flow path inside the pump of the present invention will be described. The fluid that flows in from an inlet pipe (not shown) flows from the pressure fluctuation absorption chamber 11b into the pump chamber 21a. The flow path from the pressure fluctuation absorption chamber 11b to the pump chamber 21a is gradually reduced to a hole of about φ0.5 mm and communicates with the pump chamber 21a. A reed valve 23 made of a stainless steel thin plate of 15 μm is installed as a check valve at the boundary between the pressure fluctuation absorption chamber 11b and the pump chamber 21a to prevent backflow from the pump chamber 21a to the pressure fluctuation absorption chamber 11b. doing.

ポンプ室21aは、細管部21bが開口する接続部分と、ダイアフラム22上部の扁平形状の圧縮部分で構成される。ポンプ室21aから出た流体は、細管部21b、接続流路21cを通り、図示しない接続管路に送出される。   The pump chamber 21a includes a connecting portion where the thin tube portion 21b opens and a flat compressed portion above the diaphragm 22. The fluid discharged from the pump chamber 21a passes through the narrow tube portion 21b and the connection channel 21c and is sent to a connection pipeline (not shown).

次に、本発明のポンプの動作について説明する。まず、流路のイナータンス値Lを定義する。イナータンス値Lは、流路の断面積をS、流路の長さをl、作動流体の密度をρとした場合に、L=ρ×l/Sで与えられる。流路の差圧をΔP、流路を流れる流量をQとした場合に、イナータンス値Lを用いて流路内流体の運動方程式を変形することで、ΔP=L×dQ/dtという関係が導き出される。   Next, the operation of the pump of the present invention will be described. First, the inertance value L of the flow path is defined. The inertance value L is given by L = ρ × l / S, where S is the cross-sectional area of the flow path, l is the length of the flow path, and ρ is the density of the working fluid. When the differential pressure of the flow path is ΔP and the flow rate flowing through the flow path is Q, the relation of ΔP = L × dQ / dt is derived by modifying the equation of motion of the fluid in the flow path using the inertance value L. It is.

つまりイナータンス値Lとは、単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合を示しており、イナータンス値Lが大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値Lが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンス値は、個々の流路のイナータンス値を、電気回路におけるインダクタンスの並列接続、直列接続と同様に合成して算出すれば良い。具体的には、複数の流路を並列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの並列接続と同様に合成して求められる。また、複数の形状が異なる流路の直列接続した場合の合成イナータンス値は、電気回路におけるインダクタンスの直列接続と同様に合成して求められる。
That is, the inertance value L indicates the degree of influence that the unit pressure has on the temporal change in the flow rate. The larger the inertance value L, the smaller the temporal change in the flow rate, and the smaller the inertance value L, the larger the temporal change in the flow rate.
In addition, the combined inertance value for parallel connection of multiple flow paths and serial connection of flow paths of different shapes is combined with the inertance values of individual flow paths in the same way as the parallel connection and series connection of inductances in electrical circuits. To calculate. Specifically, the combined inertance value when a plurality of flow paths are connected in parallel is obtained by combining in the same manner as the parallel connection of inductances in an electric circuit. Further, the combined inertance value in the case where a plurality of channels having different shapes are connected in series is obtained by synthesizing in the same manner as the series connection of inductances in an electric circuit.

また、流路に柔軟部等の圧力変動吸収要素がある場合は、合成イナータンス値は圧力変動吸収要素まで考慮すればよい。従って本発明のポンプにおいて、入口流路の合成イナータンス値は、圧力変動吸収要素である圧力変動吸収板12からリード弁23までの合成イナータンス値となる。一方、出口流路の合成イナータンス値は、細管部21bと出口接続管路21cのイナータンス値の合計となる。出口流路は入口流路に比較して、流路の長さも長く、流路の断面積も小さいため、出口流路の合成イナータンス値は入口流路よりはるかに大きくなっている。   In addition, when there is a pressure fluctuation absorption element such as a flexible part in the flow path, the combined inertance value may be taken into consideration up to the pressure fluctuation absorption element. Therefore, in the pump of the present invention, the combined inertance value of the inlet channel is the combined inertance value from the pressure fluctuation absorbing plate 12 that is the pressure fluctuation absorbing element to the reed valve 23. On the other hand, the combined inertance value of the outlet channel is the sum of the inertance values of the narrow tube portion 21b and the outlet connection pipeline 21c. Since the outlet channel has a longer channel length and a smaller sectional area compared to the inlet channel, the combined inertance value of the outlet channel is much larger than that of the inlet channel.

図2は本実施形態におけるポンプの動作時の要部の縦断面図である。(a)は積層型圧電素子の伸張時、(b)は、積層型圧電素子の振動中心時、(c)は積層型圧電素子の収縮時である。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the main part during operation of the pump in the present embodiment. (a) is when the laminated piezoelectric element is stretched, (b) is when the laminated piezoelectric element is centered, and (c) is when the laminated piezoelectric element is contracted.

積層型圧電素子32と、積層型圧電素子ケース31の上面を研削する際に積層型圧電素子32に駆動時における積層型圧電素子の駆動電圧の中心値を印加して切削したため、図2(b)の積層型圧電素子の振動中心においてダイアフラム22は平面状態になり、曲げによる内部応力の発生が最も小さい。   When grinding the upper surface of the multilayer piezoelectric element 32 and the multilayer piezoelectric element case 31, the center value of the driving voltage of the multilayer piezoelectric element during driving is applied to the multilayer piezoelectric element 32 and cutting is performed. The diaphragm 22 is in a planar state at the vibration center of the multilayer piezoelectric element (1), and the generation of internal stress due to bending is the smallest.

積層型圧電素子32が伸張したとき、図2(a)のようにダイアフラム22は、ポンプ室部材22のダイアフラムとの接触面の内周で上方に屈曲される。一方、積層型圧電素子32が収縮したとき、図2(c)のようにダイアフラム22は、ポンプ室部材22のダイアフラムとの接触面の内周で下方に屈曲される。   When the stacked piezoelectric element 32 expands, the diaphragm 22 is bent upward at the inner periphery of the contact surface of the pump chamber member 22 with the diaphragm as shown in FIG. On the other hand, when the multilayer piezoelectric element 32 contracts, the diaphragm 22 is bent downward at the inner periphery of the contact surface of the pump chamber member 22 with the diaphragm as shown in FIG.

圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状は、圧電素子ケース31のほうが若干大きくなっているため、ダイアフラムの屈曲位置が、ポンプ室側に変位したときと積層方圧電素子側に変位したときで異なる。従って、ポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状が同一の場合に比較して、同位置での曲げ量が1/2となり、曲げによる応力値が小さく、ダイアフラムの耐久性を向上できるのである。   The piezoelectric element case 31 and the inner peripheral part of the outer peripheral fixing part of the diaphragm 22 of the pump chamber member 21 are slightly larger in the piezoelectric element case 31, so that when the bending position of the diaphragm is displaced toward the pump chamber side And when it is displaced toward the laminated piezoelectric element. Therefore, compared with the case where the shape of the inner peripheral portion of the outer peripheral fixed portion of the diaphragm 22 of the pump chamber member 21 is the same, the bending amount at the same position is ½, the stress value due to bending is small, and the durability of the diaphragm It can improve the performance.

図3は、本発明に係わるポンプの第2の実施形態におけるポンプの動作時の要部の縦縦断面を示している。第1の実施形態と同様に、(a)は積層型圧電素子の伸張時、(b)は、積層型圧電素子の振動中心時、(c)は積層型圧電素子の収縮時である。   FIG. 3 shows a longitudinal and vertical cross section of the main part during the operation of the pump in the second embodiment of the pump according to the present invention. As in the first embodiment, (a) is when the multilayer piezoelectric element is expanded, (b) is when the multilayer piezoelectric element is centered, and (c) is when the multilayer piezoelectric element is contracted.

本実施形態においては、第1実施形態とは逆に圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状は、圧電素子ケース31のほうが若干小さくなっている。その他の部分と動作及びダイアフラムの曲げによる応力を減じる効果は、第1の実施形態と同様である。   In the present embodiment, contrary to the first embodiment, the piezoelectric element case 31 is slightly smaller in the shape of the inner peripheral part of the outer peripheral fixing part of the diaphragm 22 of the piezoelectric element case 31 and the pump chamber member 21. The effect of reducing the stress caused by bending of the other portions, operation, and diaphragm is the same as that of the first embodiment.

本実施形態の構成においては、積層型圧電素子32の収縮時である図2(c)において、第1の実施形態で生じたポンプ室部材21とダイアフラム22の微小隙間が発生しないため、流体の中の異物等が微小隙間に詰まることが無く、よりダイアフラムの耐久性を高めることが可能になる。   In the configuration of the present embodiment, since the minute gap between the pump chamber member 21 and the diaphragm 22 generated in the first embodiment does not occur in FIG. It is possible to improve the durability of the diaphragm without the foreign matter inside being clogged in the minute gap.

図4は、本発明に係わるポンプの第3の実施形態におけるポンプの動作時の要部の縦縦断面を示している。第1および第2の実施形態と同様に、(a)は積層型圧電素子の伸張時、(b)は、積層型圧電素子の振動中心時、(c)は積層型圧電素子の収縮時である。   FIG. 4 shows a vertical and vertical cross section of the main part during the operation of the pump in the third embodiment of the pump according to the present invention. As in the first and second embodiments, (a) is when the multilayer piezoelectric element is expanded, (b) is when the multilayer piezoelectric element is centered, and (c) is when the multilayer piezoelectric element is contracted. is there.

本実施形態においては、第1実施形態と同様に圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状は、圧電素子ケース31のほうが若干小さくなっている。また、圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の稜部はR加工が施されている。   In the present embodiment, the piezoelectric element case 31 is slightly smaller in the shape of the inner peripheral portion of the outer peripheral fixing portion of the diaphragm 22 of the piezoelectric element case 31 and the pump chamber member 21 as in the first embodiment. Further, the ridge portion of the inner peripheral portion of the outer peripheral fixed portion of the diaphragm 22 of the piezoelectric element case 31 and the pump chamber member 21 is subjected to R processing.

また、端板33へのダイアフラム22の固定は、圧電素子ユニット端面である、端板33上面の外周より内側でなされている。さらに、端板33の外周部の稜部もR加工がなされている。   Further, the diaphragm 22 is fixed to the end plate 33 on the inner side of the outer periphery of the upper surface of the end plate 33, which is the end surface of the piezoelectric element unit. Further, the ridge portion of the outer peripheral portion of the end plate 33 is also subjected to R processing.

本実施例の動作において、積層型圧電素子32が伸張したとき、図4(a)のようにダイアフラム22は、ポンプ室部材22のダイアフラムとの接触面の内周で上方に屈曲される。一方、積層型圧電素子32が収縮したとき、図2(c)のようにダイアフラム22は、ポンプ室部材22のダイアフラムとの接触面の内周で下方に屈曲される。   In the operation of this embodiment, when the laminated piezoelectric element 32 is expanded, the diaphragm 22 is bent upward at the inner periphery of the contact surface of the pump chamber member 22 with the diaphragm as shown in FIG. On the other hand, when the multilayer piezoelectric element 32 contracts, the diaphragm 22 is bent downward at the inner periphery of the contact surface of the pump chamber member 22 with the diaphragm as shown in FIG.

圧電素子ケース31とポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状は、圧電素子ケース31のほうが若干大きくなっているため、ダイアフラムの屈曲位置が、ポンプ室側に変位したときと積層方圧電素子側に変位したときで異なる。従って、ポンプ室部材21のダイアフラム22の外周固定部の内周部の形状が同一の場合に比較して、同位置での曲げ量が1/2となり、曲げによる応力値が小さく、ダイアフラムの耐久性を向上できるのである。   The piezoelectric element case 31 and the inner peripheral part of the outer peripheral fixing part of the diaphragm 22 of the pump chamber member 21 are slightly larger in the piezoelectric element case 31, so that when the bending position of the diaphragm is displaced toward the pump chamber side And when it is displaced toward the laminated piezoelectric element. Therefore, compared with the case where the shape of the inner peripheral portion of the outer peripheral fixed portion of the diaphragm 22 of the pump chamber member 21 is the same, the bending amount at the same position is ½, the stress value due to bending is small, and the durability of the diaphragm It can improve the performance.

さらに、本実施例では、ダイアフラム22の固定が圧電素子ユニット端面である、端板33上面の外周より内側でなされているため、ダイアフラム22の内周においても、積層型圧電素子32が伸張した図4(a)の場合においては、ダイアフラムの屈曲位置は端板33の外周部となり、積層型圧電素子32が収縮した図4(c)の場合においては、ダイアフラムの屈曲位置が、端板33の外周より内側の固定部でなされるため、固定が端板33の最外周まで行われる場合に比較して、内周部においても同位置での曲げ量が1/2となり、曲げによる応力値が小さく、ダイアフラムの耐久性を向上できるのである。   Furthermore, in the present embodiment, the diaphragm 22 is fixed inside the outer periphery of the upper surface of the end plate 33, which is the end surface of the piezoelectric element unit. Therefore, the laminated piezoelectric element 32 is also extended on the inner periphery of the diaphragm 22. In the case of 4 (a), the bending position of the diaphragm is the outer peripheral portion of the end plate 33, and in the case of FIG. 4C in which the laminated piezoelectric element 32 is contracted, the bending position of the diaphragm is the end plate 33. Compared to the case where the fixing is performed up to the outermost periphery of the end plate 33, the bending amount at the same position is also halved in the inner peripheral portion, and the stress value due to bending is It is small and can improve the durability of the diaphragm.

さらに、各稜部にR加工が施されていることも、曲げ応力を緩和し更なるダイアフラムの耐久性の向上が可能になっている。   In addition, the fact that the R processing is applied to each ridge portion can alleviate the bending stress and further improve the durability of the diaphragm.

本発明は、小形高出力のポンプを使用する各種産業で利用できる。   The present invention can be used in various industries that use small high-power pumps.

本発明に係わるポンプの第1の実施形態の縦断面である。It is a longitudinal section of a 1st embodiment of a pump concerning the present invention. 本発明に係わるポンプの第1の実施形態の動作時の要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part at the time of operation | movement of 1st Embodiment of the pump concerning this invention. 本発明に係わるポンプの第2の実施形態の動作時の要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part at the time of operation | movement of 2nd Embodiment of the pump concerning this invention. 本発明に係わるポンプの第3の実施形態の動作時の要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part at the time of operation | movement of 3rd Embodiment of the pump concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11:入口流路部材
11a:入口接続管路
11b:圧力変動吸収室
12:圧力変動吸収板
21:ポンプ室部材
21a:ポンプ室
21b:細管部
21c:出口接続管路
22:ダイアフラム
23:リード弁
31:圧電素子ケース
32:積層型圧電素子
33:端板
34:ケース底板
41:圧電素子ケース
42:ポンプ室部材
43:端板
44:ケース底板
45:保持ビス
11: Inlet channel member 11a: Inlet connection pipe line 11b: Pressure fluctuation absorption chamber 12: Pressure fluctuation absorption plate 21: Pump chamber member 21a: Pump chamber 21b: Narrow pipe part 21c: Outlet connection pipe line 22: Diaphragm 23: Reed valve 31: Piezoelectric element case 32: Multilayer piezoelectric element 33: End plate 34: Case bottom plate 41: Piezoelectric element case 42: Pump chamber member 43: End plate 44: Case bottom plate 45: Holding screw

Claims (4)

積層型圧電素子で駆動されるダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ作動流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から作動流体を流出させる出口流路と、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素を備えるポンプにおいて、ポンプ室側と積層型圧電素子側の前記ダイアフラムの周辺固定部の形状が異なっていることを特徴とするポンプ。   A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm driven by a laminated piezoelectric element, an inlet channel for flowing working fluid into the pump chamber, an outlet channel for flowing working fluid from the pump chamber, and the inlet A pump comprising a fluid resistance element that opens and closes a flow path, wherein the shape of the peripheral fixing portion of the diaphragm on the pump chamber side and the laminated piezoelectric element side is different. 積層型圧電素子で駆動されるダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、前記ポンプ室へ作動流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から作動流体を流出させる出口流路と、前記入口流路を開閉する流体抵抗要素を備えるポンプにおいて、積層型圧電素子ユニットへの前記ダイアフラムの固定は、前記圧電素子ユニット端面の外周より内側でなされていることを特徴とするポンプ。   A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm driven by a laminated piezoelectric element, an inlet channel for flowing working fluid into the pump chamber, an outlet channel for flowing working fluid from the pump chamber, and the inlet A pump comprising a fluid resistance element that opens and closes a flow path, wherein the diaphragm is fixed to the laminated piezoelectric element unit inside the outer periphery of the end face of the piezoelectric element unit. 前記積層型圧電素子の振動中心において、前記ダイアフラムの曲げによる内部応力が最も小なるように、前記積層型圧電素子及び前記ダイアフラムとの位置関係を固定したことを特徴とする請求項1から2記載のポンプ。   3. The positional relationship between the multilayer piezoelectric element and the diaphragm is fixed so that an internal stress due to bending of the diaphragm is minimized at the vibration center of the multilayer piezoelectric element. Pump. 前記入口流路の合成イナータンス値は前記出口流路の合成イナータンス値よりも小さい事を特徴とする請求項1から3記載のポンプ。
4. The pump according to claim 1, wherein a combined inertance value of the inlet channel is smaller than a combined inertance value of the outlet channel.
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