JP2008088904A - Piezoelectric pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電ポンプに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric pump.
圧電素子を利用した圧電ポンプとして、例えば、特許文献1に開示されたものがある。この圧電ポンプは、円形薄板状のダイヤフラム及びケーシングという室形成専用の手段によってポンプ室が形成されている。ケーシングには、吸入流路を形成する管状部分と、吐出流路を形成するための管状部分とが接続されている。各管状部分におけるポンプ室への接続端部は、弁膜と協働して逆止弁機能を提供する。このような構成において、圧電素子を変位させてダイヤフラムのほぼ中央を押圧することによって、ポンプ室の流体を吐出流路へ吐出させ、吸入流路から流体をポンプ室内へ吸入していた。
圧電ポンプは、電子機器や医療機器への適用が期待されており、小型化が望まれているところである。しかしながら、上述した従来の圧電ポンプにおいては、ダイヤフラムを押圧することによって吐圧力を得ていたため、十分な吐出量を得ようとした場合、ダイヤフラムを大きくし、それに伴い、ポンプ室もダイヤフラムの延在方向に大きくならざるを得ず、ポンプ全体の小型化は困難であった。 Piezoelectric pumps are expected to be applied to electronic devices and medical devices, and downsizing is desired. However, in the conventional piezoelectric pump described above, the discharge pressure is obtained by pressing the diaphragm. Therefore, if a sufficient discharge amount is to be obtained, the diaphragm is enlarged, and accordingly, the pump chamber also extends the diaphragm. The size of the pump must be reduced.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることが容易な圧電ポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a piezoelectric pump that can be easily downsized.
上述した課題を解決するため、本発明に係る圧電ポンプは、内部にポンプ室が形成される筒状体と、前記ポンプ室の両側に振り分けられて位置する一対の逆止弁と、片持ち態様で支持された長尺状の積層圧電素子と、前記積層圧電素子の変形作用を用いて前記筒状体に押圧力を付与する長尺状の押圧部材とを備える。 In order to solve the above-described problems, a piezoelectric pump according to the present invention includes a cylindrical body in which a pump chamber is formed, a pair of check valves that are distributed and positioned on both sides of the pump chamber, and a cantilever mode. And a long pressing member that applies a pressing force to the cylindrical body using the deformation action of the multilayer piezoelectric element.
好適には、前記長尺状の押圧部材は、その軸芯方向が前記筒状体の軸芯方向と交差する態様で、該筒状体と当接する。
前記押圧部材には、前記筒状体に向けて突出する突起を有しているようにしてもよい。
Preferably, the elongate pressing member is in contact with the cylindrical body in such a manner that the axial direction intersects the axial direction of the cylindrical body.
The pressing member may have a protrusion that protrudes toward the cylindrical body.
前記積層圧電素子を、前記押圧部材としても機能させるようにしてもよい。あるいは、前記押圧部材は、前記積層圧電素子とは別部材であり、両端が弧状に揺動するように回転可能に支持されており、該押圧部材の一端は、前記積層圧電素子の変形による回転力を受け、該押圧部材の他端は、前記筒状体と当接し該押圧部材の回転に伴って該筒状体に押圧力を付与するようにしてもよい。 The laminated piezoelectric element may function as the pressing member. Alternatively, the pressing member is a separate member from the multilayer piezoelectric element, and is rotatably supported so that both ends swing in an arc shape, and one end of the pressing member is rotated by deformation of the multilayer piezoelectric element. Upon receiving the force, the other end of the pressing member may come into contact with the cylindrical body and apply a pressing force to the cylindrical body as the pressing member rotates.
前記筒状体を挟んだ前記押圧部材の反対側に押圧力受け部材を更に備えていてもよい。その場合、前記押圧力受け部材は、少なくとも前記筒状体を収容するケーシングに対して、一体的に固定されている受台であってもよく、あるいは、第2の積層圧電素子から構成してもよい。 A pressing force receiving member may be further provided on the opposite side of the pressing member across the cylindrical body. In that case, the pressing force receiving member may be a pedestal that is integrally fixed to at least the casing that houses the cylindrical body, or may be configured by a second laminated piezoelectric element. Also good.
前記一対の逆止弁のそれぞれ前記ポンプ室と反対側には、流体の吸入流路と吐出流路が設けられており、前記ポンプ室、吸入流路及び吐出流路は単一の前記筒状体によって画定されているようにしてもよい。 On the opposite side of the pair of check valves from the pump chamber, a fluid suction channel and a discharge channel are provided, and the pump chamber, the suction channel, and the discharge channel are formed in a single cylindrical shape. It may be defined by the body.
前記筒状体を収容するケーシングと、そのケーシングを貫通し該筒状体と接続する入口管及び出口管とを更に備え、前記一対の逆止弁は、対応する前記入口管及び出口管に配置されているようにしてもよい。 The apparatus further comprises a casing that houses the cylindrical body, and an inlet pipe and an outlet pipe that pass through the casing and connect to the cylindrical body, and the pair of check valves are disposed in the corresponding inlet pipe and outlet pipe. You may be made to do.
前記逆止弁は、弁座と、該弁座に選択的に係合する弁体とを備え、前記弁座及び弁体の一方は、第1マグネットから構成されており、他方は、磁性体又は第2マグネットから構成されているようにしてもよい。
前記弁座は截頭円錐状に形成され、前記弁体は球体部材から構成されているようにしてもよい。
The check valve includes a valve seat and a valve body that selectively engages with the valve seat. One of the valve seat and the valve body includes a first magnet, and the other is a magnetic body. Or you may make it comprise from a 2nd magnet.
The valve seat may be formed in a frustoconical shape, and the valve body may be composed of a spherical member.
上述した本発明によれば、片持ち態様で支持された長尺状の積層圧電素子を有し、長尺状の押圧部材で筒状体を押圧する態様であるため、押圧部材及びポンプ室を小型化しても筒状体に大きな押圧力を付与し、十分な吐圧力を得ることができる。よって、積層圧電素子やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ全体を小型化することができる。 According to the above-described present invention, since it has a long laminated piezoelectric element supported in a cantilever manner and the tubular body is pressed by a long pressing member, the pressing member and the pump chamber are provided. Even if the size is reduced, a large pressing force can be applied to the cylindrical body, and a sufficient discharge pressure can be obtained. Therefore, it is easy to obtain a sufficient discharge pressure even if the laminated piezoelectric element and the pump chamber are downsized, and the entire piezoelectric pump can be downsized.
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。 The other features of the present invention and the operational effects thereof will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
以下、この発明に係る圧電ポンプの実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本発明は、例えば、携帯電話などの携帯機器における、DMFC(ダイレクトメタノール式燃料電池)のメタノール供給用ポンプ、パソコンの冷却水循環用ポンプ、医療機器における流体供給用又は流体循環用ポンプなどへの適用が可能である。 Embodiments of a piezoelectric pump according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. The present invention also relates to, for example, a DMFC (direct methanol fuel cell) methanol supply pump, a personal computer cooling water circulation pump, a fluid supply pump or a fluid circulation pump in a medical device in a portable device such as a cellular phone. Can be applied.
図1は、圧電ポンプの天板部を外して内部構成を示す斜視図である。図2は、圧電ポンプの内部構成を示す平面図である。図3は、圧電ポンプの分解斜視図である。図1〜図3を参照して示すと、本実施の形態に係る圧電ポンプ1は、ケーシング3と、筒状体5と、一対の逆止弁7,9と、押圧部材としても機能する積層圧電素子11とを備えている。ケーシング3は、収容部3aと天板部3bとを備えている。収容部3aは、底面と、その周縁から立ち上がると共に上部が開放されている側面とによって構成されている。天板部3bは、収容部3aの上部開放部を覆うように収容部3aに着脱可能に設けられる。
FIG. 1 is a perspective view showing an internal configuration with the top plate portion of the piezoelectric pump removed. FIG. 2 is a plan view showing the internal configuration of the piezoelectric pump. FIG. 3 is an exploded perspective view of the piezoelectric pump. 1 to 3, the
筒状体5、一対の逆止弁7,9及び積層圧電素子11は、ケーシング3の収容部3a内に収容されている。収容部3aの一の側面には、入口管13が貫通している。また、収容部3aにおいて上記一の側面と対向する他の側面には、出口管15が貫通している。入口管13及び出口管15の相互に向き合う側の端部は、収容部3a内に突出している。なお、本実施の形態では、入口管13及び出口管15はケーシング3の側面と一体成形されているが、これには限定されず、入口管13及び出口管15をケーシング3とは別体として用意し、対応する側面を貫通させるように構成することも可能である。
The
図2及び図3に示されるように、筒状体5は、その内部に一対の逆止弁7,9が装着された状態で、対応する端部において入口管13及び出口管15に接続される。また、積層圧電素子11は、そのように入口管13及び出口管15に接続されている筒状体5の上方に延在するように設けられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
次に、逆止弁の詳細について説明する。図4は、筒状体及び一対の逆止弁の断面図であり、図5の(a)及び(b)はそれぞれ、一対の逆止弁の断面図及び正面図である。筒状体5は、例えばシリコンゴムなどの弾性材料から構成された円筒状部材である。
Next, details of the check valve will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the cylindrical body and the pair of check valves. FIGS. 5A and 5B are a cross-sectional view and a front view of the pair of check valves, respectively. The
一対の逆止弁7,9は、筒状体5の内部に挿入され、相互に所定の間隔で離間するように配置されている。筒状体5の内部には、一対の逆止弁7,9に挟まれたポンプ室16が形成されている。筒状体5内部において、一対の逆止弁7,9のそれぞれポンプ室16と反対側には、流体の吸入流路18と吐出流路20とが設けられている。図示の構成では、これらポンプ室16、吸入流路18及び吐出流路20は、連続する単一の筒状体5によって画定されている。
The pair of
一対の逆止弁7,9は、概ね円筒状のブロック17体を有しており、その軸芯部の上流側の部分には、筒状体5の円柱状内部空間よりも著しく径の小さいオリフィス部19が形成されている。オリフィス部19の下流側には、截頭円錐壁部21が設けられている。截頭円錐壁部21は、オリフィス部19の出口において最も径が小さく下流にいくほど拡径する、末広がり状に形成されている。また、かかる截頭円錐壁部21の一部は、截頭円錐状の環状弁座として機能する。すなわち、一対の逆止弁7,9は、さらに球体部材から構成された弁体23を有しており、この弁体23が截頭円錐状の環状弁座と係合することによって閉弁状態を作り出す。
The pair of
弁体23及び弁座の一方は、第1のマグネット(永久磁石)で構成されており、他方は、磁性体、又は、第1のマグネットと引き合う関係にある第2のマグネット(永久磁石)で構成されている。本実施の形態では、一例として、弁体23はマグネットで構成されており、弁座は磁性ステンレスで構成されている。
One of the
截頭円錐壁部21の出口には、本例では3本の爪部25が設けられている。3本の爪部25は、相互に等間隔に離隔するように配置されており、それぞれ、ブロック体17の最外周部において片持ち態様で支持され、そこからブロック体17の軸芯部に向けて延びている。また、一対の逆止弁7,9は、弁体23が弁座に着座している閉弁状態において、各爪部25の先端部と弁体23との間に隙間が生じるように構成されている。
In this example, three
一対の逆止弁7,9の配置態様としては、上記の他に次のような態様も考えられる。図2に一点鎖線で示されているように、逆止弁7,9を筒状体5の内部ではなく、対応する入口管13及び出口管15に配置することもできる。このような態様では、一対の逆止弁7,9の位置に配慮しながら筒状体5を入口管13及び出口管15に接続する必要はなく、単に筒状体5を入口管13及び出口管15に接続するだけでよいため、組立工程の容易化を図ることができる。
As an arrangement mode of the pair of
図1〜図3に戻り、積層圧電素子11は、長尺状、より詳細には概ね板状の形態を有しており、その板でいう厚さ方向に、素子の積層方向を有する。なお、本明細書及び本特許請求の範囲の記載では、長さが少なくとも厚さよりも大きい形態を「長尺状」と称することとし、その中に、幅が厚さと同程度の「棒状」や幅が厚さよりも相当に大きい「板状」を含むものとする。
Returning to FIGS. 1 to 3, the laminated
積層圧電素子11は、その一端部における積層方向下方に筒状体5が位置するように、ケーシング3の収容部3a内に配置されている。積層圧電素子11の配置は、筒状体5の軸芯方向と積層圧電素子11の軸芯方向とが交差(本実施の形態では特に直交)するように行われている。
The laminated
また、積層圧電素子11は、その他端部において、支持部材27によって、片持ち態様で収容部3aに支持されている。積層圧電素子11の他端部には配線29が設けられており、配線29はケーシング3の収容部3aを貫通し、図示しない駆動電源に接続されている。
The laminated
次に、このような構成を有する圧電ポンプの動作について説明する。配線29を介して積層圧電素子11に駆動電圧を印加し、積層圧電素子11を変形させる。積層圧電素子11は、端部において片持ち態様で支持されているため、上記の変形は、支持端の逆側の自由端の積層方向下方への変位として現れる(図3の矢印参照)。また、本実施の形態では、積層圧電素子11は、押圧部材としても機能するものであり、自身の変形作用を用いて筒状体5に押圧力を付与する。
Next, the operation of the piezoelectric pump having such a configuration will be described. A driving voltage is applied to the laminated
すなわち、筒状体5は、上方から積層圧電素子11によって潰され、ポンプ室16内が増圧される。ポンプ室16内の流体の圧力が一定程度まで増加すると、ポンプ室16の下流側に設けられた逆止弁9においては、オリフィス部19を介して弁体23に作用する流体圧が、磁力による弁体23に作用する常閉の閉弁力及び吐出流路20側から弁体23に作用する流体圧に勝り、図6の(a)に示されるように、弁体23が弁座より離隔して開弁する。これによって、ポンプ室16内の流体は、開弁した逆止弁9を通って、吐出流路20に流れ込む。
That is, the
一方、ポンプ室16の上流側に設けられた逆止弁7においては、ポンプ室16内の流体の圧力が増加すると、その圧力は弁体23を弁座に着座させるように作用するため、図6の(b)に示されるように、逆止弁7の閉弁がより一層確保され、ポンプ室16内の流体が吸入流路18へ逆流することが確実に防止される。
On the other hand, in the
続いて、積層圧電素子11の押圧端部が筒状体5から離隔する方向に変形すると、筒状体5が自身の弾性によって、無負荷時の自然の形態へと復元しようとする。ポンプ室16では、筒状体5の潰された分だけ流体が吐出された後であるため、筒状体5の復元に伴い減圧が進行しようとする。このため、ポンプ室16の上流側に設けられた逆止弁7においては、ポンプ室16側から弁体23に作用する流体圧が減少し、吸入流路18側からオリフィス部19を介して弁体23に作用する流体圧が、磁力による弁体23に作用する常閉の閉弁力及びポンプ室16側から弁体23に作用する流体圧に勝り、図6の(a)に示されるように、弁体23が弁座より離隔して開弁する。
Subsequently, when the pressing end portion of the laminated
一方、ポンプ室16の下流側に設けられた逆止弁9においては、筒状体5の潰された分だけ流体が吐出された状態から、ポンプ室16内の流体の圧力が減少すると、吐出流路20側からの流体圧及び磁力によって、逆止弁7の閉弁が確保されることとなり、図6の(b)に示されるように、吐出流路20内の流体がポンプ室16へ逆流することが確実に防止される。
On the other hand, in the
このようにして、積層圧電素子11が筒状体5を押し潰したり筒状体5から離れたりする往復動作を繰り返すことによって、逆流させることなく流体を一方向に脈動態様で圧送することができる。
Thus, by repeating the reciprocating operation in which the laminated
ところで前述したように、圧電ポンプにおいては、電子機器や医療機器等への適用が期待され小型化が望まれるところであるが、ポンプ室を画定するダイヤフラムが円形薄板状であるような態様では、そのダイヤフラム形状に起因し大きな変位が得られないため、十分な吐出量を得ようとした場合、ダイヤフラムを大きくしさらにそれに伴いポンプ室も大きくせざるを得ず、ポンプ全体の小型化は困難である。また、このことは、変位を発生させる圧電素子が円形薄板状である態様や、ポンプ室を押圧する押圧部材が円形薄板状である態様でも同様であり、前者では外周部で環状に支持される円形薄板状であるがゆえに十分な変位を発生させることが困難であり、後者では外周部で環状に支持される円形薄板状であるがゆえに中央部の大きな変形が規制され十分な押圧が困難となる。 By the way, as described above, the piezoelectric pump is expected to be applied to electronic devices, medical devices, and the like, and downsizing is desired. However, in an aspect in which the diaphragm defining the pump chamber is a circular thin plate, Because large displacement cannot be obtained due to the shape of the diaphragm, when trying to obtain a sufficient discharge rate, the diaphragm must be enlarged and the pump chamber must be enlarged accordingly, making it difficult to reduce the size of the pump as a whole. . This also applies to the embodiment in which the piezoelectric element for generating the displacement is in the form of a circular thin plate and the aspect in which the pressing member that presses the pump chamber is in the form of a circular thin plate. Due to the circular thin plate shape, it is difficult to generate sufficient displacement, and in the latter case, since the circular thin plate shape is supported in an annular shape on the outer periphery, large deformation of the central portion is restricted and sufficient pressing is difficult. Become.
これに対し、本実施の形態に係る圧電ポンプ1では、片持ち態様で支持された長尺状の積層圧電素子11を有し、その長尺状の積層圧電素子11(押圧部材)で筒状体5を押圧する態様であるため、押圧部材及びポンプ室を小型化しても筒状体5に大きな押圧力を付与し、十分な吐圧力を得ることができる。すなわち、積層圧電素子11が片持ち態様で支持されるため、より大きな変位を得ることができる。加えて、当接対象が、長尺状の積層圧電素子11(押圧部材)と筒状体5との組み合わせであるため、筒状体5を大きく潰すことが容易である。このようなことから、積層圧電素子(押圧部材)やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ全体を小型化することができる。尚、長尺状の積層圧電素子11(押圧部材)の軸芯方向と筒状体5の軸芯方向とが交差(より好適には直交)する配置態様では、より一層、効率良く筒状体5を潰してポンプ室16内を圧縮することができ、大きな吐圧力を得ることができる。
On the other hand, the
また、本実施の形態では、ポンプ室16、吸入流路18及び吐出流路20が連続する単一の筒状体5によって画定されているため、吸入流路18とポンプ室16との間のシール手段や、ポンプ室16と吐出流路20との間のシール手段が不要となり、構成の簡素化、部品点数の低減を図ることができ、それによって、圧電ポンプ1の小型化を図ることできる。
In the present embodiment, the
また、一対の逆止弁7,9においては、永久磁石による磁力によって、常閉の弁閉力を得ているため、確実な閉弁を確保しながらも、スプリングなどの機械的な弁閉力を得る態様よりも構成の簡素化、部品点数の低減を図ることができ、それによっても、圧電ポンプ1の小型化を図ることできる。さらに、かかる磁力は、電磁石を用いた場合と異なり、弁動作に関する駆動電源が不要であるため、圧電ポンプ1の消費電力を増加させることもなく、また、ノイズを発生させることもない。これは、バッテリの持続時間が問題となる携帯機器や、ノイズの発生が問題となる医療機器などにおいては、大変有利である。
In addition, since the pair of
次に、本発明に係る圧電ポンプの、押圧部材に関する改変した実施の形態について説明する。上記実施の形態では、積層圧電素子11が押圧部材としても機能する態様であったが、本実施の形態では、図7及び図8に示されるように、押圧部材が積層圧電素子11とは別部材として設けられている。図7は、改変実施の形態に係る圧電ポンプの天板部を外して内部構成を示す斜視図であり、図8は、押圧部材近傍に関し図7の矢印VIIIにそってみた図である。
Next, a modified embodiment relating to the pressing member of the piezoelectric pump according to the present invention will be described. In the above embodiment, the laminated
積層圧電素子11の自由端部には、摺動用円柱部11aが形成されている。摺動用円柱部11aは、ほぼ円柱状の部分であって、その軸芯方向が積層圧電素子11の幅方向を指向するように形成されている。
A sliding
かかる摺動用円柱部11aと、筒状体5との間には、押圧部材131が設けられている。押圧部材131は、その両端が弧状軌跡に揺動するように、軸支部135において回転可能に支持されている。押圧部材131において、軸支部135よりも積層圧電素子11側には、収容部137が形成されている。収容部137は、積層圧電素子11の幅方向からみた端面において、ほぼU字状に形成されており、U字の内側に摺動用円柱部11aを収容することができる空間を有する。一方、軸支部135よりも筒状体5側には、押圧片139が形成されている。押圧片139は、筒状体5に向けて延びる長尺状の部材であって、その軸芯方向が筒状体5の軸芯方向と交差(本例では特に直交)するように配置されている。また、軸支部135から押圧片139の先端部までの長さは、軸支部135から収容部137の先端部までの長さよりも大きくなるように設定されている。
A
このような改変された本実施の形態に係る圧電ポンプにおいては、前述した実施の形態における動作・作用に加えて次のような作用を生じる。積層圧電素子11が変形されると、図8の(b)に示されるように、押圧部材131の一端である収容部137は、積層圧電素子11の変形による回転力を受け、押圧部材131全体が回転する。これにより、押圧部材131の他端である押圧片139は、揺動して筒状体5と当接し、押圧部材131全体の回転に伴って筒状体5に押圧力を付与し、筒状体5が潰される。このとき、軸支部135から押圧片139の先端部までの長さは、軸支部135から収容部137の先端部までの長さよりも大きいため、押圧片139の先端部は、積層圧電素子11の変位量以上に大きく移動することができ、筒状体5を大きく潰すことができる。よって、積層圧電素子やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ全体を小型化することができる。また、このような押圧部材131による変位の増加は、積層圧電素子11が、円形薄板状に構成され環状に支持されているからではなく、長尺状に構成され片持ち態様で支持されているからこそ可能となっている。
In such a modified piezoelectric pump according to the present embodiment, the following operations are produced in addition to the operations and operations in the above-described embodiments. When the multilayered
続いて、本発明に係る圧電ポンプの、押圧態様に関する改変した実施の形態について説明する。図9は、本改変実施の形態に係る圧電ポンプの分解斜視図である。図10は、組立状態の筒状体近傍の断面であって、筒状体の軸芯を垂線とする方向の縦断面を示す図である。図9及び図10から了解されるように、組立状態において、筒状体5を挟んだ積層圧電素子(押圧部材)11の反対側には、押圧力受け部材としての受台141が設けられている。
Next, a modified embodiment relating to the pressing mode of the piezoelectric pump according to the present invention will be described. FIG. 9 is an exploded perspective view of the piezoelectric pump according to this modified embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view in the vicinity of the cylindrical body in the assembled state, showing a vertical cross section in a direction in which the axis of the cylindrical body is a perpendicular line. As understood from FIGS. 9 and 10, in the assembled state, a receiving table 141 as a pressing force receiving member is provided on the opposite side of the laminated piezoelectric element (pressing member) 11 with the
受台141は、ほぼ直方体状の部材であって、その上面すなわち筒状体5と当接する側の面に凹面141aを有する。また、受台141は、ケーシング3の収容部3aの底面上に立設されており、要するに、筒状体5に押圧力が付与された際に、筒状体5と当接してそれを支持するように設けられている。
The
このような改変された本実施の形態に係る圧電ポンプにおいては、受台141が筒状体5を当接支持し、筒状体5に付与された押圧力を受けることができるので、筒状体5は効率よく潰される。よって、積層圧電素子やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ1全体の小型化をより促進することができる。
In such a modified piezoelectric pump according to the present embodiment, the receiving
尚、上述した受台は、ケーシング3とは個別に用意される態様には限定されず、例えば、ケーシング3の収容部3aの底面を上方に盛り上げるように構成する態様で実施されていてもよい。すなわち、受台は、ケーシング3との関係で固定されていればよい。
The cradle described above is not limited to an aspect prepared separately from the
続いて、本発明に係る圧電ポンプの押圧態様に関し、更に改変した実施の形態について説明する。図11の(a)は、本実施の形態に関する、図10と同態様の図であり、図11の(b)は、本実施の形態に関する押圧力受け部材の斜視図である。本実施の形態では、図11に示されるように、押圧力受け部材として第2の積層圧電素子143と受台145とを具備するものである。
Next, a further modified embodiment of the pressing mode of the piezoelectric pump according to the present invention will be described. (A) of FIG. 11 is a figure of the same aspect as FIG. 10 regarding this Embodiment, (b) of FIG. 11 is a perspective view of the pressing force receiving member regarding this Embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a second laminated
第2の積層圧電素子143は、筒状体5を挟んで第1の積層圧電素子11と反対側に設けられており、積層圧電素子11と同様に動作するものであって、動作態様及び配置態様が筒状体5を挟んで積層圧電素子11と対称的となるように設けられている。すなわち、積層圧電素子11の先端部が下方に変形し筒状体5を潰すような動作に際して、第2の積層圧電素子143の先端部は上方に変形して筒状体5を潰そうとするような動作を行う。
The second
また、受台145は、積層圧電素子11の下方部分にあたる位置で分離した一対の部分から構成されている以外は、前述の受台141と同様であるといえる。すなわち、受台145は、その上面に凹面141aを有すると共に、積層圧電素子11の下方部分にあたる位置に空間147を有している。この空間147内に、第2の積層圧電素子143が変形可能に延出している。
Further, it can be said that the
このような改変された本実施の形態に係る圧電ポンプにおいても、第2の積層圧電素子143及び受台145が筒状体5と当接し、筒状体5に付与された押圧力を受けることができるので、筒状体5は効率よく潰される。よって、積層圧電素子やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ1全体の小型化をより促進することができる。
尚、本実施の形態に関し、受台145を省略して実施することも可能である。
Also in the piezoelectric pump according to this modified embodiment, the second laminated
In addition, regarding this Embodiment, it is also possible to abbreviate | omit the receiving
さらに、本発明に係る圧電ポンプの押圧態様に関し、改変した実施の形態について説明する。図12は、本実施の形態に関する、図10や図11の(a)と同態様の図である。本実施の形態では、図11に示されるように、押圧力受け部材として第2の積層圧電素子143が設けられていると共に、押圧部材(本実施の形態では積層圧電素子11)及び押圧力受け部材(本実施の形態では第2の積層圧電素子143)の双方が突起149a、149bを有している。
Further, modified embodiments of the pressing mode of the piezoelectric pump according to the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram of the same mode as that of FIG. 10 and FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the second laminated
突起149a、149bはそれぞれ、対応する板状の積層圧電素子11及び第2の積層圧電素子143の先端部に設けられており、筒状体5に接近する方向に突出している。
The
このような改変された本実施の形態に係る圧電ポンプにおいても、第2の積層圧電素子143が筒状体5と当接し、筒状体5に付与された押圧力を受けることができるので、筒状体5は効率よく潰される。加えて、押圧力やその反力は、突起149a、149bの頂部を介して筒状体5に伝わるため、より高い圧力をもって筒状体5を大きく潰すことができる。従って、積層圧電素子やポンプ室を小型化しても十分な吐圧力を得ることが容易であり、圧電ポンプ1全体の小型化をより促進することができる。
Even in such a modified piezoelectric pump according to the present embodiment, the second laminated
尚、本実施の形態に関し、押圧部材及び押圧力受け部材の一方のみに突起を設けて実施することも可能である。 In addition, regarding this Embodiment, it is also possible to provide a protrusion on only one of the pressing member and the pressing force receiving member.
さらに、前述した複数の実施の形態は、それ自体で実施されることに限定されるものではなく、幾つかの実施の形態の特徴を組み合わせて実施することが可能である。例えは、図11や図12の改変態様において、図7及び図8の如く、押圧部材及び押圧力受け部材を対応する積層圧電素子11、143とは別部材として設け、別に設けられている押圧部材や押圧力受け部材の端部を積層圧電素子の変位量以上に大きく移動させて、筒状体を大きく潰すようにしてもよい。ちなみに、その場合には、突部は押圧部材や押圧力受け部材の端部に設けられることとなる。
Further, the above-described plurality of embodiments are not limited to being implemented by themselves, and can be implemented by combining features of several embodiments. For example, in the modified embodiment of FIGS. 11 and 12, as shown in FIGS. 7 and 8, the pressing member and the pressing force receiving member are provided separately from the corresponding laminated
次に、本発明に係る圧電ポンプの、逆止弁に関する改変した実施の形態について説明する。図13は、本実施の形態に用いられる逆止弁の構成を示す図であり、(a)は開弁状態、(b)は閉弁状態を示す図である。本実施の形態に用いられる一対の逆止弁207,209は、ゴムなどの弾性体のみから構成されている。逆止弁207,209は概ね筒状に構成されており、その外径は上流側から下流側に向けて小さくなっている。また、逆止弁207,209の内部には流体の流路となる空間が形成されており、この空間もまた、上流側から下流側に向けて縮径する。なお、逆止弁207,209内部の流体流路のうち、最下流端部は、肉厚を確保し逆止弁207,209の小径の先端部の安定性を確保すべく、径がほぼ変わらないストレート部を有している。 Next, a modified embodiment relating to a check valve of the piezoelectric pump according to the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a check valve used in the present embodiment, where (a) shows a valve open state and (b) shows a valve closed state. The pair of check valves 207 and 209 used in the present embodiment is composed only of an elastic body such as rubber. The check valves 207 and 209 have a generally cylindrical shape, and the outer diameter decreases from the upstream side toward the downstream side. In addition, a space serving as a fluid flow path is formed inside the check valves 207 and 209, and this space also decreases in diameter from the upstream side toward the downstream side. Of the fluid flow paths inside the check valves 207 and 209, the diameter of the most downstream end is almost the same in order to secure the wall thickness and ensure the stability of the small diameter tip of the check valves 207 and 209. Has no straight part.
このような改変された本実施の形態に係る圧電ポンプにおいても、前述した実施の形態と同様、押圧部材が筒状体5を押し潰したり筒状体5から離れたりする往復動作を繰り返すことによって、逆流させることなく流体を一方向に脈動態様で圧送することができる。
In such a modified piezoelectric pump according to the present embodiment, as in the above-described embodiment, the pressing member repeatedly reciprocates so as to crush the
また、逆止弁207,209においては、その先細り形状と配置方向との作用により、上流側から下流側に向かう流れでは、自身の圧力が開弁力として機能し、下流側から上流側に向かう流れでは、自身の圧力が閉弁力として機能する。したがって、流れ自身の圧力を用いて閉弁を確保し、スプリングなどの機械的な弁閉力を得る態様よりも構成の簡素化、部品点数の低減を図ることができ、それによっても、圧電ポンプ1の小型化を図ることできる。 In addition, in the check valves 207 and 209, due to the action of the tapered shape and the arrangement direction, in the flow from the upstream side to the downstream side, its own pressure functions as a valve opening force, and from the downstream side to the upstream side. In the flow, its own pressure functions as a valve closing force. Therefore, the valve can be secured by using the pressure of the flow itself, and the configuration can be simplified and the number of parts can be reduced as compared with a mode in which a mechanical valve closing force such as a spring is obtained. 1 can be miniaturized.
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to the preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is self-explanatory.
1 圧電ポンプ
5 筒状体
7,9 逆止弁
11 積層圧電素子(押圧部材)
16 ポンプ室
18 吸入流路
20 吐出流路
21 截頭円錐壁部(弁座)
23 弁体
131 押圧部材
141、145 受台(押圧力受け部材)
143 第2の積層圧電素子(押圧力受け部材)
149a、149b 突起
207,209 逆止弁
DESCRIPTION OF
23
143 Second laminated piezoelectric element (pressing force receiving member)
149a, 149b Protrusion 207, 209 Check valve
Claims (12)
前記ポンプ室の両側に振り分けられて位置する一対の逆止弁と、
片持ち態様で支持された長尺状の積層圧電素子と、
前記積層圧電素子の変形作用を用いて前記筒状体に押圧力を付与する長尺状の押圧部材と
を備えた圧電ポンプ。 A cylindrical body in which a pump chamber is formed;
A pair of check valves located on both sides of the pump chamber;
An elongated laminated piezoelectric element supported in a cantilever manner;
A piezoelectric pump comprising a long pressing member that applies a pressing force to the cylindrical body by using a deformation action of the laminated piezoelectric element.
該押圧部材の一端は、前記積層圧電素子の変形による回転力を受け、該押圧部材の他端は、前記筒状体と当接し該押圧部材の回転に伴って該筒状体に押圧力を付与する
請求項1乃至3の何れか一項に記載の圧電ポンプ。 The pressing member is a separate member from the laminated piezoelectric element, and is rotatably supported so that both ends swing in an arc shape,
One end of the pressing member receives a rotational force due to deformation of the laminated piezoelectric element, and the other end of the pressing member abuts on the cylindrical body and applies a pressing force to the cylindrical body as the pressing member rotates. The piezoelectric pump as described in any one of Claims 1 thru | or 3 to provide.
前記ポンプ室、吸入流路及び吐出流路は単一の前記筒状体によって画定されている
請求項1乃至8の何れか一項に記載の圧電ポンプ。 On each side of the pair of check valves opposite to the pump chamber, a fluid suction channel and a discharge channel are provided,
The piezoelectric pump according to any one of claims 1 to 8, wherein the pump chamber, the suction channel, and the discharge channel are defined by a single cylindrical body.
前記一対の逆止弁は、対応する前記入口管及び出口管に配置されている
請求項1乃至9の何れか一項に記載の圧電ポンプ。 A casing that accommodates the cylindrical body, and an inlet pipe and an outlet pipe that penetrate the casing and connect to the cylindrical body;
The piezoelectric pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the pair of check valves are disposed in the corresponding inlet pipe and outlet pipe.
前記弁座及び弁体の一方は、第1マグネットから構成されており、他方は、磁性体又は第2マグネットから構成されている
請求項1乃至10の何れか一項に記載の圧電ポンプ。 The check valve includes a valve seat and a valve body that selectively engages the valve seat,
11. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein one of the valve seat and the valve body is configured by a first magnet, and the other is configured by a magnetic body or a second magnet.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014154840A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Fluid injection pump, notably micropump, that can be used for delivering a determined metered dose |
WO2018074193A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 株式会社村田製作所 | Suction device and suction system |
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2006
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WO2014154840A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Fluid injection pump, notably micropump, that can be used for delivering a determined metered dose |
FR3003907A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-03 | Commissariat Energie Atomique | INJECTION PUMP OF A FLUID, AND IN PARTICULAR MICROPUMP USED TO DELIVER A DETERMINED DOSE |
WO2018074193A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 株式会社村田製作所 | Suction device and suction system |
JPWO2018074193A1 (en) * | 2016-10-21 | 2019-07-11 | 株式会社村田製作所 | Aspirator and suction system |
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