JP2935035B2

JP2935035B2 - 温度調節機能付圧電ポンプ

Info

Publication number: JP2935035B2
Application number: JP1115123A
Authority: JP
Inventors: 雅之鈴木; 輝夫清水; 豊亀川
Original assignee: NIPPON KEIKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: NIPPON KEIKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH02294576A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の構成］産業上の利用分野本発明は、縦効果型圧電アクチュエータを使用した圧
電ポンプの改良であって、加熱又は冷却あるいは双方を
組み込んだ温度調節のできる温度調節機能付圧電ポンプ
に関する発明である。

従来の技術従来、圧電ポンプを含む配管において、流体の温度を
調節するために（１）第14図に示すように、流体46が圧電ポンプ47から
繰り出された後の配管48の発熱体又は冷却器49を巻き付
け、又は、取り付けたりして、必要な温度T2を得て装置
50を作動させていた。即ち、必要な温度T2が、配管48中
の温度よりも高い温度の流体を必要としている場合に
は、配管48に発熱体49を巻き付けて加熱し、配管48中の
流体の温度を上昇させて装置50を作動させていた。

また、装置50が適温温度T2として配管48中の温度T1よ
り低い温度の流体を必要としている場合には、配管48に
冷却機49を取り付け流体を冷却して装置50を作動させて
いた。

（２）また、第15図に示すように、予め配管経路での温
度の加工変化を考慮して、タンク51で流体46を加熱して
温度T1を設定し、配管52を流れることにより温度が下降
した温度T2になり装置50が必要としている温度T3を確保
していた。

しかしながら、上記（１）又は（２）の方法では、以
下の欠点があった。

（１）の方法では、ヒータへの配線が煩雑であり、配
管48での熱交換のため効率が悪いと共に、耐熱性等から
配管48の材質が制限されるという欠点があった。

また、上記（２）の方法では、温度下降変化分を考え
て、必要な温度T3以上に加熱するためにエネルギーのロ
スとなり、フィードバックをかけて温度コントロールを
する場合、タンク51の容量が多いと応答性が悪いと共
に、流体の性質によっては、最終的に必要な温度T3にな
るまで、予め温度を上昇させておけない欠点があった。

更に、流体46によっては経路の一部でもある温度範囲
から外れると、液中から結晶が析出したり変質したりし
てしまうものもあり、熱容量の大きなポンプの場合、他
の部分で温度調節してもポンプ部での温度変化が大きく
て、使用できないとの欠点があった。

本発明が解決しようとする課題本発明は、従来の圧電ポンプのサイズと殆ど同じで、
流体の温度調節が効率的にでき、流量の調整と組み合わ
せて、即ち、ポンプ本来の機能に温度コントロールがで
きる。しかるに、配管に発熱体を取り付けた構造の従来
の圧電ポンプに比べて電源やセンサーの配線が簡便にな
る圧電ポンプを提供することを目的とするものである。

［発明の構成］課題を解決するための手段本発明は、上述の目的を達成するために、拡大機構部
と発熱部本体と吸入吐出部からなる圧電ポンプにおい
て、流体の温度調節を行うために、ポンプ室形成部材に
絶縁層、発熱体及び保護絶縁層を形成した発熱部本体を
前記拡大機構部と吸入吐出部間に装着するとともに、前
記吸入吐出部の吐出口内に温度センサーを取り付け、流
体の温度を調節可能としたことを特徴とする温度調節機
能付圧電ポンプ及び前記温度調節機能付圧電ポンプの吸
入吐出部に電子冷却素子を組み込んだことを特徴とする
温度調節機能付圧電ポンプの構成とした。

作用本発明である温度調節機能付圧電ポンプの作用を説明
すれば、以下の通りである。

即ち、第９図に示すように、ケーシング33のケーシン
グ内中空部37に固定され、Ｌ形部材35にレバー36を先端
部に固定した板バネ32及び縦効果型圧電アクチュエータ
34を取り付けた構成の拡大機構部の前記縦効果型圧電ア
クチュエータ34に交流電圧を印加すると、前記縦効果型
圧電アクチュエータ34は振動し、レバー36の先端部に連
結部材29を介して連結されているダイアフラム30を駆動
させる。

そして、ダイアフラム30が駆動して、ダイアフラム30
が下方に移動したとき、ポンプ室31内は負圧になるの
で、吐出側逆止弁ｂが閉止状態となり、吸入側逆止弁ａ
が開放状態となって流体が吸入口18よりポンプ室31内に
流入する。

しかし、ダイアフラム30が上方に移動する過程では、
ポンプ室31内は正圧になるので吸入側逆止弁ａが閉止状
態となり、流体は吐出口19から流出するが、ポンプ室形
成部材13と絶縁層13a、発熱体４及び保護絶縁層２を溶
射してなる発熱部本体１がダイアフラム30の上方に組み
込まれ装着されているので、ポンプ室31及び貯溜部20、
22内中空部27、28にある流体の加熱ができ、電子冷却素
子2bを圧電ポンプ24に組み込み装着すれば、流体を容易
に冷却させることもできると共に、吐出口19の内部又は
吐出口に接続される配管内部（図示せず）に流体の温度
を感知する温度セサー19aを取り付け、その信号を発熱
体の電源にフィードバックするか、又は、コンピュータ
（図示せず）に接続すれば自動的に流体の温度を、常
時、必要とする適温に保つように調節することができ
る。

更に、発熱部本体１及び電子冷却素子2b双方を圧電ポ
ンプ24に組み込み装着し、温度センサー19aを取り付け
れば、より流体への加熱及び冷却は自由にできると共
に、いとも容易に圧電ポンプ内の流体の温度を正確且つ
確実に調節することができる。

実施例以下に本発明を図面に従って説明する。

第１図、第２図、第３図及び第４図は発熱部本体１の
第１実施例を示した図、第５図、第６図、第７図及び第
８図は発熱部本体２の第２実施例を示した図、第９図は
第１実施例及び第２実施例の発熱部本体を圧電ポンプに
組み込み装着した状態を示した縦断面図、第10図、第11
図、第12図、第13図は発熱体本体１の第３実施例を示し
た図である。

第１図は、第９図に示した圧電ポンプ24に組み込まれ
る発熱部本体の平面図である。

本発明である温度調節機能付圧電ポンプ24は、拡大機
構部と発熱部本体と吸入吐出部からなる。

前記拡大機構部は、Ｌ形部材35、レバー36、板バネ3
2、縦効果型圧電アクチュエータ34、連結部材29、ダイ
アフラム30等からなり、前記発熱部本体１は、ポンプ室
形成部材13、絶縁層13a、発熱体４及び保護絶縁層２か
らなり、前記吸入吐出部は、突出筒21を有する吸入口1
8、突出筒23を有する吐出口19、貯溜部27,28等からな
る。

図９中の符号１は発熱部本体である、本発熱部本体１
は、第２図、第３図及び第4a図に示すように、ポンプ室
形成部材13、絶縁層13a、発熱体４及び保護絶縁層２か
らなる。

発熱部本体１の形状は、正方形状であり、複数のボル
ト挿通孔5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5hが形成されて
いると共に、ポンプ室形成部材13内方には複数の流体の
流通孔８、８、８・・・、９、９、９・・・・を周辺に
設けた逆止弁取付孔10、11が形成されていると共に、第
４図に示すように、裏面には、流路用溝12、逆止弁取付
溝15、16、中溝17及びポンプ室形成溝14を形成された構
造である。

第4a図に示したように、ポンプ室形成部材13の上面に
は、先ず、絶縁層13aを溶射方法により形成した後、発
熱体４を前記絶縁層13a上に前記溶射方法により形成し
た後、保護絶縁層２を前記溶射方法により形成する。

前記絶縁層13a、発熱体４及び保護絶縁層２は、溶射
方法によらないで形成してもよい。

発熱体４のパターンは、第１図のように楕円形状に形
成されている。しかしながら、発熱体４の形状は楕円形
状に限定されるものではなく、圧電ポンプ24の形状や必
要とされる温度を得るためのパターンの形状に自由に形
成してもよい。

絶縁層13aは、ポンプ室形成部材13の表面全体に溶射
形成させるものではなく、楕円状の凹部３を設けて形成
する。但し、前記凹部３は、必ずしも楕円形状である必
要はなく、必要に応じて形状を変形してもよい。このよ
うな構成の発熱部本体１を、第９図に示した圧電ポンプ
24内に組み込むことにより、流体への加熱を行うことが
できる。

第５図から第８図までは、発熱部本体１の第２実施例
を示した平面図である。符号６及び符号７は電極であ
り、リード線を接続する。発熱部本体１の第２実施例を
示した第６図は第５図中Ｅ−Ｆ線縦断面図であり、第７
図は第５図中のＧ−Ｈ線の縦断面図である。

第２実施例の発熱部本体１では、第８図に示すよう
に、発熱体４及び保護絶縁層2aをポンプ室形成部材13と
は別体にフィルム状に形成したものである。第９図は、
第１実施例の発熱部本体１及び第２実施例の発熱部本体
１を圧電ポンプ24に組み込み装着した状態の縦断面図で
ある。

吸入口18から突出筒21、貯溜部20、流体流通孔８、逆
止弁取付用溝16及びポンプ室31に流入した流体は、発熱
体４に印加することにより発熱体４が発熱し、ポンプ室
形成部材13を経由して流入した流体が加熱され、所望の
温度の流体にすることができる。

そして、加熱された流体は、逆止弁取付用溝15を通り
貯溜部22に流れ込み、突出筒23内を通り吐出口19より流
出する。前記吐出口19内には、温度センサー19aが取り
付けられていて、前記温度センサー19aは、その信号を
発熱体の電源にフィードバックするか、又はマイクロコ
ンピュータ（図示せず）に接続され、必要温度の流体
が、常時、得られるようにしてある。

前記温度センサー19aは、第９図及び第13図では吐出
口19内に取り付けられているが、吐出口19に接続される
配管（図示せず）内に取り付けてもよい。

また、第９図及び第13図中の符号2bは、電子冷却素子
であり、該電子冷却素子2bは、貯溜部20、22及びポンプ
室31等内にある流体を冷却するために組み込み装着され
たものである。

前記電子冷却素子2bとは、ペルチェ効果（性質の異な
る２つの金属を接続した電気回路をつくり、これに電流
を流すと２つの接続点の間で、一方が吸熱、他方が発熱
という温度差が生じる現象）を利用した固体冷却素子で
ある。

電子冷却素子2bの取り付け箇所は、第９図及び第13図
に示された箇所に限定されるものではなく、必要に応じ
て取り付け箇所を変更してもよい。符号26は、パッキン
である。

第10図は、発熱部本体１の第３実施例を示した縦断面
図であり、カートリッジタイプのもので、本実施例は中
空円筒状のケース39内に絶縁材43を入れ、リード線41が
接続されている発熱線42を挿入し、絶縁材43により中空
部39b内の中心軸に固定し、開口部39aをシール剤40によ
りシールした構造のカートリッジ状の発熱体38に形成す
る。

そして、上記発熱体38を圧電ポンプ24のポンプ室31に
近接して形成された挿入孔13b、13cに挿入し、ボルト4
4、45により固定する。第11図から第13図までは、カー
トリッジ状の発熱体38をポンプ室形成部材13に設けられ
た挿入孔13cに挿入した発熱部本体１を圧電ポンプ24に
組み込み装着した状態を示した要部断面図である。

第13図に示すように、カートリッジ発熱体38を挿入で
きる挿入孔13b、13cをポンプ室形成部材13の内方に、し
かもポンプ室31に近接させて形成し、カートリッジ発熱
体38を挿入した後、第12図及び第13図に示すように、ボ
ルト44、45の先端部でケース39の外周面を押圧すること
によりポンプ室形成部材13内部に形成されたカートリッ
ジ発熱体挿入孔13b、13c内に挿入固定する。

第11図は、カートリッジ発熱体38を発熱部本体１に形
成されている挿入孔13cに挿入した状態の要部縦断面図
である。カートリッジ発熱体38は、圧電ポンプ24幅と略
同じ長さに形成し、圧電ポンプ24のポンプ室形成部材13
内に形成されている挿入孔13b、13cに挿入し固定する。

第12図は、カートリッジ発熱体38を圧電ポンプ24の発
熱部本体１に装着固定した状態の平面図である。

［発明の効果］本発明は以上の構成を有するものであるから圧電ポン
プに流体の温度調節機能、即ち加熱、冷却又は一定温度
に保つ等の機能を付加し、圧電ポンプと温度調節機能を
一体とすることにより流体の温度調節を正確且つ確実に
調節を行うことができると共に、ポンプ室付近での熱交
換のため流体との広い接触面積が得られるので、効率よ
く且つ容易に温度調節ができるとの効果がある。

また、圧電ポンプのサイズは、従来と殆ど同じで流体
の温度調節ができ、流量の調節と組み合わせて温度調節
の幅が広くとれる。

更に、配管への発熱体の取り付けに比べて電源や温度
センサーの配線が簡便になるとの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である発熱部本体の平面
図、第２図は第１図中のＡ−Ｂ線縦断面図、第３図は第
１図中のＣ−Ｃ線縦断面図、第４図は発熱部本体の裏面
図、第4a図は第１図中のＫ−Ｌ線の縦断面図、第５図は
本発明の第２実施例である発熱部本体の平面図、第６図
は第５図中Ｅ−Ｆ線の縦断面図、第７図は第５図中のＧ
−Ｈ線の縦断面図、第８図はフィルム状発熱体をポンプ
室形成部材から分離させた状態を示した縦断面図、第９
図は第１実施例及び第２実施例の発熱部本体を圧電ポン
プに装着した状態の縦断面図、第10図は本発明の第３実
施例であるカートリッジ発熱体の縦断面図、第11図は第
３実施例であるカートリッジ発熱体をポンプ室形成部材
に挿入した発熱部本体を圧電ポンプに装着した要部の縦
断面図、第12図はカートリッジ発熱体をポンプ室形成部
材に挿入した発熱部本体を圧電ポンプに装着した状態の
平面図、第13図は第12図中のＩ−Ｊ線の縦断面図、第14
図及び第15図は従来の圧電ポンプにおける温度調節方法
の系統図である。１……発熱部本体、２……保護絶縁層、2a……フィルム
状発熱体、2b……電子冷凍素子、３……凹部、４、42…
…発熱体、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h……ボルト
挿入孔、６、７……端子、８、９……流通孔、10、11…
…逆止弁取付孔、12……流路、13……ポンプ室形成部
材、13a……絶縁層、13b、13c……挿入孔、14……ポン
プ室形成溝、15、16……逆止弁取付用溝、17……中溝、
18……吸入口、19……吐出口、19a……温度センサー、2
0、22……中空部、21、23……突出筒、24……圧電ポン
プ、25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g、25h……ボル
ト、26……パッキン、27、28……貯溜部、29……連結部
材、30……ダイアフラム、31……ポンプ室、32……板バ
ネ、33……ケーシング、34……圧電アクチュエーター、
35……Ｌ形部材、36……レバー、37……ケーシング内中
空部、38……カートリッジ発熱体、39……ケース、39a
……開口部、39b……中空部、40……シール剤、41……
リード線、43……絶縁材、44、45……固定ボルト、46…
…流体、47……圧電ポンプ、48、52……配管、49……発
熱体（冷却機）、50……装置、51……タンク

フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−118104（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−17324（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−188561（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 43/04 F04B 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】拡大機構部と発熱部本体と吸入吐出部から
なる圧電ポンプにおいて、流体の温度調節を行うため
に、ポンプ室形成部材に絶縁層、発熱体及び保護絶縁層
を形成した発熱部本体を、前記拡大機構部と吸入吐出部
間に装着するとともに、前記吸入吐出部の吐出口内に温
度センサーを取り付け、流体の温度を調節可能としたこ
とを特徴とする温度調節機能付圧電ポンプ。
【請求項２】流体の温度調節機能を行うための電子冷却
素子を吸入吐出部に装着したことを特徴とする請求項１
記載の温度調節機能付圧電ポンプ。
【請求項３】発熱部本体を、発熱体及び保護絶縁層から
なるフィルム状発熱体とポンプ室形成部材とからなる発
熱部本体とするとともに、フィルム状発熱体とポンプ室
形成部材とを別体とした発熱部本体としたことを特徴と
する請求項１又は２記載の温度調整機能付圧電ポンプ。
【請求項４】発熱部本体を、ポンプ室形成部材に挿入孔
を設け、前記挿入孔にケース、シール剤、リード線及び
絶縁材からなるカートリッジ発熱体を着脱可能に挿入で
きる構成の発熱部本体としたことを特徴とする請求項１
又は２記載の温度調節機能付圧電ポンプ。