JP3106264B2 - マイクロポンプ - Google Patents
マイクロポンプInfo
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- JP3106264B2 JP3106264B2 JP04144730A JP14473092A JP3106264B2 JP 3106264 B2 JP3106264 B2 JP 3106264B2 JP 04144730 A JP04144730 A JP 04144730A JP 14473092 A JP14473092 A JP 14473092A JP 3106264 B2 JP3106264 B2 JP 3106264B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤフラムの屈曲振
動によりポンプ動作を行うダイヤフラム式のマイクロポ
ンプに関する。
動によりポンプ動作を行うダイヤフラム式のマイクロポ
ンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ダイヤフラム式のマイクロポン
プは、図１および図２に示すように、ピエゾ振動子１が
取り付けられたセラミック板２がダイヤフラム３とし
て、それが前後に屈曲振動できるように壁部に取り付け
られており、また、そのダイヤフラム３にはオリフィス
４があけられ、そのダイヤフラム３前面の室５には吸入
口６および吐出口７が設けられ、ダイヤフラム３の背面
をポンプ室８として、ダイヤフラム３の屈曲振動により
ポンプ動作が行われるように構成されている。なお、吐
出口７はオリフィス４に対向した位置に設けられてい
る。また、オリフィス４の口径は、吐出口７のそれより
も小さくなるように設定されている。
プは、図１および図２に示すように、ピエゾ振動子１が
取り付けられたセラミック板２がダイヤフラム３とし
て、それが前後に屈曲振動できるように壁部に取り付け
られており、また、そのダイヤフラム３にはオリフィス
４があけられ、そのダイヤフラム３前面の室５には吸入
口６および吐出口７が設けられ、ダイヤフラム３の背面
をポンプ室８として、ダイヤフラム３の屈曲振動により
ポンプ動作が行われるように構成されている。なお、吐
出口７はオリフィス４に対向した位置に設けられてい
る。また、オリフィス４の口径は、吐出口７のそれより
も小さくなるように設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来のマイクロポンプでは、ポンプ圧を吐出する
流路の抵抗が比較的小さく、その流路が循環式の閉鎖流
路である場合には、限られたポンプ能力で充分な流量を
その流路に吐出できても、流路の抵抗が比較的大きく、
また、その流路が開放流路である場合には、吸入圧が開
放圧（ほぼ零）となっているために吐出されるポンプ圧
の一部がその吸入口から漏れて、流路内の差圧を上昇さ
せるのに充分なポンプ圧を吐出できないことである。
点は、従来のマイクロポンプでは、ポンプ圧を吐出する
流路の抵抗が比較的小さく、その流路が循環式の閉鎖流
路である場合には、限られたポンプ能力で充分な流量を
その流路に吐出できても、流路の抵抗が比較的大きく、
また、その流路が開放流路である場合には、吸入圧が開
放圧（ほぼ零）となっているために吐出されるポンプ圧
の一部がその吸入口から漏れて、流路内の差圧を上昇さ
せるのに充分なポンプ圧を吐出できないことである。
【０００４】いま、このマイクロポンプをセンサ本体に
角速度が作用したときに生ずるガス流の偏向状態を電気
的に検出するガスレートセンサに用いた場合について述
べる。
角速度が作用したときに生ずるガス流の偏向状態を電気
的に検出するガスレートセンサに用いた場合について述
べる。
【０００５】図３に示すように、マイクロポンプ９を駆
動することにより、センサ本体１０のケーシング内に形
成された流路１１を通してノズル孔１２からガスを噴出
してガス通路１３内に設けられたヒートワイヤ対１４
１，１４２に向けてガス流を生じさせておき、センサ本
体１０に角速度運動が加わってガス通路１３を流れるガ
ス流が偏向したときにヒートワイヤ対１４１，１４２に
生じた各感熱出力の差に応じたセンサ出力信号を得るよ
うにした、流路１１およびノズル孔１２，ガス通路１３
からなる循環式の閉鎖流路によるガスレートセンサで
は、その流路において最大抵抗となるノズル孔１２部分
での負荷コンダクタンスが１０６〜１０７（ｃｍ３／
Ｓ）と大きく、この場合、マイクロポンプ８の限られた
ポンプ能力でも充分なガス流量が得られる。
動することにより、センサ本体１０のケーシング内に形
成された流路１１を通してノズル孔１２からガスを噴出
してガス通路１３内に設けられたヒートワイヤ対１４
１，１４２に向けてガス流を生じさせておき、センサ本
体１０に角速度運動が加わってガス通路１３を流れるガ
ス流が偏向したときにヒートワイヤ対１４１，１４２に
生じた各感熱出力の差に応じたセンサ出力信号を得るよ
うにした、流路１１およびノズル孔１２，ガス通路１３
からなる循環式の閉鎖流路によるガスレートセンサで
は、その流路において最大抵抗となるノズル孔１２部分
での負荷コンダクタンスが１０６〜１０７（ｃｍ３／
Ｓ）と大きく、この場合、マイクロポンプ８の限られた
ポンプ能力でも充分なガス流量が得られる。
【０００６】また、図４に示すように、ノズル孔１５お
よび内部にヒートワイヤ対１６１，１６２が設けられた
ガス通路１７からなるセンサ本体１８を、半導体基板の
マイクロマシニング加工によって形成し、図５に示すよ
うに、そのセンサ本体１８のノズル孔１５部分にマイク
ロポンプ１９を接続したうえで、全体をガスが密封され
たパッケージ２０内に設置して、マイクロポンプ１９の
駆動によってノズル孔１５からガスを噴出してガス通路
１７内にガス流を生じさせるようにした開放流路による
小型化されたガスレートセンサでは、そのノズル孔１５
の口径が前述のものに比ベて１／１０程度となってその
部分での負荷コンダクタンスが１０２〜１０３（ｃｍ３
／Ｓ）と小さくなり、マイクロポンプ１９の限られたポ
ンプ能力では流路内での差圧上昇が困難となり、充分な
ガス流量が得られなくなる。
よび内部にヒートワイヤ対１６１，１６２が設けられた
ガス通路１７からなるセンサ本体１８を、半導体基板の
マイクロマシニング加工によって形成し、図５に示すよ
うに、そのセンサ本体１８のノズル孔１５部分にマイク
ロポンプ１９を接続したうえで、全体をガスが密封され
たパッケージ２０内に設置して、マイクロポンプ１９の
駆動によってノズル孔１５からガスを噴出してガス通路
１７内にガス流を生じさせるようにした開放流路による
小型化されたガスレートセンサでは、そのノズル孔１５
の口径が前述のものに比ベて１／１０程度となってその
部分での負荷コンダクタンスが１０２〜１０３（ｃｍ３
／Ｓ）と小さくなり、マイクロポンプ１９の限られたポ
ンプ能力では流路内での差圧上昇が困難となり、充分な
ガス流量が得られなくなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】木発明は、負荷コンダク
タンスが比較的小さな開放流路にあっても充分なポンプ
圧をその流路に吐出することができるように、ダイヤフ
ラム式のマイクロポンプにおける吸入口の口径を吐出口
の口径よりも小さくして、吐出されるポンプ圧の一部が
吸入口から漏れるのを極力抑制するようにしている。
タンスが比較的小さな開放流路にあっても充分なポンプ
圧をその流路に吐出することができるように、ダイヤフ
ラム式のマイクロポンプにおける吸入口の口径を吐出口
の口径よりも小さくして、吐出されるポンプ圧の一部が
吸入口から漏れるのを極力抑制するようにしている。
【０００８】また、本発明は、吸入口の口径を吐出口の
口径よりも小さくしても充分な吸入を行うことができる
ように、吐出口よりも口径の小さな吸入口を複数設け
て、吸入口の総面積が吐出口の面積よりも大きくなるよ
うにしている。
口径よりも小さくしても充分な吸入を行うことができる
ように、吐出口よりも口径の小さな吸入口を複数設け
て、吸入口の総面積が吐出口の面積よりも大きくなるよ
うにしている。
【０００９】
【実施例】ダイヤフラム式のマイクロポンプでは、その
吐出するポンプ圧の大小が、図６に示すように、吸入行
程でのダイヤフラム３の背面におけるポンプ室８のキャ
ビティ圧力Ｐｃの上昇の度合によって決まることにな
る。
吐出するポンプ圧の大小が、図６に示すように、吸入行
程でのダイヤフラム３の背面におけるポンプ室８のキャ
ビティ圧力Ｐｃの上昇の度合によって決まることにな
る。
【００１０】すなわち、図６に示す吐出行程で吐出され
た流量分（ダイヤフラム３の振動振幅の体積分）を図７
に示す吸入行程時のダイヤフラム３の動きによって補
い、さらにそのときのキャビティ圧力Ｐｃをポンプ室８
の体積の増加分以上に高めることができれば吐出流量が
増えて流路に充分な差圧を生じさせることができる。
た流量分（ダイヤフラム３の振動振幅の体積分）を図７
に示す吸入行程時のダイヤフラム３の動きによって補
い、さらにそのときのキャビティ圧力Ｐｃをポンプ室８
の体積の増加分以上に高めることができれば吐出流量が
増えて流路に充分な差圧を生じさせることができる。
【００１１】その際、閉鎖流路系では、図６および図７
に示すように、循環されたガスが吸入口６で既にＰｒの
圧力をもっているために、吸入行程時のポンプ室８にお
けるキャビティ圧力Ｐｃが容易にＰｒ以上に高められ
る。
に示すように、循環されたガスが吸入口６で既にＰｒの
圧力をもっているために、吸入行程時のポンプ室８にお
けるキャビティ圧力Ｐｃが容易にＰｒ以上に高められ
る。
【００１２】また、同一のマイクロポンプを開放流路系
に用いる場合、図９に示すように、吸入行程時に吸入口
６から吸入されるガスの圧力が開放圧（ほぼ零）である
ために、吸入行程時のポンプ室８におけるキャビティ圧
力Ｐｃは容易に上昇しない。
に用いる場合、図９に示すように、吸入行程時に吸入口
６から吸入されるガスの圧力が開放圧（ほぼ零）である
ために、吸入行程時のポンプ室８におけるキャビティ圧
力Ｐｃは容易に上昇しない。
【００１３】すなわち、この場合には、図８および図９
に示すように、ダイヤフラム３の屈曲振動にともなって
吸入口６部分においてガスが出入りするだけで、オリフ
ィス４を通してポンプ室８内にガスが充分に送られず、
吸入行程時のポンプ室８におけるキャビティ圧力Ｐｃは
容易に上昇しない。この場合、オリフィス４での抵抗の
ためにキャビティ圧力Ｐｃが負圧になることが多い。
に示すように、ダイヤフラム３の屈曲振動にともなって
吸入口６部分においてガスが出入りするだけで、オリフ
ィス４を通してポンプ室８内にガスが充分に送られず、
吸入行程時のポンプ室８におけるキャビティ圧力Ｐｃは
容易に上昇しない。この場合、オリフィス４での抵抗の
ためにキャビティ圧力Ｐｃが負圧になることが多い。
【００１４】したがって、吐出されるホンプ圧を上昇さ
せることができず、負荷コンダクタンスの小さな開放流
路での使用は不適となる。
せることができず、負荷コンダクタンスの小さな開放流
路での使用は不適となる。
【００１５】そのため、本発明では、図１０および図１
１に示すように、吸入口６′の口径を小さくし（φ＝
０．４ｍｍ程度）、それにより吸入口６′における負荷
コンダクタンスを小さくして吸入口６′からのガス流出
を抑制して、吸入行程時にポンプ室８におけるキャビテ
ィ圧力Ｐｃを有効に高めることができるようにしてい
る。
１に示すように、吸入口６′の口径を小さくし（φ＝
０．４ｍｍ程度）、それにより吸入口６′における負荷
コンダクタンスを小さくして吸入口６′からのガス流出
を抑制して、吸入行程時にポンプ室８におけるキャビテ
ィ圧力Ｐｃを有効に高めることができるようにしてい
る。
【００１６】その際、口径の小さな吸入口６′を複数設
けて、それら吸入口６′の総面積が吐出口７（φ＝０．
６ｍｍ程度）よりも大きくなるようにして、吸入工程時
に充分なガス流入量が得られるようにしている。
けて、それら吸入口６′の総面積が吐出口７（φ＝０．
６ｍｍ程度）よりも大きくなるようにして、吸入工程時
に充分なガス流入量が得られるようにしている。
【００１７】また、吐出行程では、ポンプ室８内のガス
がオリフィス４を通して吐出口７からガスが流出すると
ともに、各吸入口６′からダイヤフラム３前面の室５内
へガスが流入するために、両者の干渉を軽減してオリフ
ィス４の近傍での乱流発生を防ぐことができるように、
吐出口７からできるだけ離した位置に各吸入口６′を設
けるようにしている。
がオリフィス４を通して吐出口７からガスが流出すると
ともに、各吸入口６′からダイヤフラム３前面の室５内
へガスが流入するために、両者の干渉を軽減してオリフ
ィス４の近傍での乱流発生を防ぐことができるように、
吐出口７からできるだけ離した位置に各吸入口６′を設
けるようにしている。
【００１８】なお、図１１に示すように、複数の吸入口
６′を吐出口７と同一面に設けるだけではなく、図１２
に示すように、複数の吸入口６′をハウジングの側面に
設けるようにしてもよい。
６′を吐出口７と同一面に設けるだけではなく、図１２
に示すように、複数の吸入口６′をハウジングの側面に
設けるようにしてもよい。
【００１９】図１３に、吸入口６と吐出口７が各１つ設
けられた従来のマイクロポンプ（吐出口径／吸入口径＝
０．７５）と本発明によるマイクロポンプとを同一の開
放流路において使用したときのガス流量に対する負荷コ
ンダクタンスの特性を示している。
けられた従来のマイクロポンプ（吐出口径／吸入口径＝
０．７５）と本発明によるマイクロポンプとを同一の開
放流路において使用したときのガス流量に対する負荷コ
ンダクタンスの特性を示している。
【００２０】図中、Ａは、吐出口径／吸入口径＝１．７
として、吸入口６′の設置数を５としたときの本発明に
よるマイクロポンプの特性を、Ｂは、吐出口径／吸入口
径＝１．０として、吸入口の設置数を５としたときのマ
イクロポンプの特性を、Ｃは、吐出口径／吸入口径＝
１．０としたときの従来のマイクロポンプの特性を示し
ている。
として、吸入口６′の設置数を５としたときの本発明に
よるマイクロポンプの特性を、Ｂは、吐出口径／吸入口
径＝１．０として、吸入口の設置数を５としたときのマ
イクロポンプの特性を、Ｃは、吐出口径／吸入口径＝
１．０としたときの従来のマイクロポンプの特性を示し
ている。
【００２１】
【発明の効果】以上、本発明によるマイクロポンプにあ
っては、吸入口の口径が吐出口のそれよりも小さくなる
ようにし、また口径の小さな吸入口を複数設けて吸入口
の総面積が吐出口の面積よりも大きくなるようにしてい
るので、吐出されるポンプ圧の一部が吸入口から漏れる
のを有効に抑制することができ、また充分な吸入量を得
て、負荷コンダクタンスが比較的小さな開放流路にあっ
ても充分なポンプ圧をその流路に吐出することができる
という利点を有している。
っては、吸入口の口径が吐出口のそれよりも小さくなる
ようにし、また口径の小さな吸入口を複数設けて吸入口
の総面積が吐出口の面積よりも大きくなるようにしてい
るので、吐出されるポンプ圧の一部が吸入口から漏れる
のを有効に抑制することができ、また充分な吸入量を得
て、負荷コンダクタンスが比較的小さな開放流路にあっ
ても充分なポンプ圧をその流路に吐出することができる
という利点を有している。
【図１】マイクロポンプの一般的な構造を示す側断面図
である。
である。
【図２】従来のマイクロポンプを示す平面図である。
【図３】マイクロポンプを循環式の閉鎖流路によるガス
レートセンサに用いた構成例を示す平断面図である。
レートセンサに用いた構成例を示す平断面図である。
【図４】開放流路による小型化されたガスレートセンサ
のセンサ本体を示す斜視図である。
のセンサ本体を示す斜視図である。
【図５】マイクロポンプを開放流路による小型化された
ガスレートセンサに用いた構成例を示す平面図である。
ガスレートセンサに用いた構成例を示す平面図である。
【図６】閉鎖流路系におけるマイクロポンプの吐出行程
を示す簡略図である。
を示す簡略図である。
【図７】閉鎖流路系におけるマイクロポンプの吸入行程
を示す簡略図である。
を示す簡略図である。
【図８】開放流路系におけるマイクロポンプの吐出行程
を示す簡略図である。
を示す簡略図である。
【図９】開放流路系におけるマイクロポンプの吸入行程
を示す簡略図である。
を示す簡略図である。
【図１０】本発明によるマイクロポンプの一実施例を示
す主要構成部分の斜視図である。
す主要構成部分の斜視図である。
【図１１】同実施例におけるマイクロポンプの平面図で
ある。
ある。
【図１２】他の実施例におけるマイクロポンプの斜視図
である。
である。
【図１３】本発明によるマイクロポンプと従来のマイク
ロポンプとを同一の開放流路において使用したときのガ
ス流量に対する負荷コンダクタンスの各特性を示す図で
ある。
ロポンプとを同一の開放流路において使用したときのガ
ス流量に対する負荷コンダクタンスの各特性を示す図で
ある。
１ ピエゾ振動子 ２ セラミック板 ３ ダイヤフラム ４ オリフイス ６ 吸入口 ６′吸入口 ７ 吐出口 ８ ポンプ室 ９ マイクロポンプ １０ ガスレートセンサ本体 １８ ガスレートセンサ本体 １９ マイクロポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 オリフィスのあけられたダイヤフラムの
前後の屈曲振動によりポンプ動作を行い、そのダイヤフ
ラムの前面の室に吸入口および吐出口が設けられ、ダイ
ヤフラムの背面をポンプ室とするマイクロポンプにおい
て、吸入口の口径を吐出口の口径よりも小さくしたこと
を特徴とするマイクロポンプ。 - 【請求項２】 吐出口よりも口径の小さな吸入口を複数
設けて、吸入口の総面積が吐出口の面積よりも大きくな
るようにしたことを特徴とする前記第１項の記載による
マイクロポンプ。 - 【請求項３】 ダイヤフラム中心から等距離となる位置
に、吐出口と同一面または他の面に各吸入口をそれぞれ
配設したことを特徴とする前記第２項の記載によるマイ
クロポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04144730A JP3106264B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | マイクロポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04144730A JP3106264B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | マイクロポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296150A JPH05296150A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3106264B2 true JP3106264B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=15369002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04144730A Expired - Fee Related JP3106264B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | マイクロポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106264B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101210226B1 (ko) * | 2011-01-12 | 2012-12-10 | 개성테크노로지스 주식회사 | 영구 자석 척 |
| JP7290669B2 (ja) | 2018-06-14 | 2023-06-13 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | はんだウェーブ幅を変更するように自動で調節可能な摺動プレートを備えるウェーブはんだノズル |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3812917B2 (ja) * | 1997-05-14 | 2006-08-23 | 本田技研工業株式会社 | 圧電型アクチュエーター |
| EP1515043B1 (en) | 2003-09-12 | 2006-11-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Diaphram pump for cooling air |
| KR100582886B1 (ko) * | 2004-09-14 | 2006-05-25 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 멤브레인 펌프 |
| CN103195694B (zh) * | 2013-04-14 | 2016-06-08 | 苏州科技学院 | 一种无阀压电微量泵 |
| CN105508209B (zh) * | 2016-03-04 | 2017-07-25 | 青岛农业大学 | 大流量阻流体无阀压电泵 |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP04144730A patent/JP3106264B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101210226B1 (ko) * | 2011-01-12 | 2012-12-10 | 개성테크노로지스 주식회사 | 영구 자석 척 |
| JP7290669B2 (ja) | 2018-06-14 | 2023-06-13 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | はんだウェーブ幅を変更するように自動で調節可能な摺動プレートを備えるウェーブはんだノズル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296150A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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