JP3228635U - バルブレス圧電ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプキャビティの上下面にブラフボディを備え、圧電振動子の上下の流体が逆流するのを防ぎ、流体の後方の液体出口管への流量を保証し、高いポンピング流量を有するバルブレス圧電ポンプを提供する。【解決手段】前端に液体入口管２が設けられ、後端に液体出口管３が設けられたポンプ本体１を備えるバルブレス圧電ポンプであって、液体入口管及び液体出口管はいずれもポンプ本体内に設けられたポンプキャビティ１１と連通され、ポンプ本体に設けられた固定台座４はポンプキャビティ内に位置し、固定台座には圧電振動子５が接続され、ポンプキャビティ内には、横方向に沿って間隔を置いて複数のブラフボディ６が配置され、ブラフボディは、ポンプキャビティの上面に位置する第１のブラフボディ６１と、底面に位置する第２のブラフボディ６２とを含み、圧電振動子は第１と第２のブラフボディとの間に位置する。【選択図】図１

Description

本考案は、流体機械の技術分野に属し、特に、バルブレス圧電ポンプに関する。

バルブレス圧電ポンプは、圧電ポンプの一般的なタイプであり、圧電セラミックの逆圧電効果により圧電振動子を変形させ、次に圧電振動子によって変動を生成して液体を輸送し、果樹園の化学的摘花薬剤の噴霧に適用することができる。

従来のバルブレス圧電ポンプにはバルブがないため、作業中に流体が逆流しやすく、ポンピング流量が低くなる。さらに、バルブレス圧電ポンプのポンプキャビティは接着によって組み立てられ、分解が容易ではなく、損傷後の圧電振動子の交換も容易ではない。また、分解によりポンプキャビティが損傷しやすく、そのシール性能に影響を与える可能性がある。また、バルブレス圧電ポンプにおける圧電振動子は、疲労により破損しやすく、寿命が短い。

本考案は、従来のバルブレス圧電ポンプのポンピング流量が低いという技術問題を考慮して、高いポンピング流量を有するバルブレス圧電ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案は以下のような技術的解決手段を採用する。

前端に液体入口管が設けられ、後端に液体出口管が設けられたポンプ本体を備えるバルブレス圧電ポンプであって、
前記液体入口管及び前記液体出口管は、いずれも前記ポンプ本体内に設けられたポンプキャビティと連通され、
前記ポンプ本体に設けられた固定台座は前記ポンプキャビティ内に位置し、前記固定台座には圧電振動子が接続され、
前記ポンプキャビティ内には、流体流れ方向に沿って間隔を置いて複数のブラフボディが配置され、
前記ブラフボディは、前記ポンプキャビティの上面に位置する第１のブラフボディと、前記ポンプキャビティの底面に位置する第２のブラフボディと、を含み、
前記圧電振動子は、前記第１のブラフボディと前記第２のブラフボディとの間に位置する。

好ましくは、前記固定台座には、横方向に設けられた圧電振動子が接続され、前記ブラフボディは横方向に沿って間隔を置いて複数設けられる。

好ましくは、前記第１のブラフボディと前記第２のブラフボディは対称的に配置される。

好ましくは、前記ブラフボディの断面は四分円である。

好ましくは、前記液体出口管は横方向に配置され、前記圧電振動子と整列している。

好ましくは、前記圧電振動子は、基板と、前記基板の表面に固定された圧電セラミックとを備え、前記基板の前端は固定台座に固着され、その厚さは前側から後側に向かって徐々に低減する。

好ましくは、前記ポンプ本体は、キャビティカバーと底板とを備え、前記底板にはシリコンパッドが積層して配置され、前記キャビティカバーの底部は開放され、前記シリコンパッド上を押圧し、前記底板には、固定部材がボルトを介して連結され、前記固定部材は、前記キャビティカバーを前記シリコンパッド上に押し付けて固定するために前記キャビティカバーの上部を押圧している。

好ましくは、前記固定台座と第２のブラフボディは、いずれもシリコンパッドを通過する。

従来技術に比べて、本考案は以下の有益な効果を有する。

本考案のバルブレス圧電ポンプは、ポンプキャビティの上面及び下面にブラフボディを備えて、圧電振動子の上下の流体が逆流するのを防ぎ、流体の後方の液体出口管への流量を保証し、バルブレス圧電ポンプが高いポンピング流量を有するようにする。

上下のブラフボディを対称的に配置することで、対称するブラフボディ間に細い流路を形成し、流体の逆流のスペースを極めて小さくして、流体を最大限に後方へ流動させ、ポンピング流量を増加する。

ブラフボディは、四分円の断面を有し、前側が弧状面を呈して流体をスムーズに流せ、後側が平面を呈して流体の逆流を最大限に防ぐことができる。また、ブラフボディが対称的に配置されると、上下２つのブラフボディ間に喇叭状の流路を形成して、流路を通過する流体の速度を向上し、流体をよりスムーズに後方へ流動させることができる。

液体出口管を横方向に配置し、圧電振動子と整列することで、圧電振動子の作用により流体は液体出口管のポートに直接流れ、迅速にポンピングすることができ、流体流動に対するポンプキャビティの内壁の抵抗を低減し、比較的大きなポンピング流量を保証することができる。

圧電振動子における基板の厚さは前側から後側に向かって徐々に低減して、圧電振動子を魚体の形状にさらに近づけ、その後端の振幅を大きくして、ポンピング能力を向上すると共に、圧電振動子の前部の強度を向上させ、使用寿命をより長くし、疲労による破損を受けにくくする。

ポンプ本体は、２つの部分に分かれ、ボルトと固定部材により挟んで固定され、シリコンパッドでシールされるため、ポンプ本体の分解が簡単で、圧電振動子の交換が容易で、ポンプ本体を損傷しにくく、使用の自由度が向上すると共に、ポンプ本体のシール性能を確保することができる。

本考案の実施例によるバルブレス圧電ポンプの断面構造図である。 本考案の実施例によるバルブレス圧電ポンプの全体構造図である。

以下、具体的な実施例を参照しながら本考案について詳細に説明する。しかしながら、さらに説明しない限り、一実施例における要素、構成、及び特徴は他の実施例に組み合わせてもよいことを理解されたい。

なお、本考案の説明において、「内」、「外」、「上」、「下」、「前」、「後」等の用語で指示される方位又は位置関係は、図面に示す位置関係に基づくものであり、本考案に対する説明の便宜や簡略化のために過ぎず、所定の装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構造し操作されることを指示又は示唆するものではないため、本考案を制限するものではないと理解されるべきである。その中で、「前」と「後」は主に流体の流れ方向に関連する。さらに、「第１」、「第２」、及び「第３」という用語は、目的を説明するためにのみ使用され、相対的な重要性を示す、又は示唆するものではないと理解されるべきである。

図１及び図２に示すように、本考案によるバルブレス圧電ポンプは、ポンプ本体１を備え、ポンプ本体１の前端には液体入口管２が設けられ、後端には液体出口管３が設けられている。

液体入口管２及び液体出口管３は、いずれもポンプ本体１内に設けられたポンプキャビティ１１と連通している。

ポンプ本体１に設けられた固定台座４はポンプキャビティ１１内に位置し、固定台座４には横方向に設けられた圧電振動子５が接続されている。

圧電振動子５は、前端が固定台座４に固着され、後端が後方に延びている。

ポンプキャビティ１１内には、横方向に沿って間隔を置いて複数のブラフボディ６が配置されている。

ブラフボディ６は、ポンプキャビティ１１の上面に位置する第１のブラフボディ６１と、ポンプキャビティ１１の底面に位置する第２のブラフボディ６２とを含む。

圧電振動子５は、第１のブラフボディ６１と第２のブラフボディ６２との間に位置する。

液体は、液体入口管２を介してポンプキャビティ１１に入り、それを満たし、圧電振動子５は通電されると上下に振れ、ポンプキャビティ１１内の液体を動かす。液体は圧電振動子５の変動により、ブラフボディ６を超えて後方に流動し、液体出口管３を介して送り出しする。

ブラフボディ６は、液体の前方への逆流を妨げ、その結果、より多い液体を後方に流動させ、液体出口管３を介して送り出すことで、ポンピング流量が増加する。

第１のブラフボディ６１が圧電振動子５の上の液体の逆流を妨げ、第２のブラフボディ６２が圧電振動子５の下の液体の逆流を妨げることによって、ブラフボディ６がより包括的に役割を果たし、ポンプキャビティ１１内の液体の逆流を最大限に減らしている。

遮断効果を改善するために、第１のブラフボディ６１と第２のブラフボディ６２を対称的に配置する。即ち、各第１のブラフボディ６１は下の対応する第２のブラフボディ６２に対して対称である。

第１のブラフボディ６１と第２のブラフボディ６２は垂直方向に整列しており、両者の間に細い流路を形成し、流体は圧電振動子５の作用で流路を通過した後、より逆流しにくくなり、これにより、ポンピング流量を向上する。

液体をよりスムーズに通過させると共に、液体の逆流をより効果的に防止するために、図１に示すように、ブラフボディ６の断面は四分円である。

ブラフボディ６の前側は弧状面であり、液体はよりスムーズにブラフボディ６を通過することができる。

ブラフボディ６の後側は垂直面であり、後側に直面する大きな面積を有して、逆流を最大限に遮断することができる。

また、第１のブラフボディ６１と第２のブラフボディ６２が対称的に配置されると、前側の弧状面により両者間の流路が喇叭状の絞り構造となり、液体が流れると、流速が増加し、ポンピング速度を向上する。

液体のポンピング抵抗を低減するために、液体出口管３を横方向に配置すると共に、圧電振動子５と整列させる。

圧電振動子５の作用で後方に流動する液体は、液体出口管３のポートに直接向き合って流れ、流動中に他の構造物に邪魔されることなく、迅速にポンピングすることができる。

圧電振動子５の液体に対する作用能力を高めるために、圧電振動子５は基板５１と圧電セラミック５２とを備えている。

基板５１の上下面にはいずれも圧電セラミック５２が搭載されており、基板５１が上下に揺動できるようにする。基板５１は固定台座４に固着され、その厚さは前側から後側に向かって徐々に低減する。

基板５１の前端は、厚さが大きく、強度が高く、疲労損傷が発生しにくい。基板５１の後部は、厚さが小さいので、その揺動幅を増加することができ、それにより、液体に作用する能力を向上し、液体の流れ速度を高めて、ポンピング能力を向上する。

分解及び交換を容易にするために、ポンプ本体１はキャビティカバー１２と底板１３を含む。

キャビティカバー１２の底部は開放されている。即ち、底部開口を有する凹溝であり、ポンプキャビティ１１を形成する。

底板１３にはシリコンパッド１４が積層して配置され、キャビティカバー１２がシリコンパッド１４上を押圧して、シリコンパッド１４が底板１３とキャビティカバー１２との間の隙間をシールするようにする。それにより、底板１３がキャビティカバー１２の底部の開口を封止し、ポンプ本体１内にポンプキャビティ１１を形成する。

底板１３には、固定部材１６がボルト１５を介して連結され、固定部材１６はキャビティカバー１２の上部に押し付けられており、ボルト１５を締めることにより、固定部材１６がキャビティカバー１２を押圧し、キャビティカバー１２が強固にシリコンパッド１４上に押し付けられ、底板１３とキャビティカバー１２との間の隙間を確実にシールすることができる。

固定台座４と第２のブラフボディ６２は、ポンプキャビティ１１内の圧電振動子５を固定するために、いずれもシリコンパッド１４を通過しており、ポンプキャビティ１１内の液体を遮断する効果がある。シリコンパッド１４は、フラット構造でもフレーム構造でもよい。

１ ポンプ本体
１１ ポンプキャビティ
１２ キャビティカバー
１３ 底板
１４ シリコンパッド
１５ ボルト
１６ 固定部材
２ 液体入口管
３ 液体出口管
４ 固定台座
５ 圧電振動子
５１ 基板
５２ 圧電セラミック
６ ブラフボディ
６１ 第１のブラフボディ
６２ 第２のブラフボディ

Claims (8)

1. 前端に液体入口管（２）が設けられ、後端に液体出口管（３）が設けられたポンプ本体（１）を備えるバルブレス圧電ポンプであって、
   前記液体入口管（２）及び前記液体出口管（３）は、いずれも前記ポンプ本体（１）内に設けられたポンプキャビティ（１１）と連通され、
   前記ポンプ本体（１）に設けられた固定台座（４）は前記ポンプキャビティ（１１）内に位置し、前記固定台座（４）には圧電振動子（５）が接続され、
   前記ポンプキャビティ（１１）内には、流体流れ方向に沿って間隔を置いて複数のブラフボディ（６）が配置され、
   前記ブラフボディ（６）は、前記ポンプキャビティ（１１）の上面に位置する第１のブラフボディ（６１）と、前記ポンプキャビティ（１１）の底面に位置する第２のブラフボディ（６２）とを含み、
   前記圧電振動子（５）は、前記第１のブラフボディ（６１）と前記第２のブラフボディ（６２）との間に位置することを特徴とするバルブレス圧電ポンプ。
2. 前記固定台座（４）には、横方向設けられた圧電振動子（５）が接続され、前記ブラフボディ（６）は横方向に沿って間隔を置いて複数設けられることを特徴とする請求項１に記載のバルブレス圧電ポンプ。
3. 前記第１のブラフボディ（６１）と前記第２のブラフボディ（６２）は対称的に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブレス圧電ポンプ。
4. 前記ブラフボディ（６）の断面は、四分円であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブレス圧電ポンプ。
5. 前記液体出口管（３）は横方向に配置され、前記圧電振動子（５）と整列していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブレス圧電ポンプ。
6. 前記圧電振動子（５）は、基板（５１）と、前記基板（５１）の表面に固定された圧電セラミック（５２）とを備え、前記基板（５１）は固定台座（４）に固着され、その厚さは前側から後側に向かって徐々に低減することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブレス圧電ポンプ。
7. 前記ポンプ本体（１）は、キャビティカバー（１２）と底板（１３）とを備え、前記底板（１３）にはシリコンパッド（１４）が積層して配置され、前記キャビティカバー（１２）の底部は開放され、前記シリコンパッド（１４）上を押圧し、前記底板（１３）には、固定部材（１６）がボルト（１５）を介して連結され、前記固定部材（１６）は、前記キャビティカバー（１２）を前記シリコンパッド（１４）上に押し付けて固定するために前記キャビティカバー（１２）の上部を押圧していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブレス圧電ポンプ。
8. 前記固定台座（４）と前記第２のブラフボディ（６２）は、いずれも前記シリコンパッド（１４）を通過することを特徴とする請求項７に記載のバルブレス圧電ポンプ。