JP4462447B2 - Liquid cartridge, liquid pump and liquid flow device - Google Patents
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Description
本発明は、液体を貯蔵する液体カートリッジおよび液体ポンプに関する。 The present invention relates to a liquid cartridge and a liquid pump for storing liquid.
液体を貯蔵する容器として、各種の液体カートリッジがある。これらの容器のうち、サイズの小さいものとしては、たとえば、万年筆のインクカートリッジや、インクジェット型プリンタに装備されるインクカートリッジがある。液体カートリッジは、液体が漏出しないように貯蔵することができる。このことによって、液体カートリッジは、液体の運搬、供給など、取り扱いが容易にできるようになっているのが普通である。 There are various liquid cartridges as containers for storing liquid. Among these containers, examples of a small size include a fountain pen ink cartridge and an ink cartridge installed in an ink jet printer. The liquid cartridge can be stored so that liquid does not leak. As a result, the liquid cartridge is usually easily handled such as transporting and supplying the liquid.
液体カートリッジが貯蔵する液体は、単純な液体に限らず、各種の分散体も対象となり多様である。それらのうちの代表的なものとしては、インクを挙げることができる。こういった液体は、貯蔵期間が長くなると、成分が沈降、分離してしまうことがあった。この問題に対しては、たとえば、各種の分散剤を液体に混合するなどの方法が検討されている。また、液体を再分散させる方法としては、液体カートリッジを振とうする方法や、液体カートリッジ内の液体をかくはんする方法が考えられる。このような方法のうち、液体カートリッジ内の液体をかくはんする方法は、液体カートリッジを振とうする方法よりも、これに要する空間スペースを小さくできるため大変有望である。さらに、液体をカートリッジから送出する場合、液体の量を適宜調整したり、遠方まで送出するためにポンピングする必要がある場合がある。 The liquid stored in the liquid cartridge is not limited to a simple liquid, and various types of dispersions are also targeted. A representative example of these is ink. In such a liquid, the components may settle and separate when the storage period becomes long. In order to solve this problem, for example, a method of mixing various dispersants with a liquid has been studied. Further, as a method of redispersing the liquid, a method of shaking the liquid cartridge or a method of stirring the liquid in the liquid cartridge can be considered. Among these methods, the method of stirring the liquid in the liquid cartridge is very promising because the space space required for this can be made smaller than the method of shaking the liquid cartridge. Further, when the liquid is delivered from the cartridge, it may be necessary to appropriately adjust the amount of the liquid or to perform pumping in order to send the liquid far away.
一方、液体を流動させる装置としては、船舶のスクリューや、各種のポンプがある。また、魚類のヒレ等も液体を流動させる装置とみることができる。この種の機構は、液体を効率的に流動させることができるように、形状や動作が選ばれているといえる。魚類のヒレの構造や原理は、これを応用して、ポンプ等に利用されることがある。たとえば、特開平5−272497号公報には、フィン(ヒレ)を回転軸の周りに所定の角度範囲内に往復回転駆動させて液体を流動させるポンプが開示されている。同公報のポンプは、小型で少ない構成要素により構成されるとの記載がある。そして、容器内の液体を流動させるために、同公報のようなポンプの機構を組み合わせることが考えられる。
しかしながら、液体カートリッジ内の液体を流動させたり外部に送出させるためには、上記のようなポンプを組み合わせただけでは未だ機構や動作が大がかりとなって小型化には向かない。また、回転軸を有する機構により駆動されるポンプの場合、回転軸を受けるベアリングや、流体を封止するシーリング等が必要となる。このようなシーリングもまた小型化する際の障害となる。また、スクリュー機構においては、液体の流速を高めるために回転速度を高めると、効率が非常に悪くなるという欠点もあった。 However, in order to cause the liquid in the liquid cartridge to flow or to be sent to the outside, the combination of the pumps as described above still requires a large mechanism and operation and is not suitable for miniaturization. In the case of a pump driven by a mechanism having a rotating shaft, a bearing for receiving the rotating shaft, a sealing for sealing a fluid, and the like are required. Such sealing is also an obstacle to downsizing. Further, the screw mechanism has a drawback that if the rotational speed is increased in order to increase the flow rate of the liquid, the efficiency becomes very poor.
本発明にかかる目的の一つは、液体を流動させるための新規な機構を備え、内部の液体のかくはん、または液体の流動が可能な液体カートリッジを提供することである。 One of the objects of the present invention is to provide a liquid cartridge having a novel mechanism for flowing a liquid and capable of stirring the liquid inside or allowing the liquid to flow.
本発明にかかる目的の一つは、管内の液体を流動させることのできる小型な液体ポンプを提供することである。 One of the objects according to the present invention is to provide a small liquid pump capable of flowing a liquid in a pipe.
本発明にかかる液体カートリッジは、
液体を貯留する容器部と、
前記液体に浸漬され、前記液体を流動させる板状の振動体と、
前記振動体を厚み方向に振動させる駆動部と、
を有し、
前記振動体の面内方向の端部の少なくとも一部は、端に向かって連続的に薄くなっている。
The liquid cartridge according to the present invention is
A container for storing liquid;
A plate-like vibrating body immersed in the liquid and flowing the liquid;
A drive unit for vibrating the vibrating body in a thickness direction;
Have
At least a part of the end portion in the in-plane direction of the vibrating body is continuously thinner toward the end.
このような液体カートリッジは、内部の液体のかくはん、または液体の流動が可能である。 Such a liquid cartridge is capable of stirring the liquid inside or flowing the liquid.
本発明の液体カートリッジにおいて、
さらに、前記容器部に連通する流路部を有することができ、
前記流路部は、内部に前記液体を流通させることができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
Furthermore, it can have a flow path part communicating with the container part,
The channel portion can circulate the liquid therein.
本発明の液体カートリッジにおいて、
前記駆動部は、前記振動体を屈曲させて振動させることができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
The drive unit can bend and vibrate the vibrating body.
本発明の液体カートリッジにおいて、
前記駆動部は、前記振動体全体の位置を移動させて振動させることができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
The drive unit can be vibrated by moving the position of the entire vibrator.
本発明の液体カートリッジにおいて、
少なくとも前記振動体の薄くなっている領域が、前記液体に浸漬され、
前記液体は、前記振動体の厚み方向に垂直な方向、かつ、前記振動体が薄くなってゆく方向に速度成分を有して流動されることができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
At least the thinned area of the vibrator is immersed in the liquid,
The liquid can flow with a velocity component in a direction perpendicular to the thickness direction of the vibrating body and in a direction in which the vibrating body becomes thinner.
本発明の液体カートリッジにおいて、
前記駆動部は、圧電素子を有することができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
The driving unit may include a piezoelectric element.
本発明の液体カートリッジにおいて、
前記振動体が振動する周波数は、前記振動体の共振周波数、または前記振動体と前記駆動部とを含む全体の共振周波数であることができる。
In the liquid cartridge of the present invention,
The frequency at which the vibrating body vibrates may be a resonance frequency of the vibrating body or an entire resonance frequency including the vibrating body and the driving unit.
本発明にかかる液体ポンプは、
内部を液体が通過する管部と、
前記液体に浸漬され、前記液体を前記管部内で流動させる板状の振動体と、
前記振動体を厚み方向に振動させる駆動部と、
を有し、
前記振動体の面内方向の端部の少なくとも一部は、端に向かって連続的に薄くなっている。
The liquid pump according to the present invention is
A pipe section through which liquid passes;
A plate-like vibrating body that is immersed in the liquid and causes the liquid to flow in the tube portion;
A drive unit for vibrating the vibrating body in a thickness direction;
Have
At least a part of the end portion in the in-plane direction of the vibrating body is continuously thinner toward the end.
このような液体ポンプは、小型化が可能で、管内の液体を流動させることができる。 Such a liquid pump can be miniaturized and can flow the liquid in the pipe.
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment demonstrates an example of this invention.
1.第1実施形態
1.1.液体カートリッジ
本実施形態にかかる液体カートリッジ1000について図面を参照しながら説明する。図1は、液体カートリッジ1000を模式的に示す断面図である。図2および図3は、いずれも液体カートリッジ1000の振動体200および駆動部300を模式的に示す斜視図である。図4は、液体カートリッジ1000の振動体200および駆動部300を模式的に示す平面図である。図5は、液体カートリッジ1000の振動体200および駆動部300を模式的に示す断面図である。図4のA−A線に沿った断面が図5に相当する。図6は、駆動部300の基材310が駆動したときの基材310の変形および振動体200の動作を模式的に示す断面図である。図7および図8は、振動体200の一例を示す斜視図である。
1. 1. First embodiment 1.1. Liquid Cartridge A
本実施形態の液体カートリッジ1000は、容器部100と、振動体200と、駆動部300とを有する。容器部100は、液体110を貯留することができる。容器部100は、駆動部300を取り付けることができる。容器部100の形状は、内部に液体110を貯留できる形状であれば、図示の例のような断面が矩形である形状に限定されない。容器部100は、液体110を注入する注入口や、液体110を排出する排出口を有していてもよい。容器部100は、液体110を貯留し、液体110の保管、運搬等を可能にする。容器部100の材質は、限定されない。容器部100は、他の部材や液体110に劣化を起こさせないことなどを配慮して、樹脂、金属などとすることができる。
The
液体110は、容器部100に貯留される。液体110は、容器部100の内部の他に、容器部100に連通する流路等があるときは、その部分に存在してもよい。液体110は、流動する物質であればよい。液体110は、たとえば、インク、エマルション、有機溶剤、有機溶液、有機無機混合液、水溶液などとすることができる。液体110は、液相と固相、および液相と液相が分離するような分散体であってもよい。
The liquid 110 is stored in the
振動体200は、容器部100に貯留された液体110に浸漬される。振動体200は、液体110を流動させることができる(この機構については後述する。)。本例では、振動体200は容器部100の下部に設けられているが、液体110に浸漬しうる位置であれば、容器部100のどの部分に設けられてもよい。
The vibrating
駆動部300は、図4および図5に示すように、基材310の上に圧電体層320a,320bを有し、さらにその上に電極330a,330bを有する。図示のように駆動部300には、基材310の上に2つの圧電素子340a,340bが形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
基材310は、駆動部300の基体であり、駆動部300の機械的な出力を外部に取り出すための部材である。基材310の形状は、図示の例では円盤状であり、容器部100と接続することができるように周辺部が圧電体層320a,320bよりも外側に突出している。本例においては、基材310は、容器部100の内壁の一部を兼ねている。基材310は、圧電体層320a,320bにより変形されることができる。圧電体層320a,320bは別体で図示したが、一体に形成すれば尚好ましい。基材310は、変形することにより接続された振動体200などの他の部材を移動させることができる。本実施形態の基材310は、図6に示すように、面外の屈曲変形が可能である。本実施形態では、基材310の中央部に、接続治具312が設けられ、接続治具312を介して振動体200が設けられている。したがって、基材310が変形することにより、振動体200が位置を移動することができる。基材310の材質は、任意であるが、図示の例では、導電性を有する材質を用いている。そのため、基材310は、圧電体層320a,320bに電界を印加するための対となる電極の一方の電極となっている。また、図示の例では、基材310は、その上の圧電体層320a,320bのための共通電極として構成されている。基材310が導電性を有さない材質からなる場合は、圧電体層320a,320bに電界を印加するために、基材310の上に導電層等を設ければよい。
The
圧電体層320a,320bは、基材310の上に設けられる。圧電体層320a,320bは、それぞれ電界が印加されることにより基材310の面内方向に伸縮する。圧電体層320a,320bの伸縮に伴って、基材310が図6に示したように変形する。この変形により振動体200は、厚み方向に振動することができる。圧電体層320a,320bの伸縮は、印加する電圧の極性や、圧電体層320a,320bを分極させる方向により任意に設計することができる。図4および図5の例では、圧電体層320a,320bの分極方向および電極330a,330bに印加される電界の方向が、圧電素子340a,340bが並ぶ方向(A−A線に沿う方向)に伸縮できるように構成されている。圧電体層320a,320bは、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3)などの圧電材料から形成されることができる。
The
電極330a,330bは、圧電体層320a,320bを挟んで基材310に対向して設けられる。電極330a,330bは、圧電体層320a,320bに電界を印加するための対となる電極のうちの一方の電極である。電極330a,330bは、基材310を伸縮するための電力を供給する。電極330a,330bは、導電性の材料で形成される。
The
振動体200は、図1ないし図5に示すように、駆動部300の基材310に接続治具312を介して設けられている。振動体200は、駆動部300の変形によって振動体200が移動する方向が振動体200の厚み方向となるように設けられている。振動体200は、厚み方向の位置を連続して移動することができる。このような連続した動作が振動であって、振動の方向は、振動体200の厚み方向に成分を有する方向(図中両方向の矢印で示す振動方向Bに沿う方向)である。振動体200は、駆動部300が動作したときに、厚み方向に動作の成分を有する向きに設けられていればよい。振動体200と基材310との接合は、駆動部300の動作が振動体200に伝達できる限り、接続治具312等の他の部材を介さなくてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 5, the vibrating
次に振動体200の形状について述べる。振動体200は、板状の形状を有する。図7に示すように、振動体200は、面内方向の端部220の少なくとも一部(端部240)が、端E1に向かって連続的に薄くなっている。振動体200は、少なくとも端E1に向かって連続的に薄くなっている部分(端部240)が液体110に浸漬されていればよい。振動体200は、厚み方向Xに垂直な面(図7において点影で示した面)に対して角度φで傾斜した斜面T1および角度ψで傾斜した斜面T2を有している。
Next, the shape of the vibrating
本実施形態において、板状物体の厚み方向とは、板状物体を内包し、かつ体積が最小となる直方体の最短の辺に沿う方向を指す。ただし、直方体の最短の辺に沿う方向に垂直な面に対して傾斜した斜面を有さない場合については、厚み方向は、前記直方体の2番目に短い辺に沿う方向とする。たとえば、振動体200の形状が、図8に示したような形状である場合には、厚み方向は、原則としては、図8の第2方向となるが、第2方向に垂直な面(図8において点影で示した面)に対して、傾斜した斜面を有さない。そのため、このような場合は、例外として、振動体20の厚み方向は、図8の第1方向とする。
In the present embodiment, the thickness direction of the plate-like object refers to the direction along the shortest side of the rectangular parallelepiped that contains the plate-like object and has the smallest volume. However, in the case where there is no slope inclined with respect to the plane perpendicular to the direction along the shortest side of the rectangular parallelepiped, the thickness direction is the direction along the second shortest side of the rectangular parallelepiped. For example, when the shape of the vibrating
次に、振動体200の動作について詳述する。図9(a)、図9(b)および図9(c)は、振動体200の作用を模式的に示した断面図である。図9は、振動体200の斜面T1および斜面T2が、液体に浸漬された状態で、運動する様子を示している。図9(a)および図9(b)は、振動体200が、実線の矢印の示す方向に運動したときの様子である。図9(c)は、振動体200が、実線の両方向の矢印の方向に往復振動した様子を示す。図9(a)〜図9(c)の破線の矢印は、液体の流動の様子を模式的に示している。
Next, the operation of the vibrating
図9(a)に示すように、振動体200が矢印の方向に移動したとき、斜面T2側に存在する液体は、斜面T2に押され、斜面T2に沿うような流れを生じる(左側の破線の矢印参照)。一方、このとき、斜面T1側に存在する液体には、斜面T1に引っ張られ、斜面T1に沿った流れを生じる。しかし、斜面T1側の液体は、斜面T1に引っ張られるため、斜面の移動速度が大きいと流れの乱れが大きく、該液体の流れの速度は、斜面T2側の液体の流れの速度よりも小さい(右側の破線の矢印参照)。したがって、振動体200の周囲に生じる液体の流れとしては、斜面T2側および斜面T1側に存在する液体の流れの和となり、振動体200が薄くなる方向に液体の流れを生じる。同様に、図9(b)に示すように、図9(a)と反対の方向に振動体200が移動する場合、振動体200の周囲の液体には、振動体200が薄くなる方向に流れが生じる。
As shown in FIG. 9A, when the vibrating
図9(c)では、振動体200が、実線の両方向の矢印の方向に往復振動する。そのため、振動体200の周囲に生じる液体の流れは、図9(a)および図9(b)で示した、合計4本の破線の矢印で表した液体の流れの和となる。したがって、振動体200が厚み方向に振動した場合、振動体200の周囲の液体は、振動体200が薄くなってゆく方向(図中矢印dの方向)に流れを生じることになる。
In FIG.9 (c), the vibrating
振動体200が厚み方向に振動され、図9(c)に示したような液体の流れを生じることのできる振動体200の形状は、次のようなものである。(1)振動体200は、面内方向の端部22の少なくとも一部が、端に向かって薄くなっている。(2)振動体200は、振動方向に垂直な面に対して傾斜している斜面を少なくとも1つ有する。そして、該斜面は、平面に限らず曲面であってもよい。
The shape of the vibrating
振動体200および駆動部300を合わせた全体、または、振動体200は、それぞれ共振周波数を有する。上述した振動は、該共振周波数の近傍であると、エネルギーの損失が小さくなり、液体110の流れをより効率よく生じさせることができる。また、振動体200を振動させる周波数は、自由に設定することができる。この振動の周波数は、振動体200や液体カートリッジ100の形状、大きさ、および、液体の性状を考慮して最適化されることができる。たとえば、振動体200を振動させる場合の振動の周波数は、20kHzないし1MHzとすることができる。振動体200は、液体の種類によって、振動の周波数や振幅、斜面の大きさや角度などを適宜調整することにより、液体の流動の特性を変えることができる。
The entirety of the vibrating
以上のように、振動体200が駆動部300によって振動され、液体110が流動する様子は、図1の破線矢印で示した。振動体200の端部220が薄くなってゆく方向(図1においては振動体200の右方向)に液体の流れが生じている。これにより、容器部100の内部の液体110のかくはん、または流動が可能となる。このように、液体カートリッジ1000は、スクリュー等回転軸を有する機構を有さないため、かくはん、流動のために占有する空間が非常に小さい機構で、容器部100に貯留された液体110をかくはん、流動させることができる。
As described above, the state in which the vibrating
1.2.液体カートリッジの製造方法
本実施形態の液体カートリッジ1000は、たとえば、以下のように製造することができる。液体カートリッジ1000は、容器部100、駆動部300および振動体200をそれぞれ製造し、これらを接合することによって製造することができる。
1.2. Liquid Cartridge Manufacturing Method The
駆動部300の製造方法としては、基材310に圧電体層320a,320bを形成する工程、圧電体層320a,320bの上に電極330a,330bを形成する工程を有することができる。基材310に圧電体層320a,320bを形成する工程は、たとえば、ゾルゲル法、CVD(Chemical Vapor Deposition)によることができる。電極330a,330bを形成する工程は、スパッタ法、蒸着法等にて行うことができる。また、圧電体層320a,320bの分極処理は、基材310および電極330a,330bに電界を印加することにより行うことができる。
The manufacturing method of the
振動体200は、たとえば、金属板を加工することにより製造することができる。上記のように製造した駆動部300と、振動体200との接合は、例えば、溶接、接着、ねじ等治具による固定などにより行うことができる。
The vibrating
容器部100は、たとえば、ポリエチレン等の樹脂を射出成形して製造することができる。そして容器部100に上記の駆動部300および振動体200を組み立て、液体カートリッジ1000を製造することができる。
The
1.3.変形例
本実施形態の液体カートリッジは、以下に述べるように様々な変形実施が可能である。
1.3. Modified Examples The liquid cartridge of the present embodiment can be variously modified as described below.
図10は、変形例にかかる液体カートリッジ2000を模式的に示す断面図である。図11は、液体カートリッジ2000の振動体200および駆動部300を模式的に示す断面図である。図12は、液体カートリッジ2000の振動体200および駆動部300を模式的に示す平面図である。図12のA−A線断面が図11に相当する。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a
液体カートリッジ2000は、駆動部300の構成および動作が液体カートリッジ1000と異なる以外は、液体カートリッジ1000と同様である。液体カートリッジ2000の駆動部300は、図11および図12に示すように、基材310が長手方向に伸縮振動することができ、振動体200が厚み方向に振動するものである。本変形例の駆動部300は、図11および図12に示すように、板状の基材310と、圧電素子340c,340dから構成される。基材310は、圧電素子340c,340dの共通する電極となっている。基材310は、一体的に形成された固定部316を有し、該固定部316を用いて固定部材350によって容器部100に固定されている。図11に示すように、板状の基材310の上および下にそれぞれ1つずつ圧電素子340c,340dが設けられている。各圧電素子は、液体カートリッジ1000と同様に構成されている。基材310に設けられた各圧電素子は、基材310が長手方向(図12においてはA−A線の方向)に伸縮するように駆動される。基材310が長手方向に伸縮すると、振動体200は、厚み方向に位置を移動し、振動することができる(振動体200の移動方向は、図中矢印Bで示した。)。なお、本変形例では、振動部200、接続治具312、および基材310の一部が液体110に浸漬される。そして、基材310が容器部100の壁を図10に示すようなシーリング102によって貫通している。シーリング102は、液体110を漏出させず、かつ基材310の動作を妨げない機能を有している。シーリング102は、たとえば、ゴム等の樹脂材料で構成される。シーリング102は、回転軸等をシーリングするものと異なり、非常に単純な構造を有する。このように駆動部300を変形した液体カートリッジ2000によっても、上述と同様に振動体200が厚み方向に振動され、図中破線の矢印で示したように、容器部100内の液体110をかくはん、または流動させることができる。
The
図13は、他の変形例にかかる液体カートリッジ3000を模式的に示す断面図である。図14は、液体カートリッジ3000の振動体200および駆動部300を模式的に示す断面図である。図15は、液体カートリッジ3000の振動体200および駆動部300を模式的に示す平面図である。図15のA−A線断面が図14に相当する。
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a
液体カートリッジ3000は、振動部200の動作が上述の液体カートリッジ2000と異なる点、容器部100に流路部400が設けられている点以外は、液体カートリッジ2000と同様である。液体カートリッジ3000の振動体200は、図14に示すように、基材310の長手方向と、振動体200が薄くなってゆく方向が一致している。本変形例の駆動部300は、液体カートリッジ2000の場合と同様に、基材310の長手方向に伸縮振動する。図14に示すように、本変形例の振動体200は、重心G1が、基材310の振動のライン314から外れるように設けられている。振動体200には、駆動部300によって駆動された際に回転のモーメントが生じるため、振動体200は、厚み方向に動作の成分を有して振動することができる。したがって、駆動部300によって、振動体200が振動させられると、振動体200は、厚み方向に振動することができる(振動方向は、図13、図14中に矢印Bで示した。)。振動体200は、本変形例においても、液体110に浸漬されており、図13の破線矢印aに示すように、液体110を流動させることができる。
The
液体カートリッジ3000は、図13に示すように、流路部400を有することができる。流路部400は、容器部100と一体的に形成することができる。流路部400は、容器部100に貯留されている液体110を外部へ取り出したり、流路部400を通じて液体110を容器部100の内部に導入したりすることができる。本変形例の液体カートリッジ3000では、流路部400は、管状となっており、その内部に液体110を有している。本変形例の液体カートリッジ3000は、流路部400内の液体110に、振動体200が浸漬されている。振動部200が流路部400内で振動すると、破線矢印aの方向に液体110の流れを生じさせるとともに、破線矢印bのような液体110の流れを生じさせることができる。このような流路部400を備えることで、たとえば粘性の大きい液体110を容器部100から取り出すことをより容易に行わせることができる。
As shown in FIG. 13, the
2.第2実施形態
2.1.液体ポンプ
本実施形態にかかる液体ポンプ4000について、図面を参照しながら説明する。図16は、液体ポンプ4000およびその使用例を模式的に示す断面図である。
2. Second Embodiment 2.1. Liquid Pump A
液体ポンプ4000は、内部を液体110が通過する管部500と、振動体200と、駆動部300と、を有する。振動体200および駆動部300は、上述した液体カートリッジと実質的に同様であるため、詳細な説明を省略する。液体ポンプ4000は、振動体200が厚み方向に振動することで液体110に流れを生じさせることができることを利用したポンプである。
The
管部500は、筒状であり、液体110が内部を通過できる形状を有する。管部500の壁材502は、たとえば、金属、樹脂等で構成される。振動体200は、管部500の内部に設けられる。振動体200は、振動体200が薄くなってゆく方向が、管部500の長手方向(管部500内部を液体110が流動できる方向)に一致するように配置される。壁材502の一部には、開口部504が設けられる。開口部502を通じて、振動体200を配置および振動させるための部材(基材310)が貫通している。開口部502には、第1実施形態で述べたと同様のシーリング506が設けられている。駆動部300の基材310は、振動体200を第1実施形態で述べたと同様に、厚み方向に振動させることができる。液体110に浸漬された振動体200が管部500内で振動することにより、液体110は、管部500の内部で流動することができる。駆動部300は、固定部材350によって、壁材502に固定されている。以上のように液体ポンプ4000が構成される。液体ポンプ4000の製造は、第1実施形態で述べた液体カートリッジの製造方法と同様に、管部500、駆動部300および振動体200をそれぞれ製造し、これらを接合することによって製造することができる。
The
以上のように、液体ポンプ4000は、振動体200を厚み方向に振動させる機構により液体110を流動させることができるため、非常に簡易で小型に構成することができる。また、液体ポンプ4000は、管部500内部の液体110を流動させることができることから、液体110を流動させるポンプとして利用できる他に、次に述べるような使用が可能である。
As described above, the
図16に示すように、液体ポンプ4000に管等を用いて、熱交換器600を結合することができる。これにより液体110は、液体ポンプ4000によって、循環することができる。このようにすれば、たとえば、循環型の熱交換機構として使用することができる。この場合、熱交換器600は、複数設けられてもよい。
As shown in FIG. 16, the
図16に示す構成は、占有する空間スペースを非常に小さくすることもできる。したがって、このような液体ポンプ4000は、たとえば、電子機器における放熱機構として利用できる。この場合、液体110としては、熱媒体機能を有する物質を選ぶことができ、熱交換器600としては、各種のチラーを選択することができる。そして、たとえば、電子計算機のCPU等のチップの冷却、プロジェクターのランプ等の熱源の冷却に好適に使用することができる。
The configuration shown in FIG. 16 can also occupy a very small space. Therefore, such a
以上のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
100 容器部、102 シーリング、110 液体、200 振動体、220,240 端部、300 駆動部、310 基材、312 接続治具、314 ライン、316 固定部、320a〜320f 圧電体層、330a〜330f 電極、340a〜340f 圧電素子、350 固定治具、400 流路部、500 管部、502 壁材、504 開口部、506 シーリング、600 熱交換器、1000〜3000 液体カートリッジ、4000 液体ポンプ、T1,T2 斜面、E1 端、B 振動方向、X 厚み方向、G1 重心
DESCRIPTION OF
Claims (7)
表裏関係にある第1主面および第2主面を有し、前記第1主面が前記液体に接するとともに前記第2主面が前記液体に接さないように前記容器部に設けられた板状の基材と、前記基材を屈曲振動させる圧電素子と、を含む駆動部と、
前記第1主面に接続され、前記液体を流動させる板状の振動体と、
を有し、
前記振動体は、厚み方向に振動され、
前記振動体の厚みは、前記基材から遠ざかるほど小さくなっている、液体カートリッジ。 A container for storing liquid;
A plate having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship, the first main surface being in contact with the liquid and the second main surface not being in contact with the liquid. A drive unit including a base material and a piezoelectric element that bends and vibrates the base material;
A plate-like vibrating body connected to the first main surface and allowing the liquid to flow;
Have
The vibrator is vibrated in the thickness direction,
The liquid cartridge is such that the thickness of the vibrating body decreases as the distance from the base material increases .
前記圧電素子は、前記第2主面に設けられる、液体カートリッジ。 In claim 1,
The piezoelectric element is a liquid cartridge provided on the second main surface .
前記振動体は、前記液体に浸漬され、
前記液体は、前記振動体の厚みが小さくなる方向に沿って速度成分を有して流動される、液体カートリッジ。 In claim 1 or claim 2,
The vibrator is immersed in the liquid,
A liquid cartridge in which the liquid flows with a velocity component along a direction in which the thickness of the vibrating body decreases .
前記容器部は、流路部を有し、
前記流路部において前記液体が流動される、液体カートリッジ。 In any one of Claims 1 to 3,
The container part has a flow path part,
A liquid cartridge in which the liquid flows in the flow path .
前記振動体が振動する周波数は、前記振動体の共振周波数、または前記振動体と前記駆動部とを含む全体の共振周波数である、液体カートリッジ。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The liquid cartridge is configured such that the frequency at which the vibrating body vibrates is a resonance frequency of the vibrating body or an entire resonance frequency including the vibrating body and the driving unit.
前記管部の壁を貫通する板状の基材と、前記基材を伸縮振動させる圧電素子と、を含む駆動部と、
前記基材に接続され、前記液体を流動させる板状の振動体と、
を有し、
前記基材の少なくとも一部および前記振動体は前記液体に浸漬され、
前記振動体は、厚み方向に振動され、
前記振動体の厚みは、前記基材から遠ざかるほど小さくなっている、液体ポンプ。 A pipe section through which liquid passes;
A drive unit including a plate-like base material penetrating the wall of the tube part, and a piezoelectric element for stretching and vibrating the base material;
A plate-like vibrating body connected to the base material for flowing the liquid;
Have
At least a portion of the substrate and the vibrator are immersed in the liquid;
The vibrator is vibrated in the thickness direction,
The thickness of the vibrating body is a liquid pump that decreases as the distance from the base material increases .
前記容器部の壁を貫通する板状の基材と、前記基材を伸縮振動させる圧電素子と、を含む駆動部と、A drive unit including a plate-like base material penetrating the wall of the container part, and a piezoelectric element for stretching and vibrating the base material;
前記基材に接続され、前記液体を流動させる板状の振動体と、 A plate-like vibrating body connected to the base material for flowing the liquid;
を有し、Have
前記基材の少なくとも一部および前記振動体は前記液体に浸漬され、 At least a portion of the substrate and the vibrator are immersed in the liquid;
前記振動体は、厚み方向に振動され、 The vibrator is vibrated in the thickness direction,
前記振動体の厚みは、前記基材から遠ざかるほど小さくなっている、液体流動装置。 The thickness of the said vibrating body is a liquid flow apparatus which is so small that it distances from the said base material.
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