JP4531563B2 - 蠕動マイクロポンプ - Google Patents
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Description
本発明は、
第1膜領域を作動させるための第1圧電アクターを有する第1膜領域、
第2膜領域を作動させるための第2圧電アクターを有する第2膜領域、
第3膜領域を作動させるための第3圧電アクターを有する第3膜領域、および
第1膜領域と共に第1バルブを形成し、その通路開口部は第1膜領域の非作動状態で開放し、その通路開口部は第1膜領域の作動により閉鎖し、第2膜領域と共にポンピングチャンバを形成し、その容積は第2膜領域を作動させることにより減少し、第3膜領域と共に第2バルブを形成し、その通路開口部は第3膜領域の非作動状態で開放し、その通路開口部は第3膜領域を作動させることにより閉鎖するポンプ本体を含み、
前記第1および第2バルブは、ポンピングチャンバに連通し、
前記第1膜領域(12)と前記ポンプ本体(302;340;440)との間に、第1バルブチャンバ(308;360;442)が形成され、前記第3膜領域(16)と前記ポンプ本体(302;340;440)との間に、第2バルブチャンバ(310;362;444)が形成され、前記バルブチャンバは、前記ポンピングチャンバ(42;304;330;342;452)に連通し、
前記ポンピングチャンバ(342)および前記バルブチャンバ(360、362)は、前記ポンプ本体(340)内に複数の構造を有し、前記構造の輪郭は、作動状態における対応する膜部分(12、14、16)の個々のアーチ状輪郭に適応する、蠕動マイクロポンプを提供する。
バルブ膜12、16の寸法:7.3×5.6mm;
ポンピング膜14の寸法:7.3×7.3mm;
膜厚:40μm;
入口または出口ノズル32、34の直径:少なくとも50μm;
バルブチャンバの高さ:8μm;
ポンピングチャンバの高さ:30μm;
バルブシーリングリップの幅dDL:10μm;
実現可能な全体のサイズ:8×21mm;
圧電要素の寸法:面積:膜の寸法の0.8倍、厚さ:膜厚の2.5倍;
圧電要素の厚さ:100μm;
開口部32、34の開放断面:100μm×100μm。
− 緊密であり;
− ポンピングチャンバの高さは死容積に影響を及ぼす重要な設計パラメーターであるため、結合層が薄く(<10μm);
− 機械的耐久性であり;さらに
− 搬送される媒体に対する化学的耐性である。
Claims (15)
- 第1膜領域を作動させるための第1圧電アクター(22;460)を有する第1膜領域(12)、
第2膜領域を作動させるための第2圧電アクター(24;462)を有する第2膜領域(14)、
第3膜領域を作動させるための第3圧電アクター(26;464)を有する第3膜領域(16)、および
ポンプ本体(30;302;340;440)を含み、
前記ポンプ本体は、前記第1膜領域(12)と共に第1バルブ(62)を形成し、その通路開口部(32)は、前記第1膜領域の非作動状態で開放し、その通路開口部は、前記第1膜領域を作動させることにより閉鎖し、
前記ポンプ本体は、前記第2膜領域(14)と共にポンピングチャンバ(42;304;330;342;452)を形成し、その容積は、前記第2膜領域を作動させることにより減少し、さらに
前記ポンプ本体は、前記第3膜領域(16)と共に第2バルブ(64)を形成し、その通路開口部(34)は、前記第3膜領域の非作動状態で開放し、その通路開口部は、前記第3膜領域を作動させることにより閉鎖し、
前記第1および第2バルブ(62、64)は、前記ポンピングチャンバと連通し、
前記第1膜領域(12)と前記ポンプ本体(302;340;440)との間に、第1バルブチャンバ(308;360;442)が形成され、前記第3膜領域(16)と前記ポンプ本体(302;340;440)との間に、第2バルブチャンバ(310;362;444)が形成され、前記バルブチャンバは、前記ポンピングチャンバ(42;304;330;342;452)に連通し、
前記ポンピングチャンバ(342)および前記バルブチャンバ(360、362)は、前記ポンプ本体(340)内に複数の構造を有し、前記構造の輪郭は、作動状態における対応する膜部分(12、14、16)の個々のアーチ状輪郭に適応する、蠕動マイクロポンプ。 - 前記ポンピングチャンバ(304)の容積は、前記第1または第2バルブチャンバ(308、310)の容積より大きい、請求項1に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記ポンピングチャンバ(304)の領域における膜表面とポンプ本体との間の距離は、前記バルブチャンバ(308、310)の領域における距離よりも大きい、請求項2に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記第2膜領域(14)および前記ポンピングチャンバの面積は、前記第1または第3膜領域(12、16)および関連するバルブチャンバの面積より大きい、請求項2または3に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記膜領域(12、14、16)は、膜要素(10;300;380;456)内に形成され、前記第1および第2バルブチャンバ(308、310;360、362;442、444)、前記ポンピングチャンバ(42;304;330;342;452)、前記第1バルブチャンバを前記ポンピングチャンバに接続する第1流体チャネル、および前記第2バルブチャンバを前記ポンピングチャンバに接続する第2流体チャネルが、前記ポンプ本体および前記膜要素間に形成される、請求項1から4のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記ポンピングチャンバ(330;342)は、前記ポンプ本体(340)内にある構造を有し、前記構造の輪郭は、作動状態における前記第2膜部分(14)のアーチ状輪郭に適応する、請求項1から5のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記第1および第3膜領域(12、16)と、その圧電アクター(22、26;460、464)とは、作動状態において予め決められた力で対向要素(390;390a)を押して、個々のバルブを閉鎖するように設けられる、請求項1から6のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記ポンプ本体(340)内に形成された前記バルブチャンバ(360、362)に至り、対応する膜部分を作動させることにより閉鎖される側方流体フィードライン(344a、344b)を含む、請求項1から5のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記バルブチャンバ(360、362)の領域にリッジ(390;390a)が設けられ、それに対して対応する作動膜部分が当接して、対応する側方流体ラインを閉鎖する、請求項8に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記バルブチャンバは、対応する膜部分に対向して、対応する膜部分が作動状態で当接する可塑的に変形可能な材料を含む、請求項8に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 少なくとも1つのさらに他の膜領域をさらに含み、さらに他の圧電アクターが前記さらに他の膜領域を作動させ、前記さらに他の膜領域は前記ポンプ本体と共にさらに他のバルブを形成し、その通路開口部は前記さらに他の膜領域の非作動状態で開放し、その通路開口部は前記さらに他の膜領域を作動させることにより閉鎖し、前記さらに他のバルブは前記ポンピングチャンバに連通する、請求項1から10のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記圧電アクターは、膜領域上に適用された個々の圧電要素により形成される圧電膜変換器である、請求項1から11のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記圧電要素は、前記個々の膜領域上に接着されるか、または厚膜技術で前記個々の膜領域上に形成される、請求項12に記載の蠕動マイクロポンプ。
- 前記圧電アクターは個々の圧電スタックにより形成される、請求項1から11のいずれか1つに記載の蠕動マイクロポンプ。
- 請求項1から14のいずれか1つに記載の複数の蠕動マイクロポンプと、前記蠕動マイクロポンプに連通する複数の槽とを備える、流体システム。
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