JP4678135B2 - pump - Google Patents

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Description

本発明は、ピストンあるいはダイアフラム等の可動壁により、ポンプ室内の容積を変更して作動流体の移動を行うポンプに関し、特に、小型高出力のポンプに関する。   The present invention relates to a pump that moves a working fluid by changing a volume in a pump chamber by a movable wall such as a piston or a diaphragm, and particularly relates to a small high-power pump.

従来、この種のポンプとしては、入口流路及び出口流路と容積が変更可能なポンプ室との間に、それぞれ逆止弁が取り付けられている構成のものが一般的である。また、液体を送ることを目的とする場合には、ポンプ室の上流側や下流側の流路に薄肉部を設け、間欠駆動される液体による脈動を流路の変形によって低減する構造もあった(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of pump generally has a configuration in which a check valve is attached between an inlet channel and an outlet channel and a pump chamber whose volume can be changed. In addition, in the case of aiming to send liquid, there is a structure in which a thin portion is provided in the flow path upstream or downstream of the pump chamber, and pulsation due to intermittently driven liquid is reduced by deformation of the flow path. (For example, refer to Patent Document 1).

また、出口流路の弁に代えてイナータンス値の大きい流路構造とすることで、流体慣性力を利用し、高負荷圧力と高周波駆動に対応した高出力で信頼性が高い本発明者らの発明によるポンプがある。この構造のポンプにおいても、入口側流路の脈動により、ポンプの吸入効率が低下することを防止する目的で、入口側流路に変形可能な構造が用いられている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, by using a flow path structure with a large inertance value instead of the valve of the outlet flow path, the fluid inertia force is utilized, and the high output and high reliability corresponding to high load pressure and high frequency driving are achieved by the present inventors. There is a pump according to the invention. Also in the pump with this structure, a structure that can be deformed into the inlet-side flow path is used in order to prevent the suction efficiency of the pump from being reduced due to the pulsation of the inlet-side flow path (see, for example, Patent Document 2). ).

また、PZTのような圧電素子で駆動されるダイアフラムと、そのダイアフラムにより容積変化可能なポンプ室と、ポンプ室へ流体が流入する穴とポンプ室から流体が流出する穴とを持ち、それぞれの穴に逆止弁を備えた容積形ポンプが提案されている(例えば、特許文献3)。   In addition, a diaphragm driven by a piezoelectric element such as PZT, a pump chamber whose volume can be changed by the diaphragm, a hole through which fluid flows into the pump chamber, and a hole through which fluid flows out from the pump chamber are provided. A positive displacement pump provided with a check valve has been proposed (for example, Patent Document 3).

特開2000−265963号公報JP 2000-265963 A 特開2002−322986号公報JP 2002-322986 A 特開昭61−171891号公報JP 61-171891 A

しかしながら特許文献1の構成では、入口流路及び出口流路ともに、流体抵抗要素である逆止弁が必要であり、流体が2個所の逆止弁を通過すると圧力損失が大きく、高負荷圧力や高周波駆動に対応できないという問題がある他、ポンプ室に気泡が滞留した場合には、ポンプ室の容積を減少させる工程においてポンプ室内部の液体の圧力が充分に上昇しなくなり、所定の吐出量が得られないという問題がある。   However, the configuration of Patent Document 1 requires a check valve that is a fluid resistance element for both the inlet channel and the outlet channel. When the fluid passes through the two check valves, the pressure loss is large, In addition to the problem of not being able to handle high-frequency driving, if bubbles remain in the pump chamber, the pressure of the liquid in the pump chamber does not rise sufficiently in the process of reducing the volume of the pump chamber, and the predetermined discharge amount There is a problem that it cannot be obtained.

また、特許文献2及び特許文献3の構成のポンプは、ダイアフラムの変形によるポンプ室の容積の変化が少ないため、ポンプ室内部に気泡が滞留すると、ポンプ室の体積を減少させる行程においてポンプ室内部の液体の圧力が十分に上昇しなくなる。その結果、ポンプの流量特性が大きく劣化し、最悪の場合、液体の吐出が不可能になるということが考えられる。   In addition, since the pumps having the configurations of Patent Document 2 and Patent Document 3 have little change in the volume of the pump chamber due to the deformation of the diaphragm, if bubbles remain in the pump chamber, the inside of the pump chamber is reduced in the process of reducing the volume of the pump chamber. The liquid pressure will not rise sufficiently. As a result, it is conceivable that the flow rate characteristic of the pump is greatly deteriorated, and in the worst case, the liquid cannot be discharged.

本発明の目的は、ポンプ室内部に気泡が滞留しても、その気泡を排出し、吐出性能を維持することができるポンプを提供することである。   An object of the present invention is to provide a pump capable of discharging air bubbles and maintaining discharge performance even if air bubbles stay in the pump chamber.

本発明のポンプは、ピストンまたは可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、該ポンプ室に作動流体を流入する入口流路と、前記ポンプ室から作動流体を流出する出口流路と、少なくとも前記入口流路を開閉する流体抵抗要素と、が備えられ、前記入口流路側の合成イナータンス値は、前記出口流路側のイナータンス値よりも小さく設定され、前記ポンプ室内部に滞留する気泡を排除する気泡排出手段が、さらに備えられていることを特徴とする。
ここで、可動壁としては、例えば、圧電素子等のアクチュエータで駆動されるダイアフラムを採用することができる。また、流体抵抗要素としては、逆止弁等を採用することができる。
また、気泡排出手段としては、詳しくは後述するが、例えば、ポンプ室に圧力を加えるための副ポンプ室、加圧機構、加熱部等を採用することができる。
The pump of the present invention includes a pump chamber whose volume can be changed by driving a piston or a movable wall, an inlet flow path for flowing the working fluid into the pump chamber, and an outlet flow path for flowing the working fluid from the pump chamber. And a fluid resistance element that opens and closes at least the inlet flow path, the combined inertance value on the inlet flow path side is set smaller than the inertance value on the outlet flow path side, and bubbles staying in the pump chamber It is further characterized by further comprising bubble discharging means for eliminating the above.
Here, for example, a diaphragm driven by an actuator such as a piezoelectric element can be employed as the movable wall. A check valve or the like can be employed as the fluid resistance element.
As the bubble discharging means, as will be described in detail later, for example, a sub pump chamber for applying pressure to the pump chamber, a pressurizing mechanism, a heating unit, and the like can be employed.

この発明によれば、このポンプは、気泡排出手段を備えているので、ポンプ室内に気泡が滞留した状態、即ち、ポンプ室内に作動流体が充填されていない状態のときにおいても、ポンプを起動することができる。また、ポンプ室内に気泡が滞留している場合、ポンプ室内の圧力が充分に上がらないことが考えられるが、前述の気泡排出手段を備えていることによって、ポンプ駆動時においても滞留する気泡を排出することができるため、ポンプの性能、特に作動流体の吐出量を維持することができる。   According to the present invention, since the pump includes the bubble discharging means, the pump is started even when the bubbles are accumulated in the pump chamber, that is, when the working fluid is not filled in the pump chamber. be able to. In addition, if bubbles remain in the pump chamber, the pressure in the pump chamber may not increase sufficiently. However, by providing the aforementioned bubble discharge means, the bubbles that remain even when the pump is driven are discharged. Therefore, the performance of the pump, particularly the discharge amount of the working fluid can be maintained.

また、前述の構成によれば、前記ポンプ室が、前記出口流路に連通し、ピストンまたは可動壁を駆動することによって容積が変更可能な主ポンプ室と、前記入口流路に連通し、可動壁を駆動することによって容積が変更可能な前記気泡排出手段としての副ポンプ室と、から構成されることが好ましい。   Further, according to the above-described configuration, the pump chamber communicates with the outlet flow channel, and communicates with the main flow chamber whose volume can be changed by driving a piston or a movable wall, and the inlet flow channel, and is movable. It is preferable that the auxiliary pump chamber as the bubble discharging means whose volume can be changed by driving the wall.

このような構成によれば、気泡排出手段として、入口流路側に副ポンプ室を備えているため、副ポンプ室を駆動することによって、入口流路から作動流体を主ポンプ室内に送り込み、主ポンプ室内の圧力を高め、主ポンプ室内の気泡を排出することができる。   According to such a configuration, since the auxiliary pump chamber is provided on the inlet flow channel side as the bubble discharging means, the working fluid is sent from the inlet flow channel into the main pump chamber by driving the auxiliary pump chamber. The pressure in the chamber can be increased, and bubbles in the main pump chamber can be discharged.

また、前述の構成では、前記主ポンプ室に作動流体を流入する主ポンプ室入口流路と前記主ポンプ室から作動流体を流出する主ポンプ出口流路と、前記副ポンプ室に作動流体を流入する副ポンプ室入口流路と、前記副ポンプ室から作動流体を流出する副ポンプ室出口流路と、を備え、前記主ポンプ室入口流路が、前記副ポンプ室出口流路であることが好ましい。   In the above-described configuration, the main pump chamber inlet flow path for flowing the working fluid into the main pump chamber, the main pump outlet flow path for flowing the working fluid from the main pump chamber, and the working fluid flow into the sub pump chamber. A sub pump chamber inlet flow channel and a sub pump chamber outlet flow channel for flowing out the working fluid from the sub pump chamber, wherein the main pump chamber inlet flow channel is the sub pump chamber outlet flow channel. preferable.

この構成では、主ポンプ室入口流路が、副ポンプ室出口流路と兼用されているため、作動流体の流路が短くなり、ポンプの小型化ができると共に、そのことによって、流路の流体抵抗を減ずることができる。   In this configuration, since the main pump chamber inlet flow path is also used as the sub pump chamber outlet flow path, the working fluid flow path is shortened, and the pump can be downsized. Resistance can be reduced.

また、本発明のポンプは、前記主ポンプ室入口流路を開閉する流体抵抗要素と、前記副ポンプ室入口流路を開閉する流体抵抗要素と、前記副ポンプ室出口流路を開閉する流体抵抗要素と、を備え、前記主ポンプ室入口流路を開閉する流体抵抗要素が、前記副ポンプ室出口流路を開閉する流体抵抗要素であることが好ましい。   The pump of the present invention includes a fluid resistance element that opens and closes the main pump chamber inlet channel, a fluid resistance element that opens and closes the sub pump chamber inlet channel, and a fluid resistance that opens and closes the sub pump chamber outlet channel. The fluid resistance element that opens and closes the main pump chamber inlet flow path is preferably a fluid resistance element that opens and closes the sub pump chamber outlet flow path.

このようにすれば、例えば、副ポンプ室の可動壁を駆動する際、副ポンプ室入口流路の流体抵抗要素としての逆止弁を閉鎖し、副ポンプ室内で圧力が高められた作動流体が主ポンプ室に流動する。また、主ポンプ室から作動流体を吐出する際には、主ポンプ室入口流路の流体抵抗要素としての逆止弁を閉鎖する。このようにすることによって主ポンプ室内の圧力を高めることができるので、両ポンプ室内に滞留する気泡を圧縮してポンプ室外に排出することができる。
また、主ポンプ室入口流路を開閉する流体抵抗要素が、前記副ポンプ室出口流路を開閉する流体抵抗要素であるため、二つのポンプ室を有していても流体抵抗要素としての逆止弁は二つで機能するため、ポンプの構造を簡素化することができ、部品数を低減し低コストを実現できる。また、流体抵抗を減ずるという効果もある。
In this way, for example, when the movable wall of the sub pump chamber is driven, the check valve as the fluid resistance element of the sub pump chamber inlet channel is closed, and the working fluid whose pressure is increased in the sub pump chamber Flows into the main pump chamber. Further, when the working fluid is discharged from the main pump chamber, the check valve as the fluid resistance element of the main pump chamber inlet channel is closed. By doing so, the pressure in the main pump chamber can be increased, so that bubbles staying in both pump chambers can be compressed and discharged out of the pump chamber.
In addition, since the fluid resistance element that opens and closes the main pump chamber inlet flow path is a fluid resistance element that opens and closes the sub pump chamber outlet flow path, even if it has two pump chambers, Since the valve functions in two, the structure of the pump can be simplified, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced. In addition, there is an effect of reducing fluid resistance.

また、前述の構成のポンプによれば、前記副ポンプ室に備えられた可動壁は、少なくとも片面に圧電素子が貼付されたダイアフラムであり、前記副ポンプ室と前記ダイアフラムとでユニモルフポンプもしくはバイモルフポンプが構成されていることが好ましい。   Further, according to the pump having the above-described configuration, the movable wall provided in the sub pump chamber is a diaphragm having a piezoelectric element attached to at least one surface, and the unimorph pump or the bimorph pump includes the sub pump chamber and the diaphragm. Is preferably configured.

この構成によれば、従来の流路の脈動低減手段のひとつとして用いられていたダイアフラムに、圧電素子を貼付するという簡単な手段で副ポンプ室を構成することができる。また、ユニモルフポンプ及びバイモルフポンプは、小さい圧力でもダイアフラムの変位量が多いため、脈動吸収手段と、前述した気泡排出手段としての副ポンプ室の機能と、を合わせ持つことができる。   According to this configuration, the sub-pump chamber can be configured by a simple means of attaching the piezoelectric element to the diaphragm that has been used as one of the conventional pulsation reducing means of the flow path. Further, since the unimorph pump and the bimorph pump have a large amount of displacement of the diaphragm even at a small pressure, the pulsation absorbing means and the function of the auxiliary pump chamber as the bubble discharging means described above can be combined.

また、前述した構成のポンプは、前記副ポンプ室と、前記主ポンプ室と、の駆動を切り換えるための駆動切り換え制御部が備えられていることが好ましい。   Further, the pump having the above-described configuration is preferably provided with a drive switching control unit for switching driving between the sub pump chamber and the main pump chamber.

主ポンプ室と副ポンプ室は、駆動切り換え制御部によって、例えば、ポンプ駆動開始の際には、まず副ポンプ室を駆動し、次に主ポンプ室を駆動して内部の気泡を排出してから主ポンプ室の駆動を継続したり、交互に駆動を繰り返すこともでき、ポンプ駆動中において、安定した作動流体の吐出量を得ることができる。   The main pump chamber and the sub pump chamber are driven by the drive switching control unit, for example, when the pump drive is started, first the sub pump chamber is driven, and then the main pump chamber is driven to discharge internal bubbles. The driving of the main pump chamber can be continued or the driving can be alternately repeated, and a stable discharge amount of the working fluid can be obtained during the driving of the pump.

また、前記圧電素子には、駆動電極と、検出電極と、が形成されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a drive electrode and a detection electrode are formed on the piezoelectric element.

このように構成することにより、副ポンプ室の状態を検出することができ、特に副ポンプ室内の圧力の変動を圧電素子の変位で検出し、前述した駆動切り換え制御部によって、圧力の変動に対応した主ポンプ室及び副ポンプ室の制御を行うことができる。   By configuring in this way, it is possible to detect the state of the sub pump chamber, in particular, it detects the pressure fluctuation in the sub pump chamber by the displacement of the piezoelectric element, and responds to the pressure fluctuation by the drive switching control unit described above. The main pump chamber and the sub pump chamber can be controlled.

また、本発明のポンプは、前記主ポンプ室の内部圧力を検出する圧力検出部が備えられていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the pump of this invention is equipped with the pressure detection part which detects the internal pressure of the said main pump chamber.

このような構成にすることによって、主ポンプ室内の状態を検出することができ、主ポンプ室内の状態に対応したポンプの効率的な駆動を行うことができる。
さらには、前述した副ポンプ室の検出電極による副ポンプ室内の状態検出と組み合わせることにより。両ポンプ室内の状態に対応したより効率的なポンプの駆動を行うことができる。
By adopting such a configuration, the state in the main pump chamber can be detected, and the pump corresponding to the state in the main pump chamber can be efficiently driven.
Furthermore, by combining with the state detection in the sub pump chamber by the detection electrode of the sub pump chamber described above. It is possible to drive the pump more efficiently corresponding to the state in both the pump chambers.

また、前述した本発明のポンプは、前記ポンプ室の内部に存在する作動流体の圧力を上昇させた状態で維持する前記気泡排出手段としての加圧機構が備えられていることを特徴とする。   Further, the above-described pump of the present invention is characterized in that a pressurizing mechanism is provided as the bubble discharging means for maintaining the pressure of the working fluid existing in the pump chamber in an increased state.

このような構成によれば、ポンプ室内に気泡が滞留することでポンプ室内の圧力が低下し、作動流体の吐出が不可能になった場合、加圧機構によってポンプ室内に存在する作動流体の圧力を上昇させた状態で維持することができる。その結果、気泡体積が小さくなり、ピストンあるいはダイアフラム等の可動壁を駆動によりポンプ室の容積を圧縮し、ポンプ室内の気泡を排出することができる。   According to such a configuration, when the pressure in the pump chamber decreases due to the bubbles remaining in the pump chamber and the discharge of the working fluid becomes impossible, the pressure of the working fluid existing in the pump chamber by the pressurizing mechanism Can be maintained in a raised state. As a result, the bubble volume is reduced, and the volume of the pump chamber can be compressed by driving a movable wall such as a piston or a diaphragm, and the bubbles in the pump chamber can be discharged.

また、前述の構成では、前記加圧機構は、容積変化可能な部屋と、該容積変化可能な部屋とを前記出口流路に連通する流路と、を備えていることが好ましい。   In the above-described configuration, it is preferable that the pressurizing mechanism includes a chamber whose volume can be changed and a flow channel which communicates the room whose volume can be changed to the outlet flow channel.

このようにすれば、加圧機構は、容積変化可能な部屋を加圧することによって、容積変化可能な部屋は出口流路まで連通しているので、出口流路と連通しているポンプ室内において、簡単に高い圧力を発生することができる。   In this way, the pressurizing mechanism pressurizes the volume changeable chamber, so that the volume changeable room communicates with the outlet flow path, so in the pump chamber communicating with the outlet flow path, High pressure can be generated easily.

また、前述の構成では、前記容積変化可能な部屋は、弾性体により形成されていることが好ましい。   In the above-described configuration, it is preferable that the chamber capable of changing the volume is formed of an elastic body.

このような構成によれば、容積変化可能な部屋を弾性体により構成したことにより、体積変化可能な部屋への作動流体の流入による圧力上昇を緩やかにし、圧力によるポンプを構成する部品の損傷を防止することができる。また、体積変化可能な部屋に、出口流路内の圧力脈動を減衰する機能を兼ねさせることができる。その結果、出口流路に接続される外部配管の影響によるポンプ性能の変化を防止できる。   According to such a configuration, the volume changeable chamber is made of an elastic body, so that the pressure rise due to the inflow of the working fluid into the volume changeable room is moderated, and the parts constituting the pump due to the pressure are damaged. Can be prevented. Further, the volume changeable room can also serve as a function of attenuating the pressure pulsation in the outlet channel. As a result, a change in pump performance due to the influence of external piping connected to the outlet channel can be prevented.

さらに、前述の構成では、前記加圧機構には、前記容積変化可能な部屋の容積を変更するために圧力を加える容積変更機構を備えていることが好ましい。
ここで、容積変更機構としては、アクチュエータ等が採用できる。
Furthermore, in the above-described configuration, it is preferable that the pressurizing mechanism is provided with a volume changing mechanism that applies pressure to change the volume of the room in which the volume can be changed.
Here, an actuator or the like can be employed as the volume changing mechanism.

このような構成によれば、容積変化可能な部屋の容積を変化する容積変更機構を設けているので、ポンプ室内の状態に応じて容積変化可能な部屋の容積を制御することができる。   According to such a configuration, since the volume changing mechanism that changes the volume of the room in which the volume can be changed is provided, the volume of the room in which the volume can be changed can be controlled according to the state in the pump chamber.

また、本発明では、前記加圧機構には、前記ポンプ室から流出した作動流体を前記容積変化可能な部屋に導く第一の状態と、前記ポンプ室から流出した作動流体を前記容積変化可能な部屋と遮断する第二の状態と、を切り換える流路切り換え部が備えられていることが好ましい。   According to the present invention, the pressurizing mechanism includes a first state in which the working fluid flowing out from the pump chamber is guided to the volume changeable chamber, and the volume of the working fluid flowing out from the pump chamber can be changed. It is preferable that a flow path switching unit for switching between the second state where the room is shut off and the room is provided.

このような構成では、例えば、ポンプ室内に気泡が存在することを検出した場合には、ポンプ室から流出した作動流体を容積変化可能な部屋に導く第一の状態に切り換え、容積変化可能な部屋を構成する弾性体の弾性力で確実にポンプ室内の作動流体を加圧することができる。また、ポンプ室内に気泡が存在しない場合には、作動流体を容積変化可能な部屋には導入せずにポンプ外に吐出するように制御するため、ポンプを効率よく駆動することができる。   In such a configuration, for example, when it is detected that bubbles are present in the pump chamber, the working fluid that has flowed out of the pump chamber is switched to the first state in which the volume can be changed to the chamber in which the volume can be changed. The working fluid in the pump chamber can be reliably pressurized by the elastic force of the elastic body constituting the. In addition, when there are no bubbles in the pump chamber, control is performed so that the working fluid is discharged outside the pump without being introduced into the chamber in which the volume can be changed, so that the pump can be driven efficiently.

また、前述の構成では、前記容積変化可能な部屋の内部圧力を検出する圧力検出部が備えられていることが好ましい。   In the above-described configuration, it is preferable that a pressure detection unit that detects the internal pressure of the room in which the volume can be changed is provided.

このように、体積変化可能な部屋の内部の圧力を検出する圧力検出手段を備えることにより、体積変化可能な部屋の内部の圧力を適正な圧力範囲に制御することができる。   Thus, by providing the pressure detection means for detecting the pressure inside the room where the volume can be changed, the pressure inside the room where the volume can be changed can be controlled within an appropriate pressure range.

また、前述のポンプは、前記ポンプ室に圧力検出手段を備えていることが好ましい。
こうすることで、ポンプ室内の圧力を検出し、ポンプ室に気泡が滞留しているか判断し、加圧機構及びポンプ室の駆動を好適に制御することができる。
Moreover, it is preferable that the above-mentioned pump is provided with a pressure detection means in the pump chamber.
By doing so, it is possible to detect the pressure in the pump chamber, determine whether bubbles are retained in the pump chamber, and suitably control the driving of the pressurizing mechanism and the pump chamber.

また、前述の構成では、前記加圧機構により加えられる前記容積変化可能な部屋の内部圧力は、ゲージ圧で約1気圧から5気圧の範囲であることが好ましい。   In the above-described configuration, it is preferable that the internal pressure of the room capable of changing the volume applied by the pressurizing mechanism is in a range of about 1 to 5 atm as a gauge pressure.

こうすることで、圧力によりポンプを構成する部品を損傷することなく、ポンプ室内に滞留した気泡の体積を排出可能なまで十分に小さくすることが可能となる。   By doing so, it is possible to sufficiently reduce the volume of bubbles remaining in the pump chamber until the components can be discharged without damaging the components constituting the pump due to the pressure.

また、前記加圧機構は、前記容積変化可能な部屋と、前記出口流路に流通する流路と、前記流路を開閉する開閉部材と、を備え、前記加圧機構が、前記出口流路に対して着脱自在であり、前記出口流路に挿着することによって、前記容積変化可能な部屋と前記出口流路が流通されることが好ましい。   In addition, the pressurizing mechanism includes the volume-changeable chamber, a flow path that circulates through the outlet flow path, and an opening / closing member that opens and closes the flow path, and the pressurization mechanism includes the outlet flow path. It is preferable that the room capable of changing the volume and the outlet flow channel are circulated by being inserted into the outlet flow channel.

このように、加圧機構が着脱自在であり、出口流路に挿着したときには、出口流路と加圧機構とを連通して、容積変化可能な部屋の圧力を高めてポンプ室内の気泡を排出し、ポンプ室内に気泡が滞留していない場合には、加圧機構を取外した状態の小型軽量化されたポンプとすることができる。   In this way, the pressurizing mechanism is detachable, and when it is inserted into the outlet channel, the outlet channel and the pressurizing mechanism are connected to increase the pressure in the chamber in which the volume can be changed, thereby When the air is discharged and no bubbles remain in the pump chamber, the pump can be reduced in size and weight with the pressurizing mechanism removed.

また、本発明のポンプは、前記ポンプ室の内部に気泡排出手段としての発熱部を備えることを特徴とする。   Further, the pump of the present invention is characterized in that a heat generating part as a bubble discharging means is provided inside the pump chamber.

この発明によれば、ポンプ室内に備えた発熱部により滞留気泡を加熱し、滞留気泡を大きくしてポンプ室内部の淀み点から移動させ、容易に気泡を排出することができる。   According to the present invention, the staying bubbles are heated by the heat generating part provided in the pump chamber, the staying bubbles are enlarged and moved from the stagnation point in the pump chamber, and the bubbles can be easily discharged.

また、前記発熱部は、前記ポンプ室の壁内部に収納されているか、または隅部に配置されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said heat_generation | fever part is accommodated in the inside of the wall of the said pump chamber, or is arrange | positioned at the corner part.

ポンプ室内において、気泡は、ポンプ室の隅部やポンプ室の壁部の突出した場所に滞留しやすいことが知られている。従って、発熱部をポンプ室の壁内部に収納して突出部がない状態に配置するか、少なくともポンプ室の隅部に配置することによって。気泡を滞留しにくくすることや、気泡の滞留しやすいポンプ室の隅部から滞留気泡を排出できる。   It is known that bubbles are likely to stay in the pump chamber at the protruding portion of the corner of the pump chamber or the wall of the pump chamber. Therefore, the heat generating part is accommodated inside the wall of the pump chamber and arranged without a protruding part, or at least in the corner of the pump chamber. It is possible to make it difficult for air bubbles to stay, and to discharge the staying air bubbles from the corner of the pump chamber where air bubbles tend to stay.

さらに、前述の構成では、前記発熱部が、複数備えられていることが好ましい。
このように発熱手段が複数配置することで、発熱手段に供給する単位時間当たりのエネルギー量を減らし、また、ポンプが破壊されるのを防ぎながら滞留していた気泡を速く排出することができる。
Furthermore, in the above-described configuration, it is preferable that a plurality of the heat generating portions are provided.
By arranging a plurality of heat generating means in this way, the amount of energy per unit time supplied to the heat generating means can be reduced, and the remaining bubbles can be quickly discharged while preventing the pump from being destroyed.

また、前述したポンプは、前記ポンプ室の内部圧力を検出する圧力検出部が備えられていることが好ましい。
こうすることで、ポンプ室内の圧力を検出し、ポンプ室に気泡が滞留しているかを確実に判断し、ポンプの駆動を好適に制御することができる。
Moreover, it is preferable that the pump mentioned above is provided with the pressure detection part which detects the internal pressure of the said pump chamber.
By doing so, it is possible to detect the pressure in the pump chamber, reliably determine whether air bubbles are retained in the pump chamber, and to suitably control the driving of the pump.

また、前記ピストンまたは可動壁を駆動するときに、前記発熱部に発熱信号を入力することが好ましい。   Moreover, it is preferable to input a heat generation signal to the heat generating portion when driving the piston or the movable wall.

このようにすれば、ピストンあるいはダイアフラムを動作させながら、ポンプ室内の作動流体を発熱部によって加熱することで、ポンプ室内の圧力を高め、ポンプ室の内部に滞留した気泡を排出できる。   In this way, the operating fluid in the pump chamber is heated by the heat generating portion while the piston or the diaphragm is operated, so that the pressure in the pump chamber can be increased and bubbles remaining in the pump chamber can be discharged.

また、前述した構成では、前記発熱部にパルス状の発熱信号が入力され、前記ピストンまたは可動壁が、前記発熱信号に同期して駆動されることが好ましい。   In the configuration described above, it is preferable that a pulse-like heat generation signal is input to the heat generating portion, and the piston or the movable wall is driven in synchronization with the heat generation signal.

また、前述のポンプは、発熱部の発熱をパルス状に行い、そのパルスと同期させてダイアフラムを動作させるため、発熱部で消費するエネルギーを削減しながら、効果的にポンプ室の内部に滞留した気泡を排出できる。   In addition, the above-described pump performs heat generation in the heat generating portion in a pulse shape, and operates the diaphragm in synchronization with the pulse, so that the energy consumed in the heat generating portion is effectively reduced while staying in the pump chamber. Bubbles can be discharged.

さらに、前述のポンプは、前記発熱部と接する作動流体が相変化するように前記発熱部による加熱を行うことが望ましい。   Furthermore, it is preferable that the above-described pump performs heating by the heat generating portion so that the working fluid in contact with the heat generating portion changes phase.

こうすることで、ポンプ室内に相変化による気泡を生成でき、ポンプ室内に出口流路へ流出する複雑で淀みのない流れを生み出せるので、ポンプ室の内部に滞留した気泡を容易に排出できる。   By doing so, bubbles due to phase change can be generated in the pump chamber, and a complicated and stagnation flow that flows out to the outlet channel can be generated in the pump chamber, so that bubbles remaining in the pump chamber can be easily discharged.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図17には本発明の実施形態のポンプが示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 17 show a pump according to an embodiment of the present invention.

図1〜図3は実施例1のポンプ10が示されている。
図1は、本実施例1に係るポンプ10の構造を示す縦断面図である。図1において、ポンプ10は、基本構成として、積層形圧電素子70が固着されたカップ状のケース50と、作動流体を流入する流入路21と、作動流体を流出する流出路28と副ポンプ室24と主ポンプ室27とを有するポンプ筐体20と、から構成されている。
1 to 3 show a pump 10 according to a first embodiment.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a pump 10 according to the first embodiment. In FIG. 1, a pump 10 has, as a basic configuration, a cup-shaped case 50 to which a laminated piezoelectric element 70 is fixed, an inflow path 21 for flowing in working fluid, an outflow path 28 for flowing out working fluid, and a sub pump chamber. 24 and a pump housing 20 having a main pump chamber 27.

ケース50の内側底部には、積層形圧電素子70の一方の端部が接着等の固着手段によって固着され、ケース50の縁部上面及び積層形圧電素子70の他方の端部上面の双方に亘って、主ポンプ室ダイアフラム60が密着固着されている。主ポンプ室ダイアフラム60の上面周縁部は、ポンプ筐体20が固定部の気密が保たれるように固定される。主ポンプ室ダイアフラム60とポンプ筐体20の下部に設けられた凹部の間の空間には、主ポンプ室27が形成される。   One end of the laminated piezoelectric element 70 is fixed to the inner bottom portion of the case 50 by fixing means such as adhesion, and covers both the upper surface of the edge of the case 50 and the upper surface of the other end of the stacked piezoelectric element 70. Thus, the main pump chamber diaphragm 60 is firmly fixed. The peripheral edge of the upper surface of the main pump chamber diaphragm 60 is fixed so that the pump casing 20 is kept airtight at the fixed portion. A main pump chamber 27 is formed in a space between the main pump chamber diaphragm 60 and a recess provided in the lower portion of the pump housing 20.

一方、ポンプ筐体20の上部にも凹部が設けられ、その凹部の縁部上面には副ポンプ室ダイアフラム45が気密を保つように固着され、副ポンプ室24が形成されている。副ポンプ室ダイアフラム45は、主ポンプ室ダイアフラム60に比較して、薄い板材が用いられ、副ポンプ室24の内圧によって変形可能となっている。副ポンプ室ダイアフラム45の上面には板状圧電素子71が固着されている。この副ポンプ室ダイアフラム45と板状圧電素子71の双方でユニモルフアクチュエータが構成されている。
副ポンプ室ダイアフラム45は、その両面に板状圧電素子71を貼付したバイモルフアクチュエータを構成することもできるが、この場合、作動流体と接する板状圧電素子71の密着に考慮する必要がある一方、より大きな変位のアクチュエータが構成できる。
On the other hand, a recess is also provided in the upper part of the pump housing 20, and the sub pump chamber diaphragm 45 is fixed to the upper surface of the edge of the recess so as to keep airtight, thereby forming the sub pump chamber 24. The sub pump chamber diaphragm 45 is made of a thinner plate material than the main pump chamber diaphragm 60 and can be deformed by the internal pressure of the sub pump chamber 24. A plate-like piezoelectric element 71 is fixed to the upper surface of the sub pump chamber diaphragm 45. Both the sub pump chamber diaphragm 45 and the plate-like piezoelectric element 71 constitute a unimorph actuator.
The sub-pump chamber diaphragm 45 can also be configured as a bimorph actuator in which the plate-like piezoelectric elements 71 are pasted on both surfaces. In this case, it is necessary to consider the close contact of the plate-like piezoelectric elements 71 in contact with the working fluid. An actuator with a larger displacement can be configured.

次に、作動流体の流路に沿って構成を説明する。ポンプ筐体20に突出された入口側接続管30の内部には、流入路21が形成され、副ポンプ室入口側弁穴22、副ポンプ室入口側弁座穴23を経て、副ポンプ室24に連通している。なお、副ポンプ室入口側弁穴22を開閉できる流体抵抗要素としての副ポンプ室入口側逆止弁41が、副ポンプ室入口側弁座穴23の周縁に固定されている。副ポンプ室24と主ポンプ室27の間には、主ポンプ室入口側弁穴25及び主ポンプ室入口側弁座穴26が設けられている。主ポンプ室入口側弁座穴26の周縁には、主ポンプ室入口側弁穴25を開閉できる開閉部材を備えた流体抵抗要素としての主ポンプ室入口側逆止弁42が固定されている。
主ポンプ室27には、流出路28が連通している。流出路28は、主ポンプ室27と接続する細管部と、細管部途中から断面積が拡大された拡大部と、に連続して構成されている。なお、出口流路の外周部は出口側接続管31となっている。
また、図示しないが、入口側接続管30及び出口側接続管31には弾性を有するシリコンゴム製のチューブが接続される。
Next, the configuration will be described along the flow path of the working fluid. An inflow path 21 is formed inside the inlet side connection pipe 30 protruding from the pump housing 20, and passes through the sub pump chamber inlet side valve hole 22 and the sub pump chamber inlet side valve seat hole 23, and then reaches the sub pump chamber 24. Communicating with A sub pump chamber inlet side check valve 41 as a fluid resistance element capable of opening and closing the sub pump chamber inlet side valve hole 22 is fixed to the peripheral edge of the sub pump chamber inlet side valve seat hole 23. A main pump chamber inlet side valve hole 25 and a main pump chamber inlet side valve seat hole 26 are provided between the sub pump chamber 24 and the main pump chamber 27. A main pump chamber inlet side check valve 42 as a fluid resistance element having an opening / closing member capable of opening and closing the main pump chamber inlet side valve hole 25 is fixed to the periphery of the main pump chamber inlet side valve seat hole 26.
An outflow passage 28 communicates with the main pump chamber 27. The outflow path 28 is continuously formed by a narrow tube portion connected to the main pump chamber 27 and an enlarged portion whose cross-sectional area is enlarged from the middle of the narrow tube portion. The outer periphery of the outlet channel is an outlet side connecting pipe 31.
Further, although not shown in the drawing, a tube made of silicon rubber having elasticity is connected to the inlet side connecting pipe 30 and the outlet side connecting pipe 31.

次に、流路のイナータンス値Lを定義する。流路の断面積をS、流路の長さをr、作動流体の密度をρとした場合に、L=ρ×r/Sで与えられる。流路の差圧をΔP、流路を流れる作動流体の流量をQとした場合に、イナータンス値Lを用いて流路内流体の運動方程式を変形することで、ΔP=L×dQ/dtという関係が導き出される。
つまり、イナータンス値Lとは、単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合を示しており、イナータンス値Lが大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値Lが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンス値は、個々の流路のイナータンス値を、電気回路におけるインダクタンスの並列接続、直列接続と同様に合成して算出すれば良い。例えば、イナータンス値がそれぞれL1,L2である2つの流路を直列接続した場合、合成イナータンス値はL1+L2で与えられる。
Next, the inertance value L of the flow path is defined. L = ρ × r / S, where S is the cross-sectional area of the flow path, r is the length of the flow path, and ρ is the density of the working fluid. When the differential pressure of the flow path is ΔP and the flow rate of the working fluid flowing through the flow path is Q, the equation of motion of the fluid in the flow path is modified using the inertance value L, so that ΔP = L × dQ / dt A relationship is derived.
In other words, the inertance value L indicates the degree of influence of the unit pressure on the time change of the flow rate. The larger the inertance value L, the smaller the time change of the flow rate, and the smaller the inertance value L, the greater the time change of the flow rate. .
In addition, the combined inertance value for parallel connection of multiple flow paths and serial connection of flow paths of different shapes is combined with the inductance values of individual flow paths in the same way as the parallel connection and series connection of inductances in electrical circuits. To calculate. For example, when two flow paths having inertance values L1 and L2 are connected in series, the combined inertance value is given by L1 + L2.

また、以下に説明する入口流路とは、主ポンプ室27内から主ポンプ室入口側弁穴25の流体流入側端面までの流路のことを言う。本実施例1においては、流路の途中に脈動吸収手段としての副ポンプ室ダイアフラム45を備えた副ポンプ室24が接続されているため、主ポンプ室27内から脈動吸収手段との接続部までの流路のことを言う。
従って、副ポンプ室ダイアフラム45が高剛性で脈動吸収効果が小さい場合には、主ポンプ室入口流路の合成イナータンスは、副ポンプ室24の上流の、例えばチューブ等の脈動吸収手段の位置まで計算する必要がある。
Further, the inlet flow path described below refers to a flow path from the main pump chamber 27 to the fluid inflow side end face of the main pump chamber inlet side valve hole 25. In the first embodiment, since the sub pump chamber 24 provided with the sub pump chamber diaphragm 45 as the pulsation absorbing means is connected in the middle of the flow path, from the main pump chamber 27 to the connection portion with the pulsation absorbing means. Refers to the flow path.
Therefore, when the sub pump chamber diaphragm 45 is highly rigid and has a small pulsation absorbing effect, the combined inertance of the main pump chamber inlet channel is calculated up to the position of the pulsation absorbing means such as a tube upstream of the sub pump chamber 24. There is a need to.

出口流路は、出口側接続管31に脈動吸収手段であるチューブが接続されるため、流出路28の出口端面までの流路のことをいう。
次に、逆止弁の開閉部材のイナータンス値を定義する。開閉部材のイナータンス値は開閉部材の質量と開閉部材が塞ぐ流路(弁穴)の断面積とによってほぼ関連付けられ、開閉部材のイナータンス値=開閉部材の質量/開閉部材が塞ぐ流路の断面積の2乗で与えられる。この開閉部材のイナータンス値は、開閉部材が流路を完全に塞いでいる状態から開き出して流量が少ない間は、流路のイナータンスと同様に、単位圧力が流量の時間変化に与える影響度合を示していると考えて良く、やはりイナータンス値が大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値が小さいほど流量の時間変化が大きくなる。
The outlet flow path refers to a flow path to the outlet end face of the outflow path 28 because a tube that is a pulsation absorbing means is connected to the outlet side connecting pipe 31.
Next, an inertance value of the opening / closing member of the check valve is defined. The inertance value of the opening / closing member is substantially related to the mass of the opening / closing member and the sectional area of the flow path (valve hole) closed by the opening / closing member, and the inertance value of the opening / closing member = the mass of the opening / closing member / the sectional area of the flow path closed by the opening / closing member. Is given by the square of. The inertance value of the opening / closing member indicates the degree of influence that the unit pressure has on the time change of the flow rate, as in the case of the flow channel inertance, when the opening / closing member opens from the state where the flow channel is completely closed and the flow rate is small. It can be considered that the flow rate changes with time as the inertance value increases, and the change with time of the flow rate increases as the inertance value decreases.

次に、実施例1に係るポンプを運転した時の内部状態について、図2に基づき説明する。図1も参照して説明する。
図2は本発明に係るポンプ10の実施例1における、主ポンプ室27及び副ポンプ室24が液体(水)である作動流体で充填されている場合の、積層形圧電素子70の駆動電圧(V)および、主ポンプ室27の絶対圧表示による圧力(MPa)と、時間(ms)と、の関係の波形を示すグラフである。図2において、駆動電圧が増加した場合に積層形圧電素子70は伸長するため主ポンプ室ダイアフラム60は上昇し、主ポンプ室27の容積を圧縮する。図2から、駆動電圧の谷部過ぎから主ポンプ室27の圧縮による圧力上昇が開始し、駆動電圧の上昇勾配が最も大きい点を通過後、主ポンプ室27の内部圧力は急激に下降し、ほぼ絶対圧0気圧近傍にまで落ち込む事がわかる。
Next, an internal state when the pump according to the first embodiment is operated will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows a driving voltage of the laminated piezoelectric element 70 in the first embodiment of the pump 10 according to the present invention when the main pump chamber 27 and the sub pump chamber 24 are filled with a working fluid that is a liquid (water). 5 is a graph showing a waveform of a relationship between V) and pressure (MPa) expressed by absolute pressure in the main pump chamber 27 and time (ms). In FIG. 2, when the driving voltage increases, the laminated piezoelectric element 70 expands, so that the main pump chamber diaphragm 60 rises and compresses the volume of the main pump chamber 27. From FIG. 2, the pressure increase due to the compression of the main pump chamber 27 starts from the valley of the drive voltage, and after passing through the point where the increase gradient of the drive voltage is the largest, the internal pressure of the main pump chamber 27 rapidly decreases, It can be seen that the absolute pressure drops to near zero.

これを詳しく説明すると、まず、主ポンプ室入口側逆止弁42が閉鎖されている状態で、主ポンプ室27が圧縮されると流出路(出口流路)28の大きなイナータンスにより、主ポンプ室27内の圧力は大きく上昇する。この主ポンプ室27の内部圧力の上昇により、細管部内の作動流体は加速され、慣性効果を発生する運動エネルギーが蓄えられる。積層形圧電素子70の伸縮速度の勾配が小さくなると、それまでに蓄えられていた出口流路内の作動流体の運動エネルギーによる慣性効果で作動流体は流れ続けようとするため、主ポンプ室27の内部圧力は急激に降下し、やがて副ポンプ室24内の圧力より小さくなる。   This will be described in detail. First, when the main pump chamber 27 is compressed in a state where the main pump chamber inlet-side check valve 42 is closed, the main pump chamber is caused by a large inertance of the outflow passage (outlet flow passage) 28. The pressure in 27 rises greatly. Due to the increase in the internal pressure of the main pump chamber 27, the working fluid in the narrow tube portion is accelerated, and kinetic energy generating an inertia effect is stored. When the gradient of the expansion / contraction speed of the stacked piezoelectric element 70 is reduced, the working fluid continues to flow due to the inertial effect due to the kinetic energy of the working fluid stored in the outlet flow channel so far. The internal pressure drops rapidly and eventually becomes smaller than the pressure in the sub pump chamber 24.

この時点で圧力差により主ポンプ室入口側逆止弁42が開き、副ポンプ室24から主ポンプ室27へ作動流体が流入する。このとき、主ポンプ室27の入口流路の合成イナータンス値と開閉部材である主ポンプ室入口側逆止弁42のイナータンス値との和は先述した出口流路側イナータンス値よりも十分に小さいため、効率よく作動流体の流入が生じる。この、主ポンプ室27からの流出と流入が同時に生じている状態は、積層形圧電素子70が収縮して再び伸長に転じるときまで継続している。これが、図2における主ポンプ室27内における圧力の平坦部の状況である。   At this time, the main pump chamber inlet side check valve 42 opens due to the pressure difference, and the working fluid flows from the sub pump chamber 24 into the main pump chamber 27. At this time, the sum of the combined inertance value of the inlet flow path of the main pump chamber 27 and the inertance value of the main pump chamber inlet side check valve 42 which is an opening / closing member is sufficiently smaller than the aforementioned outlet flow path side inertance value. Inflow of working fluid occurs efficiently. The state in which the outflow and the inflow from the main pump chamber 27 occur simultaneously continues until the stacked piezoelectric element 70 contracts and starts to expand again. This is the situation of the flat portion of the pressure in the main pump chamber 27 in FIG.

つまり、本実施例1のポンプ10は、吐出と吸入が継続している状況が長く続くため、大きな流量を流すことができ、また、ポンプ室内が極めて高圧になるため、高い負荷圧に対応できるのである。   That is, since the pump 10 of the first embodiment continues to discharge and suck in for a long time, it can flow a large flow rate, and the pump chamber has an extremely high pressure, so that it can cope with a high load pressure. It is.

このとき、副ポンプ室24では、副ポンプ室ダイアフラム45が副ポンプ室24の内部圧力によって変形し脈動を吸収している。その結果、大きなイナータンスを持つ流入路21からの副ポンプ室24への作動流体の流入は脈動が少ないほぼ定常流となり、副ポンプ室入口側逆止弁41は開放状態が継続する。このように、副ポンプ室ダイアフラム45は、その変形により主ポンプ室27の入口流路側のイナータンス値を小さく保ちながら、流入路21の脈動を押える効果がある。また、このとき副ポンプ室入口側逆止弁41は開放状態が継続するため、流体抵抗の発生や疲労破壊等の問題が発生しない。   At this time, in the sub pump chamber 24, the sub pump chamber diaphragm 45 is deformed by the internal pressure of the sub pump chamber 24 and absorbs pulsation. As a result, the inflow of the working fluid from the inflow passage 21 having a large inertance into the sub pump chamber 24 becomes a substantially steady flow with little pulsation, and the sub pump chamber inlet side check valve 41 continues to be opened. As described above, the sub pump chamber diaphragm 45 has an effect of suppressing the pulsation of the inflow passage 21 while keeping the inertance value on the inlet flow channel side of the main pump chamber 27 small due to the deformation. Further, at this time, since the sub pump chamber inlet side check valve 41 is kept open, problems such as generation of fluid resistance and fatigue failure do not occur.

次に、ポンプ10が動作を開始する場合の呼び水動作について、図1及び図3に基づき説明する。
図3は、本発明に係る実施例1の駆動回路系のブロック図である。呼び水動作とは、一般に、ポンプ内部に気体が入っている場合に、液体を自吸する能力のない主ポンプ室27の起動時に別のポンプで液体を充填する動作をいう。図3において、ポンプ10の駆動回路系は、主ポンプ室ダイアフラム60を駆動する積層形圧電素子70と、副ポンプ室ダイアフラム45を駆動する板状圧電素子71と、積層形圧電素子70と板状圧電素子71の駆動を切り換える駆動切り換え制御部としての切換え回路85と、ポンプ10の駆動を制御するポンプ駆動制御回路80と、から構成されている。
Next, the priming operation when the pump 10 starts operation will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
FIG. 3 is a block diagram of the drive circuit system according to the first embodiment of the present invention. The priming operation generally refers to an operation of filling a liquid with another pump when the main pump chamber 27 that does not have the ability to self-prime the liquid when gas is contained inside the pump. 3, the drive circuit system of the pump 10 includes a laminated piezoelectric element 70 that drives the main pump chamber diaphragm 60, a plate-like piezoelectric element 71 that drives the sub-pump chamber diaphragm 45, a laminated piezoelectric element 70, and a plate-like shape. A switching circuit 85 as a drive switching control unit for switching the driving of the piezoelectric element 71 and a pump drive control circuit 80 for controlling the driving of the pump 10 are configured.

主ポンプ室27の内部に作動流体が充填されていない場合において、ポンプ駆動制御回路80が発生する駆動電圧はポンプ動作の初期段階では切換え回路85によって、副ポンプ室ダイアフラム45に貼付されている板状圧電素子71に印加される。駆動電圧は、例えば正弦波である。副ポンプ室ダイアフラム45は薄い板材で、かつ変位量が大きいユニモルフアクチュエータの構成となるため、副ポンプ室24は駆動電圧によって大きな容積変化を生じる。副ポンプ室24の入口側には副ポンプ室入口側逆止弁41が配され、一方、出口側には主ポンプ室入口側逆止弁42が配置されている。この主ポンプ室入口側逆止弁42は副ポンプ室24の出口側逆止弁として機能する。   When the working fluid is not filled in the main pump chamber 27, the drive voltage generated by the pump drive control circuit 80 is a plate attached to the sub pump chamber diaphragm 45 by the switching circuit 85 in the initial stage of the pump operation. Applied to the piezoelectric element 71. The drive voltage is, for example, a sine wave. Since the sub pump chamber diaphragm 45 is a thin plate material and has a large displacement, the sub pump chamber 24 undergoes a large volume change due to the drive voltage. A sub pump chamber inlet side check valve 41 is disposed on the inlet side of the sub pump chamber 24, while a main pump chamber inlet side check valve 42 is disposed on the outlet side. The main pump chamber inlet side check valve 42 functions as an outlet side check valve of the sub pump chamber 24.

その結果、副ポンプ室24は、入口側と出口側双方に逆止弁を備え体積変化量も大きいため、気体及び液体双方を送出可能なポンプとして機能し、副ポンプ室24及び主ポンプ室27の内部の気体を排出し、作動流体である液体を充填するため、主ポンプ室27の容積変化によってポンプ動作が可能な状態にできるのである。切換え回路85は、タイマー(図示しない)によって十分な時間が経過した後、積層形圧電素子70に駆動電圧を印加するように切り換えられ、高出力動作が自動的に可能になる。   As a result, since the sub pump chamber 24 has check valves on both the inlet side and the outlet side and has a large volume change amount, it functions as a pump capable of delivering both gas and liquid, and the sub pump chamber 24 and the main pump chamber 27 Since the gas inside is discharged and filled with the liquid as the working fluid, the pump operation can be performed by changing the volume of the main pump chamber 27. The switching circuit 85 is switched to apply a driving voltage to the laminated piezoelectric element 70 after a sufficient time has elapsed by a timer (not shown), and a high output operation is automatically enabled.

また、主ポンプ室27の動作中は、板状圧電素子71の端子電圧を検出することにより、副ポンプ室ダイアフラム45の動作状態を測定できる。作動流体中の気泡等が主ポンプ室27内に滞留しポンプの性能が低下した場合、副ポンプ室ダイアフラム45の動作量が小さくなる。このときは、一旦、副ポンプ室ダイアフラム45を板状圧電素子71によって動作させて気泡を排出した後、再び主ポンプ室ダイアフラム60を積層形圧電素子70で駆動するように駆動電圧を切り換えることによってポンプ性能を復帰させることができるのである。
上述したような駆動制御を行うことによって、呼び水動作が行われる。
Further, during the operation of the main pump chamber 27, the operation state of the sub pump chamber diaphragm 45 can be measured by detecting the terminal voltage of the plate-like piezoelectric element 71. When bubbles or the like in the working fluid stay in the main pump chamber 27 and the performance of the pump deteriorates, the operation amount of the sub pump chamber diaphragm 45 becomes small. At this time, once the sub pump chamber diaphragm 45 is operated by the plate-like piezoelectric element 71 to discharge the bubbles, the drive voltage is switched so that the main pump chamber diaphragm 60 is again driven by the laminated piezoelectric element 70. The pump performance can be restored.
A priming operation is performed by performing the drive control as described above.

従って、前述した実施例1では、副ポンプ室24は、入口側と出口側双方に逆止弁41,42を備え体積変化量も大きいため、気体および液体双方を送出可能なポンプとして機能し、副ポンプ室24及び主ポンプ室27の内部の気体を排出し、作動流体である液体を充填するため、主ポンプ室27の体積変化によってポンプ動作が可能な状態にできるのである。   Therefore, in Example 1 mentioned above, since the sub pump chamber 24 is equipped with the check valves 41 and 42 on both the inlet side and the outlet side and has a large volume variation, it functions as a pump capable of delivering both gas and liquid, Since the gas in the sub pump chamber 24 and the main pump chamber 27 is discharged and filled with the liquid as the working fluid, the pump operation can be performed by changing the volume of the main pump chamber 27.

切換え回路85は、タイマーによって十分な時間が経過した後、主ポンプ室27の積層形圧電素子70に駆動電圧を印加するように切り換えられ、高出力動作が自動的に可能になる。
また、主ポンプ室27の動作中は、板状圧電素子71の端子電圧を検出することにより、副ポンプ室ダイアフラム45の動作状態を検出できる。作動流体中の気泡等が主ポンプ室27内に滞留しポンプの性能が低下した場合、副ポンプ室ダイアフラム45の動作量が小さくなる。このときは、一旦副ポンプ室ダイアフラム45を板状圧電素子71によって動作させて気泡を排出した後、再び主ポンプ室ダイアフラム60を積層形圧電素子70で駆動するように駆動電圧を切り替えることによってポンプ性能を復帰させることができる。
The switching circuit 85 is switched to apply a driving voltage to the laminated piezoelectric element 70 in the main pump chamber 27 after a sufficient time has elapsed by the timer, and a high output operation is automatically enabled.
Further, during the operation of the main pump chamber 27, the operation state of the sub pump chamber diaphragm 45 can be detected by detecting the terminal voltage of the plate-like piezoelectric element 71. When bubbles or the like in the working fluid stay in the main pump chamber 27 and the performance of the pump deteriorates, the operation amount of the sub pump chamber diaphragm 45 becomes small. At this time, the sub-pump chamber diaphragm 45 is once operated by the plate-shaped piezoelectric element 71 to discharge the bubbles, and then the pump is switched by switching the drive voltage so that the main pump chamber diaphragm 60 is again driven by the laminated piezoelectric element 70. Performance can be restored.

さらに、主ポンプ室入口流路が、副ポンプ室出口流路となっており、また、主ポンプ室入口流路を開閉する流体抵抗要素(逆止弁42)が、副ポンプ室出口流路を開閉する流体抵抗要素となっているため、作動流体の流路が短くなり、流路の流体抵抗を減ずることができる。また、このことにより、ポンプ10の構造を簡素化することができ、部品数を低減し低コストを実現できるという効果もある。
なお、前述の実施例1では、主ポンプ室27の容積変化を行う手段としてダイアフラム60を採用した場合について説明したが、ピストンを採用しても、本発明の目的を達成することができる。
Further, the main pump chamber inlet channel is a sub pump chamber outlet channel, and a fluid resistance element (check valve 42) that opens and closes the main pump chamber inlet channel is connected to the sub pump chamber outlet channel. Since it is a fluid resistance element that opens and closes, the flow path of the working fluid is shortened, and the fluid resistance of the flow path can be reduced. This also has the effect that the structure of the pump 10 can be simplified, the number of parts can be reduced, and low cost can be realized.
In the first embodiment described above, the case where the diaphragm 60 is employed as the means for changing the volume of the main pump chamber 27 has been described, but the object of the present invention can be achieved even if a piston is employed.

次に本発明の実施例2について図4に基づき説明する。
実施例2のポンプは、基本構造は前述した実施例1と同様であるが、副ポンプ室24の板状圧電素子71に貼付された駆動電極52の一部を分離し、検出電極53を形成している点に特徴を有する。
図4は、本実施例2の副ポンプ室ダイアフラム方向から視認した平面図である。図4において、副ポンプ室ダイアフラム45の上面の貼付される板状圧電素子71に形成された電極52は、一部が分離されて検出電極53が形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The pump of the second embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment described above, but separates a part of the drive electrode 52 attached to the plate-like piezoelectric element 71 of the sub pump chamber 24 to form the detection electrode 53. It has a feature in the point.
FIG. 4 is a plan view viewed from the sub pump chamber diaphragm direction according to the second embodiment. In FIG. 4, the electrode 52 formed on the plate-like piezoelectric element 71 attached to the upper surface of the sub pump chamber diaphragm 45 is partially separated to form a detection electrode 53.

次に、この検出電極の機能を説明する。ポンプ起動時等の呼び水動作中は、前述した実施例1では、板状圧電素子71に駆動電圧が印加されている。しかしながら実施例2では検出電極53が独立しているため、この呼び水動作中(板状圧電素子71に駆動電圧が印加されている)でも副ポンプ室ダイアフラム45の動きを検出することが可能となっている。副ポンプ室ダイアフラム45の動作により、副ポンプ室24内の気体が排出され、副ポンプ室24に液体が充填されると、その圧縮率の違いから副ポンプ室ダイアフラム45の動きが小さくなり、その直後に主ポンプ室27の内部も作動流体が充填される。従って、吸入側に長い管路が接続される場合などは、時間管理をする方法より正確に呼び水動作の完了時期を検出することができ、短時間で主ポンプ室ダイアフラム60に貼付された積層形圧電素子70に駆動電圧を切り換えできるのである。   Next, the function of this detection electrode will be described. During the priming operation such as when the pump is activated, the driving voltage is applied to the plate-like piezoelectric element 71 in the first embodiment described above. However, since the detection electrode 53 is independent in the second embodiment, it is possible to detect the movement of the sub pump chamber diaphragm 45 even during the priming operation (the drive voltage is applied to the plate-like piezoelectric element 71). ing. When the gas in the sub pump chamber 24 is discharged by the operation of the sub pump chamber diaphragm 45 and the sub pump chamber 24 is filled with the liquid, the movement of the sub pump chamber diaphragm 45 is reduced due to the difference in compression rate. Immediately afterwards, the inside of the main pump chamber 27 is also filled with the working fluid. Therefore, when a long pipe line is connected to the suction side, the completion time of the priming operation can be detected more accurately than the time management method, and the laminated type attached to the main pump chamber diaphragm 60 in a short time. The drive voltage can be switched to the piezoelectric element 70.

また、主ポンプ室ダイアフラム60、副ポンプ室ダイアフラム45のそれぞれの圧電素子に独立に駆動回路を接続し、かつ検出電極53で常にモニターすることで、ポンプ動作中における気泡等の混入の動作不良時にも、回路の切り換え無しにすぐに呼び水動作に移行できる。   In addition, when a drive circuit is independently connected to each piezoelectric element of the main pump chamber diaphragm 60 and the sub pump chamber diaphragm 45 and is always monitored by the detection electrode 53, in the event of malfunction of mixing of bubbles or the like during pump operation. However, it is possible to shift to the priming operation immediately without switching the circuit.

従って、前述した実施例2によれば、検出電極53が独立しているため、呼び水動作中でも副ポンプ室ダイアフラム45の動きを検出することが可能となり、正確に呼び水動作の完了時期を検出することができ、短時間で主ポンプ室ダイアフラム60の積層形圧電素子70に駆動電圧を切替えできる。
また、主ポンプ室ダイアフラム60、副ポンプ室ダイアフラム45のそれぞれの圧電素子に独立に駆動回路を接続し、かつ検出電極を常にモニターすることで、気泡等の混入の動作不良時にも、回路の切り換え無しにすぐに呼び水動作に移行できる。
Therefore, according to the above-described second embodiment, since the detection electrode 53 is independent, it is possible to detect the movement of the sub pump chamber diaphragm 45 even during the priming operation, and accurately detect the completion timing of the priming operation. The driving voltage can be switched to the laminated piezoelectric element 70 of the main pump chamber diaphragm 60 in a short time.
In addition, the drive circuit is independently connected to the piezoelectric elements of the main pump chamber diaphragm 60 and the sub pump chamber diaphragm 45, and the detection electrode is constantly monitored, so that the circuit can be switched even in the case of malfunction due to mixing of bubbles or the like. It is possible to shift to the priming operation immediately without using it.

次に本発明の実施例3について図5、図6に基づいて説明する。実施例3のポンプは、基本構造は前述した実施例1と同じであるが、主ポンプ室27の内部に圧力センサ90を備えていることを特徴としている。実施例1と共通部分の説明は省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic structure of the pump of the third embodiment is the same as that of the first embodiment described above, but is characterized in that a pressure sensor 90 is provided inside the main pump chamber 27. A description of parts common to the first embodiment is omitted.

図5は、本実施例3に係るポンプの部分縦断面図、図6は、実施例3のポンプの駆動回路のブロック図である。図5において、主ポンプ室27の内部上面の壁には、2段構成の凹部35が形成されている。その凹部35の主ポンプ室27側の段には、前述した板状圧電素子71と同じ材質で形成される圧力センサ90が固着されている。圧力センサ90は、表面に図示しない電極が形成され、後述(図6、参照)するポンプ駆動制御回路80に接続されている。上述した凹部35は、圧力センサ90が撓んだときに壁と接触しない程度の間隙を有している。   FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view of a pump according to the third embodiment, and FIG. 6 is a block diagram of a pump drive circuit according to the third embodiment. In FIG. 5, a two-stage recess 35 is formed on the inner upper wall of the main pump chamber 27. A pressure sensor 90 made of the same material as the plate-like piezoelectric element 71 described above is fixed to the step of the recess 35 on the main pump chamber 27 side. An electrode (not shown) is formed on the surface of the pressure sensor 90 and is connected to a pump drive control circuit 80 described later (see FIG. 6). The above-described recess 35 has a gap that does not contact the wall when the pressure sensor 90 is bent.

図6において、ポンプ10の駆動回路系は、主ポンプ室ダイアフラム60を駆動する積層形圧電素子70と、副ポンプ室ダイアフラム45を駆動する板状圧電素子71と、主ポンプ室27の内部圧力を検出する圧力センサ90と、ポンプ10の駆動制御を行うポンプ駆動制御回路80と、から構成されている。   In FIG. 6, the drive circuit system of the pump 10 includes an internal pressure of the laminated piezoelectric element 70 that drives the main pump chamber diaphragm 60, a plate-like piezoelectric element 71 that drives the sub pump chamber diaphragm 45, and the main pump chamber 27. It comprises a pressure sensor 90 that detects and a pump drive control circuit 80 that controls the drive of the pump 10.

図5、図6において、主ポンプ室27内に気泡が滞留した場合、主ポンプ室27の内部圧力が低下する。この状態を圧力センサ90で検出し、ポンプ駆動制御回路80によって板状圧電素子71に駆動信号を出力して副ポンプ室ダイアフラム45を駆動して副ポンプ室24内の圧力を増加させる。このことにより、主ポンプ室27内に滞留する気泡をポンプ室外に排出する。つまり、主ポンプ室27内の圧力変化に同期させて副ポンプ室ダイアフラム45の板状圧電素子71を駆動する。   5 and 6, when bubbles stay in the main pump chamber 27, the internal pressure of the main pump chamber 27 decreases. This state is detected by the pressure sensor 90, and the pump drive control circuit 80 outputs a drive signal to the plate-like piezoelectric element 71 to drive the sub pump chamber diaphragm 45 to increase the pressure in the sub pump chamber 24. As a result, bubbles remaining in the main pump chamber 27 are discharged out of the pump chamber. That is, the plate-like piezoelectric element 71 of the sub pump chamber diaphragm 45 is driven in synchronization with the pressure change in the main pump chamber 27.

なお、前述の実施例1から実施例3では、主ポンプ室27の流出路28側に逆止弁を備えないポンプで構成したが、逆止弁があるポンプであっても、呼び水が必要なポンプにおいては同様の効果が得られる。   In the first to third embodiments described above, the pump is not provided with a check valve on the outflow path 28 side of the main pump chamber 27, but priming water is required even for a pump with a check valve. The same effect can be obtained in the pump.

従って、前述の実施例3の構成によれば、主ポンプ室27内に圧力センサ90を備えることで、主ポンプ室27に気泡が入り動作不良になった場合等の検出を正確に行うことができる。さらに、本実施例3においては、主ポンプ室ダイアフラム60に同期させて副ポンプ室ダイアフラム45の板状圧電素子71を駆動することが可能であるため、主ポンプ室27の吸入効率を更に向上させることが可能になりより、高出力なポンプが提供できるという効果がある。   Therefore, according to the configuration of the third embodiment described above, by providing the pressure sensor 90 in the main pump chamber 27, it is possible to accurately detect when bubbles enter the main pump chamber 27 and malfunctions. it can. Further, in the third embodiment, since the plate-like piezoelectric element 71 of the sub pump chamber diaphragm 45 can be driven in synchronization with the main pump chamber diaphragm 60, the suction efficiency of the main pump chamber 27 is further improved. This makes it possible to provide a high-power pump.

次に、本発明に係る実施例4のポンプについて図7、図8に基づき説明する。実施例4は、実施例1の技術思想を基本として、副ポンプ室24(図1、参照)を無くし、気泡排除装置として加圧機構150を備えたことに特徴がある。
図7には、本実施例4のポンプの縦断面図が示されている。図7において、ポンプ100は、基本構成として、積層形圧電素子70が固着されたカップ状のケース50と、作動流体を流入する流入路121と、作動流体を流出する流出路128と、ポンプ室127を備えるポンプ筐体120と、ポンプ室127内に圧力を加えるための加圧機構150(図中、破線で囲まれている)と、から構成されている。
Next, the pump of Example 4 which concerns on this invention is demonstrated based on FIG. 7, FIG. The fourth embodiment is characterized in that, on the basis of the technical idea of the first embodiment, the sub pump chamber 24 (see FIG. 1) is eliminated and a pressurizing mechanism 150 is provided as a bubble removing device.
FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of the pump of the fourth embodiment. In FIG. 7, the pump 100 basically includes a cup-shaped case 50 to which the laminated piezoelectric element 70 is fixed, an inflow path 121 through which the working fluid flows, an outflow path 128 through which the working fluid flows out, and a pump chamber. The pump housing 120 includes 127 and a pressurizing mechanism 150 (enclosed by a broken line in the figure) for applying pressure to the pump chamber 127.

カップ形状のケース50は、内側底部に積層形圧電素子70の一方の端部が固着され、ケース50の縁部及び積層形圧電素子70の他方の端部上面に亘って、ダイアフラム60が固着されている。ダイアフラム60の上面側は、気密が保たれるようにポンプ筐体120が固着され、ダイアフラム60とポンプ筐体120の下部との間の空間に、ポンプ室127が形成されている。   In the cup-shaped case 50, one end of the multilayer piezoelectric element 70 is fixed to the inner bottom, and the diaphragm 60 is fixed over the edge of the case 50 and the upper surface of the other end of the multilayer piezoelectric element 70. ing. A pump housing 120 is fixed to the upper surface side of the diaphragm 60 so as to keep airtightness, and a pump chamber 127 is formed in a space between the diaphragm 60 and the lower portion of the pump housing 120.

このポンプ室127へ向けて、流入路121と流出路128とが形成されている。そして、流入路121には、ポンプ室127との接続部に流入路121を開閉する流体抵抗要素としての逆止弁122が設けられている。流入路121を構成する筒部の外周の一部は、図示しない外部配管と接続するための入口接続管130となっている。また、流出路128は、ポンプ室127と接続する細管部と途中から断面積が拡大された拡大部とが連続して形成されている。流出路128を構成する筒部の外周は、図示していない外部配管と接続するための出口接続管131となっている。ここで、外部配管としては、例えば、シリコンゴム製のチューブが使用可能である。
また、ポンプ室127の内部上面の壁には、ポンプ室127の内部圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサ90が固着されている。
このポンプ100には、図中、破線で囲って示した加圧機構150が設けられている。
An inflow path 121 and an outflow path 128 are formed toward the pump chamber 127. The inflow path 121 is provided with a check valve 122 as a fluid resistance element that opens and closes the inflow path 121 at a connection portion with the pump chamber 127. A part of the outer periphery of the cylindrical portion constituting the inflow passage 121 serves as an inlet connection pipe 130 for connection to an external pipe (not shown). In addition, the outflow path 128 is formed continuously with a narrow tube portion connected to the pump chamber 127 and an enlarged portion whose cross-sectional area is enlarged from the middle. The outer periphery of the cylindrical portion constituting the outflow path 128 is an outlet connection pipe 131 for connecting to an external pipe (not shown). Here, as the external piping, for example, a silicone rubber tube can be used.
Further, a pressure sensor 90 as a pressure detection unit that detects the internal pressure of the pump chamber 127 is fixed to the wall on the inner upper surface of the pump chamber 127.
The pump 100 is provided with a pressurizing mechanism 150 surrounded by a broken line in the drawing.

加圧機構150には、弾性体である金属製のベローズ151と、ベローズ151の容積変更機構としての圧電素子等から構成されるアクチュエータ170と、流出路128における作動流体の流動を遮断する遮断弁140と、が備えられている。ベローズ151は、出口接続管131の側面に密着固定され、開口部152が流出路128に流通する流路132に接続されている。
ベローズ151の内部は、容積変化可能な部屋が形成されると共に、ベローズ151の内部圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサ91が備えられており、ベローズ151はアクチュエータ170によって容積が変更される。
The pressurizing mechanism 150 includes a metal bellows 151 that is an elastic body, an actuator 170 that includes a piezoelectric element as a volume changing mechanism of the bellows 151, and a shut-off valve that blocks the flow of the working fluid in the outflow path 128. 140. The bellows 151 is tightly fixed to the side surface of the outlet connection pipe 131, and the opening 152 is connected to the flow path 132 that flows through the outflow path 128.
Inside the bellows 151, a volume changeable chamber is formed, and a pressure sensor 91 is provided as a pressure detection unit that detects the internal pressure of the bellows 151. The bellows 151 is changed in volume by the actuator 170. .

アクチュエータ170は、実施例4では、ベローズ151に対向した反対側の端部が、入口接続管130の側部に固着され、図示しない駆動部によって往復運動し、ベローズ151を圧縮する押圧部171から構成されポンプ駆動制御回路180(図8、参照)によって駆動される。
なお、ベローズ151が接続された場所の流出路128の拡大部断面積は、細管部の断面積の約2倍となっている。これは、ベローズ151が接続された流路132を通過する流体の流速を低下させ、通過時に生じる流体のエネルギー損失を少なくするためである。
In the fourth embodiment, the actuator 170 has an end opposite to the bellows 151 fixed to the side of the inlet connecting pipe 130, and reciprocates by a drive unit (not shown) to compress the bellows 151. It is configured and driven by a pump drive control circuit 180 (see FIG. 8).
The cross-sectional area of the enlarged portion of the outflow passage 128 where the bellows 151 is connected is approximately twice the cross-sectional area of the narrow tube portion. This is because the flow velocity of the fluid passing through the flow path 132 to which the bellows 151 is connected is reduced, and the energy loss of the fluid that occurs during passage is reduced.

本発明におけるポンプの駆動に重要なイナータンス値の関係は、実施例1で説明したため省略するが、本実施例4における入口流路及び出口流路について定義する。
ポンプ室127へ作動流体が流入する流路において、ポンプ室127への開口部から脈動吸収手段との接続部までの流路のことを入口流路という。ここで、脈動吸収手段とは流路内の圧力変動を十分に減衰させる手段である。そして、シリコンゴム等のゴム、その他の樹脂、薄い金属等、内部の圧力によって変形しやすい材質でできた流路や、流路に接続されたアキュムレータ、さらに、複数の異なる位相の圧力変動を合成する集合流路等が、脈動吸収手段に相当する。
The relationship between the inertance values important for driving the pump in the present invention is omitted because it has been described in the first embodiment, but the inlet channel and the outlet channel in the fourth embodiment will be defined.
In the flow path into which the working fluid flows into the pump chamber 127, the flow path from the opening to the pump chamber 127 to the connection portion with the pulsation absorbing means is referred to as an inlet flow path. Here, the pulsation absorbing means is means for sufficiently attenuating pressure fluctuation in the flow path. Then, a flow path made of a material that is easily deformed by the internal pressure, such as rubber such as silicon rubber, other resin, and thin metal, an accumulator connected to the flow path, and a combination of pressure fluctuations of different phases The collecting flow path or the like that corresponds to the pulsation absorbing means.

実施例4においては、入口接続管130にシリコンゴムチューブの外部配管が接続されているため、流入路121においてポンプ室127への開口部からシリコンゴムチューブ接続側端面までの流路、つまり流入路121そのもののことを入口流路という。
また、出口流路の定義も入口流路と同様であり、ポンプ室127から作動流体が流出する流路において、ポンプ室127への開口部から脈動吸収手段との接続部までの流路のことを出口流路という。そして、本実施例4においては、流出路128の途中にあるベローズ151が後述する吐出モードで圧力脈動を吸収する効果をもつため、ポンプ室127への開口部からベローズ151の接続部までの流出路128のことを出口流路という。
In the fourth embodiment, since the external connection of the silicon rubber tube is connected to the inlet connection pipe 130, the flow path from the opening to the pump chamber 127 to the end face on the silicon rubber tube connection side in the inflow path 121, that is, the inflow path 121 itself is called an inlet channel.
The definition of the outlet channel is the same as that of the inlet channel, and the channel from the opening to the pump chamber 127 to the connection portion with the pulsation absorbing means in the channel from which the working fluid flows out from the pump chamber 127. Is called the outlet channel. In the fourth embodiment, since the bellows 151 in the middle of the outflow path 128 has an effect of absorbing pressure pulsation in a discharge mode described later, the outflow from the opening to the pump chamber 127 to the connection portion of the bellows 151. The path 128 is referred to as an outlet channel.

次に、本実施例4のポンプ100を吐出モードで運転する場合について説明する。
吐出モードとは、流出路128の下流側へ作動流体を流出させる動作モードであり、ポンプ室127に作動流体が充填され気泡が滞留していない場合に行われる。このとき、遮断弁140は流出路128を遮断していない。そして、アクチュエータ170の押圧部171は図7で示したようにベローズ151から離れている。その結果、ベローズ151は内部の圧力により自由に弾性変形でき、ベローズ151が流出路128内の圧力脈動を減衰する機能を果たしている。その効果として、出口接続管131にどのような材質の外部配管を接続しても出口流路のイナータンス値には影響がなく、接続された外部配管によるポンプ性能の変化を防止できる。なお、ベローズ151以外でも体積変化可能な部屋が弾性体で構成されていればこのような効果を得ることができる。
Next, the case where the pump 100 of the fourth embodiment is operated in the discharge mode will be described.
The discharge mode is an operation mode in which the working fluid flows out to the downstream side of the outflow path 128, and is performed when the pump chamber 127 is filled with the working fluid and bubbles are not retained. At this time, the shutoff valve 140 does not shut off the outflow path 128. The pressing portion 171 of the actuator 170 is separated from the bellows 151 as shown in FIG. As a result, the bellows 151 can be elastically deformed freely by the internal pressure, and the bellows 151 functions to attenuate the pressure pulsation in the outflow path 128. As an effect, no matter what kind of external pipe is connected to the outlet connecting pipe 131, the inertance value of the outlet channel is not affected, and the change in pump performance due to the connected external pipe can be prevented. In addition, if the chamber whose volume can be changed other than the bellows 151 is made of an elastic body, such an effect can be obtained.

次に、実施例4に係わるポンプ100を運転した時の内部状態について説明する。ポンプ100の内部状態は、前述した実施例1(図2、参照)と同じであるため省略するが、本実施例4の特徴を示す内容について詳しく説明を加える。
図2、図7を参照して説明する。図2において、ポンプ室127内の圧力が最大で約2MPaまで上昇しているように、本実施例4のポンプ100は、ポンプ室127内に高い圧力を生じさせて高出力を得ている。そのため、特にポンプ室127の内部に気泡が滞留した場合には、積層形圧電素子70が最も縮んだ状態から最も伸びた状態となるまでの間にダイアフラム60の変形によって生じるポンプ室127の容積の変化量(以降、排除容積と呼ぶ)は、気泡を圧縮するのに使われ、ポンプ室127内の圧力上昇に寄与しなくなり、ポンプ動作が不能になる。そのため、滞留した気泡は速やかに排除することが重要である。
Next, an internal state when the pump 100 according to the fourth embodiment is operated will be described. Since the internal state of the pump 100 is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2) described above, the description thereof will be omitted in detail.
This will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the pump 100 of the fourth embodiment generates a high pressure in the pump chamber 127 and obtains a high output so that the pressure in the pump chamber 127 rises to about 2 MPa at the maximum. Therefore, in particular, when air bubbles stay in the pump chamber 127, the volume of the pump chamber 127 generated by the deformation of the diaphragm 60 before the stacked piezoelectric element 70 becomes the most expanded state is reduced. The amount of change (hereinafter referred to as “excluded volume”) is used to compress the bubbles, and does not contribute to the pressure increase in the pump chamber 127, and the pump operation is disabled. Therefore, it is important to quickly remove the retained bubbles.

続いて、実施例4に係わるポンプ100を気泡排出モードで運転する場合について、図7と図8とを用いて説明する。
図8は、本実施例4に係るポンプ100の駆動回路のブロック図である。ここで、気泡排出モードとは、ポンプ室127に気泡が滞留した場合に行う動作モードである。図8において、ポンプ100の駆動回路系は、ポンプ室127内の圧力を検出する圧力センサ90(図7、参照)、ベローズ151内の圧力を検出する圧力センサ91と、加圧機構150と、これらを制御するポンプ駆動制御回路180と、から構成される。
Subsequently, a case where the pump 100 according to the fourth embodiment is operated in the bubble discharge mode will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
FIG. 8 is a block diagram of a drive circuit of the pump 100 according to the fourth embodiment. Here, the bubble discharge mode is an operation mode performed when bubbles remain in the pump chamber 127. 8, the drive circuit system of the pump 100 includes a pressure sensor 90 (see FIG. 7) for detecting the pressure in the pump chamber 127, a pressure sensor 91 for detecting the pressure in the bellows 151, a pressurizing mechanism 150, A pump drive control circuit 180 for controlling them.

次に、気泡排出モードで運転する際に加圧機構150を動作して内在する気泡の排出について説明する。
圧力センサ90によって検出された最大ポンプ室内圧力が、その駆動条件におけるポンプ正常運転時の最大ポンプ室内圧力と比較して小さい場合、具体的には半分以下である場合に、ポンプ駆動制御回路180はポンプ室127の内部に気泡が滞留していると判断する。すると、ポンプ駆動制御回路180から加圧機構150に命令が送られる。その命令により、まず、遮断弁140は流出路128を遮断していない状態となる。次に、図7においてアクチュエータ170が左端の押圧部171を左側へ伸ばしベローズ151と接触させ、更に左方向へベローズ151を圧縮し、ベローズ151で構成される部屋の容積を大きく減少させる。これは、ベローズ151で構成される部屋に溜まっていた気泡を遮断弁140より下流へ流し出すためである。
Next, a description will be given of how the pressure mechanism 150 operates to discharge the inherent bubbles when operating in the bubble discharge mode.
When the maximum pump chamber pressure detected by the pressure sensor 90 is smaller than the maximum pump chamber pressure during normal operation of the pump under the driving conditions, specifically, when it is less than half, the pump drive control circuit 180 It is determined that bubbles are staying inside the pump chamber 127. Then, a command is sent from the pump drive control circuit 180 to the pressurizing mechanism 150. According to the command, first, the shutoff valve 140 is in a state where the outflow path 128 is not shut off. Next, in FIG. 7, the actuator 170 extends the left end pressing portion 171 to the left to contact the bellows 151, further compresses the bellows 151 to the left, and greatly reduces the volume of the room constituted by the bellows 151. This is because the air bubbles accumulated in the room constituted by the bellows 151 flow out downstream from the shutoff valve 140.

次に、遮断弁140は流出路128を遮断し、アクチュエータ170は、押圧部171を縮ませベローズ151から分離される。ベローズ151は弾性体で形成されているので自身の弾性力で元に復帰する。このようにすることによって、ベローズ151の内部には作動流体が充填される。続いて、アクチュエータ170によって、再度、ベローズ151を圧縮する。その結果、ベローズ151の部屋内部からポンプ室127までに存在する作動流体の圧力を上昇させることができる。   Next, the shutoff valve 140 shuts off the outflow path 128, and the actuator 170 is separated from the bellows 151 by contracting the pressing portion 171. Since the bellows 151 is formed of an elastic body, it returns to its original state by its own elastic force. By doing so, the inside of the bellows 151 is filled with the working fluid. Subsequently, the bellows 151 is compressed again by the actuator 170. As a result, the pressure of the working fluid existing from the interior of the bellows 151 to the pump chamber 127 can be increased.

ポンプ室127に滞留していた気泡は、加圧されることで体積が小さくなり、排除体積より気泡体積を十分に小さくすることができる。そのとき、ベローズ151の部屋はゲージ圧で約1気圧以上、望ましくは約1気圧から5気圧の間の圧力にすることが必要である。そして、ベローズ151で構成される部屋の圧力を検出する圧力センサ91の検出値に基づいて、ポンプ駆動制御回路180がベローズ151を圧縮するアクチュエータ170を制御することで、ベローズ151の内部をこの適正な圧力に上昇させることができる。   The bubbles staying in the pump chamber 127 are reduced in volume by being pressurized, and the bubble volume can be made sufficiently smaller than the excluded volume. At this time, the chamber of the bellows 151 is required to have a gauge pressure of about 1 atm or higher, preferably about 1 to 5 atm. Then, the pump drive control circuit 180 controls the actuator 170 that compresses the bellows 151 based on the detection value of the pressure sensor 91 that detects the pressure of the room constituted by the bellows 151, so that the inside of the bellows 151 can be appropriately adjusted. Pressure can be increased.

続いて、積層形圧電素子70を駆動すると、吐出モードの時のように、ポンプ室127内部の圧力は十分に上昇し、ポンプ室127から流出路128へ作動流体が流出する。ポンプ室127に滞留していた気泡は、ポンプ室127内の作動流体の流れに乗り、ポンプ室127に滞留していた気泡はベローズ151の内部へ排出される。   Subsequently, when the laminated piezoelectric element 70 is driven, the pressure inside the pump chamber 127 is sufficiently increased as in the discharge mode, and the working fluid flows out from the pump chamber 127 to the outflow path 128. The bubbles staying in the pump chamber 127 ride on the flow of the working fluid in the pump chamber 127, and the bubbles staying in the pump chamber 127 are discharged into the bellows 151.

遮断弁140が流出路128を遮断してから、積層形圧電素子70が駆動された時間をカウントするタイマー(図示しない)がポンプ駆動制御回路180に備えられており、ポンプ室127内に滞留した気泡が排出される充分な時間として事前に求めた時間をこのタイマーによってカウントした後、遮断弁140は流出路128の遮断を解除し、アクチュエータ170をベローズ151から分離する位置まで縮ませ、気泡排出モードを終了する。   A timer (not shown) that counts the time that the laminated piezoelectric element 70 is driven after the shutoff valve 140 shuts off the outflow path 128 is provided in the pump drive control circuit 180 and stays in the pump chamber 127. After this time is counted by this timer as a sufficient time for air bubbles to be discharged, the shutoff valve 140 releases the shutoff of the outflow passage 128 and contracts the actuator 170 to a position where it is separated from the bellows 151 to discharge the air bubbles. Exit mode.

この際、ポンプ室127から排出された作動流体によりベローズ151の内部圧力は上昇するが、圧力による変形が弾性変形許容範囲内に抑えられるように設計してある。このように、容積変化可能な部屋を弾性体で構成することで、作動流体の流入による圧力上昇を緩やかにし、ポンプ100を構成する部品が破壊されるのを防止することができる。
また、ベローズ151内に備えられた圧力センサ91の検出値を用いて、ポンプ駆動制御回路180がアクチュエータ170を制御し、ベローズ151内部の圧力上昇を確実に抑えても良い。
さらには、ベローズ151にリリーフ弁を取りつけ、ベローズ151の内部圧力が高まりすぎた場合にはリリーフ弁が開いて、ベローズ151の内部の圧力上昇を確実に抑えるよう構成しても良い。
At this time, although the internal pressure of the bellows 151 is increased by the working fluid discharged from the pump chamber 127, the deformation due to the pressure is designed to be suppressed within the elastic deformation allowable range. In this way, by configuring the chamber in which the volume can be changed with an elastic body, the pressure increase due to the inflow of the working fluid can be moderated and the components constituting the pump 100 can be prevented from being destroyed.
Further, the pump drive control circuit 180 may control the actuator 170 using the detection value of the pressure sensor 91 provided in the bellows 151 to reliably suppress the pressure increase inside the bellows 151.
Furthermore, a relief valve may be attached to the bellows 151 so that when the internal pressure of the bellows 151 is excessively increased, the relief valve is opened to reliably suppress an increase in pressure inside the bellows 151.

従って、実施例4では、ポンプ室127の内部に存在する作動流体の圧力を上昇させた状態で維持する加圧機構150が備えられているために、ポンプ室127内に気泡が滞留することでポンプ室127内の圧力が低下し、作動流体の吐出が不可能になった場合、ポンプ室127内に存在する作動流体の圧力を上昇させた状態で維持することができる。その結果、気泡体積が小さくなり、ダイアフラム60の駆動によりポンプ室127の容積を圧縮し、ポンプ室内の気泡を排出することができる。   Therefore, in the fourth embodiment, since the pressurizing mechanism 150 that maintains the pressure of the working fluid existing in the pump chamber 127 in an increased state is provided, the bubbles stay in the pump chamber 127. When the pressure in the pump chamber 127 drops and the discharge of the working fluid becomes impossible, the pressure of the working fluid existing in the pump chamber 127 can be maintained in an increased state. As a result, the volume of bubbles is reduced, and the volume of the pump chamber 127 can be compressed by driving the diaphragm 60 to discharge the bubbles in the pump chamber.

また、加圧機構150は、ベローズ151を加圧するが、ベローズ151の容積変化可能な部屋は流出路128まで連通しており、流出路128と連通しているポンプ室127内において、簡単に高い圧力を発生することができる。   Further, the pressurizing mechanism 150 pressurizes the bellows 151, but the chamber in which the volume of the bellows 151 can be changed communicates with the outflow path 128, and is easily high in the pump chamber 127 communicating with the outflow path 128. Pressure can be generated.

さらに、容積変化可能な部屋を弾性体により構成したことにより、体積変化可能な部屋への作動流体の流入による圧力上昇を緩やかにし、圧力によるポンプを構成する部品の損傷を防止することができる。また、容積変化可能な部屋を弾性体により構成することで、出口流路内の圧力脈動を減衰する機能を兼ねさせることができる。その結果、出口流路に接続される外部配管の影響によるポンプ性能の変化を防止できる。
(実施例4の変形例1)
Furthermore, since the chamber whose volume can be changed is formed of an elastic body, the pressure rise due to the inflow of the working fluid into the chamber whose volume can be changed can be moderated, and damage to the parts constituting the pump due to the pressure can be prevented. In addition, by configuring the chamber in which the volume can be changed with an elastic body, it can also serve as a function of attenuating pressure pulsations in the outlet channel. As a result, a change in pump performance due to the influence of external piping connected to the outlet channel can be prevented.
(Modification 1 of Example 4)

以上説明した実施例4の変形例として、例えば、ポンプ駆動制御回路180のタイマーでカウントする時間は任意に設定し、気泡排出モード終了後に吐出モードで運転しポンプ室127内の圧力センサ90の検出値をチェックしても良い。
こうすると、気泡が排出されるまで気泡排出モードの動作を繰り返し行い、確実に気泡を排出できる。
As a modified example of the fourth embodiment described above, for example, the time counted by the timer of the pump drive control circuit 180 is arbitrarily set, and the bubble sensor is operated in the discharge mode after the bubble discharge mode ends, and the pressure sensor 90 in the pump chamber 127 is detected. You may check the value.
In this way, the bubble discharge mode operation is repeated until the bubbles are discharged, and the bubbles can be discharged reliably.

また、前述した実施例4では、ポンプ室127内の圧力センサ90を用いて気泡が滞留したと判断した場合に気泡排出モードの動作を行い、無駄に気泡排出モードの動作を行わないが、この他に、適当な時間が経過する毎に気泡排出モードの動作を行っても良い。
この場合は、圧力センサ90を省略することができ、構造を簡略化することができる。
Further, in the above-described fourth embodiment, the operation of the bubble discharge mode is performed when it is determined that the bubbles are accumulated using the pressure sensor 90 in the pump chamber 127, and the operation of the bubble discharge mode is not performed unnecessarily. In addition, the bubble discharge mode operation may be performed every time an appropriate time elapses.
In this case, the pressure sensor 90 can be omitted, and the structure can be simplified.

さらに、流入路121と流出路128とが外部配管によって接続されている場合は、遮断弁140がなくてもベローズ151をアクチュエータ170で押すことでポンプ室127内の圧力を上昇させた状態で維持することができ、同様の効果をもたらす。また、ベローズ151を押すためにアクチュエータ170を設けたが、圧力センサ91の出力を人間が把握できる表示手段を設けて、その表示を見ながら人間が遮断弁140を操作しベローズ151を押しても、同様の効果を得ることができる。
(実施例4の変形例2)
Furthermore, when the inflow path 121 and the outflow path 128 are connected by an external pipe, the pressure in the pump chamber 127 is maintained increased by pushing the bellows 151 with the actuator 170 even without the shutoff valve 140. Can have a similar effect. In addition, the actuator 170 is provided to push the bellows 151. However, even if a display means that allows a human to grasp the output of the pressure sensor 91 is provided and the human operates the shut-off valve 140 and presses the bellows 151 while viewing the display, Similar effects can be obtained.
(Modification 2 of Example 4)

また、実施例4では、ポンプ室圧力検出手段として、ポンプ室127内に圧力センサ90を備えたが、他の手段を用いることができる。
例えば、ダイアフラム60の歪を歪ゲージや変位センサで測定し、ポンプ室127内部の圧力を算出する方法がある。
また、ケース50の変形を歪ゲージで測定し、ポンプ室127の圧力を算出する方法もある。
また、逆止弁122が閉じている状態での開閉部材の変形を歪ゲージや変位センサで測定して、ポンプ室127の圧力を算出する方法もある。
また、積層形圧電素子70を駆動する電流を電流センサで測定して、ポンプ室127の圧力を算出する方法もある。さらに、積層形圧電素子70に歪ゲージが取りつけられていて、積層形圧電素子70への印可電圧と歪ゲージの測定値から、ポンプ室127の圧力を算出する方法がある。このとき、歪ゲージとしては、歪量を抵抗変化、静電容量変化、または、電圧変化で検出するもの等、どのタイプを使用しても構わない。また、ベローズ151内の圧力検出手段として、ベローズ151の変形を歪ゲージにて検出し圧力を算出する構造も採用することができる。
(実施例4の変形例3)
In the fourth embodiment, the pressure sensor 90 is provided in the pump chamber 127 as the pump chamber pressure detection unit, but other units can be used.
For example, there is a method of calculating the pressure inside the pump chamber 127 by measuring the strain of the diaphragm 60 with a strain gauge or a displacement sensor.
There is also a method of calculating the pressure in the pump chamber 127 by measuring the deformation of the case 50 with a strain gauge.
There is also a method of calculating the pressure in the pump chamber 127 by measuring the deformation of the opening / closing member with the check valve 122 closed with a strain gauge or a displacement sensor.
There is also a method of calculating the pressure in the pump chamber 127 by measuring the current for driving the laminated piezoelectric element 70 with a current sensor. Furthermore, there is a method in which a strain gauge is attached to the multilayer piezoelectric element 70 and the pressure in the pump chamber 127 is calculated from the applied voltage to the multilayer piezoelectric element 70 and the measured value of the strain gauge. At this time, any type of strain gauge may be used, such as one that detects the amount of strain by resistance change, capacitance change, or voltage change. Further, as a pressure detection means in the bellows 151, a structure in which the deformation of the bellows 151 is detected by a strain gauge and the pressure is calculated can be employed.
(Modification 3 of Example 4)

また、前述の実施例4では、アクチュエータ170としては圧電素子を採用したが、圧電素子の他に電磁タイプ、形状記憶合金タイプ、等を採用することができる。その内、形状記憶合金タイプのものは簡単な構造で大きな変位量を実現できるため好適である。
さらに、容積変化可能な部屋を構成する弾性体としては、ゴムや樹脂材質のもので構成しても良いが、特に、金属製にすると作動流体の蒸発を防ぐことができより好ましい。また、形状としては膜やダイアフラム形状にしても良いが、本実施例4で説明したようなベローズ形状とすると変位量を大きくでき、気泡排出モードで積層形圧電素子70を長い時間連続運転できるため、気泡を排出しやすい点で好ましい。
In the fourth embodiment, a piezoelectric element is used as the actuator 170. However, an electromagnetic type, a shape memory alloy type, or the like can be used in addition to the piezoelectric element. Among them, the shape memory alloy type is preferable because it can realize a large displacement with a simple structure.
Furthermore, the elastic body constituting the chamber capable of changing the volume may be made of rubber or resin material, but it is particularly preferable to use a metal made of a metal because evaporation of the working fluid can be prevented. Further, the shape may be a membrane or a diaphragm, but if the bellows shape as described in the fourth embodiment is used, the amount of displacement can be increased, and the stacked piezoelectric element 70 can be continuously operated for a long time in the bubble discharge mode. It is preferable in that air bubbles are easily discharged.

従って、前述した実施例4の変形例の構成においても、実施例4と同様な効果を得ることができる。   Therefore, also in the configuration of the modified example of the above-described fourth embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.

次に、本発明のポンプに係る実施例5を図9に基づき説明する。
実施例5の基本構造は実施例4(図7、参照)と同じであるが、ポンプ室127から流出した作動流体をベローズ151で構成された部屋へ導く第1の状態と、ポンプ室127から流出した作動流体の流れからベローズ151で構成された部屋を遮断する第2の状態と、を切換える構造であることに特徴があり、異なる点を中心に説明する。なお、同じ機能部材には、実施例4(図7、参照)と同じ符号を附与している。
Next, a fifth embodiment according to the pump of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic structure of the fifth embodiment is the same as that of the fourth embodiment (see FIG. 7), but the first state in which the working fluid that has flowed out of the pump chamber 127 is led to the chamber constituted by the bellows 151, and the pump chamber 127 The feature is that the second state in which the room composed of the bellows 151 is shut off from the flow of the working fluid that has flowed out, and the description will focus on the differences. In addition, the same code | symbol as Example 4 (refer FIG. 7) is provided to the same functional member.

図9は、実施例5のポンプ100の縦断面が示されている。図9において、破線で囲った加圧機構150が流出路128に設けられている。加圧機構150は、弾性体である金属製のベローズ151と、流路切換え手段である切換え弁190(図中、二点鎖線で囲まれる)と、から構成されている。切換え弁190は、ベローズ151で構成された部屋の開口部152から流出路128に連通する流路132を開閉する切換え弁182と、流出路128を開閉する切換え弁183とから構成されている。   FIG. 9 shows a longitudinal section of the pump 100 of the fifth embodiment. In FIG. 9, a pressurizing mechanism 150 surrounded by a broken line is provided in the outflow path 128. The pressurizing mechanism 150 includes a metal bellows 151 that is an elastic body and a switching valve 190 that is a flow path switching unit (enclosed by a two-dot chain line in the drawing). The switching valve 190 includes a switching valve 182 that opens and closes the flow path 132 that communicates with the outflow path 128 from the opening 152 of the room formed by the bellows 151, and a switching valve 183 that opens and closes the outflow path 128.

切換え弁190の機能は、ポンプ室127から切換え弁182までの流出路128と、それより下流側の流出路128と、切換え弁183を開放して連通し、切換え弁182を閉鎖してベローズ151で構成された部屋と流出路128とは遮断した第1の接続状態と、ポンプ室127から切換え弁182までの流出路128とベローズ151で構成された部屋とを連通し、切換え弁183を閉鎖して、切換え弁183より下流側の流出路128は遮断した第2の接続状態と、を切替えることである。   The function of the switching valve 190 is that the outflow path 128 from the pump chamber 127 to the switching valve 182, the outflow path 128 on the downstream side thereof, and the switching valve 183 are opened and communicated, and the switching valve 182 is closed and the bellows 151 The first connection state in which the room constituted by and the outflow path 128 are disconnected, and the outflow path 128 from the pump chamber 127 to the switching valve 182 and the room constituted by the bellows 151 are communicated, and the switching valve 183 is closed. Thus, the second connection state in which the outflow path 128 downstream of the switching valve 183 is blocked is switched.

流出路128において切換え弁183が配置された場所の流出路128の断面積は、流出路128におけるポンプ室127と接続している細い流路部分の流路断面積の約2倍となっている。この理由は実施例4で説明している。また、ベローズ151の内部には、ベローズ151で構成される部屋の圧力を検出するベローズ内圧力検出手段としての圧力センサ91が備えられている。
ここで、実施例5における入口流路及び出口流路の定義、イナータンス値の関係は,実施例4と同じである。
The cross-sectional area of the outflow passage 128 where the switching valve 183 is disposed in the outflow passage 128 is approximately twice the cross-sectional area of the narrow flow passage portion connected to the pump chamber 127 in the outflow passage 128. . The reason for this is explained in Example 4. In addition, a pressure sensor 91 is provided inside the bellows 151 as bellows internal pressure detecting means for detecting the pressure in the room constituted by the bellows 151.
Here, the definition of the inlet flow channel and the outlet flow channel in Example 5 and the relationship between the inertance values are the same as in Example 4.

次に、本実例5のポンプ100を吐出モードで運転する場合について説明する。本実施例5において、吐出モードでは、切換え弁190が第1の接続状態になって流出路128の下流側へ作動流体を流出させる。このとき、積層形圧電素子70を駆動した場合のポンプ室127内の圧力波形は前述した実施例1(図2、参照)と同じである。そのため、実施例1と同様に、吐出と吸入が同時に生じている状況が存在し、大きな流量を流すことができ、また、ポンプ室内が極めて高圧になるため、高い負荷圧力に対応できる。一方、ポンプ室127内部に気泡が滞留した場合にポンプとして好適な動作をしなくなるのも実施例1で説明した。   Next, the case where the pump 100 of Example 5 is operated in the discharge mode will be described. In the fifth embodiment, in the discharge mode, the switching valve 190 enters the first connection state and causes the working fluid to flow out downstream of the outflow path 128. At this time, the pressure waveform in the pump chamber 127 when the laminated piezoelectric element 70 is driven is the same as that in the first embodiment (see FIG. 2). Therefore, as in the first embodiment, there is a situation in which discharge and suction occur simultaneously, a large flow rate can be flowed, and the pump chamber has an extremely high pressure, so that a high load pressure can be handled. On the other hand, as described in the first embodiment, when the bubbles stay inside the pump chamber 127, the operation suitable for the pump is not performed.

次に、ポンプ室内に気泡が滞留した場合に行う気泡排出モードでの運転について説明する。なお、図示しないが、切替え弁制御系としては、ポンプ駆動制御回路は、ポンプ室127の内部に気泡が滞留していると判断すると、ポンプ駆動制御回路から切換え弁190に命令が送られ、切換え弁190は第1の接続状態から第2の接続状態に切替えられる。そのとき、ベローズ151の内部は事前にゲージ圧で約1気圧以上、望ましくは約1気圧から5気圧の間の圧力に加圧されているので、ポンプ室127は、ほぼこの圧力まで加圧される。このように、容積変化可能な部屋を弾性体で構成することで、弾性体の弾性力だけで加圧することが可能となっている。   Next, the operation in the bubble discharge mode performed when bubbles remain in the pump chamber will be described. Although not shown in the drawing, as the switching valve control system, when the pump drive control circuit determines that bubbles are staying in the pump chamber 127, a command is sent from the pump drive control circuit to the switching valve 190, and the switching is performed. The valve 190 is switched from the first connection state to the second connection state. At that time, since the inside of the bellows 151 is previously pressurized to a pressure of about 1 atm or more, preferably about 1 to 5 atm as a gauge pressure, the pump chamber 127 is pressurized to almost this pressure. The In this way, by configuring the chamber whose volume can be changed with an elastic body, it is possible to apply pressure only by the elastic force of the elastic body.

ポンプ室127に滞留していた気泡は、加圧されることで体積がポンプ室127の排除体積より小さくなるため、積層形圧電素子70の駆動により、実施例4での説明と同様にベローズ151の内部へ排出される。そして、切換え弁190が第2の接続状態に切替えられてから、積層形圧電素子70が駆動された時間をカウントするタイマー(図示しない)がポンプ駆動制御回路に備えられているため、ポンプ室127内に滞留した気泡が排出される充分な時間として事前に求めておいた時間をこのタイマーによってカウントした後、切換え弁190は第1の接続状態に切替えられ、気泡排出モードを終了する。   Since the air bubbles staying in the pump chamber 127 are pressurized, the volume becomes smaller than the excluded volume of the pump chamber 127, so that the bellows 151 is driven in the same manner as in the fourth embodiment by driving the laminated piezoelectric element 70. It is discharged to the inside. Since the pump drive control circuit includes a timer (not shown) that counts the time during which the laminated piezoelectric element 70 is driven after the switching valve 190 is switched to the second connection state, the pump chamber 127 is provided. After this time is counted by this timer as a sufficient time for the air bubbles staying inside to be discharged, the switching valve 190 is switched to the first connection state and the bubble discharge mode is terminated.

このとき、ポンプ室127から排出された作動流体によりベローズ151の内部圧力は上昇するが、圧力による変形が弾性変形許容範囲内に抑えられるように設計してある。また、ベローズ151に図示していないリリーフ弁をとりつけ、ベローズ151の内部圧力が高まりすぎた場合にはリリーフ弁を開いて、ベローズ151の内部の圧力上昇を抑え、ゲージ圧で約1気圧以上、望ましくは約1気圧から5気圧の間の一定値に内部圧力を保つ構成にしても良い。この気泡排出モードにより、滞留していた気泡が排除されて、ポンプ性能を正常に回復させることができる。   At this time, although the internal pressure of the bellows 151 is increased by the working fluid discharged from the pump chamber 127, the deformation due to the pressure is designed to be suppressed within the elastic deformation allowable range. In addition, a relief valve (not shown) is attached to the bellows 151, and when the internal pressure of the bellows 151 is excessively increased, the relief valve is opened to suppress the pressure increase inside the bellows 151, and the gauge pressure is about 1 atm. Desirably, the internal pressure may be maintained at a constant value between about 1 atmosphere and 5 atmospheres. By this bubble discharge mode, the retained bubbles are eliminated, and the pump performance can be recovered normally.

次に、ベローズ151内部の圧力をゲージ圧で約1気圧以上、望ましくは約1気圧から5気圧の間の値に常に保つために行うベローズ加圧モードについて図8を用いて説明する。
ベローズ151内に備えられた圧力センサ91によってベローズ151内の圧力は検出される。検出された圧力が、ゲージ圧で約1気圧より小さい場合、ポンプ駆動制御回路180から加圧機構150に命令が送られ、切換え弁190は第2の接続状態に切り換えられる。次に、積層形圧電素子70でダイアフラム60を駆動し、吐出モードの時と同様に、ポンプ室127から流出路128へ流体を流出させる。
Next, a bellows pressurization mode performed in order to always maintain the pressure inside the bellows 151 at a gauge pressure of about 1 atm or higher, preferably between about 1 atm and 5 atm, will be described with reference to FIG.
The pressure in the bellows 151 is detected by a pressure sensor 91 provided in the bellows 151. When the detected pressure is less than about 1 atm in gauge pressure, a command is sent from the pump drive control circuit 180 to the pressurizing mechanism 150, and the switching valve 190 is switched to the second connection state. Next, the diaphragm 60 is driven by the laminated piezoelectric element 70, and the fluid flows out from the pump chamber 127 to the outflow path 128 in the same manner as in the discharge mode.

すると、切換え弁182を経由してベローズ151の内部へ作動流体が流入し、ベローズ151で構成された部屋の内部が加圧される。そして、圧力センサ91の検出値により、ポンプ駆動制御回路180が、ベローズ151内の圧力がゲージ圧で約1気圧以上、望ましくは約1気圧から5気圧の間に到達したことを確認すると、ポンプ駆動制御回路180から加圧機構150に命令が送られ、切換え弁190は第1の接続状態に切り替えられ、ベローズ加圧モードは終了する。この動作モードを行うことで、切換え弁190等に漏れがある場合でも、ベローズ151の内部を常に設定した圧力に維持し、気泡吐出モードに備えることができる。   Then, the working fluid flows into the bellows 151 via the switching valve 182, and the inside of the room constituted by the bellows 151 is pressurized. When the pump drive control circuit 180 confirms that the pressure in the bellows 151 has reached a gauge pressure of about 1 atm or higher, preferably between about 1 atm and 5 atm, based on the detected value of the pressure sensor 91, the pump A command is sent from the drive control circuit 180 to the pressurization mechanism 150, the switching valve 190 is switched to the first connection state, and the bellows pressurization mode is terminated. By performing this operation mode, the inside of the bellows 151 can always be maintained at a set pressure even when there is a leak in the switching valve 190 or the like, and a bubble discharge mode can be prepared.

前述した実施例5では、切換え弁190は2つの弁で構成しているが、一体化された3方弁等を用いても構わない。また、ベローズ151には気密性良く塞ぐことのできる穴(図は、省略)が設けられており、ベローズ151内に気泡が溜まりすぎた場合には、この穴より気泡を排出することが可能となっている。   In the fifth embodiment described above, the switching valve 190 is composed of two valves, but an integrated three-way valve or the like may be used. In addition, the bellows 151 is provided with a hole (not shown) that can be closed with good airtightness. When air bubbles are accumulated in the bellows 151, the air bubbles can be discharged from the hole. It has become.

以上説明した実施例5の変形例として、時間とベローズ151からの漏れ量との関係が判明している場合には、ベローズ内に圧力センサ91を設けずに、所定の時間間隔毎にベローズ加圧モードを行っても良い。この場合、前回のベローズ加圧モードを終了してから今回のベローズ加圧モードを開始するまでの時間から漏れ量を換算し、その漏れ量と等しい体積の作動流体がポンプ室127からベローズ151の内部に流入するのに必要な時間だけ積層形圧電素子70を駆動することができる。   As a modification of the fifth embodiment described above, when the relationship between time and the amount of leakage from the bellows 151 is known, the bellows is added at predetermined time intervals without providing the pressure sensor 91 in the bellows. Pressure mode may be performed. In this case, the amount of leakage is converted from the time from the end of the previous bellows pressurization mode to the start of the current bellows pressurization mode, and a working fluid having a volume equal to the amount of leak is transferred from the pump chamber 127 to the bellows 151. The laminated piezoelectric element 70 can be driven for a time required to flow into the inside.

さらに、圧力センサ91を設けずに、ベローズ151で構成される部屋に図示しないリリーフ弁を設け、所定の時間間隔毎にベローズ加圧モードを行っても良い。こうすると、ベローズ加圧モードを行った際にリリーフ弁で設定した圧力以上にベローズ151の内部が加圧されると、リリーフ弁が開き作動流体を逃がすため、ベローズ151の内部を一定の圧力に維持できる。
以上の説明において、ポンプ室127内の圧力を検出するポンプ室127内の圧力センサ90、ベローズ151内の圧力センサ91は、実施例4で説明した圧力センサが同様に使用できる。
Furthermore, without providing the pressure sensor 91, a relief valve (not shown) may be provided in a room constituted by the bellows 151, and the bellows pressurizing mode may be performed at predetermined time intervals. In this way, when the inside of the bellows 151 is pressurized beyond the pressure set by the relief valve when the bellows pressurization mode is performed, the relief valve opens and the working fluid is released, so that the inside of the bellows 151 is kept at a constant pressure. Can be maintained.
In the above description, the pressure sensor described in the fourth embodiment can be used in the same manner as the pressure sensor 90 in the pump chamber 127 and the pressure sensor 91 in the bellows 151 for detecting the pressure in the pump chamber 127.

従って、本実施例5によれば、加圧機構150には、ポンプ室127から流出した作動流体をベローズ151の部屋へ導く第1の状態と、ポンプ室127から流出した作動流体の流れからベローズ151の部屋を遮断した第2の状態とを切替える流路切替手段を設けられている。こうすることで、容積変化可能な部屋を構成する弾性体の弾性力で確実にポンプ室127内の作動流体を加圧することができる。   Therefore, according to the fifth embodiment, the pressurizing mechanism 150 has the bellows from the first state in which the working fluid flowing out from the pump chamber 127 is guided to the chamber of the bellows 151 and the flow of working fluid flowing out from the pump chamber 127. A flow path switching means for switching between the second state where the room 151 is shut off is provided. By doing so, the working fluid in the pump chamber 127 can be reliably pressurized by the elastic force of the elastic body constituting the chamber capable of changing the volume.

さらに、容積変化可能な部屋の内部の圧力を検出する圧力センサ91を備えており、容積変化可能な部屋の内部の圧力を適正な圧力範囲に制御することができる。また、ポンプ室127にも圧力センサ90を備えているので、ポンプ室127に気泡が滞留しているか判断することが可能となる。
さらに、加圧機構150により加えられる圧力はゲージ圧で約1気圧から5気圧の間としたために、圧力によりポンプを構成する部品を損傷することなく、ポンプ室内に滞留した気泡の体積を排出可能なまで十分に小さくすることができる。
Furthermore, the pressure sensor 91 which detects the pressure inside the room in which the volume can be changed is provided, and the pressure inside the room in which the volume can be changed can be controlled within an appropriate pressure range. Moreover, since the pressure sensor 90 is also provided in the pump chamber 127, it is possible to determine whether or not bubbles remain in the pump chamber 127.
Furthermore, since the pressure applied by the pressurizing mechanism 150 is about 1 to 5 atm in gauge pressure, the volume of bubbles staying in the pump chamber can be discharged without damaging the components that make up the pump. It can be made small enough.

次に、本発明に係るポンプの実施例6について、図10及び図11を用いて説明する。本実施例6は、加圧機構以外のポンプの基本構造は前述した実施例4と同じであるので、異なる点について詳しく説明する。本実施例6は、流出路128に外部配管を接続しないで使用されるもので、実施例4及び実施例5において説明した切換え弁(図7、図9を参照)を必要としない構造であり、加圧機構150が、流出路128と着脱可能に備えられていることを特徴とする。
図10は、実施例6の加圧機構単体の縦断面図をしめしている。図10において、加圧機構150は、ベローズ151と、ベローズ151が固着され、バルブ156を格納するバルブケース153と、を備えている。
Next, a sixth embodiment of the pump according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the sixth embodiment, the basic structure of the pump other than the pressurizing mechanism is the same as that of the above-described fourth embodiment, and different points will be described in detail. The sixth embodiment is used without connecting external piping to the outflow passage 128, and does not require the switching valve (see FIGS. 7 and 9) described in the fourth and fifth embodiments. The pressurizing mechanism 150 is detachably attached to the outflow path 128.
FIG. 10 shows a longitudinal sectional view of a pressure mechanism alone according to the sixth embodiment. In FIG. 10, the pressurizing mechanism 150 includes a bellows 151 and a valve case 153 to which the bellows 151 is fixed and which stores the valve 156.

ベローズ151は、前述した実施例4で説明したように、作動流体を滞留する容積変化可能な部屋と開口部152が形成され、バルブケース153の端部に密着固着されている。
バルブケース153は、ベローズ151と流通する開口部152と、ポンプ100の出口接続管131が挿入される(図11、参照)差込口155と、開口部152と差込口155を連通し、バルブ156が装着されるバルブ装着孔154と、バルブ156のロッド159が挿通されるロッド挿通孔160と、が形成されている。差込口155の途中には、出口接続管131と差込口155との接続部から作動流体が漏洩することを防止するためのシール部材165が装着されている。
As described in the above-described fourth embodiment, the bellows 151 is formed with a volume-changing chamber in which the working fluid is retained and an opening 152, and is closely attached to the end of the valve case 153.
The valve case 153 communicates the opening 152 that circulates with the bellows 151, the outlet 155 into which the outlet connection pipe 131 of the pump 100 is inserted (see FIG. 11), the opening 152 and the insertion 155, A valve mounting hole 154 into which the valve 156 is mounted and a rod insertion hole 160 into which the rod 159 of the valve 156 is inserted are formed. In the middle of the insertion port 155, a seal member 165 for preventing the working fluid from leaking from the connection portion between the outlet connection pipe 131 and the insertion port 155 is mounted.

バルブ156は、ロッド挿通孔160を挟んでロッド159と、ロッド159を軸止する座金157とで接続されている。座金157には、作動流体が流通する貫通孔158が形成されている。また、座金157と差込口155の内側の壁との間には、バルブ156を、前述したロッド挿通孔160を封止するように付勢するコイルばね161と、から構成されている。
また、ベローズ151の容積変化可能な部屋は、ベローズ151の弾性力により、実施例4、実施例5と同様に、ゲージ圧で約1気圧〜5気圧の範囲に加圧されている。
The valve 156 is connected by a rod 159 and a washer 157 that fixes the rod 159 with the rod insertion hole 160 interposed therebetween. The washer 157 has a through hole 158 through which the working fluid flows. Further, between the washer 157 and the inner wall of the insertion port 155, a coil spring 161 that biases the valve 156 so as to seal the rod insertion hole 160 described above is configured.
Further, the chamber in which the volume of the bellows 151 can be changed is pressurized by the elastic force of the bellows 151 to a range of about 1 to 5 atm as a gauge pressure as in the fourth and fifth embodiments.

図11は、前述した加圧機構150をポンプ100の出口接続管131に装着した状態を示す部分縦断面図である。図11において、出口接続管131に加圧機構150の差込口155が挿入されている。この際、出口接続管131の先端部が座金157と当接してコイルばね161を圧縮しバルブ156がロッド挿通孔160を開放する位置まで移動されている。このとき、流出路128とベローズ151で囲まれた部屋とは、貫通孔158を介して作動流体が流通できる状態である。   FIG. 11 is a partial longitudinal sectional view showing a state in which the above-described pressurizing mechanism 150 is mounted on the outlet connection pipe 131 of the pump 100. In FIG. 11, the insertion port 155 of the pressurizing mechanism 150 is inserted into the outlet connection pipe 131. At this time, the distal end portion of the outlet connection pipe 131 is brought into contact with the washer 157 to compress the coil spring 161 and the valve 156 is moved to a position where the rod insertion hole 160 is opened. At this time, the room surrounded by the outflow path 128 and the bellows 151 is in a state where the working fluid can flow through the through hole 158.

次に、本実施例6におけるポンプ100の気泡が滞留していない場合について説明する。図10、図11を参照して説明する。
実施例6のポンプ100は、気泡が滞留していない通常使用時は、流出路128と加圧機構150とを分離して用い、流出路128から作動流体を吐出させて使用するものである。この場合も流出路128へ作動流体を流出させる原理は、前述の実施例1で説明した通りである。従って、ポンプ室127の内部に気泡が滞留した場合には、ポンプ室内の圧力上昇が阻害されポンプ性能が大幅に低下するので、速やかに気泡を排除することが重要である。
Next, the case where the bubbles of the pump 100 in the sixth embodiment are not retained will be described. This will be described with reference to FIGS.
In the normal use in which bubbles do not stay, the pump 100 of the sixth embodiment is used by separating the outflow path 128 and the pressurizing mechanism 150 and discharging the working fluid from the outflow path 128. Also in this case, the principle of causing the working fluid to flow out to the outflow path 128 is as described in the first embodiment. Therefore, when bubbles stay in the pump chamber 127, the pressure increase in the pump chamber is hindered and the pump performance is greatly reduced. Therefore, it is important to quickly remove the bubbles.

次に、ポンプ室127内に気泡が滞留した場合について説明する。
気泡が滞留している場合、流出路128からの作動流体の流出量が大幅に減少する。そこで、流出路128からの流出量が減少したことを使用者が観察したときに、使用者が加圧機構150を出口接続管131を差し込む(図11に示す)。図11において、出口接続管131の端部で座金157をコイルばね159ばねの弾性力よりも強い力で押されることで、コイルばね161が縮み、バルブ156が開き、座金157に設けられた作動流体の貫通孔158と、開いたバルブ156とが連通され、流出路128はベローズ151の内部(部屋部)と接続される。
Next, the case where bubbles stay in the pump chamber 127 will be described.
When bubbles remain, the outflow amount of the working fluid from the outflow path 128 is greatly reduced. Therefore, when the user observes that the amount of outflow from the outflow path 128 has decreased, the user inserts the pressurizing mechanism 150 into the outlet connecting pipe 131 (shown in FIG. 11). In FIG. 11, when the washer 157 is pushed at the end of the outlet connecting pipe 131 with a force stronger than the elastic force of the coil spring 159, the coil spring 161 contracts, the valve 156 opens, and the operation provided on the washer 157. The fluid through-hole 158 and the opened valve 156 communicate with each other, and the outflow path 128 is connected to the inside (room portion) of the bellows 151.

このようにして、ポンプ室127の内部が加圧されると、ポンプ室127の内部に滞留していた気泡の体積が小さくなるため、実施例4及び実施例5において説明したことと同様に、滞留していた気泡を流出路128からベローズ151の内部へ排出できる。このとき、この流出路128とベローズ151との接続が外れ難いようにするロック機構を設けると良い。   In this way, when the inside of the pump chamber 127 is pressurized, the volume of the bubbles staying inside the pump chamber 127 is reduced. Therefore, as described in the fourth and fifth embodiments, The remaining bubbles can be discharged from the outflow path 128 into the bellows 151. At this time, it is preferable to provide a lock mechanism that makes it difficult to disconnect the outflow passage 128 and the bellows 151 from each other.

なお、本実施形態においても、ベローズ151にリリーフ弁を設けて、ベローズ内部の圧力上昇を抑えても良い。また、ベローズ151に気密性良く塞ぐことのできる穴を設け、ベローズ内に溜まった気泡を抜くように構成しても良い。   Also in this embodiment, a relief valve may be provided in the bellows 151 to suppress an increase in pressure inside the bellows. Further, a hole that can be closed with good airtightness may be provided in the bellows 151 so that bubbles accumulated in the bellows can be removed.

従って、前述した実施例6によれば、加圧機構が着脱自在であり、出口流路に挿着したときには、出口流路と加圧機構とを連通して、容積変化可能な部屋の圧力を高めてポンプ室内の気泡を排出し、ポンプ室内に気泡が滞留していない場合には、加圧機構を取外した状態の小型軽量化されたポンプとすることができる。   Therefore, according to the above-described sixth embodiment, the pressurizing mechanism is detachable, and when inserted into the outlet channel, the outlet channel and the pressurizing mechanism are communicated with each other so that the pressure of the chamber whose volume can be changed is reduced. When the bubbles in the pump chamber are increased and the bubbles are not retained in the pump chamber, the pump can be reduced in size and weight with the pressurizing mechanism removed.

次に、本発明に係るポンプの実施例7について図12〜図14に基づき説明する。実施例7は、ポンプの基本構造及び作動流体の吐出動作は、前述の実施例1〜実施例6と同じであるが、ポンプ室内の気泡排除手段として、発熱部を備えることに特徴を有している。従って、この発熱部と気泡排除の関係について詳しく説明する。
図12は、本実施例7によるポンプ200の縦断面を示している。図12において、ポンプ200は、基本構成として、積層形圧電素子70が固着されたカップ状のケース50と、作動流体を流入する流入路221と、作動流体を流出する流出路228と、ポンプ室227を備えるポンプ筐体220と、ポンプ室227内にリング状のヒーター212と、を備えている。
Next, a seventh embodiment of the pump according to the present invention will be described with reference to FIGS. The seventh embodiment is characterized in that the basic structure of the pump and the discharge operation of the working fluid are the same as those of the first to sixth embodiments described above, but a heat generating part is provided as a bubble removing means in the pump chamber. ing. Therefore, the relationship between this heat generating part and bubble elimination will be described in detail.
FIG. 12 shows a longitudinal section of a pump 200 according to the seventh embodiment. In FIG. 12, the pump 200 has, as a basic structure, a cup-shaped case 50 to which the laminated piezoelectric element 70 is fixed, an inflow path 221 for flowing in the working fluid, an outflow path 228 for flowing out the working fluid, and a pump chamber. A pump housing 220 having 227 and a ring-shaped heater 212 in the pump chamber 227 are provided.

ケース50は、内側底部に積層形圧電素子70の一方の端部が固着され、ケース50の縁部及び積層形圧電素子70の他方の端部の双方に、ダイアフラム60が固着されている。ダイアフラム60の上面側は、気密が保たれるようにポンプ筐体220が固着され、ダイアフラム60とポンプ筐体220の下部との間の空間に、ポンプ室227が形成されている。   In the case 50, one end of the multilayer piezoelectric element 70 is fixed to the inner bottom, and the diaphragm 60 is fixed to both the edge of the case 50 and the other end of the multilayer piezoelectric element 70. A pump housing 220 is fixed to the upper surface side of the diaphragm 60 so as to maintain airtightness, and a pump chamber 227 is formed in a space between the diaphragm 60 and the lower portion of the pump housing 220.

このポンプ室227へ向けて、流入路221と流出路228とが形成されている。そして、流入路221には、ポンプ室127との接続部に流入路221を開閉する流体抵抗要素としての逆止弁222が設けられている。流入路221を構成する筒部の外周の一部は、図示していない外部配管と接続するための入口接続管230となっている。流出路228を構成する筒部の外周の一部は、図示していない外部配管と接続するための出口接続管231となっている。ここで、図示を省略した外部配管としては、例えば、シリコンゴム製のチューブが使用可能である。   An inflow path 221 and an outflow path 228 are formed toward the pump chamber 227. The inflow path 221 is provided with a check valve 222 as a fluid resistance element that opens and closes the inflow path 221 at the connection with the pump chamber 127. A part of the outer periphery of the cylindrical portion constituting the inflow path 221 is an inlet connection pipe 230 for connection to an external pipe (not shown). A part of the outer periphery of the cylindrical portion constituting the outflow passage 228 serves as an outlet connection pipe 231 for connection to an external pipe (not shown). Here, for example, a silicone rubber tube can be used as the external piping (not shown).

ここで、入口流路は流入路221そのものであり、出口流路は、流出路228そのものである。また、イナータンス値の関係は、前述したように入口流路側の合成イナータンス値は、出口側のイナータンス値よりも小さく設定されている。   Here, the inlet channel is the inflow channel 221 itself, and the outlet channel is the outflow channel 228 itself. As described above, the inertance value is set such that the combined inertance value on the inlet channel side is smaller than the inertance value on the outlet side.

また、ポンプ室227の内部上面の壁の外周隅部には、リング状のヒーター212が固着されている。ヒーター212はポンプ室227の上面の壁の隅部に嵌め合わされて気密が保たれるように固定され、ポンプ室227の上面の壁の表面からポンプ室側へ突出しないように固定される。   Further, a ring-shaped heater 212 is fixed to the outer peripheral corner portion of the wall on the inner upper surface of the pump chamber 227. The heater 212 is fitted to the corner of the upper wall of the pump chamber 227 so as to be kept airtight, and is fixed so as not to protrude from the surface of the upper wall of the pump chamber 227 toward the pump chamber.

図13は、図12で示したポンプ筐体220をポンプ室側から視認した平面図である。図13において、ヒーター212はポンプ室227の隅部の気泡が滞留しやすい位置に配置されている。このヒーター212はアルミナ等のセラミックス基板に抵抗体を固着して更に絶縁膜を被せたものである。抵抗体としては様々あるが、融点が高いものが好ましく、具体的には白金または白金系の合金が望ましい。また、図示を省略しているが、ヒーター212へ通電するためのリード線は、ポンプ筐体220を貫通してポンプ外部へ取り出されている。
なお、ポンプ室227内には、図示しない圧力センサ90が備えられている(図15、参照)。
FIG. 13 is a plan view of the pump housing 220 shown in FIG. 12 viewed from the pump chamber side. In FIG. 13, the heater 212 is disposed at a position where bubbles at the corners of the pump chamber 227 tend to stay. This heater 212 is a ceramic substrate made of alumina or the like and a resistor is fixed thereon and further covered with an insulating film. Although there are various resistors, those having a high melting point are preferable, and specifically, platinum or a platinum-based alloy is desirable. Although not shown, a lead wire for energizing the heater 212 passes through the pump housing 220 and is taken out of the pump.
Note that a pressure sensor 90 (not shown) is provided in the pump chamber 227 (see FIG. 15).

また、実施例7におけるヒーター212の変形例について、図14を参照して説明する。
図14において、ヒーター212は、円盤状の薄板で形成されており、ポンプ室227の上面壁のうち流入路221及び流出路228の周縁部を除く広い範囲に亘って固定されている。このヒーター212は、ポンプ室227の上面壁の表面から突出しないように嵌め込まれている。
A modification of the heater 212 in the seventh embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 14, the heater 212 is formed of a disk-shaped thin plate, and is fixed over a wide range of the upper surface wall of the pump chamber 227 excluding the peripheral portions of the inflow path 221 and the outflow path 228. The heater 212 is fitted so as not to protrude from the surface of the upper surface wall of the pump chamber 227.

次に、本実施例7のポンプ200を作動流体の吐出モードで運転する場合について説明する。
この吐出モードにおけるポンプの運転は、ヒーター212への通電はせずに圧電素子70にのみ電圧を印加するモードである。この吐出モードは、前述した実施例1〜実施例6で説明しているため、ここでは説明を省略する。なお、この際、前述したように、ポンプ室227内に気泡が滞留した場合において、ポンプ室内の圧力が低下し、ポンプの性能が劣化するので、気泡排出モードに移行させる。
Next, a case where the pump 200 of the seventh embodiment is operated in the working fluid discharge mode will be described.
The pump operation in this discharge mode is a mode in which voltage is applied only to the piezoelectric element 70 without energizing the heater 212. Since this discharge mode has been described in the first to sixth embodiments, a description thereof will be omitted here. At this time, as described above, when the bubbles stay in the pump chamber 227, the pressure in the pump chamber decreases and the performance of the pump deteriorates, so the mode is shifted to the bubble discharge mode.

次に、実施例7のポンプ200を気泡排出モードで運転する場合について、図15(図12も参照)に基づき説明する。
図15は、ポンプ200の駆動回路系のブロック図である。図15において、ポンプ200の駆動回路系は、ポンプ室227内のポンプ室圧力検出手段としての圧力センサ90と、ヒーター212と、ヒーター212を制御する通電回路265と、ポンプ200を駆動制御するポンプ駆動制御回路280とから構成されている。
Next, the case where the pump 200 according to the seventh embodiment is operated in the bubble discharge mode will be described with reference to FIG. 15 (see also FIG. 12).
FIG. 15 is a block diagram of the drive circuit system of the pump 200. In FIG. 15, the drive circuit system of the pump 200 includes a pressure sensor 90 as a pump chamber pressure detecting means in the pump chamber 227, a heater 212, an energizing circuit 265 that controls the heater 212, and a pump that drives and controls the pump 200. And a drive control circuit 280.

ポンプ200を吐出モードで運転している時に圧力センサ90によって検出された最大ポンプ室内圧力が、その駆動条件におけるポンプ正常運転時の最大ポンプ室内圧力と比較して小さい場合、具体的には50%以下である場合に、ポンプ駆動制御回路280はポンプ室227の内部に気泡が滞留していると判断し、吐出モードから気泡排出モードに運転モードを移行する。すると、ポンプ駆動制御回路280から通電回路265へ信号が送られ、その信号により、通電回路265はヒーター212へ通電を開始する。   When the maximum pump chamber pressure detected by the pressure sensor 90 when operating the pump 200 in the discharge mode is smaller than the maximum pump chamber pressure during normal operation of the pump under the driving conditions, specifically, 50% In the following cases, the pump drive control circuit 280 determines that bubbles are staying inside the pump chamber 227, and shifts the operation mode from the discharge mode to the bubble discharge mode. Then, a signal is sent from the pump drive control circuit 280 to the energization circuit 265, and the energization circuit 265 starts energizing the heater 212 by the signal.

ヒーター212は前に説明したように流れが淀み、気泡が滞留しやすい隅部に配置されているので、ヒーター212の発熱によって、その近傍に存在している滞留気泡を加熱し、その体積を膨張させることができる。このようにして滞留気泡の大きさが淀み領域に収まりきらなくなると、ダイアフラム60の駆動によるポンプ室227内の流れによって滞留気泡が動かされ、流出路128から排出することができる。そして、この気泡排出モードは予め適当に設定した時間が過ぎると終了するようになっている。   Since the heater 212 is arranged at the corner where the flow is stagnant and bubbles are likely to stay as described above, the heat generated by the heater 212 heats the staying bubbles in the vicinity thereof and expands its volume. Can be made. When the size of the staying bubbles does not fit in the stagnation region in this way, the staying bubbles are moved by the flow in the pump chamber 227 driven by the diaphragm 60 and can be discharged from the outflow path 128. The bubble discharge mode ends when a predetermined time has passed.

このとき、ヒーター212を複数個で構成すると、各ヒーターへの通電を時間によって順次切り替えるよう通電回路265を構成することで、通電されているヒーターの発熱量は変えずに通電電流を減少でき、通電回路265を小型化できる点で好ましい。
一方ここで、ヒーター212の表面に存在する作動流体が相変化する熱量を発生させ、ヒーター212表面の各所から相変化による気泡を発生させても良い。この方法では、発生した気泡体積分の作動流体が流出路228へ流出するため、ヒーター212への通電を停止し相変化が終了すると、流出した作動流体の体積に相当する量の作動流体が流入路221から逆止弁222を通過してポンプ室227内へ流入する。このとき、ヒーター212の表面の各所から相変化による気泡が発生するため、ポンプ室227の内部で生じる流れは複雑で淀みがなく、吐出モードの流れで淀み領域となるポンプ室の隅部等に溜まった滞留気泡を排出することができる。
At this time, when a plurality of heaters 212 are configured, by configuring the energization circuit 265 to sequentially switch the energization to each heater according to time, the energization current can be reduced without changing the heat generation amount of the energized heater, This is preferable in that the energization circuit 265 can be reduced in size.
On the other hand, the working fluid present on the surface of the heater 212 may generate a heat quantity that causes a phase change, and bubbles may be generated due to the phase change from various locations on the surface of the heater 212. In this method, since the working fluid corresponding to the generated bubble volume flows out to the outflow passage 228, when the energization to the heater 212 is stopped and the phase change is completed, an amount of working fluid corresponding to the volume of the outflowing working fluid flows in. The fluid passes through the check valve 222 from the passage 221 and flows into the pump chamber 227. At this time, bubbles due to phase change are generated from various locations on the surface of the heater 212, so that the flow generated inside the pump chamber 227 is complicated and has no stagnation, and is at the corner of the pump chamber, which becomes a stagnation region in the discharge mode flow Accumulated retained bubbles can be discharged.

さらに、通電回路265からの通電により、ヒーター212には表面に存在する作動流体が過熱状態に達する十分な熱量を発生させ、ヒーター212の表面全体に膜状の気泡が発生する膜沸騰を生じさせても良い。この方法は、相変化により発生する気泡の体積が大きくなり、一回の通電でポンプ室227から流出路228へ流出させる作動流体の体積が増加するため、滞留気泡を排出し易くなる点でより好ましい。   Further, energization from the energization circuit 265 causes the heater 212 to generate a sufficient amount of heat for the working fluid present on the surface to reach an overheated state, causing film boiling in which film-like bubbles are generated on the entire surface of the heater 212. May be. In this method, the volume of bubbles generated by the phase change increases, and the volume of the working fluid that flows out from the pump chamber 227 to the outflow passage 228 by one energization increases, so that the retained bubbles can be easily discharged. preferable.

図16は、ヒーター212の変形例について示している。図16において、ヒーター212は、流入路221側に配置されるヒーター213と流出路228側に配置されるヒーター214の二つのヒーターから構成されている。
この際、通電回路265(図15、参照)によって、各ヒーターへの通電電流の位相をずらす。このことにより、一方のヒーター表面で膜沸騰により発生する気泡の内部圧力が最大値を過ぎてから、他方のヒーター表面で膜沸騰により発生する気泡の内部圧力が最大値を迎えることになる。
FIG. 16 shows a modification of the heater 212. In FIG. 16, the heater 212 includes two heaters, a heater 213 disposed on the inflow path 221 side and a heater 214 disposed on the outflow path 228 side.
At this time, the phase of the energization current to each heater is shifted by the energization circuit 265 (see FIG. 15). Thus, after the internal pressure of bubbles generated by film boiling on one heater surface exceeds the maximum value, the internal pressure of bubbles generated by film boiling on the other heater surface reaches the maximum value.

さらに、流出路228のポンプ室227への開口部に近いヒーター213と遠いヒーター214とを設け、遠いヒーター214を先に通電し、位相を遅らせてヒーター213に通電を開始するようにすると、ポンプ室227の隅部から流出路228に向う流れを生み出しやすい点で好ましい。もちろんヒーター212の数は2以上であってもまったく構わない。   Furthermore, when the heater 213 near the opening to the pump chamber 227 of the outflow passage 228 and the far heater 214 are provided, the far heater 214 is energized first, the phase is delayed, and the energization of the heater 213 is started. This is preferable because a flow from the corner of the chamber 227 toward the outflow passage 228 is easily generated. Of course, the number of heaters 212 may be two or more.

なお、ヒーター212の表面の作動流体を相変化させる場合、ダイアフラム60は停止状態、駆動状態のどちらでも構わないが、ダイアフラム60を駆動しておいたほうが、ポンプ室内の流れがより複雑になり滞留気泡を排除しやすい点で好ましい。   When the phase of the working fluid on the surface of the heater 212 is changed, the diaphragm 60 may be in either a stopped state or a driven state. However, if the diaphragm 60 is driven, the flow in the pump chamber becomes more complicated and stays. This is preferable in that air bubbles can be easily removed.

また、実施例7において、ヒーター212への通電をパルス電流で行い、ヒーター212をパルス状に発熱させ、その発熱に同期してダイアフラム60をポンプ室227の容積減少方向に駆動するというように、ポンプ駆動制御回路280と通電回路265とを制御することもできる。
発熱部で消費するエネルギーを削減しながら、効果的にポンプ室の内部に滞留した気泡を排出できる。
Further, in the seventh embodiment, the heater 212 is energized with a pulse current, the heater 212 generates heat in a pulse shape, and the diaphragm 60 is driven in the direction of decreasing the volume of the pump chamber 227 in synchronization with the heat generation. The pump drive control circuit 280 and the energization circuit 265 can also be controlled.
While reducing the energy consumed in the heat generating part, it is possible to effectively discharge the bubbles remaining in the pump chamber.

また、1回の気泡排出モード中にヒーター212への通電開始と停止とを、複数回繰り返すようにすると、より複雑な流れがポンプ室内に生じ滞留気泡を排出しやすくなる点で好ましい。さらに、気泡排出モード終了後に吐出モードで運転し、圧力センサ91の検出値をチェックするよう構成すると、滞留気泡が確実に排出されるまで気泡排出モードの運転を繰り返し行うことができ好ましい。   Further, it is preferable to start and stop energization of the heater 212 a plurality of times during one bubble discharge mode because a more complicated flow is generated in the pump chamber and the retained bubbles are easily discharged. Furthermore, it is preferable to operate in the discharge mode after completion of the bubble discharge mode and check the detection value of the pressure sensor 91 because the operation in the bubble discharge mode can be repeated until the retained bubbles are reliably discharged.

従って、前述の実施例7によれば、ポンプ室227内にヒーター212を備え、加熱することによってポンプ室227内の圧力を高め、気泡体積を圧縮することで、ポンプ室227内の気泡を排出することができる。   Therefore, according to the seventh embodiment described above, the heater 212 is provided in the pump chamber 227, and the pressure in the pump chamber 227 is increased by heating and the bubble volume is compressed, thereby discharging the bubbles in the pump chamber 227. can do.

さらに、ヒーター212をポンプ室227の壁から突出することがないように嵌め込み、また、少なくともポンプ室227の隅部に配置しているため、気泡が滞留しやすい突出部における気泡の滞留を防止すると共に、ポンプ室227の隅部から滞留気泡を排出することができる。   Further, since the heater 212 is fitted so as not to protrude from the wall of the pump chamber 227 and is disposed at least at the corner of the pump chamber 227, it is possible to prevent bubbles from remaining in the protruding portion where the bubbles are likely to stay. At the same time, the accumulated bubbles can be discharged from the corner of the pump chamber 227.

また、ヒーター212が複数配置された場合、ヒーター212に供給する単位時間当たりのエネルギー量を減らし、またポンプが破壊されるのを防ぎながら滞留していた気泡を速く排出したりできる。
また、ポンプ室227内に圧力センサ90を備えているので、ポンプ室227に気泡が滞留しているかを確実に判断し、前述したようにポンプ室227内の気泡を排出することができる。
Further, when a plurality of heaters 212 are arranged, it is possible to reduce the amount of energy per unit time supplied to the heaters 212 and to quickly discharge the remaining bubbles while preventing the pump from being destroyed.
In addition, since the pressure sensor 90 is provided in the pump chamber 227, it is possible to reliably determine whether or not bubbles remain in the pump chamber 227 and discharge the bubbles in the pump chamber 227 as described above.

また、ヒーター212の発熱をパルス状に行い、そのパルスと同期させてダイアフラム60を動作させているので、ヒーター212で消費するエネルギーを削減しながら、効果的にポンプ室227の内部に滞留した気泡を排出できる。   In addition, since the heat generation of the heater 212 is performed in the form of pulses and the diaphragm 60 is operated in synchronization with the pulses, the bubbles that have effectively accumulated in the pump chamber 227 while reducing the energy consumed by the heater 212. Can be discharged.

また、ヒーター212と接する作動流体が相変化する発熱量となるように加熱を行う駆動制御を行うことで、ポンプ室227内に相変化による気泡を生成でき、ポンプ室227内に流出路228へ流出する複雑で淀みのない流れを生み出せるので、ポンプ室227の内部に滞留した気泡を排出できるという効果がある。   Further, by performing drive control to perform heating so that the working fluid in contact with the heater 212 has a heat generation amount that changes in phase, bubbles due to a phase change can be generated in the pump chamber 227, and to the outflow path 228 in the pump chamber 227. Since a complicated flow without stagnation that flows out can be produced, there is an effect that bubbles staying in the pump chamber 227 can be discharged.

さらに、以上の説明においては、圧力センサ91を用いて気泡が滞留したと判断した場合に気泡排出モードを行い、無駄に気泡排出モードを行わないが、この他に、適当な時間が経過する毎に気泡排出モードの動作を行うよう構成しても良い。この場合は、圧力センサ91を省略でき簡便に実施できる。   Further, in the above description, the bubble discharge mode is performed when it is determined that the bubbles have accumulated using the pressure sensor 91 and the bubble discharge mode is not performed unnecessarily. Alternatively, the bubble discharge mode may be operated. In this case, the pressure sensor 91 can be omitted and can be easily implemented.

さらに、以上の説明において、ポンプ室圧力検出手段としては、ポンプ室227内に圧力センサを設ける構成を説明したが、他の方法を用いても構わない。他の方法としては、例えば、ダイアフラム60の歪を歪ゲージや変位センサで測定し、ポンプ室227内部の圧力を算出する方法がある。また、逆止弁222が閉じている状態での弁板の変形を歪ゲージや変位センサで測定して、ポンプ室227の圧力を算出する方法もある。また、圧電素子70を駆動する電流を電流センサで測定して、ポンプ室227の圧力を算出する方法もある。さらに、圧電素子70に歪ゲージが取りつけられていて、圧電素子70への印可電圧と歪ゲージの測定値からポンプ室227の圧力を算出する方法がある。このとき、歪ゲージとしては、歪量を抵抗変化、静電容量変化、または、電圧変化で検出するもの等、どのタイプを使用しても構わない。   Furthermore, in the above description, as the pump chamber pressure detecting means, the configuration in which the pressure sensor is provided in the pump chamber 227 has been described, but other methods may be used. As another method, for example, there is a method of measuring the strain of the diaphragm 60 with a strain gauge or a displacement sensor and calculating the pressure inside the pump chamber 227. There is also a method of calculating the pressure in the pump chamber 227 by measuring the deformation of the valve plate with the check valve 222 closed with a strain gauge or a displacement sensor. There is also a method for calculating the pressure in the pump chamber 227 by measuring the current for driving the piezoelectric element 70 with a current sensor. Further, there is a method in which a strain gauge is attached to the piezoelectric element 70 and the pressure in the pump chamber 227 is calculated from the applied voltage to the piezoelectric element 70 and the measured value of the strain gauge. At this time, any type of strain gauge may be used, such as one that detects the amount of strain by resistance change, capacitance change, or voltage change.

また、ダイアフラム60の形状は円形に限定するものではない。また、逆止弁222は、流体の圧力差によって開閉する受動弁だけではなく、それ以外の力で開閉を制御することができる能動弁タイプのものを使用しても構わない。   The shape of the diaphragm 60 is not limited to a circle. The check valve 222 is not limited to a passive valve that opens and closes due to a fluid pressure difference, but may be an active valve type that can be controlled to open and close with other force.

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施例7では、入口流路側の合成イナータンス値が出口流路側の合成イナータンス値よりも小さく、このことによる作動流体の慣性効果による小型、高圧力ポンプに気泡排出手段としてヒーター212を採用していたが、このような気泡排出手段は、例えば、図17に示すようなユニモルフ型ダイアフラムを用いるポンプにも採用することができる。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
For example, in the above-described seventh embodiment, the combined inertance value on the inlet flow path side is smaller than the combined inertance value on the outlet flow path side, and the heater 212 is used as a bubble discharging means in a small, high pressure pump due to the inertia effect of the working fluid. Although employed, such a bubble discharging means can also be employed in a pump using a unimorph diaphragm as shown in FIG. 17, for example.

図17は、ユニモルフ型ダイアフラムを採用したポンプの縦断面図である。図17において、実施例7と異なる個所について詳しく説明する。ポンプ200は、ダイアフラムとしてユニモルフ型のダイアフラム260と、流入路221及び流出路228の両方に流体抵抗要素としての逆止弁222,242と、を備えている。図17において、カップ形状のケース250の縁部にダイアフラム260が気密に固着され、ダイアフラム260のケース250側の面には板状圧電素子71が固着されている。そして、ダイアフラム260の上部には、ポンプ筐体220が気密を保つようにして固定され、ダイアフラム260とポンプ筐体220下部との間には、ポンプ室227が形成されている。   FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a pump employing a unimorph diaphragm. In FIG. 17, the differences from the seventh embodiment will be described in detail. The pump 200 includes a unimorph diaphragm 260 as a diaphragm and check valves 222 and 242 as fluid resistance elements in both the inflow path 221 and the outflow path 228. In FIG. 17, a diaphragm 260 is airtightly fixed to an edge of a cup-shaped case 250, and a plate-like piezoelectric element 71 is fixed to a surface of the diaphragm 260 on the case 250 side. The pump housing 220 is fixed to the upper portion of the diaphragm 260 so as to keep airtight, and a pump chamber 227 is formed between the diaphragm 260 and the lower portion of the pump housing 220.

このポンプ室227へ向けて、流入路221と流出路228とが連通され、流入路221には流体抵抗要素である逆止弁222が配置され、流出路228には流体抵抗要素である逆止弁242が配置されている。また、ポンプ筐体220のポンプ室227を構成する上部壁面には発熱部である面状のヒーター212が配置されている。そして、ヒーター212はポンプ筐体220に嵌め合わされて気密が保たれるように固定され、ポンプ筐体220からポンプ室側へ突出しないようになっている。   An inflow path 221 and an outflow path 228 are communicated with the pump chamber 227, a check valve 222 that is a fluid resistance element is disposed in the inflow path 221, and a check valve that is a fluid resistance element is disposed in the outflow path 228. A valve 242 is arranged. In addition, a planar heater 212 serving as a heat generating portion is disposed on an upper wall surface constituting the pump chamber 227 of the pump housing 220. The heater 212 is fixed to the pump housing 220 so as to be kept airtight, and does not protrude from the pump housing 220 to the pump chamber side.

ヒーター212の形状、材質、ポンプ筐体220への装着位置等は、実施例7及び実施例7の変形例と同じに構成することができるため、説明は省略する。
このポンプの吐出モードを説明する。
板状圧電素子71に電圧を印加すると、板状圧電素子71の径方向への変形によりダイアフラム260はポンプ室227側に凸となる形状に変形し、電圧の印加を停止すると弾性によりもとの形状に戻る。本ポンプはこのダイアフラム226の変形を利用し、逆止弁222及び242が流路を閉鎖している時に、ポンプ室227の体積が減少する方向にダイアフラム260を変形させることで、ポンプ室227内部の液体を加圧する。ポンプ室227内部の圧力が逆止弁242より下流側の圧力よりも上昇すると、逆止弁222が開き、液体が流出路228へ流出する。
Since the shape and material of the heater 212, the mounting position on the pump housing 220, and the like can be configured in the same manner as in the seventh embodiment and the modified example of the seventh embodiment, the description thereof is omitted.
The discharge mode of this pump will be described.
When a voltage is applied to the plate-like piezoelectric element 71, the diaphragm 260 is deformed into a convex shape toward the pump chamber 227 due to the deformation of the plate-like piezoelectric element 71 in the radial direction. Return to shape. This pump uses the deformation of the diaphragm 226, and when the check valves 222 and 242 close the flow path, the diaphragm 260 is deformed in a direction in which the volume of the pump chamber 227 decreases, so that the inside of the pump chamber 227 Pressurize the liquid. When the pressure inside the pump chamber 227 rises above the pressure downstream of the check valve 242, the check valve 222 opens and the liquid flows out to the outflow path 228.

次に、ポンプ室227の体積が増加する方向にダイアフラム260を変形させることで、ポンプ室227内部の圧力を減少させる。すると、まず逆止弁242が閉じ、ポンプ室227内部の圧力が逆止弁222より上流側の圧力よりも減少すると、逆止弁222が開き、流入路221からポンプ室227内へ液体が流入する。以上の動作を繰り返して作動流体を移送する。   Next, the pressure inside the pump chamber 227 is decreased by deforming the diaphragm 260 in a direction in which the volume of the pump chamber 227 increases. Then, first, the check valve 242 is closed, and when the pressure inside the pump chamber 227 decreases below the pressure upstream of the check valve 222, the check valve 222 opens and liquid flows into the pump chamber 227 from the inflow path 221. To do. The above operation is repeated to transfer the working fluid.

上述したような構造のポンプであっても、気泡排出手段としてヒーター212を備えることで、ポンプ室内の気泡をポンプ室外に排出することができ、ポンプ室内の圧力を好適に維持することができ、作動流体の吐出量を確保することができる。   Even in the pump having the structure as described above, by providing the heater 212 as the bubble discharging means, the bubbles in the pump chamber can be discharged outside the pump chamber, and the pressure in the pump chamber can be suitably maintained. The discharge amount of the working fluid can be ensured.

また、前述の実施例では、ダイアフラム60,45の形状は円形で図示したが、円形に限定されるものではない。また、逆止弁41,42は、流体の圧力差によって開閉する受動弁だけではなく、それ以外の力で開閉を制御することができる能動弁タイプのものを使用しても構わない。さらに、ダイアフラム60を動かす圧電素子には伸縮するものであれば何を使用しても良いが、本ポンプ構造は、圧電素子とダイアフラムとが変位拡大機構を介さずに接続され、ダイアフラムを高い周波数で運転可能なため、本実施形態のように応答周波数が高い圧電素子を使用することで、高周波駆動による流量増加が実現でき、小型高出力なポンプが実現できる。同様に高い周波数特性を有する超磁歪素子を使用しても良い。また、作動流体としては水の他、油等、他の液体を用いても構わない。   Further, in the above-described embodiment, the shapes of the diaphragms 60 and 45 are illustrated as circular, but are not limited to circular. The check valves 41 and 42 may be not only a passive valve that opens and closes due to a fluid pressure difference, but also an active valve type that can be controlled to open and close by other force. Furthermore, any piezoelectric element that moves the diaphragm 60 may be used as long as it expands and contracts. However, in this pump structure, the piezoelectric element and the diaphragm are connected without a displacement enlargement mechanism, and the diaphragm is operated at a high frequency. Therefore, by using a piezoelectric element having a high response frequency as in this embodiment, an increase in flow rate by high frequency driving can be realized, and a small and high output pump can be realized. Similarly, a giant magnetostrictive element having high frequency characteristics may be used. In addition to water, other liquids such as oil may be used as the working fluid.

従って、前述の実施例1〜実施例7によれば、気泡排出手段を備えることにより、ポンプ室内部に気泡が滞留しても、その気泡を排出し、吐出性能を維持することができるポンプを提供することができる。   Therefore, according to the first to seventh embodiments described above, by providing the bubble discharging means, even if the bubbles stay in the pump chamber, the pump can discharge the bubbles and maintain the discharge performance. Can be provided.

本発明のポンプは、小型の液体移送用ポンプを使用する各種産業で利用できる。   The pump of the present invention can be used in various industries using small liquid transfer pumps.

本発明の実施例1に係るポンプを示す縦断面図。1 is a longitudinal sectional view showing a pump according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係るポンプの内部状態を示すグラフ。The graph which shows the internal state of the pump which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るポンプの駆動回路を示すブロック図。The block diagram which shows the drive circuit of the pump which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るポンプの副ポンプ室ダイアフラムを示す平面図。The top view which shows the subpump chamber diaphragm of the pump which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るポンプを示す部分縦断面図。The fragmentary longitudinal cross-section which shows the pump which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係るポンプの駆動回路を示すブロック図。The block diagram which shows the drive circuit of the pump which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係るポンプを示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the pump which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係るポンプの駆動回路を示すブロック図。The block diagram which shows the drive circuit of the pump which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係るポンプを示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the pump which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例6に係る加圧機構を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the pressurization mechanism which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例6に係るポンプを示す部分縦断面図。The fragmentary longitudinal cross-section which shows the pump which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例7に係るポンプを示す部分縦断面図。The fragmentary longitudinal cross-section which shows the pump which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例7に係るヒーターを示す平面図。The top view which shows the heater which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例7に係るヒーターの変形例を示す平面図。The top view which shows the modification of the heater which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例7に係るポンプの駆動回路を示すブロック図。The block diagram which shows the drive circuit of the pump which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例7に係るヒーターの他の変形例を示す平面図。The top view which shows the other modification of the heater which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の他の実施例に係るポンプを示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the pump which concerns on the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,100,200…ポンプ、20…ポンプ筐体、21…流入路、24…副ポンプ室、27…主ポンプ室、28…流出路、30…入口側接続管、31…出口側接続管、41,42…逆止弁、50…ケース、45,60…ダイアフラム、70…圧電素子、71…板状圧電素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100,200 ... Pump, 20 ... Pump housing | casing, 21 ... Inflow passage, 24 ... Sub pump chamber, 27 ... Main pump chamber, 28 ... Outflow passage, 30 ... Inlet side connection pipe, 31 ... Outlet side connection pipe, 41, 42 ... check valve, 50 ... case, 45, 60 ... diaphragm, 70 ... piezoelectric element, 71 ... plate-like piezoelectric element.

Claims (7)

ピストンまたは可動壁を駆動することによって容積が変更可能なポンプ室と、
該ポンプ室に液体を流入する入口流路と、
前記ポンプ室から液体を流出する出口流路と、
少なくとも前記入口流路を開閉する液体抵抗要素と、
前記ポンプ室の内部に存在する液体の圧力を上昇させ維持する加圧機構と、が備えられ、
前記入口流路側の合成イナータンス値は、前記出口流路側の合成イナータンス値よりも小さく設定され、
前記加圧機構は、容積変化可能な部屋と、該容積変化可能な部屋と前記出口流路とを連通する流路とを備え、前記容積変化可能な部屋から前記ポンプ室までの液体の内部に存在する気泡を小さくし、前記ポンプ室からの液体の流れに乗せて前記出口流路より気泡を排出することを特徴とするポンプ。
A pump chamber whose volume can be changed by driving a piston or a movable wall;
An inlet channel for flowing liquid into the pump chamber;
An outlet channel through which liquid flows out of the pump chamber;
A liquid resistance element that opens and closes at least the inlet channel;
A pressurizing mechanism for increasing and maintaining the pressure of the liquid present in the pump chamber ,
The synthetic inertance value on the inlet flow path side is set smaller than the synthetic inertance value on the outlet flow path side,
The pressurizing mechanism includes a volume changeable chamber, and a flow path that communicates the volume changeable chamber and the outlet flow path, and is disposed inside the liquid from the volume changeable chamber to the pump chamber. A pump characterized in that bubbles that are present are reduced, and the bubbles are discharged from the outlet channel by being placed on a liquid flow from the pump chamber .
請求項に記載のポンプにおいて、
前記容積変化可能な部屋は、弾性体により形成されていることを特徴とするポンプ。
The pump according to claim 1 , wherein
The pump capable of changing the volume is formed of an elastic body.
請求項に記載のポンプにおいて、
前記加圧機構には、前記容積変化可能な部屋の容積を変更するために圧力を加える容積変更機構を備えていることを特徴とするポンプ。
The pump according to claim 1 , wherein
The pump according to claim 1, wherein the pressurizing mechanism includes a volume changing mechanism that applies pressure to change the volume of the room in which the volume can be changed.
請求項1から3のいずれか1項に記載のポンプにおいて、The pump according to any one of claims 1 to 3,
前記出口流路を遮断する遮断手段を更に備えていることを特徴とするポンプ。A pump characterized by further comprising blocking means for blocking the outlet channel.
請求項1から4のいずれか1項に記載のポンプにおいて、
前記加圧機構の内部圧力が所定の圧力に達したとき、内部圧力の上昇を抑制する手段を更に備えていることを特徴とするポンプ。
The pump according to any one of claims 1 to 4 ,
The pump further comprising means for suppressing an increase in internal pressure when the internal pressure of the pressurizing mechanism reaches a predetermined pressure.
請求項1から5のいずれか1項に記載のポンプにおいて、
前記容積変化可能な部屋の内部圧力を検出する圧力検出部が備えられていることを特徴とするポンプ。
The pump according to any one of claims 1 to 5 ,
A pump comprising a pressure detection unit for detecting an internal pressure of the room in which the volume can be changed.
請求項1から6のいずれか1項に記載のポンプにおいて、
前記加圧機構により加えられる前記容積変化可能な部屋の内部圧力は、ゲージ圧で約1気圧から5気圧の範囲であることを特徴とするポンプ。
The pump according to any one of claims 1 to 6 ,
The pump characterized in that the internal pressure of the chamber capable of changing volume applied by the pressurizing mechanism is in the range of about 1 to 5 atm in gauge pressure.
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