JP5335003B2 - ポンプ - Google Patents
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Description
使用時にポンプ送りされるべき流体を含むチェンバ(室)であって、第1及び第2端壁並びに側壁により境界を区切られた実質的に円柱状の形状を持つ主キャビティ(主空洞)と、該主キャビティから半径方向外側に向かって延びる二次キャビティとを含むチェンバと、
使用時に、上記第1端壁の面に実質的に垂直な方向において該第1端壁の振動的運動を生じさせる1以上のアクチュエータと、
を有し、
これにより、使用時に、上記端壁の軸方向振動が上記主キャビティにおける上記流体の圧力の半径方向振動を生じさせ、
上記二次キャビティが、上記アクチュエータが駆動された場合に上記第1端壁が上記側壁に対して移動することができるように該側壁を第1端壁から隔てている、
流体ポンプが提供される。
a/hは1.2より大である;及び
h2/aは4×10-10mより大である。
(k0・c_min/2πf) < a
< (k0・c_max/2πf)
ここで、c_minは115m/sであり、c_maxは1970m/sであり、fは動作周波数であり、k0は定数(k0=3.83)である。
Claims (30)
- 使用時にポンプ送りされるべき流体を含み、第1及び第2端壁並びに側壁により境界を区切られた実質的に円柱状の形状を持つ主キャビティと、該主キャビティから半径方向外側に向かって延びる二次キャビティとを有するチェンバと、
使用時に、前記第1端壁の面に実質的に垂直な方向において該第1端壁の振動運動を生じさせる1以上のアクチュエータと、
を有し、
これにより、使用時に、前記端壁の軸方向振動が前記主キャビティにおける前記流体の圧力の半径方向振動を生じさせ、
前記二次キャビティが、前記アクチュエータが駆動された場合に前記第1端壁が前記側壁に対して移動することができるように、かつ前記側壁に振動の波腹が位置されるように該側壁を前記第1端壁から隔てている、
流体ポンプ。 - 前記側壁の上部と前記第1端壁との間に間隙が設けられる請求項1に記載の流体ポンプ。
- 前記側壁の上部と前記第1端壁との間に順応性材料の層が設けられ、前記側壁の上部に対し前記第1端壁の最適な音響的移動を維持する請求項2に記載のポンプ。
- 前記二次キャビティが、前記側壁と前記第1端壁との間の薄い部分と、前記側壁より半径方向外側の深い部分とを含む請求項1ないし3の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記側壁が前記第1端壁に向かって先細りとなる請求項4に記載のポンプ。
- 前記第1端壁が前記二次キャビティの半径方向最外側部で取り付けられる請求項1ないし5の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記チェンバの壁を経る少なくとも2つの開口を更に有し、これら開口のうちの少なくとも1つはバルブ付き開口である請求項1ないし6の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記アクチュエータが、圧電ディスク又は磁歪ディスクの何れかである能動素子を含む請求項1ないし7の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記アクチュエータが、圧電リング又は磁歪リングの何れかである能動素子を含む請求項1ないし8の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記能動素子が、前記端壁の一方又は両方の軸方向たわみを誘起するためにラジアルモードで励起される請求項8又は請求項9に記載のポンプ。
- 前記能動素子のリングの内周と外周との間の半径方向距離が前記アクチュエータのモード形状の波長の約半分である請求項10に記載のポンプ。
- 前記能動素子のリングの前記内周及び前記外周が、実質的に前記アクチュエータの振動モード形状のノードに位置される請求項11に記載のポンプ。
- 前記リングの前記内周と前記外周との間の距離が、前記アクチュエータのモード形状の波長の約四分の一である請求項10に記載のポンプ。
- 前記リングの前記外周が、実質的に前記二次キャビティの半径方向最外側部に隣接する請求項13に記載のポンプ。
- 前記アクチュエータがソレノイドを含む請求項1ないし7の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記第1端壁の厚さが、モード形状マッチングのために前記アクチュエータの変位形状を最適化するよう形成される請求項1ないし15の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記アクチュエータが、前記圧電材料又は前記磁歪材料が該アクチュエータの休止位置に事前圧縮されるように構築される請求項8ないし14の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記主キャビティの半径a及び高さhは、
a/hが1.2より大きい、及び
h2/aが4×10−10mより大きい、
なる不等式を満足する請求項1ないし17の何れか一項に記載のポンプ。 - 前記主キャビティの半径aが、
(k0・c_min/2πf) < a < (k0・c_max/2πf)
なる不等式も満足し、ここで、c_minは115m/sであり、c_maxは1970m/sであり、fは動作周波数であり、k0は定数(k0=3.83)である請求項18に記載のポンプ。 - 使用時において、駆動される前記端壁(又は複数の端壁)の運動及び前記主キャビティ内の前記圧力振動がモード形状マッチングされ、前記振動運動の周波数が前記主キャビティにおける半径方向圧力振動の最低共振周波数の20%以内である請求項1ないし19の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記比a/hが20より大きい請求項18ないし19の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記主キャビティの容積が10ml未満である請求項1ないし21の何れか一項に記載のポンプ。
- 使用時において、前記振動運動の周波数が、前記主キャビティにおける半径方向圧力振動の最低共振周波数に等しい請求項1ないし22の何れか一項に記載のポンプ。
- 使用時において、前記主キャビティにおける半径方向流体圧力振動の最低共振周波数が500Hzより高い請求項1ないし23の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記端壁の一方又は両方が、これら端壁が中心において最小距離により隔てられる一方、縁部では最大距離により隔てられるように切頭円錐形状を有する請求項1ないし24の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記端壁の運動が、前記キャビティ内の圧力振動とモード形状マッチングされる請求項1ないし25の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記端壁の運動の振幅がベッセル関数の形状に近い請求項1ないし26の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記チェンバの壁における如何なるバルブ無し開口も、前記主キャビティの中心から0.63a±0.2aの距離に配置され、ここでaは前記主キャビティの半径である請求項1ないし27の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記チェンバの壁における如何なるバルブ付き開口も、前記主キャビティの中心の近傍に配置される請求項1ないし28の何れか一項に記載のポンプ。
- 前記比h2/aが10−7mより大きく、前記作動流体が気体である請求項18ないし29の何れか一項に記載のポンプ。
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