JPH02298679A

JPH02298679A - 圧電ポンプ

Info

Publication number: JPH02298679A
Application number: JP63200947A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakamura; 聡中村; Teruo Shimizu; 輝夫清水; Reizo Naruse; 成瀬　礼三; Hiroyuki Igawa; 博之井川
Original assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Current assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-12-11
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2887677B2; DE3926348A1; US4983876A; DE3926348C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］産業上の利用可能性本発明は、縦効果型圧電アクチュエータを使用した圧電
ポンプの改良に関するものである。

従来の技術従来は、第１２図に示すように吸入口３９に吸入側ボー
ル弁３８を吐出口に吐出側ボール弁３５を設け、ポンプ
室の両面にバイモルフ型アクチェータ３６．３７を用い
、上記アクチュエータに電圧を印加しｆｆｉ！勤させる
と上記アクチュエータそのものが、ポンプ室４０の容積
を変化させて、ポンプの機能を得る構造の圧電式ポンプ
では、バイモルフ型アクチュエータ３６．３７のヒステ
リシスが大きい為に変位と電圧の比は第１３図に示した
如く比例しない（但し、第１３図の表はシリコンゴム及
びフィルムが付いた震動板として測定したものである。

）また、一般にバイモルフ型アクチュエータでは、共振点
付近の周波数で振動するので、送置と周波数は比例しな
いし、バイモルフ型アクチュエータは、第１４図に示す
ように球状変位（ａ）であるために変位量及び容積変化
率の交換効率が非常に悪いとの欠点があった。

更に、縦効果型圧電ポンプであっても昭和６１年１月８
日に出願（特願昭６１−１５７３号）し、昭和６２年７
月１５日に特許出願公開昭６２−１５９７７８号として
特許公開されたダイアフラム式ポンプでは、圧電素子自
体の変位量が小さいので、大きな流量は得られないし、
昭和５９年１２月１４日に出願され（実願昭５９−１８
８７７１号）、昭和６１年７月１日に実用新案出願公開
された（実用公開昭６１−１０３５８０号）流体ポンプ
のようにレバーにより変位量を拡大しても、大径のダイ
ヤフラムを駆動させなければ大きな流量は得られない。

発明が解決しようとする問題点水元用は、縦効果型圧電アクチユエータを駆動源として
被膜されたダイアフラム本体を駆動させると共に、上記
圧電アクチュエータの変位間を拡大する機構を有するこ
とにより駆動源の電圧値及び周波数により送量のυＩｔ
ｌｊができる圧電ポンプを提供することを目的とするも
のである。

［発明の構成］問題点を解決するための手段本発明は、以上の問題点を解決する為に吸入口側に吸入
側逆止弁を、吐出口側に吐出側逆止弁を備えた蓋体と、
Ｌ形囚定部材内に取付けた板バネの先端に固定すると共
に縦効果型圧電アクチュエータの上端部を取付けたレバ
ーからなる拡大機構を収納したケーシングと、被膜した
ダイアフラム本体からなる圧電ポンプにおいて、上記レ
バー先端部にダイアフラム本体を支持するコ状支持部材
を固定した支持部材を取付けると共に、スプリングを介
して上記支持部材をＬ形固定部材に固定したことを特徴
とする圧電ポンプの構成とした。

作用本発明の第１実施例により本発明の詳細な説明すれば以
下の通りである。

拡大機構の縦効果型圧電アクチュエータ１１に交ＷｔＷ
１圧（極性は一方だけで負側は存在しない交流電圧）を
印加すると前記アクチュエータ１１は上下に振動し、こ
の上下の振動は拡大機構のレバー１４により拡大され、
レバー１４の先端部に支持Ｗ材２７を介して固定された
コ状支持部材７を上下動させ、右支持部７ｂ及び左支持
部７ａの先端に取付けられているダイヤスラム本体９を
上下動させる。

そして、ダイヤフラム本体９が下方に移動したときは、
ポンプ室８内は負圧になるので、吐出側逆止弁６ａが閉
止状態となり、吸込側逆止弁５ａが開放状態となって液
体が吸入口３及び中空部５を通り、ポンプ室内８に流入
するが、ダイアフラム本体９が上方に移動したときは、
ポンプ室８内は正圧になるので吸入側逆止弁５ａが閉止
状態となり、吐出側逆止弁６ａが開放状態となり液体が
吐出側の中空ｆ’ｆ１１６に吐出され吐出口４を通り流
出する。

スプリング１３は、コ状支持部材７を下方に引張ってい
る。それは前記アクチュエータは縮み方向には力を発生
できない。つまり引張り応力には弱いのでスプリングを
用いて前記アクチュエータを助けている。以上縦効果型
圧電アクチュエータ１１の上下撮動により液体の吸入・
吐出が繰返される。

第５図に示した第２実施例でも、拡大機構が蓋体１の横
に配置しただけであり、作用は第１実施例と同様である
。第６図に示した第３実施例の場合も作用は蓋体１の下
部に吸入口３及び吸入側逆止弁５ａが配置され、上部に
吐出口４及び吐出側逆止弁６ａが配置されているので、
ダイアフラム本体９が左右に振動するだけで同様である
。

実施例第１図及び第７図は、本発明の実施例を示した図である
。以下図面に表された実施例に従って本発明の詳細な説
明する。

第１図は、本発明の第１実施例の縦断面図であり、符号
１は益体であり、符号２は拡大機構を収納したケーシン
グでり、符号９はダイアフラム本体である。

益体１の上部には吸入口３及び吐出口４が設けられ、吸
入口３の下方には吸入口の径よりやや大径の中空部５が
形成され、中空部の底部には吸入逆止弁５ａが設けられ
ている。

同様に吐出口４の下方に吐出口４の径よりも大径の中空
部６が設けられ、中空部６の底部には吐出側逆止弁６ａ
が設けられている。

そして、吸入側逆止弁５ａ及び吐出側逆止弁６ａとゴム
等の伸縮自在の弾性部材で被１１１０されたダイアフラ
ム本体９間には、ポンプ室８が形成されている。

本発明で使用されているダイアフラム本体９は、第３図
に示すように、基部９ａの表面はゴム等の伸縮自在の弾
性部材により被膜１０されていると共に、被膜１０の周
面部表面には複数の突出部１０ａ、１０ｂ、１０Ｃが形
成され、周面部表面に溝部１０ｄが形成されている。

第４図は、ダイアフラム本体９の他の実施例を示したも
のである。

この様に形成されたダイアフラム本体の被膜１０の突出
部セｂｈ１０ｂ、１０Ｃがある周部を固定されているの
で、ダイアフラム本体９は全体が圧電アクチュエータ１
１の振動に応じて平行に上下動する。そのために、平板
でのみ構成されていたダイアフラムのように球状変位を
することがない。即ら、従来の金属板により形成され金
属板の周面部を固定した場合、又は金属板に円錐状にス
リットを設は被膜を形成し周面部を固定したダイアフラ
ムの場合には、第１４図の様に球状変位（ａ）又は円錐
変位（ｂ）をしていたが、本発明に使用されているダイ
アフラム本体９は、伸縮自在の弾性部材が被膜形成され
ているので、第９図に表示した如く水平にしかも平行に
上下動する。

σＸＪ２÷３となる。

尚、縦効果型圧電アクチュエータを使用した場合は、変
位と電圧のリニアリティーがよいが、バイモルフの場合
は、変位と電圧のリニアリティーが悪い。

符号２０．２１はボルトであり蓋体１はケーシング２に
上記ボルトにより取付けられている。

本実施例では、吸入及び吐出側逆止弁として傘弁を使用
しているが、必ずしも傘弁に限定する必要もなく、他の
弁を使用してもよい。

ケーシング２内に収納された拡大８１１！本体は、第１
図及び第２図に示したようにＬ形固定部材１２内に板バ
ネ１５を取付けると共に、縦効果型圧電アクチュエータ
１１の一方端を固定し、上記アクチュエータ１１の他方
端を板バネ１５にボルト２２で取付けたレバー１４の内
側に取付ける。

板バネ１５の先端部にボルト２３で固定されているレバ
ー１４の先端部にはダイアフラム本体９を支持している
左支持部７ａ及び右支持部７ｂを有するコ状支持部材２
７が固定されていると共に、上記支持部材２７はスプリ
ング１３を介してＬ形固定部４４１２にボルト２６によ
りスプリング先端２５取付けられている。

第２図は、支持部材２７によりダイアフラム本体９を支
持した状態を示したものであり、第１図中のＡ−Ｂ線の
縦断面図であり、ダイアフラム本体９はコ状支持部材２
７の左支持部７ａ及び右支持部７ｂの先端に取付けられ
ている。

第５図は、本発明の第２実施例を示したもので一部を省
略した簡略図であり、本実施例では拡大機構を収納した
ケーシング２をポンプ室等のある蓋体１の真横に配置し
たものである。

このように、拡大機構を真横に配置することにより、本
発明をコンパクト化することができる。

本実施例の蓋体１の縦断面は、第１図に示した図と同じ
である。

第６図及び第７図は、本発明の第３実施例を示したもの
で、一部を省略した簡略図であり、第７図は第３実施例
の縦断面図である。

本実施例では、第７図に示す如く吸入口３及び吸入側逆
止弁５をポンプ室の下方に取付け、しかも逆止弁として
ボール弁５ａを使用する。

そして、また吐出口４及び吐出側逆止弁６をポンプ室８
の上方に取付けると共に、ボール弁６ａを使用する。ス
プリング１３は、スプリング先端２５にスプリング固定
部材２７ａを介してＬ形固定部材１２に取付けられてい
る。

［発明の効果］本発明は以上のような構成を有するものである為に微少
流石から大滝聞まで広い範囲において、周波数と電圧を
変化させることで、正確にコントロールできるとの効果
がある。

駆ｖＪ電圧と流量との関係を示したグラフは、第８図で
あり、駆動周波数と流量の関係を表したものが第１０図
のグラフであるが、上記のグラフから明らかなように電
圧及び周波数によりｉｓがリニアに変化するので安定な
流量をｌ１ｌｔｌｊできるとの効果がある。

また印加電圧波形として第１１図（１）に示した正弦波
を用いると静粛な駆動が可能となり、（２）の矩形波で
は、騒音が発生するものの、正確な定量送りができ、（
３）、（４）、（５）、（６）の波形を用いることもｒ
′きるとの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図、第２図は第１
図のＡ−Ｂ線の縦断面図、第３図は本発明に使用されて
いるダイアフラム本体の縦断面図、第４図は他のダイア
フラム本体の縦断面図、第５図は本発明の第２実施例の
一部を省略した簡略図、第６図は本発明の第３実施例の
一部を省略した簡略図、第７図は第６図に示した第３実
施例の一部縦断面図、第８図は駆ｖＪ電圧と１秒当りの
流量を示したグラフ、第９図はダイアフラム本体の平行
移動の状態を示した斜視図、第１０図は本発明の周波数
と１秒当りの流量を示したグラフ、第１１図は印加電圧
波形を示した図、第１２図は従来のバイモルフ型圧電ポ
ンプの略縦断面図、第１３図は従来のバイモルフ型アク
チュエーターの直流電圧と変位特性を示した図、第１４
図は球状変位及び円錐状変位を示した図である。１・・・益体　２・・・ケーシング　３・・・吸入口　
４・・・吐出口　５．６・・・中空部　５ａ・・・吸入
側逆止弁　６ａ・・・吐出側逆止弁７・・・コ状支持部
材　７ａ・・・左支持部　７ｂ・・・右支持部　８・・
・ポンプ室　９・・・ダイアフラム本体　９ａ・・・具
部　１０・・・被Ｐａ　　１０ａ、１０ｂ、１０ｃｍ−
−凸部　１１・・・圧電７クチユエータ　１２・・・Ｌ
形固定部材　１３・・・スプリング　１４・・・レバー
１５・・・板バネ　１６．１７．１８．１９・・・オー
リング　２０．２１．２２．２３．２４．２６．２８．
２９．３０，３１・・・ボルト　２５・・・スプリング
先端　２７・・・支持部材２７ａ・・・スプリング固定
部材特許出願人　　　株式会社日本計器製作所第１図Ｊ第２図第３図第４図第７図第８図駆動電圧［Ｖ］第９図り第１４図１、事件の表示　　特願昭６３−２００９４７号２１発
明の名称　　圧電ポンプ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　東京都南久が原１丁目１３番６号名称　　　株式
会社日本計器製作所代表取締役　青　柳　衆　− ４、代理人住所　東京都中央区銀座２丁目２番１９号自発補正６・補正の対象添附図面全図（第１図から第１４図）第１図Ｂ−」第２図第３図第５図第６図第７図 ↑ 駆！Ｉｔ！圧［Ｖ］第９図り第１４図円錐状変位（ｂ）４１　球状変位（ａ）　　　　　Ｑｌど。手続補正書１．事件の表示　　特願昭６３−２００９４７号２、発
明の名称　　圧電ポンプ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人住所　東京都南久が原１丁目、１３番６号名称　　　株
式会社日本計器製作所代表取締役　青　柳　衆　− ４、代理人住所　東京都中央区銀座２丁目２番１９号自発補正６・補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

吸入口側に吸入側逆止弁を、吐出口側に吐出側逆止弁を
備えた蓋体と、Ｌ形固定部材内に取付けた板バネの先端
に固定すると共に縦効果型圧電アクチュエータの上端部
を取付けたレバーからなる拡大機構を収納したケーシン
グと、被膜したダイアフラム本体からなる圧電ポンプに
おいて、上記レバー先端部にダイアフラム本体を支持す
るコ状支持部材を固定した支持部材を取付けると共に、
スプリングを介して上記支持部材をＬ形固定部材に固定
したことを特徴とする圧電ポンプ。