JPH0281974A

JPH0281974A - 圧電ポンプ

Info

Publication number: JPH0281974A
Application number: JP23261688A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakamura; 聡中村; Teruo Shimizu; 輝夫清水; Reizo Naruse; 成瀬　礼礼三; Hiroyuki Igawa; 博之井川
Original assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Current assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-03-22
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2835519B2

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１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。

従来の技術従来の圧電アクチュエータを利用したポンプではバイモ
ルフ型アクチュエータを用いている為にアクチュエータ
の電圧と変位特性はヒステリシスが大きい。その為に送
量と電圧の比が比例しないとバに、一般にパイセルフ望
アクヂュエータでは、共保点付近の周波数で駆動するの
で、送量と周波数は比例しないとの欠点があった。

また、圧電アクチュエータポンプにおいて、昭和６１年
３月１４日出願（特願昭６１−５７９７０号）し、昭和
６２年９月２１日に特許出願公開昭６２−２１４２８７
号として特許公開された「圧電振動子ポンプ」のように
空気室（空気貯溜部）を設けた発明はあるが、送量と周
波数特性の関係をリニアに改、ｙ５−する目的ではなく
、周波数変動Ｃ対して変動の少ない安定送ｍを得る目的
と鳳［るものであった。

更に、ポンプの送量をセンサーで検出し、その検出信号
を駆動信号にフィードバックして送量設定値に合致した
送量が出来るように、サーボ系を形成した発明はあるが
、ポンプの送量特性が電圧・周波数に対してリニアに変
化していないため、送量設定値に合致した送量が４［１
られる様なサーボ系とすることは実現不可能であった。

しかるに駆動信号とは駆動電圧と周波数のどちらか又は
両方を言う。

発明が解決しようとする課題本発明は、縦効果型圧電アクチュ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置を拡大する機構を有する
ことにより送量υ制御が容易にでき、微少量から多聞ま
で幅広いａ、ＩＩ御ができると共に、センサーを用いて
ポンプ駆動回路でフィードバックをかけた場合に設定値
に合致した送量が４！Ｉられる様なサーボ系ができる圧
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］課題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、駆動源に
縦効果型圧電アクチュエータと拡大機構を使用すると共
に、吸入口及び吐出口の外側に空気貯溜部を形成したこ
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に交流電圧
（１４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は上下に撮動し、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の先端部に支持板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７
ａの先端に取付けられているダイヤフラム本体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
吐出側の中空部６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
いて前記アクチユエータに圧縮応力を加えている。

以上縦効果型圧電アクチュエータ１１の上下蛋初により
液体の吸入・吐出が繰返される。

実施例第１図から第９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は蓋体であり、符号２は拡大機構を収納したケーシン
グであり、符号９はダイアフラム本体である。蓋体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膜１０を形成したダイアフ
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を形成していると共に、被［２１
０の周面部表面には複数の突出部１０ａ、１０ｂ、１０
ｃが形成され、周面部表面に溝部１０ｄが円状に形成さ
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１０ｂ、１０ｃがある局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１１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
構成されでいたダイアフラムのように球状変形をするこ
とがない。即ち、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ｆ１５［ｇＡ状に
スリットを設は被ｖＡ牽形成し周面部を固定したダイア
フラムの場合には、球状変形又は円錐変形をしていたが
、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。

符号２０．２１はボルトでありｔ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全弁を使用
しているが、必ずしも全弁に限定する必藍もなく、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機構本体は、第１図及
び第２図に示したようにＬ形固定部材１２内に仮バネ１
５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２２で固定されているレバ
ー１４の先端部には支持部材２７がボルト２３により垂
下して取付けられ、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会
７が上記支持部材２７の先端にボルト２４により固定さ
れていると共に、上記支持部材２７の下端部にスプリン
グ１３が取付けられ、該スプリング先端２５はＬ形固定
部材１２にボルト２６により取付けられている。

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図中の八−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の横に配置した
ものである。

このように、拡大機構を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。

本実施例の益体１の縦断面は、第１図に示した図と同じ
である。

第６図は本発明の第３実施例の蓋体１の縦断面図であり
、本実施例では吸入口側の中空部５内に中空内突出部３
ｂを設けると共に、吐出口側の中空部６内にもまた中空
内突出ｆｆ４ｂを設ける。

この様な構成にすると蓋体１をどのような向きに配置し
ても空気が空気貯溜部５ｂ、５Ｃ１６ｂ。

６０に溜るので空気貯溜部を右する圧電ポンプとしての
性能が損われることがなく、流路の途中のどこで６配置
できる。

第７図は、本発明の第４実施例を示した図で、−部を省
略した簡略図であり、本実施例では、第７図に示１如く
吸入口３、空気貯溜部５ｃ及び吸入制逆１１弁５ａがポ
ンプ室８の下方に取付けられ、しかも逆止弁としてボー
ル弁５ａを使用することができる。そして、また吐出側
逆止弁６、空気貯溜部６０及び吐出口４がポンプ室８の
上方に取付けると共に、前記同様ボール弁６ａを使用す
ることができる。そして、本実施例では吸入側空気貯溜
部５Ｃと吸入側逆止弁５ａとは別体に形成され、接合さ
れている。同様に吐出側逆止弁６ａと吐出側空気貯溜部
６Ｃとは別体に形成されて接合されている。また本実施
例においては、スプリング１３がスプリング先端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。第８図は吸入側空気貯溜部５Ｃと吸
入側逆止弁５ａが一体に形成された場合の縦断面図であ
り、第９図は吐出側逆止弁６ａ及び吐出側空気貯溜部６
Ｃが一体に形成された場合の縦断面図であり、これらは
第７図に表示した第４実施例に使用する。

［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縦効
果型圧電アクチュエータを用いた圧電ポンプとした為に
、正確な送量を得ることができ、良好な制御性を持つと
共に、大ぎな送量を得ることかできるとの効果がある。

また縦効果型圧電アクチュエータを用いると共に、中空
部に空気貯溜部を設けることにより吸入圧力・吐出圧力
の変動を緩和させて、更に、正確な流出、良好なあす御
性及び大きな送量を）７ることができるとの効果がある
。

更に、第１０図に示すように空気貯溜部はポンプ室から
の圧力の変動を空気貯溜部内の空気が膨圧・収縮Ｊるこ
とにより緩和し、流体の流れを平滑にし、不要な繰返し
運動がないのでエネルギーのロスが少なくなり、ポンプ
室の周波数と流量特性は高い周波数までリニアにのび、
流出が増加するとの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の縦ｎ面図、第２図は第１
図中のΔ−Ｂ線の縦断面図、第３図は木琵明に使用され
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
の一部を省略した略図、第６図は本発明の第３実施例の
蓋体のみの縦断面図、第７図は本発明の第４実施例の一
部を省略した略図、第８図は本発明の第５実施例に使用
される空気貯溜部と吸入側逆止弁が一体に形成された部
分の縦断面図、第９図は本発明の第５実施例に使用され
る空気貯溜部及び吐出側逆止弁が一体に形成された部分
の縦断面図、第１０図は周波数と１秒当りの流量を示し
たグラフである。１・・・蓋体　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
０７ａ・・・左支持部　７ｂ・・・右支持部　８・・・
ポンプｖ　９・・・ダイアフラム本体　９ａ・・・具部
　１０・・・被膜　１０ａ、１０ｂ、１０ｃｍ−−突部
　１１・・・圧電アクチュエータ　１２・・・Ｌ形固定
品材　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６」第図］４第５図

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、駆動源でダイアフラムを駆動し、流体を吸入・
吐出させるポンプにおいて、駆動源に縦効果型圧電アク
チュエータと拡大機構を使用すると共に、吸入口及び吐
出口の外側に空気貯溜部を形成したことを特徴とする圧
電ポンプ。