JPH04103273U - 圧電ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕長期間または各種態様の使用において吐出量の
精密なコントロールを可能にした圧電ポンプを提供す
る。 〔構成〕交番電圧の印加により圧電素子（２）から発生
する撓振動を利用した圧電ポンプ（１０）において、圧
電素子（２）の液非接触側面に歪みゲージ（２０）を接
着し、該歪みゲージ（２０）の出力が一定となるように
前記交流電圧を制御する制御装置（５０）を設ける。 〔効果〕長期間の使用に配管やポンプ室に空気が滞留し
て圧力損失が変動する場合、サクションヘッドや吐出側
圧力が変動する態様で使用する場合において、吐出量の
精密なコントロールが可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電ポンプに関するものであり、詳しくは、長期間または各種態様 の使用において吐出量の精密なコントロールを可能にした圧電ポンプに関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

圧電ポンプは、交番電圧の印加により圧電素子から発生する撓振動を利用した 新規な構造のポンプであり、吐出量の精密なコントロールが必要な分野に好適な ポンプとして注目されている。

【０００３】 一般的に、圧電ポンプは、ハウジングとその周縁部が上記ハウジングに固定さ れた圧電素子とでポンプ室を形成し、該ポンプ室に、それぞれ逆止弁を具備した 吐出口および吸入口を設けて構成される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、圧電ポンプは、例えば、長期間の使用中に配管やポンプ室に空 気が滞留し、または、吐出側または吸入側の配管内に異物が引っ掛ったり或いは 外力により配管が変形したりすることにより、ポンプを含む配管系の圧力損失が 変動した場合は、圧電素子の撓振動量が変化し、吐出量の精密なコントロールが 困難となる。

【０００５】 また、貯蔵液を高位置に移送する使用態様においては、貯蔵液量の減少に伴っ てサクションヘッドが変動し、更には、密閉容器内に液を移送する態様において は、該容器内の液量の増加に伴う内圧上昇により突出側圧力が変動し、このよう な場合も、上記と同様に、圧電素子の撓振動量が変化する。

【０００６】 本考案は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、長期間または各 種態様の使用において吐出量の精密なコントロールを可能にした圧電ポンプを提 供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

すなわち、上記の目的を達成するための本考案の要旨は、交番電圧の印加によ り圧電素子から発生する撓振動を利用した圧電ポンプにおいて、上記圧電素子の 液非接触側面に歪みゲージを接着し、前記交番電圧を制御して歪みゲージの出力 を一定にする制御装置を設けたことを特徴とする圧電ポンプに存する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明するが、本考案は、その要旨を超え ない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

【０００９】 図１は、本考案の実施例を示す一部断面の説明図である。 上記の実施例に示す本考案の圧電ポンプは、ポンプ構造としては、一般的構造 の圧電ポンプである。

【００１０】 上記の圧電ポンプは、ハウジング（１）とその周縁部が上記ハウジングに固定 された圧電素子（２）とでポンプ室（３）を形成し、該ポンプ室に、それぞれ逆 止弁（４′）、（５′）を具備した吐出口（４）及び吸入口（５）を縦方向に設 けた構造のものである。

【００１１】 通常、ハウジング（１）は、円筒構造であり、圧電素子（２）は円板状である 。そして、ハウジング（１）の円筒内部には、圧電素子（２）が配置され、ハウ ジング（１）と圧電素子（２）とでポンプ室（３）を形成している。圧電素子（ ２）は、その周縁部がハウジング（１）の内周壁に設けられた溝に嵌合して固定 されている。

【００１２】 圧電素子（２）を構成する圧電体としては、セラミックス系、有機系のものが 使用できる。具体的には、セラミックス系の圧電体としてはチタン酸バリウム、 チタン酸鉛、チタン酸・ジルコン酸鉛等、有機系の圧電体としては、ポリフッ化 ビニリデン、フッ化ビニリデンと三フッ化ビニリデンとの共重合物等が挙げられ る。

【００１３】 圧電素子（２）は、上記圧電体と金属薄板、例えば、リン青銅薄板によるシム 材とから構成される。そして、例えば、厚さ０．２〜３mmの薄板状とした圧電体 の両面に金属の蒸着、箔の接着または金属系塗布剤の塗布等により金属を積層し て膜状電極が形成される。この膜状電極には交番電圧を印加する導線が取り付け られる。

【００１４】 圧電素子（２）は、上記の圧電体１枚とシム材１枚とを積層接合した単層型（ ユニモルフ）、シム材の両面に圧電体を積層した複層型（バイモルフ）又はシム 材と圧電体とを交互に複数積層した形で用いることができる。 圧電素子（２）の上記膜状電極は、好ましい態様として、プラスチックゴム等 で被覆されて絶縁状態になされている。 なお、圧電素子（２）の寸法、形状等は、使用する流体の物性値、圧力、流量 等により適宜選択することができる。

【００１５】 ハウジング（１）のポンプ室（３）には、それぞれ逆止弁（４′）、（５′） を配置した吐出口（４）及び吸入口（５）が設けられている。各逆止弁（４′） 、（５′）には、金属製、プラスチック製の平型弁またはゴム製の傘型弁等が使 用される。

【００１６】 本考案においては、上記のように構成される圧電ポンプ（１０）において、圧 電素子（２）の液非接触側面に歪みゲージ（２０）を接着し、圧電素子（２）に 印加する交番電圧を制御して歪みゲージ（２０）の出力を一定にする制御装置（ ５０）を設ける。

【００１７】 歪みゲージ（２０）は、抵抗体が歪みを受けるときにその歪みに比例して電気 抵抗が変化する現象を利用したものである。従って、圧電素子（２）に歪みゲー ジ（２０）を密着させてその電気抵抗の変化を測定することにより、圧電素子（ ２）の撓振動量の変化を測定することができる。そして、歪みゲージ（２０）の 形状として、線、箔、半導体など各種のものが知られている。

【００１８】 本考案においては、上記の何れの種類の歪みゲージをも使用し得るが、通常は 、樹脂などの絶縁材の上にグリッド状の金属箔素子を造り、リード線を取り付け たものが使用される。そして、歪みゲージ（２０）は、接着剤により、圧電素子 （２）の液非接触側面に接着して使用される。

【００１９】 歪みゲージ（２０）の出力（電気抵抗の変化）は、これが非常に小さいため、 一般的には、ブリッジ回路（３０）を利用し、該ブリッジ回路に供給する電源と 出力を増幅する増幅器よりなる歪み測定器（４０）を通して電圧の変化として出 力され、そして、制御装置（５０）に入力される。

【００２０】 制御装置（５０）は、電源（６０）より入力されて圧電素子（２）に印加され る交番電圧（大きさ）を制御し、歪みゲージ（２０）の出力、すなわち、圧電素 子（２）の撓振動量を一定にする。

【００２１】 図２及び図３は、本考案の他の実施例を示す一部断面の説明図であり、歪みゲ ージによる交番電圧の制御機構を除外して示した説明図である。そして、図２は 吸入状態を示し、図３は吐出状態を示す。 上記の実施例に示す本考案の圧電ポンプは、ポンプ構造としては、ダイヤフラ ム構造の圧電ポンプである。

【００２２】 上記の圧電ポンプは、ハウジング（１）とその周縁部が上記ハウジングに固定 されたダイヤフラム（６）とでポンプ室（３）を形成し、該ポンプ室には、それ ぞれ逆止弁（４′）、（５′）を配置した吐出口（４）及び吸入口（５）を設け 、ダイヤフラム（６）の駆動を接続部材（７）により接続された圧電素子（２） にて行うようにした構造のものである。そして、圧電素子（２）の撓振動（往復 運動）により、ダイヤフラム（６）が往復運動してポンプ作用を行う。

【００２３】 図４及び図５は、本考案の更に他の実施例を示す一部断面の説明図であり、歪 みゲージによる交番電圧の制御機構を除外して示した説明図である。そして、図 ４は吸入状態を示し、図５は吐出状態を示す。 上記の実施例に示す本考案の圧電ポンプは、ポンプ構造としては、ピストン構 造の圧電ポンプである。

【００２４】 上記の圧電ポンプは、シリンダー（８）、該シリンダー内を往復運動するピス トン又はプランジャー（９）、それぞれ逆止弁（４′）、（５′）を配置し且つ シリンダー（８）に連結された吐出口（４）及び吸入口（５）より主として構成 され、ピストン又はプランジャー（９）の駆動を圧電素子（２）にて行うように した構造のものである。そして、圧電素子（２）の撓振動（往復運動）により、 ピストン又はプランジャー（９）が往復運動してポンプ作用を行う。

【００２５】 そして、上記のダイヤフラム構造の圧電ポンプ及びピストン構造の圧電ポンプ は、ダイヤフラム（６）やピストン又はプランジャー（９）の駆動を圧電素子（ ２）にて行うことにより、モーターやソレノイドを駆動源とする従来のものに比 べて小型化し易いという特徴を有する。

【００２６】 上記の各圧電ポンプにおいても、図１に示した圧電ポンプの場合と同様に、歪 みゲージ（図示せず）は、圧電素子（２）の液非接触側面に接着して使用される 。

【００２７】 本考案において、圧電ポンプ（１０）の駆動は、上記の何れの実施例において も、圧電素子（２）に交番電圧を印加して撓振動を発生させることにより行われ る。そして、吐出量の制御は、印加電圧および／または周波数によって行われる が、考案の圧電ポンプによれば、電源（６０）より入力される印加電圧（大きさ ）は、歪みゲージ（２０）の出力を入力とする制御装置（５０）により、圧電素 子（２）の撓振動量が一定となるように制御される。

【００２８】 なお、本考案の圧電ポンプのそのポンプ構造は、圧電素子による撓振動をポン プ作用に直接または間接に利用した何れの構造であってもよく、従って、上記の 実施例のものに限定されない。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明した本考案の圧電ポンプによれば、長期間の使用中に圧力損失が変動 する場合、サクションヘッドや吐出側圧力が変動する態様で使用する場合におい て、吐出量の精密なコントロールが可能となる。 従って、本考案は、圧電ポンプの利用範囲の拡大に寄与するところが大である 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す一部断面説明図である。

【図２】本考案の他の実施例を示す一部断面説明図であ
り、歪みゲージによる交番電圧の制御機構を除外して示
した説明図である。

【図３】図２に示した実施例の一部断面説明図である。

【図４】本考案の更に他の実施例を示す一部断面説明図
であり、歪みゲージによる交番電圧の制御機構を除外し
て示した説明図である。

【図５】図４に示した実施例の一部断面説明図である。

【符号の説明】

１ ハウジング １０ 圧電ポン
プ ２ 圧電素子 ２０ 歪みゲー
ジ ３ ポンプ室 ３０ ブリッジ
回路 ４ 吐出口 ４０ 歪み測定
器 ４′ 逆止弁 ５０ 制御装置 ５ 吸入口 ６０ 電源 ５′ 逆止弁 ６ ダイヤフラム ７ 接続部材 ８ シリンダー ９ ピストン又はプランジャー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番電圧の印加により圧電素子から発生
   する撓振動を利用した圧電ポンプにおいて、上記圧電素
   子の液非接触側面に歪みゲージを接着し、前記交番電圧
   を制御して歪みゲージの出力を一定にする制御装置を設
   けたことを特徴とする圧電ポンプ。