JPH06117377A - 定量ポンプ - Google Patents
定量ポンプInfo
- Publication number
- JPH06117377A JPH06117377A JP28706092A JP28706092A JPH06117377A JP H06117377 A JPH06117377 A JP H06117377A JP 28706092 A JP28706092 A JP 28706092A JP 28706092 A JP28706092 A JP 28706092A JP H06117377 A JPH06117377 A JP H06117377A
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- piezoelectric element
- voltage
- electrode
- piezoelectric
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 吐出量を正確に制御できる定量ポンプを提供
する。 【構成】 圧電素子を利用して流体を送る構成の定量ポ
ンプにおいて、圧電素子２２の所定位置に変位検出用の
電極２３を設け、圧電素子２２の変形によって生じる電
圧信号を変位検出用の電極２３から取り出し、この電圧
信号を利用して圧電素子の駆動電圧をフィードバック制
御することを特徴とする定量ポンプ。
する。 【構成】 圧電素子を利用して流体を送る構成の定量ポ
ンプにおいて、圧電素子２２の所定位置に変位検出用の
電極２３を設け、圧電素子２２の変形によって生じる電
圧信号を変位検出用の電極２３から取り出し、この電圧
信号を利用して圧電素子の駆動電圧をフィードバック制
御することを特徴とする定量ポンプ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は圧電素子を利用して流
体を送る構成の定量ポンプに関するものである。
体を送る構成の定量ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、圧電素子を利用した圧電型の
定量ポンプが広く利用されている。この型式のポンプ
は、圧電素子に交流電圧を印加して圧電素子を振動さ
せ、流体を連続的に吐出する構成になっている。圧電素
子は直流電圧で駆動するようにしてもよい。
定量ポンプが広く利用されている。この型式のポンプ
は、圧電素子に交流電圧を印加して圧電素子を振動さ
せ、流体を連続的に吐出する構成になっている。圧電素
子は直流電圧で駆動するようにしてもよい。
【０００３】従来の定量ポンプの構成を簡単に説明す
る。ポンプはケースを有し、ケースには吸入口と吐出口
が設けられている。吸入口と吐出口にはそれぞれ吸入弁
と吐出弁が設置される。ケース内には圧電振動板がシー
ル部材によって取付けられている。圧電振動板は、シム
の両側又は片側に圧電素子を張付けたもので、交流電圧
を印加すると面の垂直方向に往復振動を行う。この振動
によって流体が連続的に吐出口から排出されるのであ
る。
る。ポンプはケースを有し、ケースには吸入口と吐出口
が設けられている。吸入口と吐出口にはそれぞれ吸入弁
と吐出弁が設置される。ケース内には圧電振動板がシー
ル部材によって取付けられている。圧電振動板は、シム
の両側又は片側に圧電素子を張付けたもので、交流電圧
を印加すると面の垂直方向に往復振動を行う。この振動
によって流体が連続的に吐出口から排出されるのであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に圧電素子を用い
た定量ポンプは、大量の液体を送るよりも、特に理化学
分野において小量の液体を送るのに適している。しかし
従来の定量ポンプは、流量の正確な制御ができないた
め、マイクロリットルあるいはミリリットルオーダーの
ごく微量の液体をピペットのように正確に取り出した
り、あるいは微量の液体を連続的に送り続ける用途には
不向きであった。
た定量ポンプは、大量の液体を送るよりも、特に理化学
分野において小量の液体を送るのに適している。しかし
従来の定量ポンプは、流量の正確な制御ができないた
め、マイクロリットルあるいはミリリットルオーダーの
ごく微量の液体をピペットのように正確に取り出した
り、あるいは微量の液体を連続的に送り続ける用途には
不向きであった。
【０００５】ポンプの流量を正確に制御するために、例
えば流量測定用センサや振動板用の変位センサを設け、
測定した流量又は振動板の変位を基に圧電素子に印加す
る電圧を調整する方法が提案されているが、未だ充分に
満足できる結果は得られていない。また、特に小容量の
定量ポンプの場合には、弁のもれや精度もポンプの性能
に微妙な影響を与えている。
えば流量測定用センサや振動板用の変位センサを設け、
測定した流量又は振動板の変位を基に圧電素子に印加す
る電圧を調整する方法が提案されているが、未だ充分に
満足できる結果は得られていない。また、特に小容量の
定量ポンプの場合には、弁のもれや精度もポンプの性能
に微妙な影響を与えている。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑み、きわめて正確な吐出量を得ることができる圧電型
の定量ポンプを提供することを目的としている。
鑑み、きわめて正確な吐出量を得ることができる圧電型
の定量ポンプを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、圧電素子を
利用して流体を送る構成の定量ポンプにおいて、圧電素
子２２の所定位置に変位検出用の電極２３を設け、圧電
素子２２の変形によって生じる電圧信号を変位検出用の
電極２３から取り出し、この電圧信号を利用して圧電素
子の駆動電圧をフィードバック制御することを特徴とす
る定量ポンプを要旨としている。
利用して流体を送る構成の定量ポンプにおいて、圧電素
子２２の所定位置に変位検出用の電極２３を設け、圧電
素子２２の変形によって生じる電圧信号を変位検出用の
電極２３から取り出し、この電圧信号を利用して圧電素
子の駆動電圧をフィードバック制御することを特徴とす
る定量ポンプを要旨としている。
【０００８】
【作用】駆動電圧が印加されて圧電素子２２が変形する
と、圧電素子２２の変形の度合に応じた電圧が変位検出
用の電極２３に発生する。この電圧信号を変位検出用の
電極２３から取り出して帰還させ、圧電素子の駆動電圧
をフィードバック制御する。
と、圧電素子２２の変形の度合に応じた電圧が変位検出
用の電極２３に発生する。この電圧信号を変位検出用の
電極２３から取り出して帰還させ、圧電素子の駆動電圧
をフィードバック制御する。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の定量ポンプを概念的に示す断面図
である。
する。図１は本発明の定量ポンプを概念的に示す断面図
である。
【００１０】ケース１１は全体的に薄型の円筒形状をし
ていて、一方の端面には吸込口１２と吐出口１３が形成
されている。この実施例では、直流電圧で圧電振動板を
駆動するようにし、吸込口１２と吐出口１３には吸込弁
及び吐出弁を配置しない。ただし、ポンプの用途によっ
ては逆止弁として機能する高精度の吸込弁と吐出弁を設
けてもよい。
ていて、一方の端面には吸込口１２と吐出口１３が形成
されている。この実施例では、直流電圧で圧電振動板を
駆動するようにし、吸込口１２と吐出口１３には吸込弁
及び吐出弁を配置しない。ただし、ポンプの用途によっ
ては逆止弁として機能する高精度の吸込弁と吐出弁を設
けてもよい。
【００１１】ケース１１内には、シール材１４，１４を
介して円形の圧電振動板２０が配置されている。図２，
３は圧電振動板２０の側面図、及び正面図である。圧電
振動板２０は、円形のシム２１の両側に全面電極を有す
る円形の圧電素子２２，２２を組合せたもので、いわゆ
るバイモルフ構造になっている。圧電素子は矩形状であ
ってもよく、また、シム２１の片側にのみ設けるように
してもよい。
介して円形の圧電振動板２０が配置されている。図２，
３は圧電振動板２０の側面図、及び正面図である。圧電
振動板２０は、円形のシム２１の両側に全面電極を有す
る円形の圧電素子２２，２２を組合せたもので、いわゆ
るバイモルフ構造になっている。圧電素子は矩形状であ
ってもよく、また、シム２１の片側にのみ設けるように
してもよい。
【００１２】図３に示すように、片側の圧電素子２２の
所定位置には、変位検出用の小型の電極２３が形成され
ている。小型の電極２３は圧電素子２２の全面電極２２
とは別個に設けられている。変位検出用の小型電極２３
は後述するフィードバック制御に利用される。この位置
検出用の電極２３は、この実施例では圧電素子２２の外
周近くに配置されているが、これは他の位置例えば真中
よりに配置してもよい。
所定位置には、変位検出用の小型の電極２３が形成され
ている。小型の電極２３は圧電素子２２の全面電極２２
とは別個に設けられている。変位検出用の小型電極２３
は後述するフィードバック制御に利用される。この位置
検出用の電極２３は、この実施例では圧電素子２２の外
周近くに配置されているが、これは他の位置例えば真中
よりに配置してもよい。
【００１３】さて、圧電素子２２に直流電圧を印加する
と圧電効果によって振動板２０が変形する。そして、圧
電素子２２上の任意のポイント、例えば電極２３に相当
するポイントも変位するが、この変位量はある程度の電
圧までは電圧に比例する。この様子を図４に示す。一
方、圧電素子２２を変形させると、圧電効果によって電
極２３に微小な電圧が生じる。そして両者の関係も図５
に示すように線形となり、ある程度の変位量までは変位
量と電圧が比例する。本発明ではこの性質を利用してフ
ィードバック制御を行うのである。
と圧電効果によって振動板２０が変形する。そして、圧
電素子２２上の任意のポイント、例えば電極２３に相当
するポイントも変位するが、この変位量はある程度の電
圧までは電圧に比例する。この様子を図４に示す。一
方、圧電素子２２を変形させると、圧電効果によって電
極２３に微小な電圧が生じる。そして両者の関係も図５
に示すように線形となり、ある程度の変位量までは変位
量と電圧が比例する。本発明ではこの性質を利用してフ
ィードバック制御を行うのである。
【００１４】ところで、実際にポンプが吐出動作を行う
際には、一定強度のパルスを入力しても、素子特性のバ
ラツキ・支持剛性・温度変化・摩擦損失等の影響で吐出
量は一定にはならないことが多い。そこで、本発明では
変位検出用の電極２３からの電圧信号をフィードバック
して入力電圧を制御するのである。すなわち、圧電素子
２２の変形量をモニターし調整することによって、吐出
量の精度を高めるのである。
際には、一定強度のパルスを入力しても、素子特性のバ
ラツキ・支持剛性・温度変化・摩擦損失等の影響で吐出
量は一定にはならないことが多い。そこで、本発明では
変位検出用の電極２３からの電圧信号をフィードバック
して入力電圧を制御するのである。すなわち、圧電素子
２２の変形量をモニターし調整することによって、吐出
量の精度を高めるのである。
【００１５】以下、図６を参照してフィードバック制御
３０について説明する。変位検出用の小型電極２３から
の小電圧は高入力インピーダンスのオペアンプ３２で増
幅され、予め定めた設定値（目標値）と比較される。設
定値は小型電極２３の変位量でありポンプの使途に応じ
て設定する。この比較結果を基にして制御部３１で入力
電圧が調整（訂正）され、調整された電圧が圧電素子２
２に印加されるのである。変位量（吐出量）が設定値よ
りも少ない場合には入力電圧を増大して変位量（吐出
量）を大きくするように、また反対に変位量（吐出量）
が設定値よりも大きい場合には入力電圧を減少して変位
量（吐出量）を減らすように調整が行われる。
３０について説明する。変位検出用の小型電極２３から
の小電圧は高入力インピーダンスのオペアンプ３２で増
幅され、予め定めた設定値（目標値）と比較される。設
定値は小型電極２３の変位量でありポンプの使途に応じ
て設定する。この比較結果を基にして制御部３１で入力
電圧が調整（訂正）され、調整された電圧が圧電素子２
２に印加されるのである。変位量（吐出量）が設定値よ
りも少ない場合には入力電圧を増大して変位量（吐出
量）を大きくするように、また反対に変位量（吐出量）
が設定値よりも大きい場合には入力電圧を減少して変位
量（吐出量）を減らすように調整が行われる。
【００１６】ところで、前述の制御は、圧電素子２２の
任意のポイントの変位量がポンプの吐出量に比例する
か、または両者が一定の相関関係にあることを前提条件
にしている。従って、予め両者の関係を調べておいて圧
電素子２２の変位量を較正すればより正確な制御を行う
ことができる。
任意のポイントの変位量がポンプの吐出量に比例する
か、または両者が一定の相関関係にあることを前提条件
にしている。従って、予め両者の関係を調べておいて圧
電素子２２の変位量を較正すればより正確な制御を行う
ことができる。
【００１７】入力電圧の時間的変化を図７に示した。圧
電素子２２に電圧を印加すると振動板２０が変形して、
変形の度合に応じた量の流体が吸込口１２から流入す
る。振動板２０が変形すると圧電効果によって小型電極
２３に小電圧が生じ、この値を基に入力電圧（例えば次
のパルスの山の電圧）が前述したやり方で制御される。
パルスの谷の部分では、振動板２０が復帰して吐出口か
ら流体が排出する。この動作が繰返され、所定量の流体
が次々に排出されるのである。
電素子２２に電圧を印加すると振動板２０が変形して、
変形の度合に応じた量の流体が吸込口１２から流入す
る。振動板２０が変形すると圧電効果によって小型電極
２３に小電圧が生じ、この値を基に入力電圧（例えば次
のパルスの山の電圧）が前述したやり方で制御される。
パルスの谷の部分では、振動板２０が復帰して吐出口か
ら流体が排出する。この動作が繰返され、所定量の流体
が次々に排出されるのである。
【００１８】
【発明の効果】本発明の定量ポンプにおいては、圧電素
子２２の所定位置にフィードバック用の電極２３が設け
てあり、この電極２３からの電圧信号（圧電効果によっ
て生じる）を取り出し、これを利用して圧電素子の駆動
電圧をフィードバック制御する構成になっている。従っ
て、本発明のポンプにおいては高精度の吐出量を実現す
ることができる。しかも、圧電素子の所定位置に設けた
変位検出用の電極をセンサとして用いるので、非常にシ
ンプルで安値に小容量で高精度のポンプを製造できる。
子２２の所定位置にフィードバック用の電極２３が設け
てあり、この電極２３からの電圧信号（圧電効果によっ
て生じる）を取り出し、これを利用して圧電素子の駆動
電圧をフィードバック制御する構成になっている。従っ
て、本発明のポンプにおいては高精度の吐出量を実現す
ることができる。しかも、圧電素子の所定位置に設けた
変位検出用の電極をセンサとして用いるので、非常にシ
ンプルで安値に小容量で高精度のポンプを製造できる。
【図１】本発明の定量ポンプを概念的に示す断面図。
【図２】図１の定量ポンプの圧電振動板の側面図。
【図３】図１の定量ポンプの圧電振動板の正面図。
【図４】圧電振動板の電圧変位特性を示すグラフ。
【図５】変位検出用の電極からの電圧と圧電振動板の変
位特性を示すグラフ。
位特性を示すグラフ。
【図６】本発明の定量ポンプにおける制御回路を示すブ
ロックダイヤグラム。
ロックダイヤグラム。
【図７】本発明の定量ポンプのタイムスケジュールを示
す図。
す図。
１０ 定量ポンプ １１ ケース １２ 吸込口 １３ 吐出口 １４ シール部材 ２０ 圧電振動板 ２１ シム ２２ 圧電素子 ２３ 小型電極 ３０ 電圧制御回路 ３１ 制御部 ３２ オペアンプ ◆
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子を利用して流体を送る構成の定
量ポンプにおいて、圧電素子（２２）の所定位置に変位
検出用の電極（２３）を設け、圧電素子（２２）の変形
によって生じる電圧信号を変位検出用の電極（２３）か
ら取り出し、この電圧信号を利用して圧電素子の駆動電
圧をフィードバック制御することを特徴とする定量ポン
プ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28706092A JPH06117377A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 定量ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28706092A JPH06117377A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 定量ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117377A true JPH06117377A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17712537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28706092A Pending JPH06117377A (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 定量ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06117377A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004198421A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-15 | Xerox Corp | 圧電変換器 |
| US7048519B2 (en) | 2003-04-14 | 2006-05-23 | Agilent Technologies, Inc. | Closed-loop piezoelectric pump |
| US7267043B2 (en) | 2004-12-30 | 2007-09-11 | Adaptivenergy, Llc | Actuators with diaphragm and methods of operating same |
| US7287965B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-10-30 | Adaptiv Energy Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7290993B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-11-06 | Adaptivenergy Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7312554B2 (en) * | 2004-04-02 | 2007-12-25 | Adaptivenergy, Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7409902B2 (en) | 2004-12-30 | 2008-08-12 | Adaptivenergy, Llc. | Actuators with connected diaphragms |
| WO2021100438A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ソニー株式会社 | 圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動回路及び圧電アクチュエータの駆動システム |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP28706092A patent/JPH06117377A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004198421A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-15 | Xerox Corp | 圧電変換器 |
| US7048519B2 (en) | 2003-04-14 | 2006-05-23 | Agilent Technologies, Inc. | Closed-loop piezoelectric pump |
| US7287965B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-10-30 | Adaptiv Energy Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
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| US7312554B2 (en) * | 2004-04-02 | 2007-12-25 | Adaptivenergy, Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7317274B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-01-08 | Adaptivenergy, Llc. | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7969064B2 (en) | 2004-04-02 | 2011-06-28 | Par Technologies, Llc. | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7267043B2 (en) | 2004-12-30 | 2007-09-11 | Adaptivenergy, Llc | Actuators with diaphragm and methods of operating same |
| US7409902B2 (en) | 2004-12-30 | 2008-08-12 | Adaptivenergy, Llc. | Actuators with connected diaphragms |
| WO2021100438A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ソニー株式会社 | 圧電アクチュエータの駆動方法、圧電アクチュエータの駆動回路及び圧電アクチュエータの駆動システム |
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