JPH07224763A - Piezoelectric pump - Google Patents
Piezoelectric pumpInfo
- Publication number
- JPH07224763A JPH07224763A JP6093313A JP9331394A JPH07224763A JP H07224763 A JPH07224763 A JP H07224763A JP 6093313 A JP6093313 A JP 6093313A JP 9331394 A JP9331394 A JP 9331394A JP H07224763 A JPH07224763 A JP H07224763A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- check valve
- piezoelectric
- pump
- pump chamber
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、医療機器、産業機器、
理化学機器等に用いられる圧電ポンプ、特に高吐出圧・
高吐出量ポンプに関する。The present invention relates to medical equipment, industrial equipment,
Piezoelectric pumps used in physics and chemistry equipment, especially high discharge pressure
High discharge pump.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１は従来の圧電ポンプを示す縦断面図
である。ケ−シング１０１の内周面に、圧電振動子１０
３の外周部を固定用パッキン１０４で密封支持し、この
圧電振動子１０３にリード線１０８より交流電圧を印加
して該圧電振動子を振動させることにより、流体を吸込
口１０５より吸込用チェック弁１２０を通してポンプ室
内に吸込み、このポンプ室内に吸込んだ流体を吐出用チ
ェック弁１２１を通して吐出口１０６より流出する構成
になっている。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a vertical sectional view showing a conventional piezoelectric pump. The piezoelectric vibrator 10 is provided on the inner peripheral surface of the casing 101.
A check valve for sucking a fluid from the suction port 105 is provided by sealingly supporting the outer peripheral portion of 3 with a fixing packing 104, and applying an AC voltage to the piezoelectric vibrator 103 from a lead wire 108 to vibrate the piezoelectric vibrator. The suction chamber 120 is sucked into the pump chamber, and the suctioned fluid is discharged from the discharge port 106 through the discharge check valve 121.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述のポンプでは圧電
振動子を一枚しか用いてないため、吐出圧力は低く、吐
出量も少なかった。このようなポンプでは高粘度の流体
やある程度以上の高さに流体を持ち上げられないという
問題があった。このような問題を解決するために数枚の
圧電振動子を用いた構造のものが提案されているが（例
えば実開平１−１０３７７８号公報など）、これらのポ
ンプでも飛躍的にポンプ特性を向上させるものではなか
った。Since the above-mentioned pump uses only one piezoelectric vibrator, the discharge pressure is low and the discharge amount is small. In such a pump, there is a problem in that the fluid cannot be lifted to a fluid having high viscosity or a certain height or more. In order to solve such a problem, a structure using a plurality of piezoelectric vibrators has been proposed (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-3103778), but even these pumps have dramatically improved pump characteristics. It wasn't something that let me.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明者は鋭意検討した結果、本発明を完成
するに至った。In order to solve such a problem, the inventor of the present invention has made extensive studies, and as a result, completed the present invention.
【０００５】すなわち、本発明は吸込口および吐出口を
設けたケーシング、ケーシング内部を吸込口から吐出口
に向かって、少なくとも１つの仕切板によって分割して
形成した複数のポンプ室、各ポンプ室には流体を吸込／
吐出するために、圧電振動子および少なくとも吸込用チ
ェック弁と吐出用チェック弁とが設けられ、互いに隣り
合うポンプ室においては、前段ポンプ室の吐出口が後段
ポンプ室の吸込口を兼ねていることを特徴とする圧電ポ
ンプに関する。That is, the present invention provides a casing having a suction port and a discharge port, a plurality of pump chambers formed by dividing the inside of the casing from the suction port toward the discharge port by at least one partition plate, and each pump chamber. Sucks fluid /
For discharging, a piezoelectric vibrator and at least a suction check valve and a discharge check valve are provided, and in the pump chambers adjacent to each other, the discharge port of the front stage pump chamber also functions as the suction port of the rear stage pump chamber. The present invention relates to a piezoelectric pump.
【０００６】さらに、本発明を詳しく説明する。Further, the present invention will be described in detail.
【０００７】圧電振動子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、具体的には、
セラミックス系ではチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛
等、有機系ではポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
これらの圧電振動子は電気的に絶縁体とするため、その
表面にエポキシ樹脂等の絶縁塗料を塗布してもよい。さ
らに上述の圧電振動子表面をエラストマーによって被覆
してもよい。エラストマー被覆された圧電振動子を使用
することにより、駆動部の振幅が大きくなり、吐出量を
多くすることができ、さらにポンプの自吸力をもあげる
ことができる。エラストマーとしては、好ましくは弾性
率が１０8ｄｙｎ／ｃｍ2以下の、シリコンゴム、天然ゴ
ム、クロロプレンゴムまたは弗素化シリコンゴムなどを
例示することができる。被覆厚としては、０．８〜１０
ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍである。また、エラストマ
ー被覆される圧電振動子の厚さは、エラストマー被覆さ
れない圧電振動子の厚さより薄く作成することが好まし
く、より好ましくはエラストマー被覆されない圧電振動
子の厚さの８０〜９０％である。厚みを薄くし、振幅を
大きくすることによって吐出量をより多くすることがで
きる。As the piezoelectric body constituting the piezoelectric vibrator, ceramic type or organic type can be used. Specifically,
Examples of the ceramic type include lead titanate and lead zirconate titanate, and examples of the organic type include polyvinylidene fluoride.
Since these piezoelectric vibrators are electrically insulating, an insulating coating material such as epoxy resin may be applied to the surface thereof. Further, the surface of the piezoelectric vibrator described above may be covered with an elastomer. By using a piezoelectric vibrator coated with an elastomer, the amplitude of the drive unit is increased, the discharge amount can be increased, and the self-priming force of the pump can be increased. Examples of the elastomer include silicone rubber, natural rubber, chloroprene rubber, fluorinated silicone rubber and the like, which preferably have an elastic modulus of 10 8 dyn / cm 2 or less. The coating thickness is 0.8-10
mm, preferably 1-5 mm. The thickness of the piezoelectric vibrator coated with elastomer is preferably made thinner than the thickness of the piezoelectric vibrator not covered with elastomer, and more preferably 80 to 90% of the thickness of the piezoelectric vibrator not covered with elastomer. The ejection amount can be increased by reducing the thickness and increasing the amplitude.
【０００８】エラストマーによって被覆された圧電振動
子は、圧電ポンプを構成する振動子の少なくとも一つに
装着すればよいが、好ましくは吸込口側に最も近い支持
部に取り付ける。吸込口は圧力が低く、圧電振動子の振
幅をエラストマーが吸収することなく流体に伝達される
からである。これに対して、吐出側は圧力が高くなって
いるので、吐出口に近い部分に圧電振動子を取り付ける
と振動子の振幅がエラストマーに吸収されてしまい、エ
ラストマーで被覆する効果が薄れる。しかしながら、こ
のような効果を逆に利用し、エラストマー被覆された圧
電振動子の数や配置位置を適宜選択することによってさ
まざまな吐出圧力・吐出量の圧電ポンプを作成すること
も可能である。The piezoelectric vibrator covered with the elastomer may be mounted on at least one of the vibrators constituting the piezoelectric pump, but is preferably mounted on the support portion closest to the suction port side. This is because the pressure at the suction port is low and the amplitude of the piezoelectric vibrator is transmitted to the fluid without being absorbed by the elastomer. On the other hand, since the pressure is high on the discharge side, if the piezoelectric vibrator is attached to the portion near the discharge port, the amplitude of the vibrator is absorbed by the elastomer, and the effect of covering with the elastomer is weakened. However, it is also possible to create piezoelectric pumps with various discharge pressures and discharge amounts by reversely utilizing such an effect and appropriately selecting the number and arrangement position of the piezoelectric vibrators covered with the elastomer.
【０００９】また、チェック弁としては流体の吸込時お
よび吐出時にそれぞれ開くものであれば特に規定はない
が、スペ−スをあまり取らないアンブレラ型弁を用いる
ことが望ましい。The check valve is not particularly limited as long as it is opened at the time of sucking in the fluid and at the time of discharging the fluid, but it is desirable to use an umbrella type valve which does not take much space.
【００１０】本願発明の構成をとることにより、流体
は、吸込口から第１ポンプ室、第２ポンプ室へと吐出口
に近づくほど圧力が加算されていき、最終的にケ−シン
グに取り付けられた吐出口からは高吐出圧を得ることが
できる。また、取付ける圧電振動子の数により吐出圧を
いろいろ変えることができる。With the configuration of the present invention, the pressure of the fluid is gradually increased from the suction port to the first pump chamber and the second pump chamber as it approaches the discharge port, and is finally attached to the casing. A high discharge pressure can be obtained from the discharge port. Further, the discharge pressure can be variously changed depending on the number of piezoelectric vibrators to be attached.
【００１１】一方、圧電振動子間に仕切板を設けない
と、流体の移動だけが起こり、圧力は加算されていか
ず、最終的にケ−シングに取り付けられた吐出口からは
高吐出圧を得ることができない。On the other hand, if a partition plate is not provided between the piezoelectric vibrators, only fluid movement occurs, the pressure is not added, and finally a high discharge pressure is obtained from the discharge port attached to the casing. I can't.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
【００１３】図２は本発明の圧電ポンプの一実施例を示
す縦断面図である。図２において１はケ−シングであ
り、吸込口５と吐出口６が設けられている。本実施例で
はケ−シング１を吸込口５から吐出口６に向かって、３
枚の仕切り板２ａ，２ｂおよび２ｃで分割して独立した
ポンプ室１１〜１４を形成している。FIG. 2 is a vertical sectional view showing an embodiment of the piezoelectric pump of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a casing, which is provided with a suction port 5 and a discharge port 6. In this embodiment, the casing 1 is moved from the suction port 5 toward the discharge port 6 by 3
Independent pump chambers 11 to 14 are formed by dividing the partition plates 2a, 2b and 2c.
【００１４】例えば、ポンプ室１２は、流体を前段ポン
プ室１１から吸込むためのチェック弁７ｃ、流体を後段
ポンプ室１３へ吐出するためのチェック弁７ｅ、圧電素
子３ｂおよびポンプ室１２内での流体の移動を可能とす
るためのチェック弁７ｄから構成され、かつ、チェック
弁７ｃは、隣り合った前段ポンプ室１１の吐出チェック
弁を兼ね、チェック弁７ｅは、隣り合った後段ポンプ室
１３の吸込チェック弁を兼ねている。また、圧電振動子
３ｂの一端は、ケ−シング１の内面に固定用パッキン４
にて固定され、他端は、チェック弁７ｄが設けられた支
持部材１０ｄに固定用パッキン４を介して固定されてい
る。For example, the pump chamber 12 has a check valve 7c for sucking the fluid from the upstream pump chamber 11, a check valve 7e for discharging the fluid to the downstream pump chamber 13, the piezoelectric element 3b and the fluid inside the pump chamber 12. The check valve 7c also serves as a discharge check valve for the adjoining front-stage pump chambers 11, and the check valve 7e suctions the adjoining rear-stage pump chambers 13. Also serves as a check valve. Further, one end of the piezoelectric vibrator 3b is fixed to the inner surface of the casing 1 by a packing 4 for fixing.
And the other end is fixed to the support member 10d provided with the check valve 7d via the fixing packing 4.
【００１５】本実施例においては、吸込／吐出チェック
弁７ａ，７ｃ，７ｅ，７ｇおよび７ｉが常に同一の動き
となるよう（具体的には、図２点線方向に同時に変位す
るよう）、各ポンプ室に存在する圧電振動子３ａ，３
ｂ，３ｃおよび３ｄにリ−ド線８を介して交流電源９を
供給した。In this embodiment, each pump is so arranged that the suction / discharge check valves 7a, 7c, 7e, 7g and 7i always have the same movement (specifically, they are displaced simultaneously in the direction of the dotted line in FIG. 2). Piezoelectric vibrators 3a, 3 existing in the chamber
An AC power supply 9 was supplied to b, 3c and 3d through a lead wire 8.
【００１６】この状態をポンプ室１２を例にして説明す
ると次のようになる。圧電振動子３ｂが点線方向に変位
したとき、チェック弁７ｃは圧電振動子の変位による流
体の圧力を受けて閉じ、また、チェック弁７ｅも隣り合
うポンプ室１３に存在する圧電振動子３ｃがやはり点線
方向に変位しているため、その変位による圧力により閉
じている。一方、チェック弁７ｄは、圧電振動子３ｂの
点線方向への変位による流体の圧力を受けて開いた状態
となり、流体が移動する。続いて、圧電振動子３ｂが点
線方向と反対方向に変位したとき、その変位による流体
の圧力によって、チェック弁７ｄは閉じ、チェック弁７
ｅは開いた状態となるので、ポンプ室１２に存在してい
た流体はチェック弁７ｅを通じて隣り合うポンプ室１３
へ流入し、また、チェック弁７ｃはポンプ室１１におけ
る圧電振動子３ａの点線方向と反対方向への変位より開
いた状態となり、ポンプ室１１から新たな流体が流入し
てくる。This state will be described below by taking the pump chamber 12 as an example. When the piezoelectric vibrator 3b is displaced in the direction of the dotted line, the check valve 7c is closed by receiving the fluid pressure due to the displacement of the piezoelectric vibrator, and the check valve 7e also has the piezoelectric vibrator 3c existing in the adjacent pump chamber 13. Since it is displaced in the direction of the dotted line, it is closed by the pressure due to the displacement. On the other hand, the check valve 7d is opened by receiving the pressure of the fluid due to the displacement of the piezoelectric vibrator 3b in the direction of the dotted line, and the fluid moves. Then, when the piezoelectric vibrator 3b is displaced in the direction opposite to the dotted line direction, the check valve 7d is closed and the check valve 7d is closed due to the fluid pressure caused by the displacement.
Since e is in the open state, the fluid existing in the pump chambers 12 passes through the check valve 7e to the adjacent pump chambers 13
In addition, the check valve 7c is opened due to the displacement of the piezoelectric vibrator 3a in the pump chamber 11 in the direction opposite to the dotted line direction, and new fluid flows in from the pump chamber 11.
【００１７】このような圧電振動子とチェック弁との連
係動作が崩れると、１つのチェック弁に対し、一方の圧
電振動子からは開くような圧がかかり、他方の圧電振動
子からは閉じるような圧がかかって、チェック弁の追従
がうまくいかなくなってしまい、効率よく流体を圧送で
きないことがある。When the operation of linking the piezoelectric vibrator and the check valve is broken, a pressure for opening one piezoelectric valve is applied to one check valve, and a pressure is applied for closing the other check valve. There is a case that the check valve does not follow properly due to excessive pressure and the fluid cannot be efficiently pumped.
【００１８】圧電振動子３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄと
しては、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｌａからなる複合酸化物を
焼結して機械加工を施した、誘電率３９００、電気機械
結合係数Ｋｐ６０％の圧電板２枚をリン青銅板を介して
分極方向を揃えて接着しリ−ド線を取付けたものを用い
た。この圧電振動子はその表面を電気的に絶縁体とする
ため、エポキシ樹脂をコ−ティングした。なお、直径は
５０ｍｍφ、厚さ（エポキシ樹脂塗布後）は１．５ｍ
ｍ、静電容量は１８０ｎＦであった。As the piezoelectric vibrators 3a, 3b, 3c and 3d, a complex oxide of Pb, Zr, Ti and La was sintered and machined, and had a dielectric constant of 3900 and an electromechanical coupling coefficient of Kp60%. Two piezoelectric plates were attached with lead wires attached by aligning the polarization directions through phosphor bronze plates. This piezoelectric vibrator was coated with an epoxy resin in order to make its surface electrically insulating. The diameter is 50mmφ and the thickness (after applying epoxy resin) is 1.5m.
m, and the electrostatic capacity was 180 nF.
【００１９】なお、本実施例ではチェック弁としてはア
ンブレラ型弁を使用した。In this embodiment, an umbrella type valve is used as the check valve.
【００２０】ケーシング内のポンプ室数を１〜４と変化
させ、圧電振動子の数もポンプ室数に応じて変化させた
圧電ポンプのそれぞれに、水を流したときの特性を表１
に示す。なお、各圧電振動子には２００Ｖ，５０Ｈｚの
交流電圧を印加した。Table 1 shows the characteristics when water is supplied to each of the piezoelectric pumps in which the number of pump chambers in the casing is changed from 1 to 4 and the number of piezoelectric vibrators is also changed according to the number of pump chambers.
Shown in. An alternating voltage of 200 V and 50 Hz was applied to each piezoelectric vibrator.
【００２１】[0021]
【表１】 [Table 1]
【００２２】また、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｌａからなる複
合酸化物を焼結して機械加工を施した、誘電率３９０
０、電気機械結合係数Ｋｐ６４％の圧電板２枚をリン青
銅板を介して分極方向を揃えて接着しリ−ド線を取付
け、その表面を絶縁体とするためエポキシ樹脂を塗布し
た圧電振動子を作成した。圧電振動子の直径は５０ｍｍ
φ、厚さ（エポキシ樹脂塗布後）は１．７ｍｍであっ
た。さらに、同一の材料を用いて、同一の方法によって
得られた、直径が５０ｍｍφ、厚さ（エポキシ樹脂塗布
後）が１．４ｍｍの圧電振動子の表面全面にわたって、
シリコンゴムを２ｍｍ被覆した圧電振動子を作成した。Further, a complex oxide composed of Pb, Zr, Ti and La was sintered and machined to have a dielectric constant of 390.
No. 0, two piezoelectric plates with electromechanical coupling coefficient Kp 64% are bonded with phosphor bronze plates aligned in the direction of polarization to attach lead wires, and a piezoelectric vibrator coated with epoxy resin to make its surface an insulator It was created. The diameter of the piezoelectric vibrator is 50 mm
φ and the thickness (after applying the epoxy resin) were 1.7 mm. Furthermore, using the same material, obtained by the same method, the entire surface of the piezoelectric vibrator having a diameter of 50 mmφ and a thickness (after applying the epoxy resin) of 1.4 mm,
A piezoelectric vibrator coated with 2 mm of silicon rubber was prepared.
【００２３】ケーシング内の圧電振動子の数を４個のう
ち、エラストマ−を被覆した圧電振動子を３ａの位置に
１枚設置し、その他の圧電振動子はエラストマ−被覆し
ていない図２に示す圧電ポンプに、水を流したときの特
性は、自吸力：０．４５ｋｇ／ｃｍ2、吐出圧力：３．
３ｋｇ／ｃｍ2、流量：７００ｍｌ／分であった。な
お、各圧電振動子には２００Ｖ，５０Ｈｚの交流電圧を
印加した。Of the four piezoelectric vibrators in the casing, one piezoelectric vibrator coated with an elastomer is installed at the position of 3a, and the other piezoelectric vibrators are not coated with the elastomer shown in FIG. The characteristics when water is flowed through the piezoelectric pump shown are as follows: self-priming force: 0.45 kg / cm 2 , discharge pressure: 3.
The flow rate was 3 kg / cm 2 and the flow rate was 700 ml / min. An alternating voltage of 200 V and 50 Hz was applied to each piezoelectric vibrator.
【００２４】図３は本発明の圧電ポンプの他の実施例を
示す縦断面図、図４はその上面図であり、高吐出量を維
持しながら小型化に適した構造のものである。図３にお
いて２１はケ−シングであり、吸込口２５と吐出口２６
が設けられている。この実施例ではケ−シング２１を吸
込口２５から吐出口２６に向かって、３枚の仕切り板２
２ａ，２２ｂおよび２２ｃで分割して独立したポンプ室
２１１〜２１３を形成している。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the piezoelectric pump of the present invention, and FIG. 4 is a top view thereof, which has a structure suitable for downsizing while maintaining a high discharge amount. In FIG. 3, reference numeral 21 is a casing, which includes a suction port 25 and a discharge port 26.
Is provided. In this embodiment, the casing 21 is moved from the suction port 25 toward the discharge port 26 by three partition plates 2
2a, 22b and 22c are divided to form independent pump chambers 211 to 213.
【００２５】例えば、ポンプ室２１２は、流体を前段ポ
ンプ室２１１から吸込むためのチェック弁２７ｂ、流体
を後段ポンプ室２１３へ吐出するためのチェック弁２７
ｃ、圧電素子２３ｂから構成され、かつ、チェック弁２
７ｂは、隣り合った前段ポンプ室２１１の吐出チェック
弁を兼ね、チェック弁２７ｃは、隣り合った後段ポンプ
室２１３の吸込チェック弁を兼ねている。また、圧電振
動子２３ｂは、ポンプ室２１２の内面に固定用パッキン
２４にて固定されている。For example, the pump chamber 212 has a check valve 27b for sucking the fluid from the upstream pump chamber 211 and a check valve 27 for discharging the fluid to the downstream pump chamber 213.
c, the piezoelectric element 23b, and the check valve 2
7b also serves as a discharge check valve for the adjoining front-stage pump chambers 211, and the check valve 27c also serves as a suction check valve for the adjoining rear-stage pump chambers 213. The piezoelectric vibrator 23b is fixed to the inner surface of the pump chamber 212 with a fixing packing 24.
【００２６】圧電振動子としては前述と同様のもの（Ｋ
ｐ６０％のもの）を用い、吸込／吐出チェック弁２７ａ
と２７ｃ，２７ｂと２７ｄがそれぞれ常に同一の動きと
なるよう、すなわち、各ポンプ室に存在する圧電振動子
２３ａ，２３ｂおよび２３ｃが同一方向へ変位するよう
交流電源９を供給した。The same piezoelectric vibrator (K
Suction / discharge check valve 27a
And 27c, 27b and 27d always have the same movement, that is, the AC power source 9 is supplied so that the piezoelectric vibrators 23a, 23b and 23c existing in the respective pump chambers are displaced in the same direction.
【００２７】具体的に、ポンプ室２１２を例にして説明
する。図３において、圧電振動子２３ｂが下方向（チェ
ック弁方向）に変位したとき、チェック弁２７ｃは開い
た状態となり、流体を隣り合うポンプ室２１３へ吐出す
る。この際、ポンプ室２１３の圧電振動子２３ｃも下方
向へ変位しているため、チェック弁２７ｃはより開きや
すい状態にある。一方、チェック弁２７ｂは閉じた状態
となり、また、隣り合うポンプ室２１１の圧電振動子２
３ａも下方向へ変位しているため、チェック弁２７ｂは
より閉じた状態を維持しやすくなっている。続いて、圧
電振動子２３ｂが上方向（反チェック弁方向）に変位し
たときには、チェック弁２７ｂは開いた状態となり、隣
り合うポンプ室２１１より流体が流入する。この際、ポ
ンプ室２１１の圧電振動子２３ａも上方向へ変位してい
るため、チェック弁２７ｂはより開きやすい状態にあ
る。一方、チェック弁２７ｃは閉じた状態となり、ま
た、隣り合うポンプ室２１３の圧電振動子２３ｃも上方
向へ変位しているため、チェック弁２７ｃはより閉じた
状態を維持しやすくなっている。The pump chamber 212 will be specifically described as an example. In FIG. 3, when the piezoelectric vibrator 23b is displaced downward (check valve direction), the check valve 27c is opened, and the fluid is discharged to the adjacent pump chamber 213. At this time, since the piezoelectric vibrator 23c in the pump chamber 213 is also displaced downward, the check valve 27c is in a state that it is easier to open. On the other hand, the check valve 27b is closed, and the piezoelectric vibrators 2 in the adjacent pump chambers 211 are also closed.
Since 3a is also displaced downward, the check valve 27b is easier to maintain in the closed state. Subsequently, when the piezoelectric vibrator 23b is displaced in the upward direction (anti-check valve direction), the check valve 27b is opened, and the fluid flows from the adjacent pump chambers 211. At this time, since the piezoelectric vibrator 23a in the pump chamber 211 is also displaced upward, the check valve 27b is easier to open. On the other hand, since the check valve 27c is closed and the piezoelectric vibrators 23c of the adjacent pump chambers 213 are also displaced upward, the check valve 27c is easier to maintain in the closed state.
【００２８】このような圧電振動子とチェック弁との連
係動作が崩れると、１つのチェック弁に対し、一方の圧
電振動子からは開くような圧がかかり、他方の圧電振動
子からは閉じるような圧がかかって、チェック弁の追従
がうまくいかなくなってしまい、効率よく流体を圧送で
きないことがある。When the linking operation between the piezoelectric vibrator and the check valve is broken, a pressure for opening one piezoelectric valve is applied to one check valve, and a pressure is applied for closing the other piezoelectric vibrator. There is a case that the check valve does not follow properly due to excessive pressure and the fluid cannot be efficiently pumped.
【００２９】図５は、本発明の圧電ポンプの他の実施例
を示す縦断面図であり、高吐出量を維持しながら小型化
に適した構造のものである。図５において３１ａ，３１
ｂ，３１ｃはケ−シングであり、吸込口３５と吐出口３
６が設けられている。この実施例ではケ−シング３１ｂ
を吸込口３５から吐出口３６に向かって、仕切り板３２
で分割して独立したポンプ室３１１、３１２を形成して
いる。ポンプ室３１１、３１２は、連結部３１３によっ
て繋げられている。ケ−シング３１ｃには、圧電振動子
とパッキン１枚分の深さの窪みがつけてあり、その中に
圧電振動子が固定され、外部から保護がなされている。
ケ−シング３１ｂの弁が取り付けてある窪みの外周の固
定用パッキンに最も近い位置は、固定用パッキンの内端
から３ｍｍの位置にしてある。FIG. 5 is a vertical sectional view showing another embodiment of the piezoelectric pump of the present invention, which has a structure suitable for downsizing while maintaining a high discharge rate. In FIG. 5, 31a, 31
Reference numerals b and 31c denote casings, which are the suction port 35 and the discharge port 3
6 is provided. In this embodiment, the casing 31b
The partition plate 32 from the suction port 35 toward the discharge port 36.
Separated from each other, independent pump chambers 311 and 312 are formed. The pump chambers 311 and 312 are connected by a connecting portion 313. The casing 31c is provided with a recess having a depth equivalent to that of the piezoelectric vibrator and one packing, and the piezoelectric vibrator is fixed in the recess to be protected from the outside.
The position of the outer periphery of the recess in which the valve of the casing 31b is mounted is closest to the fixing packing is 3 mm from the inner end of the fixing packing.
【００３０】例えば、ポンプ室３１１は、流体を吸込口
３５から吸込むためのチェック弁３７ａ、流体を後段ポ
ンプ室３１２へ吐出するためのチェック弁３７ｂ、圧電
素子３３ａから構成されている。また、圧電振動子３３
ａ，３３ｂは、ポンプ室３１１，３１２の内面に固定用
パッキン３４にて固定されている。For example, the pump chamber 311 is composed of a check valve 37a for sucking the fluid from the suction port 35, a check valve 37b for discharging the fluid to the post-stage pump chamber 312, and a piezoelectric element 33a. In addition, the piezoelectric vibrator 33
The a and 33b are fixed to the inner surfaces of the pump chambers 311 and 312 with fixing packing 34.
【００３１】チェック弁としてはフジポリ製、商品名
「５ＬＶ００４０」のアンブレラ型弁を使用した。固定
用パッキンとしては、外径５０φ、内径４６φ、厚み
０．３ｍｍのリング状平板のシリコンゴムを用いた。As the check valve, an umbrella type valve manufactured by Fuji Poly and having a trade name of "5LV0040" was used. As the packing for fixing, a ring-shaped flat silicon rubber having an outer diameter of 50φ, an inner diameter of 46φ and a thickness of 0.3 mm was used.
【００３２】圧電振動子としては、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，
Ｎｉ，Ｚｎからなる複合酸化物を焼結して機械加工を施
した、誘電率５０００、電気機械結合係数Ｋｐ５８％の
圧電板２枚をリン青銅板を介して分極方向を揃えて接着
しリ−ド線を取付け、その表面を電気的に絶縁体とする
ため、エポキシ樹脂をコ−ティングした圧電振動子を作
成した。なお、直径は５０ｍｍφ、厚さ（エポキシ樹脂
塗布後）は２．２ｍｍであった。As the piezoelectric vibrator, Pb, Zr, Ti,
Two piezoelectric plates having a dielectric constant of 5000 and an electromechanical coupling coefficient of Kp58%, which were obtained by sintering and machining a composite oxide composed of Ni and Zn, were bonded by aligning the polarization directions via phosphor bronze plates. A piezoelectric vibrator coated with an epoxy resin was prepared in order to attach a wire and make its surface an electrical insulator. The diameter was 50 mmφ and the thickness (after applying the epoxy resin) was 2.2 mm.
【００３３】吸込／吐出チェック弁３７ａと３７ｃ，３
７ｂと３７ｄがそれぞれ常に同一の動きとなるよう、す
なわち、各ポンプ室に存在する圧電振動子３３ａ，３３
ｂが逆方向へ変位するよう交流電源９を供給した。Suction / discharge check valves 37a, 37c, 3
7b and 37d always have the same movement, that is, the piezoelectric vibrators 33a and 33d present in the respective pump chambers.
The AC power supply 9 was supplied so that b was displaced in the opposite direction.
【００３４】具体的に、ポンプ室３１１を例にして説明
する。図５において、圧電振動子３３ａが上方向（チェ
ック弁方向）に変位したとき、チェック弁３７ｂは開い
た状態となり、流体を連結部３１３へ吐出し、チェック
弁３７ｃを開こうとする。この際、ポンプ室３１２の圧
電振動子３３ｂは下方向へ変位しているため、チェック
弁３７ｃはより開きやすい状態にある。続いて、圧電振
動子３３ａが下方向（反チェック弁方向）に変位したと
きには、チェック弁３７ｂは閉じた状態となり、吸込口
３５より流体が流入する。この際、ポンプ室３１２の圧
電振動子３３ｂは上方向へ変位しているため、チェック
弁３７ｃはより閉じた状態を維持しやすくなっている。The pump chamber 311 will be specifically described as an example. In FIG. 5, when the piezoelectric vibrator 33a is displaced in the upward direction (check valve direction), the check valve 37b is opened, the fluid is discharged to the connecting portion 313, and the check valve 37c is about to be opened. At this time, since the piezoelectric vibrator 33b in the pump chamber 312 is displaced downward, the check valve 37c is more easily opened. Then, when the piezoelectric vibrator 33a is displaced downward (opposite the check valve direction), the check valve 37b is closed, and the fluid flows in through the suction port 35. At this time, since the piezoelectric vibrator 33b in the pump chamber 312 is displaced upward, the check valve 37c is easier to maintain in the closed state.
【００３５】このような圧電振動子とチェック弁との連
係動作が崩れると、１つのチェック弁に対し、一方の圧
電振動子からは開くような圧がかかり、他方の圧電振動
子からは閉じるような圧がかかって、チェック弁の追従
がうまくいかなくなってしまい、効率よく流体を圧送で
きないことがある。When the linking operation between the piezoelectric vibrator and the check valve is broken, a pressure is applied to one check valve such that one piezoelectric vibrator opens and the other piezoelectric vibrator closes. There is a case that the check valve does not follow properly due to excessive pressure and the fluid cannot be efficiently pumped.
【００３６】図５のごとく構成された圧電ポンプ特性
は、吐出量３００ｍｌ／ｍｉｎ、吐出圧力３．５ｋｇ／
ｃｍ2を示した。なお、各圧電振動子には２００Ｖ，５
０Ｈｚの交流電圧を印加した。The characteristics of the piezoelectric pump constructed as shown in FIG. 5 are as follows: discharge rate 300 ml / min, discharge pressure 3.5 kg /
It showed cm 2 . In addition, 200V, 5
An AC voltage of 0 Hz was applied.
【００３７】一方、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｚｎから
なる複合酸化物を焼結して機械加工を施した、誘電率５
０００、電気機械結合係数Ｋｐ５８％の圧電板２枚をリ
ン青銅板を介して分極方向を揃えて接着しリ−ド線を取
付け、その表面を絶縁体とするためエポキシ樹脂でコー
ティングし、さらにシリコンゴムで被覆した圧電振動子
を作成した。圧電振動子の直径は５０ｍｍφ、厚さ（エ
ポキシ樹脂塗布後）は１．８ｍｍ、シリコンゴムによる
被覆厚は２ｍｍであった。On the other hand, a complex oxide composed of Pb, Zr, Ti, Ni and Zn was sintered and machined to have a dielectric constant of 5
000, two piezoelectric plates having an electromechanical coupling coefficient of Kp58% are aligned and bonded through a phosphor bronze plate with the polarization directions aligned, and lead wires are attached. The surface is coated with an epoxy resin to make it an insulator, and then silicon. A piezoelectric vibrator coated with rubber was prepared. The piezoelectric vibrator had a diameter of 50 mmφ, a thickness (after epoxy resin coating) of 1.8 mm, and a coating thickness of silicon rubber of 2 mm.
【００３８】図５に示す圧電ポンプの圧電振動子３３ａ
のかわりに、上記のシリコンゴム被覆圧電振動子を使用
し、他方はシリコンゴムで被覆されていない、上述の圧
電振動子（厚さが２．２ｍｍのもの）を用いた圧電ポン
プを図６に示す。Piezoelectric vibrator 33a of the piezoelectric pump shown in FIG.
FIG. 6 shows a piezoelectric pump using the above-mentioned piezoelectric vibrator (thickness of 2.2 mm), in which the above-mentioned piezoelectric vibrator coated with silicon rubber is used instead of the above, and the other is not covered with silicon rubber. Show.
【００３９】この圧電ポンプ特性は、吐出量６００ｍｌ
／ｍｉｎ、吐出圧力３ｋｇ／ｃｍ2であった。なお、各
圧電振動子には２００Ｖ，５０Ｈｚの交流電圧を印加し
た。The piezoelectric pump characteristic is that the discharge amount is 600 ml.
/ Min, the discharge pressure was 3 kg / cm 2 . An alternating voltage of 200 V and 50 Hz was applied to each piezoelectric vibrator.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明の圧電ポンプによれば、仕切板に
よって仕切られた複数個のポンプ室に圧電振動子が支持
された構造になっているので、圧送する圧力が各ポンプ
室で加算され、最後の吐出口では吐出圧力が大きくなっ
ている。その結果、高粘度の流体を圧送したり、高い位
置に流体を持ち上げることが可能となった。さらに、ポ
ンプ室どうしの配置を考慮することにより、高吐出力・
コンパクトな圧電ポンプを提供することができる。According to the piezoelectric pump of the present invention, since the piezoelectric vibrator is supported by the plurality of pump chambers partitioned by the partition plate, the pressure to be pumped is added in each pump chamber. The discharge pressure is high at the last discharge port. As a result, it became possible to pump a fluid of high viscosity or lift the fluid to a high position. Furthermore, by considering the layout of the pump chambers,
It is possible to provide a compact piezoelectric pump.
【図１】 従来の圧電ポンプの構造を示す縦断面図であ
る。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a conventional piezoelectric pump.
【図２】 本発明の圧電ポンプの構造を示す縦断面図で
ある。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric pump of the present invention.
【図３】 本発明の圧電ポンプの他の構造を示す縦断面
図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing another structure of the piezoelectric pump of the present invention.
【図４】 本発明の圧電ポンプの他の構造を示す上面図
である。FIG. 4 is a top view showing another structure of the piezoelectric pump of the present invention.
【図５】 本発明の圧電ポンプの他の構造を示す縦断面
図である。FIG. 5 is a vertical sectional view showing another structure of the piezoelectric pump of the present invention.
【図６】 本発明の圧電ポンプの他の構造を示す縦断面
図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing another structure of the piezoelectric pump of the present invention.
１，２１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，１０１： ケ−シ
ング ２ａ，２ｂ，２ｃ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，３２：
仕切板 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，３
３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，１０３ ： 圧電振動
子 ４，２４，３４，１０４： 固定用パッキン ５，２５，３５，１０５： 吸込口 ６，２６，３６，１０６： 吐出口 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７
ｉ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，３７ａ，３７
ｂ，３７ｃ，３７ｄ： チェック弁 ８，１０８： リ−ド線 ２９，３９： Ｏリング １０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈ： 支持部材 １１，１２，１３，１４，２１１，２１２，２１３，３
１１，３１２： ポンプ室 ２０： 被覆層 ３０： 取付ネジ １２０： 吸込用チェック弁 １２１： 吐出用チェック弁 ３１３： 連結部1, 21, 31a, 31b, 31c, 101: Casing 2a, 2b, 2c, 22a, 22b, 22c, 32:
Partition plates 3a, 3b, 3c, 3d, 23a, 23b, 23c, 3
3a, 33b, 33c, 33d, 103: Piezoelectric vibrator 4, 24, 34, 104: Fixing packing 5, 25, 35, 105: Suction port 6, 26, 36, 106: Discharge port 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7
i, 27a, 27b, 27c, 27d, 37a, 37
b, 37c, 37d: Check valve 8, 108: Lead wire 29, 39: O-ring 10b, 10d, 10f, 10h: Support member 11, 12, 13, 14, 211, 212, 213, 3
11, 312: Pump chamber 20: Coating layer 30: Mounting screw 120: Suction check valve 121: Discharge check valve 313: Connection part
Claims (2)
グ、ケーシング内部を吸込口から吐出口に向かって、少
なくとも１つの仕切板によって分割して形成した複数の
ポンプ室、各ポンプ室には流体を吸込／吐出するため
に、圧電振動子および少なくとも吸込用チェック弁と吐
出用チェック弁とが設けられ、互いに隣り合うポンプ室
においては、前段ポンプ室の吐出口が後段ポンプ室の吸
込口を兼ねていることを特徴とする圧電ポンプ。1. A casing having a suction port and a discharge port, a plurality of pump chambers formed by dividing the inside of the casing from the suction port to the discharge port by at least one partition plate, and a fluid is supplied to each pump chamber. A piezoelectric vibrator and at least a suction check valve and a discharge check valve are provided for suction / discharge, and in the pump chambers adjacent to each other, the discharge port of the front pump chamber also serves as the suction port of the rear pump chamber. Piezoelectric pump characterized by having.
マーで被覆されていることを特徴とする請求項１に記載
の圧電ポンプ。2. The piezoelectric pump according to claim 1, wherein at least one of the piezoelectric vibrators is covered with an elastomer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093313A JPH07224763A (en) | 1993-12-14 | 1994-05-02 | Piezoelectric pump |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31307093 | 1993-12-14 | ||
| JP5-313070 | 1993-12-14 | ||
| JP6093313A JPH07224763A (en) | 1993-12-14 | 1994-05-02 | Piezoelectric pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224763A true JPH07224763A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=26434709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6093313A Pending JPH07224763A (en) | 1993-12-14 | 1994-05-02 | Piezoelectric pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224763A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002213365A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Nikkiso Co Ltd | Diaphragm pump |
| JP2007092677A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Casio Comput Co Ltd | Pump device |
| JP2018123796A (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | 株式会社菊池製作所 | Micro diaphragm pump |
| CN109821102A (en) * | 2019-03-01 | 2019-05-31 | 浙江师范大学 | A kind of drug delivery device of gas step by step compression driving |
| CN109821096A (en) * | 2019-03-01 | 2019-05-31 | 浙江师范大学 | A kind of Portable medicine injector |
| CN109931250A (en) * | 2019-03-03 | 2019-06-25 | 浙江师范大学 | A kind of series connection array of cavities declines type piezo gas compressor |
| US20220056900A1 (en) * | 2019-06-27 | 2022-02-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pump device |
| WO2023023133A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | Meta Platforms Technologies, Llc | Fluid pump having a polyvinylidene fluoride membrane |
-
1994
- 1994-05-02 JP JP6093313A patent/JPH07224763A/en active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002213365A (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Nikkiso Co Ltd | Diaphragm pump |
| JP4718691B2 (en) * | 2001-01-19 | 2011-07-06 | 日機装株式会社 | Diaphragm pump |
| JP2007092677A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Casio Comput Co Ltd | Pump device |
| JP2018123796A (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | 株式会社菊池製作所 | Micro diaphragm pump |
| CN109821102A (en) * | 2019-03-01 | 2019-05-31 | 浙江师范大学 | A kind of drug delivery device of gas step by step compression driving |
| CN109821096A (en) * | 2019-03-01 | 2019-05-31 | 浙江师范大学 | A kind of Portable medicine injector |
| CN109821096B (en) * | 2019-03-01 | 2021-02-19 | 浙江师范大学 | Portable medicine injector |
| CN109821102B (en) * | 2019-03-01 | 2021-04-30 | 浙江师范大学 | Gas step-by-step compression driven dosing device |
| CN109931250A (en) * | 2019-03-03 | 2019-06-25 | 浙江师范大学 | A kind of series connection array of cavities declines type piezo gas compressor |
| CN109931250B (en) * | 2019-03-03 | 2024-03-15 | 浙江师范大学 | Series cavity array type micro piezoelectric gas compressor |
| US20220056900A1 (en) * | 2019-06-27 | 2022-02-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pump device |
| WO2023023133A1 (en) * | 2021-08-17 | 2023-02-23 | Meta Platforms Technologies, Llc | Fluid pump having a polyvinylidene fluoride membrane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7322803B2 (en) | Pumps with diaphragms bonded as bellows | |
| JP3948493B2 (en) | Micro pump | |
| WO2000052336A1 (en) | Pump | |
| JP5999200B2 (en) | Fluid control device and pump connection method | |
| JPH07224763A (en) | Piezoelectric pump | |
| US10688228B2 (en) | Suction device | |
| TWI658211B (en) | Liquid pump | |
| US8668474B2 (en) | Electro-active valveless pump | |
| JP4383207B2 (en) | Fluid pump | |
| JPH10220357A (en) | Piezoelectric pump | |
| JPH0354383A (en) | Piezoelectric pump | |
| JP2000265963A (en) | Small-sized pump | |
| JP2001221166A (en) | Displacement type pump with spiral pipes and fluid transfer method | |
| JPH07301182A (en) | Piezoelectric pump driving method | |
| JPS61171891A (en) | Piezo-electric pump | |
| JPH07301180A (en) | Piezoelectric pump | |
| CA2354076A1 (en) | Ferroelectric pump | |
| JP3460301B2 (en) | Piezo pump | |
| US11698066B2 (en) | Pressure-controlling device, and pressure-using apparatus | |
| CN109944779B (en) | Circulating pump of CPU water cooling system | |
| JP2006220056A (en) | Fluid transportation device | |
| JPH07151060A (en) | Piezoelectric pump | |
| JPH0331589A (en) | Vibrator pump | |
| JPH10213073A (en) | Piezoelectric pump | |
| JP2000265964A (en) | Small-sized pump |