JPS60159387A - ポンプ - Google Patents

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】 く技術分野〉 本発明は流体を加圧する振動部に電気を振動に直接変換
する圧電磁器薄板と金属製薄板を貼り合わせた振動子を
用いたポンプに関する。゛〈従来技術〉 従来のポンプは、電動（幾やソレノイドを使い、羽根車
やピストン又はプランジャーを作動させその回転運動や
往復運動により、液体燃料に遠心力を与えて吐出したり
、シリンダー内容積の拡大と縮小により吐出したりする
構造であった。しかし、この従来のポンプでは、液体燃
料に直接作用する羽根車やピストン又はプランジャー等
は、電気信号を与えても自ら運動できず、羽根車やピス
トンは電動機の回転運動を伝達軸により受け、またプラ
ンジャーはソレノイドに流れる電流による磁界（電磁力
）によりその働きを行うものであるが、このような中間
的な伝達機構を持つことは、ポンプ自体の大型化を招と
、また内部構造を複雑にしていた。

く先願技術〉 そこで本願出願人は、上記の点に鑑み、電気エネルギー
を往復運動である振動に直接変換するユニモルフ振動子
をポンプの加圧部に用いることにより、構造を簡単にし
かつ小型化し得るポンプをすでに特願昭５８−７５３８
１号で提案した。

まず、この技術を図面に基づいて説明する。

第１．２．３図は夫々液体燃料用液送ポンプの平面図、
断面図、底面図であり、第４，５図は夫々その振動部に
用いられる一枚の圧電磁器薄板に−枚の金属製薄板を貼
り合わせた円板状ユニモルフ振動子の底面図、側面図で
ある。

第１．２．３図において、１は振動部に圧電磁器薄板（
ピエゾ素子）２を用いた円板状のユニモルフ振動子であ
り、三個の構成片３ａ＋３ｂ＋３ｅからなるポンプ本体
３の内部の液体加圧室４に、その容積を拡大、縮小させ
る如く円板状のユニモルフ振動子１が配置されている。

５は前記圧電磁器薄板２と共にユニモルフ振動子］を構
成する金属製薄板、６は吐出側逆止弁、６ａは吐出通路
、７は吸入側逆止弁、７ａは吸入通路、６ｂは吐出側継
手、７ｂは吸入側継手、８は円環状弾性体、９は導線で
ある。

上記構造の液送ポンプにおいて、ユニモルフ振動子１に
接続されている導線９に一定周波数の正負の電圧を印加
すると、第５図（ａ）、（ｂ）の如く、ユニモルフ振動
子１は凹凸状に交互に変形する。

このユニモルフ振動子１の前方に二個の逆止弁６゜７が
あり、ユニモルフ振動子１が第５図（ｂ）の如く凹状に
変化するとぎ、吐出側逆止弁６は閉じ、吸入側逆止弁７
が開き液体燃料は液体加圧室４に流入する。

次にユニモルフ振動子１か第５図（、）の如く平面状な
いし凸状に変化するとき、吸入側逆止弁７は閉じ、吐出
側逆止弁６が開ぎ液体加圧室４にある液体燃料は、吐出
側）灸止弁６を通り圧送される。

なおユニモルフ振動子１は導線９に一定周波数の正負の
電圧を印加すると、第５図（ａ）、（ｂ）の如く凹凸状
に交互に変形するが、その大きさΔＱは電圧の大ぎさに
比例したたわみ量で得られ、ポンプの吐出流量を電圧に
より制御できることになる。

そして、上記先願技術によれば、下記の効果が期待でき
る。

（イ）ユニモルフ振動子の利用により、機能及び構造が
簡素化され、小型化が可能となる。

（ロ）機能部品点数が少なくなり、各部品形状精度の累
積影響度が小さくなり高品質が望める。

（ハ）従来の中間伝達機構が省け、この機構における損
失がなくなり高効率が望める。

（ニ）　コスト的に安価なものとなる。

（ホ）往復運動がないため、摩耗なしみによる品質トラ
ブルがない。

（へ）電圧の大きさによりリニアに吐出量を制御できる
。

しかしなが呟ポンプ雰囲気温度が低温であると、圧電磁
器薄板と金属製薄板の熱収縮が違う点、及び被圧送液体
の粘性力伏錘くなる点とによりポンプ吐出流量が減少す
る。

その対策として、吐出流量と温度の関係を把握しユニモ
ルフ振動子１の振動回路部での印加電圧を補正しなけれ
ばならない。この場合の液送ポンプの電圧変動による吐
出流量測定結果の−・例を第９図について説明すると、
この図で実線は常温域（２０℃イτｊ近）、破線は低温
域（−１０℃付近）での特性を示しており、この図で解
かるように、電圧（Ｖ）の増加に比例して吐出流量（Ｑ
）は増加するが、印加電圧にも限界がある。この印加電
圧はユニモルフ振動子１の分極方向に正電圧が印加され
るような半波整流電圧であり、絶縁破壊電圧範囲内でな
ければならない。

また第１０図はポンプの温度変動による吐出流量測定結
果の一例を示しており、その時のポンプ本体３の液体加
圧室４における振動子１の状態を、第６図の様に、　先
願技術のユニモルフ振動子１の金属製薄板５に円板形絶
縁パツキン１０を貼着した場合により説明する。なお絶
縁パツキン１０はウレタン樹脂やゴム等の弾性材料から
なり、ユニモルフ振動子１を振動可能にかつ絶縁状態で
加圧室４の室壁に取り付ける機能、被圧送液体をシール
する機能等を有している。

第６図（ａ）の如く常温域において圧電磁器薄板２、金
属製薄板５は平板状であるが、同図（ｂ）の如く温度が
低温域に変化するにつれて金属製薄板５が圧電磁器薄板
２より大とく収縮し薄板圧電磁器薄板２に内部応力が加
わる。このため振動子１の振幅が小さくなると共に液体
の粘性も大ぎくなるために吐出流量は減少する。

く　目　的　〉 本発明は、上記した点に鑑みなされたもので、振動子へ
の印加電圧の補正なしに簡単安価な構造により、雰囲気
温度が低温であっても吐出流量をほぼ一定に維持できる
ポンプの提供を目的としている。

〈実施例〉 以下、本発明の第一実施例を第７，８図に基づいて説明
すると、これは被圧送物を加圧する加圧室４の室壁に電
気を振動に直接変換する圧電磁器薄板２と金属製薄板５
とを貼り合わせたユニモルフ振動子１が設けられたポン
プにおいて、前記ユニモルフ振動子１の振幅を一温度域
である常温域では他温度域である低温域より小に規制す
る振幅調整材１２が設けられたものである。

また、金属製薄板５の内面には円板形絶縁パツキン１０
が貼着され、これが本体３に固定されており、前記絶縁
パツキン１０は、ウレタン樹脂やゴム等の弾性材料から
な１）、ユニモルフ振動子１を振動可能にかつ絶縁状態
で加圧室４の室壁に取り付ける機能、被圧送液体をシー
ルする機能等を有する他にユニモルフ振動子１が振幅調
整材１２と当接してもユニモルフ振動子１の振動を可能
にそして、この実施例では、第８図に示すように常温域
での印加電圧を設定流量（Ｐｌ）に相当する印加電圧（
ｖｌ）以上に増やしても吐出流量がほぼ設定流量に一定
となるよう、ポンプ本体３の液体加圧室４の振動子対向
室壁４ａに振幅調整材１２が設けられている。この振幅
調整材１２は、金属、耐油性ゴム、或いは合成樹脂など
で成形され、加圧室４の室壁４ａの取付孔４１）に圧入
などにより固定される。

上記ポンプでの電圧変動による特性、温度特性をそれぞ
れ第１１．１２図に示す。つまり低温域での流量変化分
に相当する電圧分（八■）を加味した電圧Ｖ２（Ｖ２＝
Ｖ１＋八＼・“）を振動子１に印加しておくと、常温域
においては第８図（、）の如く、振動子１の振幅を強制
的に抑制しているので、第１１図の如く、振動子１は印
加電圧ｖ１に相当する振幅である。ところが低温域への
温度変化につれて絶縁パツキン１０とともに振動子１が
第８図（ｂ）のよう湾曲変形してその中央部が振幅調整
材１２から離間していくに従って振動子１は電圧■２（
Ｖ２＝Ｖ１＋△Ｖ）に相当する振幅になろうとするので
、振幅中は徐々に大きくなり、゛流量の減少を補うこと
ができ、第１２図の如く、吐出流量は温度変化に左右さ
れず設定流量（Ｑ）に一定となることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第１３図の第二実施例の如く、振幅調整材１２
を絶縁パツキン１０の加圧室４．　ｆｌｌ１１表面に突
設してもよく、また第１４図の第三実施例の如く、ユニ
モルフ振動子１の圧電磁器薄板２側を絶縁パツキン１０
に貼着した場合は、ユニモルフ振動子１は低温域では第
８図と逆側に湾曲変形するので、振幅調整材１２を加圧
室４外の蓋板１３に取り付けてもよく、これらの場合も
いずれも上記第一実施例と同禄の作用が得られる。

なおユニモルフ振動子１は圧電磁器薄板２の直径が２８
ｕｕｎ、金属製薄板５の直径が３３ｖ＋＋においてその
振幅は約１０〜１５μである。

く効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明は、被圧送物を加
圧する加圧室の室壁に電気を振動に直接変換する圧電磁
器薄板と金属製薄板とを貼り合わせた振動子が設けられ
てなるポンプであって、前記振動子の振幅を一温度域で
は他温度域よ１）小に規制する振幅調整材が設けられた
ポンプに関するものである。

したかつて、本発明によると、電源電圧の変動や雰囲気
温度の変動（特に低温域）に対する複雑かつ高価格の補
正用回路を設ける必要がなく、振動子への印加電圧の補
正なしに、簡単安価な構造により、雰囲気温度が低温で
あっても吐出流量をほぼ一定に維持できる性能の安定し
たポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願技術の液送ポンプの一部切欠平面図、第２
図は同縦断面図、第３図は同一部切欠底面図、第４図は
同ポンプ振動部に用いられる円板状ユニモルフ振動子の
底面図、第５図（ａ）、（ｂ）はその作用説明図、第６
図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ先願技術の液送ポンプの
常温域と低温域の要部断面図、第７図は本発明の第一実
施例の液送ポンプ縦断面図、第８図（ａ）、（ｂ）はそ
れぞれ本発明の液送ポンプの常温域と低温域の要部断面
図、第９図は先願技術の液送ポンプにおける電圧変動特
性を示す線図、第１０図は同温度特性を示す線図、第１
１図は本発明の液送ポンプにおける電圧変動特性を示す
線図、第１２図同温度特性を示す線図、第１３図は本発
明の第二実施例の要部断面図、第１４図は本発明の第三
実施例の要部断面図である。 １：ユニモル７振動子、２：圧電磁器薄板、４：加圧室
、５：金属ＭＴｉ板、１０：絶縁パツキン、１２：振幅
調整材。 出　願　人　シャープ株式会社 代理人　中村恒久 第７図 ｖ　＋　Ｖｇｙ１＋ｌｌｙノ　Ｉ’ｐ７ＫＩＩ電虞（′
ｌｒ） 第４図　第１図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被圧送物を加圧する加圧室の室壁に電気を振動に直接変
   換する圧電磁器薄板と金属製薄板とを貼り合わせた振動
   子が設けられてなるポンプであって、前記振動子の振幅
   を一温度域では池温度域より小に規制する振幅調整材が
   設けられたことを特徴とするポンプ。