JPS62221884A - 微量流体移送装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポンプ等の流体移送装置に係り１％に、被移
送流体の脈動が少なく、流量制御が容易な微量流体移送
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、少量の流体移送用としてダイヤフラムを加振する
所謂電磁ポンプや、特開昭５６−９６７９号ろるいは特
開昭５９−６８５７８号公報に記載のように円筒形状の
振動子を直接加振するポンプが知られている。これらの
ポンプでは、枠体の一部を拡大、Ｊ少させ、容積の変化
を利用して流体を移送させるもので１羽根車やピストン
等の回転部や摺動部がないため信頼性が高く、しかも腐
蝕性流体や高粘性流体などの移送が取扱える特徴を有し
ているう 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の流体移送装置では１周期的に容積を変化
させるので、流体の吸入、排出部に必ず逆止弁が必要と
なる。この逆止弁は、流体の移動に伴って開閉動作を行
うので、動作遅れ生ずることになる。このため、加振周
波数すなわち容積変化の周期を短かくするには限度があ
り、これによって流体移送に大きな脈動流が発生するこ
とが多い。特に、微量の流体移送を扱う場合には、この
脈動流の発生に起因して安定性が悪くなるとともに、ア
キュ人レータ等の脈動防止装置を附加する必要があり、
性能、構造及び信頼性の面で不都合を生ずる。

本発明の目的は、流体移送中に発生する脈動流を低減し
、微量の流体でも安定して移送できる信頼性の高い小型
の流体移送装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を解決するため１本発明は、流体移送流路の一
部壁面に圧電素子や電歪素子等の加振素子を設け、さら
に逆上弁に代えて例えばフローノズル等のような逆流抵
抗の大きな所謂流体ダイオードを流出端に配設し、これ
らを複数個流れ方向に直列又は並列に並べるとともに、
該流路壁面に設けた加振素子に位相の異なる高周波信号
を供給するよう構成したことを特徴とする。

１．〔作用〕 ？１７□　　・ 弁のような弁の開閉に起因する動作遅れ時間を短縮でき
るので、壁面に設けた圧電素子又は電歪素子の加振サイ
クルを高めることができ、しかも位相の異なる信号で複
数個の流路容積を拡大縮少することが可能となるので、
脈動流の発生を極めて少なく、かつ揚程の大きな無摺動
、無回転の流体移送を実現することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例である微量流体移送装置を第１
図乃至第２図によシ詳細に説明する。

第１図の外観及び第２図の断面構造に示すように、本実
施例は１円筒状の移送管に流体移送装置を直列に適用し
たものである。すなわち、流体移送管１．　１’の外周
壁面上に１例えば圧電素子や電歪素子等に代表される円
筒形状の振動子２，２′を装着する。この振動子２，２
′には、半径方向に呼吸振動作用を発生させるため、端
部の一部分を除く外周壁面の大部分を覆う外周電極３，
３′を被覆させるとともに、該円筒形状の振動子２゜、
２′の外周側端部と、これに導通して内周壁面全体を覆
う折り返し電極４，４′を被覆させて構成する。ここで
、外周電極３，３′と折シ返し電極４．４′は互いに導
通しないように絶縁して構成するとともに、夫々の電極
には、外部の高周波電源６，６′と導通させる。

一方、流体移送管１．　　ｌ’の流出端部には、逆流抵
抗の大きな流体ダイオード５，５′を配設する。ここで
１本実施例では、該流体ダイオード５゜５′として第２
図に示すように流入側の開口部を曲線形状に形成すると
ともに、流出端側の開口部を鋭角に形成した所謂フロー
ノズル形状を適用した例を、又前記流体移送管１．　　
ｌ’を該流体ダイオード５，５′を介して複数個直列に
連通させた例を示しているが、これらは限定されたもの
ではない。

このような構成の流体移送管１．　１’において。

その外周側に設置された円ＷＪ＄、の振動子２，２′の
外周電極３，３′及び折返し電極４，４′に高周波電源
６，６′から烏周波１ｇ号を供給すると。

該振動子２，２′は図示するように半径方向に呼吸振動
７，７′を開始する。この呼吸振動７，７′によシ、流
体移送管１．　１’の内壁側に誘起流れ８．９が発生す
る。これらの流れのうち、誘起流れ８は、流体ダイオー
ド５．５′の流入抵抗の少ない方向、すなわち第２図の
例で曲線状に形成されたノズル開口部では流入抵抗が小
さいため１図示するように壁面形状に沿った流れｌＯと
なる。

一方、−起流れ９は、流体移送管１．　１’の内壁に沿
って流れ、流体ダイオード５，５′の流入抵抗の大きな
方向、すなわち第２図の例で鋭角に形成された開口部に
流入するため１図示するような反転流１１を形成する。

この結果、流体移送管ｌ。

１′の内部空間に充満された流体は１図示するように流
体ダイオード５．５′の流入抵抗の少ない方向１２に流
れ始めることになる。特に本実施例では、この流体ダイ
オード５，５′に可動部をもたないので、この振動子２
，２′の加振信号としを低減することが可能となる。

ここで、これらの呼吸振動７，７′を発生させる円筒状
の振動子２，２′の加振信号として、隣接する高周波電
源６．６′においである位相差を有する高周波信号 ＡＳＩＩω’　ｅ　　ＡＳｌｌｌ　（ωｔ＋ａ）を供給
する。但し、Ａ：振動振幅、ω：周期的外力の円振動数
、ｔ：時間、α：位相である。すなわち、第２図の例で
流体移送管ｌがＡ　ｓｉｎωｔの呼吸振動７で変形する
のに対して、下流側の流体移送管１′は、　Ａｓ１ｎ　
（ωｔ＋α）の呼吸振動７′で変形するので、流体移送
管１′は上流側の流体移送管ｌの変形に遅れて変形する
ことになる。すなわち、流体移送管ｌの内部空間が収縮
する際には下流側の流体移送管１′の内部空間が拡大す
ることになり、これら移送管１．　１’の呼吸振動７゜
７′で誘起された流れには更に加速されるとともの位相
差を有する高周波信号を発生する装置として１例えば特
願昭５５−１５９５４１号あるいは特願昭５５−１６８
０９１号の任意位相差加振装置を適用することによって
、複数個の流体移送管を任意に制御することも可能とな
る。

第３図乃至第４図は、本発明の第二の実施例を示す。本
実施例では、第１の実施例のフローノズル型の流体ダイ
オード５，５′に代えて渦流型流体ダイオード１４．１
４’を適用した例を示している。すなわち、外周電極３
，３′と折返し電極４．４′を被覆した振動子２，２′
を外周側に配設された流体移送管１，１′の流出端部に
おいて。

第１の実施例と同様に流入抵抗が少ない曲線形状の所謂
７０−ノズル１３．１３’を設けるとともに、そのフロ
ーノズル１３．１３’の流出側に前記流体移送管１，１
′と連通ずる渦室１６を設ける。この渦室１６は、第４
図の断面形状に示すように長さの短い円筒形の渦流型流
体ダイオード１４．１４’の内部空間に包含されるとと
もに。

前記フローノズル１３．１３’の流出端部側の周囲に１
部分開口した両型の側壁１５と軸方向を区別する渦室隔
壁１５′とＫよって構成する。

本実施例においても第一の実施例と同様に流体移送管１
，１′の外周部に設置した振動子２，２′を外部の高周
波電源６，６′からの高周波信号で加振すると、移送管
１，１′の呼吸振動７，７′によって流体の流れ１２が
誘起される。この誘起流れ１２が７０−ツズル１３．１
３’に流入し。

前記渦室内に入ると、その両型の側壁１５の影響を受け
て渦流１７を形成する。この渦流１５に沿って流れ、側
壁１５の開口部から渦室１６の外部空間、すなわち渦流
型流体ダイオード１４．１４’／Ｑ１ の外枠壁と隔壁１５′とに囲まれ、下流側の流体移送管
１′と連通ずる空間１８に流出する。このような渦流型
流体ダイオード１４．１４’の場合。

下流側から流体が流入すると、隔壁１５′や側壁１５が
渦形状になっているため、流入抵抗が大きく、シかも渦
室１６内からフローノズル１３に逆流する場合において
も急激な縮流と流れの方向変化に起因されて流路抵抗が
大きくなるので、逆流しにくいことになる。したがって
、流体ダイオードとしての特性が大きく発揮されるため
、流体移送の際の揚程を大きくとれるなど、第一の実施
例と同等以上の効果を得ることが可能となる。

第５図乃至第７図は１本発明の更に他の実施例を示す。

本実施例では、第６図及びそのＢ−Ｂ断面を示す第７図
の断面構造から容易に判明するように、渦流型流体ダイ
オード２０の外壁２７にも振動子２２を設置した例であ
る。すなわち、第−及び第二実施例と同様に外周電極３
と折返し電極４を被覆した振動子２を外周側に設置した
流体移送管１の流出端部において、流入抵抗の少ない曲
線形状の所謂フローノズル１９を設けるとともに。

そのフローノズル１９の流出側に前記流体移送管１と連
通する渦室２６を設ける。この渦室２６は。

第二の実施例と相違して、渦流型流体ダイオード型流体
ダイオード２ｏの外枠の前記フローノズル１９に対抗す
る壁面２７上に１図示するような円盤状の振動子２２を
設置するとともに、その振動子２２の流体ダイオード２
ｏの壁面２７側に折返し電極２４を、外部空間側に外部
電極２３を被覆させ、流体移送管１の振動子２２を加振
する高周波電源６とある位相差を有する高周波電源２５
とに接続させて構成する。

本実施例においては、上流側の流体移送管１の呼吸振動
７に誘起された流れ１２は、フローノズル１９を介して
流体ダイオード２ｏ内に入る。ここで、この流体ダイオ
ード２ｏの外壁２７に設置された円盤状の振動子２２に
よって流体ダイオ−ド２０の内部の渦室２６も呼吸振動
２９を行うとともに、上流側の流体移送管１の呼吸振動
７とある位相差を有するため、渦室２６内に流入した流
れ１２は、この呼吸振動２９によって加速されることに
なり、揚程の拡大に加えて装置の小型化の効果も期待で
きることになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、逆流抵抗の大きな流体ダイオードの採
用によって、逆止弁のような弁の開発動作が不要となる
ので、流体移送に利用する振動子の加振周波数を高周波
数化でき、相対的に脈動率を低減化することが可能とな
る。しかも１位相の異々る信号で複数個の流路容積を拡
大縮少することが可能となるので、脈動率をさらに低減
できるとともに流体移送の揚程の増加が期待できる。さ
らに本発明の流体移送装置は、無摺動、無回転で。

かつ高周波数で加振するので振動振幅が小さいので、傘
、質的に信頼性を高くすることが可能でＩ。

周波数制御によって移送流量も容易に制御できるという
大きな特徴も有することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である微量流体移送装置の外
観図、第２図は第１図の縦断面構造図。 第３図は、本発明の他の実施例を示す一部＠百構造図、
第４図は第３図のＡ−Ａ矢視図、第５図は本発明の更に
他の実施例を示す外観図、第６図は第５図の縦断面構造
図、ｆ、７図は第６図のＢ−Ｂ矢視図でめる。 １．１′・・・流体移送管、２．２’、２２・・・振動
子。 ３．３’、２３・・・電極、４．４’、２４・・・折返
し電極、　５．　５’・・・流体ダイオード、６．６’
。 ２５・・・高周波電源、１４，１４’、２０・・・渦流
形波体ダイオード、１３，１３’、１９・・・フローノ
ズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微量流体を流通させる流体移送用流路と、この流体
   移送用流路に設置され該流体移送用流路壁を加振する振
   動子と、前記流体移送用流路の流出端に逆流抵抗の大き
   な流体ダイオードを連通配置させたことを特徴とする微
   量流体移送装置。 ２、特許請求の範囲第１項の微量流体移送装置において
   、前記流体ダイオードを介して複数個の流体移送装置を
   直結するとともに、それぞれの流体移送装置に装着され
   た振動子に高周波信号を供給するよう構成したことを特
   徴とする微量流体移送装置。 ３、特許請求の範囲第２項の微量流体移送装置において
   、複数個の振動子と任意の位相差を有する高周波信号で
   加振するように構成したことを特徴とする微量流体移送
   装置。 ４、特許請求の範囲第１項の微量流体移送装置において
   、前記流体ダイオードの外壁の一部に振動子を装置し、
   流体ダイオード自身の内部空間を呼吸振動させるよう構
   成したことを特徴とする微量流体移送装置。