JPS635183A - ピエゾポンプ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、交流電圧の印加により伸びと縮みを交互に繰
り返す圧電セラミック仮を貼着した振動板により、ポン
プ室の容積を交互に増減させて、吸入口から吸入した流
体を吐出口から吐出するようにしたピエゾポンプに関す
る。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点このよう
なピエゾポンプの振動板の駆動用に用いられる圧電セラ
ミック板は、−般に、−定電圧を印加した場合において
、その伸び量と縮み量が高温領域で大きく低温領域で小
さい温度特性を有しており、従って、高温領域では振動
板の撓み量が大きくてポンプ室の容積変化が大きく、低
温領域では振動板の撓み量が小さくてポンプ室の容積変
化が小さいことから、温度の違いにより流体の流量にば
らつきができる不具合がある。

そこで、温度の変化に拘らず流体の流量を一定に制御す
るために、特開昭６０−２３０５７４号公報に記載され
ているように、金属板の一面に圧電セラミック板を貼着
した弾性片の先端に接触子を形成した歪センサをポンプ
本体に取り付けて、接触子をポンプの圧電セラミック板
の表面に接触させ、ポンプの圧電セラミック板が歪んで
振動板が撓んだ量を、歪センサの圧電セラミック板の歪
量から電圧として取り出し、この歪センサの出力電圧が
一定となるように、ポンプの圧電セラミック板に印加さ
れる交流電圧を制御して、振動板の撓み量、すなわち、
流体の流量を一定に保つようにしたものが知られている
が、振動板の撓み量を検出する部分の構造が、歪センサ
の接触子が圧電セラミック板の表面に押し付けられた構
造であることから、振動板の撓みが規制されて流体の流
量を大きく取ることができないばかりでなく、歪センサ
の圧電セラミック板自体にも温度特性があることから、
撓み量の検出が不正確であり、さらに、わずか数１０μ
程度の変位量を検出するのであるから、歪センサに高い
精度が要求され、製造コストが高くつく不具合があった
。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するための手段として、本発明のピ
エゾポンプは、圧電セラミック板に、圧電セラミック板
の伸びと縮みによってその表裏両面の間に生ずる電圧を
検出する端子を接続した構成とした。

作用及び効果 本発明は上記の構成になり、圧電セラミック板が伸び縮
みする際に、その伸び量と縮み量に応じた電圧が検出用
の端子に取り出されるのであって、圧電セラミック板が
歪むとその歪み量に対応した電圧が生じる性質を利用し
て、圧電セラミック板から直接に伸びと縮みの検出電圧
を取り出すようにしたから、圧電セラミック板の伸び量
と縮み量の変化を正確に検出することができ、また、従
来の歪センサを装着した場合にように、振動板の撓みが
規制されないから、振動板の撓み量が大きく取れて流体
流量を大きく取ることができるとともに、歪センサ、し
かも高い精度の要求される歪センサを不要にできること
から、構造を簡単にできかつ製造コストを大巾に下げる
ことができる効果がある。

そして、例えば、圧電セラミック板から得られた検出電
圧が一定となるように、圧電セラミック板に印加される
交流電圧を制御すれば、振動板の撓み量を一定にできて
ポンプ室の容積変化が一定に保たれ、これにより、安定
した流体流量を得ることが可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図において、ｌはポンプ本体を構成する合成樹脂製
の枠であって、この枠１内の厚さ方向の中央部に、真直
な流通路３となるスリットを直径方向に形成した取付板
２が形成され、枠１の流通路３の両端部の外側に、逆止
弁４を装着した流体の吸入口５と吐出口６とが形成され
て、夫々連通孔７，７によって流通路３に連通されてい
るとともに、取付板２の上下両面に、金属薄板からなる
一対の振動板９．９がシールリング１０を介して当てら
れて、その外側をリング形の抑圧体１１で押し付けられ
て張設され、両振動板９．９の間にポンプ室１２が形成
されている。

各振動板９の外側の面には、交流電圧を印加することに
より半径方向の伸びと縮みを生ずる円板形の圧電セラミ
ック板１４が貼着されており、各圧電セラミック板１４
の裏面には、第１電極被膜１６が、表面には、中心に円
形の切除部分１７を形成した第２電極被膜１８が夫々溶
着されているとともに、第２図に示すように、各圧電セ
ラミック板１４の表面の第２電極被膜１８を切除した部
分に、この第２電極被膜１８と電気的に遮断された第３
電極被膜１９が溶着されており、枠１に植設された３本
の電極棒２１乃至２３のうちの左側の第１電極捧２１に
、各振動板９，９がリード線２４で、右側の第２電極捧
２２に各第２電極被膜１８．１８がリードｔｌＡ２５で
、また、真中の第３電極捧２３に各第３電極被膜１９．
１９がリード線２６で夫々接続されており、枠ｌの上下
両面に蓋板２８が被せられて図示しない締結具で締め付
けられている。

そして、第３図に示すように、第１電極捧２１及び第２
電極捧２２が、圧電セラミック板１４に印加される交流
電圧を制御する制御装置３１を介して交流電源３２に接
続されているとともに、第３電極捧２３と共通端子であ
る第１電極棒２１が。

圧電セラミック板１４の伸びと縮みによって生ずる電圧
を検出する検出装置３３に接続されており、この検出装
置３３の検出電圧に応じて上記の制御装置３１で圧電セ
ラミック板１４への印加電圧を制御するようになってい
る。

次に、本実施例の作動を説明する。

第１電極！１２１及び第２電極ｎ２２から、両圧電セラ
ミック仮１４．１４に交流電圧を印加すると、両圧電セ
ラミック板１４が半径方向の伸びと縮みを交互に生じて
、両振動板９．９が外側に膨らんで撓み、内側に凹んで
撓むのを交互に繰り返して、ポンプ室１２の容積が交互
に増減し、これにより、吸入口５からポンプ室１２内に
吸入された流体が流通路３を通って吐出口６から吐出さ
れるのであって、ここに１両圧電セラミック板１４に印
加される交流電圧が一定であると、第４図（ａ）に示す
ように、低温領域Ｘでは、圧電セラミック板１４の持つ
温度特性により、圧電セラミック板１４の伸び量と縮み
量が小さくなることから振動板９の撓み量が小さくなり
、ポンプ室１２の容積変化が小さくなって流体の流量が
小さくなり、逆に、高温領域Ｙでは、圧電セラミック板
１４の伸び量と縮み量が大となって振動板９の撓み量が
大となり、ポンプ室１２の容積変化が大となって流体の
流量が大きくなり、温度によって流体の流量にばらつき
がでるのであるが、本実施例では、圧電セラミック板１
４の伸びと縮みによってその表裏両面の間に生ずる電圧
を、第３電極被膜１９に接続された第３電極棒２３と、
振動板９を介して第１電極被膜１６に接続された第１電
極棒２１から検出装置３３に取り出すようになっており
、第４図（ｂ）に示すように、圧電セラミック板１４の
伸び量と縮み量が小さい低温領域Ｘでは小さな交流電圧
が、伸び量と縮み量が大きい高温領域Ｙでは大きな交流
電圧が取り出され、同図（ｃ）に示すように、直流に整
流したのち、この検出電圧を制御装置３１に入力して、
検出電圧が一定となるように圧電セラミック板１４に印
加される交流電圧を制御すると、同図（ｄ）に示すよう
に、低温領域Ｘでは設定電圧よりも大きい交流電圧が、
高温領域Ｙでは逆に小さい交流電圧が印加され、これに
より、圧電セラミック板１４の温度特性により伸び量と
縮み量が変化した分が補償され、振動板９の撓み量が一
定となってポンプ室１２の容積変化が一定に保たれ、同
図（ｅ）に示すように、温度の変化に拘らず流体の流量
が一定に維持される。

なお、上記実施例は、圧電セラミック板１４の温度特性
によりその伸び量と縮み量が変化するのを、圧電セラミ
ック板１４への印加電圧を制御して補償することによっ
て、流体の流量を一定に保つようにしたものであるが１
例えば、このピエゾポンプを、ストーブの灯油供給用の
ポンプとして使用した場合に、ストーブに装置した室温
センサや流量センサからの信号を基準電圧として制御装
置３１に入力し、この基準電圧に圧電セラミック板１４
から得られた検出電圧が一致するように。

圧電セラミック板１４に印加される交流電圧を制御する
ことにより、室温センサや流量センサからの信号に応じ
て灯油の流量を自動的に調節するように用いることも可
能である。

また、検出電圧により灯油の流量が判るから、この検出
電圧に基づいて、燃焼用空気の供給量を、灯油の流量に
適した量に自動調節することも可能である。

また、前記実施例では、第２電極被膜１８の中心に切除
部分１７を設けてそこに第３＠極被膜１９を形成したの
であるが、この第３電極被膜１９を形成する場所は、第
２電極被膜１８の周縁部等の他の場所であっても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその振動
板の表面の部分平面図、第３図はその制御系統を示すブ
ロック図であり、第４図（ａ）は印加電圧が一定のとき
の流体流量を示す線図、同図（ｂ）は検出電圧の波形図
、同図（Ｃ）はその整流後の波形図、同図（ｄ）は制御
された印加電圧の波形図、同図（ｅ）は印加電圧を制御
したときの流体流量を示す線図である。 １：枠　５：吸入口　６：吐出口　９：振動板１２：ポ
ンプ室　１４：圧電セラミック板　１６：第１電極被膜
　１８：第２ｆ！！極被膜　１９：第３電極被膜　２１
：第１電極棒　２２：第２電極捧　２３：第３電極捧　
３２：交流電源３３：検出装置 出願人　シーケーデイコントロールズ株式会社代理人　
弁理士　　野　　　口　　　　　　宏寡２０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電圧の印加により伸びと縮みを交互に繰り返す圧電
   セラミック板を貼着した振動板により、ポンプ室の容積
   を交互に増減させて、吸入口から吸入した流体を吐出口
   から吐出するようにしたピエゾポンプにおいて、前記圧
   電セラミック板に、該圧電セラミック板の伸びと縮みに
   よつてその表裏両面の間に生ずる電圧を検出する端子を
   接続したことを特徴とするピエゾポンプ