KR20050026992A - A diaphragm air-pump - Google Patents

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Abstract

A diaphragm air pump is provided to increase volume change rates of upper and lower cases for generating large pressure difference by vibration of a diaphragm, thereby improving air pump efficiency from a small volume in a simple structure. A diaphragm air pump includes a pump case(40) and, a diaphragm(25) provided in the pump case and has at least one or more intermediate openings(22) respectively mounted with an intermediate check valve(23) inside. At least one or more piezo-electric beams(11) are connected to a side of the diaphragm and applied with power. The pump case has an upper case(10) formed with at least one or more inlets(14) for introducing fluid, and a lower case(20) formed with at least one or more outlets(21) where the fluid is discharged after contacting a part to be cooled. The inlets are mounted with inlet check valves(13). The diaphragm is provided between the upper and lower cases. The intermediate check valves control the fluid of the upper case to be introduced into the lower case. The lower case has slots to mount the piezo-electric beams.

Description

다이어프램 에어펌프{A Diaphragm Air-Pump} Diaphragm Air-Pump

본 발명은 다이어프램 에어펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전빔으로 구동하는 소형 다이어프램 에어펌프에 관한 것이다. The present invention relates to a diaphragm air pump, and more particularly to a small diaphragm air pump driven by a piezoelectric beam.

일반적으로 에어펌프와 같은 소형 공기공급장치는 소형전자기기나 부품에 일정량의 공기를 공급하기 위하여 사용된다. Generally, a small air supply device such as an air pump is used to supply a certain amount of air to a small electronic device or component.

이러한 소형전자기기나 부품은 트랜지스터의 집적도가 향상됨에 따라 내부에서 발생하는 열로 인해서 전자부품이 오작동하거나 부품에 손상을 초래할 수 있으며, 따라서 이러한 마이크로 전자부품에 대한 냉각문제는 소형 전자부품을 사용하는 전자기기에서 중요한 문제로 대두되었다. These small electronic devices or components may cause malfunctions or damage to the electronic components due to the heat generated therein as the integration density of the transistors increases. Therefore, the cooling problem for these micro electronic components is the electronics using the small electronic components. It has emerged as an important issue in the device.

특히, 휴대용기기의 이동전원으로 연료전지를 사용할 경우, 화학반응을 위한산소의 공급이 필요하게 된다. In particular, when using a fuel cell as a mobile power source of a portable device, it is necessary to supply oxygen for a chemical reaction.

또한, 컴퓨터와 같은 전자기기가 더욱 더 소형화됨에 따라 내부의 칩을 냉각시키는 냉각장치는 더 작은 부피를 차지하면서도 작은 전력을 소모해야한다. 이와 동시에 작은 소음을 발생하면서도 고효율의 냉각작업이 가능해야 하며, 냉각장치가 작동시 높은 작동신뢰도를 요구하게 된다. In addition, as electronic devices such as computers become more and more miniaturized, a cooling device for cooling an internal chip needs to consume a small amount of power while using a smaller volume. At the same time, high-efficiency cooling should be possible while producing a small noise, and the cooling device requires high operating reliability.

종래의 소형전자기기나 부품에 사용되는 냉각장치나 연료전지의 산소공급을 위한 공기공급장치는 회전팬 내장방식으로 일정량의 공기를 외부에서 소형전자기기나 부품으로 공급하여 냉각하거나, 냉각핀을 외장하여 소형전자기기나 부품의 열전도 또는 공기대류를 촉진하여 냉각하거나 공기를 공급하는 방식으로 구성된다. The air supply device for supplying oxygen to a cooling device or a fuel cell used in a conventional small electronic device or component has a rotary fan built-in method to supply a certain amount of air from the outside to the small electronic device or component for cooling, or to cover a cooling fin. To promote heat conduction or air convection of small electronic devices or components, thereby cooling or supplying air.

그러나 이러한 구조의 냉각장치나 연료전지의 공기공급장치는 회전팬의 구동으로 소음이 발생하거나, 회전팬이나 냉각핀 자체가 일정량의 부피를 차지하여서 전자기기나 부품의 소형화에 제한이 된다. However, the cooling device or the air supply device of the fuel cell of such a structure generates noise by driving the rotating fan, or the rotating fan or the cooling fin itself occupies a certain amount of volume, thereby limiting the miniaturization of electronic devices or components.

또한, 회전팬이나 냉각핀의 냉각효율 측면을 고려할 때, 전자기기나 부품에 필요한 냉각효율을 달성하기 곤란한 측면이 많았으며 특히 회전팬방식의 경우에는 높은 전력을 소모하게 되는 문제점이 발생한다. In addition, in consideration of the cooling efficiency of the rotating fan or the cooling fins, there are many aspects that are difficult to achieve the cooling efficiency required for electronic devices or components, especially in the case of the rotating fan method, high power consumption occurs.

그리고 연료전지용 공기공급장치에 있어서는 기존의 공기펌프는 크기와 부피가 거대하고 소음이 심해 소형화를 요구하는 휴대용 기기에 적용이 곤란하다. In the air supply device for fuel cells, the conventional air pump is difficult to apply to a portable device that requires miniaturization due to its large size and volume and high noise.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 소형전자기기나 부품에 공기와 같은 유체를 공급하여 냉각하거나 소정공간에 공기를 공급하는 공기공급장치에서 구조가 개선된 다이어프램 에어펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention was devised to solve the above problems, and provides a diaphragm air pump having an improved structure in an air supply device for supplying air, such as air to a small electronic device or component, or cooling air by supplying a predetermined space. Its purpose is to.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다이어프램 에어펌프는 내부로 유체가 유입되어 배출되는 펌프케이스; 상기 펌프케이스내에 마련되며, 적어도 하나이상의 중간개구가 형성되고 상기 중간개구에는 중간체크밸브가 설치된 다이어프램; 및 상기 다이어프램의 일측에 연결되며 전원이 인가되는 적어도 하나 이상의 압전빔;을 포함하며, 상기 압전빔의 진동으로 피냉각부품에 유체가 공급된다. Diaphragm air pump according to the present invention for achieving the above object is a pump case in which fluid is introduced into and discharged; A diaphragm provided in the pump case and having at least one intermediate opening formed therein and having an intermediate check valve installed therein; And at least one piezoelectric beam connected to one side of the diaphragm and to which power is applied, wherein the fluid is supplied to the part to be cooled by vibration of the piezoelectric beam.

그리고 상기 펌프케이스는, 유체가 유입되는 적어도 하나이상의 유입개구가 형성된 상부케이스; 및 상기 상부케이스와 결합하며, 상부케이스로 유입된 유체가 상기 피냉각부품과 접촉하여 배출되는 적어도 하나이상의 배출개구가 형성된 하부케이스;를 포함하는 것이 좋다. The pump case may include: an upper case having at least one inlet opening through which fluid is introduced; And a lower case coupled to the upper case and having at least one outlet opening through which fluid introduced into the upper case comes into contact with the cooled component.

또한, 상기 유입개구에는 외부의 유체가 상기 상부케이스로 유입되도록 제어하는 유입체크밸브가 설치된 것이 바람직하다. In addition, the inlet opening is preferably provided with an inlet check valve for controlling the external fluid to flow into the upper case.

이때, 상기 다이어프램은 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스 사이에 마련되며, 상기 중간체크밸브는 상기 상부케이스의 유체가 하부케이스로 유입되도록 제어할 수 있다. In this case, the diaphragm may be provided between the upper case and the lower case, and the intermediate check valve may control the fluid of the upper case to flow into the lower case.

그리고 상기 하부케이스에는 상기 압전빔이 설치되는 슬롯이 마련된 것이 바람직하다. The lower case is preferably provided with a slot for installing the piezoelectric beam.

또한, 상기 압전빔 및 상기 슬롯은 2개인 것이 좋다. In addition, the piezoelectric beam and the slot may be two.

그리고 상기 유입개구는 상기 상부케이스의 상부에 형성된 것이 바람직하다. And the inlet opening is preferably formed on the top of the upper case.

이때, 상기 배출개구는 상기 하부케이스의 측면에 형성된 것이 바람직하다. At this time, the discharge opening is preferably formed on the side of the lower case.

그리고 상기 상부케이스의 측면에는 측면개구가 형성되며, 상기 측면개구에는 측면체크밸브가 설치되며, 상기 유입개구 및 상기 배출개구로 디퓨져로 형성된 것이 바람직하다. A side opening is formed at the side of the upper case, and a side check valve is installed at the side opening, and the inlet opening and the outlet opening are preferably formed as a diffuser.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이어프램 에어펌프를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램 에어펌프의 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 다이어프램 에어펌프의 사시도, 도 3은 도 1에 도시된 다이어프램의 평면도이다. Hereinafter, a diaphragm air pump according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a diaphragm air pump according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the diaphragm air pump shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the diaphragm shown in FIG. 1.

도면을 참조하면, 다이어프램 에어펌프(50)는 크게 펌프케이스(40), 펌프케이스(40)내에 마련된 다이어프램(25) 및 압전빔(11)을 포함한다. Referring to the drawings, the diaphragm air pump 50 includes a pump case 40, a diaphragm 25 and a piezoelectric beam 11 provided in the pump case 40.

상기 펌프케이스(40)는 상기 다이어프램 에어펌프(50)의 외관을 형성하며, 외부의 공기와 같은 유체가 유입되어 배출된다. 그리고 상기 펌프케이스(40)는 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)를 포함한다. The pump case 40 forms an appearance of the diaphragm air pump 50, and fluid such as external air is introduced and discharged. In addition, the pump case 40 includes an upper case 10 and a lower case 20.

상기 상부케이스(10)의 상부에는 유체가 유입되는 적어도 하나이상의 유입개구(14)가 형성된다. At least one inlet opening 14 through which fluid is introduced is formed at an upper portion of the upper case 10.

상기 하부케이스(20)는 상기 상부케이스(10)와 결합하며, 적어도 하나이상의 배출개구(21)가 하부케이스(20)의 측면에 형성된다. 그리고 상부케이스(10)로 유입된 유체가 상기 배출개구(21)를 통하여 피냉각부품(30)과 접촉하여 피냉각부품(30)을 냉각시킨 후 배출된다. 이때, 피냉각부품(30)은 연료전지의 공기공급부(미도시)가 될 수 있다. The lower case 20 is coupled to the upper case 10, at least one discharge opening 21 is formed on the side of the lower case (20). In addition, the fluid introduced into the upper case 10 comes into contact with the cooled component 30 through the discharge opening 21 and is cooled after being discharged from the cooled component 30. In this case, the cooled component 30 may be an air supply unit (not shown) of the fuel cell.

또한, 상기 유입개구(14)에는 유입체크밸브(13)가 설치되어 외부의 유체가 상부케이스(10)로만 유입되고, 상부케이스(10)내의 유체가 유입개구(14)를 통하여 외부로 배출되는 것을 방지하도록 유체의 출입을 일방향 통행으로 제어한다. 그리고 상기 하부케이스(20)에는 압전빔(11)이 설치되는 슬롯(26)이 마련된다. In addition, an inlet check valve 13 is installed at the inlet opening 14 so that external fluid flows only into the upper case 10, and the fluid in the upper case 10 is discharged to the outside through the inlet opening 14. Control the entry and exit of fluid in one direction. The lower case 20 is provided with a slot 26 in which the piezoelectric beam 11 is installed.

바람직하게는 상기 압전빔(11) 및 상기 슬롯(26)은 다이어프램(25)의 양측에 진동을 가하도록 2개로 구성된다. Preferably, the piezoelectric beam 11 and the slot 26 are configured in two to vibrate both sides of the diaphragm 25.

상기 다이어프램(25)은 상기 펌프케이스(40)내에 마련된다. 즉 상기 다이어프램(25)은 상부케이스(10) 및 하부케이스(20) 사이에 마련되며, 상기 다이어프램(25)에는 적어도 하나 이상의 중간개구(22)가 형성된다. The diaphragm 25 is provided in the pump case 40. That is, the diaphragm 25 is provided between the upper case 10 and the lower case 20, the at least one intermediate opening 22 is formed in the diaphragm 25.

상기 중간개구(22)에는 중간체크밸브(23)가 설치되어 상부케이스(10)의 유체가 하부케이스(20)로만 유입되고, 하부케이스(20)내의 유체가 상부케이스(10)내로 역류되는 것을 방지하도록 유체의 출입을 제어한다. The intermediate opening 22 is provided with an intermediate check valve 23 so that the fluid of the upper case 10 flows only into the lower case 20, and the fluid in the lower case 20 flows back into the upper case 10. Control the entry and exit of fluids to prevent

그리고 상기 중간체크밸브(23) 및 유입체크밸브(13)는 플렉서블한 멤브레인(membrane )으로 구성되어, 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)의 압력차에 따라 개폐된다. In addition, the intermediate check valve 23 and the inlet check valve 13 are configured with a flexible membrane, and are opened and closed according to the pressure difference between the upper case 10 and the lower case 20.

상기 압전빔(11)은 다이어프램(25)의 일측에 접착물질에 의해 결합되며, 다이어프램 에어펌프(50)의 외부에서 전원이 공급되어 압전빔(11)은 진동한다. 이때, 상기 다이어프램(25)에는 압전빔(11)이 다이어프램(25)과 결합하는 결합부(12)와 일정간격으로 이격된 공간(16)이 형성된다. The piezoelectric beam 11 is coupled to one side of the diaphragm 25 by an adhesive material, and power is supplied from the outside of the diaphragm air pump 50 so that the piezoelectric beam 11 vibrates. In this case, the diaphragm 25 is formed with a space 16 in which the piezoelectric beam 11 is spaced at a predetermined interval from the coupling portion 12 to which the diaphragm 25 is coupled.

이하, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램 에어펌프(50)의 작동을 설명한다. 도 4a는 압전빔(11)이 피냉각부품(30)을 향하여 움직일 때 유체의 흐름을 나타낸 도면이고, 도 4b는 압전빔(11)이 피냉각부품(30)의 반대방향으로 움직일 때 유체의 흐름을 나타낸 도면이다. 4A to 4B, the operation of the diaphragm air pump 50 according to the embodiment of the present invention will be described. 4A shows the flow of fluid when the piezoelectric beam 11 moves toward the part to be cooled 30, and FIG. 4B shows the flow of fluid when the piezoelectric beam 11 moves in the opposite direction to the part to be cooled 30. It is a figure which shows the flow.

도면을 참조하면, 다이어프램의 에어펌프(50)의 압전빔(11)으로 전압이 인가된다. 인가되는 전압은 교류전압으로, 교류전압을 가하면 압전빔(11)은 상하진동을 하게 된다. Referring to the drawings, a voltage is applied to the piezoelectric beam 11 of the air pump 50 of the diaphragm. The applied voltage is an AC voltage, and when the AC voltage is applied, the piezoelectric beam 11 vibrates up and down.

이러한 압전빔(11)은 일반적으로 외부로부터 압전빔(11)에 외력이 가해졌을때, 가해진 외력 즉, 기계적 에너지에 대응하는 전기적에너지(ex:전압)를 발생하며, 반대로 전기적에너지를 압전빔(11)에 가하게 되면 기계적 에너지를 발생한다. 이때, 가해진 전기적에너지가 교류전압인 경우에는 상기 압전빔(11)은 진동하는 특유의 성질을 가진다. In general, when an external force is applied to the piezoelectric beam 11 from the outside, the piezoelectric beam 11 generates electrical energy (ex: voltage) corresponding to the applied external force, that is, mechanical energy. 11) generates mechanical energy. At this time, when the applied electrical energy is an AC voltage, the piezoelectric beam 11 has a characteristic of vibrating.

이렇게 교류전압이 상기 압전빔(11)으로 인가되면, 상기 압전빔(11)은 펌프케이스(40) 내부에서 일측은 상기 슬롯(26)에 완전히 고정된 상태에서 압전빔(11)이 진동을 하게 되므로, 결국 압전빔(11)의 타측은 상하진동을 하게된다. 이러한 진동은 상기 교류전압의 주파수와 압전빔(11)의 고유주파수가 같을 때, 진폭이 최대가 된다. When the AC voltage is applied to the piezoelectric beam 11, the piezoelectric beam 11 causes the piezoelectric beam 11 to vibrate while one side of the piezoelectric beam 11 is completely fixed to the slot 26 in the pump case 40. As a result, the other side of the piezoelectric beam 11 oscillates up and down. This vibration is maximized when the frequency of the AC voltage and the natural frequency of the piezoelectric beam 11 are the same.

이러한 방식으로 압전빔(11)이 상하진동함에 따라, 압전빔(11)이 접착물질에 의해 결합된 다이어프램(25)도 진동하게 된다. 이때, 상기 다이어프램(25)은 펌프케이스(40)에 직접 고정된 것이 아니라 상기 압전빔(11)에 일측이 결합되어 있으므로, 전체적으로 보면 다이어프램(25)은 상기 펌프케이스(40) 내부에서 떠있는 형상이 된다(도 3참조). As the piezoelectric beam 11 vibrates up and down in this manner, the diaphragm 25 to which the piezoelectric beam 11 is coupled by an adhesive material also vibrates. At this time, since the diaphragm 25 is not directly fixed to the pump case 40 but one side is coupled to the piezoelectric beam 11, the diaphragm 25 as a whole is floating in the pump case 40. (See FIG. 3).

이때, 도 4a에서와 같이 압전빔(11)이 화살표 A의 방향,즉 상기 펌프케이스(40)의 하방으로 진동하는 경우를 설명한다. 이때, 압전빔(11)에 연결된 다이어프램(25)도 화살표 B의 방향, 즉 상기 펌프케이스(40)의 하방으로 운동한다. 그리고 이러한 경우에 상기 다이어프램(25)의 중간체크밸브(23)는 닫혀진다. In this case, as shown in FIG. 4A, the piezoelectric beam 11 vibrates in the direction of arrow A, that is, below the pump case 40. At this time, the diaphragm 25 connected to the piezoelectric beam 11 also moves in the direction of arrow B, that is, below the pump case 40. In this case, the intermediate check valve 23 of the diaphragm 25 is closed.

즉, 상기 하부케이스(20)내의 유체의 압력(P1)이 상기 상부케이스(10)내의 유체의 압력(P2)보다 높아져서, 이러한 압력차에 의해 중간체크밸브(23)가 닫혀진다. 그리고 하부케이스(20)내의 유체는 피냉각부품(30)과 접촉하여 피냉각부품(30)을 냉각하거나 피냉각부품(30)에 공기와 같은 필요한 유체를 공급한다.That is, the pressure P 1 of the fluid in the lower case 20 is higher than the pressure P 2 of the fluid in the upper case 10, so that the intermediate check valve 23 is closed by this pressure difference. In addition, the fluid in the lower case 20 comes into contact with the part to be cooled 30 to cool the part to be cooled 30 or supply the required part such as air to the part to be cooled.

이때, 상기 상부케이스(10)내의 압력(P2)은 펌프케이스(40) 주위의 압력(P3)보다 작으므로, 펌프케이스(40) 주위의 유체는 유입개구(14)를 통하여 상부케이스(10)로 유입되고 유입체크밸브(13)는 오픈된 상태가 된다.At this time, since the pressure P 2 in the upper case 10 is smaller than the pressure P 3 around the pump case 40, the fluid around the pump case 40 is transferred to the upper case through the inlet opening 14. 10) flows into the inlet check valve 13 is opened.

이와 동시에 하부케이스(20)내의 유체는 배출개구(21)를 통하여 상기 펌프케이스(40)의 외부로 배출된다.At the same time, the fluid in the lower case 20 is discharged to the outside of the pump case 40 through the discharge opening 21.

그리고 도 4b에서와 같이 압전빔(11)이 화살표 C의 방향, 즉 상기 펌프케이스(40)의 상방으로 진동하는 경우를 설명한다. 이때, 압전빔(11)에 연결된 다이어프램(25)도 화살표 D의 방향, 즉 상기 펌프케이스(40)의 상방으로 운동한다. 그리고 이러한 경우에 상기 다이어프램(25)의 중간체크밸브(23)는 오픈된다. 4B, the piezoelectric beam 11 vibrates in the direction of the arrow C, that is, above the pump case 40. At this time, the diaphragm 25 connected to the piezoelectric beam 11 also moves in the direction of the arrow D, that is, above the pump case 40. In this case, the intermediate check valve 23 of the diaphragm 25 is opened.

즉, 상기 하부케이스(20)내의 유체의 압력(P1)이 상기 상부케이스(10)내의 유체의 압력(P2)보다 작아져서, 이러한 압력차에 의해 중간체크밸브(23)가 오픈된다.That is, the pressure P 1 of the fluid in the lower case 20 is smaller than the pressure P 2 of the fluid in the upper case 10, and the intermediate check valve 23 is opened by this pressure difference.

또한, 상기 상부케이스(10)내의 압력(P2)은 펌프케이스(40) 주위의 압력(P3)보다 크므로, 이러한 압력차에 의해 유입체크밸브(13)는 닫혀진다.In addition, since the pressure P 2 in the upper case 10 is greater than the pressure P 3 around the pump case 40, the inlet check valve 13 is closed by this pressure difference.

따라서, 도 4a에서 상부케이스(10)로 유입된 공기와 같은 유체는 상기 다이어프램(25)에 형성된 중간개구(22)를 통하여 상기 하부케이스(20)로 유입된다. 그리고 상기 하부케이스(20)내의 유체의 압력(P1)이 펌프케이스(40) 주위의 압력(P3)보다 작으므로 주위의 공기도 일정부분 상기 배출개구(21)를 통하여 하부케이스(20)로 유입될 수 있다.Therefore, in FIG. 4A, fluid such as air introduced into the upper case 10 is introduced into the lower case 20 through an intermediate opening 22 formed in the diaphragm 25. In addition, since the pressure P 1 of the fluid in the lower case 20 is smaller than the pressure P 3 around the pump case 40, the surrounding air is also partially lowered through the discharge opening 21. Can be introduced into.

이러한 방식으로 상기 압전빔(11)이 상하로 진동함에 따라 다이어프램(25)도 진동하게 되어 상기 피냉각부품(30)에 일정량의 공기와 같은 유체를 공급하여 피냉각부품(30)을 냉각하거나 필요한 소정공기를 피냉각부품(30)에 공급할 수 있다. In this manner, as the piezoelectric beam 11 vibrates up and down, the diaphragm 25 also vibrates, thereby supplying a fluid such as a predetermined amount of air to the cooled component 30 to cool the cooled component 30 or The predetermined air can be supplied to the component to be cooled 30.

상기 다이어프램(25)은 펌프케이스(40)에 직접 고정된 것이 아니라 상기 압전빔(11)에 연결되며, 상기 압전빔(11)과 상기 다이어프램(25) 사이에는 일정간격 이격된 공간(16)이 형성되므로, 전체적으로 보면 다이어프램(11)은 상기 펌프케이스(40) 내부에서 떠있는 형상이 되므로 상기 상부케이스(10) 및 하부케이스(20)내의 유체의 체적변화율이 크게 된다(도 3참조). The diaphragm 25 is not directly fixed to the pump case 40, but is connected to the piezoelectric beam 11, and a space 16 spaced a predetermined distance between the piezoelectric beam 11 and the diaphragm 25 is provided. Since the diaphragm 11 as a whole becomes a shape floating inside the pump case 40, the volume change rate of the fluid in the upper case 10 and the lower case 20 is increased (see FIG. 3).

이에 따라 다이어프램(25)의 진동에 따른 압력차()가 커지게 되므로 더 작은 체적을 가지면서도 간단한 구조로, 더 높은 효율의 에어펌프를 구현하는 것이 가능하다.Accordingly, the pressure difference according to the vibration of the diaphragm 25 ( ), It is possible to implement a higher efficiency air pump with a simple structure while having a smaller volume.

또한 상기 다이어프램(25)에서 피냉각부품(30)이나 연료전지의 공기공급부(미도시)로 공급하는 공기의 양은 인가전압의 주파수에 따라 상기 압전빔(11)의 A,C방향으로 진동하는 진동폭이 달라진다. 따라서 피냉각부품(30)에 필요한 공기나 유체의 양에 따라 인가전압을 변화시켜 능동적으로 공기의 양을 조절할 수 있다. In addition, the amount of air supplied from the diaphragm 25 to the part to be cooled or the air supply unit (not shown) of the fuel cell is a vibration width oscillating in the A and C directions of the piezoelectric beam 11 according to the frequency of the applied voltage. This is different. Therefore, the amount of air can be actively controlled by changing the applied voltage according to the amount of air or fluid required for the component to be cooled 30.

도 5내지 도 6은 본 발명의 또 다른 제2,3실시예이다. 5 to 6 show yet another second and third embodiment of the present invention.

도 5을 참조하면, 상기 상부케이스(10)의 양측면에는 측면개구(17)가 형성된다. 그리고 상기 측면개구(17)에는 측면체크밸브(18)가 설치된다. 이러한 측면체크밸브(18)는 상기 유입체크밸브(13)와 같이 상기 상부케이스(10)로만 유체가 유입되도록 제어한다. 상기 측면개구(17)에 측면체크밸브(18)가 설치된 점을 제외하고는 도 1 내지 도 4a,4b에 도시된 다이어프램 에어펌프의 구성 및 작용은 동일하다. Referring to FIG. 5, side openings 17 are formed on both side surfaces of the upper case 10. The side opening 17 is provided with a side check valve 18. The side check valve 18 controls the fluid to flow only into the upper case 10 as the inflow check valve 13. The configuration and operation of the diaphragm air pump shown in FIGS. 1 to 4a and 4b are the same except that the side check valve 18 is installed at the side opening 17.

그리고 상기 측면체크밸브(18) 및 유입체크밸브(13)가 상기 상부케이스(10)에 형성되므로, 도 1 내지 도 4a,4b에 도시된 다이어프램 에어펌프(50)에 비해서 펌프케이스(40)내로 유입되는 유체의 양이 더 크게 된다. Since the side check valve 18 and the inlet check valve 13 are formed in the upper case 10, the side check valve 18 and the inlet check valve 13 are formed in the pump case 40 as compared with the diaphragm air pump 50 shown in FIGS. 1 to 4A and 4B. The amount of fluid flowing in becomes larger.

도 6는 도 5에 도시된 다이어프램 에어펌프의 유입체크밸브(13), 측면체크밸브 (18)및 배출개구(21) 대신에 유입디퓨져(33), 측면디퓨져(35) 및 배출디퓨져(37)가 설치된다. 이러한 디퓨져(33,35,37)는 체크밸브와 마찬가지로 압력차에 의해서 일방향으로만 유체가 흐르게 한다. 예를 들어 유입디퓨져(33)의 경우에는 디퓨져의 폭이 좁은 부분(33a)의 압력이 폭이 넓은 부분(33b)의 압력보다 클 경우에 상기 상부케이스(10)내로 유체의 유입이 상대적으로 용이하다. 결과적으로 펌프케이스(40) 외부의 유체가 상기 유입디퓨져(33)를 통하여 상부케이스(10) 내부로 유입되는 양이 상대적으로 유입디퓨져(33)를 통하여 배출되는 양보다 더 크므로 일종의 일방향 체크밸브의 기능을 하게된다. 6 shows an inlet diffuser 33, a side diffuser 35, and an outlet diffuser 37 instead of the inlet check valve 13, the side check valve 18, and the outlet opening 21 of the diaphragm air pump shown in FIG. 5. Is installed. Like the check valves, the diffusers 33, 35 and 37 allow the fluid to flow in only one direction due to the pressure difference. For example, in the case of the inlet diffuser 33, when the pressure of the narrow portion 33a of the diffuser is greater than the pressure of the wide portion 33b, the fluid is relatively easily introduced into the upper case 10. Do. As a result, the amount of fluid flowing out of the pump case 40 into the upper case 10 through the inlet diffuser 33 is relatively greater than that discharged through the inlet diffuser 33. To function.

이러한 실시예에서는 상기 디퓨져(33,35,37)를 사용하는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 4a,4b에 도시된 다이이프램 에어펌프의 구성 및 작용은 동일하다. In this embodiment, the configuration and operation of the diaphragm air pump shown in FIGS. 1 to 4A and 4B are the same except for using the diffusers 33, 35, and 37.

본 발명에 따른 이러한 다이어프램 에어펌프는 종래의 팬방식의 냉각장치나 연료전지에 사용되는 산소공급을 위한 공기펌프에 비해서 다이어프램을 이용하여 공기를 공급하거나 소정공간을 냉각하므로 소음이 줄어들게 되며 적은 전력을 소비한다. The diaphragm air pump according to the present invention provides noise or cools a predetermined space by using a diaphragm as compared to an air pump for oxygen supply used in a conventional fan-type cooling device or a fuel cell, thereby reducing noise and reducing power. Consume.

또한, 기존의 공기펌프는 크기와 부피가 커서 소음이 심하고 소형화를 위한 휴대용기기에는 부적합하였으나, 본 발명의 다이어프램 에어펌프는 공기유량을 인가전압에 따라 능동적으로 조절할 수 있고 소음이 적어서 화학반응에 따른 산소공급이 필요한 연료전지의 공기측 연료공급시스템으로도 사용이 가능하다. In addition, although the conventional air pump is large in size and volume, the noise is severe and unsuitable for a portable device for miniaturization, but the diaphragm air pump of the present invention can actively adjust the air flow rate according to the applied voltage, and the noise is low, resulting in a chemical reaction. It can also be used as an air-side fuel supply system for fuel cells that require oxygen supply.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 체적변화율이 크게 되며, 이에 따라 다이어프램의 진동에 따른 압력차가 커지게 되므로 더 작은 체적을 가지면서도 간단한 구조로, 더 높은 효율의 에어펌프를 구현하는 것이 가능하다. As described above, according to the present invention, the volume change rate of the upper case and the lower case is increased, and accordingly, the pressure difference due to the vibration of the diaphragm is increased, so that the air volume of higher efficiency is achieved with a simple structure having a smaller volume. It is possible to implement a pump.

또한, 피냉각부품이나 화학반응에 따른 산소공급이 필요한 연료전지에 있어서, 필요한 공기나 유체의 양에 따라 인가전압을 변화시켜 능동적으로 공기의 양을 조절할 수 있으며, 종래의 팬방식의 냉각장치나 기존의 공기펌프에 비해서 소음이 줄어들고, 적은 전력을 소비한다. In addition, in a fuel cell requiring oxygen supply according to a component to be cooled or a chemical reaction, the amount of air can be actively controlled by changing the applied voltage according to the amount of air or fluid required. It reduces noise and consumes less power than conventional air pumps.

그리고 연료전지에 필요한 공기유량을 소음이 적은 본 발명의 다이어프램 에어펌프를 통해서 구현할 수 있어서 연료전지의 공기측 연료공급시스템으로도 사용이 가능하다. In addition, since the air flow required for the fuel cell can be realized through the diaphragm air pump of the present invention with low noise, it can be used as an air-side fuel supply system of the fuel cell.

이상, 본 발명을 본 발명을 설명하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was shown and demonstrated with reference to the preferred embodiment for describing this invention, this invention is not limited to the structure and operation as it was shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다이어프램 에어펌프의 단면도, 1 is a cross-sectional view of a diaphragm air pump according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 다이어프램 에어펌프의 사시도, 2 is a perspective view of the diaphragm air pump shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 다이어프램의 평면도, 3 is a plan view of the diaphragm shown in FIG.

도 4a 내지 도 4b는 도 1에 도시된 다이어프램 에어펌프의 작동을 나타낸 도면, 4a to 4b is a view showing the operation of the diaphragm air pump shown in FIG.

도 5 내지 도 6는 본 발명의 제2, 3실시예에 따른 다이어프램 에어펌프의 단면도이다. 5 to 6 are cross-sectional views of the diaphragm air pump according to the second and third embodiments of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10;상부케이스 11;압전빔10; upper case 11; piezoelectric beam

13;유입체크밸브 14;유입개구13; inlet check valve 14; inlet opening

20;하부케이스 21;배출개구20; lower case 21; discharge opening

22;중간개구 23;중간체크밸브22; intermediate opening 23; intermediate check valve

25;다이어프램 30;피냉각부품25 diaphragm 30 cooled parts

40;펌프케이스 50;다이어프램 에어펌프40; pump case 50; diaphragm air pump

Claims (10)

내부로 유체가 유입되어 배출되는 펌프케이스;A pump case in which fluid is introduced into and discharged from the inside; 상기 펌프케이스내에 마련되며, 적어도 하나이상의 중간개구가 형성되고 상기 중간개구에는 중간체크밸브가 설치된 다이어프램; 및 A diaphragm provided in the pump case and having at least one intermediate opening formed therein and having an intermediate check valve installed therein; And 상기 다이어프램의 일측에 연결되며 전원이 인가되는 적어도 하나 이상의 압전빔;을 포함하며,And at least one piezoelectric beam connected to one side of the diaphragm and to which power is applied. 상기 압전빔의 진동으로 피냉각부품에 유체가 공급되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프. Diaphragm air pump characterized in that the fluid is supplied to the parts to be cooled by the vibration of the piezoelectric beam. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프케이스는,The method of claim 1, wherein the pump case, 유체가 유입되는 적어도 하나이상의 유입개구가 형성된 상부케이스; 및 An upper case having at least one inlet opening through which fluid is introduced; And 상기 상부케이스와 결합하며, 상부케이스로 유입된 유체가 상기 피냉각부품과 접촉하여 배출되는 적어도 하나이상의 배출개구가 형성된 하부케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다어어프램 에어펌프.And a lower case coupled to the upper case and having at least one outlet opening through which fluid introduced into the upper case comes into contact with the cooled component. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 유입개구에는 외부의 유체가 상기 상부케이스로 유입되도록 제어하는 유입체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The inlet opening diaphragm air pump, characterized in that the inlet check valve is installed to control the external fluid flows into the upper case. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 다이어프램은 상기 상부케이스 및 상기 하부케이스 사이에 마련되며, 상기 중간체크밸브는 상기 상부케이스의 유체가 하부케이스로 유입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The diaphragm is provided between the upper case and the lower case, the intermediate check valve is a diaphragm air pump, characterized in that for controlling the fluid flowing into the lower case. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 하부케이스에는 상기 압전빔이 설치되는 슬롯이 마련된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.Diaphragm air pump, characterized in that the lower case is provided with a slot for installing the piezoelectric beam. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 압전빔 및 상기 슬롯은 2개인 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The piezoelectric beam and the slot are two diaphragm air pumps. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 유입개구는 상기 상부케이스의 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The inlet opening is a diaphragm air pump, characterized in that formed on top of the upper case. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 배출개구는 상기 하부케이스의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The discharge opening is a diaphragm air pump, characterized in that formed on the side of the lower case. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 상부케이스의 측면에는 측면개구가 형성되며, 상기 측면개구에는 측면체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.A side opening is formed at the side of the upper case, and the side opening is a diaphragm air pump, characterized in that the side check valve is installed. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 유입개구 및 상기 배출개구는 디퓨져로 형성된 것을 특징으로 하는 다이어프램 에어펌프.The inlet opening and the outlet opening diaphragm air pump, characterized in that formed by a diffuser.
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