KR20070087120A

KR20070087120A - 압전구동 격막펌프

Info

Publication number: KR20070087120A
Application number: KR1020077016284A
Authority: KR
Inventors: 하루노리 키타하라; 쯔카사 호조
Original assignee: 마쯔시타 일렉트릭 워크, 리미티드
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-08-27
Also published as: EP1841966B1; EP1841966A1; WO2006080566A1; KR100891245B1; DE602006013936D1; US20090232680A1; US8016573B2

Abstract

압전구동 격막펌프는 구동격막(12) 및 제1 하우징(11)을 구비한 구동유닛(1), 피동막(241) 및 제2 하우징(21)을 구비한 대체가능한 피동유닛(2), 및 상기 피동유닛(2)을 상기 구동유닛(1)에 고정하기위한 고정유닛(3)으로 구성된다. 구동격막(12)의 변위가 피동막(241)으로 전달되는 구동격막(12)의 진동전달면(14) 및 구동격막의 변위가 전달되는 피동막(241)의 진동피전달면(241a)은 제2 하우징(21)을 면하는 제1 하우징(11)의 참조면(11b)에 평행하지 않으며, 구동격막(12)의 진동전달면(14b)은 피동막(241)의 진동피전달면(241a) 전부와 접촉한다. 이에 의해, 구동격막(12)의 변위는 효율적으로 피동막(241)에 전달되어서, 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

압전구동, 격막펌프, 구동격막, 진동전달면, 참조면

Description

압전구동 격막펌프{PIEZOELECTRIC-DRIVEN DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은 압전소자가 액츄에이터로서 사용되는 압전구동 격막펌프에 관한 것이다.

압전소자가 액츄에이터로서 사용되는 압전구동 격막펌프에서, 격막은 압전소자에 의해 구동되며, 펌프실의 용량은 격막의 변위에 따라서 변화한다. 펌프실의 용량이 증가될 때, 배출밸브는 폐쇄되며 흡입밸브는 개방되어서 유체는 펌프실안으로 흡입된다. 택일적으로, 펌프실의 용량이 감소될 때, 흡입밸브는 폐쇄되며 배출밸브는 개방되어서 유체는 펌프실로부터 배출된다. 상기 격막은 교류전압이 압전소자의 전극사이에 인가될 때 압전소자의 팽창 및 수축에 의해 구동된다. 상기 압전구동 격막펌프에서, 반경방향으로 압전소자의 미세변형은 두께방향의 큰 변위로 변형될 수 있어서, 압전소자는 낮은 전압에 의해 구동될 수 있다. 그러나, 격막에 의해 발생되는 전력은 상기 변위확대 메카니즘을 사용하기 때문에 낮아지게 된다.

다른 한편으로, 유체를 배출하는 펌프는 일반적으로 유체의 내부오염 문제를 갖는다. 예를들면, 고체물질을 포함하는 알코올과 같은 유체가 펌프에 잔존하게 될 때, 상기 유체 또는 함유물의 각 성분은 밸브 또는 관과 같은 펌프의 소자에 고착되거나 이를 용해한다. 결과적으로, 밸브가 정상적으로 개방되고 폐쇄될 수 없을 정도로 밸브는 악화될 수 있다. 펌프의 수명이 단축될 수 있다.

펌프의 파일시간 단축을 해결하는 방법이 유체가 흐를 때 펌프의 일부를 대체하기 위해서 제안된다. 일본 특허공개공보 제1-285681호는 압전소자를 갖는 구동유닛 및 흡입밸브를 구비한 입구 및 배출밸브를 구비한 출구를 갖는 밸브유닛이 분리가능하게 분할된 상용펌프를 개시한다. 유체에 원인된 밸브의 오염 또는 기능저하가 발생할 때, 밸브유닛은 대체될 수 있다. 구동유닛 및 밸브유닛은 나사 끼워맞움으로써 결합되며, 관은 탄성막에 의해 유체에 조밀하게 밀봉된다. 탄성막이 바이모르프(bimorph)의 지지부재로 압축되어야 해도, 탄성막이 강력으로 지지부재로 압축될 때, 탄성막은 바이모르프의 진동을 방해한다.

일본 실용신안등록공보 제2542620호는 엑츄에이터 유닛 및 엑츄에이터 유닛에 분리가능하게 결합된 펌프유닛으로 구성된 다른 상용펌프를 개시하는 데, 이로써만이 펌프유닛이 대체될 수 있게 된다. 액츄에이터 유닛 및 펌프유닛은 양면 접착테이프, 밸크로 패스너(hook and loop fastener)에 의해 결합되기 때문에, 압전격막은 펌프유닛의 대체시 손상을 입을 수도 있다.

일본 특허공개공보 제6-24492호는 액츄에이터로서 압전소자를 갖는 구동물체가 주펌프유닛으로부터 분리가능하며, 상기 구동물체가 가용성 재료로 제조된 주펌프유닛의 측벽에 변위를 적용하게 되는 또다른 상용펌프를 개시한다. 그러나, 측벽에 직각인 방향으로 압전소자의 변위가 작아지고, 변위전달부재가 편평한 형상을 갖으므로, 압전소자의 변위전달률은 낮아진다. 또한, 구동물체를 주펌프유닛에 연결하기 위한 양면접착테이프 같은 결합부재를 필요로 한다.

일본 특허공개공보 제2004-353493호는 구동격막(driving diaphragm) 및 구동격막간 공간이 밀봉되고, 상기 구동격막의 진동이 상기 밀봉된 공간에 충진된 전송매체에 의해 상기 구동격막에 전달된다.

도28은 일본 특허공개공보 제2004-353493호에 개시된 상용의 압전구동 격막펌프를 도시한다. 상용의 압전구동 격막펌프(100)는 압전소자(102)에 의해 구동되는 구동격막(103)을 갖는 구동유닛(101), 피동유닛(104) 및 피동유닛(104)을 구동유닛(101)에 고정하기 위한 고정유닛(109)으로 구성된다. 액체 같은 전달매체(110)는 진동을 효율적으로 전달하기 위해서 구동유닛(101)의 구동격막(103) 및 피동유닛(driven unit, 104)의 피동격막(피동막(driven film), 105)간 밀봉공간(111)에 충진된다. 이에 의해, 구동격막(103)의 진동이 전달매체(110)을 통하여 피동격막(driven diaphragm, 105)에 전달될 수 있으며, 이로써 피동유닛(104)은 펌프작동을 수행할 수 있다. 명확하게는, 밸브(107)중의 하나가 개방되고 나머지 하나는 피동유닛(104)의 펌프실(106)의 용량변화에 의해 폐쇄되어서, 관(108)의 유체는 펌프실(106)로 흡입되며 관(106)의 유체는 관(108)으로 배출된다.

상용의 압전구동 격막펌프(100)에서, 피동격막(105)은 평판형으로 형성되며, 피동격막(105)은 구동격막(103)의 어떤 부분과도 접촉하지 않는다. 구동격막(103)이 밀봉공간(111)의 용량을 감소하도록 변위될 때, 구동격막(103)은 전달매체(110)에 압력을 가하고 압력을 받은 전달매체(110)은 추가적으로 피동격막(105)에 압력을 가한다. 이에 의해서, 피동격막(105)은 펌프실(106)의 용량을 감소하기 위해서 구동된다. 택일적으로, 구동격막(103)이 밀봉공간(11)의 용량을 감소하도록 변위될 때 전달매체(110)의 압력은 부압이 밀봉공간(111)에 발생하도록 감소된다. 이에 의해서 ,피동격막(105)은 펌프실(106)의 용량을 증가하도록 구동된다.

전술한 상용의 압전구동 격막펌프(100)는 전달매체(110)의 부피가 압력에 따라서 변화하여, 구동격막(103)의 진동이 피동격막(105)에 직접 전달될 수 없다는 문제가 있다. 특히, 구동격막(103)의 진동주파수가 낮아질 때, 피동부재(105)의 후속실행은 뛰어나다. 그러나, 구동격막(103)의 진동주파수가 높아질 때, 피동부재(105)의 후속실행은 낮아진다.

또한, 피동유닛(104)이 대체될 때, 공기실을 포함하지 않고 액체 같은 전달매체(110)를 밀봉공간(111)안으로 충진하는 것은 어렵다. 공기실이 전달매체(110)에 포함되는 경우, 구동격막(103)의 진동을 피동격막(105)에 전달하기 위한 전달매체(110)의 전달효율은 낮아질 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하고, 구동격막의 진동을 피동막에 직접 전달할 수 있는 액체 같은 임의의 전달매체를 사용함이 없이 단순구성을 갖고, 피동유닛이 대체될 때에도 고속진동에 대한 높은 전달효율 및 후속실행을 갖는 압전구동 격막펌프를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 의한 압전구동 격막펌프는 압전소자 및 상기 압전소자의 변형에 따라서 탄성적으로 변형되는 격막판을 구비한 구동격막과, 진동가능한 상기 구동격막을 지지하기 위한 제1 하우징으로 형성된 구동유닛; 상기 구동유닛에 의해 구동되며 상기 구동격막의 진동이 전달되는 피동막, 상기 피동막을 지지하기 위한 제2 하우징, 상기 제2 하우징 및 상기 피동막간에 형성되는 공동내부 및 공동으로부터 유체를 흡입 및 배출하기 위한 개방 및 폐쇄작동을 수행하는 밸브, 상기 유체가 관통하는 관로를 구비한 피동유닛; 및 상기 피동유닛을 상기 구동유닛에 분리가능하게 고정하기 위한 고정유닛을 포함한다.

구동격막의 변위가 피동막으로 전달되는 구동격막의 진동전달면(vibration transmitting face) 및 구동격막의 변위가 전달되는 피동막의 진동피전달면면(vibration transmitted face) 중의 최소 하나는 제2 하우징을 면하는 제1 하우징의 참조면에 평행하지 않으며, 구동격막의 진동전달면은 적어도피동막의 진동피전달면 일부와 맞닿는다.

상기 구조에 의해서, 구동격막의 진동전달면은 피동막의 진동피전달면과 이들 사이에 공기를 개입함이 없이 밀접히 맞닿을 수 있게 된다.

그러므로, 구동격막의 진동은 피동부재에 효율적으로 전달될 수 있으므로 압전구동 격막펌프는 원활히 구동될 수 있다. 또한, 액체 같은 전달매체가 사용되지 않기 때문에, 피동유닛은 특수기술을 갖지 않는 이용자에 의해 용이하게 대체될 수 있다. 또한, 구동격막의 진동의 피동부재로의 전송효율 및 구동격막의 고속진동에 대한 피동부재의 후속실행은 피동유닛이 사용자측에서 대체될 때에도 거의 낮추어지지 않는다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도2는 조립완성후 제1 실시예에서 상기 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 피동유닛의 구성을 도시한 단면도이다.

도3b는 제2 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압전구동 격막펌프에서 피동막의 구성을 도시한 사시도이다.

도4b는 제3 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 압전구동 격막펌프에서 피동막의 구성을 도시한 사시도이다.

도5b는 제4 실시예의 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도6a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 압전구동 격막펌프에서 피동막의 구성을 도시한 사시도이다.

도6b는 제5 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도7a는 본 발명의 제6 실시예에 따른 압전구동 격막펌프에서 피동막의 구성을 도시한 사시도이다.

도7b는 제6 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도8a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 압전구동 격막펌프에서 피동막의 구성을 도시한 사시도이다.

도8b는 제7 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도11은 제9 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도12는 본 발명의 제10 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도13은 제10 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도14a는 기저면에서 바라본 본 발명의 제11 실시예에 따른 변위전달부재의 구성을 도시한 사시도이다.

도14b는 제11 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도15a는 본 발명의 제12 실시예에 따른 변위전달부재의 구성을 도시한 사시도이다.

도15b는 제12 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도16은 본 발명의 제13 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도17은 본 발명의 제14 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도18은 제14 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도19는 본 발명의 제15 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도20은 제15 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도21은 제15 실시예에서 압전구동 격막펌프의 제조방법을 도시한 단면도이다.

도22는 제15 실시예에서 압전구동 격막펌프의 다른 제조방법을 도시한 단면도이다.

도23a는 본 발명의 제16 실시예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성 및 배출작동을 도시한 단면도이다.

도23b는 제16 실시예에서 압전구동 격막펌프의 구성 및 흡입작동을 도시한 단면도이다.

도24는 본 발명의 변형예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도25는 상기 변형예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도26은 본 발명의 다른 변형예에 따른 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 확대단면도이다.

도27은 상기 다른 변형예에서 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

도28은 통상적인 압전구동 격막펌프의 구성을 도시한 단면도이다.

[제1 실시예 ]

본 발명의 제1 실시예에 의한 압전구동 격막펌프는 도면을 참조하여 설명된다. 도1은 제1 실시예에 따라서 압전구동 격막펌프(P)가 각 유닛안으로 분산된 상태를 도시한다. 도2는 도1에서 도시된 유닛의 조합인 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다. 도1 및 도2에서 도시된 대로, 압전구동 격막펌프(P)는 액츄에이터의 기능을 갖는 구동유닛(1), 구동유닛(1)의 구동력에 의해 구동되는 피동유닛(2), 피동유닛(2)을 구동유닛(1)에 분리가능하게 고정하기 위한 고정유닛(3)으로 구성된다.

구동유닛(1)은 제1 하우징(11) 및 구동격막(12)을 구비한다. 구동격막(12)은 제1 하우징에 고정된다. 제1 하우징(11)은 중앙에 제1 적합부(15)를 갖으며, 교환가능한 피동유닛(2)의 상단부는 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)안으로 삽입된다. 구동격막(12)은 압전소자(13, PZT) 및 전도부재로 제조되고 압전소자(13)의 변형에 따라서 탄성적으로 변형가능한 격막판(14)로 구성된다.

예를들면, 압전소자(13) 및 격막판(14) 각각은 원형평판으로 형성되며, 압전소자(13)는 격막판(14)의 표면상 중앙에 집중적으로 부착된다. 또한, 격막판(14)의 둘레부근의 부분은 제1 하우징(11)에 밀착고정된다. 압전소자(13) 및 격막판(14)의 치수의 예로서, 압전소자(13)의 직경은 15mm이며 이의 두께는 0.20 mm이며, 격막판(14)의 직경은 20mm이며 이의 두께는 0.20 mm이다.

전극(13a, 14a)은 압전소자(13) 및 격막판(14)에 각각 형성된다. 압전소자(13)는 전압제어유닛(4)에 의해 전극(13a,14a) 사이에 전압을 인가함에 의해서 변형된다. 격막판(14)은 부가적으로 압전소자(13)의 변형에 따라서 탄성적으로 변형되며, 이에 의해서, 압전구동 격막펌프(P)의 흡입 및 배출이 제어된다. 압전소 자(13)에 적용되는 전압은, 예를들면, +120 V 및 0 V 사이 교류전압이다. 펌프는 +120 V의 전압이 인가될 때 배출작동을 실행하며 0 V의 전압이 인가될 때 흡입작동을 실행한다.

상기 구동격막(12)은 금속판의 격막판(14) 및 압전소자(13)를 고온에서 동시에 접착함에 의해서 형성된다. 그러므로, 구동격막(12)은 압전소자(13) 및 격막판(14)의 열팽창 간 차이에 의한 보통온도에서 구부려진다. 제1 실시예에서, 구동격막(12)의 굽힘부은 도1 및 도2에서 도시된 대로, 최상부에서 만곡된 볼록구조이다. 압전소자(13)에 전압이 인가되지 않은 초기상태에서, 격막판(14)은 제1 하우징안으로 내측으로 오목하게 즉, 제2 하우징(21)을 면하는 제1 하우징(11)의 면(기저면)이 하기에서 참조면이라고 지칭되는 경우 격막판(14)이 참조면(11b)에 대하여 오목하게 형성되도록 제1 하우징(11)에 고정된다.

제1 하우징(11)은 실린더형으로서 성형된 플라스틱 제조 합성수지 형성물(예를들면, 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐스타이렌(PPS))이며, 제1 적합부(15)는 원통형 공동이다. 또한, 공동부(11a)는 제1 하우징(11)의 내부벽 및 외부벽 사이에 형성된다. 격막판(14)의 둘레부는 공동부(11a)안으로 삽입되어 조밀부착되어서, 격막판(14)은 제1 하우징(11)에 고정된다. 이에 의해, 구동격막(12)은 제1 하우징(11)에 고정된다.

피동유닛(2)은 예를들면, 전술한 플라스틱으로 제조되며, 고리형 측벽(21a) 및 바닥벽(21b)을 갖는 제2 하우징(21), 및 이의 둘레부가 제2 하우징(21)의 측벽(21a) 최상부면(21c)에 부착되어 고정되는 피동막(241)으로 구성된다. 피동 막(241)은 피동격막으로서 역할을 한다. 펌프실(25)은 제2 하우징(21) 및 피동막(241)에 의해 형성된다. 펌프실(25)안으로 흡입되는 유체가 흐르는 흡입관(22a), 펌프실(25)로부터 외부로 배출되는 유체가 흐르는 배출관(22b)은 각각 제2 하우징(21)의 기저면(26)에 연결된다. 또한, 유체의 흡입작동 및 배출작동에 각각 작용하는 흡입밸브(23a) 및 배출밸브(23b)가 추가적으로 흡입관(22a) 및 배출관(22b)에 제공된다. 제2 하우징(21)의 외부직경은 상기 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)이 내부직경과 실질상 동일하다. 그러므로, 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)은 기저면에서의 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)에 적합될 수 있다.

피동막(241)의 평면형은 실질상 원이며, 두께방향으로의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(241)이 상기 원의 중심에서 정점을 갖는 구동격막(12)을 향해 돌출한 단일곡선의 형태인 볼록구조이고 펌프실(25)측에서의 내부면(241b)은 평면이 되도록 형성된다. 피동막(241)은 수소화 니트릴 부타디엔 고무(지금부터 HNBR로 축약함) 같은 높은 화학적 내성을 갖는 재료로 제조된다.

피동유닛(2)의 제2 하우징(21)이 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부에 맞춤이 개시될 때, 피동막(241)의 외측면(241a)은 중심부에서의 피동막(241)을 면하는 격막판(14)의 외측면(14b)에 맞닿기 시작한다. 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)이 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)에 완전히 맞추어질 때, 피동막(241)의 외측면(241a)은 격막판(14)의 전체 외측면(14b)에 밀접히 맞닿는다. 제1 실시예에서, 격막판(14)의 외측면(14b)은 구동격막(12)의 변위를 피동막(241)에 전달하는 진동전달면으로서 작용하며, 피동막(241)의 외측면(241a)은 구동격막(12)의 변위가 전달되는 진동피전달면으로서 작용한다. 또한, 구동격막(12)의 진동전달면(즉, 격막판(14)의 외측면(14b))은 제1 하우징(11)의 참조면(11b)에 대하여 오목하며, 피동막(241)의 진동피전달면(즉, 피동막(241)의 외측면(241a))은 참조면(11b)에 대하여 볼록하다. (하기에서 설명되는 제2 실시예 내지 제8 실시예에서도 동일하다.)

피동막(241)은 부착 또는 용접에 의해서 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)에 직접 고정될 수 있다. 택일적으로, 피동막(241)의 둘레부 및 제2 하우징(21)의 측벽(21)의 최상부면(21c)의 어느 한 쪽에 돌출부를 형성하고, 돌출이 다른 한 쪽에 맞물려진 절단부를 형성하는 것이 가능하며, 이로써 피동막(241)은 돌출부 및 절단부의 맞물림에 의해서 제2 하우징(21)에 고정될 수 있다. 택일적으로, 제2 하우징(21)의 측벽(21a)의 최상부면(21c)에 고정된 부가 고정부재를 제공하고, 피동막(241)을 제2 하우징(21)에 고정하도록 제2 하우징(21)의 측벽(21a)의 최상부면(21c) 및 고정부재 간에 피동막(241)을 끼워넣는 것이 가능하다.

고정유닛(3)은 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)으로 피동유닛(2)을 지지하기 위한 플라스틱 성형된 제3 하우징(31)으로 구성된다(타 부재는 설명되지 않음). 고정유닛(3)의 제3 하우징(31)은 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 외부직경과 실질상 동일한 외부직경을 갖는 원환체(圓環體)형상으로 형성된다. 구동유닛(1)의 제1 적합부(15)의 내부직경과 동일한 내부직경을 갖고 피동유닛(2)의 하부에 적합되는 제2 적합부(32)는 제3 하우징(31)의 중앙에 형성된다. 또한, 피동유닛(22)의 흡입관(22a) 및 배출관(22b)이 관통하는 관통공(33)이 제2 적합부(32)의 기저면의 중앙 에 형성된다. 피동유닛(2)의 하부가 고정유닛(3)에 적합될 때, 피동유닛(22)의 흡입관(22a) 및 배출관(22b)은 관통공(33)을 통과하여 외측으로 돌출하여서, 타 배관과 연결될 수 있다.

구동유닛(1), 피동유닛(2) 및 고정유닛(3)의 조립에서, 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)의 하부는 먼저 고정유닛(3)의 제3 하우징(31)의 제2 적합부(32)에 맞추어진다. 다음으로, 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)의 상부는 구동유닛(11)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)에 추가적으로 고정된다. 이후에, 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 기저면 및 고정유닛(3)의 제3 하우징(31)의 최상부면은 상호접촉하며, 피동유닛(2)이 구동유닛(1) 및 고정유닛(3) 사이에 포함되어 유지되는 상태가 지속하는 동안 제1 하우징(11) 및 제3 하우징(31)은 고정된다. 제1 하우징(11) 및 제3 하우징(31)을 고정하기 위해, 나사조임, 갈고리 및 홈의 맞물림 등 같은 다양한 방법이 고려될 수 있다. 여기에서, 제1 하우징(11) 및 제3 하우징(31)의 고정구조의 설명은 생략된다.

피동유닛(2)이 구동유닛(1) 및 고정유닛(3) 사이에서 유지되는 상태로 구동유닛(1) 및 고정유닛(3)이 고정될 때, 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)의 최상부면(21c)에 부착되는 피동막(241)이 구동격막(12)의 격막판(14)의 외측면(14b)으로 압력이 가해지고 이에 밀착하게 된다. 상기 경우에, 피동막(241)의 외측면(241a)은 중앙에서 정점을 갖는 볼록구조를 갖기 때문에, 피동막(241)의 외측면(241a)의 중심부는 먼저 격막판(14)의 외측면(14b)의 중심부와 맞닿는다. 피동유닛(2)을 구동유닛(1)의 제1 적합부(15) 안으로 삽입하고 나서, 피동막(241)의 외측면(241a) 및 격막판(14)의 외측면(14b)의 접촉지역이 점차 증가한다. 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)에 존재하는 공기는 제1 적합부(15) 및 제2 하우징(21)간 미세틈을 통하여 제1 적합부(15)의 외측으로 밀려난다. 구동유닛(1) 및 피동유닛(2)의 적합이 완성될 때, 구동격막(12) 및 피동막(241)은 공기를 이들 사이에 포함하지 않고 전체적으로 및 밀접하게 상호접촉하면서 통합된다.

전술한 대로 조립된 압전구동 격막펌프(P)를 구동하기 위해서, (+120 V 내지 0 V에서 변화되는) 교류전압이 전압제어유닛(4)에서의 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가된다, 어떠한 전압도 압전소자(13)에 인가되지 않는 초기상태에서, 격막판(14)은 외측면(14b)이 참조면(11b)에 대하여 오목하게 되도록 제1 하우징(11)에 고정된다. 양(+) 전압이 압전소자에 인가될 때, 압전소자(13)는 반경방향으로 수축하나 격막판(14)은 수축할 수 없어서, 격막판(14)의 굽힘량은 압전소자(13)의 변형에 따라서 감소한다. 압전소자(13)의 전압이 접지전압으로 복귀할 때, 격막판(14)은 격막판(14)의 복원력에 의해 초기상태의 모양으로 되돌아간다.

상기 방식으로, 압전소자(13)는 전압제어유닛(4)으로부터 인가되는 교류전압에 의해 반경방향으로 팽창 및 수축하며, 격막판(14)은 도2의 화살표 A에 의해 도시된 두께방향으로 압전소자(13)의 상기 팽창 및 수축에 의해 진동된다. 격막판(14)의 진동은 피동막(241)으로 직접 전달되며, 피동막(241)도 또한 화살표A에 의해 도시된 방향으로 유사하게 진동된다. 펌프실(25)의 용량은 피동막(241)의 진동에 의해 감소 및 증가된다. 펌프실(25)의 용량이 감소될 때, 펌프실(25)의 압력은 증가되어서, 흡입밸브(23a)는 폐쇄되고 배출밸브(23b)는 개방된다. 이에 의해 서, 펌프실(25)의 유체는 배출밸브(23b)를 통하여 배출관(22b)으로 배출된다. 대조적으로, 펌프실(25)의 용량이 증가될 때, 펌프실(25)의 압력은 감소되어서, 배출밸브(23b)는 폐쇄되고, 흡입밸브(23b)는 개방된다. 이에 의해서, 유체는 흡입밸브(23b)를 통하여 흡입밸브(23b)로부터 펌프실(25)안으로 흡입된다.

제1 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 구동격막(12)의 격막판(14)이 외측면(14b)이 참조면(11b)에 대하여 오목형태이고, 피동막(241)의 외측면(241a)이 참조면(11b)에 대하여 볼록형태이므로, 피동유닛(2)이 대체될 때 피동막(241d)의 외측면(241a)이 격막판(14)의 외측면(14b)과 원활히 맞닿게 된다. 그러므로, 피동막(241)의 외측면(241a) 및 격막판(14)의 외측면(14b)의 접촉부안으로 공기가 진입하는 단점이 거의 발생하지 않으므로, 피동막(241)의 외측면(241a) 및 격막판(14)의 외측면(14b)의 접촉상태는 확실하게 제공될 수 있다. 또한, 피동막(241)의 외측(241a)의 중심부는 격막판(14)의 외측(14b)의 중심부와 필히 접촉하게 되어서, 두께방향으로 구동격막(12)의 변위 중에서 가장 큰 격막판(14)의 중앙에서의 변위는 최대한도까지 이용될 수 있다. 또한, 구동격막(12) 및 피동막(241)은 어떠한 전달매체와도 직접 접촉하지 않으므로, 진동의 전달효율이 더욱더 증가될 수 있으며, 피동막(241)은 구동격막(12)의 고속진동을 따를 수 있다. 그러므로, 속도 및 고효율에서 뛰어난 압전구동 격막펌프(P)를 제공하는 것이 가능하다.

[제2 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도3a 및 도3b를 참조하여 설명된다. 도3a는 제2 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동유닛(2) 을 도시하며, 도3b는 피동유닛(2)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

도3a 및 도3b에서 도시된 대로, 피동유닛(2)의 피동막(242)은 균일두께(예를들면, 0.2 mm)를 갖는 볼록구조로 형성되며 제1 실시예의 피동막(241)의 재료에 유사한 재료로 제조된다. 즉, 제2 실시예는 피동유닛(2)의 피동막(242)이 균일두께를 갖고 볼록구조로 형성된다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 또한, 제2 실시예에서 압전구동 격막펌프(P)의 다른 구조는 제1 실시예의 구조와 유사하여서, 동일 또는 유사한 소자는 동일 숫자로 부호되므로, 이들의 설명은 생략된다. (하기의 실시예서도 동일하다.)

[제3 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도4a 및 도4b를 참조하여 설명된다. 도4a는 제3 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동막(243)을 도시하며, 도4b는 피동유닛(2)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

제3 실시예는 피동유닛(2)의 피동막(243)의 평면내 방향(반경방향)에서의 단위응력당 신장계수는 평면내 방향에 직각인 단위응력당 신장계수보다 훨씬 크게 된다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 두께방향으로 피동막(243)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(243a)이 평면도에서 원형의 중심에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이며 펌프실(25)의 측면에서 내측면(243b)은 제1 실시예와 같은 평면이 되도록 형성된다.

전술한 특징을 갖기 위해서, 피동막(243)은 제1 실시예에서와 유사한 재료로 제조되며, 직경 1mm 및 깊이 0.1 mm 를 갖는 함몰부가 피동막(243)의 외측면(243a) 에 편평하게 형성된다. 상기 구조에 의해서, 반경방향으로 피동막(243)의 두께분포는 균일하지 않으며 함몰부(27)의 존재로 부분적으로 얇아지게 되어서, 반경방향으로 힘에 대한 기계적 강도가 실질상 약화되게 된다. 즉, 힘이 반경방향으로 피동막(243)에 적용될 때, 함몰부(27)가 형성되는 부분의 변형은 다른 부분의 변형보다 커지게 된다. 그러므로, 반경방향으로의 단위응력당 신장계수는 함몰부가 형성되지 않는 경우와 비교하여 커지게 되어서, 피동막(243)은 용이하게 변형될 수 있다. 다른 한편으로, 두께방향으로 피동막(243)의 변형에 있어서, 피동막(243)에 적용되는 힘은 함몰부(27)가 형성되는 부분에 직접 전달되지 않고, 함몰부(27)가 형성되지 않는 다른 부분에 전달된다. 그러므로, 두께방향으로의 단위응력당 신장계수는 함몰부가 형성되지 않는 경우와 거의 다르지 않게 된다. 따라서, 피동막(243)은 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있으나 두께방향으로는 용이하게 변형될 수 없다.

교류전압이 도4b에 도시된 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가될 때, 구동격막(12)은 반경방향으로 압전소자의 팽창 및 수축에 따라서 두께방향으로 진동된다. 구동격막(12)의 진동이 피동막(243)에 전달될 때, 피동막(243)의 외측면(243a)이 참조면(11b)에 대하여 볼록구조이기 때문에, 구동격막(12)의 진동전달면(즉, 격막판(14)의 외측면(14b))으로부터 피동막(243)에 전달되는 힘이 피동막(243)의 중심부로부터 반경방향 및 두께방향 모두로 피동막(243)에 적용된다.

전술한 대로, 반경방향으로 단위응력당 신장계수가 함몰부(27)의 존재때문에 커지게 되므로, 피동막(243)은 반경방향으로 용이하게 변형되며 구동격막(12)의 변형을 방해하는 구동막(243)에 원인된 저항은 작아지게 된다. 또한, 피동막(243)은 두께방향으로 함몰부가 형성되지 않는 경우와 유사하게 변위하여서, 구동격막(12)의 변위는 용이하게 피동막(243)으로 전달된다. 결과적으로, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

상기 방식으로, 함몰부(27)를 형성함에 의해서 두께가 부분적으로 얇아지게 되는 피동막(243)은 피동유닛(2)용으로 사용되며, 피동막(243)이 반경방향으로 용이하게 변형가능하게 되지만 두께방향으로는 거의 변형가능하지 않게 되는 것이 가능하다. 결과적으로, 구동격막(12)의 변위는 필히 피동막(243)에 전달될 수 있으며, 구동격막(12)의 이동은 효율적으로 사용될 수 있다.

또한, 돌출부가 함몰부(27) 대신에 피동막(243)의 외측면(243a)에 형성될 때에도, 실질상 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다. 또한, 함몰부 또는 돌출부의 형상은 반드시 원형이지는 않다. 또한, 피동막(243)이 복수 막의 적층으로 형성될 때에도, 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다.

[제4 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도5a 및 도5b를 참조하여 설명된다. 도5a는 제4 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동막(244)을 도시하며, 도5b는 피동막(244)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

제4 실시예에서, 피동유닛(2)의 피동막(244)은 평면내 방향(반경방향)으로 단위응력당 신장율이 평면내 방향에 직각인 방향으로 단위응력당 신장율보다 크다는 특징을 갖는다. 그러므로, 제4 실시예는 복수의 원형 홈(28)이 피동막(244)의 외측면(244a)에 동심적으로 형성된다는 점에서 상기 제3 실시예와 상이하다. 또한, 두께방향으로 피동막(244)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(244a)이 평면도에서 원형의 중앙에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이도록 형성되며, 펌프실(25)의 측면에서 내측면(244b)은 제1 및 제3 실시예와 같이 평면이다.

피동막(244)은 제1 실시에에서와 유사한 재료로 제조되며, 각각 두께 0.1 mm 및 상이한 직경을 갖는 원형 홈(28)은 전술한 특성을 얻기 위해서 피동막(244)의 외측면(244a)에 소정의 일정 피치(pitch)에서 형성된다. 상기와 같이 형성된 피동막(244)은 원형 홈(28)의 존재 때문에 반경방향으로 불연속적이어서, 반경방향으로 피동막(244)의 기계적 강도는 실질상 낮아진다. 그러므로, 반경방향으로 피동막(244)에 힘이 적용될 때, 피동막(244)은 용이하게 변형되며, 반경방향으로 단위응력당 신장율은 원형 홈이 형성되지 않은 경우와 비교하여 커지게 된다. 다른 한편으로, 피동막(244)이 두께방향으로 연속적이기 때문에, 피동막(244)은 원형 홈이 형성되어 있는 경우와 유사하게 변위된다.

교류전압이 도5b에서 도시된 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가되고, 구동격막(12)이 진동될 때, 구동격막(12)의 진동은 피동막(244)의 중심부에 전달되며, 진동은 피동부재(244)의 반경방향 및 두께방향 모두로 추가적으로 전달된다. 피동막(244)이 반경방향으로 불연속적이며 반경방향으로 단위응력당 신장이 커지므로, 구동격막(12)의 변형에 대한 피동막(244)의 저항은 적어진다. 다른 한편으로, 피동막(244)은 원형 홈이 두께방향으로 형성되지 않은 경우와 유사하게 변형하여서, 구동격막(12)의 변형이 용이하게 피동막(244)에 전달될 수 있다. 그러므로, 구동격 막(12)의 변위는 필히 피동막(244)에 전달될 수 있으며, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

원형 홈(28)에 의해 반경방향으로 불연속적인 피동막(244)을 구함으로써, 피동막(244)은 반경방향으로 확장할 수 있어서, 구동격막(12)의 변위가 필히 피동막(244)에 전달될 수 있다. 결과적으로, 구동격막(12)의 변위는 효율적으로 이용될 수 있으며, 압전구동 격막펌프(P)의 효율은 증가될 수 있다.

피동막(244)의 형상에 관해서, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 측면에 피동막(244)의 내측면(244b)에 원형 홈(28)을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 반경방향으로 변형을 증가시키기 위해서 복수 막의 적층인 피동막(244)을 형성함으로써 동일한 이로운 효과가 제공되는 것이 가능하다.

[제5 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도6a 및 도6b를 참조하여 설명된다. 도6a는 제5 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동막(245)을 도시하며, 도6b는 피동막(245)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

제5 실시예는 피동유닛(2)의 피동막(245)이 중심부(29a)에서의 탄성계수가 둘레부에서의 탄성계수보다 커지게 되는 특성을 갖는다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 또한, 두께방향으로 피동막(245)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(245a)이 평면도에서 원형의 중앙에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이도록 형성되며, 펌프실(25)의 측면에서 내측면(245b)은 제1 및 제3 실시예와 같이 평면이다.

도6a 및 도6b에서, 피동막(245)은 니트릴 부타디엔 고부(NBR) 같은 재료로 제조되며, 전술한 특성을 얻기 위해서 중심부(29a)에 가황공정이 실행된다. 가황공정에서, 재처리가 NBR 안으로 황결합을 증가시켜서 중심부의 경도만을 증가하도록 수행되며, 이로써 중심부(29a)의 탄성계수는 증가된다.

전술한 대로 형성된 피동막(245)에서, 둘레부(29b)의 탄성계수는 중심부(29a)의 탄성계수보다 적으므로, 둘레부(29b)는 용이하게 변형될 수 있다. 즉, 둘레부(29b)에서 반경방향으로 변형량은 중심부(29a)에서의 변형량보다 크게 된다. 그러므로, 중심부(29a)에서의 변형은 적으나 둘레부(29b)에서의 변형은 크게 할 수 있기 때문에, 구동격막(12)의 변형에 대한 피동막(245)에 원인된 저항은 적게될 수 있다. 다른 한편으로, 구동격막(12)에 의한 변형이 최대가 되는 피동막(245)의 중심부(29a)에서의 경도가 전술한 가황공정에 의해 증가하기 때문에, 탄성계수는 크게 되며 피동막(245)의 중심부(29a)에서의 변형량은 적게 된다. 결과적으로, 두께방향으로 구동격막(12)의 변형의 전달효율은 크게 될 수 있으므로, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

교류전압이 도6b에 도시된 구동격막(12)의 압전소자(23)에 인가되며, 구동격막(12)이 진동될 때, 구동격막(12)의 진동은 피동막(245)의 중심부에 전달되며, 상기 진동은 피동부재(245)의 반경방향 및 두께방향 모두로 추가적으로 전달된다.

구동격막(12)으로부터 전달되는 진동이 구동격막(12)의 변형량이 전술한 피동막(245)의 특성에 의해 커지는 중심부(29a)에서 용이하게 전달되기 때문에, 높은 전달효율을 갖는 압전구동 격막펌프(P)가 제공될 수 있다.

또한, 피동막(245)의 구조에 있어서, 중심부의 경도가 둘레부보다 크게 하기 위해서 중심부가 둘레부의 재료와 상이한 재료로 형성되는 플라스틱막을 이용하는 것이 가능하다. 택일적으로, 복수의 막을 적층함에 의해 피동막(245)을 형성함으로써 중심부는 둘레부보다 굵게 제조되는 것이 가능하다. 상기 변형에 의해서, 실질상 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다.

[제6 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제6 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도7a 및 도7b를 참조하여 설명된다. 도7a는 제6 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동막(246)을 도시하며, 도7b는 피동막(246)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

제6 실시예는 피동막(246)의 둘레부(43)의 반경방향으로 단위응력당 신장계수가 피동막(246)의 중심부(42)의 직각방향으로 단위응력당 신장계수보다 크게 된는 특성을 피동유닛(2)의 피동막(246)이 갖는다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 두께방향으로 피동막(246)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(246a)이 평면도에서 원형의 중심에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이며 펌프실(25)의 측면에서 내측면(246b)은 제1 실시예와 같은 평면이 되도록 형성된다.

피동막(246)은 제1 실시예에서와 유사한 재료로 제조되며, 함몰부(41)는 피동막(246)의 외측면(246a)의 둘레부(43)에서만 편평하게 형성된다. 상기 구조에 의해서, 반경방향으로 피동막(246)의 두께분포는 균일하지 않으며 함몰부(41)의 존재로 부분적으로 얇아지게 되어서, 반경방향으로 힘에 대한 기계적 강도가 실질상 약 화되게 된다. 그러므로, 둘레부(43)에서 반경방향으로의 단위응력당 신장계수는 함몰부가 둘레부(43)에 형성되지 않는 경우와 비교하여 커지게 되어서, 피동막(246)은 용이하게 변형될 수 있다. 다른 한편으로, 피동막(246)의 중심부(42)의 두께는 둘레부(43)에서 보다 두께방향으로 상대적으로 균일하여서, 피동막의 둘레부(43)는 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있으나 중심부(42)는 용이하게 변형되지 않는다. 결과적으로, 피동부재(246)의 중심부(42)는 변형되기 어려우므로, 구동격막(12)의 진동은 피동막(246)의 중심부(42)에 용이하게 전달될 수 있다. 따라서, 구동격막이 진동이 피동부재(246)의 중심부(42)에 용이하게 전달될 수 있으므로, 피동부재(246)로 구동격막(12)의 전달효율은 커지게 된다. 결과적으로, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량의 진동이 커지게 될 수 있다.

교류전압이 도7에 도시된 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가되고 구동격막(12)이 진동될 때, 구동격막(12)의 진동이 피동막(246)의 중심부(42)에 전달되고, 상기 진동은 피동부재(246)의 반경방향 및 두께방향 모두로 추가적으로 전달된다. 구동격막(12)으로부터 전달되는 진동이 구동격막(12)의 변형량이 전술한 피동막(246)의 특성에 의해 커지는 중심부(42)에서 용이하게 전달되기 때문에, 높은 전달효율을 갖는 압전구동 격막펌프(P)가 제공될 수 있다.

[제7 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제7 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도8a 및 도8b를 참조하여 설명된다. 도8a는 제7 실시예의 압전구동 격막펌프(P)의 피동막(247)을 도시하며, 도8b는 피동막(247)을 사용하는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다.

제7 실시예는 피동막(247)의 둘레부(46)의 반경방향으로 단위응력당 신장계수가 피동막(247)의 중심부(45)의 직각방향으로 단위응력당 신장계수보다 크게 된는 특성을 피동유닛(2)의 피동막(247)이 갖는다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 두께방향으로 피동막(247)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(247a)이 평면도에서 원형의 중심에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이며, 펌프실(25)의 측면에서 내측면(247b)은 제1 및 제6 실시예와 같은 평면이 되도록 형성된다.

피동막(247)은 제1 실시예에서와 유사한 재료로 제조되며, 원형 홈(44)은 피동막(247)의 외측면(247a)의 둘레부(46)에서만 소정의 일정한 피치에서 동심적으로 형성된다. 상기 구조에 의해서, 피동막(247)은 원형 홈(44)의 존재에 의해 반경방향으로 불연속적이 되어서, 반경방향으로 힘에 대한 기계적 강도가 실질상 약화되게 된다. 그러므로, 둘레부(46)에서 반경방향으로의 단위응력당 신장계수는 원형 홈이 둘레부(46)에 형성되지 않는 경우와 비교하여 커지게 되어서, 피동막(247)은 용이하게 변형될 수 있다. 다른 한편으로, 피동막(247)의 중심부(45)에서 반경방향으로 단위응력당 신장계수는 원형 홈이 형성되지 않은 경우에서와 상이하지 않아서, 피동막의 중심부(45)는 둘레부(46)에서보다 용이하게 변형되지 않는다. 즉, 구동격막(12)의 변형이 피동막(247)의 중심부(45)에 용이하게 전달될 수 있다. 따라서, 피동막(247)에 기인한 구동격막(12)의 변형에 대한 저항은 작게 되어서, 피동부재(247)로 구동격막(12)의 전달효율은 크게 된다. 결과적으로, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량의 진동이 커지게 될 수 있다.

교류전압이 도8b에 도시된 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가되고 구동격막(12)이 진동될 때, 구동격막(12)의 진동이 피동막(247)의 중심부(45)에 전달되고, 상기 진동은 피동부재(247)의 반경방향 및 두께방향 모두로 추가적으로 전달된다. 구동격막(12)으로부터 전달되는 진동은 구동격막(12)의 변형량이 전술한 피동막(247)의 특성에 의해 커지는 중심부(45)에서 용이하게 전달되기 때문에, 높은 전달효율을 갖는 압전구동 격막펌프(P)가 제공될 수 있다.

[제8 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제8 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도9를 참조하여 설명된다. 도9는 압전구동 격막펌프(P)를 도시한다. 제8 실시예는 벨로우즈(51)가 피동유닛(2)의 피동막(248)의 둘레부(50)으로 일체로 형성된다는 점에서 상기 제1 실시예와 상이하다. 두께방향으로 피동막(248)의 단면형상은 구동격막(12)을 면하는 외측면(248a)이 평면도에서 원형의 중심에서 구동격막(12)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이며, 펌프실(25)의 측면에서 내측면(248b)은 제1 실시예와 같은 평면이 되도록 형성된다. 피동막(248)의 벨로우즈(51)는 피동막(248)의 둘레부(50)의 전 경계선을 따라서 파형같이 형성되며, 부드러운 쿠션 같이 움질일 수 있으며, 이에 의해 벨로우즈(51)는 피동막(248)의 둘레부(50)의 부근에서 압력변화에 탄력적으로 수반될 수 있다.

교류전압이 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가되고 구동격막(12)이 진동될 때, 구동격막(12)의 진동이 피동막(248)의 중심부에 전달되고, 상기 진동은 피동부재(248)의 반경방향 및 두께방향 모두로 추가적으로 전달된다.

반경방향으로 피동막(248)에 힘이 적용될 때, 피동막(248)은 벨로우즈(51)이 존재에 의해 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있으므로, 피동막(248)을 구동격막(12)과 안전하게 밀접접촉하게 함이 가능하다.

피동막(248)이 피동막(248)에 벨로우즈(51)를 제공함에 의해 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있기 때문에, 피동막(248)에 기인한 구동격막(12)의 변형에 대한 저항은 작아진다. 결과적으로, 두께방향으로 구동격막(12) 변형의 전달효율은 커질 수 있어서, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

또한, 피동막(248) 재료의 탄성계수와 상이한 탄성계수를 갖는 재료로 제조된 고리형 부재를 첨가함에 의해서 유사한 이로운 효과가 제공되는 것이 가능하다. 택일적으로, 벨로우즈(51)는 피동막(248)으로부터 독립부재일 수 있다.

전술한 제1 내지 제8 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에 의하면, 피동막(241 내지 248)의 외측면(241a 내지 248b)은 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 참조면(11b)에 대하여 볼록하게 되기 때문에, 피동유닛(2)이 대체될 때 피동막(241 내지 248)의 외측면(241a 내지 248b)와 격막판(14)의 외측면(14b)의 접촉은 상기 접촉면 사이에 진입되는 공기 같은 결합을 유발하지 않고 원활이 수행될 수 있다. 이에 의해, 각각의 피동막(241 내지 248)이 구동격막(12)의 격막판(14)과 밀접히 접촉되는 상태가 확실히 얻어질 수 있다. 결과적으로, 구동격막(12)의 진동이 각각의 피동막(241 내지 248)에 직접 전달될 수 있으므로, 높은 전달효율을 갖는 압전구동 격막펌프가 피동유닛(2)이 대체될 때에도 보장될 수 있다.

또한, 각각의 피동막(241 내지 248)이 사이에 개입되는 공기나 유체 같은 전 달매체 없이 구동격막(12)의 격막판(14)에 직접 접촉하기 때문에, 피동막(241 내지 248)은 구동격막(12)의 고속진동에 따르게 된다. 결과적으로, 피동유닛(2)이 대체될 때에도 고속성능을 갖는 압전구동 격막펌프가 보장될 수 있다.

[제9 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제9 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도10 및 도11을 참조하여 설명된다. 도10은 각 유닛으로 분해될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구조를 도시하며, 도11은 도10에서 도시된 유닛이 조립될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구조를 도시한다.

도9 및 도10에서 도시된 제9 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 구동유닛(1)은 예를들면 황동판으로 제조된 원형 격막판(14)에 원형 압전소자(PZT)를 부착함에 의해 형성되는 구동격막(12), 구동격막(12)이 고정되는 제1 하우징, 및 구동격막(12)의 격막판(14)의 외측면에 부착되는 변위전달부재(141)로 구성된다. 제1 하우징(11)은 원형상으로 성형된 플라스틱(예를들면, 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐스타이렌(PPS))으로 제조된 합성수지 형성물이다. 변위전달부재(141)는 예를들면 부타디엔 아크릴로니트릴 고무(NBR)로 제조된다.

변위전달부재(141)의 평면형상은 실질상 원이며, 두께방향으로 이의 단면형상은 피동막(249)을 면하는 외측면(141b)이 원형 평면도 중심에서 피동막(249)을 향해 돌출하는 정점을 갖는 볼록구조이며, 격막판(14)의 측면에서 내측면(141a)은 평면형상이 되도록 형성된다. 또한, 격막판(14) 및 피동막(249)의 두께는 편평하고 실질상 참조면(11b)에 대하여 평행하다. 예를들면, 압전소자(13)는 직경 14 mm, 두 께 0.13 mm를 갖으며, 격막판(14)은 직경 20 mm, 두께 0.10 mm를 갖는다.

피동유닛(2)의 제2 하우징(21)을 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부에 맞춤이 개시될 때, 변위전달부재(141)의 외측면(141a)은 중심부로터 피동막(249)의 외측면(249a)에 접촉을 개시한다. 피동유닛(2)의 제2 하우징(21)이 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)에 완전히 맞추어질 때, 변위전달부재(141)의 외측면(141a)은 피동막(249)의 외측면(249a)의 전체와 밀접히 접촉한다. 제1 실시예에서, 변위전달부재(141)는 피동막(249)을 면하는 격막판(14)의 외측면(14b)에 부착되며, 피동막(249)을 면하는 변위전달부재(141)의 외측면(141b)은 구동격막(12)의 진동전달면으로서 작용하며, 피동막(249)의 외측면(249a)은 구동격막(12)의 변위가 전달되는 진동피전달면으로서 작용한다. 또한, 구동격막(12)의 진동전달면(즉, 변위전달부재(141)의 외측면(141b))은 제1 하우징(11)의 참조면(11b)에 대하여 볼록하며, 피동막(249)의 진동피전달면(즉, 피동막(249)의 외측면(249a))은 참조면(11b)에 대하여 평행하다.

상기 방식으로, 참조면(11b)에 대하여 변위전달부재(141)가 볼록한 외측면(141b)의 형상을 형성함으로써, 구동격막(12)의 진동전달면의 접점은 피동막(249)의 진동피전달면과 원활히 접촉될 수 있다. 그러므로, 피동유닛(2)을 구동유닛(1)에 고정한 후에 변위전달부재(141) 및 피동막(249)의 접촉상태는 사이에 개입하는 공기같은 결함의 유발없이 보장될 수 있다. 또한, 구동격막(12)의 중심부가 피동막(249)과 필히 접촉할 수 있기 때문에, 가장 큰 구동격막(12)의 중앙에서의 변위는 최대에서 이용될 수 있다.

[제10 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제10 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도12 및 도13을 참조하여 설명된다. 도12은 각 유닛으로 분해될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구조를 도시하며, 도13은 도12에서 도시된 유닛이 조립될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구조를 도시한다.

제10 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 약 0.2 mm 정도로 오목하게 굴곡되며, 변위전달부재(142)의 내측면(142a)도 또한 참조면(11b)에 대하여 오목하게 굴곡되어 진다. 다른 한편으로, 변위전달부재(142)의 외측면(142b)은 참조면(11b)에 대하여 볼록하게 굴곡지어 진다. 변위전달부재(142)에 있어서, NBR 막은 중심부에서 두께 0.5 mm 및 둘레부에서 두께 0.2 mm를 갖는다. 변위전달부재(142)는 예를들면 접착제에 의해 구동격막(12)의 격막판(14)에 부착된다. 압전구동 격막펌프(P)의 다른 구조는 상기 제9 실시예에서와 실질상 동일하다.

상기 방식으로, 변위전달부재(142)의 단면형상이 두께방향으로 양면이 볼록하도록 형성되기 때문에, 변위전달부재(142)를 격막판(14)에 부착하는데 열경화성수지를 이용하는 것이 가능하며, 이는 상기 제9실시예의 이로운 효과에 추가된다. 이에 의해, 압전구동 격막펌프(P)가 용이하게 제조될 수 있다.

[제11 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제11 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도14a 및 도14b을 참조하여 설명된다. 도14a는 제11 실시예에서 변위전달부재(143)의 구성을 도시하며, 도14b는 변위전달부재(143)를 사용하는 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시한다.

제11 실시예의 압전구동 격막펌프에서, 상기 제10 실시예와 유사하게, 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 오목하게 굴곡되며, 중심부에서 0.5 mm의 두께 및 둘레부에서 0.2 mm의 두께를 갖는 NBR 막이 변위전달부재(143)로서 사용된다. 1 mm의 직경 및 0.1 mm의 깊이를 갖는 원형 함몰부(150)는 변위전달부재(143)의 외측면(143b)에 편평하게 형성된다.

상기 방식으로, 변위전달부재(143)의 외측면(143b)에 함몰부(150)를 형성함으로써, 평면내 방향(반경방향)으로 변위전달부재(143)의 단위응력당 변형율은 두께방향으로 변위전달부재(143)의 단위응력당 변형율보다 크게 된다. 도13에서 도시된 제10 실시예와 비교하여, 외측면(143b)에 함몰부(150)를 형성하기 위한 제조공정의 복잡성 같은 단점이 있기는 해도, 외측면(143a)의 부근에 변위전달부재(143)의 두께분포는 고르지 않게 되며 부분적으로 함몰부(150)에 의해 얇게 되어서, 반경방향으로 적용되는 힘에 대한 기계적 강도는 실질상 약해지게 된다. 그러므로, 변위전달부재(143)는 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있지만 두께방향으로 거의 변형될 수 없다.

교류전압이 도14b에 도시된 구동격막(12)의 압전소자에 인가될 때, 격막판(14)이 두께방향으로 진동됨과 동시에 변위전달부재(143)는 반경방향으로 압전소자(13)의 팽창 및 수축에 응하게 된다. 이 때에, 변위전달부재(143)는 반경방향으로 용이하게 변형되기 때문에, 변위전달부재(143)에 기인한 격막판(14)이 변형을 방해하기 위한 저항은 작아진다. 다른 한편으로, 변위전달부재(143)는 함몰부가 형성되지 않은 경우와 유사하게 두께방향으로 변형된다. 그러므로, 변위전달부재(143)는 감쇠없이 격막판(14)의 변위를 피동막(250)으로 전달할 수 있다. 결과적으로, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

또한, 돌출부가 함몰부(150) 대신에 변위전달부재(143)의 외측면(143b)에 형성될 때에도, 실질상 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다. 더욱이, 함몰 또는 돌출의 형상은 반드시 원 형상일 필요는 없다. 심지어는 변위전달부재(143)가 복수 막의 적층에 의해 형성될 때에도, 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다.

[제12 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제12 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도15a 및 도15b를 참조하여 설명된다. 도15a는 제12 실시예에서 변위전달부재(144)의 구성을 도시하며, 도15b는 변위전달부재(144)를 사용하는 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시한다.

제12 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 변위전달부재(144)는 반경방향으로 불연속적으로 제조된다. 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 오목하게 굴곡되며, 중심부에서 0.5 mm의 두께 및 둘레부에서 0.2 mm의 두께를 갖는 NBR 막이 변위전달부재(144)로서 사용된다. 0.1 mm의 깊이를 갖는 원형 홈(160)이 변위전달부재(144)의 내측면(144a)상 소정의 일정한 피치에서 동심적으로 형성된다.

상기 방식으로, 변위전달부재(144)의 내측면(144a)에 원형 홈(160)을 형성함 으로써, 평면내 방향(반경방향)으로 변위전달부재(144)의 단위응력당 변형율은 상기 11 실시예와 유사하게 두께방향으로 변위전달부재(144)의 단위응력당 변형율보다 크게 된다. 즉, 변위전달부재(144)의 내측면(144a) 부근에 원형 홈(160)을 형성함으로써, 변위전달부재(144)는 내측면(144a) 부근에서 반경방향으로 불연속적이 되어서, 반경방향으로 적용되는 힘에 대한 변위전달부재(144)의 기계적 강도는 실질상 약하게 된다. 그러므로, 변위전달부재(144)는 반경방향으로 용이하게 변형될 수 있지만 두께방향으로 변형될 수 없다. 결과적으로, 상기 제11 실시예와 같은 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다. 또한, 원형 홈(160)이 변위전달부재(144)의 외측면(144b)에 형성될 때에도, 동일한 유리한 효과가 제공될 수 있다. 여전히 또한, 변위전달부재(144)가 반경방향으로 변형이 보다 쉽게 되도록 복수 막의 적층에 의해 형성될 때, 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다.

[제13 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제13 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도16을 참조하여 설명된다. 도16은 제13 실시예에서 압전구동 격막펌프(P) 및 변위전달부재(145)의 구성을 도시한다.

제13 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 변위전달부재(145)의 중심부에서의 탄성계수는 둘레부에서보다 크게 된다. 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 오목하게 굴곡되며, 중심부에서 0.5 mm의 두께 및 둘레부에서 0.2 mm의 두께를 갖는 양면이 볼록한 NBR 막이 변위전달부재(145)로서 사용된다. 또한, 가황공정이 둘레부(180)에서보다 경화를 고도로 증가하기 위해서 중심 부(170)에 수행된다.

상기와 같이 구성된 변위전달부재(145)에서, 둘레부(180)에서의 탄성계수는 중심부(170)에서보다 작아서, 변위전달부재(145)의 둘레부는 용이하게 변형될 수 있다. 따라서, 반경방향으로 변위전달부재(145)의 변형량은 변형된 부분이 이의 외부 둘레부에 접근함에 따라 커지게 된다. 그러므로, 중심부(170)에서의 변형은 더 작게하고 둘레부(180)에서의 변형은 더 크게 하여서, 변위전달부재(145)에 기인한 구동격막(12)의 변형에 대한 저항은 감소될 수 있다. 다른 한편으로, 구동격막(12)의 변위에 의한 변형이 최대가 되는 변위전달부재(145)의 중심부(170)의 경도는 상기 가황공정에 의해 높아지게 된다. 이에 의해, 중심부(170)의 탄성계수는 크게 되며, 변위전달부재(145)의 중심부(170)에서의 변형량은 작아지게 된다. 결과적으로, 두께방향으로 구동격막(12)의 변형의 전달효율은 커질 수 있어서, 피동유닛(2)의 펌프실(25)의 용량은 크게 변화될 수 있다.

[제14 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제14 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도17 및 도18을 참조하여 설명된다. 도17은 각 유닛으로 분해될 때의 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시하며, 도18은 도17에서 도시된 유닛이 조립될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시한다.

제14 실시예에 따른 압전구동 격막펌프(P)의 기본적 구성은 도12 및 도13에 도시된 제11 실시예의 경우와 유사하다. 그러나, 제14 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 변위전달부재(146)가 60도의 경도를 갖는 NBR 막으로 제조되며, 피동 막(250)이 0.2 mm의 두께 및 40도의 경도를 갖는 NBR 막으로 제조된다는 것이 상이하다.

피동유닛(2)이 구동유닛(1)의 제1 하우징(11)의 제1 적합부(15)안으로 삽입될 때, 피동막(250)의 중심부는 먼저 구동격막(12)의 변위전달부재(146)의 외측면(146b)을 접촉하여서, 피동막(250)은 참조면(11b)에 대하여 볼록하게 굽혀진다. 피동유닛(2)이 추가적으로 구동유닛(1)을 향해 밀려질 때, 피동막(250) 및 변위전달부재(146)간 접촉지역은 증가된다. 이 때에, 변위전달부재(146)의 탄성계수가 피동막(250)이 탄성계수보다 크기 때문에, 변위전달부재(146) 및 피동막(250)의 접촉에 의해 유발되는 변형은 주로 피동막(250) 측에서 발생하며, 변위전달부재(146)의 볼록구조는 유지될 수 있다. 제14 실시예에 의하면, 변위전달부재(146)는 변형되기 어렵기 때문에, 피동막(250)으로 구동격막(12) 진동의 전달효율은 증가될 수 있다.

[제15 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제15 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도19 및 도20을 참조하여 설명된다. 도19는 각 유닛으로 분해될 때의 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시하며, 도20은 도19에서 도시된 유닛이 조립될 때 압전구동 격막펌프(P)의 구성을 도시한다.

제15 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 약 0.2 mm로 오목하게 구부려진다. 상기 경우에, 격막판(14)의 외측면(14b)은 구동격막(12)의 진동전달면으로서 작용하며 변위전달부재는 생략된다.

피동유닛(2)이 구동유닛(1)의 제1 적합부(15)로 삽입될 때, 격막판(14)은 중앙에서 정점을 갖는 참조면(11b)에 대하여 볼록구조를 갖기 때문에, 피동막(250)의 중심부는 격막판(14)의 외측면(14b)의 중심부를 접촉하며, 피동막(250)은 격막판(14)의 형상을 따라 참조면(11b)에 대하여 볼록구조가 되게 휘어진다. 피동유닛(2)이 구동유닛(1)을 향해 추가로 밀려질 때, 피동막(250) 및 격막판(14)간 접촉지역은 증가된다.

상기 방식으로, 참조면(11b)에 대하여 볼록구조로서 구동격막(12)의 격막판(14) 형상을 형성함으로써, 피동막(250)은 변위전달부재를 사용함이 없이 원활히 격막판(14)의 외측면(14b)과 접촉될 수 있다. 그러므로, 격막판(14) 및 피동막(250)의 접촉은 피동막(250)의 외측면(250a) 및 격막판(14)의 외측면(14b)사이에 공기 진입과 같은 단점을 발생함이 없이 확보될 수 있다. 또한, 피동막(250)의 중심부 및 격막판(14)의 중심부가 필히 접촉되기 때문에, 두께방향으로 최대인 구동격막(12)의 중심부에서의 변위가 이용될 수 있다. 이에 의해, 피동유닛(2)의 펌프실(25)이 용량은 크게 변화될 수 있다.

다음으로, 참조면(11b)에 대하여 볼록한 격막판(14)을 갖는 구동격막(12)의 제조공정이 도21에서 도시된다. 예를들면, 섭씨 0 ℃ 내지 20 ℃ 환경에서 편평한 상태인 격막판(14) 및 압전소자(13)는 2-성분 접착제를 사용하여 접착된다. 격막판(14) 및 압전소자(13)의 통합체는 접착후에 섭씨 20 ℃ (실온)환경으로 되돌아가며, 격막판(14)이 참조면(11b)에 대하여 볼록구조로서 굽혀지는 구동격막(12)은 격막판(14) 및 압전소자(13)의 열팽창계수간 차이에 의해서 얻어질 수 있다.

택일적으로, 도22에서 도시된 대로, 압전소자(13)는 실온의 환경에서 볼록구조로서 이전에 형성되는 격막판(14)에 부착될 수 있다. 제15 실시예에 의하면, 변위전달부재는 생략될 수 있어서, 압전구동 격막펌프를 구성하는 소자의 수는 감소될 수 있다.

[제16 실시예 ]

다음으로, 본 발명의 제16 실시예에 따른 압전구동 격막펌프가 도23a 및 도23b를 참조하여 설명된다. 도23a은 제16 실시예에서 압전구동 격막펌프(P)의 배출상태를 도시하며, 도23b는 압전구동 격막펌프(P)의 흡입상태를 도시한다.

제16 실시예의 압전구동 격막펌프(P)에서, 피동막(250)과 변위전달부재(147)의 접촉면은 구동격막(12)의 최대변형에서 참조면(11b)에 대하여 볼록하게 굴곡된다. 구동격막(12)의 격막판(14)은 참조면(11b)에 대하여 오목하게 굴곡되며, 중심부에서 0.5 mm의 두께 및 둘레부에서 0.2 mm의 두께를 갖는 양면이 볼록한 NBR 막은 변위전달부재(147)로서 사용된다. 변위전달부재(147)는 접착제에 의해 격막판(14)에 부착된다.

+60V에서 -60V까지 변화되는 교류전압이 구동격막(12)의 압전소자(13)에 인가된다고 추정된다. 예를들면, +60V의 전압이 인가될 때, 압전소자(13)는 반경방향으로 수축하며, 이에 의해, 구동격막(12)의 오목한 양은 작게 된다. 피동막(250)은 변위전달부재(147)에 의해 두께방향으로 밀려진다. 다음으로, -60V의 전압이 인가될 때, 압전소자(13)는 반경방향으로 팽창하며, 이에 의해, 구동격막(12)의 오목한 양은 커지게 된다. 여기서, 역전압이 인가될 때 변위전달부재(147)로서 볼록구조를 유지하는 물체를 사용함에 의해서, 변위전달부재(147)는 피동막(250)과 항상 접촉하며 피동막(250)을 중심부에서 밀어서 움직일 수 있다. 그러므로, 0V 에서 +120V까지 변화되는 교류전압을 인가함에 의해서 압전소자(13)를 구동하는 경우와 유사하게 변위를 취하는 것이 가능하다. 제16 실시예에서 역전압이 활용될 수 있기 때문에, 압전소자(13)에 인가되는 전압의 절대값은 감소될 수 있다. 결과적으로, 압전구동 격막펌프(P)의 전력소비는 크게 감소될 수 있다. 또한, 변위전달부재(147) 및 피동막(250)이 전표면에서 접촉되기 때문에, 압전구동 격막펌프(P)는 역전압이 구동격막(12)의 구동시 압전소자(13)에 인가될 때에도 구동될 수 있다.

[타 변형예 ]

본 발명은 전술한 실시예의 구성에 제한되지 않으며, 다양한 종류의 변형예가 본 발명의 대상이 변화되지 않는 범위에서 실행될 수 있다. 도24 및 도25에 도시된 대로, 변위전달부재(148)의 외측면(148b) 및 피동막(251)의 외측면(251a) 양자 모두가 참조면(11b)에 대하여 볼록구조를 형성하게 하는 것이 가능하다. 택일적으로, 도26 및 도27에 도시된 대로, 변위전달부재를 생략하는 것이 가능하며, 격막판(14)의 외측면(14b) 및 피동막(251)의 외측면(251a) 모두가 참조면(11b)에 대하여 볼록구조를 형성하게 하는 것이 가능하다. 즉, 상기 변형예에서, 구동격막(12)의 진동전달면 및 피동막(251)의 진동피전달면의 결합은 볼록구조 및 볼록구조가 된다. 상기 구성에 의해서, 상기 각각의 실시예와 동일한 이로운 효과가 제공될 수 있다. 또한, 상기 실시예의 특성은 적절하게 조합될 수 있다.

본 출원은 일본에서 출원된 일본특허출원 제2005-18967호 및 제2005-127038 호에 근거하며, 상기 일본특허출원의 내용은 본 명세서에서 참고로서 포함된다.

본 발명이 구성을 도시한 첨부된 도면을 참조하여 예로서 상세히 설명되었지만, 당업자는 다양한 변화예 및 변형예가 있슴을 이해할 것이다. 그러므로, 상기 변화예 및 변형예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다면, 본 명세서에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

압전소자 및 상기 압전소자의 변형에 따라서 탄성적으로 변형되는 격막판(diaphragm sheet)을 구비한 구동격막과, 진동가능한 상기 구동격막을 지지하기 위한 제1 하우징으로 형성된 구동유닛과;

상기 구동유닛에 의해 구동되며 상기 구동격막의 진동이 전달되는 피동막(driven film), 상기 피동막을 지지하기 위한 제2 하우징, 상기 제2 하우징 및 상기 피동막간에 형성되는 공동내부안으로 및 공동으로부터 유체를 흡입 및 배출하기 위한 개방 및 폐쇄작동을 수행하는 밸브, 상기 유체가 관통하는 관로를 구비한 피동유닛과;

상기 피동유닛을 상기 구동유닛에 분리가능하게 고정하기 위한 고정유닛을 포함하는 압전구동 격막펌프에 있어서,

상기 구동격막의 변위가 피동막으로 전달되는 상기 구동격막의 진동전달면 (vibration transmitting face)및 상기 구동격막의 변위가 전달되는 상기 피동막의 진동피전달면(vibration transmitted face) 중의 최소 하나는 제2 하우징을 면하는 제1 하우징의 참조면에 평행하지 않으며, 상기 구동격막의 상기 진동전달면은 적어도 상기 피동막의 상기 진동피전달면의 일부와 맞닿는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 상기 구동격막의 상기 진동전달면은 참조면에 대하여 오목 구조이며, 상기 피동막의 상기 진동피전달면은 참조면에 대하여 볼록구조인 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 상기 구동격막의 상기 진동전달면은 참조면에 대하여 볼록구조이며, 상기 피동막의 상기 진동피전달면은 참조면에 대하여 오목구조이거나 평행한 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 상기 구동격막은 상기 피동막을 면하는 상기 격막판의 면에 부착된 변위전달부재를 부가적으로 구비하며,

상기 피동막을 면하는 상기 변위전달부재의 면은 상기 구동격막의 상기 진동전달면으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제4항에 있어서, 상기 피동막을 면하는 상기 격막판의 면은 상기 참조면에 대하여 오목구조인 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 상기 구동격막의 상기 변위전달면은 상기 참조면에 대하여 볼록구조이며, 상기 피동막의 상기 진동피전달면은 참조면에 대하여 오목구조, 볼룩구조 또는 평행한 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 평면내 방향으로 상기 피동막의 단위응력당 신장율은 평면 내 방향에 직각인 방향에서의 단위응력당 신장율보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제7항에 있어서, 복수의 함몰부 또는 복수의 동심원 홈이 상기 피동막에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 상기 피동막의 중심부에서 탄성계수는 둘레부에서의 탄성계수보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제9항에 있어서, 가황공정이 상기 피동막의 상기 중심부에 수행되거나, 상기 피동막의 상기 중심부는 상기 둘레부의 재료와 상이한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 평면내 방향으로 상기 피동막의 둘레부에서 단위응력당 신장율은 상기 피동막의 중심부에서의 단위응력당 신장율보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제11항에 있어서, 복수의 함몰부 또는 복수의 동심원 홈이 상기 피동막의 상기 둘레부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제1항에 있어서, 벨로우즈(bellows)가 상기 피동막의 둘레부 및 제2 하우징 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제4항에 있어서, 평면내 방향에서 상기 변위전달부재의 전달율은 상기 평면내 방향에 직각인 방향에서 상기 변위전달부재의 전달율보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제14항에 있어서, 복수의 함몰부 또는 복수의 동심원 홈이 상기 변위전달부재에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제4항에 있어서, 상기 변위전달부재의 중심부에서 탄성계수는 상기 변위전달부재의 둘레부에서의 탄성계수보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제16항에 있어서, 가황공정이 상기 변위전달부재의 상기 중심부에 수행되거나, 상기 변위전달부재의 상기 중심부는 상기 변위전달부재의 둘레부의 재료와 상이한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제4항에 있어서, 상기 변위전달부재의 탄성계수는 상기 피동막의 탄성계수보다 큰 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.
제4항에 있어서, 상기 변위전달부재의 상기 변위전달면은 최대변형에서 상기 피동막의 측에서 굴곡된 볼록구조인 것을 특징으로 하는 압전구동 격막펌프.