KR20160013558A - Piezo electric pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유체를 이송하는 펌프에 대한 것으로서, 특히 다층의 압전 소자를 이용하여 펌핑함으로서, 종래보다 크기를 소형화할 수 있고 출력은 높일 수 있으며 보다 정밀한 유량 제어도 가능한 압전 펌프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump for transferring a fluid, and more particularly, to a piezoelectric pump capable of miniaturizing a size, increasing an output, and more precisely controlling a flow rate by pumping using a multi-layer piezoelectric element.
일반적으로 산업용 로봇이라고 하는 것은 인간의 요구에 따라 동작하는 것으로서 공장 등에서 생산성 향상이나 노동력 절감을 위해 사용하는 것을 말한다.In general, industrial robots operate according to human needs and are used in factories to improve productivity and reduce labor.
이러한 산업용 로봇은 동력을 발생하는 동력원과 상기 동력원으로부터 동력을 공급받아 상기 로봇을 작동시키는 액츄에이터를 포함한다.The industrial robot includes a power source for generating power and an actuator for operating the robot by receiving power from the power source.
상기 동력원으로는 통상 전동 모터 등을 이용하여 유체를 가압 이송하는 유압 펌프가 사용된다.As the power source, a hydraulic pump that pressurizes and feeds fluid by using an electric motor or the like is generally used.
한편, 최근 로봇의 개발 동향은 상술한 산업용 로봇에서 수술용 로봇 등과 같은 전문 서비스 분야의 로봇 또는 가정용 로봇 등의 개발에 옮아가는 추세에 있다.On the other hand, recent development trend of robots is moving toward the development of robots or home robots in the professional service fields such as the industrial robots, the surgical robots, and the like.
그런데 상술한 전문 서비스 분야의 로봇이나 가정용 로봇 등의 경우 종래의 유압 펌프를 이용하기에는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, in the case of the robot of the professional service field or the robot of the home, the conventional hydraulic pump has the following problems.
첫째, 종래의 유압 펌프를 사용하는 경우 소형화 하기가 어려운 한계가 있었다. 즉, 상술한 바와 같이 최근 개발되는 전문 서비스 분야의 로봇이나 가정용 로봇 등의 경우 사용의 편의성을 위해 소형화로 개발되는 추세인 관계로 동력원 자체도 소형화가 필요한 상황이다. 그런데, 종래의 유압 펌프의 경우 필요한 출력을 얻기 위해서는 소형화가 어려워 최근 개발되는 로봇에 적용되기 어려운 문제점이 있다.First, when using a conventional hydraulic pump, it is difficult to downsize it. That is, as described above, in the case of robots or home robots in the professional service field, which have recently been developed, it is necessary to downsize the power source itself because of the tendency to be developed in miniaturization for convenience of use. However, in the case of the conventional hydraulic pump, it is difficult to miniaturize to obtain a required output, and thus it is difficult to be applied to a robot that is being developed recently.
둘째, 종래의 유압 펌프를 사용하는 경우 초정밀 유량 제어가 어려운 한계가 있었다. 즉, 상술한 바와 같이 최근 개발되는 로봇의 경우 초정밀 제어가 요구되는데, 이를 위한 동력원으로서 종래의 유압 펌프를 사용하는 경우 초정밀 제어가 어려운 문제점이 있었다.Second, when using a conventional hydraulic pump, it is difficult to control ultra-precision flow rate. In other words, as described above, recently developed robots require ultra-precise control. In the case of using a conventional hydraulic pump as a power source for this purpose, super precision control is difficult.
셋째, 종래의 유압 펌프를 사용하는 경우 전력 소모가 커서 로봇 사용에 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.Thirdly, when the conventional hydraulic pump is used, there is a problem that the power consumption is large, and thus a lot of cost is consumed in using the robot.
넷째, 양 방향 펌핑을 위해서는 체크 밸브 등을 양 방향으로 설치해야 해서 구조가 복잡해지고 소형화 구현에 어려움이 있는 문제점이 있었다.
Fourth, there is a problem in that a check valve or the like must be installed in both directions in order to perform pumping in both directions, resulting in a complicated structure and difficulty in miniaturization.
한편, 최근에는 펌프의 소형화 및 저 전력화 등을 위해 압전 소자를 이용하는 펌프가 제안되고 있다. 그러나 상술한 압전 소자를 이용한 펌프로는 상술한 문제점을 해결하기 아직 어려운 실정이다.
On the other hand, recently, a pump using a piezoelectric element has been proposed for miniaturization and lowering the power of the pump. However, the above-described problems with the pump using the piezoelectric element are still difficult to solve.
한편, 상기 압전 소자를 이용한 펌프 자체는 널리 알려진 기술로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 이에 대한 중복되는 설명과 도시는 생략한다.On the other hand, the pump itself using the piezoelectric element is a well-known technique and is described in detail in the following prior art documents, and a description thereof will be omitted.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 소형화와 저 전력 소모를 가능하게 하는 한편 초 정밀 유량 제어가 가능하고 양 방향 펌핑도 가능하여 근래 개발되고 있는 로봇의 동력원으로 적용될 수 있는 압전 펌프를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a piezoelectric pump capable of miniaturization and low power consumption while being capable of ultra- .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상하 방향으로 상호 이격된 복수 개의 패널과, 상기 패널들 사이에 위치하는 복수 개의 압전 소자를 포함하고; 상기 복수 개의 압전 소자는 상기 패널들 사이에 위치하여 상기 패널을 변형시키는 펌핑 소자와, 상기 펌핑 소자가 배치된 패널에 상하 방향 인접하는 또 다른 패널과의 사이에 위치하여 밸브로 작용하는 복수 개의 밸브 소자로 이루어지며; 상기 복수 개의 패널은 상하 방향으로 서로 이격되어 배치되는 상부 고정 패널 및 하부 고정 패널과, 상기 상부 고정 패널 및 하부 고정 패널 사이에 위치하며 상하 방향으로 서로 이격된 복수의 변형 패널로 이루어지며; 상기 변형 패널은 펌핑 소자와 밸브 소자의 변형에 의하여 변형되는 것을 특징으로 하는 압전 펌프를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising a plurality of panels spaced apart from each other in a vertical direction, and a plurality of piezoelectric elements positioned between the panels; The plurality of piezoelectric elements are disposed between the panels and deform the panel, and a plurality of valves located between the upper and lower adjacent panels on the panel on which the pumping elements are arranged, Element; Wherein the plurality of panels comprise an upper fixed panel and a lower fixed panel spaced apart from each other in a vertical direction and a plurality of deformation panels positioned between the upper fixed panel and the lower fixed panel and spaced apart from each other in the vertical direction; Wherein the deformable panel is deformed by deformation of the pumping element and the valve element.
상기에서, 밸브 소자는 상기 패널 사이에서 유동 방향의 양측에 서로 이격되어 배치되어 상하 방향으로 변형되면서 패널 사이로 유동하는 유체를 단속하는 것을 특징으로 한다.The valve elements are spaced apart from each other on both sides of the flow direction between the panels and are deformed in the vertical direction to intercept the fluid flowing between the panels.
상기에서, 펌핑 소자가 배치된 패널 사이에서 유동 방향의 양측에 이격되어 각각 설치되며, 상기 패널의 전후 방향으로 연장된 바아 형상을 가지는 탄성체인 제1실링 바아와; 상기 제1실링 바아 사이 및 밸브 소자 사이로서 상기 패널의 전후 방향 양측에 이격되어 설치되며, 유동 방향으로 연장된 바아 형상을 가지는 탄성체인 제2실링 바아를 포함하며; 상기 패널 변형 시 상기 제1실링 바아도 함께 변형되는 것을 특징으로 한다.A first sealing bar which is installed between the panels on which the pumping elements are arranged and is spaced apart from both sides in the flow direction and is an elastic body having a bar shape extending in the longitudinal direction of the panel; And a second sealing bar between the first sealing bars and between the valve elements, the second sealing bars being spaced apart from each other in the front-rear direction of the panel, the first sealing bar being an elastic body having a bar shape extending in the flow direction; And the first sealing bar is also deformed when the panel is deformed.
상기에서, 제2실링 바아 중 상기 펌핑 소자가 배치된 패널 사이에 배치된 제2실링 바아 일 측에 형성되는 벤트 홀을 더 포함하여, 상기 펌핑 소자가 배치된 패널 사이 공간과 외부가 연통되는 것을 특징으로 한다.The venting hole may be formed on the second sealing bar side of the second sealing bar disposed between the panels on which the pumping device is disposed, so that the space between the panels on which the pumping device is disposed is communicated with the outside .
상기에서, 제1실링 바아의 탄성계수는 제2실링 바아의 탄성계수보다 작은 것을 특징으로 한다.Wherein the elastic modulus of the first sealing bar is smaller than the elastic modulus of the second sealing bar.
상기에서, 밸브 소자의 일 측에 배치되어 유체를 공급하는 공급조와, 상기 밸브 소자의 타 측에 배치되어 토출된 유체가 일시 저장되는 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the above, a supply tank is disposed at one side of the valve element to supply fluid, and a storage tank disposed at the other side of the valve element and temporarily storing the discharged fluid.
본 발명에 의하면 소형화와 저 전력 소모가 가능한 한편 초 정밀 유량 제어가 가능하고 양 방향 펌핑도 가능하여 근래 개발되고 있는 로봇의 동력원으로 사용될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to miniaturize and consume low power, enable ultra-precision flow rate control, and pivot in both directions, which can be used as a power source of a robot which has been developed recently.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 분리 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단하되 다층으로 적층될 수 있음을 설명하는 분리 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 펌프를 설명하는 개략도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 후 각 패널을 분리하여 도시한 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향에 외부 전극이 설치되는 것을 도시하는 분리 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 전후 방향에 공급조와 저장조가 배치되는 것을 도시하는 사시도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 후, 유체가 유입되는 과정과 토출되는 과정을 각각 설명하는 단면 사시도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 펌프로서 유체가 유입되는 과정과 토출되는 과정을 각각 설명하는 개략도,
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 펌핑 소자의 펌핑 시점을 분사하여 맥동을 저감하는 것을 설명하는 개략도이다.1 is an exploded perspective view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, which is cut along the front-rear direction (direction II)
2 is an exploded perspective view illustrating that a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention is cut with respect to a center point in the front-back direction (direction II)
3 is a schematic view illustrating a piezoelectric pump according to another embodiment of the present invention,
4 is an exploded perspective view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, in which each panel is separated after cutting along the front-rear direction (direction II)
5 is an exploded perspective view showing that external electrodes are installed in the front-rear direction, according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a perspective view showing that a supply tank and a reservoir are arranged in the front-rear direction as a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 7 and 8 are cross-sectional perspective views illustrating a process of introducing a fluid and a process of discharging the fluid after cutting the piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a schematic view for explaining a process of introducing and discharging a fluid as a piezoelectric pump according to another embodiment of the present invention,
10 and 11 are schematic views for explaining pulsation reduction by injecting a pumping point of a pumping element as a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
In addition, the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, but merely as exemplifications of the constituent elements set forth in the claims of the present invention, and are included in technical ideas throughout the specification of the present invention, Embodiments that include components replaceable as equivalents in the elements may be included within the scope of the present invention.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 분리 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단하되 다층으로 적층될 수 있음을 설명하는 분리 사시도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 펌프를 설명하는 개략도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 후 각 패널을 분리하여 도시한 분리 사시도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서, 전후 방향에 외부 전극이 설치되는 것을 도시하는 분리 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 전후 방향에 공급조와 저장조가 배치되는 것을 도시하는 사시도, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 전후 방향(방향II) 중앙 지점을 기준으로 절단한 후, 유체가 유입되는 과정과 토출되는 과정을 각각 설명하는 단면 사시도, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 펌프로서 유체가 유입되는 과정과 토출되는 과정을 각각 설명하는 개략도, 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프로서 펌핑 소자의 펌핑 시점을 분사하여 맥동을 저감하는 것을 설명하는 개략도이다.
FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, which is cut along the longitudinal direction (direction II) as a center, FIG. 2 is a perspective view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, 3 is a schematic view for explaining a piezoelectric pump according to another embodiment of the present invention; Fig. 4 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention; Fig. FIG. 5 is a perspective view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, in which the piezoelectric device is cut along the front-rear direction (direction II) Fig. 6 is a perspective view showing that a supply tank and a reservoir are disposed in the front-rear direction as a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention. Figs. 7 and 8 are perspective views showing an embodiment FIG. 9 is a cross-sectional perspective view illustrating a process of introducing and discharging a fluid after cutting along a longitudinal direction (direction II) as a piezoelectric pump according to another embodiment of the present invention. FIG. FIGS. 10 and 11 are schematic views for explaining pulsation reduction by injecting a pumping point of a pumping device as a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention. FIG.
우선, 본 명세서에서 사용되는 방향에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 유동 방향(방향I)은 본 발명의 펌프(100)에 의해 유체가 이송되는 방향으로서 본 실시예의 경우 도시된 바와 같이 도면상 좌 상측과 우 하측을 연결하는 직선의 방향이 된다.First, the directions used in this specification will be described. As shown in FIG. 1, the direction of flow (direction I) is the direction in which the fluid is conveyed by the
또한, 전후 방향(방향II)은 본 발명의 펌프(100)의 전면 및 후방 방향으로서 본 실시예의 경우 도면상 좌 하측과 우 상측을 연결하는 직선의 방향이 된다.The forward and backward directions (direction II) are the front and rear directions of the
또한, 상하 방향(방향III)은 본 발명의 펌프(100)의 높이 방향으로서 본 실시예의 경우 도면상 상하 방향이 된다.Further, the vertical direction (direction III) is the vertical direction of the
따라서 본 실시예의 경우 상기 3가지 방향은 상호 직교되는 방향으로 될 수 있으나 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한하지 않음은 분명하다.
Therefore, in the case of the present embodiment, the three directions may be orthogonal to each other, but this is merely an example for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 압전 펌프(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향(방향III)으로 상호 이격된 복수 개의 패널(110)과, 상기 패널(110)들 사이에 위치하는 복수 개의 압전 소자(E)를 포함한다.1 to 3, the
이때, 상기 복수 개의 압전 소자(E)는 상기 패널(110)들 사이에 위치하는 펌핑 소자(PE)와, 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110)과 상기 패널(110)에 상하 방향(방향III) 인접하는 또 다른 패널(110)과의 사이에 위치하는 복수 개의 밸브 소자(VE)를 포함할 수 있다.The plurality of piezoelectric elements E may include a pumping element PE positioned between the
즉, 상기 펌핑 소자(PE)와 밸브 소자(VE)가 패널(110)사이에서 상하 방향으로 번갈아 가면서 배치되며, 상기 펌핑 소자(PE)에 의해 유체가 가압 이송되고 상기 밸브 소자(VE)에 의해 유체 유동이 허용되거나 차단되는 것이다.That is, the pumping element PE and the valve element VE are arranged alternately in the vertical direction between the
이때, 상기 압전 소자(E)라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 전원 공급에 의해 형상이 변화하는 것을 말하는 것으로서 예를 들어 피에조 소자 등과 같은 압전 소자일 수 있다.Here, the term " piezoelectric element E " means that the shape is changed by power supply as is well known, and may be, for example, a piezoelectric element such as a piezoelectric element.
물론 상기 압전 소자(E)는 상술한 바와 같이 전원 공급에 의해 형상이 변형되어 유체를 가압 이송하거나 유체의 흐름을 단속하는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 달성하는 한, 상기 압전 소자(E)가 다른 종류 예를 들어 압전 세라믹이나 전도성 폴리머 또는 pzt(lead zirconate titanate) 등을 사용하더라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.
Of course, the piezoelectric element E is deformed in shape by power supply as described above, so that the piezoelectric element E is intended to push the fluid or to intermit the flow of the fluid. As long as the piezoelectric element E achieves this object, For example, a piezoelectric ceramic, a conductive polymer, lead zirconate titanate (pzt), or the like, are all within the scope of the present invention.
상기 복수 개의 패널(110)은 최상층 및 최하층에 각각 배치되는 상부 고정 패널(111) 및 하부 고정 패널(112)과, 상기 상부 고정 패널(111) 및 하부 고정 패널(112)사이에 다수 개 배치되는 것으로서 상기 펌핑 소자(PE)에 연동되어 상하 방향 변형하는 변형 패널(113)을 포함할 수 있다.The plurality of
즉, 도 1a에 도시된 바와 같이 최 상층 및 최 하층에 각각 상부 고정 패널(111)과 하부 고정 패널(112)이 배치되고 그 사이에 4매의 변형 패널(113)이 배치된 경우를 예로 들어 설명하면 상기 상부 고정 패널(111)과 하측에 배치된 제1변형 패널(113-1)사이에 제1펌핑 소자(PE1)가 배치된다.That is, as shown in FIG. 1A, for example, when the
또한, 상기 제1변형 패널(113-1)과 그 하측에 배치된 제2변형 패널(113-2)사이에는 도시된 바와 같이 제1밸브 소자(VE1)가 배치된다. A first valve element VE1 is disposed between the first deformable panel 113-1 and the second deformable panel 113-2 disposed below the first deformable panel 113-1.
동일하게 상기 제2변형 패널(113-2)과 그 하측에 배치된 제3변형 패널(113-3)사이에는 제2펌핑 소자(PE2)가 배치되고, 상기 제3변형 패널(113-3)과 그 하측에 배치되는 제4변형 패널(113-4)사이에는 제2밸브 소자(VE2)가 배치된다.Similarly, a second pumping element PE2 is disposed between the second deforming panel 113-2 and the third deforming panel 113-3 disposed below the second deforming panel 113-2, And the fourth deformable panel 113-4 disposed on the lower side thereof, the second valve element VE2 is disposed.
마지막으로 상기 제4변형 패널(113-4)와 최 하층에 배치되는 하부 고정 패널(112)사이에는 제3펌핑 소자(PE3)가 배치된다.Finally, a third pumping element PE3 is disposed between the fourth modified panel 113-4 and the lower fixed
즉, 상술한 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE)와 밸브 소자(VE)가 상하방향(방향III)으로 번갈아 가면서 배치되는 것이다.That is, as described above, the pumping element PE and the valve element VE are arranged alternately in the vertical direction (direction III).
또한, 상기 변형 패널(113)은 상기 펌핑 소자(PE)의 변형에 연동되어 상하 방향(방향III) 변형되며 이에 의해 유체가 유동 방향(방향I)으로 이송된다. 이에 대해서는 후술한다.
In addition, the
한편, 상기 밸브 소자(VE)는 상기 패널(110) 사이에서 유동 방향(방향I)의 양 측단에 각각 배치되되 바아 형상을 가져서 상하 방향(방향III)으로 변형되어 유체의 유동을 단속하게 되며 이 역시 따로이 후술한다.The valve elements VE are disposed between the
또한, 본 발명의 펌프(100)는 도시된 바와 같이 상하 방향으로 배치되는 다수 개의 패널(110)을 포함하고 있으며 상기 패널(110)사이를 유체가 통과하면서 유동 방향(방향I)으로 이송된다. 이 때, 상기 패널(110)의 상하 방향 적층 구조를 유지하는 한편 유체의 누출되는 것을 방지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110)사이에서 유동 방향(방향I)의 양 측단에 각각 배치되되 바아 형상을 가지는 제1실링 바아(130)와, 상기 제1실링 바아(130)사이 및 밸브 소자(VE)사이로서 상기 패널(110)의 전후 방향(방향II) 양 측단에 각각 배치되는 바아 형상인 제2실링 바아(140)를 포함할 수 있다.In addition, the
즉, 상기 제1실링 바아(130)는 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110) 사이에 배치되는 것으로서 도 1a에서는 상부 고정 패널(111)과 제1변형 패널(113-1) 사이 그리고 제2변형 패널(113-2) 및 제3고정 패널(113-3) 사이 마지막으로 제4고정 패널(113-4)과 하부 고정 패널(112)사이에 설치될 수 있다. That is, the
이 때, 상기 제1실링 바아(130)는 도시된 바와 같이 바아 형상을 가지되 유동 방향(방향I)의 양 측단에 각각 설치되되 상기 패널(110)의 전후 방향(방향II)으로 길게 배치된다.In this case, the first sealing bars 130 are bar-shaped and are disposed at both ends of the flow direction (direction I), respectively, and are long in the front-rear direction (direction II) of the
한편, 상기 제2실링 바아(140)는 모든 패널(110)사이에 설치된다. 즉, 상기 펌핑 소자(PE)가 배치되는 부분과 밸브 소자(VE)가 배치되는 부분에 모두 설치되는 것이다.Meanwhile, the
즉, 상기 펌핑 소자(PE)가 배치되는 부분에서는 상기 제1실링 바아(130)사이에 상기 제2실링 바아(140)가 배치되고, 밸브 소자(VE)가 배치되는 부분에서는 상기 밸브 소자(VE)사이에 상기 제2실링 바아(140)가 배치되는 것이다.That is, in the portion where the pumping element PE is disposed, the
이때, 상기 제2실링 바아(140)는 바아 형상을 가져 상기 패널(110)의 전후 방향 양 측단에 각각 설치되되 상기 유동 방향으로 길게 배치될 수 있다. At this time, the second sealing bars 140 have bar shapes, and are installed at both ends of the
즉, 유체는 상기 패널(110)사이에서 유동 방향(방향I)을 따라 이송되는데, 상기 패널(110)의 전후 방향으로 누설되지 않도록 상기 제2실링 바아(140)가 실링 역할을 하는 한편 상기 패널(110)의 구조 유지 및 실링을 위해 상기 제1실링 바아(130)가 설치되는 것이다.That is, the fluid is conveyed along the flow direction (direction I) between the
한편, 후술되는 바와 같이 유체는 변형 패널(113)의 변형에 의해 이송되는데, 이 때, 상기 변형 패널(113)이 보다 용이하게 변형될 수 있도록 상기 제2실링 바아(140) 중 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110)사이에 배치된 제2실링 바아(140) 일 측에 형성되는 벤트 홀(H)을 형성하는 것도 가능하다.The fluid is transferred by the deformation of the
즉, 상기 벤트 홀(H)에 의해 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110)사이 공간이 외부와 연통되어 연통되어 보다 용이하게 상기 변형 소자(113)가 펌핑 소자(PE)에 의해 변형될 수 있으며 이에 대해서는 후술한다.
That is, the space between the
한편, 상기 제1실링 바아(130)와 제2실링 바아(140)는 유체의 누출 방지 및 패널(110)의 구조가 지지되도록 하는 것으로서 그 재질은 어느 정도 변형이 허용되는 탄성있는 재질을 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, the
이는 상술한 바와 같이 상기 제1실링 바아(130)와 제2실링 바아(140)는 변형 패널(113)과 접하므로 상기 변형 패널(113)의 변형을 흡수할 수 있도록 어느 정도 같이 변형되는 것이 바람직하기 때문이다.As described above, since the
즉, 본 발명의 변형 패널(113)은 전체 부분이 변형되기 때문에 상기 제1실링 바아(130)의 경우 도 1b에 도시된 바와 같이 변형 패널(113)이 도면상 상부 방향으로 변형되는 경우 상기 제1실링 바아(130)도 같이 상부 방향으로 변형되고, 상기 변형 패널(113)이 도면상 하부 방향으로 변형되는 경우 상기 제1실링 바아(130)도 같이 하부 방향으로 변형된다.That is, since the
이는 상기 제2실링 바아(140)의 경우도 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the
한편, 상기 제1실링 바아(130)의 변형율은 제2실링 바아(140)의 변형율보다 높도록 재질을 선정하는 것도 가능하다. 즉, 상기 제1실링 바아(130)는 변형 패널(113)의 변형뿐만 아니라 밸브 소자(VE)의 변형도 흡수를 해야 함에 비해 상대적으로 제2실링 바아(140)는 실링의 역할과 패널(110) 구조를 지지하는 역할이 큰 관계로 상술한 바와 같이 변형율은 상기 제1실링 바아(130)가 제2실링 바아(140)보다 높은 것이 바람직하다.The material of the
한편, 상기 변형율이라고 하는 것은 물체에 생긴 변형량과 원래 길이에 대한 비율을 나타내는 것으로서 이는 널리 알려진 개념이므로 자세한 설명은 생략한다.
On the other hand, the strain rate refers to a ratio of deformation amount to an original length of an object, and this is a widely known concept, and thus a detailed description thereof will be omitted.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 펌핑 소자(PE)는 원통 형상으로서 상기 패널(110) 사이 중앙 지점에 배치될 수 있다. 물론 상기 펌핑 소자(PE)는 상기 패널(110)을 변형하여 유체를 이송하는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 달성하는 한, 상기 펌핑 소자(PE)가 다른 형상을 가지거나 또는 복수 개가 배치되는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.
As shown in FIG. 1, the pumping element (PE) of the present invention may be disposed at a central point between the
또한, 본 발명의 압전 펌프(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부 고정 패널(111)과 하부 고정 패널(112)사이에 다수 개의 변형 패널(113)이 배치되는 것도 가능하고 이를 하나의 모듈로 하여 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 모듈이 상하 방향 배치되어 출력을 상승시키는 것도 가능하다.1, a plurality of
이때, 도면상 상부 측에 배치된 모듈의 하부 고정 패널(112)과 도면상 하부 측에 배치된 모듈의 상부 고정 패널(111)이 도시된 바와 같이 상호 접촉하도록 배치되는 것도 가능하고 하나의 고정 패널을 하부 고정 패널(112)과 상부 고정 패널(111)로 같이 사용하는 것도 가능하다.
At this time, the
또한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE)가 상하측에 배치된 패널(110)에 직접 접촉하되 상하 방향(방향III) 즉, 높이가 변형되면서 상기 패널(110)을 변형시키는 것도 가능하고 도 3에 도시된 바와 같이 상기 압전 소자(PE)가 배치되는 상기 패널(110)들의 사이에 탄성 재질의 지지부(150)가 배치되고, 상기 압전 소자(PE)는 상기 지지부(150)와 상기 패널(110)의 상면 사이 및 저면 사이에 각각 배치되는 것도 가능하며 이때, 상기 상기 압전 소자(PE)는 특정 곡률을 갖도록 변형되어 상기 패널(110)을 변형시키는 것도 가능하며, 이에 대해서는 후술한다.
1 and 2, when the pumping element PE is in direct contact with the
한편, 상술한 바와 같이 펌핑 소자(PE) 및 밸브 소자(VE)에 전원이 인가되어야 변형이 발생하는 바 상기 전원 인가를 위한 전극(EL)을 상기 패널(110)에 형성하는 것도 가능하다.Meanwhile, as described above, since deformation occurs when power is applied to the pumping element PE and the valve element VE, it is also possible to form the electrode EL on the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전극(EL)은 상기 펌핑 소자(PE)가 상면에 배치되고 상기 밸브 소자(VE)가 저면에 배치되는 패널(110)에 형성될 수 있으며, 이때, 상기 전극(EL)은 상기 패널(110)의 상면에 형성되어 상기 펌핑 소자(PE)에 연통되는 펌핑 전극(EL1)과, 상기 패널(110)의 저면에 형성되어 상기 밸브 소자(VE)에 연통되는 밸브 전극(EL2)을 포함할 수 있다.4, the electrode EL may be formed on the
도 4에 도시된 실시예의 경우 상기 전극(EL)은 패널(110) 중 제1변형 패널(113-1) 및 제3변형 패널(113-3)의 상면 및 저면에 형성될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4, the electrode EL may be formed on the upper surface and the lower surface of the first deformable panel 113-1 and the third deformable panel 113-3 of the
즉, 제1변형 패널(113-1)의 경우 상면에 제1펌핑 소자(PE1)에 연통되는 펌핑 전극(EL1)이 형성되고 그 저면에는 제2변형 패널(113-2)상에 배치되는 제1밸브 소자(VE1)에 연통되는 밸브 전극(EL2)이 형성될 수 있다.That is, in the case of the first deformable panel 113-1, a pumping electrode EL1 communicating with the first pumping element PE1 is formed on the upper surface, and a pumping electrode EL1 communicating with the second deforming panel 113-2 A valve electrode EL2 communicating with one valve element VE1 may be formed.
한편, 상기 밸브 전극(EL2)은 도시된 바와 같이 상기 제2변형 패널(113-2)의 유동 방향(방향I) 양 측단에 배치되는 제1밸브 소자(VE1)에 각각 독립되어 연통되도록 별도로 형성되어 있으며 이는 후술하는 바와 같이 상기 각 제1밸브 소자(VE1)가 독립적으로 제어되어야 하기 때문이다.The valve electrode EL2 is separately formed to communicate with the first valve element VE1 disposed at both ends of the second deforming panel 113-2 in the flow direction (direction I) This is because each of the first valve elements VE1 must be independently controlled as will be described later.
또한, 상기 제1밸브 소자(VE1)의 상면에 형성되어 상기 밸브 전극(EL2)이 연통되는 도전부(CN1)를 포함하여 보다 안정적인 전원 인가를 도모할 수 있다.In addition, the first valve element VE1 may include a conductive part CN1 formed on the upper surface of the first valve element VE1 and communicating with the valve electrode EL2, so that more stable power supply can be achieved.
한편, 본 발명의 전극(EL) 및 도전부(CN1)에 대해 상기 제1변형 패널(113-1)에 대해 설명하였으나 이는 상기 제3변형 패널(113-3)에도 동일하게 적용되므로 중복되는 설명은 생략한다.The first deformable panel 113-1 has been described with respect to the electrode EL and the conductive portion CN1 of the present invention. However, since the same is applied to the third deformable panel 113-3, Is omitted.
한편, 상기 전극(EL)은 전도성의 재질이면 어떠한 것이든지 사용가능하나 그래핀(graphene)을 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, the electrode EL may be any conductive material, but it is also possible to use graphene.
상기 그래핀(graphene)이라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 탄소원자들이 벌집 모양으로 얽혀 있는 얇은 막 형태의 나노 소재로서, 강도는 강철의 200배로 다이아몬드와 유사하며 열전도율은 구리의 13배, 전기 전도성은 실리콘의 100배에 달해 다양한 소재로 활용이 가능한 특징이 있다. 특히, 상기 그래핀은 휘거나 비틀어도 깨지지 않아 본 발명과 같이 유체를 이송하기 위해 변형되는 패널(110)에 사용하는 적합하다.As is well known, the graphene is a thin film-like nano material in which carbon atoms are entangled in a honeycomb shape. Its strength is 200 times that of steel, similar to diamond, its thermal conductivity is 13 times that of copper, Which is 100 times larger than that of other materials. Particularly, the graphene is suitable for use in the
한편, 도 4에서 하부 지지 패널(112)의 경우 상면에 펌프 전극(EL1)만이 도시되어 있으나, 하측에 또 다른 모듈의 밸브 소자가 배치되는 경우 상술한 바와 동일하게 밸브 전극이 형성될 수 있다.
4, only the pump electrode EL1 is shown on the upper surface of the
이상 설명한 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE) 또는 밸브 소자(VE)에 상술한 전극(EL)을 통해 전원을 공급하게 되며, 상기 전극(EL)에 전원을 공급하기 위한 외부 전극(160)을 도 5에 도시된 바와 같이 배치할 수 있다.As described above, power is supplied to the pumping element PE or the valve element VE through the electrode EL, and the
즉, 상기 다수 개의 패널(110) 외측에 설치되는 것으로서 상기 펌핑 소자(PE) 또는 밸브 소자(VE)에 연통되어 전원을 공급하게 되는 것이다.That is, it is installed outside the plurality of
이때, 상기 외부 전극(160)에는 도시되지 않은 제어부를 포함하여 상기 제어부를 통해 외부 전극(160)에 전원을 공급할 수 있으며, 상기 제어부를 전극(EL)에 직접 연결하여 전원을 공급하는 것도 가능하다.At this time, the
한편, 상기 외부 전극(160)과 밸브 소자(VE)를 연통시키기 위해 상기 밸브 소자(VE)의 전면 또는 후면에 전도부(CN2)를 형성하여 안정적인 전원 공급을 구현하는 것도 가능하다.
In order to communicate the
이상 설명한 바와 같이 본 발명이 경우 펌프 소자(PE)가 상하 방향(방향III) 다수 층 배치되어 유체를 이송하는 것으로서 상기 유체의 공급 및 토출을 위해 도 6에 도시된 바와 같이 상기 밸브 소자(VE)의 일 측에 배치되어 유체를 공급하는 공급조(170)와, 상기 밸브 소자(VE)의 타 측에 배치되어 토출된 유체가 일시 저장되는 저장조(180)를 포함할 수 있다.As described above, according to the present invention, the pump element (PE) is arranged in a plurality of layers in the up and down direction (direction III) to transport the fluid. In order to supply and discharge the fluid, And a
즉, 상기 공급조(170)에서 상기 밸브 소자(VE)의 일 측으로 유체가 공급되며 상기 펌핑 소자(PE)를 거쳐 밸브 소자(VE)이 타 측으로 통해 가압 토출된다. 이후, 상기 가압 토출된 유체는 저장조(180)를 거쳐 로봇을 구동하는 액츄에이터측으로 공급된다.
That is, fluid is supplied to one side of the valve element VE from the
이하 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 압전 펌프(100)를 이용하여 펌핑하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of pumping using the
우선, 유체를 유입하는 단계는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE)에 전원을 가하여 상기 압전 소자(PE)의 상하 방향(방향III) 길이를 감소시킨다. 또한, 상기 밸브 소자(VE) 중 일 측의 밸브 소자(VE)에 전원을 가하여 상기 밸브 소자(VE)와 패널(110)사이에 공간이 생기도록 변형시키는 한편 타 측의 밸브 소자(VE)는 전원을 공급하지 않아 패널(110)과의 사이에 공간이 생기지 않도록 한다.First, in the step of introducing the fluid, power is applied to the pumping element (PE) to reduce the length of the piezoelectric element (PE) in the vertical direction (direction III), as shown in FIG. Further, power is applied to the valve element VE on one side of the valve element VE to deform a space between the valve element VE and the
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 제1펌핑 소자(PE1)의 상하 방향(방향III) 길이를 감소시키면 상기 제1펌핑 소자(PE1)의 저면에 배치된 제1변형 패널(133-1)이 도면상 상부 방향으로 변형한다. 또한, 제2펌핑 소자(PE2)의 상하 방향(방향III) 길이가 감소하면 제2변평 패널(133-2)이 도면상 하부 방향으로 변형됨과 동시에 제3변형 패널(133-3)은 도면상 상부 방향으로 변형된다. 또한, 제3펌핑 소자(PE3)이 상하 방향(방향III) 길이의 감소에 의해 제4변형 패널(133-4)은 도면상 하부 방향으로 변형된다.7, when the length of the first pumping element PE1 in the up and down direction (direction III) is reduced, the first deforming panel 133-1 disposed on the bottom surface of the first pumping element PE1 It is deformed upward in the drawing. When the length of the second pumping element PE2 in the up-and-down direction (direction III) decreases, the second modification panel 133-2 is deformed downward in the drawing, and at the same time, And is deformed in an upward direction. Further, the fourth modified panel 133-4 is deformed downward in the drawing by the reduction of the length of the third pumping element PE3 in the vertical direction (direction III).
따라서 제1변형 소자(133-1)와 제2변형 소자(133-2)사이의 내부 공간과 제3변형 소자(133-4) 및 제4변형 패널(133-4)사이의 내부 공간이 확대되어 내부 압력이 떨어지게 된다.The internal space between the first deformable element 133-1 and the second deformable element 133-2 and the internal space between the third deformable element 133-4 and the fourth deformable panel 133-4 are enlarged And the internal pressure is lowered.
이때, 상기 밸브 소자(VE)의 일 측 즉 도면상 좌측에 배치되는 입력 밸브 소자(VE_in)가 변형되어 패널(110) 즉, 상기 입력 밸브 소자(VE_in)가 접하는 제2변형 패널(133-2) 및 제3변형 패널(133-3)과의 사이에 공간이 형성된다.At this time, the input valve element VE_in disposed on one side of the valve element VE, that is, on the left side in the drawing, is deformed to form the second deformable panel 133-2 And the third deformable panel 133-3.
따라서 유체가 상기 입력 밸브 소자(VE_in)와 상기 변형 패널(133-2,133-3)사이 공간을 통해 제1변형 소자(133-1)와 제2변형 소자(133-2)사이의 내부 공간 및 제3변형 소자(133-4)과 제4변형 패널(133-4)사이의 내부 공간에 유체가 유동 방향(방향I)으로 각각 유입된다.Accordingly, the fluid flows through the space between the input valve element VE_in and the deformable panels 133-2 and 133-3 to the inner space between the first deformable element 133-1 and the second deformable element 133-2, The fluid flows in the flow direction (direction I) into the internal space between the third deformable element 133-4 and the fourth deformable panel 133-4.
이때, 상기 밸브 소자(VE)의 타 측 즉, 도면상 우측에 배치되는 토출 밸브 소자(VE_out)는 전원이 인가되지 않아 패널(110)과의 사이에는 공간이 형성되지 않는다.At this time, the other side of the valve element VE, that is, the discharge valve element VE_out disposed on the right side of the drawing, is not supplied with power, so that no space is formed between the valve element VE and the
이후, 상기 유입된 유체를 토출하는 토출 단계는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 펌핑 소자(PE)에 반대 극성의 전원을 가하여 상기 압전 소자(PE)의 상하 방향(방향III) 길이를 증가시키고 이에 의해 패널(110)사이의 공간을 축소시킨다. 즉, 제1펌핑 소자(PE1)의 상하 방향(방향III) 길이의 증가에 의해 제1변형 패널(113-1)이 도면상 하부 방향으로 변형된다. 또한 제2펌핑 소자(PE2)의 상하 방향(방향III) 길이를 증가시켜 제2변형 패널(113-2)은 상부 방향으로, 제3변형 패널(113-3)은 도면상 하측 방향으로 변형된다. 또한, 제3펌핑 소자(PE3)의 상하 방향(방향III) 길이의 증가로 제4변형 패널(113-4)는 도면상 상부 방향으로 변형된다.Then, the discharging step of discharging the introduced fluid increases the length of the piezoelectric element (PE) in the vertical direction (direction III) by applying a power of the opposite polarity to the pumping element (PE) Thereby reducing the space between the
따라서 제1변형 패널(113-1)과 제2변형 패널(113-2)사이 및 제3변형 패널(113-3)과 제4변형 패널(113-4)사이 공간은 축소된다.Therefore, the space between the first deformable panel 113-1 and the second deformable panel 113-2 and between the third deformable panel 113-3 and the fourth deformable panel 113-4 is reduced.
이때, 상기 밸브 소자(VE) 중 일 측의 밸브 소자(VE) 즉 입력 밸브 소자(VE_in)에 전원을 차단하여 상기 입력 밸브 소자(VE_in)와 패널(110)사이에 공간이 생기지 않도록 하여 유체가 유입되지 않도록 한다. 또한, 타 측의 밸브 소자(VE)즉, 토출 밸브 소자(VE_out)에는 전원을 공급하여 패널(110)과의 사이에 공간이 생기도록 하여 유체가 토출되도록 한다.At this time, power is cut off to the valve element VE of one side of the valve element VE, that is, the input valve element VE_in so that no space is formed between the input valve element VE_in and the
따라서 도 8에 도시된 바와 같이 유체가 도면상 우측 방향으로 토출되는 것이다.Therefore, as shown in Fig. 8, the fluid is discharged in the right direction in the drawing.
다시 말해서, 도 7에 도시된 바와 같이 펌핑 소자(PE)의 축소에 의해 변형 패널(113)이 상호 벌어져서 내부 공간이 확대되면 유입 밸브 소자(VE_in)를 통해 유체가 유입되고, 반대로 도 8에 도시된 바와 같이 펌핑 소자(PE)의 확대에 의해 변형 패널(113)이 상호 근접하여 내부 공간이 축소되면 토출 밸브 소자(VE_out)을 통해 유체가 토출되는 것이다.In other words, as shown in Fig. 7, when the
한편, 상기 밸브 소자(VE)는 도시된 바와 같이 유동 방향(방향I)의 양 측단에 각각 배치되되 바아 형상을 가져서 상하 방향(방향III)으로 변형된다. 즉, 유입 밸브 소자(VE_in)의 경우 도 7에 도시된 바와 같이 상기 유입 밸브 소자(VE_in)의 중앙측 일부가 전원의 공급에 의해 도면상 상부 방향으로 변형되어 변형 소자(113)와의 사이에 공간이 발생하여 유체가 유입되도록 하거나 혹은 전원 공급 차단에 의해 원래의 형상으로 복귀하여 변형 소자(113)와의 사이에 공간이 발생하지 않도록 하여 유체의 유입을 차단할 수 있다.On the other hand, the valve elements VE are arranged at both ends of the flow direction (direction I), respectively, but have a bar shape and are deformed in the vertical direction (direction III). In other words, as shown in FIG. 7, in the case of the inlet valve element VE_in, a part of the center side of the inlet valve element VE_in is deformed in the upward direction in the figure by the supply of power, The fluid is returned to the original shape by the inflow of the fluid or by the cutoff of the power supply, so that no space is formed between the
또한, 토출 밸브 소자(VE_out)의 경우도 동일하게 전원 공급에 의해 변형 소자(113)와의 사이에 공간이 발생하여 유체가 토출되도록 하거나 혹은 전원 공급 차단에 의해 원래의 형상으로 복귀하여 변형 소자(113)와의 사이에 공간이 발생하지 않도록 하여 유체의 토출을 차단하여 유체의 유동을 단속하게 된다.Also, in the case of the discharge valve element VE_out, a space is formed between the deforming
한편, 상기 밸브 소자(VE)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 바아 형상을 가지되 중앙 일부가 상부 방향으로 변형되어 전체적으로 아크 형상을 가지도록 변형될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 7 and 8, the valve element VE may have a bar shape, and a part of the center thereof may be deformed upward to have an arc shape as a whole.
그러나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 불과한 것으로서 전원 공급에 의해 변형이 발생하여 유체의 흐름을 단속할 수 있는 것인 한 상기 밸브 소자(VE)의 변형이 다른 형상(예를 들어 밸브 소자의 높이가 일정하게 감소하는 형상 등)인 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.
However, this is merely one example for explaining the present invention, and it can be understood that deformation of the valve element VE may be performed in a different shape (for example, A shape in which the height of the light guide plate is constantly reduced), and the like are all within the scope of the present invention.
한편, 상술한 바와 같이 상기 변형 패널(113)의 변형에 의해 유체가 유입 및 토출되는데 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2실링 바아(140) 중 상기 펌핑 소자(PE)가 배치된 패널(110)사이에 배치된 제2실링 바아(140) 일 측에 형성되는 벤트 홀(H)을 형성하는 것도 가능하다.As described above, the fluid is introduced and discharged by the deformation of the
이는 상기 상부 지지 패널(111)과 제1변형 패널(113-1)사이 공간에서 제1펌핑 소자(PE1)가 변형하면서 상기 제1변형 패널(113-1)을 변형시키는데, 이 때, 상기 상부 지지 패널(111)과 제1변형 패널(113-1)사이 내부 공간이 외부와 연통되어 공기가 유입 및 토출되도록 하면 상기 제1변형 패널(113-1)이 도면상 상부 방향 또는 하부 방향으로 변형되기 용이하기 때문이다.
This deforms the first deforming panel 113-1 while deforming the first pumping element PE1 in a space between the
한편, 상기 압전 소자(PE)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지부(150)를 중간에 배치한 후 상기 지지부(150) 상하측에 펌핑 소자(PE)를 배치하는 것도 가능하며, 이때, 상기 압전 소자(PE)는 도 9에 도시된 바와 같이 특정 곡률로 변형되는 것도 가능하다.3, it is also possible to dispose the pumping element PE on the upper and lower sides of the supporting
즉, 상기 압전 소자(PE)가 특정 곡률로 변형되면서 상기 패널(110) 중 변형 패널(113)도 연동되어 변형되므로 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같이 유체가 유입 및 토출된다.
That is, as the piezoelectric element PE is deformed to a specific curvature, the
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 유체의 유입 시 유입 밸브 소자(VE_in)는 변형 패널(113)과의 사이에 공간이 형성되고 토출 밸브 소자(VE_out)는 공간이 생기지 않는다.On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, a space is formed between the inlet valve element VE_in and the
반대로 유체의 토출 시 유입 밸브 소자(VE_in)는 변형 패널(113)과의 사이에 공간이 형성되지 않고 토출 밸브 소자(VE_out)는 공간이 생긴다.On the contrary, when the fluid is discharged, no space is formed between the inlet valve element VE_in and the
따라서 상기 유입 밸브 소자(VE_in)와 토출 밸브 소자(VE_out)은 독립적으로 구동되므로 이를 위해 도 4에 도시된 바와 같이 상기 밸브 전극(EL2)은 양 측단의 밸브 소자(VE), 즉, 유입 밸브 소자(VE_in)과 토출 밸브 소자(VE_out)에 각각 독립되어 연통되도록 별도로 형성되는 것이다
Therefore, as shown in FIG. 4, the valve electrode EL2 is connected to both side valve elements VE, that is, the inlet valve element VE2, (VE_in) and the discharge valve element (VE_out) separately from each other
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 압전 펌프(100)의 경우 다층으로 배치할 수 있어 필요한 출력을 얻기 위한 펌프의 크기를 종래보다 소형화하여 최근 개발되는 전문 서비스 분야의 로봇이나 가정용 로봇 등에 보다 용이하게 적용할 수 있다.In the case of the
다만, 상술한 전문 서비스 분야의 로봇이나 가정용 로봇을 보다 정밀하게 제어하기 위해 본 발명의 압전 펌프(100)에서 토출되는 유량을 정밀하게 제어할 필요가 있다.However, it is necessary to precisely control the flow rate discharged from the
이를 위해 상기 펌핑 소자(PE)에 공급되는 전원의 주파수를 제어하여 유량을 종래보다 정밀하게 제어할 수 있다.To this end, the frequency of the power supplied to the pumping element (PE) can be controlled to control the flow rate more precisely than in the prior art.
즉, 상술한 바와 같이 변형 패널(113)의 변형에 의해 유체가 유입 및 토출되는데, 상기 변형 패널(113)의 변형은 펌핑 소자(PE)에 연동된다.That is, as described above, the deformation of the
따라서, 상기 펌핑 소자(PE)의 변형 주기를 제어하면 상기 변형 패널(113)의 변형 주기를 제어할 수 있으므로 상기 펌핑 소자(PE)에 공급되는 전원의 주파수를 제어하여 결과적으로 유량을 제어하게 되는 것이다.Therefore, by controlling the deformation period of the pumping element (PE), the deformation period of the
즉, 상술한 바와 같이 전원의 주파수는 아주 정밀하게 제어할 수 있으므로 결과적으로 상기 변형 패널(113)의 변형 또한 정밀하게 제어할 수 있어 종래보다 유량을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.That is, as described above, since the frequency of the power source can be controlled very precisely, the deformation of the
한편, 상기 펌핑 소자(PE)에 공급되는 전원의 주파수 제어 시 상기 밸브 소자(VE)에 공급되는 전원의 주파수도 동일하게 제어하여 원활한 유입 및 토출이 가능하도록 할 수 있다.
On the other hand, when controlling the frequency of the power supplied to the pumping element (PE), the frequency of the power supplied to the valve element VE can be controlled in the same manner to enable smooth inflow and discharge.
한편, 상기 유량 제어를 위해 상술한 바와 같이 전원의 주파수를 제어하는 것도 가능하고 펌핑 소자(PE) 중 특정 펌핑 소자(PE)만을 구동하여 유량을 제어하는 것도 가능하다.In order to control the flow rate, it is also possible to control the frequency of the power source as described above, and to control the flow rate by driving only a specific pumping element PE among the pumping elements PE.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 압전 펌프(100)는 상하 방향(방향III)으로 펌핑 소자(PE)가 다수 개 적층되어 있는데 이 때, 상기 다수 개의 펌핑 소자(PE) 중 특정 펌핑 소자(PE)만을 구동하는 것이다.That is, as shown in FIG. 1, the
예를 들어 도 1의 경우 제2펌핑 소자(PE2)만을 선택적으로 구동하거나 혹은 제1펌핑 소자(PE1)와 제2펌핑 소자(PE2)를 선택적으로 구동하여 유량을 제어하는 것이다.For example, in the case of FIG. 1, only the second pumping element PE2 is selectively driven, or the flow rate is controlled by selectively driving the first pumping element PE1 and the second pumping element PE2.
이를 위해 상기 각 펌핑 소자(PE)에 연결되는 제어부(도시되지 않음)가 각 펌핑 소자(PE)를 선택적으로 구동할 수 있다.
To this end, a controller (not shown) connected to each pumping element (PE) may selectively drive each pumping element (PE).
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 펌핑 방법에 의하면 유량을 종래보다 정밀하게 제어할 수 있다.As described above, according to the pumping method of the present invention, the flow rate can be controlled more precisely than in the prior art.
그런데 상술한 바와 같이 본 발명의 압전 펌프(100)는 상하 방향으로 펌핑 소자(PE)가 다수 개 적층되어 있으므로 상기 펌핑 소자(PE)가 동일한 시점에 동시에 구동하면 펌프 자체에 맥동이 발생할 우려가 있다.As described above, since the
이를 방지하기 위해 상기 펌핑 소자(PE)에 각각 공급되는 전원의 인가 시점을 분산하여 맥동을 제어하는 것도 가능하다.In order to prevent this, it is also possible to control the pulsation by dispersing the application time points of the power supplied to the pumping elements (PE).
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 하나의 펌핑 소자(PE)에 의해 시각 T1, T2에서 펌핑이 발생한 경우 상기 펌핑에 의한 맥동의 크기가 M1이라고 하면 펌핑 소자 전체에 의한 맥동의 크기는 그 개수만큼 증폭된다.That is, when pumping occurs at time T1 and T2 by one pumping element PE as shown in FIG. 10, if the magnitude of the pulsation by the pumping is M1, the magnitude of pulsation by the entire pumping element is Amplified.
이때, 도 11에 도시된 바와 같이 각 펌핑 소자의 펌핑 시점에 위상차(ΔT)를 주어 구동시키면 맥동 억제가 가능해진다.
At this time, as shown in FIG. 11, when the pumping timing of each pumping element is given a phase difference? T, pulsation suppression becomes possible.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.
110 : 패널
111 : 상부 고정 패널
112 : 하부 고정 패널
113 : 변형 패널
130 : 제1실링 바아
140 : 제2실링 바아
150 : 지지부
160 : 외부 전극
170 : 공급조
180 : 저장조
E : 압전 소자
PE : 펌핑 소자
VE : 밸브 소자
EL : 전극
EL1 : 펌핑 전극
EL2 : 밸브 전극110: Panel 111: Upper Fixed Panel
112: lower fixing panel 113:
130: first sealing bar 140: second sealing bar
150: Support part 160: External electrode
170: Supply tank 180: Storage tank
E: Piezoelectric element PE: Pumping element
VE: Valve element EL: Electrode
EL1: pumping electrode EL2: valve electrode
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