JP2005098304A - マイクロポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マイクロポンプ100は、流路抵抗が差圧に応じて変化する第1流路115と、差圧の変化に対する流路抵抗の変化の割合が第1流路115よりも小さい第2流路117と、第1流路115および第2流路117に接続された加圧室109と、加圧室109の内部の圧力を変化させるための圧電素子107とを備える。加圧室109の内部の圧力を圧電素子107で変化させることにより、第1流路115の流路抵抗と第2流路117の流路抵抗との比を異ならせることができる。
【選択図】 図1
Description
本実施の形態におけるマイクロポンプ100では、低圧時の差圧を10[kPa]とし、高圧時の差圧を100[kPa]である。このとき、低圧時の流路抵抗比Kl≒0.56、高圧時の流路抵抗比Kh≒1.17となる。(1)式を用いて、液送り量効率αは、正方向および負方向ともに約18%となる。
圧電素子107に印加される電圧の立上がりに要する時間と、電圧の立下がりに要する時間とを異ならせるために、最も典型的には、図4(A)または図5(A)に示した波形を用いることができる。ただし、時間軸に対して立上がりと立下がりとが対称でない波形であれば、これに限られるものではない。
形状により最適な値は異なるが、円環状の場合は、少なくとも流速のピーク時にRe>2320となる(乱流になる)形状。
形状によりその適切な値は異なるが、円環状の場合、少なくとも流速のピーク時にL<0.065×Re×dとなる形状。
次に、上述したマイクロポンプ100の変形例について説明する。変形されたマイクロポンプは、第1流路115に方向性を持たせたものである。方向性とは、差圧の絶対値が同じ条件で、加圧室109から第1液室111に液体が流れる場合の流路抵抗と、第1液室111から加圧室109に液体が流れる場合の流路抵抗とが異なることをいう。このように、第1流路115に方向性を持たせることにより、駆動部120から圧電素子107に正弦波の電圧を印加した場合においても、液体を1方向に搬送することができる。一般に、1方向に液体を搬送する場合、振動板105が共振点で振動するように正弦波の電圧を圧電素子107に印加して駆動するのが最も効率的である。したがって、第1流路115に方向性を持たせて正弦波の電圧を圧電素子107に印加することにより、第1流路115の方向性に従った方向に液体を搬送することができる。この場合には、正弦波の電圧が圧電素子107に印加され、振動板105が共振点で振動するため、液体を効率的に搬送することができる。
図17は、本実施の形態におけるマイクロポンプ100の第2の変形例の平面図である。第1流路と第2流路とを相対的に比較して、差圧に対する流路抵抗の変化率に違いが認められるならば、第1流路に加えて第2流路にも方向性を持たせても問題ない。ただし、第1流路の差圧に対する流路抵抗の変化率が第2流路の差圧に対する流路抵抗の変化率よりも大きくなることが条件となる。第1流路および第2流路の双方に同じ方向性を持たせることにより、圧電素子107に正弦波を印加して駆動した場合に液体を搬送する効率がさらに改善される。
Claims (5)
- 流路抵抗が差圧に応じて変化する第1流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化の割合が前記第1流路よりも小さい第2流路と、
前記第1流路および前記第2流路に接続された加圧室と、
前記加圧室の内部の圧力を変化させるためのアクチュエータとを備えた、マイクロポンプ。 - 前記第1流路と第2流路それぞれは、一様な断面形状を有し、前記第1流路の流路長の断面積に対する割合が、前記第2流路の流路長の断面積に対する割合よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載のマイクロポンプ。
- 前記第1流路は、断面積が急激に変化する形状、中心線が直線でない形状、または、流路に障害物を有する形状のいずれかであることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロポンプ。
- 前記加圧室の体積を第1の体積と第2の体積との間で所定の間隔で繰返して変化させるために前記アクチュエータを駆動する駆動手段をさらに備え、
前記繰返しは、前記加圧室の体積を増加させる時間と減少させる時間とが相反することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロポンプ。 - 前記駆動手段は、前記加圧室の体積を増加させる時間が相反する第1の繰返しと第2の繰返しで駆動可能であることを特徴とする、請求項4に記載のマイクロポンプ。
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