JPS63173855A - 圧電子ポンプ - Google Patents
圧電子ポンプInfo
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- JPS63173855A JPS63173855A JP336787A JP336787A JPS63173855A JP S63173855 A JPS63173855 A JP S63173855A JP 336787 A JP336787 A JP 336787A JP 336787 A JP336787 A JP 336787A JP S63173855 A JPS63173855 A JP S63173855A
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- recess
- vibrator
- diaphragm
- pump
- movable wall
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Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 22
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電振動子によって駆動される液体または気体
の、特に小形小容量のポンプに関する。
の、特に小形小容量のポンプに関する。
従来の小形ポンプは電磁的な回転モータあるいは電磁振
動子によって駆動される構造であった。
動子によって駆動される構造であった。
しかしこのようなポンプは駆動源が大形になると共に機
械的連動機構におけるエネルギ損失も大きく、能率が悪
い欠点がある。かつ駆動源の寿命および伝動機構の摩耗
、騒音の発生、電気的雑音等の問題があると共に入力変
化に対する応答性も悪い。従って本発明は上述のような
欠点がなく、しかも安価に製造することができて、特に
小形、小容量の液体または気体の輸送用ポンプを得よう
とするものである。
械的連動機構におけるエネルギ損失も大きく、能率が悪
い欠点がある。かつ駆動源の寿命および伝動機構の摩耗
、騒音の発生、電気的雑音等の問題があると共に入力変
化に対する応答性も悪い。従って本発明は上述のような
欠点がなく、しかも安価に製造することができて、特に
小形、小容量の液体または気体の輸送用ポンプを得よう
とするものである。
本発明は流体通路の両端に、この通路における流体の圧
力が上昇すると閉じて下降すると開くような逆止弁と逆
に圧力の上昇により開いて下降により閉じる逆止弁とを
設けると共にその通路の一部を例えばダイヤフラムのよ
うな可動壁で形成して、この可動壁を圧電振動子に連結
したものである。すなわち圧電振動子に適宜の周波数の
正弦波、矩形波その他任意の波形の交流電圧を加えると
、上記振動子に伸縮あるいは湾曲等の振動を生ずる。
力が上昇すると閉じて下降すると開くような逆止弁と逆
に圧力の上昇により開いて下降により閉じる逆止弁とを
設けると共にその通路の一部を例えばダイヤフラムのよ
うな可動壁で形成して、この可動壁を圧電振動子に連結
したものである。すなわち圧電振動子に適宜の周波数の
正弦波、矩形波その他任意の波形の交流電圧を加えると
、上記振動子に伸縮あるいは湾曲等の振動を生ずる。
従ってこの振動子の可動部に前記可動壁を連結すると、
流体通路の圧力が振動的に変化して両端の逆止弁が交互
に開閉するから、上記通路の流体に一定の方向の流動運
動が生ずる。なおこの場合は、振動子が駆動交流電圧の
2倍の周波数をもって振動するが、直流電圧を重畳して
脈動電圧とすることにより、その脈動周波数と同一の周
波数をもって例えば正弦波のような円滑な振動を生じさ
せることかできる。また流量の調整は電圧あるいは周波
数の変化によって容易でかつ精密に行い得ると共に応答
に遅れを生じないから、迅速な制御が可能である。更に
脈動電圧で駆動する場合は、そのデユティツブアクタを
適当に選定することによって、流量、効率、コントロー
ル性、信頼性等の改善を計ることが出来る。
流体通路の圧力が振動的に変化して両端の逆止弁が交互
に開閉するから、上記通路の流体に一定の方向の流動運
動が生ずる。なおこの場合は、振動子が駆動交流電圧の
2倍の周波数をもって振動するが、直流電圧を重畳して
脈動電圧とすることにより、その脈動周波数と同一の周
波数をもって例えば正弦波のような円滑な振動を生じさ
せることかできる。また流量の調整は電圧あるいは周波
数の変化によって容易でかつ精密に行い得ると共に応答
に遅れを生じないから、迅速な制御が可能である。更に
脈動電圧で駆動する場合は、そのデユティツブアクタを
適当に選定することによって、流量、効率、コントロー
ル性、信頼性等の改善を計ることが出来る。
第1図は本発明の一実施例を示した縦断面図で、円板状
基台lの側面に円板状の凹部2を設けて、この凹部と対
向するように有底円筒状の筺体3を螺着し、その螺着部
に円板状ダイヤフラム4の周縁を固定しである。棒状を
なした積層圧電振動子5の先端に取り付けた駆動子6を
上記ダイヤフラム4の中央部に固着すると共に基端の基
台7を筺体3の底面の孔8に摺動自在に嵌合して、この
基台7をねじ9で押圧しである。また前記円板状凹部2
における1つの直径の両端に相当する位置に輸送しよう
とする液体の導孔10,11を設けて、それらの先端に
ボール逆止弁12、I3を取り付けである。逆止弁12
は液体が凹部2に流入することを許容し、逆止弁13は
逆に流出を許容するもので、これらの逆止弁にはそれぞ
れ導管の連結部14.14を形成し、また逆止弁13と
その連結部14との間には起動時にこれらの逆止弁およ
び凹部2に液体を充満させるためのエアーポンプ連結部
15およびその開閉弁16を設けである。
基台lの側面に円板状の凹部2を設けて、この凹部と対
向するように有底円筒状の筺体3を螺着し、その螺着部
に円板状ダイヤフラム4の周縁を固定しである。棒状を
なした積層圧電振動子5の先端に取り付けた駆動子6を
上記ダイヤフラム4の中央部に固着すると共に基端の基
台7を筺体3の底面の孔8に摺動自在に嵌合して、この
基台7をねじ9で押圧しである。また前記円板状凹部2
における1つの直径の両端に相当する位置に輸送しよう
とする液体の導孔10,11を設けて、それらの先端に
ボール逆止弁12、I3を取り付けである。逆止弁12
は液体が凹部2に流入することを許容し、逆止弁13は
逆に流出を許容するもので、これらの逆止弁にはそれぞ
れ導管の連結部14.14を形成し、また逆止弁13と
その連結部14との間には起動時にこれらの逆止弁およ
び凹部2に液体を充満させるためのエアーポンプ連結部
15およびその開閉弁16を設けである。
なお上記逆止弁は2個宛のボールを直列に配列して漏洩
を少なくしであるが、ボールを1つとすることも、また
他の任意の構造の逆止弁を用いることもできる。第2図
は第1図におけるA−A部分の断面を拡大した図で、導
孔IOを導孔IIより大きくして、凹部2に流入する液
体の流動抵抗が流出する場合の抵抗より充分小さくなる
ようにしである。また第3図は第1図におけるダイヤフ
ラム4の部分を拡大した図であるが、この部分は第4図
のように駆動子6をダイヤフラム4に貼着して簡単に形
成することも可能であり、更にダイヤフラムを用いるこ
となく、第5図のように凹部2に弾性体の0リング17
を嵌合して振動板18す 5なわち可動壁の周縁をその
Oリングに圧接させ、振動板18を駆動子6で押圧する
こともできる。
を少なくしであるが、ボールを1つとすることも、また
他の任意の構造の逆止弁を用いることもできる。第2図
は第1図におけるA−A部分の断面を拡大した図で、導
孔IOを導孔IIより大きくして、凹部2に流入する液
体の流動抵抗が流出する場合の抵抗より充分小さくなる
ようにしである。また第3図は第1図におけるダイヤフ
ラム4の部分を拡大した図であるが、この部分は第4図
のように駆動子6をダイヤフラム4に貼着して簡単に形
成することも可能であり、更にダイヤフラムを用いるこ
となく、第5図のように凹部2に弾性体の0リング17
を嵌合して振動板18す 5なわち可動壁の周縁をその
Oリングに圧接させ、振動板18を駆動子6で押圧する
こともできる。
第6図は積層圧電振動子5の拡大縦断面図で、両面に電
極層19.19・・・を被着した極めて薄い原電セラミ
ック板20.20・・・を積層してその両側に1対の電
極21.22を配置し、1枚志きの電極層をそれぞれ電
極21と22とに接続しである。このような振動子の電
極21,22に端子23.24から数十乃至数百ボルト
の交流または脈動電圧を加えることによって、積層方向
の長さを数百キロヘルツ以下の周波数で変化させること
ができる。その変位量は勿論積層量によって異なるが、
例えば積層の厚みが20mmの場合に15μm程度であ
る。また変位量は電圧の極性に関係しないから、例えば
正弦波交流に直流電圧を重畳し、脈動電圧として加える
ことにより正弦波に近い円滑な波形の伸縮動作が行われ
る。
極層19.19・・・を被着した極めて薄い原電セラミ
ック板20.20・・・を積層してその両側に1対の電
極21.22を配置し、1枚志きの電極層をそれぞれ電
極21と22とに接続しである。このような振動子の電
極21,22に端子23.24から数十乃至数百ボルト
の交流または脈動電圧を加えることによって、積層方向
の長さを数百キロヘルツ以下の周波数で変化させること
ができる。その変位量は勿論積層量によって異なるが、
例えば積層の厚みが20mmの場合に15μm程度であ
る。また変位量は電圧の極性に関係しないから、例えば
正弦波交流に直流電圧を重畳し、脈動電圧として加える
ことにより正弦波に近い円滑な波形の伸縮動作が行われ
る。
上述の装置において、まず第1図の連結部15に排気ポ
ンプを連結して開閉弁I6を開くと・弁12.13およ
び凹部2等が排気される。従って弁12を液体源に連結
しておくと、その液体が吸い上げられてこれらの部分に
充満する。この状態で弁16を図のように閉じて振動子
5を前述のように動作させると、第3図、第4図のダイ
ヤフラム4または第5図の振動板18が矢印pのように
高速度で振動して凹部2の容積が増減し、これに伴って
その部分の液体圧力が振動的に変化する。
ンプを連結して開閉弁I6を開くと・弁12.13およ
び凹部2等が排気される。従って弁12を液体源に連結
しておくと、その液体が吸い上げられてこれらの部分に
充満する。この状態で弁16を図のように閉じて振動子
5を前述のように動作させると、第3図、第4図のダイ
ヤフラム4または第5図の振動板18が矢印pのように
高速度で振動して凹部2の容積が増減し、これに伴って
その部分の液体圧力が振動的に変化する。
その圧力上昇に際しては逆止弁13が開いて凹部2の液
体が第1図の上方へ送り出され、また圧力の低下に際し
ては弁12が開いて凹部2に液体が補給される。すなわ
ち振動子5の動作により逆止弁I2と13とが交互に開
閉して、液体が第1図の下方から上方へ向かって流動す
るポンプ作用が行われる。なおこの場合、振動子5の伸
長に際しては極めて大きい力が発生する。しかし収縮時
は振動子に張力が加わって、これに耐える力が比較的小
さくなる。従って第2図に示したように導孔10を11
より大きく形成するか、あるいは導孔10の数を増加し
て液体の吸引抵抗を小さくすることにより、振動子の所
要断面積を縮小することかできる。
体が第1図の上方へ送り出され、また圧力の低下に際し
ては弁12が開いて凹部2に液体が補給される。すなわ
ち振動子5の動作により逆止弁I2と13とが交互に開
閉して、液体が第1図の下方から上方へ向かって流動す
るポンプ作用が行われる。なおこの場合、振動子5の伸
長に際しては極めて大きい力が発生する。しかし収縮時
は振動子に張力が加わって、これに耐える力が比較的小
さくなる。従って第2図に示したように導孔10を11
より大きく形成するか、あるいは導孔10の数を増加し
て液体の吸引抵抗を小さくすることにより、振動子の所
要断面積を縮小することかできる。
また上記実施例は、加えられる電界と同方向の寸法すな
わちセラミック板の厚みが変化するような圧電振動子を
用いたものであるが、電界に直角な方向の長さ、すなわ
ちセラミック板の面積が変化する振動子を用いることも
できる。第7図、第8図はこのようなポンプにおける振
動子の部分の断面図で、導孔l01IIは例えば第1図
に示したような逆止弁12.13に連結される。この導
孔に連結された円板状の凹部2の開口面をダイヤフラム
4で密閉してその外側を筺体3で覆っである。上記ダイ
ヤフラム4の外面に円板状の圧電振動子5を添着したも
ので、第9図および第1O図はそれぞれ第7図、第8図
における振動子の断面を拡大した図である。すなわち第
9図のように球面状あるいは第10図のように平面状の
円形圧電セラミック板20の一方の面に電極を兼ねた比
較的厚く丈夫な金属板25を添着し、他方の面に電極層
I9を被着したもので、これらの端子23.24に電圧
を加えると、セラミック板20の面積、すなわち半径が
変化する。しかし金属板25の半径は変化しないから、
上記端子に脈動電圧を加えると、セラミック板20およ
び金属板25の曲率半径が変化して、第7図、第8図の
振動子5が鎖線で示したように振動する。従って凹部2
の容積が振動的に変化して前記実施例と同様にポンプ作
用がおこなはれる。
わちセラミック板の厚みが変化するような圧電振動子を
用いたものであるが、電界に直角な方向の長さ、すなわ
ちセラミック板の面積が変化する振動子を用いることも
できる。第7図、第8図はこのようなポンプにおける振
動子の部分の断面図で、導孔l01IIは例えば第1図
に示したような逆止弁12.13に連結される。この導
孔に連結された円板状の凹部2の開口面をダイヤフラム
4で密閉してその外側を筺体3で覆っである。上記ダイ
ヤフラム4の外面に円板状の圧電振動子5を添着したも
ので、第9図および第1O図はそれぞれ第7図、第8図
における振動子の断面を拡大した図である。すなわち第
9図のように球面状あるいは第10図のように平面状の
円形圧電セラミック板20の一方の面に電極を兼ねた比
較的厚く丈夫な金属板25を添着し、他方の面に電極層
I9を被着したもので、これらの端子23.24に電圧
を加えると、セラミック板20の面積、すなわち半径が
変化する。しかし金属板25の半径は変化しないから、
上記端子に脈動電圧を加えると、セラミック板20およ
び金属板25の曲率半径が変化して、第7図、第8図の
振動子5が鎖線で示したように振動する。従って凹部2
の容積が振動的に変化して前記実施例と同様にポンプ作
用がおこなはれる。
更に第1I図は圧電振動子5に発生する振動をレバー2
6で拡大してダイヤフラム4に伝達することによりポン
プの流量を増大するようにしたもので、ダイヤフラム4
の中央部に添着した駆動子6と第6図に示したような積
層圧電振動子5の一端とを充分長いレバー26で連結す
ると共にこのレバーを僅かに延長してその先端と基台7
とを帯状片27で連結しである。従って振動子5の振動
が拡大されてダイヤフラム4に伝達され、このためポン
プの流量が増大する。また第12図は液体28を介して
ダイヤフラム4に振動運動を発生させるようにしたもの
で、振動子5の先端にOリング29を有するピストン3
0を取り付けて、そのピストンをシリンダ31に嵌合し
、ダイヤフラム4の背後に油その他適宜の液体の充填口
32を設けると共に導孔33でこの部分をシリンダ3I
の先端に連結して、その部分に油その他適宜の液体28
を充填しである。従って振動子5に伸縮運動が生ずると
、液体28を介してその振動がダイヤフラム4に伝達さ
れ、このダイヤフラムが振動して前記各実施例と同様に
ポンプ作用が発生する。
6で拡大してダイヤフラム4に伝達することによりポン
プの流量を増大するようにしたもので、ダイヤフラム4
の中央部に添着した駆動子6と第6図に示したような積
層圧電振動子5の一端とを充分長いレバー26で連結す
ると共にこのレバーを僅かに延長してその先端と基台7
とを帯状片27で連結しである。従って振動子5の振動
が拡大されてダイヤフラム4に伝達され、このためポン
プの流量が増大する。また第12図は液体28を介して
ダイヤフラム4に振動運動を発生させるようにしたもの
で、振動子5の先端にOリング29を有するピストン3
0を取り付けて、そのピストンをシリンダ31に嵌合し
、ダイヤフラム4の背後に油その他適宜の液体の充填口
32を設けると共に導孔33でこの部分をシリンダ3I
の先端に連結して、その部分に油その他適宜の液体28
を充填しである。従って振動子5に伸縮運動が生ずると
、液体28を介してその振動がダイヤフラム4に伝達さ
れ、このダイヤフラムが振動して前記各実施例と同様に
ポンプ作用が発生する。
かつシリンダ31の径の選定によってダイヤフラム4の
振幅、従ってポンプの輸送量を任意に設定することがで
きる。
振幅、従ってポンプの輸送量を任意に設定することがで
きる。
なお図示してないが、本発明のポンプを2台並列に連結
して各ポンプにおける振動子の振動位相の間に180度
の位相差を与えるときは、流体に脈動の無い平滑な送り
を与えることができる。また振動子を密封することによ
って、ポンプ全体を液体中に浸漬して、その液体をポン
プの送出口から送り出すようにすることなども容易であ
る。
して各ポンプにおける振動子の振動位相の間に180度
の位相差を与えるときは、流体に脈動の無い平滑な送り
を与えることができる。また振動子を密封することによ
って、ポンプ全体を液体中に浸漬して、その液体をポン
プの送出口から送り出すようにすることなども容易であ
る。
以上実施例について説明したように、本発明のポンプは
圧電振動子で可動壁を振動させることにより、液体また
は気体に送りを与えるもので、特に可動部を極めて小形
軽重に形成しうるから、全体としても小形で簡単、軽量
なポンプを得ることが出来る。かつ振動子に加える電圧
および周波数によって流量の制御を極めて容易で、しか
も正確精密に行いうると共に取り扱いも簡単である。更
に摩耗を生ずる部分等もないから、長寿命であると共に
エネルギの損失も少ないから効率が高く、かつ構造が極
めて簡単で安価に製造し得る等の優れた作用効果がある
。
圧電振動子で可動壁を振動させることにより、液体また
は気体に送りを与えるもので、特に可動部を極めて小形
軽重に形成しうるから、全体としても小形で簡単、軽量
なポンプを得ることが出来る。かつ振動子に加える電圧
および周波数によって流量の制御を極めて容易で、しか
も正確精密に行いうると共に取り扱いも簡単である。更
に摩耗を生ずる部分等もないから、長寿命であると共に
エネルギの損失も少ないから効率が高く、かつ構造が極
めて簡単で安価に製造し得る等の優れた作用効果がある
。
第1図は本発明実施例の縦断面図、第2図は第1図のA
−A断面図、第3図は第1図の一部を拡大した図、第4
図および第5図は本発明の他の実施例における第3図に
相当する部分の断面図、第6図は第1図における振動子
の部分の拡大図、第7図および第8図はそれぞれ本発明
の他の実施例における振動子の部分の縦断面図、第9図
及び第10図はそれぞれ第7図及び第8図における振動
子の部分の拡大断面図、第11図、第12図はそれぞれ
本発明の更に他の実施例における一部の断面図である。 なお図において、12.13は逆止弁、4は可動壁を形
成するダイヤフラム、5は圧電振動子である。 特許出願人 株式会社日本計器製作所手続補正書 昭和62年5月27日 1許庁長官 黒 1)明 雄 殿 、事件の表示 昭和62年特許願第3367号 、発明の名称 圧電子ポンプ 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 株式会社 日本計器製作所 、代理人 東京都世田谷区桜上水5丁目39番5号1)明細書第1
頁第3行に「圧電子ポンプ」と、るを「圧電式ポンプ」
と訂正する。 2)同 第1頁「2、特許請求の範囲」の項を1紙のよ
うに訂正する。 「別紙」 (特願昭6l−003367)[2、特許
請求の範囲
−A断面図、第3図は第1図の一部を拡大した図、第4
図および第5図は本発明の他の実施例における第3図に
相当する部分の断面図、第6図は第1図における振動子
の部分の拡大図、第7図および第8図はそれぞれ本発明
の他の実施例における振動子の部分の縦断面図、第9図
及び第10図はそれぞれ第7図及び第8図における振動
子の部分の拡大断面図、第11図、第12図はそれぞれ
本発明の更に他の実施例における一部の断面図である。 なお図において、12.13は逆止弁、4は可動壁を形
成するダイヤフラム、5は圧電振動子である。 特許出願人 株式会社日本計器製作所手続補正書 昭和62年5月27日 1許庁長官 黒 1)明 雄 殿 、事件の表示 昭和62年特許願第3367号 、発明の名称 圧電子ポンプ 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 株式会社 日本計器製作所 、代理人 東京都世田谷区桜上水5丁目39番5号1)明細書第1
頁第3行に「圧電子ポンプ」と、るを「圧電式ポンプ」
と訂正する。 2)同 第1頁「2、特許請求の範囲」の項を1紙のよ
うに訂正する。 「別紙」 (特願昭6l−003367)[2、特許
請求の範囲
Claims (1)
- 流体通路における流体の圧力上昇により閉じて低下によ
り開放する逆止弁および圧力上昇により開放して低下に
より閉じる逆止弁を上記通路の流入口と流出口とにそれ
ぞれ配置すると共に前記流体通路の一部を可動壁で形成
して、上記可動壁をその壁面と直角な方向へ駆動して前
記流体通路の容積を振動的に変化させる圧電振動子に該
可動壁を連結したことを特徴とする圧電子ポンプ
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP336787A JPS63173855A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 圧電子ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP336787A JPS63173855A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 圧電子ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63173855A true JPS63173855A (ja) | 1988-07-18 |
Family
ID=11555371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP336787A Pending JPS63173855A (ja) | 1987-01-12 | 1987-01-12 | 圧電子ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63173855A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0237187A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Nippon Keiki Seisakusho:Kk | 圧電ポンプ |
WO1997000187A1 (en) * | 1995-06-14 | 1997-01-03 | Bosch Braking Systems Corporation | Ultrasonic hydraulic booster pump and braking system |
JP2004198421A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-15 | Xerox Corp | 圧電変換器 |
-
1987
- 1987-01-12 JP JP336787A patent/JPS63173855A/ja active Pending
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