JPH07301183A - 圧電ポンプ - Google Patents
圧電ポンプInfo
- Publication number
- JPH07301183A JPH07301183A JP9331094A JP9331094A JPH07301183A JP H07301183 A JPH07301183 A JP H07301183A JP 9331094 A JP9331094 A JP 9331094A JP 9331094 A JP9331094 A JP 9331094A JP H07301183 A JPH07301183 A JP H07301183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- fluid
- casing
- discharge port
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】
【構成】 円盤状バイモルフ圧電振動子の外周部を
その振動子径に合ったパッキンを設けた２枚の平板状ケ
ーシングで挾持し、２枚のケーシング双方にチェック弁
付の流体吸込口及び流体吐出口を設け、一方のケーシン
グの吐出口と他方のケーシングの吸込口とを接続し、流
体を接続されていない吸込口から吸込み、連結管で接続
されていない吐出口から吐出する構造からなる圧電ポン
プ。 【効果】 複数個のポンプを直列に連結しても振動
子は破損しないので、接続数に応じてより高い吐出圧力
を得ることが可能となった。
その振動子径に合ったパッキンを設けた２枚の平板状ケ
ーシングで挾持し、２枚のケーシング双方にチェック弁
付の流体吸込口及び流体吐出口を設け、一方のケーシン
グの吐出口と他方のケーシングの吸込口とを接続し、流
体を接続されていない吸込口から吸込み、連結管で接続
されていない吐出口から吐出する構造からなる圧電ポン
プ。 【効果】 複数個のポンプを直列に連結しても振動
子は破損しないので、接続数に応じてより高い吐出圧力
を得ることが可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療機器、産業機器、
理化学機器等に用いられる圧電ポンプに関する。
理化学機器等に用いられる圧電ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の圧電ポンプの構造を示す縦
断面図である。この圧電ポンプ（以降、ポンプと称す
る）は、ケーシング１の内周面に取り付けた固定用パッ
キン７を介して圧電振動子（以降、振動子と称する）６
の外周部を密封支持し、この振動子に交流電圧を印加し
て該振動子を振動させることにより、流体を吸込口２よ
り吸い込み用チェック弁４を通してポンプ室内に吸い込
み、このポンプ室内に吸い込んだ流体を吐出用チェック
弁５を通して吐出口３より流出する構成になっている。
すなわち本ポンプのケーシングにおいては振動子の一方
の面に対向する側にのみ吸込口、吐出口が形成され、振
動子はその面側でのみ流体と接触する。
断面図である。この圧電ポンプ（以降、ポンプと称す
る）は、ケーシング１の内周面に取り付けた固定用パッ
キン７を介して圧電振動子（以降、振動子と称する）６
の外周部を密封支持し、この振動子に交流電圧を印加し
て該振動子を振動させることにより、流体を吸込口２よ
り吸い込み用チェック弁４を通してポンプ室内に吸い込
み、このポンプ室内に吸い込んだ流体を吐出用チェック
弁５を通して吐出口３より流出する構成になっている。
すなわち本ポンプのケーシングにおいては振動子の一方
の面に対向する側にのみ吸込口、吐出口が形成され、振
動子はその面側でのみ流体と接触する。
【０００３】本構造のポンプに使用される振動子は、高
吐出圧力タイプの場合、直径５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
程度の大きさの円盤状バイモルフ型振動子であり、２０
０Ｖ−５０Ｈｚの交流電圧を印加した場合、ポンプは約
１．０ｋｇ／ｃｍ2の最大吐出圧力を示す。
吐出圧力タイプの場合、直径５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
程度の大きさの円盤状バイモルフ型振動子であり、２０
０Ｖ−５０Ｈｚの交流電圧を印加した場合、ポンプは約
１．０ｋｇ／ｃｍ2の最大吐出圧力を示す。
【０００４】より高い吐出圧力が必要である場合には、
複数個のポンプを直列に連結することによって個々のポ
ンプの吐出圧力を加算し目的の吐出圧力を得ることにな
る。例えば前記のポンプを２個直列に連結する場合、１
段目のポンプの吐出口と２段目のポンプの吸込口をチュ
ーブで接続する。流体は１段目のポンプの吸込口から取
り込まれ、２段目のポンプの吐出口から吐出されるが、
２段目のポンプの吐出口で得られる最大吐出圧力は理論
的には約２．０ｋｇ／ｃｍ2となる。
複数個のポンプを直列に連結することによって個々のポ
ンプの吐出圧力を加算し目的の吐出圧力を得ることにな
る。例えば前記のポンプを２個直列に連結する場合、１
段目のポンプの吐出口と２段目のポンプの吸込口をチュ
ーブで接続する。流体は１段目のポンプの吸込口から取
り込まれ、２段目のポンプの吐出口から吐出されるが、
２段目のポンプの吐出口で得られる最大吐出圧力は理論
的には約２．０ｋｇ／ｃｍ2となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さらに高い吐出圧力が
必要となる場合、例えば３ｋｇ／ｃｍ2以上の最大吐出
圧力を得ようとするとポンプを３個以上連結することに
なる。しかしながら、加算される圧力が大きくなる後段
の方のポンプでは、振動子が駆動中に破損してしまい、
従来のポンプを直列連結する手法で高吐出圧力を得よう
しても、その最大吐出圧力は約２ｋｇ／ｃｍ2が限界で
あった。
必要となる場合、例えば３ｋｇ／ｃｍ2以上の最大吐出
圧力を得ようとするとポンプを３個以上連結することに
なる。しかしながら、加算される圧力が大きくなる後段
の方のポンプでは、振動子が駆動中に破損してしまい、
従来のポンプを直列連結する手法で高吐出圧力を得よう
しても、その最大吐出圧力は約２ｋｇ／ｃｍ2が限界で
あった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本発明者は鋭意検討した結果、本発明を完成
するに至った。
るために、本発明者は鋭意検討した結果、本発明を完成
するに至った。
【０００７】すなわち、本発明は振動子を挾持する２枚
の平板状ケーシングの双方に、チェック弁を取り付けた
流体吸込口及び流体吐出口を設け、一方のケーシングの
流体吐出口と他方のケーシングの流体吸込口を連結管で
接続し、流体を該連結管で接続されていない流体吸込口
からポンプ内に吸い込み、該連結管で接続されていない
流体吐出口から外部に吐出する構造からなることを特徴
とするポンプに関するものである。
の平板状ケーシングの双方に、チェック弁を取り付けた
流体吸込口及び流体吐出口を設け、一方のケーシングの
流体吐出口と他方のケーシングの流体吸込口を連結管で
接続し、流体を該連結管で接続されていない流体吸込口
からポンプ内に吸い込み、該連結管で接続されていない
流体吐出口から外部に吐出する構造からなることを特徴
とするポンプに関するものである。
【０００８】従来の構造のポンプでは、流体と接しない
側（以降、非接液側と称し、反対側を接液側と称する）
の振動子の面は、常にほぼ大気圧に晒されている状態に
なっている。このようなポンプを単独で駆動した時、及
び複数個直列連結して駆動した時の振動子の挙動を詳細
に調べた結果、本発明者は以下のような事実を把握し
た。
側（以降、非接液側と称し、反対側を接液側と称する）
の振動子の面は、常にほぼ大気圧に晒されている状態に
なっている。このようなポンプを単独で駆動した時、及
び複数個直列連結して駆動した時の振動子の挙動を詳細
に調べた結果、本発明者は以下のような事実を把握し
た。
【０００９】流体の２点間の移送において、流体を押し
上げることが可能な最大高低差を圧力で表現したものが
ポンプの最大吐出圧力である。従来構造のポンプにおい
ては単独で駆動する場合、振動子の接液側の面にかかる
最大圧力は、吸込口から入ってくる流体の圧力（以降、
入力圧力と称する）にポンプの持つ最大吐出圧力を加え
たものになる。よって非接液側が大気圧であることか
ら、入力圧力が大気圧の時には振動子両面間の最大圧力
差はポンプの最大吐出圧力になり、また入力圧力が大気
圧よりも高い時には、振動子両面間の最大圧力差はポン
プの最大吐出圧力に（入力圧力−大気圧）の値を加えた
ものになる。
上げることが可能な最大高低差を圧力で表現したものが
ポンプの最大吐出圧力である。従来構造のポンプにおい
ては単独で駆動する場合、振動子の接液側の面にかかる
最大圧力は、吸込口から入ってくる流体の圧力（以降、
入力圧力と称する）にポンプの持つ最大吐出圧力を加え
たものになる。よって非接液側が大気圧であることか
ら、入力圧力が大気圧の時には振動子両面間の最大圧力
差はポンプの最大吐出圧力になり、また入力圧力が大気
圧よりも高い時には、振動子両面間の最大圧力差はポン
プの最大吐出圧力に（入力圧力−大気圧）の値を加えた
ものになる。
【００１０】以上から性能の等しいポンプを複数個直列
に接続して駆動する場合、各段のポンプの振動子の両面
間の最大圧力差は理論的には、１段目での吸込口での入
力圧力が大気圧であると２段目では単独ポンプの最大吐
出圧力に２を乗じたもの、さらに３段目では３を乗じた
ものになる。それゆえ各ポンプ内の振動子は最大その圧
力で非接液側に押し込まれた状態で振動することにな
り、後段のポンプの振動子ほど、より非接液側に押し込
まれた状態で振動している。ゆえにポンプの使用条件に
よっては、振動子の両面間の圧力差が振動子の機械的強
度を上回るような段のポンプにおいて振動子は破損し、
ポンプは停止することになる。
に接続して駆動する場合、各段のポンプの振動子の両面
間の最大圧力差は理論的には、１段目での吸込口での入
力圧力が大気圧であると２段目では単独ポンプの最大吐
出圧力に２を乗じたもの、さらに３段目では３を乗じた
ものになる。それゆえ各ポンプ内の振動子は最大その圧
力で非接液側に押し込まれた状態で振動することにな
り、後段のポンプの振動子ほど、より非接液側に押し込
まれた状態で振動している。ゆえにポンプの使用条件に
よっては、振動子の両面間の圧力差が振動子の機械的強
度を上回るような段のポンプにおいて振動子は破損し、
ポンプは停止することになる。
【００１１】よって、入力圧力の大きさにかかわらず、
振動子の両面間の圧力差をその機械的強度よりも小さな
値に維持することによって本課題を解決することが可能
になる。
振動子の両面間の圧力差をその機械的強度よりも小さな
値に維持することによって本課題を解決することが可能
になる。
【００１２】さらに、本発明を図２に基づき説明する。
【００１３】図２は本発明のポンプの構造を示す縦断面
図である。図２において１１ａ、１１ｂはケーシングで
あり、各々に吸込口１２ａ、１２ｂ、及び吐出口１３
ａ、１３ｂが設けられている。１２ａ、１２ｂには各々
に吸込用チェック弁１４ａ、１４ｂが、１３ａ、１３ｂ
には各々に吐出用チェック弁１５ａ、１５ｂが取り付け
られている。１３ａと１２ｂを連結管１８で接続し、ポ
ンプ全体としての吸込口は１２ａ、吐出口は１３ｂとす
る構成から成っている。振動子１６はパッキン１７で固
定されておりポンプ室１９ａ、１９ｂは各々、振動子１
６とパッキン１７とケーシング１１ａ、１１ｂによって
形成されている。すなわち流体は吸込口１２ａからポン
プに入り、ポンプ室１９ａ、吐出口１３ａ、連結管１
８、吸込口１２ｂ、ポンプ室１９ｂを経由して吐出口１
３ｂから外部に吐出される。原理的には、吸込口１２
ｂ、吐出口１３ｂに付属するチェック弁１４ｂ、１５ｂ
は不要と考えられるが、吐出口１３ａから吐出口１３ｂ
までの流路で圧力損失が生じ吐出圧力が低下するため、
これらのチェック弁は必要である。
図である。図２において１１ａ、１１ｂはケーシングで
あり、各々に吸込口１２ａ、１２ｂ、及び吐出口１３
ａ、１３ｂが設けられている。１２ａ、１２ｂには各々
に吸込用チェック弁１４ａ、１４ｂが、１３ａ、１３ｂ
には各々に吐出用チェック弁１５ａ、１５ｂが取り付け
られている。１３ａと１２ｂを連結管１８で接続し、ポ
ンプ全体としての吸込口は１２ａ、吐出口は１３ｂとす
る構成から成っている。振動子１６はパッキン１７で固
定されておりポンプ室１９ａ、１９ｂは各々、振動子１
６とパッキン１７とケーシング１１ａ、１１ｂによって
形成されている。すなわち流体は吸込口１２ａからポン
プに入り、ポンプ室１９ａ、吐出口１３ａ、連結管１
８、吸込口１２ｂ、ポンプ室１９ｂを経由して吐出口１
３ｂから外部に吐出される。原理的には、吸込口１２
ｂ、吐出口１３ｂに付属するチェック弁１４ｂ、１５ｂ
は不要と考えられるが、吐出口１３ａから吐出口１３ｂ
までの流路で圧力損失が生じ吐出圧力が低下するため、
これらのチェック弁は必要である。
【００１４】上記のような構造においては、流体は振動
子の両面を通過することになるので、振動子の両面間の
最大圧力差は入力圧力にかかわらず吸込口１２ａと吐出
口１３ｂの間の最大圧力差、すなわちポンプ１個の最大
吐出圧力ということになり、振動子の破損を回避するこ
とができる。
子の両面を通過することになるので、振動子の両面間の
最大圧力差は入力圧力にかかわらず吸込口１２ａと吐出
口１３ｂの間の最大圧力差、すなわちポンプ１個の最大
吐出圧力ということになり、振動子の破損を回避するこ
とができる。
【００１５】
【実施例】本実施例において使用した振動子としては、
Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌａからなる複合酸化物を焼結して
機械加工を施した、比誘電率３９００、電気機械結合係
数ｋｐ０．６０の圧電セラミック板２枚をリン青銅板を
介して分極方向を揃えて接着し、電気的に２枚の圧電セ
ラミック板が並列になるようにリード線を取り付けたも
のを用いた。この振動子はその表面を電気的に絶縁体と
するため、エポキシ樹脂をコーティングした。なお、直
径は５０ｍｍ、厚さは１．５ｍｍ、静電容量は１８０ｎ
Ｆであった。
Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌａからなる複合酸化物を焼結して
機械加工を施した、比誘電率３９００、電気機械結合係
数ｋｐ０．６０の圧電セラミック板２枚をリン青銅板を
介して分極方向を揃えて接着し、電気的に２枚の圧電セ
ラミック板が並列になるようにリード線を取り付けたも
のを用いた。この振動子はその表面を電気的に絶縁体と
するため、エポキシ樹脂をコーティングした。なお、直
径は５０ｍｍ、厚さは１．５ｍｍ、静電容量は１８０ｎ
Ｆであった。
【００１６】次にこの振動子を用いて図２に示すような
ポンプを組み立てた。すなわち、上記の振動子１６を、
外径５０ｍｍ、内径４６ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのシリコ
ンゴムからなる固定用パッキン１７を介して、アルミニ
ウムからなる平板ケーシング１１ａ、１１ｂで挾んだ。
ここで、双方の平板ケーシングには、吸込口１２ａ、１
２ｂ及び吐出口１３ａ、１３ｂとしてノズルを設けてお
り、それらのノズルにはダックビル型のチェック弁１４
ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂをそれぞれに取り付けた。
連結管１８としてシリコンゴム製のチューブを用い、吐
出口１３ａと吸込口１２ｂを接続した。
ポンプを組み立てた。すなわち、上記の振動子１６を、
外径５０ｍｍ、内径４６ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのシリコ
ンゴムからなる固定用パッキン１７を介して、アルミニ
ウムからなる平板ケーシング１１ａ、１１ｂで挾んだ。
ここで、双方の平板ケーシングには、吸込口１２ａ、１
２ｂ及び吐出口１３ａ、１３ｂとしてノズルを設けてお
り、それらのノズルにはダックビル型のチェック弁１４
ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂをそれぞれに取り付けた。
連結管１８としてシリコンゴム製のチューブを用い、吐
出口１３ａと吸込口１２ｂを接続した。
【００１７】本実施例により得られたポンプを２個、及
び４個直列連結して最後段のポンプの吐出口における最
大吐出圧力を測定した。ポンプ同士の連結には、前段の
ポンプの吐出口１３ｂと後段のポンプの吸込口１２ａを
シリコンゴム製のチューブを用いて接続した。なお流体
として２５℃の水を用い、各ポンプ内の振動子を個々に
２００Ｖ−５０Ｈｚの商用電源に接続して駆動させた。
その測定結果を表１に示す。
び４個直列連結して最後段のポンプの吐出口における最
大吐出圧力を測定した。ポンプ同士の連結には、前段の
ポンプの吐出口１３ｂと後段のポンプの吸込口１２ａを
シリコンゴム製のチューブを用いて接続した。なお流体
として２５℃の水を用い、各ポンプ内の振動子を個々に
２００Ｖ−５０Ｈｚの商用電源に接続して駆動させた。
その測定結果を表１に示す。
【００１８】比較例 実施例において用いたケーシング１１ｂの代わりに、吸
込口及び吐出口のない平板ケーシングを取り付け、ポン
プを作製した。得られたポンプについて実施例と同様の
測定を行った。なおポンプ同士の連結には、前段のポン
プの吐出口１３ａと後段のポンプの吸込口１２ａをシリ
コンゴム製のチューブを用いて接続した。測定結果を表
１に示す。
込口及び吐出口のない平板ケーシングを取り付け、ポン
プを作製した。得られたポンプについて実施例と同様の
測定を行った。なおポンプ同士の連結には、前段のポン
プの吐出口１３ａと後段のポンプの吸込口１２ａをシリ
コンゴム製のチューブを用いて接続した。測定結果を表
１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明のポンプによれば、複数個のポン
プを直列に連結して高い吐出圧力を得ようとする場合、
接続するポンプの個数を増してもポンプ内の振動子は破
損しないので、接続数に応じてより高い吐出圧力を得る
ことが可能となった。
プを直列に連結して高い吐出圧力を得ようとする場合、
接続するポンプの個数を増してもポンプ内の振動子は破
損しないので、接続数に応じてより高い吐出圧力を得る
ことが可能となった。
【図１】 従来のポンプの構造を示す縦断面図である。
【図２】 本発明のポンプの構造を示す縦断面図であ
る。
る。
１，１１ａ，１１ｂ：ケーシング ２，１２ａ，１２ｂ：吸込口 ３，１３ａ，１３ｂ：吐出口 ４，１４ａ，１４ｂ：吸込用チェック弁 ５，１５ａ，１５ｂ：吐出用チェック弁 ６，１６：振動子 ７，１７：固定用パッキン １８：連結管 １９ａ，１９ｂ：ポンプ室
Claims (1)
- 【請求項１】 円盤状のバイモルフ型圧電振動子の外周
部をその振動子の径に合ったパッキンを取り付けた２枚
の平板状ケーシングで挾み込んで固定した構造の圧電ポ
ンプにおいて、 ２枚のケーシングの双方に、チェック弁を取り付けた流
体吸込口及び流体吐出口を設け、一方のケーシングの流
体吐出口と他方のケーシングの流体吸込口を連結管で接
続し、流体を該連結管で接続されていない流体吸込口か
らポンプ内に吸い込み、該連結管で接続されていない流
体吐出口から外部に吐出する構造からなることを特徴と
する圧電ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9331094A JPH07301183A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 圧電ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9331094A JPH07301183A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 圧電ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301183A true JPH07301183A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14078754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9331094A Pending JPH07301183A (ja) | 1994-05-02 | 1994-05-02 | 圧電ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07301183A (ja) |
-
1994
- 1994-05-02 JP JP9331094A patent/JPH07301183A/ja active Pending
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