JPH02294576A - 温度調節機能付圧電ポンプ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の構成］ 産業上の利用分野 本発明は、縦効果型圧電アクチュエータを使用した圧電
ポンプの改良であって、加熱または冷却あるいは双方を
組み込んだ温度調節のできる温度調節機能付圧電ポンプ
に関する発明である。

従来の技術 従来、圧電ポンプを含む配管において流体の温度を調整
するために （１）第１４図に示すように流体４６が圧電ポンプ４７
から送り出された後の配管４８に発熱体または冷却機４
９を巻き付けまたは取り付けたりして、必要な温度Ｔ２
を得て装置５０を作動させていた。即ち、必要な温度Ｔ
２が配管４８中の温度よりも高い温度の流体を必要とし
ている場合には、配管４８に発熱体４９を巻き付けて加
熱し、配管４８中の流体の温度を上昇させて装置５０を
作動させていた。また、装置５０が適温温度Ｔ２として
配管４８中の温度ＴＩより低い温度の流体を必要として
いる場合には、配管４８に冷却機４９を取り付け流体を
冷却して装置５０を作動させていた。

（２）また、第１５図に示すように、予め配管経路での
温度の下降変化を考慮して、タンク５１で流体４６を加
熱して温度ＴＩを設定し、配管５２を流れることにより
温度が下降した温度Ｔ２になり装置５０が必要としてい
る温度Ｔ３を確保していた。

しかしながら、上記（１）または（２）の方法では、以
下の欠点があフた。

（１）の方法では、ヒーターへの配線が煩雑であり、配
管４８での熱交換のため効率が悪いと共に、耐熱性等か
ら配管４日の材質が制限されるという欠点があった。

また、上記（２）の方法では、温度下降変化分を考えて
、必要な温度Ｔ３以上に加熱するためにエネルギーのロ
スとなり、フィードバックをかけて温度コントロールを
する場合、タンク５ｌの容量が多いと応答性が悪いと共
に、流体の性質によっては、最終的に必要な温度Ｔ３に
なるまで、予め温度を上昇させておけない欠点があった
。

更に、流体４６によっては経路の一部ででもある温度範
囲から外れると｝α中から結晶が析出したり変質したり
してしまうものもあり、熱容量の大きなポンプの場合、
他の部分で温度調節してもポンプ部での温度変化が大き
くて、使用出来ないとの欠点があった。

本発明が解決しようとする課題 本発明は、従来の圧電ポンプのサイズと殆ど同じで流体
の温度調節が効率的にでき、流量の調整と組み合わせて
、即ち、圧電ポンプ本来の機能に温度コントロールがで
きる。しかるに配管に発熱体を取り付けた構造の従来の
圧電ポンプに比べて電源やセンサーの配線が簡便になる
圧電ポンプな提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ 課題を解決するための手段 本発明は、上述の目的を達成するために、流体の温度調
節を行うための発熱部本体または電子冷却素子を圧電ポ
ンプに組み込み装着すると共に、温度センサーを吐出口
内付近に取り付け流体の温度を調節可能としたことを特
徴とする温度調節機能を備えた圧電ポンプの構成とした
。

作用 本発明の作用を説明すれば、以下の通りである。

即ち、第９図に示すように、ケーシング３３のケーシン
グ中空内部３７に固定され、Ｌ形部材３５にレバー３６
を先端部に固定した板バネ３２及び縦効果型圧電アクチ
ュエー，夕３４を取り付けた構成の拡大機構の上記圧電
アクチュエータ３４に交流電圧を印加すると前記アクチ
ュエータ３４は振動し、レバー３６の先端部に連結部材
２９を介して連結されているダイアプラム３０を駆動さ
せる。

そして、ダイアフラム３０が駆動して、ダイアプラム３
０が下方に移動したとき、ポンプ室３１内は負圧になる
ので、吐出側逆正弁ｂが閉止状態となり、吸入側逆上弁
ａが開放状態となって流体が吸入口ｌ８よりポンプ室３
Ｉ内に流入するが、ダイアフラム３０が上方に移動する
過程では―ポンプ室３ｌ内は正圧になるので吸入側逆止
弁ａが閉止状態となり、流体は吐出口ｌ９から流出する
が、ポンプ室形成部材ｌ３と絶Ｂ層１３ａ・発熱体４及
び保護絶縁層２を溶射してなる発熱部本体１がダイアフ
ラム３０の上方に組み込まれ装着されているので、ポン
プ室３ｌ及び貯溜部２０・２２内中空部２７・２８にあ
る流体の加熱ができ、電子冷却素子２Ｇを圧電ポンプ２
４に組み込み装着すれば、流体を容易に冷却させること
もできると共に、吐出口１９の内部または吐出口に接続
ざれる配管内部（図示せず）に流体の温度を感知する温
度センサー１９ａを取り付けその信号を発熱体の電源に
フィードバックするか、またはコンビュータ（図示せず
）に接続すれは自動的に流体の温度を常時必要とする適
温に侃つように調節することができる。

更に、発熱部本体１及び電子冷却素子２６双方を圧電ポ
ンプ２４に組み込み装着し、温度センサー１９ａを取り
付けれは、より流体への加熱及び冷却は自由にできると
共に、いとも容易に圧電ポンプ内の流体の温度を正確且
つ確実に調節することができる。

実施例 以下に本発明を図面に従って詳細に説明する。

第１図、第２図、第３図及び第４図は、発熱部本体１の
第１実施例を示した図であり、第５図、第６図、第７図
及び第８図は発熱部本体２の第２実施例を示した図であ
り、第９図は第１実施例及び第２実施例の発熱部本体を
圧電ポンプに組み込み装着した状態を示した縦断面図で
あり、第１０図、第１１図、第１２図、第１３図は発熱
部本体ｌの第３実施例を示した図である。

第１図は第９図に示した圧電ポンプ２４に組み込よれる
発熱部本体の平面図であり、図中の符号１は、発熱部本
体であり、該発熱部本体は第２図、第３図及び第４ａ図
に示すようにポンプ室形成部材１３、絶縁層１３ａ、発
熱体４及び保護絶縁層２からなり、正方形状に形成ざれ
、複数のボルト挿通孔５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ・５ｅ・
５ｆ・５ｇ・５　　ｈが形成ざれていると共に、ポンプ
室形成部材ｌ３内方には複数の流体の流通孔８・・・９
・・・を周辺に設けた逆上弁取り付け孔１ｏ・１ｌが形
成ざれていると共に、第４図に示すように裏面には、流
路用溝ｌ２、逆止弁取付溝ｌ５・１６、中溝１７及びポ
ンプ室形成溝１４を形成ざれた構造で、第４ａ図に示し
たようにポンプ室形成部材１３上面に、先ず絶縁層１３
ａを溶射方法により形成した後、発熱体４を上記絶縁Ｎ
　１　３　ａ上に前記溶射方法により形成した後、保護
絶縁層２を上記溶射方法により形成する。

絶縁層１３ａ、発熱体４及び保護絶縁Ｎ２は、溶射方法
によらないで形成してもよい。

発熱体４のパターンは、第１図のような楕円形状に形成
されるものに限定ざれるものではなく、圧電ポンプ２４
の形状や必要とされる温度を得るためのパターンに自由
に形成してもよい。

絶縁層１３ａは、ホンブ室形成部材１３の表面全面に溶
財形成させるものではなく、楕円状の凹部３を設けて形
成する。

但し、上記凹部３は、必ずしも楕円形状である必要はな
く、必要に応じて形状を変形してもよい。

このような構成の発熱部本体ｌは、第９図に示した圧電
ポンプ２４内に組み込むことにより、流体への加熱を行
うことができる。

第５図から第８図までは、発熱部本体ｌの第２実施例を
示した平面図である。

符号６及び７は電極であり、リード線を接続する。

発熱部本体ｌの第２実施例を示した第６図は、第５図中
Ｅ−Ｆ線縦断面図であり、第７図は、第５図中のＧ−Ｈ
線の縦断面図である。

本実施例の発熱部本体１では、第８図に示すように、発
熱体４及び保護絶縁Ｎ２ａをポンプ室形成部材ｌ３とは
別体にフィルム状に形成したものである。

第９図は、第１実施例及び第２実施例の発熱部本体ｌを
圧電ポンプ２４に組み込み装着した状態の縦断面図であ
って、吸入口１８から突出部２１、貯溜部２０、流体流
通孔８、逆上弁取付用溝１６及びポンプ室３ｌに流入し
た流体は、発熱体４に印加することにより発熱体４が発
熱し、ポンプ室形成部材ｌ３を経由して流体が加熱ざれ
、所望の温度の流体にすることができる。

そして、加熱された流体は、逆上弁取付用溝ｌ５を通り
貯溜部２２に流れ込み、突出部２３内を通り吐出口ｌ９
より流出するが、吐出口１９内には温度センサー１９ａ
が取り付けられていて、当該センサー１９ａは、その信
号を発熱体の電源にフィードバックするか、またはマイ
クロコンピュータ（図示せず）に接続され、必要温度の
流体が常時得られるようにして゜ある。

上記温度センサー１９ａは、第９図及び第１３図では吐
出口ｌ９内に取り付けられているが、吐出口ｌ９に接続
される配管（図示せず）内に取り付けてもよい。

また、第９図及び第１３図中の符号２　１）は、電子冷
凍素子であり、該電子冷凍素子２ｂは、貯溜部２０・２
２及びポンプ室３１等内にある流体を冷却するために組
み込み装着されたものである。

上記電子冷凍素子２ｂとは、ベルチェ効果（性質の異な
る２つの金属を接続した電気回路をつくり、これに電流
を流すと２つの接続点の間で、一方が吸熱、他方が発熱
という温度差が生じる現象）を利用した固体冷却素子で
ある。

電子冷凍素子２　ｂの取り付け箇所は、第９図及び第１
３図に示された箇所に限定ざれるものではなく、必要に
応じて取り付け箇所を変更してもよい。

符号２６は、パッキンである。

第ｌＯ図は、発熱部本体ｌの第３実施例を示した縦断面
図であり、カー１・リッジタイブのもので、本実施例は
、中空円筒状のケース３９内に絶縁材４３を入れ、リー
ド線４１が接続されている発熱線４２を挿入し、絶縁材
４３により中空部３９ｂ内の中心軸に固定し、開口部３
９ａをシール剤４０によりシールした構造のカートリッ
ジ状の発熱体３８に形成する。

そして、上記発熱体３８を圧電ポンプ２４のポンプ室３
１に近接して形成ざれた挿入孔１３ｂ・１３Ｃに挿入し
、ボルト４４・４５により固定する。

第１１図から第１３図までは、カートリッジ状の発熱体
３８をポンプ室形成部材１３に設けられた挿入孔１３ｃ
に挿入した発熱部本体１を圧電ポンプ２４に組み込み装
着した状態を示した要部断面図である。

第Ｉ３図ζこ示すようにカートリッジ発熱体３８を挿入
できる挿入孔１３ｂ・１３ｃをポンプ室形成部材ｌ３内
方に、しかもポンプ室３１に近接させて形成し、カート
リッジ発熱体３８を挿入した後、第１２図及び第１３図
に示すように螺合することにより、ボルト４４・４５先
端部でケース３９の外周面を押圧することによりポンプ
室形成部材ｌ３内部に形成ざれたカートリッジ発熱体挿
入孔ｌ３１〕・１３ｃ内に挿入固定する。

第１１図は、カートリッジ発熱体３８を挿入孔１３ｃに
挿入した状態の要部縦断面図であり、力一トリッジ発熱
体３８は、圧電ボン１２４幅と略同じ長さに形成し、圧
電ポンプ２４内の挿入孔１３ｂ・１３ｃに挿入する。

第１２図は、カートリッジ発熱体３８を圧電ポンプ２４
に装着固定した状態の平面図である。

［発明の効果］ 本発明は以上の構成を有するものであるから圧電ポンプ
に流体の温度調節機能、即ち加熱・冷却または一定温度
に保つ等の機能を付加し、圧電ポンプと温度調節機能を
一体とすることにより流体の温度調節を正確且つ確実に
調節を行うことができると共に、ポンプ室付近での熱交
換のため流体との広い接触面積が得られるので、効率よ
く且つ容易に温度調節ができるとの効果がある。

また、圧電ポンプのサイズは、従来と殆ど同じで流体の
温度調節ができ、流量の調節と組み合わせて温度調節の
幅が広くとれる効果がある。

更に、配管への発熱体の取り付けに比へて電源や温度セ
ンサーの配線が簡便になるとの効果がある。

【図面の簡単な説明】

１，（象 第１１発明の第１実施例である発熱部本体の平面図、第
２図は第１図中のＡ−Ｂｉ縦断面図、第３図は第１図中
のＣ−Ｄｆｌｊ！縦断面図、第４図は発熱部本体の裏面
図、第４ａ図は第１図中のＫ　−　Ｌ線の縦断面図、第
５図は本発明の第２実施例である発熱部本体の平面図、
第６図は第５図中Ｅ−Ｆ線の縦断面図、第７図は第５図
中のＧ−Ｈ線の縦断面図、第８図はフィルム状発熱体を
ポンプ室形成部材から分離させた状態を示した縦断面図
、第９図は第１実施例及び第２実施例の発熱部本体を圧
電ポンプに装着した状態の縦断面図、第ｌＯ図は本発明
の第３実施例であるカートリッジ発熱体の縦断面図、第
１１図は第３実施例であるカートリッジ発熱体をポンプ
室形成部材に挿入した発熱部本体を圧電ポンプに装着し
た要部の縦断面図、第１２図はカートリッジ発熱体をポ
ンプ室形成部ｔ才に挿入した発熱部本体を圧電ポンプに
装着した状態の平面図、第１３図は第１２図中のＩ−Ｊ
線の縦断面図、第１４図及び第１５図は従来の圧電ポン
プにおける温度調節方法の系統図である。 ｌ一発熱部本体、２一保護絶縁層、２ａ−フィルム状発
熱体、２ｂ一電子冷凍素子、３一凹部、４・４２一発熱
体、５ａ・５ｌ〕・５ｃ・５ｄ・５ｅ・５ｆ・５ｇ・５
　ｈ−ボルト挿入孔、６・７一端子、８・９一流通孔、
ｌＯ・１１一逆止弁取付孔、１２一流路、１３−ポンプ
室形成部材、１３ａ一絶縁層、１　３　１）　・１　３
　ｃ一挿入孔、ｌ４一ポンプ室形成溝、１５・１６一逆
比弁取付用溝、ｌ７一中溝、ｌ８一吸入口、１９一吐出
口、１９ａ−温度センサー　２０・２２一中空部、２１
・２３一突出部、２４一圧電ポンプ、２５ａ　・２５ｂ
・２５ｃ・２５ｄ・２５ｅ・２５ｆ・２５ｇ・２５　ｈ
−ボル１・、２６−パッキン、２７・２８一貯溜部、２
９一連結部材、３０−ダイアフラム、３１−ポンプ室、
３２一板バネ、３３−ケーシング、３４一圧電アクチュ
エータ−　３５−Ｌ形部材、３Ｇ−レバー　３７−ケー
シング内中空部、３８一カートリッジ発熱体、３９−ケ
ース、３９ａ一開口部、３９ｂ一中空部、４０−シール
剤、４１−リード線、４３一絶縁材、４４・４５一固定
ボルト、４６一流体、４７一圧電ポンプ、４８・５２一
配管、４９一発熱体（冷却機）、５〇一装置、５１−タ
ンク 特許出願人　株式会社日本計器製作所 第４α図 第９図 第５図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　流体の温度調節を行うための発熱部本体を圧電ポン
   プに装着すると共に、温度センサーを吐出口内に取り付
   け流体の温度を調節可能としたことを特徴とする温度調
   節機能付圧電ポンプ。 ２　流体の温度調節機能を行うための電子冷却素子を圧
   電ポンプに装着すると共に、温度センサーを吐出口内に
   取り付け流体の温度を調節可能としたことを特徴とする
   温度調節機能付圧電ポンプ。 ３　流体の温度調律機能を行うための発熱部本体及び電
   子冷却素子を装着すると共に、温度センサーを吐出口内
   に取り付け流体の温度を調節可能としたことを特徴とす
   る温度調節機能付圧電ポンプ。 ４　発熱部本体を、ポンプ室形成部材上面に溶射方法に
   より絶縁層、発熱体及び保護絶縁層を形成した発熱部本
   体としたことを特徴とする請求項１または３項記載の温
   度調節機能付圧電ポンプ。 ５　発熱部本体を、フィルム状発熱体とポンプ室形成部
   材とからなり、しかも別体に形成した発熱部本体とした
   ことを特徴とする請求項１または３項記載の温度調節機
   能付圧電ポンプ。 ６　発熱部本体を、円筒状発熱体が着脱可能に挿入固定
   できる構成の発熱部本体としたことを特徴とする請求項
   １または３項記載の温度調節機能付圧電ポンプ。