JPH03100376A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は流体移送用の小型ポンプに関するものである
。

［従来の技術］ 従来、−１ｉｌＱ的に知られている主なポンプとしては
、往復ポンプ、回転ポンプ及び渦巻ポンプ等のポンプが
あり、ピストンや回転子等をケーシング内にて運動させ
て流体に移送力を付与するものである。これらのポンプ
は何れも回転機等の駆動源を必要とし、構造が複雑で形
状が大型化していた。

そこで、これらの欠点を排除した新規な小型ポンプとし
て、例えば特開昭６１−１７１８９１号公報に開示され
た「圧電型ポンプ」や特開昭６２５５４８２号公報に開
示された「ポンプ」が提案されている。

前者の圧電型ポンプは、加圧室の一側に設けたバイモル
フ型圧電振動板の屈曲変形によりポンプ動作を行うよう
になっている。一方、後者のポンプは、ポンプ室内に気
密性をもって固定された振動壁を圧電素子の伸縮によっ
て振動させてポンプ動作を行うようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記各ポンプでは、圧電振動板や圧電素子を
使用しているため、それらを駆動するのに要する電圧が
高くなり、供給電圧を高くしなければならなかった。又
、前記各ポンプでは、圧電振動板や圧電素子の変位があ
゛まり大きくないために変位容量が小さくてポンプ動作
による吐出効率が悪く、用途が小容量のポンプに限定さ
れていた。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、構造が簡単で小型化が可能であり、低い
供給電圧での駆動が可能でポンプ動作による吐出効率を
良くすることも可能なポンプを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するためにこの発明においては、吸入
側及び吐出側に設けられた逆止弁と、吸入側及び吐出側
に連通したポンプ室を形成し、同ポンプ室の容積を変更
可能にするために可撓性材料よりなるハウジングと、そ
のハウジングを変形させるために、同ハウジングの内部
に埋設された形状記憶合金と、その形状記憶合金を変形
駆動させるための駆動手段とからなっている。

［作用］ 周知のように、形状記憶合金は熱によって予め設定され
た変形を生じる。従って、形状記憶合金を変形駆動させ
るために駆動手段を作動させる。

例えば形状記憶合金に通電することにより、同形状記憶
合金がジュール熱の発生によって変形し、その変形に伴
ってハウジングが変形してポンプ室の容積が変更される
。又、駆動手段を作動させて形状記憶合金への通電を停
止することにより、同形状記憶合金が元の状態に復帰し
、その復帰変形に伴ってハウジングが復帰変形してポン
プ室の容積が元の大きさに戻る。

このように、駆動手段を作動させて形状記憶合金への通
電及び通電停止を交互に制御することにより、ポンプ室
の容積の増減が交互に行われ、加圧状態及び負圧状態が
交互に発生して吸入側から吐出側へ向かう流体の移送力
が発生する。

［実施例］ 以下、この発明−を具体化した一実施例を図面に基いて
詳細に説明する。

第１図はこの実施例におけるポンプ１の断面図を示し、
内部にポンプ室２を有するハウジング３と、そのハウジ
ング３の連通口３ａに接続された管継手４と、その管継
手４の吸入側途中に設けられた吸入側逆止弁５と、同じ
く管継手４の吐出側途中に設けられた吐出側逆止弁６と
を備えている。

ハウジング３は、お椀状をなして連通口３ａを有する下
側部３ｂと、同じくお椀状の上側部３Ｃとが互いに凹部
が対抗するように円周部にて接着されて形成されている
。これら下側部３ｂ及び上側部３Ｃは、ポンプ室２の容
積を変更可能にするために、シリコンゴムをはじめとす
るゴム材やエラストマー系の可撓性に優れた樹脂等の可
撓性材料により形成されている。

又、下側部３ｂ及び上側部３Ｃの内部には、それらを変
形させるための周知の形状記憶合金７と、その変形の復
帰に作用する復帰用バネ８とがそれぞれ埋設されている
。

第２図に実線で示すように、形状記憶合金７は中間部で
Ｕ字形に曲げられた平行２線の状態をなし、その平行２
　ｖＡがＵ字形に曲げられた中間部を中心にして渦巻状
に成形されている。又、復帰用バネ８は、形状記憶合金
７と同様に渦巻状に成形され、形状記憶合金７の隙間を
補間するような状態で配置されている。そして、それら
形状記憶合金７及び復帰用バネ８は、ハウジング３の下
側部３ｂ及び上側部３Ｃを形成する際に一体的にモール
ドされて埋設されている。

又、この実施例では、形状記憶合金７が熱によって変形
する際の発生力を利用し、ハウジング３を第１図に実線
で示す状態から同図に２点鎖線で示す状態へ収縮変形さ
せるものである。そして、形状記憶合金７に熱を与える
ために、形状記憶合金７の両端には、スイッチ９を介し
てバッテリ１０が接続されて形状記憶合金７への通電が
行われるようになっている。つまり、スイッチ９及びバ
ッテリ１０によって駆動手段が構成されており、通電に
よって形状記憶合金７に自己発熱（ジュール熱）を起こ
させて熱を付与するようになっている。

従って、スイッチ９を閉じて形状記憶合金７に通電する
と、同形状記憶合金７にジュール熱が発生し、その熱が
形状記憶合金７の作動温度を超えると変形しようとする
発生力が生じる。これによって、渦巻状の形状記憶合金
７が復帰用バネ８の力に打ち勝つように捻じりの動作を
して、ハウジング３が第１図に２点鎖線で示すように収
縮変形され、ポンプ室２の容積が縮小される。

一方、スイッチ９を開いて形状記憶合金７への通電を停
止すると、同形状記憶合金７の発熱が停止して放熱され
、変形を維持する力が消失して復帰用バネ８の力が形状
記憶合金７の変形保持力に打ち勝ち、同形状記憶合金７
が元の形状に戻る。

これに伴って、ハウジング３が第１図に２点鎖線で示す
収縮状態から同図に実線で示すように復帰変形されてポ
ンプ室２の容積が元の大きさに戻される。

そして、このように形状記憶合金７への通電を連続的に
入り切りすると、ハウジング３の収縮変形とその復帰が
繰り返され、ポンプ室２の容積の減少、復帰が交互に行
われ、管継手４の通路に加圧状態及び負圧状態が交互に
発生し、吸入側逆止弁５を介して吸引された流体が、吐
出側逆止弁６を介して吐出される。

上記のようにこの実施例のポンプ１では、従来の一般的
なポンプとは異なり、回転機等の駆動源を何ら必要とす
ることがなく、ハウジング３、管継手４、形状記憶合金
７及び復帰用バネ８等の比較的単純な構造によって形成
されるので、形状の小型化を非常に容易に実現すること
ができる。

しかも、この実施例では、ポンプ１を駆動させるために
、形状記憶合金７にジュール熱を発生させるだけの僅か
な通電を行うだけでよいので、従来例における圧電振動
板や圧電素子を使用したポンプとは異なり、駆動のため
の供給電圧を高くする必要がなく、低い供給電圧で駆動
させることができる。又、形状記憶合金７を変形させる
ための発熱温度としては、人の体温に近い温度に設定で
きることから、この実施例のポンプｌを人工心臓等のポ
ンプに適用することもできる。

更に、この実施例では、形状記憶合金７の変位を比較的
大きく設定できると共に、ハウジング３自体を収縮変形
させてポンプ室２を収縮させることができることから、
ポンプ室２の容積変位を大きくすることができ、ポンプ
動作による吐出効率を良くして、比較的容量の大きいポ
ンプを提供することができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、一つのポンプ室２を有するハウ
ジング３を設けたが、第３図に示すように二つのポンプ
室２を直列に配列して有するハウジング１１を設けたり
、第４図に示すように一つのポンプ室２を有するハウジ
ング３を一対設けて、両ハウジング３を管継手４を中心
に並列に配置したりしても良い。このようにして、二つ
のポンプ室２を設けることにより、ポンプとしての吐出
容量を増大させることができる。

（２）前記実施例では、形状記憶合金７と復帰用バネ８
とをハウジン−グ３の内部に埋設したが、形状記憶合金
の変形を熱応答性の良いものに設定し、復帰用バネ８を
省略して形状記憶合金のみをハウジングの内部に埋設す
るようにしてもよい。

（３）前記実施例では、スイッチ９及びバフテリ１０に
よって駆動手段を構成して、スイッチ９の入り切りによ
って形状記憶合金７への通電を制御してポンプ動作を行
わせるようにしたが、例えば形状記憶合金への通電時間
を周期的に制御するコントローラを設けてポンプ動作を
行わせるようにしてもよい。

（４）前記実施例では、スイッチ９及びバッテリ１０に
よって駆動手段を構成し、形状記憶合金７へのｉ＋１電
によって発熱させて形状記憶合金７を変形させるように
したが、駆動手段としての加熱用のヒータを別に設けて
形状記憶合金を変形させるようにしてもよい。

（５）前記実施例では、一つのハウジング３の内部に一
つの形状記憶合金７を埋設しただけであるが、一つのハ
ウジングの内部に複数の形状記憶合金を埋設してもよい
。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、構造が簡単で小
型化することができ、°低い供給電圧によって駆動させ
ることができ、ポンプ動作による吐出効率を良くするこ
とができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した一実施例を示すポンプの
断面図、第２図はそのハウジングに埋設した形状記憶合
金及び復帰用バネの状態を示す平面図、第３図及び第４
図はこの発明を具体化した別の実施例を示すポンプの断
面図である。 図中、２はポンプ室、３，１１はハウジング、５は吸入
側逆止弁、６は吐出側逆止弁、７は形状記憶合金、９は
スイッチ、１０はバッテリ　（９゜１０は駆動手段を構
成している）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入側及び吐出側に設けられた逆止弁と、前記吸入
   側及び吐出側に連通したポンプ室を形成し、同ポンプ室
   の容積を変更可能にするために可撓性材料よりなるハウ
   ジングと、 前記ハウジングを変形させるために、同ハウジングの内
   部に埋設された形状記憶合金と、 前記形状記憶合金を変形駆動させるための駆動手段と からなるポンプ。