JPH0442535Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 産業上の利用分野 本考案は燃料油や潤滑油等の液体を送出するた
めのポンプに関する。

従来の技術 従来灯油燃焼器における給油ポンプとしては、
電磁式ポンプが広く用いられているが、かかるポ
ンプは形状が大きいうえ周波数制御を行なつてい
るため、低流量とする場合流量が脈動して燃焼が
不安定となる欠点があつた。更にまた、こうした
電磁ポンプは騒音が大きく、電動ポンプなどと同
様に電力消費が大きいうえ、容量にくらべてコス
トが高いという問題もあつた。

そこで、従来の電磁式ポンプの代りに圧電振動
子を利用するポンプを用いることが提案されてお
り、たとえば特公昭59−97411号には、圧電磁器
材料を利用した振動子を用いて液体加圧部を構成
した送油ポンプが開示されている（第５図）。こ
の例の送油ポンプは、金属円板ｂにピエゾ素子ｃ
を接合して得た振動子ａを対向させて構成した液
体加圧室ｄの両端に逆止弁ｅ，ｆを設けて、振動
子ａが交互に凹凸に変形することにより液体を吸
入しまた吐出するようにしてある。

しかし、この形状のポンプでは商用電源を用い
て振動子ａへの入力を位相制御できるから低流量
でも脈動を少なくできる利点があるものの、振動
子ａの変形量が比較的に小さいので必要な流量を
確保するには面積を大きく取る必要があり、液体
加圧室ｄの形状が大きくならざるを得ない。その
ため、空気などが液体加圧室内に残り易く、それ
が体積の変化を吸収してポンプの機能を低下さ
せ、また液体の送出速度の安定化が遅れるなどの
問題があつた。

本考案者らは、上述のような従来の圧電式ポン
プの問題点を解決するため、往復動ピストンによ
り液体を一定方向に吸入吐出するポンプ部を液面
下に設けると共に片持梁状に支持された圧電振動
子を液面より上方に設け、該圧電振動子の振動端
の運動を該液面を通して設けたジヨイント部材に
よつて該ピストンに伝達するよう構成したことを
特徴とする小型圧電ポンプを提案し、特許出願し
ている。

解決しようとする問題点 かかる新規な圧電ポンプでは圧電振動子の一方
端が片持梁状に固定されているが、固定に際して
位置決めが難しいうえ固定部分に繰返し応力がか
かることによつて固定部分が緩み易いこともあつ
て、固定端から振動端までの長さにばらつきが生
じ、そのため送液量が不揃いとなりまた不安定化
しがちな問題があつた。

そこで本考案は、送液量の精度が高くかつ安定
で寿命の長い圧電ポンプを提供することを目的と
した。

〔考案の構成〕

問題点を解決するための手段 前記の目的を達成することができる本考案の圧
電ポンプは、往復動ピストンにより液体を一定方
向に吸入吐出するポンプ部を液面下に設けると共
に片持梁状に支持された圧電振動子を液面より上
方に設け、該圧電振動子の振動端の運動を該液面
を通して設けたジヨイント部材によつて該ピスト
ンに伝達するよう構成した圧電ポンプにおいて、
該圧電振動子は固定端部の電極が設けられていな
い部分を両面から固定部材により挾持固定され、
該固定部材の端縁位置と該電極の端縁位置とが一
致すると共に電極端子部分が該固定部材により被
覆されるよう構成されたことを特徴とするもので
ある。

本考案の圧電ポンプの一例を第１図に示す。図
において、１はポンプケースであり、その下端部
にポンプ室１ａが形成されている。ポンプ室１ａ
の下側には入口逆止弁１ｂを介して吸入口１ｃが
設けられ、上側には出口逆止弁１ｄを介して供給
口１ｅに連絡する通路が設けられている。またポ
ンプ室１ａの側方にはシリンダ部１ｆが設けられ
ており、ピストン２が摺動自在に装着されてい
る。

３は板状の圧電振動子であり、上端３ａが固定
されて片持梁状となつており、その両面に設けた
電極に交流電圧を印加することによつて下端３ｂ
が振動する（図における左右方向に）ようになつ
ている。圧電振動子の振動端３ｂには、電気絶縁
性の接手４が固着され、この接手４を介して棒状
のジヨイント部材５が圧電振動子３の延長方向に
添つて設けられている。

本考案において用いられる圧電振動子３は、た
とえば第２図に示すような構造を有しており、上
端に固定部材９と結合するための取付孔３１ｂを
有する固定端部３１ａと下端に接手４と結合する
ための取付孔３１ｄ，３１ｅを有する振動端部３
１ｃとを形成した基体３１の両面に板状の圧電セ
ラミツクス体３２を接合し、更にその表面に金属
電極３３を積層してなるものである。また、固定
部材９は、たとえば硬質プラスチツクスで形成さ
れたもので、周部に枠９ａをまた中心部に導線収
容溝９ｂを設け、基体の固定端部３１ａを挾持す
る第１挾持部９ｃには結合孔９ｅと溶融結着する
ためのピン９ｆとを設けてあると共に圧電セラミ
ツクス体３２の固定端部３２ａを挾持する第２挾
持部９ｄを設けてなるものである。このような固
定部材９は、基体の固定端部３１ａと圧電セラミ
ツクス体の固定端部３２ａとからなる圧電振動子
の固定端部３ａの両面からそれぞれ取り付けら
れ、取付孔３１ｂを通してそれぞれのピン９ｆを
相手方の結合孔９ｅに嵌着し、ピン９ｆの先端部
をたとえば超音波溶着などの方法で溶融変形後固
化させるなどによつて一体に結着する。この際、
電極３３の上縁３３ａから延長して設けられた端
子部３３ｂの先端は導線収容溝９ｂの内部に位置
するので、導線（図示せず）の太さやハンダ付け
の厚さなどは圧電振動子の固定端３ａの固定には
何等影響しない。そして、電極の上縁３３ａは固
定部材９の下縁９ｇと一致するように形成されて
おり、電極３３の面は固定部材９では挾持されな
いようになつている。

また、圧電振動子３の振動端３ｂは、基体３１
の下方に延長して形成された振動端部３１ｃと基
体３１の上に接合された圧電セラミツクス体３２
の振動端部３２ｂとで構成され、接手４と振動端
３ｂとは固定部材９と固定端３ａとの結合とほぼ
同様の方法により結合されていて、電極３３の面
は接手４では挾持されない。

なお、固定部材９はポンプケース１の上部に形
成された圧電振動子収容部に嵌着して固定されて
いる。

ジヨイント部材５は、その先端付近でピストン
２の後端部に形成された透孔２ａに挿通されてお
り、圧電振動子３の左右振動を増幅してピストン
２に伝え、ピストン２がシリンダ部１ｆ内を往復
動するように構成されている。

６はポンプ室１ａ部分や吸入口１ｃ、シリンダ
部１ｆ、ピストン２などを含むポンプ部を囲むよ
うに設けられた保護カバーであり、その側面に設
けられた窓部６ａはたとえば目の細かい織網など
からなる濾材７で遮断してあり、液体のみが通過
できるようになつている。

ここでH.L.は高位限界液面であり、L.L.は低位
限界液面である。

一方、８は制御回路であり、たとえば100Vの
交流電力が給電線８ａから供給され、信号線８ｂ
から入力される流量調節信号によつて制御された
駆動信号が出力線８ｃを経て圧電振動子３に出力
されるように構成されている。

作 用 このような本考案の圧電ポンプは、圧電振動子
３の振動をジヨイント部材を介してピストン２に
伝えるように構成されているが、圧電振動子３の
電極３３は固定部材９で挾持されずまた接手４で
も挾持されないので、圧電振動子３の電歪による
機械的変形が妨げられず、固定部材９も圧電振動
子３からの変形応力によつて挾持力の低下などを
起すこともない。

〔考案の効果〕

本考案の圧電ポンプは、上述のような圧電振動
子の取付構造を有しているので、圧電振動子の振
動エネルギーが固定端や振動端で損失することな
く効率の高い送液運転ができるほか、固定端や振
動端における結合に緩みなどが生ずるおそれが少
ない。さらにまた、電極の端縁と固定部材や接手
との端縁との位置合わせが極めて容易となり、組
立精度が向上すると共に圧電振動子の機械的出力
特性のばらつきが少なく、信頼性が高いものとな
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の圧電ポンプの１例の構造を示
す断面図、第２図はその圧電振動子の正面図であ
り、第３図はその圧電振動子の固定端に結合する
固定部材の正面図ａおよび断面図ｂ、第４図はそ
の圧電振動子の振動端に結合した接手の正面図ａ
および側面図ｂであり、第５図は従来の圧電送油
ポンプの断面図である。 １……ポンプケース、１ａ……ポンプ室、１ｆ
……シリンダ部、２……ピストン、３……圧電振
動子、３ａ……固定端、３ｂ……振動端、４……
接手、５……ジヨイント部材、６……保護カバ
ー、７……濾材、８……制御回路、９……固定部
材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 往復動ピストンにより液体を一定方向に吸入吐
   出するポンプ部を液面下に設けると共に片持梁状
   に支持された圧電振動子を液面より上方に設け、
   該圧電振動子の振動端の運動を該液面を通して設
   けたジヨイント部材によつて該ピストンに伝達す
   るよう構成した圧電ポンプにおいて、該圧電振動
   子は固定端部の電極が設けられていない部分を両
   面から固定部材により挾持固定され、該固定部材
   の端縁位置と該電極の端縁位置とが一致すると共
   に電極端子部分が該固定部材により被覆されるよ
   う構成されたことを特徴とする圧電ポンプ。