JPH0447435Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案はセラミツクス系、有機系の１枚の圧電
体の両面に電極を形成してなる単層型の振動子ま
たは２枚の圧電体の貼合わせ、その貼合せ面及び
両面に電極を設けてなる積層型の振動子（バイモ
ルフ振動子という）を用いたポンプに係り、詳し
くは平板状ケーシングの内側周面に圧電振動子の
外周部をゴムシール材で支持し、この圧電振動子
の電極間に交流電圧を印加して該圧電振動子を振
動させることにより流体を吸込み、吐出する吸込
通路及び吐出通路を平板状ケーシングに備え、こ
の吸込通路及び吐出通路にそれぞれ吸込用、吐出
用チエツク弁を設けてなる圧電振動子ポンプに関
する。

〔従来技術〕

第１図ａ，ｂはそれぞれ従来の圧電振動子ポン
プの一例を示す平面図及びその一部を断面で示し
た側面図である。

第１図において、１は平板状ケーシングで、上
部ケーシング１ａと枠状中部ケーシング１ｂと下
部ケーシング１ｃとよりなる。２は２枚の圧電体
を貼合わせ、その貼合わせ面及び両面に電極を設
けてなるバイモルフ振動子である。このバイモル
フ振動子２の外周部は枠状中部ケーシング１ｂの
内側周面にシリコンゴムシール材３で支持されて
いる。４，５はそれぞれ上部ケーシング１ａに設
けた吸込通路及び吐出通路、６，７はそれぞれ吸
込通路４及び吐出通路５に設けた吸込用、吐出用
チエツク弁である。

吐出用チエツク弁７は吐出通路５に連通する流
入口８と、外部流路に連結される流出口（本ポン
プの吐出口となる）９を有する弁ケース１０内
に、流入口８と連通する通路１１を有する弁座１
２を設け、この弁座１２の通路１１に、この通路
１１を開閉するボール１３を該通路１１を塞ぐよ
うバネ１４で押圧するように構成されている。

また、吸込用チエツク弁６も同様の構成になつ
ており、１５は外部流路に連結される流入口（本
ポンプの吸込口となる）である。２４ａ，２４ｂ
はバイモルフ振動子の貼合わせ面電極と両面電極
との間に交流電圧を印加するためのリード線であ
る。

このような従来の圧電振動子ポンプは、バイモ
ルフ振動子２の電極間にリード線２４ａ，２４ｂ
を介して交流電圧を印加すると、バイモルフ振動
子２はその周波数で決まる振動数で第１図ｂ示の
上下方向に振動する。バイモルフ振動子２が下方
へ変位してその上方の空間Ａが負圧になつた時は
吐出用チエツク弁７のバネ１４と、吐出口９側の
圧力が高くなることにより吐出用チエツク弁７が
閉じると共に、吸込口１５側の圧力が高くなるこ
とにより吸込用チエツク弁６がバネに抗して開か
れて、流体を吸込口１５よりバイモルフ振動子２
の上方の空間Ａ内に吸込み、また、バイモルフ振
動子２が上方へ変位してその上方の空間Ａが正圧
になつた時は上記と逆に吸込用チエツク弁６が閉
じ、吐出用チエツク弁７が開かれて、上方の空間
Ａ内の流体を吐出口９より吐出する。このような
動作が繰返されて流体を連続的に吸込み、吐出す
るものである。

しかしながらこの従来の圧電振動子ポンプにお
いては、チエツク弁としてボール１３とバネ１４
を用いたチエツク弁６，７を用いているので、安
価に製造できる商用周波数を用いた場合には、ボ
ール１３の重量とバネ１４のバネ定数によりバイ
モルフ振動子２の振動数、即ち振動数５０または
60回／secに追従してボール１３が振動しないた
め確実に開閉動作せず、閉止動作が不完全である
ため、流体洩れが生じてポンプ効率が悪いばかり
でなく、ボール１３とバネ１４を用いるためチエ
ツク弁６，７は短寿命であり、かつ複雑で薄形化
が困難で高価であり、延いてはポンプの薄形化と
低廉化の妨げとなつている。

〔考案の目的〕

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであつ
て、その目的とするところは、チエツク弁を傘形
弁構造とするところによりポンプ効率を改善し、
かつチエツク弁の薄形化と低廉化を図つてポンプ
の薄形化と低廉化を達成した圧電振動子ポンプを
提供することである。

〔考案の構成〕

上記の目的を達成した本考案圧電振動子ポンプ
は、第２図ａ，ｂ示のように平板状ケーシング１
の内側周面で板状の圧電体を有する圧電振動子２
の外周部を支持し、この圧電振動子２の電極間に
交流電圧を印加して該圧電振動子２を振動させる
ことにより流体を吸込み、吐出する吸込通路４及
び吐出通路５を平板状ケーシング１に備え、この
吸込通路４及び吐出通路５にそれぞれ吸込用、吐
出用チエツク弁を設けてなる圧電振動子ポンプに
おいて、吸込通路４及び吐出通路５が平板状ケー
シング１の圧電振動子対向壁に穿設され、上記圧
電振動子は、圧電体両面に形成された電極上に絶
縁塗料を塗布し、その外面に耐蝕性材料の膜体を
接着し、上記吸込用、吐出用チエツク弁として、
連通孔１６，１６を有する仕切壁１７に、その連
通孔１６，１６を開閉する傘型の弾性弁体１８を
該連通孔１６，１６を覆うよう取り付けた構造の
傘型弁１９，２０を用いて構成する。

〔実施例の構成〕

本考案圧電振動子２を構成する圧電体として
は、セラミツクス系、有機系の圧電体を用いるこ
とができる。セラミツクス系の圧電体としてはチ
タン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸鉛、ジル
コン酸鉛、チタン・ジルコン酸系、ニオブ酸マグ
ネシウム・チタンジルコン酸鉛等のものを用いる
ことができ、有機系の圧電体としてはPVDFの一
軸延伸物、ポリアセタール、ポリアミド等の合成
樹脂にセラミツクス強誘電体の粉末を混練して成
形したもの等を用いることができる。

圧電振動子２は厚さ0.5〜３mmの１枚の薄板状
圧電体の両面に金属蒸着あるいは金属箔を接着す
ることにより膜状電極を形成してなる単層型のも
のであつてもよいが、２枚の薄板状圧電体を貼合
わせ、その貼合わせ面及び両面に膜状電極を形成
してなるバイモルフ振動子とすることが好まし
く、特に貼合わせ面の膜状電極にリン青銅薄板を
挿入接着した構造にするのが、大きな振動を得る
上で好ましい。

また、圧電振動子２の表面は保護と絶縁を兼ね
てエポキシ系塗料等の絶縁性塗料を塗布する等し
て絶縁層を形成し、更に、その外面に、シリコン
ゴム、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、
フツソ系樹脂等の耐蝕性材料の膜体を接着する。

圧電振動子２に印加する交流電圧の周波数は特
に限定されないので、商用電源の周波数を利用す
るのが便利である。

吸込通路４及び吐出通路５は、平板状ケーシン
グ１の圧電振動子２に対向する壁に穿設され、圧
電振動子２の面に直交する方向に設けられる。

また、傘型片１９，２０の弾性弁１８としては
シリコンゴム、天然ゴム、合成ゴム（SBR、ク
ロロプレン、ネオプレン、NBR等）、合成樹脂
（エチレン・酢酸ビニール共重合体、熱可塑性エ
ラストマー等）等のものを用いることができる。

圧電振動子ポンプの吸込用、吐出用チエツク弁
は、第３図ａ，ｂ示のように弁ケース２１の中央
部内周に、複数個の連通孔１６，１６を有する仕
切壁１７を設け、この仕切壁１７に、その連通孔
１６，１６を開閉する傘型の弾性弁体１８を該連
通孔１６，１６を覆うよう取り付けた構造の傘型
弁１９，２０を用いる。仕切壁１７への弾性弁体
１８の取り付けは、例えば仕切壁１７の中心に設
けた孔に弾性弁体１８の中心頭部１８ａを嵌入係
着して行なう。

この吸込用傘型弁１９は第２図ｂ示のように上
部ケーシング１ａの吸込通路４に連通して形成し
た収設穴に吐出側を吸込通路４側にして嵌着、螺
着等により収設し、吐出用傘型弁２０も上部ケー
シング１ａの吐出通路５に連通して形成した収設
穴に吸込側を吐出通路５側にして収設せしめる。

〔実施例の作用〕

次にその作用を説明する。バイモルフ振動子２
の電極間にリード線２４ａ，２４ｂを介して商用
電源を印加すると、バイモルフ振動子２はその周
波数50Hzまたは60Hzで決まる振動数50または60
回／secで第２図ｂ示の上下方向に振動する。バ
イモルフ振動子２が下方へ変位してその上方の空
間Ａが負圧になつた時は吐出口９側の圧力が吸込
側の圧力より高くなることにより吐出用傘型弁２
０の弁体１８がその圧力差で連通孔１６を閉じる
と共に吸込口１５側の圧力が吐出側の圧力より高
くなることにより吸込用傘型弁１９の弁体１８が
その圧力差で変形して連通孔１６を開き、流体を
吸込口１５より連通孔１６及び吸込通路４を通し
てバイモルフ振動子２の上方の空間Ａ内に吸込
む。またバイモルフ振動子２が上方へ変位してそ
の上方の空間Ａが正圧になつた時は上記とは逆に
吸込用傘型弁１９が閉じると共に吐出用傘型弁２
０が開かれて、上方の空間Ａ内の流体を吐出口９
より吐出する。このような動作が繰返されて流体
を連続的に吸込み、吐出するものである。

〔実施例の効果〕

本実施例は上記のように吸込用、吐出用チエツ
ク弁として傘型の弾性弁体１８を用いた傘型弁１
９，２０を用いているので、バイモルフ振動子２
の振動数に追従して弾性弁体１８が変位振動して
確実に開閉動作するから、流体洩れを生じるおそ
れがなく、ポンプ効率を向上できるばかりでな
く、バネを用いていないため金属部分がなく、長
寿命であり、かつボールとバネを用いたチエツク
弁６，７に比べて簡単で薄形化、低廉化を図るこ
とができる。従つて傘型弁１９，２０を平板状ケ
ーシング１に埋設できるので、ポンプの薄形化と
低廉化を達成することができる。

従来のチエツク弁６，７を用いた圧電振動子ポ
ンプと本考案のチエツク弁１９，２０を用いた圧
電振動子ポンプを、同一寸法のバイモルフ振動子
２の電極間に60Hz、100Vの商用電源を接続して
圧電振動子２を振動させ作動させたところ、本考
案圧電振動子ポンプの吐出圧は従来の圧電振動子
ポンプの吐出圧の約２倍であり、本考案圧電振動
子ポンプの吐出能力が優れていることが実証され
た。

本考案では傘型弁１９，２０の弁体１８の傘部
内面に、第４図示のように放射状に多数の溝２２
を形成し、この溝２２により流体の流れを良好な
らしめて応答性を向上させることができる。

なお、本考案においては、バイモルフ振動子２
を多層化してポンプを多段型とし、ポンプ能力を
一層向上させるように実施してもよい。

〔考案の効果〕

以上の説明より明らかなように本考案圧電振動
子ポンプによれば、平板状ケーシング１の内側周
面で圧電振動子２の外周部を支持し、この圧電振
動子２の電極間に交流電圧を印加して該圧電振動
子２を振動させることにより流体を吸込み、吐出
する吸込通路４及び吐出通路５を平板状ケーシン
グ１に備え、この吸込通路４及び吐出通路５にそ
れぞれ吸込用、吐出チエツク弁を設けてなる圧電
振動子ポンプにおいて、 上記吸込用、吐出用チエツク弁として、連通孔
１６，１６を有する仕切壁１７に、その連通孔１
６，１６を開閉する傘型の弾性弁体１８を該連通
孔１６，１６を覆うよう取り付けた構造の傘型弁
１９，２０を用いて構成したので、圧電振動子２
の振動数に追従して弾性弁体１８が変位振動して
確実に開閉動作するから、流体洩れを生じるおそ
れがなく、ポンプ効率を向上できるばかりでな
く、バネを用いていないため長寿命であり、かつ
ボールとバネを用いたチエツク弁６，７に比べて
簡単で薄形化、低廉化を図ることができ、従つて
傘型弁１９，２０を平板状ケーシング１に埋設で
きるので、ポンプの薄形化と低廉化を達成するこ
とができる。また、吸込用、吐出用チエツク弁を
平板状ケーシング１の圧電振動子対向壁に設けた
から、吸込通路４、吐出通路５の径を大きくする
ことができ、流体の流動抵抗を小さくできると共
に、吸込通路４、吐出通路５あるいは吸込用、吐
出用チエツク弁の径を大としても圧電振動子２と
平板状ケーシング１の壁面を近接して設置するこ
とができ、ポンプ室容積を最小限にすることがで
きる。従つて圧電振動子ポンプのようにポンプ室
の容積変化の小さいポンプにおいても送給される
気体の弾性圧縮のために吐出量が低下する欠陥を
避けることができる。更に傘型弁１９，２０の弁
体１８の傘部内面に、放射状に多数の溝２２を形
成したので、この溝２２により流体の流れを良好
ならしめ、結果としてチエツク弁の応答性を向上
させることができる。

また、圧電振動子２の電極上に絶縁塗料を塗布
し、この絶縁塗料の上面に耐蝕性材料の膜体を接
着したため、圧電振動子２の変位に伴う応力が分
散され、圧電体の折損、電極の破断等の事故を防
止でき、延いては圧電体及び電極の耐久性を向上
でき、ポンプ全体の信頼性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはそれぞれ従来の圧電振動子ポン
プの一例を示す平面図及びその一部を断面で示し
た側面図、第２図ａ，ｂはそれぞれ本考案圧電振
動子ポンプの一実施例を示す平面図及びその一部
を断面で示した側面図、第３図ａ，ｂはそれぞれ
本考案で使用する吸込用傘型弁及び吐出用傘型弁
の断面図、第４図は吸込用、吐出用傘型弁の弾性
弁体を示す裏面図である。 １……平板状ケーシング、２……（バイモル
フ）圧電振動子、３……ゴムシール材、４……吸
込圧電通路、５……吐出通路、９……吐出口、１
５……吸込口、１６……連通孔、１７……仕切
壁、１８……傘型の弾性弁体、１９，２０……吸
込用、吐出用傘型弁、２１……弁ケース、２２…
…溝、２３……凹凸、２４ａ，２４ｂ……リード
線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 平板状ケーシングの内側周面で板状の圧電振動
   子の外周部を支持し、この圧電振動子の電極間に
   交流電圧を印加して該圧電振動子を振動させるこ
   とにより流体を吸込み、吐出する吸込通路及び吐
   出通路を平板状ケーシングに備え、この吸込通路
   及び吐出通路にそれぞれ吸込用、吐出用チエツク
   弁を設けてなる圧電振動子ポンプにおいて、 吸込通路及び吐出通路が平板状ケーシングの圧
   電振動子対向壁に穿設され、上記圧電振動子は、
   圧電体表面に形成された電極上に絶縁塗料を塗布
   し、その外面に耐蝕性材料の膜体を接着し、上記
   吸込用、吐出用チエツク弁として、連通孔を有す
   る仕切壁に、その連通孔を開閉し、傘部内面に放
   射状の溝を有する傘型の弾性弁体を該連通孔を被
   うよう取り着けた構造の傘型弁を用いて構成した
   ことを特徴とする圧電振動子ポンプ。