JPH05172060A - 微量ポンプ - Google Patents
微量ポンプInfo
- Publication number
- JPH05172060A JPH05172060A JP34272291A JP34272291A JPH05172060A JP H05172060 A JPH05172060 A JP H05172060A JP 34272291 A JP34272291 A JP 34272291A JP 34272291 A JP34272291 A JP 34272291A JP H05172060 A JPH05172060 A JP H05172060A
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- bubbles
- piezoelectric element
- valve
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】微量ポンプ１０は逆止弁４をポンプ室１１内部
に設置し、ポンプ室１１を二分割すると共に、逆止弁４
の流れ方向と圧電素子１の振動変形方向とが並行になる
ように構成する。又、弁座２と弁体３間に若干の隙間を
設け、気泡５が通過し易いようにしている。この場合、
弁体３を弾性変形量の大きい薄膜状のシリコンゴム等で
製作し、その表面にテフロンコーティングを施す。 【効果】ポンプ全体を小形化した場合でも、ポンプ内部
へ気泡が混入することによるポンプの機能を停止させる
ことなく、連続液送できる微量ポンプを実現できる。
に設置し、ポンプ室１１を二分割すると共に、逆止弁４
の流れ方向と圧電素子１の振動変形方向とが並行になる
ように構成する。又、弁座２と弁体３間に若干の隙間を
設け、気泡５が通過し易いようにしている。この場合、
弁体３を弾性変形量の大きい薄膜状のシリコンゴム等で
製作し、その表面にテフロンコーティングを施す。 【効果】ポンプ全体を小形化した場合でも、ポンプ内部
へ気泡が混入することによるポンプの機能を停止させる
ことなく、連続液送できる微量ポンプを実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層型ないしバイモルフ
型の圧電素子を用いた微量ポンプに係り、特に、ポンプ
室内部に気泡が混入した場合の気泡除去装置に関する。
型の圧電素子を用いた微量ポンプに係り、特に、ポンプ
室内部に気泡が混入した場合の気泡除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】積層型ないしバイモルフ型の圧電素子を
応用したポンプは、一般に、小流量用ポンプとして用い
られている。これは、圧電素子の振動変形量が数十μｍ
程度と小さく、素子のみの変形量では大流量を液送する
ことが困難なためである。通常、このような圧電ポンプ
は、例えば、特開昭61−28776 号公報に見るように、ポ
ンプ室のケーシングの一部を圧電素子で構成すると共
に、流体の吸入口及び吐出口付近の流路に逆止弁を付設
するような構造となっている。このように構成されたポ
ンプにおいて、圧電素子に交流電圧を加えると素子は振
動変形し、ポンプ室内部の流体は押し出され、ポンプと
して機能することができる。
応用したポンプは、一般に、小流量用ポンプとして用い
られている。これは、圧電素子の振動変形量が数十μｍ
程度と小さく、素子のみの変形量では大流量を液送する
ことが困難なためである。通常、このような圧電ポンプ
は、例えば、特開昭61−28776 号公報に見るように、ポ
ンプ室のケーシングの一部を圧電素子で構成すると共
に、流体の吸入口及び吐出口付近の流路に逆止弁を付設
するような構造となっている。このように構成されたポ
ンプにおいて、圧電素子に交流電圧を加えると素子は振
動変形し、ポンプ室内部の流体は押し出され、ポンプと
して機能することができる。
【０００３】図２は、従来の圧電素子を応用した微量ポ
ンプ１０の構造の一例を示したものである。ここでは、
ポンプ室１１の上下に二個のバイモルフ型の圧電素子１
を付設すると共に、吸入口２０及び吐出口２１付近の流
路中に逆止弁４を付設し、上流側への還流を押さえるよ
うに構成している。このようなポンプに用いられる逆止
弁４としては、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
な構造が考えられる。両逆止弁４共、固定部品である弁
座２と弾性変形可能な弁体３とを備え、流れを制御する
ものである。ポンプ室１１内部に流入した流体は、順方
向の流れ（図中右方向）には、流体力により弁体３の中
央部が流れ方向に弾性変形し、弁体３のスリット部から
流出する。一方、逆方向の流れ（図中左方向）には、弁
体３が流れをさえぎることにより、上流側への逆流を防
止するものである。本圧電ポンプ１０を小形化した場
合、逆止弁４自身の小形化も必要となる。例えば、吸入
口２０及び吐出口２１の外径寸法をφ１mm程度とした場
合、逆止弁の各流路部をφ０.２〜φ０.３mm程度の寸法
で製作する必要がある。このようなポンプ１０に、気泡
５（一般に１〜２mmの大きさをもつ）が混入した流体が
流入すると、図４に示すように、逆止弁４の狭い流路部
に気泡５が留まり、ポンプ１０外部に排出できなくなる
ことが予想され、その結果、ポンプとしての機能を果た
さなくなるという問題がある。
ンプ１０の構造の一例を示したものである。ここでは、
ポンプ室１１の上下に二個のバイモルフ型の圧電素子１
を付設すると共に、吸入口２０及び吐出口２１付近の流
路中に逆止弁４を付設し、上流側への還流を押さえるよ
うに構成している。このようなポンプに用いられる逆止
弁４としては、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
な構造が考えられる。両逆止弁４共、固定部品である弁
座２と弾性変形可能な弁体３とを備え、流れを制御する
ものである。ポンプ室１１内部に流入した流体は、順方
向の流れ（図中右方向）には、流体力により弁体３の中
央部が流れ方向に弾性変形し、弁体３のスリット部から
流出する。一方、逆方向の流れ（図中左方向）には、弁
体３が流れをさえぎることにより、上流側への逆流を防
止するものである。本圧電ポンプ１０を小形化した場
合、逆止弁４自身の小形化も必要となる。例えば、吸入
口２０及び吐出口２１の外径寸法をφ１mm程度とした場
合、逆止弁の各流路部をφ０.２〜φ０.３mm程度の寸法
で製作する必要がある。このようなポンプ１０に、気泡
５（一般に１〜２mmの大きさをもつ）が混入した流体が
流入すると、図４に示すように、逆止弁４の狭い流路部
に気泡５が留まり、ポンプ１０外部に排出できなくなる
ことが予想され、その結果、ポンプとしての機能を果た
さなくなるという問題がある。
【０００４】さらに、ポンプ１０の小形化に伴い、弁体
３の可動部が非常に小さくなるので、弁体３を変形させ
るのに比較的大きな力が必要となり、圧電素子１の反発
力では弁体３を十分に変形させることができないという
問題がある。
３の可動部が非常に小さくなるので、弁体３を変形させ
るのに比較的大きな力が必要となり、圧電素子１の反発
力では弁体３を十分に変形させることができないという
問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】医療や製薬機器に用い
られるポンプには、数ｃｃ以下の流量を移送する微量ポ
ンプが必要とされ、制御性に優れ、かつ、小型化に対応
し易いことから、圧電ポンプは有効な方式の一つといえ
る。しかし、ポンプの小形化に当っては、ポンプ本体に
実装される逆止弁の小形化も必要となり、それに伴い、
逆止弁内の流路部の断面積が非常に狭くなる。このた
め、気泡が混入した流体がポンプ内に流入した場合、気
泡が逆止弁の狭い流路部を通過できずポンプ室内部に残
留する恐れがある。いったん残留した気泡は、その表面
張力の影響によりポンプ自身の力ではポンプ外部に排出
することができず、徐々に気泡が滞留し、最後にはポン
プとしての機能を果たさなくなるという問題がある。
られるポンプには、数ｃｃ以下の流量を移送する微量ポ
ンプが必要とされ、制御性に優れ、かつ、小型化に対応
し易いことから、圧電ポンプは有効な方式の一つといえ
る。しかし、ポンプの小形化に当っては、ポンプ本体に
実装される逆止弁の小形化も必要となり、それに伴い、
逆止弁内の流路部の断面積が非常に狭くなる。このた
め、気泡が混入した流体がポンプ内に流入した場合、気
泡が逆止弁の狭い流路部を通過できずポンプ室内部に残
留する恐れがある。いったん残留した気泡は、その表面
張力の影響によりポンプ自身の力ではポンプ外部に排出
することができず、徐々に気泡が滞留し、最後にはポン
プとしての機能を果たさなくなるという問題がある。
【０００６】その対策法として、強制的に気泡を排除す
る専用の加圧手段の付設が考えられるが、その都度、気
泡除去を行っていたのでは使い勝手が悪く、しかもポン
プ全体が大形化するという問題がある。又、他の手段と
して、逆止弁の流路断面積を大きくするために、ポンプ
本体に実装せず、外部に配置することも考えられるが、
ポンプ全体の大形化につながり、微量用ポンプとしては
不適当である。
る専用の加圧手段の付設が考えられるが、その都度、気
泡除去を行っていたのでは使い勝手が悪く、しかもポン
プ全体が大形化するという問題がある。又、他の手段と
して、逆止弁の流路断面積を大きくするために、ポンプ
本体に実装せず、外部に配置することも考えられるが、
ポンプ全体の大形化につながり、微量用ポンプとしては
不適当である。
【０００７】本発明の目的は、数ｃｃ程度の微量流体を
取り扱う圧電素子応用ポンプにおいて、ポンプ内部に気
泡が混入した場合でも、ポンプ自らの力で気泡を排出
し、ポンプ機能を停止させることなく連続液送できる微
量ポンプを提供することにある。
取り扱う圧電素子応用ポンプにおいて、ポンプ内部に気
泡が混入した場合でも、ポンプ自らの力で気泡を排出
し、ポンプ機能を停止させることなく連続液送できる微
量ポンプを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、逆止弁をポンプ室内部に設置することにより、装置
を大形化することなく気泡の通過を可能にする寸法を得
るようにした。
に、逆止弁をポンプ室内部に設置することにより、装置
を大形化することなく気泡の通過を可能にする寸法を得
るようにした。
【０００９】
【作用】前述のように構成することにより、ポンプ全体
を小形化した場合でも、逆止弁を圧電素子の直径とほぼ
同程度での大きさで製作可能なため、逆止弁の流路断面
積を気泡の通過できるに十分な寸法を確保することがで
きる。これにより、ポンプの各流路部から気泡の残留し
易い個所、すなわち、逆止弁の狭い流路部分をなくすこ
とができる。したがって、ポンプ内に気泡が混入した場
合でも、円滑にポンプ外部に排出できるため、ポンプと
しての機能を損なうことがない。
を小形化した場合でも、逆止弁を圧電素子の直径とほぼ
同程度での大きさで製作可能なため、逆止弁の流路断面
積を気泡の通過できるに十分な寸法を確保することがで
きる。これにより、ポンプの各流路部から気泡の残留し
易い個所、すなわち、逆止弁の狭い流路部分をなくすこ
とができる。したがって、ポンプ内に気泡が混入した場
合でも、円滑にポンプ外部に排出できるため、ポンプと
しての機能を損なうことがない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を引用しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１１】図１は本発明の微量ポンプ１０の一実施例
を示したものである。ここでは、逆止弁４をポンプ室１
１内部に設置し、ポンプ室１１を二分割すると共に、逆
止弁４の流れ方向と圧電素子１の振動変形方向とが並行
になるように構成している。又、弁座２と弁体３間に若
干の隙間を設け、気泡５が通過し易いようにしている。
この場合、弁体３を弾性変形量の大きい薄膜状のシリコ
ンゴム等で製作すると共に、その表面にテフロンコーテ
ィングを施し、発水性を向上させるようにしている。こ
のように構成することにより、ポンプ１０全体を小形化
した場合でも、逆止弁４を圧電素子１の直径とほぼ同程
度の大きさで製作できるため、逆止弁４の流路断面積を
十分大きく設定することができる。したがって、ポンプ
１０内部に気泡５が滞留し易い個所がなくなり、気泡５
が混入した場合でも、速やかに外部へ排出されるのでポ
ンプ機能を損なうことがない。又、一つの逆止弁４で逆
流防止を図れるため、部品点数減少による高信頼性化が
図れると共に、安価に製作できる。
を示したものである。ここでは、逆止弁４をポンプ室１
１内部に設置し、ポンプ室１１を二分割すると共に、逆
止弁４の流れ方向と圧電素子１の振動変形方向とが並行
になるように構成している。又、弁座２と弁体３間に若
干の隙間を設け、気泡５が通過し易いようにしている。
この場合、弁体３を弾性変形量の大きい薄膜状のシリコ
ンゴム等で製作すると共に、その表面にテフロンコーテ
ィングを施し、発水性を向上させるようにしている。こ
のように構成することにより、ポンプ１０全体を小形化
した場合でも、逆止弁４を圧電素子１の直径とほぼ同程
度の大きさで製作できるため、逆止弁４の流路断面積を
十分大きく設定することができる。したがって、ポンプ
１０内部に気泡５が滞留し易い個所がなくなり、気泡５
が混入した場合でも、速やかに外部へ排出されるのでポ
ンプ機能を損なうことがない。又、一つの逆止弁４で逆
流防止を図れるため、部品点数減少による高信頼性化が
図れると共に、安価に製作できる。
【００１２】次いで、図５に本発明の変形応用例の一例
を示す。これは、逆止弁４の弁座２部品をポンプ１０本
体の一部品として構成したものである。すなわち、ポン
プ本体に、逆止弁の機能の一部をもたせるように構成し
た例である。図からも明らかなように、弁座２部分を省
略できるため、弁座２とポンプ１０との接合部からのリ
ークを防止できるため、信頼性の高いポンプを実現でき
る。又、ポンプ１０を構成する部品点数が少なくなるた
め、さらに安価に製作できる。
を示す。これは、逆止弁４の弁座２部品をポンプ１０本
体の一部品として構成したものである。すなわち、ポン
プ本体に、逆止弁の機能の一部をもたせるように構成し
た例である。図からも明らかなように、弁座２部分を省
略できるため、弁座２とポンプ１０との接合部からのリ
ークを防止できるため、信頼性の高いポンプを実現でき
る。又、ポンプ１０を構成する部品点数が少なくなるた
め、さらに安価に製作できる。
【００１３】さて、本ポンプに付設する逆止弁４の構造
は、例えば、図６に示すように、弁座２と弁体３との間
隔を一定間隔Ｔ離すように構成することも可能である。
本構造とすることにより、弁の吐出側流路径Ｄｏを弁吸
入側流路径Ｄｉと同程度に大きく設定することが可能と
なるため、より気泡５を排出し易くなる。
は、例えば、図６に示すように、弁座２と弁体３との間
隔を一定間隔Ｔ離すように構成することも可能である。
本構造とすることにより、弁の吐出側流路径Ｄｏを弁吸
入側流路径Ｄｉと同程度に大きく設定することが可能と
なるため、より気泡５を排出し易くなる。
【００１４】さらに、図７に示すように、逆止弁４の吸
入口２０数を複数とすることも可能である。これによ
り、ポンプ室１１内に入った複数の気泡５は、逆止弁４
の各吸入口２０に分散して流れるため、速やかにポンプ
１０外部へ排出される。したがって、気泡５の混入によ
る流量低下時間を短くできる。又、この吸入口２０の形
状は、ストレート形状のみに限定されるものではない。
例えば、図８に示すように、吸入口２０形状をテーパ状
とすることも考えられる。これにより、ポンプ室１１内
部の気泡５をスムーズに逆止弁４の吸入口２０に導くこ
とができるため、気泡５混入による流量低下時間を、よ
り短縮できる。
入口２０数を複数とすることも可能である。これによ
り、ポンプ室１１内に入った複数の気泡５は、逆止弁４
の各吸入口２０に分散して流れるため、速やかにポンプ
１０外部へ排出される。したがって、気泡５の混入によ
る流量低下時間を短くできる。又、この吸入口２０の形
状は、ストレート形状のみに限定されるものではない。
例えば、図８に示すように、吸入口２０形状をテーパ状
とすることも考えられる。これにより、ポンプ室１１内
部の気泡５をスムーズに逆止弁４の吸入口２０に導くこ
とができるため、気泡５混入による流量低下時間を、よ
り短縮できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、ポンプ全体を小形化し
た場合でも、ポンプ内部へ気泡が混入することによるポ
ンプ機能停止させることなく、連続液送できる微量ポン
プを実現できる。
た場合でも、ポンプ内部へ気泡が混入することによるポ
ンプ機能停止させることなく、連続液送できる微量ポン
プを実現できる。
【００１６】又、一つの逆止弁で逆流防止を図れるた
め、部品点数減少による高信頼性化が図れると共に、安
価に製作できる。
め、部品点数減少による高信頼性化が図れると共に、安
価に製作できる。
【図１】本発明の一実施例を示す微量ポンプの上面図
（ａ）及び横断面図（ｂ）。
（ａ）及び横断面図（ｂ）。
【図２】従来の圧電素子応用ポンプの構造例を示した横
断面図。
断面図。
【図３】従来の圧電ポンプに供試される逆止弁の一例の
横断面図。
横断面図。
【図４】従来の圧電ポンプに供試される逆止弁に気泡が
混入した場合の滞留状況を示す横断面図。
混入した場合の滞留状況を示す横断面図。
【図５】逆止弁の弁座部品をポンプ本体の一部品として
構成した微量ポンプの横断面図。
構成した微量ポンプの横断面図。
【図６】逆止弁の弁座と弁体の間隔を、一定間隔離すよ
うに構成した微量ポンプの横断面図。
うに構成した微量ポンプの横断面図。
【図７】逆止弁の吸入口数を複数とした微量ポンプの横
断面図。
断面図。
【図８】吸入口形状をテーパ状とした微量ポンプの横断
面図。
面図。
１…圧電素子、２…弁座、３…弁体、４…逆止弁、５…
気泡、１０…ポンプ、１１…ポンプ室、２０…吸入口、
２１…吐出口。
気泡、１０…ポンプ、１１…ポンプ室、２０…吸入口、
２１…吐出口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 勇輔 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】圧電素子と、前記圧電素子を駆動制御する
制御装置とを備えたポンプにおいて、逆止弁または一方
向性流体抵抗をポンプ室内部に設置し、ポンプ室を二分
割したことを特徴とする微量ポンプ。 - 【請求項２】圧電素子と、前記圧電素子を駆動制御する
制御装置とを備えたポンプにおいて、ポンプ本体に逆止
弁または一方向性流体抵抗の機能の一部を付属させたこ
とを特徴とする微量ポンプ。 - 【請求項３】圧電素子と、前記圧電素子を駆動制御する
制御装置とを備えたポンプにおいて、逆止弁または一方
向性流体抵抗をポンプ室内部に設置し、前記ポンプ室を
二分割したことを特徴とする微量ポンプの気泡除去方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34272291A JPH05172060A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 微量ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34272291A JPH05172060A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 微量ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172060A true JPH05172060A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18355987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34272291A Pending JPH05172060A (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 微量ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172060A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2022014121A1 (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-20 | ||
| TWI771885B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-07-21 | 研能科技股份有限公司 | 薄型氣體傳輸裝置 |
| CN117006024A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-07 | 黑龙江大学 | 一种压电式止回阀微泵及其制作方法 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP34272291A patent/JPH05172060A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2022014121A1 (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-20 | ||
| WO2022014121A1 (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-20 | 株式会社村田製作所 | 流体制御装置 |
| US20230140980A1 (en) * | 2020-07-17 | 2023-05-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Fluid control device |
| US12247559B2 (en) * | 2020-07-17 | 2025-03-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Fluid control device |
| TWI771885B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-07-21 | 研能科技股份有限公司 | 薄型氣體傳輸裝置 |
| US11703045B2 (en) | 2021-01-29 | 2023-07-18 | Microjet Technology Co., Ltd. | Thin gas transportation device |
| CN117006024A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-11-07 | 黑龙江大学 | 一种压电式止回阀微泵及其制作方法 |
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