JPS61123782A - Piezoelectric type pump - Google Patents
Piezoelectric type pumpInfo
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- JPS61123782A JPS61123782A JP59244960A JP24496084A JPS61123782A JP S61123782 A JPS61123782 A JP S61123782A JP 59244960 A JP59244960 A JP 59244960A JP 24496084 A JP24496084 A JP 24496084A JP S61123782 A JPS61123782 A JP S61123782A
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- piezoelectric element
- pump
- bimorph
- piezoelectric
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
竜業上の利用分野
本発明は圧電セラミックを駆動源とする流体加圧・輸送
に利用する流体ポンプに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fluid pump using a piezoelectric ceramic as a driving source for pressurizing and transporting fluid.
従来の技術
従来この種のポンプにおいては、第6図に示すように容
器1にビス2の力を利用して非対称型バイモルフ3(以
下圧電素子と呼ぶ)をシール材4を設けて取付はポンプ
室5を構成させていた。この構成によると、環境温度が
低下してくると圧電素子3の温度特性により同じ交流駆
動電圧を印加しているにもかかわらず、振巾が小さくな
りポンプ室5の膨脹・収縮の量が減少してその結果ポン
プの流量が大巾に低下する現象を防止出来なかった。ポ
ンプ流量が環境温度により大巾に変化することは、ポン
プを利用する而から望ましいこととは言えないものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of pump, as shown in FIG. Room 5 was configured. According to this configuration, when the environmental temperature decreases, the amplitude becomes smaller and the amount of expansion and contraction of the pump chamber 5 decreases due to the temperature characteristics of the piezoelectric element 3, even though the same AC drive voltage is applied. As a result, it was not possible to prevent the phenomenon in which the flow rate of the pump decreased significantly. Since the pump is used, it is not desirable for the pump flow rate to vary widely depending on the environmental temperature.
ち明が解決しようとする問題点
本発明は環境温度が低下してもポンプ流量の低下が少な
い性能の安定した圧電式ポンプを提供するものである。Problems to be Solved by Chimei The present invention provides a piezoelectric pump with stable performance, in which the pump flow rate does not decrease much even when the environmental temperature decreases.
問題点を解決するだめの手段
この目的を達成するために本発明は、圧電素子を容器に
取付ける時、圧電素子の外周において拘束するごとく、
寸法的に嵌合し容器の材質を圧電素子の熱膨脹係数の大
きなものとするとともに、圧電素子の軸方向移動を可能
な構成としつつ、容器と圧?「素子を結合するものであ
る。Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the present invention provides the following features:
The piezoelectric element is made of a material that fits dimensionally, and the material of the container has a large coefficient of thermal expansion for the piezoelectric element, and the piezoelectric element is configured to be able to move in the axial direction. “It connects elements.
作 用
このように構成することにより、環境温度が低下すると
熱膨脹係数の大きな容器が圧電素子よりも大きく収縮す
る。すると圧電素子はその外周において拘束嵌合されて
いるため径方向の力を受け、その結果、軸方向への変位
を発生する。軸方向には圧電素子が移動可能とされてい
るために、圧電素子は軸方向に歪みを生じ、この結果圧
電素子の膨脹・収縮の作動面積が増大して、圧電素子の
温度による膨脹・収縮の振巾低下を補償し、ポンプ流用
の低下を小さくすることが達成できるものである。Operation With this configuration, when the environmental temperature decreases, the container having a large coefficient of thermal expansion contracts more than the piezoelectric element. Then, since the piezoelectric element is constrained and fitted at its outer periphery, it receives a force in the radial direction, and as a result, it generates displacement in the axial direction. Since the piezoelectric element is movable in the axial direction, the piezoelectric element is distorted in the axial direction.As a result, the operating area for expansion and contraction of the piezoelectric element increases, and the piezoelectric element expands and contracts due to temperature. It is possible to compensate for the decrease in amplitude and reduce the decrease in pump flow.
実施例
以下、本発明の実施例を第1図〜第5図を用いて説明す
る。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be explained using FIGS. 1 to 5.
第1図において容器1と流入流路6、出口流路7は一体
に成形されており、それぞれはポンプ室5と連通になっ
ている。流入流路6には、出口流路7に向って順方向の
逆止弁8、出口流路7には流入流路6に向って逆方向の
逆止弁9が設けられ、ポンプ室5の体積が増大する時に
は、流入流路6より流体を吸入し、ポンプ室5の体積が
減少する時には、出口流量7より流体を吐出する構成に
なっている。圧電素子3は第2図a、bに示すように金
属円板10と圧電セラミック11を接着材で貼り付けた
構成で、しかも圧電セラミック11の表面には電極が印
刷して設けられている。(図示せず)これは通常、圧電
ブザーとして市場に出ているものである。この圧電素子
3を容器1に外周12を拘束して嵌合されており、さら
に容′a1と圧電素子3の間をシールするシール材4が
シール材押え金具13により押え付けられて位置決めさ
れ、蓋14により固定されている。シール材押え金具1
3は圧電素子3とは接せず、すき間を存しており、シー
ル材4は、ゴム等の高分子弾性体で構成され、圧電素子
3はポンプ室5より外側に力を受けるとシール材40弾
性範囲内で変位可能になっている。In FIG. 1, the container 1, the inflow channel 6, and the outlet channel 7 are integrally formed, and each communicates with the pump chamber 5. The inflow channel 6 is provided with a check valve 8 that extends in the forward direction toward the outlet channel 7 , and the outlet channel 7 is provided with a check valve 9 that extends in the reverse direction toward the inflow channel 6 . When the volume of the pump chamber 5 increases, fluid is sucked in from the inflow channel 6, and when the volume of the pump chamber 5 decreases, fluid is discharged from the outlet flow path 7. As shown in FIGS. 2a and 2b, the piezoelectric element 3 has a structure in which a metal disk 10 and a piezoelectric ceramic 11 are bonded together with an adhesive, and electrodes are printed on the surface of the piezoelectric ceramic 11. (not shown) This is typically what is available on the market as a piezoelectric buzzer. This piezoelectric element 3 is fitted into the container 1 with its outer periphery 12 restrained, and a sealing material 4 for sealing between the container 'a1 and the piezoelectric element 3 is pressed and positioned by a sealing material holding fitting 13. It is fixed by a lid 14. Seal material holding fitting 1
3 is not in contact with the piezoelectric element 3, leaving a gap, and the sealing material 4 is made of an elastic polymer such as rubber, and when the piezoelectric element 3 receives a force outward from the pump chamber 5, the sealing material It is possible to displace within the elastic range of 40.
以上の構成で動作を説明する。圧電素子3に交流駆動電
圧(図示せず)を印加すると圧電素子3は凹凸に変形す
る。この凹凸の変形によるポンプ室5の体積変化により
、流入流路6より出口流路7への流体流が生ずる。今環
境温度20°Cで第3図のように圧電素子3と容器1が
嵌合された場合を考える。電圧を印加してポンプ室5内
の流体を押し出す時、圧電素子3は点線のように△L1
だけわん曲する。この時の作動面積はA1で表示される
。この状態から環境温度が低下すると容器1は収縮する
ので圧電素子3は第4図のようにポンプ室5より外側に
わん曲する。これは容”17’s 1と圧電素子3の外
周の端部15が収縮してくるからである。その結果、圧
電素子3の作動面積A2は、ポンプ室5の外周16よシ
外側に移動するため増大する。すなわち、AI <A2
となる。圧電素子3に電圧を印加すると△L2だけわん
曲する。このわん曲の値△L1と△L2は圧電素子3へ
の印加電圧と環境温度により決定され、△L1〉△L2
となるが、AI <A2であるが故に、ポンプ室5の体
積変化△vは、△V1 oc △r、1− AI 、△
V20c△L2・A2の関係があるので各々、嵌合の寸
法値、圧電素子3の寸法を最適化すれば、△v1り△v
2にすることが可能となる。第4図のように圧電素子3
がわん曲するのはシール材4が弾性体であることによる
。ポンプ特性を第5図によって説明すると、環境温度が
変化すると直線!のごとく変化する。これは従来品の特
性であり、本発明のものでは、金板りに20°Cで組立
嵌合を実施した場合環境温度が20℃以下になると直線
■のようになり、温度低下による流量低下は改善される
のである。これは、作動面積A2が増大することにより
補償されたためである。The operation will be explained using the above configuration. When an AC driving voltage (not shown) is applied to the piezoelectric element 3, the piezoelectric element 3 is deformed into irregularities. Due to the change in the volume of the pump chamber 5 due to the deformation of the irregularities, a fluid flow from the inlet channel 6 to the outlet channel 7 is generated. Now, consider a case where the piezoelectric element 3 and the container 1 are fitted together as shown in FIG. 3 at an environmental temperature of 20°C. When a voltage is applied to push out the fluid in the pump chamber 5, the piezoelectric element 3 moves ΔL1 as shown by the dotted line.
Just make a bend. The operating area at this time is displayed as A1. When the environmental temperature decreases from this state, the container 1 contracts and the piezoelectric element 3 bends outward from the pump chamber 5 as shown in FIG. This is because the volume 17's 1 and the end 15 of the outer periphery of the piezoelectric element 3 contract.As a result, the operating area A2 of the piezoelectric element 3 moves outward from the outer periphery 16 of the pump chamber 5. Therefore, AI < A2
becomes. When a voltage is applied to the piezoelectric element 3, it bends by ΔL2. The curve values △L1 and △L2 are determined by the voltage applied to the piezoelectric element 3 and the environmental temperature, and △L1〉△L2
However, since AI < A2, the volume change △v of the pump chamber 5 is △V1 oc △r, 1- AI , △
Since there is a relationship between V20c△L2 and A2, △v1 and △v can be obtained by optimizing the fitting dimensions and the dimensions of the piezoelectric element 3.
2. As shown in Fig. 4, piezoelectric element 3
The reason for the bending is that the sealing material 4 is an elastic body. To explain the pump characteristics using Figure 5, as the environmental temperature changes, it becomes a straight line! It changes like this. This is a characteristic of conventional products, and in the case of the present invention, when assembled and fitted to a metal plate at 20°C, when the environmental temperature becomes 20°C or lower, the line becomes like a straight line (■), and the flow rate decreases due to the temperature drop. will be improved. This is because this was compensated for by increasing the operating area A2.
発明の効果
圧電素子を取付ける。容器の熱膨脹係数を大きくし、圧
電素子の外周を嵌合させ、容器と圧電素子の熱収縮量の
差によって強制的に圧電素子をわん曲させ、その結果と
して膨脹・収縮の作動面積を増大させるごとくしである
ことによって、環境温度の低下による圧電素子の膨脹・
収縮の振巾低下を補償し、ポンプ流量の低下を最小限忙
することが可能となる。Effects of the invention Attach a piezoelectric element. The thermal expansion coefficient of the container is increased, the outer periphery of the piezoelectric element is fitted, and the piezoelectric element is forcibly bent due to the difference in the amount of thermal contraction between the container and the piezoelectric element, and as a result, the operating area for expansion and contraction is increased. Due to this, the expansion of the piezoelectric element due to a drop in the environmental temperature
It is possible to compensate for the decrease in contraction amplitude and minimize the decrease in pump flow rate.
、 第1図は本発明の一実施例の圧電式ポンプの側断面
図、第2図aは非対称型バイモルフの正面図、第2図す
は第2図a Lf)A −A線断面図、第3図は組立温
度による非対称型バイモルフ部分の部分側断面図、第4
図は温度が低下した場合の非対称型バイモルフ部分の側
断面図、第5図は環境温度とポンプ流量の相関説明グラ
フ、第6図は従来の圧電式ポンプの部分側断面図である
。
1・・・−容器、3−・・非対称型バイモルフ、4・・
・・・シール材、5・・・・・・ポンプ室、6・・・・
・流入流路、7−・・・・出口流路、8・・・・・・逆
止弁、9・・・・・・逆止弁、10・・・・・・金属円
板、11−・・圧電セラミック。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図
第 2(1!II, FIG. 1 is a side sectional view of a piezoelectric pump according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 a is a front view of an asymmetric bimorph, and FIG. Figure 3 is a partial side sectional view of the asymmetric bimorph part at different assembly temperatures;
The figure is a side sectional view of the asymmetric bimorph part when the temperature decreases, FIG. 5 is a graph explaining the correlation between environmental temperature and pump flow rate, and FIG. 6 is a partial side sectional view of a conventional piezoelectric pump. 1...-container, 3-... asymmetric bimorph, 4...
... Seal material, 5 ... Pump chamber, 6 ...
- Inflow channel, 7-... Outlet channel, 8... Check valve, 9... Check valve, 10... Metal disk, 11- ...Piezoelectric ceramic. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 (1! II
Claims (1)
圧電セラミックを貼り付けた非対称型バイモルフを径方
向に拘束して取付けポンプ室を形成し、前記流入流路及
び出口流路にそれぞれ逆止弁を設け、前記非対称型バイ
モルフに交流駆動電圧を印加して前記ポンプ室を膨脹・
収縮させ、前記流入流路から出口流路に流体流れを生じ
させるとともに、前記容器を金属より熱膨脹係数の大き
な物質で構成し、環境温度が低下するに従い、前記容器
と金属円板の収縮の差の力によって前記非対称型バイモ
ルフの膨脹・収縮の作動面積を増大させた圧電式ポンプ
。An asymmetrical bimorph consisting of a disk-shaped piezoelectric ceramic attached to a metal disk is restrained in the radial direction in a container having an inlet flow path and an outlet flow path to form an attached pump chamber, Each is provided with a check valve, and an AC drive voltage is applied to the asymmetric bimorph to inflate and inflate the pump chamber.
and causing a fluid flow from the inlet channel to the outlet channel, and the container is made of a material with a larger thermal expansion coefficient than metal, and as the environmental temperature decreases, the difference in shrinkage between the container and the metal disc A piezoelectric pump in which the operating area for expansion and contraction of the asymmetric bimorph is increased by the force of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244960A JPS61123782A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Piezoelectric type pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244960A JPS61123782A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Piezoelectric type pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123782A true JPS61123782A (en) | 1986-06-11 |
Family
ID=17126508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59244960A Pending JPS61123782A (en) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | Piezoelectric type pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61123782A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6589229B1 (en) | 2000-07-31 | 2003-07-08 | Becton, Dickinson And Company | Wearable, self-contained drug infusion device |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59244960A patent/JPS61123782A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6589229B1 (en) | 2000-07-31 | 2003-07-08 | Becton, Dickinson And Company | Wearable, self-contained drug infusion device |
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