JP2009156253A - ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】振動体の振動効率が高い次元で確保され、もって吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができるポンプを提供する。
【解決手段】ハウジング2にダイヤフラム3の周縁部を固定して両者の間にポンプ室5を形成し、ダイヤフラム3に固着された圧電素子4によってダイヤフラム3を駆動して撓み振動を発生させることにより、ポンプ室5内の圧力を変動させて空気等の流体を圧送するポンプにおいて、ダイヤフラム3および圧電素子4を含む振動体6が固有振動数で振動する時に生じる円周状のノード部6Aを、弾性を有する接着剤40を介してハウジング2に弾性的に固定する。
【選択図】図3
【解決手段】ハウジング2にダイヤフラム3の周縁部を固定して両者の間にポンプ室5を形成し、ダイヤフラム3に固着された圧電素子4によってダイヤフラム3を駆動して撓み振動を発生させることにより、ポンプ室5内の圧力を変動させて空気等の流体を圧送するポンプにおいて、ダイヤフラム3および圧電素子4を含む振動体6が固有振動数で振動する時に生じる円周状のノード部6Aを、弾性を有する接着剤40を介してハウジング2に弾性的に固定する。
【選択図】図3
Description
本発明は、例えば薄板状のダイヤフラムを撓み振動させて流体(空気や液体)を圧送するマイクロポンプ等のポンプに関する。
比較的少量の流体を高い精度で定量的に圧送するマイクロポンプが提供されている。この種のポンプとしては、ダイヤフラムポンプが知られている(特許文献1等)。ダイヤフラムポンプは、ポンプ室を形成する壁部の一部がダイヤフラムと呼ばれる可撓性を有する薄板状の振動体で構成され、このダイヤフラムを圧電素子等の駆動手段で撓み振動させることにより、ポンプ室内に吸入した流体をポンプ室外に吐出するものである。また、最近ではダイヤフラムを超音波振動させてポンプ室内に共鳴現象を発生させ、これによって得られる圧力差から流体を搬送するダイヤフラムポンプも知られている(特許文献2等)。
図9は、この種のダイヤフラムポンプの一従来構造を示している。このポンプは、ダイヤフラム101が圧電素子102により駆動されて上下方向に撓み振動することにより、吸入口103aからポンプ室104内へ吸入された流体が吐出口103bから吐出されるといったポンプ作用が連続的に生じる。圧電素子102はダイヤフラム101の表面に貼着されており、交流信号等の駆動信号が付与されると径方向に収縮振動し、その振動でダイヤフラム101が一体的に撓み振動する。ポンプ室104は、ハウジング110の上面に形成された平面視円形状の凹所110aとダイヤフラム101とによって形成されている。また、ハウジング110には吸入口103aおよび吐出口103bからポンプ室104に通じる吸入流路111aおよび吐出流路111bが形成されている。そして、これら吸入流路111aおよび吐出流路111bには、流体の流動方向に応じた逆止弁112a,112bがそれぞれ設けられている。
このポンプのポンプ作用は以下の通りである。すなわち、ダイヤフラム101が上方に撓んでポンプ室104の容積が増大すると吸入側の逆止弁112aが開くとともに吐出側の逆止弁112bが閉じ、流体は吸入口103aから吸入流路111aを経てポンプ室104内に吸入される。次いでダイヤフラム101が下方に撓んでポンプ室104の容積が減少すると吸入側の逆止弁112aが閉じるとともに吐出側の逆止弁112bが開き、流体はポンプ室104から吐出流路111bを経て吐出口103bから吐出される。ダイヤフラム101は、周縁部101aがハウジング110の外周部の表面と環状のカバー部材120とに挟持されており、カバー部材120が図示せぬねじによってハウジングに締結されることで、ダイヤフラム101はハウジング110に固定されている。
図9に示したポンプのダイヤフラム101は、ハウジング110とカバー部材120とによって挟み込まれて固定されている周縁部101aが非振動領域とされ、この周縁部101aの内側が、ポンプ室104に面する振動領域101bとなっている。ダイヤフラム等の振動体は固有振動数を有しており、その固有振動数で振動した場合に、最も振幅が大きい状態になって最も振動効率が高くなることが知られている。なお、図9に示したポンプでは、振動するものはダイヤフラム101だけではなく、ダイヤフラム101に固着されている圧電素子102や配線等も振動系に含まれ、それら振動系全体が固有振動数で振動した場合に最大の振動効率が得られるものである。
ところで、ダイヤフラム等の振動体にあっては、振動時にはノード部と呼ばれる節が生じる。そして、振動体を自由な状態で振動させたときには、そのノード部より外側の領域が、ノード部より内側の領域に対しノード部を支点として反対側に撓むように振動する。図9のポンプの場合には、ダイヤフラム101の周縁部101aが全く振動しないように固定されており、内側領域すなわち振動領域101bとの境界が強制的に実際のノード部101Aとされる。このノード部101Aは、ポンプ室104の内周縁に対応する円周状の線の部分である。
振動体が固有振動している状態でのノード部と、強制的に作り出された実際のノード部とが一致すれば、振動効率の大きな低下は抑えられる。しかしながら、図9に示したポンプのように、ダイヤフラム101の周縁部101aがハウジング110とカバー部材120とに挟み込まれて固定されると、ダイヤフラム101の周縁部101aの振動が抑制されて振動領域101bの振動効率が低下したり、ダイヤフラム101の周縁部101aを比較的強固に固定する必要が生じたりする。このような不都合は、ダイヤフラム101を含む振動体が数十〜数百Hz程度であって固有振動数よりも明らかに低い周波数で振動する場合には、圧電素子102の駆動電圧に応じた力でダイヤフラム101が変形しようとするため大きな影響がない。ところが、ダイヤフラム101を含む振動体を固有振動数で共振させる場合には、ダイヤフラム101の自由な振動が抑制されることになるため、問題が顕著となる。振動効率の低下は圧電素子102の駆動電圧を上げるなどで対処可能であるが、不経済である。また、ダイヤフラム101の固定強度を向上させるにはハウジング110やカバー部材120の寸法を大きくすることで達成可能であるが、製品全体の寸法が大きくなりコンパクト化が阻害される。
よって本発明は、ダイヤフラムを含む振動体の振動効率が高い次元で確保され、もって吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができるポンプを提供することを目的としている。
本発明は、ハウジングと、このハウジングに支持され、該ハウジングとの間にポンプ室を形成する薄板状の振動体とを備え、振動体が撓み振動することにより、ポンプ室内に供給される流体をポンプ室外に送出するポンプであって、振動体は、該振動体が固有振動数で振動する時に生じる円周状のノード部が、ハウジングに弾性的に支持されていることを特徴としている。
本発明のポンプによれば、振動体が撓み振動することにより、ポンプ室内に供給された流体に圧力変動が起きてその流体がポンプ室外に送出されるといったポンプ作用が生じる。振動体は、固有振動数で振動する時におけるノード部がハウジングに弾性的に支持されている。このため振動体の支持部材(上記ハウジングやカバー部材等)によって振動体の振動が抑制されるといった不都合は起こらず、振動体は、最大限、あるいは最大限に近い振動効率で振動可能である。したがって、吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができる。
振動体のノード部がハウジングに支持されている構成とすることは、円周状の線を剛体であるハウジングの一部によりピンポイントで支持するということになり、構造上の精度や製品ごとのばらつき等を考慮すると、従来では容易ではなかった。しかしながら本発明のようにノード部の一面側を、弾性を有する接着剤を介してハウジングに接着することにより、ノード部以外の領域も支持される状態であっても振動を抑制することがないので、実質的にノード部を支持する構成を容易に得ることができる。
また、ノード部を、ハウジングとハウジングに固定されるカバー部材との間に配し、ノード部を弾性部材を介してハウジングとカバー部材とによって挟持する支持構造でも、ノード部をハウジングに支持させることができる。この場合、ノード部とハウジングとの間、およびノード部とカバー部材との間に、都合2つの環状の弾性部材を介装することになり、振動体はこれら弾性部材に挟持されて支持される。
本発明では、振動体を、振動体自身が有する固有振動数と一致する周波数、すなわち共振周波数で振動させる形態を含む。
本発明の振動体は、薄板状のダイヤフラムと、このダイヤフラムに貼着された圧電素子とを備え、この圧電素子に駆動信号が付与されることにより、該圧電素子およびダイヤフラムを含む振動体が撓み振動するものであり、この振動体が、該振動体自身の固有振動数で振動する時に生じるノード部はダイヤフラムに生じ、このダイヤフラムに生じるノード部が、ハウジングに弾性的に支持されている形態が一具体例として挙げられる。
本発明によれば、振動体のノード部がハウジングに弾性的に支持されているから、振動体の振動がハウジング等の支持部材で抑制されることがなく振動体の振動効率が高い次元で確保され、もって吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができるといった効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は一実施形態に係る空気圧送用のダイヤフラムポンプ(以下、単にポンプと略称)1Aの断面図である。ポンプ1Aは、ハウジング2とダイヤフラム3を備えている。ハウジング2は、図1において上下に配された上側ハウジング10と下側ハウジング20とから構成されている。上下のハウジング10,20は外径が同一の円盤状のもので、上側ハウジング10の下面に下側ハウジング20が接着、あるいはねじ止め等の手段で同心状に接合されてハウジング2が構成されている。
図1は一実施形態に係る空気圧送用のダイヤフラムポンプ(以下、単にポンプと略称)1Aの断面図である。ポンプ1Aは、ハウジング2とダイヤフラム3を備えている。ハウジング2は、図1において上下に配された上側ハウジング10と下側ハウジング20とから構成されている。上下のハウジング10,20は外径が同一の円盤状のもので、上側ハウジング10の下面に下側ハウジング20が接着、あるいはねじ止め等の手段で同心状に接合されてハウジング2が構成されている。
上側ハウジング10の上面中央には、平面視円形状のポンプ室凹所11が形成されている。そして、ポンプ室凹所11の周囲には環状の外周厚肉部12が形成され、ポンプ室凹所11の底部が中央薄肉部13となっている。ポンプ室凹所11の深さは、上側ハウジング10の厚さ、すなわち外周厚肉部12の厚さの例えば半分程度である。
下側ハウジング20には、下方に突出する一対の接続管部21A,21Bが形成されている。2つの接続管部21A,21Bは、一方が吸入側、他方が吐出側であり、吸入側接続管部21Aには吸入流路22aが形成され、吐出側接続管部21Bには吐出流路22bが形成されている。そして、吸入流路22aの先端開口が吸入口23a、吐出流路22bの先端開口が吐出口23bとなっている。吸入側接続管部21Aには空気導入用のチューブが接続され、吐出側接続管部21Bには空気導出用のチューブが接続される(いずれも図示略)。
下側ハウジング20の上面(上側ハウジング10への接合面)であって各接続管部21A,21Bに対応する部分には、吸入側弁収容凹所24aと吐出側弁収容凹所24bがそれぞれ形成されている。吸入流路22aは吸入側弁収容凹所24aに連通し、吐出流路22bは吐出側弁収容凹所24bに連通している。また、上側ハウジング10における中央薄肉部13であって各弁収容凹所24a,24bに対応する部分には、これら弁収容凹所24a,24bとポンプ室凹所11とを連通させる吸入孔14aおよび吐出孔14bが、それぞれ形成されている。
吸入側弁収容凹所24aには吸入側逆止弁30Aが収容され、吐出側弁収容凹所24bには吐出側逆止弁30Bが収容されている。各逆止弁30A,30Bは、ゴムや樹脂等の弾性を有する材料によって舌片状に形成されたものである。吸入側逆止弁30Aは吸入流路22aの吸入側弁収容凹所24aへの開口を覆っており、吸入側弁収容凹所24aの底面に一端部が固定されている。吸入側逆止弁30Aは固定端部を支点に上側ハウジング10方向に揺動可能となっており、その方向に吸入側逆止弁30Aが揺動すると、吸入流路22aがポンプ室凹所11に連通する。一方、吐出側逆止弁30Bは上側ハウジング10の吐出孔14bを覆っており、上側ハウジング10の下面に一端部が固定されている。吐出側逆止弁30Bは固定端部を支点に下側ハウジング20方向に揺動可能となっており、その方向に吐出側逆止弁30Bが揺動すると、ポンプ室凹所11が吐出流路22bに連通する。
ダイヤフラム3は、弾性を有する金属薄板等を材料として円盤状に形成されたものである。ダイヤフラム3の径は、上側ハウジング10の外径とポンプ室凹所11の内径との中間に設定されている。このダイヤフラム3の片面(上面)には、円盤状の圧電素子4が同心状に配され、かつ、接着等の手段によって固着されている。圧電素子4の径は、ダイヤフラム3の径よりも小さく、かつ、上側ハウジング10のポンプ室凹所11の内径よりも小さい。
ダイヤフラム3は、圧電素子4を上方に向けた状態で、上側ハウジング10の外周厚肉部12の上面に、環状に塗布された接着剤40を介して固定されている。接着剤40は、外周厚肉部12の上面に形成された環状の接着剤充填溝15に充填されている。接着剤40は硬化した状態でも一定の弾性を有するもので、例えば、アクリル変成シリコーン樹脂系弾性接着剤(例えば、セメダイン社製:スーパーX)や合成ゴム系弾性接着剤等が好適に用いられる。すなわち、ダイヤフラム3は接着剤40を介して上側ハウジング10に弾性的に固定されている。ダイヤフラム3はポンプ室凹所11を覆って気密的に上側ハウジング10に接着されており、ポンプ室凹所11がポンプ室5として形成されている。
接着剤充填溝15は、上側ハウジング10と同心状に形成されている。したがって、接着剤充填溝15に充填される接着剤40も上側ハウジング10と同心状の環状に充填されている。また、ダイヤフラム3も上側ハウジング10と同心状に配置されている。ダイヤフラム3は、圧電素子4に電圧が印加されて所定のサイン波や矩形波等の交流信号(駆動信号)が与えられることにより、上下方向に撓み振動する。
この場合、圧電素子4に電圧が印加されて撓み振動するものは、ダイヤフラム3のみならず、圧電素子4も一体に振動し、さらには、圧電素子4以外のダイヤフラム3に一体に固着されている他の付随物(例えば圧電素子4の配線)も含まれる。ここでは、そのようなダイヤフラム3とともに一体に振動する付随物と、ダイヤフラム3自身を含む振動系全体を振動体6と称し、ダイヤフラム3単独の場合と区別して説明する。圧電素子4に付与される駆動信号は、振動体6が、振動体6自身の有する固有振動数と一致する周波数(共振周波数)で振動、すなわち共振するものとされる。
振動体6が振動する時には、振動しない円周状の節、すなわちノード部が同心状に生じる。振動体6が固有振動数で振動した際のノード部は、常に一定位置に生じる。図2は、振動体6が固有振動数で共振している状態を模式的に示しており、6Aが円周状のノード部である。この場合、ノード部6Aはダイヤフラム3の外周部分に生じており、振動体6は、ノード部6Aが外周縁よりもやや内側に1つ存在する1次モードで共振している。このように振動体6が1次モードで共振すると、ノード部6Aよりも外周側のダイヤフラム3の周縁部3aは、ノード部6Aの内側のポンプ室5に面する主振動領域3bの撓み方向とは逆方向に撓む。このような撓み振動を許容するために、ダイヤフラム3と上側ハウジング10の外周厚肉部12の上面との間には、必要な隙間が空いている。この隙間は、接着剤40が接着剤充填溝15から若干突出しており、その突出面にダイヤフラム3が接着されていることによって形成される。
そしてこの場合の振動体6は、ダイヤフラム3の外周部分に生じるノード部6Aの全周が接着剤40に接着されている。換言すると、振動体6は、振動体6が固有振動数で振動する状態でのノード部6Aが、接着剤40を介してハウジング2に弾性的に支持されている。
以上が一実施形態のポンプ1Aの構成であり、このポンプ1Aは次のように作動する。
圧電素子4に電圧を印加して所定の駆動信号を連続的に与えることにより、ダイヤフラム3を含む振動体6全体が比較的高い周波数(例えば20kHz程度)で上下方向に撓み振動し、共振する。図3は1次モードで振動する振動体6の上下の撓み振動を示しており、図3(a)に示すように振動体6が上方へ撓むとポンプ室5の容積が増大し、図3(b)に示すように振動体6が下方へ撓むとポンプ室5の容積が減少する。
圧電素子4に電圧を印加して所定の駆動信号を連続的に与えることにより、ダイヤフラム3を含む振動体6全体が比較的高い周波数(例えば20kHz程度)で上下方向に撓み振動し、共振する。図3は1次モードで振動する振動体6の上下の撓み振動を示しており、図3(a)に示すように振動体6が上方へ撓むとポンプ室5の容積が増大し、図3(b)に示すように振動体6が下方へ撓むとポンプ室5の容積が減少する。
振動体6が上方に撓んでポンプ室5の容積が増大すると、ポンプ室5内が負圧になる。これによって吸入側逆止弁30Aは上側ハウジング10方向に揺動して開き、空気が吸入口23aから吸入流路22aに入り、さらに空気は吸入側弁収容凹所24a、吸入孔14aを経てポンプ室5内に吸入される。また、吐出側逆止弁30Bは上側ハウジング10の吐出孔14bを覆って閉じた状態が保持される。
次に、振動体6が下方に撓んでポンプ室5の容積が減少すると、ポンプ室5内は正圧になる。これによって、吐出側逆止弁30Bは下側ハウジング20方向に揺動して開き、ポンプ室5内の空気が、吐出孔14b、吐出側弁収容凹所24b、吸入流路22bを経て吐出口23bから吐出される。この時、吸入側逆止弁30Aはポンプ室5から吸入孔14aに入り込んだ空気に押されて吸入流路22aの開口を閉じる閉状態となり、ポンプ室5内の空気は吸入口23aから吐出されない。
以上の吸入/吐出の動作が高速で繰り返されることによってポンプ作用が連続的に生じ、空気が吐出口23bから圧送される。振動体6は、振動周波数が高くなると、図4に示すように、ノード部が2つとなる2次モードで共振する。2つのノード部は、外周側ノード部6Aと内周側ノード部6Bであって、いずれもダイヤフラム3と同心状である円周状の線として存在する。
図5は2次モードで共振する振動体6の撓み振動を示している。この場合は、内周側ノード部6Bの内側がダイヤフラム3の主振動領域3bとなっており、図5(a)に示すように主振動領域3bが上方に撓むと空気が吸入され、図5(b)に示すように主振動領域3bが下方に撓むと空気が吐出される。
上記一実施形態のポンプ1Aによれば、振動体6は、固有振動数で振動する時におけるノード部6Aのみが弾性を有する接着剤40を介してハウジング2の上側ハウジング10に弾性的に支持されている。そして振動体6は、上側ハウジング10に支持されているノード部6Aの外周側の周縁部3aを含めて、全体が振動可能となっている。これはノード部6Aのみが弾性的に支持されているからであり、ダイヤフラム3の周縁部3aが拘束されることなく振動することにより、振動体6は常に固有振動数で振動(この場合、共振)する。
したがって、振動周波数が変化しにくく安定した振動特性を得ることができるとともに、振動体6の振動効率は最大限、あるいは最大限に近い状態となる。これらの結果、吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができる。また、圧電素子4に印加する電圧を比較的低くしても吐出量を確保することができるので、経済的である。
また、ハウジング2へのダイヤフラム3の固定は、上側ハウジング10にダイヤフラム3を接着剤40で接着させるだけであって、従来のようにハウジングとカバー部材との間にダイヤフラム3の周縁部3aを挟み込むといった構造ではないことから、比較的簡素である。このため、組み立て性の向上が図られるとともに、接着剤40によって十分な気密性が確保される。その接着剤40は接着剤充填溝15に充填されるので、弾性が十分に発揮される厚さを得ることができる。このため、ダイヤフラム3を含む振動体6の振動特性を一層向上させることができる。また、接着剤充填溝15は、ダイヤフラム3のノード部6Aに対応した接着剤充填位置を明確に表示するものであるから、この点でも組み立て性の向上が図られる。
次に、図6〜図8を参照して本発明の他の実施形態を説明する。
この実施形態のポンプ1Bは、上記実施形態のポンプにおいて、ハウジング2に対するダイヤフラム3の固定構造を変更したものである。ハウジング2を構成する上側ハウジング10の上面には、内側凸条16aと外側凸条16bとが同心状に形成されている。内側凸条16aの内側がポンプ室凹所11として形成され、また、外側凸条16bの外径はダイヤフラム3の外径よりもやや大きく設定されている。内外の凸条16a,16bの間には環状溝17が形成されている。外側凸条16bの外周側は段部18となっており、この段部18に、カバー部材50が嵌合される。
この実施形態のポンプ1Bは、上記実施形態のポンプにおいて、ハウジング2に対するダイヤフラム3の固定構造を変更したものである。ハウジング2を構成する上側ハウジング10の上面には、内側凸条16aと外側凸条16bとが同心状に形成されている。内側凸条16aの内側がポンプ室凹所11として形成され、また、外側凸条16bの外径はダイヤフラム3の外径よりもやや大きく設定されている。内外の凸条16a,16bの間には環状溝17が形成されている。外側凸条16bの外周側は段部18となっており、この段部18に、カバー部材50が嵌合される。
カバー部材50は、外径がハウジング2と同一で、内径がポンプ室凹所11の内径よりやや大きい環状のものである。カバー部材50の外周側の下面には、下方に突出する環状の凸部51が形成されている。また、凸部51の内側の内周部52の下面には、上側ハウジング10の環状溝17と寸法(径および深さ)が同一の環状溝53が、同心状に形成されている。凸部51の内径は上側ハウジング10の外側凸条16bの外径よりも僅かに大きい。この凸部51の内側にダイヤフラム3が収容されるとともに、凸部51が上側ハウジング10の段部18に嵌合されている。
上側ハウジング10およびカバー部材50の各環状溝17,53には、ゴム製のOリングからなるシール部材60がそれぞれ嵌め込まれている。シール部材60の太さは環状溝17,53の深さよりもやや大きく、したがって環状溝17,53から若干突出している。ダイヤフラム3は、これらシール部材60を介して、ノード部6Aが上側ハウジング10とカバー部材50の内周部52とによって弾性的に挟持され、固定されている。カバー部材50は、外周側の凸部51が上側ハウジング10の段部18に嵌合され、この状態でハウジング2に固定されている。ハウジング2に対するカバー部材50の固定手段としては、カバー部材50の凸部51、上下のハウジング10,20の重畳部を貫通するボルトによってこれらを共締めするなどの手段が挙げられる。
図7はポンプ1Bが1次モードで共振した際の振動体6の撓み振動を示しており、図8はポンプ1Bが2次モードで共振した際の振動体6の撓み振動を示している。いずれの場合も、上記実施形態のポンプ1Aと同様のポンプ作用が発揮されて空気が圧送される。
このポンプ1Bの場合、ダイヤフラム3の外周部分に生じる振動体6のノード部6Aが、弾性を有するシール部材60によって弾性的に挟持されて固定されている。そして、上記のように、シール部材60は、嵌合されている環状溝17,53から若干突出しており、したがって、これらシール部材60に挟持されたダイヤフラム3と、上側ハウジング10の内外の凸条16a,16b、およびカバー部材50の内周部との間には、それぞれ隙間が空いている。
このため、振動体6は、シール部材60に挟持されているノード部6Aの外周側の周縁部3aが拘束を受けずに振動可能となっている。したがって、振動体6は常に固有振動数で振動(この場合、共振)し、その振動効率は最大限、あるいは最大限に近い状態となる。その結果、上記実施形態と同様に、吐出量の多い高効率のポンプ作用を得ることができる。
以上、ダイヤフラムの揺動によりポンプ室の容量変化によって流体を圧送するポンプの実施形態を説明したが、本発明は、ダイヤフラムを超音波振動させてポンプ室内に共鳴現象を発生させ、これによって得られる圧力差から流体を搬送するポンプにも適用することができる。
1A,1B…ダイヤフラムポンプ
2…ハウジング
3…ダイヤフラム
4…圧電素子
5…ポンプ室
6…振動体
6A,6B…ノード部
10…上側ハウジング
20…下側ハウジング
40…接着剤
50…カバー部材
60…シール部材(弾性部材)
2…ハウジング
3…ダイヤフラム
4…圧電素子
5…ポンプ室
6…振動体
6A,6B…ノード部
10…上側ハウジング
20…下側ハウジング
40…接着剤
50…カバー部材
60…シール部材(弾性部材)
Claims (5)
- ハウジングと、
このハウジングに支持され、該ハウジングとの間にポンプ室を形成する薄板状の振動体とを備え、
前記振動体が撓み振動することにより、前記ポンプ室内に供給される流体をポンプ室外に送出するポンプであって、
前記振動体は、該振動体が固有振動数で振動する時に生じる円周状のノード部が、前記ハウジングに弾性的に支持されていることを特徴とするポンプ。 - 前記振動体は、前記ノード部の一面側が弾性を有する接着剤を介して前記ハウジングに接着されていることにより、該ハウジングに支持されていることを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
- 前記振動体の前記ノード部は、前記ハウジングと、該ハウジングに固定されるカバー部材との間に配され、該ノード部が、弾性部材を介してハウジングとカバー部材とによって挟持されて支持されていることを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
- 前記振動体が、該振動体の固有振動数と一致する周波数で振動することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポンプ。
- 前記振動体は、薄板状のダイヤフラムと、このダイヤフラムに貼着された圧電素子とを備え、この圧電素子に駆動信号が付与されることにより、該圧電素子およびダイヤフラムを含む振動体が撓み振動するものであり、
この振動体が、該振動体自身の固有振動数で振動する時に生じる前記ノード部はダイヤフラムに生じ、このダイヤフラムに生じるノード部が、前記ハウジングに弾性的に支持されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポンプ。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011131042A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | 輸液ポンプモジュール及び輸液システム |
JP5494801B2 (ja) * | 2010-05-21 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | 流体ポンプ |
JP2014181609A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Toshiba Corp | 流体ポンプ |
US20150071797A1 (en) * | 2012-06-11 | 2015-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Blower |
WO2016063711A1 (ja) * | 2014-10-23 | 2016-04-28 | 株式会社村田製作所 | バルブ、流体制御装置 |
CN109477478A (zh) * | 2016-07-29 | 2019-03-15 | 株式会社村田制作所 | 阀、气体控制装置 |
WO2019187410A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 日本電気硝子株式会社 | ダイヤフラム装置の製造方法及びダイヤフラム装置 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8297947B2 (en) | 2009-06-03 | 2012-10-30 | The Technology Partnership Plc | Fluid disc pump |
US8821134B2 (en) | 2009-06-03 | 2014-09-02 | The Technology Partnership Plc | Fluid disc pump |
US8371829B2 (en) | 2010-02-03 | 2013-02-12 | Kci Licensing, Inc. | Fluid disc pump with square-wave driver |
US8646479B2 (en) | 2010-02-03 | 2014-02-11 | Kci Licensing, Inc. | Singulation of valves |
CN103644105B (zh) * | 2013-11-11 | 2016-01-20 | 江苏大学 | 一种阿基米德螺线管无阀压电泵 |
JP6183574B2 (ja) * | 2015-04-27 | 2017-08-23 | 株式会社村田製作所 | ポンプ |
GB2569417B (en) * | 2018-07-31 | 2020-06-17 | Ttp Ventus Ltd | Microfluidic drive system |
EP3884162B1 (de) * | 2018-11-23 | 2023-12-20 | HNP Mikrosysteme GmbH | Dichtstruktur für eine transportvorrichtung mit formgedächtnislegierung |
CN111140478B (zh) * | 2020-01-22 | 2024-12-20 | 常州威图流体科技有限公司 | 一种压电微泵及气体控制装置 |
WO2024229011A2 (en) * | 2023-04-30 | 2024-11-07 | Georgia Southern University Research And Service Foundation, Inc. | A flap valve magnetorheological micropump |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6128776A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ポンプ |
JPH02149880U (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-21 | ||
JPH04353279A (ja) * | 1991-05-30 | 1992-12-08 | Mitsubishi Materials Corp | 圧電ダイヤフラムポンプ |
JP2578974Y2 (ja) * | 1991-06-18 | 1998-08-20 | 化成オプトニクス株式会社 | 高吐出圧用圧電ポンプ |
JP2001065461A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Matsushita Electric Works Ltd | 圧電ダイヤフラムポンプ及びこれを用いた血圧計及び圧電ダイヤフラムポンプの製造方法 |
JP2003013861A (ja) * | 2001-04-24 | 2003-01-15 | Matsushita Electric Works Ltd | ポンプ及びその製造方法 |
JP2007071070A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Alps Electric Co Ltd | ダイヤフラムポンプ |
-
2008
- 2008-08-08 JP JP2008205069A patent/JP2009156253A/ja active Pending
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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011131042A (ja) * | 2009-11-25 | 2011-07-07 | Ricoh Co Ltd | 輸液ポンプモジュール及び輸液システム |
JP5494801B2 (ja) * | 2010-05-21 | 2014-05-21 | 株式会社村田製作所 | 流体ポンプ |
JP2014098396A (ja) * | 2010-05-21 | 2014-05-29 | Murata Mfg Co Ltd | 流体ポンプ |
US8747080B2 (en) | 2010-05-21 | 2014-06-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Fluid pump |
US10626861B2 (en) * | 2012-06-11 | 2020-04-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Blower |
US20150071797A1 (en) * | 2012-06-11 | 2015-03-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Blower |
JP2014181609A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Toshiba Corp | 流体ポンプ |
WO2016063711A1 (ja) * | 2014-10-23 | 2016-04-28 | 株式会社村田製作所 | バルブ、流体制御装置 |
CN107076137A (zh) * | 2014-10-23 | 2017-08-18 | 株式会社村田制作所 | 阀与流体控制装置 |
JPWO2016063711A1 (ja) * | 2014-10-23 | 2017-07-27 | 株式会社村田製作所 | バルブ、流体制御装置 |
US11041580B2 (en) | 2014-10-23 | 2021-06-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Valve and fluid control device |
CN109477478A (zh) * | 2016-07-29 | 2019-03-15 | 株式会社村田制作所 | 阀、气体控制装置 |
WO2019187410A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 日本電気硝子株式会社 | ダイヤフラム装置の製造方法及びダイヤフラム装置 |
JP2019173645A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 日本電気硝子株式会社 | ダイヤフラム装置の製造方法及びダイヤフラム装置 |
JP7104879B2 (ja) | 2018-03-28 | 2022-07-22 | 日本電気硝子株式会社 | ダイヤフラム装置の製造方法及びダイヤフラム装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009072261A1 (ja) | 2009-06-11 |
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