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JP2012528980A - Fluid disc pump - Google Patents

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JP2012528980A
JP2012528980A JP2012513667A JP2012513667A JP2012528980A JP 2012528980 A JP2012528980 A JP 2012528980A JP 2012513667 A JP2012513667 A JP 2012513667A JP 2012513667 A JP2012513667 A JP 2012513667A JP 2012528980 A JP2012528980 A JP 2012528980A
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JP
Japan
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cavity
pump
pump according
actuator
end wall
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012513667A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ヴァン レンズブルグ, リチャード ヤンセ
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Technology Partnership PLC
Original Assignee
Technology Partnership PLC
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

実質的に円筒状の形状を有すると共に、端壁により両端部が閉じられた側壁により形成されたキャビティを画定するポンプであって、該キャビティが流体を含むようなポンプが開示されている。該ポンプは、更に、上記端壁の少なくとも一方に動作的に関連されて、駆動される端壁の振動運動を生じさせ、これにより上記キャビティ内で該駆動される端壁の変位振動を発生させるアクチュエータを有する。該ポンプは、更に、上記駆動される端壁の周縁部に動作的に関連されて、上記変位振動の減衰を減少させるアイソレータを有する。
【選択図】
図1A
Disclosed is a pump having a substantially cylindrical shape and defining a cavity formed by side walls closed at both ends by end walls, wherein the cavity contains a fluid. The pump is further operatively associated with at least one of the end walls to produce a vibratory motion of the driven end wall, thereby generating a displacement vibration of the driven end wall within the cavity. It has an actuator. The pump further includes an isolator that is operatively associated with the periphery of the driven end wall to reduce attenuation of the displacement vibration.
[Selection]
1A

Description

本発明の解説的実施例は、広くは流体用のポンプに係り、更に詳細にはポンピングキャビティが実質的に円形の端壁及び側壁を有する実質的にディスク形状の円筒状キャビティであるようなポンプに関する。   The illustrative embodiment of the present invention relates generally to a pump for fluids, and more particularly a pump wherein the pumping cavity is a substantially disk-shaped cylindrical cavity having substantially circular end walls and side walls. About.

閉じたキャビティ内での大振幅圧力振動の発生は、熱音響及びポンプ型圧縮機の分野で大きな注目を浴びている。非線形音響学における近年の発展は、以前に可能であると考えられていたものより大きな振幅の圧力波の発生を可能にしている。   The generation of large amplitude pressure oscillations in closed cavities has received much attention in the fields of thermoacoustics and pump type compressors. Recent developments in nonlinear acoustics have allowed the generation of pressure waves of greater amplitude than previously thought possible.

定められた流入口(インレット)及び流出口(アウトレット)からの流体のポンプ送りを達成するために音響共振を使用することが知られている。これは、一端に音響定在波を駆動する音響ドライバを備えた円筒状キャビティを用いて達成することができる。このような円筒状キャビティにおいては、上記音響圧力波は限られた振幅を有する。円錐、ホーン円錐、球等の変化する断面のキャビティが大振幅圧力振動を達成するために使用され、これにより、ポンプ送り効率を大幅に向上させている。このような大振幅の波では、エネルギ放散を伴う非線形なメカニズムは抑圧されている。しかしながら、大振幅音響共振は、半径方向(放射方向)圧力振動が励起されるディスク状キャビティ内では最近まで使用されていなかった。WO2006/111775として公開された国際特許出願第PCT/GB2006/001487号(’487出願)は、高アスペクト比(即ち、キャビティの高さに対するキャビティの半径の比)を持つ実質的にディスク状のキャビティを有するポンプを開示している。   It is known to use acoustic resonances to achieve fluid pumping from defined inlets and outlets. This can be accomplished using a cylindrical cavity with an acoustic driver that drives an acoustic standing wave at one end. In such a cylindrical cavity, the acoustic pressure wave has a limited amplitude. Changing cross-sectional cavities such as cones, horn cones, spheres, etc. are used to achieve large amplitude pressure oscillations, thereby greatly improving pumping efficiency. In such a large-amplitude wave, the non-linear mechanism with energy dissipation is suppressed. However, large amplitude acoustic resonance has not been used until recently in disk-shaped cavities where radial (radial) pressure oscillations are excited. International Patent Application No. PCT / GB2006 / 001487 published as WO2006 / 111775 ('487 application) is a substantially disk-shaped cavity having a high aspect ratio (ie, the ratio of cavity radius to cavity height). Is disclosed.

このようなポンプは、各端部が端壁により閉じられた側壁を有する実質的に円筒状のキャビティを備えている。また、斯かるポンプは、上記端壁の何れか一方を駆動して、該駆動される端壁の面に実質的に垂直な方向に振動させるアクチュエータも有している。該駆動される端壁の運動の空間的プロファイルは、当該キャビティ内の流体圧振動の空間的プロファイルに整合されるように説明され、これは、ここではモード整合(モードマッチング)と称される状態である。ポンプがモード整合された場合、当該アクチュエータによりキャビティ内の流体に対してなされる仕事は、駆動される端壁の表面にわたり建設的に加わり、これにより該キャビティ内の圧力振動の振幅を向上させると共に高いポンプ効率を実現させる。モードが整合されていないポンプにおいては、上記端壁における、該端壁により当該流体に対してなされる仕事が当該キャビティ内の流体における流体圧振動の振幅を向上させるというよりは減少させるような領域が存在し得る。このように、当該アクチュエータにより流体に対してなされる有効な仕事が減少され、ポンプは低い効率となる。モード整合されたポンプの効率は、駆動される端壁と側壁との間の境界に依存する。このようなポンプの効率を、斯かる境界を、駆動される端壁の運動を減少又は減衰させないように構成し、これによりキャビティ内の流体圧振動の振幅の如何なる低下も軽減することにより維持することが望ましい。   Such a pump comprises a substantially cylindrical cavity with side walls closed at each end by end walls. Such a pump also has an actuator that drives any one of the end walls to vibrate in a direction substantially perpendicular to the surface of the driven end wall. The spatial profile of the driven end wall motion is described to be matched to the spatial profile of the hydraulic oscillations in the cavity, which is referred to herein as mode matching. It is. When the pump is mode-matched, the work done on the fluid in the cavity by the actuator is applied constructively across the surface of the driven end wall, thereby improving the amplitude of pressure oscillations in the cavity. Achieve high pump efficiency. In pumps that are not mode matched, an area in the end wall where work done on the fluid by the end wall reduces rather than improves the amplitude of fluid pressure oscillations in the fluid in the cavity Can exist. In this way, the effective work done on the fluid by the actuator is reduced and the pump becomes less efficient. The efficiency of a mode matched pump depends on the boundary between the driven end wall and the side wall. The efficiency of such a pump is maintained by configuring such a boundary so as not to reduce or attenuate the movement of the driven end wall, thereby mitigating any reduction in the amplitude of fluid pressure oscillations in the cavity. It is desirable.

本発明の一実施例によれば、上述したポンプのアクチュエータは、駆動される端壁の、該端壁に実質的に垂直な方向の又は円筒状キャビティの長軸に実質的に平行な方向の振動運動(“変位振動”)を生じさせる(この振動は、以下、キャビティ内の駆動される端壁の“軸方向振動”と称する)。該駆動される端壁の軸方向振動は、当該キャビティ内の流体の実質的に比例した“圧力振動”を発生し、’487出願(参照により本明細書に組み込まれる)に記載された第1種のベッセル関数のものに近似した半径方向圧力分布を形成する。このような振動は、以下、キャビティ内の流体圧の“半径方向振動”と称する。上記駆動される端壁の、アクチュエータと側壁との間の部分は、当該ポンプの側壁との、上記変位振動の減衰を減少させて当該キャビティ内の圧力振動の如何なる低下も軽減する境界を形成する。上記部分は、以下、“アイソレータ(隔絶体)”と称す。該アイソレータの解説的実施例は、上記変位振動の減衰を低減するために上記駆動される端壁の周縁部に動作的に関連される。   According to one embodiment of the invention, the actuator of the pump described above is in the direction of the driven end wall in a direction substantially perpendicular to the end wall or in a direction substantially parallel to the long axis of the cylindrical cavity. An oscillating motion (“displacement vibration”) is produced (this vibration is hereinafter referred to as “axial vibration” of the driven end wall in the cavity). The axial vibration of the driven end wall generates a substantially proportional “pressure vibration” of the fluid in the cavity and is described in the first application described in the '487 application (incorporated herein by reference). Form a radial pressure distribution approximating that of a Bessel function of the kind. Such vibration is hereinafter referred to as “radial vibration” of the fluid pressure in the cavity. The portion of the driven end wall between the actuator and the side wall forms a boundary with the pump side wall that reduces the attenuation of the displacement vibrations and mitigates any decrease in pressure vibrations in the cavity. . The above portion is hereinafter referred to as an “isolator”. An illustrative embodiment of the isolator is operatively associated with the peripheral edge of the driven end wall to reduce the damping of the displacement vibration.

本発明の他の実施例によれば、ポンプは、実質的に円形の端壁により両端部が閉じられた側壁により形成されたキャビティを画定する、実質的に円筒状の形状を持つポンプ本体を有し、上記端壁のうちの少なくとも一方は中央部及び前記側壁に隣接する周縁部を有する駆動される端壁であり、上記キャビティは使用時に流体を含む。該ポンプは、更に、上記駆動される端壁の中央部に動作的に関連されて、この駆動される端壁の該端壁に実質的に垂直な方向で且つ該駆動される端壁の概ね中心に最大振幅を持つ振動運動を生じさせるアクチュエータを有し、これにより使用時に上記駆動される端壁の変位振動を発生する。該ポンプは、更に、上記駆動される端壁の周縁部と動作的に関連されて、前記キャビティの側壁に対する当該端壁の接続に起因する上記変位振動の減衰を減少させるアイソレータを有する。該ポンプは、更に、前記端壁のうちの一方の概ね中心に配設された第1開口と、前記ポンプ本体における何れか他の位置に配設された第2開口とを有し、これにより前記変位振動は当該ポンプ本体のキャビティ内に流体圧の半径方向振動を発生し、上記開口を介しての流体の流れを生じさせる。   According to another embodiment of the invention, the pump comprises a pump body having a substantially cylindrical shape defining a cavity formed by side walls closed at both ends by a substantially circular end wall. And at least one of the end walls is a driven end wall having a central portion and a peripheral edge adjacent the side wall, and the cavity contains fluid in use. The pump is further operatively associated with a central portion of the driven end wall and in a direction substantially perpendicular to the driven end wall and generally at the driven end wall. It has an actuator that generates a vibration motion having a maximum amplitude at the center, and thereby generates a displacement vibration of the driven end wall in use. The pump further includes an isolator that is operatively associated with the peripheral edge of the driven end wall to reduce attenuation of the displacement vibration due to the connection of the end wall to the side wall of the cavity. The pump further includes a first opening disposed substantially at the center of one of the end walls, and a second opening disposed at any other position in the pump body. The displacement vibration generates a radial vibration of fluid pressure in the cavity of the pump body, causing a fluid flow through the opening.

解説的実施例の他の目的、フィーチャ及び利点は、図面及び後述する詳細な説明を参照して明らかとなるであろう。   Other objects, features and advantages of the illustrative embodiments will become apparent with reference to the drawings and detailed description which follow.

図1Aは、本発明の解説的実施例による、正圧を供給する第1ポンプの概略断面図を示す。FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of a first pump supplying positive pressure, according to an illustrative embodiment of the invention. 図1A(1)は、図1Aの第1ポンプの駆動される端壁の変位振動のグラフを示す。FIG. 1A (1) shows a graph of displacement vibration of the end wall driven by the first pump of FIG. 1A. 図1A(2)は、図1Aの第1ポンプのキャビティ内の圧力振動のグラフを示す。FIG. 1A (2) shows a graph of pressure oscillations in the cavity of the first pump of FIG. 1A. 図1Bは、図1Aの第1ポンプの概略上面図を示す。FIG. 1B shows a schematic top view of the first pump of FIG. 1A. 図2Aは、本発明の解説的実施例によるポンプと共に使用するためのバルブの概略断面図を示す。FIG. 2A shows a schematic cross-sectional view of a valve for use with a pump according to an illustrative embodiment of the invention. 図2A(1)は、動作時の図2Aのバルブの断面を示す。FIG. 2A (1) shows a cross section of the valve of FIG. 2A during operation. 図2A(2)は、動作時の図2Aのバルブの断面を示す。FIG. 2A (2) shows a cross section of the valve of FIG. 2A during operation. 図2Bは、図2Aのバルブの概略上面図を示す。FIG. 2B shows a schematic top view of the valve of FIG. 2A. 図3は、本発明の解説的実施例による、負圧を供給する第2ポンプの概略断面図を示す。FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a second pump supplying negative pressure according to an illustrative embodiment of the invention. 図4は、本発明の解説的実施例による、切頭円錐状ベースを有する第3ポンプの概略断面図を示す。FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a third pump having a frustoconical base according to an illustrative embodiment of the invention. 図5は、本発明の他の解説的実施例による、2つのアクチュエータを含む第4ポンプの概略断面図を示す。FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a fourth pump including two actuators according to another illustrative embodiment of the invention. 図6は、図1A及び1Bのポンプの縁部の分解概略断面を示すもので、アイソレータの第1実施例を示す。FIG. 6 shows an exploded schematic cross section of the edge of the pump of FIGS. 1A and 1B and shows a first embodiment of an isolator. 図6Aは、図6のポンプの変位振動のグラフを示す。FIG. 6A shows a graph of displacement vibration of the pump of FIG. 図6Bは、図6のポンプのキャビティ内の圧力振動のグラフを示す。FIG. 6B shows a graph of pressure oscillations in the cavity of the pump of FIG. 図7Aは、図3のポンプの概略断面を示すもので、図3のアイソレータの別の実施例を示す。FIG. 7A shows a schematic cross section of the pump of FIG. 3 and shows another embodiment of the isolator of FIG. 図7Bは、図3のポンプの概略断面を示すもので、図3のアイソレータの別の実施例を示す。FIG. 7B shows a schematic cross section of the pump of FIG. 3 and shows another embodiment of the isolator of FIG. 図8は、図1のポンプの概略断面を示すもので、アイソレータの他の実施例を示す。FIG. 8 shows a schematic cross section of the pump of FIG. 1 and shows another embodiment of an isolator. 図9は、図1のポンプの概略断面を示すもので、アイソレータの更に他の実施例を示す。FIG. 9 shows a schematic cross section of the pump of FIG. 1 and shows still another embodiment of the isolator. 図10は、図1のポンプの概略断面を示すもので、アイソレータの更に他の実施例を示す。FIG. 10 shows a schematic cross section of the pump of FIG. 1 and shows still another embodiment of an isolator. 図10Aは、図10のポンプの変位振動のグラフを示す。FIG. 10A shows a graph of displacement vibration of the pump of FIG. 図10Bは、図10のポンプのキャビティ内の圧力振動のグラフを示す。FIG. 10B shows a graph of pressure oscillations in the cavity of the pump of FIG.

幾つかの解説的実施例の下記の詳細な説明においては、これら実施例の一部を形成する添付図面が参照される。これら図面には、本発明を実施することが可能な特定の好ましい実施例が例示として示されている。これらの実施例は、当業者が本発明を実施することを可能にする程度に十分に詳細に説明されており、他の実施例も利用することが可能であると共に、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに論理的、構造的、機械的、電気的及び化学的変更を行うこともできると理解されるものである。当業者が本明細書で説明された実施例を実施するのを可能にするためには不必要な詳細を回避するために、本説明は当業者により知られた特定の情報は省略し得る。従って、下記の詳細な説明は、限定する意味でとらえられるべきではなく、これら解説的実施例の範囲は添付請求項によってのみ定められるものである。   In the following detailed description of several illustrative embodiments, reference is made to the accompanying drawings that form a part of these embodiments. In the drawings, there are shown by way of illustration specific preferred embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention, other embodiments may be utilized, and the spirit and scope of the invention It is understood that logical, structural, mechanical, electrical, and chemical changes can be made without departing from the invention. To avoid detail not necessary to enable one skilled in the art to practice the embodiments described herein, the description may omit certain information known by those skilled in the art. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of these illustrative examples is defined only by the appended claims.

図1Aは、本発明の一解説的実施例によるポンプ10の概略断面図である。図1Bも参照すると、ポンプ10は実質的に円筒状の形状を持つポンプ本体を有し、該ポンプ本体は一端がベース18により閉じられると共に他端が端部プレート17及び環状アイソレータ(隔絶体)30により閉じられた円筒状の壁(円筒壁)19を含んでいる。上記環状アイソレータ30は、端部プレート17と、当該ポンプ本体の上記円筒壁19の他端との間に配設されている。上記円筒壁19及びベース18は、当該ポンプ本体を有する単一部品とすることができ、他の構成部品又は系に取り付けることができる。円筒壁19、ベース18、端部プレート17及びアイソレータ30の内側表面は当該ポンプ10内のキャビティ(空洞)11を形成し、該キャビティ11は、両端が端壁12及び13により閉じられた側壁14を有している。上記端壁13はベース18の内側表面である一方、側壁14は円筒壁19の内側表面である。上記端壁12は、端部プレート17の内側表面に対応する中央部と、アイソレータ30の内側表面に対応する周縁部とを有している。キャビティ11は形状が実質的に円形であるが、該キャビティ11は楕円形又は他の形状とすることもできる。当該ポンプ本体のベース18及び円筒壁19は、限定するものではないが、金属、セラミック、ガラス又はプラスチックを含む如何なる好適な剛性材料から形成することもできる。   FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a pump 10 according to an illustrative embodiment of the invention. Referring also to FIG. 1B, the pump 10 has a pump body having a substantially cylindrical shape, the pump body being closed at one end by a base 18 and at the other end by an end plate 17 and an annular isolator. A cylindrical wall (cylindrical wall) 19 closed by 30 is included. The annular isolator 30 is disposed between the end plate 17 and the other end of the cylindrical wall 19 of the pump body. The cylindrical wall 19 and base 18 can be a single part having the pump body and can be attached to other components or systems. The cylindrical wall 19, the base 18, the end plate 17 and the inner surface of the isolator 30 form a cavity 11 in the pump 10, which has a side wall 14 closed at both ends by end walls 12 and 13. have. The end wall 13 is the inner surface of the base 18, while the side wall 14 is the inner surface of the cylindrical wall 19. The end wall 12 has a central portion corresponding to the inner surface of the end plate 17 and a peripheral edge portion corresponding to the inner surface of the isolator 30. Although the cavity 11 is substantially circular in shape, the cavity 11 may be oval or other shapes. The base 18 and cylindrical wall 19 of the pump body can be formed from any suitable rigid material including, but not limited to, metal, ceramic, glass or plastic.

また、ポンプ10は、端部プレート17に動作的に接続されてアクチュエータ40を形成する圧電ディスク20も有し、該アクチュエータは端部プレート17を介して端壁12の前記中央部に動作的に関連されている。圧電ディスク20は、圧電材料から形成される必要はなく、例えば電歪材料又は磁歪材料等の如何なる電気的に活性な材料から形成することもできる。端部プレート17は、好ましくは、圧電ディスク20と同様の曲げ剛性を有し、金属又はセラミック等の電気的に不活性な材料から形成することができる。圧電ディスク20が振動する電流により励起された場合、該圧電ディスク20は前記キャビティ11の長軸に対して半径方向に膨張及び収縮しようとして、端部プレート17を湾曲させ、これにより、端壁12の該端壁12に実質的に垂直な方向の軸方向たわみを誘起する。代わりに、端部プレート17が、例えば圧電材料、磁歪材料又は電歪材料等の電気的に活性な材料から形成されることもできる。他の実施例では、圧電ディスク20を、例えば機械的、磁気的又は静電的デバイス等の、端壁12に対して力伝達関係にあるデバイスにより置換することもでき、その場合、端壁12は、斯様なデバイス(図示略)により上述したのと同様の態様で振動状態に駆動される電気的に不活性な又は受動的な材料層として形成することができる。   The pump 10 also has a piezoelectric disk 20 that is operatively connected to the end plate 17 to form an actuator 40 that is operatively connected to the central portion of the end wall 12 via the end plate 17. Are related. The piezoelectric disk 20 need not be formed from a piezoelectric material, and can be formed from any electrically active material such as, for example, an electrostrictive material or a magnetostrictive material. The end plate 17 preferably has the same bending rigidity as the piezoelectric disk 20 and can be formed from an electrically inactive material such as metal or ceramic. When the piezoelectric disk 20 is excited by an oscillating current, the piezoelectric disk 20 curves the end plate 17 in an attempt to expand and contract in the radial direction with respect to the long axis of the cavity 11, and thereby the end wall 12. Induces an axial deflection in a direction substantially perpendicular to the end wall 12. Alternatively, the end plate 17 can be formed of an electrically active material such as a piezoelectric material, a magnetostrictive material or an electrostrictive material. In other embodiments, the piezoelectric disk 20 may be replaced by a device that is in a force transfer relationship with respect to the end wall 12, such as a mechanical, magnetic, or electrostatic device, in which case the end wall 12 Can be formed as an electrically inactive or passive material layer that is driven into a vibrating state in a manner similar to that described above by such a device (not shown).

ポンプ10は、更に、キャビティ11から該ポンプ10の外側まで延在する少なくとも2つの開口を有し、これら開口のうちの少なくとも第1のものは当該開口を介しての流体の流れを制御するためのバルブ(弁)を含むことができる。バルブを含む開口は、キャビティ11における、アクチュエータ40が後に詳細に説明するような圧力差を発生する如何なる位置にも配置することができるが、ポンプ10の1つの好ましい実施例は、端壁12、13の何れかの概ね中心に配置されたバルブ付き開口を有する。図1A及び1Bに示すポンプ10は、キャビティ11から端壁13の概ね中心において当該ポンプ本体のベース18を介して延びると共に、バルブ46を含む一次側開口16を有している。バルブ46は、該一次側開口16内に取り付けられ、矢印により示されるように一方向の流体の流れを許し、従ってポンプ10の流出口(アウトレット)として機能する。第2開口15は、キャビティ11内の、バルブ46を備える開口16の位置以外の如何なる位置にも配置することができる。ポンプ10の1つの好ましい実施例において、該第2開口は、端壁12、13の何れか一方の中心と側壁14との間に配設される。図1A及び1Bに示すポンプ10の実施例は、キャビティ11からアクチュエータ40を介して延在する、端壁12の中心と側壁14との間に配置された2つの二次側開口15を有している。これら二次側開口15はポンプ10の本実施例ではバルブ付きではないが、これら開口は、もし必要なら、性能を改善するためにバルブ付きとすることもできる。ポンプ10の本実施例において、一次側開口16は、流体が二次側開口15を介して当該ポンプ10のキャビティ11内に引き込まれると共に、矢印により示されるように一次側開口16を介して該キャビティ11からポンプ送出されて、該一次側開口16に正圧をもたらすようなバルブ付きである。   The pump 10 further has at least two openings extending from the cavity 11 to the outside of the pump 10, at least a first of which is for controlling the flow of fluid through the openings. Valves may be included. While the opening containing the valve can be located in the cavity 11 at any position where the actuator 40 produces a pressure differential as will be described in detail later, one preferred embodiment of the pump 10 is the end wall 12, 13 with a valved opening located approximately in the center. The pump 10 shown in FIGS. 1A and 1B has a primary opening 16 that extends from the cavity 11 through the base 18 of the pump body at approximately the center of the end wall 13 and includes a valve 46. A valve 46 is mounted in the primary opening 16 and permits unidirectional fluid flow as indicated by the arrows, thus functioning as an outlet of the pump 10. The second opening 15 can be disposed at any position in the cavity 11 other than the position of the opening 16 including the valve 46. In one preferred embodiment of the pump 10, the second opening is disposed between the center of one of the end walls 12, 13 and the side wall 14. The embodiment of the pump 10 shown in FIGS. 1A and 1B has two secondary openings 15 extending between the center of the end wall 12 and the side wall 14 extending from the cavity 11 via the actuator 40. ing. These secondary openings 15 are not valved in this embodiment of the pump 10, but these openings can be valved to improve performance if necessary. In this embodiment of the pump 10, the primary opening 16 draws fluid into the cavity 11 of the pump 10 through the secondary opening 15 and through the primary opening 16 as indicated by the arrows. The valve is pumped from the cavity 11 to provide a positive pressure to the primary opening 16.

図3を参照すると、一次側開口16の代替構成を備える図1のポンプ10が示されている。更に詳細には、一次側開口16’のバルブ46’は、流体が該一次側開口16’を介してキャビティ16内に引き込まれると共に、矢印により示されるように二次側開口15を介してキャビティ16から放出され、これにより該一次側開口16’に吸引力又は減圧源をもたらすように逆転されている。ここで使用される“減圧”なる用語は、当該ポンプ10が配置された場所の周囲圧力より低い圧力を広く指す。該減圧を説明するために、“真空”及び“負圧”なる用語を使用することもできるが、実際の圧力低下は、完全な真空に通常に関連する圧力低下よりも大幅に少ない可能性がある。該圧力はゲージ圧という意味で“負”である。即ち、該圧力は周囲大気圧より低く減少される。そうでないと示さない限り、ここで述べる圧力の値は、ゲージ圧である。減圧の増加に対する言及は、典型的には、絶対圧の減少を指す一方、減圧の減少は、典型的には、絶対圧の増加を指す。   Referring to FIG. 3, the pump 10 of FIG. 1 with an alternative configuration of the primary side opening 16 is shown. More specifically, the valve 46 'of the primary side opening 16' allows fluid to be drawn into the cavity 16 through the primary side opening 16 'and through the secondary side opening 15 as indicated by the arrows. 16 and thereby reversed to provide a suction or vacuum source for the primary opening 16 '. As used herein, the term “reduced pressure” broadly refers to a pressure that is lower than the ambient pressure where the pump 10 is located. The terms “vacuum” and “negative pressure” may be used to describe the reduced pressure, but the actual pressure drop may be significantly less than the pressure drop normally associated with a full vacuum. is there. The pressure is “negative” in the sense of gauge pressure. That is, the pressure is reduced below ambient atmospheric pressure. Unless indicated otherwise, the pressure values mentioned here are gauge pressures. Reference to an increase in vacuum typically refers to a decrease in absolute pressure, while a decrease in vacuum typically refers to an increase in absolute pressure.

バルブ46及び46’は、流体が前述したように実質的に一方向に流れるのを可能にする。バルブ46及び46’は、ボール弁、ダイヤフラム弁、旋回弁、ダックビル・バルブ、クラッパ弁、持ち上げ弁、又は何らかの他のタイプのチェックバルブ若しくは流体が実質的に一方向にのみ流れるのを可能にする何らかの他のバルブとすることができる。幾つかのバルブのタイプは、開位置と閉位置との間で切り換えることにより流体の流れを調整することができる。このようなバルブがアクチュエータ40により発生される高い周波数で動作するためには、バルブ46及び46’は、当該圧力変化の時間スケールより大幅に短い時間スケールで開閉することができるように、極めて速い応答時間を有さねばならない。バルブ46及び46’の一実施例は、小さな慣性を有し、従って当該バルブ構造の両端間の相対圧の変化に応答して高速で動くことが可能な極めて軽いフラップバルブを使用することにより、これを達成する。   Valves 46 and 46 'allow fluid to flow in substantially one direction as described above. Valves 46 and 46 'allow ball valves, diaphragm valves, swing valves, duckbill valves, clapper valves, lift valves, or some other type of check valve or fluid to flow in substantially only one direction. It can be some other valve. Some valve types can regulate fluid flow by switching between open and closed positions. In order for such valves to operate at the high frequency generated by the actuator 40, the valves 46 and 46 'are extremely fast so that they can be opened and closed on a time scale significantly shorter than the time scale of the pressure change. Must have a response time. One embodiment of valves 46 and 46 'has a small inertia and thus uses a very light flap valve that can move at high speed in response to changes in relative pressure across the valve structure, Achieve this.

図2Aをより詳細に参照すると、開口16(又は16’)内に取り付けられたフラップバルブ50の一実施例の概略断面図が示されている。該フラップバルブ50は、保持プレート52と密閉プレート53との間に配置されると共に、不使用時に当該フラップバルブ50を密閉する“閉”位置へと上記密閉プレート53に向かって付勢(バイアス)されるフラップ51を有する。即ち、該フラップバルブ50は常閉型である。該バルブ50は、開口16内に、キャビティ11の共振品質を維持するために保持プレート52の上側表面が好ましくは端壁13と面一となるように取り付けられる。保持プレート52及び密閉プレート53の両者は、各々、通気孔54及び55を有し、これら通気孔は図2Bに実線円及び点線円により各々示されるように当該プレートの一方の側から他方の側へと延在している。尚、図2Bは図2Aのフラップバルブ50の上面図である。フラップ51も通気孔56を有し、これら通気孔56は前記保持プレート52の通気孔54と概ね整列されて、図2A(1)に点線矢印により示されるように流体が流れ得る通路を形成する。しかしながら、図2A及び2Bに見られるように、保持プレート52の通気孔54及びフラップ51の通気孔56は、図示のように“閉”位置にある場合にフラップ51により遮断される密閉プレート53の通気孔55とは整列されず、従って流体は該フラップバルブ50を介して流れ得ることはない。   Referring to FIG. 2A in more detail, a schematic cross-sectional view of one embodiment of a flap valve 50 mounted in the opening 16 (or 16 ') is shown. The flap valve 50 is disposed between the holding plate 52 and the sealing plate 53 and is biased (biased) toward the sealing plate 53 to a “closed” position that seals the flap valve 50 when not in use. The flap 51 is made to have. That is, the flap valve 50 is a normally closed type. The valve 50 is mounted in the opening 16 such that the upper surface of the holding plate 52 is preferably flush with the end wall 13 in order to maintain the resonance quality of the cavity 11. Both the holding plate 52 and the sealing plate 53 have vent holes 54 and 55, respectively, which vent holes from one side of the plate to the other as indicated by solid and dotted circles in FIG. 2B, respectively. It extends to. 2B is a top view of the flap valve 50 of FIG. 2A. The flap 51 also has vent holes 56 that are generally aligned with the vent holes 54 of the retaining plate 52 to form a passage through which fluid can flow as indicated by the dotted arrows in FIG. 2A (1). . However, as can be seen in FIGS. 2A and 2B, the vent holes 54 of the retaining plate 52 and the vent holes 56 of the flap 51 are not shown in the illustration of the sealing plate 53 blocked by the flap 51 when in the “closed” position as shown. It is not aligned with the vent 55 and therefore no fluid can flow through the flap valve 50.

フラップバルブ50の動作は、該フラップバルブ50の両端間の流体の差圧(ΔP)の方向の変化の関数である。図2Aにおいて、当該差圧には、下方を指す矢印により示されるように負の値(−ΔP)が割り当てられている。この負の差圧(−ΔP)は、上述したようにフラップ51を完全に閉じた位置へと駆動し、その場合、フラップ51は密閉プレート53に対して密閉されて、通気孔55を遮断し、当該フラップバルブ50を経ての流体の流れを防止する。当該フラップバルブ50の両端間の差圧が、図2A(1)に上側を指す矢印により示されるように正の差圧(+ΔP)となるように逆転すると、付勢されているフラップ51は、密閉プレート53から保持プレート52に向かって“開”位置へと移動される。この位置では、フラップ51の上記動きが密閉プレート53の通気孔55の遮断を解くので、流体は、点線矢印により示されるように、通気孔55、次いでフラップ51の整列された通気孔56及び保持プレート52の通気孔54を介して流れることが可能となる。上記差圧が、図2A(2)に下側を指す矢印により示されるように負の差圧(−ΔP)に戻ると、流体は点線矢印により示されるように当該フラップバルブ50を介して反対方向に流れ始め、これは、フラップ51を図2Aに示された閉位置に向かって戻るようにさせる。このように、変化する差圧は、当該フラップバルブ50を閉位置と開位置との間で反復運動させ、該差圧が正の値から負の値に変化した場合、フラップ51を閉じた後に流体の流れを遮断する。尚、フラップ51は、当該フラップバルブ50のアプリケーションに依存して、該フラップバルブ50が使用されていない場合に“開”位置へと保持プレート52に向かって付勢することもできると理解されたい。即ち、この場合、該フラップバルブは常開型となる。   The operation of the flap valve 50 is a function of the change in direction of the fluid pressure differential (ΔP) across the flap valve 50. In FIG. 2A, a negative value (−ΔP) is assigned to the differential pressure, as indicated by an arrow pointing downward. This negative differential pressure (−ΔP) drives the flap 51 to the fully closed position as described above. In this case, the flap 51 is sealed against the sealing plate 53 and blocks the vent hole 55. The flow of fluid through the flap valve 50 is prevented. When the pressure difference between both ends of the flap valve 50 is reversed so as to become a positive pressure difference (+ ΔP) as shown by an arrow pointing upward in FIG. 2A (1), the biased flap 51 is The sealing plate 53 is moved toward the holding plate 52 to the “open” position. In this position, the above movement of the flap 51 unblocks the vent 55 of the sealing plate 53 so that the fluid is vented and then the aligned vent 56 and retention of the flap 51 as indicated by the dotted arrows. It becomes possible to flow through the vent holes 54 of the plate 52. When the differential pressure returns to a negative differential pressure (−ΔP) as indicated by the arrow pointing downward in FIG. 2A (2), the fluid is reversed via the flap valve 50 as indicated by the dotted arrow. This begins to flow in the direction, causing the flap 51 to return toward the closed position shown in FIG. 2A. In this way, the changing differential pressure is obtained when the flap valve 50 is repeatedly moved between the closed position and the open position, and when the differential pressure changes from a positive value to a negative value, the flap 51 is closed. Shut off fluid flow. It should be understood that the flap 51 may be biased toward the holding plate 52 to an “open” position when the flap valve 50 is not in use, depending on the application of the flap valve 50. . That is, in this case, the flap valve is a normally open type.

ここで図4を参照すると、本発明の他の解説的実施例によるポンプ70が示されている。ポンプ70は、ポンプ本体が切頭円錐状の形状である端壁13’を形成する上側表面を備えたベース18’を有する点を除き、図1のポンプ10と実質的に同様である。結果として、キャビティ11の高さは、側壁14における高さから端壁12、13’の中心における斯かる端壁12、13’の間の一層小さな高さまで変化する。上記端壁13’の切頭円錐状の形状は、キャビティ11の高さが一層大きな該キャビティ11の側壁13における圧力に対して、キャビティ11の高さが一層小さな該キャビティ11の中心における圧力を増強する。従って、等しい中心圧力振幅を持つ円筒状キャビティ11と切頭円錐状キャビティ11とを比較すると、切頭円錐状キャビティ11が通常は該キャビティ11の中心から離れた位置において一層小さな圧力を有するであろうことは明らかである。即ち、キャビティ11の高さを増加させることは、圧力波の振幅を減少させるように作用する。キャビティ11内の流体の振動の間に受ける粘性的及び熱的エネルギ損失は、両者とも、斯様な振動の振幅と共に増加するので、ポンプ70の効率にとり、切頭円錐キャビティ11の設計を採用することにより該キャビティ11の中心から離れた振動の振幅を減少させることが有利である。キャビティ11の直径が約20mmであるポンプ70の一解説的実施例において、側壁14におけるキャビティ11の高さは約1.0mmであり、約0.3mmなる端壁13’の中心における高さまで先細りとなる。端壁12、13の何れか一方、又は端壁12、13の両方が、切頭円錐形状を有することができる。   Referring now to FIG. 4, a pump 70 according to another illustrative embodiment of the present invention is shown. The pump 70 is substantially similar to the pump 10 of FIG. 1 except that the pump body has a base 18 'with an upper surface forming an end wall 13' that is frustoconical. As a result, the height of the cavity 11 varies from the height at the side wall 14 to a smaller height between such end walls 12, 13 'at the center of the end walls 12, 13'. The frustoconical shape of the end wall 13 ′ is such that the pressure at the center of the cavity 11 where the height of the cavity 11 is smaller than the pressure at the side wall 13 of the cavity 11 where the height of the cavity 11 is larger. Strengthen. Therefore, when comparing a cylindrical cavity 11 with a frustoconical cavity 11 with equal central pressure amplitude, the frustoconical cavity 11 will usually have a smaller pressure at a position away from the center of the cavity 11. It is clear that it is deaf. That is, increasing the height of the cavity 11 acts to decrease the amplitude of the pressure wave. Both the viscous and thermal energy losses experienced during the vibration of the fluid in the cavity 11 increase with the amplitude of such vibration, so the design of the truncated cone cavity 11 is adopted for the efficiency of the pump 70. It is advantageous to reduce the amplitude of vibration away from the center of the cavity 11. In one illustrative example of a pump 70 having a cavity 11 diameter of about 20 mm, the height of the cavity 11 on the side wall 14 is about 1.0 mm and tapers to a height at the center of the end wall 13 ′ of about 0.3 mm. It becomes. Either one of the end walls 12, 13 or both end walls 12, 13 can have a truncated cone shape.

ここで図5を参照すると、本発明の他の解説的実施例によるポンプ60が図示されている。該ポンプ60は、当該ポンプ本体のベース18を置換する第2アクチュエータ62を含んでいる点を除き、図1のポンプ10と実質的に同様である。該アクチュエータ62は、第2ディスク64、及び該ディスク64と側壁14との間に配設された環状のアイソレータ66を有している。該ポンプ60は、アクチュエータ62を形成するためにディスク64に動作的に接続された第2圧電ディスク68も有している。アクチュエータ62は、ディスク64及びアイソレータ66の内側表面を有する端壁13に動作的に関連されている。第2アクチュエータ62も、前述した端壁12に対するアクチュエータ40のものと同様の態様で、端壁13の該端壁に対して実質的に垂直な方向の振動運動を発生する。アクチュエータ40、62が駆動される場合に、これらアクチュエータの軸方向変位振動を協調させる制御回路(図示略)が設けられる。これらアクチュエータは、同一周波数であるが概ね逆位相(out-of-phase)で、即ち端壁12、13の中心が先ず互いに向かい、次いで離れるように運動するように、駆動されることが好ましい。   Referring now to FIG. 5, a pump 60 according to another illustrative embodiment of the present invention is illustrated. The pump 60 is substantially similar to the pump 10 of FIG. 1 except that it includes a second actuator 62 that replaces the base 18 of the pump body. The actuator 62 includes a second disk 64 and an annular isolator 66 disposed between the disk 64 and the side wall 14. The pump 60 also has a second piezoelectric disk 68 operatively connected to the disk 64 to form an actuator 62. Actuator 62 is operatively associated with end wall 13 having the inner surface of disk 64 and isolator 66. The second actuator 62 also generates an oscillating motion of the end wall 13 in a direction substantially perpendicular to the end wall in a manner similar to that of the actuator 40 relative to the end wall 12 described above. When the actuators 40 and 62 are driven, a control circuit (not shown) for coordinating the axial displacement vibrations of these actuators is provided. These actuators are preferably driven so that they move at the same frequency but generally out-of-phase, i.e., the centers of the end walls 12, 13 first move towards each other and then move away.

ここで説明するポンプの寸法は、好ましくは、キャビティ11の高さ(h)と、キャビティ11の長軸から側壁14までの距離である該キャビティの半径(r)との間の関係に関して、特定の不等式を満足すべきである。これらの式は、下記の通りである:
r/h>1.2;及び
2/r>4×10-10メートル
本発明の一実施例において、キャビティの高さに対するキャビティの半径の比(r/h)は、キャビティ11内の流体が気体である場合、約10と約50との間である。本例では、キャビティ11の容積は約10ml未満であり得る。更に、h/rの比は、作動流体が液体とは反して気体である場合、好ましくは、約10-3メートルと約10-6メートルとの間の範囲内である。
The pump dimensions described here are preferably specified with respect to the relationship between the height (h) of the cavity 11 and the radius (r) of the cavity, which is the distance from the long axis of the cavity 11 to the side wall 14. The inequality of These formulas are as follows:
r / h>1.2; and h 2 / r> 4 × 10 −10 meters In one embodiment of the present invention, the ratio of the cavity radius to the cavity height (r / h) is the fluid in the cavity 11. When is a gas, it is between about 10 and about 50. In this example, the volume of the cavity 11 can be less than about 10 ml. Furthermore, the ratio of h 2 / r is preferably in the range between about 10 −3 meters and about 10 −6 meters when the working fluid is a gas as opposed to a liquid.

本発明の一実施例において、二次側開口15は、キャビティ11内の圧力振動の振幅が零に近い場所、即ち該圧力振動の“ノード(節)”点に配置される。キャビティ11が円筒状である場合、当該圧力振動の半径方向依存性は、第1種ベッセル関数により近似することができ、当該キャビティ内の最低次圧力振動の半径方向ノードは、端壁12の中心又はキャビティ11の長軸から約0.63r±0.2rの距離に発生する。このように、二次側開口15は、好ましくは、端壁12、13の中心から半径方向距離(a)に{ここで、(a)≒0.63r±0.2r}、即ち当該圧力振動のノード点の近くに配置される。   In one embodiment of the invention, the secondary opening 15 is located where the amplitude of the pressure oscillation in the cavity 11 is close to zero, i.e. at the "node" point of the pressure oscillation. When the cavity 11 is cylindrical, the radial dependence of the pressure oscillation can be approximated by a first-type Bessel function, and the radial node of the lowest order pressure oscillation in the cavity is the center of the end wall 12. Alternatively, it occurs at a distance of about 0.63r ± 0.2r from the long axis of the cavity 11. Thus, the secondary opening 15 is preferably at a radial distance (a) from the center of the end walls 12, 13 {where (a) ≈0.63r ± 0.2r}, ie the pressure oscillation. It is placed near the node point.

更に、ここに開示されるポンプは、好ましくは、キャビティ半径(r)と、端壁12の軸方向変位を発生させるためにアクチュエータ40が振動する周波数である動作周波数(f)とに関係する下記の不等式を満足すべきである。該不等式は、下記の通りである:   Further, the pump disclosed herein preferably relates to the cavity radius (r) and the operating frequency (f), which is the frequency at which the actuator 40 oscillates to produce axial displacement of the end wall 12. The inequality of The inequality is as follows:

Figure 2012528980
ここで、キャビティ11内の作動流体における音速(c)は、上記式に表されているように約115m/sなる遅い速度(c)と約1,970m/sに等しい速い速度(c)との間の範囲とすることができ、kは定数である(k=3.83)。アクチュエータ40の振動運動の周波数は、好ましくは、キャビティ11内の半径方向圧力振動の最低共振周波数に概ね等しくされるが、該最低共振周波数から20%以内とすることもできる。キャビティ11内の半径方向圧力振動の最低共振周波数は、好ましくは、500Hzより高いものとする。
Figure 2012528980
Here, the sound velocity in the working fluid in the cavity. 11 (c), about as represented in the above formula 115m / s becomes slower rate (c s) and about 1,970M / faster rate equal to s (c f ) And k 0 is a constant (k 0 = 3.83). The frequency of the oscillatory motion of the actuator 40 is preferably approximately equal to the lowest resonance frequency of radial pressure oscillations in the cavity 11, but may be within 20% of the lowest resonance frequency. The lowest resonance frequency of radial pressure oscillations in the cavity 11 is preferably higher than 500 Hz.

次に、動作時のポンプ10を参照すると、圧電ディスク20が励起されて端部プレート17に対して半径方向に膨張及び収縮し、これがアクチュエータ40を湾曲させ、これにより、駆動される端壁12の、該駆動される端壁12に対して実質的に垂直な方向の軸方向変位を誘起する。該アクチュエータ40は前述したように端壁12の中央部と動作的に関連されているので、該アクチュエータ40の軸方向変位振動は、端壁12の表面に沿って最大振幅の振動の軸方向変位振動を、即ち該端壁12の概ね中心における波腹変位振動を生じさせる。図1Aに戻ると、上記に全般的に説明したポンプ10の変位振動及び結果としての圧力振動が、各々、図1A(1)及び1A(2)に一層詳細に示されている。上記変位振動と圧力振動との間の位相関係は変化し得、如何なる図からも特定の位相関係が示唆されるべきものではない。   Referring now to the pump 10 in operation, the piezoelectric disk 20 is excited and expands and contracts radially relative to the end plate 17 which causes the actuator 40 to bend and thereby the driven end wall 12. Induced axial displacement in a direction substantially perpendicular to the driven end wall 12. Since the actuator 40 is operatively associated with the central portion of the end wall 12 as described above, the axial displacement vibration of the actuator 40 causes the axial displacement of the maximum amplitude vibration along the surface of the end wall 12. Vibration is generated, that is, anti-node vibration at approximately the center of the end wall 12. Returning to FIG. 1A, the displacement vibration of the pump 10 and the resulting pressure vibration described generally above are shown in greater detail in FIGS. 1A (1) and 1A (2), respectively. The phase relationship between the displacement vibration and the pressure vibration can vary, and no particular phase relationship should be suggested from any figure.

図1A(1)は、キャビティ11における駆動される端壁12の軸方向振動を示す1つの可能性のある変位プロファイルを図示している。実線の曲線及び矢印は或る時点における駆動される端壁12の変位を表す一方、点線の曲線は該駆動される端壁12の半サイクル後の変位を表している。この図及び他の図に示される変位は誇張されている。アクチュエータ40は自身の周部において剛性的に取り付けられるのではなく、アイソレータ30により懸架されているので、該アクチュエータ40は自身の基本モードにおいて重心に対し自由に振動する。この基本モードにおいて、アクチュエータ40の変位振動の振幅は、端壁12の中心と側壁14との間に位置する環状変位ノード22において実質的に零となる。端壁12上の他の点における当該変位振動の振幅は、垂直方向の矢印により表されるように零より大きな振幅を有している。中心変位波腹21が当該アクチュエータ40の中心の近傍に存在する一方、周縁変位波腹21’が該アクチュエータ40の周の近傍に存在する。   FIG. 1A (1) illustrates one possible displacement profile showing axial vibration of the driven end wall 12 in the cavity 11. The solid curve and arrow represent the displacement of the driven end wall 12 at a point in time, while the dotted curve represents the displacement of the driven end wall 12 after a half cycle. The displacement shown in this and other figures is exaggerated. Since the actuator 40 is not rigidly attached at its periphery but is suspended by the isolator 30, the actuator 40 freely vibrates with respect to the center of gravity in its basic mode. In this basic mode, the amplitude of the displacement vibration of the actuator 40 becomes substantially zero at the annular displacement node 22 located between the center of the end wall 12 and the side wall 14. The amplitude of the displacement vibration at other points on the end wall 12 has an amplitude greater than zero as represented by a vertical arrow. The center displacement antinode 21 exists in the vicinity of the center of the actuator 40, while the peripheral displacement antinode 21 ′ exists in the vicinity of the circumference of the actuator 40.

図1A(2)は、図1A(1)に示した軸方向変位振動から生じるキャビティ11内の圧力振動を示す1つの可能性のある圧力振動プロファイルを図示している。実線の曲線及び矢印は或る時点における圧力を表す一方、点線の曲線は半サイクル後の圧力を表している。このモード及び一層高次のモードにおいて、該圧力振動の振幅はキャビティ11の中心の近傍に中心圧力波腹23を有する一方、キャビティ11の側壁14の近傍に周縁圧力波腹24を有している。該圧力振動の振幅は、圧力波腹23と24との間の環状圧力ノード25において実質的に零となる。円筒状キャビティの場合、キャビティ11内の圧力振動の振幅の半径方向依存性は、第1種ベッセル関数により近似することができる。上述した圧力振動はキャビティ11内の流体の半径方向の移動の結果生じるので、アクチュエータ40の軸方向変位振動から区別されるように、キャビティ11内の流体の“半径方向圧力振動”と称する。   FIG. 1A (2) illustrates one possible pressure vibration profile showing the pressure vibration in the cavity 11 resulting from the axial displacement vibration shown in FIG. 1A (1). The solid curve and arrow represent the pressure at a point in time, while the dotted curve represents the pressure after half a cycle. In this mode and higher order modes, the amplitude of the pressure oscillation has a central pressure antinode 23 near the center of the cavity 11 and a peripheral pressure antinode 24 near the side wall 14 of the cavity 11. . The amplitude of the pressure oscillation is substantially zero at the annular pressure node 25 between the pressure antinodes 23 and 24. In the case of a cylindrical cavity, the radial dependence of the amplitude of pressure oscillation in the cavity 11 can be approximated by a first type Bessel function. Since the pressure vibration described above results from the radial movement of the fluid in the cavity 11, it is referred to as “radial pressure vibration” of the fluid in the cavity 11 as distinguished from the axial displacement vibration of the actuator 40.

図3及び1A(2)を参照すると、ポンプ10内の前述したフラップバルブ50の動作は、流体を図2A(1)に点線矢印により示された方向へ流れるようにさせ、当該ポンプ10の一次側開口16’の外側に負圧を形成する。図3を更に詳細に参照すると、フラップバルブ50は一次側開口16’内に、流体が実線矢印により示されるように該一次側開口16’を介してキャビティ11内に引き込まれると共に二次側開口15を介してキャビティ11から放出され、これにより一次側開口16’に減圧源が形成されるように配設される。上側を指す実線矢印により示された一次側開口16’を経る流体の流れは、これも上側を指す図2A(1)の点線矢印により示されたフラップバルブ50の通気孔54及び55を経る流体の流れに対応している。前述したように、フラップバルブ50の動作は、当該フラップバルブ50の両端間の流体の差圧(ΔP)の方向の変化の関数である。斯かる差圧(ΔP)は保持プレート52の全表面にわたり実質的に均一であると仮定される。何故なら、その位置はポンプ10のベース18における一次側開口16’に概ね位置合わせされた図1A(2)に示す中心圧力波腹23に対応し、従ってバルブ50の両端間の圧力には空間的変化はないということは良好な近似であるからである。フラップバルブ50の両端間の上記差圧が図2A(1)に示されるように正の差圧(+ΔP)となるように逆転した場合、付勢されたフラップ51は密閉プレート53から離れて保持プレート52に向かって開位置に移動される。この位置では、フラップ51の上記移動が密閉プレート53の通気孔55の遮断を解くので、流体は点線矢印で示されるように該通気孔55を、次いで整列されたフラップ51の通気孔56及び保持プレート52の通気孔54を介して流れるのを可能にされる。このことは、これも点線矢印により示されるように、当該ポンプ10のベース18における一次側開口16’の外部に減圧源を形成することになる。上記差圧が図2A(2)に示されるように負の差圧(−ΔP)に戻るように変化すると、流体は点線で示されるように当該フラップバルブ50を介して反対方向に流れ始め、このことは、フラップ51を図2Aに示された閉位置に向かって戻させる。このように、上記差圧(ΔP)がフラップバルブ50を閉位置と開位置との間で反復させる際に、ポンプ10は該フラップバルブ50が開状態である半サイクル毎に減圧を形成する。   3 and 1A (2), the operation of the flap valve 50 described above in the pump 10 causes the fluid to flow in the direction indicated by the dotted arrow in FIG. A negative pressure is formed outside the side opening 16 ′. Referring to FIG. 3 in more detail, the flap valve 50 is drawn into the primary opening 16 'and fluid is drawn into the cavity 11 and through the primary opening 16' as indicated by the solid arrow. 15 is discharged from the cavity 11 via 15, and thereby, a reduced pressure source is formed in the primary side opening 16 ′. The fluid flow through the primary opening 16 'indicated by the solid arrow pointing upwards is the fluid flowing through the vent holes 54 and 55 of the flap valve 50 indicated by the dotted arrows in FIG. It corresponds to the flow of. As described above, the operation of the flap valve 50 is a function of the change in the direction of the pressure difference (ΔP) of the fluid across the flap valve 50. Such differential pressure (ΔP) is assumed to be substantially uniform across the entire surface of the retaining plate 52. Because its position corresponds to the central pressure antinode 23 shown in FIG. 1A (2), which is generally aligned with the primary opening 16 ′ in the base 18 of the pump 10, the pressure across the valve 50 is therefore free of space. This is because it is a good approximation that there is no change. When the pressure difference between both ends of the flap valve 50 is reversed so as to become a positive pressure difference (+ ΔP) as shown in FIG. 2A (1), the biased flap 51 is held away from the sealing plate 53. It is moved to the open position towards the plate 52. In this position, the movement of the flap 51 unblocks the vent 55 of the sealing plate 53, so that the fluid passes through the vent 55 as indicated by the dotted arrow, and then holds the vent 56 and the aligned flap 51. It is allowed to flow through the vents 54 of the plate 52. This forms a reduced pressure source outside the primary opening 16 'in the base 18 of the pump 10, as also indicated by the dotted arrows. When the differential pressure changes back to the negative differential pressure (−ΔP) as shown in FIG. 2A (2), the fluid begins to flow in the opposite direction through the flap valve 50 as indicated by the dotted line, This causes the flap 51 to return toward the closed position shown in FIG. 2A. Thus, when the differential pressure (ΔP) repeats the flap valve 50 between the closed position and the open position, the pump 10 forms a reduced pressure every half cycle in which the flap valve 50 is open.

図1A(1)及び1A(2)を更に参照すると、アクチュエータ40の軸方向変位振動の振幅の半径方向依存性(アクチュエータ40の“モード形状(mode-shape)”)は、キャビティ11内の所望の圧力振動の振幅の半径方向依存性(圧力振動の“モード形状”)に一層密に合致するために、第1種ベッセル関数を近似すべきであることが分かる。アクチュエータ40を該アクチュエータの周部において剛性的に取り付けるのではなく、該アクチュエータを自身の重心に対して一層自由に振動するのを可能にすることにより、変位振動のモード形状はキャビティ11内の圧力振動のモード形状に実質的に合致し、かくしてモード形状の整合、又は一層簡単にはモード整合、を達成する。この点に関して、該モード整合は常に完全であるとは限らないが、アクチュエータ40の軸方向変位振動及びキャビティ11内の対応する圧力振動は当該アクチュエータ40の全表面にわたり実質的に同一の相対位相を有することになり、キャビティ11内の圧力振動の環状圧力ノード25の半径方向位置とアクチュエータ40の軸方向変位振動の環状変位ノード22の半径方向位置とは実質的に一致する。   With further reference to FIGS. 1A (1) and 1A (2), the radial dependence of the amplitude of the axial displacement vibration of the actuator 40 (the “mode-shape” of the actuator 40) is desired in the cavity 11. It can be seen that the Bessel function of the first kind should be approximated to more closely match the radial dependence of the pressure vibration amplitude (the “mode shape” of the pressure vibration). Rather than mounting the actuator 40 rigidly around the circumference of the actuator, allowing the actuator to vibrate more freely with respect to its center of gravity, the mode shape of the displacement vibration is the pressure in the cavity 11. It substantially matches the mode shape of the vibration, thus achieving mode shape matching, or more simply mode matching. In this regard, the mode matching is not always perfect, but the axial displacement vibration of the actuator 40 and the corresponding pressure vibration in the cavity 11 have substantially the same relative phase over the entire surface of the actuator 40. Therefore, the radial position of the annular pressure node 25 of the pressure vibration in the cavity 11 and the radial position of the annular displacement node 22 of the axial displacement vibration of the actuator 40 substantially coincide with each other.

当該アクチュエータ40は重心に対して(重心を中心に)振動するので、該アクチュエータ40が図1A(1)に図示されるように基本モードで振動する場合、環状変位ノード22の半径方向位置は該アクチュエータ40の半径内に必ず位置する。このように、上記環状変位ノード22が上記環状圧力ノード25と一致することを保証するためには、当該アクチュエータの半径(ract)は、好ましくは、モード整合を最適化するために環状圧力ノード25の半径より大きくなければならない。再びキャビティ11内の圧力振動が第1種ベッセル関数を近似すると仮定すると、環状圧力ノード25の半径は、端壁13の中心から側壁14までの半径、即ち図1に示されるキャビティ11の半径(r)の約0.63である。従って、アクチュエータ40の半径(ract)は、好ましくは、ract≧0.63rなる不等式を満足すべきである。 Since the actuator 40 vibrates with respect to the center of gravity (about the center of gravity), when the actuator 40 vibrates in the basic mode as illustrated in FIG. 1A (1), the radial position of the annular displacement node 22 is It is always located within the radius of the actuator 40. Thus, in order to ensure that the annular displacement node 22 coincides with the annular pressure node 25, the radius (r act ) of the actuator is preferably an annular pressure node to optimize mode matching. Must be greater than 25 radii. Assuming that the pressure oscillation in the cavity 11 again approximates the first type Bessel function, the radius of the annular pressure node 25 is the radius from the center of the end wall 13 to the side wall 14, that is, the radius of the cavity 11 shown in FIG. r) of about 0.63. Therefore, the radius (r act ) of the actuator 40 should preferably satisfy the inequality r act ≧ 0.63r.

ここで、図1のポンプ10の縁部の分解断面図である図6を参照すると、アイソレータ30は可撓膜31であり、該可撓膜は、図6Aに周縁変位振動の変位21’により示されたようなアクチュエータ40の振動に応答して折曲及び伸張することにより前述したようにアクチュエータ40の縁部が自由に運動するのを可能にする。該可撓膜31は、当該ポンプ10のアクチュエータ40と円筒状の壁19との間に低い機械的インピーダンスの支持を設け、これにより該アクチュエータ40の周縁変位振動の軸方向振動21’の減衰を減少させることにより、該アクチュエータ40に対する側壁14の潜在的な減衰効果を克服する。該可撓膜31は、本質的に、エネルギがアクチュエータ40から実質的に静止状態に留まる側壁14へ伝達されることを最少にする。従って、環状変位ノード22は、当該ポンプ10のモード整合条件を維持するように、環状圧力ノード25に実質的に整列されたままとなる。このように、駆動される端壁12の軸方向変位振動は、キャビティ11内の中心圧力波腹23(図1A)から側壁14における周縁圧力波腹24までの圧力の振動を効率的に発生し続ける。   Here, referring to FIG. 6, which is an exploded cross-sectional view of the edge of the pump 10 of FIG. 1, the isolator 30 is a flexible membrane 31, which is shown in FIG. 6A by the displacement 21 ′ of the peripheral displacement vibration. Bending and stretching in response to actuator 40 vibration as shown allows the edges of the actuator 40 to move freely as described above. The flexible membrane 31 provides a low mechanical impedance support between the actuator 40 of the pump 10 and the cylindrical wall 19, thereby damping the axial vibration 21 ′ of the peripheral displacement vibration of the actuator 40. By reducing, the potential damping effect of the side wall 14 on the actuator 40 is overcome. The flexible membrane 31 essentially minimizes energy being transferred from the actuator 40 to the sidewall 14 which remains substantially stationary. Thus, the annular displacement node 22 remains substantially aligned with the annular pressure node 25 so as to maintain the mode matching conditions of the pump 10. Thus, the axial displacement vibration of the driven end wall 12 efficiently generates pressure vibration from the central pressure antinode 23 (FIG. 1A) in the cavity 11 to the peripheral pressure antinode 24 in the side wall 14. to continue.

アクチュエータ40の縁部とキャビティ11の側壁14との間の環状の間隙(g)にまたがる、一様な厚さ(δ)及びヤング率(E)を有する上述したような単純なシートとから形成された可撓膜31の場合、該可撓膜31の縁部を軸方向変位(u)だけ変位させるのに要する単位長さ当たりの力(Fstretch)は、下記の式により近似することができ: A simple sheet as described above having a uniform thickness (δ m ) and Young's modulus (E m ) across an annular gap (g) between the edge of the actuator 40 and the side wall 14 of the cavity 11; In the case of the flexible film 31 formed from the above, the force per unit length (F stretch ) required to displace the edge of the flexible film 31 by the axial displacement (u) is approximated by the following equation: It is possible:

Figure 2012528980
ここで、u及びδはgより大幅に小さい。これは、アクチュエータ40のディスク状実施例の縁部を同じ変位だけ曲げるのに要する単位長さ当たりの近似の力(Fbend):
Figure 2012528980
Here, u and δ m are significantly smaller than g. This is an approximate force per unit length (F bend ) required to bend the edge of the disk-like embodiment of the actuator 40 by the same displacement:

Figure 2012528980
と比較することができ、ここで、アクチュエータ40は実行ヤング率(E)、厚さ(δ)及び半径(R)を有する。アクチュエータ40の縁部が自由に振動するためには、FstretchはFbendより大幅に小さくなければならず、このことは、上記の単純な可撓膜31が、好ましくは、下記の不等式により特徴付けられる厚さ(δ)を有さねばならないことを暗示する:
Figure 2012528980
Where the actuator 40 has an effective Young's modulus (E a ), thickness (δ a ), and radius (R). In order for the edge of the actuator 40 to vibrate freely, F stretch must be significantly less than F bend , which is why the simple flexible membrane 31 described above is preferably characterized by the following inequality: Implying that it must have a thickness (δ m ) attached:

Figure 2012528980
アクチュエータ40が、g=1mm、δ=1mm、R=10mm及びu=10μmなる全体寸法を持つスチール製端部プレート17及び圧電ディスク20を有するような一実施例において、この不等式は、カプトン(Kapton)からなる可撓膜31の厚さが好ましくはδ≪1,000ミクロンであり、スチールからなる可撓膜31の厚さが好ましくはδ≪100ミクロンであることを要する。
Figure 2012528980
In one embodiment where the actuator 40 has a steel end plate 17 and a piezoelectric disk 20 with overall dimensions g = 1 mm, δ a = 1 mm, R = 10 mm and u = 10 μm, this inequality is expressed in Kapton ( The thickness of the flexible membrane 31 made of Kapton) is preferably δ m << 1,000 microns, and the thickness of the flexible membrane 31 made of steel is preferably δ m << 100 microns.

制限するものでない一実施例において、可撓膜31が端壁12の周縁部に広がるように、アクチュエータ40の直径はキャビティ11の直径よりも1〜2mm小さいものとすることができる。上記周縁部は、アクチュエータ40の縁部とキャビティ11の側壁14との間の0.5〜1.0mmの環状の間隙(ギャップ)であり得る。一般的に、当該可撓膜31の環状の幅は、環状の変位ノード22の直径が環状の圧力ノード25の直径に概ね等しくなるように当該アクチュエータの直径を当該キャビティの直径に近づけるために該キャビティの半径(r)と比較して相対的に小さくなければならない一方、アクチュエータ40の振動を制限せず、促進するほど十分に大きくなければならない。該可撓膜31は、例えばPET又はカプトン等の均一な厚さのポリマシート材料から形成することができる。一実施例において、該可撓膜31は約200ミクロンより薄い厚さを持つカプトンシート(Kapton sheeting)から形成することができる。また、該可撓膜31は、例えばスチール(鋼)若しくは真鍮又は何らかの他の好適な可撓性材料等の、均一な厚さの薄い金属シートから形成することもできる。他の実施例において、該可撓膜31は、約20ミクロン未満の厚さを持つスチールシートから形成することができる。該可撓膜31は、上述したようにアクチュエータ40の振動を促進させるのに適した如何なる他の可撓性材料から形成することもできる。該可撓膜31は、使用される材料に応じて、アクチュエータ40に接着し、溶接し、クランプ固定し、半田付けし、又はそれ以外で取り付けることができ、該可撓膜31を側壁14に取り付けるために上記と同様の方法又は他の方法を用いることができる。   In one non-limiting example, the diameter of the actuator 40 can be 1-2 mm smaller than the diameter of the cavity 11 so that the flexible membrane 31 extends around the periphery of the end wall 12. The peripheral edge may be an annular gap (gap) of 0.5 to 1.0 mm between the edge of the actuator 40 and the side wall 14 of the cavity 11. In general, the annular width of the flexible membrane 31 is such that the diameter of the actuator approaches the diameter of the cavity so that the diameter of the annular displacement node 22 is approximately equal to the diameter of the annular pressure node 25. While it must be relatively small compared to the radius (r) of the cavity, it should be large enough to promote and not limit the vibration of the actuator 40. The flexible film 31 can be formed of a polymer sheet material having a uniform thickness such as PET or Kapton. In one embodiment, the flexible membrane 31 can be formed from a Kapton sheeting having a thickness less than about 200 microns. The flexible membrane 31 can also be formed from a thin metal sheet of uniform thickness, such as, for example, steel or brass or some other suitable flexible material. In other embodiments, the flexible membrane 31 can be formed from a steel sheet having a thickness of less than about 20 microns. The flexible membrane 31 can be formed of any other flexible material suitable for promoting the vibration of the actuator 40 as described above. The flexible membrane 31 can be glued, welded, clamped, soldered or otherwise attached to the actuator 40 depending on the material used, and the flexible membrane 31 is attached to the side wall 14. Similar or other methods can be used for attachment.

アクチュエータ40の縁部の運動の主要成分は、駆動される端壁12に対して実質的に垂直であるか又はキャビティ11の長軸に実質的に平行であるが(“軸方向運動”)、該アクチュエータ40の縁部は、キャビティ11の長軸に対して垂直な面内で発生する小さな成分の“半径方向運動”も有している。少なくとも斯かる理由により、可撓膜31は半径方向に伸張するようにも設計されねばならない。このような半径方向の伸張は、アクチュエータ40を前述したような薄い弾性材料から形成することにより、又は伸張及び圧縮するための該可撓膜31の半径方向可撓性(即ち、アクチュエータ40の振動を更に促進するための該アクチュエータ40の半径方向運動に対する該可撓膜31の伸張可能性)を向上させるべく該可撓膜31に構造的特徴を組み込むことにより達成することができる。   The major component of the movement of the edge of the actuator 40 is substantially perpendicular to the driven end wall 12 or substantially parallel to the long axis of the cavity 11 (“axial movement”), The edge of the actuator 40 also has a small component “radial motion” that occurs in a plane perpendicular to the long axis of the cavity 11. For at least this reason, the flexible membrane 31 must also be designed to extend radially. Such radial stretching can be achieved by forming the actuator 40 from a thin elastic material as described above, or by the radial flexibility of the flexible membrane 31 to stretch and compress (ie, vibration of the actuator 40). Can be achieved by incorporating structural features into the flexible membrane 31 to improve the extensibility of the flexible membrane 31 with respect to the radial movement of the actuator 40 to further promote the motion.

図7A及び7Bを更に詳細に参照すると、アクチュエータ40の半径方向運動を促進するために可撓膜31の伸張可能性を向上させるような構造的特徴を有する可撓膜31の追加の実施例が示されている。図7Aを更に詳細に参照すると、構造的に変更された可撓膜の第1実施例32が示され、該可撓膜32はアクチュエータ40と側壁14との間に延在する環状の蛇腹部(concertina portion)33を含んでいる。該蛇腹部33は、当該可撓膜32に図7Aでは波として見える環状の曲げを有し、これら曲げはアクチュエータ40の動きによりアコーディオンのように伸張及び収縮する。可撓膜32の蛇腹部33は、該可撓膜32の半径方向の剛性を効果的に減じ、これにより該可撓膜32の伸張可能性を向上させると共に、アクチュエータ40が半径方向に一層容易に伸張及び収縮するのを可能にする。   Referring to FIGS. 7A and 7B in more detail, additional embodiments of the flexible membrane 31 having structural features that improve the stretchability of the flexible membrane 31 to facilitate radial movement of the actuator 40 are shown. It is shown. Referring to FIG. 7A in more detail, a first embodiment 32 of a structurally modified flexible membrane is shown, which is an annular bellows extending between the actuator 40 and the side wall 14. (Concertina portion) 33 is included. The bellows portion 33 has an annular bend that appears as a wave in FIG. 7A in the flexible membrane 32, and these bends expand and contract like an accordion by the movement of the actuator 40. The bellows portion 33 of the flexible membrane 32 effectively reduces the radial stiffness of the flexible membrane 32, thereby improving the stretchability of the flexible membrane 32 and making the actuator 40 easier in the radial direction. Allows to stretch and contract.

図7Bを更に詳細に参照すると、構造的に変更された可撓膜の第2実施例34が示され、該可撓膜34はアクチュエータ40と側壁14との間に該可撓膜34の各々の側(面)に交互配列された環状の半円溝35を含んでいる。該可撓膜34の上記環状の溝35は、化学エッチング、研磨若しくは何らかの同様の方法により形成することができるか、又はラミネーションにより形成することができる。可撓膜34の環状の溝35は、該可撓膜34の半径方向の剛性を効果的に減少させ、これにより、該可撓膜34の伸張可能性を向上させて、アクチュエータ40の半径方向の伸張及び収縮を容易にする。図7A及び7Bに示された構造及び同様な構造は、アイソレータ32、34を軸方向に曲げるのに要する力を有利に減少させることもできることに注意されたい。   Referring to FIG. 7B in more detail, a second embodiment of a structurally modified flexible membrane 34 is shown, wherein the flexible membrane 34 is between each of the flexible membranes 34 between the actuator 40 and the sidewall 14. The annular semicircular grooves 35 are alternately arranged on the side (surface). The annular groove 35 of the flexible membrane 34 can be formed by chemical etching, polishing, or some similar method, or can be formed by lamination. The annular groove 35 of the flexible membrane 34 effectively reduces the radial stiffness of the flexible membrane 34, thereby improving the stretchability of the flexible membrane 34 and the radial direction of the actuator 40. Easy to stretch and shrink. Note that the structure shown in FIGS. 7A and 7B and similar structures may also advantageously reduce the force required to bend the isolators 32, 34 in the axial direction.

以上の図に示されたアイソレータ30並びに可撓膜31、32及び34は、側壁14とアクチュエータ40との間に延在するリング状の部品であるが、アイソレータ30は異なる形状を有することもできると共に、キャビティ11の側壁14まで完全に延びることなく円筒状壁19により異なる方法で支持することもできる。図8及び9を参照すると、可撓膜31の代替実施例が示され、これら代替実施例は他の可撓膜31、32及び34と同様の態様で機能する可撓膜36及び37を各々含んでいる。図8を更に詳細に参照すると、可撓膜36はディスクの形状に形成され、該可撓膜の内側表面は、前記端部プレート17というよりも端壁12を形成している。該可撓膜36の上側表面に動作的に接続されたままとなっている端部プレート17が示されている。図8及び9の実施例において、端壁12はアクチュエータ40に動作的に接続された中央部を依然として有しており、周縁部は側壁14とアクチュエータ40との間のアイソレータ30として機能している。このようであるので、該可撓膜36は他の可撓膜31、32及び34のものと同様の態様で動作する。   The isolator 30 and the flexible films 31, 32, and 34 shown in the above figures are ring-shaped parts extending between the side wall 14 and the actuator 40, but the isolator 30 may have different shapes. It can also be supported in different ways by the cylindrical wall 19 without extending completely to the side wall 14 of the cavity 11. Referring to FIGS. 8 and 9, alternative embodiments of flexible membrane 31 are shown, which include flexible membranes 36 and 37 that function in a manner similar to other flexible membranes 31, 32, and 34, respectively. Contains. Referring to FIG. 8 in more detail, the flexible membrane 36 is formed in the shape of a disk, and the inner surface of the flexible membrane forms the end wall 12 rather than the end plate 17. The end plate 17 is shown remaining operatively connected to the upper surface of the flexible membrane 36. In the embodiment of FIGS. 8 and 9, end wall 12 still has a central portion operatively connected to actuator 40, and the peripheral portion functions as isolator 30 between side wall 14 and actuator 40. . As such, the flexible membrane 36 operates in a manner similar to that of the other flexible membranes 31, 32, and 34.

図9を更に詳細に参照すると、ポンプ本体の円筒壁19は該ポンプ本体の側壁14から半径方向内側に向かって延びる唇部19aを含んでいる。キャビティ11に面する該唇部19aの内側表面は、端壁12における上記側壁14に隣接して位置する周縁部の外側表面を形成している。該可撓膜37は図示のようなディスク状又はリング状とすることができ、上記円筒壁19の唇部19aの内側表面に取り付けられて、上述したように端壁12の残部を形成する。可撓膜37の形状とは無関係に、端壁12はアクチュエータ40に動作的に接続された中央部を依然として有し、周縁部はアクチュエータ40と円筒壁19の唇部19aとの間のアイソレータ30として機能する。そのようであるので、該可撓膜37は他の可撓膜31、32及び34のものと同様の態様で動作する。アイソレータ30の構造、懸架及び形状は、これらの実施例に限定されるものではなく、ここに説明する本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更及び変形を受けることができるものであることは明らかであろう。   Referring to FIG. 9 in more detail, the cylindrical wall 19 of the pump body includes a lip 19a that extends radially inward from the side wall 14 of the pump body. The inner surface of the lip 19 a facing the cavity 11 forms the outer surface of the peripheral edge located adjacent to the side wall 14 in the end wall 12. The flexible membrane 37 can be disk-shaped or ring-shaped as shown, and is attached to the inner surface of the lip 19a of the cylindrical wall 19 to form the remainder of the end wall 12 as described above. Regardless of the shape of the flexible membrane 37, the end wall 12 still has a central portion operatively connected to the actuator 40, and the peripheral edge is an isolator 30 between the actuator 40 and the lip 19 a of the cylindrical wall 19. Function as. As such, the flexible membrane 37 operates in a manner similar to that of the other flexible membranes 31, 32, and 34. The structure, suspension, and shape of the isolator 30 are not limited to these embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described herein. It will be clear.

図1〜9に示されたポンプ10の上記実施例において、側壁14はキャビティ11の端壁12と13との連続的に延在し、アクチュエータ40の半径(ract)はキャビティ11の半径(r)よりも小さい。このような実施例において、側壁14は、動作中にキャビティ11内に形成される半径方向の音響定在波が反射される途切れのない表面を形成する。しかしながら、アクチュエータの半径(ract)が側壁14まで完全に延在して、該半径をキャビティの半径(r)と略等しくさせ、前記変位振動の環状変位ノード22が前記圧力振動の環状圧力ノード25と一層密に整列され、これにより前述したモード整合条件を一層密に維持するのを保証することが望ましいであろう。 1-9, the side wall 14 extends continuously with the end walls 12 and 13 of the cavity 11, and the radius of the actuator 40 (r act ) is the radius of the cavity 11 ( smaller than r). In such an embodiment, the sidewall 14 forms an uninterrupted surface from which the radial acoustic standing waves formed in the cavity 11 during operation are reflected. However, the radius (r act ) of the actuator extends completely to the side wall 14 so that the radius is substantially equal to the radius (r) of the cavity, and the annular displacement node 22 of the displacement oscillation is the annular pressure node of the pressure oscillation. It would be desirable to ensure a tighter alignment with 25, thereby maintaining the aforementioned mode matching conditions more closely.

図10を更に詳細に参照すると、ポンプ10の更に他の実施例が図示され、該実施例においてアクチュエータ40は、キャビティ11の直径と同一の半径を有すると共に、図5に示した可撓膜31と同じ特性を持つ可撓膜38により支持される。該可撓膜38は、アクチュエータ40の振動に応答して曲がって、該アクチュエータ40の縁部が自由に運動するのを可能にしなければならないので、当該ポンプ本体の円筒壁19は、該円筒壁19の上部内側表面に側壁14から環状のエッジ19cまで半径方向外側に向かって延びる環状の段部19bを有している。該環状の段部19cは、円筒壁19の上部表面に十分に深く切除形成されて、当該可撓膜38の曲げを妨害せずにアクチュエータ40が自由に振動するのを可能にするようにする。該段部19cは、可撓膜38の曲げを受容するほど十分に深くなければならないが、前述したキャビティ11の共振品質を著しく低下させるほど深くてはならない。   Referring to FIG. 10 in further detail, yet another embodiment of the pump 10 is illustrated, in which the actuator 40 has the same radius as the diameter of the cavity 11 and the flexible membrane 31 shown in FIG. Are supported by a flexible membrane 38 having the same characteristics as The flexible membrane 38 must bend in response to the vibration of the actuator 40 to allow the edges of the actuator 40 to move freely, so that the cylindrical wall 19 of the pump body is the cylindrical wall. 19 has an annular step 19b extending radially outward from the side wall 14 to the annular edge 19c. The annular step 19c is cut deep enough in the upper surface of the cylindrical wall 19 to allow the actuator 40 to vibrate freely without disturbing the bending of the flexible membrane 38. . The step 19c must be deep enough to accept the bending of the flexible membrane 38, but not deep enough to significantly reduce the resonance quality of the cavity 11 described above.

図10及び10Aに見られるように、駆動される端壁12は可撓膜38及び端部プレート17の下側表面を有し、キャビティ11の半径より大きな半径(rend)を有している。即ち、rend>rである。このように、端壁12の周縁部は、キャビティ11の側壁14を越えて延在する。図10A及び10Bを更に詳細に参照すると、アクチュエータ10の軸方向振動及びキャビティ11内の対応する圧力振動は、アクチュエータ40の全表面にわたり実質的に同一の相対位相を有し続け、斯かる変位振動及び圧力振動の振幅は側壁14において一層密接に比例する。結果として、キャビティ11における上記圧力振動の環状圧力ノード25の半径方向位置及びアクチュエータ40の軸方向振動の環状変位ノード22は、より一層一致し得、モード整合を更に向上させる。 As seen in FIGS. 10 and 10A, the driven end wall 12 has a flexible membrane 38 and a lower surface of the end plate 17 and has a radius (r end ) greater than the radius of the cavity 11. . That is, r end > r. Thus, the peripheral edge of the end wall 12 extends beyond the side wall 14 of the cavity 11. Referring to FIGS. 10A and 10B in more detail, the axial vibration of the actuator 10 and the corresponding pressure vibration in the cavity 11 continue to have substantially the same relative phase across the entire surface of the actuator 40, such displacement vibration. And the amplitude of the pressure oscillation is more closely proportional at the side wall 14. As a result, the radial position of the annular pressure node 25 of the pressure oscillation in the cavity 11 and the annular displacement node 22 of the axial vibration of the actuator 40 can be more closely matched, further improving mode matching.

側壁14が当該キャビティ11内で半径方向音響定在波が反射されるような実質的に途切れない表面を依然として形成することを保証するために、前記段部19bの深さは、好ましくは、前述したように最小化される。制限するものでない一実施例において、該段部19bの深さは、当該ポンプのキャビティ11の共振品質を可能な限り維持するように寸法決めすることができる。例えば、段部19bの深さは、キャビティ11の高さの10%以下とすることができる。   In order to ensure that the side wall 14 still forms a substantially uninterrupted surface in which the radial acoustic standing wave is reflected in the cavity 11, the depth of the step 19b is preferably as described above. As minimized. In one non-limiting example, the depth of the step 19b can be sized to maintain as much as possible the resonant quality of the cavity 11 of the pump. For example, the depth of the step portion 19 b can be 10% or less of the height of the cavity 11.

上述した説明から、大きな利点を有する発明が提供されたことは明らかであろう。また、本発明は、その形態のうちの僅かしか示されていないが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更及び変形を受けることが可能である。



From the foregoing description, it will be apparent that an invention having great advantages has been provided. Further, the present invention shows only a few of the forms thereof, but the present invention is not limited to these, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is possible.



Claims (52)

流体を収容するためのキャビティを画定する実質的に円筒状の形状を有し、前記キャビティが両端において実質的に円形の端壁により閉じられた側壁により形成され、前記端壁のうちの少なくとも一方は駆動される端壁であり、前記駆動される端壁が中央部と、該駆動される端壁の中央部から半径方向外側に向かって延びる周縁部とを有するポンプ本体と、
前記駆動される端壁の前記中央部に動作的に関連されて、該駆動される端壁の振動運動を生じさせ、これにより、使用時において前記駆動される端壁の該端壁に実質的に垂直な方向の変位振動を、前記駆動される端壁の中心と前記側壁との間に環状のノードを伴って発生させるアクチュエータと、
前記駆動される端壁の前記周縁部と動作的に関連されて、前記変位振動の減衰を減少させるアイソレータと、
前記キャビティにおける前記環状のノードの位置以外の何れかの位置に配設されると共に、前記ポンプ本体を経て延在する第1開口と、
前記ポンプ本体における前記第1開口の位置以外の何れかの位置に配設されると共に、前記ポンプ本体を経て延在する第2開口と、
前記第1開口及び前記第2開口のうちの少なくとも一方に配設されるバルブと、
を有し、使用時に、前記変位振動が前記ポンプ本体の前記キャビティ内に前記流体の対応する半径方向の圧力振動を発生して、前記第1及び第2開口を経る流体の流れを生じさせるポンプ。
At least one of the end walls having a substantially cylindrical shape defining a cavity for containing fluid, the cavity being formed by side walls closed at both ends by a substantially circular end wall Is a driven end wall, and the driven end wall has a central portion and a pump body having a peripheral portion extending radially outward from the central portion of the driven end wall;
Operatively associated with the central portion of the driven end wall to cause an oscillating motion of the driven end wall, thereby substantially in the end wall of the driven end wall in use. An actuator that generates a displacement vibration in a direction perpendicular to a center of the driven end wall and an annular node between the side wall;
An isolator operatively associated with the peripheral edge of the driven end wall to reduce attenuation of the displacement vibration;
A first opening disposed at any position other than the position of the annular node in the cavity and extending through the pump body;
A second opening disposed at any position other than the position of the first opening in the pump body, and extending through the pump body;
A valve disposed in at least one of the first opening and the second opening;
And in use, the displacement vibration generates a corresponding radial pressure vibration of the fluid in the cavity of the pump body, causing a fluid flow through the first and second openings. .
請求項1に記載のポンプであって、前記キャビティの前記側壁の高さ(h)に対する前記キャビティの長軸から前記側壁まで延びる該キャビティの半径(r)の比が、約1.2より大きいポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the ratio of the radius (r) of the cavity extending from the long axis of the cavity to the side wall to the height (h) of the side wall of the cavity is greater than about 1.2. pump. 請求項2に記載のポンプであって、前記キャビティの高さ(h)及び前記キャビティの半径(r)が、更に、h/r>4×10-10メートルなる式により関係づけられるポンプ。 A pump according to claim 2, the height of the cavity (h) and the radius of the cavity (r) further, h 2 / r> 4 × 10 -10 meters become pumps are related by the equation. 請求項2に記載のポンプであって、前記第2開口が、前記端壁の一方において、該端壁の中心から約0.63(r)±0.2(r)の距離に配設されるポンプ。   3. The pump according to claim 2, wherein the second opening is disposed on one of the end walls at a distance of about 0.63 (r) ± 0.2 (r) from the center of the end wall. Pump. 請求項2に記載のポンプであって、前記アクチュエータが該アクチュエータに関連する前記端壁を駆動して、前記振動運動を周波数(f)で発生させるポンプ。   3. The pump according to claim 2, wherein the actuator drives the end wall associated with the actuator to generate the oscillating motion at a frequency (f). 請求項2に記載のポンプであって、前記アクチュエータが該アクチュエータに関連する前記端壁を駆動して、前記振動運動を周波数(f)で発生させ、前記半径(r)が、
Figure 2012528980
なる式により前記周波数(f)に関係づけられ、ここでc≒115m/sであり、c≒1970m/sであり、k=3.83であるポンプ。
The pump according to claim 2, wherein the actuator drives the end wall associated with the actuator to generate the oscillating motion at a frequency (f), wherein the radius (r) is
Figure 2012528980
A pump that is related to the frequency (f) by the formula: where c s ≈115 m / s, c r ≈1970 m / s, and k 0 = 3.83.
請求項1に記載のポンプであって、前記半径方向の圧力振動の最低共振周波数が約500Hzより高いポンプ。   The pump of claim 1, wherein the lowest resonant frequency of the radial pressure oscillation is higher than about 500 Hz. 請求項1に記載のポンプであって、前記駆動される端壁の前記変位振動の周波数が、前記半径方向の圧力振動の前記最低共振周波数に概ね等しいポンプ。   2. The pump according to claim 1, wherein the frequency of the displacement vibration of the driven end wall is approximately equal to the lowest resonance frequency of the radial pressure vibration. 請求項1に記載のポンプであって、前記駆動される端壁の前記変位振動の周波数が、前記半径方向の圧力振動の前記最低共振周波数の20%以内であるポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the frequency of the displacement vibration of the driven end wall is within 20% of the lowest resonance frequency of the radial pressure vibration. 請求項1に記載のポンプであって、前記駆動される端壁の前記変位振動が、前記半径方向の圧力振動に対してモード形状が整合されているポンプ。   2. The pump according to claim 1, wherein the displacement vibration of the driven end wall has a mode shape matched to the radial pressure vibration. 請求項1に記載のポンプであって、前記バルブが、前記流体が前記キャビティを介して実質的に一方向に流れるのを可能にするポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the valve allows the fluid to flow substantially unidirectionally through the cavity. 請求項1に記載のポンプであって、前記アイソレータが可撓膜であるポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the isolator is a flexible membrane. 請求項12に記載のポンプであって、前記可撓膜がプラスチックから形成されるポンプ。   13. A pump according to claim 12, wherein the flexible membrane is formed from plastic. 請求項13に記載のポンプであって、前記可撓膜の環状の幅が約0.5mmと1.0mmとの間であり、該可撓膜の厚さが約200ミクロンより薄いポンプ。   14. The pump according to claim 13, wherein the flexible membrane has an annular width between about 0.5 mm and 1.0 mm, and the thickness of the flexible membrane is less than about 200 microns. 請求項12に記載のポンプであって、前記可撓膜が金属から形成されるポンプ。   The pump according to claim 12, wherein the flexible film is formed of metal. 請求項15に記載のポンプであって、前記可撓膜の環状の幅が約0.5mmと1.0mmとの間であり、該可撓膜の厚さが約20ミクロンより薄いポンプ。   16. The pump of claim 15, wherein the flexible membrane has an annular width between about 0.5 mm and 1.0 mm, and the thickness of the flexible membrane is less than about 20 microns. 請求項1に記載のポンプであって、当該ポンプの前記側壁が、前記キャビティ内で前記端壁の少なくとも一方に隣接して半径方向外側に向かって延びる凹部を有するポンプ。   2. The pump according to claim 1, wherein the side wall of the pump has a recess extending radially outward in the cavity adjacent to at least one of the end walls. 請求項2に記載のポンプであって、前記キャビティ内で使用する前記流体が気体である場合に、r/hの前記比が約10と約50との間であるポンプ。   The pump of claim 2, wherein the ratio of r / h is between about 10 and about 50 when the fluid used in the cavity is a gas. 請求項3に記載のポンプであって、前記キャビティ内で使用する前記流体が気体である場合に、前記h/rの比が10−3メートルと約10−6メートルとの間であるポンプ。 A pump according to claim 3, when the fluid used within the cavity is a gas, the ratio of the h 2 / r is between 10 -3 meters and about 10 -6 meters pump . 請求項2に記載のポンプであって、前記キャビティの容積が約10mlより小さいポンプ。   The pump of claim 2, wherein the cavity volume is less than about 10 ml. 請求項1に記載のポンプであって、
前記端壁のうちの他方の端壁の中央部に動作的に関連されて、前記他方の端壁の該端壁に実質的に垂直な方向の振動運動を生じさせる第2アクチュエータと、
前記他方の端壁の周縁部に動作的に関連されて、前記キャビティ内の前記側壁による前記他方の端壁の振動運動の減衰を減少させる第2アイソレータと、
を更に有するポンプ。
The pump according to claim 1,
A second actuator operatively associated with a central portion of the other end wall of the end walls to produce an oscillating motion in a direction substantially perpendicular to the end wall of the other end wall;
A second isolator operatively associated with a peripheral edge of the other end wall to reduce damping of vibrational motion of the other end wall by the side wall in the cavity;
Further having a pump.
請求項2に記載のポンプであって、前記アクチュエータの半径が0.63(r)以上であるポンプ。   The pump according to claim 2, wherein the radius of the actuator is 0.63 (r) or more. 請求項22に記載のポンプであって、前記アクチュエータの半径が前記キャビティの半径(r)以下であるポンプ。   23. The pump according to claim 22, wherein the radius of the actuator is equal to or less than the radius (r) of the cavity. 請求項1に記載のポンプであって、前記アクチュエータが前記振動運動を生じさせる圧電部品を有するポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the actuator includes a piezoelectric component that causes the oscillating motion. 請求項1に記載のポンプであって、前記アクチュエータが前記振動運動を供給する磁歪部品を有するポンプ。   The pump according to claim 1, wherein the actuator includes a magnetostrictive component that supplies the oscillating motion. 2つの端面により閉じられた側壁を備える流体を収容するための実質的に円筒状の形状のキャビティを有し、前記キャビティは高さ(h)及び半径(r)を有し、前記高さ(h)に対する前記半径(r)の比が約1.2より大きいポンプ本体と、
前記端面のうちの一方の端面の中央部に動作的に関連されると共に、使用時において該端面の振動運動を、該端面の中心と前記側壁との間に環状のノードを伴って発生させるアクチュエータと、
前記端面の周縁部と動作的に関連されて、前記振動運動の減衰を減少させるアイソレータと、
前記キャビティにおける前記環状のノードの位置以外の何れかの位置に配設されると共に、前記ポンプ本体を経て延在する第1開口と、
前記ポンプ本体における前記第1開口の位置以外の何れかの位置に配設されると共に、前記ポンプ本体を経て延在する第2開口と、
前記第1開口及び前記第2開口のうちの少なくとも一方内に配設されて、使用時に前記流体が前記キャビティを経て流れるのを可能にするバルブと、
を有するポンプ。
A cavity having a substantially cylindrical shape for containing a fluid with side walls closed by two end faces, said cavity having a height (h) and a radius (r), said height ( a pump body having a ratio of said radius (r) to h) greater than about 1.2;
An actuator that is operatively associated with a central portion of one of the end faces and that generates an oscillating motion of the end face in use with an annular node between the center of the end face and the sidewall. When,
An isolator operatively associated with a peripheral edge of the end face to reduce damping of the oscillatory motion;
A first opening disposed at any position other than the position of the annular node in the cavity and extending through the pump body;
A second opening disposed at any position other than the position of the first opening in the pump body, and extending through the pump body;
A valve disposed in at least one of the first opening and the second opening to allow the fluid to flow through the cavity in use;
Having a pump.
請求項26に記載のポンプであって、前記振動運動が前記キャビティ内に前記流体の半径方向圧力振動を発生させ、前記第1開口及び前記第2開口を経る流体の流れを生じさせるポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein the oscillating motion generates radial pressure oscillations of the fluid in the cavity, causing fluid flow through the first opening and the second opening. 請求項27に記載のポンプであって、前記半径方向圧力振動の最低共振周波数が約500Hzより高いポンプ。   28. The pump according to claim 27, wherein the lowest resonant frequency of the radial pressure oscillation is higher than about 500 Hz. 請求項27に記載のポンプであって、前記振動運動の周波数が、前記半径方向圧力振動の前記最低共振周波数に概ね等しいポンプ。   28. A pump according to claim 27, wherein the frequency of the oscillating motion is approximately equal to the lowest resonance frequency of the radial pressure oscillation. 請求項27に記載のポンプであって、前記振動運動の周波数が、前記半径方向圧力振動の前記最低共振周波数の20%以内であるポンプ。   28. A pump according to claim 27, wherein the frequency of the oscillating motion is within 20% of the lowest resonant frequency of the radial pressure oscillation. 請求項27に記載のポンプであって、前記振動運動が、前記半径方向圧力振動に対してモード形状の整合がされるポンプ。   28. A pump according to claim 27, wherein the oscillating motion is modal matched to the radial pressure oscillation. 請求項26に記載のポンプであって、当該ポンプの前記側壁が、前記キャビティ内で前記端壁の少なくとも一方に隣接して半径方向外側に向かって延びる凹部を有するポンプ。   27. A pump according to claim 26, wherein the side wall of the pump has a recess extending radially outwardly in the cavity adjacent to at least one of the end walls. 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティの高さ(h)及び前記キャビティの半径(r)が、更に、h/r>4×10-10メートルなる式により関係づけられるポンプ。 27. A pump according to claim 26, wherein the height (h) of the cavity and the radius (r) of the cavity are further related by the formula h 2 / r> 4 × 10 −10 meters. 請求項26に記載のポンプであって、前記アクチュエータが前記キャビティの該アクチュエータに関連する前記端面を駆動して、前記振動運動を周波数(f)で発生させ、前記半径(r)が、
Figure 2012528980
なる式により前記周波数(f)に関係づけられ、ここでc≒115m/sであり、c≒1970m/sであり、k=3.83であるポンプ。
27. The pump of claim 26, wherein the actuator drives the end face of the cavity associated with the actuator to generate the oscillating motion at a frequency (f), wherein the radius (r) is
Figure 2012528980
A pump that is related to the frequency (f) by the formula: where c s ≈115 m / s, c r ≈1970 m / s, and k 0 = 3.83.
請求項26に記載のポンプであって、前記アイソレータが可撓膜であるポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein the isolator is a flexible membrane. 請求項35に記載のポンプであって、前記可撓膜がプラスチックから形成されるポンプ。   36. The pump according to claim 35, wherein the flexible membrane is formed from plastic. 請求項36に記載のポンプであって、前記可撓膜の環状の幅が約0.5mmと1.0mmとの間であり、該可撓膜の厚さが約200ミクロンより薄いポンプ。   37. The pump of claim 36, wherein the flexible membrane has an annular width between about 0.5 mm and 1.0 mm, and the thickness of the flexible membrane is less than about 200 microns. 請求項35に記載のポンプであって、前記可撓膜が金属から形成されるポンプ。   36. The pump according to claim 35, wherein the flexible membrane is made of metal. 請求項38に記載のポンプであって、前記可撓膜の環状の幅が約0.5mmと1.0mmとの間であり、該可撓膜の厚さが約20ミクロンより薄いポンプ。   40. The pump of claim 38, wherein the flexible membrane has an annular width between about 0.5 mm and 1.0 mm, and the thickness of the flexible membrane is less than about 20 microns. 請求項26に記載のポンプであって、前記アクチュエータの半径が0.63(r)以上であるポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein the actuator has a radius of 0.63 (r) or more. 請求項40に記載のポンプであって、前記アクチュエータの半径が前記キャビティの半径(r)以下であるポンプ。   41. A pump according to claim 40, wherein the radius of the actuator is less than or equal to the radius (r) of the cavity. 請求項26に記載のポンプであって、前記第2開口が、前記端面の一方において、該端面の中心から約0.63(r)±0.2(r)の距離に配設されるポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein the second opening is disposed at one of the end faces at a distance of about 0.63 (r) ± 0.2 (r) from the center of the end face. . 請求項26に記載のポンプであって、前記バルブが、前記流体が前記キャビティを介して実質的に一方向に流れるのを可能にするポンプ。   27. A pump according to claim 26, wherein the valve allows the fluid to flow substantially unidirectionally through the cavity. 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティ内で使用する前記流体が気体である場合に、r/hの前記比が約10と約50との間の範囲内であるポンプ。   27. The pump of claim 26, wherein the ratio of r / h is in the range between about 10 and about 50 when the fluid used in the cavity is a gas. 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティ内で使用する前記流体が気体である場合に、前記h/rの比が10−3メートルと約10−6メートルとの間であるポンプ。 A pump according to claim 26, when the fluid used within the cavity is a gas, the ratio of the h 2 / r is between 10 -3 meters and about 10 -6 meters pump . 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティの容積が約10mlより小さいポンプ。   27. The pump of claim 26, wherein the cavity volume is less than about 10 ml. 請求項26に記載のポンプであって、
前記キャビティの前記端面のうちの他方の端面の中央部に動作的に関連されて、前記他方の端面の振動運動を生じさせる第2アクチュエータと、
前記他方の端面の周縁部に動作的に関連されて、前記振動運動の減衰を減少させる第2アイソレータと、
を更に有するポンプ。
The pump according to claim 26,
A second actuator operatively associated with a central portion of the other end face of the cavity to cause an oscillating motion of the other end face;
A second isolator operatively associated with a peripheral edge of the other end face to reduce damping of the oscillatory motion;
Further having a pump.
請求項26に記載のポンプであって、前記アクチュエータが前記振動運動を生じさせる圧電部品を有するポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein the actuator includes a piezoelectric component that causes the oscillating motion. 請求項26に記載のポンプであって、前記アクチュエータが前記振動運動を供給する磁歪部品を有するポンプ。   27. A pump according to claim 26, wherein the actuator comprises a magnetostrictive component for supplying the oscillatory motion. 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティの前記端面のうちの一方の端面が切頭円錐形状を有し、前記キャビティの高さ(h)が、前記一方の端面の概ね中心における第1の高さから前記側壁に隣接する前記第1の高さより小さな第2の高さまで変化するポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein one end face of the end faces of the cavity has a truncated conical shape, and the height (h) of the cavity is substantially equal to the center of the one end face. A pump that varies from a height of 1 to a second height that is less than the first height adjacent to the sidewall. 請求項26に記載のポンプであって、前記キャビティの前記端面のうちの一方の端面が切頭円錐形状を有し、前記キャビティの高さ(h)が、前記一方の端面の概ね中心における第1の高さから前記側壁に隣接する第2の高さまで増加するポンプ。   27. The pump according to claim 26, wherein one end face of the end faces of the cavity has a truncated conical shape, and the height (h) of the cavity is substantially equal to the center of the one end face. A pump that increases from a height of 1 to a second height adjacent to the side wall. 請求項51に記載のポンプであって、前記第2の高さに対する前記第1の高さの比が約50%以上であるポンプ。   52. The pump according to claim 51, wherein a ratio of the first height to the second height is about 50% or more.
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