JPH0354383A - Piezoelectric pump - Google Patents
Piezoelectric pumpInfo
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- JPH0354383A JPH0354383A JP1186021A JP18602189A JPH0354383A JP H0354383 A JPH0354383 A JP H0354383A JP 1186021 A JP1186021 A JP 1186021A JP 18602189 A JP18602189 A JP 18602189A JP H0354383 A JPH0354383 A JP H0354383A
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Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、例えば生体内に哩め込んで薬岐を投与する場
合等にポンプとして使用され、圧電振動板の振動により
ポンプ室の内容積を変化させポンプ作用を行う圧電式ポ
ンプに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is used as a pump, for example, when administering medicine by inserting it into a living body, and the internal volume of the pump chamber is reduced by the vibration of a piezoelectric diaphragm. This invention relates to a piezoelectric pump that performs a pumping action by changing the
[従来の技術]
従来、圧電式ポンプとして、特開昭61−53476号
公報、実開昭57−30394号公報で示されるものが
ある。これら従来の圧電式ポンプにあっては、そのユニ
モルフ振動子やバイモルフ振動子などの圧電振動板によ
ってポンプ室の少なくとも一つの内面部分を形成する。[Prior Art] Conventionally, there are piezoelectric pumps disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-53476 and Japanese Utility Model Application No. 57-30394. In these conventional piezoelectric pumps, at least one inner surface portion of the pump chamber is formed by a piezoelectric diaphragm such as a unimorph vibrator or a bimorph vibrator.
また、ポンプ室の吸込み口と吐出口とにそれぞれ逆止弁
を設ける。Furthermore, check valves are provided at the suction port and the discharge port of the pump chamber, respectively.
そして、上記圧電振動板の電極に電圧を印加することに
より、圧電振動板を変位させて上記ポンプ室の内容積を
変化し、吸込み口から流体を吸い込み、吐出口から吐出
するようになっている。By applying a voltage to the electrodes of the piezoelectric diaphragm, the piezoelectric diaphragm is displaced and the internal volume of the pump chamber is changed, so that fluid is sucked in from the suction port and discharged from the discharge port. .
[発明が解決しようとする課題コ
しかしながら、従来の圧電式ポンプにおける圧電振動板
はその各面に1枚の電極を全面的に設ナている。このた
め、その電極に電圧印加すると、圧電振動板の振動板は
その極性に応じて一方向へ曲がるのみである。[Problems to be Solved by the Invention] However, the piezoelectric diaphragm in the conventional piezoelectric pump has one electrode provided on each surface thereof. Therefore, when a voltage is applied to the electrode, the diaphragm of the piezoelectric diaphragm only bends in one direction depending on its polarity.
しかも、圧電振動板の周辺部をその全周縁にわたってポ
ンプ本体側の部材に固定して拘束しているため、圧電振
動板の周辺部における曲げ動作は制限される。したがっ
て、圧電振動板の変位量がより小さくなる。つまり、充
分な吐出流量が得られないという問題点があった。Furthermore, since the peripheral portion of the piezoelectric diaphragm is fixed and restrained to a member on the pump main body side over its entire periphery, bending motion in the peripheral portion of the piezoelectric diaphragm is restricted. Therefore, the amount of displacement of the piezoelectric diaphragm becomes smaller. In other words, there was a problem in that a sufficient discharge flow rate could not be obtained.
本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは、その大きさに比べて圧電振動板の変位
量が大きくなり、充分な吐出量が得られる効率のよい圧
電式ポンプを提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to create an efficient piezoelectric pump that has a large displacement amount of the piezoelectric diaphragm compared to its size and can obtain a sufficient discharge amount. Our goal is to provide the following.
[課題を解決する手段および作用]
上記課題を解決するために本発明は、ポンプ本体に形成
したポンプ室の少なくとも1つの内面部分を圧電振動板
で構成し、この圧電振動仮に電圧を印加することで圧電
振動板を変位させ、上記ポンプ室の内容積を変化させる
ことにより流体の吸い込みと吐出を行う圧電式ポンプに
おいて、上記圧電振動板の電極を、中央部側とポンプ本
体側こ支持される周辺゛部側とに分割し、その中央部側
と周辺部側の各電極に互いに極性が反転した交流電圧を
印加する駆動手段を備えた。[Means for Solving the Problems and Effects] In order to solve the above problems, the present invention comprises at least one inner surface of the pump chamber formed in the pump body with a piezoelectric diaphragm, and the piezoelectric vibrations are temporarily applied with a voltage. In a piezoelectric pump that sucks in and discharges fluid by displacing a piezoelectric diaphragm and changing the internal volume of the pump chamber, the electrodes of the piezoelectric diaphragm are supported on the center side and the pump body side. The device is divided into a peripheral portion and is provided with a driving means for applying alternating current voltages having opposite polarities to each electrode on the central portion side and the peripheral portion side.
しかし−て、上記中央部と周辺部の各電極に互いに極性
が異なる交流電圧を印加して、圧電振動板を駆動するか
ら、周辺部での拘束支持においても、圧電振動板の変位
量を大きくでき、印加した交流電圧の1サイクル当たり
の圧電振動板の変位により吐出する流量が増えて、十分
な吐出ヱが得られるようになった。However, since the piezoelectric diaphragm is driven by applying alternating current voltages with different polarities to the electrodes in the central and peripheral areas, the amount of displacement of the piezoelectric diaphragm can be increased even when restrained and supported at the periphery. The displacement of the piezoelectric diaphragm per cycle of the applied alternating current voltage increases the discharge flow rate, making it possible to obtain sufficient discharge.
[実施例]
第1図ないし第6図は本発明の第1の実施例を示すもの
である。[Embodiment] FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
第1図は圧電式ポンプ1の全体の構或図である。FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of a piezoelectric pump 1. As shown in FIG.
すなわち、この圧電式ポンプ1はそのポンプ本体2の下
部内に圧電アクチュエータ3を設けてなり、その圧電ア
クチュエータ3の周縁部分を抑圧リング4によりポンプ
本体2に押し付けて固定し液密約に支持している。ポン
プ本体2の下部には下面側に開放する開口部2aが形成
され、この開口部2aに圧電アクチュエータ3が設置さ
れている。That is, this piezoelectric pump 1 has a piezoelectric actuator 3 provided in the lower part of its pump body 2, and the peripheral portion of the piezoelectric actuator 3 is pressed and fixed against the pump body 2 by a suppression ring 4, and is supported in a liquid-tight manner. There is. An opening 2a that opens toward the lower surface is formed in the lower part of the pump body 2, and a piezoelectric actuator 3 is installed in this opening 2a.
そして、圧電アクチュエータ3の下面はその開口部2a
から外部に開放している。また、圧電アクチュエータ3
は開口部2aを仕切り、上面側にポンプ本体2の内壁に
面してその内壁との間に密閉したポンプ室5を形成して
いる。つまり、圧電アクチュエータ3はポンプ室5の1
面たる底面を構成している。The lower surface of the piezoelectric actuator 3 has an opening 2a thereof.
It is open to the outside. In addition, piezoelectric actuator 3
partitions the opening 2a, and forms a sealed pump chamber 5 facing the inner wall of the pump body 2 on the upper surface side and between the inner wall and the inner wall. In other words, the piezoelectric actuator 3 is connected to one of the pump chambers 5.
It forms the bottom surface.
ポンプ本体2にはポンプ室5に連通ずる流入口6と吐出
口7が形成されている。この流入口6には流入口金8が
取り付けられている。また、吐出D7には吐出口金9が
取り付1ノられている。さらに、流入口6には逆止弁か
らなる流入弁11が設けられ、流入側へ向けてのみ流す
ようにしている。The pump body 2 is formed with an inlet 6 and a discharge port 7 that communicate with the pump chamber 5. An inflow mouthpiece 8 is attached to this inflow port 6 . Further, a discharge mouth metal 9 is attached to the discharge D7. Furthermore, an inflow valve 11 made of a check valve is provided at the inflow port 6 to allow the flow to flow only toward the inflow side.
また、吐出口7には逆止弁からなる吐出弁12が設けら
れ、吐出側へ向けてのみ流すようにしている。Further, the discharge port 7 is provided with a discharge valve 12 consisting of a check valve, so that the fluid flows only toward the discharge side.
第2図は圧電アクチュエータ3の詳細な構造を示してい
る。すなわち、圧電アクチュエータ3は圧電振動板とし
ての、例えばバイモルフ振動子13を第1の絶縁層14
と第2の絶縁層15で挟み込んで1枚の板状に構成して
なるものである。FIG. 2 shows the detailed structure of the piezoelectric actuator 3. That is, the piezoelectric actuator 3 includes, for example, a bimorph vibrator 13 as a piezoelectric diaphragm and a first insulating layer 14.
and a second insulating layer 15 to form a single plate.
バイモルフ振動子13は、2枚のPZT (ジルコンチ
タン酸鉛)等からなるセラミック板を、その間に金属板
16を挟み込んで貼り合わせるとともに、その上下両面
にAIl蒸着等により電極層を形成している。この電極
層は周辺電極17と中央電極18とに分けられており、
この中央電極1zとク
周辺電極1台は電気的に隔離して設けられている。The bimorph resonator 13 is made up of two ceramic plates made of PZT (lead zirconium titanate), etc., which are bonded together with a metal plate 16 sandwiched between them, and electrode layers are formed on both the top and bottom surfaces by Al vapor deposition or the like. . This electrode layer is divided into a peripheral electrode 17 and a central electrode 18,
The central electrode 1z and one peripheral electrode are electrically isolated from each other.
すなわち、バイモルフ振動子13の電極層はポンプ本体
2への固定に使う周辺部1つと、フリー側部分としての
中央部20とに分割されている。そして、中央電極IS
と前記金属板16と、周辺電?
極1@と前記金属板16の各間には、それぞれ駆動用交
流電圧を印加するための第1の制御線21と、第2の制
御線22を別々に接続している。っまり、周辺電極】7
と中央電極18とには個別に駆動用交流電圧を印加する
ことができる。That is, the electrode layer of the bimorph vibrator 13 is divided into one peripheral part used for fixing to the pump body 2 and a central part 20 as a free side part. And the center electrode IS
and the metal plate 16, and the peripheral electricity? A first control line 21 and a second control line 22 are separately connected between the pole 1@ and the metal plate 16, respectively, for applying a driving AC voltage. Peripheral electrode】7
A driving AC voltage can be applied to the center electrode 18 and the center electrode 18 individually.
このバイモルフ振動子13は第3図および第4図で示す
ような駆動系により駆動される。すなわち、電源23と
、この電源23の駆動用交流電圧を所望の電圧値、周波
数値に設定する制御部24とからなり、所望の電圧値、
周波数値に設定したのち、バイモルフ振動子13におけ
る中央部2oと周辺部21とにおける各電極17.18
にそれぞれ別々に印加する構成である。さらに、このと
き、バイモルフ振動子13における電極層の周辺部19
と制御部24との間には反転器25を設け、バイモルフ
振動子13における電極層の周辺部19へ印加する駆動
用交流電圧の位相を中央部20に印加する駆動用交流電
圧の位相に比べて180@変えるようになっている。This bimorph resonator 13 is driven by a drive system as shown in FIGS. 3 and 4. That is, it consists of a power source 23 and a control section 24 that sets the driving AC voltage of the power source 23 to a desired voltage value and frequency value, and sets the driving AC voltage of the power source 23 to a desired voltage value and frequency value.
After setting the frequency value, each electrode 17, 18 in the central part 2o and peripheral part 21 of the bimorph resonator 13
The configuration is such that each is applied separately. Furthermore, at this time, the peripheral portion 19 of the electrode layer in the bimorph resonator 13
An inverter 25 is provided between the and the control unit 24 to compare the phase of the driving AC voltage applied to the peripheral part 19 of the electrode layer in the bimorph oscillator 13 with the phase of the driving AC voltage applied to the central part 20. It is now possible to change it by 180@.
次に、上記構成の圧電式ポンブ1の動作を説明する。す
なわち、第3図および第4図で示すような構成の駆動回
路で、バイモルフ振動子13に駆動用交流電圧を印加す
ると、周辺部1つと中央部20とでは印加された電圧の
位相が180’違うので正反対の駆動状態で動作する。Next, the operation of the piezoelectric pump 1 having the above configuration will be explained. That is, when a driving AC voltage is applied to the bimorph vibrator 13 in a drive circuit configured as shown in FIGS. 3 and 4, the phase of the applied voltage is 180' between one peripheral part and the central part 20. Since they are different, they operate in the opposite drive state.
すなわち、第5図(b)で示すように電源23から出た
交流電圧をバイモルフ振動子13に印加するとき、中央
部20、すなわち中央電極18と金属板16との間には
位相を変えずにそのまま印加する。これに対し、周辺部
19、すなわち周辺電極17と金属板16との間には反
転器25を通して、中央部20とは逆向きの極性で印加
する。つまり、各電極17.18には、180”ずれた
位相の電圧が印加する。That is, when applying the AC voltage from the power source 23 to the bimorph resonator 13 as shown in FIG. Apply it as is. On the other hand, the polarity is applied to the peripheral portion 19 , that is, between the peripheral electrode 17 and the metal plate 16 through an inverter 25 with a polarity opposite to that applied to the central portion 20 . That is, voltages with phases shifted by 180'' are applied to each electrode 17, 18.
しかして、バイモルフ振動子13は各電極17,18と
金属板16の間に生ずる電位差の向きにより、たわむ向
きが異なる。したがって、第5図(a)で示すように中
央部20がポンプ室5側に膨れるようにたわんだとき、
周辺部19はその中央部20とは逆向きにたわむ。しか
し、周辺部19は、ポンプ本体2との支持固定部分を支
点にしてたわむので、中央部20をポンプ室5側へ持ち
上げるようにたわむ。Therefore, the bimorph resonator 13 bends in a different direction depending on the direction of the potential difference generated between the electrodes 17 and 18 and the metal plate 16. Therefore, when the central portion 20 is bent so as to bulge toward the pump chamber 5 as shown in FIG. 5(a),
The peripheral portion 19 deflects in the opposite direction to its central portion 20. However, since the peripheral portion 19 bends using the supporting and fixed portion with the pump body 2 as a fulcrum, it bends so as to lift the central portion 20 toward the pump chamber 5 side.
第6図は印加する電圧の位相が180’進んだときの状
態を示す。つまり、第5図で示す場合とは逆に中央部2
0が開口部2a外側へ膨れるようにたわむ。FIG. 6 shows the state when the phase of the applied voltage is advanced by 180'. In other words, contrary to the case shown in FIG.
0 is bent so as to bulge outward from the opening 2a.
そして、この作用により圧電式ポンプ1全体としては次
のように動作する。バイモルフ振動子13が開口部2a
側へたわみ、ポンプ室5内の容積が増えて、ポンプ室5
内の圧力が減ると、流入口6の流入弁11が開いて、ポ
ンプ室5内へ流体が流入する。また、逆向きにバイモル
フ振動子13がポンプ室5側へたわむと、ポンプ室5内
の容積が減り、ポンプ室5内の圧カが増す。このため、
流入弁6が閉じるとともに吐出弁12が開いて、ポンプ
室5から流体を吐き出す。これを繰り返すことにより流
入口6から流体を取り込むとともに順次、吐出口7へ送
り出すポンプ作用が逐行される。Due to this action, the piezoelectric pump 1 as a whole operates as follows. Bimorph oscillator 13 is in opening 2a
It bends to the side, the volume inside the pump chamber 5 increases, and the pump chamber 5
When the internal pressure decreases, the inflow valve 11 of the inlet 6 opens and fluid flows into the pump chamber 5. Moreover, when the bimorph resonator 13 bends toward the pump chamber 5 in the opposite direction, the volume within the pump chamber 5 decreases and the pressure within the pump chamber 5 increases. For this reason,
As the inflow valve 6 closes, the discharge valve 12 opens to discharge fluid from the pump chamber 5. By repeating this, a pumping action is performed to take fluid in from the inlet 6 and sequentially send it out to the discharge port 7.
以上の構成により、バイモルフ振動子13は周辺部19
で中央部20を持ち上げるように動作するので、その分
,同振動子13の変位量は大きくなった。したがって、
十分な吐出量を得られ、効率が向上するようになった。With the above configuration, the bimorph resonator 13 has a peripheral portion 19
Since the central portion 20 is lifted up, the amount of displacement of the vibrator 13 increases accordingly. therefore,
Sufficient discharge volume was obtained and efficiency improved.
また、バイモルフ振動子13を以上のような構成とした
ので、そのバイモルフ振動子13の機械的な強度は一様
である。したがって、動作させるとバイモルフ振動子1
3の変位量は、そのパイモルフ振動子13に加わる負荷
の大きい場合にも充分に大きくなる。したがって、負荷
の大きなときにも十分な吐出量を得られるようになった
。Further, since the bimorph resonator 13 has the above configuration, the mechanical strength of the bimorph resonator 13 is uniform. Therefore, when operated, the bimorph oscillator 1
The displacement amount of 3 becomes sufficiently large even when the load applied to the pymorph vibrator 13 is large. Therefore, it is now possible to obtain a sufficient discharge amount even when the load is large.
加えて、同じ交流電圧を印加したときのバイモルフ振動
子13の変位量が大きいので、流量を制御できる範囲が
広く、また、細い制御が可能である。In addition, since the amount of displacement of the bimorph vibrator 13 when the same alternating current voltage is applied is large, the flow rate can be controlled over a wide range and finely controlled.
第7図は本発明の第2の実施例を示すものである。この
実施例では、第1の制御線21側と第2の制御線22側
とに別々の制御部31.32を設けた駆動系を構成した
ものである。すなわち、電源23よりバイモルフ振動子
13に印加する交流電圧を周辺部19側へ印加する交流
電圧と、中央部20側へ印加する交流電圧とに分けて導
き、周辺部19側へ印加する交流電圧は反転器33によ
り位相を180”ずらしてから第1の制御部31を通し
て印加するようにし、中央部2o側へ印加する交流電圧
は第2の制御部32を通してそのまま印加するように構
或する。FIG. 7 shows a second embodiment of the invention. In this embodiment, a drive system is constructed in which separate control sections 31 and 32 are provided on the first control line 21 side and the second control line 22 side. That is, the AC voltage applied to the bimorph resonator 13 from the power supply 23 is divided into an AC voltage applied to the peripheral part 19 side and an AC voltage applied to the central part 20 side, and the AC voltage applied to the peripheral part 19 side is divided into AC voltage applied to the peripheral part 19 side and AC voltage applied to the central part 20 side. is applied through the first control section 31 after shifting its phase by 180'' by the inverter 33, and the AC voltage applied to the central portion 2o side is applied as is through the second control section 32.
つまり、周辺電極17と中央電極18とに位相を180
’ずらした駆動用交流電圧を個別に印加することができ
る。In other words, the phase between the peripheral electrode 17 and the center electrode 18 is set to 180.
'Staggered driving AC voltages can be applied individually.
このため、第1の制御部31、第2の制御部32で周辺
部19側へ印加する駆動用交流電圧と、中央部20側へ
印加する駆動用交流電圧を独立に制御できる。このため
、例えば、吐出口7側の吐出口金9に接続されるチュー
ブの径が、流入口6側の流入口金8に接続されるチュー
ブの径より細い場合、または中央部20側の電極のアク
チュエー夕を逆方向にたわませる場合のように負荷が大
きい場合には、周辺部19側へ印加する交流電圧を中央
部20側のそれより大きくすることで、バイモルフ振動
子13を充分に変位させることができる。したがって、
この実施例によれば、上記第1の実施例にも増して、大
きな注入圧が得られる強力なポンプとなる。また、バイ
モルフ振動子13の変位量も大きくなるので、流量制御
範囲がさらに広く、より細い制御が可能である。Therefore, the first control section 31 and the second control section 32 can independently control the driving AC voltage applied to the peripheral part 19 side and the driving AC voltage applied to the central part 20 side. For this reason, for example, if the diameter of the tube connected to the outlet fitting 9 on the outlet 7 side is smaller than the diameter of the tube connected to the inlet fitting 8 on the inlet 6 side, or if the diameter of the tube connected to the outlet fitting 9 on the side of the inlet 6 is smaller, or When the load is large, such as when bending the actuator in the opposite direction, the bimorph oscillator 13 can be sufficiently displaced by making the AC voltage applied to the peripheral part 19 larger than that to the central part 20. can be done. therefore,
According to this embodiment, the pump becomes more powerful than that of the first embodiment and can obtain a larger injection pressure. Furthermore, since the amount of displacement of the bimorph vibrator 13 also increases, the flow rate control range is wider and narrower control is possible.
また、バイモルフ振動子13の代わりにモノモルフ振動
子を使って圧電アクチュエータ3を構成してもよい。Furthermore, the piezoelectric actuator 3 may be configured using a monomorph vibrator instead of the bimorph vibrator 13.
第8図ないし第13図は本発明の第3の実施例を示すも
のである。8 to 13 show a third embodiment of the present invention.
この第3の実施例では、バイモルフ振動子13を第8図
で示すように構成する。すなわち、バイモルフ振動子1
3における長手方向各端縁部分には、それぞれ周辺電極
17を設けて、この部分を支持側周辺部19とする。ま
た、この両周辺電極17に挟まれた中央側部分には上記
周辺電極17とは電気的に分離した中央電極18が設け
られている。そして、この中央電極18の部分を中央部
20とする。さらに、バイモルフ振動子13は絶縁彼覆
35をモールドしている。In this third embodiment, the bimorph resonator 13 is constructed as shown in FIG. That is, bimorph oscillator 1
A peripheral electrode 17 is provided at each end edge portion in the longitudinal direction in 3, and this portion is defined as a supporting side peripheral portion 19. Further, a central electrode 18 electrically separated from the peripheral electrodes 17 is provided at a central portion sandwiched between the peripheral electrodes 17 . This portion of the center electrode 18 is defined as a center portion 20. Furthermore, the bimorph resonator 13 is molded with an insulating cover 35.
第9図ないし第13図は上記構成の圧電アクチュエータ
3をポンプ本体2に支持する構造の状態を示す。すなわ
ち、圧電アクチュエータ3の全周縁部はポンプ本体2に
おける開口部2aの内面に形成した支持用溝41に密に
嵌め込まれて支持されている。9 to 13 show the state of the structure in which the piezoelectric actuator 3 having the above structure is supported on the pump body 2. FIG. That is, the entire peripheral edge of the piezoelectric actuator 3 is tightly fitted into and supported by a support groove 41 formed on the inner surface of the opening 2a in the pump body 2.
さらに、圧電アクチュエータ3の長手刀向の各縁部は第
9図および第10図で示すようにそのバイモルフ振動子
13の端縁部分13aを含めて支持用溝41内に嵌め込
んで支持されている。また、圧電アクチュエータ3の長
手方向に直交する向きの左右の各縁部13aは、第11
図および第12図で示すようにそのバイモルフ振動子1
3の部分がかからない範囲で支持用溝41内に嵌め込ん
で支持されている。つまり、圧電アクチュエータ3の長
手方向に直交する向きの左右の各縁部13aはその第1
の絶縁層14と第2の絶縁層15のみが支持用溝41内
に嵌め込んで支持されている。Furthermore, each longitudinal edge of the piezoelectric actuator 3, including the edge portion 13a of the bimorph vibrator 13, is fitted into the support groove 41 and supported, as shown in FIGS. 9 and 10. There is. In addition, each of the left and right edges 13a in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 3 has an eleventh
As shown in Fig. 12, the bimorph oscillator 1
It is fitted and supported within the support groove 41 within a range where the portion 3 is not covered. In other words, each of the left and right edges 13a in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 3 is
Only the insulating layer 14 and the second insulating layer 15 are fitted into the supporting groove 41 and supported.
このため、この向きではバイモルフ振動子13を直接支
持せず、絶縁層14.15を介して間接的に支持するか
ら、バイモルフ振動子13としては自由周辺42となっ
ている。Therefore, in this orientation, the bimorph resonator 13 is not directly supported but indirectly supported via the insulating layers 14 and 15, so that the bimorph resonator 13 has a free periphery 42.
また、第13図はその平面から見た圧電アクチュエータ
3の支持関係を示す。この第13図中、バイモルフ振動
子13は点線(一部実線で示す。)で示される。そして
、斜線部は支持用溝41内に嵌まり込んで支持される領
域である。つまり、バイモルフ振動子13はその長手方
向に重心Gを挟んで向き合う一組の周辺部19が支持周
辺43として支持用溝41の領域内に位置している。ま
た、重心Gを挟んで向き合う別組の周辺は自由周辺42
として支持用溝41の領域外に位置している。Moreover, FIG. 13 shows the support relationship of the piezoelectric actuator 3 seen from the plane. In FIG. 13, the bimorph oscillator 13 is indicated by a dotted line (partially indicated by a solid line). The shaded area is a region that fits into the support groove 41 and is supported. That is, in the bimorph vibrator 13, a pair of peripheral parts 19 facing each other in the longitudinal direction with the center of gravity G interposed therebetween are located within the region of the support groove 41 as the support peripheral part 43. In addition, the area around the other group facing each other across the center of gravity G is the free area 42.
It is located outside the area of the support groove 41.
しかして、上記支持構成によれば、バイモルフ振動子1
3はその長手方向に重心Gを挟んで向き合う一組の周辺
部l9の端縁のみが支持周辺43として支持用溝41の
領域内に位置し、また、重心Gを挟んで向き合う別組の
周辺は自由周辺42として支持部27の領域外に位置し
ている。したがって、バイモルフ振動子13の全周縁を
ポンプ本体2で拘束した第1の実施例のものよりそのバ
イモルフ振動子13の変位員を大きくてきる。このため
、この圧電式ボンプ1の吐出量がより多くなり、効率の
向上が図れる。According to the above support structure, the bimorph resonator 1
3, only the edges of a pair of peripheral parts 19 facing each other across the center of gravity G in the longitudinal direction are located within the area of the support groove 41 as the supporting peripheral part 43, and another set of peripheral parts facing each other with the center of gravity G in between is located outside the area of the support 27 as a free periphery 42 . Therefore, the displacement of the bimorph oscillator 13 can be made larger than that of the first embodiment in which the entire periphery of the bimorph oscillator 13 is restrained by the pump body 2. Therefore, the discharge amount of the piezoelectric pump 1 becomes larger, and the efficiency can be improved.
なお、その他の構或および動作は以下に述べるものを除
き、上記実施例のものと同じである。Note that the other structures and operations are the same as those of the above embodiments except for those described below.
なお、本発明は上記各実施例のものに限定されない。例
えば、バイモルフ振動子の代わりにモノモルフ振動子を
使って圧電アクチュエー夕を構成してもよい。Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, a piezoelectric actuator may be constructed using a monomorph vibrator instead of a bimorph vibrator.
[発明の目的コ
以上説明したように本発明によれば、圧電式ポンプの圧
電振動板の電極を、中央部側とポンプ本体側に支持され
る周辺部側とに分割し、その中央部側と周辺部側の各電
極に互いに極性が反転した交流電圧を印加する駆動を行
うようにしたから、各電極に互いに極性が異なる交流電
圧を印加して圧電振動板を駆動するときの周辺部での拘
束支持において、圧電振動板の変位量を大きくでき、印
加した交流電圧の1サイクル当たりに圧電振動板による
吐出流量が増える。つまり、圧電振動板の大きさに対す
るその圧電振動板の変位量が相対的に大きくなり、充分
な吐出量が得られ、圧電式ポンプの効率を向上すること
ができる。[Purpose of the Invention] As explained above, according to the present invention, the electrode of the piezoelectric diaphragm of a piezoelectric pump is divided into a central part side and a peripheral part side supported by the pump body, and Since the drive is performed by applying AC voltages with opposite polarities to each electrode on the peripheral side, when driving the piezoelectric diaphragm by applying AC voltages with different polarities to each electrode, In this restraint support, the amount of displacement of the piezoelectric diaphragm can be increased, and the discharge flow rate by the piezoelectric diaphragm increases per cycle of the applied AC voltage. In other words, the amount of displacement of the piezoelectric diaphragm relative to the size of the piezoelectric diaphragm becomes large, a sufficient discharge amount can be obtained, and the efficiency of the piezoelectric pump can be improved.
第1図ないし第6図は本発明の第1の実施例を示し、第
1図は圧電ポンプの側断面図、第2図はその圧電アクチ
ュエータの展開斜視図、第3図および第4図は圧電アク
チュエー夕の駆動系を示す構成図、第5図(a)は圧電
アクチュエータの湾曲状態を示す側断面図、第5図(b
)はそのときの圧電アクチュエータに印加する駆動信号
の説明図、第6図(a)は圧電アクチュエータの他の湾
曲状態を示す側断面図、第6図(b)はそのときの圧電
アクチュエー夕に印加する駆動信号の説明図である。第
7図は本発明の第2の実施例を示す圧電アクチュエー夕
の駆動系を示す構成図である。
第8図ないし第13図は本発明の第3の実施例を示し、
第8図は圧電アクチュエー夕における圧電振動板の斜視
図、第9図は圧電ポンプの側断面図、第10図は圧電振
動板の支持部の拡大断面図、第11図は圧電ポンプの正
面断面図、第12図は圧電振動板の支持部の拡大断面図
、第13図は圧電アクチュエー夕を一部断面して示す平
面図である。
1・・・圧電式ポンプ、2・・・ポンプ本体、3・・・
圧電アクチュエー夕、5・・・ポンプ室、6・・・流入
口、7・・・吐出口、13・・・バイモルフ振動子、1
7・・・周辺電極、18・・・中央電極、1つ・・・周
辺部、20・・・中央部、
2
1 ,
2
2・・・制御線、
2
3
・・反転器、
2
3
・・電源、
2
4・・・制御部、
3
3
・・・反転器、
3
1 ,
3
2
・・制御部。1 to 6 show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a side sectional view of a piezoelectric pump, FIG. 2 is an exploded perspective view of its piezoelectric actuator, and FIGS. 3 and 4 are FIG. 5(a) is a configuration diagram showing the drive system of the piezoelectric actuator, and FIG. 5(b) is a side sectional view showing the curved state of the piezoelectric actuator.
) is an explanatory diagram of the drive signal applied to the piezoelectric actuator at that time, FIG. 6(a) is a side sectional view showing another curved state of the piezoelectric actuator, and FIG. 6(b) is an explanatory diagram of the drive signal applied to the piezoelectric actuator at that time. FIG. 3 is an explanatory diagram of a drive signal to be applied. FIG. 7 is a configuration diagram showing a drive system for a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention. 8 to 13 show a third embodiment of the present invention,
Fig. 8 is a perspective view of the piezoelectric diaphragm in the piezoelectric actuator, Fig. 9 is a side sectional view of the piezoelectric pump, Fig. 10 is an enlarged sectional view of the support part of the piezoelectric diaphragm, and Fig. 11 is a front sectional view of the piezoelectric pump. FIG. 12 is an enlarged sectional view of the support portion of the piezoelectric diaphragm, and FIG. 13 is a partially sectional plan view of the piezoelectric actuator. 1...Piezoelectric pump, 2...Pump body, 3...
Piezoelectric actuator, 5... Pump chamber, 6... Inlet, 7... Outlet, 13... Bimorph vibrator, 1
7... Peripheral electrode, 18... Central electrode, 1... Peripheral part, 20... Central part, 2 1 , 2 2... Control line, 2 3... Inverter, 2 3 ・- Power supply, 2 4...control unit, 3 3...inverter, 31, 32...control unit.
Claims (1)
部分を圧電振動板で構成し、この圧電振動板に電圧を印
加することで圧電振動板を変位させ、上記ポンプ室の内
容積を変化させることにより流体の吸い込みと吐出を行
う圧電式ポンプにおいて、上記圧電振動板の電極を、中
央部側とポンプ本体側に支持される周辺部側とに分割し
、その中央部側と周辺部側の各電極に互いに極性が反転
した交流電圧を印加する駆動手段を備えたことを特徴と
する圧電式ポンプ。At least one inner surface of the pump chamber formed in the pump body is configured with a piezoelectric diaphragm, and by applying a voltage to the piezoelectric diaphragm, the piezoelectric diaphragm is displaced and the internal volume of the pump chamber is changed. In a piezoelectric pump that sucks and discharges fluid, the electrodes of the piezoelectric diaphragm are divided into a central part and a peripheral part supported by the pump body, and each electrode on the central part and peripheral part is divided into two parts. A piezoelectric pump characterized by comprising a driving means for applying an alternating current voltage having opposite polarities to the piezoelectric pump.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1186021A JPH0354383A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Piezoelectric pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1186021A JPH0354383A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Piezoelectric pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0354383A true JPH0354383A (en) | 1991-03-08 |
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ID=16181009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1186021A Pending JPH0354383A (en) | 1989-07-20 | 1989-07-20 | Piezoelectric pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0354383A (en) |
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