JPS59200081A - 液送ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は液体を加圧する振動部に電気を振動に直接変換
する圧電磁器薄板と金属製薄板を貼り合わせたユニモル
フ振動子を用いだ液送ポンプに関する。

〈従来技術〉 従来の液送ポンプは、電動（幾やツレ／イドを使い、羽
根車やピストン又はプランジャーを作動させその回転運
動や往復運動により、液体燃料に遠心力を与えて吐出し
たり、シリンダー内容積の拡大と縮小により吐出したり
する構造であった。しかし、この従来のポンプでは、液
体燃料に直接作用する羽根車やピストン又はプランツヤ
−等は、電気信号を与えても自ら運動できず、羽根車や
ピストンは電動機の回転運動を伝達軸により受け、また
プランジャーはツレ／イドに流れる電流による磁界（電
磁力）によりその働きを行うものであるが、このような
中間的な伝達（幾構を持つことは、ポンプ自体の大型化
を招ぎ、また内部補遺を複雑にしていた。

〈先願技術〉 そこで本発明者は、上記の点に鑑み、電気エネルギーを
直接往復運動である振動に変換するユニモルフ振動子を
ポンプの機構部に用いることにより、構造を簡単にし、
小型化した新規な液送ポンプを既に提案した。

まずその；熱料ポンプの一例を、一枚の円板状ユニモル
フ振動子を用いた場合について図面と共に説明する。

第１，２．３図は夫々液送ポンプの平面図、断面図、底
面図であり、第４，５図は夫々その振動部に用いられる
一枚の圧電磁器薄板に一枚の金属製薄板を貼り合わせた
円板状ユニモルフ振動子の底面図、断面図である。

第１．２．３図において、１は振動部に圧電磁器薄板（
ピエゾ素子）２を用いた円板状のユニモルフ振動子であ
り、三個の構成片３　ａｔ　３　ｂ、　３　ｃからなる
ポンプ本体３の内部の液体加圧部４に、その容積を拡大
、縮小させる如く円板状のユニモルフ振動子１が配置さ
れている。５は前記圧電磁器薄板２と共にユニモルフ振
動子１を構成する金属製薄板、６は吐出側逆止弁、７は
吸入側逆止弁、８は吐出側継手、９は導線、１０はユニ
モルフ振動子固定リング、１１は吸入側継手である。

上記構造の液送ポンプにおいて、ユニモルフ振動子１に
接続されている導線９に一定周波数の正負の電圧を印加
すると、第５図（ａ）、（ｂ）の如く、ユニモルフ振動
子１は凹凸状に交互に変形する。

このユニモルフ振動子１の前方に２個の逆止弁６゜７が
あり、ユニモルフ振動子１が第５図（ｌ］）の如く凹状
に変化するとき、吐出側逆止弁６は閉し、吸入側逆止弁
７が間外液体燃料は液体加圧部４に流入する。

次にユニモルフ振動子１が第５図（ａ）の如く平面状な
いし凸状に変化するとき、吸入側逆止弁７は閉じ、吐出
側逆止弁６が開き液体加圧部４にある液体燃料は、吐出
側逆止弁６を通り圧送される。

なおユニモルフ振動子１は導線９に一定周波数の正負の
電圧を印加すると、第５図（ａ）、（ｂ）の如く凹凸状
に交互に変形するが、その大きさΔρは電圧の大きさに
比例したたわみ量で得られ、ポンプの吐出流量を電圧に
より制御できることになる。

上述のようにこの液送ポンプは液体を加圧する振動部に
、電気を振動に直接変換する円板状のユニモルフ振動子
１を用いたことを特徴とするものであり、次のような効
果が得られる。

（イ）（幾能及び構造が簡素化され、小型化が可能・ど
なる。

（ロ）機能部品点数が少なくなり、各部品形状精度の累
積影響度が小さくな１）高品質が望める。

（ハ）従来の中間伝達機構が省け、中間伝達（幾構にお
ける損失がなくなり高効率が望める。

（ニ）　コスト的に安価なものとなる。

（ホ）往復運動がないため、摩耗なしみによる品質トラ
ブルがない。

（へ）電圧の大きさによりリニアに吐出量を制御できる
。

しかしながら一般家庭用電源を使用する場合、周波数５
０Ｈｚ、及び６０Ｈｚの両方があり、またユニモルフ振
動子１に接続された二本の導線９には、交流であるため
、正負の電圧が交互に印加される。このような条件下で
、ユニモルフ振動子１の耐久性が問題となる。

〈目的〉 そこで本発明は、ユニモルフ振動子に正負の許容電圧が
交互に印加されても経時変化を起すことなく、一般家庭
用暖房磯として使用する燃料の必要消費量を満足に吐出
できるユニモルフ振動子の圧電磁器薄板と金属製薄板と
の形状について提案するものである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第６図以降について説明する。

第６，７図の如く、本発明のユニモルフ振動子１は液送
ポンプを小型化するために、金属製薄板５の外径５Ｄは
２５〜３０ｍｍの範囲に、かつそれに貼り合わせた圧電
磁器薄板２の外径２Ｄは１８〜２５ｍｍの範囲に設定さ
れている。そしてこのユニモルフ振動子１は、第１．２
．３図の如く、液送ポンプに組立てられる。今、このユ
ニモルフ振動子１を用いだ液送ポンプの圧力変動による
測定結果の一例を第８図について説明すると、この図で
解るように、電圧の増加に比例して吐出流量Ｑ及び吐出
圧力Ｐは増加するが、印加電圧にも限界がある。この印
加電圧は、圧電磁器薄板２の製造過程で分極処理した分
極方向が印加する交流の逆電圧により消滅しない許容電
圧範囲でなければならない。そして、その許容電圧は、
圧電磁器薄板２の厚みに比例して大きくなる。圧電磁器
薄板２の材質は、ジルコン酸チタン酸鉛系で圧電定数が
比較的高い圧電磁器材料を使用したものを利用する。

ｆ１５９図（ａ）、（１））ｌｉ夫’ｚ　６０　Ｈｚ、
９０　Ｖ　、！：５０　Ｈｚ、９０　Ｖにおける金属製
薄板５の厚みＬの違いによる液送ポンプの特性である。

この図で解るように同厚の圧電磁器薄板２を貼り合わせ
た五種類の厚さｔの金属製薄板５の違いにより最大吐出
流量と最大吐出圧力が変わり、金属製薄板５の厚みｔが
大きくなると同電圧での吐出流量は低下する。

しかし比較的高圧まで吐出流量を確保でとる。

従って、ある一定の許容電圧Ｖを確保できで０゜２０−
０．３５ｋｇ／ｃｍ”の吐出圧力が得られるユニモルフ
振動子１の圧電磁器薄板２と金属製薄板５の厚みについ
ては、一般家庭用暖房能カである４　０００　Ｋｃａｌ
／ｈｒ以下の燃料の必要消費量を満足させるため、金属
製薄板５の厚みは、０．４±０．１ｍ＋ｏ、圧電磁器薄
板２の厚みは、０．６±０゜１、ｍｍが妥当となる。

なお、金属製薄板５が０．６ｍ＋ｎ以上になると、吐出
流量が不足し、家庭用暖房器具としての機能か無くなる
し、また金属製薄板５の厚みか０．２ｒｏｍのものでは
、Ｑ、２ｋｇ／ｃｍ２の圧力では、全く吐出流量が無く
なる。

〈効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明は、液体を加圧す
る振動部に電気を振動に直接変換する圧電磁器薄板と金
属製薄板とを貼り合わせたユニモルフ振動子を用いだ液
送ポンプにおいて、ポンプ吐出圧力が０．２０−０．３
５に８／ｃｍ”の範囲では、前記ユニモルフ振動子の形
状寸法は、前記圧電磁器薄板の厚みが０．５〜０．７ｍ
ｍ、その外径が１８−２５ｍｍ、前記金属製薄板の厚み
が０．３〜０．５＋ｎｍ、その外径が２５〜３０齢とさ
れたちのである。　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。

したがって、本発明では、ユニモルフ振動子は、５０Ｈ
ｚ又は６０Ｈｚの交流の許容電圧が印加されたときにも
、経時変化を起すことなく、一般家庭用暖房磯として使
用する燃料の必要消費量を常に満足に吐出し得るといつ
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願技術の液送ポンプの一部切欠平面図、第２
図は同縦断面図、第３図は同一部切欠底面図、第４図は
同ポンプの振動部に用いられる円板状ユニモルフ振動子
の底面図、第５図（ａ）、（１））はその作用説明図、
第６図は本発明の円板状ユニモルフ振動子１の底面図、
第７図は同側面図、第８図は本発明液送ポンプの実施例
における圧力変動による測定結果を示す線図、第９図（
ａ）は印加電圧６０Ｈｚ、９０Ｖにおける金属製薄板の
厚みの違いによる圧力変動特性を示す縮図、第９図（１
〕）は同５　（’ｌ　Ｈｚ、９０　Ｖでの金属製薄板の
厚みの違いによる圧力変動特性を示す線図である。 １：ユニモルフ振動子、２：圧電磁器薄板、３：ポンプ
本体、４：液体加圧部、５：金属製薄板、６：吐出側逆
止弁、７：吸入側逆止弁、８：吐出側継手、９：導線。 出　願　人　　シャープ株式会社 第１　図 第４図　　　　　　　第６図 第５　図（ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体を加圧する振動部に電気を振動に直接変換する圧電
   磁器薄板（２）と金属製薄板（５）とを貼り合わせたユ
   ニモルフ振動子（１）を用いだ液送ポンプにおいて、ポ
   ンプ吐出圧力が０．２０−０．３５ｋａ／’ｃｍ”の範
   囲では、前記ユニモルフ振動子（１）の形状寸法は、前
   記圧電磁器薄板（２）の厚みが０．５−０．７＋＋ｕｎ
   、その外径が１８〜２５ｍ＋ｎ、前記金属製薄板（５）
   の厚みか０．３−０．５ｍ＋ｎ、その外径が２５−３０
   ｍｍとされたことを特徴とする液送ポンプ。