圧電ポンプ
【課題】 本発明は、限られた小さなスペースに収めることができ、ポンプの向きなど姿勢に制約がなく、内部に気泡も溜まりにくい圧電ポンプを提供することを目的とするものである。
【解決手段】 本発明は、略直方体状の本体内部に、圧電素子を振動板に貼り付けることによりダイヤフラムが形成された長円状又は楕円状のポンプ室と、前記ポンプ室に連設された長円状又は楕円状の弁室とを設け、前記ポンプ室に本体外部から管状の吸込口を接続、及び前記弁室に本体外部から管状の吐出口を接続し、前記吸込口とポンプ室との間にセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板で押さえた吸込側逆止弁、及び前記ポンプ室と弁室との間にセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板で押さえた吐出側逆止弁を設けたことを特徴とする圧電ポンプの構成とした。
【解決手段】 本発明は、略直方体状の本体内部に、圧電素子を振動板に貼り付けることによりダイヤフラムが形成された長円状又は楕円状のポンプ室と、前記ポンプ室に連設された長円状又は楕円状の弁室とを設け、前記ポンプ室に本体外部から管状の吸込口を接続、及び前記弁室に本体外部から管状の吐出口を接続し、前記吸込口とポンプ室との間にセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板で押さえた吸込側逆止弁、及び前記ポンプ室と弁室との間にセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板で押さえた吐出側逆止弁を設けたことを特徴とする圧電ポンプの構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の振動を利用して液体の吸込み及び吐出を行う小型の圧電ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプは、圧力の作用を利用して液体や気体を吸い上げたり送ったりする機器であり、様々な種類のポンプが存在するが、圧電素子を使用することにより、非常に小さなポンプを作ることができる。
【０００３】
尚、圧電素子は、圧電効果を得ることができるセラミックス系又は高分子系の物質を板状に成形し、両面に電極を設けたものである。電極に電気を流すことにより、圧電素子を振動させることができる。
【０００４】
圧電素子を利用して小型化した圧電ポンプは、ノート型のパーソナルコンピュータの冷却装置やインクジェットプリンタのインクトジェットなど、小型化が要求される機器の部材として応用される。
【０００５】
特許文献１に記載されているように、ポンプ室が柔軟性物質からなる壁面と吸込用逆止弁及び吐出用逆止弁とを有し、圧電振動子によってポンプ室の柔軟性物質を駆動することで、給液供給量を精密に一定にできる定量送給ポンプという発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０８−１９３５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の圧電ポンプでは、逆止弁にゴム、樹脂又は金属等の弾性体を使っており、同じ部品により、弾性を利用して押える仕事と、液体をシールする弁としての仕事の両方をさせている。
【０００７】
しかしながら、シール性を良くする為に軟らかい材料を使うと、圧力変化で弁材料が変形し、一回の吐出量の精度が悪くなるし、逆に金属のフート弁のようにゴムや樹脂より硬い材料を使うと、板状の弁が孔に密着されづらく、シール部の逆止効果が低くなる。
【０００８】
また、開放圧力を調整する為にコイルスプリングでボールを押さえる逆止弁を使用している場合は、コイルスプリングのサイズを小さくすることが難しく、特に薄いポンプを作ることが困難である。
【０００９】
弁の閉塞を重力に頼っている場合は、液体を下から上に流す必要があり、ポンプの姿勢が制限され、小型化するのが難しい。更に、弁に弾性体を使用したポンプ室の形状は円形であることが多く、内部の気泡が抜けにくい。
【００１０】
そこで、本発明は、限られた小さなスペースに収めることができ、ポンプの向きなど姿勢に制約がなく、内部に気泡も溜まりにくい圧電ポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、略直方体状の本体２内部に、表面３ａ及び裏面３ｂに電極を設けた圧電素子３を振動板３ｃに貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室６と、前記ポンプ室６に連設され、内部が中空で弁室蓋２ａにより密閉された、長円状又は楕円状の弁室８とを設け、前記ポンプ室６に本体２外部から管状の吸込口４を接続、及び前記弁室８に本体２外部から管状の吐出口９を接続し、前記吸込口４とポンプ室６との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート５ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール５ａを薄い金属の弁押さえ板６ａでバネ状に押さえた吸込側逆止弁５、及び前記ポンプ室６と弁室８との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート７ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール７ａを薄い金属の弁押さえ板８ａでバネ状に押さえた吐出側逆止弁７を設けた、前記圧電素子３を振動させることにより前記吸込側逆止弁５及び吐出側逆止弁７を制御して、前記吸込口４からの液体の吸込み１１及び前記吐出口９への液体の吐出１２を行うことを特徴とする圧電ポンプ１の構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、ボールを弁押さえ板で押さえる逆止弁とすることにより、全体の寸法を薄くすることが可能となり、サイズを小さくしても極微量の吐出を確実に行うことができる。
【００１３】
また、ボールの自重で弁を閉めていないので、圧電ポンプの姿勢を自由にすることができるし、振動衝撃で弁が開くこともない。逆止弁のシール部には精密なボールと、精密なバルブシート（弁座）とを使用するため、一回の吐出精度も良くなる。
【００１４】
更に、吐出側が負圧になる場合や、吸込側の圧力が高くなる場合でも、弁押さえ板を状況に合わせたものにすることで、液体の垂れ流しを防止し、サイフォンの原理が働くことも防止することができる。
【００１５】
第２に、吸込側のポンプ室及び吐出側の弁室の形状を、長円形又は楕円形にすることにより、内部に気泡が停滞するのを防止することができる。尚、ポンプ室及び弁室の形状に沿わせた方向に弁押さえ板を設置すれば、面積的に小さくすることも可能である。
【００１６】
第３に、吐出側の弁室蓋に圧電センサー、歪センサー又は変位センサー等を設けて、弁室内の変化を検出することにより、液体の吐出が確実に行われているかどうかを確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
圧電ポンプのサイズを小さくし、姿勢を変えても吐出精度に問題がなく、内部に気泡も溜まりにくくするという目的を、ボールを弁押さえ板で押さえる逆止板を採用することにより実現した。
【実施例１】
【００１８】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である圧電ポンプについて詳細に説明する。図１は、本発明である圧電ポンプの斜視図であり、図２は、本発明である圧電ポンプの正面図の断面であり、図３は、本発明である圧電ポンプの平面図であり、図４は、本発明である圧電ポンプの底面図であり、図５は、本発明である圧電ポンプの左側面図である。
【００１９】
圧電ポンプ１は、略直方体状の本体２内部に、表面３ａ及び裏面３ｂに電極を設けた圧電素子３を振動板３ｃに貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室６と、前記ポンプ室６に連設され、内部が中空で弁室蓋２ａにより密閉された、長円状又は楕円状の弁室８とを設け、前記ポンプ室６に本体２外部から管状の吸込口４を接続、及び前記弁室８に本体２外部から管状の吐出口９を接続し、前記吸込口４とポンプ室６との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート５ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール５ａを薄い金属の弁押さえ板６ａでバネ状に押さえた吸込側逆止弁５、及び前記ポンプ室６と弁室８との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート７ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール７ａを薄い金属の弁押さえ板８ａでバネ状に押さえた吐出側逆止弁７を設けた、前記圧電素子３を振動させることにより前記吸込側逆止弁５及び吐出側逆止弁７を制御して、前記吸込口４からの液体の吸込み１１及び前記吐出口９への液体の吐出１２を行うことを特徴とする。
【００２０】
圧電ポンプ１は、圧電素子３を使用した非常に小型のポンプであり、液体等を吸い込んで、他の機器等に供給する機能を有する。圧電ポンプ１の本体２は、略直方体状に成形したプラスチック又は金属等である。
【００２１】
本体２の内部には、ポンプ室６及び弁室８の２つの部屋が設けられ、ポンプ室６と弁室８とは吐出側逆止弁７を介して繋げられる。更に、ポンプ室６には、本体２の外部から吸込口４が接続され、弁室８には、本体２の外部から吐出口９が接続される。
【００２２】
ポンプ室６は、長円状又はフットボールのような楕円状など細長い形状の部屋であり、内部は液体等が入るため中空である。ポンプ機能を働かせるため、ポンプ室６の下面は、圧電素子３を固定した振動板３ｃを、本体２に接着又は蝋付けすることによりダイヤフラムが形成される。
【００２３】
ダイヤフラムとは、弾性のある隔膜のことで、ダイヤフラムを膨らませたり、へこましたりすることにより、ポンプ室６の容積を増減させる。逆止弁と組み合わせて、液体を一定方向に押し出すことができる。
【００２４】
圧電素子３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛などのセラミック系、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子有機系の物質を薄い板状に成形したものである。
【００２５】
圧電素子３の表面３ａ及び裏面３ｂには、銀、ニッケル、クロム、パラジウム、白金、又はクロムを下地としたニッケルにより電極を設ける。表面３ａの電極と裏面３ｂの電極に電力を供給すると逆圧電効果により振動させることができる。
【００２６】
圧電素子３への電力供給は、電線１０を圧電素子３の表面３ａの電極に接続し、電線１０ａを振動板３ｃに接続することにより行う。圧電素子３に印加する電圧の極性を変えることで、圧電素子３の変形方向を変えることができる。
【００２７】
振動板３ｃは、圧電素子３がポンプ室６内の液体と直に触れないようにするために、圧電素子３と貼り合わせる金属等の導電材料で出来た薄い板である。振動板３ｃと圧電素子３の裏面３ｂの電極とは電気的に繋がるように接着してあるので、振動板３ｃを介して圧電素子３の裏面３ｂに導通が可能である。
【００２８】
ポンプ室６の入口及び出口は、長円又は楕円の長手方向の両端に形成され、流れを入口側から出口側の一方向にすることでに内部に気泡が溜まりにくい。入口側には吸込口４との間の管に吸込側逆止弁５が設けられ、出口側にはポンプ室６との間の管に吐出側逆止弁７が設けられ、液体の流れが制御される。
【００２９】
吸込口４は、液体をポンプ室６に吸い込むための管状の部材である。吸込口４は、本体２の側面に孔を空けてポンプ室６に接続するが、本体２に対して接着又は蝋付け等することにより固定する。
【００３０】
吸込側逆止弁５は、ボール５ａ及びバルブシート５ｂにより吸込口４からポンプ室６への液体の流れを制御する弁である。ボール５ａが下がるとバルブシート５ｂに隙間が生じ、液体が吸込口４からポンプ室６へ流れ込み、ボール５ａが元の位置に戻るとバルブシート５ｂに隙間が無くなり、液体が吸込口４からポンプ室６へ流れ込むのを防ぐ。
【００３１】
ボール５ａは、セラミック又は金属を球状に成形したものであり、バルブシート５ｂ（弁座）は、真円度及び面粗度を高精度に仕上げたものである。尚、バルブシート５ｂとしてセラミック又は金属の板に円形の孔を空けた別の部品を組み込むこともできる。開くための圧力等が働かないときは、ボール５ａが弁押さえ板６ａの弾力によりバルブシート５ｂに押さえ付けられ閉じた状態である。
【００３２】
ボール５ａは、真球度及び面粗度を高精度に精密加工し、バルブシート５ｂは、真円度及び面粗度を高精度に精密加工することにより、ボール５ａがバルブシート５ｂに密着して隙間を塞ぐ部分のシール性を高める。
【００３３】
弁押さえ板６ａは、金属を薄い板状にした弾性のある部材で、一端を弁押さえ板固定ネジ６ｂで留めることにより、他端側において、弾力を利用してボール５ａを押さえ付ける。材質や形状を変えることで、ボール５ａを押さえる力を調整することができる。
【００３４】
弁押さえ板固定ネジ６ｂは、ポンプ室６の上面に弁押さえ板６ａの一端をネジ留めする。尚、弁押さえ板固定ネジ６ｂを使用せずに、溶接などネジ留め以外の接合方法により固定しても良い。
【００３５】
弁室８は、長円状又はフットボールのような楕円状など細長い形状の部屋であり、内部は液体等が入るため中空である。弁室８の上面は、弁室蓋２ａを本体２に接着又は蝋付けすることにより、内部の液体が漏れないように密閉される。
【００３６】
弁室８の入口及び出口は、長円又は楕円の長手方向の両端に形成され、流れを入口側から出口側の一方向にすることで内部に気泡が溜まりにくい。出口側の吐出口９から液体は出ていくが、入口側にはポンプ室６との間の管に吐出側逆止弁７が設けられ、液体の流れが制御される。
【００３７】
吐出側逆止弁７は、ボール７ａ及びバルブシート７ｂによりポンプ室６から弁室８への液体の流れを制御する弁である。ボール７ａが上がるとバルブシート７ｂに隙間が生じ、液体がポンプ室６から弁室８へ流れ込み、ボール７ａが元の位置に戻るとバルブシート７ｂに隙間が無くなり、液体がポンプ室６から弁室８へ流れ込むのを防ぐ。
【００３８】
ボール７ａは、セラミック又は金属を球状に成形したものであり、バルブシート７ｂ（弁座）は、真円度及び面粗度を高精度に仕上げたものである。尚、バルブシート７ｂとしてセラミック又は金属の板に円形の孔を空けた別の部品を組み込むこともできる。開くための圧力等が働かないときは、ボール７ａが弁押さえ板８ａの弾力によりバルブシート７ｂに押さえ付けられ閉じた状態である。
【００３９】
ボール７ａは、真球度及び面粗度を高精度に精密加工し、バルブシート７ｂは、真円度及び面粗度を高精度に精密加工することにより、ボール７ａがバルブシート７ｂに密着して隙間を塞ぐ部分のシール性を高める。
【００４０】
弁押さえ板８ａは、金属を薄い板状にした弾性のある部材で、一端を弁押さえ板固定ネジ８ｂで留めることにより、他端側において、弾力を利用してボール７ａを押さえ付ける。材質や形状を変えることで、ボール７ａを押さえる力を調整することができる。
【００４１】
弁押さえ板固定ネジ８ｂは、弁室８の下面に弁押さえ板８ａの一端をネジ留めする。尚、弁押さえ板固定ネジ８ｂを使用せずに、溶接などネジ留め以外の接合方法により固定しても良い。
【００４２】
ポンプ室６と弁室８とを向かい合わせの位置に配置し、弁押さえ板６ａ及び弁押さえ板８ａもポンプ室６及び弁室８内の流路に沿って配置することで余計なスペースを取らずに済み、小型化を図れる。
【００４３】
弁押さえ板６ａと弁押さえ板８ａとは１８０度反対方向を向き、流れが下側から上側を回るような流路とすることで、コンパクトに収めることができる。尚、ポンプ室６と弁室８とを一直線上にして、同じ向きに流れるような配置にしても良い。
【００４４】
吐出口９は、液体を弁室８から吐き出すための管状の部材である。吐出口９は、本体２の側面に孔を空けて弁室８に接続するが、本体２に対して接着又は蝋付け等することにより固定する。
【００４５】
図６は、本発明である圧電ポンプの吸込み手段を示す図であり、図７は、本発明である圧電ポンプの吐出手段を示す図である。
【００４６】
圧電ポンプ１は、吐出側逆止弁７が弁押さえ板８ａの弾力により閉じた状態で、圧電素子３に印加して振動板３ｃを下変位１１ａさせ、負圧により吸込側逆止弁５のボール５ａを下降１１ｂさせることで前記吸込側逆止弁５を開き、吸込口４からポンプ室６に液体を吸い込む吸込み１１手段と、前記吸込み１１手段後に、負圧が開放されて前記吸込側逆止弁５が弁押さえ板６ａの弾力により閉じた状態で、圧電素子３に印加する電圧極性を変えて振動板３ｃを上変位１２ａさせ、圧力により吐出側逆止弁７のボール７ａを上昇１２ｂさせることで前記吐出側逆止弁７を開き、ポンプ室６から弁室８に液体を送り出して前記弁室８に接続された吐出口９から液体を吐き出す吐出１２手段とからなることを特徴とする。
【００４７】
吸込み１１は、圧電素子３に印加して振動板３ｃによるダイヤフラムを外側へ下変位１１ａさせることにより、ポンプ室６内の容積が大きくなって圧力が下がり、負圧が弁押さえ板６ａの弾力に勝ることで、ボール５ａが下降１１ｂする。
【００４８】
ボール５ａが下降１１ｂしてバルブシート５ｂに隙間が生じることで、吸込側逆止弁５が開いて吸込口４からポンプ室６内に液体が流れ込む。尚、ボール７ａはバルブシート７ｂに密着したままで吐出側逆止弁７は閉じているので、弁室８から液体が逆流して来ることはない。
【００４９】
液体がポンプ室６内に流れ込み、吸込み１１が終了すると、負圧状態が解除され、弁押さえ板６ａの弾力によりボール５ａも元の位置に戻り、吸込側逆止弁５が閉じる。
【００５０】
吐出１２は、圧電素子３の下変位１１が終了し元に戻り始めるときから開始され、元に戻った後に圧電素子３に印加する電圧極性を変えて振動板３ｃによるダイヤフラムを内側へ上変位１２ａさせる一連の動作により、ポンプ室６内の容積が小さくなって圧力が上がり、圧力が弁押さえ板８ａの弾力に勝ることで、ボール７ａが上昇１２ｂする。
【００５１】
ボール７ａが上昇１２ｂしてバルブシート７ｂに隙間が生じることで、吐出側逆止弁７が開いてポンプ室６から弁室８内に液体が流れ込む。尚、ボール５ａはバルブシート５ｂに密着したままで吸込側逆止弁５は閉じているので、吸込口４から液体が逆流して来ることはない。
【００５２】
液体がポンプ室６の外に流れ、吐出１２が終了すると、圧力が掛かった状態が解除され、弁押さえ板８ａの弾力によりボール７ａも元の位置に戻り、吐出側逆止弁７が閉じる。
【００５３】
弁室８に流れ込んだ液体は、吐出口９から外部へ液体が送り出される。更に、圧電素子３へ印加する電圧極性を変えることにより再び吸込み１１が行われ、吸込み１１と吐出１２の工程を繰り返すことで、ポンプ機能が実現される。
【実施例２】
【００５４】
図８は、本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の正面図の断面であり、図９は、本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の平面図である。
【００５５】
圧電ポンプ１ａは、弁室蓋２ａに圧電センサー１３又は歪センサーを装着し、弁室８の圧力変化を検出することを特徴とする。
【００５６】
圧電センサー１３は、圧電素子を利用したセンサーで、圧電センサー１３に圧力が加わると、圧電効果により応力に比例して電圧が発生する。電圧を検出するとコード１３ａ及びコード１３ｂにより伝達される。
【００５７】
コード１３ａは、圧電センサー１３の表面の電極に取り付け、コード１３ｂは、弁室蓋２ａの代わりに金属等で出来た電極板２ｂを設けて取り付ける。圧電センサー１３の裏面の電極とは電極板２ｂを介して導通が取られる。
【００５８】
圧電センサー１３を取り付けて、弁室８内の圧力変化を検出することで、圧電ポンプ１ａが確実に液体を送っているかどうかを確認することができ、ポンプ機能に異常が発生してもすぐに検知することができる。
【００５９】
また、圧電センサー１３の代わりに歪センサーなど他のセンサーを取り付けて、弁室８内の圧力変化を検出することも可能である。
【実施例３】
【００６０】
図１０は、本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の正面図の断面であり、図１１は、本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の底面図である。
【００６１】
圧電ポンプ１ｂは、弁室蓋２ａに変位センサー１４を装着し、弁押さえ板８ａの変形を検出することを特徴とする。
【００６２】
変位センサー１４は、物体の変位を検出するセンサーである。変位センサー１４を、弁室蓋２ａの弁押さえ板８ａの上方に該当する位置に取り付け、弁室８の弁押さえ板８ａの動作を検出する
【００６３】
ポンプ室６から弁室８に液体が流れる際に、弁押さえ板８ａの動作を検知すると、コード１４ａ及びコード１４ｂにより伝達され、圧電ポンプ１ｂが確実に液体を送っているかどうかを確認することができる。
【００６４】
以上のように、本発明である圧電ポンプ１は、ボール５ａ、７ａを弁押さえ板６ａ、８ａで押さえる逆止弁５、７とすることにより、全体の寸法を薄くすることが可能となり、サイズを小さくしても極微量の吐出を確実に行うことができる。
【００６５】
また、ボール５ａ、７ａの自重で弁を閉めていないので、圧電ポンプ１の姿勢を自由にすることができるし、振動衝撃で弁が開くこともない。逆止弁５、７のシール部には精密なボール５ａ、７ａと、精密なバルブシート５ｂ、７ｂ（弁座）とを使用するため、一回の吐出精度も良くなる。
【００６６】
更に、吐出側が負圧になる場合や、吸込側の圧力が高くなる場合でも、弁押さえ板６ａ、８ａを状況に合わせたものにすることで、液体の垂れ流しを防止し、サイフォンの原理が働くことも防止することができる。
【００６７】
吸込側のポンプ室６及び吐出側の弁室８の形状を、長円形又は楕円形にすることにより、内部に気泡が停滞するのを防止することができる。尚、ポンプ室６及び弁室８の形状に沿わせた方向に弁押さえ板６ａ、８ａを設置すれば、面積的に小さくすることも可能である。
【００６８】
吐出側の弁室蓋２ａに圧電センサー１３、歪センサー又は変位センサー１４等を設けて、弁室８内の変化を検出することにより、液体の吐出が確実に行われているかどうかを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明である圧電ポンプの斜視図である。
【図２】本発明である圧電ポンプの正面図の断面である。
【図３】本発明である圧電ポンプの平面図である。
【図４】本発明である圧電ポンプの底面図である。
【図５】本発明である圧電ポンプの左側面図である。
【図６】本発明である圧電ポンプの吸込み手段を示す図である。
【図７】本発明である圧電ポンプの吐出手段を示す図である。
【図８】本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の正面図の断面である。
【図９】本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の平面図である。
【図１０】本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の正面図の断面である。
【図１１】本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の底面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧電ポンプ
１ａ 圧電ポンプ
１ｂ 圧電ポンプ
２ 本体
２ａ 弁室蓋
２ｂ 電極板
３ 圧電素子
３ａ 表面
３ｂ 裏面
３ｃ 振動板
４ 吸込口
５ 吸込側逆止弁
５ａ ボール
５ｂ バルブシート
６ ポンプ室
６ａ 弁押さえ板
６ｂ 弁押さえ板固定ネジ
７ 吐出側逆止弁
７ａ ボール
７ｂ バルブシート
８ 弁室
８ａ 弁押さえ板
８ｂ 弁押さえ板固定ネジ
９ 吐出口
１０ 電線
１０ａ 電線
１１ 吸込み
１１ａ 下変位
１１ｂ 下降
１２ 吐出
１２ａ 上変位
１２ｂ 上昇
１３ 圧電センサー
１３ａ コード
１３ｂ コード
１４ 変位センサー
１４ａ コード
１４ｂ コード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の振動を利用して液体の吸込み及び吐出を行う小型の圧電ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプは、圧力の作用を利用して液体や気体を吸い上げたり送ったりする機器であり、様々な種類のポンプが存在するが、圧電素子を使用することにより、非常に小さなポンプを作ることができる。
【０００３】
尚、圧電素子は、圧電効果を得ることができるセラミックス系又は高分子系の物質を板状に成形し、両面に電極を設けたものである。電極に電気を流すことにより、圧電素子を振動させることができる。
【０００４】
圧電素子を利用して小型化した圧電ポンプは、ノート型のパーソナルコンピュータの冷却装置やインクジェットプリンタのインクトジェットなど、小型化が要求される機器の部材として応用される。
【０００５】
特許文献１に記載されているように、ポンプ室が柔軟性物質からなる壁面と吸込用逆止弁及び吐出用逆止弁とを有し、圧電振動子によってポンプ室の柔軟性物質を駆動することで、給液供給量を精密に一定にできる定量送給ポンプという発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０８−１９３５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の圧電ポンプでは、逆止弁にゴム、樹脂又は金属等の弾性体を使っており、同じ部品により、弾性を利用して押える仕事と、液体をシールする弁としての仕事の両方をさせている。
【０００７】
しかしながら、シール性を良くする為に軟らかい材料を使うと、圧力変化で弁材料が変形し、一回の吐出量の精度が悪くなるし、逆に金属のフート弁のようにゴムや樹脂より硬い材料を使うと、板状の弁が孔に密着されづらく、シール部の逆止効果が低くなる。
【０００８】
また、開放圧力を調整する為にコイルスプリングでボールを押さえる逆止弁を使用している場合は、コイルスプリングのサイズを小さくすることが難しく、特に薄いポンプを作ることが困難である。
【０００９】
弁の閉塞を重力に頼っている場合は、液体を下から上に流す必要があり、ポンプの姿勢が制限され、小型化するのが難しい。更に、弁に弾性体を使用したポンプ室の形状は円形であることが多く、内部の気泡が抜けにくい。
【００１０】
そこで、本発明は、限られた小さなスペースに収めることができ、ポンプの向きなど姿勢に制約がなく、内部に気泡も溜まりにくい圧電ポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、略直方体状の本体２内部に、表面３ａ及び裏面３ｂに電極を設けた圧電素子３を振動板３ｃに貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室６と、前記ポンプ室６に連設され、内部が中空で弁室蓋２ａにより密閉された、長円状又は楕円状の弁室８とを設け、前記ポンプ室６に本体２外部から管状の吸込口４を接続、及び前記弁室８に本体２外部から管状の吐出口９を接続し、前記吸込口４とポンプ室６との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート５ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール５ａを薄い金属の弁押さえ板６ａでバネ状に押さえた吸込側逆止弁５、及び前記ポンプ室６と弁室８との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート７ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール７ａを薄い金属の弁押さえ板８ａでバネ状に押さえた吐出側逆止弁７を設けた、前記圧電素子３を振動させることにより前記吸込側逆止弁５及び吐出側逆止弁７を制御して、前記吸込口４からの液体の吸込み１１及び前記吐出口９への液体の吐出１２を行うことを特徴とする圧電ポンプ１の構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、ボールを弁押さえ板で押さえる逆止弁とすることにより、全体の寸法を薄くすることが可能となり、サイズを小さくしても極微量の吐出を確実に行うことができる。
【００１３】
また、ボールの自重で弁を閉めていないので、圧電ポンプの姿勢を自由にすることができるし、振動衝撃で弁が開くこともない。逆止弁のシール部には精密なボールと、精密なバルブシート（弁座）とを使用するため、一回の吐出精度も良くなる。
【００１４】
更に、吐出側が負圧になる場合や、吸込側の圧力が高くなる場合でも、弁押さえ板を状況に合わせたものにすることで、液体の垂れ流しを防止し、サイフォンの原理が働くことも防止することができる。
【００１５】
第２に、吸込側のポンプ室及び吐出側の弁室の形状を、長円形又は楕円形にすることにより、内部に気泡が停滞するのを防止することができる。尚、ポンプ室及び弁室の形状に沿わせた方向に弁押さえ板を設置すれば、面積的に小さくすることも可能である。
【００１６】
第３に、吐出側の弁室蓋に圧電センサー、歪センサー又は変位センサー等を設けて、弁室内の変化を検出することにより、液体の吐出が確実に行われているかどうかを確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
圧電ポンプのサイズを小さくし、姿勢を変えても吐出精度に問題がなく、内部に気泡も溜まりにくくするという目的を、ボールを弁押さえ板で押さえる逆止板を採用することにより実現した。
【実施例１】
【００１８】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である圧電ポンプについて詳細に説明する。図１は、本発明である圧電ポンプの斜視図であり、図２は、本発明である圧電ポンプの正面図の断面であり、図３は、本発明である圧電ポンプの平面図であり、図４は、本発明である圧電ポンプの底面図であり、図５は、本発明である圧電ポンプの左側面図である。
【００１９】
圧電ポンプ１は、略直方体状の本体２内部に、表面３ａ及び裏面３ｂに電極を設けた圧電素子３を振動板３ｃに貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室６と、前記ポンプ室６に連設され、内部が中空で弁室蓋２ａにより密閉された、長円状又は楕円状の弁室８とを設け、前記ポンプ室６に本体２外部から管状の吸込口４を接続、及び前記弁室８に本体２外部から管状の吐出口９を接続し、前記吸込口４とポンプ室６との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート５ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール５ａを薄い金属の弁押さえ板６ａでバネ状に押さえた吸込側逆止弁５、及び前記ポンプ室６と弁室８との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシート７ｂにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボール７ａを薄い金属の弁押さえ板８ａでバネ状に押さえた吐出側逆止弁７を設けた、前記圧電素子３を振動させることにより前記吸込側逆止弁５及び吐出側逆止弁７を制御して、前記吸込口４からの液体の吸込み１１及び前記吐出口９への液体の吐出１２を行うことを特徴とする。
【００２０】
圧電ポンプ１は、圧電素子３を使用した非常に小型のポンプであり、液体等を吸い込んで、他の機器等に供給する機能を有する。圧電ポンプ１の本体２は、略直方体状に成形したプラスチック又は金属等である。
【００２１】
本体２の内部には、ポンプ室６及び弁室８の２つの部屋が設けられ、ポンプ室６と弁室８とは吐出側逆止弁７を介して繋げられる。更に、ポンプ室６には、本体２の外部から吸込口４が接続され、弁室８には、本体２の外部から吐出口９が接続される。
【００２２】
ポンプ室６は、長円状又はフットボールのような楕円状など細長い形状の部屋であり、内部は液体等が入るため中空である。ポンプ機能を働かせるため、ポンプ室６の下面は、圧電素子３を固定した振動板３ｃを、本体２に接着又は蝋付けすることによりダイヤフラムが形成される。
【００２３】
ダイヤフラムとは、弾性のある隔膜のことで、ダイヤフラムを膨らませたり、へこましたりすることにより、ポンプ室６の容積を増減させる。逆止弁と組み合わせて、液体を一定方向に押し出すことができる。
【００２４】
圧電素子３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛などのセラミック系、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの高分子有機系の物質を薄い板状に成形したものである。
【００２５】
圧電素子３の表面３ａ及び裏面３ｂには、銀、ニッケル、クロム、パラジウム、白金、又はクロムを下地としたニッケルにより電極を設ける。表面３ａの電極と裏面３ｂの電極に電力を供給すると逆圧電効果により振動させることができる。
【００２６】
圧電素子３への電力供給は、電線１０を圧電素子３の表面３ａの電極に接続し、電線１０ａを振動板３ｃに接続することにより行う。圧電素子３に印加する電圧の極性を変えることで、圧電素子３の変形方向を変えることができる。
【００２７】
振動板３ｃは、圧電素子３がポンプ室６内の液体と直に触れないようにするために、圧電素子３と貼り合わせる金属等の導電材料で出来た薄い板である。振動板３ｃと圧電素子３の裏面３ｂの電極とは電気的に繋がるように接着してあるので、振動板３ｃを介して圧電素子３の裏面３ｂに導通が可能である。
【００２８】
ポンプ室６の入口及び出口は、長円又は楕円の長手方向の両端に形成され、流れを入口側から出口側の一方向にすることでに内部に気泡が溜まりにくい。入口側には吸込口４との間の管に吸込側逆止弁５が設けられ、出口側にはポンプ室６との間の管に吐出側逆止弁７が設けられ、液体の流れが制御される。
【００２９】
吸込口４は、液体をポンプ室６に吸い込むための管状の部材である。吸込口４は、本体２の側面に孔を空けてポンプ室６に接続するが、本体２に対して接着又は蝋付け等することにより固定する。
【００３０】
吸込側逆止弁５は、ボール５ａ及びバルブシート５ｂにより吸込口４からポンプ室６への液体の流れを制御する弁である。ボール５ａが下がるとバルブシート５ｂに隙間が生じ、液体が吸込口４からポンプ室６へ流れ込み、ボール５ａが元の位置に戻るとバルブシート５ｂに隙間が無くなり、液体が吸込口４からポンプ室６へ流れ込むのを防ぐ。
【００３１】
ボール５ａは、セラミック又は金属を球状に成形したものであり、バルブシート５ｂ（弁座）は、真円度及び面粗度を高精度に仕上げたものである。尚、バルブシート５ｂとしてセラミック又は金属の板に円形の孔を空けた別の部品を組み込むこともできる。開くための圧力等が働かないときは、ボール５ａが弁押さえ板６ａの弾力によりバルブシート５ｂに押さえ付けられ閉じた状態である。
【００３２】
ボール５ａは、真球度及び面粗度を高精度に精密加工し、バルブシート５ｂは、真円度及び面粗度を高精度に精密加工することにより、ボール５ａがバルブシート５ｂに密着して隙間を塞ぐ部分のシール性を高める。
【００３３】
弁押さえ板６ａは、金属を薄い板状にした弾性のある部材で、一端を弁押さえ板固定ネジ６ｂで留めることにより、他端側において、弾力を利用してボール５ａを押さえ付ける。材質や形状を変えることで、ボール５ａを押さえる力を調整することができる。
【００３４】
弁押さえ板固定ネジ６ｂは、ポンプ室６の上面に弁押さえ板６ａの一端をネジ留めする。尚、弁押さえ板固定ネジ６ｂを使用せずに、溶接などネジ留め以外の接合方法により固定しても良い。
【００３５】
弁室８は、長円状又はフットボールのような楕円状など細長い形状の部屋であり、内部は液体等が入るため中空である。弁室８の上面は、弁室蓋２ａを本体２に接着又は蝋付けすることにより、内部の液体が漏れないように密閉される。
【００３６】
弁室８の入口及び出口は、長円又は楕円の長手方向の両端に形成され、流れを入口側から出口側の一方向にすることで内部に気泡が溜まりにくい。出口側の吐出口９から液体は出ていくが、入口側にはポンプ室６との間の管に吐出側逆止弁７が設けられ、液体の流れが制御される。
【００３７】
吐出側逆止弁７は、ボール７ａ及びバルブシート７ｂによりポンプ室６から弁室８への液体の流れを制御する弁である。ボール７ａが上がるとバルブシート７ｂに隙間が生じ、液体がポンプ室６から弁室８へ流れ込み、ボール７ａが元の位置に戻るとバルブシート７ｂに隙間が無くなり、液体がポンプ室６から弁室８へ流れ込むのを防ぐ。
【００３８】
ボール７ａは、セラミック又は金属を球状に成形したものであり、バルブシート７ｂ（弁座）は、真円度及び面粗度を高精度に仕上げたものである。尚、バルブシート７ｂとしてセラミック又は金属の板に円形の孔を空けた別の部品を組み込むこともできる。開くための圧力等が働かないときは、ボール７ａが弁押さえ板８ａの弾力によりバルブシート７ｂに押さえ付けられ閉じた状態である。
【００３９】
ボール７ａは、真球度及び面粗度を高精度に精密加工し、バルブシート７ｂは、真円度及び面粗度を高精度に精密加工することにより、ボール７ａがバルブシート７ｂに密着して隙間を塞ぐ部分のシール性を高める。
【００４０】
弁押さえ板８ａは、金属を薄い板状にした弾性のある部材で、一端を弁押さえ板固定ネジ８ｂで留めることにより、他端側において、弾力を利用してボール７ａを押さえ付ける。材質や形状を変えることで、ボール７ａを押さえる力を調整することができる。
【００４１】
弁押さえ板固定ネジ８ｂは、弁室８の下面に弁押さえ板８ａの一端をネジ留めする。尚、弁押さえ板固定ネジ８ｂを使用せずに、溶接などネジ留め以外の接合方法により固定しても良い。
【００４２】
ポンプ室６と弁室８とを向かい合わせの位置に配置し、弁押さえ板６ａ及び弁押さえ板８ａもポンプ室６及び弁室８内の流路に沿って配置することで余計なスペースを取らずに済み、小型化を図れる。
【００４３】
弁押さえ板６ａと弁押さえ板８ａとは１８０度反対方向を向き、流れが下側から上側を回るような流路とすることで、コンパクトに収めることができる。尚、ポンプ室６と弁室８とを一直線上にして、同じ向きに流れるような配置にしても良い。
【００４４】
吐出口９は、液体を弁室８から吐き出すための管状の部材である。吐出口９は、本体２の側面に孔を空けて弁室８に接続するが、本体２に対して接着又は蝋付け等することにより固定する。
【００４５】
図６は、本発明である圧電ポンプの吸込み手段を示す図であり、図７は、本発明である圧電ポンプの吐出手段を示す図である。
【００４６】
圧電ポンプ１は、吐出側逆止弁７が弁押さえ板８ａの弾力により閉じた状態で、圧電素子３に印加して振動板３ｃを下変位１１ａさせ、負圧により吸込側逆止弁５のボール５ａを下降１１ｂさせることで前記吸込側逆止弁５を開き、吸込口４からポンプ室６に液体を吸い込む吸込み１１手段と、前記吸込み１１手段後に、負圧が開放されて前記吸込側逆止弁５が弁押さえ板６ａの弾力により閉じた状態で、圧電素子３に印加する電圧極性を変えて振動板３ｃを上変位１２ａさせ、圧力により吐出側逆止弁７のボール７ａを上昇１２ｂさせることで前記吐出側逆止弁７を開き、ポンプ室６から弁室８に液体を送り出して前記弁室８に接続された吐出口９から液体を吐き出す吐出１２手段とからなることを特徴とする。
【００４７】
吸込み１１は、圧電素子３に印加して振動板３ｃによるダイヤフラムを外側へ下変位１１ａさせることにより、ポンプ室６内の容積が大きくなって圧力が下がり、負圧が弁押さえ板６ａの弾力に勝ることで、ボール５ａが下降１１ｂする。
【００４８】
ボール５ａが下降１１ｂしてバルブシート５ｂに隙間が生じることで、吸込側逆止弁５が開いて吸込口４からポンプ室６内に液体が流れ込む。尚、ボール７ａはバルブシート７ｂに密着したままで吐出側逆止弁７は閉じているので、弁室８から液体が逆流して来ることはない。
【００４９】
液体がポンプ室６内に流れ込み、吸込み１１が終了すると、負圧状態が解除され、弁押さえ板６ａの弾力によりボール５ａも元の位置に戻り、吸込側逆止弁５が閉じる。
【００５０】
吐出１２は、圧電素子３の下変位１１が終了し元に戻り始めるときから開始され、元に戻った後に圧電素子３に印加する電圧極性を変えて振動板３ｃによるダイヤフラムを内側へ上変位１２ａさせる一連の動作により、ポンプ室６内の容積が小さくなって圧力が上がり、圧力が弁押さえ板８ａの弾力に勝ることで、ボール７ａが上昇１２ｂする。
【００５１】
ボール７ａが上昇１２ｂしてバルブシート７ｂに隙間が生じることで、吐出側逆止弁７が開いてポンプ室６から弁室８内に液体が流れ込む。尚、ボール５ａはバルブシート５ｂに密着したままで吸込側逆止弁５は閉じているので、吸込口４から液体が逆流して来ることはない。
【００５２】
液体がポンプ室６の外に流れ、吐出１２が終了すると、圧力が掛かった状態が解除され、弁押さえ板８ａの弾力によりボール７ａも元の位置に戻り、吐出側逆止弁７が閉じる。
【００５３】
弁室８に流れ込んだ液体は、吐出口９から外部へ液体が送り出される。更に、圧電素子３へ印加する電圧極性を変えることにより再び吸込み１１が行われ、吸込み１１と吐出１２の工程を繰り返すことで、ポンプ機能が実現される。
【実施例２】
【００５４】
図８は、本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の正面図の断面であり、図９は、本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の平面図である。
【００５５】
圧電ポンプ１ａは、弁室蓋２ａに圧電センサー１３又は歪センサーを装着し、弁室８の圧力変化を検出することを特徴とする。
【００５６】
圧電センサー１３は、圧電素子を利用したセンサーで、圧電センサー１３に圧力が加わると、圧電効果により応力に比例して電圧が発生する。電圧を検出するとコード１３ａ及びコード１３ｂにより伝達される。
【００５７】
コード１３ａは、圧電センサー１３の表面の電極に取り付け、コード１３ｂは、弁室蓋２ａの代わりに金属等で出来た電極板２ｂを設けて取り付ける。圧電センサー１３の裏面の電極とは電極板２ｂを介して導通が取られる。
【００５８】
圧電センサー１３を取り付けて、弁室８内の圧力変化を検出することで、圧電ポンプ１ａが確実に液体を送っているかどうかを確認することができ、ポンプ機能に異常が発生してもすぐに検知することができる。
【００５９】
また、圧電センサー１３の代わりに歪センサーなど他のセンサーを取り付けて、弁室８内の圧力変化を検出することも可能である。
【実施例３】
【００６０】
図１０は、本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の正面図の断面であり、図１１は、本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の底面図である。
【００６１】
圧電ポンプ１ｂは、弁室蓋２ａに変位センサー１４を装着し、弁押さえ板８ａの変形を検出することを特徴とする。
【００６２】
変位センサー１４は、物体の変位を検出するセンサーである。変位センサー１４を、弁室蓋２ａの弁押さえ板８ａの上方に該当する位置に取り付け、弁室８の弁押さえ板８ａの動作を検出する
【００６３】
ポンプ室６から弁室８に液体が流れる際に、弁押さえ板８ａの動作を検知すると、コード１４ａ及びコード１４ｂにより伝達され、圧電ポンプ１ｂが確実に液体を送っているかどうかを確認することができる。
【００６４】
以上のように、本発明である圧電ポンプ１は、ボール５ａ、７ａを弁押さえ板６ａ、８ａで押さえる逆止弁５、７とすることにより、全体の寸法を薄くすることが可能となり、サイズを小さくしても極微量の吐出を確実に行うことができる。
【００６５】
また、ボール５ａ、７ａの自重で弁を閉めていないので、圧電ポンプ１の姿勢を自由にすることができるし、振動衝撃で弁が開くこともない。逆止弁５、７のシール部には精密なボール５ａ、７ａと、精密なバルブシート５ｂ、７ｂ（弁座）とを使用するため、一回の吐出精度も良くなる。
【００６６】
更に、吐出側が負圧になる場合や、吸込側の圧力が高くなる場合でも、弁押さえ板６ａ、８ａを状況に合わせたものにすることで、液体の垂れ流しを防止し、サイフォンの原理が働くことも防止することができる。
【００６７】
吸込側のポンプ室６及び吐出側の弁室８の形状を、長円形又は楕円形にすることにより、内部に気泡が停滞するのを防止することができる。尚、ポンプ室６及び弁室８の形状に沿わせた方向に弁押さえ板６ａ、８ａを設置すれば、面積的に小さくすることも可能である。
【００６８】
吐出側の弁室蓋２ａに圧電センサー１３、歪センサー又は変位センサー１４等を設けて、弁室８内の変化を検出することにより、液体の吐出が確実に行われているかどうかを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明である圧電ポンプの斜視図である。
【図２】本発明である圧電ポンプの正面図の断面である。
【図３】本発明である圧電ポンプの平面図である。
【図４】本発明である圧電ポンプの底面図である。
【図５】本発明である圧電ポンプの左側面図である。
【図６】本発明である圧電ポンプの吸込み手段を示す図である。
【図７】本発明である圧電ポンプの吐出手段を示す図である。
【図８】本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の正面図の断面である。
【図９】本発明である圧電ポンプの弁室に圧電センサー等を設けた場合の平面図である。
【図１０】本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の正面図の断面である。
【図１１】本発明である圧電ポンプの弁室に変位センサーを設けた場合の底面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 圧電ポンプ
１ａ 圧電ポンプ
１ｂ 圧電ポンプ
２ 本体
２ａ 弁室蓋
２ｂ 電極板
３ 圧電素子
３ａ 表面
３ｂ 裏面
３ｃ 振動板
４ 吸込口
５ 吸込側逆止弁
５ａ ボール
５ｂ バルブシート
６ ポンプ室
６ａ 弁押さえ板
６ｂ 弁押さえ板固定ネジ
７ 吐出側逆止弁
７ａ ボール
７ｂ バルブシート
８ 弁室
８ａ 弁押さえ板
８ｂ 弁押さえ板固定ネジ
９ 吐出口
１０ 電線
１０ａ 電線
１１ 吸込み
１１ａ 下変位
１１ｂ 下降
１２ 吐出
１２ａ 上変位
１２ｂ 上昇
１３ 圧電センサー
１３ａ コード
１３ｂ コード
１４ 変位センサー
１４ａ コード
１４ｂ コード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体状の本体内部に、表面及び裏面に電極を設けた圧電素子を振動板に貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室と、前記ポンプ室に連設され、内部が中空で弁室蓋により密閉された、長円状又は楕円状の弁室とを設け、前記ポンプ室に本体外部から管状の吸込口を接続、及び前記弁室に本体外部から管状の吐出口を接続し、前記吸込口とポンプ室との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシートにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板でバネ状に押さえた吸込側逆止弁、及び前記ポンプ室と弁室との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシートにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板でバネ状に押さえた吐出側逆止弁を設けた、前記圧電素子を振動させることにより前記吸込側逆止弁及び吐出側逆止弁を制御して、前記吸込口からの液体の吸込み及び前記吐出口への液体の吐出を行うことを特徴とする圧電ポンプ。
【請求項２】
吐出側逆止弁が弁押さえ板の弾力により閉じた状態で、圧電素子に印加して振動板を下変位させ、負圧により吸込側逆止弁のボールを下降させることで前記吸込側逆止弁を開き、吸込口からポンプ室に液体を吸い込む吸込み手段と、前記吸込み手段後に、負圧が開放されて前記吸込側逆止弁が弁押さえ板の弾力により閉じた状態で、圧電素子に印加する電圧極性を変えて振動板を上変位させ、圧力により吐出側逆止弁のボールを上昇させることで前記吐出側逆止弁を開き、ポンプ室から弁室に液体を送り出して前記弁室に接続された吐出口から液体を吐き出す吐出手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電ポンプ。
【請求項３】
弁室蓋に圧電センサー又は歪センサーを装着し、弁室の圧力変化を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電ポンプ。
【請求項４】
弁室蓋に変位センサーを装着し、弁押さえ板の変形を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電ポンプ。
【請求項１】
略直方体状の本体内部に、表面及び裏面に電極を設けた圧電素子を振動板に貼り付けることによりダイヤフラムが形成された、内部が中空で長円状又は楕円状のポンプ室と、前記ポンプ室に連設され、内部が中空で弁室蓋により密閉された、長円状又は楕円状の弁室とを設け、前記ポンプ室に本体外部から管状の吸込口を接続、及び前記弁室に本体外部から管状の吐出口を接続し、前記吸込口とポンプ室との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシートにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板でバネ状に押さえた吸込側逆止弁、及び前記ポンプ室と弁室との間に真円度及び面粗度を高精度に加工したバルブシートにより弁座面を形成し、真球度及び面粗度を高精度に加工しシール性を高めたセラミック又は金属のボールを薄い金属の弁押さえ板でバネ状に押さえた吐出側逆止弁を設けた、前記圧電素子を振動させることにより前記吸込側逆止弁及び吐出側逆止弁を制御して、前記吸込口からの液体の吸込み及び前記吐出口への液体の吐出を行うことを特徴とする圧電ポンプ。
【請求項２】
吐出側逆止弁が弁押さえ板の弾力により閉じた状態で、圧電素子に印加して振動板を下変位させ、負圧により吸込側逆止弁のボールを下降させることで前記吸込側逆止弁を開き、吸込口からポンプ室に液体を吸い込む吸込み手段と、前記吸込み手段後に、負圧が開放されて前記吸込側逆止弁が弁押さえ板の弾力により閉じた状態で、圧電素子に印加する電圧極性を変えて振動板を上変位させ、圧力により吐出側逆止弁のボールを上昇させることで前記吐出側逆止弁を開き、ポンプ室から弁室に液体を送り出して前記弁室に接続された吐出口から液体を吐き出す吐出手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電ポンプ。
【請求項３】
弁室蓋に圧電センサー又は歪センサーを装着し、弁室の圧力変化を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電ポンプ。
【請求項４】
弁室蓋に変位センサーを装着し、弁押さえ板の変形を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２７４８９１（Ｐ２００６−２７４８９１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９４０７６（Ｐ２００５−９４０７６）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００１５３２１４）株式会社日本計器製作所 (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００１５３２１４）株式会社日本計器製作所 (31)
【Ｆターム（参考）】
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