JP6190131B2 - Fluid pump - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、流体ポンプに関する。 Embodiments of the present invention relate to a fluid pump.
一般に、流体の圧縮、排出または移送のための流体ポンプ(例えば圧縮機)では、モータの回転運動や、モータの回転運動をクランクシャフト等で変換した往復運動を利用して流体を移送する。このように、モータやクランクシャフト等の駆動機構や伝達機構を備える流体ポンプでは、装置のサイズが大きくなってしまう。 In general, in a fluid pump (for example, a compressor) for compressing, discharging or transferring a fluid, the fluid is transferred using a rotational motion of a motor or a reciprocating motion obtained by converting the rotational motion of the motor by a crankshaft or the like. As described above, in a fluid pump including a drive mechanism such as a motor or a crankshaft or a transmission mechanism, the size of the device becomes large.
小型化が可能な流体ポンプを提供する。 A fluid pump capable of being miniaturized is provided.
実施形態の流体ポンプは、表面に孔部を有する中空の容器と、前記孔部に向けて移動可能であって、前記孔部と対向して位置する前記孔部より大きい振動面を有し、前記振動面を前記孔部に向けて振動させる超音波振動子と、前記振動面が振動している際に、前記振動面を前記孔部に向けて所定の押付力で押付ける押付機構と、を備える。また、前記表面は前記振動面より大きく、前記振動面が振動している際に、前記振動面は前記表面と近接状態である。 The fluid pump of the embodiment has a hollow container having a hole on the surface, a vibration surface that is movable toward the hole, and is larger than the hole located opposite to the hole, an ultrasonic transducer to vibrate towards the vibration surface to the hole, when the vibration surface is vibrating, and pressing the pressing mechanism with a predetermined pressing force towards the vibration surface to the hole, Is provided. Further, the surface is greater than the vibrating surface, when the vibration surface is vibrating, the vibration surface is proximate with said surface.
以下、図面を参照して、発明を実施するための実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る流体ポンプ100の概略を示す図である。図1の例では、流体ポンプ100は流体を圧縮する圧縮機として用いている。なお、流体は例えば空気である。流体ポンプ100により圧縮された空気は、例えば空気圧で駆動する小型のアクチュエータ、シリンダ等に用いることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a fluid pump 100 according to the first embodiment. In the example of FIG. 1, the fluid pump 100 is used as a compressor that compresses fluid. The fluid is air, for example. The air compressed by the fluid pump 100 can be used for, for example, a small actuator, a cylinder or the like driven by air pressure.
図1に示す流体ポンプ100は、内部に空気を含む容器10を備えている。この容器10は一部に孔20を有している。この孔20には、容器10内部からの空気が漏れないように逆止弁30が設けられている。また、流体ポンプ100は、容器10の孔20に振動面45を対向させて、容器10から一定の距離を隔てて超音波振動子40を備えている。図1の流体ポンプ100はさらに、超音波振動子40の振動面45を孔20に対して、この孔20に向かう方向に一定の押付力Fで押し付ける押付機構50を備えている。 A fluid pump 100 shown in FIG. 1 includes a container 10 containing air therein. The container 10 has a hole 20 in a part thereof. A check valve 30 is provided in the hole 20 so that air from the inside of the container 10 does not leak. In addition, the fluid pump 100 includes the ultrasonic transducer 40 with a vibration surface 45 facing the hole 20 of the container 10 and a predetermined distance from the container 10. The fluid pump 100 of FIG. 1 further includes a pressing mechanism 50 that presses the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 against the hole 20 with a constant pressing force F in a direction toward the hole 20.
流体ポンプ100では、超音波振動子40が容器10から一定の距離を隔てて振動面45を振動させると、音響放射圧により超音波振動子40の振動面45と容器10の間の空気の圧力は増加する。これにより、孔20を通して容器10の内部に空気が送り込まれ、容器10内部において空気が圧縮される。また、押付機構50の押付力Fにより、容器10内部の空気の圧力を調整することができる。 In the fluid pump 100, when the ultrasonic transducer 40 vibrates the vibration surface 45 at a certain distance from the container 10, the pressure of the air between the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 and the container 10 by acoustic radiation pressure. Will increase. Thereby, air is sent into the container 10 through the hole 20, and the air is compressed inside the container 10. Further, the pressure of the air inside the container 10 can be adjusted by the pressing force F of the pressing mechanism 50.
容器10は、内部に空気を蓄えることができる密閉性の容器である。図1の例では、容器10は直方体形状である。容器10は、壁面の一部に容器10の内部と容器10の外部とを連通する略円形状の孔20を有している。この孔20を通って容器10の外部から内部に空気が流入する。この孔20の容器10内部側の開口には、この開口を塞ぐように逆止弁30が設けられている。なお、容器10は、空気の流出入に伴い形状が変化しないように材質としては剛性が高いものが好ましく、例えばアルミ系や鉄系の金属材料等を用いることができる。 The container 10 is a hermetic container that can store air therein. In the example of FIG. 1, the container 10 has a rectangular parallelepiped shape. The container 10 has a substantially circular hole 20 that communicates the inside of the container 10 with the outside of the container 10 in a part of the wall surface. Air flows into the container 10 from the outside through the hole 20. A check valve 30 is provided at the opening of the hole 20 inside the container 10 so as to close the opening. The container 10 is preferably made of a material having high rigidity so that the shape does not change as air flows in and out, and for example, an aluminum-based or iron-based metal material can be used.
超音波振動子40は、超音波振動する振動面45を有する振動子である。例えばボルト締めランジュバン型振動子や、バイモルフ型振動子等の、物体の固有周波数で振動する振動子を用いることができる。超音波振動子40は、振動面45と容器10との間に一定の距離hを隔てて、かつ振動面45を容器10の孔20に対向させて設けられる。距離hは100μm以下であることが好ましく、振動面45の振幅ξ程度であることがより好ましい。超音波振動子40の振動面45は、例えば略円形状であり、振動面45の中心と孔20の中心を一致させている。このとき、超音波振動子40の振動面45の面は、孔20の容器10の外部側の開口の面よりも広く、振動面45が孔20の全体を覆って対向している。 The ultrasonic vibrator 40 is a vibrator having a vibration surface 45 that vibrates ultrasonically. For example, a vibrator that vibrates at a natural frequency of an object such as a bolted Langevin vibrator or a bimorph vibrator can be used. The ultrasonic transducer 40 is provided with a certain distance h between the vibration surface 45 and the container 10 and the vibration surface 45 facing the hole 20 of the container 10. The distance h is preferably 100 μm or less, and more preferably about the amplitude ξ of the vibration surface 45. The vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 has, for example, a substantially circular shape, and the center of the vibration surface 45 and the center of the hole 20 coincide with each other. At this time, the surface of the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 is wider than the surface of the opening of the hole 20 on the outside of the container 10, and the vibration surface 45 covers the entire hole 20 and faces it.
押付機構50は、超音波振動子40の振動面45と容器10の孔20の開口を結ぶ線110(図1のX軸方向)に沿って平行移動が可能なスライダ状の機構である。押付機構50が超音波振動子40を把持した状態で、この超音波振動子40に対してX軸方向に平行移動するための一定の押付力Fを加えることで、超音波振動子40の振動面45を容器10の孔20に対して押し付ける。なお、押付力Fは、後述のように容器10内の目標圧力に応じて事前に設定することができる。 The pressing mechanism 50 is a slider-like mechanism capable of parallel movement along a line 110 (X-axis direction in FIG. 1) connecting the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 and the opening of the hole 20 of the container 10. In a state where the pressing mechanism 50 holds the ultrasonic transducer 40, the ultrasonic transducer 40 is vibrated by applying a certain pressing force F for parallel translation in the X-axis direction to the ultrasonic transducer 40. The surface 45 is pressed against the hole 20 of the container 10. The pressing force F can be set in advance according to the target pressure in the container 10 as will be described later.
以下、図2及び図3を参照して流体ポンプ100の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the fluid pump 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
超音波振動子40の振動面45が線110に沿って超音波振動すると、音響放射圧により振動面45と容器10の間(振動面45の直下)の空気の圧力Pは増加する。ここで、音響放射圧とは、超音波の伝播が物体によって遮られるとき、この物体の表面に生ずる圧力のことである。このとき、振動面45の中心において圧力Pは最大となり、振動面45の中心からy軸方向に離れるに従って圧力Pが減少していく。そして、振動面45のy軸方向の端部近傍において圧力Pは、振動面45と容器10の間の外(振動面45の面外)の空気の圧力P0に等しくなる。図2には、振動面45直下のy軸方向の圧力分布を示している。なお、図2に示す圧力分布は振動子の径が音波の波長と比較し小さい典型的な場合を示したものであり、必ずしも圧力分布が図示したごとき変曲点の無い上に凸の分布をなすわけではない。 When the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 is ultrasonically vibrated along the line 110, the pressure P of air between the vibration surface 45 and the container 10 (just below the vibration surface 45) increases due to the acoustic radiation pressure. Here, the acoustic radiation pressure is a pressure generated on the surface of an object when the propagation of ultrasonic waves is blocked by the object. At this time, the pressure P becomes maximum at the center of the vibration surface 45, and the pressure P decreases as the distance from the center of the vibration surface 45 increases in the y-axis direction. In the vicinity of the end of the vibration surface 45 in the y-axis direction, the pressure P becomes equal to the pressure P0 of air outside the vibration surface 45 and the container 10 (outside the vibration surface 45). FIG. 2 shows the pressure distribution in the y-axis direction immediately below the vibration surface 45. Note that the pressure distribution shown in FIG. 2 shows a typical case where the diameter of the vibrator is small compared to the wavelength of the sound wave, and the pressure distribution does not necessarily have an inflection point as shown in the figure and has a convex distribution. It doesn't mean.
超音波振動子40は、押付機構50によるX軸正の方向への押付力と、音響放射圧により生じる圧力差P−P0に起因するX軸負の方向への反発力とが釣り合う位置で超音波浮揚する。すなわち、押付力が一定の場合には、超音波振動子40の振動面45と容器10の間の距離(浮揚距離)hは一定に保たれる。ここで、押付力Fと浮揚距離hの関係は次式で与えられる(非特許文献1)。
ここで、Fは押付力[kg・m/s2]、Sは振動面の面積[m2]、ξは振動面の振動振幅[m]、hは浮揚距離[m]、ρは流体の密度[kg/m3]、cは音速[m/s]であり、左辺F/Sが音響放射圧に相当する。 Here, F is the pressing force [kg · m / s2], S is the vibration surface area [m2], ξ is the vibration amplitude of the vibration surface [m], h is the levitation distance [m], and ρ is the fluid density [ kg / m3], c is the speed of sound [m / s], and the left side F / S corresponds to the acoustic radiation pressure.
(式1)により押付力Fが大きくなるに従い、浮揚距離hが減少することがわかる。したがって、浮揚距離hが振動振幅ξよりも小さくなると、超音波振動子40の振動面45の振動に伴って振動面45と容器10が接触する。このため、事前に押付力Fと浮揚距離hの関係を調べておき、ξ<hを満たす範囲で押付力Fの上限値を定めることが好ましい。これにより、振動面45と容器10が接触することによる振動面45または容器10の摩耗や、騒音を抑制することができる。 (Equation 1) shows that the levitation distance h decreases as the pressing force F increases. Therefore, when the levitation distance h becomes smaller than the vibration amplitude ξ, the vibration surface 45 and the container 10 come into contact with the vibration of the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40. For this reason, it is preferable to investigate the relationship between the pressing force F and the levitation distance h in advance, and to determine the upper limit value of the pressing force F within a range satisfying ξ <h. Thereby, abrasion and noise of the vibration surface 45 or the container 10 due to the contact between the vibration surface 45 and the container 10 can be suppressed.
図2の例では、流体ポンプ100の作動開始直後等、容器10内の圧力Prが孔20上部の圧力Puと比較しPr<Puの場合には、超音波振動子40の振動面45が超音波振動するのに伴って、孔20上部の圧力Puと、容器10内の圧力Prとの圧力差Pu−Prにより、孔20上部の空気が孔20を通って容器10内に流入する。このとき、空気は容器10内の圧力Prが孔20上部の圧力Puに等しくなるまで容器10内に流入する。これにより、容器10内に圧縮空気が蓄積される。 In the example of FIG. 2, when the pressure Pr in the container 10 is Pr <Pu compared to the pressure Pu above the hole 20, such as immediately after the fluid pump 100 is started, the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 is super As the sound wave vibrates, the air above the hole 20 flows into the container 10 through the hole 20 due to the pressure difference Pu−Pr between the pressure Pu above the hole 20 and the pressure Pr inside the container 10. At this time, the air flows into the container 10 until the pressure Pr in the container 10 becomes equal to the pressure Pu above the hole 20. Thereby, compressed air accumulates in the container 10.
容器10内の圧力が孔20上部の圧力に等しくなる時点における容器10内の圧力Prは、押付力F及び容器10の孔20の開口面積(円の直径)に依存することが確かめられている。 It has been confirmed that the pressure Pr in the container 10 when the pressure in the container 10 becomes equal to the pressure above the hole 20 depends on the pressing force F and the opening area (diameter of the circle) of the hole 20 in the container 10. .
図3は実験結果を示す図である。この実験では、容器10としてはアルミ製容器(容積56ml)を用いた。また、振動面45の振動振幅ξ=12μmの超音波振動子40を用いた。図3は、容器10の孔20の直径Φ=0.1mm、Φ=0.3mmの2パターンについて、押付力(押付圧力)を変化させたときの容器10内の圧力を測定した結果である。この実験においては押付圧力55kPaを超えた時点で接触面45と容器10が接触することによる騒音が発生した。 FIG. 3 is a diagram showing experimental results. In this experiment, an aluminum container (volume 56 ml) was used as the container 10. Further, an ultrasonic vibrator 40 having a vibration amplitude ξ = 12 μm of the vibration surface 45 was used. FIG. 3 is a result of measuring the pressure in the container 10 when the pressing force (pressing pressure) is changed with respect to two patterns of the diameters Φ = 0.1 mm and Φ = 0.3 mm of the hole 20 of the container 10. . In this experiment, noise was generated due to contact between the contact surface 45 and the container 10 when the pressing pressure exceeded 55 kPa.
図3に示すように、押付力が等しい場合には、孔20の直径が小さいほど容器10内において最終的に到達(飽和)する圧力(飽和圧力)が増加する。また、孔20の直径が等しい場合には、押付力が大きいほど飽和圧力が増加する。特に孔20の直径が0.1mmの場合には、騒音が発生しない範囲内において押付圧力に対して飽和圧力が十分高いことがわかる。したがって、容器10内の圧力Prを押付力により調整するためには、容器10が有する孔20の直径を0.1mm以下にすることが好ましい。 As shown in FIG. 3, when the pressing force is equal, the pressure (saturation pressure) that finally reaches (saturates) in the container 10 increases as the diameter of the hole 20 decreases. When the diameters of the holes 20 are equal, the saturation pressure increases as the pressing force increases. In particular, when the diameter of the hole 20 is 0.1 mm, it can be seen that the saturation pressure is sufficiently higher than the pressing pressure within a range where noise is not generated. Therefore, in order to adjust the pressure Pr in the container 10 by the pressing force, the diameter of the hole 20 included in the container 10 is preferably set to 0.1 mm or less.
なお、超音波振動子40の振動面45の形状は円形でなくてもよい。例えば、矩形状の振動面45とすることができる。このときには、孔20の重心(図心)位置と振動面45の重心(図心)位置を一致させることが好ましい。または、振動面45内で最も変位の大きい位置を孔20の重心(図心)位置と一致させることが好ましい。また、容器10は複数の孔20を有してもよい。このとき、各孔20に対向する超音波振動子40を設けることで、より短時間で容器10内の圧力を飽和圧力に到達させることができる。 Note that the shape of the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 may not be circular. For example, the rectangular vibration surface 45 can be used. At this time, it is preferable that the position of the center of gravity (centroid) of the hole 20 coincides with the position of the center of gravity (centroid) of the vibration surface 45. Alternatively, it is preferable that the position where the displacement is greatest in the vibration surface 45 coincide with the position of the center of gravity (centroid) of the hole 20. The container 10 may have a plurality of holes 20. At this time, by providing the ultrasonic transducer 40 facing each hole 20, the pressure in the container 10 can reach the saturation pressure in a shorter time.
また、押付機構50としては、超音波振動子40の自重を利用することもできる。例えば超音波振動子40と対抗荷重をワイヤを介して接続し、この対抗荷重と自重との差分により押付力を発生させる。このとき、対抗荷重を調整することで所定の押付力を得ることができる。また、リニアモータやソレノイド等のアクチュエータを用いることもできる。 Further, as the pressing mechanism 50, the dead weight of the ultrasonic transducer 40 can be used. For example, the ultrasonic transducer 40 and a counter load are connected via a wire, and a pressing force is generated based on a difference between the counter load and its own weight. At this time, a predetermined pressing force can be obtained by adjusting the counter load. An actuator such as a linear motor or a solenoid can also be used.
また、流体としては、水や油等の液体であってもよい。 The fluid may be a liquid such as water or oil.
本実施形態の流体ポンプ100によれば、モータやクランクシャフト等の駆動機構や伝達機構を備える必要がなく、超音波振動子を用いることで装置の小型化が可能となる。また、超音波振動子は、人に聴こえない超音波領域で振動するので、装置の稼働にともなう騒音を低減することができる。また、駆動機構や伝達機構等の接触摺動する部位がないため摩耗等による劣化を少なくすることができ、装置の寿命を向上させることができる。 According to the fluid pump 100 of this embodiment, it is not necessary to include a drive mechanism or a transmission mechanism such as a motor or a crankshaft, and the apparatus can be miniaturized by using an ultrasonic vibrator. Further, since the ultrasonic vibrator vibrates in an ultrasonic region that cannot be heard by humans, noise associated with the operation of the apparatus can be reduced. Further, since there is no contact sliding portion such as a drive mechanism or a transmission mechanism, deterioration due to wear or the like can be reduced, and the life of the apparatus can be improved.
(変形例)
図4は、流体ポンプ100の変形例を示す図である。
(Modification)
FIG. 4 is a view showing a modification of the fluid pump 100.
図4に示す流体ポンプ100は、超音波振動子40の振動面45が凸状の曲面(第1曲面)を有する円弧状である。また、容器10は壁面の一部に凹状の曲面(第2曲面)を有しており、この第2曲面の一部に孔20を有している。このとき、X軸方向の軸に垂直な投影面における振動面45の面積は、投影面における孔20の開口の面積よりも広い。また、孔20の開口は、X軸方向の軸に垂直な投影面において直径が0.1mm以下の円形状であることが好ましい。これにより、例えば超音波振動子40の姿勢がわずかに傾斜した場合であっても、振動面45と容器10が接触することを防ぐことができる。また、超音波振動子40の姿勢がわずかに傾斜した場合であっても孔20と振動面45の距離を近く保つことができる。式1よりhが小さいほど音響放射圧が増加するので、孔20の上面と振動面45との距離が接近可能であるほど高い音響放射圧を発生させることができる。 In the fluid pump 100 shown in FIG. 4, the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 has an arc shape having a convex curved surface (first curved surface). Further, the container 10 has a concave curved surface (second curved surface) in a part of the wall surface, and has a hole 20 in a part of the second curved surface. At this time, the area of the vibration surface 45 in the projection plane perpendicular to the axis in the X-axis direction is wider than the area of the opening of the hole 20 in the projection plane. The opening of the hole 20 is preferably circular with a diameter of 0.1 mm or less on a projection plane perpendicular to the axis in the X-axis direction. Thereby, even if the attitude | position of the ultrasonic transducer | vibrator 40 inclines slightly, it can prevent that the vibrating surface 45 and the container 10 contact. Further, even when the posture of the ultrasonic transducer 40 is slightly inclined, the distance between the hole 20 and the vibration surface 45 can be kept close. Since the acoustic radiation pressure increases as h is smaller than Equation 1, a higher acoustic radiation pressure can be generated as the distance between the upper surface of the hole 20 and the vibration surface 45 becomes closer.
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る流体ポンプ200の概略を示す図である。なお、図1に示す流体ポンプ100と同一の構成については同一の符号を付すことで説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a fluid pump 200 according to the second embodiment. In addition, about the structure same as the fluid pump 100 shown in FIG. 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
図5に示す流体ポンプ200は、押付機構50の押付力を調整する調整部60をさらに備えている。 The fluid pump 200 illustrated in FIG. 5 further includes an adjustment unit 60 that adjusts the pressing force of the pressing mechanism 50.
調整部60は、超音波振動子40の駆動を開始する時には、押付機構50の押付力を最終的な押付力(目標押付力)よりも小さく調整し、時間経過とともに大きくしていくことで、事前に定める所定の時間が経過した時点で目標押付力に達するように調整する。このように、超音波振動子40の駆動開始直後には、比較的小さな押付力で超音波振動子40を押し付けることにより、十分な音響放射圧が発生していない場合であっても振動面45と容器10が接触することを防ぐことができる。これにより、振動面45または容器10の摩耗、接触による騒音を低減することができる。 The adjustment unit 60 adjusts the pressing force of the pressing mechanism 50 to be smaller than the final pressing force (target pressing force) when starting to drive the ultrasonic transducer 40, and increases it with time. Adjustment is made so that the target pressing force is reached when a predetermined time set in advance elapses. In this way, immediately after the start of driving of the ultrasonic transducer 40, the ultrasonic transducer 40 is pressed with a relatively small pressing force, so that even if a sufficient acoustic radiation pressure is not generated, the vibrating surface 45 And the container 10 can be prevented from contacting each other. Thereby, the noise by abrasion of the vibration surface 45 or the container 10 and a contact can be reduced.
調整部60は、さらに超音波振動子40の非稼働時には、孔20を塞ぐように、超音波振動子40の振動面45と容器10を接触させるように押付力を調整する。これにより、非稼働時に孔20を空気が通過することによる容器10内の圧力変化を防ぐことができる。 The adjustment unit 60 further adjusts the pressing force so that the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 and the container 10 are in contact with each other so as to close the hole 20 when the ultrasonic transducer 40 is not in operation. Thereby, the pressure change in the container 10 by air passing the hole 20 at the time of non-operation can be prevented.
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態に係る流体ポンプ300の概略を示す図である。なお、図1に示す流体ポンプ100と同一の構成については同一の符号を付すことで説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a fluid pump 300 according to the third embodiment. In addition, about the structure same as the fluid pump 100 shown in FIG. 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
図6に示す流体ポンプ300は、バイモルフ型の超音波振動子40を用いている。また、超音波振動子40の浮上を抑制する規制部材70を備えている。規制部材70と容器10との距離Hは、規制部材70に超音波振動子40が接したときに、超音波振動子40の浮上高がhとなるように定める。このとき、超音波振動子40の浮上高hは、所望の音響放射圧が得られるように事前に定めておく。距離Hは超音波振動子40の厚さとhとの和となるように定められる。距離hは100μm以下程度であることが好ましく、振動面45の振幅ξ程度であることがより好ましい。 A fluid pump 300 shown in FIG. 6 uses a bimorph type ultrasonic transducer 40. Further, a regulating member 70 that suppresses the floating of the ultrasonic transducer 40 is provided. The distance H between the regulating member 70 and the container 10 is determined so that the flying height of the ultrasonic transducer 40 becomes h when the ultrasonic transducer 40 comes into contact with the regulating member 70. At this time, the flying height h of the ultrasonic transducer 40 is determined in advance so that a desired acoustic radiation pressure can be obtained. The distance H is determined to be the sum of the thickness of the ultrasonic transducer 40 and h. The distance h is preferably about 100 μm or less, and more preferably about the amplitude ξ of the vibration surface 45.
規制部材70は、音響放射圧により浮上する超音波振動子40の上昇を抑制し、振動面45と孔20との間の距離を一定以下に保つ。規制部材70を用いることで、アクチュエータや対抗荷重を用いることなく超音波振動子40の上昇を抑制することができ、さらに装置を小型化できる。 The regulating member 70 suppresses the rise of the ultrasonic transducer 40 that floats due to the acoustic radiation pressure, and keeps the distance between the vibrating surface 45 and the hole 20 below a certain level. By using the regulating member 70, the rise of the ultrasonic transducer 40 can be suppressed without using an actuator or a counter load, and the apparatus can be further downsized.
なお、規制部材70は、容器10と一体であってもよいし、他の部材に固定されてもよい。規制部材70は、超音波振動子の浮上を確実に規制できるよう、アルミや鉄などの剛性の高い材質であることが好ましい。 The regulating member 70 may be integrated with the container 10 or may be fixed to another member. The regulating member 70 is preferably made of a highly rigid material such as aluminum or iron so that the flying of the ultrasonic transducer can be reliably regulated.
(第4の実施形態)
図7は、第3の実施形態に係る流体ポンプ400の概略を示す図である。なお、図1に示す流体ポンプ100と同一の構成については同一の符号を付すことで説明を省略する。図6に示す流体ポンプ400は、図6の例では、流体ポンプ400は容器10内を減圧する減圧機として用いている。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing an outline of a fluid pump 400 according to the third embodiment. In addition, about the structure same as the fluid pump 100 shown in FIG. 1, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. In the example of FIG. 6, the fluid pump 400 illustrated in FIG. 6 is used as a decompressor that decompresses the inside of the container 10.
図7に示す流体ポンプ400は、超音波振動子40及び押付機構50が容器10の内部に設けられている。超音波振動子40の振動面45を振動させると、音響放射圧により超音波振動子40の振動面45と容器10の間の空気の圧力は向上する。この際、外気圧との圧力差により、孔20を通して容器10の内部から容器10の外部に空気が排出され、容器10内部の圧力が減圧する。 In the fluid pump 400 shown in FIG. 7, the ultrasonic transducer 40 and the pressing mechanism 50 are provided inside the container 10. When the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 is vibrated, the pressure of air between the vibration surface 45 of the ultrasonic transducer 40 and the container 10 is improved by the acoustic radiation pressure. At this time, air is discharged from the inside of the container 10 to the outside of the container 10 through the hole 20 due to a pressure difference from the external pressure, and the pressure inside the container 10 is reduced.
以上説明したうち少なくとも1つの実施形態に係る流体ポンプによれば、装置の小型化が可能となる。 According to the fluid pump according to at least one of the embodiments described above, the apparatus can be reduced in size.
これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 These embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
100、200、300、400・・・流体ポンプ
10・・・容器
20・・・孔
30・・・逆止弁
40・・・超音波振動子
45・・・振動面
50・・・押付機構
60・・・調整部
70・・・規制部材
110・・・線
100, 200, 300, 400 ... Fluid pump 10 ... Container 20 ... Hole 30 ... Check valve 40 ... Ultrasonic vibrator 45 ... Vibrating surface 50 ... Pushing mechanism 60 ... Adjustment unit 70 ... Regulating member 110 ... Line
Claims (8)
前記孔部に向けて移動可能であって、前記孔部と対向して位置する前記孔部より大きい振動面を有し、前記振動面を前記孔部に向けて振動させる超音波振動子と、
前記振動面が振動している際に、前記振動面を前記孔部に向けて所定の押付力で押付ける押付機構と、を備え、
前記表面は前記振動面より大きく、前記振動面が振動している際に、前記振動面は前記表面と近接状態である流体ポンプ。 A hollow container having a hole on the surface ;
An ultrasonic transducer that is movable toward the hole and has a vibration surface that is larger than the hole located opposite the hole, and vibrates the vibration surface toward the hole;
A pressing mechanism that presses the vibrating surface toward the hole portion with a predetermined pressing force when the vibrating surface vibrates;
Fluid pump wherein the surface is greater than the vibrating surface, when the vibration surface is vibrating, the vibration surface is proximate with said surface.
前記振動面と前記孔部を結ぶ線に垂直な投影面における前記振動面の投影面積が、前記投影面における前記孔部の投影面積よりも広い、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の流体ポンプ。 The vibrating surface has a convex first curved surface, the container has a concave second curved surface in a part of the surface, and the hole in a part of the second curved surface;
The projection area of the said vibration surface in the projection surface perpendicular | vertical to the line which connects the said vibration surface and the said hole part is wider than the projection area of the said hole part in the said projection surface. Fluid pump.
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