(57)【要約】      （修正有）【課題】デューティ比により共振式圧電エアポンプを駆動する方法で、共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法を提供する。【解決手段】共振式圧電エアポンプ及び制御モジュールを提供し、そのうち共振式圧電エアポンプと制御モジュールが電気的に接続される工程Ｓ１と、単位時間の開始時、制御モジュールがイネーブル信号を共振式圧電エアポンプに発信し、共振式圧電エアポンプに気体を伝送させる工程Ｓ２と、単位時間内において、制御モジュールがイネーブル信号のデューティ比を調整し、共振式圧電エアポンプの作動または共振式圧電エアポンプの停止に用いる工程Ｓ３と、単位時間の終了後、気体の伝送が完了するまで、次の単位時間を開始し、工程Ｓ２と工程Ｓ３を繰り返す工程Ｓ４を含む。【選択図】図１Ｂ
2019037123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法であって、
共振式圧電エアポンプと制御モジュールを提供し、そのうち該共振式圧電エアポンプと該制御モジュールが電気的に接続される工程（ａ）と、
単位時間の開始時、該制御モジュールが該共振式圧電エアポンプにイネーブル信号を送信し、該共振式圧電エアポンプに気体の伝送を開始させる工程（ｂ）と、
該単位時間内に、該制御モジュールが該イネーブル信号のデューティ比を調整し、該共振式圧電エアポンプの作動または停止を制御する工程（ｃ）と、
該単位時間の終了後、次の単位時間を開始し、気体の伝送が完了するまで工程（ｂ）及び工程（ｃ）を繰り返す工程（ｄ）と、
を含むことを特徴とする、共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項２】
前記イネーブル信号のデューティ比が、１０００分の１から１００分の９９の間の任意の数値であることを特徴とする、請求項１に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項３】
前記イネーブル信号のデューティ比が、１００分の１０であることを特徴とする、請求項２に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項４】
前記イネーブル信号のデューティ比が、１００分の５０であることを特徴とする、請求項２に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項５】
前記単位時間が１秒であることを特徴とする、請求項２に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項６】
前記単位時間が０.５秒であることを特徴とする、請求項２に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項７】
前記イネーブル信号のデューティ比が１０００分の１であることを特徴とする、請求項２に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項８】
前記イネーブル信号の周波数が２０Ｋ〜２８ＫＨｚの間であることを特徴とする、請求項７に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項９】
前記共振式圧電エアポンプが、気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータと、少なくとも１つの絶縁片と、導電片を含み、該気体導入板が少なくとも１つの気体導入孔と、少なくとも１つの合流孔と、中心凹部を含み、該少なくとも１つの合流孔が該少なくとも１つの気体導入孔に対応し、かつ該気体導入孔の気体を該中心凹部に合流させ、該共振片が該気体導入板の該中心凹部に対応した中空孔を備え、該圧電アクチュエータが懸吊板と外枠を備え、該懸吊板と該外枠の間が少なくとも１つのフレームで連接され、かつ該懸吊板の一表面に圧電セラミック板が貼付され、該気体導入板、該共振片及び該圧電アクチュエータ、該少なくとも１つの絶縁片及び該導電片が順に対応して重ねて設置かつ位置決めされ、かつ該共振片と該圧電アクチュエータの間に具備した間隙が第１チャンバを形成し、組み立てて該共振式圧電エアポンプが構成されることを特徴とする、請求項１に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項１０】
前記共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法の工程（ｂ）がさらに、
共振式圧電エアポンプがイネーブルのとき、該圧電アクチュエータが駆動されて下に振動し、気体が該気体導入板の該少なくとも１つの気体導入孔から進入し、該少なくとも１つの合流孔を介して該中心凹部へ集められ、さらに該共振片の中空孔から下へ該第１チャンバに流入する工程（ｂ１）と、
該圧電アクチュエータが下に振動すると、該共振片もそれに伴い下に振動し、該圧電アクチュエータの該懸吊板に貼り付くように当接され、該第１チャンバの体積が圧縮され、気体が押されて両側へ流動し、該圧電アクチュエータの該フレームの間の空隙を介して下へ伝送される工程（ｂ２）と、
該共振片が初期位置を回復すると、該圧電アクチュエータが上に振動し、該第１チャンバの体積が圧迫されて、気体が両側へ流動し、気体を継続的に該気体導入板の該気体導入孔から進入させ、該中心凹部に集める工程（ｂ３）と、
該共振片が上に共振し、該中心凹部の気体をさらに該共振片の該中空孔から該第１チャンバ内に流入させ、かつ該圧電アクチュエータの該フレームの間の空隙を介して下に伝送する工程（ｂ４）と、
工程（ｂ１）から工程（ｂ４）を繰り返し、気体を継続的に伝送する工程（ｂ５）と、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【請求項１１】
共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法であって、
少なくとも１つの共振式圧電エアポンプと少なくとも１つの制御モジュールを提供し、そのうち該共振式圧電エアポンプと該制御モジュールが電気的に接続される工程（ａ）と、
少なくとも１つの単位時間の開始時、該制御モジュールが該共振式圧電エアポンプに少なくとも１つのイネーブル信号を送信し、該共振式圧電エアポンプに気体の伝送を開始させる工程（ｂ）と、
該単位時間内に、該制御モジュールが該イネーブル信号のデューティ比を調整し、該共振式圧電エアポンプの作動または停止を制御する工程（ｃ）と、
該単位時間の終了後、次の単位時間を開始し、気体の伝送が完了するまで工程（ｂ）及び工程（ｃ）を繰り返す工程（ｄ）と、
を含むことを特徴とする、共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法に関し、特に、デューティ比の調整を通じて共振式圧電エアポンプを駆動する、共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴い、気体の伝送はすでに各種電子装置や医療器材に広く応用されており、気体の伝送を通じてさまざまな異なる効果を達成することができる。また、電子装置や医療器材の小型化と薄型化に伴い、その体積の小ささで共振式圧電エアポンプまたは小型モーターがこの分野において広く応用されている。
【０００３】
従来の技術において、単位時間内の気体伝送量を最大化するために、往々にして気体の伝送を行う共振式圧電エアポンプまたは小型モーターを絶え間なく駆動して動作させるが、連続運転の過程は消費電力が多くなり、かつ連続使用の状況下で消費される電気エネルギーで最も効率的な気体の伝送を達成することもできない。このため、共振式圧電エアポンプまたは小型モーターの気体伝送効率をいかに向上し、同時に省エネの効果を達成するかが、現在解決を要する重要な課題となっている。
【０００４】
このほか、共振式圧電エアポンプまたは小型モーターが絶え間なく連続運転される過程で、部品の温度が高くなりすぎ、共振式圧電エアポンプまたは小型モーター内部の部品が高温によって破損したり、気体伝送の効率が低下したりする可能性もあり、また出力される気体の温度も高すぎる可能性があるため、共振式圧電エアポンプまたは小型モーターの気体伝送過程で高温になりすぎる問題をいかに回避するかも現在重要な課題の１つである。
【０００５】
これに鑑み、上述の従来技術の欠点をいかに改善し、従来の共振式圧電エアポンプまたは小型モーターの連続運転による気体伝送効率低下、消費エネルギー、及び高温等の問題を解決するかが、現在解決を要する切迫した問題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、デューティ比により共振式圧電エアポンプを駆動する方法で、従来の共振式圧電エアポンプの連続運転による気体伝送効率低下、消費エネルギー、及び高温等の問題を解決できる、共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達するため、本発明の広義の実施態様が提供する共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法は、共振式圧電エアポンプ及び制御モジュールを提供し、そのうち共振式圧電エアポンプと制御モジュールが電気的に接続される工程（ａ）と、単位時間の開始時、制御モジュールがイネーブル信号を共振式圧電エアポンプに発信し、共振式圧電エアポンプに気体を伝送させる工程（ｂ）と、単位時間内において、制御モジュールがイネーブル信号のデューティ比を調整し、共振式圧電エアポンプの作動または共振式圧電エアポンプの停止に用いる工程（ｃ）と、単位時間の終了後、気体の伝送が完了するまで、次の単位時間を開始し、工程（ｂ）と工程（ｃ）を繰り返す工程（ｄ）を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプと制御モジュールのブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法のフローチャートである。
【図２Ａ】デューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。
【図２Ｂ】デューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプの出力気体圧力と時間の関係図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例１のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例１のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例２のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。
【図３Ａ】本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプの正面分解図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの背面分解図である。
【図４Ａ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの圧電アクチュエータの正面外観図である。
【図４Ｂ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの圧電アクチュエータの背面外観図である。
【図４Ｃ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの圧電アクチュエータの断面図である。
【図５Ａ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。
【図５Ｂ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。
【図５Ｃ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。
【図５Ｄ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。
【図５Ｅ】図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例を以下で詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、かつ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
【００１０】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、本発明の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法は、少なくとも１つの共振式圧電エアポンプ１２と、少なくとも１つの制御モジュール１１と、少なくとも１つの単位時間と、少なくとも１つのイネーブル信号を含み、以下の実施例で示す共振式圧電エアポンプ１２、制御モジュール１１、単位時間、イネーブル信号の数量はすべて１つを使用した例で説明するが、これに限らず、共振式圧電エアポンプ１２、制御モジュール１１、単位時間、イネーブル信号は複数の組み合わせとすることもできる。
【００１１】
本発明の共振式圧電エアポンプ１２は、共振式圧電エアポンプであり、気体の伝送に用いられ、各種電子部品や各種医療器材の中に応用することができ、例えば、ノートパソコン、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット等に応用できるが、これらに限らない。まず、図１Ａを参照する。図１Ａは本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプと制御モジュールのブロック図である。この図に示すように、本発明の共振式圧電エアポンプ１２と制御モジュール１１は電気的に接続され、制御モジュール１１は共振式圧電エアポンプ１２の駆動と停止を制御するために用いられるが、これに限らない。本実施例において、制御モジュール１１は電源（図示しない）に接続され、制御モジュール１１に駆動電源を提供するために用いられ、かつ制御モジュール１１により駆動電源を共振式圧電エアポンプ１２に供給するか否かを制御し、これにより共振式圧電エアポンプ１２のオン／オフが制御される。
【００１２】
同時に図１Ａ、図１Ｂを参照する。図１Ｂは本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法のフローチャートである。本実施例の共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法は、共振式圧電エアポンプ１２のイネーブル信号の単位時間内における比率（即ち、デューティ比）を調整することにより、省エネかつ高効率の気体伝送を達成することができる。図１Ａ、図１Ｂに示すように、まず、共振式圧電エアポンプ１２と制御モジュール１１を提供する工程Ｓ１を実行する。かつ本実施例において、共振式圧電エアポンプ１２は制御モジュール１１に電気的に接続され、制御モジュール１１は共振式圧電エアポンプ１２の駆動と停止を制御するために用いられるが、これに限らない。共振式圧電エアポンプ１２の細部構造については本明細書の後ろで詳述する。
【００１３】
続いて、単位時間の開始時、制御モジュール１１が共振式圧電エアポンプ１２にイネーブル信号を送信し、共振式圧電エアポンプ１２に気体の伝送を開始させる、工程Ｓ２を実行する。本実施例において、該単位時間とは毎回共振式圧電エアポンプ１２がイネーブルになる開始時間の間隔であり、つまり、共振式圧電エアポンプ１２がイネーブルになる時間点から起算し、次回に共振式圧電エアポンプ１２が再びイネーブルになる時間点までの時間区間を１つの単位時間とし、かつ該単位時間は１つの特定の数値であるが、これに限らず、実際の状況に応じて任意に変化させることができる。
【００１４】
続いて、単位時間内に、制御モジュール１１が該イネーブル信号のデューティ比を調整し、共振式圧電エアポンプ１２の作動と停止を制御する工程Ｓ３を該単位時間が終了するまで実行する。即ち、制御モジュール１１を通じて該イネーブル信号のデューティ比を調整し、共振式圧電エアポンプ１２を制御して、単位時間内に該イネーブル信号に基づき駆動または停止させる。最後に、該単位時間が終了した後、次の単位時間を開始し、かつ気体の伝送が完了するまで、その後の各単位時間中、前述の工程Ｓ２と工程Ｓ３を繰り返す、工程Ｓ４を実行する。
【００１５】
図２Ａ、図２Ｂを参照する。図２Ａはデューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図であり、図２Ｂはデューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプの出力気体圧力と時間の関係図である。図２Ａに示すように、単位時間Ａ内に共振式圧電エアポンプ１２は作動を継続して停止せず、即ち、共振式圧電エアポンプ１２を駆動するデューティ比が１００％である。図２Ｂに示すように、デューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２は５つの単位時間Ａのときに特定の出力空気圧Ｘを達成し、その消費仕事率の計算式（即ち、図２Ｂの斜線区域の面積）は、Ｐ１００％＝Ｘ*５Ａ*１００％となり、即ち、消費仕事率Ｐ１００％＝５ＸＡとなる。
【００１６】
図２Ｃ、図２Ｄを参照する。図２Ｃは本発明の実施例１のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図であり、図２Ｄは本発明の実施例１のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。図２Ｃに示すように、本発明の実施例１の共振式圧電エアポンプ１２は単位時間Ａ内の開始時に作動を開始し、単位時間Ａ内は１０％の単位時間のみがイネーブル信号を有する。つまり、共振式圧電エアポンプ１２を駆動するイネーブル信号のデューティ比が１０％であるが、これに限らず、該デューティ比は実際の状況に応じて任意に変化させることができる。図２Ｄに示すように、デューティ比１０％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２は７つの単位時間Ａのときに特定の出力空気圧Ｘを達成し、その消費仕事率の計算式（即ち、図２Ｄの斜線区域の面積）は、Ｐ１０%＝Ｘ*７Ａ*１０％となり、即ち、消費仕事率Ｐ１０%＝０.７ＸＡとなる。
【００１７】
同時に図２Ａから図２Ｄを参照する。上述の内容から分かるように、デューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２は迅速に空気圧を累積して特定の出力空気圧Ｘに達することができるが、共振式圧電エアポンプ１２は大量の仕事率を消費する（Ｐ１００％＝５ＸＡ）。デューティ比１０％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２の場合、空気圧を累積してＸに到達させるにはより長い時間を要するが、デューティ比１０％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２は消費する仕事率（Ｐ１０％＝０.７ＸＡ）はデューティ比１００％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２が消費する仕事率（Ｐ１０％＝５ＸＡ）よりずっと小さく、かつデューティ比１０％で駆動した共振式圧電エアポンプ１２の間歇的な動作過程で、余分な仕事率の消費を減少できるだけでなく、共振式圧電エアポンプ１２が連続動作して高温になりすぎたり、部品が破損したり、部品の使用寿命が減少したりする状況も回避でき、省エネ、高効率の気体伝送効果を達成することができる。
【００１８】
同時に図２Ｅを参照する。図２Ｅは本発明の実施例２のデューティ比で駆動した共振式圧電エアポンプの出力信号と時間の関係図である。図２Ｅに示すように、本発明の実施例２の共振式圧電エアポンプ１２は単位時間内Ａの開始時に作動を開始し、単位時間内Ａは５０％の単位時間のみがイネーブル信号を有する。つまり、共振式圧電エアポンプを駆動する共振式圧電エアポンプ１２のイネーブル信号のデューティ比が５０％であるが、これに限らず、該デューティ比は実際の状況に応じて任意に変化させることができる。別の一部の実施例において、共振式圧電エアポンプ１２のデューティ比は１０００分の１から１００分の９９の間の任意の数値であるが、これに限らない。
【００１９】
同時に図３Ａと図３Ｂを参照する。図３Ａは本発明の最良の実施例の共振式圧電エアポンプの正面分解図である。図３Ｂは図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの背面分解図である。図に示すように、本実施例の共振式圧電エアポンプ１２は、気体導入板１２１と、共振片１２２と、圧電アクチュエータ１２３と、絶縁片１２４１、１２４２と、導電片１２５等の部材を含み、かつ気体導入板１２１、共振片１２２、圧電アクチュエータ１２３、絶縁片１２４１、導電片１２５及び別の絶縁片１２４２等が順に積層されて設置され、本実施例の共振式圧電エアポンプ１２が組み立てられる。本実施例において、圧電アクチュエータ１２３は懸吊板１２３０と圧電セラミック板１２３３を組み立てて成り、共振片１２２に対応して設置されるが、これに限らない。共振式圧電エアポンプ１２の気体導入板１２１上の少なくとも１つの気体導入孔１２１０から気体が導入され、圧電アクチュエータ１２３の作動を通じ、複数の圧力チャンバ（図示しない）を通過して気体が伝送される。
【００２０】
続いて図３Ａと図３Ｂを参照する。図３Ａに示すように、本実施例の共振式圧電エアポンプ１２の気体導入板１２１は気体導入孔１２１０を備え、本実施例の気体導入孔１２１０の数量は４つであるが、これに限らず、その数量は実際の必要に応じて任意に変えることができ、主に気体を装置の外から大気圧の作用に応じて気体導入孔１２１０から共振式圧電エアポンプ１２内に流入させるために用いられる。図３Ｂに示すように、気体導入板１２１の気体導入孔１２１０に相対する下表面にさらに中心凹部１２１１と合流孔１２１２が設けられ、そのうち、本実施例の合流孔１２１２の数量も４つであるが、これに限らず、該４つの合流孔１２１２が気体導入板１２１上表面の４つの気体導入孔１２１０にそれぞれ対応して設置され、気体導入孔１２１０から進入する気体をガイドして中心凹部１２１１に合流させ、下へと伝送することができる。本実施例において、気体導入板１２１が一体成型された気体導入孔１２１０、合流孔１２１２、中心凹部１２１１を備え、かつ前記中心凹部１２１１箇所に気体を合流させる合流チャンバが対応して形成され、気体を一時的に格納するために用いられる。一部の実施例において、前記気体導入板１２１の材質は、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限らない。別の一部の実施例において、前記中心凹部１２１１箇所に構成された合流チャンバの深さは該合流孔１２１２の深さと同じであるが、これに限らない。
【００２１】
本実施例において、共振片１２２は可撓性材質で構成されるが、これに限らず、かつ共振片１２２上に中空孔１２０が設けられ、気体導入板１２１の下表面の中心凹部１２１１に対応して設置され、気体を下へ流通させることができる。別の一部の実施例において、共振片１２２は銅材質で構成されるが、これに限らない。
【００２２】
同時に図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを参照する。それぞれ図３Ａに示す圧電アクチュエータの正面外観図、背面外観図、断面図である。これらの図に示すように、本実施例の圧電アクチュエータ１２３は、懸吊板１２３０と、外枠１２３１と、複数のフレーム１２３２と、圧電セラミック板１２３３を組み立てて成る。そのうち、圧電セラミック板１２３３が懸吊板１２３０の下表面１２３０ｂに貼付され、複数のフレーム１２３２が懸吊板１２３０と外枠１２３１の間に連接され、各フレーム１２３２の２つの端点が外枠１２３１に連接され、別の１つの端点が懸吊板１２３０に連接され、かつ各フレーム１２３２、懸吊板１２３０及び外枠１２３１の間に複数の空隙１２３５が定義され、気体の流通に用いられる。かつ、懸吊板１２３０と、外枠１２３１及びフレーム１２３２の設置方式、実施態様、数量はいずれもこれらに限らず、実際の状況に応じて変えることができる。このほか、外枠１２３１はさらに電気的接続に用いるための導電ピン１２３４が外側に向かって凸設されるが、これに限らない。
【００２３】
本実施例において、懸吊板１２３０は階段面を備えた構造であり、即ち、懸吊板１２３０の上表面１２３０ａにさらに凸部１２３０ｃが設けられ、該凸部１２３０ｃは円形の突起構造とできるが、これに限らない。同時に図４Ａから図４Ｃを参照すると分かるように、懸吊板１２３０の凸部１２３０ｃは外枠１２３１の上表面１２３１ａと同一平面にあり、かつ懸吊板１２３０の上表面１２３０ａとフレーム１２３２の上表面１２３２ａも同一平面にあり、該懸吊板１２３０の凸部１２３０ｃ及び外枠１２３１の上表面１２３１ａと懸吊板１２３０の上表面１２３０ａ及びフレーム１２３２の上表面１２３２ａの間が特定深さを備えている。懸吊板１２３０の下表面１２３０ｂは、図４Ｂと図４Ｃに示すように、外枠１２３１の下表面１２３１ｂ及びフレーム１２３２の下表面１２３２ｂが平坦な同一平面の構造であり、圧電セラミック板１２３３がこの平坦な懸吊板１２３０の下表面１２３０ｂに貼付される。一部の実施例において、懸吊板１２３０、フレーム１２３２、外枠１２３１は一体成型の構造とすることができ、かつ金属板で構成してもよく、例えばステンレス材質で構成することができるが、これに限らない。
【００２４】
続けて図３Ａと図３Ｂを参照する。これらの図に示すように、本実施例の共振式圧電エアポンプ１２はさらに絶縁片１２４１、導電片１２５及び別の絶縁片１２４２を備え、圧電アクチュエータ１２３の下に順に対応して設置され、かつその形態は圧電アクチュエータ１２３の外枠１２３１の形態にほぼ対応している。本実施例の絶縁片１２４１、１２４２は絶縁が可能な材質（例えばプラスチックなど、但しこれに限らない）で構成することができ、絶縁を行うために用いられる。本実施例の導電片１２５は導電が可能な材質（例えば金属など、但しこれに限らない）で構成することができ、電力導通に用いられ、かつ本実施例の導電片１２５はさらに導電ピン１２５１を含み、電力導通に用いられるが、これに限らない。
【００２５】
同時に図３Ａ、図３Ｂ及び図５Ａから図５Ｅを参照する。そのうち図５Ａから図５Ｅは図３Ａに示す共振式圧電エアポンプの作動を示す断面図である。まず、図５Ａに示すように、共振式圧電エアポンプ１２は気体導入板１２１、共振片１２２、圧電アクチュエータ１２３、絶縁片１２４１、導電片１２５及び別の絶縁片１２４２等を順に重ねて成り、そのうち共振片１２２と圧電アクチュエータ１２３の間に間隙ｇ０を備え、本実施例の共振片１２２と圧電アクチュエータ１２３の外枠１２３１の間の間隙ｇ０内には導電ペーストが充填されるが、これに限らず、共振片１２２と圧電アクチュエータ１２３の懸吊板１２３０の凸部１２３０ｃの間で該間隙ｇ０の深さを維持させ、気流をガイドしてより迅速に流動させるとともに、懸吊板１２３０の凸部１２３０ｃと共振片１２２に適切な距離を保たせ、相互に接触して生じる干渉を減少し、騒音の発生を抑制することができる。別の一部の実施例において、圧電アクチュエータ１２３の外枠１２３１の高さを高くして、共振片１２２と組み立てたときの間隙を増加することもできるが、これに限らない。
【００２６】
続いて図５Ａから図５Ｅに示すように、気体導入板１２１、共振片１２２と圧電アクチュエータ１２３が順に対応して組み立てられた後、共振片１２２の中空孔１２０と気体導入板１２１の中心凹部１２１１の間に気体を合流させるチャンバが形成され、かつ共振片１２２と圧電アクチュエータ１２３の間に共同で定義された第１チャンバ１２２１がさらに形成され、気体を一時的に格納するために用いられるとともに、第１チャンバ１２２１が共振片１２２の中空孔１２０を介して気体導入板１２１の下表面の中心凹部１２１１箇所のチャンバと相互に連通され、第１チャンバ１２２１両側から圧電アクチュエータ１２３のフレーム１２３２の間の空隙１２３５を介して気体を排出させることができる。
【００２７】
本実施例において、共振式圧電エアポンプ１２が作動すると、圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて駆動され、フレーム１２３２を支点として垂直方向に往復振動する。図５Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて作動し、下に向かって振動すると、気体が気体導入板１２１上の少なくとも１つの気体導入孔１２１０から進入し、その下表面の少なくとも１つの合流孔１２１２を介してその中央の中心凹部１２１１箇所に集められ、共振片１２２上の中心凹部１２１１に対応して設置された中空孔１２０を経由して下方向に第１チャンバ１２２１内へと流入した後、図５Ｃに示すように、圧電アクチュエータ１２３の振動により動かされることで、共振片１２２も共振して垂直の往復振動を行い、共振片１２２も下に振動して、圧電アクチュエータ１２３の懸吊板１２３０の凸部１２３０ｃ上に貼り付くように当接され、この共振片１２２の形状変化により、第１チャンバ１２２１の体積が圧縮され、かつ第１チャンバ１２２１内の流通空間が閉じられることで、その内部の気体が圧迫されて両側へと流動し、圧電アクチュエータ１２３のフレーム１２３２の間の空隙１２３５を介して下へと流動される。図５Ｄに示すように、共振片１２２が初期位置に戻り、圧電アクチュエータ１２３が電圧を受けて駆動され、上に向かって振動すると、同様に第１チャンバ１２２１の体積が圧迫され、このとき圧電アクチュエータ１２３が上に向かって持ち上げられるが、この持ち上げの移動をｄとすることができ、これにより第１チャンバ１２２１内の気体を両側に向かって流動させ、気体を継続的に気体導入板１２１上の気体導入孔１２１０から進入させて、中心凹部１２１１に形成されたチャンバ内に流入させる。図５Ｅに示すように、共振片１２２は圧電アクチュエータ１２３の上に向かう振動を受けて共振して上に向かい、中心凹部１２１１内の気体を共振片１２２の中空孔１２０から第１チャンバ１２２１内に流入させ、圧電アクチュエータ１２３のフレーム１２３２の間の空隙１２３５を介して下の共振式圧電エアポンプ１２へと流出させる。このように、この共振式圧電エアポンプ１２を経る流路設計中において圧力勾配を発生し、気体を高速で流動させ、流路の出入方向の抵抗差異を通じ、気体を吸入側から排出側へと伝送するとともに、排出側に気圧がある状態下でも、気体の押し出しを持続でき、かつ静音の効果を達することができる。一部の実施例において、共振片１２２の垂直往復振動周波数は圧電アクチュエータ１２３の振動周波数と同じとすることができ、即ち、両者は同時に上にまたは同時に下に向かわせることができ、これは実際の実施の状況に基づいて任意に変化させることが可能であり、本実施例に示す作動方式に限らない。
【００２８】
そのうち、上述の該単位時間は１秒とすることができるが、これに限らず、上述の実施例において、該イネーブル信号の周波数は２０Ｋ〜２８ＫＨｚの間とすることができ、以下では２８ＫＨｚを例として説明する。即ち、デューティ比１００％の状況下で、該イネーブル信号が該圧電アクチュエータ１２３を駆動して１秒内に２８０００回作動させる。デューティ比１０％の状況下では、該圧電アクチュエータ１２３が１秒内に２８００回作動し、デューティ比０.１％の状況下では、該圧電アクチュエータが１秒内に２８回振動する。このほか、該単位時間は０.５秒とすることもできるが、これに限らない。
【００２９】
上述をまとめると、本発明は制御モジュールで該共振式圧電エアポンプの作動を制御するイネーブル信号のデューティ比を調整し、これにより仕事率の損耗を抑えるとともに、共振式圧電エアポンプが連続動作して高温になりすぎたり、部品が破損したり、部品の使用寿命が減少したりする状況も回避でき、省エネ、高効率の気体伝送効果を達成することができる。
【００３０】
本発明は当業者であれば諸般の修飾が可能であるが、いずれも後付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１１                制御モジュール
１２                共振式圧電エアポンプ
１２１              気体導入板
１２１０            気体導入孔
１２１１            中心凹部
１２１２            合流孔
１２２              共振片
１２２０            中空孔
１２２１            第１チャンバ
１２３              圧電アクチュエータ
１２３０            懸吊板
１２３０ａ          懸吊板の上表面
１２３０ｂ          懸吊板の下表面
１２３０ｃ          凸部
１２３１            外枠
１２３１ａ          外枠の上表面
１２３１ｂ          外枠の下表面
１２３２            フレーム
１２３２ａ          フレームの上表面
１２３２ｂ          フレームの下表面
１２３３            圧電セラミック板
１２３４、１２５１  導電ピン
１２３５            空隙
１２４１、１２４２  絶縁片
１２５              導電片
ｇ０                間隙
Ａ                  単位時間
Ｘ                  特定の出力空気圧
Ｓ１〜Ｓ４：共振式圧電エアポンプの省エネ制御方法の工程
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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