(57)【要約】マイクロポンプは、振動ダイアフラム（１２）上に配置される圧電アクチュエータ（１１）、振動ダイアフラム（１２）に対向して配置され、かつ送風口（１６）を有する振動板（１５）、および、ブロア室（１３）が形成されるように振動ダイアフラム（１２）と振動板（１５）との間に配置される壁を有する振動装置（１０）と、振動装置（１０）が装着されており、吸込口（２４）、および送風口（１６）の反対側にある吐出口（２５）を有するハウジング（２０）と、を備える。ハウジング（２０）は、閉鎖空間（Ｈ）を形成し、かつ、径方向に、または振動装置（１０）の反対側の下面に配置され、振動板（１５）とハウジングの内側との間に位置しているポンプ室（２６）内に通じている吸引路を有する少なくとも１つの吸込口（２４）を有する。またマイクロポンプの使用も含む。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮性流体用のマイクロポンプであって、
振動ダイアフラム（１２）上に配設される円板状圧電アクチュエータ（１１）、前記振動ダイアフラム（１２）の内側に相対して配設され、かつ中央に配設される送風口（１６）を有する振動板（１５）、および、ブロア室（１３）を形成するように前記振動ダイアフラム（１２）と前記振動板（１５）との間に配設される周壁を含む、間隙（Ｓ）によって取り囲まれる振動装置（１０）と、
前記振動装置（１０）が完全に収容可能であり、少なくとも１つの懸架部（１７）によって揺動可能に装着させ、吸込口（２４）、および前記送風口（１６）の反対側にある吐出口（２５）を有する、ハウジング（２０）と、を備え、
前記ハウジング（２０）は、前記圧電アクチュエータ（１１）も覆うことで、前記圧電アクチュエータ（１１）を環境の影響から保護する閉鎖半空間（Ｈ）を形成し、かつ、径方向に、または前記振動装置（１０）の反対側の下面に配置される少なくとも１つの吸込口（２４）であって、前記振動板（１５）と前記ハウジングの内側との間に位置しているポンプ室（２６）内に通じている吸引路を有し、前記吸引路と異なる、少なくとも１つの吸込口（２４）を有し、それによって、前記圧電アクチュエータ（１１）の揺動動作中、前記振動装置（１０）は前記ハウジング（２０）に対して揺動し始めることができることで、前記圧縮性流体は、前記吸込口（２４）から吸い込まれ、かつ前記吐出口（２５）から排出され得、前記流体は、前記圧電アクチュエータ（１１）を含有する前記半空間（Ｈ）の外側に搬送される
ことを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記ハウジング（２０）はハウジング本体（２１）およびハウジングカバー（２７）を含み、前記ハウジング本体（２１）は、振動に必要とされる間隙を含む移動部品全てを受けるように適応される
請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記ハウジング（２０）はハウジング本体（２１）およびハウジングカバー（２７）を含み、可動部品の少なくとも一部分は、前記ハウジングカバー（２７）の内側凹部に配設される
請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記振動板（１５）および壁は一体的に製造される
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記振動板（１５）および前記壁は別個の構成部品として製造される
請求項１ないし３のいずれかに記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータ（１１）は前記ポンプ室（２６）に対して気密になるように配置される
請求項１ないし５のいずれかに記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータ（１１）は、５〜５０ｍｍの直径を有し、および／または前記壁と前記ハウジング（２０）の内側との間の間隙（Ｓ）は、０．０１〜１ｍｍより小さく、前記マイクロポンプは３〜１０ｍｍの全高を有する
請求項１ないし６のいずれかに記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記送風口（１６）の直径は０．５ｍｍ〜０．７ｍｍであり、前記吸込口（複数可）（２４）の直径は０．５ｍｍ〜２．５ｍｍであり、前記吐出口（複数可）（２５）の直径は０．７〜０．９ｍｍである
請求項１ないし７のいずれかに記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
吸引段階では、前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記送風口（１６）の方向とは逆に湾曲するように制御されることによって、前記ブロア室（１３）に陰圧が形成され、この陰圧は前記送風口（１６）を通して前記ポンプ室（２６）内に伝搬され、それによって、前記吸引路を有する前記吸込口（２４）を通して流体が引き込まれ、吐出段階では、前記圧電アクチュエータ（１１）は、前記送風口（１６）の方向に湾曲するように、またはフラットな静止位置になるように制御され、これによって、前記ブロア室（１３）における前記陰圧は低減され、または、さらに、前記送風口（１６）を通して前記ポンプ室（２６）内に伝搬される過剰圧力が生成されることによって、流体は前記吐出口（２５）を通して放たれることで、前記振動装置（１０）を揺動させ、前記流体は前記圧電アクチュエータ（１１）を含有する前記半空間（Ｈ）の外側に搬送される
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のマイクロポンプを使用して圧縮性流体を送る方法。
【請求項１０】
前記振動板（１５）はまた、前記圧電アクチュエータ（１１）の移動方向に揺動する
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記振動板（１５）は、前記圧電アクチュエータ（１１）の運動方向に相対して揺動する
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮性流体用の小型ポンプに関する。とりわけ、本発明は、とりわけ空気などの気体または気体混合物用のマイクロブロアに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロポンプは現状技術から周知である。１つの定義によると、マイクロポンプは、低体積の流体（液体および気体）を圧送するために使用される。これらは典型的には、１分当たり１マイクロ〜数ミリリットルの範囲にある。
【０００３】
しかしながら、単位時間ごとに圧送される流体の体積に加えて、ポンプのサイズ、とりわけこのポンプハウジングはまた、マイクロポンプが存在するかどうかを判断する際の決定的要因となり得る。この点において、「マイクロポンプ」という用語はまた、数ミリメートルから数センチメートルに及ぶ辺長を有するとりわけ小さなハウジングを指す。しばしば、電源および制御装置などの構成部品は上記のハウジングとは別々に保持されるが、これは、狭義での「マイクロポンプ」という用語が実際のポンピングに必要とされる構成部品（ポンプ室、弁、ポンプ用ハウジング）に限定されるからである。とりわけ、このようなマイクロポンプはまた、本発明の目的である。
【０００４】
とりわけ、非圧縮性流体（液体）を圧送するのに適したマイクロポンプは、いわゆる蠕動原理に基づいている。２つ以上の交互に揺動させる圧電セラミック円板は、これらに隣接する２つのポンプ室の体積を律動的に増減させる。流れの方向は、可動逆止め弁および位相制御による室の巧みな結合によって判断される。ストロークまたは振動数を変えることによって、ポンプはさまざまな液体体積を搬送することができる。
【０００５】
このタイプのマイクロポンプは、基本的に、液体および気体両方を圧送するのに適しているが、これらの慣性によって弁はマイクロポンプが動作中の時のポンプ周波数を限定する。さらに、これらマイクロポンプには、これらの機械的性質に関して求められている一定の通常は高周波数負荷がかけられる。別の欠点は、ポンプの駆動によるノイズ放射である。およそ３００Ｈｚを上回る周波数で、これらノイズ放射は、小型でも明確に聞こえ、およそ１０００Ｈｚを上回る周波数では、ノイズ放射は多くの応用のシナリオにおいて許容不可能なレベルまで上昇する。およそ２０ｋＨｚの可聴閾値を上回る動作は、弁の慣性により不可能である。それ故に、実際的な流量の限度がある。
【０００６】
また、機械弁で分配するマイプロポンプが既知である。その代わりに、マイクロポンプは、狭い周波数範囲、好ましくは、一次以上の共鳴周波数で動作する。マイクロポンプは、流体力学的効果が動作周波数で関連するように設計されることで、流体を圧送する時の好ましい方向の形成が生じる。例えば、マイクロポンプは、特許文献１、特許文献２、および特許文献３から既知であり、ここで、マイクロポンプは、高周波数下で、好ましくは不可聴範囲で動作する。圧電円板の形式で存在する単一アクチュエータは、圧送される流体のための通路口を提供するダイアフラムに装着される。流体が充填された室は、ダイアフラムの両側に設けられる。ポンプの動作中の流れ状態によって、ダイアフラムの揺動方向に応じて対応する室における流体抵抗が変化する。このように、流体は所望の方向に搬送される。
【０００７】
とりわけ気体を搬送するための原理の変化は、特許文献４に開示されている。圧電円板と合わせてこれが取り付けられるダイアフラムは、振動板を形成する。圧電円板の反対側には、中空室が配置されている。中空室は中央開口部を有する。振動板および中空室から成る振動装置は、圧電円板側に開放される外部ハウジングに弾性的に装着されることで、振動装置全体は、この振動装置を駆動する圧電円板の湾曲方向に揺動させることができる。外部ハウジングはまた中央に吐出口を有する。空隙は振動装置と外部ハウジングの内側との間に存在する。圧電円板の表面に垂直に及ぶ中空室の側壁を取り囲む領域内に通じている空隙の一部は、吸気口としての役割を果たす。
【０００８】
圧電円板と共に、振動装置全体が、ここで、好ましくは共鳴周波数で揺動し始める場合、吸入段階で、吸気口および隣接する先述の領域を通して気体が引き込まれる。中空室の中央開口部と吐出口との間の連続的に拡大する領域に必要とされる真空が形成される。その後の吐出段階で、この領域は再び減少する。空隙の適した設計、および中空室および外部ハウジングにおける中央開口部のサイズによって、上記の流体力学的効果は利用可能であり、気体が移送される好ましい方向が形成可能である。
【０００９】
示される設計の欠点は、圧電円板が外部に開放されている外部ハウジングの領域に位置している、および気体がまた動作中にこの周りを流れざるを得ないという事実である。よって、機械的損傷または環境の影響（空気湿度、アグレッシブガスなど）による欠陥を排除することはできない。さらに、吸気口および吐出口はマイクロポンプの両側に位置している。ある特定の事例では、例えば、流体を運ぶ流路が存在する「流体回路板」にマイクロポンプが装着されることになる場合は不利になる可能性がある。また、振動装置と外部ケーシングの内側との間に存在する空隙によって、外部ケーシングが拡大する、または振動装置に利用可能な空間が低減する。
【００１０】
とりわけ気体を対象としているこのマイクロポンプのさらなる開発は、特許文献５から既知である。この文献によると、ポンプは、好ましくは揺動可能である吸引領域にわたって、気体透過性であるが液体不透過性の生地を有して、動作中に気体と共に引き込まれる塵埃または液体による欠陥を防止する。しかしながら、上記の保護はまた、マイクロポンプの吐出能力を低下させるが、これは、ここで、一定の流れ抵抗を有する気体を生地を通して移送するための電力が部分的に必要とされるからである。
【００１１】
中空室を有するマイクロポンプと部分的に比較できる別の解決策が特許文献６から既知である。ここで、圧電円板はまた、中央開口部を有する中空室の外側に位置するが、この室は全体として振動不可能であり、圧電円板が取り付けられた振動ダイアフラムの形式で存在する壁のみが振動できる。この壁と相対しており、かつ中央開口部を有する壁以外に、中央出口開口部を有する別の壁が間隔をあけて配置される。後者の壁の間の間隙は、吸気口としての役割を果たす。ダイアフラムが振動し始める場合、中空室の内圧は変化して、中央開口部を通して先述の間隙内に伝搬される。ここで、陰圧によって気体が間隙に吸引され、その後の陽圧によって、気体は、好ましくは吐出口を通して排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許第１１２０１３００２７２３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００７６１７０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１６／０３７７０７２号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２３０６０１８号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２０１２１０１８６１号明細書
【特許文献６】欧州特許第２０９０７８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、先行技術の欠点を回避するデバイスおよび方法を提供することである。それ故に、本発明による圧縮性流体用のマイクロポンプは、機械的欠陥およびその他の外的欠陥に対する無感応性を改善するものとする。該マイクロポンプは、表面への機械的接続に適しており、また、構成体積の利用の改善を可能にするものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、請求項１によるデバイスおよび独立請求項９による方法によって解決される。対応する従属請求項、以下の説明、および図において有利な実施形態を見出すことができる。
【００１５】
以下では、本発明によるマイクロポンプおよびこの有利な実施形態について最初に説明する。この後に、この使用について説明する。
【００１６】
本発明によるマイクロポンプは、とりわけ気体などの圧縮性流体を搬送するために使用される。
【００１７】
マイクロポンプは２つの主要装置を含むが、これらの主要装置は互いに独立しているとみなされるべきではなく、所望の流体輸送を徹底するために統一体として形成するために十分に連係させなければならない。
【００１８】
第１の主要装置は、（理想的な事例では）動作中移動している唯一の装置であるため、以降、「振動装置」と称される。振動装置は、円板状の、通常は円形または矩形の圧電アクチュエータを含む。この圧電アクチュエータは典型的には、数（例えば、１〜５）ミリメートルから数（例えば、１〜４）センチメートルまでの直径を有し、作動させる時、すなわち、適した電圧が印加される時、典型的にはフラットな静止状態から典型的には湾曲した偏向状態になる。適用可能な場合、対極の電圧を印加することによって反対方向の湾曲部が生じる可能性があり、それに応じて使用可能なストロークが増大する。
【００１９】
圧電アクチュエータは、振動ダイアフラムの内側および／または外側に配置され、このダイアフラムにしっかりと接続されることで、ダイアフラムはまた上述される湾曲部を実現させる。圧電アクチュエータおよび振動ダイアフラムを単一装置として設計すること、またはさらには、振動ダイアフラムを圧電アクチュエータのサブユニットとみなすことも考えられる。内側は後述されるブロア室に向いている側である。
【００２０】
振動板は、振動ダイアフラムの内側に対向して配置される。実施形態に応じて、これは好ましくは動作中も移動することになる。振動板は、少なくとも１つの中央に配置される送風口を有する。振動板がいくつかの送風口を有する場合、これらは好ましくは、中央領域にも位置している。
【００２１】
振動ダイアフラムと振動板との間に、ブロア室が振動装置内に形成されるように、実質的に気密になるようにこの両方に接続される周壁が配置される。よって、振動装置は内側が中空になっており、空洞、すなわちブロア室は、流体が流入し再び流出することができる（少なくとも）１つの開口部を有する。
【００２２】
第２の主要装置は、以降、「ハウジング」と称される。振動装置はこのハウジングに完全に収容可能であり、それによって、振動装置を取り囲む間隙が存在する。これは、振動装置が少なくとも１つの懸架部によって圧電アクチュエータの揺動方向においてハウジングに揺動可能に装着されるため必要であり、通常動作の間に、振動装置とハウジングとの間に衝突が発生する可能性がないように、間隙が寸法合わせされることは明らかである。
【００２３】
懸架部は、これを取り囲むハウジングから振動装置を振動によって分離させるように設計される。このように、マイクロポンプの効率は増大するが、これはハウジングの（望まれていない）移動（すなわち、共鳴）によって失われるエネルギーがないからである。
【００２４】
ハウジングは少なくとも１つの吸気口または吸込口を有し、これを通って、流体がハウジングの内部に流入する。
【００２５】
ハウジングは、中央にも配置される（少なくとも１つの）吐出口を有するため、送風口の反対側にある。少なくとも、通常動作中の振動装置とハウジングとの間の衝突を防止するには十分な大きさの間隙が２つの開口部間にある。
【００２６】
本発明によると、ハウジングは、圧電アクチュエータも覆うことで、圧電アクチュエータを環境の影響から保護する閉鎖空間を形成する。とりわけ、揺動ダイアフラムの外向き側、およびこれと共に圧電アクチュエータはまた、ハウジングによって覆われる。
【００２７】
本発明によると、吸込口はまた、径方向に（ひいては、圧電アクチュエータの揺動方向に垂直に）または振動装置の反対側の下面に配置される。この吸込口は、振動板とハウジングの内側との間に位置する、「ポンプ室」内に通じている吸引路を有する。
【００２８】
圧電アクチュエータの揺動動作中、振動装置はハウジングに対して揺動し始めることができることで、圧縮性流体は、吸込口から吸い込まれ、かつ吐出口から排出され得る。
【００２９】
よって、本発明によって、先行技術から既知の欠点が回避される。圧電アクチュエータがハウジングによって完全に取り囲まれているため、ハウジングは圧電アクチュエータを望ましくない機械的干渉および環境の影響から保護する。しかしながら、本発明による設計によってのみ保護が可能であるが、これは、ここで、先行技術で部分的に実践されるように、流体が圧電アクチュエータを通り越して通じている吸込口を通って流れないからである。吸込口が、吐出口の反対側ではなく吐出口の側部にまたは吐出口と同じ側にあるため、本発明によるマイクロポンプはまた、開口部のいずれも閉じずに、または板の開口部に対する１つまたはさらにより多くの対応する穴を必要とせずに、板に装着可能である。最後に、本発明によるマイクロポンプは、利用可能な構成体積を最適に利用するが、これは、（壁の領域における）側部に存在する間隙が、振動体の揺動運動が妨げられないように十分な大きさを有することのみ必要とするからであり、運動がハウジングの（横方向の）内壁に平行であるため、例えば、１０〜１０００μｍの最小の間隙で十分である。対照的に、先行技術から既知の設計による空隙は、気体輸送に対して十分な大きさを有さなければならず、その結果、間隙は大幅に大きくなり、ひいては匹敵する搬送能力で、ハウジングはより大きくなる。
【００３０】
本発明のさまざまな実施形態について、以下により詳細に説明する。
【００３１】
１つの実施形態によると、ハウジングはハウジング本体およびハウジングカバーを有する。ハウジング本体はさらにまた、基部および周壁を有する鍋形状を有する。
【００３２】
この実施形態の１つの別形によると、ハウジング本体は、揺動に必要とされる間隙を含む全ての移動部品を収容するようにできている。結果として、これによって非常に平らなハウジングカバーの使用が可能になる。さらに、全ての可動部品は、製造中にハウジング本体に順々に挿入可能であり、ハウジングでは最後に、ハウジングカバーを閉じることができる。カバーはまた、簡単に、すなわち、凹部なく成形可能である。
【００３３】
この実施形態の別の別形によると、可動部品の少なくとも一部は、ハウジングカバーの内側凹部に配置される、または、少なくとも動作中に揺動するように内側凹部に出入りする。これは、カバーがまた、ある特定の構成部品を収容するための空間を提供するため、ハウジング本体がより平坦であり得ることを意味する。ほぼ同じ厚さのハウジング部分の生産は、とりわけ、射出成形部品の場合、または、３Ｄ印刷を使用して両方の部分の同時生産の場合、有利である可能性がある。
【００３４】
振動装置の１つの実施形態によると、振動板および壁は一体的に製造される。よって、両方の構成部品は共に、組付けられると鍋形状になり、この上に、振動ダイアフラムがさらにまた「カバー」として設置され、言ってみれば、ブロア室を大きく閉じるようにする。
【００３５】
例えば、３Ｄ印刷を使用することによって、振動ダイアフラムの一体化も可能である。
【００３６】
振動装置の別の実施形態によると、振動板および壁は別個の構成部品として製造される。振動板はさらにまた、とりわけ、ある特定の厚さのリングが適用される平坦な円板状体として設けられ得る。リングで囲まれた体積はさらにまた、ブロア室を画定する。このように、異なる高さのブロア室は容易に生産可能であるが、これは、いずれの場合にも異なる厚さのリングを使用することだけが必要であるからであり、振動板は変えないままにすることができる。
【００３７】
さらなる実施形態によると、圧電アクチュエータはポンプ室に対して気密に配置される。これは、圧電アクチュエータが、位置している体積が密封されているため、圧送される流体ともはや接触することはないことを意味する。これは、例えば、懸架部を連続して一周するように設計することによって、または振動を妨げないさらなる薄い保護膜を設けることによって、実現可能である。よって、振動装置の壁とハウジングの内壁との間の間隙は周方向に非連続的であり、圧電アクチュエータが位置していないハウジング内部（ポンプ室）の分容積のみが流体と接触する。
【００３８】
分離されていない分容積による設計によっても圧電アクチュエータと搬送される流体との分離が改善されるが、これは、該流体が圧電アクチュエータを通り越して連続的に送り込まれず、常に交換されずに対応する半空間にせいぜい少量進入するだけであるからである。
【００３９】
好ましくは、圧電アクチュエータは、５〜５０ｍｍ、より好ましくは８〜２０ｍｍ、最も好ましくは１０〜１５ｍｍの直径を有する。
【００４０】
壁とハウジングの内側との間の間隙は、０．０１〜１ｍｍより小さいのが好ましく、０．５ｍｍより小さいのがとりわけ好ましい。
【００４１】
いずれの出入り口などもないマイクロポンプは、好ましくは、３〜１０ｍｍの全長を有するのが好ましく、とりわけ、８ｍｍ未満の高さであるのが好ましい。
【００４２】
さらなる実施形態によると、送風口の直径は、３．０〜０．１ｍｍ、好ましくは２．０〜０．３ｍｍ、とりわけ好ましくは０．５ｍｍ〜０．７ｍｍである。
【００４３】
吸込口（複数可）の直径は、好ましくは０．１〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．２〜５．０ｍｍ、とりわけ好ましくは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。
【００４４】
吐出口（複数可）の直径は、０．１〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．２５〜５．０ｍｍ、とりわけ好ましくは０．７〜０．９ｍｍである。
【００４５】
開口部の数に応じて、このことは、それぞれの開口部に個々に、または各開口部の断面の合計に当てはまる。
【００４６】
下記では、本発明によるマイクロポンプの使用について説明する。
【００４７】
それ故に、方法は、とりわけ、上記で定められるようなマイクロポンプを使用する気体などの圧縮性流体を圧送するのに役立ち、繰り返しを回避するために、上記の対応する段落を参照されたい。
【００４８】
吸引段階では、圧電アクチュエータは、送風口の方向とは逆に湾曲するように適した電圧で制御される。これによって、ブロア室に真空が形成され、この真空は上記の送風口を通してポンプ室内に伝搬され、それによって、吸込口を通して流体が引き込まれる。
【００４９】
しかしながら、その後の吐出段階では、圧電アクチュエータは、ここで送風口の方向に湾曲するように制御される。代替的には、（能動的）制御がないため、圧電アクチュエータは典型的にはフラットな静止位置に戻る。これによって、ブロア室における陰圧が低減される、またはさらには大気圧に対して測定される、いずれの場合にも、上記の送風口を通してポンプ室内にまた伝搬される過剰圧力が生成され、それによって、上述される流体力学的効果を使用して、流体は吐出口から排出される。
【００５０】
圧電アクチュエータの律動によってまた振動装置全体は揺動する。
【００５１】
それ故に、好ましい方向、すなわち、吸込口からの吸引、および吐出口からの排出は、マイクロポンプの特定の設計によって、とりわけ、ブロア室、送風口、取り囲んでいるハウジングに対する振動装置の揺動移動、および、吸込口および吐出口の配置の存在によって、実現される。
【００５２】
本発明による方法の利点は、流体が圧電アクチュエータを含有する半空間の外部のみに搬送されるため、本発明によるマイクロポンプを使用することで、望ましくない外部の影響からの圧電アクチュエータの保護の改善が可能になることである。懸架部はハウジングの内部を２つの半空間に分割し、１つの半空間は圧電アクチュエータを含有し、もう１つの半空間はこの内部への吸込口および吐出口（複数可）を有し、この半空間のみに、搬送される流体が能動的に通過する。
【００５３】
好ましい実施形態によると、振動板はまた、圧電アクチュエータの移動方向に揺動し、すなわち、両方の板はほぼ同じ方向に移動する。このように、ポンプ室における陰圧または陽圧の生成の改善が実現可能である。
【００５４】
別の好ましい実施形態によると、振動板はまた揺動するが、圧電アクチュエータの方向に対して反対方向に揺動し、すなわち、両方の板は同じ周波数で移動するが、まさに互いに相対する方向に移動する。このように、振動ダイアフラムおよび振動板は壁と共に、ある種のベローを形成し、これによって、それぞれの揺動周期中、ブロア室の最小体積と最大体積とが交互に生じる。これによって、とりわけ、ブロア室内外への流体の強力な流入および流出が生じる。
【００５５】
本発明について、図を用いて例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明によるマイクロポンプの一実施形態の主要部品の分解組立図である。
【図２】この実施形態の組付けによる断面図である。
【図３】流体路を例示するためのこの実施形態による概略的な断面図である。
【図４】軸方向吸込口を有する一実施形態による概略的な断面図である。
【図５】本発明によるマイクロポンプのさらなる実施形態の分解組立図である。
【図６】この実施形態の組付けによる断面図である。
【図７】本発明によるマイクロポンプのさらなる実施形態の分解組立図である。
【図８】この実施形態の組付けによる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１は、本発明によるマイクロポンプの１つの実施形態の主要部品の分解組立図を示す。
【００５８】
それ故に、マイクロポンプは２つの主要装置を含む。第１の主要装置は振動装置１０である。
【００５９】
振動装置１０は、振動ダイアフラム１２の外側に配置される（図形では上方を指し示す）円板状の圧電アクチュエータ１１を含む。定められた厚さのリング１４はブロア室１３の壁として設けられる。これは、振動ダイアフラム１２の内側の反対側の振動板１５上に配置される。中央に配置される送風口１６は振動板１５に位置する。この実施形態によると、振動板１５および壁（リング１４）は別個の構成部品である。
【００６０】
４つの懸架部１７は、振動板１５の側部に対称的に配置される（１つのみが参照符号で印がつけられている）。これらによって、残りの振動装置１０は、少なくとも、かつ好ましくは（図形では）垂直方向にのみ揺動することができる。懸架部１７の遠位端はハウジング本体２１に対応して成形された受け部２２（同様に、１つのみが参照符号で印がつけられている）に挿入可能である。
【００６１】
第２の主要装置はハウジング２０である。
【００６２】
ハウジング本体２１は、振動装置１０の構成部品が少なくとも部分的に収容可能である凹部２３を含む。それ故に、間隙Ｓ（例えば、次の図および次の次の図を参照）は、振動装置１０とハウジング２０の内側との間に存在することで、振動装置１０の必要とされる移動の自由度が保障される。ハウジング本体２１には、４つの吸込口２４がある（１つのみが参照符号で印がつけられている）。これらは最初、図では垂直方向に及ぶ振動装置１０の主な移動方向に対して径方向に及ぶ。９０度屈曲後（可視ではない、次の図を参照）、これら吸込口はポンプ室２６に開口し、このポンプ室２６から、吐出口２５は、送風口１６の反対側の中央に通じている。
【００６３】
ハウジング２０はさらに、ハウジング２０の、ポンプ室２６および半空間Ｈを含んだ内部体積を閉鎖するハウジングカバー２７を含む。本実施形態では、ハウジングカバー２７は、気密になるようにハウジング本体２１に接続される別個の構成部品として設けられる。示される実施形態では、ハウジングカバー２７は、振動装置１０の構成部品も少なくとも部分的に収容可能である凹部（参照符号なし）も有する。
【００６４】
この実施形態の組付けによる断面図を示す図２では、ハウジング２０が圧電アクチュエータ１１も覆う閉鎖空間を形成するため、圧電アクチュエータ１１が環境の影響から保護されることが分かる。明確にするために、参照符号の一部のみを示す。
【００６５】
振動装置１０を取り囲む間隙Ｓも、吸込口２４の方向と共に見ることができる。この吸込口２４は、ハウジング内に径方向に通じており、その先で９０度湾曲してポンプ室２６に垂直方向に開口する。
【００６６】
示される実施形態が逆位置でパネルに装着される場合、開口部のどれも、このパネルによって覆われないまたは閉鎖されない。
【００６７】
示されない一実施形態によると、ハウジング本体は、単一の、好ましくは周方向の吸込口のみを有する。吸込口はさらにまた、下のポンプ室の底部に平行に及び、かつポンプ室内への少なくとも１つの、好ましくはいくつかの開口部を有する。このように、流入中の流体抵抗はとりわけ低い。
【００６８】
最後に、図３は、マイクロポンプの動作中の流体の流路を指示する。さらにまた、参照符号の一部のみが示されている。この実施形態によると、振動板１５および壁は、一体的に製造される。圧電アクチュエータ１１はポンプ室２６に対して気密に配置される。吸引段階では、振動装置１０は矢印３１の方向に移動する。その結果として、ポンプ室２６を形成する下側の半空間に陰圧が生成される。これによって、流体（図示せず）は、吸込口２４を通してポンプ室２６内に矢印３２の方向に流れる。
【００６９】
他方では、吐出段階において、振動装置１０は矢印３１の方向と反対の方向に移動する。これによって、ポンプ室２６の圧力が増大するため、流体は吐出口２５から流出することになる。
【００７０】
図に見られるように、流体は、本事例では振動板１５より上にある圧電アクチュエータ１１を含有する上側の半空間Ｈの外側に常に搬送される。懸架部１７が非連続的である場合、流体は少量が半空間Ｈで前後にのみ移動し、すなわち、交換されないため「流れる」ことはなく、これによって、流体による圧電アクチュエータの起こり得る欠陥が低減されることになる。
【００７１】
図４は、軸方向吸込口を有する一実施形態の概略的な断面図を示す。明確にするために、大部分の参照符号は省略されている。示される実施形態は、吸込口２４が径方向に及んでおらず、軸方向に伸張している点で、図３の実施形態と異なっている。それ故に、吸込口２４は、吐出口２５にほぼ平行に及び、かつ振動装置１０の反対側の下面に位置する。両方の開口部２４、２５の長さは、示されるように、同じであってよいが、異なってもよい。吸込口２４は、図１および図２に示されるように、複数構成のものであり得る。吸込口２４はまた、環状開口部として構成されてよい。
【００７２】
図５は、本発明によるマイクロポンプのさらなる実施形態の分解組立図を示す。ここで、以下の図にあるように、明確にする理由で、参照符号の大部分は省略されている。図６は、図５の実施形態の断面図である。図１および図２の実施形態とは対照的に、この実施形態によるマイクロポンプは、振動に必要とされる間隙を含む移動部品全てを収容するように設計されるハウジング本体２１を有する。ハウジングカバー２７は、実質的に平坦な設計になっており、とりわけ、内部構成部品（振動装置１０）のために内側にいずれの凹部も有さない。
【００７３】
図５では、組付けられた後（図６）ハウジング１０から突出している、圧電アクチュエータ１１用の電気接続部１１Ｂも可視である。
【００７４】
図７および図８は、マイクロポンプのさらなる実施形態を示す。この実施形態によると、ハウジング２０は２つの部分でできている。ハウジング２０は、下部２１Ａおよび上部２１Ｂを含み、両方の部分は、例えば、接合または溶接によって連結可能である。好ましくは、とりわけ、カバー２７などの他のハウジング構成部品を接続する過程でこの接続がなされる。二部式下側ハウジング部分２１は、対応する流路を有する吸込口２４（１つのみが参照符号で印がつけられている）がより流体的に好ましい形で成形可能であるという利点を有する（図１および図２の流路、とりわけ９０度の湾曲部を参照）。
【００７５】
図７および図８の実施形態はまた、ホースに挿入する準備ができている吐出口２５の出入り口を示す。
【符号の説明】
【００７６】
１０  振動装置
１１  圧電アクチュエータ
１１Ｂ  電気接続部
１２  振動ダイアフラム
１３  ブロア室
１４  リング
１５  振動板
１６  送風口
１７  懸架部
２０  ハウジング
２１  ハウジング本体
２１Ａ  下部分
２１Ｂ  上部分
２２  受け部
２３  凹部
２４  吸込口
２５  吐出口
２６  ポンプ室
２７  ハウジングカバー
３１、３２  矢印
Ｓ  間隙
Ｈ  空間、半空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2021535323.tif 000010
【国際調査報告】
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