(57)【要約】【課題】偏平構造にできる小型のポンプを得る。【解決手段】潰すのに大きな力を要するチューブに代えて、両端部が実質的に接着された２枚の可撓性フィルムにより流路を形成し、この２枚の可撓性フィルムによる流路をストリップ状の複数の平面伸縮素子を用いて順番に開閉することでポンプ作用が得られるようにした偏平型ポンプ。【選択図】  図５
2005256683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ねた状態で両端部を実質的に接着し、両接着部の間を開閉可能な流路とした２枚の可撓性フィルム;
上記可撓性フィルム上に上記流路と直交する方向に並べられ、自由状態ではそれぞれ上記流路を閉じる３個以上のストリップ状の平面伸縮素子；および
この３個以上のストリップ状平面伸縮素子を整列方向に順番に伸縮させ、各ストリップ状平面伸縮素子直下の流路を順番に開く制御手段；
を有することを特徴とする偏平型ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の偏平型ポンプにおいて、上記ストリップ状平面伸縮素子と２枚の可撓性フィルムの一方は、該ストリップ状平面接触素子の長さ方向の中央部において接着されている偏平型ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の偏平型ポンプにおいて、２枚の可撓性フィルムは、固定基台と上記ストリップ状平面伸縮素子とによって挟着されている偏平型ポンプ。
【請求項４】
請求項３記載の偏平型ポンプにおいて、上記固定基台と２枚の可撓性フィルムの一方、及び上記ストリップ状平面伸縮素子と２枚の可撓性フィルムの他方はそれぞれ、該ストリップ状平面接触素子の長さ方向の中央部において接着されている偏平型ポンプ。
【請求項５】
請求項１記載の偏平型ポンプにおいて、上記ストリップ状平面伸縮素子は、２枚の可撓性フィルムを挟む表裏対として設けられ、この表裏で対をなす平面伸縮素子は、互いに反対方向に伸縮する偏平型ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の偏平型ポンプにおいて、上記ストリップ状平面伸縮素子は、圧電振動子、電歪振動子、導電性高分子振動子のいずれかからなる偏平型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関し、特にペリスタポンプの変形タイプに属する、容易に偏平形状にできるポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ペリスタポンプは、チューブをローラでしごくことで液を送るポンプとして知られている。開閉弁を必要とせず、ローラのしごき方向を変えることで液の送り方向を変えることができるという特徴がある。
【特許文献１】特開平７-８８１８３号公報
【特許文献２】特開平９-２６２２８３号公報
【特許文献３】特許第２６４５７６０号公報
【特許文献４】特開平５-２０２８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このペリスタポンプは基本的に、チューブ閉動作はローラの押圧力で行い、開動作はチューブの復元力を利用している。つまり、チューブを部分的に閉じてしごき動作を行うには、ローラでチューブを押し潰さなければならない。このため、大きい駆動力を必要とし、大型化していた。
【０００４】
本発明は、チューブの復元力を利用することのない、小さな力で駆動することができる偏平型のポンプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、潰すのに大きな力を要するチューブに代えて、両端部が実質的に接着された２枚の可撓性フィルムにより流路を形成し、この２枚の可撓性フィルムによる流路を圧電振動子のような平面伸縮素子を用いて開閉すれば、駆動力が小さく扁平なポンプが得られるという着眼に基づいてなされたものである。偏平で小型なポンプは、ノートＰＣのＣＰＵの冷却水循環用等の広い用途が期待できる。
【０００６】
本発明による偏平型ポンプは、重ねた状態で両端部を実質的に接着し、両接着部の間を開閉可能な流路とした２枚の可撓性フィルムと、この可撓性フィルム上に上記流路と直交する方向に並べられ、自由状態ではそれぞれ上記流路を閉じる３個以上のストリップ状の平面伸縮素子と、この３個以上のストリップ状平面伸縮素子を整列方向に順番に伸縮させ、各ストリップ状平面伸縮素子直下の流路を順番に開く制御手段；を有することを特徴としている。
「実質的に接着し」とは、２枚の独立したフィルムを用いる他、１枚のフィルムを２つ折りし、あるいはチューブ状フィルムを潰してその両端部を液密状態で保持する（接着する）態様を含むことを意味する。いずれにしても、フィルムは十分軟質で両端接着部の間は互いに接離可能であり、接触状態で流路を閉じ、離隔状態で流路を開く。そして、ストリップ状平面伸縮素子の自由状態（縮小状態）で２枚のフィルムは接触し、伸張状態で２枚のフィルムは離隔可能である。
【０００７】
ストリップ状平面伸縮素子の伸縮で確実に流路の開閉ができるように、ストリップ状平面伸縮素子と２枚の可撓性フィルムの一方とは、該ストリップ状平面接触素子の長さ方向の中央部において接着することが望ましい。
【０００８】
また、ストリップ状平面伸縮素子の自由状態（縮小状態）において流路を確実に閉じるように、２枚の可撓性フィルムは、固定基台とストリップ状平面伸縮素子とによって挟着することが望ましい。この態様では、固定基台と２枚の可撓性フィルムの一方、及びストリップ状平面伸縮素子と２枚の可撓性フィルムの他方はそれぞれ、該ストリップ状平面接触素子の長さ方向の中央部において接着することが望ましい。
【０００９】
本発明の偏平型ポンプは、別の態様では、流路方向に並ぶストリップ状平面伸縮素子を、２枚の可撓性フィルムを挟む表裏対として配設し、この表裏で対をなす平面伸縮素子を互いに反対方向に伸縮させることで得ることもできる。
【００１０】
ストリップ状平面伸縮素子は、圧電振動子、電歪振動子、導電性高分子振動子のいずれかから構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、偏平で小さい駆動力で作動する偏平型のポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による偏平型ポンプは、固定基台１０と、この固定基台１０上に支持した流路形成フィルム２０と、ストリップ状平面伸縮素子としてのストリップ状圧電振動子３０と、振動子押え４０とを備えている。固定基台１０には、その中央部に一対の互いに平行な縦押え壁１１によって流路エリア１２が区画形成され、縦押え壁１１の外側に、振動子固定雌ねじ台１３が整列させて設けられている。
【００１３】
流路フィルム２０は、固定基台１０の流路エリア１２上に配置される２枚の可撓性フィルム２１、２２からなっている。この可撓性フィルム２１と２２の両端部（流路エリア１２の延長方向と直交する方向の両端部）は液密に互いに接着されている。図５では可撓性フィルム２１と２２の接着領域にハッチングを付し、図４では太線としてそれぞれ符号Ｘを付した。この流路フィルム２０の可撓性フィルム２１と２２は、自由状態ではその中央部分が互いに密着して流路を閉じ、外力が加わると互いに離間して流路を開く可撓性（弾性）を有している。例えば、シリコンゴム、ＮＢＲ等のゴム材料あるいは合成樹脂材料から構成することができる。この可撓性フィルム２１と２２によって形成される流路フィルム２０には、その両端部に送液（排液）ポート２３と２４（図１、図５）が開口している。
【００１４】
ストリップ状圧電振動子３０は、図６に模式的に示すように、シム３１と、その一面に積層形成した圧電体３２とを有している。シム３１は導電性の金属薄板材料、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のステンレス薄板から構成する。圧電体３２は、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）から構成されるもので、その表裏方向（シム３１の板厚方向ａまたはｂ）に分極処理が施されている。圧電体３２とシム３１とは全面的に導通するように接着され、圧電体３２のシム３１と反対側の露出面には全面的に膜状電極３３が形成されている。この膜状電極３３は、例えば導電ペースト（銀ペースト）を印刷（スクリーン焼成）することで形成することができる。これらの膜状電極の材料や形成方法は各種周知である。
【００１５】
振動子押え４０は、図３、図４に示すように、各ストリップ状圧電振動子３０に対応させて設けられており、固定基台１０の一対の縦押え壁１１に対応する一対の挟着壁４１、この一対の挟着壁４１の間に位置する変形空間４２、及び振動子固定雌ねじ台１３に対応する固定雌ねじ部４３を有している。
【００１６】
流路フィルム２０の可撓性フィルム２１は、ストリップ状圧電振動子３０（振動子押え４０）の長さ方向の中央部において該ストリップ状圧電振動子３０の裏面に接着され、可撓性フィルム２２は、ストリップ状圧電振動子３０（振動子押え４０）の長さ方向の中央部において、固定基台１０の流路エリア１２に接着されている。図５のハッチングと図４の太線はこの接着領域Ｙを示している。固定基台１０の凹溝１４は、可撓性フィルム２２のこの接着領域Ｙを定めている。
【００１７】
以上の各ストリップ状圧電振動子３０の上にはそれぞれ振動子押え４０が載置され、振動子固定雌ねじ台１３と固定雌ねじ部４３の間を固定ねじ１５で固定することにより、ストリップ状圧電振動子３０が縦押え壁１１と挟着壁４１との間に移動しないように挟着支持され、その中央部は変形空間４２内で変形可能となる。
【００１８】
以上のストリップ状圧電振動子３０は、ユニモルフ型の圧電振動子として知られ、シム３１と膜状電極３３との間に交番電界を与えると、シム３１上の圧電体３２が平面的に伸縮する結果、平面状となり（図４（ａ））、または上方が高くなるように湾曲する（図４（ｂ））。
【００１９】
図示例では、ストリップ状圧電振動子３０が５本整列させて配列されており、これらは制御回路３４（図５）により、整列方向に順番に伸縮される。すると、各ストリップ状圧電振動子３０は、図４（ａ）と（ｂ）の状態を繰り返すため、閉じている部分が同一方向に移動するように、５本のストリップ状圧電振動子３０のシム３１と膜状電極３３の間に交番電界を与えることにより、ポンプ作用が得られる。すなわち、送液（排液）ポート２３から２４またはその逆に液が流れる。
【００２０】
図７は、５カ所のストリップ状圧電振動子３０部分に整列方向に順に（１）から（５）の符号を付し、各部分における開閉（伸縮）動作の制御例を時系列で示したものである。分かりやすくするため、閉の字には○を付した。この例では、（１）から（５）の方向に液体が流れる。（５）から（１）の方向に液体が流れるようにするには、図７において「閉」が時間とともに逆方向（右上から右下）に流れるように制御すればよい。
【００２１】
以上の実施形態では、流路フィルム２０の可撓性フィルム２１と２２を固定基台１０とストリップ状圧電振動子３０とで挟着支持した。この態様に代えて、表裏対として設けられた、互いに反対方向に伸縮するストリップ状圧電振動子３０で流路フィルム２０の可撓性フィルム２１と２２を挟着支持することも可能である。
【００２２】
図８は、この態様を示しており、図３と同一の構成要素には同一の符号を伏している。この実施形態は、図３において、可撓性フィルム２１とストリップ状圧電振動子３０および振動子押え４０を、可撓性フィルム２１と２２の接触面に関して面対称に配置した態様に相当する。この実施形態によれば、表裏対のストリップ状圧電振動子３０によって流路フィルム２０の開度を倍にすることができ、より多くの流量を流すことができる。
【００２３】
上記実施形態では、ストリップ状圧電振動子３０としてユニモルフ型の圧電振動子を示したがバイモルフ型の圧電振動子も使用可能であり、また電歪振動子、導電性高分子振動子も使用可能である。更に圧電振動子や電歪振動子を積層することにより駆動電圧を下げることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による偏平型ポンプの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のII矢視側面図である。
【図３】図１のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図３の圧電振動子の変形空間を拡大して示す、本発明による偏平型ポンプの動作模式図である。
【図５】図１ないし図３の偏平型ポンプの分解状態の斜視図である。
【図６】ストリップ状圧電振動子の模式分解斜視図である。
【図７】図１ないし図３の偏平型ポンプの制御シーケンス例を示す図である。
【図８】本発明による偏平型ポンプの別の実施形態を示す、表裏対のストリップ状圧電振動子で可撓性フィルムを挟着した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  固定基台
１１  縦押え壁
１２  流路エリア
１３  振動子固定雌ねじ台
１５  固定ねじ
２０  流路フィルム
２１  ２２  可撓性フィルム
３０  ストリップ状圧電振動子（ストリップ状平面伸縮素子）
３１  シム
３２  圧電体
３３  膜状電極
３４  制御回路
４０  振動子押え
４１  挟着壁
４２  変形空間
４３  固定雌ねじ部
【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】
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