ポンプ及びこのポンプに用いるポンプ用対向子

技術概要

　従来の超音波ポンプとは別のアプローチを用いて、簡単な構造でポンプ効果を得ることができるポンプ及びこのポンプに用いるポンプ用対向子を開発し、ゴム製部品の利用による摩耗の問題を解消した。

用途・応用

液体用容積形機械；液体または圧縮性流体用ポンプ

背景

　現在、インフラやプラント、医療などの様々な場面において、超音波ポンプが開発されている（特許文献１参照。）。
　
　例えば、特許文献１に記載の体内埋込型液体ポンプシステムは、液体を溜める貯留部と、貯留部に連通する液体の流出口と、超音波を、貯留部内に照射して流出口から液体を吐出させる超音波発生手段とを有する。特許文献１に記載の超音波発生手段は、平面状の超音波素子を有する構成、流出口とは反対側に向かって凸状または凹状を成す超音波素子を有する構成、流出口とは反対側に向かって凸状または凹状を成す面を有する音響レンズを介して、平面状の超音波素子を有するような複雑な構成、または、リングアレイ状の超音波素子を有するような複雑な構成を有している。特許文献１に記載の発明では、超音波素子の材料は、圧電セラミックスのＰＺＴや圧電単結晶のＰＭＮ－ＰＴなどの圧電材料や、ＣＭＵＴｓなどが用いられ、超音波発生手段により、超音波を、貯留部内に収束可能に発生させることができるようにしている。
　
　特許文献１に記載されているような従来型の超音波ポンプは、摺動部が存在しないので、駆動による摩耗や破損が無いため、摺動部が存在するポンプよりも耐用年数が長くなると期待され、磁性材料を含まずに構成することが可能であるため、ＭＲＩなどの強磁場環境下においても利用可能であるという特徴があるものの、構造が複雑である。

【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】特開２０１３－６８１３６号公報 

課題

　本発明は、従来の超音波ポンプとは別のアプローチを用いて、簡単な構造でポンプ効果を得ることができるポンプ及びこのポンプに用いるポンプ用対向子を提供することを目的とする。

手段

　上 記 目 的 を 達 成 す る た め に 、 本 発 明 の 第 １ の 態 様 は 、 (a)下 面 、 こ の 下 面 に 連 続 し た 側面、この側面に連続し下面に平行な上面によって外面が定義される柱状体で、下面の中心に第１の開口部を有し、この第１の開口部から柱状体の内部を上面に向かって垂直に立ち上がり、上面に到達する途中で側面に設けられた第２の開口部に向かい曲がる貫通孔を有す る ホ ー ン 部 と 、 (b)上 面 に 接 し て 設 け ら れ 、 上 面 か ら 下 面 に 向 か っ て 伝 搬 す る 機 械 的 振動をホーン部に印加する振動発生手段とを備えるポンプであることを特徴とする。この第１の態様に係るポンプにおいては、下面に対向してポンプ用対向子が用いられ、ポンプ用対向子の上面とホーン部の下面との間に部分的にギャップが形成され、中心の位置から放射状に測ったギャップの相対的位置関係により、貫通孔中を移送される流体の方向が決定される。ここでギャップを形成するための凹部、凸部、テーパ部等は、ホーン部の下面、ポンプ用対向子の上面のいずれに設けてもよく、ホーン部の下面とポンプ用対向子の上面の両方に設けてもよい。

　本発明の第２の態様は、第１の態様で説明したポンプのホーン部の下面に対向するポンプ用対向子であることを要旨とする。第２の態様に係るポンプ用対向子は、中心の位置側のポンプ用対向子の上面とホーン部の下面との間にギャップが生じるように、ポンプ用対向子の上面の形状が設定されており、ポンプ用対向子の上面とホーン部の下面との間を介して、第１の開口部から流入した流体が貫通孔を経由して第２の開口部の方向に向かい流体が移送される。

　本発明の第３の態様は、第１の態様で説明したポンプのホーン部の下面に対向するポンプ用対向子であることを要旨とする。第３の態様に係るポンプ用対向子は、中心の位置から放射状に測った外側の領域に、ポンプ用対向子の上面とホーン部の下面との間にギャップが生じるように、ポンプ用対向子の上面の形状が設定されており、第２の開口部から流入した流体が、貫通孔を経由して第１の開口部の方向に、流体が移送される。

　本 発 明 の 第 ４ の 態 様 は 、 (a)第 １ 下 面 、 こ の 第 １ 下 面 に 連 続 し た 第 １ 側 面 、 こ の 第 １ 側面に連続し第１下面に平行な第１上面によって外面が定義される第１柱状体からなるホーン 部 と 、 (b)第 １ 上 面 に 接 し て 設 け ら れ 、 第 １ 上 面 か ら 第 １ 下 面 に 向 か っ て 伝 搬 す る 機 械的 振 動 を ホ ー ン 部 に 印 加 す る 振 動 発 生 手 段 と 、 (c)第 １ 下 面 に 対 向 す る 第 ２ 上 面 、 該 第 ２上面に連続した第２側面、該第２側面に連続し第２上面に平行な第２下面によって外面が定義される第２柱状体で、第２上面の中心に第１の開口部を有し、第１の開口部から第２下面に設けられた第２の開口部に向かう貫通孔、又は、第１の開口部から第２側面に設けられた第２の開口部に向かう貫通孔を有するポンプ用対向子と、を備えるポンプであることを特徴とする。この第４の態様に係るポンプにおいては、第２上面と第１下面との間に部分的にギャップが形成され、中心の位置から放射状に測ったギャップの相対的位置関係により、貫通孔中を移送される流体の方向が決定されることを要旨とする。

効果

　本発明によれば、従来の超音波ポンプとは別のアプローチを用いて、簡単な構造でポンプ効果を得ることができるポンプ及びこのポンプに用いるポンプ用対向子を提供することができる。

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