送液泵、液體循環(huán)裝置、醫(yī)療設(shè)備和電子設(shè)備制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供送液泵、液體循環(huán)裝置、醫(yī)療設(shè)備和電子設(shè)備，其能夠高效率地進(jìn)行送液。將液體從送液泵的出口流路經(jīng)由出口側(cè)緩沖室送到液體流路。出口側(cè)緩沖室的柔量設(shè)定為比泵室大的值。送液泵的驅(qū)動(dòng)周期設(shè)定為比時(shí)間常數(shù)短的周期，所述時(shí)間常數(shù)通過(guò)泵室的柔量與從出口流路的入口到液體流路的出口的流路阻力之積確定。這樣，利用在泵室和出口側(cè)緩沖室間產(chǎn)生的壓力振動(dòng)，能夠高效率地進(jìn)行送液。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
送液泵、液體循環(huán)裝置、醫(yī)療設(shè)備和電子設(shè)備
本專利技術(shù)涉及壓力輸送液體的送液泵、液體循環(huán)裝置、醫(yī)療設(shè)備和電子設(shè)備。
技術(shù)介紹
公知有反復(fù)進(jìn)行在增大泵室的容積而吸入液體之后減小泵室的容積來(lái)壓力輸送液體的動(dòng)作的送液泵(例如參照日本特開(kāi)2011-103930號(hào)公報(bào))。就該送液泵來(lái)說(shuō)，每當(dāng)增大和減小泵室容積時(shí)，泵室內(nèi)的流體被壓力輸送。每次的送液量大致等于泵室的最大容積減去最小容積所得的容積(排除體積)。因此，送液泵的送液量大致等于每單位時(shí)間進(jìn)行泵室容積增加和減小的次數(shù)(驅(qū)動(dòng)次數(shù))乘以排除體積所得的值。因此，若增加每單位時(shí)間的驅(qū)動(dòng)次數(shù)，則能夠與驅(qū)動(dòng)次數(shù)成比例地增加送液量。專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2011-103930號(hào)公報(bào)發(fā)現(xiàn)這種送液泵具有在特定的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域能量效率降低的課題。下面，利用附圖對(duì)本申請(qǐng)的專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)能夠高效地運(yùn)轉(zhuǎn)的壓力輸送泵的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖13是例示了送液泵的大致結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。泵室的一部分由隔膜形成，使收納在殼體內(nèi)的壓電元件伸長(zhǎng)而使隔膜變形。于是，泵室內(nèi)的液體從出口流路被壓力送出。液體被壓力送出之后，當(dāng)解除施加給壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，伸長(zhǎng)了的壓電元件恢復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度而使泵室容積增大。于是，入口側(cè)緩沖室的液體通過(guò)止回閥而供給到泵室。從入口流路向入口側(cè)緩沖室中補(bǔ)充液體。圖14A和圖14B是表示對(duì)壓電元件施加了驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)的、泵室內(nèi)部壓力的變化的說(shuō)明圖。如圖14A所示，當(dāng)對(duì)壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，壓電元件伸長(zhǎng)，因此泵室的內(nèi)部壓力急劇上升。其結(jié)果是，泵室內(nèi)的液體從出口流路被壓力送出，泵室的內(nèi)部壓力也隨之下降。當(dāng)解除被施加給壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，壓電元件縮小，泵室容積增大，因此泵室的內(nèi)部壓力進(jìn)一步下降，幾乎成為負(fù)壓。其結(jié)果是，液體從入口側(cè)緩沖室流入，泵室的內(nèi)部壓力馬上恢復(fù)。在送液泵的一般驅(qū)動(dòng)條件下，與驅(qū)動(dòng)送液泵的周期(使泵室的容積增減的每一個(gè)循環(huán)的時(shí)間)、從施加驅(qū)動(dòng)電壓到解除為止的時(shí)間相比，泵室的內(nèi)部壓力上升或下降的期間非常短。因此，可以認(rèn)為是在泵室內(nèi)被加壓的液體被完全從出口流路壓力送出之后解除驅(qū)動(dòng)電壓。同樣，也可以認(rèn)為是在從入口側(cè)緩沖室向解除驅(qū)動(dòng)電壓而使容積增大了的泵室完全補(bǔ)充液體之后施加驅(qū)動(dòng)電壓。其結(jié)果是，每當(dāng)施加脈沖狀的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，與排除體積相當(dāng)?shù)囊后w被壓力送出。但是，在與出口流路相連接的液體流路具有較大流路阻力(液體流路細(xì)長(zhǎng)的情況等)或者壓力送出粘度高的液體的情況下，當(dāng)泵室的容積減小了的時(shí)候，到使排出體積量的液體從泵室流出需要花費(fèi)時(shí)間。因此，泵室的內(nèi)部壓力的下降需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。在圖14B中，以單點(diǎn)劃線表示在液體流路具有較大流路阻力的情況下或者壓力送出粘度高的液體的情況下，泵室的內(nèi)部壓力下降的樣子。與圖中虛線所示的一般情況(流路阻力小、液體粘度也小的情況)相比，到泵室的內(nèi)部壓力下降為止需要較長(zhǎng)時(shí)間。這表示到排除體積量的液體被送出為止需要花費(fèi)時(shí)間。在內(nèi)部壓力下降之前(從泵室送出排除體積量的液體之前)解除驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，會(huì)中斷送液而從入口側(cè)緩沖室補(bǔ)充液體，因此會(huì)引起每個(gè)循環(huán)的送液量的效率降低。即使在液體流路不具有大的流路阻力、液體粘度也不高的情況下，在驅(qū)動(dòng)送液泵的周期(使泵室容積增減的每一個(gè)循環(huán)的時(shí)間)非常短的情況(驅(qū)動(dòng)頻率高的情況)下，也會(huì)發(fā)生同樣的狀況。即、即使在液體流路不具有大的流路阻力、液體粘度也不高的情況下，并不是在壓電元件伸長(zhǎng)的瞬間從泵室內(nèi)流出排除體積量的液體，為使排除體積量的液體流出，需要可以說(shuō)是短時(shí)間的若干時(shí)間。因此，以比流出排除體積量的液體所需的時(shí)間短的周期來(lái)驅(qū)動(dòng)送液泵時(shí)，會(huì)引起送液量的效率低下。不考慮液體流路的流路阻力和液體粘度等，以比從泵室流出排除體積量的液體所需的時(shí)間(泵室的內(nèi)部壓力降低所需的時(shí)間)短的周期驅(qū)動(dòng)送液泵時(shí)，送液量的效率低下。該送液量的效率低下如果如圖14B所示考慮泵室的內(nèi)部壓力降低的時(shí)間常數(shù)τ，則當(dāng)以比時(shí)間常數(shù)τ短的周期驅(qū)動(dòng)送液泵時(shí)，該送液量的效率低下會(huì)大到不能忽視的程度。這里，時(shí)間常數(shù)τ由后述的泵室的柔量和從出口流路的入口到液體流路的出口的流路阻力之積來(lái)確定。圖15表示送液泵的驅(qū)動(dòng)頻率(驅(qū)動(dòng)周期的倒數(shù))與送液量的關(guān)系。作為一般的送液泵的驅(qū)動(dòng)條件，驅(qū)動(dòng)頻率與1/τ相比足夠低，因此送液量與驅(qū)動(dòng)頻率成比例增加。但是，如圖中實(shí)線所示，驅(qū)動(dòng)頻率變高不久，送液量不像驅(qū)動(dòng)頻率增加那樣地增加，在高于1/τ的驅(qū)動(dòng)頻率下送液泵的送液量的效率大幅降低。驅(qū)動(dòng)壓電元件時(shí)投入的電能大致與驅(qū)動(dòng)頻率成比例，因此這種送液量的效率低下表示投入到壓電元件的電能的損失增大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供高效的送液泵、液體循環(huán)裝置、醫(yī)療設(shè)備和電子設(shè)備，即使在以比泵室內(nèi)部壓力下降的時(shí)間常數(shù)τ短的周期驅(qū)動(dòng)送液泵時(shí)也能夠效率好地送出液體且能夠大幅削減投入到壓電元件的電能的損失。(1)根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方式，提供經(jīng)液體流路輸送液體的送液泵。該送液泵具備：泵室，其容積可變；入口流路，其用于使所述液體從所述液體流路向所述泵室流入；止回閥，其設(shè)在所述入口流路和所述泵室之間；出口流路，其與所述泵室連通，用于將所述液體從所述泵室送出；和出口側(cè)緩沖室，其與所述出口流路連通，用于將液體從所述出口流路向所述液體流路輸送。所述出口側(cè)緩沖室的柔量比所述泵室的柔量大。使所述泵室的容積增減的每一個(gè)循環(huán)的時(shí)間比時(shí)間常數(shù)短，所述時(shí)間常數(shù)通過(guò)所述泵室的柔量與從所述出口流路的入口到所述液體流路的出口的流路阻力之積來(lái)確定。根據(jù)本方式，通過(guò)使泵室的容積增大，將液體從入口流路經(jīng)止回閥吸入泵室，然后，通過(guò)使泵室的容積減小，將液體從出口流路向液體流路送出。在出口流路和液體流路之間設(shè)有出口側(cè)緩沖室，該出口側(cè)緩沖室的柔量比泵室的柔量大。送液泵使泵室的容積增減的每個(gè)循環(huán)的時(shí)間比時(shí)間常數(shù)τ短，所述時(shí)間常數(shù)τ通過(guò)泵室的柔量與從出口流路的入口到液體流路的出口的流路阻力之積來(lái)確定。這樣，當(dāng)減小泵室容積時(shí)，在泵室被加壓的液體經(jīng)出口流路移動(dòng)到出口側(cè)緩沖室，因此泵室的內(nèi)部壓力馬上(比時(shí)間常數(shù)τ短的時(shí)間)下降。借助于通過(guò)出口流路的液體的慣性，泵室的內(nèi)部壓力成為負(fù)壓，液體被經(jīng)止回閥立刻供給至泵室，因此即使在以比該時(shí)間常數(shù)τ短的周期驅(qū)動(dòng)送液泵的情況下，也能夠高效率地進(jìn)行送液。另一方面，流入出口側(cè)緩沖室的液體要向液體流路流動(dòng)，但由于液體流路的流路阻力而只好慢慢流動(dòng)。因此，在出口側(cè)緩沖室的內(nèi)部壓力上升的同時(shí)泵室的內(nèi)部壓力下降，因此從泵室朝向出口側(cè)緩沖室的流動(dòng)變?nèi)?。此時(shí)，在泵室和出口側(cè)緩沖室之間未設(shè)有止回閥，因此不久會(huì)產(chǎn)生從出口側(cè)緩沖室向泵室的倒流。但是由于在泵室和入口流路之間設(shè)有止回閥，因此泵室的內(nèi)部壓力伴隨液體的倒流而再次上升，若成為出口側(cè)緩沖室的內(nèi)部壓力以上，則倒流停止，液體向出口側(cè)緩沖室流出。由此，泵室再次成為負(fù)壓，能夠再次從入口側(cè)緩沖室向泵室供給液體。這樣，在泵室、出口流路和出口側(cè)緩沖室之間產(chǎn)生壓力振動(dòng)，其結(jié)果是能夠使供給到泵室的液體增加。因此，從使泵室容積減少然后增加的每一次的送液量比從泵室的最大容積減去最小容積所得的容積(排除體積)多。若采用這樣能夠高效率地輸送液體的泵，則能夠大幅削減投入到壓電元件的電能，因此能夠?qū)?jié)省能源做出貢獻(xiàn)。(2)在上述方式的送液泵中，還可以使所述出口流路的流路阻力比所述液體流路的流路阻力低。根據(jù)該方式，不管液體流路的流路阻力，泵室本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種送液泵，其經(jīng)液體流路輸送液體，所述送液泵具備：泵室，其容積可變；入口流路，其用于使所述液體從所述液體流路向所述泵室流入；止回閥，其設(shè)在所述入口流路和所述泵室之間；出口流路，其與所述泵室連通，用于將所述液體從所述泵室送出；和出口側(cè)緩沖室，其與所述出口流路連通，用于將液體從所述出口流路向所述液體流路輸送，所述出口側(cè)緩沖室的柔量比所述泵室的柔量大，使所述泵室的容積增減的每一個(gè)循環(huán)的時(shí)間比時(shí)間常數(shù)短，所述時(shí)間常數(shù)通過(guò)所述泵室的柔量與從所述出口流路的入口到所述液體流路的出口的流路阻力之積來(lái)確定。

【技術(shù)特征摘要】
2011.09.13 JP 2011-199122;2011.09.13 JP 2011-19911.一種送液泵，其經(jīng)液體流路輸送液體，所述送液泵具備：泵室，其容積可變；入口流路，其用于使所述液體從所述液體流路向所述泵室流入；止回閥，其設(shè)在所述入口流路和所述泵室之間；出口流路，其與所述泵室連通，用于將所述液體從所述泵室送出；和出口側(cè)緩沖室，其與所述出口流路連通，用于將液體從所述出口流路向所述液體流路輸送，所述出口側(cè)緩沖室的柔量比所述泵室的柔量大，使所述泵室的容積增減的每一個(gè)循環(huán)的時(shí)間比時(shí)間常數(shù)短，所述時(shí)間常數(shù)通過(guò)所述泵室的柔量與從所述出口流路的入口到所述液體流路的出口的流路阻力之積來(lái)確定，在容積為V且體積彈性率為K的流體室內(nèi)充滿壓縮率為κF的液體時(shí)，所述柔量表示為V×(1/K+κF)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送液泵，其中，所述出口流路的流路阻力比所述液體流路的流路阻力低。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送液泵，其中，所述出口側(cè)緩沖室的柔量是所述泵室的柔量的10倍以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回閥之間具有入口側(cè)緩沖室，通過(guò)將所述液體流路連接于所述入口流路，使從所述出口流路向所述液體流路輸送的液體回流到所述入口側(cè)緩沖室。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的送液泵，其中，所述入口側(cè)緩沖室的柔量為所述出口側(cè)緩沖室的柔量的5倍以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回閥之間具有入口側(cè)緩沖室，所述入口側(cè)緩沖室是能夠變形的包袋。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回閥之間具有入口側(cè)緩沖室，所述入口側(cè)緩沖室是能夠變形的包袋并能夠相對(duì)于所述送液泵拆裝。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、6、7中任一項(xiàng)所述的送液泵，其中，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：大島敦，松崎尚洋，內(nèi)田和見(jiàn)，小林明男，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：精工愛(ài)普生株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：