專利名稱：液體排出控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體排出控制裝置，其具有使用壓電元件作為可移動(dòng)部件的壓電型隔膜泵。
背景技術(shù)：
壓電隔膜泵通過(guò)增大和減小泵房的內(nèi)體積來(lái)從吸氣閥吸入工作流體并從排氣閥排出工作流體，其中泵房的內(nèi)體積的增大和減小是由于壓電元件的隔膜變形而導(dǎo)致的。所述隔膜具有設(shè)置在盤(pán)形壓電部件的上、下面上的一對(duì)電極。當(dāng)在這兩個(gè)電極之間施加電壓時(shí)，壓電部件變形，以致隔膜泵的隔膜發(fā)生變形，并且工作流體被吸入或排出。至于通過(guò)隔膜泵吸入和排出工作流體的使用，可舉例將微量的酒精送至燃料電池或水的靜電噴灑。在這些用途中，不但希望排放噴嘴前端處的液體的液面結(jié)構(gòu)(或表面位置)穩(wěn)定，而且希望排出液體的流率也穩(wěn)定。然而，在諸如隔膜泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)泵中吸入沖程和排出沖程交替操作，以致排出液體的震動(dòng)量通常變得較大。另一方面，在使用被動(dòng)閥(passive valve)的泵中，由于閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致出現(xiàn)回流。通過(guò)使用主動(dòng)閥(active valve)能夠降低這種回流，但是會(huì)增加成本。
日本特開(kāi)平專利公布No.63-275888公開(kāi)了一種傳統(tǒng)裝置，其使用隔膜、活塞或齒輪泵來(lái)防止在管道裝備中流動(dòng)的液體發(fā)生震動(dòng)。這種傳統(tǒng)裝置包括軟性管道或軟性空心球部件以及彈性部件，其中該彈性部件用于限制該管道或該空心球部件的孔的橫截面面積。當(dāng)施加壓力使液體流動(dòng)時(shí)，該彈性部件變形，以對(duì)應(yīng)于液體的壓力來(lái)改變?cè)摴艿阑蛟摽招那虿考目椎臋M截面面積，從而使液體的壓力變化能被緩沖。然而，該彈性部件對(duì)壓力變化的反應(yīng)較慢，所以該軟性管道或空心球部件的內(nèi)體積變化較慢。因此，這種傳統(tǒng)裝置僅能對(duì)相對(duì)較大的震動(dòng)作出反應(yīng)，而不能對(duì)微小的回流作出反應(yīng)。
此外，日本特開(kāi)平專利公布No.10-75856公開(kāi)了一種傳統(tǒng)的泵裝置，其具有設(shè)置在從空氣泵到壓管布置的路線中的長(zhǎng)軟管，并且該泵裝置在自然狀態(tài)下具有預(yù)定的內(nèi)部尺寸。當(dāng)壓力作用于軟管的內(nèi)部時(shí)，軟管受到壓力而膨脹，所以能夠減小液體流的震動(dòng)。由于該泵裝置使用軟管，所以其不能對(duì)微小的回流作出反應(yīng)。
此外，日本特開(kāi)平專利公布No.11-281437公開(kāi)了一種傳統(tǒng)流量計(jì)，其緩沖液流的震動(dòng)以精確測(cè)量流率。然而，該流量計(jì)根本沒(méi)有考慮回流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述傳統(tǒng)裝置的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，其目的是提供一種液體排出控制裝置，其中該裝置使用能夠大大減小液體流震動(dòng)的壓電型隔膜泵。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方案的液體排出控制裝置包括壓電型隔膜泵，具有控制閥和壓電元件，其中該控制閥由于壓力差而打開(kāi)和關(guān)閉，該壓電元件用作驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器；以及積存器，其與該隔膜泵的出口相連通，并具有液體積聚腔和移動(dòng)部件，其中該移動(dòng)部件在彈性變形中具有兩個(gè)平衡點(diǎn)，并由于流入到該液體積聚腔中的液體量的變化而在所述兩個(gè)平衡點(diǎn)之間彈性變形，以對(duì)應(yīng)于液體量的增加和減少來(lái)增大或減小該液體積聚腔的體積，從而能夠減小從該積存器中排出的液體量的變化。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)在液體排出操作中該隔膜泵的控制閥被打開(kāi)時(shí)，與該隔膜泵的出口相連通的路線中的液體量迅速增加，并且通過(guò)增大該積存器的液體積聚腔的體積能夠緩沖液體量的增加。另一方面，當(dāng)在液體吸入操作中該隔膜泵的控制閥被關(guān)閉時(shí)，流向該隔膜泵的液體在與該隔膜泵的出口相連通的路線中發(fā)生回流。雖然，由于回流的發(fā)生導(dǎo)致在與該隔膜泵的出口相連通的路線中的液體量降低，但是通過(guò)減小該積存器的液體積聚腔的體積能夠補(bǔ)償從該積存器的出口要被排出的液體的減少。因此，從該積存器的出口排出的液體量的變化減小，從而使液體能夠平穩(wěn)地排出。
由于該積存器的可移動(dòng)部件在彈性變形中具有兩個(gè)平衡點(diǎn)并且在所述兩個(gè)平衡點(diǎn)處該可移動(dòng)部件幾乎不變形，所以由于該積存器的液體積聚腔中的液體量或壓力的變化，該可移動(dòng)部件在所述兩個(gè)平衡點(diǎn)之間變形或位移。因此，該可移動(dòng)部件的變形或位移能夠快速且平穩(wěn)地進(jìn)行。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2A為示出在第一實(shí)施例的液體排出控制裝置中使用的積存器的可移動(dòng)部件結(jié)構(gòu)的俯視圖或透視圖。
圖2B為示出可移動(dòng)部件的彈性變形的兩個(gè)平衡狀態(tài)的剖視圖。
圖3為示出在第一實(shí)施例的液體排出控制裝置中使用的壓電型隔膜泵的具體結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖4A為示出當(dāng)以反向方向?qū)弘娫┘与妷簳r(shí)壓電元件變形的示意圖。
圖4B為示出當(dāng)以正向方向?qū)弘娫┘与妷簳r(shí)壓電元件變形的示意圖。
圖5A為示出在第一實(shí)施例中對(duì)壓電元件不施加電壓并且隔膜泵的隔膜板不彎曲的初始狀態(tài)的剖視圖。
圖5B為示出對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例中壓電器件的變形對(duì)壓電元件施加預(yù)定電壓并且隔膜板彎曲的狀態(tài)的剖視圖。
圖6A至圖6C為分別示出在第一實(shí)施例中隔膜泵的吸入操作的剖視圖。
圖6D至圖6F為分別示出在第一實(shí)施例中隔膜泵的排出操作的剖視圖。
圖7A為示出當(dāng)對(duì)隔膜泵的壓電元件施加脈動(dòng)電壓時(shí)，從隔膜泵排出的工作流體的瞬時(shí)流速的曲線圖。
圖7B為示出當(dāng)沒(méi)有回流發(fā)生時(shí)從液體排出控制裝置的噴嘴排出的液體的前沿面(front face)變化的曲線圖。
圖7C為示出當(dāng)回流發(fā)生時(shí)從液體排出控制裝置的噴嘴排出的液體的前沿面變化的曲線圖。
圖8A為示出在關(guān)閉隔膜泵的排出閥之前的狀態(tài)的剖視圖。
圖8B為示出在關(guān)閉隔膜泵的排出閥之后的狀態(tài)的剖視圖。
圖9為示出當(dāng)不設(shè)有積存器時(shí)從隔膜泵排出的液體量變化的曲線圖。
圖10A為示出積存器的液體積聚腔的體積被增大的狀態(tài)的剖視圖。
圖10B為示出積存器的液體積聚腔的體積被減小的狀態(tài)的剖視圖。
圖11為示出當(dāng)設(shè)有積存器時(shí)從隔膜泵排出的液體量變化的曲線圖。
圖12為示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖13A為示出第二實(shí)施例中的積存器結(jié)構(gòu)的局部透視圖。
圖13B至圖13F為分別示出第二實(shí)施例中組成積存器的各元件結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖13G至圖13K為分別示出第二實(shí)施例中組成積存器的各元件結(jié)構(gòu)的局部透視圖。
圖14A為示出第二實(shí)施例中積存器的波紋管形可移動(dòng)部件膨脹狀態(tài)的剖視圖。
圖14B為示出第二實(shí)施例中積存器的波紋管形可移動(dòng)部件收縮狀態(tài)的剖視圖。
圖15為示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖16為示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖17A為示出在圖16中示出的隔膜泵的出口管道裝備中點(diǎn)P處的液體量變化的曲線圖。
圖17B為示出在圖16的積存器的出口中點(diǎn)Q處的液體量變化的曲線圖。
圖18為示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖19A為示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖19B、圖19C和圖19D為分別示出圖19A中點(diǎn)P、點(diǎn)Q和點(diǎn)R處排出的液體量變化的曲線圖。
圖20A為示出根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖20B、圖20C和圖20D為分別示出圖20A中點(diǎn)P、點(diǎn)Q和點(diǎn)S處排出的液體量變化的曲線圖。
圖21A為示出根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖21B為示出第九實(shí)施例中的改型的第一積存器的結(jié)構(gòu)透視圖。
圖22A為示出根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖22B為示出在第十一實(shí)施例的隔膜泵的排出操作中第二積存器的狀態(tài)的剖視圖。
圖22C為示出在第十一實(shí)施例的隔膜泵的吸入操作中第二積存器的狀態(tài)的剖視圖。
圖22D為示出在圖22B和圖22C中用符號(hào)“A”標(biāo)記的部分的剖視圖。
圖22E為示出在第十一實(shí)施例的第二積存器的液體積聚腔中的瞬時(shí)速度或液體量的變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1、圖2A和圖2B描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。圖1示出第一實(shí)施例中的液體排出控制裝置的剖面示意性結(jié)構(gòu)。該液體排出控制裝置包括壓電型隔膜泵1；液體箱2，其中盛有待排出的液體；噴嘴3，液體從噴嘴3中排出；以及積存器(第一積存器)5，設(shè)置在隔膜泵1與噴嘴3之間，用于減小隔膜泵1中產(chǎn)生的回流。
隔膜泵1包括隔膜板(壓電致動(dòng)器)13，其由壓電元件的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；吸入閥16a和排出閥(控制閥)16b，它們根據(jù)液體流動(dòng)方向和壓力差交替地被打開(kāi)和關(guān)閉。由于隔膜泵1的內(nèi)部空間14的體積對(duì)應(yīng)于隔膜板13的變形發(fā)生變化，所以根據(jù)由內(nèi)部空間14的體積變化而產(chǎn)生的壓力差，吸入閥16a和排出閥16b交替地被打開(kāi)和關(guān)閉，從而使液體箱2中盛有的液體從噴嘴3排出。吸入閥16a設(shè)置在吸入管道裝備(pipe arrangement)18a與內(nèi)部空間14之間，而排出閥16b設(shè)置在內(nèi)部空間14與排出管道裝備18b之間。當(dāng)泵1處于吸入運(yùn)動(dòng)時(shí)，排出閥16b被關(guān)閉，但是在與液體的排出方向相反的方向上發(fā)生回流。
積存器5包括可移動(dòng)部件，其為盤(pán)形彈性隔膜并由于受到來(lái)自隔膜泵1的流動(dòng)液體的壓力而變形；外殼52；液體積聚腔56，其中暫時(shí)積聚來(lái)自隔膜泵1的流動(dòng)液體；以及夾緊部件(cramp member)53，用于扣緊可移動(dòng)部件51。在預(yù)先將可移動(dòng)部件51弄成凹面的初始狀態(tài)下安裝可移動(dòng)部件51。液體積聚腔56與入口54和出口55相連通。由于受到液體壓力而變形的可移動(dòng)部件51具有彈性變形的兩個(gè)平衡點(diǎn)。由于對(duì)應(yīng)于液體壓力變化可移動(dòng)部件51在這些平衡點(diǎn)之間移動(dòng)，從而減少了由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的回流。對(duì)于可移動(dòng)部件51，作為實(shí)例可使用彈性膜。然而，可移動(dòng)部件不限于彈性膜，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的隔膜泵的效用和/或性能的各種彈性材料均可使用。
在積存器5中，當(dāng)由于回流而導(dǎo)致在液體積聚腔56中流動(dòng)的液體量或液體壓力降低時(shí)，可移動(dòng)部件51從如圖1B中箭頭所示的初始狀態(tài)發(fā)生變形，以使液體積聚腔56的體積減小，并且液體積聚腔56中的液體被強(qiáng)制排出。因此，由于回流導(dǎo)致的液體量的減少通過(guò)可移動(dòng)部件51的變形而強(qiáng)制排出的液體量補(bǔ)償，其中所述回流由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。另一方面，當(dāng)由于回流導(dǎo)致的液體流的壓降消失時(shí)，可移動(dòng)部件51恢復(fù)到初始狀態(tài)。以這種方式，可移動(dòng)部件51控制液體積聚腔56中的液體體積，以使液體能夠從出口55平穩(wěn)地排出。
如圖2A和圖2B所示，積存器5的可移動(dòng)部件51由撓性材料制成的彈性膜構(gòu)成，并具有中心部分51m和外圍部分51n，其中中心部分51m由于受到液體壓力能夠彈性地變形，外圍部分51n通過(guò)夾緊部件53固定在外殼52上。中心部分51m具有由圖2B中實(shí)線所示的以預(yù)定方向預(yù)先弄凹的初始平衡狀態(tài)51a和由圖2B中虛線所示的以相反方向預(yù)先弄凸的變形平衡狀態(tài)51b。因此，第一實(shí)施例中的平衡狀態(tài)被定義為這樣的狀態(tài)，即在該狀態(tài)下可移動(dòng)部件51彈性變形，并且通過(guò)借助施加至可移動(dòng)部件51的外力來(lái)平衡可移動(dòng)部件51的彈性力以停止可移動(dòng)部件51。在該平衡狀態(tài)下，可移動(dòng)部件不是必須彈性變形。
可移動(dòng)部件51的平衡狀態(tài)51a對(duì)應(yīng)于這樣的狀態(tài)，即在該狀態(tài)下由于回流的發(fā)生，液體流的壓力較低，并且液體積聚腔56的體積變得最小?？梢苿?dòng)部件51的平衡狀態(tài)51b對(duì)應(yīng)于這樣的狀態(tài)，即在該狀態(tài)下由于沒(méi)有回流，液體流的壓力較大，并且液體積聚腔56的體積變得最大。當(dāng)可移動(dòng)部件51處于這兩種平衡狀態(tài)51a和51b的其中之一時(shí)，在每一平衡狀態(tài)下的彈性變形基本為零，所以平衡狀態(tài)51a的體積變?yōu)楹懔俊?br> 制造可移動(dòng)部件51以使彈性膜本身的膨脹和收縮較小并且在每一平衡狀態(tài)下的彈性變形基本為零，所以在平衡狀態(tài)下液體流的震動(dòng)很少發(fā)生。因此，可移動(dòng)部件51能夠在平衡狀態(tài)51a和51b之間被快速移動(dòng)。通過(guò)可移動(dòng)部件51的這種快速反應(yīng)，積存器5能夠?qū)τ捎诨亓鞯陌l(fā)生或消失而導(dǎo)致的液體流量的微小變化作出反應(yīng)，從而能夠降低回流的影響。雖然在第一實(shí)施例中可移動(dòng)部件51的中心部分51m以預(yù)定方向被預(yù)先弄成凹面，但是即使在可移動(dòng)部件51能夠表現(xiàn)兩種平衡狀態(tài)的情況下，也可能由于液體流的壓力變化將中心部分預(yù)先形成為平面形狀和變形的凹面或凸面。
在上面構(gòu)建的液體排出控制裝置中，當(dāng)隔膜泵1被驅(qū)動(dòng)時(shí)，盛在液體箱2中的液體通過(guò)吸入管道裝備18a和吸入閥61a流入到內(nèi)部空間14中，并通過(guò)排出閥16b和排出管道裝備18b進(jìn)一步流到積存器5。在排出管道裝備18b中流動(dòng)的液體受到由于回流的出現(xiàn)和消失導(dǎo)致的影響，其中所述回流是由于排出閥16b的打開(kāi)和關(guān)閉產(chǎn)生的。積存器5的可移動(dòng)部件51對(duì)由于回流的出現(xiàn)和消失導(dǎo)致的液體流的壓力變化作出反應(yīng)，以使從噴嘴3排出的液體量能被控制到基本為恒量。
接下來(lái)，參照?qǐng)D3、圖4A和圖4B、圖5A和圖5B、圖6A至圖6D以及圖7A至圖7C描述壓電型隔膜泵1的具體結(jié)構(gòu)。圖3示出壓電型隔膜泵1的結(jié)構(gòu)。隔膜泵1包括平板形壓電元件11，具有由導(dǎo)電材料制成的電極12；隔膜板13，由導(dǎo)電材料制成，固定于壓電元件11并對(duì)應(yīng)于壓電元件11的變形而發(fā)生彈性變形；外殼15，具有形成于隔膜板13下方的內(nèi)部空間14以及與內(nèi)部空間14相連通的入口16c和出口16d；以及控制電路4，用于驅(qū)動(dòng)壓電元件11。控制電路4在設(shè)置在電極12上的端子12a與設(shè)置在隔膜板13上的端子13a之間施加電壓，以通過(guò)變形壓電元件11來(lái)控制隔膜泵1的吸入和排出操作。
隔膜板13例如為由黃銅制成的圓盤(pán)，并且圓盤(pán)形的壓電元件(PZT)11被粘附在隔膜板13上。例如，外殼15由諸如聚縮醛(POM)、聚碳酸酯(PC)或聚苯硫醚(poly phenyl styrene，PPS)等的塑性材料制成。具有壓電元件11的隔膜板13被固定在外殼15上。例如，壓電元件11的直徑為10mm、厚度為0.2mm。隔膜板13的直徑為20mm、厚度為0.2mm。外殼15具有上面開(kāi)口的凹形以形成內(nèi)部空間14。隔膜板13被安裝在外殼15上，以在不對(duì)壓電元件11施加電壓的初始狀態(tài)下使隔膜板13相反于內(nèi)部空間14向外彎曲。
吸入閥16a和排出閥16b分別設(shè)置為與入口16c和出口16d相連通。這些閥16a和16b設(shè)置在外殼15與閥限位器(valve guard)17之間。對(duì)于每個(gè)閥的結(jié)構(gòu)，可以使用懸臂梁閥(cantilevered valve)，其中所述懸臂梁閥由于閥前部壓力與閥后部壓力之間的壓力差而被打開(kāi)和關(guān)閉。
圖4A示意性示出當(dāng)以反向方向?qū)弘娫?1施加電壓時(shí)壓電元件11的變形，以及圖4B示意性示出當(dāng)以正向方向?qū)弘娫?1施加電壓時(shí)壓電元件11的變形。在此，符號(hào)“+”和“-”分別表示極化。當(dāng)向壓電元件11施加電壓時(shí)，如箭頭所示在有色背景上的壓電元件11的厚度方向上產(chǎn)生電場(chǎng)，從而由于這種電場(chǎng)的作用壓電元件11在黑色箭頭所示的橫向方向上發(fā)生變形。當(dāng)向壓電元件11施加負(fù)電壓以使電場(chǎng)方向與極化方向相反時(shí)，如圖4A所示，壓電元件11在厚度方向上收縮，而在橫向方向上膨脹。另一方面，當(dāng)向壓電元件11施加正向電壓以使電場(chǎng)方向與極化方向相同時(shí)，如圖4B所示，壓電元件11在厚度方向上膨脹，而在橫向方向上收縮。通過(guò)向壓電元件11施加交流電壓或脈動(dòng)電壓，壓電元件11在厚度方向上重復(fù)膨脹和收縮，以使隔膜泵1的隔膜板13被振蕩。從而隔膜泵1被驅(qū)動(dòng)用于泵操作。
接下來(lái)，參照?qǐng)D5A和圖5B描述壓電型隔膜泵1的運(yùn)動(dòng)。圖5A示出未向壓電元件11施加電壓的壓電型隔膜泵1的初始狀態(tài)。當(dāng)在圖5A所示的初始狀態(tài)下向壓電元件11施加正電壓時(shí)，壓電元件11在其橫向方向上收縮。然而，隔膜板13不收縮或膨脹，所以對(duì)應(yīng)于壓電元件11的變形，隔膜板13被變形以降低彎曲量，如圖5B所示。由此，內(nèi)部空間14的體積減小，從而內(nèi)部空間14的壓力增加。所以，吸入閥16a被關(guān)閉，而排出閥16b被打開(kāi)。因此，內(nèi)部空間14中的液體從出口16d被排出。隔膜泵1執(zhí)行排出操作。
當(dāng)施加至壓電元件11的電壓從對(duì)壓電元件11施加正電壓的狀態(tài)變化為接地電壓時(shí)，壓電元件11和隔膜板13通過(guò)它們自身的恢復(fù)力恢復(fù)到最初狀態(tài)，如圖5A所示。換句話說(shuō)，隔膜板13的彎曲量增加，從而內(nèi)部空間14的體積增大。由此，內(nèi)部空間14的壓力降低，所以排出閥16b被關(guān)閉，而吸入閥16a被打開(kāi)。因此，液體被吸入到內(nèi)部空間14中。隔膜泵1執(zhí)行吸入操作。例如，施加至壓電元件11的電壓為在+120V至0V之間變化的交流電壓。當(dāng)向壓電元件施加+120V的電壓時(shí)，隔膜泵1執(zhí)行排出操作，而當(dāng)向壓電元件施加0V的電壓時(shí)，隔膜泵1執(zhí)行吸入操作。對(duì)應(yīng)于工作流體的粘性不同，施加至壓電元件11的交流電壓的驅(qū)動(dòng)頻率不同。例如，在工作流體為水、管道裝備的直徑為1mm的情況下，驅(qū)動(dòng)頻率可約為40Hz。
接下來(lái)，參照?qǐng)D6A至圖6F詳細(xì)描述隔膜泵1的吸入操作和排出操作。圖6A至圖6C示出吸入操作，其中通過(guò)隔膜板13的膨脹彎曲，排出閥16b被關(guān)閉，而吸入閥16a被打開(kāi)，以使液體被吸入到隔膜泵1的內(nèi)部空間14中。圖6D至圖6F示出排出操作，其中通過(guò)隔膜板13的收縮彎曲，吸入閥16a被關(guān)閉，而排出閥16b被打開(kāi)，以使隔膜泵1的內(nèi)部空間14中的液體被排出到外部。
當(dāng)施加至壓電元件11的交流電壓的驅(qū)動(dòng)頻率較高時(shí)，在操作狀態(tài)從圖6F中所示的排出操作轉(zhuǎn)換至圖6A中所示的吸入操作的時(shí)候，排出閥16b已被打開(kāi)并且吸入閥16a已被關(guān)閉。當(dāng)向壓電元件11施加電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)于壓電元件11的膨脹或收縮，隔膜板13發(fā)生變形，以使內(nèi)部空間14的體積逐漸增大，從而使排出閥16b關(guān)閉，如圖6A所示。隨著排出閥16b的關(guān)閉動(dòng)作，少量液體從出口16d倒流至內(nèi)部空間14中。
接下來(lái)，參照?qǐng)D7A至圖7C描述當(dāng)向壓電元件11施加脈動(dòng)電壓時(shí)從隔膜泵1排出的工作流體的變化。圖7A示出當(dāng)向壓電元件11施加脈動(dòng)電壓時(shí)，從隔膜泵1排出的工作流體的瞬時(shí)流速。此處，施加至壓電元件11的電壓為具有50％占空比的120V的脈動(dòng)電壓。在圖7A中的脈動(dòng)電壓的一個(gè)周期中(t1至t3期間)，在時(shí)間t1處大量液體同時(shí)流動(dòng)，但是在排出期間(t1至t2)中液體的瞬時(shí)流速基本變?yōu)楹懔?。在吸入期間(t2至t3)中，由于不排出液體，所以液體的流速變?yōu)榱恪?br> 圖7B示出當(dāng)沒(méi)有回流發(fā)生時(shí)從液體排出控制裝置的噴嘴3排出的液體前沿面的變化。此處，液體前沿面被定義為管道裝備中心處的液體前沿面的位置。從圖7B可看出，液體的前沿面在排出操作期間移動(dòng)并在吸入操作期間停止。液體前沿面的平均位置用圖7B中虛線“M”示出，并且液體的震動(dòng)量可由液體前沿面的實(shí)際位置對(duì)平均位置的偏離來(lái)表示。當(dāng)脈動(dòng)電壓的占空比為50％時(shí)，液體震動(dòng)量的最大值為在一個(gè)振蕩周期中排出的液體體積的四分之一。
另一方面，圖7C示出當(dāng)回流發(fā)生時(shí)從液體排出控制裝置的噴嘴3排出的液體前沿面的變化。在這種情況下，液體前沿面的平均位置為從液體前沿面的最前部位置下降回流的液體體積的二分之一。因此，液體震動(dòng)量的最大值變?yōu)樵谝粋€(gè)振蕩周期中排出的液體體積的四分之一與回流的液體體積的二分之一的和。由于回流的液體體積與振蕩頻率無(wú)關(guān)，所以它直接影響液體的震動(dòng)量。
接下來(lái)，參照?qǐng)D8A至圖8B描述在隔膜泵1的排出閥16b的打開(kāi)和關(guān)閉之前及之后的液體的流動(dòng)。當(dāng)排出閥16b從圖8A所示的打開(kāi)狀態(tài)被操作至圖8B中所示的關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)，液體19a的一部分倒流，所以倒流的液體成為流入到隔膜泵1的內(nèi)部空間14的回流。
參照?qǐng)D9描述在假設(shè)沒(méi)有設(shè)置積存器5時(shí)隔膜泵1的管道裝備18b中排出的液體量變化。當(dāng)向隔膜泵1的壓電元件11施加預(yù)定電壓時(shí)，液體從隔膜泵1中排出。另一方面，當(dāng)施加至壓電元件11的電壓變?yōu)?V時(shí)，液體被吸入到隔膜泵1中。在液體吸入期間，發(fā)生液體的回流，所以對(duì)應(yīng)于倒流到隔膜泵1的內(nèi)部空間14的液體回流量s1，排出的液體量m0降低。因此，管道裝備18b中的工作流體發(fā)生由于回流導(dǎo)致的震動(dòng)。在圖9中，符號(hào)n0直觀上示出排出的液體量。
接下來(lái)，參照?qǐng)D10A和圖10B描述積存器5的操作。圖10A和圖10B分別示出根據(jù)回流的發(fā)生和消失而導(dǎo)致的可移動(dòng)部件51的彈性變形，積存器5的液體積聚腔56的體積增大和減小的狀態(tài)。
在隔膜泵1的排出操作中，通過(guò)使可移動(dòng)部件51的中心部分51m向外彎曲，積存器5的可移動(dòng)部件51從初始平衡狀態(tài)51a轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)51b。當(dāng)由于隔膜泵1的排出操作使積存器5中流動(dòng)的液體量增加時(shí)，積存器5的液體積聚腔56中的液體壓力增大，從而使可移動(dòng)部件51的中心部分51m彈性變形以向外彎曲。當(dāng)可移動(dòng)部件51的中心部分51m變形至最大值時(shí)，積存器5的液體積聚腔56的體積變?yōu)樽畲蟛⑶铱梢苿?dòng)部件51保持在平衡狀態(tài)51b。因此，在排出操作中排出液體量的變化受到限制。類似地，在隔膜泵1的吸入操作中，可移動(dòng)部件51的中心部分51m向內(nèi)彎曲，所以積存器5的液體積聚腔56的體積減小。當(dāng)可移動(dòng)部件51的中心部分51m變形至最小值時(shí)，積存器5的液體積聚腔56的體積變?yōu)樽钚〔⑶铱梢苿?dòng)部件51保持在平衡狀態(tài)51a。因此，在吸入操作中由于回流的發(fā)生而導(dǎo)致的排出液體量的變化得到緩沖。所以液體從積存器5的出口55均勻地排出。
圖11示出當(dāng)設(shè)有積存器5時(shí)排出液體的變化。圖11與圖9比較，由于回流發(fā)生而降低的排出液體量從不設(shè)有積存器5時(shí)的量s1減少了量v1。
根據(jù)第一實(shí)施例的液體排出控制裝置，積存器5的可移動(dòng)部件51在彈性變形中具有兩個(gè)平衡狀態(tài)，并且使每一平衡狀態(tài)下的可移動(dòng)部件51的彈性變形基本為零，以使可移動(dòng)部件51能在這兩個(gè)平衡狀態(tài)之間快速切換。從而能夠降低從隔膜泵1排出的液體流中的回流影響。此外，即使在由隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的液體的回流量較小時(shí)，也能夠使排出的液體流平穩(wěn)。
用于緩沖液體壓力變化的傳統(tǒng)積存器通常沒(méi)有考慮由于排出閥導(dǎo)致的回流，所以積存器的體積變化大于液體的回流量。因此，不能對(duì)用于緩沖微小回流的微小體積變化作出充分的反應(yīng)。此外，具有較大體積變化的積存器不能緩沖由于排出閥導(dǎo)致的微小回流而產(chǎn)生的震動(dòng)分量。然而，第一實(shí)施例中的積存器5能夠解決上述問(wèn)題。
第二實(shí)施例參照?qǐng)D12、圖13A至圖13K、圖14A和圖14B描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。在第二實(shí)施例中，如圖12所示，具有外圍壁的波紋管型可移動(dòng)部件57用作積存器5的可移動(dòng)部件。由于除了可移動(dòng)部件57之外第二實(shí)施例中的液體排出控制裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例基本相同，所以省略了與第一實(shí)施例共有的結(jié)構(gòu)的描述。
在第二實(shí)施例中，通過(guò)具有波紋管型可移動(dòng)部件57的積存器5使從隔膜泵1排出的液體的震動(dòng)受到限制，其中所述液體的震動(dòng)是由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流導(dǎo)致的。
如圖13A至圖13K所示，積存器5包括外殼52，由下外殼部件52a和上外殼部件52b組成；液體積聚腔56，設(shè)置在下外殼部件52a上，其中從隔膜泵1流出的液體被暫時(shí)積聚在液體積聚腔56中；波紋管型可移動(dòng)部件57，其用作根據(jù)流入到積存器5中的液體的壓力而移動(dòng)的彈性隔膜；以及制動(dòng)器58，用于限制波紋管型可移動(dòng)部件57的移動(dòng)。積存器5構(gòu)成圓形隔膜。
波紋管型可移動(dòng)部件57具有外圍壁，其內(nèi)表面形成像波紋管一樣的形狀，并且外圍壁的底部固定于波紋管導(dǎo)向部52c。波紋管導(dǎo)向部52c夾在制動(dòng)器58與上外殼部件52b之間。由于流入到積存器5中的液體的壓力變化，波紋管型可移動(dòng)部件57發(fā)生變形，并且通過(guò)制動(dòng)器58限制波紋管型可移動(dòng)部件57在其膨脹和收縮方向上的移動(dòng)，以使波紋管型可移動(dòng)部件57具有兩個(gè)平衡狀態(tài)并在這兩個(gè)平衡狀態(tài)之間是可移動(dòng)的。
在如上構(gòu)建的積存器5中，波紋管型可移動(dòng)部件57在圖14A中箭頭所示的方向膨脹，以在隔膜泵1的排出操作中增大積存器5的液體積聚腔56的體積。由此能夠緩沖排出液體量的指數(shù)式增加。這時(shí)，由于制動(dòng)器58，波紋管型可移動(dòng)部件57不能膨脹超過(guò)預(yù)定高度，所以積存器5的液體積聚腔56的體積不能增大超過(guò)預(yù)定體積。在隔膜泵1的吸入操作中，波紋管型可移動(dòng)部件57在圖14B中由箭頭所示的方向收縮，從而減小在隔膜泵1的排出操作中積存器5的液體積聚腔56的體積。由此能夠補(bǔ)償由于回流的發(fā)生而導(dǎo)致的排出液體量的降低。
在第二實(shí)施例中，使用了具有波紋管型可移動(dòng)部件57的積存器5，其中波紋管型可移動(dòng)部件57能夠快速移動(dòng)，從而能夠?qū)τ捎谂懦鲩y16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流而導(dǎo)致的排出液體量的微小變化作出反應(yīng)，并且能夠減小由于回流的發(fā)生而導(dǎo)致的從積存器5的出口55排出的液體量的變化。此外，第二實(shí)施例中的積存器5的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，從而能夠提高液體排出裝置的生產(chǎn)率。
第三實(shí)施例參照?qǐng)D15描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。在第三實(shí)施例中，積存器5和隔膜泵1一體地構(gòu)成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)型泵10。
在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)型泵10中，由彈性膜制成的積存器5的可移動(dòng)部件5與隔膜泵1的排出閥16b成為一體，并且設(shè)置在排出閥16b中的出口16d以沒(méi)有連接路線的方式直接連接至積存器5的入口54。連通路線59設(shè)置在積存器的可移動(dòng)部件51的后表面與隔膜泵1的外殼15的外壁之間，其中空氣被傳送到傳送路線59中，以通過(guò)傳送線路59能夠使可移動(dòng)部件51的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。從排出閥16b排出的液體通過(guò)出口管道裝備18b直接流入到積存器5中。用于降低由于回流導(dǎo)致的影響的機(jī)制與第一和第二實(shí)施例中的機(jī)制相同，其中回流是由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。
在第三實(shí)施例中，由于隔膜泵1和積存器5是一體的，所以能夠減少構(gòu)成液體排出控制裝置的元件的數(shù)量并且能夠增加液體排出控制裝置的生產(chǎn)率。此外，由于排出閥16b與積存器5的可移動(dòng)部件51直接連接，所以能夠縮短出口管道裝備的長(zhǎng)度，從而能夠降低從排出閥16b排出的液體的路線中的阻力。而且能夠增加可移動(dòng)部件51對(duì)排出液體的回流的反應(yīng)，從而使積存器5的運(yùn)動(dòng)變得更為平穩(wěn)。
第四實(shí)施例參照?qǐng)D16、圖17A和圖17B描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。圖16示出第四實(shí)施例中的液體排出控制裝置的結(jié)構(gòu)。
在第四實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整積存器5的液體積聚腔56的體積變化使通過(guò)隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流而降低的排出液體量與通過(guò)積存器5補(bǔ)償?shù)囊后w量基本相同，其中液體積聚腔56的體積變化是由于液體排出控制裝置中的可移動(dòng)部件51的適當(dāng)彈性變形導(dǎo)致的，所述液體排出控制裝置具有與第一實(shí)施例基本相同的結(jié)構(gòu)。
圖17A示出圖16中的隔膜泵1的出口管道裝備18b中的點(diǎn)P處的液體量變化，以及圖17B示出積存器5的出口55中的點(diǎn)Q處的液體量變化。如圖17A所示，在出口管道裝備18b中的點(diǎn)P處由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流導(dǎo)致液體降低量s1。然而，如圖17B所示，通過(guò)從積存器5排出的液體增加量v1能夠補(bǔ)償積存器5的出口55中的點(diǎn)Q處排出的液體量的降低。
根據(jù)第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償從積存器5排出的液體量降低的效果，其中液體量的降低是由于隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流而導(dǎo)致的，所以第四實(shí)施例的液體排出控制裝置能夠用于控制微小的液體量。
第五實(shí)施例參照?qǐng)D18描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。圖18為示出第五實(shí)施例中的液體排出控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的剖面圖。
在第五實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整積存器5的液體積聚腔56的體積變化使通過(guò)隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流而降低的排出液體量與通過(guò)積存器5補(bǔ)償?shù)囊后w量基本相同，其中液體積聚腔56的體積變化是由于液體排出控制裝置中的可移動(dòng)部件51的適當(dāng)彈性變形導(dǎo)致的，所述液體排出控制裝置具有與第三實(shí)施例基本相同的結(jié)構(gòu)。
在第五實(shí)施例中，在出口管道裝備18b中的點(diǎn)P處由于排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流使液體量降低，然而與上述第四實(shí)施例相似，通過(guò)從積存器5排出的液體量的增加能夠補(bǔ)償積存器5的出口55中的點(diǎn)Q處排出的液體量的降低。雖然液體排出控制裝置被構(gòu)建為緊湊型實(shí)體，但是其能夠限制從積存器5的出口55排出的液體量的微小變化，從而從噴嘴3平穩(wěn)地排出液體。
第六實(shí)施例下面描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。該液體排出控制裝置具有與上述實(shí)施例之一基本相同的結(jié)構(gòu)，所以省略了對(duì)該液體排出控制裝置的描述。在第六實(shí)施例中，使積存器5的可移動(dòng)部件51或57的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率基本相同。
積存器5的可移動(dòng)部件51或57內(nèi)在地具有根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)確定的固有振動(dòng)頻率。通常，盤(pán)型隔膜具有按照下列公式定義的固有振動(dòng)頻率“F”。
F＝10.21(D/βd)0.5/2πa2此處D＝Ed2/12(1-α2)a半徑β每單位體積的重量d厚度E楊氏模量α；泊松比π圓周率通過(guò)將適當(dāng)?shù)某?shù)代入到上述固有振動(dòng)頻率的公式中來(lái)確定積存器5的可移動(dòng)部件51或57的固有振動(dòng)頻率，以使積存器5的可移動(dòng)部件51或57的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率一致。在積存器5的可移動(dòng)部件51或57的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率一致的條件下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)隔膜泵1時(shí)，由于隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流使積存器5的可移動(dòng)部件51或57振動(dòng)。由于可移動(dòng)部件51或57的固有振動(dòng)頻率與由于回流引起的振動(dòng)一致，所以由于回流導(dǎo)致的可移動(dòng)部件51的振動(dòng)被增強(qiáng)，并且能夠使移動(dòng)到可移動(dòng)界限的可移動(dòng)部件51或57的變形或位移更平穩(wěn)。因此，能夠增加用于降低從液體排出控制裝置排出的液體量變化的效果，并且能夠使液體從液體排出控制裝置的噴嘴3更為平穩(wěn)地排出。
第七實(shí)施例參照?qǐng)D19A至圖19D描述根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。從圖19A可看出，除第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)之外，該液體排出控制裝置還包括設(shè)置在第一積存器5和噴嘴3之間的第二積存器6。第一積存器5用于降低由于回流導(dǎo)致的從隔膜泵1排出的液體量變化。第二積存器6用于減少液體的間歇流動(dòng)。
通過(guò)提供第二積存器6，能夠減少由于隔膜泵1的排出操作和吸入操作的重復(fù)而導(dǎo)致的液體間歇流動(dòng)。因此能夠大大減小從噴嘴3排出的液體的震動(dòng)，從而能夠使液體從噴嘴3更平穩(wěn)地排出。
第二積存器6具有與第一積存器5基本相同的結(jié)構(gòu)，并具體包括可移動(dòng)部件61；外殼62；導(dǎo)向部63，用于固定外殼62上的可移動(dòng)部件61的外圍部分；以及液體積聚腔66，形成于外殼62上，用于暫時(shí)積聚液體。第二積存器6構(gòu)成圓形隔膜。
對(duì)應(yīng)于從隔膜泵1排出的液體間歇流動(dòng)的壓力變化，可移動(dòng)部件61移動(dòng)，從而通過(guò)改變液體積聚腔66的體積來(lái)減少液體的間歇流動(dòng)。對(duì)應(yīng)于液體積聚腔66中液體量的增加，可移動(dòng)部件61的彈性膜由于自身膨脹而向外彎曲，以增大液體積聚腔66的體積。另一方面，對(duì)應(yīng)于液體積聚腔66中液體量的減少，可移動(dòng)部件61由于收縮而向內(nèi)彎曲，以減小液體積聚腔66的體積。因此，通過(guò)可移動(dòng)部件61的彈性變形能夠緩沖由于液體的間歇流動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)。換句話說(shuō)，第二積存器6能夠降低在隔膜泵1的排出操作中液體量的指數(shù)式增加，并且能夠減小在隔膜泵1的吸入操作中液體的指數(shù)式降低。
此外，在沒(méi)有回流發(fā)生時(shí)，可將第二積存器6設(shè)計(jì)為緩沖由于只有液體的間歇流動(dòng)導(dǎo)致的震動(dòng)流。當(dāng)通過(guò)第一積存器5將由于回流導(dǎo)致的液體流量變化減小至基本為零時(shí)，第二積存器6能夠有效地降低由于液體的間歇流動(dòng)產(chǎn)生的影響。因此在減小由于回流和間歇流動(dòng)產(chǎn)生的液體流量變化的情況下，能夠執(zhí)行液體輸送。
圖19B、圖19C和圖19D為分別示出在圖19A中的點(diǎn)P、點(diǎn)Q和點(diǎn)R處排出的液體量變化的曲線圖。點(diǎn)P位于隔膜泵1的出口管道裝備18b中，點(diǎn)Q位于第一積存器5的出口55中，以及點(diǎn)R位于第二積存器6的出口65中。從圖19B可看出，對(duì)應(yīng)于吸入操作期間液體的回流量，從隔膜泵1排出的液體量降低了量s1。從圖19C可看出，通過(guò)第一積存器5將液體量的降低補(bǔ)償至量s2。此外，從圖19D可看出，通過(guò)第二積存器6將液體量的降低最多補(bǔ)償至零。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)液體的平穩(wěn)輸送。
第八實(shí)施例參照?qǐng)D20A至圖20D描述根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。從圖20A可看出，除了第七實(shí)施例的結(jié)構(gòu)之外，該液體排出控制裝置還包括位于第一積存器5與第二積存器6之間的路線中的止回閥7。
止回閥7具有由彈性材料制成的閥部件71。當(dāng)在排出操作中隔膜泵1排出液體時(shí)，由于經(jīng)由第一積存器從隔膜泵1流出的液體使止回閥7的閥部件71打開(kāi)，從而使連通第一積存器5和第二積存器6的路線開(kāi)通。由此，液體從液體排出控制裝置的噴嘴3排出。此時(shí)，第二積存器6的可移動(dòng)部件61發(fā)生彈性變形，以使液體積聚腔66的體積增大。
當(dāng)在吸入操作中隔膜泵1移動(dòng)時(shí)，由于閥部件71的前部壓力與后部壓力之間的壓力差使止回閥7的閥部件71關(guān)閉。因此，通過(guò)第一積存器5的操作補(bǔ)償了由于隔膜泵1的排出閥16b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流，從而使由于回流產(chǎn)生的影響決不會(huì)到達(dá)噴嘴3附近的液體。此外，由于壓力差第二積存器6的可移動(dòng)部件61發(fā)生變形，以使對(duì)噴嘴3的液體供給是持續(xù)的。因此，能夠降低從噴嘴3排出的液體的震動(dòng)。
圖20B、圖20C和圖20D為分別示出在圖20A的點(diǎn)P、點(diǎn)Q和點(diǎn)S處排出的液體量變化的曲線圖。點(diǎn)P位于隔膜泵1的出口管道裝備18b中，點(diǎn)Q位于第一積存器5的出口55中，以及點(diǎn)S位于止回閥7的出口(或第二積存器6的入口64)中。從圖20B可看出，對(duì)應(yīng)于吸入操作期間液體的回流量，從隔膜泵1排出的液體量降低了量s1。從圖20C可看出，通過(guò)第一積存器5將液體量的降低補(bǔ)償至量s2。此外，從圖20D可看出，通過(guò)止回閥7將液體量的降低進(jìn)一步減小，從而能夠?qū)崿F(xiàn)液體的平穩(wěn)輸送。
第九實(shí)施例參照?qǐng)D21A和圖21B描述根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。圖21A示出第九實(shí)施例中的液體排出控制裝置的結(jié)構(gòu)。與第七實(shí)施例相比，在第九實(shí)施例中取代第一積存器5，在隔膜泵1與第二積存器6之間設(shè)置改型的第一積存器8，其中改型的第一積存器8具有位于管道裝備81的一部分的可移動(dòng)部件82。
圖21B示出第一積存器8的結(jié)構(gòu)。改型的第一積存器8包括由彈性膜制成的可移動(dòng)部件82，其中可移動(dòng)部件82固定在管道裝備81的一部分上。在隔膜泵1的排出操作中，排出的液體從入口83流入到管道裝備81中，從而使管道裝備81中的液體量突然增加。由于液體量的增加(或壓力增加)可移動(dòng)部件82彈性變形以向外彎曲，從而使管道裝備81的液體積聚腔的體積增大。由此能夠緩沖管道裝備81中的液體量的增加(或壓力增加)。另一方面，在隔膜泵1的吸入操作中，可移動(dòng)部件82發(fā)生變形以向內(nèi)彎曲，從而使管道裝備81的液體積聚腔的體積減小。由此從改型的第一積存器8排出其中回流影響被降低的液體。
第十實(shí)施例下面描述根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。第十實(shí)施例的液體排出控制裝置的結(jié)構(gòu)與第七實(shí)施例基本相同，所以省略了對(duì)液體排出控制裝置的說(shuō)明。在第十實(shí)施例中，使第一積存器5的可移動(dòng)部件51的固有振動(dòng)頻率和第二積存器6的可移動(dòng)部件61的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率一致。第一積存器5的可移動(dòng)部件51的固有振動(dòng)頻率和第二積存器6的可移動(dòng)部件61的固有振動(dòng)頻率為上面所述的根據(jù)積存器的可移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)而內(nèi)在確定的力學(xué)上的固有振動(dòng)頻率。
在第一積存器5的可移動(dòng)部件51的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率基本一致的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)隔膜泵1時(shí)，由于隔膜泵1中發(fā)生回流導(dǎo)致的液體震動(dòng)流動(dòng)使可移動(dòng)部件51振動(dòng)。由于可移動(dòng)部件51的振動(dòng)頻率與其固有振動(dòng)頻率一致，因此振幅、即可移動(dòng)部件51的運(yùn)動(dòng)被加強(qiáng)。因此，可移動(dòng)部件51能夠平穩(wěn)地變形或位移至可移動(dòng)界限。類似地，在第二積存器6的可移動(dòng)部件61的固有振動(dòng)頻率與隔膜泵1的振蕩頻率基本一致的情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)隔膜泵1時(shí)，由于從第一積存器5排出的液體震動(dòng)流動(dòng)使可移動(dòng)部件61振動(dòng)。由于可移動(dòng)部件61的振動(dòng)頻率與其固有振動(dòng)頻率一致，因此振幅、即可移動(dòng)部件61的運(yùn)動(dòng)被加強(qiáng)。因此，可移動(dòng)部件61能平穩(wěn)地變形或位移至可移動(dòng)界限。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，能夠增加用于減少由于回流和液體間歇流動(dòng)導(dǎo)致的液體流量降低的效果，從而能夠使液體從噴嘴3平穩(wěn)地排出。
第十一實(shí)施例參照?qǐng)D22A至圖22E描述根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的具有壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置。圖22A示出第十一實(shí)施例中的液體排出控制裝置的結(jié)構(gòu)。在第十一實(shí)施例中，這樣構(gòu)建第二積存器6的可移動(dòng)部件61，即使其在增大液體積聚腔66的體積的方向上容易變形，而在減小液體積聚腔66的體積的方向上不容易變形。
圖22B示出在隔膜泵1的排出操作中第二積存器6的狀態(tài)，以及圖22C示出在隔膜泵1的吸入操作中第二積存器6的狀態(tài)。圖22D示出圖22B和圖22C中用符號(hào)“A”標(biāo)記的部分。
第二積存器6包括在液體積聚腔66中具有小孔68的隔板67，以使可移動(dòng)部件61與隔板67之間的空間被分隔為體積變化部分61a。在隔膜泵1的排出操作中，液體通過(guò)孔68流入到體積變化部分61a中。另一方面，在隔膜泵1的吸入操作中，體積變化部分61a中的液體通過(guò)孔68被排出。在孔68的邊緣上形成錐面69，以使孔68的寬度朝向體積變化部分61a的方向逐漸變窄。從而使由于隔板67產(chǎn)生的阻力在液體流的方向上不同，其中所述阻力抵制通過(guò)孔68流動(dòng)的液體。
通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)在排出操作中液體流入到體積變化部分61a中時(shí)，通過(guò)孔68的錐面69降低了由于隔板67產(chǎn)生的阻力，從而使液體能夠平穩(wěn)地流入到體積變化部分61a。因此，對(duì)應(yīng)于液體量的增加或液體壓力的增大，液體積聚腔66的體積能夠快速地增大。
另一方面，當(dāng)液體從體積變化部分61a排出時(shí)，通過(guò)孔68的錐面69沒(méi)有降低由于隔板67產(chǎn)生的阻力，從而使液體不能平穩(wěn)地從體積變化部分61a排出。因此，對(duì)應(yīng)于液體量或壓力的減小，液體積聚腔66的體積能夠緩慢地減小。
圖22E示出在第二積存器6的液體積聚腔66中流動(dòng)的液體的瞬時(shí)速度或液體量隨時(shí)間的變化。虛線表示當(dāng)在孔68的邊緣上沒(méi)有形成錐面69時(shí)液體瞬時(shí)流速的變化。實(shí)線表示當(dāng)在孔68的邊緣上形成有錐面69時(shí)液體瞬時(shí)流速的變化。在形成有錐面69的情況下，在排出期間t1至t2以及吸入期間t2至t3中，液體瞬時(shí)流速變化很小。換句話說(shuō)，排出液體的快速震動(dòng)被降低了。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，雖然與第七實(shí)施例相比由于設(shè)置隔板67，第二積存器6的結(jié)構(gòu)變得稍顯復(fù)雜，然而其能夠大大降低從第一積存器排出的液體流的震動(dòng)。從而能夠使液體更為平穩(wěn)地從噴嘴3排出。
本申請(qǐng)基于在日本提交的日本專利申請(qǐng)2004-372237和2005-275290，其內(nèi)容通過(guò)參考援引于此。
雖然以參照附圖舉例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了全面的描述，但是應(yīng)理解，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。因此，除非這種變化和修改脫離本發(fā)明的范圍，否則它們均應(yīng)被認(rèn)為包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的液體排出控制裝置包括設(shè)置在壓電型隔膜泵與噴嘴之間的積存器，其中該積存器具有被動(dòng)降低震動(dòng)的功能。該積存器具有可移動(dòng)部件，其中該可移動(dòng)部件對(duì)應(yīng)于該積存器中流動(dòng)的液體量或壓力的增加和降低而發(fā)生彈性變形，從而能夠使該積存器的液體積聚腔的體積增大或減小。由此，通過(guò)該積存器能夠緩沖震動(dòng)、即液體流量或壓力的增加和降低，從而使液體能夠平穩(wěn)地從噴嘴排出。
權(quán)利要求
1.一種液體排出控制裝置，包括壓電型隔膜泵，具有根據(jù)壓力差而打開(kāi)和關(guān)閉的控制閥和用作驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的壓電元件；以及第一積存器，與該隔膜泵的出口相連通，并具有液體積聚腔和可移動(dòng)部件，其中該可移動(dòng)部件在彈性變形時(shí)具有兩個(gè)平衡點(diǎn)并根據(jù)流入到該液體積聚腔中的液體量的變化而在所述平衡點(diǎn)之間彈性變形，以對(duì)應(yīng)于液體量的增加和減小來(lái)增大和減小該液體積聚腔的體積，從而能夠減小從該第一積存器排出的液體量的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的液體排出控制裝置，其中該隔膜泵和該第一積存器是一體的。
3.如權(quán)利要求1所述的液體排出控制裝置，其中倒流的液體量與通過(guò)該第一積存器的該液體積聚腔的體積減小而補(bǔ)償?shù)囊后w量基本相同，其中所述倒流是由于該隔膜泵的該控制閥的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的回流導(dǎo)致的。
4.如權(quán)利要求1所述的液體排出控制裝置，其中該第一積存器的該可移動(dòng)部件的固有振動(dòng)頻率與該隔膜泵的振蕩頻率基本一致。
5.如權(quán)利要求1所述的液體排出控制裝置，還包括與該第一積存器的出口相連通的第二積存器，其中該第二積存器補(bǔ)償由于從該隔膜泵排出的液體的間歇流動(dòng)而導(dǎo)致的液體量變化。
6.如權(quán)利要求5所述的液體排出控制裝置，還包括設(shè)置在該第一積存器與該第二積存器之間的止回閥。
7.如權(quán)利要求5所述的液體排出控制裝置，其中通過(guò)管道裝備和可移動(dòng)部件來(lái)構(gòu)建該第一積存器，其中該管道裝備設(shè)置在該隔膜泵與該第二積存器之間，而該可移動(dòng)部件由彈性膜制成并固定在該管道裝備的一部分上。
8.如權(quán)利要求5所述的液體排出控制裝置，其中該第一積存器的該可移動(dòng)部件的固有振動(dòng)頻率和該第二積存器的可移動(dòng)部件的固有振動(dòng)頻率與該隔膜泵的振蕩頻率基本一致。
9.如權(quán)利要求5所述的液體排出控制裝置，其中該第二積存器的可移動(dòng)部件被構(gòu)建為使其在增大該第二積存器的液體積聚腔的體積的方向上比在減小該液體積聚腔的體積的方向上更易于變形。
10.如權(quán)利要求1所述的液體排出控制裝置，其中該可移動(dòng)部件為彈性膜。
全文摘要
在一種使用壓電型隔膜泵的液體排出控制裝置中，積存器與該隔膜泵的出口相連通，其中該積存器具有液體積聚腔和可移動(dòng)部件。在隔膜泵的排出操作中，液體積聚腔中的液體量迅速增加，并且可移動(dòng)部件發(fā)生彈性變形以增大液體積聚腔的體積。另一方面，在吸入操作中，當(dāng)發(fā)生液體回流時(shí)，在與隔膜泵的出口相連通的路線中的液體量由于回流而降低。通過(guò)減小積存器的液體積聚腔的體積能夠補(bǔ)償液體的減少。因此從積存器的出口排出的液體量變化被減小，從而能夠平穩(wěn)地排出液體。
文檔編號(hào)F04B43/04GK101052802SQ20058003779
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者北原治倫, 法上司 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社