送液泵、液体循环装置、医疗设备和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供送液泵、液体循环装置、医疗设备和电子设备，其能够高效率地进行送液。将液体从送液泵的出口流路经由出口侧缓冲室送到液体流路。出口侧缓冲室的柔量设定为比泵室大的值。送液泵的驱动周期设定为比时间常数短的周期，所述时间常数通过泵室的柔量与从出口流路的入口到液体流路的出口的流路阻力之积确定。这样，利用在泵室和出口侧缓冲室间产生的压力振动，能够高效率地进行送液。

【技术实现步骤摘要】
送液泵、液体循环装置、医疗设备和电子设备
本专利技术涉及压力输送液体的送液泵、液体循环装置、医疗设备和电子设备。
技术介绍
公知有反复进行在增大泵室的容积而吸入液体之后减小泵室的容积来压力输送液体的动作的送液泵(例如参照日本特开2011-103930号公报)。就该送液泵来说，每当增大和减小泵室容积时，泵室内的流体被压力输送。每次的送液量大致等于泵室的最大容积减去最小容积所得的容积(排除体积)。因此，送液泵的送液量大致等于每单位时间进行泵室容积增加和减小的次数(驱动次数)乘以排除体积所得的值。因此，若增加每单位时间的驱动次数，则能够与驱动次数成比例地增加送液量。专利文献1：日本特开2011-103930号公报发现这种送液泵具有在特定的运转区域能量效率降低的课题。下面，利用附图对本申请的专利技术实现能够高效地运转的压力输送泵的原理进行说明。图13是例示了送液泵的大致结构的说明图。泵室的一部分由隔膜形成，使收纳在壳体内的压电元件伸长而使隔膜变形。于是，泵室内的液体从出口流路被压力送出。液体被压力送出之后，当解除施加给压电元件的驱动电压时，伸长了的压电元件恢复原来长度而使泵室容积增大。于是，入口侧缓冲室的液体通过止回阀而供给到泵室。从入口流路向入口侧缓冲室中补充液体。图14A和图14B是表示对压电元件施加了驱动信号时的、泵室内部压力的变化的说明图。如图14A所示，当对压电元件施加驱动电压时，压电元件伸长，因此泵室的内部压力急剧上升。其结果是，泵室内的液体从出口流路被压力送出，泵室的内部压力也随之下降。当解除被施加给压电元件的驱动电压时，压电元件缩小，泵室容积增大，因此泵室的内部压力进一步下降，几乎成为负压。其结果是，液体从入口侧缓冲室流入，泵室的内部压力马上恢复。在送液泵的一般驱动条件下，与驱动送液泵的周期(使泵室的容积增减的每一个循环的时间)、从施加驱动电压到解除为止的时间相比，泵室的内部压力上升或下降的期间非常短。因此，可以认为是在泵室内被加压的液体被完全从出口流路压力送出之后解除驱动电压。同样，也可以认为是在从入口侧缓冲室向解除驱动电压而使容积增大了的泵室完全补充液体之后施加驱动电压。其结果是，每当施加脉冲状的驱动信号时，与排除体积相当的液体被压力送出。但是，在与出口流路相连接的液体流路具有较大流路阻力(液体流路细长的情况等)或者压力送出粘度高的液体的情况下，当泵室的容积减小了的时候，到使排出体积量的液体从泵室流出需要花费时间。因此，泵室的内部压力的下降需要花费较长时间。在图14B中，以单点划线表示在液体流路具有较大流路阻力的情况下或者压力送出粘度高的液体的情况下，泵室的内部压力下降的样子。与图中虚线所示的一般情况(流路阻力小、液体粘度也小的情况)相比，到泵室的内部压力下降为止需要较长时间。这表示到排除体积量的液体被送出为止需要花费时间。在内部压力下降之前(从泵室送出排除体积量的液体之前)解除驱动电压时，会中断送液而从入口侧缓冲室补充液体，因此会引起每个循环的送液量的效率降低。即使在液体流路不具有大的流路阻力、液体粘度也不高的情况下，在驱动送液泵的周期(使泵室容积增减的每一个循环的时间)非常短的情况(驱动频率高的情况)下，也会发生同样的状况。即、即使在液体流路不具有大的流路阻力、液体粘度也不高的情况下，并不是在压电元件伸长的瞬间从泵室内流出排除体积量的液体，为使排除体积量的液体流出，需要可以说是短时间的若干时间。因此，以比流出排除体积量的液体所需的时间短的周期来驱动送液泵时，会引起送液量的效率低下。不考虑液体流路的流路阻力和液体粘度等，以比从泵室流出排除体积量的液体所需的时间(泵室的内部压力降低所需的时间)短的周期驱动送液泵时，送液量的效率低下。该送液量的效率低下如果如图14B所示考虑泵室的内部压力降低的时间常数τ，则当以比时间常数τ短的周期驱动送液泵时，该送液量的效率低下会大到不能忽视的程度。这里，时间常数τ由后述的泵室的柔量和从出口流路的入口到液体流路的出口的流路阻力之积来确定。图15表示送液泵的驱动频率(驱动周期的倒数)与送液量的关系。作为一般的送液泵的驱动条件，驱动频率与1/τ相比足够低，因此送液量与驱动频率成比例增加。但是，如图中实线所示，驱动频率变高不久，送液量不像驱动频率增加那样地增加，在高于1/τ的驱动频率下送液泵的送液量的效率大幅降低。驱动压电元件时投入的电能大致与驱动频率成比例，因此这种送液量的效率低下表示投入到压电元件的电能的损失增大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供高效的送液泵、液体循环装置、医疗设备和电子设备，即使在以比泵室内部压力下降的时间常数τ短的周期驱动送液泵时也能够效率好地送出液体且能够大幅削减投入到压电元件的电能的损失。(1)根据本专利技术的一个方式，提供经液体流路输送液体的送液泵。该送液泵具备：泵室，其容积可变；入口流路，其用于使所述液体从所述液体流路向所述泵室流入；止回阀，其设在所述入口流路和所述泵室之间；出口流路，其与所述泵室连通，用于将所述液体从所述泵室送出；和出口侧缓冲室，其与所述出口流路连通，用于将液体从所述出口流路向所述液体流路输送。所述出口侧缓冲室的柔量比所述泵室的柔量大。使所述泵室的容积增减的每一个循环的时间比时间常数短，所述时间常数通过所述泵室的柔量与从所述出口流路的入口到所述液体流路的出口的流路阻力之积来确定。根据本方式，通过使泵室的容积增大，将液体从入口流路经止回阀吸入泵室，然后，通过使泵室的容积减小，将液体从出口流路向液体流路送出。在出口流路和液体流路之间设有出口侧缓冲室，该出口侧缓冲室的柔量比泵室的柔量大。送液泵使泵室的容积增减的每个循环的时间比时间常数τ短，所述时间常数τ通过泵室的柔量与从出口流路的入口到液体流路的出口的流路阻力之积来确定。这样，当减小泵室容积时，在泵室被加压的液体经出口流路移动到出口侧缓冲室，因此泵室的内部压力马上(比时间常数τ短的时间)下降。借助于通过出口流路的液体的惯性，泵室的内部压力成为负压，液体被经止回阀立刻供给至泵室，因此即使在以比该时间常数τ短的周期驱动送液泵的情况下，也能够高效率地进行送液。另一方面，流入出口侧缓冲室的液体要向液体流路流动，但由于液体流路的流路阻力而只好慢慢流动。因此，在出口侧缓冲室的内部压力上升的同时泵室的内部压力下降，因此从泵室朝向出口侧缓冲室的流动变弱。此时，在泵室和出口侧缓冲室之间未设有止回阀，因此不久会产生从出口侧缓冲室向泵室的倒流。但是由于在泵室和入口流路之间设有止回阀，因此泵室的内部压力伴随液体的倒流而再次上升，若成为出口侧缓冲室的内部压力以上，则倒流停止，液体向出口侧缓冲室流出。由此，泵室再次成为负压，能够再次从入口侧缓冲室向泵室供给液体。这样，在泵室、出口流路和出口侧缓冲室之间产生压力振动，其结果是能够使供给到泵室的液体增加。因此，从使泵室容积减少然后增加的每一次的送液量比从泵室的最大容积减去最小容积所得的容积(排除体积)多。若采用这样能够高效率地输送液体的泵，则能够大幅削减投入到压电元件的电能，因此能够对节省能源做出贡献。(2)在上述方式的送液泵中，还可以使所述出口流路的流路阻力比所述液体流路的流路阻力低。根据该方式，不管液体流路的流路阻力，泵室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种送液泵，其经液体流路输送液体，所述送液泵具备：泵室，其容积可变；入口流路，其用于使所述液体从所述液体流路向所述泵室流入；止回阀，其设在所述入口流路和所述泵室之间；出口流路，其与所述泵室连通，用于将所述液体从所述泵室送出；和出口侧缓冲室，其与所述出口流路连通，用于将液体从所述出口流路向所述液体流路输送，所述出口侧缓冲室的柔量比所述泵室的柔量大，使所述泵室的容积增减的每一个循环的时间比时间常数短，所述时间常数通过所述泵室的柔量与从所述出口流路的入口到所述液体流路的出口的流路阻力之积来确定。

【技术特征摘要】
2011.09.13 JP 2011-199122;2011.09.13 JP 2011-19911.一种送液泵，其经液体流路输送液体，所述送液泵具备：泵室，其容积可变；入口流路，其用于使所述液体从所述液体流路向所述泵室流入；止回阀，其设在所述入口流路和所述泵室之间；出口流路，其与所述泵室连通，用于将所述液体从所述泵室送出；和出口侧缓冲室，其与所述出口流路连通，用于将液体从所述出口流路向所述液体流路输送，所述出口侧缓冲室的柔量比所述泵室的柔量大，使所述泵室的容积增减的每一个循环的时间比时间常数短，所述时间常数通过所述泵室的柔量与从所述出口流路的入口到所述液体流路的出口的流路阻力之积来确定，在容积为V且体积弹性率为K的流体室内充满压缩率为κF的液体时，所述柔量表示为V×(1/K+κF)。2.根据权利要求1所述的送液泵，其中，所述出口流路的流路阻力比所述液体流路的流路阻力低。3.根据权利要求1或2所述的送液泵，其中，所述出口侧缓冲室的柔量是所述泵室的柔量的10倍以上。4.根据权利要求1或2所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回阀之间具有入口侧缓冲室，通过将所述液体流路连接于所述入口流路，使从所述出口流路向所述液体流路输送的液体回流到所述入口侧缓冲室。5.根据权利要求4所述的送液泵，其中，所述入口侧缓冲室的柔量为所述出口侧缓冲室的柔量的5倍以上。6.根据权利要求1所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回阀之间具有入口侧缓冲室，所述入口侧缓冲室是能够变形的包袋。7.根据权利要求1所述的送液泵，其中，在所述入口流路和所述止回阀之间具有入口侧缓冲室，所述入口侧缓冲室是能够变形的包袋并能够相对于所述送液泵拆装。8.根据权利要求1、2、6、7中任一项所述的送液泵，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岛敦，松崎尚洋，内田和见，小林明男，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：