導電性高分子アクチュエータ
    

 
9.循環ポンプ
導電性高分子アクチュエータを使用した、モーターなどの駆動源がいらないダイアフラムポンプを世界で初めて開発!
生体と同じように振動/音がまったくありません。
 

<特徴>
・高分子アクチュエータでできたダイアフラム自身が駆動するので、他に
 モーター等を使用する必要がない。
・振動/音がまったくしない。
・1サイクルの容量変化を大きくできるので、泡が混入しても液送できる。
・自吸能力がある。
・駆動周波数が1Hz程度で心拍に近い。
・小型/軽量化が可能。
・低電圧(1.5V)で駆動。
・部品点数が少なく低コスト。
<応用>

☆パソコンCPU冷却ポンプ
 ・振動、音がまったくしない
 ・小型、軽量化が可能
 ・流量、圧力性能の柔軟な設計が可能
☆燃料電池用ポンプ
 ・小型、軽量ポンプ
 ・低電圧駆動
☆バイオ検査デバイス用ポンプ
 ・超小型、軽量ポンプ
 ・低電圧駆動
<色々なポンプとの特徴比較>
高分子アクチュエータポンプ
圧電ポンプ
遠心ポンプ
動作音
無音
周波数に応じた
数十dbの音
モーターや軸の回転音
数十dbの音
駆動電圧
DC 1〜2V
AC 100V
DC 1V〜
周波数
低周波
(5Hz以下)
高周波
(数十〜数十kHz)
構造
単純
複雑
複雑
重量
軽い
重い
重い
対泡性
良い
悪い
悪い
強度
大きい
小さい
小さい
最大吐出圧
20kPa
20kPa
2kPa
最大吐出量
45ml/min
30ml/min
100ml/min
ポンプ体積
17cc
27cc
33cc
<駆動原理の説明>
2枚のポリピロール膜ダイアフラムに与える電圧を切り替えることで、交互に吸入、吐出を繰り返します。これによりポンプの回路としては、常に流体が循環しています。


動作イメージ図
                       ←循環ポンプによる膜の動き
 
<ポンプ設計>

 吐出圧はダイアフラム径を小さくすることで高くすることができます。また吐出量は、ダイアフラムの数と振幅変位量を大きくすることで吐出量を多くすることができます。
 このようなポンプ設計により、流量特性に応じて柔軟な設計が可能です。
<試作実施例>

写真をクリックすると拡大します。
←動画はこちらから
寸法

 □12mm

ダイアフラム径  φ10mm
セル数  1
吐出圧  7kPa
吐出量  2ml/min
駆動周波数  0.5Hz
印加電圧  1.4V
電流  100mA





寸法

□27×4mm

ダイアフラム径  φ10mm
セル数  4
吐出圧  55kPa
吐出量  3ml/min
駆動周波数  1Hz
印加電圧  2V
電流  200mA
※実測データ



寸法

□30×6mm

ダイアフラム径  φ24mm
セル数  1
吐出圧  40kPa
吐出量  6ml/min
駆動周波数  1Hz
印加電圧  2V
電流  200mA
※実測データ




寸法

□44×13mm

ダイアフラム径 φ18mm
セル数  4
吐出圧  20kPa
吐出量  45ml/min
駆動周波数  1Hz
印加電圧  2V
電流  300mA
※設計データ




寸法

φ45(47)×14mm

ダイアフラム径 φ40mm
セル数  1
吐出圧  3kPa
吐出量  150ml/min
駆動周波数  1Hz
印加電圧  2V
電流  300mA
※設計データ




寸法

φ106(124.5)×85mm

ダイアフラム径 φ100mm
セル数  1
吐出圧  13.6kPa
吐出量  2000ml/min
駆動周波数  1Hz
印加電圧  2V
電流  800mA
※設計データ
   
10.振動ポンプ付きヒートパイプ

 ヒートパイプと弊社の導電性アクチュエータダイアフラム振動ポンプを組み合わせることによりヒートパイプの伝熱性能が大きく向上します。通常のヒートパイプとは原理が異なり、小型振動ポンプでヒートパイプ中の水を前後に動かすことで最大熱輸送量は既存のヒートパイプに比較し3倍向上します。

 試作したヒートパイプは、幅9.2mm、厚さ1.7mm、nagasa150mmの平板状。内部は幅0.55mm、高さ1.7mmの彩管が10本並び、細管の端は連続していることから1本の長い管になる。この管の両側にポンプをつなぎ、内部の液を押したり引いたりしてパイプ内の液体を移動させる。このポンプは弊社が独自に開発した導電性高分子を駆動源にしており、動作音が無く、発生力が大きいため、水冷方式の放熱システムに有利である。一方、従来のヒートパイプは薄型化と熱伝導性能の両立に限界があった。熱で蒸発した液体が蒸気圧差ででパイプの中を移動し、熱交換によって熱を放出し凝縮した液体がパイプの内部の毛細管力によって戻るという仕組みだったためである。今回、パイプ内の液体をポンプで強制的に移動させることによって、薄型のパイプでも高い熱伝導性能を実現することが可能になった。同一断面積で比較した熱伝導性能は、従来のヒートパイプに比べて今回のヒートパイプは3倍になり、熱輸送量で100Wが可能である。さらに、水冷方式に比べて部品点数が少なくなり、コスト面でも有利である。

 次世代の放熱システムとして、この大幅な性能向上は現在のノート型パソコンの熱問題を一気に解決するものであり、パソコンの普及をさらに増加させ、産業的、社会的に大きなインパクトを持つ電子デバイスとなります。

 <特 徴>
  ・既存ヒートパイプの3倍の冷却能力
  ・振動/音がまったくしない
  ・小型/軽量化が可能
   (1mm以下のパイプ厚さの設計が可能)
  ・低電圧(1.5V)で駆動
  ・部品点数が少なく、低コスト

振動ポンプ/ヒートパイプセット
製品イメージ

(図面をクリックすると拡大します)


ポンプ構造図面
(図面をクリックすると拡大します)

ポンプ内部構成



〔動画〕振動ポンプによる流体の動き

アクリル製の蛇行流路の中を、ポンプから送られる流体が動いています。流体の動きは、
液中に混ぜた金粉の動きにより確認できます。(0.5Hzにて駆動)


 
   <ヒートパイプ性能比較>
 振動ポンプ付平角ヒートパイプは同一断面積の既存品に比べ3倍の熱輸送量があり、ヒートパイプの冷却性能が大きく向上しています。(下表参照)
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