JP2000265963A - 小型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出安定性を向上した小型のポンプを提供す
る。 【解決手段】ケーシング（１）内で、吸い込み側逆止弁
（６）の上流側に設けられ、所定容量の上記搬送流体が
貯溜可能な吸い込み側液溜室（３）と、ケーシング
（１）に、吸い込み側液溜室（３）が大気に連通するよ
うに開口形成された吸い込み側開放窓（５）と、吸い込
み側液溜室（３）の吸い込み側開放窓（５）側を、大気
と遮断し且つ吸い込み側液溜室（３）が所定容量となる
ように区画する柔軟なシート材料からなる吸い込み側隔
膜（４）と、ケーシング（１）内で、吐出側逆止弁（１
２）の下流側に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯
溜可能な吐出側液溜室（９）と、ケーシング（１）に、
吐出側液溜室（９）が大気に連通するように開口形成さ
れた吐出側開放窓（１１）と、吐出側液溜室（９）の吐
出側開放窓（１１）側を、大気と遮断し且つ吐出側液溜
室（９）が所定容量となるように区画する柔軟なシート
材料からなる吐出側隔膜（１０）とを備えてなることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイアフラム型の
小型ポンプに関し、特に、吐出安定性を向上させた小型
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のダイアフラム型の小型ポンプに
は、例えば、図８（ａ）に示すように圧電素子からなる
振動子（以下、「圧電振動子」という）７を用いたもの
がある。圧電振動子７を用いたポンプは、ケーシング１
の内周面に設けた固定用パッキンを介して圧電振動子７
の外周部を密封支持し、この圧電振動子７に交流電圧を
印加して上記圧電振動子７を振動させることにより、搬
送流体を吸い込み流路２から吸い込み用逆止弁６を通し
て、ポンプ室１３に吸い込み、このポンプ室１３内に吸
い込んだ流体を吐出用逆止弁１２を通して吐出流路８か
ら吐出する構成になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
小型ポンプの場合、１回あたりの搬送流体の吐出量が少
量であり、例えば、直径２５ｍｍのバイモルフ型圧電振
動子を駆動源として用い、交流１００Ｖで駆動した場合
には、吐出量は０．０１ｍｌ／Ｈｚ程度であり、５０Ｈ
ｚ時に０．５ｍｌ／ｓｅｃとなる。このときに搬送流体
が零速度から最大速度への流速変化を伴う激しい流れ
が、１秒間に５０回も繰り返し行われるため、搬送流体
による脈動が生じて流路抵抗が極めて大きくなるという
問題がある。かかる流速、吐出圧変化による脈動によ
り、ポンプ系全体として共振が生じるため、ポンプ姿勢
や、配管長さが変化した場合に流量や吐出圧が変化する
という問題点がある。なお、ポンプ姿勢とは、ポンプを
設置する向きのことをいう。また、配管長さにより、流
量、吐出圧が変化するのは、ケーシング１に搬送流体を
供給する配管内には、脈動によって搬送流体の粗密波で
ある定在波ができるが、配管長さを変えると、粗密波の
腹及び節の位置が変わり、流量圧力が変動するためであ
る。

【０００４】このため、吸入側においては逆止弁６の上
流側に、吐出側においては逆止弁１２の下流側に閉ざさ
れた空間を有する液溜室３，９を設け、圧力変動を緩和
させることが行われているが、前記のように例えば直径
が２５ｍｍ程度と小さな圧電素子を用いた小型ポンプの
場合には十分な空間容積を確保するのが困難であり、小
型化への障害となっていた。

【０００５】また、かかる液溜室３，９は、ポンプ姿勢
の変化によって逆止弁との相対的な位置が変化するため
に、その容積が変動し、ポンプ性能も変化してしまうと
いう問題点がある。具体的に、図８（ａ）、（ｂ）にポ
ンプ姿勢の変化状態を示すと、液溜室を、図中、吸込み
側液溜室を３、吐出側液溜室を９とすると、ポンプを上
向きに設置すると、液溜室３，９は上側に配設されるの
で、搬送流体吸入時にも、液溜室３，９は図中多数の点
により表示された空気部分の空気室となる。しかしなが
ら、ポンプを下向きに設置すると、液溜室３，９は下側
に配設されるので、搬送流体吸入時には、液溜室３，９
には搬送流体が充填されるために、空気室として液溜室
３，９が作用しない。このように、ポンプ姿勢変化によ
り、液溜室３，９の空気室としての容積が著しく変動す
るために、吐出安定性が得られない。

【０００６】そこで、本発明は、小型ポンプにおいて緩
衝空間を設けることにより流速変動を緩和させて吐出安
定性を向上した小型のポンプを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ケーシング（１）と、ケー
シング（１）内に搬送流体を流入する吸い込み流路
（２）と、ケーシング（１）内から搬送流体を吐出する
吐出流路（８）と、ケーシング（１）内に吸入口及び吐
出口を有する隔室として配設され、駆動源により往復振
動を行うダイヤフラムを内部に有して上記搬送流体の吸
入及び吐出を行うポンプ室（１３）と、ポンプ室（１
３）の吸込口に設けられ、吸い込み流路（２）に連通し
上記搬送流体の逆流を防止する吸い込み側逆止弁（６）
と、ポンプ室（１３）の吐出口に設けられ、吐出流路
（８）に連通し上記搬送流体の逆流を防止する吐出側逆
止弁（１２）とを有してなる小型ポンプにおいて、ケー
シング（１）内で、吸い込み側逆止弁（６）の上流側に
設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吸い込
み側液溜室（３）と、ケーシング（１）に、吸い込み側
液溜室（３）が大気に連通するように開口形成された吸
い込み側開放窓（５）と、吸い込み側液溜室（３）の吸
い込み側開放窓（５）側を、大気と遮断し且つ吸い込み
側液溜室（３）が所定容量となるように区画する柔軟な
シート材料からなる吸い込み側隔膜（４）と、ケーシン
グ（１）内で、吐出側逆止弁（１２）の下流側に設けら
れ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吐出側液溜室
（９）と、ケーシング（１）に、吐出側液溜室（９）が
大気に連通するように開口形成された吐出側開放窓（１
１）と、吐出側液溜室（９）の吐出側開放窓（１１）側
を、大気と遮断し且つ吐出側液溜室（９）が所定容量と
なるように区画する柔軟なシート材料からなる吐出側隔
膜（１０）とを備えてなることを特徴とする。

【０００８】かかる構成では、吸入口及び吐出口に各々
１対の逆止弁（６，１２）を備えたポンプ室（１３）内
が、ポンプ室（１３）内のダイアフラムの往復振動によ
り圧縮膨張を繰り返し、搬送流体が吸い込み流路（２）
から、吐出流路（８）に向かって流れるが、この際に生
じる脈動が吸い込み側隔膜（４）及び吐出側隔膜（１
０）の振動によって緩和されるため、流速が平準化さ
れ、流動に伴う流路抵抗も平準化されて脈動に伴う配管
の共振による流量変化も抑制されるので、流量および吐
出圧力が安定化する。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記ダイヤフラム
の往復運動は、圧電振動子（７）により行い、交流電源
によって駆動されることを特徴とする。

【００１０】かかる構成では、圧電振動子（７）が交流
電源によって撓み変化し、電圧変化に応じた往復振動を
すると、ケーシング（１）と一対の逆止弁（６，１２）
と圧電振動子（７）とによって構成された空間が圧縮膨
張を繰り返し、搬送流体が吸い込み流路（２）から吐出
流路（８）に向かって流れる。このため、簡易に、小型
ポンプを構成することができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、吸い込み側隔膜
（４）及び吐出側隔膜（１０）は、柔軟なゴム材料のシ
ートからなり、シート厚さが０．２ｍｍ以上であること
を特徴とする。

【００１２】かかる構成では、吸い込み側隔膜（４）及
び吐出側隔膜（１０）を柔軟な材料のシートで、０．２
ｍｍ以上とすることにより、液溜室（３，９）の搬送液
体は常に一定の流速変動緩和作用を得ることができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、吸い込み側開放窓
（５）及び吐出側開放窓（１１）の大気と接する面積
が、圧電振動子（７）が１回の往復振動において吐出さ
れる容積１ｃｍ^３に対して、各々約１０ｃｍ^２以上とな
ることを特徴とする。

【００１４】かかる構成では、吸い込み側開放窓（５）
及び吐出側開放窓（１１）の大気と接する面積をこの程
度とすることにより、脈動に伴う流路抵抗も平準化さ
れ、脈動に伴う配管の共振による流量変化も抑制され、
効果的に流量および吐出圧力を安定化させることができ
る。また、従来の液溜室に閉ざされた空間を設ける方式
とは異なって、ポンプの取り付け姿勢が変化しても振動
吸収を行う吸い込み側隔膜（４）及び吐出側隔膜（１
０）の解放窓吸い込み側開放窓（５）及び吐出側開放窓
（１１）部分の面積は、常に一定であるので、脈動の緩
衝作用効果が変化しないため流量および吐出圧力の変化
も抑制される。

【００１５】請求項５記載の発明は、ケーシング（１）
と、ケーシング（１）内に搬送流体を流入する吸い込み
流路（２）と、ケーシング（１）内から搬送流体を吐出
する吐出流路（８）と、ケーシング（１）内に吸入口及
び吐出口を有する隔室として配設され、駆動源により往
復振動を行うダイヤフラムを内部に有して上記搬送流体
の吸入及び吐出を行うポンプ室（１３）と、ポンプ室
（１３）の吸込口に設けられ、吸い込み流路（２）に連
通し上記搬送流体の逆流を防止する吸い込み側逆止弁
（６）と、ポンプ室（１３）の吐出口に設けられ、吐出
流路（８）に連通し上記搬送流体の逆流を防止する吐出
側逆止弁（１２）とを有してなる小型ポンプにおいて、
ケーシング（１）内で、吸い込み側逆止弁（６）の上流
側に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吸
い込み側液溜室（３）と、吸い込み側液溜室（３）に、
吸い込み側液溜室（３）の一部が所定容量の空気室（５
０）となるように区画するように設けられた柔軟なシー
ト材料からなる吸い込み側隔膜（４０）と、ケーシング
（１）内で、吐出側逆止弁（１２）の下流側に設けら
れ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吐出側液溜室
（９）と、吐出側液溜室（９）に、吐出側液溜室（９）
の一部が所定容量の空気室（１１０）となるように区画
するように設けられた柔軟なシート材料からなる吐出側
隔膜（１００）と、を備えてなることを特徴とする。

【００１６】かかる構成では、圧電振動子（７）が交流
電源によって撓み変化し、往復振動すると、ケーシング
（１）と１対の逆止弁（６，１２）と圧電振動子（７）
とによって構成された空間が圧縮膨張を繰り返し、搬送
流体が吸い込み流路（２）から吐出流路（８）に向かっ
て流れるが、この際に生じる脈動が空気室（５０，１１
０）によって緩和され、流速が平準化されるので、流動
に伴う流路抵抗も平準化され、脈動に伴う配管の共振に
よる流量変化も抑制され、流量および吐出圧力が安定化
する。また、吸い込み側隔膜（４０）及び吐出側隔膜
（１００）によって空気室（５０，１１０）の容積が殆
ど一定に保たれるので、ポンプの取り付け姿勢が変化し
ても流量および吐出圧力の変化が抑制される。

【００１７】請求項６記載の発明は、上記ダイヤフラム
の往復運動は、圧電振動子（７）により行い、交流電源
によって駆動されることを特徴とする。

【００１８】かかる構成では、請求項５の効果に加え
て、圧電振動子（７）が交流電源によって撓み変化し、
電圧変化に応じた往復振動をすると、ケーシング（１）
と１対の逆止弁（６，１２）と圧電振動子（７）とによ
って構成された空間が圧縮膨張を繰り返し、搬送流体が
吸い込み流路（２）から吐出流路（８）に向かって流れ
る。このため、簡易に、小型ポンプを構成することがで
きる。

【００１９】請求項７記載の発明は、吸い込み側隔膜
（４０）又は吐出側隔膜（１００）は、柔軟なゴム材料
または樹脂材料のシートからなり、シート厚さが０．１
ｍｍから２ｍｍの範囲にあることを特徴とする。

【００２０】かかる構成では、請求項５、６記載の発明
の効果に加えて、吸い込み側隔膜（４０）及び吐出側隔
膜（１００）を柔軟な材料のシートで、０．１〜２ｍｍ
とすることにより、液溜室（３，９）の搬送液体は常に
一定の流速変動緩和作用を得ることが可能になる。

【００２１】請求項８記載の発明は、吸い込み側空気室
（５０）及び吐出側空気室（１１０）の各々の容積が、
圧電振動子（７）が１回に往復振動するに際して形成さ
れる容積の５倍以上１００倍以内であることを特徴とす
る。

【００２２】かかる構成では、請求項５〜７記載の発明
の効果に加えて、吸い込み側空気室（５０）及び吐出側
空気室（１１０）の各々の容積を、この程度とすること
により、効果的に脈動に伴う流路抵抗の平準化及び脈動
に伴う配管の共振による流量変化を抑制し、流量および
吐出圧力を安定化させることができる。

【００２３】請求項９記載の発明は、吸い込み側空気室
（５０）及び吐出側空気室（１１０）の各々の容積が、
圧電振動子（７）が１回に往復振動するに際して形成さ
れる容積の１０倍以上６０倍以内であることを特徴とす
る。

【００２４】かかる構成では、請求項５〜７記載の発明
の効果に加えて、吸い込み側空気室（５０）及び吐出側
空気室（１１０）の各々の容積を、この程度とすること
により、より効果的に脈動に伴う流路抵抗の平準化及び
配管の共振による流量変化が抑制され、流量および吐出
圧力を安定化させることができる。

【００２５】請求項１０記載の発明は、吸い込み側隔膜
（４０）又は吐出側隔膜（１００）において上記搬送流
体と接する面積１ｃｍ^２に対して空間の容積が１ｃｍ^３
以上５ｃｍ^３以内であることを特徴とする。

【００２６】かかる構成では、請求項５〜７記載の発明
の効果に加えて、吸い込み側空気室（５０）及び吐出側
空気室（１１０）の各々の容積を、この程度とすること
により、より効果的に脈動に伴う流路抵抗の平準化及び
配管の共振による流量変化が抑制され、流量および吐出
圧力を安定化させることができる。

【００２７】請求項１１記載の発明は、 吸い込み側液
溜室（３）内の吸い込み側の空気室（５０）又は吐出側
液溜室（９）内の吐出側の空気室（１１０）が、柔軟な
ゴムまたは樹脂の発泡体で充填されていることを特徴と
する。

【００２８】かかる構成では、空気室（５０，１１０）
を柔軟な材料からなる発泡体で充填することによって、
ポンプの圧力が増大した場合にも吸い込み側隔膜（４
０）又は吐出側隔膜（１００）が極度に伸びきって作用
効果が減少してしまうことを防止できるため、隔膜とし
ての吸い込み側隔膜（４０）又は吐出側隔膜（１００）
の効果を長期間保持することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の詳細を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の
実施の形態を示す小型ポンプの縦断面構成図、図２は、
図１の分解斜視図、図３は、圧電振動子の分解斜視図で
ある。

【００３０】本発明の実施の形態の小型ポンプは、基本
的には、ケーシング１と、ケーシング１内に搬送流体を
流入する吸い込み流路２と、ケーシング１内から搬送流
体を吐出する吐出流路８と、ケーシング１内に吸入口及
び吐出口を有する隔室として配設され、駆動源により往
復振動を行うダイヤフラムを内部に有して上記搬送流体
の吸入及び吐出を行うポンプ室１３と、ポンプ室１３の
吸込口に設けられ、吸い込み流路２に連通し上記搬送流
体の逆流を防止する吸い込み側逆止弁６と、ポンプ室１
３の吐出口に設けられ、吐出流路８に連通し上記搬送流
体の逆流を防止する吐出側逆止弁１２とを有して構成さ
れる。図２に示すように、ケーシング１は、上側部１ａ
と、下側部１ｂとからなり、その間に圧電振動子７の周
縁を挟持させてなる。ケーシング１は、図中上側面１ａ
に後述する吸込み側及び吐出側開放窓５，１１を開口形
成し、吸込み側及び吐出側開放窓５，１１に各々対応し
て、一対の逆止弁６，１２、隔膜４，１０、一対のリン
グ１４、一対のワッシャ１５を装着してなる。

【００３１】本発明の小型ダイヤフラム式ポンプでは、
ダイヤフラムの往復運動は、圧電振動子７により行う。
圧電振動子７は圧電体の撓み変化を応用するユニモル
フ、バイモルフ等の素子が用いられ、交流電源によって
駆動される。図３に示すように、圧電振動子７は、搬送
流体と接する側から順に、接液シート７ｄ、保護シート
７ｃ、圧電素子７ｂ及び保護シート７ａとから構成され
る。なお、図２に示すように、圧電振動子７には、交流
電源と接続するための配線７ｅが取り付けられている。

【００３２】本願発明は、さらに、所定容量の搬送流体
が貯溜可能な吸い込み側液溜室３を吸い込み側逆止弁６
の上流側に設け、吸い込み側液溜室３が大気に連通する
ように吸い込み側開放窓５を開口形成し、吸い込み側液
溜室３の吸い込み側開放窓５側に、吸い込み側隔膜４を
設けて、吸い込み側液溜室３が大気と遮断され且つ吸い
込み側液溜室３が所定容量となるように区画するもので
ある。また、吐出流路８側も同様に、所定容量の搬送流
体が貯溜可能な吐出側液溜室９を吐出側逆止弁１２の下
流側に設け、吐出側液溜室９が大気に連通するように吐
出側開放窓１１を開口形成し、吐出側液溜室９の吐出側
開放窓１１側に、吐出側隔膜１０を設けて、吐出側液溜
室９が大気と遮断され且つ吐出側液溜室９が所定容量と
なるように区画するものである。

【００３３】吸い込み側隔膜４及び吐出側隔膜１０は、
薄く柔軟な材料で、吸い込み側液溜室３および吐出側液
溜室９の隔壁の一部分を構成するように設けられる。吸
い込み側隔膜４及び吐出側隔膜１０は、例えばシリコン
ゴム、ブチルゴム、フッソゴム等の柔軟なゴム材料のシ
ートとするのが良い。また、シート厚みは、０．２ｍｍ
以上とするのが良い。厚さが０．２ｍｍよりも薄くなる
と、隔膜４，１０が圧力によって伸びきっていまうため
にポンプ駆動に伴う液溜室３、９の容積変化に追従でき
なくなるので好ましくない。吸い込み側隔膜４及び吐出
側隔膜１０を、柔軟な材料で所定の厚みとすることによ
り、液溜室３，９の搬送液体は常に一定の流速変動緩和
作用を得ることができる。

【００３４】吸い込み側開放窓５及び吐出側開放窓１１
の外部に解放され、大気と接する窓部分の面積は、圧電
振動子７が１回の往復振動において吐出される容積１ｃ
ｍ^３に対して、各々約１０ｃｍ^２以上となるのが好まし
い。吸い込み側開放窓５及び吐出側開放窓１１の窓部分
の面積が小さいと、圧電振動子７の駆動により生ずる容
積変化を緩和するのに不十分となり、作用効果を十分に
達成できないので好ましくない。

【００３５】上述の吸い込み側開放窓５及び吐出側開放
窓１１の外部に解放された窓部分の面積と、圧電振動子
７の１回の往復振動において吐出される容積との関係に
ついて、具体的に説明する。 （１）圧電振動子７の素子径５０ｍｍの場合 圧電振動子７の素子中央部の変位はＡＣ１００Ｖ印加時
に３００ミクロンで、吐出量が５０Ｈｚ時に４００ｍｌ
／ｍｉｎとすると、１回あたりの吐出量は次式で求めら
れる。 ４００ｍｌ／ｍｉｎ／６０／５０＝０．１３ｍｌ 吸い込み側隔膜４及び吐出側隔膜１０の窓部分の面積
を、５．５ｃｍ^２／片側とすると、倍率＝５．５／０．
１３＝４２倍となる。

【００３６】（２）圧電振動子７の素子径２５ｍｍの場
合 圧電振動子７の素子中央部の変位はＡＣ１００Ｖ印加時
に１００ミクロンで、吐出量が５０Ｈｚ時に３０ｍｌ／
ｍｉｎとすると、１回あたりの吐出量は次式で求められ
る。 ３０ｍｌ／ｍｉｎ／６０／５０＝０．０１ｍｌ 吸い込み側隔膜４及び吐出側隔膜１０の窓部分の面積を
０．７８５ｃｍ^２／片側とすると、倍率＝０．７８５／
０．０１＝７８．５倍となる。

【００３７】従って、上述の吸い込み側開放窓５及び吐
出側開放窓１１の外部に解放された窓部分の面積は、圧
電振動子７が１回の往復振動において吐出される搬送流
体の容積１ｃｍ^３に対して、各々約１０ｃｍ^２以上とい
うのは、０．０１ｍｌに対して１０ｃｍ^２であるので、
約１００倍となるので、容積変化を緩和するのに十分な
大きさとなり、作用効果を十分に達成することができ
る。

【００３８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態について説明する。図４は、本発明の他の実施の
形態を示す小型ポンプの縦断面構成図、図５は、図４の
分解斜視図である。

【００３９】本発明の第２の実施の形態の小型ポンプ
は、基本的な構成は、第１の実施の形態の小型ポンプと
同様であり、図中同じ符号のものについては説明を省略
する。尚、ケーシング１は図５のように、上側部１ａ、
中間部１ｂ、下側部１ｃとからなる。上側部１ａには空
気室５０、１１０が形成されている。中間部１ｂは液溜
室３、９及びポンプ室１３の上側部分を形成してなり、
下側部１ｃはポンプ室１３の下側部分を形成してなる。
中間部１ｂ及び下側部１ｃにより圧電振動子７の周縁を
挟持してポンプ室１３を構成する。

【００４０】第２の実施の形態は、ケーシング１内で、
吸い込み側逆止弁６の上流側に設けられ、所定容量の上
記搬送流体が貯溜可能な吸い込み側液溜室３と、吸い込
み側液溜室３に、吸い込み側液溜室３の一部が所定容量
の空気室５０となるように区画するように設けられた柔
軟なシート材料からなる吸い込み側隔膜４０と、ケーシ
ング１内で、吐出側逆止弁１２の下流側に設けられ、所
定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吐出側液溜室９と、
吐出側液溜室９に、吐出側液溜室９の一部が所定容量の
空気室１１０となるように区画するように設けられた柔
軟なシート材料からなる吐出側隔膜１００とを備えてな
ることを特徴とする。

【００４１】第１の実施の形態及び第２の実施の形態で
は、吸い込み側液溜室３、吐出側液溜室９を備え、吸い
込み側隔膜４，４０及び吐出側隔膜１０，１００を備え
ている点で共通している。また、第１の実施の形態で
は、大気に連通するように開口形成された吸い込み側開
放窓５及び吐出側開放窓１１であるのに対し、第２の実
施の形態では、ケーシング１の吸い込み側液溜室３側
は、大気に連通されておらず、閉鎖された隔室となって
おり、所定容量の吸い込み側空気室５０及び吐出側空気
室１１０となっている点が相違している。

【００４２】第２の実施の形態の小型ダイヤフラム式ポ
ンプでは、第１の実施の形態と同様に、ダイヤフラムの
往復運動は、圧電振動子７により行う。圧電振動子７は
圧電体の撓み変化を応用するユニモルフ、バイモルフ等
の素子が用いられ、交流電源によって駆動される。な
お、圧電振動子７は図３のものと同様である。

【００４３】吸い込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００
は、シリコンゴム、ブチルゴム、フッソゴム等の柔軟な
ゴム材料または樹脂材料のシートからなるのが好まし
い。シート厚さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲にあるの
が好ましい。厚さが０．１ｍｍよりも薄くなると、吸い
込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００が圧力によって伸
びやすくなるために空気室５０、１１０の容積変化が大
きくなるので好ましくない。また、厚さが厚くなりすぎ
ると圧電振動子７の駆動に伴う液溜室３，９の圧力変化
に追従し難くなるので好ましくない。

【００４４】吸い込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００
は、吸い込み側液溜室３および吐出側液溜室９におい
て、各々逆止弁６，１２と対向し、空気室５０，１１０
とを隔てるように設けられるが、構成上、図４に示した
ように吸い込み側液溜室３側の吸い込み側隔膜４０と吐
出側液溜室９側の吐出側隔膜１００とを一体化して設け
ても、吸い込み側液溜室３と吐出側液溜室９とがケーシ
ング１の一部によって分離されていれば差し支えない。
吸い込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００は、液溜室
３，９と空気室５０，１１０とを仕切るように形成され
ている。かかる構成とすることにより、空気室５０，１
１０はケーシング１と吸い込み側隔膜４０及び吐出側隔
膜１００によって隔壁が構成され、その容積が一定に保
たれる。

【００４５】空気室５０，１１０の容積は、圧電振動子
が１回に往復振動するに際して吐出される搬送流体の容
積の５倍以上１００倍以内が好ましい。更に、好ましく
は、１０倍以上６０倍以内である。また、吸い込み側隔
膜４０又は吐出側隔膜１００が搬送流体と接する面積１
ｃｍ^２に対して各空気室５０，１１０の容積が１ｃｍ ^３
以上５ｃｍ^３以内が好ましい。空気室５０，１１０の容
積が小さいと、圧電振動子７の駆動により生ずる容積変
化を緩和するのに不十分となり、また空気室５０，１１
０の容積が過大になると、ポンプの圧力増大によって吸
い込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００が過度に変形し
て伸張しきってしまい、作用効果が減少するので好まし
くない。

【００４６】上述の吸い込み側空気室５０及び吐出側空
気室１１０の容積と、圧電振動子７が１回の往復振動に
おいて吐出される搬送流体の容積との関係について、具
体的に説明する。 （１）圧電振動子７の素子径５０ｍｍの場合 圧電振動子７の素子中央部の変位はＡＣ１００Ｖ印加時
に３００ミクロンで、吐出量が５０Ｈｚ時に４００ｍｌ
／ｍｉｎとすると、１回あたりの吐出量は次式で求めら
れる。１回あたりの吐出量＝４００ｃｍ^３／ｍｉｎ／６
０／５０＝０．１３ｃｍ^３。空気室の容積を１．４ｃｍ
^３／片側とすると、倍率は１．４／０．１３＝１１倍と
なる。

【００４７】（２）圧電振動子７の素子径２５ｍｍの場
合 圧電振動子７の素子中央部の変位はＡＣ１００Ｖ印加時
に１００ミクロンで、吐出量が５０Ｈｚ時に３０ｍｌ／
ｍｉｎとすると、１回あたりの吐出量は次式で求められ
る。１回あたりの吐出量＝３０ｃｍ^３／ｍｉｎ／６０／
５０＝０．０１ｃｍ^３。空気室の容積を０．４ｃｍ^３／
片側とすると、倍率は、０．４／０．０１＝４０倍とな
る。

【００４８】従って、上述の吸い込み側空気室５０及び
吐出側空気室１１０の容積は、吸い込み側隔膜４０又は
吐出側隔膜１００が搬送流体と接する面積１ｃｍ^２に対
して空気室の容積が１ｃｍ^３以上５ｃｍ^３以内というの
は、搬送流体の吐出容量０．０１ｍｌに対して吸い込み
側隔膜４又は吐出側隔膜１０が搬送流体と接する面積が
１ｃｍ^２であり、約１０倍となるので、脈動の容積変化
を緩和するのに十分な大きさとなり、作用効果を十分に
達成することができる大きさであるといえる。

【００４９】さらに、図示していないが、吸い込み側空
気室５０又は吐出側空気室１１０が、柔軟なゴムまたは
樹脂の発泡体で充填するようにしても良い。空気室５
０，１１０を柔軟な材料からなる発泡体で埋めることに
よって、ポンプの圧力が増大した場合にも吸い込み側隔
膜４０又は吐出側隔膜１００隔膜が極度に伸びきって作
用効果が減少してしまうことを防止でき、隔膜としての
効果は一層保たれる。発泡体は、例えば、シリコンゴム
やポリウレタン等が好ましい。

【００５０】次ぎに、図６に示すように、第２の実施の
形態の小型ポンプの設置状態の影響による吐出圧変化を
説明する。図中、斜め網目の棒グラフが隔膜である吸い
込み側隔膜４０又は吐出側隔膜１００を有する小型ポン
プ、白いグラフが隔膜がない小型ポンプを示す。図中、
上向き又は下向きというのは、ケーシング１が上向き又
は下向きとなっていることを示し、ケーブル上下という
のは、圧電振動子７のケーブルが上向き又は下向きとな
っていることを示し、ＩＮというのは、吸い込み流路
２、ＯＵＴというのは、吐出流路８が各々上向きに設置
されていることを示す。

【００５１】図からわかるように、吸い込み側隔膜４０
又は吐出側隔膜１００を有さない小型ポンプ（白棒グラ
フ）は、ＩＮが上の状態の場合に特に、吐出圧が低く吐
出安定性が低いことがわかる。

【００５２】また、具体的に、図７（ａ）、（ｂ）にポ
ンプ姿勢の変化状態を示すと、図中、ポンプを上向きに
設置すると、液溜室は一部に空気が残留するものの、殆
どは液体で満たされてしまうが、隔膜４０，１００で区
画された空気室５０，１１０は、図中多数の点により表
示された空気部分たなり、その作用を維持できる。ま
た、ポンプを下向きにすると、液溜室３，９は液体で満
たされてしまうが、隔膜４０，１００によって区画され
た空気室５０，１１０は、空気部分となるためその作用
を維持できる。このように、ポンプ姿勢変化により、空
気室５０，１１０の容積が従来のように著しく変動する
ことがないために、吐出安定性が得られる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１〜４記載の発明では、ポンプ室（１３）内のダイア
フラムの往復振動により、搬送流体が吸い込み流路
（２）から、吐出流路（８）に向かって流れるが、この
際に生じる脈動が吸い込み側隔膜（４）及び吐出側隔膜
（１０）の振動によって緩和されるため、流速が平準化
され、流動に伴う流路抵抗も平準化されて脈動に伴う配
管の共振による流量変化も抑制されるので、流量および
吐出圧力が安定化する。

【００５４】本発明のうち請求項５〜１０記載の発明で
は、ポンプ室（１３）内のダイアフラムの往復振動によ
り、搬送流体が吸い込み流路（２）から、吐出流路
（８）に向かって流れるが、この際に生じる脈動が空気
室（５０，１１０）によって緩和され、流速が平準化さ
れ且つ流動に伴う流路抵抗も平準化され、脈動に伴う配
管の共振による流量変化も抑制されるため、流量および
吐出圧力が安定化する。

【００５５】本発明のうち請求項１１記載の発明では、
空気室（５０，１１０）を柔軟な材料からなる発泡体で
充填することによって、ポンプの圧力が増大した場合に
も吸い込み側隔膜（４０）又は吐出側隔膜（１００）が
極度に伸びきって作用効果が減少してしまうことを防止
できるため、吸い込み側隔膜（４）又は吐出側隔膜（１
０）の効果を長期間保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す小型ポンプの縦断面
構成図である。

【図２】図１の分解斜視図である。

【図３】圧電振動子の分解斜視図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す小型ポンプの縦
断面構成図である。

【図５】図４の分解斜視図である。

【図６】設置状態の影響による吐出圧変化を示した図で
ある。

【図７】本発明の小型ポンプの姿勢を変化させた状態を
示す図であり、（ａ）は、上向きに設置した状態、
（ｂ）は、下向きに設置した状態を示す。

【図８】従来の小型ポンプの姿勢を変化させた状態を示
す図であり、（ａ）は、上向きに設置した状態、（ｂ）
は、下向きに設置した状態を示す。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 吸い込み流路 ３ 吸い込み側液溜室 ４，４０ 吸い込み側隔膜 ５ 吸い込み側開放窓 ６ 吸い込み側逆止弁 ７ 圧電振動子 ８ 吐出流路 ９ 吐出側液溜室 １０，１００ 吐出側隔膜 １１ 吐出側開放窓 １２ 吐出側逆止弁 １３ ポンプ室 ５０ 吸い込み側空気室 １１０ 吐出側空気室

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング（１）と、ケーシング（１）
   内に搬送流体を流入する吸い込み流路（２）と、ケーシ
   ング（１）内から搬送流体を吐出する吐出流路（８）
   と、ケーシング（１）内に吸入口及び吐出口を有する隔
   室として配設され、駆動源により往復振動を行うダイヤ
   フラムを内部に有して上記搬送流体の吸入及び吐出を行
   うポンプ室（１３）と、ポンプ室（１３）の吸込口に設
   けられ、吸い込み流路（２）に連通し上記搬送流体の逆
   流を防止する吸い込み側逆止弁（６）と、ポンプ室（１
   ３）の吐出口に設けられ、吐出流路（８）に連通し上記
   搬送流体の逆流を防止する吐出側逆止弁（１２）とを有
   してなる小型ポンプにおいて、 ケーシング（１）内で、吸い込み側逆止弁（６）の上流
   側に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吸
   い込み側液溜室（３）と、 ケーシング（１）に、吸い込み側液溜室（３）が大気に
   連通するように開口形成された吸い込み側開放窓（５）
   と、 吸い込み側液溜室（３）の吸い込み側開放窓（５）側
   を、大気と遮断し且つ吸い込み側液溜室（３）が所定容
   量となるように区画する柔軟なシート材料からなる吸い
   込み側隔膜（４）と、 ケーシング（１）内で、吐出側逆止弁（１２）の下流側
   に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吐出
   側液溜室（９）と、 ケーシング（１）に、吐出側液溜室（９）が大気に連通
   するように開口形成された吐出側開放窓（１１）と、 吐出側液溜室（９）の吐出側開放窓（１１）側を、大気
   と遮断し且つ吐出側液溜室（９）が所定容量となるよう
   に区画する柔軟なシート材料からなる吐出側隔膜（１
   ０）とを備えてなることを特徴とする小型ポンプ。
2. 【請求項２】 上記ダイヤフラムの往復運動は、圧電振
   動子（７）により行い、圧電振動子（７）は、交流電源
   によって駆動されることを特徴とする請求項１記載の小
   型ポンプ。
3. 【請求項３】 吸い込み側隔膜（４）及び吐出側隔膜
   （１０）は、柔軟なゴム材料のシートからなり、シート
   厚さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする小型ポン
   プ。
4. 【請求項４】 吸い込み側開放窓（５）及び吐出側開放
   窓（１１）の外部に解放された部分の面積が、振動子
   （７）が１回の往復振動において吐出される容積１ｃｍ
   ^３に対して、各々約１０ｃｍ^２以上となることを特徴と
   する請求項１〜３の何れかに記載の小型ポンプ。
5. 【請求項５】 ケーシング（１）と、ケーシング（１）
   内に搬送流体を流入する吸い込み流路（２）と、ケーシ
   ング（１）内から搬送流体を吐出する吐出流路（８）
   と、ケーシング（１）内に吸入口及び吐出口を有する隔
   室として配設され、駆動源により往復振動を行うダイヤ
   フラムを内部に有して上記搬送流体の吸入及び吐出を行
   うポンプ室（１３）と、ポンプ室（１３）の吸込口に設
   けられ、吸い込み流路（２）に連通し上記搬送流体の逆
   流を防止する吸い込み側逆止弁（６）と、ポンプ室（１
   ３）の吐出口に設けられ、吐出流路（８）に連通し上記
   搬送流体の逆流を防止する吐出側逆止弁（１２）とを有
   してなる小型ポンプにおいて、 ケーシング（１）内で、吸い込み側逆止弁（６）の上流
   側に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吸
   い込み側液溜室（３）と、 吸い込み側液溜室（３）に、吸い込み側液溜室（３）の
   一部が所定容量の空気室（５０）となるように区画する
   ように設けられた柔軟なシート材料からなる吸い込み側
   隔膜（４０）と、 ケーシング（１）内で、吐出側逆止弁（１２）の下流側
   に設けられ、所定容量の上記搬送流体が貯溜可能な吐出
   側液溜室（９）と、 吐出側液溜室（９）に、吐出側液溜室（９）の一部が所
   定容量の空気室（１１０）となるように区画するように
   設けられた柔軟なシート材料からなる吐出側隔膜（１０
   ０）と、を備えてなることを特徴とする小型ポンプ。
6. 【請求項６】 上記ダイヤフラムの往復運動は、圧電振
   動子（７）により行い、圧電振動子（７）は、交流電源
   によって駆動されることを特徴とする請求項５記載の小
   型ポンプ。
7. 【請求項７】 吸い込み側隔膜（４０）又は吐出側隔膜
   （１００）は、柔軟なゴム材料または樹脂材料のシート
   からなり、シート厚さが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲に
   あることを特徴とする請求項５又は６記載の小型ポン
   プ。
8. 【請求項８】 吸い込み側空気室（５０）及び吐出側空
   気室（１１０）の各々の容積が、圧電振動子（７）が１
   回に往復振動するに際して吐出される搬送流体の容積の
   ５倍以上１００倍以内であることを特徴とする請求項５
   〜７の何れかに記載の小型ポンプ。
9. 【請求項９】 吸い込み側空気室（５０）及び吐出側空
   気室（１１０）の各々の容積が、圧電振動子（７）が１
   回に往復振動するに際して吐出される搬送流体の容積の
   １０倍以上６０倍以内であることを特徴とする請求項５
   〜７の何れかに記載の小型ポンプ。
10. 【請求項１０】 吸い込み側隔膜（４０）又は吐出側隔
    膜（１００）において上記搬送流体と接する面積１ｃｍ
    ^２に対して空間の容積が１ｃｍ^３以上５ｃｍ ^３以内であ
    ることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の小型
    ポンプ。
11. 【請求項１１】 吸い込み側液溜室（３）内の吸い込み
    側の空気室（５０）又は吐出側液溜室（９）内の吐出側
    の空気室（１１０）が、柔軟なゴムまたは樹脂の発泡体
    で充填されていることを特徴とする請求項５〜１０の何
    れかに記載の小型ポンプ。