JP2005098263A - ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とが着脱自在で、シール性が高く、小型で、長期間にわたって性能が維持できるポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプ10は、ダイアフラム150により、容積が変更可能なポンプ室119と、ポンプ室119へ動作流体を流入させる入口流路111と、ポンプ室119から動作流体を流出させる出口流路118と、を備えたポンプ室体101と、入、ダイアフラム150を駆動するアクチュエータ301と、アクチュエータ301を支持する筐体201と、を備えたアクチュエータユニット200と、から構成され、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200と、が着脱可能に装着されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 ポンプ10は、ダイアフラム150により、容積が変更可能なポンプ室119と、ポンプ室119へ動作流体を流入させる入口流路111と、ポンプ室119から動作流体を流出させる出口流路118と、を備えたポンプ室体101と、入、ダイアフラム150を駆動するアクチュエータ301と、アクチュエータ301を支持する筐体201と、を備えたアクチュエータユニット200と、から構成され、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200と、が着脱可能に装着されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ダイアフラムにより、ポンプ室内の容積を変更して流体の移動を行うポンプに関する。
従来、ダイアフラムにより、ポンプ室内の容積を変更して流体の移動を行うポンプとしては、ポンプ吸い込み・吐出用ユニットと、吸い込み側逆止弁と吐出側逆止弁を有するポンプ弁座ユニットと、ポンプアクチュエータユニットから構成され、ポンプ吸い込み・吐出用ユニットとポンプ弁座ユニット及びポンプ弁座ユニットとポンプアクチュエータユニットとの間にシール材としてのOリングを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、ポンプ室を備えるハウジングと、流体入口部と、流体出口部と、ダイアフラムと、ダイアフラムに固定されたアクチュエータから構成された構造や、円形圧力ボックスが上方部分と下方部分とに分離されており、ダイアフラムが円形圧力ボックスの上方部分と下方部分の間に接合されているポンプも知られている(例えば、特許文献2参照)。
このような特許文献1では、基本構造としては、ポンプ吸い込み・吐出用ユニットと、ポンプ弁座ユニットと、ポンプアクチュエータユニットの三体構造であり、構造が複雑になる他、流体のシール構造としては、Oリングを少なくとも3個使用している。このことにより、部品点数が増加する、また、Oリングは、長期間使用するうちにシール性が劣化することが考えられるので、定期的に交換しなければならないという煩わしさがある。さらに、流体の種類により耐薬品性を考慮し、Oリングの材質を変える必要性が生ずる。
また、ポンプ弁座ユニットは、合成樹脂で成形されており、流体の吸い込み部と吐出部の仕切り部はポンプ室の上方に浮いている構造であるため、Oリングの圧接力を高め、シール効果を維持するためには、厚みを大きくしなければないため、小型化は困難であると考えられる。
さらには、このような構造では、吸い込み口と吐出口の方向、位置が限定されるという問題もある。
さらには、このような構造では、吸い込み口と吐出口の方向、位置が限定されるという問題もある。
特許文献2では、流体入口部と流体出口部が、それぞれハウジングに接合され一体化されているので、接合する際、小型ポンプの場合、部品が小さいため扱いにくく、接合部のシール性を確保することが困難であることが考えられる。
また、他の実施例においては、ダイアフラムが、円形圧力ボックスの上方部分と下方部分の間で接合されているため、シール性の維持が困難である。
さらに、このような構造では、ポンプ室内の圧力に耐えるためには、円形圧力ボックスの肉厚を厚くしたり、ダイアフラムとの接合部の面積を大きくしなければならないため、小型化には不向きであるというような課題がある。
また、他の実施例においては、ダイアフラムが、円形圧力ボックスの上方部分と下方部分の間で接合されているため、シール性の維持が困難である。
さらに、このような構造では、ポンプ室内の圧力に耐えるためには、円形圧力ボックスの肉厚を厚くしたり、ダイアフラムとの接合部の面積を大きくしなければならないため、小型化には不向きであるというような課題がある。
また、このようなポンプでは、流体の種類を変えて使用できることが好ましいが、小型ポンプの場合、内部まで洗浄することが困難である。特許文献2では、ポンプ室とアクチュエータが分離できない構造となっているため、流体の種類によっては、其の都度、ポンプ全体を交換して使用しなければならないという課題もある。
本発明の目的は、ポンプ室ユニットとアクチュエータユニットとが着脱自在で、シール性が高く、小型で、長期間にわたって性能が維持できるポンプが提供できるポンプを提供することである。
本発明のポンプは、ダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、該ポンプ室へ動作流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から動作流体を流出させる出口流路と、が設けられたポンプ室体と、を備え、
前記ダイアフラムを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを支持する筐体と、を備えたアクチュエータユニットと、から構成され、
前記ポンプ室体と前記アクチュエータユニットと、が着脱可能に装着されていることを特徴とする。
ここで、アクチュエータとしては、圧電素子を採用することができる。
また、動作流体としては、水、生理食塩水や、シリコンオイル等の液体を採用することができる。
前記ダイアフラムを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを支持する筐体と、を備えたアクチュエータユニットと、から構成され、
前記ポンプ室体と前記アクチュエータユニットと、が着脱可能に装着されていることを特徴とする。
ここで、アクチュエータとしては、圧電素子を採用することができる。
また、動作流体としては、水、生理食塩水や、シリコンオイル等の液体を採用することができる。
この発明によれば、動作流体が流動されるポンプ室体と、アクチュエータユニットとが着脱可能な構造とされるため、ポンプ室体を分離してポンプ室の内部の洗浄をすることができ、動作流体の種類を変えて継続して使用することができる。
また、ポンプ室体とアクチュエータユニットが分離できるので、アクチュエータユニットは其のままに、ポンプ室体のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、簡単に切換えができるという効果がある。
また、ポンプ室体とアクチュエータユニットが分離できるので、アクチュエータユニットは其のままに、ポンプ室体のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、簡単に切換えができるという効果がある。
従って、このような構造によれば、ポンプ室体を動作流体の種類に合わせて用意しておけば、アクチュエータユニットは交換せずに使用できるので、低コスト化をはかることができる。また、ポンプ室ユニットとアクチュエータユニットとがユニット化されているので、組み立て性がよく、使用現場で簡単に組み立てることができる。
さらに、入口流路と出口流路とポンプ室から構成されるポンプ室体は、一体で形成されているため、シール性がよく、シール性を確保するための、例えばOリング等を使用しないので、耐久性がよく、長期間にわたってポンプの性能を維持することができる。
本発明のポンプは、前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密着固定され、他方の面が前記アクチュエータの端部に密接されていることが好ましい。
本発明では、ダイアフラムが、ポンプ室体に密着固定され、アクチュエータを含むアクチュエータユニットがポンプ室体と分離することができるので、ポンプ室体のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、簡単に切換えができるという効果がある。また、ポンプ室体を分離してポンプ室、入口流路や出口流路の内部の洗浄をすることができ、動作流体の種類を変えて継続して使用することができる。
また、ポンプ室体の流路が、アクチュエータユニットと分離されているため、塵埃がポンプ室に入りにくいという効果もある。
本発明では、ダイアフラムが、ポンプ室体に密着固定され、アクチュエータを含むアクチュエータユニットがポンプ室体と分離することができるので、ポンプ室体のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、簡単に切換えができるという効果がある。また、ポンプ室体を分離してポンプ室、入口流路や出口流路の内部の洗浄をすることができ、動作流体の種類を変えて継続して使用することができる。
また、ポンプ室体の流路が、アクチュエータユニットと分離されているため、塵埃がポンプ室に入りにくいという効果もある。
本発明のポンプは、前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密接され、他方の面が前記アクチュエータの端部に固着されていることが好ましい。
この発明では、ポンプ室体をアクチュエータユニットから分離した際に、ダイアフラムがアクチュエータ側に固着されているので、ポンプ室が開放され、内部の洗浄がより容易にできる。また、アクチュエータが収縮するダイアフラムの引き動作にダイアフラムが追従できるという効果もある。
この発明では、ポンプ室体をアクチュエータユニットから分離した際に、ダイアフラムがアクチュエータ側に固着されているので、ポンプ室が開放され、内部の洗浄がより容易にできる。また、アクチュエータが収縮するダイアフラムの引き動作にダイアフラムが追従できるという効果もある。
本発明では、前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密着固着される第1のダイアフラムと、前記第1のダイアフラムの他方の面が密接し、他方の面が前記アクチュエータに固着されている第2のダイアフラムと、から構成されていることが好ましい。
この発明によれば、前述したようなダイアフラムがポンプ室体に固着されている構造では、ダイアフラムとアクチュエータとは、密接関係にはあるが固定はされてない。このような構造では、例えば、特に、アクチュエータが収縮をした際に、アクチュエータとダイアフラムにわずかに隙間ができ、ダイアフラムが同期して振動しにくくなることが考えられる。この際、アクチュエータユニットに第2のダイアフラムが固着され、第2のダイアフラムは、第1のダイアフラムに密着されているため、第2のダイアフラムの振動によって第1のダイアフラムもアクチュエータの振動に追従して振動する。このことにより、ポンプ室体とアクチュエータユニットが分離可能な構造であっても、ポンプとしての機能をより確実に果たすことができるという効果がある。
また、第2のダイアフラムは、動作流体とは接触することがないので、耐薬品性を考慮する必要はなく、アクチュエータの振動と共振し易く、構造的に高強度の材料であれば制約条件が少なく、材料選択の自由度を広げることができる。
また、本発明では、前記ポンプ室体から前記筐体方向に延出された筒部と、前記筐体から延出された筒部と、が螺合固定されていることが好ましい。
ここで、螺合固定の構造としては、例えば、ポンプ室体の筒部と、アクチュエータユニットの筐体の筒部に雄螺子または雌螺子を設けて相互に螺合固定する構造や、別に固定螺子を用意し、其の固定螺子でポンプ室体とアクチュエータユニットとを螺合固定する構造が採用できる。
ここで、螺合固定の構造としては、例えば、ポンプ室体の筒部と、アクチュエータユニットの筐体の筒部に雄螺子または雌螺子を設けて相互に螺合固定する構造や、別に固定螺子を用意し、其の固定螺子でポンプ室体とアクチュエータユニットとを螺合固定する構造が採用できる。
この発明によれば、ポンプ室体の筒部とアクチュエータユニットの筒部との間で直接螺合固定されるため、構造が簡素で、螺合のためのスペースも小さくできるので小型で、かつ、確実にポンプ室体とアクチュエータユニットを装着固定することができる。
また、別に固定螺子で固定する構造においても、例えば、ポンプ室体の筒部と、アクチュエータユニットの外周部に鍔状の突起部とを固定螺子で螺合することで、容易にアクチュエータユニットとポンプ室体とを一体に固定することができる。
また、別に固定螺子で固定する構造においても、例えば、ポンプ室体の筒部と、アクチュエータユニットの外周部に鍔状の突起部とを固定螺子で螺合することで、容易にアクチュエータユニットとポンプ室体とを一体に固定することができる。
また、本発明では、前記筐体の底部と前記ダイアフラムとの間に、該ダイアフラムを押圧する押圧部材が備えられていることが望ましい。
ここで、押圧部材としては、金属製のスリーブや、ばね等の弾性体を採用することができる。
この発明によれば、ダイアフラムは、ポンプ室の周縁に、例えば、溶接等の固定手段で密着固定されるが、ポンプ室内は、動作流体が満たされアクチュエータが振動する際には高圧状態になるため、ダイアフラムの固定強度が充分確保できないことが考えられる。そこで、ダイアフラムと筐体の底部との間に押圧部材を備えることで、固定状態を補強することができる。
ここで、押圧部材としては、金属製のスリーブや、ばね等の弾性体を採用することができる。
この発明によれば、ダイアフラムは、ポンプ室の周縁に、例えば、溶接等の固定手段で密着固定されるが、ポンプ室内は、動作流体が満たされアクチュエータが振動する際には高圧状態になるため、ダイアフラムの固定強度が充分確保できないことが考えられる。そこで、ダイアフラムと筐体の底部との間に押圧部材を備えることで、固定状態を補強することができる。
さらに、アクチュエータとダイアフラムは密着固定されるが、製造上、アクチュエータの長さの寸法がばらつくことが考えられる。この際、押圧部材が弾性体であれば、この寸法のばらつきを押圧部材が吸収するとともに、ダイアフラムを押圧固定することができる。
本発明では、前記押圧部材の一方の端面と前記ダイアフラムとの間、または前記押圧部材の他方の端面と前記筐体の底部との間、または両方にスペーサーが備えられていることが望ましい。
このような構造では、押圧部材が、例えば、金属製のスリーブのような筒状部材であれば、前述したように、アクチュエータの寸法がばらついた際に、スペーサーで其のばらつきを吸収することができる。スペーサーが弾性体で形成されていればなおよい。
本発明では、前記筐体の筒部端面と前記ダイアフラムとの間にスペーサーが備えられていることが望ましい。
このような発明では、前述の押圧部材を用いない場合に、例えば、アクチュエータユニットをポンプ室体の筒部の内側に捩じ込み固定する際には、ダイアフラムは、アクチュエータの端面が固着されている筐体の筒部端面によって固定補強されるが、スペーサーが備えられることによって、アクチュエータの長さや、筐体の筒部長さの製造上のばらつきを吸収し、確実な固定補強ができる。スペーサーが弾性体で形成されていればなお好ましい。
このような発明では、前述の押圧部材を用いない場合に、例えば、アクチュエータユニットをポンプ室体の筒部の内側に捩じ込み固定する際には、ダイアフラムは、アクチュエータの端面が固着されている筐体の筒部端面によって固定補強されるが、スペーサーが備えられることによって、アクチュエータの長さや、筐体の筒部長さの製造上のばらつきを吸収し、確実な固定補強ができる。スペーサーが弾性体で形成されていればなお好ましい。
また、本発明では、前記押圧部材の一方の端面と前記ダイアフラムまたは前記押圧部材の他方の端面と前記筐体の底部との間、または両方にスペーサーが備えられていることが望ましい。
この発明によれば、押圧部材が、例えば、金属製のスリーブのような筒状部材の場合、押圧部材の両端面のどちらかにスペーサーが備えられている。このことによって、アクチュエータの長さのばらつきをスペーサーで吸収し、ダイアフラムの固定補強をより強固に行うことができる。
また、押圧部材の端面の両方にスペーサーを備えておけば、なお効果を高めることができる。さらに、アクチュエータユニットをポンプ室体に捩じ込み固定する際に、押圧部材が回転され、ダイアフラムを傷つけることを防止できるというような効果もある。
また、押圧部材の端面の両方にスペーサーを備えておけば、なお効果を高めることができる。さらに、アクチュエータユニットをポンプ室体に捩じ込み固定する際に、押圧部材が回転され、ダイアフラムを傷つけることを防止できるというような効果もある。
本発明のポンプは、前記ポンプ室ユニットの筒部と前記筐体の筒部、またはどちらか一方に前記アクチュエータの電極と導通するリード線が挿通される貫通孔が設けられていることが好ましい。
本発明では、アクチュエータが圧電素子である場合、圧電素子を伸縮振動させるために積層された駆動電極が設けられている。この駆動電極に、例えば、外部制御回路から交流電圧を印加するリード線が備えられるが、このリード線がポンプ外部に挿通される貫通孔が、ポンプ室体またはアクチュエータユニットの筒部に設けられることによって、外部制御回路との接続を可能にすることができる。この際、貫通孔は、1箇所、または2箇所設けられる。
2箇所設けられた場合には、ポンプの外部制御回路に対してのレイアウトの選択肢が増えるという効果もある。
2箇所設けられた場合には、ポンプの外部制御回路に対してのレイアウトの選択肢が増えるという効果もある。
また、本発明では、前記筐体の底部に、前記アクチュエータの電極に導通するリード線が挿通される貫通孔が設けられていることが好ましい。
このような構造では、リード線が挿通される貫通孔が、アクチュエータが固着される筐体の底部に設けられるので、筐体にのみ貫通孔を設けておけば、シンプルな構成を実現できる。この際、貫通孔は、1個でも2個でもよい。
このような構造では、リード線が挿通される貫通孔が、アクチュエータが固着される筐体の底部に設けられるので、筐体にのみ貫通孔を設けておけば、シンプルな構成を実現できる。この際、貫通孔は、1個でも2個でもよい。
本発明では、前記ポンプ室体が、金属粉体成形によって成形されていることが好ましい。
このようなポンプ室体は、ポンプ室と、管状の入口流路と出口流路と、アクチュエータユニットとの接合部(筒部)とを備えているため複雑な凹凸が構成されている。其のため、金属粉体成形(一般に、MIM:Metal Injection Moldと呼ばれる)で、一体で成形されるので、複雑な形状でも容易に形成することができる。
また、このことにより、入口流路、出口流路等に接合部がないため、動作流体の漏液を防止できる。
金属粉体成形のほかに、精密鋳造などで成形することができるが、材質として、耐薬品性に優れたステンレス鋼やチタン合金等を採用する際には、製造手段としては、金属粉体成形がより好ましい。
このようなポンプ室体は、ポンプ室と、管状の入口流路と出口流路と、アクチュエータユニットとの接合部(筒部)とを備えているため複雑な凹凸が構成されている。其のため、金属粉体成形(一般に、MIM:Metal Injection Moldと呼ばれる)で、一体で成形されるので、複雑な形状でも容易に形成することができる。
また、このことにより、入口流路、出口流路等に接合部がないため、動作流体の漏液を防止できる。
金属粉体成形のほかに、精密鋳造などで成形することができるが、材質として、耐薬品性に優れたステンレス鋼やチタン合金等を採用する際には、製造手段としては、金属粉体成形がより好ましい。
本発明のポンプは、前記ポンプ室体と前記アクチュエータユニットとが一次固定され、かつ、本体装置に取り付けられることによって二次固定されていることが好ましい。
ここで、本体装置としては、プロジェクタ等の電子機器の冷却装置や、ポンプ単独で支持台などに固定して使用する際の支持台等を含む。また、一次固定とは、仮固定のことで、分離可能な固定のことを意味し、二次固定とは、ポンプの機能が充分果たせる程度の本固定を意味する。
ここで、本体装置としては、プロジェクタ等の電子機器の冷却装置や、ポンプ単独で支持台などに固定して使用する際の支持台等を含む。また、一次固定とは、仮固定のことで、分離可能な固定のことを意味し、二次固定とは、ポンプの機能が充分果たせる程度の本固定を意味する。
このような発明では、ポンプ室体とアクチュエータユニットとは仮固定された後、本体装置に固定する際に、ポンプ室体とアクチュエータユニットとを同時に本固定することができるので、本体装置にポンプを固定するための固定部や固定部材を別に設ける必要がなく、簡単な構造でポンプを本体装置に取り付けることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図12は本発明の実施形態のポンプが示されている。
図1〜図12は本発明の実施形態のポンプが示されている。
図1は、実施例1のポンプの縦断面図が示されている。図1において、ポンプ10は、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とを備えている。
ポンプ室ユニット100は、動作流体が流入される入口流路111と、流出される出口流路117,118とを備えるポンプ室体101と、ダイアフラム150と、動作流体の脈流を防止する脈流吸収手段としての弾性膜151とから構成されている。
ポンプ室ユニット100は、動作流体が流入される入口流路111と、流出される出口流路117,118とを備えるポンプ室体101と、ダイアフラム150と、動作流体の脈流を防止する脈流吸収手段としての弾性膜151とから構成されている。
ポンプ室体101は、平面視外形は略円筒形であり、側面一方方向に入口流路111が穿設されたパイプ状の入口接続管110が突出して形成され、入口流路111は、弾性壁室112に流通している。入口流路の先端部は、図示しないチューブ等の外部配管に接続され、動作流体が供給される。入口接続管110の略直線上の反対側には、出口流路117,118が穿設されたパイプ状の出口接続管116が突出して形成されている。出口流路117の内側端部は、ポンプ室119に流通しており、他端は、動作流体の吐出口となっていおり、図示しない外部配管に接続される。
出口流路118は、長手方向途中からポンプ室119に接続されるまでの範囲は、出口部よりも内径が小さい出口流路117が形成されている。
出口流路118は、長手方向途中からポンプ室119に接続されるまでの範囲は、出口部よりも内径が小さい出口流路117が形成されている。
入口流路111が流通されている弾性壁室112は、ポンプ室体101の略中央に円筒状の凹みとして形成され、図中、上方の開口部上面121に弾性膜151が密閉固定され、ポンプ室119側の開口部113は、弾性壁室112の内径よりも開口部直径が小さく設定されている。この開口部113のポンプ室119側の周縁部には、流体抵抗要素としての逆止弁130が固着され、入口流路111から出口流路117に流通されるように開放され、その逆は密閉される。
なお、小型で、5kHz程度の一般のポンプより高周波駆動される本実施例のようなポンプでは、弾性膜151、弾性壁室112が備えられることが好ましいが、必ずしもなくてもよい。
なお、小型で、5kHz程度の一般のポンプより高周波駆動される本実施例のようなポンプでは、弾性膜151、弾性壁室112が備えられることが好ましいが、必ずしもなくてもよい。
入口流路111からポンプ室119側の開口部113に連続する壁の角部は、動作流体の流体抵抗を減ずるために斜面114,115が形成されている。
ポンプ室体101の開口部113を挟んで弾性壁室112の反対側に薄く形成された凹みが形成され、ダイアフラム150で密閉された空間がポンプ室119である。
ポンプ室体101の開口部113を挟んで弾性壁室112の反対側に薄く形成された凹みが形成され、ダイアフラム150で密閉された空間がポンプ室119である。
ポンプ室体101は、金属粉体成形(Metal Injection Mold)で形成されている。金属粉体成形のほかに、精密鋳造などで成形することができるが、耐薬品性、防錆、構造的強度を配慮した材質として、ステンレス鋼やチタン合金等を採用する際には、製造手段としては、金属粉体成形がより好ましい。ダイアフラム150は、ステンレス鋼等の円盤状の薄板で、厚みは20μm程度とされ、外周部がポンプ室119の周縁部に接着、溶接、ロー付け等の固着手段で密着固着されている。
弾性膜151の上面には、弾性膜保護部材としての上板140が載置されたうえ、その外周部を固定螺子155でポンプ室体101に弾性膜151と共に螺合固定される。固定螺子155は、本図面では、1本だけ記載されているが、3本または4本の固定螺子を周方向等間隔で備られる。
弾性膜151は、動作流体が脈動した際に、断面方向に撓んで脈動を吸収するが、上板140の弾性膜151と接する面側には、弾性膜151が撓んでも接触しない範囲の凹みが設けられ、平面方向中央部には、上板140と弾性膜151で密閉された空気を開放するための孔103が設けられている。
弾性膜151は、動作流体が脈動した際に、断面方向に撓んで脈動を吸収するが、上板140の弾性膜151と接する面側には、弾性膜151が撓んでも接触しない範囲の凹みが設けられ、平面方向中央部には、上板140と弾性膜151で密閉された空気を開放するための孔103が設けられている。
なお、本実施例(図1参照)では、出口接続管116は、入口接続管110に対して、略直線上の反対側に設けられているが、平面方向どの位置にも自在に設けることができる。
ポンプ室体101は、弾性壁室112とは反対側に、突出された筒部122が形成され、其の端面には、アクチュエータユニット200を固定するための雌螺子が設けられている。筒部122の内側のポンプ室119の開口部は、ポンプ室119のアクチュエータユニット200側を密閉するダイアフラム150が密着固定されている。ポンプ室119のダイアフラム150と接触する壁の角部は、滑らかに丸められている。
この筒部122の内側にアクチュエータユニット200の筐体201が挿着される。
この筒部122の内側にアクチュエータユニット200の筐体201が挿着される。
筐体201は、一方が閉塞され,他方が開口された筒状をしており、筒部202と、筒部外周から外形方向に突出された鍔部203とが形成されている。筒部202がポンプ室体の筒部122の内側に圧入されているが、筒部202と筒部122との嵌合関係は、ポンプ10の組み立て工程中においては、脱落せず、分解は可能な程度のしまり嵌めの関係に設定され、ここでは、この固定を一次固定と称す。
筒部202の端部はダイアフラム150を押圧しているが、筒部202の内径は、上台401に接触しない大きさとされ、ダイアフラム150と接触する角部は滑らかに形成されている。ダイアフラム150と接触する内径は、ポンプ室体101がダイアフラム150と接触する部分の内径と略同じである。
筒部202の端部はダイアフラム150を押圧しているが、筒部202の内径は、上台401に接触しない大きさとされ、ダイアフラム150と接触する角部は滑らかに形成されている。ダイアフラム150と接触する内径は、ポンプ室体101がダイアフラム150と接触する部分の内径と略同じである。
一次固定後、鍔部203に設けられた固定螺子205の挿通孔とポンプ室体の筒部122に設けられた雌螺子との間で、固定螺子205によって、筐体201(アクチュエータユニット200)とポンプ室ユニット100とが、しっかり固定される。ここでは、この固定を二次固定と称し、ポンプ10が使用できる充分な強度で一体化される。
筐体201の筒部202の内側には、アクチュエータ301が備えられている。
筐体201の筒部202の内側には、アクチュエータ301が備えられている。
アクチュエータ301は、長手方向に伸縮振動する圧電素子でであり、一方の端面には、上台401が固着され、他方の端部は、筐体201の底部209に固着されている。
上台401は、アルミニウム合金製等の比重の小さい材料で形成された円盤であり、アクチュエータ301の固着面との反対側の面が、ダイアフラム150に密接されている。アクチュエータ301は、外部制御回路(図示せず)から交流電圧が印加されることで、伸縮振動を行い、伸びたときにダイアフラム150を押して撓ませてポンプ室119の容積を減じ、収縮したときには、元の状態に引き戻し、ポンプ室119の容積を増加させる。
上台401のダイアフラム150と接触する外周部は、ダイアフラム150を撓ませた際に、ダイアフラム150に応力集中しないように滑らかな丸みを形成している。
なお、上台401は、アクチュエータの端部面積、形状を適切な設定を行えば、省略することができる。
上台401は、アルミニウム合金製等の比重の小さい材料で形成された円盤であり、アクチュエータ301の固着面との反対側の面が、ダイアフラム150に密接されている。アクチュエータ301は、外部制御回路(図示せず)から交流電圧が印加されることで、伸縮振動を行い、伸びたときにダイアフラム150を押して撓ませてポンプ室119の容積を減じ、収縮したときには、元の状態に引き戻し、ポンプ室119の容積を増加させる。
上台401のダイアフラム150と接触する外周部は、ダイアフラム150を撓ませた際に、ダイアフラム150に応力集中しないように滑らかな丸みを形成している。
なお、上台401は、アクチュエータの端部面積、形状を適切な設定を行えば、省略することができる。
前述したポンプの構造では、ポンプ室体101とダイアフラム150は密着固定され、ダイアフラム150とアクチュエータ301(上台401)は密接されていたが、ポンプ室体101とダイアフラム150とが密接され、ダイアフラム150とアクチュエータ301(上台401)とが密着固定される構造もできる。この際、ダイアフラム150は、アクチュエータ301と共に筐体201の筒部端部にも固着してもよい。
筐体201の筒部202の側面には、内側から外側に貫通孔204が設けられている。この貫通孔204には、図示しないが、アクチュエータ301に交流電圧を印加するためのリード線が挿通される。この貫通孔204は、図1では2箇所設けられているが、リード線が挿通できれば1箇所だけでもよく、外部制御回路との位置関係から任意に選択された位置、数に設定することができる。
また、貫通孔204は、筒部202の側面に設けることができる他、筐体201の底部209に設けることができる。この貫通孔204は、図中、二点鎖線で示されるように、アクチュエータ301と筒部202の内壁との間に1個または2個設けられ、図示しないリード線が挿通される。これらの貫通孔204は、筒部202の側面と筐体201の底部209に設けられた貫通孔204と組み合わせて設けることもできる。
次に、実施例1に係る逆止弁130について説明する。
図2は、本実施例1の逆止弁130の平面形状を示す。図2において、逆止弁130は、ステンレス鋼等の耐食性、高弾性材料製の薄板円盤である。中央部に馬蹄形のスリットによって、周縁部131と弁体部133と弾性部132とが形成されている。
周縁部131は、ポンプ室体101の開口部113のポンプ室119側の周縁部に固着され、弁体部133がアクチュエータ301の振動に略同期して弾性部132を基部として振動され、開口部113(図1、図2参照)の開閉が行われる。
この逆止弁130は、周縁部131が固着強度を得るために厚くされ、弾性部132と弁体部133は、アクチュエータ301の振動に追従し易くするためと、開口部113の接触面に追従し易くするために薄く形成されていることが好ましい。
図2は、本実施例1の逆止弁130の平面形状を示す。図2において、逆止弁130は、ステンレス鋼等の耐食性、高弾性材料製の薄板円盤である。中央部に馬蹄形のスリットによって、周縁部131と弁体部133と弾性部132とが形成されている。
周縁部131は、ポンプ室体101の開口部113のポンプ室119側の周縁部に固着され、弁体部133がアクチュエータ301の振動に略同期して弾性部132を基部として振動され、開口部113(図1、図2参照)の開閉が行われる。
この逆止弁130は、周縁部131が固着強度を得るために厚くされ、弾性部132と弁体部133は、アクチュエータ301の振動に追従し易くするためと、開口部113の接触面に追従し易くするために薄く形成されていることが好ましい。
続いて、本発明のポンプ10の駆動動作について説明する。
図3は、ポンプ室119内の圧力とダイアフラム150の変位の関係を示すグラフである。図1も参照して説明する。まず、アクチュエータ301に交流電圧が供給されることによってダイアフラム150が振動して、ポンプ室119の容積が連続して変化する。
図3は、ポンプ室119内の圧力とダイアフラム150の変位の関係を示すグラフである。図1も参照して説明する。まず、アクチュエータ301に交流電圧が供給されることによってダイアフラム150が振動して、ポンプ室119の容積が連続して変化する。
この際、ポンプ10の負荷圧力を1.5気圧としてポンプを運転して、動作流体の吐出流量が多い状態の時のダイアフラム150の変位(μm)、ポンプ室119内圧力(気圧)の波形を図3に示す。ダイアフラム150の変位波形において、波形の傾きが正の領域は、アクチュエータ301が伸びてポンプ室119内の容積が減少している過程である。一方、波形の傾きが負の領域は、アクチュエータ301が収縮してポンプ室119内の容積が増大していく過程である。
ポンプ室119内圧力は、ポンプ室119の容積減少過程が始まると圧力上昇が始まる。そして、後述する理由によって、この容積減少過程が終了する前に、圧力は最大値を迎え減少し始める。さらに、ポンプ室119の容積減少過程が始まると、引き続き圧力は減少し続け、この容積減少過程の途中でポンプ室119内に真空状態が発生し、圧力0気圧の一定値となる。
このときの入口流路111と出口流路118(117)における流量の波形の関係のグラフを図4に示す。ポンプ119を運転した時に順方向(負方向)へ流れる流量をグラフ上で正方向としている。
出口流路118(117)の流量は、ポンプ室119内圧力が上昇し負荷圧力を上回ると増加し始める。そして、ポンプ室119内の動作流体が出口流路117から流出し始め、流出量がダイアフラム150の変位によるポンプ室119の容積減少量を上回るポイントでポンプ室119内の圧力は減少し始める。ポンプ室119内圧力が減少し、負荷圧力よりも低下すると出口流路118(117)の流量は減少し始める。これらの流量変化率は、ポンプ室119内圧力と負荷圧力との圧力差を出口流路118(117)のイナータンス値で除した値ほぼ等しい。
一方、入口流路111では、ポンプ室119内圧力が大気圧よりも減少すると、その圧力差によって逆止弁130が開き流量が増加し始める。また、ポンプ室119内圧力が上昇し大気圧よりも増加すると減少し始める。これらの流量変化率は逆止弁130が開放されている期間は、前述したことと同様に、ポンプ室119内圧力と入り口流路手前の圧力との圧力差を入口流路111のイナータンス値で除した値と等しい。そして、逆止弁130の逆止効果によって逆流が防止されている。
従って、前述した実施例1では、動作流体が流動されるポンプ室ユニット100(ポンプ室体101)と、アクチュエータユニット200とが着脱可能な構造とされるため、ポンプ室ユニット100を分離して内部の洗浄をすることができ、動作流体の種類を変えて継続して使用することができる。
また、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が分離できるので、アクチュエータユニット200は其のままに、ポンプ室ユニット100のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、すぐにポンプの使用が開始できるという効果がある。
また、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が分離できるので、アクチュエータユニット200は其のままに、ポンプ室ユニット100のみ取り替えれば動作流体の種類を変えても、すぐにポンプの使用が開始できるという効果がある。
従って、このような構造によれば、ポンプ室ユニット100のみを動作流体の種類に合わせて複数用意しておけば、アクチュエータユニット200は交換せずに使用できるので、低コスト化をはかることができる。
また、ポンプ室体101にダイアフラム150が密着固定される構造では、ポンプ室119が密閉されているので、ポンプ室体内に塵埃が侵入しにくいという効果があり、組み立て性もよく、使用現場で簡単に組み立てることができる。
また、ダイアフラム150をアクチュエータ301側に密着固定した場合の構造では、ポンプ室119のダイアフラム側も開放されるので、ポンプ室体101の内部の洗浄がより容易にできるという効果の他、アクチュエータ301が収縮するダイアフラム150の引き動作の際に、確実にダイアフラム150が追従できるという効果もある。
また、ポンプ室体101にダイアフラム150が密着固定される構造では、ポンプ室119が密閉されているので、ポンプ室体内に塵埃が侵入しにくいという効果があり、組み立て性もよく、使用現場で簡単に組み立てることができる。
また、ダイアフラム150をアクチュエータ301側に密着固定した場合の構造では、ポンプ室119のダイアフラム側も開放されるので、ポンプ室体101の内部の洗浄がより容易にできるという効果の他、アクチュエータ301が収縮するダイアフラム150の引き動作の際に、確実にダイアフラム150が追従できるという効果もある。
筐体201の筒部202または底部209には、リード線が挿通される貫通孔204が形成されているので、筐体201の内部にあるアクチュエータ301と外部制御回路との接続を可能にすることができる。筐体201の底部209に設けられる場合は、筐体201にのみ貫通孔204を設けておけばよいので、シンプルな構成野ポンプを実現できる。
さらに、入口流路111と出口流路118(117)とポンプ室119から構成されるポンプ室室体101は、金属粉体成形によって一体で形成されているため、入口接続管110、出口接続管116など凹凸が多いにもかかわらず容易に成形することができ、また、接合面が少ないのでシール性がよく、シール性を確保するための、例えばOリング等を使用しないので、耐久性がよく、長期間にわたってポンプの性能を維持することができる。
図5は、実施例2のポンプ10の部分断面図を示す。実施例2は、実施例1が、ダイアフラム150を1枚使用されていたことに対し、ダイアフラムを2枚使用したものであり、他の構成及びポンプ10の動作は実施例1と同じであるため、共通部分の説明は省略する。
図5において、ダイアフラム150(第1のダイアフラム)は、実施例1において説明したように、ポンプ室119周縁に固着されている。実施例2で新たに設けられた第2のダイアフラム160は、ほぼ第1のダイアフラム150と同じ形状、同じ材質で形成され、アクチュエータ301に固着された上台401の端面に固着されている。
図5において、ダイアフラム150(第1のダイアフラム)は、実施例1において説明したように、ポンプ室119周縁に固着されている。実施例2で新たに設けられた第2のダイアフラム160は、ほぼ第1のダイアフラム150と同じ形状、同じ材質で形成され、アクチュエータ301に固着された上台401の端面に固着されている。
この第2のダイアフラム160は、第1のダイアフラム150の表面に密着されている。第2のダイアフラム160は、アクチュエータ301に固着されているので、アクチュエータ301の伸縮振動に追従して振動される。第2のダイアフラムが振動する際、ポンプ室119の容積を減少する方向に移動する時には、第1のダイアフラム150を押圧し、ポンプ室119の容積を減少させる。
また、アクチュエータ301が収縮してポンプ室119の容積を増大させる方向に移動する際には、第1のダイアフラム150と第2のダイアフラム160が密着されているため、第1のダイアフラム150が、第2のダイアフラム160の移動に追従して移動する。
この際、第1のダイアフラム150と第2のダイアフラム160との間にわずかな間隙ができた場合には、この間隙はポンプ室119内の圧力に対して負圧になるため、第1のダイアフラム150が、第2のダイアフラム160に接触するまで移動し、其の結果、ダイアフラム150,160は同じようにアクチュエータ301の振動に追従して振動して、動作流体を吐出させる。
この際、第1のダイアフラム150と第2のダイアフラム160との間にわずかな間隙ができた場合には、この間隙はポンプ室119内の圧力に対して負圧になるため、第1のダイアフラム150が、第2のダイアフラム160に接触するまで移動し、其の結果、ダイアフラム150,160は同じようにアクチュエータ301の振動に追従して振動して、動作流体を吐出させる。
さらに、第1のダイアフラムと第2のダイアフラムの少なくとも一方の、双方が接する面に、剥離容易な粘着剤等を塗布することにより、第1のダイアフラム150は第2のダイアフラム160に完全に追従する。
なお、第2のダイアフラム160は、上台401と共に、筐体201の筒部202の端部に固着してもよく、筐体201の筒部202の端部で第1のダイアフラム150とともに押圧されている。
なお、第2のダイアフラム160は、上台401と共に、筐体201の筒部202の端部に固着してもよく、筐体201の筒部202の端部で第1のダイアフラム150とともに押圧されている。
従って、前述した実施例1では、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とは、分離可能な構造になっている。このことから、ダイアフラム150とアクチュエータ301(上板401)とは、密着関係にはあるが固定はされないので、このような構造では、例えば、アクチュエータ301が伸縮振動をした際に、ダイアフラム150が同期しないことが考えられる。
前述した実施例2では、アクチュエータユニット200に第2のダイアフラム160が備えられ、第2のダイアフラム160はアクチュエータ301の振動に追従して振動する。第1のダイアフラム150と第2のダイアフラム160とは密着されているため、第2のダイアフラム160の振動によって第1のダイアフラム150もアクチュエータ301の振動に追従して振動する。このことにより、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が分離可能な構造であっても、ポンプとしての機能をより確実に果たすことができるという効果がある。
また、第2のダイアフラム160は、動作流体とは接触することがないので、耐薬品性を考慮する必要はなく、アクチュエータ301の振動に共振し易い、構造的に高強度の材料であれば制約条件が少なく、材料選択の自由度を広げることができる。
図6は、実施例3のポンプ10のポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200の固定構造が示されている。固定構造以外は、実施例1と同じであるため共通部分の説明は省略する。
図6は、本実施例3のポンプ10の断面図を示す。図6において、ポンプ室体101は、アクチュエータユニット200に向かって筒部122が延出され、この筒部122の壁面内部には、雌螺子が設けられている。また、筒部122の内側から外側に貫通する貫通孔120が穿設され、この貫通孔120と筒部122の端部との途中には、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との固定を補強するための止め螺子用の雌螺子が設けられている。
図6は、本実施例3のポンプ10の断面図を示す。図6において、ポンプ室体101は、アクチュエータユニット200に向かって筒部122が延出され、この筒部122の壁面内部には、雌螺子が設けられている。また、筒部122の内側から外側に貫通する貫通孔120が穿設され、この貫通孔120と筒部122の端部との途中には、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との固定を補強するための止め螺子用の雌螺子が設けられている。
筐体201のポンプ室119に向かって延出された筒部202の外周には、ポンプ室体101の筒部122の雌螺子に対応した雄螺子が設けられている。また、組み立てられたときに、前述のポンプ室体101の筒部122の貫通孔120と同じ位置に、貫通孔204が穿設されている。貫通孔120,204には、図示しないリード線が挿通される。
アクチュエータユニット200は、ポンプ室体101の筒部122内に捩じ込まれて固定される。この際、筐体201の筒部202の端部207とダイアフラム150との間に、リング状のスペーサー220が装着されており、端部207によってダイアフラム150の周縁部を押圧している。
また、筐体201の外周には、筐体201をポンプ室ユニット100に捩じ込みやすくするためにローレット208が形成されている。
アクチュエータユニット200は、ポンプ室体101の筒部122内に捩じ込まれて固定される。この際、筐体201の筒部202の端部207とダイアフラム150との間に、リング状のスペーサー220が装着されており、端部207によってダイアフラム150の周縁部を押圧している。
また、筐体201の外周には、筐体201をポンプ室ユニット100に捩じ込みやすくするためにローレット208が形成されている。
スペーサー220は、弾性部材であり、金属製のばね座金や、合成樹脂製のリングが採用される。スペーサー220の外径は、筒部122の内径より小さく、内径は上台401に接触しない大きさに設定されており、ダイアフラム150と接触する角部は滑らか形成されている。また、ダイアフラム150との接触範囲は、ポンプ室体101がダイアフラム150と接触する範囲と略同じである。このスペーサー220は、ダイアフラム150の固定補強をすると共に、筐体201をポンプ室体101に螺合固定した際に、アクチュエータ301の長さ、上台401の厚み、筒部202の深さ等の製造上の寸法のばらつきを吸収するために設けられている。
ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200を螺合固定した後、さらに、側面方向から、すり割止め螺子206によって、補強固定される。
ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200を螺合固定した後、さらに、側面方向から、すり割止め螺子206によって、補強固定される。
従って、実施例3では、ポンプ室ユニット101の筒部122とアクチュエータユニット200の筒部202との間で直接螺合固定されるため、構造が簡素で、螺合のためのスペースも小さくできるので小型で、かつ、確実にポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200を装着固定することができる。
また、実施例1のように、別に固定螺子205で固定する構造においても、例えば、ポンプ室ユニット100の筒部122と、アクチュエータユニット200の筒部202の外周部に設けられた鍔部203とを固定螺子で螺合することで、アクチュエータユニット200とポンプ室ユニット100との固定を補強することができる。この場合、すり割止め螺子206は不要である。
また、実施例1のように、別に固定螺子205で固定する構造においても、例えば、ポンプ室ユニット100の筒部122と、アクチュエータユニット200の筒部202の外周部に設けられた鍔部203とを固定螺子で螺合することで、アクチュエータユニット200とポンプ室ユニット100との固定を補強することができる。この場合、すり割止め螺子206は不要である。
また、アクチュエータユニット200をポンプ室ユニット100に捩じ込み固定する際には、ダイアフラム150は、筐体201の筒部端面207によって固定補強されるが、スペーサー220が備えられることによって、アクチュエータ301の長さや、筐体の筒部202長さ、上台401の厚みなどの製造上のばらつきを吸収し、ダイアフラム150を確実に固定ができ、ポンプ10の性能を確保することができ、また、長期間にわたって維持することができる。
図7は、本発明の実施例4のポンプ10が示されている。
図7は、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200の固定構造の他の実施例を示す断面図であり、実施例1、実施例3とは、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200の固定構造のみが異なるため、他の共通部分の説明は省略する。図7において、ポンプ室体101の筒部122の外周には、雄螺子が形成され、また、筒部122には、内側から外側に図示しないリード線が挿通される貫通孔120が穿設されている。
図7は、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200の固定構造の他の実施例を示す断面図であり、実施例1、実施例3とは、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200の固定構造のみが異なるため、他の共通部分の説明は省略する。図7において、ポンプ室体101の筒部122の外周には、雄螺子が形成され、また、筒部122には、内側から外側に図示しないリード線が挿通される貫通孔120が穿設されている。
アクチュエータユニット200の筐体201には、ポンプ室ユニット100に向けて筒部202が形成され、筒部202は、筒部122の外側を覆うような大きさであり、その内側には、雌螺子が形成されている。アクチュエータユニット200をポンプ室ユニット100に捩じ込んでポンプ10が一体化、固定される。
筒部202には、ポンプ室体101の筒部119に設けられた貫通孔120と同じ位置に図示しないリード線が挿通される貫通孔204が穿設されている。
これら筐体201の底部209とダイアフラム150との間に押圧部材としてのスリーブ230が挟み込まれている。
筒部202には、ポンプ室体101の筒部119に設けられた貫通孔120と同じ位置に図示しないリード線が挿通される貫通孔204が穿設されている。
これら筐体201の底部209とダイアフラム150との間に押圧部材としてのスリーブ230が挟み込まれている。
スリーブ230は、金属製の円筒形部材であり、筒部外径は、ポンプ室体101の筒部122の内径に遊嵌関係とされ、内径は上台401に接触しない大きさに設定され、ほぼポンプ室119の空間直径と同じである。長さは、筐体201をポンプ室ユニット101に組み込んだ際に筐体の底部209によってダイアフラム150の周縁を押圧できる大きさである。また、スリーブ230のダイアフラム119との接触部は、角部が滑らかに丸められており、ダイアフラム150が振動されたときに接触している角部で応力集中がおきないような形状に形成されている。
また、スリーブ230の側面には、貫通孔120,204と同じ位置にリード線挿通用の貫通孔231が設けられている。なお、リード線を挿通する貫通孔は、筐体201の底部209のアクチュエータ301と後述するスリーブ230との空間に設けることもできる。この場合、筒部122,202の貫通孔120,204は省略できる。
また、スリーブ230の側面には、貫通孔120,204と同じ位置にリード線挿通用の貫通孔231が設けられている。なお、リード線を挿通する貫通孔は、筐体201の底部209のアクチュエータ301と後述するスリーブ230との空間に設けることもできる。この場合、筒部122,202の貫通孔120,204は省略できる。
従って、実施例4では、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との一体化は、ポンプ室体101の筒部122の外側にアクチュエータユニット200の筐体201を被せるようにして螺合固定されるため、前述の実施例1〜実施例3と同様にポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200は、着脱自在であり、このことによる効果も同様に得ることができる。
また、ダイアフラム150は、スリーブ230によってしっかり押圧されているため、ポンプ室119内圧力が高圧になっても剥離されることはなく、さらには、スリーブ230のダイアフラム150との接触している部分の内径が、ポンプ室体101がダイアフラム150と接触している内径と略同じであるので、ダイアフラム150の振動がスリーブ230を備えても、スリーブ230が無い場合と変わらず安定した振動が得られ、動作流体を安定して吐出することができる。
スリーブ230のダイアフラム150と接触する角部は、滑らかに丸められているため、ダイアフラム150に応力集中がおきにくいので、長期間にわたって安定した振動を持続できるという効果もある。
スリーブ230のダイアフラム150と接触する角部は、滑らかに丸められているため、ダイアフラム150に応力集中がおきにくいので、長期間にわたって安定した振動を持続できるという効果もある。
図8は、本発明の実施例5のポンプを示す。
図8は、実施例5の断面図であり、実施例5は、前述の実施例4の構造と比べてスペーサー220を備えた点が異なり、他の構造は同じであるため説明は省略する。図8において、スリーブ230と筐体201の底部209との間にリング状のスペーサー220が備えられている。スペーサー220は、合成樹脂製のリングや、金属のばね座金等であり、ダイアフラム150は、スリーブ230とスペーサー220を介して押圧されている。
スペーサー220の内径は、スリーブ230の内径より小さく、外径は、スリーブ230の外径より大きく設定されている。
図8は、実施例5の断面図であり、実施例5は、前述の実施例4の構造と比べてスペーサー220を備えた点が異なり、他の構造は同じであるため説明は省略する。図8において、スリーブ230と筐体201の底部209との間にリング状のスペーサー220が備えられている。スペーサー220は、合成樹脂製のリングや、金属のばね座金等であり、ダイアフラム150は、スリーブ230とスペーサー220を介して押圧されている。
スペーサー220の内径は、スリーブ230の内径より小さく、外径は、スリーブ230の外径より大きく設定されている。
スペーサー220は、図示しないが、スリーブ230とダイアフラム150との間に備えてもよく、また、ダイアフラム150とスリーブ230の間、及びスリーブ230と筐体201の底部209との間の両方に備えてもよい。
スリーブ230とダイアフラム150の間にスペーサー220を備える場合は、スペーサー220の内径は、押圧された際にポンプ室119の空間内径と略同じに、また外径は、ポンプ室体101の筒部122より小さくなるように設定されている。この際、スペーサー220は、ダイアフラム150との接触面を均一に押圧するために合成樹脂等の弾性がある材料で、平面が平行に形成されていることが好ましい。
スリーブ230とダイアフラム150の間にスペーサー220を備える場合は、スペーサー220の内径は、押圧された際にポンプ室119の空間内径と略同じに、また外径は、ポンプ室体101の筒部122より小さくなるように設定されている。この際、スペーサー220は、ダイアフラム150との接触面を均一に押圧するために合成樹脂等の弾性がある材料で、平面が平行に形成されていることが好ましい。
従って、実施例5では、スペーサー220を備えることによって、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200を組み立てる際に、スリーブ230の長さ、上台401、アクチュエータ301が製造上ばらついても、スペーサー220で吸収し、ダイアフラム150をより確実に押圧できる。このことにより、前述の実施例4と同様な効果を得ることができるのである。
図9は、本発明の実施例6のスペーサーとしての弾性部材240の拡大図が示されている。
図9は、実施例4で用いられたスリーブ230の替わりに弾性部材を備えた正面図で、他の構造は実施例5と同じため説明を省略する。図9(a)において、弾性部材240は、断面が矩形のコイルばねであり、外径及び内径は、それぞれ前述の実施例5のスリーブ230の外径、内径と同じに設定される。長さは、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が組み立てられた際に、ダイアフラム150と底部209との距離よりも大きい。弾性部材240は、ダイアフラム150と筐体201の底部209の間に装着され、ポンプ室ユニット100にアクチュエータユニット200を固定する際に撓められて、ダイアフラム150を押圧固定する。ここで、弾性部材240は、断面が円形のコイルばねも採用することができるが、共に、ダイアフラム150及び底部209との接触部は、それぞれダイアフラム150、底部209の面に平行とされる。
図9は、実施例4で用いられたスリーブ230の替わりに弾性部材を備えた正面図で、他の構造は実施例5と同じため説明を省略する。図9(a)において、弾性部材240は、断面が矩形のコイルばねであり、外径及び内径は、それぞれ前述の実施例5のスリーブ230の外径、内径と同じに設定される。長さは、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が組み立てられた際に、ダイアフラム150と底部209との距離よりも大きい。弾性部材240は、ダイアフラム150と筐体201の底部209の間に装着され、ポンプ室ユニット100にアクチュエータユニット200を固定する際に撓められて、ダイアフラム150を押圧固定する。ここで、弾性部材240は、断面が円形のコイルばねも採用することができるが、共に、ダイアフラム150及び底部209との接触部は、それぞれダイアフラム150、底部209の面に平行とされる。
図9(b)は、弾性部材の他の例を示す断面図である。図9(b)において、弾性部材250は、外輪251と内輪252を備えた輪ばねである。弾性部材250は、外径及び内径が、それぞれ前述の実施例5のスリーブ230の外径、内径と同じに設定される。長さは、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200が組み立てられた際に、ダイアフラム150と底部209との間の距離よりも大きい。弾性部材250は、ダイアフラム150と筐体201の底部209の間に装着され、ポンプ室ユニット100にアクチュエータユニット200を固定する際に撓められて、ダイアフラム150を押圧固定する。
なお、弾性部材240,250はダイアフラムに接触するため、筐体201をポンプ室体101に捩じ込む際に、弾性部材240,250が回転させられ、ダイアフラム150を傷つけることが考えられるが、ダイアフラム150の押し圧力が所定の値に一定になるように管理されることが好ましい。図8に示すように、ポンプ室体101と筐体201の端部とは、隙間が設けられているが、この隙間は、弾性部材240,250がある一定の撓みになる時点で接触し、それ以上筐体201が回転しないように設定されている。
従って、実施例6では、実施例5で説明した(図8参照)ような、スリーブ230とスペーサー220を併用しなくても、ダイアフラム150を確実に押圧することができる。また、弾性部材240または250を採用することで、スリーブ230の長さ、上台401、アクチュエータ301が製造上ばらついても、これらのばらつきが多少大きくなっても充分吸収できるという効果もある。
また、スリーブとスペーサーを組み合わせ使用しなくても1部品でよいので構造が簡単でより安定した押圧力が得られる。
また、スリーブとスペーサーを組み合わせ使用しなくても1部品でよいので構造が簡単でより安定した押圧力が得られる。
図10は、実施例7のポンプ10が示されている。
実施例7は、実施例1に示されたポンプ10が、プロジェクタ等の電子機器や、ポンプ単独で支持台などに固定して使用する際の支持台等を含む本体装置501にとりつけられた状態を示す。図7において、ポンプ10は、実施例1において説明したように、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とが、筒部202と筒部122との間で一次固定された状態で、本体装置501に形成されたポンプ取り付け部502に本体装置501側から固定螺子205によって螺合固定されている。
実施例7は、実施例1に示されたポンプ10が、プロジェクタ等の電子機器や、ポンプ単独で支持台などに固定して使用する際の支持台等を含む本体装置501にとりつけられた状態を示す。図7において、ポンプ10は、実施例1において説明したように、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とが、筒部202と筒部122との間で一次固定された状態で、本体装置501に形成されたポンプ取り付け部502に本体装置501側から固定螺子205によって螺合固定されている。
このことによって、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との二次固定と同時に本体装置501へのポンプ10の取り付け(二次固定)が行われる。本体装置501のポンプ取り付け部502の内径は、筒部202の筒部外径よりわずかに大きく設定されており、径方向の位置が規制できる遊嵌関係とされ、ポンプ10は、本体装置501に対して正確な位置で固定される。
従って、実施例7では、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とは一次固定された後、本体装置501に固定する際に、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とを同時に二次固定することができるので、本体装置501にポンプ10を固定するための固定部や固定部材を別に設ける必要がなく、簡単な構造でポンプを本体装置に取り付けることができる。
また、固定螺子205を緩めてポンプ10を本体装置から取り外すことによって、実施例1で説明したように、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との分離が可能になることによる効果を得ることができる。
このような構造では、実施例1で示した構造のように、ポンプ10を直接手で持って操作することも、実施例7のように本体装置501に取りつけた状態で操作することもできる。
このような構造では、実施例1で示した構造のように、ポンプ10を直接手で持って操作することも、実施例7のように本体装置501に取りつけた状態で操作することもできる。
図11は、実施例8のポンプ10が示されている。
図11は、実施例7のポンプ10の本体装置501への取り付け構造の変形例であり、図11(a)は、その部分正面図が示され、図11(b)は、平面図が示されている。
図11(a)において、ポンプ室体101と上板140には、固定螺子205が螺合される範囲の切り欠き141が設けられている(図11(b)参照)。また、アクチュエータユニット200の筐体201に設けられた鍔部203に対向して鍔部102が形成されている。ポンプ10は、実施例1で説明された構造と技術思想を同じであり、本体装置501への取り付け構造のみが異なるため説明は省略するが、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200は、一次固定されている。
図11は、実施例7のポンプ10の本体装置501への取り付け構造の変形例であり、図11(a)は、その部分正面図が示され、図11(b)は、平面図が示されている。
図11(a)において、ポンプ室体101と上板140には、固定螺子205が螺合される範囲の切り欠き141が設けられている(図11(b)参照)。また、アクチュエータユニット200の筐体201に設けられた鍔部203に対向して鍔部102が形成されている。ポンプ10は、実施例1で説明された構造と技術思想を同じであり、本体装置501への取り付け構造のみが異なるため説明は省略するが、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200は、一次固定されている。
図11(b)において、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とは、一次固定された後、本体装置501に固定螺子205によって螺合固定される。固定螺子205は、切り欠き部141で、鍔部102,203の固定螺子挿通孔を挿通して本体装置501に螺合される。つまり、実施例7と比較して、実施例8は、ポンプ10が、本体装置に対してポンプ側から螺合固定されている点が異なる。
従って、実施例8は、ポンプ10が本体装置501に螺合固定されている点は同じであるが、ポンプ10側から固定螺子205で固定される構造であるため、本体装置501には、固定螺子205に対応した位置に雌螺子だけを備えていればよく、ポンプ10を取り付けるための場所の選択が自在であり、スペースも小さくてよいという効果がある。また、実施例7の効果も同様に得られることはいうまでもない。
図12は、実施例9のポンプ10が示されている。
図12は、実施例3(図6、参照)で示したポンプ10の構造を基本にして、本体装置501への取り付け構造を示した部分断面図である。図12において、ポンプ室体101の筒部122の端部に外周に突出した鍔部102が形成されている。また、筐体201にも同様に鍔部203が形成され、鍔部102、203それぞれ同じ位置、同じサイズの固定螺子205を挿通する挿通孔が設けられている。
図12は、実施例3(図6、参照)で示したポンプ10の構造を基本にして、本体装置501への取り付け構造を示した部分断面図である。図12において、ポンプ室体101の筒部122の端部に外周に突出した鍔部102が形成されている。また、筐体201にも同様に鍔部203が形成され、鍔部102、203それぞれ同じ位置、同じサイズの固定螺子205を挿通する挿通孔が設けられている。
ポンプユニット100とアクチュエータユニット200とが螺合固定(一次固定)された後、本体装置501に固定螺子205によって螺合固定(二次固定)されて、ポンプ10が本体装置に取り付けられる。この際、図12では、固定螺子205は、2本使用されているように図示されているが、3本または4本使用することが好ましいが、特に限定されるものではない。
従って、実施例9では、実施例7、実施例8と同様に、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200との仮固定(一次固定)をした後に、本体装置501に本固定(二次固定)されているので、実施例7、実施例8と同様な効果が得られる。
また、本実施例では、本体装置501は、ポンプ10を取り付けるための固定螺子205を螺合するための螺子孔のみを備えておくことで、ポンプ10を本体装置501に取り付けることができ、本体装置501を含めて簡素な構造を提供することができる。
また、本実施例では、本体装置501は、ポンプ10を取り付けるための固定螺子205を螺合するための螺子孔のみを備えておくことで、ポンプ10を本体装置501に取り付けることができ、本体装置501を含めて簡素な構造を提供することができる。
なお、本発明は、前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施例では、入口接続管110と出口接続管116とは、ほぼ直線上の反対側に設けられていたが、ポンプ室119、逆止弁130、弾性壁室112のレイアウトは変えることなく、上板140、弾性膜151の周縁部形状を変えることで、出口接続管116は、入口接続管110に対して図中(図1参照)直角方向上方に配置することができる。
さらに、入口接続管110と出口接続管116とを、図中上方に平行に備えることもでき、そのレイアウトは、ポンプ10の使用形態にあわせて任意に選択することができる。
例えば、前述の実施例では、入口接続管110と出口接続管116とは、ほぼ直線上の反対側に設けられていたが、ポンプ室119、逆止弁130、弾性壁室112のレイアウトは変えることなく、上板140、弾性膜151の周縁部形状を変えることで、出口接続管116は、入口接続管110に対して図中(図1参照)直角方向上方に配置することができる。
さらに、入口接続管110と出口接続管116とを、図中上方に平行に備えることもでき、そのレイアウトは、ポンプ10の使用形態にあわせて任意に選択することができる。
従って、前述の実施例1〜実施例9では、ポンプ室ユニット100とアクチュエータユニット200とが着脱自在で、シール性が高く、小型で、長期間にわたって性能が維持できるポンプが提供できる。
本発明のポンプ10は、プロジェクタ等の電子機器の冷却装置、ウォータージェットメス、流体アクチュエータ、マイクロ液圧プレスのピストンの動力源等に利用することができる。
10…ポンプ
100…ポンプ室ユニット
101…ポンプ室体
111…入口流路
117,118…出口流路
119…ポンプ室
150…ダイアフラム
151…弾性膜
200…アクチュエータユニット
201…筐体
301…アクチュエータ
100…ポンプ室ユニット
101…ポンプ室体
111…入口流路
117,118…出口流路
119…ポンプ室
150…ダイアフラム
151…弾性膜
200…アクチュエータユニット
201…筐体
301…アクチュエータ
Claims (12)
- ダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、
該ポンプ室へ動作流体を流入させる入口流路と、
前記ポンプ室から動作流体を流出させる出口流路と、を備えたポンプ室体と、
前記ダイアフラムを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを支持する筐体と、を備えたアクチュエータユニットと、
から構成され、
前記ポンプ室体と前記アクチュエータユニットと、が着脱可能に装着されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1に記載のポンプにおいて
前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密着固定され、他方の面が前記アクチュエータの端部に密接されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1または請求項2に記載のポンプにおいて、
前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密接され、他方の面が前記アクチュエータの端部に固着されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1または請求項2に記載のポンプにおいて、
前記ダイアフラムの一方の面が、前記ポンプ室の周縁に密着固着される第1のダイアフラムと、
前記第1のダイアフラムの他方の面と一方の面が密接し、他方の面が前記アクチュエータの端部に固着されている第2のダイアフラムと、
から構成されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記ポンプ室体から前記筐体方向に延出された筒部と、
前記筐体から延出された筒部と、
が螺合固定されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記筐体の底部と前記ダイアフラムとの間に、該ダイアフラムを押圧する押圧部材が備えられていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記筐体の筒部端面と前記ダイアフラムとの間にスペーサーが備えられていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記押圧部材の一方の端面と前記ダイアフラム、または前記押圧部材の他方の端面と前記筐体の底部との間、または両方にスペーサーが備えられていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記ポンプ室ユニットの筒部と前記筐体の筒部、またはどちらか一方に前記アクチュエータの電極と導通するリード線が挿通される貫通孔が設けられていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記筐体の底部に、前記アクチュエータの電極に導通するリード線が挿通される貫通孔が設けられていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記ポンプ室体が、金属粉体成形によって成形されていることを特徴とするポンプ。 - 請求項1ないし請求項11のいずれかに記載のポンプにおいて、
前記ポンプ室ユニットと前記アクチュエータユニットとが一次固定され、かつ、本体装置に取り付けられることによって二次固定されていることを特徴とするポンプ。
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-09-26 JP JP2003335552A patent/JP2005098263A/ja not_active Withdrawn
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