JP2005220810A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイアフラムによりポンプ室の容積を変更して動作流体の移動を行うポンプに関し、特に、小型高出力のポンプに関する。 The present invention relates to a pump that moves a working fluid by changing the volume of a pump chamber using a diaphragm, and more particularly to a small high-power pump.
従来、ダイアフラムによりポンプ室の容積を変更して動作流体の移動を行う小型ポンプにおいて、動作流体が、入口流路からポンプ室へ流入する流路とポンプ室から出口流路へ流出する流路とが、ポンプ室に対して略垂直に設けられている、即ち、動作流体の流入方向と流出方向とが180度曲げられているポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a small pump that moves the working fluid by changing the volume of the pump chamber using a diaphragm, the working fluid flows into the pump chamber from the inlet flow channel, and the flow channel flows out from the pump chamber to the outlet flow channel. However, there is known a pump that is provided substantially perpendicular to the pump chamber, that is, the inflow direction and the outflow direction of the working fluid are bent by 180 degrees (for example, see Patent Document 1).
このような特許文献1では、入口流路からポンプ室、ポンプ室から出口流路へと動作流体が流動する際、動作流体の流動方向がポンプ室に対して2回、90度に曲げられているが、このような急激に曲がった流路では動作流体に渦流が生じるため流体抵抗が大きくなる。そのためダイアフラムを駆動するアクチュエータの出力を、動作流体に充分に効率よく伝えられないという課題が考えられる。 In Patent Document 1, when the working fluid flows from the inlet channel to the pump chamber and from the pump chamber to the outlet channel, the flow direction of the working fluid is bent twice to 90 degrees with respect to the pump chamber. However, in such a rapidly bent flow path, a vortex flow is generated in the working fluid, resulting in an increase in fluid resistance. Therefore, there is a problem that the output of the actuator that drives the diaphragm cannot be sufficiently efficiently transmitted to the working fluid.
本発明の目的は、ポンプ内流路の流体抵抗を減じて、動作流体の吐出量を増加させることができるポンプを提供することである。 An object of the present invention is to provide a pump capable of reducing the fluid resistance of the flow path in the pump and increasing the discharge amount of the working fluid.
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、前記入口流路と前記出口流路との間に逆止弁と、を備え、前記入口流路と前記ポンプ室と前記出口流路とを連通する流路が、前記ダイアフラムのポンプ室側平面に対して鈍角に傾斜して形成されていることを特徴とする。 The pump according to the present invention includes a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm, an inlet flow path for flowing the working fluid into the pump chamber, an outlet flow path for flowing the working fluid from the pump chamber, and the inlet flow path And a check valve between the outlet channel and the outlet channel, and the channel communicating the inlet channel, the pump chamber, and the outlet channel is an obtuse angle with respect to the pump chamber side plane of the diaphragm It is formed to be inclined.
この発明によれば、入口流路から出口流路に向かう流路が、ダイアフラムのポンプ室側平面に対して鈍角に傾斜して形成されているので、動作流体が渦流を発生しにくくなる。このことにより、動作流体の流体抵抗を小さくすることができ、吐出量を増加することができる。 According to this invention, the flow path from the inlet flow path to the outlet flow path is formed at an obtuse angle with respect to the pump chamber side plane of the diaphragm, so that the working fluid is less likely to generate a vortex. As a result, the fluid resistance of the working fluid can be reduced, and the discharge amount can be increased.
また、上述の構造では、前記流路の途中に逆止弁が備えられていることが好ましい。 In the above-described structure, it is preferable that a check valve is provided in the middle of the flow path.
このような構造によれば、詳しくは後述するが、この流路は直線的に設けられた管を示し、前記流路内で動作流体の流動方向が急激に曲げられることがないため、動作流体の流体抵抗が少なくなる。
また、逆止弁をポンプ室に近い位置に備えることができるため、ポンプ室内の動作流体の体積を減らすことができる。すると、圧力変化によってポンプ室内の動作流体が圧縮、膨張する体積を減らせるため、駆動エネルギーをより有効に利用でき、動作流体の吐出量を増加させることができる。
According to such a structure, as will be described in detail later, this flow path shows a straight pipe, and the flow direction of the working fluid is not suddenly bent in the flow path. Less fluid resistance.
Further, since the check valve can be provided at a position close to the pump chamber, the volume of the working fluid in the pump chamber can be reduced. Then, since the volume in which the working fluid in the pump chamber is compressed and expanded by the pressure change can be reduced, the driving energy can be used more effectively, and the discharge amount of the working fluid can be increased.
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、前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、前記入口流路と前記出口流路とを連通する流路内に、前記動作流体の流体抵抗を減ずる斜面を有する台座が、前記ダイアフラムに備えられていることを特徴とする。
ここで、流体抵抗を減ずる斜面とは、入口流路から出口流路に向かう動作流体が鈍角で曲げられるような斜面を意味する。
The pump according to the present invention includes a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm, an inlet flow path for flowing the working fluid into the pump chamber, an outlet flow path for flowing the working fluid from the pump chamber, and the inlet flow path And a check valve between the outlet channel and the outlet channel, and a pedestal having a slope that reduces fluid resistance of the working fluid in the channel communicating the inlet channel and the outlet channel. It is provided in.
Here, the inclined surface that reduces the fluid resistance means an inclined surface in which the working fluid from the inlet channel toward the outlet channel is bent at an obtuse angle.
この発明によれば、動作流体は逆止弁を経て流路内に流入されるが、この際、前述の台座に衝突する。この台座には、詳しくは後述の実施例3において説明するが、動作流体の流体抵抗を減ずるように傾斜された斜面が設けられているために動作流体がこの斜面に沿って出口流路に向かって流動されるので、入口流路から出口流路への流動が渦流などで乱されることがなく円滑になり、流体抵抗を減ずることができる。その結果、吐出流量を増加することができる。 According to the present invention, the working fluid flows into the flow path through the check valve, and at this time, the working fluid collides with the pedestal. Although this pedestal is described in detail in Example 3 to be described later, since the slope is inclined so as to reduce the fluid resistance of the working fluid, the working fluid is directed along the slope toward the outlet channel. Therefore, the flow from the inlet channel to the outlet channel becomes smooth without being disturbed by a vortex or the like, and the fluid resistance can be reduced. As a result, the discharge flow rate can be increased.
また、ポンプ室の容積を小さくするようにダイアフラムが駆動される際においても、台座に前述のような斜面が設けられ、この斜面の傾斜角は、動作流体を出口流路側に押し出すような傾斜であるために、出口流路に対して従来の直角に押す構造に比べ、流出速度を高めることができ、同じポンプの駆動条件において吐出量を増加することができる。 Also, when the diaphragm is driven so as to reduce the volume of the pump chamber, the pedestal is provided with a slope as described above, and the slope angle of the slope is such that the working fluid is pushed out to the outlet channel side. For this reason, the outflow speed can be increased compared with the conventional structure in which the outlet channel is pushed at a right angle, and the discharge amount can be increased under the same pump driving conditions.
また、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、前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、前記ダイアフラムが、前記出口流路の流路方向に対して鈍角になるように傾斜されていることを特徴とする。 Further, the pump of the present invention includes a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm, an inlet channel for flowing the working fluid into the pump chamber, an outlet channel for flowing the working fluid from the pump chamber, and the inlet A check valve is provided between the flow path and the outlet flow path, and the diaphragm is inclined so as to have an obtuse angle with respect to the flow path direction of the outlet flow path.
このような構造によれば、ダイアフラムがポンプ室を圧縮する工程において、ポンプ室から出口流路に向かう動作流体の流れの曲がり角度を鈍角にすることができ、流体抵抗が減少し、吐出量を増加することができる。 According to such a structure, in the step of the diaphragm compressing the pump chamber, the bending angle of the flow of the working fluid from the pump chamber toward the outlet channel can be made obtuse, the fluid resistance is reduced, and the discharge amount is reduced. Can be increased.
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、前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、前記入口流路と前記出口流路とが直線に配置されていることを特徴とする。 The pump according to the present invention includes a pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm, an inlet flow path for flowing the working fluid into the pump chamber, an outlet flow path for flowing the working fluid from the pump chamber, and the inlet flow path And a check valve between the outlet channel and the outlet channel, wherein the inlet channel and the outlet channel are arranged in a straight line.
本発明によれば、入口流路と出口流路が直線に連通されているため、流路が曲げられることによる動作流体の流体抵抗が発生しにくく、動作流体を円滑に流動することができる。このことによって、前述したような流路を鈍角に形成するよりもさらに動作流体の吐出量を増加することができる。 According to the present invention, since the inlet channel and the outlet channel are communicated with each other in a straight line, the fluid resistance of the working fluid is hardly generated due to the bending of the channel, and the working fluid can flow smoothly. As a result, the discharge amount of the working fluid can be further increased as compared with the case where the flow path as described above is formed at an obtuse angle.
前述の構造では、前記逆止弁がボール弁であることが好ましい。 In the aforementioned structure, the check valve is preferably a ball valve.
一般に、前述したような小型で高出力のポンプでは逆止弁として、板状の弁体が用いられることがあるが、本発明では、弁体が、球体または逆止弁の開閉部のみが球状であったり、水滴状の形状のボール弁が採用できる。
このようなボール弁を採用すれば、入口流路から出口流路へ向かう動作流体の直線的な流れを従来の板状の弁体で乱すことが少ないため、逆止弁内を流動する際の流体抵抗を少なくすることができる。
また、弁体が球状(例えば、ボール)であることによって、逆止弁が開放され、動作流体が流動される際に、弁体がわずかに移動しても動作流体の流動断面積が大きくなるため、流動量を増加できる効果もある。
In general, a plate-like valve body may be used as a check valve in a small and high-power pump as described above. However, in the present invention, the valve body is a spherical body or only the open / close portion of the check valve is spherical. Alternatively, a water drop-shaped ball valve can be used.
If such a ball valve is adopted, the linear flow of the working fluid from the inlet channel to the outlet channel is less likely to be disturbed by the conventional plate-like valve body. Fluid resistance can be reduced.
Further, when the valve body is spherical (for example, a ball), when the check valve is opened and the working fluid flows, the flow cross-sectional area of the working fluid increases even if the valve body slightly moves. Therefore, there is an effect that the flow amount can be increased.
このような構造では、前記逆止弁が、前記動作流体が流通する流通孔を有する弁座と、前記流通孔を開閉する球状の弁体を備え、前記流通孔の周縁に、前記弁体を前記流通孔に導く斜面が設けられていることが好ましい。 In such a structure, the check valve includes a valve seat having a flow hole through which the working fluid flows, and a spherical valve body that opens and closes the flow hole, and the valve body is disposed at the periphery of the flow hole. It is preferable that a slope leading to the flow hole is provided.
この構造では、球状の弁体(例えば、ボール)を弁座の流通孔に導く斜面が設けられているので、ポンプ自身が傾いても、また、入口流路及び出口流路がポンプ室に対して傾斜されて設けられていても、弁体がこの斜面に沿って流通孔に向かって移動し、確実に流通孔を密閉し、動作流体の逆流を防止することができる。このことにより、本発明のようにイナータンス効果によるポンプでは、動作流体の流動効率を高めることができる。 In this structure, since a spherical valve body (for example, a ball) is provided with an inclined surface that guides the valve seat to the circulation hole, the inlet channel and the outlet channel are connected to the pump chamber even if the pump itself is inclined. Even if the valve body is inclined and provided, the valve body moves toward the flow hole along this inclined surface, so that the flow hole can be reliably sealed and the back flow of the working fluid can be prevented. As a result, in the pump using the inertance effect as in the present invention, the flow efficiency of the working fluid can be increased.
さらに、前述したポンプでは、前記逆止弁が、前記ポンプ室の開口部よりも前記入口流路側に備えられていることが好ましい。 Furthermore, in the pump described above, it is preferable that the check valve is provided on the inlet flow channel side with respect to the opening of the pump chamber.
この逆止弁が入口流路側に備えられるポンプ構造によれば、詳しくは後述するが、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内部の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり慣性効果が大きくなるとともに、その流速の減衰も少なくなるため、特に吐出量を増大させることができる。 According to the pump structure in which the check valve is provided on the inlet flow path side, a pump that performs suction (inflow) and discharge at the same time using the inertia effect due to the inertance of the working fluid in the outlet flow path will be described in detail later. Can be configured. At this time, since the fluid resistance in the pump is reduced, the flow rate of the working fluid in the outlet flow path is increased, the inertia effect is increased, and the attenuation of the flow rate is reduced. Can do.
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6は本発明の実施例のポンプが示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a pump according to an embodiment of the present invention.
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、このポンプ10は、基本構成として、アクチュエータ60の伸縮によってポンプ室90の容積を変更するダイアフラム50と動作流体が流出される出口流路22が形成される流出接続管21が突出されたポンプ室体20と、動作流体が流入される入口流路32が形成される流入接続管31が突出された流入路筐体30と、アクチュエータ60が備えられたアクチュエータ筐体80とから構成される。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the pump of the first embodiment. In FIG. 1, the
ポンプ室体20は、中央部がポンプ室90と、逆止弁40とポンプ室90と出口流路とが交差して構成された空間である弁座室23と、が形成されている。出口流路22は、ポンプ室体20から突出された流出接続管21に穿設されておりポンプ室90とは略平行に形成され、入口流路32と出口流路22とを連通する流路としての弁座室23は、出口流路22とは鈍角に傾斜して接続される。また、この弁座室23とポンプ室90との接続部はポンプ室90の弁座室側の開口部24であり、やはり、出口流路22と鈍角になるように接続されている。出口流路22と開口部24の交差部25は、動作流体の流体抵抗を少なくするために丸められている。
The
ポンプ室体20の図中、上面は、後述する流入路筐体30が圧入される浅い凹部27が形成され。その反対側のポンプ室90の開口部は、ステンレス鋼等で形成された薄い円盤状のダイアフラム50が、ポンプ室90の周縁に設けられた凹部26内に密着固定されている。この凹部26に、アクチュエータ筐体80に設けられた凸部81が圧入され、ダイアフラム50を押圧しながらポンプ室体20とアクチュエータ筐体80とが一体化されている。
In the drawing, the
アクチュエータ筐体80は、一方が開口された容器状の形態をしており、他方の封止された内部底面にアクチュエータ60の一方の端部が固着されている。アクチュエータ60は、圧電素子であり図示しない外部の制御回路から駆動電圧が与えられて伸縮振動する。アクチュエータ60の他方の端部には、アクチュエータ台座70が固着され、アクチュエータ台座70がダイアフラム50に密着している。
ポンプ室体20のアクチュエータ筐体80とは反対側に流入路筐体30がポンプ室体に圧入されてポンプ10が構成される。
The
An
流入路筐体30は、中央部に前述の弁座室23に流通する流通孔33が設けられ、この流通孔33は入口流路32から断面積が斜面34で縮径されている。入口流路32と出口流路22とは、ダイアフラム50の平面に対して略平行である。入口流路32は、流入路筐体30から突出された流入接続管31に穿設され、弾性壁36で密閉された弾性壁室35に流通されている。この弾性壁36は、ダイアフラム50の振動によって動作流体が圧力脈動をすることを防止するための脈動吸収機能を備える。弾性壁36は、図1では、流入路筐体30と一体で形成されているが、弾性力のある薄板で別体に形成し、流入路筐体30に固着することもできる。このような構造にすれば、流入路筐体30の内部の加工が容易になることが考えられる。
The
流入路筐体30の流通孔33の弁座室23側には、板状の弁体41が備えられ、流通孔33と、ダイアフラム50の駆動に合わせて弁体41とで、流通孔33を開閉する逆止弁40が構成される。また、図示しないが、流通孔33を設けたリング状の弁座と、この弁座に弁体41を備えた逆止弁を採用することができる。さらに、逆止弁としては、後述するボール弁150を採用することもできる。
また、流入路筐体30の断面逆止弁側には、凸部37が設けられ、前述したポンプ室体20の凹部27に圧入することで、流入路筐体30とポンプ室体20とが一体化される。
A plate-
Further, a
なお、図示しないが流入接続管31は外部接続パイプに接続され、動作流体をポンプ室90内に導入し、流出接続管21は図示しないノズル管等に接続され、動作流体を吐出する。
Although not shown, the
次に、イナータンスについて説明する。イナータンス値Iは、動作流体の流路の断面積をS、流路の長さをL、動作流体の密度をρとした場合にI=ρL/Sで与えられる。流路の差圧をP、流路を流れる流量をQとした場合に、イナータンス値Iを用いて流路内の動作流体の運動方程式を変形することで、P=I×dQ/dtという関係が導き出される。つまり、イナータンス値とは単位圧力における流量の時間変化の影響度合いを示しており、イナータンス値が大きいほど流量の時間変化が小さく、イナータンス値が小さいほど流量の時間変化が大きくなる。 Next, inertance will be described. The inertance value I is given by I = ρL / S where S is the cross-sectional area of the flow path of the working fluid, L is the length of the flow path, and ρ is the density of the working fluid. When the differential pressure of the flow path is P and the flow rate flowing through the flow path is Q, the relation of P = I × dQ / dt is obtained by modifying the equation of motion of the working fluid in the flow path using the inertance value I. Is derived. That is, the inertance value indicates the degree of influence of the time change of the flow rate in unit pressure. The larger the inertance value, the smaller the change in flow rate with time, and the smaller the inertance value, the greater the change in flow rate with time.
ここで、図1を参照して入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係について説明する。入口流路側において、逆止弁の流通孔33の長さをL1、面積をS1、流通孔33から入口流路32までの縮径管路部の長さをL2、平均面積をS2とする。
また、出口流路22において、出口流路22の長さをL3、面積をS3とする。
Here, the relationship between the inertance value on the inlet channel side and the inertance value on the outlet channel side will be described with reference to FIG. On the inlet flow path side, the length of the check
In the
以上の記号と動作流体の密度ρを用いて、本発明のポンプの入口流路側と出口流路側のイナータンス値の関係を説明する。 The relationship between the inertance values on the inlet channel side and the outlet channel side of the pump of the present invention will be described using the above symbols and the density ρ of the working fluid.
入口流路側のイナータンス値は、ρ(L1/S1+L2/S2)として算出される。一方、出口流路側のイナータンス値は、ρ×L3/S3として算出される。そして、これらの流路は、ρ(L1/S1+L2/S2)<ρ×L3/S3を満たす関係となっている。 The inertance value on the inlet channel side is calculated as ρ (L1 / S1 + L2 / S2). On the other hand, the inertance value on the outlet channel side is calculated as ρ × L3 / S3. And these flow paths have a relationship satisfying ρ (L1 / S1 + L2 / S2) <ρ × L3 / S3.
従って、前述の実施例1によると、入口流路32から出口流路22に向かう流路が、ダイアフラム50のポンプ室側平面に対して鈍角に傾斜して形成されているので、動作流体が渦流を発生しにくくなる。このことにより、動作流体の流体抵抗を小さくすることができ、動作流体の吐出量を増加することができる。
Therefore, according to the above-described first embodiment, the flow path from the
また、逆止弁40を、ポンプ室90の開口部24よりも前記入口流路側に備え、前述した入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係を満たすように構成することで、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり、その流速の減衰も少なくなるため、大きな慣性効果が持続するようになり、特に吐出量を増大させる効果が高い。
In addition, the
次に、本発明の実施例2について図2に基づき説明する。実施例2は、実施例1の技術思想を基本に、入口流路102と出口流路110を連通する流路内の流体抵抗をさらに減ずることを特徴とし、実施例1と共通部分の説明は省略する。
図2は、実施例2のポンプの縦断面図が示されている。図2において、ポンプ室筐体100は、中央部にポンプ室90と、ポンプ室90の開口部と出口流路110とが交差して構成された空間である弁座室107と、が形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is characterized in that the fluid resistance in the flow channel communicating the
FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the pump of the second embodiment. In FIG. 2, the
ポンプ室筐体100は、出口流路110のポンプ室筐体100の外側に凹部108が形成されており、この凹部108に流出接続管120の端部に突出された凸部109が圧入されてポンプ室筐体100と一体化される。流出接続管120の中心部には出口流路110と同じ直径の流出路121が穿設され、出口流路110と接続している。これら出口流路110と流出路121を合わせた長さが、前述した出口流路側のイナータンス値を計算するときのL3である。
In the
ポンプ室筐体100の流出接続管120とは反対側に流入接続管101が突出され、その中心部に入口流路102が穿設されている。入口流路102は、弾性壁室103に流通され、弾性壁室103の図中、上方の開口部は薄い円盤状の弾性壁130が密着固着されている。また、弾性壁室103から弁座室107まで直線的に連続した流路104が設けられ、この流路途中の弁座室側に逆止弁40が圧入固定されている。
An
ポンプ室90と弁座室107との流通部に構成される壁105は、流路104と略直交する方向に傾斜されポンプ室90と交わる角は滑らかに丸められている。また、ポンプ室90と出口流路110とが交差する部分の壁106も動作流体が流動し易いように丸められている。
The
逆止弁40は、詳しくは説明を省略するが、動作流体が流通する流路104よりも縮径された流通孔を有するリング状の弁座と、流通孔を開閉する板状の弁体から構成され、ダイアフラム50の駆動によって、動作流体の流動と逆流防止を行う。
なお、この逆止弁として、後述するボール弁を採用することができる。
ポンプ室90は、ダイアフラム50で密閉され、ポンプ室90とは反対側の周縁をアクチュエータ筐体80の端部で押圧される。
Although detailed description is omitted, the
In addition, the ball valve mentioned later can be employ | adopted as this check valve.
The
アクチュエータ筐体80は、実施例1(図1、参照)とほぼ同じ構成であり、一方が開放された容器状の形態をしており、他方の封止された内部底面にアクチュエータ60の一方の端部が固着されている。アクチュエータ60は、圧電素子であり図示しない外部の制御回路から駆動電圧が与えられて伸縮振動する。アクチュエータ60の他方の端部には、アクチュエータ台座70が固着され、アクチュエータ台座70がダイアフラム50に密着されている。アクチュエータ筐体80の開放された端部に設けられた凸部109が、ポンプ筐体100に設けられた凸部81に圧入されてポンプ10が構成されている。
The
従って、前述の実施例2によると、入口流路102と出口流路110を流通する流路104が直線で、かつ、同じ直径で連続され、動作流体の流動方向が流路104内で急激に曲げられることがないため、流路内において流体抵抗が少なくなる。
また、逆止弁をポンプ室に近い位置に備えることができるため、ポンプ室内の動作流体の体積を減らすことができる。すると、圧力変化によってポンプ室内の動作流体が圧縮、膨張する体積を減らせるため、駆動エネルギーをより有効に利用でき、動作流体の吐出量を増加させることができる。
また、逆止弁40を、ポンプ室90の開口部よりも前記入口流路側に備え、前述した入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係を満たすように構成することで、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり、その流速の減衰も少なくなるため、大きな慣性効果が持続するようになり、特に吐出量を増大させる効果が高い。
Therefore, according to the above-described second embodiment, the
Further, since the check valve can be provided at a position close to the pump chamber, the volume of the working fluid in the pump chamber can be reduced. Then, since the volume in which the working fluid in the pump chamber is compressed and expanded by the pressure change can be reduced, the driving energy can be used more effectively, and the discharge amount of the working fluid can be increased.
Further, the
次に、本発明のポンプの実施例3について図3に基づき説明する。実施例3は、実施例1(図1、参照)の構造を基本とし、入口流路と出口流路を連通する流路内に動作流体の流体抵抗を減ずる台座を備えていることを特徴とし、実施例1との共通部分の説明は省略する。 Next, a third embodiment of the pump of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is based on the structure of the first embodiment (see FIG. 1), and is characterized in that a pedestal that reduces the fluid resistance of the working fluid is provided in a flow path that connects the inlet flow path and the outlet flow path. Description of parts common to the first embodiment will be omitted.
図3は、実施例3のポンプ10の縦断面図が示されている。図3において、逆止弁40の流通孔33とポンプ室90の中心は、ほぼ一致した位置に設けられ、入口流路32と出口流路22とを連通する流路としての弁座室23はポンプ室90の平面(ダイアフラム50の平面)に対して直交している。ダイアフラム50の中央部上面には、台座55が固着されている。
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the
台座55は、動作流体が、弁座室23から出口流路22に向かって滑らかに流動するように円弧状の斜面の流導面56が設けられている。なお、この流導面56は直線的に構成されてもよい。なお、台座55の外径は、ポンプ室90から弁座室23に接続する開口部の直径よりも小さく、動作流体が充分流動できる間隙を有している。台座55は、ダイアフラム50に固着されているのでアクチュエータ60の振動によって、ダイアフラム50と共に駆動される。
The
従って、本実施例3によれば、動作流体は逆止弁40を経て流路内(弁座室23)に流入されるが、この際、前述の台座55に衝突する。この台座には、動作流体の流体抵抗を減ずるように傾斜された流導面56が設けられているために動作流体がこの流導面に沿って出口流路22に向かって流動されるので、入口流路32から出口流路22への円滑な流動が渦流等で乱されることがなく流体抵抗を減ずることができる。その結果、吐出流量を増加することができる。
Therefore, according to the third embodiment, the working fluid flows into the flow path (valve seat chamber 23) through the
また、逆止弁40を、ポンプ室90の開口部よりも前記入口流路側に備え、前述した入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係を満たすように構成することで、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり、その流速の減衰も少なくなるため、大きな慣性効果が持続するようになり、特に吐出量を増大させる効果が高い。
また、ポンプ室90の容積を小さくするようにダイアフラム50が駆動される際において、台座55に前述のような流導面56が設けられ、この流導面56の傾斜角は、動作流体を出口流路側に押し出すような傾斜角であるために、出口流路22に対して従来のダイアフラム50で直角方向に押し出す構造に比べ、流出速度を高めることができ、慣性効果を増加させることができるため、同じポンプの駆動条件において吐出量を増加することができる。
Further, the
In addition, when the
続いて、本発明のポンプの実施例4について図4に基づき説明する。実施例4は、実施例1(図1、参照)の構造を基本として、ダイアフラム50を出口流路22に対して鈍角に傾斜して構成したところに特徴があり、実施例1と共通部分の説明は省略する。
図4は、本実施例4の縦断面図が示されている。図4において、ポンプ室筐体20は、出口流路22に対してポンプ室90が約45度傾けて設けられている。また、流入路筐体30には、出口流路22に略平行な入口流路32が設けられ、この入口流路32と出口流路22に直交する流路(流通孔33と弁座室23)及び出口流路22と弁座室23に連通するポンプ室90からの流路29が設けられている。
Next, a fourth embodiment of the pump of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is characterized in that the
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the fourth embodiment. In FIG. 4, the
この流路29は、ポンプ室90から直角に弁座室23方向に延出されて出口流路22と交差する。従って、本実施例4においては、出口流路22とポンプ室90の平面とが約45度傾斜されているので、流路29と出口流路22とで構成される角度は約135度の鈍角となる。また、ダイアフラム50は、ポンプ室周縁に沿って固着されているので、出口流路22とダイアフラム50との傾斜角も約45度である。ポンプ室体20に設けられた凹部26にアクチュエータ筐体80の端部を圧入することで、ポンプ室体20とアクチュエータ筐体80が一体化されている。
なお、流入路筐体30の構成、ポンプ室体20への組み込み構造は、寸法の違いはあるものの、実施例1(図1、参照)と同じであるため説明は省略する。
The
In addition, although the structure of the inflow path housing | casing 30 and the assembly structure to the
従って、前述の実施例4によれば、ダイアフラム50がポンプ室90を圧縮する工程において、ポンプ室90から出口流路22に向かう動作流体の流れの曲がり角度を鈍角にすることができ、流体抵抗が減少し、吐出量が増加する。
また、逆止弁40を、ポンプ室90の開口部よりも前記入口流路側に備え、前述した入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係を満たすように構成することで、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり、その流速の減衰も少なくなるため、大きな慣性効果が持続するようになり、特に吐出量を増大させる効果が高い。また、圧縮行程の際の出口流路22における動作流体の流速を高めることができるので、出口流路内の動作流体の慣性効果が増加し、吐出量を増加することができる。
Therefore, according to the fourth embodiment described above, in the step of the
Further, the
続いて、本発明のポンプの実施例5について図5に基づき説明する。本実施例5は、実施例1(図1、参照)と技術思想を同じとしているので、共通部分については説明を省略する。
図5は、実施例5のポンプの縦断面図が示されている。図5において、ポンプ室体20は、ポンプ室90と出口流路22を有する流出接続管21と逆止弁150と入口流路141を有する流入接続管140とを備えている。
Next, a fifth embodiment of the pump of the present invention will be described with reference to FIG. Since the technical concept of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), the description of common parts is omitted.
FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of the pump of the fifth embodiment. In FIG. 5, the
流入接続管140は、流出接続管21の反対側位置に流出接続管21を延長した直線上に設けられており、即ち、入口流路141と出口流路22とが直線上に設けられている。流入接続管140は、端部がポンプ室体20に圧入されてポンプ室体20と一体化されている。入口流路141はポンプ室体20の弾性壁室35に流通しており、入口流路141の直線延長線上に逆止弁150が固定されている。この逆止弁150は、弁体が球体のボール弁である。ボール弁150の構造は、図6において詳しく説明する。
なお、弾性壁室35の上方開口部には、弾性壁130が固定されている。
The
An
ポンプ室体20は、実施例1で示したようにポンプ室体20に設けられた凹部26内にアクチュエータ筐体80の凸部81を圧入することでアクチュエータ筐体80と一体化される。
The
図6は、実施例5で採用される逆止弁としてのボール弁150の拡大断面が示されている。図5も参照して説明する。
図6において、ボール弁150は、中央に動作流体が流通する流通孔156が設けられたリング状の耐久性のある高硬度のセラミックス(単結晶セラミックス、多結晶セラミックス)で形成された弁座155と、弁座155をポンプ室体20に固定する弁座枠151と、流通孔156を開閉する球体の弁体としてのボール160と、このボール160を弁座枠151内に支持するボール支持板170とから構成されている。
FIG. 6 shows an enlarged cross section of a
In FIG. 6, a
弁座155は、流通孔156の弾性壁室35側の周縁に漏斗状に斜面157が形成され、動作流体が流通孔156に円滑に流導される形状となっている。また、弁座室23側(出口流路側)は、ボール160が接触する範囲が斜面158で構成されており、ボール160がポンプ室90から流体圧力を受けたときにこの斜面158に沿って流通孔156に向かって移動できるよう斜面効果が得られる角度で形成される。また、動作流体が流動する際に接触する角部は滑らかに丸められていることが好ましい。弁座155は、弁座枠151の内面に圧入固定される。
なお、前述の斜面158は断面視が直線の円錐形でも、ボール160の外径よりも大きい円弧状でもよい。
The
The
弁座枠151は弁座室23側の端部が内側に突出した鍔152が設けられた筒状部材であり、この鍔152は、ボール支持板170が脱落しない大きさで突出されている。この弁座枠151の筒内部直径は、ボール支持板170が移動できる大きさに設定される。ここで、弁座枠151の筒内部にボール支持板170、ボール160を挿入し、前述の弁座155を圧入することによってボール弁150が構成され、このボール弁150は、ポンプ室筐体20に弾性壁室35方向から圧入固定される。
The
ボール支持板170は、図は省略するが、円盤状の薄板から構成されており、外周部は、弁座枠151の鍔152と係合する支持部と、中心部には、ボール160を支持するボール支持部が設けられ、先述の支持部とボール支持部はアームで連結されている。流通孔156が開放された際、動作流体はアームの間から図中矢印Aで示されたように流動される。
Although not shown, the
ボール160は、弁座155と同様なセラミックスで形成されることが好ましいが、特に限定されるものではなく、合成樹脂、ガラス、金属合金も採用することができる。また、図6では、ボール160は球体であるが、流通孔156との接触面が球体であれば他の部分は任意に選択して形成してもよい。
The
ボール160は、ポンプ室90が圧縮されたときには、弁座155の斜面158に沿って流通孔156に向かって移動し(図中、二点鎖線で示す)、流通孔156を密閉し動作流体の逆流を止める。ポンプ室90が拡張されたときには、ボール支持板170が弁座枠151の鍔152の位置まで、及びボール160は、ボール支持板170のボール支持部に当たるまで移動して流通孔156を開放し、動作流体が流入する。
When the
従って、前述の実施例5によれば、入口流路141と出口流路22に向かう流路が直線的に連通されているため、流路が曲げられることによる動作流体の流体抵抗が発生しにくいので、動作流体を円滑に流動することができる。このことによって、前述した実施例1〜実施例4で示したような流路を鈍角に形成するよりもさらに動作流体の吐出量を増加することができる。
また、ボール弁150を、ポンプ室90の開口部よりも前記入口流路側に備え、前述した入口流路側のイナータンス値と出口流路側のイナータンス値の関係を満たすように構成することで、出口流路の動作流体のイナータンスによる慣性効果を利用して吸入(流入)と吐出が同時に行われるポンプを構成できる。このとき、ポンプ内の流体抵抗を減少させているので、出口流路内の動作流体の流速が速くなり、その流速の減衰も少なくなるため、大きな慣性効果が持続するようになり、特に吐出量を増大させる効果が高い。
Therefore, according to the above-described fifth embodiment, since the flow path toward the
Further, the
また、前述したようなボール弁150を採用すれば、入口流路141から出口流路22へ向かう動作流体の直線的な流れを板状の弁体で乱すことが少ないため、逆止弁150内を動作流体が流動する際の流体抵抗を少なくすることができる。
また、弁体としてのボール160が球体であることによって、流通孔156が開放され、動作流体が流動される際に、ボール160が開放する方向にわずかに移動しても動作流体の流動断面積が大きくなるため、流動量を増加できる効果もある。
Further, if the
Further, when the
さらに、前述したボール弁150では、ボール160を弁座155の流通孔156に導く斜面158が設けられているので、ポンプ10自身が傾いても、また、入口流路141及び出口流路22がポンプ室90に対して傾斜されて設けられていても、ポンプ室90が圧縮された際に、ボール160がこの斜面158に沿って流通孔156まで移動されるため、確実に流通孔156を封鎖し、動作流体の逆流を防止することができる。このことにより、本発明のようにイナータンス効果によるポンプでは、動作流体の流動効率を高めることができる。
Furthermore, since the
なお、本発明は前述の実施例1〜実施例5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1〜実施例5では、ダイアフラム50によってポンプ室90の容積を変更しているが、ダイアフラムだけではなくピストンを採用することができる。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned Example 1-5, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are included in this invention.
For example, in the first to fifth embodiments described above, the volume of the
また、前述の実施例1〜実施例5では、入口流路側に弾性壁室35または103、弾性壁36または130を備えているが、これら弾性壁室、弾性壁を備えないポンプにも本発明の構造を採用することができる。このような場合、ボール弁150は、入口流路141内に備えられる。
In the first to fifth embodiments described above, the
従って、前述の実施例1〜実施例5によれば、ポンプ内流路の流体抵抗を減じて、動作流体の吐出量を増加させることができるポンプを提供することができる。 Therefore, according to the above-described first to fifth embodiments, it is possible to provide a pump that can reduce the fluid resistance of the flow path in the pump and increase the discharge amount of the working fluid.
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。
The
10…ポンプ、20,100…ポンプ室体、22,110…出口流路、30…流入路筐体、32,102…入口流路、40…逆止弁、50…ダイアフラム、55…台座、90…ポンプ室、150…ボール弁、151…弁座枠、155…弁座、160…ボール。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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、
前記入口流路と前記出口流路との間に逆止弁と、を備え、
前記入口流路と前記ポンプ室と前記出口流路とを連通する流路が、前記ダイアフラムのポンプ室側平面に対して鈍角に傾斜して形成されていることを特徴とするポンプ。 A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm,
An inlet channel for flowing a working fluid into the pump chamber;
An outlet channel for allowing the working fluid to flow out of the pump chamber;
A check valve between the inlet channel and the outlet channel;
A pump characterized in that a channel that communicates the inlet channel, the pump chamber, and the outlet channel is formed at an obtuse angle with respect to the pump chamber side plane of the diaphragm.
前記流路の途中に逆止弁が備えられていることを特徴とするポンプ。 The pump according to claim 1, wherein
A pump comprising a check valve in the middle of the flow path.
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、
前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、
前記入口流路と前記出口流路とを連通する流路内に、前記動作流体の流体抵抗を減ずる斜面を有する台座が、前記ダイアフラムに備えられていることを特徴とするポンプ。 A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm,
An inlet channel for flowing a working fluid into the pump chamber;
An outlet channel for allowing the working fluid to flow out of the pump chamber;
A check valve between the inlet channel and the outlet channel;
The pump according to claim 1, wherein a pedestal having a slope that reduces fluid resistance of the working fluid is provided in the diaphragm in a channel that communicates the inlet channel and the outlet channel.
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、
前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、
前記ダイアフラムが、前記出口流路の流路方向に対して鈍角になるように傾斜されていることを特徴とするポンプ。 A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm,
An inlet channel for flowing a working fluid into the pump chamber;
An outlet channel for allowing the working fluid to flow out of the pump chamber;
A check valve between the inlet channel and the outlet channel;
The pump, wherein the diaphragm is inclined so as to have an obtuse angle with respect to the flow path direction of the outlet flow path.
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、
前記入口流路と出口流路との間に逆止弁と、を備え、
前記入口流路と前記出口流路とが直線に配置されていることを特徴とするポンプ。 A pump chamber whose volume can be changed by a diaphragm,
An inlet channel for flowing a working fluid into the pump chamber;
An outlet channel for allowing the working fluid to flow out of the pump chamber;
A check valve between the inlet channel and the outlet channel;
The pump characterized in that the inlet channel and the outlet channel are arranged in a straight line.
前記逆止弁がボール弁であることを特徴とするポンプ。 The pump according to claim 5, wherein
The pump characterized in that the check valve is a ball valve.
前記ボール弁が、前記動作流体が流通する流通孔を有する弁座と、前記流通孔を開閉する球状の弁体を備え、
前記流通孔の周縁に、前記弁体を前記流通孔に導く斜面が設けられていることを特徴とするポンプ。 The pump according to claim 5 or 6,
The ball valve includes a valve seat having a flow hole through which the working fluid flows, and a spherical valve body that opens and closes the flow hole,
A pump characterized in that an inclined surface for guiding the valve body to the flow hole is provided at a peripheral edge of the flow hole.
前記逆止弁が、前記ポンプ室の開口部よりも前記入口流路側に備えられていることを特徴とするポンプ。
The pump according to any one of claims 1 to 7,
The pump, wherein the check valve is provided on the inlet flow channel side with respect to the opening of the pump chamber.
Priority Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1882489A1 (en) * | 2006-07-25 | 2008-01-30 | Olympus Medical Systems Corp. | Fluid-supplying/discharging system for use in medical apparatuses and endoscope apparatuses |
JP4779126B2 (en) * | 2005-07-27 | 2011-09-28 | 国立大学法人九州工業大学 | Valveless micro pump |
CN102529736A (en) * | 2010-11-18 | 2012-07-04 | 精工爱普生株式会社 | Fuel-cell-mounted vehicle and liquid ejection method |
CN110541807A (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-06 | 哈尔滨工业大学 | single-valve double-cavity piezoelectric pump and working method thereof |
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2004
- 2004-02-05 JP JP2004029501A patent/JP2005220810A/en not_active Withdrawn
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