JP2005307876A - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室からの気泡の排出性能を向上できると共に実施し易いダイアフラムポンプを提供することにある。
【解決手段】吸入弁３で開閉される吸入口１６と排出弁４で開閉される排出口１７とが連通したポンプ室１３を備え、このポンプ室１３の加圧・減圧方向に位置した一側壁をなす第１のダイアフラム１４に装着された第１の圧電素子（加振子）５を駆動することにより、ポンプ室１３内の液体を送り出すダイアフラムポンプ１を前提とする。ポンプ室１３の加圧・減圧方向に位置する他側壁１２ａに第２のダイアフラム１５を設ける。ポンプ室１３の外側に位置して第２の圧電素子（加振子）６を第２のダイアフラム１５に装着する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電素子等でダイアフラムを振動させて送液をするダイアフラムポンプに係り、例えば医療分野や分析分野などにおいて各種の送液用途に使用されるマイクロポンプ等として好適に実施可能なダイアフラムポンプに関する。

送液をするダイアフラムポンプのポンプ室内に気泡が混入すると、ダイアフラムによるポンプ室内の液体の加圧が十分に行われず、ポンプの流量特性が低下する。これを改善するために、ダイアフラムを振動させる第１のポンピング用圧電素子の他に、ポンプ室に臨んで少なくとも一個の第２の圧電素子を例えばポンプ室の周側壁に取付け、第１、第２の圧電素子を同期して駆動する構成のダイアフラムポンプが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この技術では、第２の圧電素子の駆動でポンプ室内の圧力変化量を大きくし、加圧時の液体の吐出し流量を増大することによって、ポンプ室内に混入した気泡を液体と共にポンプ室外に排出させることが可能である。
特開２００３−１２０５４１号公報（請求項10、段落0080−0090、図１１−図１２）

圧電素子は電圧が印加されることで伸縮する性質を有する。こうした圧電素子自体を、気泡排出のためにポンプ室内の液体に接して設けた特許文献１の技術では、液体に対する電極の保護及び絶縁のための対策が必要であるので実施する上では好ましくない。

又、第２の圧電素子は、電圧が印加されていない状態でも、一部がポンプ室に突出した状態に配置されているので、ポンプ室に混入した気泡が第２の圧電素子に引っ掛かって留まる恐れが高い。しかも、電圧の印加に伴う第２の圧電素子自体の伸びはごく僅かであり、ポンプ室内の圧力変化量をさほど大きく得ることが難しい。従って、特許文献１の技術では、ポンプ室に混入した気泡をポンプ室外に確実に排出し難い。

本発明の目的は、ポンプ室からの気泡の排出性能を向上できると共に実施し易いダイアフラムポンプを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、加圧・減圧されるポンプ室、このポンプ室に連通する吸入口及び排出口、前記ポンプ室の加圧・減圧方向に位置した一側壁をなす第１のダイアフラム、及び前記ポンプ室の加圧・減圧方向に位置する前記一側壁又は他側壁に設けられた第２のダイアフラムを有するポンプ本体と、前記吸入口を開閉する吸入弁と、前記排出口を開閉する排出弁と、前記第１のダイアフラムに装着された第１の加振子と、前記ポンプ室の外側に位置して前記第２のダイアフラムに装着された第２の加振子と、を具備している。

この発明では、第１の加振子により加振される第１のダイアフラムの他に、第２の加振子で第２のダイアフラムを加振することで、ポンプ室内の液体が吸入口から排出口に流れ易くしたので、ポンプ室内の気泡の排出性能を向上できる。この場合、第２の加振子の変位自体をポンプ室内の液体に与えるのではなく、第２の加振子より大きい第２のダイアフラムで前記変位に伴うポンプ室に対する加圧・減圧の作用を拡大してポンプ室内の液体に波及させることができる。これとともに、ポンプ室の外側に配置されている第２の加振子は、気泡をポンプ室内に残留させる因子とはならないとともに、この第２の加振子がポンプ室内の液体に触れないので、第２の加振子に対する保護及び絶縁のための対策を、省略できるか、必要があっても軽微にできる。

更に、第２のダイアフラムの加振子の振動はポンプ本体にも伝わり、ポンプ本体を微少に振動させることになり、気泡がポンプ室内から排出するのを助長することも考えられる。

又、本発明の好ましい態様では、前記第２のダイアフラムを前記一側壁と対向する前記ポンプ室の他側壁に設けている。

この発明では、第１、第２のダイアフラムが互に独立するので、互いの干渉を避けて夫々を適正に駆動できる点で好ましい。

又、本発明の好ましい態様では、前記ポンプ室の他側壁に設けられた前記吸入口と排出口との間に前記第２のダイアフラムを設け、この第２のダイアフラムに装着された前記第２の加振子と前記第１の加振子とを同期させて駆動する駆動装置を備えている。

この発明では、第１の加振子の加振により第１のダイアフラムがポンプ室の容積を小さくするように動作するとき、これと同期する第２の加振子の加振により第２のダイアフラムがポンプ室の容積を小さくするように動作する。この逆に、第１の加振子の加振により第１のダイアフラムがポンプ室の容積を大きくするように動作するとき、これと同期する第２の加振子の加振により第２のダイアフラムがポンプ室の容積を大きくするように動作する。これにより、ポンプ室の圧力変化量が大きくなるので、送液量が増えて、ポンプ室内の液体に混じった気泡を排出口から流出し易くできる。

又、本発明の好ましい態様では、前記第２のダイアフラムを前記ポンプ室の周部に配設している。

この発明では、第２のダイアフラムがポンプ室の容積を小さくするように動作したときに、ポンプ室の周部の圧力が高められて、ポンプ室の周部に留まっている気泡を、ポンプ室の周部からポンプ室の中央部側に移動させることができる。

又、本発明の好ましい態様では、前記第２のダイアフラムを前記第１のダイアフラムとの間に前記ポンプ室を挟んで前記吸入口に寄せて前記ポンプ室の周部に設け、この第２のダイアフラムに装着された前記第２の加振子と前記第１の加振子とを同期させて駆動する駆動装置を備えている。

この発明では、第２の加振子の加振により第２のダイアフラムがポンプ室の周部の容積を小さくするように動作するとき、これと同期する第１の加振子の加振により第１のダイアフラムがポンプ室の容積を小さくするように動作する。この段階で、第２のダイアフラムが設けられたポンプ室の周部から排出口に向けて液圧が低下する圧力勾配がポンプ室内に形成されて、ポンプ室の周部に留まっている気泡が、ポンプ室の周部から排出口に向けて移動される。この逆に、第１の加振子の加振により第１のダイアフラムがポンプ室の容積を大きくするように動作するとき、これと同期する第２の加振子の加振により第２のダイアフラムがポンプ室の周部の容積を大きくするように動作する。これにより、既述のようにポンプ室の周部から排出口に向けて移動された気泡が前記減圧に従って吸い寄せられて、排出口に向けて更に移動される。これにより、ポンプ室内の液体及びこれに混じった気泡を排出口から流出し易くできる。

又、前記課題を解決するために、本発明は、加圧・減圧されるポンプ室、このポンプ室の加圧・減圧方向に位置した一側壁をなす第１のダイアフラム、前記一側壁と対向する前記ポンプ室の他側壁に設けた第２のダイアフラム、前記ポンプ室に連通する吸入弁室、この吸入弁室とは別の位置で前記ポンプ室に連通する排出弁室、前記吸入弁室に連通する吸入口、前記排出弁室に連通する排出口、前記吸入口を開閉する吸入弁を有して前記吸入弁室を画して設けられた吸入部ダイアフラム、及び前記排出口を開閉する排出弁を有して前記排出弁室を画して設けられた排出部ダイアフラムを備えるポンプ本体と、前記第１のダイアフラムに装着された第１の加振子と、前記吸入弁室の外側に位置して前記吸入部ダイアフラムに装着された吸入弁駆動子と、前記排出弁室の外側に位置して前記排出部ダイアフラムに装着された排出弁駆動子と、前記ポンプ室の外側に位置して前記第２のダイアフラムに装着された第２の加振子と、を具備している。

この発明では、第１の加振子により加振される第１のダイアフラムの他に、第２の加振子で第２のダイアフラムを加振することで、ポンプ室内の液体が吸入口から排出口に流れ易くしたので、ポンプ室内の気泡の排出性能を向上できる。この場合、第２の加振子の変位自体をポンプ室内の液体に与えるのではなく、第２のダイアフラムで前記変位に伴うポンプ室に対する加圧・減圧の作用を拡大してポンプ室内の液体に波及させることができる。これとともに、ポンプ室の外側に配置されている第２の加振子は、気泡をポンプ室内に残留させる因子とはならないとともに、この第２の加振子がポンプ室内の液体に触れないので、第２の加振子に対する保護及び絶縁のための対策を、省略できるか、必要があっても軽微にできる。

又、本発明の好ましい態様では、前記第２のダイアフラムを、前記ポンプ室と前記吸入弁室とに渡って設けるとともに、前記ポンプ室と前記排出弁室とに渡って設けている。

この発明では、第２の加振子で第２のダイアフラムを駆動するに伴って、ポンプ室に連通された吸入弁室及び排出弁室に対しても、第２のダイアフラムを介して圧力変動を与えて、液体が吸入口から排出口に流れ易くしたので、ポンプ室内の気泡とともに、吸入弁室及び排出弁室内の気泡の排出が可能である。

本発明によれば、第１の加振子の駆動によりポンプ室を加圧・減圧する第１のダイアフラムの他に、ポンプ室の外側に設けた第２の加振子により駆動されてポンプ室を加圧・減圧する第２のダイアフラムを備えたので、ポンプ室からの気泡の排出性能を向上できると共に実施し易いダイアフラムポンプを提供できる。

図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１（Ａ）及び図２（Ａ）〜（Ｃ）中符号１で示すダイアフラムポンプは、マイクロポンプ等の小型ポンプであって、ポンプ本体２と、吸入弁３と、排出弁４と、第１の加振子として例えば第１の圧電素子５と、第２の加振子として例えば第２の圧電素子６、及び図３に示す駆動装置７とを備えている。

ポンプ本体２は、第１の基板１１と第２の基板１２とを積層して扁平に形成されていて、これら両基板１１，１２によって区画されて加圧・減圧されるポンプ室１３を有している。ポンプ室１３は図１（Ｂ）に示すように円形である。なお、ポンプ室１３は角型など他の形状でもよい。

ポンプ室１３の加圧・減圧方向に位置した一側壁は第１のダイアフラム１４で作られている。このダイアフラム１４は、第１の基板１１にポンプ室１３に相当する円形の凹みを設けることによって、この凹みの奥壁をなして第１の基板１１に一体に形成されている。この第１のダイアフラム１４は、その周囲に連続した基板部分より薄肉であり、厚み方向に弾性変形が自在にできる。なお、第１の基板１１とは別に成形された第１のダイアフラムを用意して、このダイアフラムの周縁を第１の基板１１に液密に取付けることによって第１のダイアフラム１４とすることも可能である。

第１の圧電素子５は、第１のダイアフラム１４の外面、つまり、ポンプ室１３の外側に位置して、第１のダイアフラム１４の略中央部に装着されている。この第１の圧電素子５は、図１（Ｂ）に示すように円形であって、その両面に図示しない電極が夫々設けられたユニモルフ構造である。なお、ダイアフラム１４の形状は、ポンプ室１３の形状に対応するものであって、角型など他の形状でもよい。これらの電極間に高周波の駆動信号が印加されることにより、第１の圧電素子５が厚み方向に伸縮して第１のダイアフラム１４が厚み方向に振動（往復運動）される。

対向する第２の基板１２の前記凹みとの対向部分は、ポンプ室１３の加圧・減圧方向に位置する他側壁１２ａをなしている。この他側壁１２ａの中央部に、第２の基板１２と一体の第２のダイアフラム１５が設けられている。したがって、第２のダイアフラム１５は、ポンプ室１３を挟んで第１のダイアフラム１４の中央部に対向している。この第２のダイアフラム１５は、その周囲に連続した他側壁１２ａ部分より薄肉であり、厚み方向に弾性変形が自在にできる。

第２の圧電素子６は、ポンプ室１３の外側に位置して第２のダイアフラム１５の外面に装着されている。従って、ポンプ室１３及びその相対向した両側壁をなした第１、第２のダイアフラム１４，１５を挟んで、第１、第２の圧電素子５，６が設けられている。第２の圧電素子６は、図１（Ｂ）に示すように第１の圧電素子５より小さな円形であって、その両面には図示しない電極が夫々設けられたユニモルフ構造である。これらの電極間に高周波の駆動信号が印加されることにより、第２の圧電素子６が厚み方向に伸縮して第２のダイアフラム１５が厚み方向に振動（往復運動）される。

第２の基板１２には、第２のダイアフラム１５を間に置いて吸入口１６と排出口１７とが設けられている。これら吸入口１６及び排出口１７はいずれも短い筒状をなしてポンプ室１３から離れる方向に突設されている。吸入口１６を通して液体がポンプ室１３に吸い込まれ、排出口１７を通してポンプ室１３内の液体が排出される。吸入口１６には吸入弁３が取付けられている。この吸入弁３は、ポンプ室１３内の液圧の変化によって、液体がポンプ室１３に吸い込まれる時に開き、ポンプ室１３内の液体が排出口１７から排出される時に閉じる。排出口１７には排出弁４が取付けられている。この排出弁４は、ポンプ室１３内の液圧の変化によって、ポンプ室１３内の液体が排出口１７から排出される時に開き、液体がポンプ室１３に吸い込まれる時に閉じる。

第１、第２のダイアフラム１４，１５は、図３に示す駆動装置７で駆動される。この駆動装置７は、駆動信号発生手段７ａと、この手段７ａが発生した高周波の駆動信号を増幅する信号増幅手段７ｂと、増幅された駆動信号を第１、第２の圧電素子５，６に所定のタイミングで印加する駆動信号制御手段７ｃとを備えている。第１実施形態では、第１、第２の圧電素子５，６の伸縮を同期させる駆動信号を、駆動信号制御手段７ｃが第１、第２の圧電素子５，６に印加する。ここに、伸縮を同期させるとは、第１、第２の圧電素子５，６に駆動信号を同時に印加しこれらの圧電素子５，６を共に伸び変形させるとともに、駆動信号の印加が同時に途切れることに伴って、前記伸び変形した第１、第２の圧電素子５，６を共に収縮変形させることを指している。

前記構成のダイアフラムポンプ１は、駆動装置７を介して第１、第２の圧電素子５，６に高周波の駆動信号を同期して印加することにより、図２（Ａ）（Ｃ）及び図２（Ｂ）の状態を繰返すポンピング動作を行いながら、ポンプ室１３に混入した気泡をポンプ室１３から速やかに排出（脱泡）させることができる。

詳しくは、図２（Ａ）（Ｃ）は、第１、第２の圧電素子５，６に駆動信号が同時に印加されて、これらの圧電素子５，６が互に近付く方向に伸び変形を起こした状態、つまり、ポンプ室１３の加圧状態を示している。この場合、第１の圧電素子５の駆動により第１のダイアフラム１４がポンプ室１３の容積を小さくするように撓み動作をすると同時に、第２の圧電素子６の駆動により第２のダイアフラム１５がポンプ室１３の容積を小さくするように撓み動作をする。この加圧状態では、第１、第２の圧電素子５，６よりも面積が大きい第１、第２のダイアフラム１４，１５によりポンプ室１３内の液体が加圧されて、吸入弁３が閉じられるとともに排出弁４が開かれるので、排出口１７を通ってポンプ室１３内の液体が排出される。

図２（Ｂ）は、第１、第２の圧電素子５，６に対する駆動信号の印加が同時に断たれて、これらの圧電素子５，６が互に遠ざかる方向に収縮変形を起こした状態、つまり、ポンプ室の減圧状態を示している。この場合、第１の圧電素子５の収縮により第１のダイアフラム１４がポンプ室１３の容積を大きくするように撓み動作をすると同時に、第２の圧電素子６の収縮により第２のダイアフラム１５がポンプ室１３の容積を大きくするように撓み動作する。この減圧状態では、ポンプ室１３内の液体が減圧されて、吸入弁３が開かれるとともに排出弁４が閉じられるので、吸入口１６を通ってポンプ室１３内に液体が吸込まれる。

こうしたポンピング動作に伴って、液体と共に気泡Ｂがポンプ室１３に吸込まれた初期の状態は図２（Ａ）に例示される。この気泡Ｂは、ポンプ室１３の加圧状態が図２（Ｂ）に示す減圧状態に移行するに伴って、ポンプ室１３の中央部に引っ張られる。これに加えて、吸入口１６から吸込まれる液体の勢いによってポンプ室１３の中央部を超えて排出口１７に近付くように移動される。この後に、図２（Ｃ）に示すようにポンプ室１３が再び加圧状態となるので、気泡Ｂは排出口１７を流出する液体の流れとともに排出口１７を通ってポンプ室１３外に排出される。

この場合、既述のように第１の圧電素子５及びこれより大面積の第１のダイアフラム１４の振動によるポンピンング動作に、第２の圧電素子６及びこれより大面積の第２のダイアフラム１５の振動によるポンピング動作が加えられる。しかも、第２の圧電素子６に対する駆動信号の印加に伴うこの圧電素子６の変位自体でポンプ室内の液体を加圧・減圧するのではなく、第２の圧電素子６より面積が大きい第２のダイアフラム１５で、第２の圧電素子６の変位に伴うポンプ室１３に対する加圧・減圧の作用を、拡大してポンプ室１３内の液体に波及させることができる。

したがって、ポンプ室１３の圧力変化量が大きい。このため、ポンプ室１３での吸入口１６から排出口１７に至る液体の主たる流れが強くなって、この流れに気泡Ｂを乗せて、この気泡Ｂを排出口１７から容易かつ速やかに排出させることができるとともに、単位時間あたりの送液量を増やすことができる。

しかも、既述のように送液量の増加及びポンプ室１３内からの脱泡に寄与する第２の圧電素子６は、ポンプ室１３の外側に配置されているので、この圧電素子６とともに第２のダイアフラム１５が、気泡Ｂをポンプ室１３内に残留させる因子とはならない点で好ましい。

更に、第２の圧電素子６は、ポンプ室１３の外側に配置されているので、ポンプ室１３内の液体に触れることがない。このため、第２の圧電素子６に対する保護及び絶縁のための対策を省略できるか、対策が必要であってもそれを軽微にできるので、このダイアフラムポンプ１の構成は実施が容易である点で優れている。又、第１、第２のダイアフラム１４，１５をポンプ室１３の加圧・減圧方向に位置する両側壁に振り分けて設けたので、第１、第２のダイアフラム１４，１５を独立させ互いの干渉を避けて夫々を適正に駆動できる。この点でも実施が容易である点で好ましい。

なお、以上説明した第１実施形態において、第２の圧電素子６の駆動を第１の圧電素子５の駆動に常に同期させず、必要な時期にだけ同期させてもよい。この場合、第１の圧電素子５及び第１のダイアフラム１４が主たるポンピング動作を担い、第２の圧電素子６及び第２のダイアフラム１５が補助的なポンピング動作とポンプ室１３からの脱泡動作を担うものであり、しかも、第１のダイアフラム１４の周部外面に加振子である第２の圧電素子６を装着して実施することも可能である。又、第１実施形態において、第２の圧電素子６は第１の圧電素子５と同じかそれ以上の大きさとすることも可能である。

図４及び図５は本発明の第２実施形態を示している。この実施形態は、基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ点については第１実施形態と同一符号を付してその説明を省略し、以下、第１実施形態とは異なる点について説明する。この説明に際して必要に応じて図３も参照する。

第２実施形態では、図４（Ａ）に示すように第２の基板１２の吸入口１６及び排出口１７を除いた部分を、厚み方向に弾性変形が自在にできるように薄肉として、その内でポンプ室１３に臨んだ部分を第２のダイアフラム１５として利用している。このダイアフラム１５の周部はポンプ室１３の周部に設けられている。第２のダイアフラム１５の周部の内で、吸入口１６に近く、かつ排出口１７より遠い部分、好ましくは、図４（Ｂ）に示すように吸入口１６と排出口１７とを通る直線上であって吸入口１６を基準として排出口１７と反対側となる周部外面には、第２の圧電素子６が装着されている。以上説明した点以外の構成及び以下に説明する点以外の作用効果は第１実施形態と同じである。

第２実施形態のダイアフラムポンプ１は、駆動装置７を介して第１、第２の圧電素子５に高周波の駆動信号を同期して印加することにより、図５（Ａ）（Ｃ）及び図５（Ｂ）の状態を繰返すポンピング動作を行うとともに、この動作においてポンプ室１３に混入した気泡をポンプ室から速やかに排出（脱泡）させることができる。

詳しくは、図５（Ａ）（Ｃ）は、第１、第２の圧電素子５，６に駆動信号が同時に印加されて、これらの圧電素子５，６が伸び変形を起こしてポンプ室１３を加圧した状態を示している。この場合、第１の圧電素子５の駆動により第１のダイアフラム１４がポンプ室１３の容積を小さくするように撓み動作をすると同時に、第２の圧電素子６の駆動により第２のダイアフラム１５がポンプ室１３の周部でかつ吸入口１６の近傍の容積を小さくするように撓み動作をする。この加圧状態では、第１、第２の圧電素子５，６よりも面積が大きい第１、第２のダイアフラム１４，１５によりポンプ室１３内の液体が加圧されて、吸入弁３が閉じられるとともに排出弁４が開かれるので、排出口１７を通ってポンプ室１３内の液体が排出される。

図５（Ｂ）は、第１、第２の圧電素子５，６に対する駆動信号の印加が同時に断たれて、これらの圧電素子５，６が収縮変形を起こしてポンプ室１３の容積を大きく減圧状態を示している。この場合、第１の圧電素子５の収縮により第１のダイアフラム１４がポンプ室１３の容積を大きくするように撓み動作をすると同時に、第２の圧電素子６の収縮により第２のダイアフラム１５がポンプ室１３の周部でかつ吸入口１６の近傍の容積を大きくするように撓み動作する。この減圧状態では、ポンプ室１３内の液体が減圧されて、吸入弁３が開かれるとともに排出弁４が閉じられるので、吸入口１６を通ってポンプ室１３内に液体が吸込まれる。

こうしたポンピング動作に伴って、液体と共に気泡Ｂがポンプ室１３に吸込まれた気泡Ｂは、吸入口１６から排出口１７に向けて流れる液体の主たる流れに乗って排出されるが、吸入口１６からポンプ室１３に吸込まれた直後に気泡Ｂの一部が吸入口１６付近で前記主たる流れから外れてポンプ室１３の周部に至ることがある。

しかし、既述のようにポンプ室１３の周部でかつ吸入口１６の近傍に位置した部分には、第２のダイアフラム１５が設けられていて、この変形によりポンプ室１３の周部が図５（Ａ）に例示されるように加圧される。この加圧よって、ポンプ室１３内の圧力は、吸入口１６の近傍の周囲部分が最も高く、ポンプ室１３の中央部が次に高く、排出弁４が開いている排出口１７付近が最も低くなる。こうした圧力勾配がポンプ室１３に形成されることにより、吸入口１６付近のポンプ室１３の周部に位置した気泡Ｂが、前記圧力勾配に従ってポンプ室１３の中央部側に移動される。そして、図５（Ａ）に示したポンプ室１３の加圧状態が図５（Ｂ）に示す減圧状態に移行するに伴って、気泡Ｂはポンプ室１３の中央部に引っ張られる。これに加えて、吸入口１６から吸込まれる液体の勢いによってポンプ室１３の中央部を超えて排出口１７に近付くように移動される。この後に、図５（Ｃ）に示すようにポンプ室１３が再び加圧状態となるので、気泡Ｂは排出口１７を流出する液体の流れとともに排出口１７を通ってポンプ室１３外に排出される。

この場合、既述のように第２の圧電素子６に対する駆動信号の印加に伴うこの圧電素子６の変位自体でポンプ室内の液体を加圧・減圧するのではなく、第２の圧電素子６より面積が大きい第２のダイアフラム１５で、第２の圧電素子６の変位に伴うポンプ室１３に対する加圧・減圧の作用を、拡大してポンプ室１３内の液体に波及させることができる。

したがって、第１、第２の圧電素子５，６に同時に駆動信号を印加したときにポンプ室１３内に既述の圧力勾配を確実に形成でき、それに伴い気泡Ｂの排出方向への動きを促進できる。しかも、第１、第２の圧電素子５，６を介して第１、第２のダイアフラム１４，１５を同期させるので、ポンプ室１３の圧力変化量も大きくなるため、ポンプ室１３での吸入口１６から排出口１７に至る液体の主たる流れが強くなって、この流れに気泡Ｂを乗せ易くなって、この気泡Ｂを排出口１７から容易かつ速やかに排出させることができるとともに、単位時間あたりの送液量を増やすことができる。

図６及び図７は本発明の第３実施形態を示している。この実施形態は、基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ点については第１実施形態と同一符号を付してその説明を省略し、以下、第１実施形態とは異なる点について説明する。

図７（Ａ）（Ｂ）に示すようにポンプ本体２には、角型をなすポンプ室１３の両側に同じく角形をなす吸入弁室２１と排出弁室２２とが設けられている。なお、ポンプ室１３は角型以外の他の形状でもよい。ポンプ室１３と吸入弁室２１とは、これらを連通させる連通溝２３ａを有した区画壁２３を間に置いて隣接されている。ポンプ室１３と排出弁室２２とは、これらを連通させる連通溝２４ａを有した区画壁２４を間に置いて隣接されている。吸入口１６は吸入弁室２１に開口して第２の基板１２に設けられている。排出口１７は排出弁室２２に開口して第２の基板１２に設けられている。

吸入弁室２１の第２基板１２と対向する壁は、弾性変形が可能な薄肉な吸入部ダイアフラム２５をなしている。このダイアフラム２５の内面には吸入口１６を開閉する凸部形状の吸入弁２６が一体に突設されている。吸入部ダイアフラム２５の外面には、このダイアフラム２５を厚み方向に沿って往復動させることにより、吸入弁２６を吸入口１６の端面に接離（吸入口１６を開閉）させる吸入弁駆動子例えば第３の圧電素子２７が装着されている。

排出弁室２２の第２基板１２と対向する壁は、弾性変形が可能な薄肉な排出部ダイアフラム２８をなしている。このダイアフラム２８の内面には排出口１７を開閉する凸部形状の排出弁２９が一体に突設されている。排出部ダイアフラム２８の外面には、このダイアフラム２８を厚み方向に沿って往復動させることにより、排出弁２９を排出口１７の端面に接離（排出口１７を開閉）させる排出弁駆動子例えば第４の圧電素子３０が装着されている。

第２の基板１２の吸入口１６と排出口１７との間の部分は、弾性変形が可能な薄肉な第２のダイアフラム１５である。図７（Ａ）に示すように第２のダイアフラム１５の吸入口１６側部分は、ポンプ室１３と吸入弁室２１とに渡っており、この部分の外面には加振子として例えば一方の第２の圧電素子６ａが装着されている。第２のダイアフラム１５の排出口１７側部分は、ポンプ室１３と排出弁室２２とに渡っており、この部分の外面には加振子として例えば他方の第２の圧電素子６ｂが装着されている。

図６に示すように駆動装置７の駆動信号制御手段７ｃは、各圧電素子５，６ａ，６ｂ，２７，３０に所定のタイミングで駆動信号を与えるものである。この場合、駆動信号制御手段７ｃは、第１の圧電素子５と一対の第２の圧電素子６ａ，６ｂに対しては同期して駆動信号を与える。又、駆動信号制御手段７ｃは、ダイアフラムポンプ１の加圧工程において、第３の圧電素子２７に駆動信号を与えて吸入口１６を閉じると共に、第４の圧電素子３０に駆動信号を与えずに排出口１７を開かせる。又、駆動信号制御手段７ｃは、ダイアフラムポンプ１の減圧工程において、第３の圧電素子２７に駆動信号を与えずに吸入口１６を開かせると共に、第４の圧電素子３０に駆動信号を与えて排出口１７を閉じさせる。

駆動信号制御手段７ｃで各圧電素子への駆動信号の印加を制御することによって、吸入口１６から吸入弁室２１に吸入された液体を、連通溝２３ａからポンプ室１３に吸込み、更にこのポンプ室１３から連通溝２４ａに通して排出弁室２２に流出させて、この排出弁室２２から排出口１７を通して外部に送り出すことができる。

こうしたダイアフラムポンプ１のポンピング動作に伴って、液体に混じって気泡が流入することがあり，流入した気泡は、ポンプ室１３、吸入弁室２１、及び排出弁室２２の夫々に留まる可能性がある。なお，図７（Ｂ）にはポンプ室１３と吸入弁室２１とに気泡Ｂが入り込んだ状態を例示している。

第３実施形態のダイアフラムポンプ１は、第２の圧電素子６ａによって駆動される第２のダイアフラム１５の吸入口１６側部分が、ポンプ室１３と吸入弁室２１とに渡っているので、第２のダイアフラム１５が第２の圧電素子６ａで駆動された時には、吸入弁室２１とポンプ室１３との圧力変動により吸入弁室２１内の気泡Ｂを連通溝２３ａに通してポンプ室１３に移動させることができる。同様に、第２の圧電素子６ｂによっても駆動される第２のダイアフラム１５の排出口１７側部分が、ポンプ室１３と排出弁室２２とに渡っているので、第２のダイアフラム１５が第２の圧電素子６ｂで駆動された時には、排出弁室２２とポンプ室１３との圧力変動によりポンプ室１３内の気泡Ｂを連通溝２４ａに通して排出弁室２２に移動させて、この排出弁室２２から排出口１７を通して気泡Ｂを排出することができる。なお、以上説明した構成及び作用効果以外の構成及び作用効果は第１実施形態と同じである。

また、図及び説明した圧電素子はユニモルフ構造であるが、積層構造の圧電素子でも良く、また、これをソレノイドバルブ等に置き換えることも可能である。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るダイアフラムポンプを示す断面図。（Ｂ）は図１（Ａ）中矢印Ｆ１ｂ−Ｆ１ｂ線に沿って示す断面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は第１実施形態に係るダイアフラムポンプの動作をこの動作に伴って排出される気泡との関係で順を追って示す断面図。 第１実施形態に係るダイアフラムポンプの駆動装置を示すブロック図。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係るダイアフラムポンプを示す断面図。（Ｂ）は図４（Ａ）中矢印Ｆ４ｂ−Ｆ４ｂ線に沿って示す断面図。 （Ａ）〜（Ｃ）は第２実施形態に係るダイアフラムポンプの動作をこの動作に伴って排出される気泡との関係で順を追って示す断面図。 本発明の第３実施形態に係るダイアフラムポンプの駆動装置を示すブロック図。 （Ａ）は第３実施形態に係るダイアフラムポンプを示す断面図。（Ｂ）は図７（Ａ）中矢印Ｆ７ｂ−Ｆ７ｂ線に沿って示す断面図。

符号の説明

１…ダイアフラムポンプ
２…ポンプ本体
３…吸入弁
４…排出弁
５…第１の圧電素子（加振動子）
６、６ａ、６ｂ…第２の圧電素子（加振動子）
７…駆動装置
１１…第１の基板
１２…第２の基板
１３…ポンプ室
１４…第１のダイアフラム（ポンプ室の一側壁）
１２ａ…ポンプ室の他側壁
１５…第２のダイアフラム
１６…吸入口
１７…排出口
２１…吸入弁室
２２…排出弁室
２３…区画壁
２３ａ…連通溝
２４…区画壁
２４ａ…連通溝
２５…吸入部ダイアフラム
２６…吸入弁
２７…第３の圧電素子（吸入弁駆動子）
２８…排出部ダイアフラム
２９…排出弁
３０…第４の圧電素子（排出弁駆動子）

Claims (7)

1. 加圧・減圧されるポンプ室、このポンプ室に連通する吸入口及び排出口、前記ポンプ室の加圧・減圧方向に位置した一側壁をなす第１のダイアフラム、及び前記ポンプ室の加圧・減圧方向に位置する前記一側壁又は他側壁に設けられた第２のダイアフラムを有するポンプ本体と、
   前記吸入口を開閉する吸入弁と、
   前記排出口を開閉する排出弁と、
   前記第１のダイアフラムに装着された第１の加振子と、
   前記ポンプ室の外側に位置して前記第２のダイアフラムに装着された第２の加振子と、
   を具備したダイアフラムポンプ。
2. 前記第２のダイアフラムを前記一側壁と対向する前記ポンプ室の他側壁に設けた請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
3. 前記ポンプ室の他側壁に設けられた前記吸入口と排出口との間に前記第２のダイアフラムを設け、この第２のダイアフラムに装着された前記第２の加振子と前記第１の加振子とを同期させて駆動する駆動装置を備えた請求項２に記載のダイアフラムポンプ。
4. 前記第２のダイアフラムを前記ポンプ室の周部に配設した請求項１又は２に記載のダイアフラムポンプ。
5. 前記第２のダイアフラムを前記第１のダイアフラムとの間に前記ポンプ室を挟んで前記吸入口に寄せて前記ポンプ室の周部に設け、この第２のダイアフラムに装着された前記第２の加振子と前記第１の加振子とを同期させて駆動する駆動装置を備えた請求項１又は２に記載のダイアフラムポンプ。
6. 加圧・減圧されるポンプ室、このポンプ室の加圧・減圧方向に位置した一側壁をなす第１のダイアフラム、前記一側壁と対向する前記ポンプ室の他側壁に設けた第２のダイアフラム、前記ポンプ室に連通する吸入弁室、この吸入弁室とは別の位置で前記ポンプ室に連通する排出弁室、前記吸入弁室に連通する吸入口、前記排出弁室に連通する排出口、前記吸入口を開閉する吸入弁を有して前記吸入弁室を画して設けられた吸入部ダイアフラム、及び前記排出口を開閉する排出弁を有して前記排出弁室を画して設けられた排出部ダイアフラムを備えるポンプ本体と、
   前記第１のダイアフラムに装着された第１の加振子と、
   前記吸入弁室の外側に位置して前記吸入部ダイアフラムに装着された吸入弁駆動子と、
   前記排出弁室の外側に位置して前記排出部ダイアフラムに装着された排出弁駆動子と、
   前記ポンプ室の外側に位置して前記第２のダイアフラムに装着された第２の加振子と、
   を具備したダイアフラムポンプ。
7. 前記第２のダイアフラムを、前記ポンプ室と前記吸入弁室とに渡って設けるとともに、前記ポンプ室と前記排出弁室とに渡って設けた請求項６に記載のダイアフラムポンプ。

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