JP2006200524A - Diaphragm pump liquid discharge control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電素子を可動部とするダイヤフラムポンプ（Ｄｉａｐｈｒａｇｍ Ｐｕｍｐ）を用いた液体吐出制御装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge control apparatus using a diaphragm pump having a piezoelectric element as a movable portion.
従来、圧電ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの撓みが増減し、ポンプ室の内容積が増減することで吸入弁より動作流体を吸入し、排出弁より動作流体を吐出する。このダイヤフラムの撓みの増減は、板状の圧電素子の上下面に設けられた電極に電圧が印加されることにより、圧電素子が伸縮することで実現される。ポンプによる液体吐出用途として、燃料電池等へのアルコールの微少量供給や、水を静電噴霧することが挙げられる。これらの用途では、吐出先の液体の液面形状（表面位置）が、さらには、吐出液体の流量が安定していることが望まれる。ところが、ダイヤフラムポンプ等の往復運動ポンプにおいては、吸入行程と吐出行程が交互に動作するため、一般に脈動量が大きくなる。また、ポンプにパッシブ弁を用いた場合、弁の開閉動作による液体の逆流が発生する。この逆流は、アクティブバルブを用いることで低減可能であるが、コスト高となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric diaphragm pump draws working fluid from an intake valve and discharges working fluid from a discharge valve as the deflection of the diaphragm increases and decreases and the internal volume of the pump chamber increases and decreases. The increase / decrease in the bending of the diaphragm is realized by the expansion and contraction of the piezoelectric element by applying a voltage to the electrodes provided on the upper and lower surfaces of the plate-like piezoelectric element. Examples of liquid discharge using a pump include supplying a small amount of alcohol to a fuel cell or the like, and spraying water with water. In these applications, it is desired that the liquid surface shape (surface position) of the liquid at the discharge destination and further the flow rate of the discharge liquid be stable. However, in a reciprocating pump such as a diaphragm pump, the suction stroke and the discharge stroke operate alternately, so that the pulsation amount generally increases. Moreover, when a passive valve is used for the pump, a back flow of liquid occurs due to the opening / closing operation of the valve. This backflow can be reduced by using an active valve, but the cost increases.
また、ダイヤフラム、プランジャー、又はギアポンプのいずれかを用いて、液体を圧送するときに配管等に生じる脈動を防止する脈動防止装置として、可撓性を有する管又は中空の球状体と、この管又は中空の球状体の孔の断面積を規制する弾性部材とから成り、液体の圧送時に、圧力に応じて管又は球状体の断面積を変化させ、これにより内容積を変化させて、圧送の圧力変化を吸収するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような可撓性の管は大きな脈流には対応できるが、圧力変化に対応する内容積の変化が遅いので、微視的な逆流には対応できない。 Moreover, as a pulsation prevention device for preventing pulsation generated in piping or the like when pumping liquid using a diaphragm, a plunger, or a gear pump, a flexible tube or a hollow spherical body, and this tube Or an elastic member that regulates the cross-sectional area of the hole of the hollow sphere, and changes the cross-sectional area of the tube or sphere according to the pressure when the liquid is pumped, thereby changing the internal volume, One that absorbs pressure changes is known (see, for example, Patent Document 1). However, although such a flexible tube can cope with a large pulsating flow, the internal volume corresponding to the pressure change is slow, so that it cannot cope with microscopic backflow.
また、ポンプ装置において、エアポンプから加圧配管に至る経路中に、自然状態では所定の内外径寸法を有し、内部に圧力が作用すると、膨張変形する長尺の可撓性チューブを設け、液体の脈流を低減するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このポンプ装置においては、可撓性チューブを用いているため、微小逆流には対応することができない。 Further, in the pump device, a long flexible tube having a predetermined inner and outer diameter size in a natural state and expanding and deforming when pressure is applied to the inside in a path from the air pump to the pressurized pipe is provided. A device that reduces the pulsating flow is known (for example, see Patent Document 2). However, since this pump device uses a flexible tube, it cannot cope with minute backflow.
さらにまた、流量計において、流量を正確に計測するために脈流を吸収することが知られている（例えば、特許文献３参照）。ところが、これはポンプではないため、逆方向の流れは想定されていない。
本発明は、上記問題を解決するものであり、圧電素子を用いたダイヤフラムポンプにおいて、吐出液体の脈動を大幅に低減することができるダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a diaphragm pump liquid discharge control device that can significantly reduce pulsation of discharged liquid in a diaphragm pump using a piezoelectric element.
上記目的を達成するために請求項１の発明は、液体の流れ方向及び圧力差によって開閉する制御弁を有し、駆動源として圧電アクチュエータを用いたダイヤフラムポンプと、このダイヤフラムポンプの吐出側流路中に配設され、該ダイヤフラムポンプの制御弁の動作に起因する流体の逆流を低減する逆流低減用アキュムレータと、を備えたダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置であって、前記逆流低減用アキュムレータは、流圧により弾性変動し、該弾性変動の平衡点を２箇所に有する可動部を備え、この可動部は、これら平衡点間を移動することにより前記流体の逆流を低減するものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a diaphragm pump having a control valve that opens and closes depending on a liquid flow direction and a pressure difference, and that uses a piezoelectric actuator as a drive source, and a discharge-side flow path of the diaphragm pump. And a backflow reduction accumulator that reduces backflow of fluid caused by operation of a control valve of the diaphragm pump, wherein the backflow reduction accumulator includes a flow rate reduction accumulator. The movable part is elastically fluctuated by pressure, and has a movable part having two equilibrium points of the elastic fluctuation, and the movable part moves between the equilibrium points to reduce the back flow of the fluid.
請求項２の発明は、請求項１に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータとダイヤフラムポンプとが一体構造となっているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the diaphragm pump liquid discharge control device according to the first aspect, the backflow reducing accumulator and the diaphragm pump are integrated.
請求項３の発明は、請求項１に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記ダイヤフラムポンプの制御弁が動作することによる逆流量と前記逆流低減用アキュムレータによる逆流低減量とが略同じとなるようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the diaphragm pump liquid discharge control device according to the first aspect, the reverse flow rate due to the operation of the control valve of the diaphragm pump is substantially the same as the backflow reduction amount by the backflow reduction accumulator. It is what I did.
請求項４の発明は、請求項１に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータの可動部の固有振動数が、ダイヤフラムポンプの振動数と略同じになるようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the diaphragm pump liquid discharge control device according to the first aspect, the natural frequency of the movable part of the backflow reducing accumulator is substantially the same as the frequency of the diaphragm pump. is there.
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータとは別個に断続流低減用アキュムレータをさらに備えたものである。 A fifth aspect of the present invention is the diaphragm pump liquid discharge control device according to any one of the first to fourth aspects, further comprising an intermittent flow reduction accumulator separately from the backflow reduction accumulator.
請求項６の発明は、請求項５に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータと前記断続流低減用アキュムレータとの間の流路中に逆流防止弁を配設したものである。 A sixth aspect of the present invention is the diaphragm pump liquid discharge control device according to the fifth aspect, wherein a backflow prevention valve is disposed in a flow path between the backflow reduction accumulator and the intermittent flow reduction accumulator. is there.
請求項７の発明は、請求項５に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータは、前記ダイヤフラムポンプと前記断続流低減用アキュムレータとを接続する配管の一部に設けた可動部により構成されるものである。 A seventh aspect of the present invention is the diaphragm pump liquid discharge control device according to the fifth aspect, wherein the backflow reducing accumulator is provided in a part of a pipe connecting the diaphragm pump and the intermittent flow reducing accumulator. It consists of parts.
請求項８の発明は、請求項５に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記逆流低減用アキュムレータの可動部の固有振動数及び前記断続流低減用アキュムレータの可動部の固有振動数が、ダイヤフラムポンプの振動数と略同じになるようにしたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the diaphragm pump liquid discharge control device according to the fifth aspect, the natural frequency of the movable part of the accumulator for reducing the backflow and the natural frequency of the movable part of the accumulator for reducing the intermittent flow are It is designed to be approximately the same as the pump frequency.
請求項９の発明は、請求項５に記載のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置において、前記断続流低減用アキュムレータの可動部は、内容積を増大する側には変形し易く、内容積を低減する側には変形しにくい構造としたものである。 A ninth aspect of the present invention is the diaphragm pump liquid discharge control device according to the fifth aspect, wherein the movable portion of the intermittent flow reducing accumulator is easily deformed on the side of increasing the internal volume, and the side of reducing the internal volume. The structure is difficult to deform.
請求項１の発明によれば、制御弁の動作により微小な逆流があっても、逆流低減用アキュムレータの可動部が一方の平衡点から他方の平衡点に移動して、逆流を低減することができ、従って、吐出流体の流動をスムーズにすることができる。 According to the first aspect of the present invention, even if there is a minute backflow due to the operation of the control valve, the movable part of the backflow reduction accumulator moves from one equilibrium point to the other equilibrium point, thereby reducing the backflow. Therefore, the flow of the discharged fluid can be made smooth.
請求項２の発明によれば、部品点数を低減でき、生産性が向上する。また、ダイヤフラムポンプと逆流低減用アキュムレータの間の流路の抵抗が小さくなり、アキュムレータの動作がスムーズに行われる。 According to the invention of claim 2, the number of parts can be reduced and the productivity is improved. Further, the resistance of the flow path between the diaphragm pump and the backflow reduction accumulator is reduced, and the operation of the accumulator is performed smoothly.
請求項３の発明によれば、少量の吐出液体の微小脈動をも抑えることができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to suppress a small pulsation of a small amount of discharged liquid.
請求項４の発明によれば、制御弁の動作による逆流により逆流低減用アキュムレータの可動部が振動し、この振動が可動部自身の固有振動数と一致しているため、その振動は増幅され、可動部の変位幅限度までの変位がスムーズに行われる。これにより、逆流低減効果が増大する。 According to the invention of claim 4, the movable part of the backflow reducing accumulator vibrates due to the reverse flow caused by the operation of the control valve, and since this vibration matches the natural frequency of the movable part itself, the vibration is amplified, Displacement up to the displacement width limit of the movable part is performed smoothly. Thereby, the backflow reduction effect increases.
請求項５の発明によれば、逆流低減用アキュムレータによって逆流の低減された吐出流量の変動が、断続流低減用アキュムレータによりさらに低減されるため、より少量の吐出液体でも変動することなく流出させることができる。 According to the invention of claim 5, since the fluctuation of the discharge flow rate in which the backflow is reduced by the backflow reduction accumulator is further reduced by the intermittent flow reduction accumulator, even a smaller amount of the discharge liquid can flow out without fluctuation. Can do.
請求項６の発明によれば、吐出液体の逆流量をさらに低減でき、より均一に吐出液体を流出させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the reverse flow rate of the discharge liquid can be further reduced, and the discharge liquid can flow out more uniformly.
請求項７の発明によれば、部品点数を低減でき、生産性が向上する。 According to the invention of claim 7, the number of parts can be reduced and the productivity is improved.
請求項８の発明によれば、逆流低減効果及び断続流低減効果の増大が図れ、吐出液体の流動をさらにスムーズにすることができる。 According to the invention of claim 8, the backflow reduction effect and the intermittent flow reduction effect can be increased, and the flow of the discharge liquid can be made smoother.
請求項９の発明によれば、吐出液体の逆流量をさらに低減でき、より均一な吐出液体を流出させることができる。 According to the ninth aspect of the invention, the reverse flow rate of the discharge liquid can be further reduced, and a more uniform discharge liquid can be allowed to flow out.
以下、本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置（以下、本装置という）の構成を示す。同図において、本装置は、圧電素子によるポンプ機能を持ち、供給液体を溜めている液体容器２からの液体を吐出する圧電ダイヤフラムポンプ１（以下、ポンプと略す）と、このポンプ１の吐出側流路中に配設され、ポンプ１で生じる逆流を低減する逆流低減用アキュムレータ５（以下、アキュムレータと略す）と、このアキュムレータ５の下流側に位置する吐出先端口３とを備える。 Hereinafter, a diaphragm pump liquid discharge control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a configuration of a diaphragm pump liquid discharge control device (hereinafter referred to as this device) according to the present embodiment. In the figure, this apparatus has a pump function by a piezoelectric element, and discharges liquid from a liquid container 2 storing supply liquid, and a discharge side of the pump 1. A backflow reducing accumulator 5 (hereinafter abbreviated as an accumulator) disposed in the flow path and reducing the backflow generated by the pump 1, and a discharge tip port 3 positioned on the downstream side of the accumulator 5 are provided.
圧電ダイヤフラムポンプ１は、圧電素子を駆動源として可動するダイヤフラム板１３（圧電アクチュエータ）と、液体の流れ方向及び圧力差によって開閉する吸入弁１６ａ（制御弁）及び吐出弁１６ｂ（制御弁）とを備える。ダイヤフラム板１３は、ポンプ１内の空間１４の容積を可変するものであり、これにより生じる圧力により、吸入弁１６ａ及び吐出弁１６ｂが動作して、流体を吐出することができる。吸入弁１６ａは、吸入管路１８ａと空間１４との間に配置され、吐出弁１６ｂは、空間１４と吐出管路１８ｂとの間に配設される。ポンプ１が吸入動作に入るとき、吐出弁１６ｂが閉じるが、そのときに、吐出方向とは、逆方向に逆流が発生する。 The piezoelectric diaphragm pump 1 includes a diaphragm plate 13 (piezoelectric actuator) that is movable using a piezoelectric element as a drive source, and a suction valve 16a (control valve) and a discharge valve 16b (control valve) that are opened and closed according to a liquid flow direction and a pressure difference. Prepare. The diaphragm plate 13 changes the volume of the space 14 in the pump 1, and the suction valve 16 a and the discharge valve 16 b can be operated by the pressure generated thereby to discharge fluid. The suction valve 16a is disposed between the suction pipe 18a and the space 14, and the discharge valve 16b is disposed between the space 14 and the discharge pipe 18b. When the pump 1 enters the suction operation, the discharge valve 16b is closed. At that time, a reverse flow is generated in a direction opposite to the discharge direction.
アキュムレータ５は、ポンプ１からの流入液体の流圧により可動する円形の弾性ダイヤフラムである可動部５１と、筐体５２に形成され、流入液体を一時的に溜める液体溜５６と、可動部５１を保持する押え部５３とを備え、可動部５１は、予め窪んだ初期状態に設定され、液体溜５６は、流入口５４と吐出口５５に連通している。このアキュムレータ５は、流圧により弾性変動する可動部５１が、２箇所に弾性変動の平衡点を有する。可動部５１は、これら平衡点間を流圧の高低により移動することにより、吐出弁１６ｂの動作による逆流を低減する。このアキュムレータ５において、逆流により流入液体の液体溜５６内の流圧が低下すると、これに対応して可動部５１は、初期状態の窪んだ位置から矢印の方向に変化して液体溜５６の容積を縮小し、液体溜５６内の液を押し出し、ポンプ１の吐出弁１６ｂの動作に起因して発生した逆流による吐出液の流量の減少を補う。流入液体に逆流がなくなり、流圧の低下がなくなると、可動部５１は窪んだ初期状態に戻る。このように、可動部５１は、液体溜５６の液体体積を制御し、スムーズな流れの吐出液を吐出口５５より吐出する。 The accumulator 5 includes a movable part 51 that is a circular elastic diaphragm that is movable by the flow pressure of the inflowing liquid from the pump 1, a liquid reservoir 56 that is formed in the housing 52 and temporarily stores the inflowing liquid, and the movable part 51. The movable portion 51 is set in an initial state depressed in advance, and the liquid reservoir 56 communicates with the inflow port 54 and the discharge port 55. In this accumulator 5, the movable portion 51 that elastically fluctuates due to fluid pressure has two elastic fluctuation equilibrium points. The movable part 51 reduces the backflow caused by the operation of the discharge valve 16b by moving between these equilibrium points according to the flow pressure level. In this accumulator 5, when the flow pressure of the inflowing liquid in the liquid reservoir 56 decreases due to the backflow, the movable portion 51 changes correspondingly from the depressed position in the initial state in the direction of the arrow to change the volume of the liquid reservoir 56. Is reduced, the liquid in the liquid reservoir 56 is pushed out, and the decrease in the flow rate of the discharge liquid due to the backflow caused by the operation of the discharge valve 16b of the pump 1 is compensated. When there is no backflow in the inflowing liquid and there is no decrease in the flow pressure, the movable part 51 returns to the depressed initial state. As described above, the movable portion 51 controls the liquid volume of the liquid reservoir 56 and discharges a smoothly flowing discharge liquid from the discharge port 55.
アキュムレータ５の可動部５１は、図２に示すように、可撓性材料から成る弾性膜により構成され、流圧により弾性変動する中央部５１ｍと固定される周辺部５１ｎから成り、周辺部５１ｎは押え部５３により、筐体５２に固定されている。中央部５１ｍは、予め窪んだ凹形状に形成された初期状態の平衡位置５１ａと、平衡位置５１ａとは逆方向に変位して窪み部分が膨らんだ状態の平衡位置５１ｂとの２つの平衡点を有している。ここで、本実施形態の平衡点とは、可動部５１が弾性変形した状態であって、外部から加わっている弾性力がつりあって静止している状態をいう。なお、本外発明の平衡点はでは必ずしも弾性変形している必要はない。 As shown in FIG. 2, the movable portion 51 of the accumulator 5 is formed of an elastic film made of a flexible material, and includes a central portion 51m that is elastically changed by fluid pressure and a peripheral portion 51n that is fixed. It is fixed to the casing 52 by a pressing part 53. The central portion 51m has two equilibrium points: an equilibrium position 51a in an initial state formed in a concave shape that has been depressed in advance, and an equilibrium position 51b in a state in which the depression portion is swelled by being displaced in a direction opposite to the equilibrium position 51a. Have. Here, the equilibrium point of the present embodiment refers to a state where the movable portion 51 is elastically deformed and is stationary due to the balance of the elastic force applied from the outside. It should be noted that the equilibrium point of the present invention does not necessarily have to be elastically deformed.
この２つの平衡位置５１ａ、５１ｂは、逆流により流入液体の流圧が低いとき、及び逆流がなく流入液体の流圧が高いときのそれぞれに対応して、液体溜５６の内容積を最大及び最小にする位置となる。可動部５１は、平衡位置５１ａ、平衡位置５１ｂのそれぞれにあるとき変化しないため、アキュムレータ５の内容積も変動しない。 The two equilibrium positions 51a and 51b have the maximum and minimum internal volumes of the liquid reservoir 56 corresponding to the case where the flow pressure of the inflowing liquid is low due to the backflow and the case where there is no backflow and the flow pressure of the inflowing liquid is high. It becomes the position to make. Since the movable part 51 does not change when it is in each of the equilibrium position 51a and the equilibrium position 51b, the internal volume of the accumulator 5 does not change.
また、可動部５１は、その弾性膜自体の伸び縮みを小さくし、それぞれの平衡点での弾性変形を略零とし、平衡点での脈動をなくしている。これにより、可動部５１は、２つの平衡位置５１ａ、５１ｂ間の位置移動を急速に行うことができる。アキュムレータ５は、この急速な応答動作により、吐出流量の逆流における微小変動にも追従して可動し、逆流を低減することができる。ここでは、中央部５１ｍは、予め窪んだ凹形状としたが、これに限らず、２平衡点を持つ構成であれば、予め平面形状とし、流圧により凹又は凸形状に変形するものでもよい。 Further, the movable portion 51 reduces the expansion and contraction of the elastic film itself, makes the elastic deformation at each equilibrium point substantially zero, and eliminates the pulsation at the equilibrium point. Thereby, the movable part 51 can perform the position movement between the two equilibrium positions 51a and 51b rapidly. Due to this rapid response operation, the accumulator 5 can move following the minute fluctuation in the reverse flow of the discharge flow rate, and can reduce the reverse flow. Here, the central portion 51m has a concave shape that has been recessed in advance, but is not limited thereto, and may have a planar shape in advance and be deformed into a concave shape or a convex shape by fluid pressure as long as the configuration has two equilibrium points. .
上記のように構成された本装置において、ポンプ１の駆動により、液体容器２に貯蔵されている液体は、吸入管路１８ａから、吸入弁１６ａを経て、空間１４に流入し、吐出弁１６ｂを経て吐出管路１８ｂに吐出されアキュムレータ５に流入される。この吐出管路１８ｂよりの搬送流体は、吐出弁１６ｂの開閉動作により発生する逆流が重畳されてアキュムレータ５に流入される。アキュムレータ５の可動部５１は、この逆流による流圧変動に応答し、吐出液の流量を制御し、逆流を低減する。 In the present apparatus configured as described above, the liquid stored in the liquid container 2 by the drive of the pump 1 flows into the space 14 from the suction pipe 18a through the suction valve 16a, and passes through the discharge valve 16b. Then, it is discharged to the discharge pipe 18 b and flows into the accumulator 5. The transport fluid from the discharge pipe 18b flows into the accumulator 5 with the backflow generated by the opening / closing operation of the discharge valve 16b superimposed. The movable part 51 of the accumulator 5 controls the flow rate of the discharged liquid in response to the flow pressure fluctuation due to the backflow, and reduces the backflow.
次に、上記圧電ダイヤフラムポンプ１の詳細について、図３乃至図７を参照して説明する。図３は、圧電ダイヤフラムポンプ１の概略構成を示す。同ポンプ１は、導電部材よりなる電極層１２を持つ平板形状の圧電素子１１と、この圧電素子１１に接合され、圧電素子１１の変形に応じて弾性変形する導電部材よりなるダイヤフラム板１３と、ダイヤフラム板１３の下面に気体又は流体を圧縮する空間１４と、この空間１４に連通した吸入口１６ｃ及び吐出口１６ｄとを有する筐体１５と、圧電素子１１を駆動する制御回路４とを備える。制御回路４は、電極層１２に設けられた電極１２ａとダイヤフラム板１３に設けられた電極１３ａとの間に電圧を印加し、圧電素子１１を変形させてポンプ１の吸入・吐出動作を制御する。 Next, details of the piezoelectric diaphragm pump 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a schematic configuration of the piezoelectric diaphragm pump 1. The pump 1 includes a plate-like piezoelectric element 11 having an electrode layer 12 made of a conductive member, a diaphragm plate 13 made of a conductive member that is bonded to the piezoelectric element 11 and elastically deforms in accordance with the deformation of the piezoelectric element 11, A lower surface of the diaphragm plate 13 includes a space 14 for compressing gas or fluid, a housing 15 having a suction port 16 c and a discharge port 16 d communicating with the space 14, and a control circuit 4 for driving the piezoelectric element 11. The control circuit 4 applies a voltage between the electrode 12 a provided on the electrode layer 12 and the electrode 13 a provided on the diaphragm plate 13, and deforms the piezoelectric element 11 to control the suction / discharge operation of the pump 1. .
ダイヤフラム板１３は、円形の真鍮製のダイヤフラム板上に円板状の圧電素子（ＰＺＴ）１１が貼り付けられ、プラスチック、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリフェニルスチレン（ＰＰＳ）等からなる筐体１５に固定される。圧電素子１１の寸法は、例えば直径１０ｍｍ、厚み０．２ｍｍであり、ダイヤフラム板１３は、例えば直径２０ｍｍ、厚み０．２ｍｍの真鍮板である。筐体１５は、空間１４を形成するための上面開口の凹部を有する。ダイヤフラム板１３は、ポンプの製造工程で、圧電素子１１に電圧が印加されていない初期状態において、空間１４が膨らんだ方向となるように筐体１５に装着される。 The diaphragm plate 13 has a disk-like piezoelectric element (PZT) 11 attached on a circular brass diaphragm plate, and is made of plastic such as polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polyphenylstyrene (PPS), or the like. The case 15 is fixed. The dimensions of the piezoelectric element 11 are, for example, a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 mm, and the diaphragm plate 13 is, for example, a brass plate having a diameter of 20 mm and a thickness of 0.2 mm. The housing 15 has a recess having an upper surface opening for forming the space 14. The diaphragm plate 13 is attached to the housing 15 so that the space 14 is in a bulging direction in an initial state where no voltage is applied to the piezoelectric element 11 in the pump manufacturing process.
吸入弁１６ａ、吐出弁１６ｂは、吸入口１６ｃ、吐出口１６ｄにそれぞれ連通して設けられる。これらの弁は筐体１５と弁押え１７との間に配置される。弁の構造は、例えば弁の前後の圧力差により開閉するゴム製の片持ち弁を用いてもよい。 The suction valve 16a and the discharge valve 16b are provided in communication with the suction port 16c and the discharge port 16d, respectively. These valves are arranged between the housing 15 and the valve presser 17. As the valve structure, for example, a rubber cantilever valve that opens and closes due to a pressure difference before and after the valve may be used.
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ逆方向電圧（負電圧とする）、及び順方向電圧（正電圧とする）の電圧印加による圧電素子１１の変形する様子を示す。ここでは、圧電素子１１の厚み方向を上下方向として示し、＋−は分極方向を示す。上述のように、圧電素子１１に電圧が印加されると、厚み方向に電界（白抜き矢印）が発生し、この電界により圧電素子１１は黒矢印方向に変形する。図４（ａ）のように、負電圧が印加されて電界の向きが圧電素子１１の分極の向きと逆方向となるとき、圧電素子１１は厚み方向に縮み、径方向に伸びる。逆に、図４（ｂ）のように正電圧が印加されて電界の向きが圧電素子１１の分極の向きと同じ方向となるとき、圧電素子１１は厚み方向に伸び、径方向に縮む。これにより、ダイヤフラム板１３が振動し、ポンプの動作を行う。 FIGS. 4A and 4B show how the piezoelectric element 11 is deformed by applying a reverse voltage (negative voltage) and a forward voltage (positive voltage), respectively. Here, the thickness direction of the piezoelectric element 11 is shown as the vertical direction, and + − indicates the polarization direction. As described above, when a voltage is applied to the piezoelectric element 11, an electric field (open arrow) is generated in the thickness direction, and the piezoelectric element 11 is deformed in the black arrow direction by this electric field. As shown in FIG. 4A, when a negative voltage is applied and the direction of the electric field is opposite to the direction of polarization of the piezoelectric element 11, the piezoelectric element 11 contracts in the thickness direction and expands in the radial direction. Conversely, when a positive voltage is applied and the direction of the electric field is the same as the direction of polarization of the piezoelectric element 11 as shown in FIG. 4B, the piezoelectric element 11 extends in the thickness direction and contracts in the radial direction. As a result, the diaphragm plate 13 vibrates and operates the pump.
上述のような圧電素子１１を用いた圧電ダイヤフラムポンプ１の詳細動作を図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。ポンプ１は、圧電素子１１に電圧を印加していない図５（ａ）の初期状態から正電圧を印加すると、吐出行程に入り、圧電素子１１は径方向に縮むが、ダイヤフラム板１３は伸びないため、図５（ｂ）に示すように、圧電素子１１の変形に伴ってダイヤフラム板１３の撓みが減少する。これにより、空間１４の容積が減少して空間１４内の圧力が増加し、吸入弁１６ａが閉じて吐出弁１６ｂが開き、吐出口１６ｄより流体を吐出する。 The detailed operation of the piezoelectric diaphragm pump 1 using the piezoelectric element 11 as described above will be described with reference to FIGS. When a positive voltage is applied to the pump 1 from the initial state of FIG. 5A where no voltage is applied to the piezoelectric element 11, the pump 1 enters a discharge stroke, and the piezoelectric element 11 contracts in the radial direction, but the diaphragm plate 13 does not expand. Therefore, as shown in FIG. 5B, the deflection of the diaphragm plate 13 decreases with the deformation of the piezoelectric element 11. As a result, the volume of the space 14 is reduced, the pressure in the space 14 is increased, the suction valve 16a is closed, the discharge valve 16b is opened, and fluid is discharged from the discharge port 16d.
圧電素子１１に正電圧を印加した状態から、印加電圧を接地電圧とすると、ポンプ１は吸入行程に入り、ダイヤフラム板１３は、図５（ａ）に示すように、ダイヤフラム板１３自身の復元力によって初期状態の形状まで戻る。つまり、ダイヤフラム板１３の撓みが増加することにより、空間１４の容積が増加して空間１４内の圧力が減少し、吐出弁１６ｂが閉じて吸入弁１６ａが開き、吸入口１６ｃより流体を吸入する。印加電圧は＋１２０ボルトと０ボルトの交番電圧とし、＋１２０ボルトの電圧を印加した場合にポンプは吐出動作を行い、０ボルト印加時は吸入動作を行う。印加電圧の駆動周波数は駆動流体の粘度により異なるが、水で管路直径１ｍｍの場合、例えば約４０Ｈｚとすればよい。 If a positive voltage is applied to the piezoelectric element 11 and the applied voltage is set to the ground voltage, the pump 1 enters the suction stroke, and the diaphragm plate 13 has a restoring force of the diaphragm plate 13 itself as shown in FIG. To return to the initial shape. That is, as the deflection of the diaphragm plate 13 increases, the volume of the space 14 increases, the pressure in the space 14 decreases, the discharge valve 16b closes, the suction valve 16a opens, and fluid is sucked from the suction port 16c. . The applied voltage is an alternating voltage of +120 volts and 0 volts. When a voltage of +120 volts is applied, the pump performs a discharge operation, and when 0 volts is applied, performs a suction operation. The driving frequency of the applied voltage differs depending on the viscosity of the driving fluid, but when the pipe diameter is 1 mm with water, for example, it may be about 40 Hz.
次に、上記ダイヤフラムポンプ１による吸入・吐出動作の詳細について、図６（ａ）乃至（ｆ）を参照して説明する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は吸入行程を示し、ダイヤフラム板１３の膨らみにより、吐出弁１６ｂが閉じて、吸入弁１６ａが開いて行くことにより、外部の液体容器から液体が吸入される。図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は吐出行程を示し、吸入行程後、ダイヤフラム板１３が縮小し出すと、吸入弁１６ａが閉じて行き、吐出弁１６ｂが開く。これら吸入行程と吐出行程とが繰り返される。 Next, details of the suction / discharge operation by the diaphragm pump 1 will be described with reference to FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c) show the suction stroke. When the discharge plate 16b is closed and the suction valve 16a is opened due to the expansion of the diaphragm plate 13, the liquid is discharged from the external liquid container. Inhaled. 6D, 6E and 6F show the discharge stroke. After the suction stroke, when the diaphragm plate 13 starts to shrink, the suction valve 16a is closed and the discharge valve 16b is opened. These suction stroke and discharge stroke are repeated.
ここで、駆動周波数が高い場合、図６（ｆ）の吐出行程から図６（ａ）の吸入行程に移る際、吐出弁１６ｂは開放されたままであり、吸入弁１６ａが閉じた状態である。ここから電圧印加による圧電ダイヤフラムの変形により、内部容積が増加していくと、図６（ａ）において、まず吐出弁１６ｂが閉じる動作を行うが、この動作に伴い微小量の液体が吐出口側からポンプ内部に逆流する。 Here, when the drive frequency is high, the discharge valve 16b remains open and the intake valve 16a is closed when the discharge stroke in FIG. 6 (f) shifts to the intake stroke in FIG. 6 (a). When the internal volume increases due to the deformation of the piezoelectric diaphragm due to voltage application from here, the discharge valve 16b is first closed in FIG. 6 (a). Backflow into the pump.
図７（ａ）乃至（ｃ）は、ポンプ１にパルス電圧を印加した場合のポンプ１からの搬送流体の流れについて、逆流が無い場合と有る場合における時間変化の概要を示す。ここでは、ポンプ１の圧電素子１１に印加される駆動電圧をデューティ比５０％のパルス状の１２０ボルトとする。図７（ａ）は、このパルス駆動電圧によるポンプ１から吐出される搬送流体の瞬間流速を概念的に表している。１サイクル（ｔ１−ｔ３）の期間において、パルス電圧の立ち上がり時（ｔ１）に瞬間的に流体は多く流れるが、吐出時間（ｔ１−ｔ２）における瞬間流速は略一定となる。また、吸入時間（ｔ２−ｔ３）では吐出が無いため搬送流速はゼロである。 FIGS. 7A to 7C show an outline of the change over time in the case where there is no backflow and in the flow of the carrier fluid from the pump 1 when a pulse voltage is applied to the pump 1. Here, the driving voltage applied to the piezoelectric element 11 of the pump 1 is 120 volts in the form of a pulse with a duty ratio of 50%. FIG. 7A conceptually shows the instantaneous flow velocity of the carrier fluid discharged from the pump 1 by this pulse drive voltage. In the period of one cycle (t1-t3), a large amount of fluid flows instantaneously at the rising edge (t1) of the pulse voltage, but the instantaneous flow velocity during the discharge time (t1-t2) is substantially constant. Further, since there is no discharge during the suction time (t2-t3), the conveyance flow rate is zero.
図７（ｂ）は、逆流が無い場合の吐出先端口３における液体先端位置の時間変化を示している。ここで、液体先端位置は、管路中央部での液面先端の位置とする。同図に示すように、液体の先端位置は、吐出過程の間、移動し、吸入過程では停止する。液体の先端位置の平均位置は図示のようになり、脈動量は平均位置からの乖離量で表示され、その最大値は、デューティ比５０％の場合、
（１振動当たり体積）／４
となる。
FIG. 7B shows the change over time of the liquid tip position at the discharge tip port 3 when there is no backflow. Here, the liquid tip position is the position of the tip of the liquid level at the center of the pipe. As shown in the figure, the tip position of the liquid moves during the discharge process and stops during the suction process. The average position of the liquid tip position is as shown in the figure, the amount of pulsation is displayed as the amount of deviation from the average position, and the maximum value is when the duty ratio is 50%.
(Volume per vibration) / 4
It becomes.
一方、図７（ｃ）は、逆流が有る場合の脈動量の様子を示しており、この場合、液面先端の平均位置は、逆流による逆流量の１／２だけ低下し、脈動量の最大値は、
（１振動当たり体積）／４＋（逆流量）／２
となる。これより、逆流量は振動数に関係なく脈動量に影響することが分かる。
On the other hand, FIG. 7 (c) shows the state of the pulsation amount when there is a backflow. In this case, the average position at the front end of the liquid level decreases by ½ of the backflow rate due to the backflow, and the maximum amount of pulsation is reached. value is,
(Volume per vibration) / 4 + (reverse flow rate) / 2
It becomes. This shows that the reverse flow rate affects the pulsation amount regardless of the frequency.
次に、図８を参照して、圧電ダイヤフラムポンプ１における吐出弁１６ｂ（制御弁）の開閉の前後における液体の流れについて説明する。同図に示すように、吐出弁１６ｂが開状態から閉状態に作動するとき、吐出弁１６ｂ付近の搬送流体の一部１９ａが逆流し、これが逆流量となってポンプ１内の空間１４に押し戻される。 Next, the flow of the liquid before and after opening and closing of the discharge valve 16b (control valve) in the piezoelectric diaphragm pump 1 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, when the discharge valve 16b operates from the open state to the closed state, a part of the carrier fluid 19a in the vicinity of the discharge valve 16b flows backward, and this becomes a reverse flow rate and is pushed back into the space 14 in the pump 1. It is.
いま、上記アキュムレータ５（図１）が備えられていないと仮定したとき、逆流によるポンプ１の吐出管路１８ｂにおける吐出量の変化を図９を参照して説明する。ポンプ１に駆動電圧が印加されると、ポンプ１より液体が吐出され、駆動電圧が０ボルトになると、液体が吸入される。この吸入時に前述の逆流が生じるため、吐出量ｍ０が逆流量ｓ１だけ低下する。この結果、逆流による脈流が搬送流体に発生する。ｎ０は見かけの流量を示す。 Now, assuming that the accumulator 5 (FIG. 1) is not provided, a change in the discharge amount in the discharge pipe 18b of the pump 1 due to the backflow will be described with reference to FIG. When a driving voltage is applied to the pump 1, liquid is discharged from the pump 1, and when the driving voltage becomes 0 volts, the liquid is sucked. Since the backflow of the foregoing occurs during the suction, discharge quantity m 0 is reduced by back-flow amount s1. As a result, a pulsating flow due to a reverse flow is generated in the carrier fluid. n 0 represents the apparent flow rate.
次に、アキュムレータ５の作用について、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、逆流に伴うアキュムレータ５の可動部５１の弾性変動による内部容積の増加時及び減少時における各平衡状態を示す。 Next, the operation of the accumulator 5 will be described with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b). FIGS. 10A and 10B show the respective equilibrium states when the internal volume is increased and decreased due to the elastic variation of the movable portion 51 of the accumulator 5 due to the backflow.
アキュムレータ５の可動部５１は、ポンプ１の吐出動作時に、予め窪んだ初期状態の平衡位置５１ａから、その窪み部分が膨らむことにより、平衡位置５１ｂに移動する。これにより、アキュムレータ５の内部容積を増加させ、最大内容積となって平衡状態を保ち、吐出流量の変動を抑える。同様に、ポンプ１の吸入動作時に、可動部５１は、逆向きに変動し、内部容積を減少させ、最小内容積となる平衡位置５１ａで平衡状態を保ち、吐出流量の逆流を抑える。この可動部５１が、平衡位置５１ａと平衡位置５１ｂ間で位置変動することにより、アキュムレータ５の内容積は、容量５１ｃだけ変化する。これにより、ポンプ１の逆流量がアキュムレータ５の容量５１ｃにより吸収され、逆流が低減され、アキュムレータ５の吐出口５５から均一な流体が吐出される。 The movable portion 51 of the accumulator 5 moves to the equilibrium position 51b when the recessed portion swells from the equilibrium position 51a in the initial state that has been recessed in advance during the discharge operation of the pump 1. Thereby, the internal volume of the accumulator 5 is increased, the maximum internal volume is maintained, an equilibrium state is maintained, and fluctuations in the discharge flow rate are suppressed. Similarly, during the suction operation of the pump 1, the movable portion 51 fluctuates in the opposite direction, reduces the internal volume, maintains an equilibrium state at the equilibrium position 51 a that is the minimum internal volume, and suppresses the reverse flow of the discharge flow rate. As the movable portion 51 moves between the equilibrium position 51a and the equilibrium position 51b, the internal volume of the accumulator 5 changes by the capacity 51c. Thereby, the reverse flow rate of the pump 1 is absorbed by the capacity 51 c of the accumulator 5, the backflow is reduced, and a uniform fluid is discharged from the discharge port 55 of the accumulator 5.
このようなアキュムレータ５が有る場合の吐出量の変化を図１１に示す。ここに、前述の図９との対比すれば分かるように、逆流量は、アキュムレータ５が無い場合の逆流量ｓ１よりも逆流低減量ｖ１だけ低減された量となる。 FIG. 11 shows a change in the discharge amount when such an accumulator 5 is provided. Here, as can be seen from comparison with FIG. 9 described above, the back flow rate is an amount reduced by the back flow reduction amount v1 compared to the back flow rate s1 when the accumulator 5 is not provided.
上記のように、本実施形態によれば、アキュムレータ５の可動部５１は、弾性変動の平衡点を２箇所に有し、それぞれの平衡点で可動部５１の弾性変形を略零とすることにより、２平衡点間を急速に可動することができ、ポンプ１で発生する逆流を効率よく低減することができる。これにより、ポンプ１の吐出弁１６ｂの動作により生じる微小な逆流量であっても吐出流体の流れをスムーズにすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the movable part 51 of the accumulator 5 has two elastic fluctuation equilibrium points, and the elastic deformation of the movable part 51 is made substantially zero at each equilibrium point. 2 can be moved rapidly between the two equilibrium points, and the backflow generated in the pump 1 can be efficiently reduced. Thereby, the flow of the discharge fluid can be made smooth even with a minute reverse flow rate generated by the operation of the discharge valve 16b of the pump 1.
従来の液体の圧力変動を吸収する脈動低減用のアキュムレータは、一般に吐出弁での逆流が考慮されていないため、その容積変動は弁の逆流量よりも格段大きなものが用いられており、微小な逆流を吸収する容積変動には対応できていなかった。また、通常の変動容積が大きいアキュムレータでは、吐出弁の微小な逆流量の脈流分を吸収することが困難であった。本実施形態においては、これらの問題を解決することができる。 Conventional accumulators for reducing pulsation that absorbs pressure fluctuations of liquids generally do not take into account the backflow in the discharge valve, so the volume fluctuation is much larger than the backflow rate of the valve. It could not cope with the volume fluctuation that absorbs the backflow. In addition, it is difficult for an accumulator having a large fluctuation volume to absorb a minute reverse flow pulsating flow of the discharge valve. In this embodiment, these problems can be solved.
次に、本発明の第２の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１２乃至図１４を参照して説明する。本実施形態は、図１２に示されるように、アキュムレータ５の弾性ダイヤフラムとなる可動部に、ベローズ状の周囲壁を持つベローズ状可動部５７を用いた点で前記第１の実施形態と異なる。図において、上記第１の実施形態の部材と同等部材には同一符号を付し、重複説明は省く（以下、同様）。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 12, the present embodiment is different from the first embodiment in that a bellows-like movable portion 57 having a bellows-like peripheral wall is used as the movable portion serving as an elastic diaphragm of the accumulator 5. In the figure, the same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted (hereinafter the same).
本実施形態においては、ベローズ状可動部５７を備えたアキュムレータ５によって、ポンプ１の吐出弁１６ｂの動作に起因して発生した逆流による吐出液の脈流量を抑制するものとした。 In this embodiment, the accumulator 5 provided with the bellows-like movable portion 57 suppresses the pulse flow rate of the discharge liquid due to the backflow generated due to the operation of the discharge valve 16 b of the pump 1.
このアキュムレータ５は、図１３（ａ）〜（ｋ）に示すように、上部筐体部５２ｂと下部筐体部５２ａより成る筐体５２と、下部筐体部５２ａに形成され流入液体を一時的に溜める液体溜５６と、流入液体の流圧により可動する弾性ダイヤフラムとなるベローズ状可動部５７と、ベローズ状可動部５７の動きを制限するストッパ５８とを備え、円形のダイヤフラムを形成している。 As shown in FIGS. 13A to 13K, the accumulator 5 temporarily forms an inflowing liquid formed in a casing 52 composed of an upper casing 52b and a lower casing 52a, and in the lower casing 52a. A liquid reservoir 56, a bellows-like movable part 57 serving as an elastic diaphragm that can be moved by the flow pressure of the inflowing liquid, and a stopper 58 that restricts the movement of the bellows-like movable part 57 to form a circular diaphragm. .
ベローズ状可動部５７は、周囲壁がベローズ状に成形されたベローズ周壁部を備え、その下底部が、ストッパ８と上部筐体部５２ｂとの間に挟み込まれるベローズ抑え部５２ｃに固定されている。このベローズ状可動部５７は、流圧の変動に対応して移動し、ストッパ５８により上下方向で移動が制限され、２箇所の平衡点を有し、これらの平衡点間を急速に移動することができる。 The bellows-like movable portion 57 includes a bellows peripheral wall portion whose peripheral wall is formed in a bellows shape, and a lower bottom portion thereof is fixed to a bellows holding portion 52c sandwiched between the stopper 8 and the upper housing portion 52b. . The bellows-like movable portion 57 moves in response to fluctuations in the flow pressure, the movement is restricted in the vertical direction by the stopper 58, has two equilibrium points, and moves rapidly between these equilibrium points. Can do.
このように構成されたアキュムレータ５は、図１４（ａ）に示すように、ポンプ１の吐出動作時に、ベローズ状可動部５７が矢印の方向に伸びて膨らむことで内容積を増大し、吐出液流の高い流圧を吸収する。このとき、ベローズ状可動部５７は、ストッパ５８により一定長さ以上に伸びないため、内容積は一定以上増加しない。ポンプの吸入動作時には、図１４（ｂ）に示すように、ベローズ状可動部５７が矢印の方向に変化して縮むことにより内容積を減少させ、低い流圧を補い、逆流を低減する。 As shown in FIG. 14A, the accumulator 5 configured in this way increases the internal volume by expanding the bellows-like movable portion 57 in the direction of the arrow during the discharge operation of the pump 1, thereby increasing the discharge liquid. Absorbs high flow pressure. At this time, since the bellows-like movable portion 57 does not extend beyond a certain length by the stopper 58, the internal volume does not increase beyond a certain amount. During the suction operation of the pump, as shown in FIG. 14B, the bellows-like movable portion 57 changes in the direction of the arrow and contracts to reduce the internal volume, compensate for the low fluid pressure, and reduce the backflow.
本実施形態においては、急速な位置移動が可能なベローズ状可動部５７を持つアキュムレータ５を用いたので、吐出弁１６ｂの動作により生じる微小な逆流量に対しても、応答することができ、アキュムレータ５の吐出口５５における搬送流体の逆流を低減することができる。また、簡単な構造により生産性が向上する。 In the present embodiment, since the accumulator 5 having the bellows-like movable portion 57 capable of rapid position movement is used, it is possible to respond to a minute reverse flow rate generated by the operation of the discharge valve 16b. The backflow of the carrier fluid at the five discharge ports 55 can be reduced. In addition, productivity is improved by a simple structure.
次に、本発明の第３の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１５を参照して説明する。本実施形態は、アキュムレータ５とポンプ１とが一体構造となって、一体型ポンプ１０となっている。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the accumulator 5 and the pump 1 have an integrated structure to form an integrated pump 10.
この一体型ポンプ１０において、アキュムレータ５を構成する弾性膜からなる可動部５１と、ポンプ１の吐出弁１６ｂとが一体化形成されて、吐出弁１６ｂに位置する吐出口１６ｄと、アキュムレータ５の流入口５４とは連結流路を経ることなく直接に結合されている。アキュムレータ５の可動部５１の流体と接する反対側面とポンプ１との間には、空気の通る大気連動孔５９が設けられ、この大気連動孔５９により、可動部５１の動きをスムーズにしている。吐出弁１６ｂからの流体は、吐出管路１８ｂから直ぐアキュムレータ５に流入される。逆流が低減される効果は前記実施形態と同様である。 In this integrated pump 10, the movable part 51 made of an elastic film constituting the accumulator 5 and the discharge valve 16 b of the pump 1 are integrally formed, and the discharge port 16 d located in the discharge valve 16 b and the flow of the accumulator 5 are integrated. The inlet 54 is directly coupled without passing through the connecting channel. An atmosphere-linked hole 59 through which air passes is provided between the opposite side surface of the accumulator 5 in contact with the fluid and the pump 1, and the movement of the movable section 51 is made smooth by the atmosphere-linked hole 59. The fluid from the discharge valve 16b flows into the accumulator 5 immediately from the discharge pipe 18b. The effect of reducing the backflow is the same as in the above embodiment.
本実施形態においては、ポンプ１とアキュムレータ５を一体化することにより部品点数を低減でき、生産性を向上することができる。また、吐出弁１６ｂとアキュムレータ５の可動部５１間が直結されるため連結流路が短くなり、吐出弁１６ｂからの吐出流の流路による抵抗を小さくできる。このため、吐出流の逆流に対する可動部５１の動作の応答が良くなり、アキュムレータ５の動作がスムーズに行われる。 In the present embodiment, by integrating the pump 1 and the accumulator 5, the number of parts can be reduced, and the productivity can be improved. Further, since the discharge valve 16b and the movable portion 51 of the accumulator 5 are directly connected, the connection flow path is shortened, and the resistance due to the flow path of the discharge flow from the discharge valve 16b can be reduced. For this reason, the response of the operation of the movable portion 51 to the reverse flow of the discharge flow is improved, and the operation of the accumulator 5 is smoothly performed.
次に、本発明の第４の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１６を参照して説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態の構成において、吐出弁１６ｂ（制御弁）が動作するときのポンプ１の逆流量と、アキュムレータ５の可動部５１による逆流低減量とが略同じとなるようにしたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, in the configuration of the first embodiment, the back flow rate of the pump 1 when the discharge valve 16b (control valve) operates and the back flow reduction amount by the movable portion 51 of the accumulator 5 are substantially the same. It is what I did.
本実施形態の構成においては、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、ポンプ１の吐出口の流路Ｐ点における吐出量中に存在した逆流量ｓ１が、アキュムレータ５の吐出口の流路Ｑ点においては、逆流低減量ｖ１だけ低減され、殆ど逆流はなくなる。 In the configuration of the present embodiment, as shown in FIGS. 17A and 17B, the reverse flow rate s1 existing in the discharge amount at the flow point P of the discharge port of the pump 1 is changed to the discharge port of the accumulator 5. At the channel Q, the flow is reduced by the backflow reduction amount v1, and almost no backflow occurs.
このように、ポンプ１の吐出弁１６ｂによる逆流量とアキュムレータ５による逆流低減量とを略同等とすることにより、顕著な逆流低減効果を得ることができ、少量の吐出液体の微小変動をも抑えることができる。 In this way, by making the reverse flow rate by the discharge valve 16b of the pump 1 and the reverse flow reduction amount by the accumulator 5 substantially equal, it is possible to obtain a remarkable backflow reduction effect and also suppress minute fluctuations in a small amount of discharge liquid. be able to.
次に、本発明の第５の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１８を参照して説明する。本実施形態は、上記第３の実施形態の構成において、吐出弁１６ｂ（制御弁）が動作するときのポンプ１の逆流量と、アキュムレータ５による逆流低減量とが略同等となるようにしたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the configuration of the third embodiment, the reverse flow rate of the pump 1 when the discharge valve 16b (control valve) operates and the backflow reduction amount by the accumulator 5 are substantially equal. It is.
本実施形態の構成においては、一体型ポンプ１０において、ポンプ１の吐出弁１６ｂにより発生するポンプ１の逆流量と、アキュムレータ５の可動部５１による逆流低減量とを略同等としている。従って、前記と同様に、ポンプ１の吐出口の流路Ｐ点で存在した逆流量ｓ１が略同量の逆流低減量ｖ１により吸収され、アキュムレータ５の吐出口の流路Ｑ点においては、吐出液体における逆流が殆どなくなる。このため、少量の吐出液体の微小変動をも抑えることができると共に、コンパクトな形状で搬送流体の流れをよりスムーズに流出することができる。 In the configuration of this embodiment, in the integrated pump 10, the reverse flow rate of the pump 1 generated by the discharge valve 16 b of the pump 1 and the backflow reduction amount by the movable portion 51 of the accumulator 5 are substantially equal. Therefore, as described above, the reverse flow rate s1 existing at the flow point P of the discharge port of the pump 1 is absorbed by the substantially same amount of the reverse flow reduction amount v1, and the discharge is performed at the flow point Q of the discharge port of the accumulator 5. There is almost no back flow in the liquid. For this reason, while being able to suppress a minute fluctuation of a small amount of discharged liquid, the flow of the carrier fluid can be more smoothly flowed out with a compact shape.
次に、本発明の第６の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について説明する。本実施形態は、特に図示しないが、上述の各実施形態において、逆流低減用アキュムレータ５の可動部５１の固有振動数を、圧電ダイヤフラムポンプ１の振動数と略同一としたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. Although not particularly shown in the present embodiment, in each of the above-described embodiments, the natural frequency of the movable portion 51 of the backflow reduction accumulator 5 is substantially the same as the frequency of the piezoelectric diaphragm pump 1.
本装置において、アキュムレータ５は、アキュムレータの構造により決まってくる固有の機械的自己振動数を持つ。一般に円板状ダイヤフラムの固有振動数は、
Ｆ＝１０．２１（Ｄ／βｄ）０．５／２πａ２
で決まる。ここで、
Ｄ＝Ｅｄ２／１２（１−α２）
ａ：半径、β：単位体積当たりの質量、ｄ：板厚、Ｅ：縦弾性係数、α：ポアソン比、π：円周率
で定められる。
In this apparatus, the accumulator 5 has a unique mechanical self-frequency determined by the structure of the accumulator. In general, the natural frequency of a disk-shaped diaphragm is
F = 10.21 (D / βd) 0.5 / 2πa 2
Determined by. here,
D = Ed 2/12 (1 -α 2)
a: radius, β: mass per unit volume, d: plate thickness, E: longitudinal elastic modulus, α: Poisson's ratio, π: circumference.
上記アキュムレータ５の固有振動数が、ポンプの振動数とほぼ同一になるように、上記の固有振動数の式に必要な定数を導入し、アキュムレータ５の固有振動数を設定する。このようにして、アキュムレータ５の固有振動数とポンプ１の振動数を合わせた状態において、ポンプ１が駆動されると、ポンプ１の吐出弁１６ｂで発生した逆流によりアキュムレータ５の可動部５１が振動する。この振動が可動部５１自身の固有振動数と一致しているため、その振動は増幅され、可動部５１の変位幅限度までの変位がスムーズに行われる。これにより、逆流低減効果が増大し、搬送流体の流動をスムーズにすることができる。 The necessary natural frequency of the accumulator 5 is set by introducing necessary constants into the above natural frequency formula so that the natural frequency of the accumulator 5 is substantially the same as the pump frequency. In this way, when the pump 1 is driven in a state where the natural frequency of the accumulator 5 and the frequency of the pump 1 are combined, the movable portion 51 of the accumulator 5 vibrates due to the back flow generated in the discharge valve 16b of the pump 1. To do. Since this vibration coincides with the natural frequency of the movable part 51 itself, the vibration is amplified and the movable part 51 is smoothly displaced up to the displacement width limit. Thereby, a backflow reduction effect increases and the flow of a conveyance fluid can be made smooth.
次に、本発明の第７の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図１９（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態は、前記第１の実施形態において、逆流低減用アキュムレータ５（以下、第１のアキュムレータという）と吐出先端口３との間に、別個に断続流低減のための断続流低減用アキュムレータ６（以下、第２のアキュムレータという）をさらに備えたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 (a) to 19 (d). In this embodiment, an intermittent flow reduction accumulator for reducing intermittent flow is separately provided between the backflow reduction accumulator 5 (hereinafter referred to as the first accumulator) and the discharge tip port 3 in the first embodiment. 6 (hereinafter referred to as a second accumulator).
本装置は、第２のアキュムレータ６を備えたことによって、ポンプ１の吸入と吐出の繰り返し断続動作により発生する断続流を低減することができ、吐出液流の脈流をさらに抑制し、流れのスムーズな液流を吐出先端口３に送る。 By providing the second accumulator 6, this apparatus can reduce the intermittent flow generated by the repeated intermittent operation of the suction and discharge of the pump 1, further suppressing the pulsating flow of the discharge liquid flow, A smooth liquid flow is sent to the discharge tip 3.
第２のアキュムレータ６は、前述の第１のアキュムレータ５と同様の構成を有し、押え部６３により、その周辺部を筐体６２に固定された可動部６１と、筐体６２に形成され、流入液体を一時的に溜める液体溜６６とを備え、円形のダイヤフラムを形成している。 The second accumulator 6 has a configuration similar to that of the first accumulator 5 described above, and is formed in the housing 62 by a pressing portion 63, a movable portion 61 having a peripheral portion fixed to the housing 62, and the housing 62. A liquid reservoir 66 for temporarily storing the inflowing liquid is provided to form a circular diaphragm.
この可動部６１は、ポンプ１からの断続流の流圧に対応して可動し、液体溜６６の容積を変動して断続流を低減する。この可動部６１の弾性膜は、流圧に対して膜自身が伸びて膨らみ、内容積が増加し、膜の弾性で振動を吸収する。これにより、第２のアキュムレータ６は、ポンプ１の吐出時に急激な増加を緩和し、ポンプ１の吸入時に吐出量の急激な減少を緩和する。 The movable portion 61 is movable in accordance with the flow pressure of the intermittent flow from the pump 1 and varies the volume of the liquid reservoir 66 to reduce the intermittent flow. The elastic film of the movable portion 61 expands and bulges against the fluid pressure, the internal volume increases, and the elasticity of the film absorbs vibration. As a result, the second accumulator 6 relieves a rapid increase during discharge of the pump 1 and relieves a sudden decrease in discharge amount during the suction of the pump 1.
また、第２のアキュムレータ６は、逆流が存在しない場合の断続流のみによる脈流を吸収するように設計されている。従って、上記第１のアキュムレータ５により搬送流体の逆流を略零近くに低減することにより、第２のアキュムレータ６による断続流の低減を効果的に行うことができる。その結果、逆流、断続流とも低減された脈流の少ない流体搬送を得ることができる。 The second accumulator 6 is designed so as to absorb the pulsating flow due to only the intermittent flow when there is no backflow. Therefore, by reducing the back flow of the carrier fluid to near zero by the first accumulator 5, the intermittent flow can be effectively reduced by the second accumulator 6. As a result, it is possible to obtain a fluid conveyance with less pulsating flow that is reduced in both reverse flow and intermittent flow.
図１９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１９（ａ）のＰ点、Ｑ点、及びＲ点における各吐出量の時間変化のグラフを示す。Ｐ点はポンプ１の吐出口の流路、Ｑ点は第１のアキュムレータ５の吐出口の流路、Ｒ点は第２のアキュムレータ６の吐出口の流路である。同図（ｂ）に示したように、ポンプ１の逆流により吐出量は逆流期間に逆流量ｓ１だけ低下するが、同図（ｃ）に示すように、第１のアキュムレータ５により、逆流量は一部残存する逆流量ｓ２まで低減され、同図（ｄ）に示すように、第２のアキュムレータ６により、逆流量はさらに低減されて殆どなくなり、滑らかな搬送流体を実現することができる。 FIGS. 19B, 19C, and 19D are graphs showing changes over time in the discharge amounts at points P, Q, and R in FIG. 19A. Point P is the flow path of the discharge port of the pump 1, point Q is the flow path of the discharge port of the first accumulator 5, and point R is the flow path of the discharge port of the second accumulator 6. As shown in FIG. 5B, the discharge amount decreases by the reverse flow rate s1 during the reverse flow period due to the reverse flow of the pump 1, but as shown in FIG. 5C, the reverse flow rate is reduced by the first accumulator 5. The remaining back flow rate s2 is partially reduced, and as shown in FIG. 4D, the second accumulator 6 further reduces the back flow rate and almost eliminates it, thereby realizing a smooth carrier fluid.
次に、本発明の第８の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図２０（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態は、前記第７の実施形態において、第１のアキュムレータ５と第２のアキュムレータ６の間の流路中に、逆流防止弁７を挿入したものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the backflow prevention valve 7 is inserted into the flow path between the first accumulator 5 and the second accumulator 6 in the seventh embodiment.
逆流防止弁７は、弾性体によって形成された開閉弁７１を有し、ポンプ１の吐出動作時に開放されるため、ポンプ１から第１のアキュムレータ５、第２のアキュムレータ６を結ぶ流路は開放され、吐出先端口３に液体が吐出される。また、第２のアキュムレータ６において可動部が変形し、内部容積が大きくなる。 The backflow prevention valve 7 has an open / close valve 71 formed of an elastic body and is opened when the pump 1 discharges. Therefore, the flow path connecting the pump 1 to the first accumulator 5 and the second accumulator 6 is opened. Then, the liquid is discharged to the discharge tip 3. Further, the movable part is deformed in the second accumulator 6 and the internal volume is increased.
ポンプ１が吸入動作に移ると、開閉弁７１は前後の圧力差により閉じる。これによりポンプ１の吐出弁１６ｂで発生した逆流は、第１のアキュムレータ５の変形により吸収され、吐出先端口３への吐出液流に影響しない。また、第２のアキュムレータ６の可動部６１が変形し、吐出先端口３への流れを継続することで、吐出液体の脈動を小さくすることができる。 When the pump 1 moves to the suction operation, the on-off valve 71 is closed due to the pressure difference between the front and rear. As a result, the backflow generated in the discharge valve 16 b of the pump 1 is absorbed by the deformation of the first accumulator 5 and does not affect the discharge liquid flow to the discharge tip 3. Further, the movable portion 61 of the second accumulator 6 is deformed and the flow to the discharge tip 3 is continued, so that the pulsation of the discharge liquid can be reduced.
図２０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図２０（ａ）のＰ点、Ｑ点、及びＳ点における各吐出量の時間変化のグラフを示す。Ｐ点はポンプ１の吐出口の流路、Ｑ点は第１のアキュムレータ５の吐出口の流路、Ｓ点は逆流防止弁７の吐出口の流路である。同図（ｂ）に示したように、ポンプ１の逆流により吐出量は逆流期間に逆流量ｓ１の低下を受けるが、同図（ｃ）に示したように、第１のアキュムレータ５により、逆流量は逆流量ｓ２まで大幅に低減され、同図（ｄ）に示したように、逆流防止弁７の挿入により、逆流はさらに低減されて殆どなくなり、滑らかな搬送流体を実現することができる。 FIGS. 20B, 20C, and 20D are graphs showing changes over time in the discharge amounts at the points P, Q, and S in FIG. Point P is the flow path of the discharge port of the pump 1, point Q is the flow path of the discharge port of the first accumulator 5, and point S is the flow path of the discharge port of the check valve 7. As shown in FIG. 5B, the discharge amount is reduced by the reverse flow period s1 during the reverse flow period due to the reverse flow of the pump 1, but as shown in FIG. 5C, the discharge amount is reversed by the first accumulator 5. The flow rate is greatly reduced to the back flow rate s2, and as shown in FIG. 4D, the backflow is further reduced by the insertion of the backflow prevention valve 7, and a smooth carrier fluid can be realized.
次に、本発明の第９の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図２１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図２１（ａ）は、本実施形態の構成を示す。本実施形態は、前記第７の実施形態において、前記第１のアキュムレータ５の代わりに、ポンプ１と第２のアキュムレータ６との間の配管８１の一部に可動部８２を有した管路型逆流低減用アキュムレータ８（以下、第３のアキュムレータという）を備えたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 21A shows the configuration of the present embodiment. In this embodiment, in the seventh embodiment, in place of the first accumulator 5, a pipe type having a movable portion 82 in a part of a pipe 81 between the pump 1 and the second accumulator 6. A backflow reducing accumulator 8 (hereinafter referred to as a third accumulator) is provided.
図２１（ｂ）は、第３のアキュムレータ８の構成を示す。この第３のアキュムレータ８は、配管８１の一部に貼り付けた弾性膜よりなる可動部８２を備えている。配管８１は、ポンプ１の吸入行程において、ポンプ１から液体が吐出されると、その配管入口８３からの搬送流体の高い流圧により、可動部８２が膨らむ方向に変位して内部容積が拡大される。これにより、搬送流体の高い流圧が吸収される。一方、ポンプ１の吸入行程においては、配管８１は、可動部８２が逆方向に変位して、内部容積が減少し、ポンプ１の吐出弁１６ｂによる逆流を吸収し、配管吐出口８４より逆流の低減された搬送流体が吐出される。本実施形態においては、簡単でかつ小型構造のアキュムレータを構成できると共に、部品点数を低減でき、生産性を向上することができる。 FIG. 21B shows the configuration of the third accumulator 8. The third accumulator 8 includes a movable portion 82 made of an elastic film attached to a part of the pipe 81. When the liquid is discharged from the pump 1 during the suction stroke of the pump 1, the pipe 81 is displaced in the direction in which the movable portion 82 swells due to the high fluid pressure of the transport fluid from the pipe inlet 83, and the internal volume is expanded. The Thereby, the high fluid pressure of the carrier fluid is absorbed. On the other hand, in the suction stroke of the pump 1, the movable portion 82 is displaced in the reverse direction in the pipe 81, the internal volume is reduced, the reverse flow by the discharge valve 16 b of the pump 1 is absorbed, and the reverse flow from the pipe discharge port 84 is absorbed. Reduced carrier fluid is discharged. In the present embodiment, an accumulator having a simple and small structure can be configured, the number of parts can be reduced, and productivity can be improved.
次に、本発明の第１０の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について説明する。本実施形態は、特に図示しないが、第７の実施形態の構成において、第１のアキュムレータ５の可動部５１の固有振動数及び第２のアキュムレータ６の可動部６１の固有振動数を、ポンプ１の振動数と略同一としたものである。また、各アキュムレータ５、６の固有振動数は、先述のように各アキュムレータの構造により決まる固有の機械的自己振動数である。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control device according to a tenth embodiment of the present invention will be described. Although not particularly shown in the present embodiment, in the configuration of the seventh embodiment, the natural frequency of the movable part 51 of the first accumulator 5 and the natural frequency of the movable part 61 of the second accumulator 6 are expressed by the pump 1. Is substantially the same as the frequency of. Further, the natural frequency of each accumulator 5, 6 is a unique mechanical self-frequency determined by the structure of each accumulator as described above.
第１のアキュムレータ５は、その固有振動数とポンプ１の振動数がほぼ同一の状態において、ポンプ１が駆動するとき、ポンプ１の吐出弁１６ｂで発生する逆流により可動部５１が振動する。この振動は、可動部５１自身の固有振動数と一致していることにより増幅され、可動部５１の変位幅限度までの変位がスムーズに行われる。また、断続流低減用アキュムレータ６は、その固有振動数とポンプ１の振動数が略同一の状態においては、ポンプ１が駆動されるとき、ポンプ１の断続流により断続流低減用アキュムレータ６の可動部６１が振動する。この振動は、可動部６１自身の固有振動数と一致していることにより増幅され、可動部６１の変位幅限度までの変位がスムーズに行われる。これらにより、逆流低減効果及び断続流低減効果が増大し、吐出液体の流動をスムーズにすることができる。 When the pump 1 is driven in the state where the natural frequency of the first accumulator 5 and the frequency of the pump 1 are substantially the same, the movable portion 51 vibrates due to the back flow generated in the discharge valve 16 b of the pump 1. This vibration is amplified by being coincident with the natural frequency of the movable part 51 itself, and the movable part 51 is smoothly displaced up to the displacement width limit. Further, the intermittent flow reducing accumulator 6 is movable when the pump 1 is driven by the intermittent flow of the pump 1 when the natural frequency and the vibration frequency of the pump 1 are substantially the same. The part 61 vibrates. This vibration is amplified by matching with the natural frequency of the movable part 61 itself, and the displacement of the movable part 61 up to the displacement width limit is smoothly performed. By these, the backflow reduction effect and the intermittent flow reduction effect increase, and the flow of the discharge liquid can be made smooth.
次に、本発明の第１１の実施形態に係るダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置について図２２（ａ）乃至（e）を参照して説明する。図２２（ａ）は、本実施形態の構成を示す。本実施形態は、前記第７の実施形態の構成において、第２のアキュムレータ６の可動部６１が、内容積を増大する側には容易に変形して、内容積を低減する側には容易に変形し難い構造としたものである。 Next, a diaphragm pump liquid discharge control apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 22A shows the configuration of the present embodiment. In the present embodiment, in the configuration of the seventh embodiment, the movable portion 61 of the second accumulator 6 is easily deformed on the side that increases the internal volume, and easily on the side that reduces the internal volume. The structure is difficult to deform.
図２２（ｂ）、（ｃ）は、第２の低減用アキュムレータ６の吐出行程と吸入行程をそれぞれ示し、同図（ｄ）は、同図（ｂ）、（ｃ）の点線で囲んだＡ部の拡大を示す。また、同図（ｅ）は、第２のアキュムレータ６における瞬間流速（流量）の時間変化を示している。 FIGS. 22B and 22C show the discharge stroke and the suction stroke of the second reduction accumulator 6, respectively, and FIG. 22D shows A surrounded by the dotted lines in FIGS. The enlargement of the part is shown. FIG. 5E shows the time change of the instantaneous flow velocity (flow rate) in the second accumulator 6.
第２のアキュムレータ６は、可動部６１の変動により体積容量が変化する体積変動部６１ａと、この体積変動部６１ａに搬送流体が出入りする狭い管路６８を持つ仕切り部６７とを備えており、管路６８の側面にはテーパ６９が設けられている。管路６８のテーパ６９は、可動部６１の伸びる矢印の方向に幅が狭くなるように設計されている。これにより、吐出行程において、体積変動部６１ａの体積が増大し、第２のアキュムレータ６の内部容積が増加する場合は、管路６８の管路抵抗を小さくしている。また、吸入行程において、可動部６１が縮小し、体積変動部６１ａの体積が減少し、第２のアキュムレータ６の内部容積が減少する場合は、管路６８の管路抵抗を大きくしている。 The second accumulator 6 includes a volume fluctuation part 61a in which the volume capacity changes due to the fluctuation of the movable part 61, and a partition part 67 having a narrow pipe 68 through which the transport fluid enters and exits the volume fluctuation part 61a. A taper 69 is provided on the side surface of the pipe line 68. The taper 69 of the pipe 68 is designed so that the width becomes narrower in the direction of the arrow where the movable part 61 extends. Thereby, in the discharge stroke, when the volume of the volume fluctuation part 61a increases and the internal volume of the second accumulator 6 increases, the pipe resistance of the pipe 68 is reduced. Further, in the suction stroke, when the movable portion 61 is reduced, the volume of the volume variation portion 61a is reduced, and the internal volume of the second accumulator 6 is reduced, the pipeline resistance of the pipeline 68 is increased.
上記のように管路６８にテーパ６９を設けたことにより、吐出行程において、第２のアキュムレータ６内部の圧力が高まると、第２のアキュムレータ６の内部容積が増加し、液体の吐出口６５への急激な流れが制限される。また、吸入行程に移る段階で、内部液体の圧力が小さくなる場合でも、内部容積から吐出する方向の管路６８の管路抵抗が大きいため、第２のアキュムレータ６に急激な内部容積変動が起こらない。 By providing the taper 69 in the pipe line 68 as described above, when the pressure inside the second accumulator 6 increases during the discharge stroke, the internal volume of the second accumulator 6 increases, and the liquid discharge port 65 is increased. The rapid flow of is limited. Further, even when the pressure of the internal liquid is reduced at the stage of moving to the suction stroke, since the pipe resistance of the pipe 68 in the discharge direction from the internal volume is large, a sudden internal volume fluctuation occurs in the second accumulator 6. Absent.
図２２（ｅ）は、第２のアキュムレータ６における吐出流液の瞬間流速の時間変化を示し、点線のグラフは、テーパ６９が無い場合の瞬間流速を示し、実線はテーパ６９が有る場合の瞬間流速を示す。テーパ６９が有る場合は、吐出期間（ｔ１〜ｔ２）と吸入期間（ｔ２〜ｔ３）において瞬間流速は大きく変化しない。即ち、吐出流液の急激な脈流が低減される。これにより、第１のアキュムレータ５において、断続流の影響を受け難くなり、同アキュムレータ５の動作が阻害されないことにより、搬送流体の逆流量をさらに低減でき、より均一に流出することができる。 FIG. 22 (e) shows the time change of the instantaneous flow rate of the discharged fluid in the second accumulator 6, the dotted line graph shows the instantaneous flow rate when there is no taper 69, and the solid line shows the moment when there is the taper 69. Indicates the flow rate. When there is a taper 69, the instantaneous flow velocity does not change greatly during the discharge period (t1 to t2) and the suction period (t2 to t3). That is, the rapid pulsating flow of the discharged fluid is reduced. Thereby, in the 1st accumulator 5, it becomes difficult to receive the influence of an intermittent flow, and since the operation | movement of the accumulator 5 is not inhibited, the back flow rate of a conveyance fluid can further be reduced and it can flow out more uniformly.
以上述べたように、各種の実施形態のダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置によれば、圧電素子１１を用いたポンプ１にパッシブな脈動低減機能を持つ逆流低減用アキュムレータ５を接続し、このアキュムレータ５に弾性変動の平衡点を２箇所有する可動部５１を設けて、この可動部５１が２つの平衡点間を急速に移動するようにしたことにより、ポンプ１の制御弁の微小な逆流量であっても逆流を防止し、吐出先端口３への搬送流体の流れをスムーズにすることができる。これにより、簡単な構成で低コストかつ高性能なポンプ１を用いた液体吐出制御装置を実現することができる。 As described above, according to the diaphragm pump liquid discharge control device of various embodiments, the backflow reducing accumulator 5 having a passive pulsation reducing function is connected to the pump 1 using the piezoelectric element 11, and the accumulator 5 is connected to the accumulator 5. By providing a movable part 51 having two equilibrium points for elastic fluctuations and moving the movable part 51 rapidly between the two equilibrium points, the control valve of the pump 1 has a minute reverse flow rate. Also, the backflow can be prevented, and the flow of the carrier fluid to the discharge tip 3 can be made smooth. Thereby, it is possible to realize a liquid discharge control apparatus using the pump 1 having a simple configuration and low cost and high performance.
１ ポンプ（圧電ダイヤフラムポンプ）
１１ 圧電素子
１３ ダイヤフラム板
１６ａ、１６ｂ 吸入弁、吐出弁（制御弁）
２ 液体容器
３ 吐出先端口
４ 制御回路
５ 逆流低減用アキュムレータ（第１のアキュムレータ）
５１ 可動部
５１ａ、５１ｂ 平衡位置（平衡点）
６ 断続流低減用アキュムレータ（第２のアキュムレータ）
７ 逆流防止弁
８ 管路型逆流低減用アキュムレータ
８２ 可動部
1 Pump (piezoelectric diaphragm pump)
11 Piezoelectric element 13 Diaphragm plate 16a, 16b Suction valve, discharge valve (control valve)
2 Liquid container 3 Discharge tip 4 Control circuit 5 Backflow reduction accumulator (first accumulator)
51 Movable parts 51a, 51b Equilibrium position (equilibrium point)
6 Accumulator for reducing intermittent flow (second accumulator)
7 Backflow prevention valve 8 Pipe-type backflow accumulator 82 Movable part
Claims (9)
前記逆流低減用アキュムレータは、流圧により弾性変動し、該弾性変動の平衡点を２箇所に有する可動部を備え、
この可動部は、これら平衡点間を移動することにより前記流体の逆流を低減することを特徴とするダイヤフラムポンプ液体吐出制御装置。 A diaphragm pump having a control valve that opens and closes in the liquid flow direction due to a pressure difference, and a piezoelectric pump as a drive source, and an operation of the control valve of the diaphragm pump disposed in the discharge-side flow path of the diaphragm pump A diaphragm pump liquid discharge control device comprising an accumulator for backflow reduction that reduces backflow of fluid caused by
The backflow reducing accumulator is provided with a movable part that elastically fluctuates due to flow pressure and has two equilibrium points of the elastic fluctuation,
A diaphragm pump liquid discharge control device characterized in that the movable part moves between these equilibrium points to reduce the back flow of the fluid.
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