JP2007309292A - Diaphragm pump and flow passage structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムポンプ及び液密な流路構造に関する。 The present invention relates to a diaphragm pump and a liquid-tight channel structure.
ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによってポンプ室(可変容積室)を形成し、このポンプ室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁(ポンプ室への流体流を許す吸入側逆止弁とポンプ室からの流体流を許す吐出側逆止弁)を設けている。ダイヤフラムを振動させるとポンプ室の容積が変化し、容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。ダイヤフラムは、ゴム、圧電振動子等の弾性(振動)可能な材料から構成される。
本出願人は、このダイヤフラムポンプを簡単で組立容易な構成で得ようと、ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成することを試みている。 In order to obtain the diaphragm pump with a simple and easily assembled configuration, the applicant forms a suction flow path recess and a discharge flow path recess that are open on the outer surface, and the suction flow path recess and the discharge flow path. Attempts have been made to form a suction flow path and a discharge flow path connected to a pair of check valves by closing the recesses with a lid plate.
このような流路の形成態様では、流路凹部と蓋プレートとの間の信頼性の高い液密構造が問題である。例えばパソコンの冷却源としてダイヤフラムポンプを用いる場合には、小型化のみならず、長期の液密信頼性が不可欠である。しかし、小型化に伴い、蓋プレートも小型化、薄型化が避けられず、長期の使用による液密構造の劣化が懸念されている。 In such a flow channel formation mode, a highly reliable liquid-tight structure between the flow channel recess and the lid plate is a problem. For example, when a diaphragm pump is used as a cooling source for a personal computer, not only miniaturization but also long-term liquid-tight reliability is indispensable. However, along with downsizing, the lid plate is also inevitably downsized and thinned, and there is a concern about deterioration of the liquid-tight structure due to long-term use.
本発明は従って、ハウジングに、外面の開放された吸入側と吐出側の流路凹部を形成し、この流路凹部をそれぞれ蓋プレートで覆って流路とするダイヤフラムポンプにおいて、液密構造の劣化のおそれが少ないダイヤフラムポンプを得ることを目的とする。
また本発明は、より一般的に、流路凹部と蓋プレートによって流路を形成する流路構造において、液密構造の劣化のおそれが少ない流路構造を得ることを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a diaphragm pump in which a suction-side and a discharge-side channel recess having an open outer surface are formed in a housing, and the channel recesses are covered with a lid plate, respectively. An object is to obtain a diaphragm pump with a low risk of occurrence.
It is another object of the present invention to obtain a flow path structure that is less likely to deteriorate the liquid-tight structure in a flow path structure in which a flow path is formed by a flow path recess and a lid plate.
本発明は、振動するダイヤフラムとハウジングによってポンプ室を形成し、このポンプ室に流れ方向の異なる一対の逆止弁を設け、ハウジングに、外面の開放された吸入流路凹部と吐出流路凹部を形成し、この吸入流路凹部と吐出流路凹部をそれぞれ蓋プレートで閉塞して一対の逆止弁に連なる吸入流路と吐出流路を形成したダイヤフラムポンプにおいて、ハウジングの吸入流路凹部と吐出流路凹部にそれぞれ、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するOリング保持溝とを形成し、挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、Oリング保持溝に挿入したOリングによる挿入突条部の内方への変形を内側受け壁で受けることを特徴としている。 According to the present invention, a pump chamber is formed by a vibrating diaphragm and a housing, a pair of check valves having different flow directions are provided in the pump chamber, and a suction flow path recess and a discharge flow path recess that are open on the outer surface are provided in the housing. In the diaphragm pump in which the suction flow path recess and the discharge flow path recess are respectively closed with a lid plate to form a suction flow path and a discharge flow path connected to a pair of check valves, A shallow step portion, a deep groove portion, and an inner receiving wall are formed in order from the outer peripheral side of each channel recess, and the lid plate is fitted into the outer thin portion that engages with the shallow step portion and the deep groove portion. An insertion ridge portion to be joined and an O-ring holding groove located on the outer periphery of the insertion ridge portion are formed, and the inner receiving wall is positioned inside the insertion ridge portion and inserted into the O-ring holding groove. Inside of insertion ridge by O-ring It is characterized by undergoing deformation in inward support wall.
Oリングは、蓋プレートの外周薄肉部とハウジングの浅段部とを離間させる方向の圧縮力を受けない態様で挿入することが好ましい。 The O-ring is preferably inserted in such a manner that it does not receive a compressive force in a direction that separates the thin outer peripheral portion of the lid plate and the shallow step portion of the housing.
蓋プレートとハウジングは、外周薄肉部と浅段部との接触部分で接合することができる。接合手段は、レーザ溶着、超音波溶着、接着剤等が可能であり、その手段は問わない。 The lid plate and the housing can be joined at the contact portion between the thin outer peripheral portion and the shallow step portion. The joining means may be laser welding, ultrasonic welding, adhesive, or the like, and any means may be used.
吸入流路凹部と吐出流路凹部は同一形状であり、蓋プレートは共通部品とすることが好ましい。 The suction channel recess and the discharge channel recess have the same shape, and the lid plate is preferably a common component.
本発明は、より一般的に、合成樹脂製のハウジングに、外面の開放された流路凹部を形成し、この流路凹部を合成樹脂製の蓋プレートで閉塞して流路を形成する流路構造においては、ハウジングの流路凹部に、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するOリング保持溝とを形成し、挿入突条部の内側に、内側受け壁を位置させ、Oリング保持溝に挿入したOリングによる挿入突条部の内方への変形を内側受け壁で受けることを特徴としている。 More generally, the present invention provides a flow path in which a flow path recess having an open outer surface is formed in a synthetic resin housing, and the flow path recess is closed with a synthetic resin lid plate to form a flow path. In the structure, a shallow step portion, a deep groove portion, and an inner receiving wall are formed in order from the outer peripheral side of the flow path recess of the housing, and the outer peripheral thin wall portion that engages with the shallow step portion is formed on the lid plate. An insertion ridge portion that fits into the deep groove portion and an O-ring holding groove located on the outer periphery of the insertion ridge portion are formed, and the inner receiving wall is positioned inside the insertion ridge portion to hold the O-ring. The inner receiving wall receives the inward deformation of the insertion protrusion by the O-ring inserted into the groove.
本発明によれば、ハウジングに、外面を開放して流路凹部を形成し、この流路凹部を蓋プレートで覆って逆止弁に連なる流路とするダイヤフラムポンプにおいて、該流路の液密信頼性を長期に渡って得ることができる。また、蓋プレートを用いた流路構造一般においても、該流路の液密信頼性を長期に渡って得ることができる。 According to the present invention, in a diaphragm pump in which an outer surface is opened in a housing to form a channel recess, the channel recess is covered with a lid plate, and the channel is connected to a check valve, the fluid tightness of the channel Reliability can be obtained over a long period of time. Further, even in a general channel structure using a lid plate, the liquid-tight reliability of the channel can be obtained over a long period of time.
図示実施形態は、本出願人が特開2005-337068号で原理を提案した4バルブダイヤフラムポンプに本発明を適用したものである。この4バルブダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下に一対のポンプ室を形成する一方、単一の吸入ポートと、単一の吐出ポートを設け、一対のポンプ室と吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、一対のポンプ室と吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けている。 In the illustrated embodiment, the present invention is applied to a four-valve diaphragm pump whose principle was proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-337068. In this four-valve diaphragm pump, a pair of pump chambers are formed above and below the diaphragm by the diaphragm, while a single suction port and a single discharge port are provided, and the pair of pump chambers and the suction ports are respectively provided. First and second suction side check valves that allow fluid flow from the suction port to the pair of pump chambers but do not allow fluid flow in the opposite direction are provided between the pair of pump chambers and the discharge port. There are provided first and second discharge-side check valves that allow fluid flow from the pair of pump chambers to the discharge port but do not allow fluid flow in the opposite direction.
図1ないし図9は、本発明の一実施形態を示している。本ダイヤフラムポンプは、中心部の圧電振動子(ダイヤフラム)10を挟着するアッパハウジング20Uと、ロアハウジング20Lを有している。 1 to 9 show an embodiment of the present invention. This diaphragm pump has an upper housing 20U that sandwiches a piezoelectric vibrator (diaphragm) 10 at the center, and a lower housing 20L.
アッパハウジング20Uとロアハウジング20Lは、樹脂材料の成形品からなるもので、ロアハウジング20L側に完全筒体からなる互いに平行をなす吸入ポート21と吐出ポート22が突設されている。アッパハウジング20Uとロアハウジング20Lは、この吸入ポート21と吐出ポート22周りの構造を除き、基本的には対称形状をなしている。まず、共通(対称)構造を説明すると、アッパハウジング20U(ロアハウジング20L)には、図1、図4、図5に示すように、その内面(圧電振動子10側の面を内面、その反対側を外面とする)に、ポンプ室形成凹部23U(23L)が形成されており、外面に、外面が開放された吸入流路凹部24U(24L)と吐出流路凹部(凹部)25U(25L)が形成されている。ポンプ室形成凹部23U(23L)の外周には変形Oリング保持溝23U1(23L1)が形成されている。 The upper housing 20U and the lower housing 20L are made of a molded product of a resin material, and a suction port 21 and a discharge port 22 made of a completely cylindrical body and projecting from each other are provided on the lower housing 20L side. The upper housing 20U and the lower housing 20L basically have symmetrical shapes except for the structure around the suction port 21 and the discharge port 22. First, the common (symmetric) structure will be described. As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the upper housing 20U (lower housing 20L) has an inner surface (the surface on the piezoelectric vibrator 10 side is the inner surface, and the opposite is the opposite). A pump chamber forming recess 23U (23L) is formed on the outer surface, and a suction flow path recess 24U (24L) and a discharge flow path recess (recess) 25U (25L) whose outer surfaces are opened on the outer surface. Is formed. A deformed O-ring holding groove 23U1 (23L1) is formed on the outer periphery of the pump chamber forming recess 23U (23L).
吸入流路凹部24U(24L)は、アッパハウジング20U(ロアハウジング20L)の外側から中心部に向かって延びており、その中心側端部に、ポンプ室形成凹部23U(23L)に連通する流路穴26U(26L)が穿設されている。吐出流路凹部25U(25L)は、この吸入流路凹部24U(24L)とほぼ平行に延びており、その中心側端部に、ポンプ室形成凹部23U(23L)に連通する流路穴27U(27L)が穿設されている。そして、流路穴26U(26L)には、吸入側アンブレラ(逆止弁)28U(28L)が装着され、流路穴27U(27L)には、吐出側アンブレラ(逆止弁)29U(29L)が装着されている。 The suction flow path recess 24U (24L) extends from the outer side of the upper housing 20U (lower housing 20L) toward the center, and the flow path communicates with the pump chamber forming recess 23U (23L) at the center side end. A hole 26U (26L) is formed. The discharge flow path recess 25U (25L) extends substantially in parallel with the suction flow path recess 24U (24L), and a flow path hole 27U (communication with the pump chamber formation recess 23U (23L) is provided at the center side end thereof. 27L) is drilled. A suction side umbrella (check valve) 28U (28L) is attached to the flow path hole 26U (26L), and a discharge side umbrella (check valve) 29U (29L) is installed in the flow path hole 27U (27L). Is installed.
アッパハウジング20U(ロアハウジング20L)の吸入流路凹部24U(24L)及び吐出流路凹部25U(25L)は、蓋プレート42(図1)により液密に閉塞されて吸入流路と吐出流路を構成する。蓋プレート42は、吸入流路凹部24U(24L)及び吐出流路凹部25U(25L)に共通の合成樹脂材料の成形品からなる部材であり、その液密構造を吸入流路凹部24Uを例にして、図4及び図9で説明する。 The suction flow path recess 24U (24L) and the discharge flow path recess 25U (25L) of the upper housing 20U (lower housing 20L) are liquid-tightly closed by the lid plate 42 (FIG. 1), thereby separating the suction flow path and the discharge flow path. Constitute. The lid plate 42 is a member made of a molded product of a synthetic resin material common to the suction flow path recess 24U (24L) and the discharge flow path recess 25U (25L), and its liquid-tight structure is taken as an example of the suction flow path recess 24U. This will be described with reference to FIGS.
吸入流路凹部24U内には、該吸入流路凹部24Uの形状に沿わせて外側から順に、浅段部24U1、深溝部24U2及び中心中高部(内側受け壁)24U3が閉曲線で形成されている。浅段部24U1と深溝部24U2の間には、Oリングガイドテーパ部24U4が形成されている。一方、蓋プレート42には、浅段部24U1と深溝部24U2に対応させて、外周薄板部42aと挿入突条部42bが閉曲線で形成されており、挿入突条部42bの外周側には、Oリング保持凹部42cが形成されている。挿入突条部42bの内周面は、中心中高部24U3に当接する。 In the suction flow path recess 24U, a shallow step portion 24U1, a deep groove portion 24U2, and a central middle-high portion (inner receiving wall) 24U3 are formed in a closed curve in order from the outside along the shape of the suction flow path recess 24U. . An O-ring guide taper portion 24U4 is formed between the shallow step portion 24U1 and the deep groove portion 24U2. On the other hand, on the lid plate 42, an outer peripheral thin plate portion 42a and an insertion protrusion portion 42b are formed in a closed curve so as to correspond to the shallow step portion 24U1 and the deep groove portion 24U2, and on the outer periphery side of the insertion protrusion portion 42b, An O-ring holding recess 42c is formed. The inner peripheral surface of the insertion protrusion 42b is in contact with the center middle / high part 24U3.
Oリング保持凹部42cにはOリング43が保持され、深溝部24U2の壁と挿入突条部42bとの間に保持されて圧縮されて液密を保持する。このOリング43の反発力は、挿入突条部42bを内方へ変形させようとするが、中心中高部(内側受け壁)24U3は、挿入突条部42bの内側端部に当接して、該挿入突条部42bの変形を防ぐ。このように、Oリング43によって蓋プレート42の挿入突条部42bに加わる変形力を、吸入流路凹部24Uの中心中高部24U3で受けることにより、蓋プレート42を薄肉の樹脂材料の成形品から構成する場合にもその液密信頼性を高めることができる。蓋プレート42は、その外周薄板部42aと浅段部24U1との接触部分において、レーザ溶着、超音波溶着等の適宜手段で接合される。 An O-ring 43 is held in the O-ring holding recess 42c, and is held and compressed between the wall of the deep groove portion 24U2 and the insertion protrusion 42b to maintain liquid tightness. The repulsive force of the O-ring 43 tries to deform the insertion protrusion 42b inward, but the center middle / high part (inner receiving wall) 24U3 contacts the inner end of the insertion protrusion 42b, Deformation of the insertion protrusion 42b is prevented. In this way, the deformation force applied to the insertion protrusion 42b of the lid plate 42 by the O-ring 43 is received by the center middle / high portion 24U3 of the suction flow path recess 24U, so that the lid plate 42 is formed from a molded product of a thin resin material. Even in the case of the configuration, the liquid-tight reliability can be improved. The lid plate 42 is joined by an appropriate means such as laser welding or ultrasonic welding at the contact portion between the outer thin plate portion 42a and the shallow step portion 24U1.
ロアハウジング20Lには、吸入ポート21、吐出ポート22にそれぞれ連通し、吸入流路凹部24L、吐出流路凹部25Lの外側端部に連通する連通穴31、32(図2、図4、図5)が穿設されている。アッパハウジング20Uには、この連通穴31と32の位置に合致させて、吸入流路凹部24Uと吐出流路凹部25Uの外側端部に連通する連通穴33と34(図3、図4、図5)が穿設されている。 The lower housing 20L communicates with the suction port 21 and the discharge port 22, and communicates with the outer end portions of the suction flow path recess 24L and the discharge flow path recess 25L (FIGS. 2, 4, and 5). ) Is drilled. In the upper housing 20U, communication holes 33 and 34 (FIGS. 3, 4, and 4) are connected to the outer end portions of the suction flow path recess 24U and the discharge flow path recess 25U so as to match the positions of the communication holes 31 and 32. 5) is drilled.
この連通穴31と33、連通穴32と34は相互に液密に接続される管路であり、アッパハウジング20Uには、図4、図5、図6に示すように、連通穴33と34と同軸に突出する互いに平行をなす筒状突部35と36が形成されている。一方、ロアハウジング20Lには、連通穴31と32と同軸に、この筒状突部35と36を受け入れる嵌合穴部37と38が形成されている。 The communication holes 31 and 33 and the communication holes 32 and 34 are pipes that are liquid-tightly connected to each other. As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the communication holes 33 and 34 are provided in the upper housing 20 </ b> U. And cylindrical projections 35 and 36 are formed so as to be coaxial with each other. On the other hand, fitting holes 37 and 38 for receiving the cylindrical projections 35 and 36 are formed in the lower housing 20L coaxially with the communication holes 31 and 32.
筒状突部35と嵌合穴部37(筒状突部36と嵌合穴部38)は同一構造である。図6に最もよく示されるように、筒状突部35(36)は、先端部から順に、小径定径部35a(36a)、拡径テーパ軸部35b(36b)及び大径定径部35c(36c)を有している。一方、嵌合穴部37(38)は、奥部から順に、小径定径穴37a(38a)、段付拡径テーパ穴部37b(38b)及び大径定径穴部37c(38c)を有している。筒状突部35(36)の拡径テーパ軸部35b(36b)と、嵌合穴部37(38)の段付拡径テーパ穴部37b(38b)との間には、Oリング39が圧縮保持される。 The cylindrical protrusion 35 and the fitting hole 37 (cylindrical protrusion 36 and fitting hole 38) have the same structure. As best shown in FIG. 6, the cylindrical protrusion 35 (36) includes, in order from the tip, a small-diameter constant-diameter portion 35a (36a), a large-diameter tapered shaft portion 35b (36b), and a large-diameter constant-diameter portion 35c. (36c). On the other hand, the fitting hole portion 37 (38) has a small diameter constant diameter hole 37a (38a), a stepped enlarged diameter tapered hole portion 37b (38b) and a large diameter constant diameter hole portion 37c (38c) in order from the back. is doing. An O-ring 39 is provided between the diameter-expanded tapered shaft portion 35b (36b) of the cylindrical protrusion 35 (36) and the stepped diameter-expanded tapered hole portion 37b (38b) of the fitting hole 37 (38). Compressed and held.
このOリング39は、アッパハウジング20Uとロアハウジング20Lを結合するとき、筒状突部35(36)に予め結合される(図7(A)参照)。このときのOリング39の自由状態における外径をdとすると、嵌合穴部37(38)(大径定径穴部37c(38c))の端部径Dは、D>dに設定されている(図7(A))。このように、Oリング39の外径と大径定径穴部37c(38c)の端部径を設定すると、図7に明らかなように、アッパハウジング20Uの筒状突部35(36)をロアハウジング20Lの嵌合穴部37(38)に挿入結合するとき、Oリング39の挟み込みが起こりにくい。そして、完全に挿入した状態では、拡径テーパ軸部35b(36b)と段付拡径テーパ穴部37b(38b)との間にOリング39が圧縮されて保持され、液密が保持される。小径定径部35a(36a)と大径定径部35c(36c)、及び小径定径穴37a(38a)と大径定径穴部37c(38c)は、互いに嵌合し、同軸性を保証する。 The O-ring 39 is connected in advance to the cylindrical protrusion 35 (36) when the upper housing 20U and the lower housing 20L are connected (see FIG. 7A). When the outer diameter of the O-ring 39 in this free state is d, the end diameter D of the fitting hole 37 (38) (large diameter constant diameter hole 37c (38c)) is set to D> d. (FIG. 7A). As described above, when the outer diameter of the O-ring 39 and the end diameter of the large-diameter constant-diameter hole 37c (38c) are set, the cylindrical protrusion 35 (36) of the upper housing 20U is made clear as shown in FIG. When inserting and coupling to the fitting hole 37 (38) of the lower housing 20L, the O-ring 39 is hardly caught. In the fully inserted state, the O-ring 39 is compressed and held between the enlarged diameter tapered shaft portion 35b (36b) and the stepped enlarged diameter tapered hole portion 37b (38b), thereby maintaining liquid tightness. . The small diameter constant diameter portion 35a (36a) and the large diameter constant diameter portion 35c (36c), and the small diameter constant diameter hole 37a (38a) and the large diameter constant diameter hole portion 37c (38c) are fitted to each other to ensure coaxiality. To do.
加えて、本実施形態は、筒状突部35と嵌合穴部37、筒状突部36と嵌合穴部38が互いに平行な関係で一対存在している。このため、図8に示すように、両者の軸間距離Xの製造誤差も挟み込みの原因となる。本実施形態によれば、軸間距離の誤差も吸収することが可能である。Oリング39の自由状態における外径dと、嵌合穴部37(38)(大径定径穴部37c(38c))の端部径Dの大きさは、具体的には、これらの製造誤差、組立誤差を勘案して定める。 In addition, in this embodiment, a pair of the cylindrical protrusion 35 and the fitting hole 37, and the cylindrical protrusion 36 and the fitting hole 38 are present in parallel with each other. For this reason, as shown in FIG. 8, the manufacturing error of the inter-axis distance X also causes the pinching. According to this embodiment, it is possible to absorb an error in the distance between the axes. The outer diameter d of the O-ring 39 in the free state and the size of the end diameter D of the fitting hole 37 (38) (large diameter constant diameter hole 37c (38c)) are specifically manufactured by these. Determined in consideration of errors and assembly errors.
なお、Oリング39が拡径テーパ軸部35b(36b)と段付拡径テーパ穴部37b(38b)との間に圧縮されると、Oリング39の反発力によって、アッパハウジング20Uとロアハウジング20Lとの間に離反方向の力が作用する。この力はできるだけ小さい方が望ましい。このため、拡径テーパ軸部35b(36b)と段付拡径テーパ穴部37b(38b)の軸線に対する傾斜角α(図6、図7)は、20°〜45°とすることが好ましい。 When the O-ring 39 is compressed between the enlarged diameter tapered shaft portion 35b (36b) and the stepped enlarged diameter tapered hole portion 37b (38b), the repulsive force of the O ring 39 causes the upper housing 20U and the lower housing to be compressed. A force in the separation direction acts between 20L. This force should be as small as possible. For this reason, it is preferable that the inclination | tilt angle (alpha) (FIG. 6, FIG. 7) with respect to the axis line of the diameter expansion taper shaft part 35b (36b) and the step diameter expansion taper hole part 37b (38b) shall be 20 degrees-45 degrees.
圧電振動子10は、アッパハウジング20U(ロアハウジング20L)の変形Oリング保持溝23U1(23L1)にそれぞれ変形Oリング41を挿入した状態で、両ハウジングの間に挟着保持される。圧電振動子10は、バイモルフ型の圧電振動子から構成されており、厚さ方向中央部のシムと、このシムの表裏に積層した圧電体との間に交番電界を与えると振動する。このような圧電振動子10は周知であり、本発明の要旨に関係がないので、給電構造を含めてこれ以上の説明は省略する。 The piezoelectric vibrator 10 is sandwiched and held between the two housings with the deformed O-ring 41 inserted into the deformed O-ring holding groove 23U1 (23L1) of the upper housing 20U (lower housing 20L). The piezoelectric vibrator 10 is composed of a bimorph-type piezoelectric vibrator, and vibrates when an alternating electric field is applied between a shim at a central portion in the thickness direction and piezoelectric bodies stacked on the front and back of the shim. Such a piezoelectric vibrator 10 is well known and has nothing to do with the gist of the present invention, so further description including the feeding structure will be omitted.
上記構成の本ダイヤフラムポンプは、圧電振動子10とアッパハウジング20Uのポンプ室形成凹部23Uとの間に形成される室をポンプ室A、圧電振動子10とロアハウジング20Lのポンプ室形成凹部23Lとの間に形成される室をポンプ室Bとすると、次のように作動する。すなわち、圧電振動子10を正逆に弾性変形(振動)させると、ポンプ室AとBのいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室Aの容積が増大する(ポンプ室Bの容積が減少する)行程では、吸入側アンブレラ28Uが開いて吸入ポート21からポンプ室A内に流体が流入し、ポンプ室B内の流体が吐出側アンブレラ29Lを開いて吐出ポート22に流出する(図11(B)参照)。逆にポンプ室Aの容積が減少する(ポンプ室Bの容積が増大する)行程では、吸入側アンブレラ28Lが開いて吸入ポート21からポンプ室B内に流体が流入し、ポンプ室A内の流体が吐出側アンブレラ29Uを開いて吐出ポート22に流出する(同(A)参照)。従って、吐出ポート22における脈動の周期を短くする(圧電振動子30の上下の一方のみにポンプ室が形成される場合に比して半分にする)ことができる。 In the diaphragm pump having the above-described configuration, the chamber formed between the piezoelectric vibrator 10 and the pump chamber forming recess 23U of the upper housing 20U is defined as the pump chamber A, and the pump chamber forming recess 23L of the piezoelectric vibrator 10 and the lower housing 20L. Assuming that the chamber formed between the two chambers is a pump chamber B, the operation is as follows. That is, when the piezoelectric vibrator 10 is elastically deformed (vibrated) in the forward and reverse directions, the volume of one of the pump chambers A and B increases and the other volume decreases. In the process of increasing the volume of the pump chamber A (decreasing the volume of the pump chamber B), the suction side umbrella 28U is opened, fluid flows into the pump chamber A from the suction port 21, and fluid in the pump chamber B is discharged. The side umbrella 29L is opened and flows out to the discharge port 22 (see FIG. 11B). Conversely, in the stroke in which the volume of the pump chamber A decreases (the volume of the pump chamber B increases), the suction-side umbrella 28L is opened and fluid flows into the pump chamber B from the suction port 21, and the fluid in the pump chamber A Opens the discharge-side umbrella 29U and flows out to the discharge port 22 (see (A)). Therefore, the pulsation cycle in the discharge port 22 can be shortened (halved compared to the case where the pump chamber is formed only in one of the upper and lower sides of the piezoelectric vibrator 30).
図10は、蓋プレート42と吸入流路凹部24Uの別の形状例を示している。同図(A)は、吸入流路凹部24Uの深溝部24U2と蓋プレート42の挿入突条部42bの外周側の面を内方が内側に向かう傾斜面とした例、同(B)は蓋プレート42の挿入突条部42bの縦面を同様の傾斜面とした例、同(C)は、深溝部24U2と挿入突条部42bの外周側の面及び挿入突条部42bの縦面を内方が内側に向かう傾斜面とし先細とした例である。いずれの実施形態でも、Oリング43による反発力は、外周薄板部42aと浅段部24U1の当接面に沿う方向に生じ、両者を離間させる方向には働かない。 FIG. 10 shows another shape example of the lid plate 42 and the suction flow path recess 24U. FIG. 6A shows an example in which the outer peripheral surfaces of the deep groove portion 24U2 of the suction flow passage recess 24U and the insertion protrusion portion 42b of the lid plate 42 are inclined surfaces inward, and FIG. In the example in which the vertical surface of the insertion protrusion 42b of the plate 42 is the same inclined surface, (C) shows the deep groove 24U2 and the outer peripheral surface of the insertion protrusion 42b and the vertical surface of the insertion protrusion 42b. This is an example in which the inward side is an inclined surface facing inward and tapered. In any embodiment, the repulsive force by the O-ring 43 is generated in the direction along the contact surface between the outer peripheral thin plate portion 42a and the shallow step portion 24U1, and does not work in the direction of separating the two.
本発明は、吸入流路凹部24U(24L)及び吐出流路凹部25U(25L)と、これらに共通に用いられる蓋プレート42とによる流路構造を対象とするものであり、ハウジングの全体構造、アンブレラ(逆止弁)、圧電振動子等の形成態様は一例を示すに過ぎない。圧電振動子をユニモルフ型とし、その一面のみにポンプ室を形成するダイヤフラムポンプにも勿論本発明は適用可能である。 The present invention is directed to a flow path structure including a suction flow path recess 24U (24L) and a discharge flow path recess 25U (25L), and a lid plate 42 used in common, and the overall structure of the housing, The formation mode of the umbrella (check valve), the piezoelectric vibrator, and the like is merely an example. Of course, the present invention is also applicable to a diaphragm pump in which the piezoelectric vibrator is a unimorph type and the pump chamber is formed only on one surface thereof.
10 圧電振動子(ダイヤフラム)
20U アッパハウジング
20L ロアハウジング
21 吸入ポート
22 吐出ポート
23U 23L ポンプ室形成凹部
24U 24L 吸入流路凹部
25U 25L 吐出流路凹部
24U1 浅段部
24U2 深溝部
24U3 中心中高部(内側受け壁)
24U4 Oリングガイドテーパ部
26U 26L 流路穴
27U 27L 流路穴
28U 28L 吸入側アンブレラ
29U 29L 吐出側アンブレラ
31 32 連通穴(ロアハウジング側)
33 34 連通穴
35 36 筒状突部
35a 36a 小径定径部
35b 36b 拡径テーパ軸部
35c 36c 大径定径部
37 38 嵌合穴部
37a 38a 小径定径穴
37b 38b 段付拡径テーパ穴部
37c 38c 大径定径穴部
39 Oリング
41 変形Oリング
42 蓋プレート
42a 外周薄板部
42b 挿入突条部
42c Oリング保持凹部
43 Oリング
10 Piezoelectric vibrator (diaphragm)
20U Upper housing 20L Lower housing 21 Suction port 22 Discharge port 23U 23L Pump chamber forming recess 24U 24L Suction flow path recess 25U 25L Discharge flow path recess 24U1 Shallow step portion 24U2 Deep groove portion 24U3 Center middle and high portion (inner receiving wall)
24U4 O-ring guide taper portion 26U 26L Channel hole 27U 27L Channel hole 28U 28L Suction side umbrella 29U 29L Discharge side umbrella 31 32 Communication hole (lower housing side)
33 34 Communication hole 35 36 Cylindrical protrusion 35a 36a Small diameter constant diameter part 35b 36b Large diameter tapered shaft part 35c 36c Large diameter constant diameter part 37 38 Fitting hole part 37a 38a Small diameter constant diameter hole 37b 38b Stepped large diameter tapered hole Portion 37c 38c large-diameter constant-diameter hole 39 O-ring 41 deformed O-ring 42 lid plate 42a outer peripheral thin plate portion 42b insertion protrusion 42c O-ring holding recess 43 O-ring
Claims (5)
上記ハウジングの吸入流路凹部と吐出流路凹部にそれぞれ、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、
上記蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するOリング保持溝とを形成し、
上記挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、上記Oリング保持溝に挿入したOリングによる挿入突条部の内方への変形を上記内側受け壁で受けることを特徴とするダイヤフラムポンプ。 A pump chamber is formed by a vibrating diaphragm and a housing, a pair of check valves having different flow directions are provided in the pump chamber, and a suction flow channel recess and a discharge flow channel recess having an open outer surface are formed in the housing, In the diaphragm pump in which the suction flow path recess and the discharge flow path recess are respectively closed with a lid plate to form a suction flow path and a discharge flow path connected to the pair of check valves,
A shallow step portion, a deep groove portion, and an inner receiving wall are formed in order from the outer peripheral side of the suction flow channel recess and the discharge flow channel recess of the housing,
The lid plate is formed with an outer peripheral thin wall portion that engages with the shallow step portion, an insertion ridge portion that fits into the deep groove portion, and an O-ring holding groove that is positioned on the outer periphery of the insertion ridge portion,
The inner receiving wall is positioned on the inner side of the insertion protrusion, and the inward deformation of the insertion protrusion by the O-ring inserted into the O-ring holding groove is received by the inner reception wall. Diaphragm pump.
上記ハウジングの流路凹部に、その外周側から順に、浅段部と、深溝部と、内側受け壁とを形成し、
上記蓋プレートに、この浅段部に係合する外周薄肉部と、深溝部に嵌合する挿入突条部と、この挿入突条部の外周に位置するOリング保持溝とを形成し、
上記挿入突条部の内側に、上記内側受け壁を位置させ、上記Oリング保持溝に挿入したOリングによる挿入突条部の内方への変形を上記内側受け壁で受けることを特徴とする流路構造。
In a flow path structure in which a flow path recess having an open outer surface is formed in a synthetic resin housing, and the flow path recess is closed with a synthetic resin lid plate to form a flow path.
In the flow path recess of the housing, in order from the outer peripheral side, a shallow step portion, a deep groove portion, and an inner receiving wall are formed,
The lid plate is formed with an outer peripheral thin wall portion that engages with the shallow step portion, an insertion ridge portion that fits into the deep groove portion, and an O-ring holding groove that is positioned on the outer periphery of the insertion ridge portion,
The inner receiving wall is positioned on the inner side of the insertion protrusion, and the inward deformation of the insertion protrusion by the O-ring inserted into the O-ring holding groove is received by the inner reception wall. Channel structure.
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