JP2015048792A - 容積移送式ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】吸い込みから吐出までの流体の流れ方向を自由に設定することができ、しかも小型化することができる容積移送式ポンプを提供する。【解決手段】ポンプヘッドは、吸い込み口から吸い込んだ流体を複数のポンプ室それぞれに供給すべく分岐させる複数の分岐流路12,13と、分岐流路12,13で分岐された流体を対応するポンプ室8,9へ供給する供給流路14,15と、ポンプ室8,9内の流体を送り出す複数の送り出し流路16,17と、送り出し流路16,17内の流体を吐出口5Bに集約する複数の集約流路18,19と、供給流路に設けられた第1シート弁20,21と、送り出し流路に設けられた第2シート弁22,23とを、備える。【選択図】図5

Description

本発明は、流体を吸引して吐出する容積移送式ポンプに関する。
上記容積移送式ポンプの一例であるダイヤフラムポンプにおいては、2つのダイヤフラムが左右方向に併設され、これら2つのダイヤフラムを往復動させることによって、流体を搬送している。具体的には、ポンプヘッドの下端部に設けている吸引口から流体をダイヤフラムの復動により吸引し、吸引した流体をダイヤフラムの往動によりポンプヘッドの上端部に設けている吐出口を通して外部へ排出する。
前記ポンプヘッドは、吸い込み口から左右のダイヤフラムのポンプ室へ流体を流入させるための左右の分岐流路と、左右の分岐流路とこれに対応する左右のダイヤフラムとの間に設けられる吸い込み側の弁体であるボールバルブと、左右のダイヤフラムから吐出口へ流体を吐出するための左右の吐出流路と、左右の吐出流路とこれに対応する左右のダイヤフラムとの間に設けられる吐出側の弁体であるボールバルブとを備えて構成されている(例えば特許文献1参照)。
特開2012−36737号公報(図1、図2参照)
上記特許文献1のダイヤフラムポンプにおいては、ボールが自重で吸い込み口又は吐出口を閉じるように作動するボールバルブを使用しているため、吸い込みから吐出までの流体の流れ方向が、ボールが自重で移動する方向である上下方向に制限されてしまうという不都合がある。
また、ボールバルブの場合には、ボールとボールを受ける受け部とを組み込まなければならないため、ポンプヘッドが大型化してしまうという不都合もある。
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、吸い込みから吐出までの流体の流れ方向を自由に設定することができ、しかも小型化することができる容積移送式ポンプを提供することにある。
本発明の容積移送式ポンプは、前述の課題解決のために、吸い込み口と吐出口とを有するポンプヘッドを備え、前記ポンプヘッドは、前記吸い込み口から吸い込んだ流体を複数のポンプ室それぞれに供給すべく分岐させる複数の分岐流路と、各分岐流路で分岐した流体を対応する前記ポンプ室へ供給する供給流路と、該ポンプ室内に供給された流体を送り出す複数の送り出し流路と、各送り出し流路内の流体を前記吐出口に集約する複数の集約流路と、各供給流路に設けられ、流体供給時に前記分岐流路から前記ポンプ室への流体の流れを許容し、流体吐出時に前記ポンプ室から前記分岐流路への流体の流れを阻止する第1シート弁と、各送り出し流路に設けられ、流体吐出時に前記ポンプ室から前記集約流路への流体の流れを許容し、流体供給時に前記集約流路から前記ポンプ室への流体の流れを阻止する第2シート弁とを、備えることを特徴としている。
かかる構成によれば、流体供給時には、吸い込み口から吸い込んだ流体が、複数の分岐流路に分岐する。分岐した流体が、第1シート弁を開放して、対応する供給流路を介して複数のポンプ室へ移動する。続いて、流体吐出時には、各ポンプ室内の流体が、第2シート弁を開放して、送り出し流路を介して送り出される。送り出された流体が、集約流路で集約されて吐出口を介して外部へ吐出される。そして、弁体を流体圧で開閉する第1シート弁及び第2シート弁から構成することによって、吸い込みから吐出までの流体の流れ方向を自由に設定することができ、しかも小型化することができる。
また、本発明の容積移送式ポンプは、前記ポンプヘッドが、前記分岐流路及び前記集約流路が形成される第1ブロックと、該第1ブロックに前後方向で重ねられ、前記ポンプ室が前後方向後面に形成される第2ブロックとを備えていてもよい。
上記のように、第1ブロックと第2ブロックとを前後方向で重ねる構成にしておけば、ポンプヘッドが上下方向へ大型化することを抑制することができる。
また、本発明の容積移送式ポンプは、前記第1シート弁及び前記第2シート弁が、前記第1ブロックと前記第2ブロックとの間に介挿されていてもよい。
上記のように、第1シート弁及び第2シート弁を、第1ブロックと第2ブロックとの間に介挿する構成にしておけば、それらシート弁を介挿できるように改造するだけで、第1シート弁及び第2シート弁をブロックに容易に組み付けることができる。
また、本発明の容積移送式ポンプは、前記吸い込み口からの流体が、前記第1ブロックの左右方向略中央部に向けて供給され、前記分岐流路が、前記供給された流体を左右方向両外側のそれぞれに向けて案内する直線状の流路を備えていてもよい。
上記のように、分岐流路が、前記供給された流体を左右方向両外側のそれぞれに向けて案内する直線状の流路から構成されていれば、曲線状の流路に比べて流体の移動距離を短くすることができる。
また、本発明の容積移送式ポンプは、前記複数のポンプ室が、前記第2ブロックの左右両側部の後面に形成され、該各ポンプ室内の流体は、上下方向一方から他方へ向けて案内され、前記送り出し流路が、該案内された流体を前記第2ブロックの前方へ案内すべく該第2ブロックの前後方向に貫通して形成される貫通孔を備えていてもよい。
上記のように、送り出し流路が、該案内された流体を前記第2ブロックの前方へ案内する構成にしておけば、上下方向へ案内する構成に比べてポンプヘッドが上下方向へ大型化することを抑制できる。
また、本発明の容積移送式ポンプは、前記集約流路が、前記各送り出し流路からの流体を前記第2ブロックの左右方向中央部に向けて案内する直線状の流路から構成され、かつ、前記分岐流路に平行に構成されていてもよい。
上記構成によれば、集約流路が、各送り出し流路からの流体を第2ブロックの左右方向中央部に向けて案内する直線状の流路から構成され、かつ、分岐流路に平行に構成されていれば、曲線状の流路に比べて流体の移動距離を短くすることができ、しかも分岐流路に平行にすることで集約流路の経路長さを分岐流路の経路長さに合わせることができる。
本発明によれば、弁体を流体圧で開閉する第1シート弁及び第2シート弁から構成することによって、吸い込みから吐出までの流体の流れ方向を自由に設定することができ、しかも小型化することができる容積移送式ポンプを提供することができる。
ダイヤフラムポンプの正面図である。 ダイヤフラムを装着する直前のポンプヘッドの正面図である。 流体の吸い込み時のポンプヘッドの正面図である。 流体の吐出時のポンプヘッドの正面図である。 ポンプヘッドの分解斜視図である。 ポンプヘッドを構成する前側ブロックを示し、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)はA−A線断面図である。 ポンプヘッドを構成する第1ブロックを示し、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)はB−B線断面図である。 ポンプヘッドを構成する第1ブロックを示し、(a)は正面図、(b)は背面図、(c)はB−B線断面図である。
以下、容積移送式ポンプの一例であるダイヤフラムポンプを、図面に基づいて説明する。
図1に、ダイヤフラムポンプの正面図を示している。このダイヤフラムポンプは、ポンプヘッド1と、ポンプヘッド1がねじ(図示せず)により取り付けられるポンプ本体2とから構成されている。ポンプヘッド1は、正面から見てポンプ本体2の横一側(図1では右側)に取り付けられている。
ポンプ本体2は、流体搬送をスタートさせる、又はストップさせるための押しボタン3や流体搬送量を表示する表示部4等を備えている。
ポンプヘッド1は、図1〜図8に示すように、3枚の横長で板状のブロック5,6,7を前後方向に重ね合わせて構成されている。ここでいう前後方向は、ブロックの厚み方向である。これらブロック5,6,7のうちの前側に位置するブロックを前側ブロック5と称し、前側ブロック5の後(背)面に重ねられる中間に位置するブロックを第1ブロック6と称し、第1ブロック6の後(背)面に重ねられる後側に位置するブロックを第2ブロック7と称する。
これら3枚のブロック5,6,7の外周縁の6箇所には、図6〜図8に示す貫通孔5K,6K,7Kが形成されており、それら6個の貫通孔5K,6K,7Kに貫通する複数本のねじ(図示せず)の先端をポンプ本体2にねじ込むことによって、3枚のブロック5,6,7を一体化した状態でポンプ本体2に固定することができるようになっている。そして、ねじ込まれた6本のねじを取り外すことによって、3枚のブロック5,6,7を分解することができる。3枚の横長で板状のブロック5,6,7を前後方向(厚み方向)に重ね合わせてポンプヘッド1を構成することによって、ポンプヘッド1が上下方向に大型化することがなく、小型(コンパクト)なポンプヘッド1に構成することができる。
図5及び図6に示すように、ポンプヘッド1を構成する前側ブロック5には、1個の吸い込み口5Aと1個の吐出口5Bとを備えている。吸い込み口5A及び吐出口5Bは、前側ブロック5の前面の左右方向略中央部の上下方向に沿って形成されている。ここでは、吐出口5Bが上下方向上側に配置され、吸い込み口5Aが上下方向下側に配置されているが、どのような配置であってもよい。吸い込み口5A及び吐出口5Bのそれぞれには、図示していない流体供給用及び流体搬送用のチューブ(ホース)又はパイプが接続される。前側ブロック5の前面の右側には、ポンプ本体2にポンプヘッド1を組み付ける際に、ポンプ本体2に対する上下方向を確認するための矢印5Yが凹設されている。従って、矢印5Yの先端が上方に向くようにポンプ本体2に対してポンプヘッド1を組み付けることによって、ポンプヘッド1をポンプ本体2に対して上下向きを間違えることがなく、迅速に組み付けることができる。
また、前側ブロック5の後面には、第1ブロック6の前面との間においてポンプヘッド1を流れる流体が外部に漏れることがないように密閉するためのパッキンPを収容する凹部5Cが形成されている。パッキンPは、4つの角が取れた丸い角部を有する長方形状に構成され、凹部5CもパッキンPと同一形状になっている。パッキンPの厚みは、凹部5Cの深さよりも厚くなる厚さに設定されている。
図2〜図5に示すように、第2ブロック7の左右両側部の後面側に、2つのポンプ室8,9(図2では一方のみ図示)が形成されている。各ポンプ室8又は9は、第2ブロック7の後面に形成される凹部7A又は7Bと、この凹部7A又は7Bを覆うように配置されるダイヤフラム10又は11(図2,図3,図4では一方のダイヤフラム10のみ示している)とから形成されている。凹部7A又は7Bは、ダイヤフラム10又は11のフランジ部10Aを収容して固定するための外側凹部7aと、ダイヤフラム10又は11の可動部10Bを収容すべく外側凹部7aよりも大きく凹んだポンプ室形成用の内側凹部7bと、外側凹部7aと内側凹部7bとの間に位置し、かつ、後述する供給流路14又は15及び送り出し流路16又は17に連通する外側凹部7aよりも僅かに凹んだ中間凹部7cとから構成されている。尚、図2〜図4に示している3枚のブロック5,6,7は、図6(c)、図7(c)、図8(c)を重ね合わせた図にしている。また、図2は、ダイヤフラム10又は11を装着する直前の状態を示し、しかもシート弁20,22及びパッキンPを省略した図面にしている。
吸い込み口5Aから吸い込んだ流体は、前側ブロック5の前後方向に貫通形成された貫通孔5a(吸い込み口5Aよりも小径な孔)を通して第1ブロック6の左右方向略中央部に向けて供給される。第1ブロック6に供給された流体を、2つのポンプ室8,9それぞれに供給すべく分岐させる複数(2つの)の分岐流路12,13が、第1ブロック6の前面の下側に形成されている。これら分岐流路12,13は、流体を左右方向両外側のそれぞれに向けて案内すべく左右方向に一直線状に延びるように形成された一本の溝(凹部)123と、この溝123の前方の開口を閉じる前側ブロック5とから形成される。
各分岐流路12又は13で分岐された流体を対応するポンプ室8又は9へ供給する供給流路14又は15が、第1ブロック6及び第2ブロック7に形成されている。この供給流路14又は15は、分岐流路12又は13の左右方向両端から後方のポンプ室8又は9まで延びるように第1ブロック6及び第2ブロック7に形成された貫通孔から構成されている。尚、各ポンプ室8又は9内の流体は、図5の矢印で示されるように、上下方向下方から上方へ向けて案内される。
ポンプ室8,9内の流体を送り出す2つの送り出し流路16,17が、第2ブロック7及び第1ブロック6の左右両側の上部に形成された貫通孔から構成されている。
送り出し流路16,17で送り出された流体を吐出口5Bに集約する2つの集約流路18,19が、第1ブロック6の前面の上側に形成されている。これら集約流路18,19は、流体を左右方向両側から中央に向けて集約すべく左右方向に一直線状に延びるように形成された一本の溝(凹部)189と、この溝189の前方の開口を閉じる前側ブロック5とから形成されている。また、集約流路18,19は、分岐流路12,13に平行に構成されている。
集約流路18,19で集約された流体は、前側ブロック5に形成されている貫通孔5bを通して前方へ移動し、貫通孔5bの前端に形成の吐出口5B(貫通孔5bよりも大径に構成されている)を介して外部に排出される。外部に排出された流体は、前述した吐出口5Bに接続される流体搬送用のチューブ(ホース)又はパイプを介して所定の場所まで搬送される。
図8(a),(c)に示すように、第2ブロック7の前面における左右両側の下側に、第1シート弁(バタバタ弁ともいう)20,21を配置するための凹部7A,7Bが形成されている。これら第1シート弁20,21は、供給流路14,15中に設けられ、流体供給時に分岐流路14,15からポンプ室8,9への流体の流れを許容し、流体吐出時にポンプ室8,9から分岐流路14,15への流体の流れを阻止する。
図7(b),(c)に示すように、第1ブロック6の後面における左右両側の上側に、第2シート弁(バタバタ弁ともいい、第1シート弁と同一構成である)22,23(図7(b)では一方のみ図示)を配置するための凹部6A,6Bが形成されている。これら第2シート弁22,23は、送り出し流路16,17中に設けられ、流体吐出時にポンプ室8,9から集約流路18,19への流体の流れを許容し、流体供給時に集約流路18,19からポンプ室8,9への流体の流れを阻止する。また、第1ブロック6の後面における供給流路14,15及び送り出し流路16,17の外側に、メガネ状のパッキンP1,P1(図7(b)では一方のパッキンのみ図示)を嵌め込むためのメガネ状の凹部6C,6Dが形成されている。パッキンP1,P1の厚みは、凹部6C,6Dの深さよりも厚く構成されている。従って、これらパッキンP1,P1を設けることによって、第1ブロック6の後面と第2ブロック7の前面との間を密閉して、供給流路14,15及び送り出し流路16,17を流れる流体が外部へ漏れることがないようにしている。
第1シート弁20,21及び第2シート弁22,23は、いずれも同一形状の円形で板状のゴム材で構成されている。このように4つの弁が同一構成であるため、第1シート弁20について説明する。第1シート弁20は、図5に示すように、第1ブロック6と第2ブロック7との間に挟持固定される外側円形枠部20Aと、この外側円形枠部20Aに対して流体圧により開閉する円弧状の弁部20Bとから構成されている。そして、第1シート弁20,21及び第2シート弁22,23を、第1ブロック6と第2ブロック7との間に介挿して固定することによって、特別な固定手段等が不要になる。また、弁体を流体圧により開閉する第1シート弁20,21及び第2シート弁22,23から構成することによって、吸い込みから吐出までの流体の流れ方向を自由に設定することができ、しかもポンプヘッド1を小型化することができる。
ここでは、脈動防止のために2つのダイヤフラム10,11を駆動して流体を搬送するようにしている。これら2つのダイヤフラム10,11は、同一構成であるため、一方のダイヤフラム10について説明する。一方のダイヤフラム10は、第2ブロック7の後(背)面に固定されるフランジ部10Aと、図示していない駆動機構により前後方向に往復動される可動部10Bとを備えている。従って、可動部10Bを前後方向に往復動することによって、流体を吸い込んで吐出することができる。図3では、ダイヤフラム10が後方へ移動(復動)して流体を吸い込んだ状態を示している。また、図4では、ダイヤフラム10が前方へ移動(往動)して吸い込んだ流体を吐出した状態を示している。尚、前記駆動機構としては、汎用のものを用いているため、具体的な説明は省略する。
前述したダイヤフラムポンプを用いて流体を搬送することについて説明する。まず、ポンプ本体2の押しボタン3を押して流体搬送を開始する。これによりダイヤフラム10が図3のように復動される。これによって、吸い込み口5Aから流体が吸い込まれ、吸い込まれた流体が分岐流路12,13で左右両側に分岐する。左右両側に分岐した流体は、流体圧により開放状態となった第1シート弁20,21を通して供給流路14,15内を通過し、ポンプ室8,9へ流入する。このとき、第2シート弁22,23は、閉じた状態になっているため、集約流路18,19からポンプ室8,9へ流体が流入することがない。
続いて、ダイヤフラム10が図4のように往動される。これによって、第1シート弁20,21は、閉じた状態を維持し、第2シート弁20,21が開放されて、ポンプ室8,9内の流体が、送り出し流路14,15へ送り出される。送り出された流体は、集約流路18,19により左右方向中央に集約される。集約された流体は、吐出口5Bを介して吐出され、チューブ(ホース)又はパイプを介して所定の位置まで搬送される。
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
前記実施形態では、シート弁としてバタバタ弁を用いたが、アンブレラ弁であってもよい。また、シート弁を前後方向(ブロックの厚み方向)に移動する流体の開閉制御に用いたが、左右方向や上下方向等、どのような方向に移動する流体の開閉制御にも用いることができる。
また、前記実施形態では、3枚のブロック5,6,7からポンプヘッド1を構成したが、2枚のブロック、例えば第1ブロック6と第2ブロック7とから構成してもよいし、場合によっては、4枚以上のブロックから構成してもよい。尚、第1ブロック6と第2ブロック7の2枚のブロックでポンプヘッド1を構成する場合には、分岐流路12,13及び集約流路18,19を第1ブロック6の内部に形成する、あるいは第2ブロック7の前面に2つの流路12,13、18,19を形成するための溝を形成し、それら溝を第1ブロック6で密閉して、2つの流路12,13、18,19を備えてもよい。
また、前記実施形態では、容積移送式ポンプの中でも、容積移送式往復動ポンプ、つまりダイヤフラムの往復動によりポンプ室内外に圧力差を発生させることで流体を搬送することができるダイヤフラムポンプを用いたが、ピストンポンプやプランジャーポンプ等の容積移送式往復動ポンプを用いることができる。
また、前記実施形態では、吸い込み口5Aから吸い込んだ流体を複数のポンプ室8,9それぞれに供給すべく分岐させる複数の分岐流路12,13と、各分岐流路12,13で分岐した流体を対応するポンプ室8,9へ供給する供給流路14,15とを備えたが、複数のポンプ室8,9の入口側に繋がっている複数の流路と、これら複数の流路の吸い込み口5A側端に吸い込み口5Aからの流体を分岐させて流すために接続される分岐部とを備えたものから構成してもよい。また、ポンプ室8,9内に供給された流体を送り出す複数の送り出し流路16,17と、各送り出し流路16,17内の流体を吐出口5Bに集約する複数の集約流路18,19とを備えたが、複数のポンプ室8,9の出口側へ繋がっている複数の流路と、これら複数の流路の吐出口5B側端にこれら複数の流路からの流体を集約して吐出口5Bに流すために接続される集約部とを備えたものから構成してもよい。
また、前記実施形態では、送り出し流路16,17が、ポンプ室8,9からの流体を集約流路18,19へ案内すべく、第2ブロック7及び第1ブロック6に形成した前後方向の貫通孔から構成したが、第2ブロック7に形成した前後方向の貫通孔のみから構成してもよい。また、供給流路14,15が、分岐流路12,13からの流体をポンプ室8,9へ供給すべく、第2ブロック7及び第1ブロック6に形成した前後方向の貫通孔から構成したが、第2ブロック7に形成した前後方向の貫通孔のみから構成してもよい。
また、前記実施形態で示した流路の方向は、図示したもの以外であってもよい。また、分岐流路12,13又は集約流路18,19を一直線状の流路から構成したが、2つの流路から構成してもよい。また、流路は直線でなく、曲線であってもよい。
また、前記実施形態で示したポンプヘッド1を縦向きにして使用することもできる。この場合、横方向にポンプヘッド1が大型化することを回避することができる。
1…ポンプヘッド、2…ポンプ本体、3…押しボタン、4…表示部、5…前側ブロック、5A…吸い込み口、5B…吐出口、5a…貫通孔、6…第1ブロック、6A,6B…凹部、7…第2ブロック、7A,7B…凹部、8,9…ポンプ室、10,11…ダイヤフラム、10A…フランジ部、10B…可動部、12,13…分岐流路、14,15…供給流路、16,17…送り出し流路、18,19…集約流路、20,21、22,23…シート弁

Claims (6)

  1. 吸い込み口と吐出口とを有するポンプヘッドを備え、前記ポンプヘッドは、前記吸い込み口から吸い込んだ流体を複数のポンプ室それぞれに供給すべく分岐させる複数の分岐流路と、各分岐流路で分岐した流体を対応する前記ポンプ室へ供給する供給流路と、該ポンプ室内に供給された流体を送り出す複数の送り出し流路と、各送り出し流路内の流体を前記吐出口に集約する複数の集約流路と、各供給流路に設けられ、流体供給時に前記分岐流路から前記ポンプ室への流体の流れを許容し、流体吐出時に前記ポンプ室から前記分岐流路への流体の流れを阻止する第1シート弁と、各送り出し流路に設けられ、流体吐出時に前記ポンプ室から前記集約流路への流体の流れを許容し、流体供給時に前記集約流路から前記ポンプ室への流体の流れを阻止する第2シート弁とを、備えることを特徴とする容積移送式ポンプ。
  2. 前記ポンプヘッドは、前記分岐流路及び前記集約流路が形成される第1ブロックと、該第1ブロックに前後方向で重ねられ、前記ポンプ室が前後方向後面に形成される第2ブロックとを備えることを特徴とする請求項1に記載の容積移送式ポンプ。
  3. 前記第1シート弁及び前記第2シート弁は、前記第1ブロックと前記第2ブロックとの間に介挿されることを特徴とする請求項2に記載の容積移送式ポンプ。
  4. 前記吸い込み口からの流体は、前記第1ブロックの左右方向略中央部に向けて供給され、前記分岐流路が、前記供給された流体を左右方向両外側のそれぞれに向けて案内する直線状の流路から構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の容積移送式ポンプ。
  5. 前記複数のポンプ室は、前記第2ブロックの左右両側部の後面に形成され、該各ポンプ室内の流体は、上下方向一方から他方へ向けて案内され、前記送り出し流路が、該案内された流体を前記第2ブロックの前方へ案内すべく該第2ブロックの前後方向に貫通して形成される貫通孔を備えていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の容積移送式ポンプ。
  6. 前記集約流路は、前記各送り出し流路からの流体を前記第2ブロックの左右方向中央部に向けて案内する直線状の流路から構成され、かつ、前記分岐流路に平行に構成されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の容積移送式ポンプ。
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JP2002206483A (ja) * 2001-01-11 2002-07-26 Hirose Electric Co Ltd 小型ダイヤフラムポンプ
WO2008069266A1 (ja) * 2006-12-09 2008-06-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. 圧電マイクロブロア

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