JP2017172515A - Small pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体を間欠的に吐出する小型ポンプに関するものである。 The present invention relates to a small pump that intermittently discharges liquid.
従来から、小型ポンプにおいて、通電により長さが縮むという形状記憶合金ファイバーの性質を利用してポンプ動作を行うものが知られている（例えば特許文献１参照）。この小型ポンプは、形状記憶合金ファイバーをチューブや袋状のものに巻き付け、形状記憶合金ファイバーに一定の時間間隔で通電することにより、形状記憶合金ファイバーの縮みによってチューブや袋状のものを一定の時間間隔で圧縮して、液体を間欠的に吐出するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a small pump that performs a pump operation using the property of a shape memory alloy fiber whose length is reduced by energization (see, for example, Patent Document 1). This small pump wraps a shape memory alloy fiber around a tube or bag and energizes the shape memory alloy fiber at a constant time interval. The liquid is compressed intermittently and discharged intermittently.
しかしながら、上述した従来の小型ポンプは、形状記憶合金ファイバーをチューブや袋状のものに直接に巻き付けているため、形状記憶合金ファイバーに通電した際に、形状記憶合金ファイバーに発生した熱が液体に伝達されてしまい、液体が薬液などの場合には、薬液が熱の影響を受けるデメリットがある。また、形状記憶合金ファイバーは通電状態により１００℃以上になることがあり、チューブや袋状のものに使われる材質（樹脂）の多くは、耐熱温度が１００℃未満であるため、チューブや袋状のものが形状記憶合金ファイバーに発生した熱によって劣化する虞がある。特に、形状記憶合金ファイバーへの通電と通電オフとを繰り返すと、形状記憶合金ファイバーの熱と伸縮の繰り返しとにより、チューブや袋状のものが擦り切れる虞がある。また、チューブや袋状のものに使われる材質が塩化ビニルの場合には、塩化ビニルの耐熱温度が６０℃程度であるため、チューブや袋状のものが著しく劣化する虞がある。また、モータや電磁石等を用いてチューブや袋状のものを圧縮する構成では、小型ポンプが大型化、重量化する。 However, the conventional small pump described above winds the shape memory alloy fiber directly around a tube or bag, so that when the shape memory alloy fiber is energized, the heat generated in the shape memory alloy fiber becomes liquid. When the liquid is transmitted and the liquid is a chemical liquid, there is a demerit that the chemical liquid is affected by heat. In addition, shape memory alloy fibers may be 100 ° C. or higher depending on the energized state, and many materials (resins) used in tubes and bags have a heat resistant temperature of less than 100 ° C. May deteriorate due to heat generated in the shape memory alloy fiber. In particular, if the shape memory alloy fiber is repeatedly energized and energized repeatedly, the tube or bag-shaped object may be worn out by repeated heat and expansion and contraction of the shape memory alloy fiber. Further, when the material used for the tube or bag-like material is vinyl chloride, since the heat resistant temperature of the vinyl chloride is about 60 ° C., the tube or bag-like material may be significantly deteriorated. Moreover, in the structure which compresses a tube or a bag-like thing using a motor, an electromagnet, etc., a small pump enlarges and weights.
本発明は、上記課題を解決するものであり、モータや電磁石等を用いず、液体を精度良く間欠定量吐出することができ、しかも、駆動のために発生した熱が液体に伝達されることを低減でき、また、ポンプ部の劣化を防止できる小型ポンプを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and can accurately and intermittently discharge liquid without using a motor, an electromagnet, or the like, and that heat generated for driving is transmitted to the liquid. It is an object of the present invention to provide a small pump that can be reduced and that can prevent deterioration of the pump unit.
上記目的を達成するために本発明の小型ポンプは、入口側から流入された液体を出口側に間欠的に吐出する小型ポンプであって、一端側に入口を、他端側に出口を、それら入口と出口の間に中空部をそれぞれ有し、中空部は所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成るポンプ部と、ポンプ部の中空部の外面に接して、該中空部を押し下げ又は元に戻るように変位するプランジャと、プランジャを変位自在に保持する保持部と、プランジャに係合しており、通電により長さが変化し、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化によりプランジャを変位させる形状記憶合金ファイバーと、入口の上流側に配置され、ポンプ部の中空部内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、中空部内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する逆止弁と、を備えた、ものである。 In order to achieve the above object, the small pump of the present invention is a small pump that intermittently discharges the liquid introduced from the inlet side to the outlet side, and has an inlet at one end and an outlet at the other end. Each has a hollow part between the inlet and the outlet, and the hollow part is made of a flexible material that restores to a predetermined shape, and is in contact with the outer surface of the hollow part of the pump part to push down the hollow part. Alternatively, the plunger that is displaced so as to return to the original position, the holding portion that holds the plunger so as to be displaceable, and the plunger is engaged. The shape memory alloy fiber that displaces the plunger due to the change of the height and the upstream of the inlet, when the inside of the hollow part of the pump part becomes positive pressure, the liquid flow to the upstream side was stopped, and the inside of the hollow part became negative pressure Allow liquid inflow from upstream A check valve which, with a, but.
本発明の小型ポンプにおいて、出口の下流側に配置され、ポンプ部の中空部内が正圧になったとき下流側への液体流れを許容し、中空部内が負圧になったとき下流側からの液体戻りを阻止する逆止弁を、さらに備えている、ことが好ましい。 In the small pump of the present invention, it is arranged on the downstream side of the outlet, and allows the liquid flow to the downstream side when the inside of the hollow part of the pump part becomes positive pressure, and from the downstream side when the inside of the hollow part becomes negative pressure. It is preferable that a check valve for preventing liquid return is further provided.
また、本発明の小型ポンプにおいて、逆止弁は、流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く球体と、下流側に配され球体の流出を規制するストッパと、を備えている、ことが好ましい。 Further, in the small pump of the present invention, the check valve has a valve seat portion having an opening with a narrowed flow path, and is movable with respect to the opening of the valve seat portion and closes the valve when contacting the opening. It is preferable to include a sphere that opens the valve when separated, and a stopper that is arranged on the downstream side and restricts the outflow of the sphere.
また、本発明の小型ポンプにおいて、逆止弁は、上流側に向けてテーパー状に流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く磁性体で成る球体と、弁座部の上流側に配されたリング磁石と、下流側に配され球体の流出を規制するストッパと、を備えている、ことが好ましい。 Further, in the small pump of the present invention, the check valve has a valve seat portion having an opening with a flow path tapered in the upstream direction, and is movable to the opening of the valve seat portion. A sphere made of a magnetic material that closes the valve when contacted and opens the valve when separated, a ring magnet arranged on the upstream side of the valve seat portion, and a stopper arranged on the downstream side to restrict the outflow of the sphere. It is preferable to provide.
また、本発明の小型ポンプにおいて、保持部は、ポンプ部が配置される台座部と、この台座部上に設けられ、プランジャをガイドするガイド壁と、を備えたボディにより構成され、形状記憶合金ファイバーは、上面視でポンプ部とは交差するように配置され、形状記憶合金ファイバーの両端は、台座部に固定されている、ことが好ましい。 Further, in the small pump of the present invention, the holding portion is constituted by a body including a pedestal portion on which the pump portion is disposed, and a guide wall provided on the pedestal portion and guiding the plunger, and is a shape memory alloy It is preferable that the fiber is disposed so as to intersect with the pump part in a top view, and both ends of the shape memory alloy fiber are fixed to the pedestal part.
本発明によれば、形状記憶合金ファイバーへの通電により、形状記憶合金ファイバーの長さが変化し、それによりプランジャが変位し、プランジャがポンプ部の中空部を変動させる。これにより、中空部内の液体が吐出される。その後、形状記憶合金ファイバーへの通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバーの長さが元に戻り、プランジャが元の位置に戻り、中空部が元の形状に復元する。これにより、中空部内に液体が流れ込む。従って、形状記憶合金ファイバーに間欠的に通電することにより、プランジャによる中空部の変動が繰り返されて、液体を精度良く間欠定量吐出することができる。しかも、形状記憶合金ファイバーが中空部に接触していないため、形状記憶合金ファイバーに発生する熱が液体に伝達されず、液体が熱の影響を受けるデメリットを解消することができ、また、中空部が熱によって劣化するのを防止することができる。また、モータや電磁石等を用いないので、小型軽量化が可能である。 According to the present invention, when the shape memory alloy fiber is energized, the length of the shape memory alloy fiber is changed, whereby the plunger is displaced, and the plunger fluctuates the hollow portion of the pump portion. Thereby, the liquid in a hollow part is discharged. Thereafter, when the power supply to the shape memory alloy fiber is turned off, the length of the shape memory alloy fiber returns to the original position, the plunger returns to the original position, and the hollow portion is restored to the original shape. Thereby, the liquid flows into the hollow portion. Therefore, by intermittently energizing the shape memory alloy fiber, the variation of the hollow portion by the plunger is repeated, and the liquid can be intermittently and quantitatively discharged with high accuracy. Moreover, since the shape memory alloy fiber is not in contact with the hollow portion, the heat generated in the shape memory alloy fiber is not transferred to the liquid, and the disadvantage that the liquid is affected by the heat can be eliminated. Can be prevented from being deteriorated by heat. In addition, since a motor, an electromagnet, or the like is not used, the size and weight can be reduced.
以下、本発明を具体化した実施形態による小型ポンプについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、小型ポンプ１の構成を示し、図４は、この小型ポンプ１のポンプ部２の構成を示す。小型ポンプ１は、薬液などの液体を間欠的に吐出するポンプである。小型ポンプ１は、力が加えられると変形し、力が加えられなくなると元の形状に戻るポンプ部２と、ポンプ部２を圧縮変形させるためのプランジャ３と、プランジャ３を変位自在に保持する保持部４と、プランジャ３を変位させる形状記憶合金ファイバー５と、ポンプ部２から上流側への液体戻りを阻止する逆止弁６と、を備えている。また、小型ポンプ１は、下流側からポンプ部２への液体戻りを阻止する逆止弁７を、さらに備えている。小型ポンプ１は、例えば、逆止弁６の上流側に流入チューブ８を接続し、逆止弁７の下流側に流出チューブ９を接続して使用される。 Hereinafter, a small pump according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show the configuration of the small pump 1, and FIG. 4 shows the configuration of the pump unit 2 of the small pump 1. The small pump 1 is a pump that intermittently discharges a liquid such as a chemical solution. The small pump 1 is deformed when a force is applied, and returns to its original shape when the force is no longer applied, a plunger 3 for compressing and deforming the pump unit 2, and a plunger 3 that can be displaced. A holding part 4, a shape memory alloy fiber 5 for displacing the plunger 3, and a check valve 6 for preventing liquid return from the pump part 2 to the upstream side are provided. The small pump 1 further includes a check valve 7 that prevents liquid from returning from the downstream side to the pump unit 2. The small pump 1 is used, for example, with an inflow tube 8 connected to the upstream side of the check valve 6 and an outflow tube 9 connected to the downstream side of the check valve 7.
ポンプ部２は、一端側に入口２１を、他端側に出口２２を、それら入口２１と出口２２の間に所定の形状の中空部２３をそれぞれ有している。中空部２３は、中空であり、中空部２３内の空間２３ａは、入口２１と出口２２との間にあって、入口２１及び出口２２と連通している。中空部２３内の空間２３ａに、出口２２から吐出するための定量の液体が貯留される。入口２１の口径と出口２２の口径は、同じ径である。空間２３ａの形状は、上面視で、中央部分において、入口２１及び出口２２の口径よりも大きい円に漸近し、入口２１側において、入口２１の口径に漸近し、出口２２側において、出口２２に漸近する形状をしている。空間２３ａの高さ寸法は、一定であり、入口２１及び出口２２の口径の寸法と同じである。本実施形態では、入口２１及び出口２２の口径は、直径１．５ｍｍであり、空間２３ａの中央部分の形状は、直径８ｍｍの円に漸近する形状になっている。中空部２３を含むポンプ部２の全体は、所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成り、また、肉厚が均一である。本実施形態では、中空部２３を含むポンプ部２の全体は、硬度６５のシリコーンゴムで成り、肉厚が１．０ｍｍである。 The pump unit 2 has an inlet 21 on one end side, an outlet 22 on the other end side, and a hollow portion 23 having a predetermined shape between the inlet 21 and the outlet 22. The hollow portion 23 is hollow, and the space 23 a in the hollow portion 23 is between the inlet 21 and the outlet 22 and communicates with the inlet 21 and the outlet 22. A fixed amount of liquid to be discharged from the outlet 22 is stored in the space 23 a in the hollow portion 23. The diameter of the inlet 21 and the diameter of the outlet 22 are the same. The shape of the space 23a is asymptotic to a circle larger than the diameters of the inlet 21 and the outlet 22 in the central portion in a top view, and asymptotic to the diameter of the inlet 21 on the inlet 21 side, It has an asymptotic shape. The height dimension of the space 23a is constant and is the same as the dimension of the diameter of the inlet 21 and the outlet 22. In this embodiment, the diameters of the inlet 21 and the outlet 22 are 1.5 mm in diameter, and the shape of the central portion of the space 23a is asymptotic to a circle having a diameter of 8 mm. The entire pump portion 2 including the hollow portion 23 is made of a flexible material that restores to a predetermined shape, and the thickness is uniform. In the present embodiment, the entire pump portion 2 including the hollow portion 23 is made of silicone rubber having a hardness of 65 and has a thickness of 1.0 mm.
プランジャ３は、ポンプ部２を押圧するための円柱状の押圧部３１と、押圧部３１の上部に設けられた円柱状の頭部３２と、を有している。押圧部３１の径は、ポンプ部２の中空部２３内の空間２３ａの外形よりも少し小さい。頭部３２の径は、押圧部３１の径よりも大きく、中空部２３の幅とほぼ同じである。本実施形態では、押圧部３１の径は、直径６ｍｍであり、頭部３２の径は、直径１０ｍｍである。プランジャ３は、押圧部３１が空間２３ａの中央上に位置するように、中空部２３の外面に接している。 The plunger 3 has a cylindrical pressing part 31 for pressing the pump part 2 and a cylindrical head part 32 provided on the upper part of the pressing part 31. The diameter of the pressing part 31 is slightly smaller than the outer shape of the space 23 a in the hollow part 23 of the pump part 2. The diameter of the head part 32 is larger than the diameter of the pressing part 31 and is substantially the same as the width of the hollow part 23. In this embodiment, the diameter of the pressing part 31 is 6 mm in diameter, and the diameter of the head part 32 is 10 mm in diameter. The plunger 3 is in contact with the outer surface of the hollow portion 23 so that the pressing portion 31 is located on the center of the space 23a.
保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部４１と、この台座部４１上に設けられ、プランジャ３をガイドするガイド壁４２と、を備えた樹脂製のボディにより構成されている。ガイド壁４２は、プランジャ３の頭部３２の周面に一部に沿うシリンダ形状を有しており、プランジャ３の頭部３２をガイドすることにより、プランジャ３がガイド壁４２に沿って中空部２３の中央を押し下げ又は元に戻るように変位自在に、プランジャ３を保持している。また、ガイド壁４２は、ポンプ部２の周面の一部に沿う形状をしており、ポンプ部２を位置決めする役割も担っている。 The holding part 4 is constituted by a resin body provided with a pedestal part 41 on which the pump part 2 is disposed and a guide wall 42 provided on the pedestal part 41 and guiding the plunger 3. The guide wall 42 has a cylinder shape along a part of the circumferential surface of the head portion 32 of the plunger 3, and the plunger 3 is guided along the guide wall 42 to guide the hollow portion by guiding the head portion 32 of the plunger 3. The plunger 3 is held so that it can be displaced so that the center of 23 is pushed down or returned to its original position. Further, the guide wall 42 has a shape along a part of the peripheral surface of the pump unit 2, and also plays a role of positioning the pump unit 2.
また、形状記憶合金ファイバー５をプランジャ３内に通すための通し孔部材１１が、プランジャ３に設けられている。通し孔部材１１は、耐熱性を有する材質（例えばステンレスなどの金属）から成る両端が開口した円筒状部材であり、プランジャ３を貫通して設けられている。また、形状記憶合金ファイバー５を台座部４１の裏面側に引き出すための引出し孔部材１２が、台座部４１に設けられており、形状記憶合金ファイバー５に通電するための通電端子１３が、台座部４１の裏面に設けられている。引出し孔部材１２は、耐熱性を有する材質（例えばステンレスなどの金属）から成る両端が開口した円筒状部材であり、台座部４１を貫通して設けられている。 Further, a through hole member 11 for passing the shape memory alloy fiber 5 into the plunger 3 is provided in the plunger 3. The through-hole member 11 is a cylindrical member having both ends opened made of a heat-resistant material (for example, a metal such as stainless steel), and is provided through the plunger 3. Further, a drawing hole member 12 for drawing the shape memory alloy fiber 5 to the back side of the pedestal portion 41 is provided in the pedestal portion 41, and an energization terminal 13 for energizing the shape memory alloy fiber 5 is provided in the pedestal portion. 41 is provided on the back surface. The drawer hole member 12 is a cylindrical member having both ends opened made of a heat-resistant material (for example, a metal such as stainless steel), and is provided through the pedestal portion 41.
形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が通し孔部材１１内を通っていることにより、プランジャ３に摺動自在に係合されており、また、引出し孔部材１２内を通っていることにより、台座部４１に摺動自在に係合されて、台座部４１の底面側に引出されている。形状記憶合金ファイバー５は、台座部４１の上面側において、上面視でポンプ部２とは交差するように配置されている。形状記憶合金ファイバー５の両端は、台座部４１の裏面側において、通電端子１３に固定、すなわち、台座部４１に固定されている。形状記憶合金ファイバー５は、通電により長さが縮み、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化によりプランジャ３を変位させる。プランジャ３は、ガイド壁４２に沿って変位し、押圧部３１によりポンプ部２の中空部２３の中央を押し下げ又は元に戻るように変位する。 The shape memory alloy fiber 5 is slidably engaged with the plunger 3 by passing through the inside of the through-hole member 11 at its intermediate portion, and by passing through the inside of the drawing-out hole member 12. The base part 41 is slidably engaged with the base part 41 and is drawn to the bottom side of the base part 41. The shape memory alloy fiber 5 is arranged on the upper surface side of the pedestal portion 41 so as to intersect the pump portion 2 in a top view. Both ends of the shape memory alloy fiber 5 are fixed to the energizing terminal 13, that is, fixed to the pedestal 41 on the back side of the pedestal 41. The shape memory alloy fiber 5 contracts when energized, returns to its original length when the energization is turned off, and displaces the plunger 3 by changing the length. The plunger 3 is displaced along the guide wall 42 and is displaced by the pressing portion 31 so as to push down or return the center of the hollow portion 23 of the pump portion 2.
逆止弁６は、ポンプ部２の入口２１の上流側に配置され、ポンプ部２の中空部２３内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、中空部２３内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する。また、逆止弁７は、ポンプ部２の出口２２の下流側に配置され、ポンプ部２の中空部２３内が正圧になったとき下流側への液体流れを許容し、中空部２３内が負圧になったとき下流側からの液体戻りを阻止する。 The check valve 6 is arranged on the upstream side of the inlet 21 of the pump unit 2, and stops the liquid flow to the upstream side when the inside of the hollow portion 23 of the pump unit 2 becomes positive pressure, and the inside of the hollow portion 23 is negative pressure. When this occurs, liquid inflow from the upstream side is allowed. Further, the check valve 7 is disposed on the downstream side of the outlet 22 of the pump unit 2, and allows the liquid flow to the downstream side when the inside of the hollow portion 23 of the pump unit 2 becomes positive pressure. When the pressure becomes negative, liquid return from the downstream side is prevented.
図５（ａ）（ｂ）は、逆止弁６の構成を示す。逆止弁６は、液体の流量、圧力値により動作が変化するスタティックバルブである。逆止弁６は、流路６０を絞った開口６１を持つ弁座部６２を有する弁ボディ６３と、弁座部６２の開口６１に対して移動自在で、開口６１に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く球体６４と、球体６４よりも下流側に配され球体６４の流出を規制するストッパ６５と、弁ボディ６３とストッパ６５とを接続する接続チューブ６６とを備えている。 5A and 5B show the configuration of the check valve 6. The check valve 6 is a static valve whose operation changes depending on the flow rate and pressure value of the liquid. The check valve 6 is movable with respect to the valve body 63 having a valve seat 62 having an opening 61 constricted in the flow path 60, and the opening 61 of the valve seat 62. A sphere 64 that closes and opens the valve when separated, a stopper 65 that is disposed downstream of the sphere 64 and restricts the outflow of the sphere 64, and a connection tube 66 that connects the valve body 63 and the stopper 65 are provided. .
弁ボディ６３は、両端が開口した筒状であり、上流側にある第１の流路６０ａと、第１の流路６０ａに続く第２の流路６０ｂと、下流側にあって第２の流路６０ｂに続く第３の流路６０ｃとを有する。第１の流路６０ａは、第２の流路６０ｂに近づくにつれて径が小さくなっており、下流側に向けて流路が絞られている。第２の流路６０ｂは、径が一定である。第３の流路６０ｃは、第２の流路６０ｂよりも径が大きく、径が一定である。本実施形態では、第１の流路６０ａの上流側端部の径は、直径１．２ｍｍであり、第２の流路６０ｂの径は、直径０．３ｍｍであり、第３の流路６０ｃの径は、直径１．２ｍｍである。球体６４は、第３の流路６０ｃ内に移動自在に配置されており、第２の流路６０ｂの径よりも大きく、かつ、第３の流路６０ｃの径よりも小さい。本実施形態では、球体６４は、直径１．０ｍｍである。ストッパ６５は、両端が開口した筒状であり、ストッパ６５の上流側の開口の口径は、球体６４よりも小さく、また、ストッパ６５の上流側の端部は、先端から周壁の対向する一部を斜めに切り取った形状をしている。 The valve body 63 has a cylindrical shape whose both ends are open, the first flow path 60a on the upstream side, the second flow path 60b following the first flow path 60a, and the second flow path on the downstream side. And a third channel 60c following the channel 60b. The diameter of the first channel 60a decreases as it approaches the second channel 60b, and the channel is narrowed toward the downstream side. The diameter of the second channel 60b is constant. The third channel 60c is larger in diameter than the second channel 60b and has a constant diameter. In the present embodiment, the diameter of the upstream end of the first flow path 60a is 1.2 mm, the diameter of the second flow path 60b is 0.3 mm, and the third flow path 60c. The diameter is 1.2 mm. The spherical body 64 is movably disposed in the third flow path 60c, and is larger than the diameter of the second flow path 60b and smaller than the diameter of the third flow path 60c. In the present embodiment, the sphere 64 has a diameter of 1.0 mm. The stopper 65 has a cylindrical shape with both ends opened. The diameter of the opening on the upstream side of the stopper 65 is smaller than that of the sphere 64, and the upstream end of the stopper 65 is a part of the peripheral wall facing the tip. The shape is cut diagonally.
このような構成において、逆止弁６は、液圧による圧力で球体６４を開口６１に押さえつけて弁を閉じる。逆止弁６は、ストッパ６５の下流側部分がポンプ部２の入口２１に接続され、弁ボディ６３の上流側部分に流入チューブ８が接続される。逆止弁７は、逆止弁６と同様の構造である。但し、逆止弁７は、弁ボディ６３の上流側部分がポンプ部２の出口２２に接続され、ストッパ６５の下流側部分に流出チューブ９が接続される。 In such a configuration, the check valve 6 closes the valve by pressing the sphere 64 against the opening 61 with a hydraulic pressure. In the check valve 6, the downstream portion of the stopper 65 is connected to the inlet 21 of the pump unit 2, and the inflow tube 8 is connected to the upstream portion of the valve body 63. The check valve 7 has the same structure as the check valve 6. However, in the check valve 7, the upstream portion of the valve body 63 is connected to the outlet 22 of the pump unit 2, and the outflow tube 9 is connected to the downstream portion of the stopper 65.
図６は、プランジャ３の動作原理を示す。形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５の長さが縮む。これにより、形状記憶合金ファイバー５によってプランジャ３が台座部４１側に引っ張られ、プランジャ３がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。このとき、プランジャ３の頭部３２がガイド壁４２によってガイドされているため、押圧部３１が中空部２３の中央を正確に押圧する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバー５の長さが元に戻る。これにより、形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の引っ張りが解除され、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように変位する。 FIG. 6 shows the operating principle of the plunger 3. When the shape memory alloy fiber 5 is energized, the length of the shape memory alloy fiber 5 is reduced. Thereby, the plunger 3 is pulled toward the pedestal 41 by the shape memory alloy fiber 5, the plunger 3 is displaced so as to push down the hollow 23 of the pump 2, and the hollow 23 is pressed by the pressing 31 of the plunger 3. To compress and deform. At this time, since the head portion 32 of the plunger 3 is guided by the guide wall 42, the pressing portion 31 accurately presses the center of the hollow portion 23. When the power supply to the shape memory alloy fiber 5 is turned off, the length of the shape memory alloy fiber 5 is restored. Thereby, pulling of the plunger 3 by the shape memory alloy fiber 5 is released, the hollow portion 23 is restored to the original shape by the shape restoring force of the hollow portion 23 itself, and the plunger 3 is displaced so as to return to the original position.
図７（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の動作原理を示す。なお、図７（ａ）（ｂ）は、模式図であり、ポンプ部２、プランジャ３、及び逆止弁６、７のみを模式的に示しており、また、逆止弁６、７については、弁ボディ６３及び球体６４のみを図示している。図７（ａ）に示すように、プランジャ３がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位すると、中空部２３が圧縮変形され、中空部２３内が正圧になる。このとき、逆止弁６の球体６４は、中空部２３内が正圧であることにより上流側に押し遣られ、逆止弁６の弁座部６２の開口６１に当接して弁を閉じた状態になる。開口６１に当接した球体６４は、液圧による力で開口６１に押さえつけられる。これにより、逆止弁６は、上流側への液体流れを止める。また、逆止弁７の球体６４は、中空部２３内が正圧であることにより下流側に押し遣られ、逆止弁７の弁座部６２の開口６１から離れて弁を開いた状態になる。これにより、逆止弁７は、下流側への液体流れを許容する。従って、プランジャ３が中空部２３を押し下げるように変位して、中空部２３が圧縮されるとき、中空部２３内の液体が出口２２及び逆止弁７を経由して下流側に吐出される。 FIGS. 7A and 7B show the operating principle of the small pump 1. FIGS. 7A and 7B are schematic views showing only the pump portion 2, the plunger 3, and the check valves 6 and 7, and the check valves 6 and 7 are also schematically shown. Only the valve body 63 and the sphere 64 are shown. As shown in FIG. 7A, when the plunger 3 is displaced so as to push down the hollow portion 23 of the pump portion 2, the hollow portion 23 is compressed and deformed, and the inside of the hollow portion 23 becomes positive pressure. At this time, the sphere 64 of the check valve 6 is pushed upstream due to the positive pressure in the hollow portion 23, and abuts on the opening 61 of the valve seat 62 of the check valve 6 to close the valve. It becomes a state. The sphere 64 in contact with the opening 61 is pressed against the opening 61 by a force due to the hydraulic pressure. Thereby, the check valve 6 stops the liquid flow to the upstream side. Further, the spherical body 64 of the check valve 7 is pushed downstream due to the positive pressure in the hollow portion 23, and is in a state where the valve is opened away from the opening 61 of the valve seat portion 62 of the check valve 7. Become. Thereby, the check valve 7 allows the liquid flow to the downstream side. Accordingly, when the plunger 3 is displaced so as to push down the hollow portion 23 and the hollow portion 23 is compressed, the liquid in the hollow portion 23 is discharged downstream via the outlet 22 and the check valve 7.
また、図７（ｂ）に示すように、プランジャ３による中空部２３の押し下げが解除されると、中空部２３が自身の形状復元力によって元の形状に復元するように膨張変形し、中空部２３内が負圧になる。このとき、逆止弁６の球体６４は、中空部２３内が負圧であることにより下流側に引き寄せられ、逆止弁６の弁座部６２の開口６１から離れて弁を開いた状態になる。これにより、逆止弁６は、上流側からの液体流入を許容する。また、逆止弁７の球体６４は、中空部２３内が負圧であることにより上流側に引き寄せられ、逆止弁７の弁座部６２の開口６１に当接して弁を閉じた状態になる。開口６１に当接した球体６４は、液圧による力で開口６１に押さえつけられる。これにより、逆止弁７は、下流側から液体戻りを阻止する。従って、プランジャ３による中空部２３の押し下げが解除されて、中空部２３が元の形状に復元するとき、上流側の液体が逆止弁６及び入口２１を経由して中空部２３内に流入する。なお、中空部２３が元の形状を維持している状態では、逆止弁６と逆止弁７の両方において、球体６４が開口６１から離れて弁を開いた状態になり、上流側の液体が逆止弁６、中空部２３内、及び逆止弁７を経由して下流側に垂れ流し的に流出する。 Further, as shown in FIG. 7B, when the depression of the hollow portion 23 by the plunger 3 is released, the hollow portion 23 expands and deforms so as to be restored to the original shape by its own shape restoring force, and the hollow portion 23 has a negative pressure. At this time, the spherical body 64 of the check valve 6 is drawn to the downstream side due to the negative pressure in the hollow portion 23, and the valve 64 is opened away from the opening 61 of the valve seat portion 62 of the check valve 6. Become. Thereby, the check valve 6 allows liquid inflow from the upstream side. Further, the spherical body 64 of the check valve 7 is attracted to the upstream side due to the negative pressure in the hollow portion 23, and comes into contact with the opening 61 of the valve seat portion 62 of the check valve 7 to close the valve. Become. The sphere 64 in contact with the opening 61 is pressed against the opening 61 by a force due to the hydraulic pressure. Thereby, the check valve 7 prevents liquid return from the downstream side. Accordingly, when the depression of the hollow portion 23 by the plunger 3 is released and the hollow portion 23 is restored to its original shape, the upstream liquid flows into the hollow portion 23 via the check valve 6 and the inlet 21. . In the state where the hollow portion 23 maintains the original shape, the spherical body 64 is in a state of opening the valve away from the opening 61 in both the check valve 6 and the check valve 7, and the upstream liquid Flows down to the downstream side via the check valve 6, the hollow portion 23, and the check valve 7.
図８（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の変形例を示す。この小型ポンプ１は、保持部４の構成、及び形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の変位機構が上記実施形態と異なっている。ポンプ部２、逆止弁６、及び逆止弁７の構成は、上記実施形態と同様である。プランジャ３は、ポンプ部２を押圧するための押圧部３１と、押圧部３１の上部に設けられた上板部３６と、を有している。押圧部３１は、上記実施形態と同様である。保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部７１と、この台座部７１上に設けられ、プランジャ３を回動自在に支持する支柱７２と、を備えている。台座部７１は、ポンプ部２を位置決めするための凸部７３を備えている。プランジャ３の上板部３６は、回転軸７４を介して支柱７２に回動自在に支持されている。プランジャ３は、上板部３６が回動することにより、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げ又は戻るように変位する。また、通電端子１３が台座部７１の側面に取付けられており、形状記憶合金ファイバー５を摺動自在に係合する係合部材１４が上板部３６の側面に取付けられている。形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が係合部材１４に摺動自在に係合されており、その両端が通電端子１３に固定されている。 8A and 8B show a modification of the small pump 1. This small pump 1 is different from the above embodiment in the configuration of the holding portion 4 and the displacement mechanism of the plunger 3 by the shape memory alloy fiber 5. The structure of the pump part 2, the check valve 6, and the check valve 7 is the same as that of the said embodiment. The plunger 3 has a pressing part 31 for pressing the pump part 2 and an upper plate part 36 provided on the upper part of the pressing part 31. The pressing part 31 is the same as that of the said embodiment. The holding part 4 includes a pedestal part 71 on which the pump part 2 is disposed, and a column 72 provided on the pedestal part 71 and rotatably supporting the plunger 3. The pedestal portion 71 includes a convex portion 73 for positioning the pump portion 2. The upper plate portion 36 of the plunger 3 is rotatably supported by the support column 72 via the rotation shaft 74. The plunger 3 is displaced so that the pressing part 31 pushes down or returns the hollow part 23 of the pump part 2 as the upper plate part 36 rotates. The energizing terminal 13 is attached to the side surface of the pedestal portion 71, and the engaging member 14 that slidably engages the shape memory alloy fiber 5 is attached to the side surface of the upper plate portion 36. The middle portion of the shape memory alloy fiber 5 is slidably engaged with the engaging member 14, and both ends thereof are fixed to the energizing terminal 13.
このような構成の小型ポンプ１において、通電端子１３を介して形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５の長さが縮み、形状記憶合金ファイバー５によって、係合部材１４が台座部７１側に引っ張られる。これにより、プランジャ３が回転軸７４を支点として回動し、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバー５の長さが元に戻り、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように回動変位する。 In the small pump 1 having such a configuration, when the shape memory alloy fiber 5 is energized through the energization terminal 13, the length of the shape memory alloy fiber 5 is shortened, and the engagement member 14 is moved to the base portion by the shape memory alloy fiber 5. It is pulled to 71 side. As a result, the plunger 3 rotates about the rotation shaft 74, the pressing part 31 is displaced so as to push down the hollow part 23 of the pump part 2, and the hollow part 23 is pressed by the pressing part 31 of the plunger 3 to be compressed and deformed. To do. Further, when the energization to the shape memory alloy fiber 5 is turned off, the length of the shape memory alloy fiber 5 is restored, and the hollow portion 23 is restored to the original shape by the shape restoring force of the hollow portion 23 itself. Is displaced so as to return to its original position.
図９（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の別の変形例を示す。この小型ポンプ１は、保持部４の構成、及び形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の変位機構が上記変形例と異なっている。ポンプ部２、プランジャ３、逆止弁６、及び逆止弁７の構成は、上記変形例と同様である。保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部７１と、この台座部７１上に設けられ、プランジャ３を回動自在に支持し、また、形状記憶合金ファイバー５を摺動自在に支持する支持壁７６と、を備えている。台座部７１は、上記変形例と同様である。プランジャ３の上板部３６は、回転軸７４を介して支持壁７６に回動自在に支持されている。プランジャ３は、上板部３６が回動することにより、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げ又は戻るように変位する。また、通電端子１３が台座部７１の側面と支持壁７６の側面とに設けられており、係合部材１４が台座部７１の側面と支持壁７６の側面とに設けられている。形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が係合部材１４に摺動自在に係合されており、その両端が通電端子１３に固定されている。 FIGS. 9A and 9B show another modification of the small pump 1. The small pump 1 is different from the above modification in the structure of the holding portion 4 and the displacement mechanism of the plunger 3 by the shape memory alloy fiber 5. The structure of the pump part 2, the plunger 3, the check valve 6, and the check valve 7 is the same as that of the said modification. The holding part 4 is provided on the pedestal part 71 on which the pump part 2 is disposed, and on the pedestal part 71, and supports the plunger 3 in a freely rotatable manner, and supports the shape memory alloy fiber 5 in a slidable manner. And a support wall 76. The pedestal 71 is the same as in the above modification. The upper plate portion 36 of the plunger 3 is rotatably supported by the support wall 76 via the rotation shaft 74. The plunger 3 is displaced so that the pressing part 31 pushes down or returns the hollow part 23 of the pump part 2 as the upper plate part 36 rotates. The energizing terminal 13 is provided on the side surface of the pedestal portion 71 and the side surface of the support wall 76, and the engaging member 14 is provided on the side surface of the pedestal portion 71 and the side surface of the support wall 76. The middle portion of the shape memory alloy fiber 5 is slidably engaged with the engaging member 14, and both ends thereof are fixed to the energizing terminal 13.
このような構成の小型ポンプ１において、通電端子１３を介して形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５によって、上板部３６に設けられた通電端子１３が台座部７１側に引っ張られる。これにより、上記変形例と同様に、プランジャ３が回転軸７４を支点として回動し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、上記変形例と同様に、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように回動変位する。 In the small pump 1 having such a configuration, when the shape memory alloy fiber 5 is energized through the energization terminal 13, the energization terminal 13 provided on the upper plate portion 36 is pulled toward the pedestal 71 by the shape memory alloy fiber 5. It is done. Thereby, similarly to the said modification, the plunger 3 rotates centering | focusing on the rotating shaft 74, and the hollow part 23 is pressed by the press part 31 of the plunger 3, and is compressively deformed. When the power to the shape memory alloy fiber 5 is turned off, the hollow portion 23 is restored to the original shape by the shape restoring force of the hollow portion 23 itself, and the plunger 3 returns to the original position, as in the above modification. It turns like this.
図１０は、上記逆止弁６の液体流量による内部圧力の変化を示す。液体流量は、下流側から上流側、すなわち、ストッパ６５側から弁ボディ６３側への液体流量であり、内部圧力は、球体６４よりも下流側の液体の圧力である。横軸は、液体の逆流開始からの経過時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、内部圧力（ｋＰａ）の値を示す。液体流量が４３４μｌ／ｍｉｎ、６００μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始から時間が経過しても内部圧力が上昇しておらず、液体の逆流が止められていない。一方、液体流量が５６５μｌ／ｍｉｎ、８４７μｌ／ｍｉｎ、１１６１μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始からある時間が経過した時点で急激に内部圧力が上昇しており、液体の逆流が止められている。特に、液体流量が１１６１μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始後、瞬時に液体の逆流が止められている。なお、５６５μｌ／ｍｉｎの場合に逆流が止められているにも関わらず、６００μｌ／ｍｉｎの場合に逆流が止められていないのは、５００〜６５０μｌ／ｍｉｎの範囲は、そのときの球体６４の位置によって逆流を止められることも止められないこともあるグレーゾーンのためである。 FIG. 10 shows changes in internal pressure due to the liquid flow rate of the check valve 6. The liquid flow rate is the liquid flow rate from the downstream side to the upstream side, that is, from the stopper 65 side to the valve body 63 side, and the internal pressure is the pressure of the liquid downstream from the sphere 64. The horizontal axis indicates the elapsed time (sec) from the start of the back flow of the liquid, and the vertical axis indicates the value of the internal pressure (kPa). When the liquid flow rate is 434 μl / min and 600 μl / min, the internal pressure does not increase even after a lapse of time from the start of the backflow, and the backflow of the liquid is not stopped. On the other hand, when the liquid flow rate is 565 μl / min, 847 μl / min, and 1161 μl / min, the internal pressure suddenly increases when a certain time has elapsed from the start of the backflow, and the backflow of the liquid is stopped. In particular, when the liquid flow rate is 1161 μl / min, the backflow of the liquid is stopped instantaneously after the backflow starts. Note that the reverse flow is not stopped in the case of 600 μl / min even though the reverse flow is stopped in the case of 565 μl / min, the range of 500 to 650 μl / min is the position of the sphere 64 at that time This is because of the gray zone, which may or may not stop backflow.
図１１は、上記小型ポンプ１の形状記憶合金ファイバー５に通電したときの吐出圧力の変動を示す。形状記憶合金ファイバー５への通電は、３Ｖ、２００ｍＡで１秒間の通電であり、吐出圧力は、ポンプ部２の出口２２からの液体の吐出圧力である。横軸は、時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、吐出圧力（ｋＰａ）の値を示す。試作１は、上記図８の構成のものであり、試作２は、上記図９の構成のものであり、試作３は、上記図１乃至図４の構成のものである。試作１〜３のいずれも、吐出圧力変動の立ち上がりが良い（急峻である）。従って、試作１〜３のいずれも、上記逆止弁６による液体の逆止効果を得ることができる。 FIG. 11 shows the fluctuation of the discharge pressure when the shape memory alloy fiber 5 of the small pump 1 is energized. The energization to the shape memory alloy fiber 5 is energization for 1 second at 3 V and 200 mA, and the discharge pressure is the discharge pressure of the liquid from the outlet 22 of the pump unit 2. The horizontal axis indicates time (sec), and the vertical axis indicates the value of discharge pressure (kPa). The prototype 1 has the configuration shown in FIG. 8, the prototype 2 has the configuration shown in FIG. 9, and the prototype 3 has the configuration shown in FIGS. In all of the prototypes 1 to 3, the rise in discharge pressure fluctuation is good (steep). Therefore, any of the prototypes 1 to 3 can obtain the liquid check effect by the check valve 6.
図１２は、上記小型ポンプ１の形状記憶合金ファイバー５に一定の時間間隔で通電を繰り返したときの吐出圧力の変動を示す。形状記憶合金ファイバー５への通電は、３Ｖ、２００ｍＡで、１秒間の通電と１秒間の通電オフとを繰り返したものであり、吐出圧力は、ポンプ部２の出口２２からの液体の吐出圧力である。横軸は、時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、吐出圧力（ｋＰａ）の値を示す。小型ポンプ１は、上記図１乃至図４の構成のものである。１秒間の各通電によって、毎回、吐出圧力のピーク高さが同じ（誤差３％未満）であり、また、毎回、約７０μｌの液体が吐出されている。従って、吐出圧力のピーク高さや吐出量などの再現性が良い。 FIG. 12 shows the fluctuation of the discharge pressure when the shape memory alloy fiber 5 of the small pump 1 is repeatedly energized at a constant time interval. The shape memory alloy fiber 5 is energized by repeating the energization for 1 second and the energization off for 1 second at 3 V and 200 mA, and the discharge pressure is the discharge pressure of the liquid from the outlet 22 of the pump unit 2. is there. The horizontal axis indicates time (sec), and the vertical axis indicates the value of discharge pressure (kPa). The small pump 1 has the configuration shown in FIGS. With each energization for 1 second, the peak height of the discharge pressure is the same (less than 3% error) each time, and about 70 μl of liquid is discharged each time. Therefore, reproducibility such as the peak height of the discharge pressure and the discharge amount is good.
本実施形態の小型ポンプ１によれば、通電端子１３から形状記憶合金ファイバー５に間欠的に通電することにより、プランジャ３による中空部２３の圧縮と中空部２３自身の復元力による中空部２３の形状復元が繰り返されて、中空部２３の容積を１単位として、液体を精度良く間欠定量吐出することができる。しかも、プランジャ３が中空部２３を押し下げ、形状記憶合金ファイバー５が中空部２３を含むポンプ部２の全体のいずれの箇所にも接触しないため、形状記憶合金ファイバー５に発生する熱が液体に伝達されず、液体が熱の影響を受けるデメリットを解消することができ、また、ポンプ部２が熱によって劣化するのを防止することができる。また、モータや電磁石等を用いないので、小型軽量化が可能であり、また、低コスト化が可能である。また、モータや電磁石等を用いる構成と比較して、消費電力が抑えることができる。また、構造がシンプルであり、また、可動部が少ないため、信頼性が高い。 According to the small pump 1 of the present embodiment, by intermittently energizing the shape memory alloy fiber 5 from the energization terminal 13, the compression of the hollow portion 23 by the plunger 3 and the hollow portion 23 due to the restoring force of the hollow portion 23 itself. The shape restoration is repeated, and the volume of the hollow portion 23 is set as one unit, and the liquid can be intermittently and quantitatively discharged with high accuracy. Moreover, since the plunger 3 pushes down the hollow part 23 and the shape memory alloy fiber 5 does not contact any part of the entire pump part 2 including the hollow part 23, heat generated in the shape memory alloy fiber 5 is transmitted to the liquid. The disadvantage that the liquid is affected by heat can be eliminated, and the pump unit 2 can be prevented from being deteriorated by heat. In addition, since no motor or electromagnet is used, the size and weight can be reduced, and the cost can be reduced. Further, power consumption can be reduced as compared with a configuration using a motor, an electromagnet, or the like. In addition, since the structure is simple and there are few moving parts, the reliability is high.
また、逆止弁６に加え、逆止弁７を備えていることにより、液体をより精度良く間欠定量吐出することができる。また、小型ポンプ１の図１乃至図４の構成によれば、ガイド壁４２がプランジャ３の周面に沿うシリンダ形状を有し、プランジャ３がガイド壁４２に沿って変位するので、プランジャ３が中空部２３の同じ部分を同じ力で押圧することができ、液体をより精度良く定量吐出することができる。また、逆止弁６、７は、構造が単純であり、小型化が可能である。また、形状記憶合金ファイバー５は、通し孔部材１１内及び引出し孔部材１２内を通っており、保持部４に接触していないため、保持部４が形状記憶合金ファイバー５の伸縮時の摩擦や熱によって劣化することがない。 Further, by providing the check valve 7 in addition to the check valve 6, the liquid can be intermittently and quantitatively discharged with higher accuracy. 1 to 4 of the small pump 1, the guide wall 42 has a cylinder shape along the peripheral surface of the plunger 3, and the plunger 3 is displaced along the guide wall 42. The same part of the hollow part 23 can be pressed with the same force, and the liquid can be discharged quantitatively with higher accuracy. The check valves 6 and 7 have a simple structure and can be reduced in size. Further, since the shape memory alloy fiber 5 passes through the through hole member 11 and the drawing hole member 12 and is not in contact with the holding portion 4, the holding portion 4 is not subjected to friction during expansion and contraction of the shape memory alloy fiber 5. Does not deteriorate due to heat.
図１３（ａ）（ｂ）は、逆止弁６の変形例を示す。この逆止弁６は、液体の流量、圧力値により動作が変化するスタティックバルブである。この逆止弁６は、上流側に向けてテーパー状に流路を絞った開口６１を持つ弁座部６２を有する弁ボディ６３と、弁座部６２の開口６１に対して移動自在で、開口６１に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く磁性体で成る球体６７と、弁座部６２の上流側に配されたリング磁石６８と、球体６７よりも下流側に配され球体６７の流出を規制するストッパ６９と、弁ボディ６３とストッパ６９とを接続する接続チューブ６６とを備えている。 13A and 13B show a modified example of the check valve 6. The check valve 6 is a static valve whose operation changes depending on the flow rate and pressure value of the liquid. The check valve 6 is movable with respect to the valve body 63 having a valve seat 62 having an opening 61 whose flow path is tapered in a tapered shape toward the upstream side, and the opening 61 of the valve seat 62. A spherical body 67 made of a magnetic body that closes the valve when it comes into contact with 61 and opens the valve when it leaves, a ring magnet 68 disposed on the upstream side of the valve seat 62, and a spherical body disposed on the downstream side of the spherical body 67 The stopper 69 which controls the outflow of 67, and the connection tube 66 which connects the valve body 63 and the stopper 69 are provided.
弁ボディ６３は、両端が開口した筒状であり、上流側にある第１の流路６０ｄと、第１の流路６０ｄに続く第２の流路６０ｅと、下流側にあって第２の流路６０ｅに続く第３の流路６０ｆとを有する。第１の流路６０ｄは、径が一定である。第２の流路６０ｅは、第１の流路６０ｄよりも径が小さく、径が一定である。第３の流路６０ｆは、第２の流路６０ｂに近づくにつれて径が小さくなっており、上流側に向けてテーバー状に流路が絞られている。本実施形態では、第１の流路６０ｄの径は、直径１．２ｍｍであり、第２の流路６０ｅの径は、直径０．３ｍｍであり、第３の流路６０ｃの下流側端部の径は、直径１．２ｍｍである。球体６７は、第３の流路６０ｆ内に移動自在に配置されており、第２の流路６０ｅの径よりも大きい。本実施形態では、球体６７は、直径０．６ｍｍである。ストッパ６９は、筒状であり、上流側の端部に、球体６７よりも小さい複数の孔６９ａを有し、下流側が開口している。このような構成において、逆止弁６は、リング磁石６８による磁力と液圧による圧力で球体６７を開口６１に押さえつけて弁を閉じる。このような構成の逆止弁６によれば、球体６７が小さく軽量であるため、僅かな液体の流量変化でも、弁を閉じて止液効果を発揮できる。 The valve body 63 has a cylindrical shape with both ends open, and includes a first flow path 60d on the upstream side, a second flow path 60e following the first flow path 60d, and a second flow path on the downstream side. A third flow path 60f following the flow path 60e. The first channel 60d has a constant diameter. The second channel 60e has a smaller diameter and a constant diameter than the first channel 60d. The diameter of the third flow path 60f decreases as it approaches the second flow path 60b, and the flow path is narrowed in a taber shape toward the upstream side. In the present embodiment, the diameter of the first flow path 60d is 1.2 mm, the diameter of the second flow path 60e is 0.3 mm, and the downstream end of the third flow path 60c. The diameter is 1.2 mm. The sphere 67 is movably disposed in the third flow path 60f and is larger than the diameter of the second flow path 60e. In the present embodiment, the sphere 67 has a diameter of 0.6 mm. The stopper 69 has a cylindrical shape, and has a plurality of holes 69a smaller than the sphere 67 at the upstream end, and the downstream side is open. In such a configuration, the check valve 6 closes the valve by pressing the sphere 67 against the opening 61 by the magnetic force and the hydraulic pressure generated by the ring magnet 68. According to the check valve 6 having such a configuration, since the sphere 67 is small and lightweight, the valve can be closed and a liquid stopping effect can be exhibited even with a slight change in the flow rate of the liquid.
図１４（ａ）（ｂ）は、保持部４の変形例を示す。この保持部４は、上記実施形態における構成に加え、ポンプ部の入口部分及び出口部分をガイドするポンプガイド壁４６と、形状記憶合金ファイバーが通る溝部４７と、をさらに備えている。他の構成については、上記実施形態と同様である。このような構成によれば、ポンプガイド壁４６があることによって、ポンプ部の位置及び姿勢のより一層の安定化を図ることができる。ポンプ部を小型化するほど、ポンプ部の位置及び姿勢の精度が要求されるため、このような構成によれば、ポンプ部のより小型化に対応できる。 14A and 14B show a modification of the holding unit 4. The holding unit 4 further includes a pump guide wall 46 that guides an inlet portion and an outlet portion of the pump portion, and a groove portion 47 through which the shape memory alloy fiber passes, in addition to the configuration in the above embodiment. About another structure, it is the same as that of the said embodiment. According to such a configuration, the pump guide wall 46 makes it possible to further stabilize the position and posture of the pump unit. The smaller the pump part is, the more accurate the position and posture of the pump part are required. Therefore, according to such a configuration, the pump part can be made more compact.
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、ポンプ部２の中空部２３は、上記実施形態の形状に限られず、中央部が盛り上がっているなど、他の形状であってもよい。また、ポンプ部２は、シリコーンゴムに限られず、塩化ビニルなど、他の材質で成っていてもよい。また、形状記憶合金ファイバー５は、プランジャ３の中を通っておらず、プランジャ３の側面に係合されていてもよい。また、形状記憶合金ファイバー５の長さ変化により、上記実施形態とは異なって、プランジャ３が中空部２を膨張変形させるように変位し、中空部２が元の形状に復元するときの動作によって、液体を吐出するようにしてもよい。また、流入チューブ８に代えて、液体貯蔵タンクが逆止弁６に直接に接続されてもよい。本発明の小型ポンプ１は、例えば、動物の体内に埋め込んで、動物に薬液などの液体を投与するのに用いることができ、また、分注器などへも応用できる。 In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the hollow part 23 of the pump part 2 is not limited to the shape of the above-described embodiment, and may have other shapes such as a raised central part. Moreover, the pump part 2 is not restricted to a silicone rubber, You may consist of other materials, such as a vinyl chloride. The shape memory alloy fiber 5 may not be passed through the plunger 3 and may be engaged with the side surface of the plunger 3. Also, due to the change in the length of the shape memory alloy fiber 5, unlike the above embodiment, the plunger 3 is displaced so as to expand and deform the hollow portion 2, and the operation when the hollow portion 2 is restored to the original shape. The liquid may be discharged. Further, instead of the inflow tube 8, a liquid storage tank may be directly connected to the check valve 6. The small pump 1 of the present invention can be used, for example, to be implanted in the body of an animal and administer a liquid such as a drug solution to the animal, and can also be applied to a dispenser or the like.
１ 小型ポンプ
２ ポンプ部
３ プランジャ
４ 保持部
５ 形状記憶合金ファイバー
６、７ 逆止弁
２１ 入口
２２ 出口
２３ 中空部
４１、７１ 台座部
４２ ガイド壁
６０ 流路
６１ 開口
６２ 弁座部
６３ 弁ボディ
６４、６７ 球体
６５、６９ ストッパ
６８ リング磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Small pump 2 Pump part 3 Plunger 4 Holding part 5 Shape memory alloy fiber 6, 7 Check valve 21 Inlet 22 Outlet 23 Hollow part 41, 71 Base part 42 Guide wall 60 Flow path 61 Opening 62 Valve seat part 63 Valve body 64 , 67 Sphere 65, 69 Stopper 68 Ring magnet
Claims (5)
一端側に入口を、他端側に出口を、それら入口と出口の間に中空部をそれぞれ有し、前記中空部は所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成るポンプ部と、
前記ポンプ部の中空部の外面に接して、該中空部を押し下げ又は元に戻るように変位するプランジャと、
前記プランジャを変位自在に保持する保持部と、
前記プランジャに係合しており、通電により長さが変化し、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化により前記プランジャを変位させる形状記憶合金ファイバーと、
前記入口の上流側に配置され、前記ポンプ部の中空部内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、前記中空部内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する逆止弁と、を備えた小型ポンプ。 A small pump that intermittently discharges the liquid flowing in from the inlet side to the outlet side,
An inlet on one end side, an outlet on the other end side, and a hollow portion between the inlet and the outlet, respectively, and the hollow portion is made of a flexible material that restores to a predetermined shape; and
A plunger that contacts the outer surface of the hollow portion of the pump portion and is displaced so as to push down or return the hollow portion;
A holding part for holding the plunger in a displaceable manner;
A shape memory alloy fiber that is engaged with the plunger, changes its length when energized, returns to its original length when energized, and displaces the plunger according to its length change;
Arranged upstream of the inlet, the liquid flow to the upstream side is stopped when the inside of the hollow part of the pump part becomes positive pressure, and the liquid inflow from the upstream side is allowed when the inside of the hollow part becomes negative pressure. A small pump having a check valve.
前記形状記憶合金ファイバーは、上面視で前記ポンプ部とは交差するように配置され、前記形状記憶合金ファイバーの両端は、前記台座部に固定されている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の小型ポンプ。 The holding portion is constituted by a body including a pedestal portion on which the pump portion is disposed, and a guide wall provided on the pedestal portion and guiding the plunger,
5. The shape memory alloy fiber according to claim 1, wherein the shape memory alloy fiber is disposed so as to intersect with the pump part in a top view, and both ends of the shape memory alloy fiber are fixed to the pedestal part. The small pump according to one item.
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