JP4085631B2 - Combined pump - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧電素子等のアクチュエータによりピストンあるいはダイヤフラムなどの可動壁を振動させることでポンプ室内の容積を変更し、吸入動作及び吐出動作を行なう複合型ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
一回のポンピングで吐出可能な量がポンプの排除体積量(可動壁の変位に伴い排除される体積量)で決まる、ダイヤフラムポンプに代表されるような可動壁を駆動する往復動ポンプは、吸入流量を増やし、吐出した流体体積をより短い時間で吸入させることで、ポンプの吸入吐出サイクル周波数を高くでき、高出力化を図ることが出来る。
【0003】
一方、吸入流量は、ポンプの吸入口側に配置した流体抵抗要素(弁、流体ダイオード、ディフューザー等)より上流と下流との圧力差に比例するが、流体抵抗要素より下流側のポンプ内部圧力は、キャビテーションの発生等があり絶対圧で0気圧以下に低下させるのは難しいため、吸入流量を増やすためには、流体抵抗要素より上流側を高圧にすることが、一般的に考えられてきた。そして、従来は、流体抵抗要素より上流側の圧力を上昇させるため、上流側の流路全体に高圧を加えていた。
また、日本機械学会論文集(C編)59巻564号213ページの「圧電素子を動力源とする油圧式アクチュエータに関する研究」(先願技術と称する)には、ポンプの吸入部に共振管路を接続し、この共振管路内で大振幅の圧力波を発生させることで、吸入部に配置した流体抵抗要素より上流の圧力を上昇させて吸入流量を増大し、ポンプの高出力化を図ることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上流側の流路全体に高圧を加える方法は、圧力発生器が必要になるため、また、上流側流路全体が高圧に耐えるように設計する必要があるため、ポンプが大型化するという課題がある。
また、上述した先願技術は、流体抵抗要素より上流の圧力を上昇させるために、共振管路の材質や管路長を変えて目標とするポンプの駆動周波数に最適な共振周波数が発生するようにしており、一旦共振管路を接続した後は、ポンプの駆動周波数を自由に変更することができないという課題がある。また、管路長が長くなるためポンプの小型化が図れないという課題がある。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化を図るとともに、ポンプ吸入口に配置した流体抵抗要素の上流と下流の圧力差を増大させることで吸入流量を増大させて高出力化を図ることができ、しかも、ポンプ駆動周波数も自由に変更することができる複合型ポンプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第1請求項に記載の発明は、ピストン或いはダイヤフラム等の可動壁を往復動作させる駆動部と、前記可動壁の往復動作により容積が変更可能となるポンプ室と、このポンプ室へ動作流体が流入するポンプ吸入口と、前記ポンプ室から動作流体が流出するポンプ吐出口と、前記ポンプ吸入口に設けた流体抵抗要素とを備えたポンプを、少なくとも3以上配置してなる複合型ポンプであって、一つの吸入流路を有し、この吸入流路に動作流体を外部から流入させる外部流入口を接続し、各ポンプのポンプ吸入口を、前記吸入流路内の互いに離れた位置で前記外部流入口を囲む位置に接続し、各ポンプの駆動部を、一定の方向に順番に位相差を付けて駆動させ、各ポンプのポンプ吸入口を、各ポンプの駆動部を駆動させる一定の駆動方向に対して逆側に向かう方向に向かって斜めに形成しており、それらポンプ吸入口の複合ポンプ室側で開口している開口部が、吸入流路側で開口している開口部よりも、前記逆側に向かう方向の前方に位置している複合型ポンプである。
【0007】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の複合型ポンプにおいて、前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口が接続している位置を中心として略等距離の位置とした。
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の複合型ポンプにおいて、前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口が接続している位置を中心とした所定半径の円周上で略等間隔の位置とした。
【0008】
また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の複合型ポンプにおいて、前記吸入流路の略中央位置に前記外部流入口を接続するとともに、前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口から離れた前記吸入流路の縁部とした。
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の複合型ポンプにおいて、前記吸入流路を略円盤形状の空間として形成した。
【0009】
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の複合型ポンプにおいて、前記吸入流路の内部の互いに対向する一対の対向壁の一方に前記外部流入口を接続し、前記一対の対向壁の他方に前記各ポンプのポンプ吸入口を接続した。
また、請求項7記載の発明は、請求項5記載の複合型ポンプにおいて、前記吸入流路の内部の互いに対向する一対の対向壁の一方に前記外部流入口を接続し、前記一対の対向壁の間に設けた周壁に前記各ポンプのポンプ吸入口を接続した。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、図1は、圧電素子を駆動源とした一般的なポンプ2の構造を縦断面で示すものであり、円筒形状のケース4内の底部に圧電素子6を配置し、圧電素子6の上部に積層した状態で円形のダイヤフラム8を配置している。ダイヤフラム8は、外周縁がケース4の内壁に固定支持されて弾性変形自在となっている。
【0012】
ダイヤフラム8とケース4の上壁との間の狭い空間がポンプ室10であり、このポンプ室10に向けて、吸入側逆止弁12を設けたポンプ吸入口14と、吐出側逆止弁16を設けたポンプ吐出口18とが開口している。ここで、吸入側逆止弁12が、本発明の流体抵抗要素に相当する。
このポンプ2の動作は、圧電素子6に交流電圧が供給されることによってダイヤフラム8が振動し、図1においてダイヤフラム8が下方に変位すると、ポンプ室10内圧力が吸入側逆止弁12より上流の圧力より低くなるので、吐出側逆止弁16が閉止状態、吸入側逆止弁12が開放状態の吸入行程となって動作流体がポンプ吸入口14からポンプ室10内に流入する。図1においてダイヤフラム8が上方に変位すると、ポンプ室10内圧力が吐出側逆止弁16より下流の圧力より高くなるので、吸入側逆止弁12が閉止状態、吐出側逆止弁16が開放状態の吐出行程となってポンプ室10内の動作流体がポンプ吐出口18から流出する。
【0013】
次に、図2から図4に示すものは、図1のポンプ2を基本構成とした3つのポンプ2A,2B,2Cを使用した本発明に係る参考例1の複合型ポンプ20を示すものである。図2は、本参考例の複合型ポンプ20を平面視で模式的に示した図であり、図3は、図2の複合型ポンプ20をIII−III矢視の断面で示した図である。ここで、図2の白抜きの丸(○印)が本参考例のポンプ吸入口を示し、黒丸(●印)が本参考例のポンプ吐出口を示している。
【0014】
参考例の複合型ポンプ20は、底中央から壁22aが立ち上がることで画成されているケース22内の空間の底部に、平面視で所定の円周上で等間隔となるように3つの圧電素子6a,6b,6c(圧電素子6cは図示せず)が配置され、各圧電素子6a,6b,6cの上部に円形のダイヤフラム8a,8b,8cが配置されている。
各ダイヤフラム8a,8b,8cは、外周縁がケース22の内壁に固定され、内周円が円筒壁22aに支持されて弾性変形自在となっている。各圧電素子6a,6b,6cには、所定のタイミングで交流電圧を供給する駆動制御部30が接続されている。
【0015】
各ダイヤフラム8a,8b,8cとケース22の上壁とで囲まれたそれぞれの空間が、本参考例のポンプ室28a,28b,28cである。そして、本参考例の第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cは、円弧状に配置されている。
また、ケース22内に、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cの各ポンプ吸入口14a,14b,14c及び各ポンプ吐出口18a,18b,18cが、ダイヤフラム8a,8b,8cに直交する方向に延在しながら各ポンプ室28a,28b,28cに向けて開口している。
【0016】
各ポンプ吸入口14a,14b,14cの各ポンプ室28a,28b,28c側の開口部には、それぞれ吸入側逆止弁12a,12b,12c(吸入側逆止弁12cは図示せず)が設けられ、各ポンプ吐出口18a,18b,18cの各ポンプ室28a,28b,28c側の開口部にも、吐出側逆止弁16a,16b,16c(吐出側逆止弁16cは図示せず)が設けられている。
ケース22内に設けた一つの吸入流路24には、外部から動作流体を流入させる外部流入口26が設けられている。そして、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cは、互いに離れた位置で外部流入口26を囲む位置、即ち、外部流入口を含む直線を引いて吸入流路を2つの領域に分割した時には、そのどちらの領域にも、少なくとも1つのポンプ吸入口が存在している関係の位置で、吸入流路24に連通している。 図2に示すように、本実施例では、前記吸入流路24は、平面視において円形状の内周壁24aを設けた略円盤形状の空間であり、この吸入流路24の中心に、外部流入口26が設けられている。
【0017】
ここで、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cは、外部流入口26の中心位置からほぼ等しい距離で前記内周壁24aの近傍に設けられている。また、ポンプ吸入口14a,14b,14c同士は、外部流入口26を中心として約120°の角度をあけて配置することで円周方向にほぼ等距離に設けられている。
次に、本参考例の複合型ポンプ20の制御及び吸入流路24内に存在する動作流体の動きについて図2、図4、図5、図6を参照して説明する。
【0018】
複合型ポンプ20の駆動を停止している状態を初期状態とし、この初期状態から駆動制御部30は、120度の位相差をつけた制御タイミングで、圧電素子6a,6b,6cの順で交流電圧の供給を開始し、その結果、第1ポンプ2A、次に第2ポンプ2B、次に第3ポンプ2Cの駆動が始まる(図2において右回りのポンプの駆動順番)。
初期状態から、第1ポンプ2Aが吸入行程を開始すると、図4に示すように、吸入流路24内では、第2ポンプ2B、第3ポンプ2Cのポンプ吸入口14b,14c側、及び、外部吸入口26側の動作流体がポンプ吸入口14aに流入する。
【0019】
次に、第1ポンプ2Aから120度の位相差がついて第2ポンプ2Bの吸入行程が開始すると、まだ第1ポンプ2Aのポンプ吸入口14aへの動作流体の流れが残っているため、その慣性により、第1ポンプ2Aのポンプ吸入口14a側から第2ポンプ2Bのポンプ吸入口14bへの動作流体が流入しにくくなり、相対的に第3ポンプ2Cのポンプ吸入口14c側から第2ポンプ2Bのポンプ吸入口14bへの動作流体の流れが強くなる。
【0020】
次に、第2ポンプ2Bから120度の位相差がついて第3ポンプ2Cの吸入行程が開始すると、まだ第2ポンプ2Bのポンプ吸入口14bへの動作流体の流れが残っているため、その慣性により、第2ポンプ2Bのポンプ吸入口14b側から第3ポンプ2Cのポンプ吸入口14cへの動作流体が流入しにくくなり、相対的に第1ポンプ2Aのポンプ吸入口14a側から第3ポンプ2Cのポンプ吸入口14cへの動作流体の流れが強くなる。
【0021】
このようにして、吸入流路24内の流れは方向性を持つようになり、更に第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cの駆動を繰り返すと、図2で示す矢印のように、吸入流路24内に左回りの旋回流が発生する。
この旋回流は、動作流体に加わる遠心力と釣り合うように、径方向の外方に向けて正の圧力勾配を持つ。したがって、本参考例のように吸入流路24の中心に外部流入口26を設け、それよりも大きな半径の領域に、吸入側逆止弁12a,12b,12cを設けると、各吸入逆止弁の上流側圧力が上昇し、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流と下流の圧力差が増大する。
【0022】
したがって、本参考例の複合型ポンプ20は、吸入流量が増加し、吸入吐出サイクル周波数を高くできるので、高出力化を実現することができる。
また、高出力化を図るために従来のポンプのような共振管路等の接続が不要となるので、小型化を図れると伴に、ポンプの駆動周波数を自由に変更できる複合型ポンプ20とすることができる。
また、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cが外部流入口26の中心位置から等しい距離で吸入流路24に開口している本参考例の複合型ポンプ20は、例えば、図7に示すように、ポンプ吸入口32a,32b,32cがそれぞれ外部流入口26の中心位置から異なる距離で吸入流路24に開口している複合型ポンプと比較して、より流速の早い旋回流が吸入流路24内で生じ、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流側圧力をさらに上昇させることができる。したがって、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流と下流の圧力差をさらに増大させることができるので、複合型ポンプ20のさらなる高出力化を図ることができる。
【0023】
また、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cが外部流入口26を中心として等しい角度(120°の角度)で位置して吸入流路24に開口している本参考例の複合型ポンプ20は、例えば、図8に示すように、ポンプ吸入口32a,32b,32cがそれぞれ外部流入口26の中心から異なる角度で吸入流路24に開口している複合型ポンプと比較して、より流速の早い旋回流が吸入流路24内で生じ、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流側圧力をさらに上昇させることができる。したがって、複合型ポンプ20のさらなる高出力化を図ることができる。
【0024】
また、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cが吸入流路24の内周壁24a近傍で開口している本参考例の複合型ポンプ20は、例えば、図9に示すように、ポンプ吸入口32a,32b,32cがそれぞれ吸入流路24の内周壁24aから離れて外部吸入口26側に寄った位置で開口している複合型ポンプと比較して、旋回流が径方向の外方に向けて正の圧力勾配を持つため、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流側圧力をさらに上昇させることができる。したがって、複合型ポンプ20のさらなる高出力化を実現することができる。
【0025】
さらに、吸入流路24を平面視において円形空間とした本参考例の複合型ポンプ20は、例えば、図10に示すように、吸入流路34を平面視において略三角形状の空間とした複合型ポンプと比較して、動作流体の旋回流れに対する流体抵抗が小さく、流速の早い旋回流れが発生しやすい。したがって、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流側圧力をさらに上昇させることができるので、複合型ポンプ20のさらなる高出力化を実現することができる。
【0026】
次に、図11及び図12は、本発明に係る実施形態の複合型ポンプの要部を示すものである。
本実施形態は、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cの各ポンプ吸入口36a,36b,36cが、ダイヤフラム8a,8b,8cに直交する方向に延在せず、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cが駆動する順番の方向(以下、駆動順番方向と称する)に対して逆側に向かう方向に斜めに形成されており、各ポンプ吸入口36a,36b,36cの各ポンプ室28a,28b,28c側の開口部40が、吸入流路24側の開口部38より前記逆側に向かう方向の前方に位置している。
【0027】
上記構成によると、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cを順番に位相差をつけて駆動すると、図11で示す矢印(駆動順番方向に対して逆側に向かう方向)の旋回流が吸入流路24内で発生し、各ポンプの吸入行程では、旋回流の一部が吸入流路24側の開口部38に向かって流れるが、ポンプ吸入口をダイヤフラムと直交する方向に延在させた場合よりも、ポンプ吸入口への流入角度が小さく流体抵抗が少ないので、スムーズにポンプ吸入口36a,36b,36cを通過して各ポンプ室28a,28b,28c側の開口部40から各ポンプ室28a,28b,28cに順次流れ込むため、吸入流量が増加し、さらに複合型ポンプの高出力化を実現することができる。
【0028】
また、図13は、本発明に係る参考例2の複合型ポンプ50を示すものである。なお、参考例1と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
参考例の複合型ポンプ50は、円筒形状のケース52の内周面52aに、周方向にほぼ等間隔となるように3つの圧電素子6a,6b,6c(圧電素子6cは図示せず)が配置され、各圧電素子6a,6b,6cより内周側にダイヤフラム8a,8b,8c(ダイアフラム8cは図示せず)が配置されている。
【0029】
各ダイヤフラム8a,8b,8cとケース52の内周部とで囲まれた空間が、本実施形態のポンプ室54a,54b,54c(ポンプ室54cは図示せず)である。また、ケース52内に、第1〜第3ポンプ2A,2B,2C(第3ポンプ2Cは図示せず)の各ポンプ吸入口14a,14b,14c(ポンプ吸入口14cは図示せず)及び各ポンプ吐出口18a,18b,18c(ポンプ吐出口18cは図示せず)が各ポンプ室54a,54b,54cに向けて開口している。
【0030】
また、ケース52内で、ダイヤフラム8a,8b,8cと直交する方向に設けた平面視円形の一つの吸入流路56には、外部から動作流体を流入させる外部流入口58が設けられている。そして、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口14a,14b,14cは、互いに離れた位置で外部流入口56を囲む位置で、この吸入流路56の内周面56aと連通している。そして、本実施例では、この吸入流路56の中心に、外部流入口58が設けられている。 ここで、ポンプ吸入口14a,14b,14cは、外部流入口58を中心とした半径方向に延在するようにケース52に設けられている。
【0031】
上記構成の複合型ポンプ50の第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cを順番に駆動すると、吸入流路56内に、ポンプの駆動順番に対して逆回りの旋回流が発生する。
この旋回流は、動作流体に加わる遠心力と釣り合うように、径方向の外方に向けて正の圧力勾配を持つので、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流側圧力が上昇し、吸入側逆止弁12a,12b,12cの上流と下流の圧力差が増大する。
【0032】
したがって、本参考例の複合型ポンプ50も、吸入流量が増加し、吸入吐出サイクル周波数を高くできるので、高出力化を実現することができるとともに、従来のポンプのような圧力発生器や共振管路等の接続が不要となるので、小型化が図れ、更に、ポンプの駆動周波数を自由に変更することができる。
さらに、図14は、図13で示した参考例2の変形例を示すものである。
変形例は、吸入流路56の内周面56aに設けた第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cのポンプ吸入口60a,60b,60cには、吸入流路56側で開口する開口部62と、各ポンプ室54a,54b,54c側で開口する開口部64が設けられているが、吸入流路56側の開口部62が、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cの駆動順番方向に対して逆側に向かう方向の前方に位置し、各ポンプ室54a,54b,54c側の開口部64が、前記逆側に向かう方向の後方に設けられている。
【0033】
上記構成によると、第1〜第3ポンプ2A,2B,2Cを順番に位相差をつけて駆動すると、図14で示す吸入流路56内の矢印(駆動順番方向に対して逆側に向かう方向)の旋回流が吸入流路56内で発生し、各ポンプの吸入行程では、旋回流の一部が吸入流路56側の開口部62に向かって流れるが、外部流入口を中心とした半径方向にポンプ吸入口を延在させた場合よりも、ポンプ吸入口への流入角度が小さく流体抵抗が少ないので、スムーズにポンプ吸入口60a,60b,60cを通過して各ポンプ室54a,54b,54c側の開口部64から各ポンプ室54a,54b,54cに順次流れ込むため、吸入流量が増加し、さらに複合型ポンプの高出力化を実現することができる。
【0034】
なお、上述した各実施形態では、3つのポンプ2A,2B,2Cを使用した複合型ポンプについて説明したが、本発明の要旨が3つのポンプを使用することに限定されるものではなく、4以上のポンプを使用しても、同様の作用効果を奏することができる。
また、本発明の要旨が逆止弁に限定されるものではなく、流体ダイオード、ディフューザー等の流体抵抗要素を使用しても、同様の効果を奏することができる。
【0035】
さらに、本発明の要旨が駆動源として圧電素子に限定されるものではなく、電磁モータ等他のアクチュエータを使用しても、同様の効果を奏することができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の複合ポンプによると、少なくとも3以上の各ポンプの駆動部を、一定の方向に順番に位相差をつけて駆動すると、吸入流路内に、前記一定の方向に対して逆回りの旋回流が発生する。この旋回流は、動作流体に加わる遠心力と釣り合うように、径方向の外方に向けて正の圧力勾配を持つ。したがって、各ポンプのポンプ吸入口の複合ポンプ室側に設けた流体抵抗要素の上流側、すなわち吸入流路側の圧力が上昇し、流体抵抗要素の上流(吸入流路側)と下流(ポンプ室)の圧力差が増大する。これにより、吸入流量が増加し、吸入吐出サイクル周波数を高くできるので、複合ポンプの高出力化を実現することができる。また、高出力化を図るために従来のポンプのような圧力発生器や共振管路等の接続が不要となるので、小型化を図れると伴に、ポンプの駆動周波数を自由に変更可能な複合型ポンプとすることができる。また、各ポンプのポンプ吸入口を、各ポンプの駆動部を駆動させる一定の駆動方向に対して逆側に向かう方向に向かって斜めに形成し、それらポンプ吸入口の複合ポンプ室側で開口している開口部が、吸入流路側で開口している開口部よりも、前記逆側に向かう方向の前方に位置していることから、前記逆側に向かう方向の旋回流が吸入流路内で発生すると、少ない流体抵抗で、吸入流路側の開口部から複合ポンプ室に流れ込むので、吸入流量が増加し、さらに複合型ポンプの高出力化を実現することができる。
【0037】
また、請求項2記載の発明によると、各ポンプのポンプ吸入口が吸入流路に接続している位置を、外部流入口が接続している位置を中心として略等距離の位置としたことから、より流速の早い旋回流が吸入流路内で生じ、流体抵抗要素より上流(吸入流路側)の圧力をさらに上昇させることができる。したがって、流体抵抗要素の上流と下流の圧力差をさらに増大させることができるので、さらに複合型ポンプの高出力化を図ることができる。
【0038】
また、請求項3記載の発明によると、各ポンプのポンプ吸入口が吸入流路に接続している位置を、外部流入口が接続している位置を中心とした所定半径の円周上で略等間隔の位置としたことで、より流速の早い旋回流が吸入流路内で生じ、さらに複合型ポンプの高出力化を図ることができる。
また、請求項4記載の発明によると、吸入流路の略中央位置に外部流入口を接続するとともに、各ポンプのポンプ吸入口が吸入流路に接続している位置を、外部流入口から離れた吸入流路の縁部としたことで、旋回流は径方向の外方に向けて正の圧力勾配を持つので、流体抵抗要素より上流(吸入流路側)の圧力をさらに上昇させることができ、さらに複合型ポンプの高出力化を実現することができる。
【0039】
また、請求項5、6、7記載の発明によると、吸入流路を略円盤形状の空間として形成したことから、動作流体の旋回流れに対する流体抵抗が小さくなり、流速の早い旋回流れが発生しやすくなる、したがって、流体抵抗要素より上流(吸入流路側)の圧力をさらに上昇させることができ、さらに複合型ポンプの高出力化を実現することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】 アクチュエータとして圧電素子を使用した一般的なポンプの構造を示す縦断面である。
【図2】 本発明に係る参考例1の複合型ポンプを平面視で模式的に示した図である。
【図3】 図2のIII−III線矢視図である。
【図4】 参考例1の複合型ポンプの第1ポンプを駆動した状態を示す模式図である。
【図5】 参考例1の複合型ポンプの第1ポンプから120°の位相差をつけて、第2ポンプを駆動した状態を示す模式図である。
【図6】 参考例1の複合型ポンプの第1ポンプ及び第2ポンプから120°の位相差をつけて、第3ポンプを駆動した状態を示す模式図である。
【図7】 参考例1の複合型ポンプと構成が異なる第1の例を示す模式図である。
【図8】 参考例1の複合型ポンプと構成が異なる第2の例を示す模式図である。
【図9】 参考例1の複合型ポンプと構成が異なる第3の例を示す模式図である。
【図10】 参考例1の複合型ポンプと構成が異なる第4の例を示す模式図である。
【図11】 本発明に係る第実施形態の複合型ポンプの要部を示す図である。
【図12】 第実施形態の複合型ポンプにおける旋回流の発生状態を示す図である。
【図13】 本発明に係る参考例2の複合型ポンプの要部を示す図である。
【図14】 本発明に係る参考例2の変形例の複合型ポンプの要部を示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite pump that performs a suction operation and a discharge operation by changing a volume in a pump chamber by vibrating a movable wall such as a piston or a diaphragm by an actuator such as a piezoelectric element.
[0002]
[Prior art]
A reciprocating pump that drives a movable wall, such as a diaphragm pump, in which the amount that can be discharged by one pumping is determined by the volume of the pump that is excluded (the volume that is removed when the movable wall is displaced) By increasing the flow rate and sucking the discharged fluid volume in a shorter time, the suction / discharge cycle frequency of the pump can be increased, and the output can be increased.
[0003]
On the other hand, the suction flow rate is proportional to the pressure difference between the upstream and downstream of the fluid resistance element (valve, fluid diode, diffuser, etc.) arranged on the suction port side of the pump, but the pump internal pressure downstream of the fluid resistance element is Since it is difficult to reduce the absolute pressure to 0 atm or less due to the occurrence of cavitation, etc., it has been generally considered to increase the upstream side of the fluid resistance element in order to increase the suction flow rate. Conventionally, in order to increase the pressure upstream of the fluid resistance element, a high pressure is applied to the entire upstream flow path.
In addition, the “Research on Hydraulic Actuators Using Piezoelectric Elements as Power Sources” on page 213 of Vol. 59, No. 564 of the Japan Society of Mechanical Engineers (edition C) (referred to as the prior application technology) Is connected, and a pressure wave with a large amplitude is generated in the resonance pipe, thereby increasing the pressure upstream of the fluid resistance element arranged in the suction portion to increase the suction flow rate and increase the pump output. It is described.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method of applying high pressure to the entire upstream flow path requires a pressure generator, and the entire upstream flow path must be designed to withstand high pressure. There is a problem of doing.
In addition, the above-mentioned prior application technique generates a resonance frequency optimum for the target pump driving frequency by changing the material of the resonance pipe and the pipe length in order to increase the pressure upstream of the fluid resistance element. There is a problem that once the resonant pipe is connected, the drive frequency of the pump cannot be freely changed. Moreover, since the pipe length becomes long, there is a problem that the pump cannot be downsized.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and achieves high output by increasing the suction flow rate by increasing the pressure difference between the upstream and downstream of the fluid resistance element arranged at the pump suction port while reducing the size. An object of the present invention is to provide a composite pump in which the pump drive frequency can be freely changed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to the first aspect includes a drive unit for reciprocating a movable wall such as a piston or a diaphragm, a pump chamber whose volume can be changed by the reciprocating operation of the movable wall, At least three or more pumps including a pump suction port through which the working fluid flows into the pump chamber, a pump discharge port through which the working fluid flows out from the pump chamber, and a fluid resistance element provided at the pump suction port are disposed. A composite pump having a single suction channel, and an external inlet through which a working fluid flows from the outside is connected to the suction channel, and the pump suction port of each pump is connected to the suction channel. Are connected to a position surrounding the external inlet at positions separated from each other, and the drive parts of each pump are driven with a phase difference in order in a certain direction.The pump suction port of each pump is formed obliquely toward the direction opposite to the fixed drive direction for driving the drive unit of each pump, and the pump suction port is opened at the composite pump chamber side. The opening that is open is positioned forward in the direction toward the opposite side of the opening that opens on the suction flow path side.This is a combined pump.
[0007]
The invention according to claim 2 is the composite pump according to claim 1, wherein the position where the pump suction port of each pump is connected to the suction flow path is the position where the external inlet is connected. The position is approximately equidistant from the center.
The invention according to claim 3 is the composite pump according to claim 1 or 2, wherein the external inlet is connected to a position where the pump inlet of each pump is connected to the inlet passage. Positions at substantially equal intervals on the circumference of a predetermined radius centered on the existing position.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the composite pump according to any one of the first to third aspects, the external inflow port is connected to a substantially central position of the suction flow path, and the pump suction of each pump. The position where the mouth is connected to the suction channel is the edge of the suction channel away from the external inlet.
According to a fifth aspect of the present invention, in the composite pump according to any one of the first to fourth aspects, the suction flow path is formed as a substantially disk-shaped space.
[0009]
The invention according to claim 6 is the composite pump according to claim 5, wherein the external inflow port is connected to one of a pair of opposed walls facing each other inside the suction flow path, and the pair of opposed walls The pump suction port of each pump was connected to the other side.
The invention according to claim 7 is the composite pump according to claim 5, wherein the external inflow port is connected to one of a pair of opposed walls facing each other inside the suction flow path, and the pair of opposed walls The pump suction port of each pump was connected to a peripheral wall provided between the two.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A plurality of embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows a structure of a general pump 2 using a piezoelectric element as a drive source in a longitudinal section. A piezoelectric element 6 is disposed at the bottom of a cylindrical case 4, and an upper portion of the piezoelectric element 6 is shown. A circular diaphragm 8 is arranged in a state of being laminated on the substrate. The diaphragm 8 is elastically deformable with its outer peripheral edge fixedly supported on the inner wall of the case 4.
[0012]
A narrow space between the diaphragm 8 and the upper wall of the case 4 is a pump chamber 10. A pump suction port 14 provided with a suction-side check valve 12 and a discharge-side check valve 16 are directed toward the pump chamber 10. And a pump discharge port 18 provided with Here, the suction side check valve 12 corresponds to a fluid resistance element of the present invention.
The operation of the pump 2 is as follows. When the diaphragm 8 vibrates by supplying an AC voltage to the piezoelectric element 6, and the diaphragm 8 is displaced downward in FIG. 1, the pressure in the pump chamber 10 is upstream from the suction side check valve 12. Therefore, the working fluid flows into the pump chamber 10 from the pump suction port 14 in a suction stroke in which the discharge side check valve 16 is closed and the suction side check valve 12 is opened. In FIG. 1, when the diaphragm 8 is displaced upward, the pressure in the pump chamber 10 becomes higher than the pressure downstream from the discharge side check valve 16, so that the suction side check valve 12 is closed and the discharge side check valve 16 is opened. The working fluid in the pump chamber 10 flows out from the pump discharge port 18 in the state of the discharge stroke.
[0013]
  Next, what is shown in FIGS. 2 to 4 relates to the present invention using three pumps 2A, 2B, and 2C based on the pump 2 of FIG.Reference example 1The composite pump 20 is shown. Figure 2 shows the bookReference exampleFIG. 3 is a diagram schematically showing the composite pump 20 in plan view, and FIG. 3 is a diagram showing the composite pump 20 in FIG. Here, the white circle (circle) in Fig. 2 is the bookReference exampleIndicates the pump suction port, and the black circle (marked with ●)Reference exampleThe pump discharge port is shown.
[0014]
  BookReference exampleThe composite pump 20 has three piezoelectric elements 6a at equal intervals on a predetermined circumference in plan view at the bottom of the space in the case 22 defined by the wall 22a rising from the center of the bottom. , 6b, 6c (piezoelectric element 6c is not shown), and circular diaphragms 8a, 8b, 8c are arranged above the piezoelectric elements 6a, 6b, 6c.
  Each diaphragm 8a, 8b, 8c has an outer peripheral edge fixed to the inner wall of the case 22, and an inner peripheral circle supported by the cylindrical wall 22a so as to be elastically deformable. A drive control unit 30 that supplies an alternating voltage at a predetermined timing is connected to each of the piezoelectric elements 6a, 6b, and 6c.
[0015]
  Each space surrounded by each diaphragm 8a, 8b, 8c and the upper wall of the case 22 is a book.Reference examplePump chambers 28a, 28b, and 28c. And booksReference exampleThe first to third pumps 2A, 2B, 2C are arranged in an arc shape.
  Further, in the case 22, the pump suction ports 14a, 14b, 14c and the pump discharge ports 18a, 18b, 18c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C are orthogonal to the diaphragms 8a, 8b, 8c. It opens toward each pump chamber 28a, 28b, 28c.
[0016]
Suction-side check valves 12a, 12b, and 12c (suction-side check valve 12c not shown) are provided at the openings of the respective pump suction ports 14a, 14b, and 14c on the pump chambers 28a, 28b, and 28c side. The discharge side check valves 16a, 16b, 16c (the discharge side check valve 16c is not shown) are also provided in the openings of the pump discharge ports 18a, 18b, 18c on the pump chambers 28a, 28b, 28c side. Is provided.
One suction flow path 24 provided in the case 22 is provided with an external inlet 26 through which a working fluid flows from the outside. The pump inlets 14a, 14b, and 14c of the first to third pumps 2A, 2B, and 2C draw a position that surrounds the external inlet 26 at positions apart from each other, that is, draw a straight line including the external inlet. When the path is divided into two regions, the region communicates with the suction flow path 24 at a position where at least one pump suction port exists in both regions. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the suction flow path 24 is a substantially disk-shaped space provided with a circular inner peripheral wall 24 a in plan view, and an external flow path is formed at the center of the suction flow path 24. An inlet 26 is provided.
[0017]
  Here, the pump inlets 14a, 14b, 14c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C are provided in the vicinity of the inner peripheral wall 24a at a substantially equal distance from the center position of the external inlet 26. Further, the pump inlets 14a, 14b, 14c are arranged at an approximately equal distance in the circumferential direction by being arranged at an angle of about 120 ° with the external inlet 26 as a center.
  Then bookReference exampleThe control of the composite pump 20 and the movement of the working fluid existing in the suction flow path 24 will be described with reference to FIGS. 2, 4, 5, and 6.
[0018]
The state in which the driving of the composite pump 20 is stopped is set as an initial state, and from this initial state, the drive control unit 30 performs alternating current in order of the piezoelectric elements 6a, 6b, and 6c at a control timing with a phase difference of 120 degrees. The supply of voltage is started, and as a result, driving of the first pump 2A, then the second pump 2B, and then the third pump 2C starts (the order of driving the clockwise pump in FIG. 2).
When the first pump 2A starts the suction stroke from the initial state, as shown in FIG. 4, in the suction flow path 24, the second pump 2B, the pump suction ports 14b and 14c side of the third pump 2C, and the outside The working fluid on the suction port 26 side flows into the pump suction port 14a.
[0019]
Next, when the first pump 2A has a phase difference of 120 degrees and the suction stroke of the second pump 2B starts, the flow of the working fluid to the pump suction port 14a of the first pump 2A still remains. This makes it difficult for the working fluid to flow from the pump suction port 14a side of the first pump 2A to the pump suction port 14b of the second pump 2B, and relatively from the pump suction port 14c side of the third pump 2C to the second pump 2B. The flow of the working fluid to the pump suction port 14b becomes stronger.
[0020]
Next, when the phase difference of 120 degrees from the second pump 2B and the suction stroke of the third pump 2C starts, the flow of the working fluid to the pump suction port 14b of the second pump 2B still remains. This makes it difficult for the working fluid to flow from the pump suction port 14b side of the second pump 2B to the pump suction port 14c of the third pump 2C, and relatively from the pump suction port 14a side of the first pump 2A to the third pump 2C. The flow of the working fluid to the pump suction port 14c becomes stronger.
[0021]
  In this way, the flow in the suction flow path 24 has directionality, and when the first to third pumps 2A, 2B, and 2C are repeatedly driven, the suction flow as shown by the arrows in FIG. A counterclockwise swirling flow is generated in the path 24.
  This swirl flow has a positive pressure gradient outward in the radial direction so as to balance the centrifugal force applied to the working fluid. So bookReference exampleIf the external inlet 26 is provided at the center of the suction flow path 24 and the suction side check valves 12a, 12b, and 12c are provided in a larger radius area, the upstream pressure of each suction check valve is increased. As a result, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the suction side check valves 12a, 12b, 12c increases.
[0022]
  So bookReference exampleSince the combined pump 20 can increase the suction flow rate and increase the suction / discharge cycle frequency, high output can be realized.
  Further, since it is not necessary to connect a resonance pipe or the like as in the conventional pump in order to achieve high output, the composite pump 20 can be freely changed as well as downsizing. be able to.
  In addition, the pump suction ports 14a, 14b, 14c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C are opened to the suction flow path 24 at an equal distance from the center position of the external inlet 26.Reference exampleFor example, as shown in FIG. 7, the composite pump 20 includes a composite pump in which pump suction ports 32a, 32b, and 32c are opened to the suction flow path 24 at different distances from the center position of the external inlet 26, respectively. In comparison, a swirling flow with a higher flow velocity is generated in the suction flow path 24, and the upstream pressure of the suction check valves 12a, 12b, 12c can be further increased. Therefore, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the suction side check valves 12a, 12b, 12c can be further increased, so that the output of the composite pump 20 can be further increased.
[0023]
  Further, the pump suction ports 14a, 14b, 14c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C are located at the same angle (120 ° angle) around the external inlet 26 and open to the suction flow path 24. BookReference example8 is compared with a composite pump in which pump suction ports 32a, 32b, and 32c are opened to the suction flow path 24 at different angles from the center of the external inlet 26, as shown in FIG. Thus, a swirling flow having a higher flow velocity is generated in the suction flow path 24, and the upstream pressure of the suction side check valves 12a, 12b, 12c can be further increased. Therefore, the output of the composite pump 20 can be further increased.
[0024]
  In addition, the pump suction ports 14a, 14b, 14c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C are opened in the vicinity of the inner peripheral wall 24a of the suction flow path 24.Reference example9, for example, as shown in FIG. 9, the pump suction ports 32 a, 32 b, and 32 c are opened at positions where they are away from the inner peripheral wall 24 a of the suction flow path 24 and closer to the external suction port 26 side. Since the swirling flow has a positive pressure gradient outward in the radial direction as compared with the combined pump, the upstream pressures of the suction side check valves 12a, 12b, and 12c can be further increased. Therefore, it is possible to realize further higher output of the composite pump 20.
[0025]
  Further, a book having a suction passage 24 in a circular space in plan view.Reference exampleFor example, as shown in FIG. 10, the composite pump 20 has a smaller fluid resistance to the swirling flow of the working fluid than the composite pump in which the suction flow path 34 is a substantially triangular space in plan view. A swirl flow with a high flow rate is likely to occur. Therefore, the upstream pressure of the suction side check valves 12a, 12b, and 12c can be further increased, so that the output of the composite pump 20 can be further increased.
[0026]
  Next, FIG.11 and FIG.12 is embodiment which concerns on this invention.1The main part of the composite type pump is shown.
  In the present embodiment, the pump suction ports 36a, 36b, 36c of the first to third pumps 2A, 2B, 2C do not extend in the direction perpendicular to the diaphragms 8a, 8b, 8c, and the first to third pumps 2A, 2B, 2C is formed obliquely in the direction toward the opposite side to the direction of driving order (hereinafter referred to as driving order direction), and each pump chamber 28a of each pump suction port 36a, 36b, 36c. , 28b, 28c side opening 40 is located in front of the suction channel 24 side opening 38 in the direction toward the opposite side.
[0027]
According to the above configuration, when the first to third pumps 2A, 2B, and 2C are driven with a phase difference in order, a swirl flow in the direction of the arrow shown in FIG. 11 (direction opposite to the driving order direction) is sucked. In the suction stroke of each pump, a part of the swirl flow flows toward the opening 38 on the suction flow path 24 side, but the pump suction port is extended in a direction perpendicular to the diaphragm. Since the inflow angle to the pump suction port is smaller and the fluid resistance is smaller than in the case, the pump chambers pass smoothly through the pump suction ports 36a, 36b, 36c from the openings 40 on the pump chambers 28a, 28b, 28c side. Since the gas flows sequentially into 28a, 28b, and 28c, the suction flow rate increases, and the output of the composite pump can be increased.
[0028]
  FIG. 13 also relates to the present invention.Reference example 2The composite pump 50 is shown. In addition,Reference example 1The same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  BookReference exampleIn the composite pump 50, three piezoelectric elements 6a, 6b, 6c (the piezoelectric element 6c is not shown) are arranged on the inner peripheral surface 52a of the cylindrical case 52 so as to be substantially equally spaced in the circumferential direction. Diaphragms 8a, 8b, and 8c (diaphragm 8c not shown) are arranged on the inner peripheral side of the piezoelectric elements 6a, 6b, and 6c.
[0029]
Spaces surrounded by the diaphragms 8a, 8b, and 8c and the inner periphery of the case 52 are the pump chambers 54a, 54b, and 54c (the pump chamber 54c is not shown) of the present embodiment. Further, in the case 52, the pump suction ports 14a, 14b, 14c (the pump suction port 14c are not shown) of the first to third pumps 2A, 2B, 2C (the third pump 2C is not shown) and each Pump discharge ports 18a, 18b, 18c (the pump discharge port 18c is not shown) are opened toward the pump chambers 54a, 54b, 54c.
[0030]
Further, in the case 52, an external inflow port 58 through which a working fluid flows from the outside is provided in one suction flow path 56 having a circular shape in plan view provided in a direction orthogonal to the diaphragms 8a, 8b, and 8c. The pump suction ports 14a, 14b, and 14c of the first to third pumps 2A, 2B, and 2C communicate with the inner peripheral surface 56a of the suction flow path 56 at a position that surrounds the external inlet 56 at positions separated from each other. is doing. In this embodiment, an external inflow port 58 is provided at the center of the suction channel 56. Here, the pump suction ports 14 a, 14 b, and 14 c are provided in the case 52 so as to extend in the radial direction centering on the external inflow port 58.
[0031]
When the first to third pumps 2A, 2B, and 2C of the composite pump 50 having the above-described configuration are driven in order, a swirling flow that is reverse to the drive order of the pumps is generated in the suction passage 56.
Since this swirling flow has a positive pressure gradient radially outward so as to balance with the centrifugal force applied to the working fluid, the upstream pressure of the suction side check valves 12a, 12b, 12c increases, The pressure difference between the upstream side and the downstream side of the suction side check valves 12a, 12b, 12c increases.
[0032]
  So bookReference exampleThe combined pump 50 can also increase the suction flow rate and increase the suction / discharge cycle frequency, so that high output can be realized, and a pressure generator, a resonance line, and the like like a conventional pump can be connected. Since it is not necessary, the size can be reduced, and the drive frequency of the pump can be freely changed.
  Furthermore, FIG. 14 is shown in FIG.Reference example 2The modification of is shown.
  BookModified exampleThe pump suction ports 60a, 60b, and 60c of the first to third pumps 2A, 2B, and 2C provided on the inner peripheral surface 56a of the suction flow channel 56 include an opening 62 that opens on the suction flow channel 56 side, An opening 64 that opens on the side of each pump chamber 54a, 54b, 54c is provided, but the opening 62 on the side of the suction flow path 56 is in the drive order direction of the first to third pumps 2A, 2B, 2C. The opening 64 on the side of each pump chamber 54a, 54b, 54c is provided in the rear in the direction toward the opposite side.
[0033]
According to the above configuration, when the first to third pumps 2A, 2B, 2C are driven with a phase difference in order, the arrows in the suction flow path 56 shown in FIG. ) Is generated in the suction flow path 56, and in the suction stroke of each pump, a part of the swirl flow flows toward the opening 62 on the suction flow path 56 side. Since the inflow angle to the pump suction port is smaller and the fluid resistance is smaller than when the pump suction port is extended in the direction, the pump chambers 54a, 54b, 60c pass smoothly through the pump suction ports 60a, 60b, 60c. Since the flow into the pump chambers 54a, 54b, and 54c sequentially from the opening 64 on the 54c side, the suction flow rate increases, and the output of the combined pump can be increased.
[0034]
In each of the above-described embodiments, the composite pump using three pumps 2A, 2B, and 2C has been described. However, the gist of the present invention is not limited to using three pumps, and four or more pumps are used. Even if this pump is used, the same effect can be obtained.
Further, the gist of the present invention is not limited to the check valve, and the same effect can be obtained even if a fluid resistance element such as a fluid diode or a diffuser is used.
[0035]
Furthermore, the gist of the present invention is not limited to the piezoelectric element as a drive source, and the same effect can be obtained even if another actuator such as an electromagnetic motor is used.
[0036]
【The invention's effect】
  As described above, according to the composite pump of the first aspect, when the driving units of at least three or more pumps are driven with a phase difference in order in a certain direction, the certain direction is introduced into the suction flow path. In contrast, a swirling flow in the reverse direction is generated. This swirl flow has a positive pressure gradient outward in the radial direction so as to balance the centrifugal force applied to the working fluid. Accordingly, the pressure on the upstream side of the fluid resistance element provided on the composite pump chamber side of the pump suction port of each pump, that is, the pressure on the suction flow path side rises, and the upstream (suction flow path side) and downstream (pump chamber) of the fluid resistance element. The pressure difference increases. As a result, the suction flow rate is increased and the suction / discharge cycle frequency can be increased, so that a high output of the composite pump can be realized. In addition, in order to increase the output, it is not necessary to connect a pressure generator or a resonant pipe as in a conventional pump. Therefore, it is possible to reduce the size and to change the pump drive frequency freely. It can be a mold pump.In addition, the pump suction port of each pump is formed obliquely toward the direction opposite to the fixed drive direction for driving the drive unit of each pump, and is opened at the composite pump chamber side of the pump suction port. Is located in front of the opening on the suction channel side in the direction toward the opposite side, so that the swirling flow in the direction toward the opposite side is generated in the suction channel. When this occurs, the fluid flows into the composite pump chamber from the opening on the suction flow path side with a small fluid resistance, so that the suction flow rate increases and the output of the composite pump can be increased.
[0037]
According to the second aspect of the present invention, the position where the pump suction port of each pump is connected to the suction flow path is set at a substantially equidistant position centering on the position where the external inlet is connected. A swirling flow having a higher flow velocity is generated in the suction flow path, and the pressure upstream (suction flow path side) of the fluid resistance element can be further increased. Therefore, since the pressure difference between the upstream and downstream of the fluid resistance element can be further increased, the output of the composite pump can be further increased.
[0038]
According to the third aspect of the present invention, the position where the pump suction port of each pump is connected to the suction flow path is approximately on the circumference of a predetermined radius centered on the position where the external inlet is connected. By setting the positions at equal intervals, a swirling flow having a higher flow velocity is generated in the suction flow path, and the output of the composite pump can be further increased.
According to the invention described in claim 4, the external inlet is connected to the substantially central position of the suction flow path, and the position where the pump suction port of each pump is connected to the suction flow path is separated from the external flow inlet. Since the swirl flow has a positive pressure gradient outward in the radial direction, the pressure upstream of the fluid resistance element (suction channel side) can be further increased. In addition, higher output of the composite pump can be realized.
[0039]
  According to the fifth, sixth, and seventh aspects of the invention, since the suction flow path is formed as a substantially disk-shaped space, the fluid resistance to the swirling flow of the working fluid is reduced, and a swirling flow having a high flow velocity is generated. Therefore, the pressure upstream of the fluid resistance element (on the suction flow path side) can be further increased, and the output of the composite pump can be increased..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal section showing a structure of a general pump using a piezoelectric element as an actuator.
FIG. 2 relates to the present invention.Reference example 1It is the figure which showed typically the complex type pump by planar view.
FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 2;
[Fig. 4]Reference example 1It is a schematic diagram which shows the state which driven the 1st pump of this composite type pump.
[Figure 5]Reference example 1It is a schematic diagram which shows the state which gave the phase difference of 120 degrees from the 1st pump of this composite type pump, and the 2nd pump was driven.
[Fig. 6]Reference example 1It is a schematic diagram which shows the state which gave the phase difference of 120 degrees from the 1st pump of this composite pump, and the 2nd pump, and the 3rd pump was driven.
[Fig. 7]Reference example 1It is a schematic diagram which shows the 1st example in which a structure differs from this composite pump.
[Fig. 8]Reference example 1It is a schematic diagram which shows the 2nd example in which a structure differs from this complex type pump.
FIG. 9Reference example 1It is a schematic diagram which shows the 3rd example in which a structure differs from this complex type pump.
FIG. 10Reference example 1It is a schematic diagram which shows the 4th example in which a structure differs from this composite pump.
FIG. 11 is a diagram according to the present invention1It is a figure which shows the principal part of the composite pump of embodiment.
FIG. 121It is a figure which shows the generation | occurrence | production state of the swirl | vortex flow in the composite pump of embodiment.
FIG. 13 is related to the present invention.Reference example 2It is a figure which shows the principal part of this type | mold composite pump.
FIG. 14 is related to the present invention.Modification of Reference Example 2It is a figure which shows the principal part of this type | mold composite pump.

Claims (7)

ピストン或いはダイヤフラム等の可動壁を往復動作させる駆動部と、前記可動壁の往復動作により容積が変更可能となるポンプ室と、このポンプ室へ動作流体が流入するポンプ吸入口と、前記ポンプ室から動作流体が流出するポンプ吐出口と、前記ポンプ吸入口に設けた流体抵抗要素とを備えたポンプを、少なくとも3以上配置してなる複合型ポンプであって、
一つの吸入流路を有し、この吸入流路に動作流体を外部から流入させる外部流入口を接続し、各ポンプのポンプ吸入口を、前記吸入流路内の互いに離れた位置で前記外部流入口を囲む位置に接続し、各ポンプの駆動部を、一定の方向に順番に位相差をつけて駆動させ
各ポンプのポンプ吸入口を、各ポンプの駆動部を駆動させる一定の駆動方向に対して逆側に向かう方向に向かって斜めに形成しており、それらポンプ吸入口の複合ポンプ室側で開口している開口部が、吸入流路側で開口している開口部よりも、前記逆側に向かう方向の前方に位置していることを特徴とする複合型ポンプ。
A drive unit for reciprocating a movable wall such as a piston or a diaphragm, a pump chamber whose volume can be changed by the reciprocating motion of the movable wall, a pump inlet through which a working fluid flows into the pump chamber, and a pump chamber A composite pump comprising at least three or more pumps each including a pump discharge port through which a working fluid flows out and a fluid resistance element provided at the pump suction port;
An external inflow port through which a working fluid flows from the outside is connected to the suction flow path, and the pump suction ports of each pump are connected to the external flow path at positions separated from each other in the suction flow path. Connect to the position that surrounds the inlet, and drive the drive part of each pump with phase difference in order in a certain direction ,
The pump suction port of each pump is formed obliquely toward the direction opposite to the fixed drive direction for driving the drive unit of each pump, and is opened at the composite pump chamber side of these pump suction ports. opening and is, than the opening which is open in the suction flow path, a composite pump characterized that you have positioned in front of the direction toward the opposite side.
前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口が接続している位置を中心として距離の位置であることを特徴とする請求項1記載の複合型ポンプ。Composite of the position in which the pump suction port of each pump is connected to the suction passage, according to claim 1, wherein the external inlet is located an equal distance around a position connected Type pump. 前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口が接続している位置を中心とした所定半径の円周上で間隔の位置であることを特徴とする請求項1又は2記載の複合型ポンプ。Wherein said that pump suction port of each pump is located that is connected to the suction passage, the position of equal interval on the circumference of a predetermined radius around the position in which the external flow inlet is connected The composite pump according to claim 1 or 2. 前記吸入流路の央位置に前記外部流入口を接続するとともに、前記各ポンプのポンプ吸入口が前記吸入流路に接続している位置は、前記外部流入口から離れた前記吸入流路の縁部であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の複合型ポンプ。As well as connecting the external inlet to central position in said suction passage, the position in which the pump suction port of each pump is connected to the suction flow path, of the external flow the suction passage away from the entrance The composite pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the combined pump is an edge. 前記吸入流路を盤形状の空間として形成したことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の複合型ポンプ Composite pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the formation of the suction passage as a space circular plate shape. 前記吸入流路の内部の互いに対向する一対の対向壁の一方に前記外部流入口を接続し、前記一対の対向壁の他方に前記各ポンプのポンプ吸入口を接続したことを特徴とする請求項5記載の複合型ポンプ。  The external inflow port is connected to one of a pair of opposed walls facing each other inside the suction flow path, and a pump suction port of each pump is connected to the other of the pair of opposed walls. 5. The combined pump according to 5. 前記吸入流路の内部の互いに対向する一対の対向壁の一方に前記外部流入口を接続し、前記一対の対向壁の間に設けた周壁に前記各ポンプのポンプ吸入口を接続したことを特徴とする請求項5記載の複合型ポンプ。  The external inflow port is connected to one of a pair of opposed walls facing each other inside the suction flow path, and a pump suction port of each pump is connected to a peripheral wall provided between the pair of opposed walls. The composite pump according to claim 5.
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