JP5952848B2 - ダイアフラムの固定構造、それを備えたダイアフラムポンプ及び弁装置、並びにダイアフラムの固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に空間を形成するケースに、空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定構造、それを備えたダイアフラムポンプ及び弁装置、並びにダイアフラムの固定方法に関する。

化学検査、環境分析又は生命工学研究などの各種の分析では、被処理流体を正確な分量で送出するために、ダイアフラムを備えたダイアフラムポンプや弁装置が使用されている。例えば、特許文献１では、一対のフレームによってダイアフラムを挟持し固定する構造のダイアフラムポンプが開示されている。このダイアフラムポンプでは、ダイアフラムの周縁部での流体のリークを抑制するために、複数対のビス及びナットによって各フレーム同士が結合されている。

特開平１１−１８３３５９号公報

上記流体のリークは、一対のフレームがダイアフラムを圧縮する力が、全体的又は部分的に不足することに起因する。そこで、上記ダイアフラムの固定構造では、ダイアフラムを十分な力で均等に圧縮するために、多数のビス及びナットが用いられている。

しかしながら、上記ダイアフラムの固定構造では、部品点数が増加し、ダイアフラムポンプや弁装置のコストダウンを阻む一因となっている。また、ビス及びナットの締結作業は、手間がかかり、作業者に負担を強いると共に、ダイアフラムポンプや弁装置の組み立てに要する工数が増加する。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、部品点数を削減すると共に、組み立てを容易にすることにより、コストダウンを図ることができるダイアフラムの固定構造等を提供することを主たる目的としている。

本発明は、内部に空間を形成するケースに、前記空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定構造であって、前記ケースは、前記第１室側を形成する第１凹部を有する第１フレームと、前記第２室側を形成する第２凹部を有する第２フレームとを備え、前記第１フレームは、前記第２フレームに対向する第１フレーム本体と、前記第１フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第２フレーム側にのびる複数の第１腕部とを有し、前記第２フレームは、前記第１フレームに対向する第２フレーム本体と、前記第２フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第１フレーム側にのびる複数の第２腕部とを有し、前記第１フレームと前記第２フレームとの嵌め合わせにより、前記ダイアフラムの周縁部は、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で圧縮されて保持されるとともに、前記第１腕部と前記第２腕部とを前記ケースの外側から締め付ける締結具をさらに備えたことを特徴とする。

本発明に係る前記弁装置において、前記第１腕部及び前記第２腕部には、前記締結具の位置を保持するための位置ずれ防止手段が設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記位置ずれ防止手段は、前記各第１腕部に設けられた前記締結具よりも前記第２フレーム本体側でケース外方に張り出す第１抜け止め突起と、前記各第２腕部に設けられた前記締結具よりも前記第１フレーム本体側でケース外方に張り出す第２抜け止め突起とを含むことが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記位置ずれ防止手段は、前記第１腕部及び前記第２腕部の外周面を、前記ケースの外縁に沿ってのびる環状溝であることが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記第１腕部と前記第２腕部とが、前記ケースの外縁に沿って交互に設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記第１腕部と前記第２腕部とが、前記ケースの外周に沿って連続して設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記ダイアフラムの前記周縁部は、厚さが大きい厚肉部が連続して設けられていることが望ましい。

本発明に係る前記弁装置において、前記第１フレーム及び前記第２フレームには、前記厚肉部が配される位置決め用の凹溝が形成されていることが望ましい。

本発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造を備えたダイアフラムポンプであって、前記第１フレームは、前記第１室に連通する第１ポートが形成され、前記第２フレームは、前記第２室に連通する第２ポートが形成され、前記第１室には、前記第１ポートを介して、前記ダイアフラムを駆動するための流体が供給され、前記第２室には、前記第２ポートを介して、被処理流体が流出入することを特徴とする。

本発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造を備えた弁装置であって、前記第１フレームの前記第１室には、前記ダイアフラムを駆動するための駆動手段が設けられ、前記第２フレームは、前記第２室に流体を流入させる流入ポートと、前記第２室から流体を流出させる流出ポートとを有し、前記流出ポートは、周囲に弁座が形成された開口を有し、前記ダイアフラムは、前記弁座に着座又は離間して、前記流出ポートを開閉することを特徴とする。

本発明は、内部に空間を形成するケースに、前記空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定方法であって、前記ケースは、前記第１室側を形成する第１凹部を有する第１フレームと、前記第２室側を形成する第２凹部を有する第２フレームとを備え、前記第１フレームは、前記第２フレームに対向する第１フレーム本体と、前記第１フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第２フレーム側にのびる複数の第１腕部とを有し、前記第２フレームは、前記第１フレームに対向する第２フレーム本体と、前記第２フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第１フレーム側にのびる複数の第２腕部とを有し、前記第１フレームと前記第２フレームとを嵌め合わせるフレーム嵌め合わせ工程と、前記ダイアフラムの周縁部を、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で圧縮して保持するダイアフラム保持工程と、前記第１腕部と前記第２腕部とを前記ケースの外側から締結具を装着し、前記第１フレームと前記第２フレームとを締め付ける締結具装着工程とを含むことを特徴とする。

本発明は、内部に空間を形成するケースに、空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定構造であって、ケースが、第１室側を形成する第１凹部を有する第１フレームと、第２室側を形成する第２凹部を有する第２フレームとを備える。ダイアフラムの周縁部は、第１フレームと第２フレームとの嵌め合わせにより、第１フレームと第２フレームとの間で圧縮されて保持される。これにより、ダイアフラムの周縁部での被処理流体のリークが抑制される。

第１フレームは、第２フレームに対向する第１フレーム本体と、第１フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ第２フレーム側にのびる複数の第１腕部とを有し、第２フレームは、第１フレームに対向する第２フレーム本体と、第２フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ第１フレーム側にのびる複数の第２腕部とを有する。さらに、本ダイアフラムの固定構造は、第１腕部と第２腕部とをケースの外側から締め付ける締結具を備えるので、第１フレームと第２フレームとの強固な嵌め合わせの状態が実現される。従って、ダイアフラムの固定構造の部品点数を削減すると共に、組み立てを容易にして、コストダウンを図ることが可能となる。

本発明のダイアフラムポンプは、前記ダイアフラムの固定構造を備え、第１フレームの第１室には、第１ポートを介して、ダイアフラムを駆動するための流体が供給され、第２フレームの第２室には、第２ポートを介して、被処理流体が流出入する。これにより、簡素かつ安価な構成のダイアフラムポンプで、被処理流体を正確な分量で送出することが可能となる。

本発明の弁装置は、前記ダイアフラムの固定構造を備え、第１フレームの第１室には、ダイアフラムを駆動するための駆動手段が設けられ、第２フレームは、前記第２室に流体を流入させる流入ポートと、前記第２室から流体を流出させる流出ポートとを有する。流出ポートは、周囲に弁座が形成された開口を有し、ダイアフラムは、弁座に着座又は離間して、流出ポートを開閉する。これにより、簡素かつ安価な構成の弁装置で、被処理流体を正確な分量で送出することが可能となる。

本発明のダイアフラムの固定方法は、第１フレームと第２フレームとを嵌め合わせるフレーム嵌め合わせ工程を含む。これにより、第１フレームと第２フレームとが十分な力で強固に嵌め合わされる。さらに、本固定方法は、ダイアフラムの周縁部を第１フレームと第２フレームとの間で圧縮して保持するダイアフラム保持工程を含むので、ダイアフラムの周縁部での被処理流体のリークが抑制される。さらに、本固定方法は、ケースの外側から締結具を装着し、第１フレームと第２フレームとを締め付けて強固な嵌め合わせの状態を実現する締結具装着工程とを含むので、第１フレームと第２フレームとが強固に一体化され、ダイアフラムの周縁部での被処理流体のリークがより一層抑制される。

本発明の一実施形態に係るダイアフラムポンプを備えた分析装置の一部の構成を示す説明図である。 図１のダイアフラムポンプの斜視図である。 図２のダイアフラムポンプの平面図である。 図３のダイアフラムのＡ−Ａ線断面図である。 図３のダイアフラムのＢ−Ｂ線断面図である。 図２のダイアフラムポンプの組み立て斜視図である。 図６の第１ケース又は第２ケースの斜視図である。 図６のダイアフラムの断面図である。 本発明の別の実施形態に係る弁装置の構成を示す断面図である。 図９のソレノイドコイルに通電された状態の弁装置を示す断面図である。 図９のケースの斜視図である。 図１１のケースの組み立て斜視図である。

以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。
（第１実施形態）

図１は、本発明の第１実施形態に係るダイアフラムポンプ１の概略構成が示されている。ダイアフラムポンプ１は、試料等の被処理流体を定量で送出する。ダイアフラムポンプ１は、内部に空間２０を形成するケース２と、空間２０を第１室２１と第２室２２とに仕切るダイアフラム３とを有している。気体等の流体が第１室２１に充填され排出されることにより、被処理流体が第２室２２から送出される。

すなわち、第１室２１に充填され、排出される気体によってダイアフラム３が駆動されて変形することにより、定量の流体が第２室２２から送出される。送出される流体の体積は、空間２０の容積及び空間２０内に占めるダイアフラム３の体積等によって定められる。

図２及び３には、ダイアフラムポンプ１の外観が示されている。図４及び図５には、図３にて示されるダイアフラムポンプ１のＡ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面図が示されている。図６には、ダイアフラムポンプ１の組立て斜視図が示されている。ダイアフラム３は、固定構造４によってケース２に固定されている。

ダイアフラムポンプ１のケース２は、第１凹部５０を有する第１フレーム５と、第２凹部６０を有する第２フレーム６とを備えている。第１フレーム５と第２フレーム６とは、互いに嵌め合わせられ、締結具７を介して、強固な嵌め合わせの状態が実現されている。第１凹部５０は、第１室２１側の空間２０ａを形成する。第２凹部６０は、第２室２２側の空間２０ｂを形成する。第１凹部５０と第２凹部６０とは、互いに対向して配置されている。第１凹部５０及び第２凹部６０は、すり鉢状に形成されている。

第１フレーム５及び第２フレーム６を構成する材料は、耐薬品性等を考慮して設定されている。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）。ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）又はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン）等が使用される。本実施形態では、第１フレーム５と第２フレーム６とは、接着等を伴うことなく、機械的な嵌め合わせによって接合されているので、難接着材料を適用することができ、材料選択の自由度が高められる。

図４及び５に示されるように、ダイアフラム３は、空間２０を第１室２１と第２室２２とに仕切る膜部３１と、膜部３１の外周縁に形成されている周縁部３２とを有している。周縁部３２は、第１フレーム５と第２フレーム６とによって挟持されている。膜部３１が弾性変形することにより、第１室２１及び第２室２２の容積が交互に増減する。

ダイアフラム３の周縁部３２は、第１フレーム５と第２フレーム６との嵌め合わせにより、第１フレーム５と第２フレーム６との間で圧縮されて保持されている。これにより、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークが抑制される。

ダイアフラム３は、例えば、ゴム成分として、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）、フッ素系ゴム（ＦＫＭ、ＦＰＭ、ＦＦＫＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブチレン系ゴム（ＩＩＲ）又はシリコーンゴム（ＶＭＱ）の１種以上を含んでいる弾性材料によって構成されている。ポリマー主鎖に二重結合を含むゴム材料を用いた場合、長期間にわたる使用の際に、ポリマー主鎖が切断され、ダイアフラム３の耐久性能が維持できなくなるおそれがある。上記ゴム成分の中では、ガスバリア性、耐熱性、耐薬品性及び製造コストの観点から、特にエチレン−プロピレン−ジエンが好ましい。

図７は、第１フレーム５を示している。図２，３，５及び７等に示されるように、第１フレーム５は、上記第１凹部５０と、第２フレーム６に対向する第１フレーム本体５１と、第２フレーム６を抜け止め状態に保持する第１腕部５２とを有している。第１凹部５０は、第１フレーム本体５１の第２フレーム６に対向する内端面に形成されている。第１フレーム本体５１は、概略円柱状に形成されている。第１腕部５２は、第１フレーム本体５１の外縁に沿って間欠的に複数設けられている。

図６，７に示されるように、本実施形態では、第１フレーム５と第２フレーム６とは、同一の形状に形成されている。従って、第１フレーム５と第２フレーム６とを同一の金型によって製造することができ、ダイアフラムポンプ１の製造コストを低減することができる。

第２フレーム６は、第１フレーム５に対向する第２フレーム本体６１と、第１フレーム５を抜け止め状態に保持する第２腕部６２とを有している。第２フレーム本体６１の第１フレーム５に対向する内端面には、第２凹部６０が形成されている。第２フレーム本体６１は、概略円柱状に形成されている。第２腕部６２は、第２フレーム本体６１の外縁に間欠的に複数設けられている。

上述した第１フレーム５と第２フレーム６との嵌め合わせの際に、第１腕部５２と第２フレーム６との間に生ずる摩擦力によって、第２フレーム６が抜け止め状態に保持される。さらには、第２腕部６２と第１フレーム５との間に生ずる摩擦力によって、第１フレーム５と第２フレーム６との強固な嵌め合わせの状態が実現される。

第１腕部５２及び第２腕部６２には、ケース２の外側から締結具７が装着されている。本実施形態では、締結具７として、弾性変形可能な金属からなるスナップリングが適用されている。締結具７は、第１腕部５２及び第２腕部６２に脱着自在に構成されていてもよい。締結具７が第１腕部５２及び第２腕部６２に装着されると、第１腕部５２及び第２腕部６２が締結具７によって締め付けられ、第１フレーム５が抜け止め状態に保持される。これにより、ビス及びナットを締結することなく、第１フレーム５と第２フレーム６とが嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３の固定構造４の部品点数を削減すると共に、組み立てを容易にして、コストダウンを図ることが可能となる。さらには、ダイアフラムポンプ１の構成を簡素かつ安価なものとすることが可能となる。

第１腕部５２には、締結具７の位置を保持するための位置ずれ防止手段５３が設けられている。位置ずれ防止手段５３は、各第１腕部５２に設けられた締結具７よりも第２フレーム本体６１側でケース２の外方に張り出す第１抜け止め突起５４を含んでいる。第１腕部５２に第１抜け止め突起５４が設けられることにより、第１腕部５２の外側は、階段状に形成されている。第１腕部５２の内側も、階段状に形成されている。

同様に、第２腕部６２には、締結具７の位置を保持するための位置ずれ防止手段６３が設けられている。位置ずれ防止手段６３は、各第２腕部６２に設けられた締結具７よりも第１フレーム本体５１側でケース２の外方に張り出す第２抜け止め突起６４を含んでいる。第２腕部６２に第２抜け止め突起６４が設けられることにより、第２腕部６２の外側は、階段状に形成されている。第２腕部６２の内側も、階段状に形成されている。

ケース２に締結具７が装着されることにより、締結具７は、第１抜け止め突起５４を第１腕部５２の先端の方向に付勢するとともに、第２抜け止め突起６４を第２腕部６２の先端の方向に付勢する。これにより、第１フレーム本体５１と第２フレーム本体６１とが密着され、ダイアフラム３の周縁部３２が第１フレーム本体５１及び第２フレーム本体６１によって圧縮状態で挟持される。従って、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークが一層抑制される。

位置ずれ防止手段５３、６３の形態は、上述した第１抜け止め突起５４、第２抜け止め突起６４に限られず、締結具７の位置を保持するための機能を有する形態であればよい。例えば、位置ずれ防止手段５３、６３は、第１腕部５２及び第２腕部６２の外周面を、ケース２の外縁に沿ってのびる環状溝（図示せず）であってもよい。かかる環状溝によっても、締結具７の位置が保持されるとともに、締結具７が発生する付勢力によって、第１フレーム本体５１と第２フレーム本体６１との密着性が高められ、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークが一層抑制される。

図４，７に示されるように、第１フレーム５には、第１室２１に連通する第１ポート５７が形成されている。第１ポート５７の先端部には、配管を接続するためのニップル５８が形成されている。第１室２１には、配管及び第１ポート５７を介して、ダイアフラム３を駆動するための気体が流入出される。なお、第１腕部５２は、ニップル５８との干渉を回避して設けられている。

本実施形態では、第１ポート５７は、円柱状の第１フレーム５の端面に沿ってのび、側面に形成されているニップル５８に連通しているが、第１ポート５７は、円柱状の第１フレーム５の端面に向かってのびる形態であってもよい。この場合、ニップル５８は、第１フレーム５の端面に形成される。

図４，７に示されるように、第２フレーム６には、第２室２２に連通する第２ポート６７が形成されている。第２ポート６７の先端部には、配管を接続するためのニップル６８が形成されている。第２室２２には、配管及び第２ポート６７を介して、被処理流体が流入出される。なお、第２腕部６２は、ニップル６８との干渉を回避して設けられている。第１フレーム５と第２フレーム６とは、ニップル５８とニップル６８とを位置を揃えて、嵌め合わされる。

本実施形態では、第２ポート６７は、円柱状の第２フレーム６の端面に沿ってのび、側面に形成されているニップル６８に連通しているが、第２ポート６７は、円柱状の第２フレーム６の端面に向かってのびる形態であってもよい。この場合、ニップル６８は、第２フレーム６の端面に形成される。

図２，６に示されるように、第１腕部５２と第２腕部６２とは、ケース２の外周に沿って交互に設けられている。これにより、ダイアフラム３の周縁部３２を均等に圧縮することが可能となり、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。

さらに、本実施形態では、第１腕部５２と第２腕部６２とがケース２の外周に沿って連続して設けられている。これにより、ダイアフラム３の周縁部３２を十分な力で均等に圧縮することが可能となり、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。

図６，７に示されるように、第１フレーム５の隣り合う第１腕部５２の間には、第３凹部５９が形成されている。第３凹部５９は、第２フレーム６の第２腕部６２に対応する形状で階段状に形成されている。第３凹部５９は、第２フレーム６の第２腕部６２と嵌め合わされる。上記嵌め合わせにより、第１フレーム５と第２フレーム６とがより一層強固に嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。

一方、第２フレーム６の隣り合う第２腕部６２の間には、第４凹部６９が形成されている。第４凹部６９は、第１フレーム５の第１腕部５２に対応する形状で階段状に形成されている。第４凹部６９は、第１フレーム５の第１腕部５２と嵌め合わされる。上記嵌め合わせにより、第１フレーム５と第２フレーム６とがより一層強固に嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。

図８は、ダイアフラム３のＡ−Ａ線断面を示している。ダイアフラム３の周縁部３２は、膜部３１よりも厚さが大きい厚肉部３３が連続して設けられている。これにより、ダイアフラム３の耐久性を十分に確保したうえで、第１フレーム５及び第２フレーム６が、厚肉部３３に十分な圧力をかけてダイアフラム３を保持でき、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。

図７に示されるように、第１フレーム５には、厚肉部３３が嵌合される凹溝５５が形成されている。同様に、第２フレーム６には、厚肉部３３が嵌合される凹溝６５が形成されている。凹溝５５と凹溝６５の深さの合計は、厚肉部３３の厚さよりも小さく設定されている。このような凹溝５５及び６５によって、厚肉部３３が適度に圧縮され、ダイアフラム３の周縁部３２での被処理流体のリークがより一層抑制される。また、凹溝５５及び６５は、ダイアフラム３を第１フレーム５及び第２フレーム６の内部に組み込む際に位置決め用の溝として機能し、ダイアフラムポンプ１の生産効率を高める。

以下、本実施形態のケース２に、ダイアフラム３を固定するダイアフラムの固定方法について、図６を参照して説明する。ダイアフラムの固定方法は、フレーム嵌め合わせ工程と、ダイアフラム保持工程と、締結具装着工程とを含む。

フレーム嵌め合わせ工程では、ダイアフラム３を介して第１凹部５０（図５等参照）と第２凹部６０とが向かい合わされ、第１腕部５２と第２腕部６２とがケース２の外縁に沿って交互に配されながら、第１フレーム５と第２フレーム６とが嵌め合わせられる。ダイアフラム保持工程では、ダイアフラム３の周縁部３２が、第１フレーム５と第２フレーム６との間で圧縮して保持される。その後、締結具装着工程では、締結具７が、第１腕部５２及び第２腕部６２にケース２の外側から装着される。これにより、第１腕部５２及び第２腕部６２が締結具７によって締め付けられ、第１フレーム５と第２フレーム６との強固な嵌め合わせの状態が実現され、第１フレーム５と第２フレーム６とが強固に一体化される。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る弁装置を示している。弁装置８は、内部に空間２０Ａを形成するケース２Ａと、空間２０Ａを第１室２１Ａと第２室２２Ａとに仕切るダイアフラム３Ａとを有している。ダイアフラム３Ａは、固定構造４Ａによってケース２Ａに固定されている。

ケース２Ａは、第１凹部５０Ａを有する第１フレーム５Ａと、第２凹部６０Ａを有する第２フレーム６Ａとを備えている。 第１凹部５０Ａは、第１室２１Ａ側の空間を形成する。第２凹部６０Ａは、第２室２２Ａ側の空間を形成する。

ダイアフラム３Ａは、空間２０Ａを第１室２１Ａと第２室２２Ａとに仕切る膜部３１Ａと、膜部３１Ａの外周縁に形成されている周縁部３２Ａとを有している。周縁部３２Ａは、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとによって挟持されている。膜部３１Ａが弾性変形することにより、ダイアフラム３Ａは揺動可能とされる。

ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａは、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの嵌め合わせにより、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの間で圧縮されて保持されている。これにより、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークが抑制される。

第１フレーム５Ａ及び第２フレーム６Ａを構成する材料は、第１実施形態の第１フレーム５及び第２フレーム６と同様である。ダイアフラム３Ａを構成する材料についても、第１実施形態のダイアフラム３と同様である。

第１フレーム５Ａの 第１凹部５０Ａすなわち第１室２１Ａには、ダイアフラム３Ａを駆動する駆動手段８０が設けられている。ダイアフラム３Ａは、駆動手段８０によって駆動されて揺動する。駆動手段８０は、ダイアフラム３Ａと一体に揺動する揺動部材８１と、揺動部材８１の一端部を押圧する第１プランジャー（可動鉄心）８２と、揺動部材８１の他端部を押圧する第２プランジャー８３等を有している。揺動部材８１は、空間２０Ａに収容されている。揺動部材８１は、軸部材８１ａによって、回動自在に支持されている。軸部材８１ａの両端は、第１フレーム５Ａに支持されている。

第１プランジャー８２は、第１コイルばね８４、ソレノイドコイル８５及び固定鉄心８６によって駆動されて、その駆動力を揺動部材８１に伝達する。第２プランジャー８３は、第２コイルばね８７によって駆動されて、その駆動力を揺動部材８１に伝達する。第１コイルばね８４のばね荷重は、第２コイルばね８７のばね荷重よりも大きく設定されている。第１プランジャー８２及び第２プランジャー８３によって伝達された駆動力を受け、揺動部材８１及びダイアフラム３Ａは、軸部材８１ａを回転軸としてシーソー状に回動する。

第２フレーム６Ａは、第２室２２Ａに流体を流入させる流入ポート（Commonポート）７１と、第２室２２Ａから流体を流出させるＮＣ（Normally Close）流出ポート７２及びＮＯ（Normally Open）流出ポート７３とを有している。ＮＣ流出ポート７２は、周囲に弁座７２ａが形成された開口７２ｂを有している。ダイアフラム３Ａは、弁座７２ａに着座又は離間して、ＮＣ流出ポート７２を開閉する。ＮＯ流出ポート７３は、周囲に弁座７３ａが形成された開口７３ｂを有している。ダイアフラム３Ａは、弁座７３ａに着座又は離間して、ＮＯ流出ポート７３を開閉する。揺動部材８１が回動することにより、ＮＣ流出ポート７２又はＮＯ流出ポート７３のうちいずれか一方のポートが閉鎖され、他方のポートが開放される。これにより、各ポートが交互に開閉される。本実施形態に係る弁装置８は、駆動手段８０のソレノイドコイル８５が発生する電磁力によってダイアフラム３Ａを駆動し、ＮＣ流出ポート７２及びＮＯ流出ポート７３を開閉して流路を切り替える、いわゆる電磁弁である。

以下、弁装置８の開閉動作が説明される。流入ポート７１は、常時開放されており、流入ポート７１から第２室２２Ａ内に流体が供給される。既に述べたように、第１コイルばね８４のばね荷重は、第２コイルばね８７のばね荷重よりも大きいので、第１コイルばね８４が発生する弾性力は、第２コイルばね８７が発生する弾性力よりも大きい。そのため、通常時においては、揺動部材８１及びダイアフラム３Ａの姿勢は、図９に示されるように、図中反時計回りに回動された姿勢で維持され、ＮＣ流出ポート７２が閉鎖され、ＮＯ流出ポート７３が開放される。これに伴い、矢印Ａにて示されるように、流入ポート７１から第２室２２Ａに流れ込んだ流体は、ＮＯ流出ポート７３から送出される。

図１０は、ソレノイドコイル８５に通電された状態の弁装置８を示している。ソレノイドコイル８５に所定の電流が流れると、その電磁力によって第１プランジャー８２が第１コイルばね８４を圧縮する方向に移動する。このとき、第２プランジャー８３が揺動部材８１を押圧しているので、揺動部材８１及びダイアフラム３Ａが時計回りに回動され、ＮＯ流出ポート７３が閉鎖され、ＮＣ流出ポート７２が開放される。これに伴い、矢印Ｂにて示されるように、流入ポート７１から第２室２２Ａに流れ込んだ流体は、ＮＣ流出ポート７２から送出される。

図１１は、弁装置８に備えられるケース２Ａの斜視図を示している。図１２は、ケース２Ａとダイアフラム３Ａとの組み立て斜視図を示している。第１フレーム５Ａは、上記第１凹部５０Ａと、第２フレーム６Ａに対向する第１フレーム本体５１Ａと、第２フレーム６Ａを抜け止め状態に保持する第１腕部５２Ａとを有している。図９に示されるように、第１凹部５０Ａは、第１フレーム本体５１Ａの第２フレーム６Ａに対向する内端面に形成されている。第１腕部５２Ａは、第１フレーム本体５１Ａの外縁に沿って複数設けられている。第２フレーム６Ａは、第１フレーム５Ａに対向する第２フレーム本体６１Ａと、第１フレーム５Ａを抜け止め状態に保持する第２腕部６２Ａとを有している。第２フレーム本体６１Ａの第１フレーム５Ａに対向する内端面には、第２凹部６０Ａが形成されている。第２腕部６２Ａは、第２フレーム本体６１Ａの外縁に沿って複数設けられている。

上述した第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの嵌め合わせの際に、第１腕部５２Ａと第２フレーム６Ａとの間に生ずる摩擦力によって、第２フレーム６Ａが抜け止め状態に保持される。さらに、第２腕部６２Ａと第１フレーム５Ａとの間に生ずる摩擦力によって、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの強固な嵌め合わせの状態が実現される。

第１腕部５２Ａ及び第２腕部６２Ａには、ケース２Ａの外側から締結具７Ａが装着されている。本実施形態では、締結具７Ａとして、弾性変形可能な金属からなるスナップリングが適用されている。締結具７Ａは、第１腕部５２及び第２腕部６２に脱着自在に構成されていてもよい。締結具７Ａが第１腕部５２及び第２腕部６２に装着されると、第１腕部５２及び第２腕部６２が締結具７Ａによって締め付けられ、第１フレーム５Ａが抜け止め状態に保持される。これにより、ビス及びナットを締結することなく、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとが嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３Ａの固定構造４Ａの部品点数を削減すると共に、組み立てを容易にして、コストダウンを図ることが可能となる。さらには、弁装置８の構成を簡素かつ安価なものとすることが可能となる。本実施形態では、第１腕部５２及び第２腕部６２への装着の容易性を考慮して、２分割された一対の締結具７Ａが適用されているが、一体的に形成された環状の締結具であってもよい。

第１腕部５２Ａには、締結具７Ａの位置を保持するための位置ずれ防止手段５３Ａが設けられている。位置ずれ防止手段５３Ａは、各第１腕部５２Ａに設けられた締結具７Ａよりも第２フレーム本体６１Ａ側でケース２Ａの外方に張り出す第１抜け止め突起５４Ａを含んでいる。第１腕部５２Ａに第１抜け止め突起５４Ａが設けられることにより、第１腕部５２Ａの外側は、階段状に形成されている。第１腕部５２Ａの内側も、階段状に形成されている。

同様に、第２腕部６２Ａには、締結具７Ａの位置を保持するための位置ずれ防止手段６３Ａが設けられている。位置ずれ防止手段６３Ａは、各第２腕部６２Ａに設けられた締結具７Ａよりも第１フレーム本体５１Ａ側でケース２Ａの外方に張り出す第２抜け止め突起６４Ａを含んでいる。第２腕部６２Ａに第２抜け止め突起６４Ａが設けられることにより、第２腕部６２Ａの外側は、階段状に形成されている。第２腕部６２Ａの内側も、階段状に形成されている。

ケース２Ａに締結具７Ａが装着されることにより、締結具７Ａは、第１抜け止め突起５４Ａを第１腕部５２Ａの先端の方向に付勢するとともに、その反作用で、第２抜け止め突起６４Ａを第２腕部６２Ａの先端の方向に付勢する。これにより、第１フレーム本体５１Ａと第２フレーム本体６１Ａとが密着され、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａが第１フレーム本体５１Ａ及び第２フレーム本体６１Ａによって圧縮状態で挟持される。従って、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークが一層抑制される。

図１２に示されるように、本実施形態では、位置ずれ防止手段５３Ａとして、第１フレーム本体５１Ａの外縁に、第３凹部５６Ａが設けられている。同様に位置ずれ防止手段６３Ａとして、第２フレーム本体６１Ａの外縁に、第４凹部６６Ａが設けられている。第３凹部５６Ａ及び第４凹部６６Ａには、締結具７Ａの先端部に内方に突き出して形成されている凸部７０Ａが嵌合される。第３凹部５６Ａ及び第４凹部６６Ａと凸部７０Ａとの嵌合により、締結具７Ａの位置ずれ及び離脱が防止される。

位置ずれ防止手段５３Ａの形態は、上述した第１抜け止め突起５４Ａ、第３凹部５６Ａに限られず、締結具７Ａの位置を保持するための機能を有する形態であればよい。同様に、位置ずれ防止手段６３Ａの形態も、上述した第２抜け止め突起６４Ａ、第４凹部６６Ａに限られず、締結具７Ａの位置を保持するための機能を有する形態であればよい。例えば、位置ずれ防止手段５３Ａ、６３Ａは、第１腕部５２Ａ及び第２腕部６２Ａの外周面を、ケース２Ａの外縁に沿ってのびる環状溝（図示せず）であってもよい。かかる環状溝によっても、締結具７Ａの位置が保持されるとともに、締結具７Ａが発生する付勢力によって、第１フレーム本体５１Ａと第２フレーム本体６１Ａとの密着性が高められ、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークが一層抑制される。

第１腕部５２Ａと第２腕部６２Ａとは、ケース２Ａの外周に沿って交互に設けられている。これにより、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａを均等に圧縮することが可能となり、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークがより一層抑制される。

さらに、本実施形態では、第１腕部５２Ａと第２腕部６２Ａとがケース２Ａの外周に沿って連続して設けられている。これにより、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａを十分な力で均等に圧縮することが可能となり、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークがより一層抑制される。

第１フレーム５Ａの隣り合う第１腕部５２Ａの間には、第５凹部５９Ａが形成されている。第５凹部５９Ａは、第２フレーム６Ａの第２腕部６２Ａに対応する形状で階段状に形成されている。第５凹部５９Ａは、第２フレーム６Ａの第２腕部６２Ａと嵌め合わされる。上記嵌め合わせにより、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとがより一層強固に嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークがより一層抑制される。

一方、第２フレーム６Ａの隣り合う第２腕部６２Ａの間には、第６凹部６９Ａが形成されている。第６凹部６９Ａは、第１フレーム５Ａの第１腕部５２Ａに対応する形状で階段状に形成されている。第６凹部６９Ａは、第１フレーム５Ａの第１腕部５２Ａと嵌め合わされる。上記嵌め合わせにより、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとがより一層強固に嵌め合わされて、一体化される。従って、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークがより一層抑制される。

ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａは、膜部３１Ａよりも厚さが大きい厚肉部３３Ａが連続して設けられている。これにより、ダイアフラム３Ａの耐久性を十分に確保したうえで、第１フレーム５Ａ及び第２フレーム６Ａが、厚肉部３３Ａに十分な圧力をかけてダイアフラム３Ａを保持でき、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａでの被処理流体のリークがより一層抑制される。

第２フレーム６Ａには、厚肉部３３Ａが嵌合される凹溝６５Ａが形成されている。

以下、本実施形態のケース２Ａに、ダイアフラム３Ａを固定するダイアフラムＡの固定方法について、図１１を参照して説明する。ダイアフラム３Ａの固定方法は、フレーム嵌め合わせ工程と、ダイアフラム保持工程と、締結具装着工程とを含む。

フレーム嵌め合わせ工程では、ダイアフラム３Ａを介して第１凹部５０Ａ（図９等参照）と第２凹部６０Ａとが向かい合わされ、第１腕部５２Ａと第２腕部６２Ａとがケース２Ａの外縁に沿って交互に配されながら、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとが嵌め合わせられる。ダイアフラム保持工程では、ダイアフラム３Ａの周縁部３２Ａが、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの間で圧縮して保持される。その後、締結具装着工程では、締結具７Ａが、第１腕部５２Ａ及び第２腕部６２Ａにケース２Ａの外側から装着される。これにより、第１腕部５２Ａ及び第２腕部６２Ａが締結具７Ａによって締め付けられ、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとが抜け止め状態に保持される。従って、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとの強固な嵌め合わせの状態が実現され、第１フレーム５Ａと第２フレーム６Ａとが強固に一体化される。

以上、本発明の弁装置が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

１ ダイアフラムポンプ
２ ケース
３ ダイアフラム
４ 固定構造
５ 第１フレーム
６ 第２フレーム
７ 締結具
８ 弁装置
２０ 空間
２１ 第１室
２２ 第２室
３２ 周縁部
３３ 厚肉部
５０ 第１凹部
５１ 第１フレーム本体
５２ 第１腕部
５３ 位置ずれ防止手段
５４ 第１抜け止突起
６０ 第２凹部
６１ 第２フレーム本体
６２ 第２腕部
６３ 位置ずれ防止手段
６４ 第２抜け止突起
７１ 流入ポート
７２ ＮＣ流出ポート
７３ ＮＯ流出ポート
８０ 駆動手段

Claims (11)

1. 内部に空間を形成するケースに、前記空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定構造であって、
   前記ケースは、前記第１室側を形成する第１凹部を有する第１フレームと、前記第２室側を形成する第２凹部を有する第２フレームとを備え、
   前記第１フレームは、前記第２フレームに対向する第１フレーム本体と、前記第１フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第２フレーム側にのびる複数の第１腕部とを有し、
   前記第２フレームは、前記第１フレームに対向する第２フレーム本体と、前記第２フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第１フレーム側にのびる複数の第２腕部とを有し、
   前記第１フレームと前記第２フレームとの嵌め合わせにより、前記ダイアフラムの周縁部は、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で圧縮されて保持されるとともに、
   前記第１腕部と前記第２腕部とを前記ケースの外側から締め付ける締結具をさらに備えたことを特徴とするダイアフラムの固定構造。
2. 前記第１腕部及び前記第２腕部には、前記締結具の位置を保持するための位置ずれ防止手段が設けられている請求項１記載のダイアフラムの固定構造。
3. 前記位置ずれ防止手段は、前記各第１腕部に設けられた前記締結具よりも前記第２フレーム本体側でケース外方に張り出す第１抜け止め突起と、前記各第２腕部に設けられた前記締結具よりも前記第１フレーム本体側でケース外方に張り出す第２抜け止め突起とを含む請求項２記載のダイアフラムの固定構造。
4. 前記位置ずれ防止手段は、前記第１腕部及び前記第２腕部の外周面を、前記ケースの外縁に沿ってのびる環状溝である請求項２記載のダイアフラムの固定構造。
5. 前記第１腕部と前記第２腕部とが、前記ケースの外縁に沿って交互に設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造。
6. 前記第１腕部と前記第２腕部とが、前記ケースの外周に沿って連続して設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造。
7. 前記ダイアフラムは、前記空間を第１室と第２室とに仕切る膜部と、前記膜部の外周縁に形成された周縁部とを有し、前記周縁部は、前記膜部よりも厚さが大きい厚肉部が連続して設けられている請求項１乃至６のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造。
   
8. 前記第１フレーム及び前記第２フレームには、前記厚肉部が配される位置決め用の凹溝が形成されている請求項７記載のダイアフラムの固定構造。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造を備え、
   前記第１フレームは、前記第１室に連通する第１ポートが形成され、
   前記第２フレームは、前記第２室に連通する第２ポートが形成され、
   前記第１室には、前記第１ポートを介して、前記ダイアフラムを駆動するための流体が供給され、
   前記第２室には、前記第２ポートを介して、被処理流体が流出入することを特徴とするダイアフラムポンプ。
10. 請求項１乃至７のいずれかに記載のダイアフラムの固定構造を備え、
    前記第１フレームの前記第１室には、前記ダイアフラムを駆動するための駆動手段が設けられ、
    前記第２フレームは、前記第２室に流体を流入させる流入ポートと、前記第２室から流体を流出させる流出ポートとを有し、
    前記流出ポートは、周囲に弁座が形成された開口を有し、
    前記ダイアフラムは、前記弁座に着座又は離間して、前記流出ポートを開閉することを特徴とする弁装置。
11. 内部に空間を形成するケースに、前記空間を第１室と第２室とに仕切るダイアフラムを固定するダイアフラムの固定方法であって、
    前記ケースは、前記第１室側を形成する第１凹部を有する第１フレームと、前記第２室側を形成する第２凹部を有する第２フレームとを備え、
    前記第１フレームは、前記第２フレームに対向する第１フレーム本体と、前記第１フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第２フレーム側にのびる複数の第１腕部とを有し、
    前記第２フレームは、前記第１フレームに対向する第２フレーム本体と、前記第２フレーム本体の外縁に沿って間欠的に設けられかつ前記第１フレーム側にのびる複数の第２腕部とを有し、
    前記第１フレームと前記第２フレームとを嵌め合わせるフレーム嵌め合わせ工程と、
    前記ダイアフラムの周縁部を、前記第１フレームと前記第２フレームとの間で圧縮して保持するダイアフラム保持工程と、
    前記第１腕部と前記第２腕部とを前記ケースの外側から締結具を装着し、前記第１フレームと前記第２フレームとを締め付ける締結具装着工程とを含むことを特徴とするダイアフラムの固定方法。

Images