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

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 Download PDF

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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。
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