JP6934320B2 - 逆止弁構造およびダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラムポンプおよび当該ダイヤフラムポンプに好適に利用される逆止弁構造に関する。

現在、例えば、携帯型ガス検知器のある種のものにおいては、ガス検知部に被検ガスを導入するための手段として、例えばダイヤフラムポンプが利用されている。ダイヤフラムポンプにあっては、通常、ダイヤフラムによって形成されるポンプ室と連通する吸入流路および吐出流路の各々に、一方向の流体流を許容しその逆方向の流体流を禁止する逆止弁構造が採用されている。

このようなダイヤフラムポンプにおいては、小型のものとして構成されることが望まれており、逆止弁構造を構成する逆止弁としては、例えば図１５に示すように、片持ち支持構造の弁体を備えた薄膜状のものが好適に用いられている。この逆止弁９０は、固定部９１と、先端部が自由端とされかつ基端部が固定部９１に片持ち状に支持された弁体９５とを備えている。弁体９５は、基端が固定部９１に連続する例えば平板状の連結部９７と、連結部９７の先端に連続する流体の流路を閉塞する例えば円板状の流路開閉部９６とを有する。９２は切り欠きである。
このような片持ち支持構造の弁体を備えた逆止弁は、例えば特許文献１に記載されている。

このような逆止弁９０による逆止弁構造においては、例えば図１６に示すように、ダイヤフラム（図示せず）の容積変化（膨張）によって、吸入流路Ｒの出口に形成された弁座１００に密着する弁体９５が弾性的に変形され、吸入流路Ｒが開放される。これにより、
外部から流体（図１６において白抜きの矢印で示す。）が吸入されてポンプ室Ｐｒに導入される。このとき、吐出流路の逆止弁構造においては、弁体が弁座に密着して吐出流路が閉塞された状態とされる。
一方、流体がポンプ室Ｐｒから吐出される際には、ダイヤフラムの容積変化（収縮）によって、ポンプ室Ｐｒからの吐出流路の出口に形成された弁座に密着する弁体が弾性的に変形される。これにより、吐出流路が開放されて流体が外部に吐出される。このとき、吸入流路Ｒの逆止弁構造においては、弁体９５が弁座１００に密着して吸入流路Ｒが閉塞された状態とされる。

特開２００８−１０６８８９号公報

而して、片持ち支持構造の弁体を備えた逆止弁による逆止弁構造においては、流量特性が安定せず、製品毎の流量特性のバラツキが大きいという問題が生ずることが判明した。このような問題は、ダイヤフラムポンプが低温環境で使用される場合（低温の流体が吸引吐出される場合）において特に顕著に生ずる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、安定した流量特性を得ることのできるダイヤフラムポンプおよび当該ダイヤフラムポンプに好適に利用される逆止弁構造を提供することを目的とする。

本発明の逆止弁構造は、第一空間から第二空間へ向かう流体の流れを許容し、その逆方向への流体の流れを禁止する逆止弁構造において、
前記第一空間と連通する連通路を有し、当該連通路の出口に弁座部が形成された第一の弁保持部材と、当該第一の弁保持部材に対接されて設けられた、前記弁座部に対向する位置に前記第二空間と連通する弁室が形成された第二の弁保持部材と、先端部が自由端とされかつ基端部が前記第一の弁保持部材と前記第二の弁保持部材とによって狭持保持される固定部に片持ち状に支持された弁体を有する薄膜状の逆止弁とを備えており、
前記弁体は、前記連通路を閉塞する流路開閉部と、前記流路開閉部の先端部に形成され当該流路開閉部に連続して外方に突出して延びる片状突出部とを有し、
当該片状突出部の少なくとも弁室側の面に常時当接して当該弁体の可動範囲を制限する支持部が、前記第二の弁保持部材に形成され、
前記弁体は、前記連通路が開閉されるに際して前記片状突出部が前記支持部に対して前記弁体の長さ方向に摺動されるよう構成されていることを特徴とする。

本発明のダイヤフラムポンプは、ポンプ室の内面の一部を画成する弾性変形可能なダイヤフラムと、
各々前記ポンプ室と連通する吸入側連通路および吐出側連通路を有し、当該吐出側連通路の出口に吐出側弁座部が形成されると共に当該吸入側連通路の入口に吸入側弁室が形成された、前記ダイヤフラムと共に前記ポンプ室を画成するポンプ室画成部材と、
当該ポンプ室画成部材に対接されて設けられた、前記吐出側弁座部に対向する位置に外部への吐出流路と連通する吐出側弁室が形成されると共に前記吸入側弁室に対向する位置に開口する外部からの吸入流路の出口に吸入側弁座部が形成されたポンプヘッドと、
各々先端部が自由端とされかつ基端部が前記ポンプ室画成部材と前記ポンプヘッドとによって狭持保持される固定部に片持ち状に支持された吸入側弁体および吐出側弁体を有する薄膜状の逆止弁と
を備えており、
前記吸入側弁体および前記吐出側弁体の各々は、前記吸入側連通路または吐出側連通路を閉塞する流路開閉部と、前記流路開閉部の先端部に形成され当該流路開閉部に連続して外方に突出して延びる片状突出部とを有し、
前記吸入側弁体における片状突出部の少なくとも吸入側弁室側の面に常時当接して当該吸入側弁体の可動範囲を制限する支持部が前記ポンプ室画成部材に形成されていると共に、前記吐出側弁体における片状突出部の少なくとも吐出側弁室側の面に常時当接して当該吐出側弁体の可動範囲を制限する支持部が前記ポンプヘッドに形成され、
前記吸入側弁体および前記吐出側弁体の各々は、前記吸入側連通路および吐出側連通路が開閉されるに際して前記片状突出部が前記支持部に対して前記弁体の長さ方向に摺動されるよう構成されていることを特徴とする。

本発明のダイヤフラムポンプにおいては、前記吸入側弁体および前記吐出側弁体は、基端部が互いに逆側に位置された状態で並設されていることが好ましい。

本発明の逆止弁構造によれば、片持ち支持構造の弁体の自由端とされた先端部に形成された片状突出部が第二の弁体保持部材に形成された支持部に当接されていることにより、弁体の弾性的な変形によって流路が開閉されるに際して当該弁体の先端部が摺動するよう動作される。このため、弁体の動作を安定させることができる。
従って、このような逆止弁構造が採用されたダイヤフラムポンプによれば、安定した流量特性を得ることができて、製品毎の流量特性のバラツキを小さくすることができる。特に、ダイヤフラムポンプが低温環境下で使用される場合（低温の流体が吸引吐出される場合）に極めて有用なものとなる。

本発明の逆止弁構造の一例における構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す逆止弁構造における流路が開放された状態を示す断面図である。 本発明のダイヤフラムポンプの一例における構成を概略的に示す断面図である。 図３に示すダイヤフラムポンプにおける吸入流路の逆止弁構造を概略的に示す拡大断面図である。 図３に示すダイヤフラムポンプにおける吐出流路の逆止弁構造を概略的に示す拡大断面図である。 図３に示すダイヤフラムポンプにおけるポンプ部を構成するポンプ室画成部材の構成を示す平面図である。 図６におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３に示すダイヤフラムポンプにおけるポンプ部を構成するポンプヘッドの構成を示す底面図である。 逆止弁の一例における構成を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 図３に示すダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラム駆動機構の構成を概略的に示す断面図である。 吸入流路の逆止弁構造において、吸入流路が開放された状態を概略的に示す断面図である。 実験例において作製したポンプの流量特性を測定するための実験装置の構成を概略的に示す観念図である。 実験例において作製した各々のポンプの、５０℃の試験用ガスについての流量特性を示すグラフである。 実験例において作製した各々のポンプの、−２０℃の試験用ガスについての流量特性を示すグラフである。 従来のダイヤフラムポンプの逆止弁構造において用いられる逆止弁の一構成例を示す図であって、（ａ）平面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ線断面図、（ｃ）Ｅ−Ｅ線断面図である。 吸入流路の逆止弁構造において、吸入流路が開放された状態を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

〔逆止弁構造〕
図１は、本発明の逆止弁構造の一例における構成を概略的に示す断面図である。
この例の逆止弁構造は、第一の弁保持部材１０と、第二の弁保持部材１５と、第一の弁保持部材１０と第二の弁保持部材１５との間に設けられた薄膜状の逆止弁２０とを備えており、第一空間Ｓ１から第二空間Ｓ２へ向かう流体の流れを許容し、その逆方向への流体の流れを禁止する構成とされている。

第一の弁保持部材１０は、第一空間Ｓ１と連通する連通路１１を有している。この例における第一の弁保持部材１０においては、逆止弁２０が配置される一面に凹所１２が形成されており、当該凹所１２内において、例えば円筒状の弁座部１３が連通路１１の出口の周囲を囲むよう形成されている。

第二の弁保持部材１５は、逆止弁２０を介して第一の弁保持部材１０に対接されて設けられている。第二の弁保持部材１５における第一の弁保持部材１０が対接される他面には、第二空間Ｓ２と連通孔１６を介して連通する弁室１７が、第一の弁保持部材１０における弁座部１３に対向する位置に形成されている。

逆止弁２０は、シート状基材に切り欠きが形成されることにより片持ち支持構造の弁体２５が形成されて構成されている。この逆止弁２０は、第一の弁保持部材１０と第二の弁保持部材１５とによって狭持保持される固定部２１と、先端部が自由端とされかつ基端部が固定部２１に片持ち状に支持された弁体２５とを有する。２２は切り欠きである。
弁体２５は、第一の弁保持部材１０における弁座部１３のシート面に密着されて連通路１１を閉塞する例えば円板状の流路開閉部２６を備えている。流路開閉部２６は、幅寸法が当該流路開閉部２６の直径より小さい例えば平板状の連結部２７を介して固定部２１に連結されている。

逆止弁２０を構成する材料としては、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）やクロロプレンゴムなどの低温特性（耐寒性）に優れたゴム材料を用いることができる。

而して、上記の逆止弁構造において用いられる逆止弁２０には、弁体２５の先端部に、流路開閉部２６に連続して外方に突出して延びる片状突出部２８が形成されている。そして、当該片状突出部２８の少なくとも弁室１７側の面に当接して弁体２５の可動範囲を制限する支持部１８が第二の弁保持部材１５に形成されている。
この例においては、片状突出部２８は流路閉塞部２６の先端に形成された構成とされているが、片状突出部２８が形成される位置は流路閉塞部２６の先端に限定されない。また、片状突出部２８の形状は特に限定されるものではなく、複数の片状突出部２８が形成されていてもよい。さらにまた、弁体２５における片状突出部２８の両面の各々に、第一の弁保持部材１０および第二の弁保持部材１５が当接して片状突出部２８が支持された状態とされているが、少なくとも片状突出部２８の少なくとも弁室１７側の面が支持されていればよい。

上記の逆止弁構造においては、図２に示すように、流体（図２において白抜きの矢印で示す。）が第一空間Ｓ１から連通路１１を介して流入されると、弁座部１３のシート面に密着する弁体２５が例えば流体の圧力によって弾性的に変形されて流路が開放される。このとき、少なくとも第二の弁体保持部材１５における支持部１８が弁体２５における片状突出部２８の弁室１７側の面に当接されて当該片状突出部２８が支持されているため、自由端とされた弁体２５の先端部は、弁体２５の変形に伴って第一の弁保持部材１０および第二の弁保持部材１５間において弁体２５の長さ方向に摺動される。従って、この逆止弁構造においては、弁体２５の可動範囲が制限された状態で、流路が開放されることとなり、弁体２５の動作を安定させることができる。このため、第二空間Ｓ２に導入される流体の流量特性を安定させることができる。一方、第一空間Ｓ１からの流体の流入が停止されると、逆止弁２０自体の弾性によって弁体２５の先端部が摺動されながら移動され、弁体２５における流路開閉部２６が弁座部１３のシート面に密着して流路が閉塞された状態とされる。

以下、上記の逆止弁構造をダイヤフラムポンプに適用した具体例について説明する。

〔ダイヤフラムポンプ〕
図３は、本発明のダイヤフラムポンプの一例における構成を概略的に示す断面図である。図４は、図３に示すダイヤフラムポンプにおける吸入流路の逆止弁構造を概略的に示す拡大断面図である。図５は、図３に示すダイヤフラムポンプにおける吐出流路の逆止弁構造を概略的に示す拡大断面図である。以下においては、便宜上、図３における上下方向を「高さ方向」、左右方向を「長さ方向」というが、ダイヤフラムポンプの使用形態等を限定するものではない。
このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム３１を備えたポンプ部３０と、ダイヤフラム３１を駆動する駆動部６０とにより構成されている。

ポンプ部３０は、外力の作用により容積が膨張収縮されるポンプ室Ｐｒの内面の一部を画成する弾性変形可能なダイヤフラム３１と、ダイヤフラム３１と共にポンプ室Ｐｒを画成するポンプ室画成部材４０と、ポンプ室画成部材４０に対接されて設けられた、管状の吸入部５１ａおよび管状の吐出部５１ｂを有するポンプヘッド５０と、ポンプ室画成部材４０とポンプヘッド５０との間に設けられた薄膜状の逆止弁２０ａとを備えている。

ダイヤフラム３１は、一方向（高さ方向）に延びる駆動ロッド７５が設けられた例えば円錐台状の本体部３２と、本体部３２の周縁部分において周方向の全周に伸びるよう形成された径方向外方に突出する鍔部３３とを有しており、鍔部３３がポンプ室画成部材４０と後述する駆動部６０を構成するケーシング部材６１とによって狭持されて保持されている。

ダイヤフラム３１を構成する材料としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）やクロロプレンゴムなどのゴム材料およびその他の弾性体を用いることができる。

ポンプ室画成部材４０は、図６および図７に示すように、平面形状が例えば略矩形状（方形状）に形成されており、一面における中央部に、底面が平坦面とされた逆止弁配置用凹所４１が形成されている。逆止弁配置用凹所４１の底面には、さらに、後述する逆止弁２０ａの吸入側弁体２５ａおよび吐出側弁体２５ｂの各々に対応する位置に凹所４２ａ、４２ｂが並んで形成されている。吸入側弁体２５ａに対応する一方の凹所４２ａは、吸入側弁室を構成しており、当該一方の凹所４２ａには、ポンプ室Ｐｒと連通する吸入側連通路４３を形成する吸入孔４３ａが形成されている。また、吐出側弁体２５ｂに対応する他方の凹所４２ｂには、ポンプ室Ｐｒと連通する吐出側連通路４４を形成する吐出孔４４ａが吐出側弁体２５ｂにおける流路開閉部２６に対応する位置に開口するよう形成されていると共に、例えば円筒状の吐出側弁座部４５が吐出側連通路４４の出口の周囲を囲むよう形成されている。

ポンプヘッド５０は、図８に示すように、平面形状が例えば略矩形状（方形状）に形成されており、内部に吸入部５１ａを介して外部に開放された吸入流路５３（図４参照。）および吐出部５１ｂを介して外部に開放された吐出流路５５（図５参照。）を有する。この例においては、吸入部５１ａおよび吐出部５１ｂは互いに同一方向に平行に延びるよう設けられているが、用途に応じて互いに異なる方向に延びるよう設けられていてもよい。
ポンプ室画成部材４０と対接される面には、ポンプ室画成部材４０における凹所４２ａ、４２ｂに対向する位置に、凹所５２ａ，５２ｂが形成されている。一方の凹所５２ａには、吸入流路５３を形成する吸入孔５３ａが、吸入側弁体２５ａの流路開閉部２６に対応する位置に開口するよう形成されていると共に、例えば円筒状の吸入側弁座部５４が吸入流路５３の出口の周囲を囲むよう形成されている。また、他方の凹所５２ｂは、吐出側弁室を構成しており、当該他方の凹所５２ｂには、吐出流路５５を形成する吐出孔５５ａが形成されている。

逆止弁２０ａは、シート状基材に切り欠きが形成されることにより片持ち支持構造の吸入側弁体および吐出側弁体が互いに平行に延びるよう形成されて構成されている。
この例の逆止弁２０ａは、図９に示すように、ポンプ室画成部材４０とポンプヘッド５０とによって狭持保持される固定部２１と、各々先端部が自由端とされかつ基端部が固定部２１に片持ち状に支持された、互いに同一形状を有する吸入側弁体２５ａおよび吐出側弁体２５ｂとを有する。２２は切り欠きであり、２９はポンプ室画成部材４０に設けられた位置決めピン４１ａが挿入される係合用貫通孔である。
この例においては、吸入側弁体２５ａおよび吐出側弁体２５ｂは、基端部が互いに逆側に位置された状態で並設された構成とされているが、基端部が互いに同一側に位置された状態で並設されていてもよい。

吸入側弁体２５ａは、ポンプヘッド５０における吸入側弁座部５４の平坦なシート面に密着されて吸入流路５３を閉塞する例えば円板状の流路開閉部２６を備えている。流路開閉部２６は、幅寸法が当該流路開閉部２６の直径より小さい例えば平板状の連結部２７を介して固定部２１に連結されている。
吸入側弁体２５ａの自由端とされた先端部には、片状突出部２８が流路開閉部２６に連続して外方に突出して延びるよう形成されている。この例においては、図４に示すように、吸入側弁体２５ａにおける片状突出部２８の少なくとも吸入側弁室側の面が、ポンプ室画成部材４０に形成された、吸入側弁体２５ａの可動範囲を制限する下面側支持部４６に当接されており、片状突出部２８が下面側支持部４６によって摺動可能に支持されている。

この例の吸入側弁体２５ａにおいては、片状突出部２８は流路閉塞部２６の先端に形成された構成とされているが、片状突出部２８が形成される位置は、流路閉塞部２６の先端に限定されない。また、片状突出部２８の形状は特に限定されるものではなく、複数の片状突出部２８が形成されていてもよい。さらにまた、吸入側弁体２５ａにおける片状突出部２８の吸入側弁座側の面に当接する上面側支持部をポンプヘッド５０に形成して片状突出部２８の両面を摺動可能に支持する構成としてもよい。

吐出側弁体２５ｂは、ポンプ室画成部材４０における吐出側弁座部４５の平坦なシート面に密着されて吐出側連通路４４を閉塞する例えば円板状の流路開閉部２６を備えている。流路開閉部２６は、幅寸法が当該流路開閉部２６の直径より小さい例えば平板状の連結部２７を介して固定部２１に連結されている。
吐出側弁体２５ｂの自由端とされた先端側には、片状突出部２８が流路開閉部２６に連続して外方に突出して延びるよう形成されている。この例においては、図５に示すように、吐出側弁体２５ｂにおける片状突出部２８の少なくとも吐出側弁室側の面が、ポンプヘッド５０に形成された、吐出側弁体２５ｂの可動範囲を制限する上面側支持部５６に当接されており、片状突出部２８が上面側支持部５６によって摺動可能に支持されている。

この例の吐出側弁体２５ｂにおいては、片状突出部２８は流路閉塞部２６の先端に形成された構成とされているが、片状突出部２８が形成される位置は、流路閉塞部２６の先端に限定されない。また、片状突出部２８の形状は特に限定されるものではなく、複数の片状突出部２８が形成されていてもよい。さらにまた、吐出側弁体２５ｂにおける片状突出部２８の吐出側弁座側の面に当接する下面側支持部をポンプ室画成部材４０に形成して片状突出部２８の両面を摺動可能に支持する構成としてもよい。

逆止弁２０を構成する材料としては、上述したように、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）やクロロプレンゴムなどの低温特性（耐寒性）に優れたゴム材料などを用いることができる。

駆動部６０は、長さ方向の両端が開口する全体が略矩形筒状のケーシング部材６１を備えている。ケーシング部材６１には、長さ方向に延びる駆動用モータ収容空間および高さ方向に延びるダイヤフラム駆動機構配置空間がケーシング部材６１の長さ方向に並んで形成されている。

駆動用モータ収容空間には、駆動用モータ６６がその駆動軸がポンプヘッド５０における吸入部５１ａおよび吐出部５１ｂと同一方向に延びる姿勢で収容されている。駆動用モータ６６は、図１０にも示すように、ケーシング部材６１の底壁に形成された当該底壁に垂直な隔壁部分６１ａに対して、駆動軸６７が隔壁部分６１ａをその厚み方向に貫通して突出する状態で、ネジ止めされて固定されている。

ケーシング部材６１の上壁におけるダイヤフラム駆動機構収容空間を画成する部分には、開口が形成されており、その開口縁部には、上方に突出して延びる矩形筒状のポンプ部装着部６２が形成されている。ポンプ部３０は、ダイヤフラム３１に設けられた駆動ロッド７５が下方に向かって延びる姿勢で装着され、上述したように、ダイヤフラム３１の鍔部３３がポンプ室画成部材４０とケーシング部材６１とによって狭持保持される。

ダイヤフラム駆動機構６５は、駆動用モータ６６と、駆動用モータ６６の駆動軸６７に対して偏心状態で固定された偏心部材７０とを備えている。ここに、偏心量ｄは、例えば０．５〜２．０ｍｍである。

偏心部材７０は、ダイヤフラム３１に設けられた駆動ロッド７５の先端部に形成された円筒状保持部７６に、ベアリング（玉軸受け）６８が介在する状態で、嵌合される偏心カム部分７１と、この偏心カム部分７１と一体に形成されたバランスウェイト部分７２とを有する。バランスウェイト部分７２は、いわば「フライホイール（はずみ車）」として機能するものであって、バランスウェイト部分７２を有することにより、駆動用モータ６６の回転安定性が得られることに加え、ポンプ始動性向上効果が得られる。

上記ダイヤフラムポンプの一構成例を示すと、ポンプ室Ｐｒの容積は、例えば２．０〜３．０ｃｍ³ 、吐出流量は、例えば１Ｌ ／ｍｉｎである。

而して、上記のダイヤフラムポンプにおいては、駆動用モータ６６が駆動されて駆動軸６７が回転されると、当該駆動軸６７に偏心状態で固定された偏心部材７０のカム作用によって駆動ロッド７５が高さ方向に直線往復運動される。これに伴って、ダイヤフラム３１の本体部３２が高さ方向に往復動されてポンプ室Ｐｒの容積が膨張収縮される。これにより、例えばガスなどの流体の吸引吐出が行われる。そして、流体が外部から吸引される場合には、ポンプ室Ｐｒの容積の膨張に伴って、図１１に示すように、吸入側弁座部５４のシート面に密着する吸入側弁体２５ａが弾性的に変形されて吸入流路５３が開放される。このとき、吸入側弁体２５ａの自由端とされた先端部に形成された片状突出部２８は、吸引側弁体２５ａの変形に伴って吸入側弁体２５ａの長さ方向に摺動される。また、吐出側弁体２５ｂにおける流路開閉部２６は、吐出側弁座部４５のシート面に密着されて吐出流路５５が閉塞された状態とされる。
一方、ポンプ室Ｐｒ内に吸引された流体が外部へ吐出される場合には、ポンプ室Ｐｒの容積の収縮に伴って、吸入側弁体２５ａにおける流路開閉部２６が吸入側弁座部５４のシート面に密着されて吸入流路５３が閉塞される。また、吐出側弁座部４５のシート面に密着する吐出側弁体２５ｂが弾性的に変形されて吐出流路５５が開放される。このとき、吐出側弁体２５ｂの自由端とされた先端部に形成された片状突出部２８は、吐出側弁体２５ｂの変形に伴って吐出側弁体２５ｂの長さ方向に摺動される。

而して、上記のダイヤフラムポンプの逆止弁構造においては、片持ち支持構造の吸入側弁体２５ａおよび吐出側弁体２５ｂの各々の自由端とされた先端部に片状突出部２８が形成された逆止弁２０ａが用いられている。また、吸入側弁体２５ａにおける片状突出部２８の吸入側弁室側の面に当接して吸入側弁体２５ａの可動範囲を制限する下面側支持部４６がポンプ室画成部材４０に形成されていると共に、吐出側弁体２５ｂにおける片状突出部２８の吐出側弁室側の面に当接して吐出側弁体２５ｂの可動範囲を制限する上面側支持部５６がポンプヘッド５０に形成されている。このような構成とされていることにより、吸引側弁体２５および吐出側弁体２５ｂの弾性的変形に伴って吸引側弁体２５および吐出側弁体２５ｂの自由端とされた先端部が長さ方向に摺動するよう動作する。このため、上記構成のダイヤフラムポンプによれば、吸引側弁体２５および吐出側弁体２５ｂの動作を安定させることができて安定した流量特性を得ることができる。従って、上記構成のダイヤフラムポンプによれば、製品毎の流量特性のバラツキを小さくすることができる。また、後述する実験例の結果に示されるように、ダイヤフラムポンプが低温環境で使用される場合、すなわち、温度低下に伴って吸入側弁体２５ａおよび吐出側弁体２５ｂを構成する例えばゴム材料が硬くなった場合であっても、高い動作の信頼性を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の逆止弁構造は、ダイヤフラムポンプにおける逆止弁構造に限らず、その他の小型のポンプにおける逆止弁構造に適用することができる。また、ダイヤフラムポンプは、モータ駆動によるものに限定されず、電磁駆動式など他の駆動方式によるものであってもよい。
また、逆止弁としては、吸入側弁体および吐出側弁体が一体に形成されたものである必要はなく、互いに別個に構成された吸入側逆止弁および吐出側逆止弁が用いられてもよい。

以下、本発明の効果を実証するために行った実験例について説明する。

図３に示す構成に従った本発明に係るダイヤフラムポンプ、および、図１５に示す構成の逆止弁を用いたことの他は本発明に係るダイヤフラムポンプと同一の構成を有する比較用のダイヤフラムンプを、それぞれ、３個ずつ作製した。以下、本発明に係るダイヤフラムポンプを「ポンプａ」〜「ポンプｃ」とし、比較用のダイヤフラムポンプを「ポンプｄ」〜「ポンプｆ」とする。ポンプａ〜ｃの逆止弁構造を形成する逆止弁（図９参照。）の仕様は、次に示すとおりであって、吸入側弁体および吐出側弁体は互いに同一形状を有する。ポンプｄ〜ｆの逆止弁構造を形成する比較用の逆止弁は、吸入側弁体および吐出側弁体が片状突出部を有さないものであることの他は、ポンプａ〜ｃにおける逆止弁と同一の構成を有するものである。
〔逆止弁の仕様〕
材質：ＥＰＤＭ（ショア硬さＨＳ＝６０°）
厚み：０．３ｍｍ
吸入側弁体（吐出側弁体）の流路開閉部：直径４ｍｍの略円形状
吸入側弁体（吐出側弁体）の片状突出部：長さが２．５ｍｍ、幅が１.５ｍｍ
吸入側弁体（吐出側弁体）の連結部：長さが３．０ｍｍ、幅が１.５ｍｍ

〔実験例１〕
上記において作製したポンプａ〜ｆの各々を用いて図１２に示すような実験装置を作製した。図１２において、８０はポンプａ〜ｆ、８１および８２は、それぞれポンプ８０の吸入部に接続された流路に設けられた吸引側ニードル弁および吸引側圧力計、８３および８４は、それぞれポンプ８０の吐出部に接続された流路に設けられた吐出側圧力計および吐出側ニードル弁である。
温度が５０℃の環境下において、環境雰囲気の空気（５０℃）を試験用ガスとして用い、吐出側ニードル弁８４の開閉状態を全開とした状態において、吸引側ニードル弁８１の開閉状態を適宜調整して試験用ガスの流量を連続的に変化させたときの、ポンプ８０の吸引側の圧力を吸引側圧力計８２によって測定した。なお、試験用ガスの流量は、流量計（図示せず）を吸引側ニードル弁８１の上流側に接続することにより測定した。
また、吸引側ニードル弁８１の開閉状態を全開とした状態において、吐出側ニードル弁８４の開閉状態を適宜調整して試験用ガスの流量を連続的に変化させたときの、ポンプ８０の吐出側の圧力を吐出側圧力計８３によって測定した。なお、試験用ガスの流量は、流量計（図示せず）を吐出側ニードル弁８４の下流側に接続することにより測定した
結果を図１３に示す。図１３において、吸引圧力は「負」の値、吐出圧力は「正」の値で示されている。

〔実験例２〕
温度が−２０℃の環境下において、環境雰囲気の空気（−２０℃）を試験用ガスとして用いたことの他は、実験例１と同様の方法により、各々のポンプａ〜ｆの流量特性を調べた。結果を図１４に示す。

以上の結果より明らかなように、本発明に係るポンプａ〜ｃによれば、安定した流量特性を得ることができ、製品毎のバラツキを小さくすることができることが確認された。
これに対して、比較用のポンプｄ〜ｆにおいては、流量特性が安定せず、製品毎の流量特性のバラツキが大きいことが確認された。また、このような現象は、試験用ガスが低温である場合に特に顕著に現れることが確認された。

１０ 第一の弁保持部材
１１ 連通路
１２ 凹所
１３ 弁座部
１５ 第二の弁保持部材
１６ 連通孔
１７ 弁室
１８ 支持部
２０ 逆止弁
２０ａ 逆止弁
２１ 固定部
２２ 切り欠き
２５ 弁体
２５ａ 吸入側弁体
２５ｂ 吐出側弁体
２６ 流路開閉部
２７ 連結部
２８ 片状突出部
２９ 係合用貫通孔
３０ ポンプ部
３１ ダイヤフラム
３２ 本体部
３３ 鍔部
４０ ポンプ室画成部材
４１ 逆止弁配置用凹所
４１ａ 位置決めピン
４２ａ 一方の凹所（吸入側弁室）
４２ｂ 他方の凹所
４３ 吸入側連通路
４３ａ 吸入孔
４４ 吐出側連通路
４４ａ 吐出孔
４５ 吐出側弁座部
４６ 下面側支持部
５０ ポンプヘッド
５１ａ 吸入部
５１ｂ 吐出部
５２ａ 一方の凹所
５２ｂ 他方の凹所（吐出側弁室）
５３ 吸入流路
５３ａ 吸入孔
５４ 吸入側弁座部
５５ 吐出流路
５５ａ 吐出孔
５６ 上面側支持部
６０ 駆動部
６１ ケーシング部材
６１ａ 隔壁部分
６２ ポンプ部装着部
６５ ダイヤフラム駆動機構
６６ 駆動用モータ
６７ 駆動軸
６８ ベアリング（玉軸受け）
７０ 偏心部材
７１ 偏心カム部分
７２ バランスウェイト部分
７５ 駆動ロッド
７６ 円筒状保持部
８０ ポンプ
８１ 吸引側ニードル弁
８２ 吸引側圧力計
８３ 吐出側圧力計
８４ 吐出側ニードル弁
９０ 逆止弁
９１ 固定部
９２ 切り欠き
９５ 弁体
９６ 流路開閉部
９７ 連結部
１００ 弁座
Ｐｒ ポンプ室
Ｒ 吸入流路
Ｓ１ 第一空間
Ｓ２ 第二空間

Claims (3)

1. 第一空間から第二空間へ向かう流体の流れを許容し、その逆方向への流体の流れを禁止する逆止弁構造において、
   前記第一空間と連通する連通路を有し、当該連通路の出口に弁座部が形成された第一の弁保持部材と、当該第一の弁保持部材に対接されて設けられた、前記弁座部に対向する位置に前記第二空間と連通する弁室が形成された第二の弁保持部材と、先端部が自由端とされかつ基端部が前記第一の弁保持部材と前記第二の弁保持部材とによって狭持保持される固定部に片持ち状に支持された弁体を有する薄膜状の逆止弁とを備えており、
   前記弁体は、前記連通路を閉塞する流路開閉部と、前記流路開閉部の先端部に形成され当該流路開閉部に連続して外方に突出して延びる片状突出部とを有し、
   当該片状突出部の少なくとも弁室側の面に常時当接して当該弁体の可動範囲を制限する支持部が、前記第二の弁保持部材に形成され、
   前記弁体は、前記連通路が開閉されるに際して前記片状突出部が前記支持部に対して前記弁体の長さ方向に摺動されるよう構成されていることを特徴とする逆止弁構造。
2. ポンプ室の内面の一部を画成する弾性変形可能なダイヤフラムと、
   各々前記ポンプ室と連通する吸入側連通路および吐出側連通路を有し、当該吐出側連通路の出口に吐出側弁座部が形成されると共に当該吸入側連通路の入口に吸入側弁室が形成された、前記ダイヤフラムと共に前記ポンプ室を画成するポンプ室画成部材と、
   当該ポンプ室画成部材に対接されて設けられた、前記吐出側弁座部に対向する位置に外部への吐出流路と連通する吐出側弁室が形成されると共に前記吸入側弁室に対向する位置に開口する外部からの吸入流路の出口に吸入側弁座部が形成されたポンプヘッドと、
   各々先端部が自由端とされかつ基端部が前記ポンプ室画成部材と前記ポンプヘッドとによって狭持保持される固定部に片持ち状に支持された吸入側弁体および吐出側弁体を有する薄膜状の逆止弁と
   を備えており、
   前記吸入側弁体および前記吐出側弁体の各々は、前記吸入側連通路または吐出側連通路を閉塞する流路開閉部と、前記流路開閉部の先端部に形成され当該流路開閉部に連続して外方に突出して延びる片状突出部とを有し、
   前記吸入側弁体における片状突出部の少なくとも吸入側弁室側の面に常時当接して当該吸入側弁体の可動範囲を制限する支持部が前記ポンプ室画成部材に形成されていると共に、前記吐出側弁体における片状突出部の少なくとも吐出側弁室側の面に常時当接して当該吐出側弁体の可動範囲を制限する支持部が前記ポンプヘッドに形成され、
   前記吸入側弁体および前記吐出側弁体の各々は、前記吸入側連通路および吐出側連通路が開閉されるに際して前記片状突出部が前記支持部に対して前記弁体の長さ方向に摺動されるよう構成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
3. 前記吸入側弁体および前記吐出側弁体は、基端部が互いに逆側に位置された状態で並設されていることを特徴とする請求項２に記載のダイヤフラムポンプ。

Images