KR101022905B1

KR101022905B1 - 다이어프램 펌프

Info

Publication number: KR101022905B1
Application number: KR1020097001603A
Authority: KR
Inventors: 하루노리 키타하라; 츠카사 호조
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2011-03-16
Also published as: EP2045468A4; CN101495755A; CN101495755B; KR20090023509A; US20100021322A1; JP4830689B2; WO2008013191A1; JP2008025519A; EP2045468A1

Abstract

정전무화를 행하는 다이아프램 펌프에 있어서, 액체의 전기분해 등의 문제의 발생을 억제하여 원활한 액체 분무를 도모한다. 다이아프램 펌프(10)는 펌프실 유닛(1)과 다이아프램부 유닛(2)을 구비하고, 다이아프램부 유닛(2)은 압전소자(21)에 의한 다이아프램 구동부(2a)와, 이 구동부(2a)의 변동을 펌프실부(3)에 전달하는 동력전달부(2b)를 갖는다. 펌프실 유닛(1)은 도전체로 되는 펌프실(31), 액체용기(4), 액체용기(4)와 펌프실(31)을 연결하는 흡입유로부(34a), 액체를 토출하는 토출부(5), 및 토출부(5)와 펌프실(31)을 연결하는 토출유로부(34b)를 구비하고, 펌프실(31)은 동력전달부(2b)에 연동하는 도전성 수지로 되는 종동막(33a)을 갖는다. 이에 의해, 액체의 유로(37)를 전기적으로 같은 전위로 할 수 있어, 내부전계에 의한 액체의 분리나 전기분해에 의한 기체의 발생 등의 문제를 방지하여, 원활한 정전분무를 행할 수 있다.

정전무화, 다이아프램 펌프, 전기분해, 정전분무

Description

다이어프램 펌프{DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은 압전소자를 사용한 다이아프램(diaphragm)으로 구동되어 정전분무(靜電噴霧)하기 위한 액체 공급을 행하는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

종래의, 이 종류의 다이어프램 펌프에 있어서는, 통상, 정전분무를 위해, 액체를 토출하는 토출부와 접지(어스(earth)) 사이에 정전전압이 인가된다. 그런데, 이 정전전압이 너무 고전압(또는 저전압)이면, 유로(流路) 속의 액체가 접하는 곳에서 전위(電位)가 다른 부분이 생겨, 유로 속에서 부분적으로 전기분해 등이 발생하여, 액체 용질(溶質)의 분리나 기체의 발생 등의 문제가 생길 우려가 있었다.

그런데, 다이어프램 펌프로서, 예를 들면, 일본국 실용신안공개 평2-69079 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 펌프 액츄에이터 유닛(pump actuator unit)과, 이에 착탈 가능하게 설치된 펌프 접속 유닛으로 이루어지는 압전펌프가 제안되어 있다.

그러나, 펌프 접속 다이어프램이 절연수지로 형성되어 있기 때문에, 정전분무용으로 전압이 인가되면, 펌프실 전체가 같은 전위로는 되지 않아, 액체의 전위를 일정하게 할 수 없다. 이 때문에, 전술한 바와 같이, 전기분해 등의 문제가 발생하여, 원활한 정전분무를 할 수 없게 된다.

또한, 일본국 특허공개 2005-98263 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 다이어프램에 의해 용적이 변경가능한 펌프실과, 다이어프램을 구동하는 액츄에이터 유닛을 구비하고, 펌프실과 액츄에이터 유닛을 금속분체(粉體) 성형 및 스테인레스 강 등으로 형성하여, 착탈 가능하게 한 펌프가 제안되어 있다. 또한, 일본국 특허공개 소63-176679 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 압전소자의 구동부에 접속된 다이어프램과, 이 다이어프램으로 구동되는 펌프실을 갖고, 이 다이어프램과 펌프실을 각각 스테인레스 또는 구리로 형성하여 일체화한 압전펌프가 제안되어 있다.

그러나, 정전분무용으로 전압이 인가되면, 펌프실에 액체를 공급하는 액체용기, 액체를 분무하는 토출부, 및 그것들에 이르는 각 유로는 반드시 도전체로 구성되는 것에 한정되지 않고, 액체용기로부터 토출부까지의 전체 유로가 같은 전위로 되지 않으므로, 상기 일본국 실용신안공개 평2-69079 공보에 기재되어 있는 압전펌프와 마찬가지로 문제가 발생하는 경우가 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 유로에서의 액체 주위의 전위의 다름을 없애고, 전기분해 등에 의한 토출액체의 열화(劣化) 등의 문제 발생을 줄여서 액체를 원활하게 정전분무할 수 있는 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 압전소자와, 이 압전소자에 의해 변형하는 다이어프램과, 이 다이어프램에 연동(連動)하여 용적이 변동함과 아울러, 이 용적의 변동에 의해 액체의 흡입, 토출을 행하는 펌프실을 갖고, 상기 액체를 정전무화(靜電霧化)하기 위해 그 액체를 이동하기 위한 다이어프램 펌프로서, 상기 다이어프램과 상기 펌프실은 착탈 가능하고, 상기 다이어프램은 상기 압전소자의 변형을 상기 펌프실에 전달하는 동력전달부를 구비하고, 상기 펌프실은 상기 동력전달부에 연동하는 종동막(從動膜), 그 종동막을 통하여 변형되어, 상기 펌프실에 액체를 공급하는 액체용기, 상기 액체용기와 상기 펌프실을 연결하는 제1 유로부, 상기 펌프실로부터의 액체를 토출하는 토출부, 및 상기 토출부와 상기 펌프실을 연결하는 제2 유로부를 구비하고, 적어도 상기 다이어프램과 상기 펌프실과의 접합시에는, 상기 액체용기, 제1 유로부, 펌프실, 제2 유로부, 및 토출부가 같은 전위로 되도록 전기적으로 접속되어 있는 것이다.

이 구성에 의하면, 액체용기로부터 펌프실, 토출부에 이르는 대략 전체 유로에 흐르는 액체의 주위를 같은 전위로 할 수 있으므로, 유로에 전위차가 있는 경우에 발생하는 내부전계에 의한 액체의 분리나 전기분해에 의한 기체의 발생 등의 액체의 흐름에서의 문제가 생기지 않게 되어, 펌프 능력의 저하를 초래함이 없이, 토출액체를 원활하게 정전분무할 수 있다. 또한, 펌프실과 다이어프램을 분리할 수 있으므로, 액체에 의한 오염에 의해 펌프 능력이 저하하였을 때에 펌프실의 교환을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 상술한 개량된 발명에 있어서, 상기 동력전달부에서의 상기 종동막과 접하는 면이 도전성 재료에 의해 피복되어 있음과 아울러, 상기 종동막은 수지막으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 종동막을 수지로 형성함으로써, 펌프실 내에서의 액체가 금속의 부식성을 갖는 경우에 있어서도, 종동막의 부식성에 의한 영향을 받기 어렵게 할 수 있어, 펌프실의 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명은 상술한 개량된 발명에 있어서, 상기 종동막은 수지막과 도전막을 밀착한 적층막을 갖는 것인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 다층막으로 함으로써 종동막의 강도가 강해지고, 이에 의해 도전성 재료로서 보다 얇은 것을 사용할 수 있으므로, 종동성이 좋아져 동력전달 효율이 향상된다. 또한, 액체가 부식성인 경우에는, 종동막의 수지막측을 액체와 접하는 펌프실의 내측면에 배치하여 부식성을 받기 어렵게 할 수 있다. 또한, 기성(旣成)의 수지막과 금속박의 2층막을 이용할 수 있으므로, 비용 절감을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 다이어프램 펌프의 분해 구성도이다.

도 2는 상기 다이어프램 펌프의 전체 구성도이다.

도 3(a)는 상기 펌프의 토출공정을 나타내는 도면, 도 3(b)는 상기 펌프의 흡입공정을 나타내는 도면, 도 3(c)는 상기 펌프에 사용되는 압전소자에 정(正)전압을 인가하였을 때의 동작을 나타내는 도면, 도 3(d)는 같은 압전소자에 부(負)전압을 인가하였을 때의 동작을 나타내는 도면이다.

도 4(a)는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 다이어프램 펌프의 분해 구성도, 도 4(b)는 상기 다이어프램 펌프의 전체 구성도이다.

도 5(a)는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 다이어프램 펌프의 분해 구성도, 도 5(b)는 상기 다이어프램 펌프의 전체 구성도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명을 구체화한 제1 실시형태에 의한 다이어프램 펌프에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 의한 다이어프램 펌프의 분해 구성을 나타내고, 도 2는 일체화한 전체 구성을 나타낸다. 이들의 도면에서, 다이어프램 펌프(10)는 착탈 가능한 펌프실 유닛(1)과, 이 펌프실 유닛(1)을 다이어프램 구동하는 다이어프램부 유닛(2)을 구비한다.

펌프실 유닛(1)은 다이어프램 구동에 연동하여 용적이 변동하는 펌프실부(3)와, 이 펌프실부(3)에 공급하는 액체를 모아두는 액체용기(4)와, 액체를 토출하는 토출부(5)를 갖고, 다이어프램부 유닛(2)은 제어전압에 의해 압전소자(21)를 변형시켜 다이어프램 구동을 행하는 다이어프램 구동부(2a)와, 이 다이어프램 구동부(2a)의 변동을 펌프실부(3)에 전달하는 동력전달부(2b)를 구비한다. 펌프실 유닛(1)에 있어서, 펌프실부(3)는 액체를 흡입, 토출하는 펌프실(31)과, 이 펌프실(31)에 액체를 공급하는 액체용기(4)와, 이 액체용기(4)와 펌프실(31)을 연결하는 흡입유로부(34a)(제1 유로부)와, 펌프실(31)로부터의 액체를 토출하는 토출부(5)와, 이 토출부(5)와 펌프실(31)을 연결하는 토출유로부(34b)(제2 유로부)를 갖고 있다. 또한, 토출부(5)를 구획하는 부재와 어스 사이에 정전전압(E)을 인가하는 전원이 접속된다. 또한, 이 흡입유로부(34a)는 그 흡입구(36a)에서 액체용기(4)와 접속되고, 펌프실(31) 근방에는, 펌프실(31)에의 흡입유량을 제어하는 흡입밸브(35a)가 설치되어 있다. 마찬가지로, 토출유로부(34b)는 그 토출구(36b)에서 토출부(5)와 접속되고, 펌프실(31) 근방에는, 펌프실(31)로부터의 토출유량을 제어하는 토출밸브(35b)가 설치되어 있다. 이들 흡입유로부(34a), 펌프실(31), 및 토출유로부(34b)는 도전체(導電體)로 이루어지는 하우징(32)에 의해 형성된다. 이 하우징(32)에서의 펌프실(31)은 다이어프램부 유닛(2)측에 대향하는 저면(底面)이 개구된 원통형 공동(空洞)으로 이루어지고, 이 개구된 저면은 얇은 도전성(導電性) 수지로 이루어지는 종동막(33a)으로 덮어져 있다. 이 종동막(33a)은 초음파 접합 등의 용착(溶着)에 의해 펌프실(31)의 저면에 접합되어, 펌프실(31)을 밀폐함과 아울러, 이 펌프실(31)의 저면에 전기적으로 접속되고, 이 저면과 펌프실(31) 전체를 같은 전위로 하고 있다.

또한, 펌프실(31) 외벽으로 되는 외주부(外周部)(32a)는, 그 외경(L2)이 다이어프램부 유닛(2)의 하우징(24a)의 중공부(26)의 내경(L1)과 대략 같게 형성되어 있고, 펌프실(31)은 그 외주부(32a)가 하우징(24a)의 중공부(中空部)(26)에 삽입되어 하우징(24a)과 끼워 맞춰 접합되도록 되어 있다. 이에 의해, 펌프실 유닛(1)과 다이어프램부 유닛(2)이 일체화 접합되어 고정되며, 이 고정에 의해 다이어프램부 유닛(2)에서의 동력전달부(2b)의 탄성체(27)와 펌프실부(3)의 종동막(33a)이 밀착하여 접속되어, 종동막(33a)은 동력전달부(2b)에 연동하여 변동한다. 따라서, 다 이어프램부 유닛(2)과 펌프실 유닛(1)이 접합되면, 펌프실(31)은 동력전달부(2b)에 연동하는 종동막(33a)의 변동에 의해 그 저면이 변형되어, 그 용적이 변동된다. 이 용적의 변동에 의해, 펌프실(31) 안의 액체는 정전분무하기 위해 토출부(5)로 이동된다.

또한, 액체용기(4)는 도전성의 용기로 이루어지고, 토출부(5)도 도전성 재료에 의해 형성된다. 따라서, 이 액체용기(4)와 하우징(32)과의 접속에 의해, 액체용기(4)는 하우징(32)과 같은 전위로 되고, 또한, 토출부(5)와 하우징(32)과의 접속에 의해, 토출부(5)는 하우징(32)과 같은 전위로 된다. 이에 의해, 펌프실 유닛(1)에서, 액체용기(4), 흡입유로부(34a), 펌프실(31), 토출유로부(34b), 토출부(5)는 모두 도전체로 형성되어 접속되므로 전기적으로 모두 같은 전위로 할 수 있다. 이와 같이, 펌프실 유닛(1)의 액체용기(4)로부터 토출부(5)에 이르는 대략 전체의 유로(37)(도 1의 점선으로 표시함)가 같은 전위로 되기 때문에, 이 유로(37) 속에 포함되는 액체 자신도 같은 전위로 유지된다. 이에 의해, 액체의 유로(37) 속에서 전위차가 발생하지 않고, 따라서 액체의 전기분해 등이 생기지 않는다.

다이어프램 구동부(2a)는 전압에 의해 변형하는 압전소자(PZT)(21)와, 제어전압을 압전소자(21)에 전달하는 전극층(22)과, 이 압전소자(21)에 의해 변형되는 다이어프램판(23)과, 이 다이어프램판(23)을 그 주변에서 접착, 용착 등에 의해 지지 고정하는 원통형의 하우징(24)과, 다이어프램부 유닛(2)과 펌프실 유닛(1) 사이를 전기적으로 절연하는 절연막(25)을 구비하고, 이 절연막(25)은 탄성을 가져 다 이어프램판(23)에 추종하여 움직인다. 또한, 동력전달부(2b)는 하우징(32)의 펌프실(31)의 외주부(32a)(외경(L2))와 끼워 맞춰지는 원통형의 중공부(26)(내경(L1))을 갖는 하우징(24a)과, 이 중공부(26)의 저면측에 대략 원형의 탄성체(27)을 구비한다. 이 하우징(24a)은 절연막(25)을 통하여 하우징(24)과 접착 재료 등에 의해 고정되며, 탄성체(27)는 그 주변 단부(端部)가 중공부(26)의 주변 또는 절연막(25)과 접착 재료 등에 의해 접합되어 있다. 또한, 이 탄성체(27)는 탄력성이 풍부하여, 다이어프램부 유닛(2)과 펌프실 유닛(1)의 접합시에는, 다이어프램 구동부(2a)의 절연막(25)과 펌프실(31)의 종동막(33a)의 양쪽에 틈이 없이 밀착하여 접합된다. 이에 의해, 다이어프램 구동부(2a)의 다이어프램판(23)의 변동을 직접적으로 펌프실부(3)의 종동막(33a)에 전달할 수 있다. 즉, 다이어프램부 유닛(2)과 펌프실 유닛(1)을 접합할 때에, 종동막(33a)과 동력전달부(2b)를 밀착시킬 수 있어, 다이어프램 구동부(2a)의 변동을 효율이 좋게 펌프실부(3)에 전달할 수 있다.

이와 같이, 다이어프램 구동부(2a)의 변동은 동력전달부(2b)로부터 펌프실부(3)에 전달되어 펌프실(31)의 용적을 변동시킨다. 이 용적의 변동에 의해, 흡입공정에 있어서, 액체용기(4)에 저장되어 있는 액체는 흡입유로부(34a)를 경유하여, 펌프실(31)에 반송 유체로서 유입되고, 흡입밸브(35a)를 경유하여, 펌프실(31) 안에 유입되며, 토출공정에 있어서, 펌프실(31)로부터, 토출밸브(35b)를 경유하여 토출유로부(34b)에 토출되어, 토출부(5)로 반송된다. 이 반송된 액체는 토출부(5)와 어스 사이에 인가되는 정전전압(E)에 의해 토출부(5)의 선단(先端)에 설치된 노즐로부터 정전분무된다.

상기 다이어프램 펌프(10)의 구성을 더 상세히 설명한다. 다이어프램부 유닛(2)에 있어서, 다이어프램판(23)은 하우징(24)의 펌프실부(3)측에 대향하는 저면과 같은 면이 되도록 하우징(24) 안에 매립하는 형태로 배설되어 있다. 또한, 전극층(22)은 평판형상의 압전소자(21)의 일면(一面)에 인쇄성형 등에 의해 형성된 도전부재로 이루어지며, 다이어프램판(23)은 압전소자(21)의 다른 면을 덮도록 부착되어, 압전소자(21)의 변형에 따라 탄성변형이 가능한 도전부재로 이루어진다. 하우징(24)은 원통형을 이루며, 플라스틱(예를 들면, 폴리아세탈(POM)이나 폴리카르보네이트(PC), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 등)으로 형성된다. 또한, 절연막(25)은 다이어프램판(23)에 밀착하여 접합됨과 아울러, 다이어프램판(23)이 고정된 하우징(24)을 바깥에서 덮어 접착 등에 의해 하우징(24)에 고정된다. 이 절연막(25)의 재료로서는, 예를 들면, 두께 0.10mm의 불소수지 필름 등을 사용할 수 있지만, 인가전압에 따라 다른 재료라도 좋다. 이 절연막(25)에 의해, 펌프실부(3)측에서 정전분무를 위해 액체에 인가되는 전원(V)의 정전전압(E)과 다이어프램부 유닛(2)의 다이어프램 구동용의 제어전압(VH 및 VL)과의 전기적 절연을 도모하여, 서로의 영향을 저지한다. 또한, 전극층(22)과 다이어프램판(23)에는, 압전소자(21)에의 전압 인가용의 각 전극이 설치되어 있고, 이들의 전극 사이에는, 다이어프램 구동용의 제어전압(VH 및 VL)이 제어회로(6)에 의해 인가된다. 따라서, 제어회로(6)로부터 제어전압이 압전소자(21)에 인가되면, 압전소자(21)의 변형에 의해 다이어프램판(23)이 변동하고, 동시에 절연막(25)도 변동한다. 이에 의해, 다이어프램부 유닛(2)은 다이어프램 구동을 수행할 수 있다.

또한, 다이어프램 구동부(2a)에 있어서, 다이어프램판(23)은 원형의 놋쇠판으로 형성되고, 이 놋쇠판의 치수는 직경 20mm, 두께 0.10mm이며, 이 놋쇠판 위에 부착되는 압전소자(21)의 치수는 직경 14mm, 두께 0.13mm이다. 또한, 제어회로(6)로의 인가전압은 +120V와 OV의 교번(交番)전압으로 하여, +120V의 전압을 인가하였을 경우에 펌프는 토출동작을 행하고, OV 인가시는 흡입동작을 행한다.

또한, 펌프실부(3)에 있어서, 하우징(32)의 흡입유로부(34a)와 토출유로부(34b)의 펌프실(31)의 근방에 설치된 흡입밸브(35a) 및 토출밸브(35b)는 액체의 흐름 방향 및 압력차에 의해 개폐된다. 이들 흡입밸브(35a) 및 토출밸브(35b)의 밸브 부분의 구조는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 밸브 전후의 압력차에 의해 개폐되는 고무제의 외팔보 밸브를 사용하는 것이 가능하다.

또한, 하우징(32)을 형성하는 도전성 재료는 금속 이외에, 카본을 함유시킨 PC, PPS, 나일론 수지, 아크릴 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 펌프실(31)의 동력전달부(2b)와 접속하는 측의 저면을 밀봉하는 종동막(33a)은 다이어프램부 유닛(2)의 구동에 의해 변형이 가능하도록 극히 얇은 도전성 수지로 형성되고, 동력전달부(2b)와 연동하는 펌프실(31)측의 다이어프램 동작의 역할을 한다. 또한, 이 종동막(33a)를 형성하는 도전성 수지와, 하우징(32)의 펌프실(31)이나 토출유로부(34b) 등의 액체의 유로 부분을 다른 재료로 구성해도 좋지만, 동일 재료를 포함하는 부재로 구성함으로써, 용착 등의 가공을 용이하게 할 수 있다.

상기 다이어프램 펌프(10)의 동작을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3(a), 도 3(b)는 펌프 동작의 흡입공정 및 토출공정에서의 다이어프램 펌프(10)의 상태를 나타낸다. 도 3(c), 도 3(d)은 각각 흡입공정 및 토출공정에 대응하여, 정(正)전압 및 부(負)전압의 전압 인가에 의해 압전소자(21)가 변형하는 모양을 나타낸다. 여기에서는, 압전소자(21)의 두께 방향을 상하 방향으로서 나타내며, +, - 는 분극방향을 나타낸다. 전극층(22)과 다이어프램판(23)에 설치된 전극(도시하지 않음) 사이에 전압이 인가되면, 압전소자(21)의 두께 방향으로 전계(흰색 화살표)가 발생하고, 이 전계에 의해 압전소자(21)는 두께 방향과 직경 방향으로 변형한다. 정전압이 인가되어 전계의 방향이 압전소자(21)의 분극의 방향과 같은 방향으로 될 때는, 일점쇄선의 세로길이의 장방형으로 나타내는 바와 같이, 압전소자(21)는 두께 방향으로 늘어나고, 직경 방향으로 줄어든다. 반대로, 부전압이 인가되어 전계의 방향이 압전소자(21)의 분극의 방향과 역방향으로 될 때는, 일점쇄의 가로길이의 장방형으로 나타내는 바와 같이, 압전소자(21)는 두께 방향으로 줄어들고, 직경 방향으로 늘어난다. 여기에서, 제조공정에 있어서, 압전소자(21)에 전압이 인가되지 않는 초기 상태에 있어서는, 다이어프램판(23)은 펌프실(31)이 팽창되는 방향으로 되도록 하우징(24)에 고정된다.

이에 의해, 다이어프램 펌프(10)는 압전소자(21)에 전압을 인가하지 않는 초기 상태에서 정전압을 인가하면, 압전소자(21)는 직경 방향으로 줄어들지만, 다이어프램판(23)은 늘어나지 않기 때문에 , 압전소자(21)의 변형에 따라 다이어프램판(23)의 휨이 감소된다. 이에 의해, 다이어프램판(23)과 하우징(32)에 의해 구성되어 있는 펌프실(31)의 체적이 감소하여 펌프실(31) 안의 압력이 증가하여, 흡입밸브(35a)가 닫히고 토출밸브(35b)가 열려서, 토출행정(行程)으로 되어, 토출유로 부(34b)로부터 액체를 토출한다.

상기한 바와 같이 정전압을 인가한 상태에서, 인가전압을 접지전압으로 하면, 다이어프램판(23)은 다이어프램판(23)자신의 복원력에 의해 초기 상태의 형상까지 되돌아온다. 즉, 다이어프램판(23)의 휨이 증가함으로써, 펌프실(31)의 체적이 증가하여 펌프실(31)의 압력이 감소하여, 토출밸브(35b)가 닫히고 흡입밸브(35a)가 열려서, 흡입행정으로 되어, 흡입유로부(34a)로부터 액체를 흡입한다. 인가전압은 +120V와 0V의 교번전압으로 하여, +120V의 전압을 인가하였을 경우에 펌프는 토출동작을 행하고, 0V 인가시는 흡입동작을 행한다. 이와 같이, 제어전압에 의한 다이어프램판(23)의 진동이 절연막(25)에 전달됨으로써, 하우징(32)과 종동막(33a)으로 구성되는 펌프실(31)의 공간의 체적이 변동하여, 흡입, 토출의 펌프 동작이 반복된다.

그리고, 펌프실(31)로부터 토출된 액체는 토출유로부(34b)를 경유하여, 토출부(5)로 토출되고, 이 토출부(5)의 선단에 설치된 노즐에서는, 토출부(5)와 어스 사이의 정전전압(E)를 고압으로 함으로써, 펌프실(31)로부터 토출된 액체가 토출부(5) 안의 노즐을 통하여 미세입자로 되어 정전분무된다. 여기에서, 펌프실(31)로부터 토출부(5)까지는 액체가 연통(連通)하여 흐름과 아울러, 유로는 모두 도전체로 형성되어 전기적으로도 도통(導通)된다. 이에 의해, 액체용기(4)로부터 펌프실(31)을 형성하는 하우징(32) 및 토출부(5)까지의 액체의 유로가 같은 전위로 되기 때문에, 펌프실(31) 안으로부터 토출부(5) 안으로 흐르는 액체 주변은 모두 같은 전위로 유지된다.

이와 같이, 제1 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 의하면, 액체용기(4), 흡입유로부(34a), 펌프실(31), 및 토출부(5)를 도전체로 형성하고, 또한 펌프실(31)의 동력전달부(2b)에 연동하는 종동막(33a)를 도전성 수지로 형성함으로써, 액체용기(4)로부터 토출부(5)에 이르는 전체 유로(37)에 흐르는 액체의 전위를 같은 전위로 할 수 있다. 이에 의해, 유로에 전위차가 있는 경우의 내부전계에 의한 액체의 분리나 전기분해에 의한 기체의 발생 등에 기인하는 액체의 흐름의 저해를 없애, 펌프 능력의 저하를 초래함이 없이, 토출 액체를 원활하게 정전분무할 수 있다.

또한, 펌프실 유닛(1)과 다이어프램부 유닛(2)이 착탈 가능하므로, 액체에 의한 오염에 의해 펌프 능력이 저하하였을 때에 펌프실부(3) 및 펌프실 유닛(1)의 교환을 용이하게 할 수 있다. 또한, 펌프실(31)의 저면이 종동막(33a)으로 밀봉되어 있으므로, 펌프실 유닛(1)과 다이어프램부 유닛(2)을 분리하였을 때, 펌프실부(3)로부터 액체가 새는 것을 방지할 수 있고, 동시에, 펌프실(31) 안으로의 먼지 등의 이물의 침입을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 발명을 구체화한 제2 실시형태에 의한 다이어프램 펌프에 대하여 도 4(a), 도 4(b)를 참조하여 설명한다. 제2 실시형태는 상기 제1 실시형태와 기본적으로 같은 구성이며, 동력전달부(2b)에서의 펌프실(31)의 종동막(33b)과 접하는 면이 도전성 재료로 피복되어 있음과 아울러, 종동막(33b)은 수지막으로 형성되어 있다는 점에서 다르다.

본 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 있어서는, 펌프실(31)의 하우징(32a)의 저면을 밀봉하는 종동막(33b)은 절연성의 수지막으로 형성되고, 동력전달부(2b) 는 하우징(24a) 안의 탄성체(27)의 표면에 접착 등으로 밀착된 금속박(金屬箔)(28)을 갖고 있다. 또한, 이 금속박(28)은 펌프실(31)의 하우징(32a)과 동력전달부(2b)의 하우징(24a)을 끼워 맞춰 결합시킨 경우에, 종동막(33b)과 밀착하여 접합됨과 아울러, 도 4(a)의 점선으로 둘러싼 A부로 나타내는 바와 같이, 금속박(28)은 펌프실(31)에서의 도전체의 하우징(32a)의 저면과 압착하여 접합되어, 이 저면의 펌프실(31)의 주변과 전기적으로 접속된다. 이에 의해, 이 저면과 펌프실(31) 전체는 같은 전위로 되므로, 펌프실 유닛(1) 전체도 같은 전위로 되어, 펌프실 유닛(1) 안을 흐르는 액체의 주변을 모두 같은 전위로 할 수 있다.

본 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 의하면, 펌프실(31)의 저면을 부식성에 강한 수지막에 의한 종동막(33b)으로 밀봉함으로써, 펌프실(31) 안의 액체가 금속에 대하여 부식성을 갖는 경우에서도, 종동막(33b)이 부식에 의한 영향을 받기 어렵게 할 수 있어, 펌프실(31)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 펌프실(31)과 동력전달부(2b)의 끼워 맞춤시에, 동력전달부(2b)의 금속박(28)과 펌프실(31)의 도전체의 하우징(32a)을 전기적으로 접속시키므로, 펌프실(31)의 저면 전체를 전기적으로 같은 전위로 할 수 있다. 따라서, 펌프실 유닛(1)의 전체를 같은 전위로 할 수 있어, 펌프실 유닛 내의 전체의 유로(37)의 액체를 같은 전위로 유지할 수 있다. 이에 의해, 전기분해 등의 문제의 발생을 방지하여, 원활한 정전분무를 실현할 수 있다.

다음으로, 본 발명을 구체화한 제3 실시형태에 의한 다이어프램 펌프에 대하여 도 5(a), 도 5(b)를 참조하여 설명한다. 제3 실시형태는 상기 제1 실시형태와 기본적으로 같은 구성이며, 종동막(33c)은 수지막(33d)과 도전막(33e)을 밀착한 적층막을 갖는다는 점에서 다르다.

본 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 있어서는, 펌프실(31)의 하우징(32a)의 저면을 밀봉하는 종동막(33c)은 절연성의 수지막(33d)과 도전막(33e)을 밀착한 적층막으로 이루어져 있다. 이 적층막으로 이루어지는 종동막(33c)은 도 5(a)의 점선으로 둘러싼 B부로 나타내는 바와 같이, 하우징(32a)의 펌프실(31)의 저면과 용착 등에 의해 접합된다. 이 용착에 있어서, 수지막(33d)이 예를 들면 플라스틱 등의 경우는 플라스틱이 용착시에 열 등으로 파괴되고, 이 파괴에 의해, 적층하는 금속박이 플라스틱 안으로 들어가, 적층막을 표리(表裏)에서 도통상태로 할 수 있다. 이에 의해, 종동막(33c)은 용착 접합에 의해, 펌프실(31)의 하우징(32a)과 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 용착 접합에 의해 수지막(33d)과 도전막(33e)의 적층에 있어서, 종동막(33c)의 절연체인 수지막(33d)측을 펌프실(31)의 액체측의 내부로 향하여 접속한 경우라도, 용착 접합에 의해, 종동막(33c)과 펌프실(31)의 하우징(32a)은 전기적으로 접속할 수 있어, 펌프실(31) 전체를 같은 전위로 할 수 있음과 아울러, 부식성의 액체에 강하게 할 수 있다. 또한, 반대로, 펌프실(31) 안의 액체의 부식성이 적고, 펌프실(31) 바깥의 공기환경이 부식성을 갖는 경우는 종동막(33c)의 수지막(33d)측을 펌프실(31)의 외측에 배치함으로써, 종동막(33c)을 외부환경에 대해 강해지도록 구성할 수 있다. 또한, 종동막(33c)은 적층막으로 구성되므로 막의 강도가 강해진다. 따라서, 종동성이 좋은 수지막(33d)에 얇은 도전막(33e)를 적층하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 의하면, 종동막(33c)은 수지막(33d)과 도전막(33e)을 밀착한 적층막으로서, 다층화로 함으로써 종동막(33c)의 강도가 강해지고, 이에 의해, 도전성 재료를 보다 얇은 것을 사용할 수 있으므로, 동력전달부(2b)로부터의 변동에 추종하기 쉬워져, 다이어프램 구동부(2a)로부터의 동력전달 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 종동막(33c)의 수지막(33d)측을 액체와 접하는 펌프실의 내측면에 배치하여 부식성을 받기 어렵게 할 수 있다. 또한, 액체의 부식성이 적어 외부환경의 공기 등에 부식성이 있는 경우에, 수지막(33d)측을 펌프실의 외측면에 배치하여 공기의 부식성을 방지할 수 있다. 또한, 이 종동막(33c)의 적층막은 기성의 수지막과 금속박을 밀착한 2층막을 이용할 수 있으므로, 비용 절감을 도모할 수 있다.

상술한 각종의 실시형태의 다이어프램 펌프(10)에 의하면, 액체용기(4)로부터 펌프실(31), 토출부(5)에 이르는 유로(37)에 흐르는 액체의 전위를 같은 전위로 할 수 있다. 이에 의해, 유로 안의 전위차에 따르는 내부전계에 의한 액체의 분리나 전기분해에 의한 기체의 발생 등이 일어나지 않으므로, 펌프 능력의 저하를 초래함이 없이, 토출액체를 원활하게 정전분무할 수 있다. 또한, 펌프실 유닛(1)과 다이어프램부 유닛(2)을 분리할 수 있으므로, 액체에 의한 오염에 의해 펌프 능력이 저하하였을 때에, 펌프실부(3)나 펌프실 유닛(1)의 교환을 용이하게 할 수 있다. 또한, 펌프실(31)의 저면이 종동막(33a)으로 밀봉되어 있으므로, 펌프실 유닛(1)과 다이어프램부 유닛(2)을 분리하였을 때, 펌프실부(3)로부터 액체가 새는 것을 방지할 수 있고, 또한, 펌프실(31) 안으로 먼지 등의 이물의 침입을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 펌프실 유닛은 도전체로 모두 형성되지 않아도, 펌프실 유닛의 외벽이 도전성부재로 형성되고, 적어도 펌프실 유닛 내부의 액체가 같은 전위로 되도록, 펌프실 유닛 전체가 같은 전위이면 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 펌프실부의 하우징는 펌프실, 흡입밸브/토출밸브, 흡입유로, 토출유로를 일체 형성하고 있지만, 펌프실과 각 유로부 등을 분리하여 구성할 수도 있다.

본 발명은 일본국 특허출원 2006-201439에 기초하고 있고, 그 내용은 상기 특허출원의 명세서 및 도면을 참조함으로써 결과적으로 본 발명에 합체되어야 할 것이다.

또한, 본 발명은 첨부한 도면을 참조한 실시형태에 의해 충분히 기재되어 있지만, 다양한 변경이나 변형이 가능하다는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그 때문에, 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니며, 본 발명의 범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

Claims

압전소자와, 이 압전소자에 의해 변형하는 다이어프램과, 이 다이어프램에 연동(連動)하여 용적이 변동함과 아울러, 이 용적의 변동에 의해 액체의 흡입, 토출을 행하는 펌프실을 갖고, 상기 액체를 정전무화(靜電霧化)하기 위해 그 액체를 이동하기 위한 다이어프램 펌프로서,

상기 다이어프램과 상기 펌프실은 착탈 가능하고,

상기 다이어프램은 상기 압전소자의 변형을 상기 펌프실에 전달하는 동력전달부를 구비하고,

상기 펌프실은,

상기 동력전달부에 연동하는 종동막(從動膜),

그 종동막을 통하여 변형되어, 상기 펌프실에 액체를 공급하는 액체용기,

상기 액체용기와 상기 펌프실을 연결하는 제1 유로부,

상기 펌프실로부터의 액체를 토출하는 토출부, 및

상기 토출부와 상기 펌프실을 연결하는 제2 유로부를 구비하고,

적어도 상기 다이어프램과 상기 펌프실과의 접합시에는, 상기 액체용기, 제1 유로부, 펌프실, 제2 유로부, 및 토출부가 같은 전위로 되도록 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 동력전달부에서의 상기 종동막과 접하는 면이 도전성 재료에 의해 피복되어 있음과 아울러, 상기 종동막은 수지막으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,

상기 종동막은 수지막과 도전막을 밀착한 적층막을 갖는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.