WO2006090773A1 - バルブおよびそのバルブを有する容積変動型ポンプ - Google Patents

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WO2006090773A1
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valve
pump
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peripheral portion
pressure difference
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PCT/JP2006/303255
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tetsuo Owada
Original Assignee
Namiki Seimitsu Houseki Kabushikikaisha
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F04B39/1073—Adaptations or arrangements of distribution members the members being reed valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1037—Flap valves
    • F04B53/1047—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements

Definitions

  • Valve and volume-variable pump having the valve
  • the present invention relates to a valve in a diaphragm pump or the like, and a volume variable pump having the valve.
  • a pump using a piston, a diaphragm, or the like is a generally known force, but there are many mechanism principles for a micropump that sends a small amount of liquid.
  • a micropump having a mechanism such as a diaphragm type and a piston type using a small motor in the drive system has been generally known.
  • This type of micropump is used as a microfluid supply device for medical equipment and chemical analysis equipment, and is used for transporting fluids such as quantitative injection of chemicals and reaction gas mixtures, and is now capable of more precise control. Development of small and versatile micropumps is ongoing.
  • Patent Document 1 As a valve in such a volume variation pump, there is a valve structure as described below (Patent Document 1). This is because a movable member such as a diaphragm or a piston is driven to reciprocate, a pump chamber is formed by the movable member, and a suction valve and a discharge valve for supplying and discharging fluid are provided in the pump chamber.
  • the suction valve and the discharge valve are integrally formed adjacent to each other in a figure 8 shape.
  • valve structure according to the above prior art has an extremely simple structure and has the effect of significantly reducing the number of parts and greatly reducing the assembly work process.
  • Patent Document 1 JP-A-60-122288 Disclosure of the invention
  • the present invention solves the above-described problems, simplifies the valve structure, and makes it possible to further reduce the size and thickness without causing distortion in the valve portion.
  • An object is to provide a mold pump.
  • the invention according to claim 1 is a valve of a variable displacement pump having a suction port and a discharge port and generating a pressure difference between the pump chamber and the outside by a reciprocating motion of a diaphragm piston or the like.
  • the valve is characterized in that a protrusion having a ridge line portion is provided at the tip of a thick outer peripheral portion.
  • the invention according to claim 2 is a valve of a variable volume pump having a suction port and a discharge port, and generating a pressure difference inside and outside the pump chamber by a reciprocating motion of a diaphragm piston or the like.
  • This is a valve characterized in that a long hole is provided along the inside of the outer peripheral portion that is thicker than the surface.
  • the invention described in claim 3 is a valve of a variable displacement pump that has a suction port and a discharge port and generates a pressure difference between the pump chamber and the outside by a reciprocating motion of a diaphragm piston or the like.
  • the valve is characterized in that a protrusion having a ridge line portion is provided at the tip of a thick outer peripheral portion, and a long hole is provided along the inner side of the outer peripheral portion thicker than the valve surface.
  • the invention according to claim 4 is a volume-variable pump comprising the valve according to any one of claims 1 to 3.
  • the pinching portion can be brought into line contact with the pump member by providing the valve with a protrusion having a ridge line portion at the tip of the outer peripheral portion thicker than the valve surface.
  • the compressive stress of the sandwiched portion can be increased with a small compressive force, the lateral extension of the outer periphery of the nozzle due to compressive deformation during assembly into the pump member is reduced, and the noble surface is Distortion can be reduced.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a volume variation pump 1 according to the best mode of the present invention. This is because the connecting slider 3 moves up and down by the rotational force of the drive source output shaft 2. At this time, the diaphragm 4 fixed to the connecting slider 3 also moves up and down to perform pumping operation by fluctuation of pressure applied to the pump chamber 5.
  • Fig. 2 (a) is a top view of the valve 10 in which the projections having the ridge line portions and the elongated holes are formed simultaneously in the present invention.
  • the valve 10 is provided with two force points on the valve surface 13 that can move up and down during suction and discharge, and a stepped portion 14 that is formed thicker than the valve surface 13 is provided on the outer periphery.
  • a projection 15 having a ridge line portion is provided on the top.
  • Figure 2 (b) shows the AA cross section at this time.
  • valve head 6 and the protrusion 15 are in line contact at the ridge line portion, and a sealing effect can be obtained without applying a large compressive force by the valve head 6, the same sealing as the conventional one is obtained.
  • the compressive force for obtaining the effect can be reduced, and the distortion of the valve surface 13 can be reduced.
  • the elongated hole 16 along the inner side of the outer peripheral portion thicker than the valve surface 13 the horizontal direction due to the vertical compression deformation of the outer peripheral portion of the nozzle when compressed by the noble head 6 is provided.
  • the transmission of elongation in the direction can be cut off.
  • the distortion of the valve face 13 can be reduced.
  • FIG. 3 (a) is a top view showing an example of a valve formed only by providing a protrusion 18 having a ridge line portion at the tip end of the outer peripheral portion thicker than the valve surface 17.
  • FIG. 3 (b) shows a BB cross section of this example.
  • FIG. 4 (a) shows a top view of an example of a nozzle formed only by providing a long hole 20 along the inner side of the outer peripheral portion that is thicker than the valve surface 19.
  • the CC cross section of this example is shown in Fig. 4 (b).
  • the shape of the ridge line portion at the top of the protrusions 15 and 18 can be considered to have an R-shaped tip portion.
  • the contact portion is a line contact
  • the protrusion 21 may have an acute shape as shown in FIG. 5 (a).
  • the DD cross section of this example is shown in FIG. 5 (b).
  • the present invention includes a volume-variable pump as shown in FIG. 1 in which the valves shown in FIGS. 2 to 5 are incorporated.
  • the present invention can reduce the distortion generated in the valve, thereby improving the reliability of the valve function, and can be used as a small-scale microfluidic supply device for use in medical equipment, chemical analysis equipment, etc. It becomes. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a variable volume pump 1 according to the best mode of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is a top view showing a valve shape according to the best mode of the present invention. (b) It is an AA sectional view in (a).
  • FIG. 3 (a) is a top view showing a valve shape according to another embodiment of the present invention. (b) It is a BB sectional view in (a).
  • FIG. 4 (a) is a top view showing a valve shape according to another embodiment of the present invention. (b) It is CC sectional drawing in (a).
  • FIG. 5 (a) is a top view showing a valve shape according to another embodiment of the present invention. (b) It is a DD sectional view in (a).

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Description

明 細 書
バルブおよびそのバルブを有する容積変動型ポンプ
技術分野
[0001] 本発明は、ダイアフラムポンプ等におけるバルブ、およびそのバルブを有する容積 変動型ポンプに関する。
背景技術
[0002] 従来、容積変動型ポンプとしては、ピストンやダイアフラム等を用いたものが一般的 に知られている力 なかでも、微量な液体を送液するマイクロポンプには数多くの機 構原理が存在し、例えば弁機構においてはリードバルブ型、バルブレス型などがあり 、又、駆動系では小型モータを用いたダイヤフラム型、ピストン型などの機構を有する マイクロポンプが以前から一般的に知られている。この種のマイクロポンプは、医療機 器及び化学分析機器の微量流体供給装置として、薬液の定量注入や反応混合ガス 等の流体物を搬送するために用いられ、現在、より高精度な制御ができる小型で汎 用性のあるマイクロポンプの開発が進められて 、る。
[0003] このような容積変動型ポンプにおけるバルブとして、以下に挙げられるようなバルブ 構造がある（特許文献 1)。これは、ダイァフラム、ピストン等の可動部材が往復駆動し 、その可動部材によりポンプ室が形成され、該ポンプ室に流体を給排する吸込弁及 び吐出弁が設けられたものにおいて、上記弁が、バルブヘッド及びバルブケース間 に挟着固定されることによりシール部を兼ねるように弾性材カゝら形成された円環状厚 肉部と、該厚肉部から中央部に開口された流体通路に至る部分が上記厚肉部に対 し肉薄となるように形成された、上記吸込、圧縮室に連通される流体通路を開閉可能 に形成された可動部のリップ部とから構成されてなることを特徴とするポンプの弁構 造である。また、上記吸込弁及び吐出弁が、 8の字状に隣接し一体形成されている 上記記載のポンプの弁構造である。
[0004] 上記従来技術に係るバルブ構造によれば、極めて簡単な構造で、部品点数を著し く低減し組立作業工程を大幅に減少できる効果を有するものであった。
特許文献 1 :特開昭 60— 122288 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、従来タイプのダイヤフラム型マイクロポンプにおけるバルブ構造では 、液漏れ防止等のシーリング効果を得るために、バルブの組込時にバルブ外周部を ポンプ部材にて挟み込み、圧縮変形させて固定していた。このとき、より高いシーリン グ効果を得るためには、挟着部の圧縮応力をより大きくする必要があった。
[0006] また、バルブ外周部を縦方向に圧縮変形させると、バルブ外周部がポアソン比に従 つて横方向に伸びが生じてしまう。これにより、バルブ部に歪みが生じてしまう。この バルブ部の歪みの影響は、ポンプの小型化によるバルブのさらなる小型化、薄型化 で、より顕著に現れる。
[0007] このバルブ部の歪みにより、バルブの逆止弁機構が機能しなくなり、ポンプ機能の 停止、または流量精度の低下等の問題が発生する。
[0008] したがって、本発明は、上記の問題点を解決し、バルブ構造を簡易化し、バルブ部 に歪みを生じさせることなぐさらなる小型化、薄型化を可能としたバルブ構造を有す る容積変動型ポンプを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 請求項 1記載の発明は、吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復 運動によってポンプ室内外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにお いて、バルブ面より肉厚な外周部の先端に、稜線部を有する突起を設けたことを特徴 とするバルブである。
[0010] 請求項 2記載の発明は、吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復 運動によってポンプ室内外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにお V、て、バルブ面より肉厚な外周部の内側に沿って長穴を設けたことを特徴とするバル ブである。
[0011] 請求項 3記載の発明は、吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復 運動によってポンプ室内外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにお いて、バルブ面より肉厚な外周部の先端に、稜線部を有する突起を設け、バルブ面 より肉厚な外周部の内側に沿って長穴を設けたことを特徴とするバルブである。 [0012] 請求項 4記載の発明は、請求項 1〜請求項 3のいずれかに記載のバルブを有する ことを特徴とした容積変動型ポンプである。
発明の効果
[0013] 本発明では、バルブにぉ 、て、バルブ面より肉厚な外周部の先端に、稜線部を有 する突起を設けたことにより、挟着部をポンプ部材と線接触させることができ、該挟着 部の圧縮応力を大きくすることが可能となる。このため小さな圧縮力で大きなシーリン グ効果を得ることができる。さらに、小さな圧縮力で該挟着部の圧縮応力を大きくする ことができるので、ポンプ部材への組込み時の圧縮変形によるノ レブ外周部の横方 向への伸びを小さくし、ノ レブ面の歪みを低減することが可能となる。
[0014] また、外周部に長穴を設けることによつても、ポンプ部材への組込み時の圧縮変形 によるバルブ外周部の横方向への伸びの伝達を遮断し、すなわち、バルブ面の歪み を低減することが可能となる。
[0015] 本発明の前記稜線部を有する突起及び前記長穴を同時に形成することにより、大 きなシーリング効果を確保し、且つバルブ外周部の横方向への伸びの伝達を遮断し 、バルブ面の歪みを大幅に低減することができる。また、このときのポンプの形式は問 わない。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の最良の形態に係る容積変動型ポンプ及びそれが有するバルブ形 状について、添付図面を参照して説明する。
[0017] 図 1に本発明の最良の形態に係る容積変動型ポンプ 1の断面図を示す。これは駆 動源出力軸 2の回転力によりコネクティングスライダ 3が上下運動する。このとき前記 コネクティングスライダ 3に固定されたダイアフラム 4も上下運動し、ポンプ室 5にかか る圧力の変動によりポンプ動作を行うものである。
[0018] 図 2 (a)は本発明における、稜線部を有する突起及び長穴を同時に形成したバル ブ 10の上面図である。このバルブ 10には、吸引'吐出時に上下運動を可能とする、 バルブ面 13を 2力所設けられ、外周部には、前記バルブ面 13より肉厚に形成された 段部 14が設けられ、その頂部に稜線部を有する突起 15が設けられている。このとき の A— A断面を図 2 (b)に示す。 [0019] 前記ノ レブ 10を前記容積変動型ポンプ 1に組込むときに、前記突起 15がバルブ ヘッド 6により押し込まれ、圧縮変形することにより、前記バルブヘッド 6とバルブケー ス 7からの液漏れ等を防止することが可能となる。さらに、稜線部にて前記バルブへッ ド 6と前記突起 15とが線接触することとなり、前記バルブヘッド 6による圧縮力を大きく かけることなぐシーリング効果を得ることができるため、従来と同等のシーリング効果 を得るための圧縮力を小さくすることができ、バルブ面 13の歪みを低減することが可 能となる。
[0020] また、前記バルブ面 13より肉厚な外周部の内側に沿って長穴 16を設けたことにより 、前記ノ レブヘッド 6で圧縮した時のノ レブ外周部の縦方向の圧縮変形による横方 向への伸びの伝達を遮断できる。この横方向への伸びの伝達を遮断することにより、 前記バルブ面 13の歪みを低減することが可能となる。
[0021] 尚、本発明において、上記の実施例が最良の形態である力 その他の実施例にお けるバルブ形状を、図 3、図 4に示す。図 3 (a)は、バルブ面 17より肉厚な外周部の先 端に、稜線部を有する突起 18を設けたのみで形成されたバルブの実施例を上面図 で示したものである。また、この実施例の B— B断面を図 3 (b)に示す。
[0022] 図 4 (a)は、バルブ面 19より肉厚な外周部の内側に沿って長穴 20を設けたのみで 形成されたノ レブの実施例を上面図で示したものである。また、この実施例の C C 断面を図 4 (b)に示す。
[0023] また、図 2、図 3に示すようなバルブ形状において、突起 15、 18頂部の稜線部の形 状としては、先端部が R形状となっているものが考えられる力 バルブヘッドとの接触 部が線接触になるものであれば例えば図 5 (a)に示すような、突起 21が鋭角な形状 を形成するものでも構わない。また、この実施例の D— D断面を図 5 (b)に示す。
[0024] 本発明はこれら図 2〜図 5に示すバルブの組込まれた、図 1に示すような容積変動 型ポンプを含むものとする。
産業上の利用可能性
[0025] 本発明は、バルブに発生する歪みを低減することができるため、バルブ機能の信頼 性向上が可能となり、医療機器や化学分析機器等に用いる為の小型微量流体供給 装置として、利用可能となる。 図面の簡単な説明
[図 1]本発明の最良の形態に係る容積変動型ポンプ 1の断面図である。
[図 2] (a)本発明の最良の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。 (b) (a )における A— A断面図である。
[図 3] (a)本発明の他の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。 (b) (a) における B— B断面図である。
[図 4] (a)本発明の他の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。 (b) (a) における C C断面図である。
[図 5] (a)本発明の他の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。 (b) (a) における D— D断面図である。
符号の説明
1 容積変動型ポンプ
2 駆動源出力軸
3 コネクティングスライダ
4 ダイァフラム
5 ポンプ室
6 ノ ノレブヘッド
7 ノルブケース
8 ダイァフラムマウント
9 スライダーケース
10 バルブ
11 吸引口
12 吐出口
13, 17, 19 パ/レブ面
14 段部
15, 18, 21 突起
16, 20 長穴

Claims

請求の範囲
[1] 吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復運動によってポンプ室内 外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにおいて、
ノ レブ面より肉厚な外周部の先端に、稜線部を有する突起を設けたことを特徴とす るバルブ。
[2] 吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復運動によってポンプ室内 外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにおいて、
ノ レブ面より肉厚な外周部の内側に沿って長穴を設けたことを特徴とするバルブ。
[3] 吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムゃピストン等の往復運動によってポンプ室内 外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプのバルブにおいて、
ノ レブ面より肉厚な外周部の先端に、稜線部を有する突起を設け、バルブ面より肉 厚な外周部の内側に沿って長穴を設けたことを特徴とするバルブ。
[4] 請求項 1〜請求項 3の ヽずれかに記載のバルブを有することを特徴とした容積変動 型ポンプ。
PCT/JP2006/303255 2005-02-25 2006-02-23 バルブおよびそのバルブを有する容積変動型ポンプ WO2006090773A1 (ja)

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