WO2017064768A1 - 逆止弁及びダイヤフラムポンプ - Google Patents

逆止弁及びダイヤフラムポンプ Download PDF

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WO2017064768A1
WO2017064768A1 PCT/JP2015/079046 JP2015079046W WO2017064768A1 WO 2017064768 A1 WO2017064768 A1 WO 2017064768A1 JP 2015079046 W JP2015079046 W JP 2015079046W WO 2017064768 A1 WO2017064768 A1 WO 2017064768A1
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WO
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diaphragm
pump chamber
fluid
hole
inflow space
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/079046
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
眞利 柴田
池戸　勇二
Original Assignee
柴田科学株式会社
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Publication date
Application filed by 柴田科学株式会社 filed Critical 柴田科学株式会社
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Priority to PCT/JP2015/079046 priority patent/WO2017064768A1/ja
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    • 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
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure

Definitions

  • the present invention relates to a check valve for preventing a back flow of fluid and a diaphragm pump provided with the check valve.
  • a diaphragm pump causes fluid to flow only in one direction by the interaction between the reciprocating motion of a diaphragm forming a part of the pump chamber and check valves provided on the inflow side and the outflow side of the pump chamber, respectively. It is configured.
  • check valves that can be used for a diaphragm pump, for example, check valves disclosed in Patent Documents 1 to 4 are known.
  • a flap-shaped valve tongue piece 114 is formed by forming a partially annular notch 112 in a plate material made of a flexible member such as rubber.
  • a reed valve 110 is disclosed.
  • the reed valve 110 of Patent Document 1 is sandwiched between a head plate 102 having an outflow port 104 and an intermediate plate 106 having an inflow port 108.
  • the piece 114 is configured to move with respect to the inlet 108 of the intermediate plate 106 to allow the fluid to flow in the forward direction and prevent the fluid from flowing in the reverse direction.
  • the intermediate plate 106 is designed so that the inlet 108 is positioned at a position aligned with the tip end portion 114a of the valve tongue 114 of the reed valve 110. It is normal.
  • Patent Document 2 discloses a vacuum breaker 120 including a valve seat 122 in which a plurality of flow holes 124 are formed and an umbrella-shaped valve body 126 attached to the valve seat 122 as shown in FIG. Yes.
  • the vacuum breaker 120 of Patent Document 2 is configured to allow the fluid to flow in the forward direction and prevent the fluid from flowing in the reverse direction by moving the valve body 126 relative to the valve seat 122 by the pressure of the fluid. ing.
  • Patent Document 3 discloses a diaphragm pump in which a diaphragm 132 and a reed valve 134 are integrally formed as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • a communication groove 140 is formed in the partition body 136, and a flow path through which fluid flows from the pump chamber 138 toward the inflow space 141 is formed by the communication groove 140 and the reed valve 134.
  • the reed valve 134 of Patent Document 3 is configured to allow the fluid to flow in the forward direction and prevent the fluid from flowing in the reverse direction by approaching or separating from the partition wall body 136 by the pressure of the fluid. Yes.
  • Patent Document 4 includes a check valve body 152 formed in a cylindrical shape of a truncated cone, and a columnar check valve seat 154 inserted through the check valve body 152.
  • a stop valve 150 is disclosed.
  • the check valve 150 disclosed in Patent Document 4 is configured so that the end of the upper bottom side of the check valve body 152 approaches or separates from the peripheral surface of the check valve seat 154 due to the pressure of the fluid. It is configured to allow flow in the direction and prevent flow in the reverse direction.
  • the check valve structures of Patent Documents 1 and 2 block the flow of fluid in the reverse direction by closing the inflow opening with a valve body (reed valve 110, umbrella-shaped valve body 126).
  • the inflow opening needs to be designed in a shape that is smaller than the valve body and does not protrude from the valve body.
  • the lateral direction is not added without adding a manifold or a seal member. It is possible to form a flow path.
  • the tip portion 134a of the reed valve 134 moves with a slight fluid pressure, but the base portion 134b of the reed valve 134 hardly moves due to its rigidity.
  • the diaphragm pump of Patent Document 4 it is possible to form a lateral flow path without adding a manifold or a seal member.
  • the diaphragm pump of Patent Document 4 is configured to allow the fluid to flow by enlarging the upper bottom end of the check valve body 152 by the pressure of the fluid. There is a problem that it must be high.
  • the height and diameter of the check valve body 152 must be increased in order to provide sufficient flexibility to the upper bottom end of the check valve body 152.
  • miniaturization is difficult.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to increase the degree of freedom in designing the shape of the flow channel upstream of the valve body, thereby providing a check valve.
  • An object of the present invention is to provide a check valve and a diaphragm pump capable of simplifying the structure of the entire apparatus.
  • a check valve according to the present invention is provided between an inflow space and a discharge space, allows fluid to flow from the inflow space to the discharge space, and from the discharge space to the inflow space.
  • a check valve for preventing fluid flow the diaphragm being provided so as to separate the inflow space and the discharge space, and having a through hole communicating the inflow space and the discharge space, and the through hole
  • a blocking surface that contacts the upstream surface of the diaphragm, the blocking surface has a larger area than the through hole, and is provided substantially parallel to the diaphragm, It has flexibility to be displaceable between a close contact position that is in close contact with the closed surface so that fluid cannot pass through and a spaced position that is separated from the closed surface so that fluid can pass through the through hole. It is characterized by that.
  • a diaphragm pump according to the present invention is a diaphragm pump including the above-described check valve, wherein a pump chamber forming recess capable of forming a pump chamber, an inflow space forming recess capable of forming the inflow space, and the above A case body provided with a communication groove for communicating the pump chamber forming recess and the inflow space forming recess, and the case body is laminated to cover the pump chamber forming recess, the inflow space forming recess and the communication groove.
  • a packing member, and the packing member has the diaphragm at a position aligned with the recess for forming the inflow space, and the pump chamber together with the pump chamber forming recess at a position aligned with the pump chamber forming recess.
  • a diaphragm portion that forms a chamber, and the packing member is configured to form a flow path from the pump chamber to the inflow space together with the communication groove.
  • the diaphragm pump further comprises drive means for advancing and retracting the diaphragm portion with respect to the pump chamber, and the drive means causes the diaphragm portion to advance and retract with respect to the pump chamber.
  • the check valve and diaphragm pump which can raise the freedom degree of the design of the flow-path shape upstream from a valve body, and can simplify the structure of the whole apparatus provided with a check valve by this. Can be provided.
  • FIG. 2A is a bottom view showing a schematic configuration of the first case body according to the present embodiment
  • FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 3A is a bottom view showing a schematic configuration of the intermediate member according to the present embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
  • FIG. 5A is an enlarged plan view showing a state in which the exhaust side check valve portion is viewed from the first case body side
  • FIG. 5A is an enlarged plan view showing a state in which the exhaust side check valve portion is viewed from the first case body side
  • FIG. 5B is an enlarged sectional view showing the exhaust side check valve portion.
  • FIG. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional check valve disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional non-return valve disclosed by patent document 2.
  • FIG. 8A and 8B are a cross-sectional view and a plan view showing a schematic configuration of a conventional check valve disclosed in Patent Document 3.
  • the diaphragm pump 1 As shown in FIG. 1, the diaphragm pump 1 according to the present embodiment is attached to the pump body 2 having the intake port 3, the pump chamber 4, the flow measurement channel 5 and the exhaust port 6, and the pump body 2.
  • the pump body 2 includes a case body 9 having an intake port 3 and an exhaust port 6, and a packing member 30 disposed in the case body 9.
  • the pump body 2 has an overall shape of a flat rectangular shape, and the intake port 3 extends from one longitudinal end (right end in FIG. 1) to the other end (left end in FIG. 1).
  • the pump chamber 4, the flow rate measurement channel 5 and the exhaust port 6 are provided in parallel, and an exhaust side check valve 40 is provided between the pump chamber 4 and the flow rate measurement channel 5.
  • the case body 9 includes an upper case body (first case body) 10 having an intake port 3 and a lower case body (second case body) 20 having an exhaust port 6. .
  • the packing member 30 covers the communication groove 14 (described later) of the upper case body 10, and covers the intake side recess 22, the pump chamber forming recess 24, and the exhaust side recess 28 (described later) of the lower case body 20.
  • the upper case body 10 and the lower case body 20 are stacked on the lower surface side of the body 10 and the lower case body 20, and are tightly held between the upper case body 10 and the lower case body 20.
  • the upper case body 10 is a flat rectangular member made of synthetic resin or the like, and, as shown in FIGS. 1 and 2A, from one end portion in the longitudinal direction (right end portion in FIG. 1) to the other end portion.
  • the intake port 3, the drive means passage hole 12, and the communication groove 14 are formed in parallel toward the (left end portion in FIG. 1).
  • a concave portion 10b having a shape along the outer shape of the packing member 30 is formed on the lower surface 10a of the upper case body 10, and the packing is formed in the concave portion 10b. It is comprised so that the member 30 can closely_contact
  • the intake port 3 is formed to protrude upward from the upper surface of the upper case body 10, and the fluid supplied from the fluid supply source through the through-hole 3 a is supplied to the pump body 2. It is configured to be able to flow into the interior.
  • the drive means passage hole 12 is a hole that penetrates from the upper surface of the upper case body 10 toward the lower surface 10 a, and has a diameter and a shape through which a reciprocating member 58 described later of the drive means 50 can penetrate. Have.
  • the communicating groove 14 as shown in FIG. 1, when combined with the intermediate member 30, the flow rate measuring flow path 5 (i.e. between the intermediate member 30, the downstream side flow than the discharge space S O and diaphragm 36b Road).
  • the communication groove 14 includes a branching portion 16 formed on the upstream side, a joining portion 18 formed on the downstream side, and a plurality of (main book) communicating the branching portion 16 and the joining portion 18. In the embodiment, it has three) divided flow path portions 17.
  • Branch unit 16 the space in which the fluid discharged through the through hole 39 described later diaphragm 36b flows into the communication groove 14, i.e., is formed configured to be able to discharge space S O.
  • the merging portion 18 is configured to be able to form a space where fluids flowing through the plurality of divided flow passage portions 17 merge, and communicates with the exhaust port 6 through the outflow hole 38 of the packing member 30.
  • Each of the plurality of divided flow path portions 17 is a narrow groove (trench-like groove) extending from the branch portion 16 toward the merge portion 18.
  • Each divided flow path portion 17 is configured to be able to flow a fluid in a laminar flow state, and is configured to generate a differential pressure corresponding to the flow rate of the fluid. As shown in FIG. 2B, each divided flow path portion 17 is formed such that the groove width W is smaller than the groove depth D.
  • the packing member 30 is a thin plate-like sealing member made of a flexible material such as rubber, and has a shape along the shape of the recess 10b of the upper case body 10 as shown in FIG. Yes. As shown in FIG. 1, FIG. 3A and FIG. 3B, the packing member 30 is formed in a longitudinal direction on a base portion 36a having a thickness substantially equal to or slightly thicker than the depth of the concave portion 10b of the upper case body 10.
  • An intake side check valve 32, a diaphragm portion 34, a through hole 37 and an outflow hole 38 are formed in parallel from one end portion (right end portion in FIG. 1) to the other end portion (left end portion in FIG. 1). Has been.
  • the base portion 36a is a portion of the packing member 30 that has a thickness that is substantially the same as or slightly thicker than the depth of the concave portion 10b of the upper case body 10. As shown in FIG. 1, the base portion 36 a is sandwiched between the upper case body 10 and the lower case body 20 to form various flow paths between the upper case body 10 and the lower case body 20. And is configured to function as a seal portion that secures airtightness of a flow path formed between the upper case body 10 and the lower case body 20 and a space such as the pump chamber 4. Yes.
  • a bead-shaped convex portion is provided to enhance the sealing effect.
  • the present invention is not limited to this.
  • the intake side check valve 32 is a reed valve formed at a position aligned with the lower end opening 3b of the through hole 3a of the intake port 3 of the upper case body 10 as shown in FIG. As shown in FIGS. 3A and 3B, the intake-side check valve 32 has a base portion 36a of the packing member 30 that is locally thin, and a semi-annular shape in the thin portion. It is formed by forming the notch 32a.
  • the intake-side check valve 32 is configured to prevent the back flow of the fluid by the back pressure of the fluid, similarly to the conventional reed valve.
  • the diaphragm portion 34 is provided at a position aligned with a pump chamber forming recess 24 described later of the lower case body 20, and is configured to be able to form the pump chamber 4 with the pump chamber forming recess 24 of the lower case body 20. ing. As shown in FIGS. 3A and 3B, the diaphragm portion 34 surrounds an elliptical movable portion 34a that is a portion that moves forward and backward with respect to the pump chamber 4 and the periphery of the movable portion 34a. And a flexible portion 34b having flexibility that allows the movable portion 34a to move forward and backward by being elastically deformed. As shown in FIG. 1, the movable portion 34 a is connected to a reciprocating member 58 of the driving means 50, and is configured to advance and retract with respect to the pump chamber 4 as the reciprocating member 58 reciprocates.
  • the through hole 37 is a circular hole formed at a position aligned with the protruding portion 26 of the lower case body 20, and is configured to communicate the pump chamber 4 and the flow rate measuring channel 5.
  • Inside the through hole 37, and the diaphragm 36b is provided as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), separating the inflow space S I and the discharge space S O.
  • the diaphragm 36 b is an annular diaphragm provided at the upper edge of the through hole 37, and a closing surface 26 a, which will be described later, of the lower case body 20.
  • the exhaust side check valve 40 is configured to cooperate.
  • the diaphragm 36 b is provided so as to protrude from the entire inner peripheral surface of the through hole 37 toward the center of the through hole 37, and has a through hole 39 at a substantially central portion thereof.
  • the diaphragm 36b is in close contact with the closing surface 26a of the protrusion 26 so that fluid cannot pass between the protrusion 26 and the through hole 37 of the lower case body 20, and the protrusion 26 and the through hole 37. It has the flexibility which can be displaced between the separated position which is spaced apart from the obstruction
  • the outflow hole 38 is a hole formed at a position aligned with a later-described through hole 6 a of the exhaust port 6 of the lower case body 20.
  • the outflow hole 38 is exhausted from the joining portion 18 formed between the upper case body 10 and the packing member 30.
  • the port 6 is configured to communicate with the through hole 6a.
  • the lower case body 20 is a flat rectangular member made of synthetic resin or the like, and has an outer shape along the outer shape of the side portion of the upper case body 10. As shown in FIGS. 1 and 4, the lower case body 20 has an intake-side recess 22 extending from one end in the longitudinal direction (right end in FIG. 1) to the other end (left end in FIG. 1).
  • the pump chamber forming recess 24, the exhaust side recess 28 and the exhaust port 6 are formed in parallel, and a projection 26 is formed in the exhaust side recess 28.
  • the intake side recess 22 is a concave space formed at a position aligned with the lower end opening 3 b of the intake port 3 of the upper case body 10, and extends from the intake port 3 of the upper case body 10. It is configured to form a flow path for flowing the inflowing fluid toward the pump chamber 4.
  • the pump chamber forming recess 24 is a concave space formed at a position aligned with the diaphragm portion 34 of the packing member 30, and forms the pump chamber 4 together with the diaphragm portion 34 of the packing member 30. It is configured to
  • the exhaust side recess 28 includes an inflow space forming recess 28 a formed at a position aligned with the through hole 37 of the packing member 30, an inflow space forming recess 28 a, and a pump.
  • a communication groove 28b for communicating with the chamber forming recess 24 is provided.
  • Inflow space forming recess 28a is formed configured to be able to flow into the space S I with hole 37.
  • Communication groove 28b is a inflow space S intersecting the direction toward the discharge space S O from I grooves extending in a direction (orthogonal in this embodiment), to extend from the pump chamber forming recess 24 in the inflow space forming recess 28a Is formed.
  • Communication groove 28b, the direction of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is formed in a substantially U shape, it can be formed to constitute a flow path 7 extending from the pump chamber 4 to flow into the space S I together with the base portion 36a of the packing member 30 Has been.
  • the intake side recess 22, the pump chamber forming recess 24, and the exhaust side recess 28 are in communication with each other as shown in FIGS.
  • the intake side recess 22, the pump chamber formation recess 24, and the exhaust side recess 28 are preferably molded integrally with the lower case body 20 by injection molding or the like from the viewpoint of productivity. It can also be formed by processing or the like.
  • the protrusion 26 protrudes toward the through hole 39 of the diaphragm 36b at a position aligned with the through hole 39 of the diaphragm 36b of the packing member 30. It is a columnar projection formed.
  • the protrusion 26 has a diameter smaller than the diameter of the through hole 37 of the packing member 30 and larger than the diameter of the through hole 39 of the diaphragm 36b.
  • the protrusion 26 has a spherical closed surface (tip surface) 26a formed substantially parallel to the diaphragm 36b.
  • the blocking surface 26a has a larger area than the through hole 39 of the diaphragm 36b, and is configured to close the through hole 39 by contacting the upstream surface of the diaphragm 36b.
  • a hole communicating with the pressure port 29 is formed in the closing surface 26 a of the protrusion 26.
  • the pressure port 29 is connected to the exhaust port 6 and a pressure sensor (not shown). That is, the diaphragm pump 1 according to the present embodiment uses a pressure sensor (not shown) to detect a differential pressure between the fluid pressure on the upstream side and the fluid pressure on the downstream side (specifically, the branch portion 16 and the junction portion). The differential pressure of the fluid pressure at 18 can be detected.
  • the diaphragm pump 1 according to the present embodiment converts the detected differential pressure into a fluid flow rate by an arithmetic circuit (not shown), and feedback-controls the drive motor 52 of the drive means 50 by a control circuit (not shown) based on the converted flow rate. By doing so, the flow rate can be adjusted so as to be the target flow rate.
  • the exhaust port 6 is formed so as to protrude downward from the lower surface of the lower case body 20, and the fluid inside the pump body 2 is directed to the outside via the through hole 6a. It is configured to be allowed to flow out.
  • the exhaust side check valve 40 is configured by the blocking surface 26a of the projection 26 of the lower case body 20 provided to be closed functions as a valve seat.
  • a configuration that is not involved in the valve operation such as the pressure port 29 is omitted.
  • Exhaust-side check valve 40 is provided between the inflow space S I and the discharge space S O, allows a fluid to flow inflow space S I a direction towards the discharge space S O from (forward), the discharge space It is configured to prevent passage of fluid direction from S O to inflow space S I (reverse). Specifically, the exhaust-side check valve 40, the inflow space S I a direction towards the discharge space S O from when the pressure of the fluid in the (forward) is attached (if the pump chamber 4 is contracted), the The diaphragm 36b is bent by the pressure of the fluid, so that the fluid is allowed to flow in the forward direction.
  • the exhaust-side check valve 40 the discharge space S O direction toward the inflow space S I from the case where the pressure of the fluid in the (reverse) is attached (if the pump chamber 4 is expanded), the pressure of the fluid
  • the diaphragm 36b is pressed against the blocking surface 26a of the protrusion 26, and the blocking surface 26a of the protrusion 26 closes the through hole 39 of the diaphragm 36b, thereby preventing the fluid from flowing in the reverse direction.
  • the drive means 50 includes a drive motor 52 attached to the upper surface of the upper case body 10, an eccentric crank 54 attached to the output shaft 52 a of the drive motor 52, and a bearing around the eccentric crank 54. And a reciprocating member (crank rod) 58 mounted through 56.
  • the diaphragm portion 34 of the packing member 30 is connected to the lower end portion of the reciprocating member 58.
  • the eccentric crank 54 has a mounting hole into which the output shaft 52 a of the drive motor 52 is fitted at a position shifted from the central axis of the eccentric crank 54. Thereby, the eccentric crank 54 is configured to convert the rotational motion of the output shaft 52a of the drive motor 52 into the vertical motion of the reciprocating member 58.
  • the drive means 50 converts the rotational movement of the output shaft 52a of the drive motor 52 into the vertical movement of the reciprocating member 58 by the eccentric crank 54, and the diaphragm portion of the packing member 30 is moved by the vertical movement of the reciprocating member 58.
  • 34 is configured to repeatedly advance and retract with respect to the pump chamber 4.
  • the drive motor 52 is driven and the eccentric crank 54 is rotated via the output shaft 52a, whereby the reciprocating member 58 and the diaphragm portion 34 of the packing member 30 connected to the reciprocating member 58 are reciprocated in the vertical direction. Move. Then, by increasing or decreasing the volume in the pump chamber 4 by the reciprocating motion of the diaphragm portion 34, the fluid (liquid or gas) in the pump chamber 4 is compressed or expanded, and the intake side check valve 32 and the exhaust side check valve are compressed. By the interaction of the valve 40, the operation of pushing out the fluid and the operation of sucking in are alternately performed continuously.
  • the suction side check is caused by the pressure of the fluid from the intake port 3 toward the pump chamber 4.
  • the valve 32 is opened, the exhaust-side check valve 40 is closed due to the pressure of the fluid flowing from the flow rate measurement channel 5 toward the pump chamber 4. That is, the flow of fluid in the direction (forward direction) from the intake port 3 toward the pump chamber 4 is allowed, while the flow of fluid in the direction (reverse direction) from the flow measurement channel 5 to the pump chamber 4 is allowed. (Backflow) is prevented.
  • the fluid is supplied from the supply source toward the pump chamber 4 via the intake port 3.
  • the intake side check valve 32 is moved by the pressure of the fluid from the pump chamber 4 toward the intake port 3.
  • the exhaust side check valve 40 is opened by the pressure of the fluid from the pump chamber 4 toward the flow rate measurement channel 5. That is, the fluid flow in the direction (forward direction) from the pump chamber 4 toward the flow rate measurement flow path 5 is allowed, while the fluid flow in the direction (reverse direction) from the pump chamber 4 toward the intake port 3. (Backflow) is prevented.
  • the fluid to flow toward the pump chamber 4 in the discharge space S O via the flow path 7 and the inflow space S I the fluid flows out through the flow measurement passage 5 and the exhaust port 6.
  • the reciprocating motion of the diaphragm portion 34 is repeatedly executed, and the expansion and contraction of the pump chamber 4 are alternately repeated, whereby the intake port 3, the pump chamber 4, and the flow rate measurement flow path.
  • the fluid supplied from the supply source is continuously discharged to the outside of the diaphragm pump 1 through the exhaust port 5 and the exhaust port 6.
  • the flow rate of the fluid flowing through the diaphragm pump 1 is adjusted in real time. That is, the fluid that has passed through the exhaust-side check valve 40 reaches the branching portion 16 and further splits into a plurality of (three in the present embodiment) flows and flows through the divided flow passage portions 17. At this time, a differential pressure corresponding to the flow rate is generated between the branching portion 16 and the merging portion 18.
  • the flow rate is measured in real time so that the target flow rate is obtained by measuring the flow rate based on the differential pressure and performing feedback control of the drive motor 52 based on the measured flow rate.
  • the exhaust-side check valve 40 is provided so as to separate the inflow space S I and the discharge space S O, a through hole for communicating the inflow space S I and the discharge space S O 39 is provided with a diaphragm 36b and a blocking surface 26a that contacts the upstream surface of the diaphragm 36b so as to block the through-hole 39.
  • the blocking surface 26a has a larger area than the through-hole 39,
  • the diaphragm 36b is provided substantially in parallel with the diaphragm 36b.
  • the diaphragm 36b is in close contact with the blocking surface 26a so that the fluid cannot pass therethrough, and is separated from the blocking surface 26a so that the fluid can pass through the through hole 39. It has flexibility to be displaceable between positions.
  • each of the check valves of Patent Documents 1 to 3 has a structure in which an opening provided in the case body is closed with a valve body, whereas in the exhaust-side check valve 40 according to the present embodiment, the valve body ( The opening (through hole 39) provided in the diaphragm 36b) is closed by the closing surface 26a of the protrusion 26 formed in the case body (lower case body 20).
  • the exhaust-side check valve 40 of the present embodiment since the by adopting the exhaust-side check valve 40 of the present embodiment, as described above, it is possible to eliminate the restriction of the shape and the extending direction such that the inflow space S I of the shape and the flow path 7,
  • the lower case body 20 can be freely formed integrally with a pump chamber forming recess 24, an inflow space forming recess 28a and a communication groove 28b. it is possible to form the space S I and the flow path 7.
  • the diaphragm pump 1 employing the exhaust-side check valve 40 according to the present embodiment for example, it is not necessary to use another member such as a manifold or another pipe, so that the structure of the entire apparatus is greatly simplified and reduced in size. be able to.
  • the through hole 39 is formed in the diaphragm 36b, and the blocking surface 26a is provided substantially parallel to the diaphragm 36b. It becomes possible to displace 36b. Thereby, the exhaust-side check valve 40 according to the present embodiment can set the minimum operating pressure lower than that of the check valve disclosed in Patent Document 4.
  • the diaphragm 36b and the diaphragm portion 34 are integrally formed on the packing member 30, so that the structure of the entire apparatus can be further simplified.
  • the configuration in which the intake port 3 is disposed immediately above the intake side check valve 32 has been described as an example, and thus the intake side check valve 32 has been described as a reed valve. It is not limited.
  • the intake-side check valve 32 a check valve structure having the same configuration as that of the exhaust-side check valve 40 can be adopted.
  • the upper case body 10 is provided with the intake port 3 and the lower case body 20 is provided with the exhaust port 6.
  • the present invention is not limited thereto, and the upper case body 10 has the exhaust port 6.
  • the intake port 3 may be provided in the lower case body 20, or both the intake port 3 and the exhaust port 6 may be provided in either the upper case body 10 or the lower case body 20. It is also good.
  • the through hole 37 is formed in the base portion 36a and the diaphragm 36b is formed in the through hole 37.
  • the present invention is not limited to this.
  • the whole packing member 30 may be a flexible diaphragm.
  • the diaphragm 36b has been described as an annular diaphragm provided so as to protrude from the entire inner peripheral surface of the through hole 37 toward the center of the through hole 37.
  • the present invention is not limited thereto. Is not to be done.
  • the shape and position of the through-hole 37, the diaphragm 36b, and the through-hole 39, and the range in which the diaphragm 36b is provided can be changed as appropriate.
  • the tip surface of the protrusion 26 is described as the closing surface 26a.
  • the blocking surface may have any shape and configuration as long as it has a larger area than the through hole of the diaphragm and is provided substantially parallel to the diaphragm.
  • the protrusion part 26 may not be provided in the lower case body 20, and a part of the inner surface of the lower case body 20 may function as a closed surface.
  • the closing surface 26a of the protrusion 26 is described as being formed in a spherical shape, but the present invention is not limited to this.
  • the closing surface 26a of the protrusion 26 can be formed in a flat shape. It is also possible to form the protrusion 26 in a prismatic shape.
  • the diaphragm 36b has been described as having a substantially planar shape, but the present invention is not limited to this.
  • a loop-shaped curved surface may be provided on the diaphragm 36b.
  • a stopper that contacts the diaphragm 36b in a predetermined range may be provided.
  • the pump main body 2 has been described as having the function of a laminar flow meter.
  • the present invention is not limited to this.
  • a laminar flow meter in which the communication groove 14 having the branching portion 16, the plurality of divided flow channel portions 17 and the merging portion 18 is formed is formed separately from the pump body 2, and the laminar flow meter is It is good also as a structure attached to the pump main body 2.
  • the three divided flow path portions 17 are described as being formed, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of divided flow channel portions 17 are U-shaped, V-shaped, trapezoidal, etc., as long as the grooves can flow the fluid in a laminar flow state. It may have various shapes.
  • the divided flow path portion 17 is described as being formed such that the groove width W is smaller than the groove depth D, but the present invention is not limited to this.
  • the flow measurement channel 5 is described as being formed between the upper case body 10 and the packing member 30, but the present invention is not limited to this.
  • the flow rate measurement channel 5 may not be formed between the upper case body 10 and the packing member 30, and the discharge space SO may be directly opened to the atmosphere.

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Abstract

流入空間と吐出空間との間に設けられ、流入空間から吐出空間への流体の流動を許容し、吐出空間から流入空間への流体の流動を阻止する逆止弁であって、流入空間と吐出空間とを隔てるように設けられ、流入空間と吐出空間を連通する貫通孔が形成された隔膜と、貫通孔を閉塞するよう、隔膜の上流側の面に当接する閉塞面とを備え、閉塞面は、貫通孔よりも大きい面積を有し、隔膜と略平行に設けられ、隔膜は、流体が通過不能となるよう閉塞面と密着する密着位置と、流体が貫通孔を介して通過可能となるよう閉塞面から離間する離間位置との間において変位可能な可撓性を有している。

Description

逆止弁及びダイヤフラムポンプ
　本発明は、流体の逆流を防止するための逆止弁及びこれを備えるダイヤフラムポンプに関するものである。
　通常、ダイヤフラムポンプは、ポンプ室の一部を形成するダイヤフラムの往復動と、ポンプ室の流入側及び流出側にそれぞれ設けられる逆止弁との相互作用によって、一方向のみに流体を流動させるよう構成されている。従来、ダイヤフラムポンプに用いることが可能な逆止弁として、例えば特許文献１～４に開示された逆止弁が知られている。
　特許文献１には、図６（ａ）に示すように、ゴム等の柔軟部材で構成された板材に部分円環状の切り欠き１１２を形成することで、フラップ状の弁舌片１１４が形成されたリード弁１１０が開示されている。特許文献１のリード弁１１０は、図６（ｂ）に示すように、流出口１０４を有するヘッドプレート１０２と、流入口１０８を有する中間プレート１０６との間に狭持され、流体の圧力によって弁舌片１１４が中間プレート１０６の流入口１０８に対して移動することで、流体の順方向への流動を許容し、逆方向への流動を阻止するよう構成されている。
　ここで、特許文献１のリード弁１１０は、所謂片持梁に相当するため、弁舌片１１４の先端部１１４ａは僅かな流体の圧力で移動するものの、弁舌片１１４の基部１１４ｂはその剛性によりほぼ移動しない。よって、特許文献１のリード弁１１０が用いられるダイヤフラムポンプでは、リード弁１１０の弁舌片１１４の先端部１１４ａと整合する位置に流入口１０８が位置することとなるよう、中間プレート１０６が設計されることが通常である。
　特許文献２には、図７に示すように、複数の流通孔１２４が形成された弁座１２２と、弁座１２２に取り付けられた傘状の弁体１２６とを備えるバキュームブレーカ１２０が開示されている。特許文献２のバキュームブレーカ１２０は、流体の圧力によって弁体１２６が弁座１２２に対して移動することで、流体の順方向への流動を許容し、逆方向への流動を阻止するよう構成されている。
　特許文献３には、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ダイヤフラム１３２とリード弁１３４とが一体に形成されたダイヤフラムポンプが開示されている。特許文献３のダイヤフラムポンプでは、隔壁体１３６に連通溝１４０が形成されており、この連通溝１４０とリード弁１３４とによって、ポンプ室１３８から流入空間１４１に向けて流体が流動する流路が形成されている。この特許文献３のリード弁１３４は、流体の圧力によって隔壁体１３６に対して接近又は離間することで、流体の順方向への流動を許容し、逆方向への流動を阻止するよう構成されている。
　特許文献４には、図９に示すように、円錐台の筒状に形成された逆止弁体１５２と、逆止弁体１５２に挿通された円柱状の逆止弁座１５４とを備える逆止弁１５０が開示されている。この特許文献４の逆止弁１５０は、流体の圧力によって、逆止弁座１５４の周面に対して逆止弁体１５２の上底側の端部が接近又は離間することで、流体の順方向への流動を許容し、逆方向への流動を阻止するよう構成されている。
特表平０９－５１２０７７号公報 実開昭６３－３５７３号公報 特開２０１３－６４３７７号公報 特開２０１４－２３８０２９号公報
　しかしながら、特許文献１及び２の逆止弁の構造では、弁体よりも下流側の空間の形状を比較的自由に設計することは可能であるものの、弁体よりも上流側の開口（流入開口）及び流路の形状については制約が生じるという問題がある。
　すなわち、特許文献１及び２の逆止弁の構造は、弁体（リード弁１１０、傘状の弁体１２６）によって流入開口を閉塞することで、流体の逆方向への流動を阻止するものであることから、流入開口は弁体よりも小さく、かつ、弁体からはみ出さない形状に設計される必要がある。
　また、例えば図６（ｂ）に示すように、リード弁１１０よりも上流側の空間において流体を流動させる流路（流入側流路）１０７を横向きに形成したい場合や、他の流体要素と連通させるために横向きの流路が必要な場合には、中間プレート１０６に横向きの流路を一体成形することは困難であることから、横向きの流路１０７が形成されたマニホールド１１６及び気密性を確保するためのシール部材１１８が更に必要となる。このため、部品点数の増加に伴うコスト増、高さ寸法の増加に伴う大型化及び各部材の合わせ面の増加に伴う気密性の低下の問題が生じるおそれがある。
　このような問題は、図７に示す特許文献２のバキュームブレーカ１２０においても同様に生じるものである。すなわち、特許文献２のバキュームブレーカ１２０では、複数の流通孔１２４の全てを傘状の弁体１２６の内側に収める必要があるため、吸気ポート１２８に直接配管する場合を除き、他の流体要素と連通させるための流路を形成するために、マニホールド（図示せず）やシール部材（図示せず）等を更に設ける必要がある。
　これに対し、特許文献３のダイヤフラムポンプでは、隔壁体１３６の連通溝１４０をリード弁１３４で覆うことで流路を形成するものであることから、マニホールドやシール部材を追加することなく、横向きの流路を形成することが可能である。しかしながら、特許文献３のダイヤフラムポンプでは、リード弁１３４の先端部分１３４ａは僅かな流体の圧力で移動するものの、リード弁１３４の基部１３４ｂはその剛性によりほぼ移動しない。よって、リード弁１３４の基部１３４ｂと隔壁体１３６の連通溝１４０との間に隙間が生じるおそれがあり、気密性を確保することができないという問題がある。なお、リード弁１３４の基部１３４ｂと隔壁体１３６の連通溝１４０との間の隙間を解消させるために、組み立て状態において与圧をかける手段等が種々検討されているが、リード弁１３４を隔壁体１３６に強く押し付けると、例えば図８（ａ）に示すように、ゴムの歪みで逆に浮き上がるおそれがあるという問題がある。
　また、特許文献４のダイヤフラムポンプにおいても、マニホールドやシール部材を追加することなく、横向きの流路を形成することが可能である。しかしながら、特許文献４のダイヤフラムポンプでは、流体の圧力によって逆止弁体１５２の上底側の端部を拡大させることで、流体の流動を許容するよう構成されていることから、最低動作圧が高くならざるを得ないという問題がある。また、特許文献４のダイヤフラムポンプでは、逆止弁体１５２の上底側の端部に十分な可撓性を付与するために、逆止弁体１５２の高さ及び径が大きくならざるを得ず、小型化が困難であるという問題もある。
　本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁体よりも上流側の流路形状の設計の自由度を高め、これにより、逆止弁を備える装置全体の構造を簡素化することが可能な逆止弁及びダイヤフラムポンプを提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明に係る逆止弁は、流入空間と吐出空間との間に設けられ、流入空間から吐出空間への流体の流動を許容し、吐出空間から流入空間への流体の流動を阻止する逆止弁であって、前記流入空間と前記吐出空間とを隔てるように設けられ、該流入空間と該吐出空間を連通する貫通孔が形成された隔膜と、前記貫通孔を閉塞するよう、前記隔膜の上流側の面に当接する閉塞面とを備え、前記閉塞面は、前記貫通孔よりも大きい面積を有し、前記隔膜と略平行に設けられ、前記隔膜は、流体が通過不能となるよう前記閉塞面と密着する密着位置と、流体が前記貫通孔を介して通過可能となるよう前記閉塞面から離間する離間位置との間において変位可能な可撓性を有していることを特徴とする。
　また、本発明に係るダイヤフラムポンプは、上述した逆止弁を備えるダイヤフラムポンプであって、ポンプ室を形成可能なポンプ室形成凹部、前記流入空間を形成可能な流入空間形成用凹部、及び、前記ポンプ室形成凹部と前記流入空間形成用凹部とを連通させる連通溝を備えるケース体と、前記ポンプ室形成凹部、前記流入空間形成用凹部及び前記連通溝を覆うように前記ケース体に積層されるパッキン部材とを備え、前記パッキン部材は、前記流入空間形成用凹部と整合する位置に、前記隔膜を有し、かつ、前記ポンプ室形成凹部と整合する位置に、前記ポンプ室形成凹部と共に前記ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有しており、前記パッキン部材は、前記連通溝と共に前記ポンプ室から前記流入空間に至る流路を形成可能に構成されており、前記ダイヤフラムポンプは、前記ダイヤフラム部を前記ポンプ室に対して進退させる駆動手段を更に備え、該駆動手段によって前記ダイヤフラム部を前記ポンプ室に対して進退させ、前記ポンプ室の拡張及び収縮を繰り返すことによって、前記流路及び前記流入空間を介して前記ポンプ室から前記吐出空間に向けて流体を流動させるよう構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、弁体よりも上流側の流路形状の設計の自由度を高め、これにより、逆止弁を備える装置全体の構造を簡素化することが可能な逆止弁及びダイヤフラムポンプを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るダイヤフラムポンプの概略構成を示す部分断面図である。 図２（ａ）は、本実施形態に係る第１ケース体の概略構成を示す底面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ´線に沿った拡大断面図である。 図３（ａ）は、本実施形態に係る中間部材の概略構成を示す底面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ´線に沿った断面図である。 本実施形態に係る第２ケース体の概略構成を示す平面図である。 図５（ａ）は、排気側逆止弁部分を第１ケース体側から見た状態を示す拡大平面図であり、図５（ｂ）は、排気側逆止弁部分を拡大して示す断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、特許文献１に開示された従来の逆止弁の概略構成を示す平面図及び断面図である。 特許文献２に開示された従来の逆止弁の概略構成を示す断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、特許文献３に開示された従来の逆止弁の概略構成を示す断面図及び平面図である。 特許文献４に開示された従来の逆止弁の概略構成を示す断面図である。
　以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図１～図５を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１は、図１に示すように、吸気ポート３、ポンプ室４、流量測定流路５及び排気ポート６を有するポンプ本体２と、ポンプ本体２に取り付けられ、ポンプ本体２の後述するダイヤフラム部３４を往復動させる駆動手段５０とを備えている。
　ポンプ本体２は、図１に示すように、吸気ポート３及び排気ポート６を有するケース体９と、ケース体９内に配置されたパッキン部材３０とを備えている。ポンプ本体２は、扁平な矩形状の全体形状を有しており、長手方向の一端部（図１中の右端部）から他端部（図１中の左端部）に向けて、吸気ポート３、ポンプ室４、流量測定流路５及び排気ポート６が並列して設けられており、ポンプ室４と流量測定流路５との間に、排気側逆止弁４０が設けられている。
　ケース体９は、図１に示すように、吸気ポート３を有する上側ケース体（第１ケース体）１０と、排気ポート６を有する下側ケース体（第２ケース体）２０とを備えている。パッキン部材３０は、上側ケース体１０の後述する連通溝１４を覆い、かつ、下側ケース体２０の後述する吸気側凹部２２、ポンプ室形成凹部２４及び排気側凹部２８を覆うように、上側ケース体１０の下面側及び下側ケース体２０の上面側に積層して設けられており、上側ケース体１０及び下側ケース体２０によって密に狭持されている。
　上側ケース体１０は、合成樹脂等からなる扁平な矩形状の部材であり、図１及び図２（ａ）に示すように、長手方向の一端部（図１中の右端部）から他端部（図１中の左端部）に向けて、吸気ポート３、駆動手段通過孔１２及び連通溝１４が並列して形成されている。上側ケース体１０の下面１０ａには、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、パッキン部材３０の外形に沿った形状の凹部１０ｂが形成されており、この凹部１０ｂ内にパッキン部材３０を密着して収容可能に構成されている。
　吸気ポート３は、図１に示すように、上側ケース体１０の上面から上方に向けて突出して形成されており、貫通孔３ａを介して、流体の供給元から供給された流体をポンプ本体２の内部に流入させることが可能に構成されている。
　駆動手段通過孔１２は、図１に示すように、上側ケース体１０の上面から下面１０ａに向けて貫通する孔であり、駆動手段５０の後述する往復動部材５８が貫通可能な径及び形状を有している。
　連通溝１４は、図１に示すように、中間部材３０と組み合わされた際に、中間部材３０との間において流量測定流路５（すなわち、吐出空間ＳＯ及び隔膜３６ｂよりも下流側の流路）を形成可能に構成されている。連通溝１４は、図２（ａ）に示すように、上流側に形成された分岐部１６と、下流側に形成された合流部１８と、分岐部１６及び合流部１８を連通する複数（本実施形態では３本）の分割流路部１７とを有している。
　分岐部１６は、後述する隔膜３６ｂの貫通孔３９を介して吐出された流体が連通溝１４内に流入する空間、すなわち、吐出空間ＳＯを形成可能に構成されている。合流部１８は、複数の分割流路部１７を流動する流体が合流する空間を形成可能に構成されており、パッキン部材３０の流出孔３８を介して排気ポート６と連通している。複数の分割流路部１７は、それぞれ、分岐部１６から合流部１８に向かって延びる細溝（トレンチ状溝）である。各分割流路部１７は、流体を層流状態で流動させることが可能に構成され、かつ、流体の流量に応じた差圧を発生させるよう構成されている。各分割流路部１７は、図２（ｂ）に示すように、その溝幅Ｗが溝深さＤよりも小さくなるよう形成されている。
　パッキン部材３０は、ゴム等の柔軟性を有する材料からなる薄板状のシール部材であり、図３（ａ）に示すように、上側ケース体１０の凹部１０ｂの形状に沿った形状を有している。パッキン部材３０は、図１、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、上側ケース体１０の凹部１０ｂの深さと概ね同じ又はやや厚い厚さを有するベース部３６ａに、長手方向の一端部（図１中の右端部）から他端部（図１中の左端部）に向けて、吸気側逆止弁３２、ダイヤフラム部３４、通孔３７及び流出孔３８が並列して形成されている。
　ベース部３６ａは、パッキン部材３０のうち、上側ケース体１０の凹部１０ｂの深さと概ね同じ又はやや厚い厚さを有する部位である。ベース部３６ａは、図１に示すように、上側ケース体１０及び下側ケース体２０により狭持されることで、上側ケース体１０及び下側ケース体２０との間において種々の流路を形成可能に構成されており、また、上側ケース体１０及び下側ケース体２０との間に形成される流路やポンプ室４等の空間の気密性を確保するシール部として機能するよう構成されている。ベース部３６ａのシール部として機能する領域、及び／又は、ベース部３６ａのシール部と接触する上側ケース体１０及び下側ケース体２０の領域には、シール効果を高めるためにビード状の凸部を設けることが好ましいが、これに限定されるものではない。
　吸気側逆止弁３２は、図１に示すように、上側ケース体１０の吸気ポート３の貫通孔３ａの下端開口３ｂと整合する位置に形成されたリード弁である。吸気側逆止弁３２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、パッキン部材３０のベース部３６ａが局所的に肉薄に形成されると共に、この肉薄部に半円環状の切り欠き３２ａが形成されることにより形成されている。この吸気側逆止弁３２は、従来のリード弁と同様に、流体の背圧によって流体の逆流を防止するよう構成されている。
　ダイヤフラム部３４は、下側ケース体２０の後述するポンプ室形成凹部２４と整合する位置に設けられ、下側ケース体２０のポンプ室形成凹部２４との間においてポンプ室４を形成可能に構成されている。このダイヤフラム部３４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ポンプ室４に対して進退する部位である楕円状の可動部３４ａと、可動部３４ａの周囲を囲むように設けられ、弾性変形することにより可動部３４ａの進退移動を許容する可撓性を有する可撓部３４ｂとを有している。可動部３４ａは、図１に示すように、駆動手段５０の往復動部材５８と連結されており、往復動部材５８の往復動に伴ってポンプ室４に対して進退するよう構成されている。
　通孔３７は、下側ケース体２０の突起部２６と整合する位置に形成された円状の孔であり、ポンプ室４と流量測定流路５とを連通させるよう構成されている。通孔３７は、隔膜３６ｂの貫通孔３９に向けて流体を流入させる空間、すなわち、流入空間ＳＩを形成可能に構成されている。通孔３７の内部には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、流入空間ＳＩと吐出空間ＳＯとを隔てるように隔膜３６ｂが設けられている。
　隔膜３６ｂは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、通孔３７の上端縁部に設けられた円環状の隔膜であり、下側ケース体２０の後述する閉塞面２６ａと協働して排気側逆止弁４０を構成するよう構成されている。具体的には、隔膜３６ｂは、通孔３７の内周面の全域から、該通孔３７の中心に向かって突出して設けられ、その略中央部に貫通孔３９を有している。隔膜３６ｂは、下側ケース体２０の突起部２６と通孔３７との間を流体が通過不能となるよう突起部２６の閉塞面２６ａと密着する密着位置と、突起部２６と通孔３７との間を流体が貫通孔３９を介して通過可能となるよう突起部２６の閉塞面２６ａから離間する離間位置との間において変位可能な可撓性を有している。
　流出孔３８は、図１に示すように、下側ケース体２０の排気ポート６の後述する貫通孔６ａと整合する位置に形成された孔である。この流出孔３８は、上側ケース体１０と下側ケース体２０との間にパッキン部材３０が狭持された際に、上側ケース体１０及びパッキン部材３０の間に形成された合流部１８と排気ポート６の貫通孔６ａとを連通させるよう構成されている。
　下側ケース体２０は、合成樹脂等からなる扁平な矩形状の部材であり、上側ケース体１０の側部の外形に沿った外形を有している。下側ケース体２０は、図１及び図４に示すように、長手方向の一端部（図１中の右端部）から他端部（図１中の左端部）に向けて、吸気側凹部２２、ポンプ室形成凹部２４、排気側凹部２８及び排気ポート６が並列して形成されており、排気側凹部２８内に突起部２６が形成されている。
　吸気側凹部２２は、図１及び図４に示すように、上側ケース体１０の吸気ポート３の下端開口３ｂと整合する位置に形成された凹状空間であり、上側ケース体１０の吸気ポート３から流入した流体をポンプ室４に向けて流動させる流路を形成するよう構成されている。
　ポンプ室形成凹部２４は、図１及び図４に示すように、パッキン部材３０のダイヤフラム部３４と整合する位置に形成された凹状空間であり、パッキン部材３０のダイヤフラム部３４と共にポンプ室４を形成するよう構成されている。
　排気側凹部２８は、図１、図４及び図５に示すように、パッキン部材３０の通孔３７と整合する位置に形成された流入空間形成用凹部２８ａと、流入空間形成用凹部２８ａとポンプ室形成凹部２４とを連通させる連通溝２８ｂとを備えている。流入空間形成用凹部２８ａは、通孔３７と共に流入空間ＳＩを形成可能に構成されている。
　連通溝２８ｂは、流入空間ＳＩから吐出空間ＳＯに向かう方向と交差（本実施形態では直交）する方向に延びる溝であって、ポンプ室形成凹部２４から流入空間形成用凹部２８ａに亘って形成されている。連通溝２８ｂは、長手方向と直交する方向の断面が略Ｕ字状に形成されており、パッキン部材３０のベース部３６ａと共にポンプ室４から流入空間ＳＩに至る流路７を形成可能に構成されている。
　吸気側凹部２２、ポンプ室形成凹部２４及び排気側凹部２８は、図１及び図４に示すように、互いに連通している。これら吸気側凹部２２、ポンプ室形成凹部２４及び排気側凹部２８は、射出成形等によって下側ケース体２０に一体として成型されることが生産性の観点から好ましいが、これに限定されず、切削加工等によって形成することも可能である。
　突起部２６は、図１、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、パッキン部材３０の隔膜３６ｂの貫通孔３９と整合する位置において、隔膜３６ｂの貫通孔３９に向かって突出して形成された円柱状の突起である。突起部２６は、パッキン部材３０の通孔３７の径よりも小さく、かつ、隔膜３６ｂの貫通孔３９の径よりも大きい径を有している。突起部２６は、隔膜３６ｂと略平行に形成された球面状の閉塞面（先端面）２６ａを有している。閉塞面２６ａは、隔膜３６ｂの貫通孔３９よりも大きい面積を有しており、隔膜３６ｂの上流側の面と当接することで、貫通孔３９を閉塞するよう構成されている。このように、突起部２６の閉塞面２６ａが球面状に形成されることにより、貫通孔３９と閉塞面２６ａとの間に若干の位置ずれが生じた場合であっても、隔膜３６ｂに対する閉塞面２６ａの密着性を維持し、閉塞面２６ａによって貫通孔３９を閉塞することが可能となるため、気密性を確保する上で好ましい。
　突起部２６の閉塞面２６ａには、圧力ポート２９と連通する孔が形成されている。圧力ポート２９は、排気ポート６及び図示しない圧力センサと接続されている。すなわち、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１は、図示しない圧力センサによって、分割流路部１７の上流側における流体圧力と下流側における流体圧力の差圧（具体的には、分岐部１６及び合流部１８における流体圧力の差圧）を検出可能に構成されている。また、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１は、検出した差圧を図示しない演算回路によって流体の流量に換算し、換算した流量に基づいて図示しない制御回路によって駆動手段５０の駆動モータ５２をフィードバック制御することで、目標の流量となるよう流量を調整可能に構成されている。
　排気ポート６は、図１に示すように、下側ケース体２０の下面から下方に向けて突出して形成されており、貫通孔６ａを介して、ポンプ本体２の内部の流体を外部に向けて流出させることが可能に構成されている。
　本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、図５に示すように、流入空間ＳＩと吐出空間ＳＯと隔てるように設けられた隔膜３６ｂが弁体として機能し、この隔膜３６ｂの貫通孔３９を閉塞するように設けられた下側ケース体２０の突起部２６の閉塞面２６ａが弁座として機能することにより、排気側逆止弁４０が構成されている。なお、図５では、例えば圧力ポート２９等の弁動作に関与しない構成については、その図示を省略している。
　排気側逆止弁４０は、流入空間ＳＩと吐出空間ＳＯとの間に設けられ、流入空間ＳＩから吐出空間ＳＯに向かう方向（順方向）の流体の通過を許容し、吐出空間ＳＯから流入空間ＳＩに向かう方向（逆方向）の流体の通過を阻止するよう構成されている。具体的には、排気側逆止弁４０は、流入空間ＳＩから吐出空間ＳＯに向かう方向（順方向）に流体の圧力が付与された場合（ポンプ室４が収縮した場合）に、その流体の圧力によって隔膜３６ｂが撓むことで、流体の順方向への流動を許容するよう構成されている。また、排気側逆止弁４０は、吐出空間ＳＯから流入空間ＳＩに向かう方向（逆方向）に流体の圧力が付与された場合（ポンプ室４が拡張した場合）に、その流体の圧力によって隔膜３６ｂが突起部２６の閉塞面２６ａに押し付けられ、突起部２６の閉塞面２６ａが隔膜３６ｂの貫通孔３９を閉塞することで、流体の逆方向への流動を阻止するよう構成されている。
　駆動手段５０は、図１に示すように、上側ケース体１０の上面に取り付けられた駆動モータ５２と、駆動モータ５２の出力軸５２ａに取り付けられた偏心クランク５４と、偏心クランク５４の周囲にベアリング５６を介して装着された往復動部材（クランクロッド）５８とを備えている。往復動部材５８の下端部には、パッキン部材３０のダイヤフラム部３４が連結されている。偏心クランク５４は、駆動モータ５２の出力軸５２ａを嵌入させる取付孔が、偏心クランク５４の中心軸からずれた位置に形成されている。これにより、偏心クランク５４は、駆動モータ５２の出力軸５２ａの回転運動を往復動部材５８の上下運動に変換するよう構成されている。すなわち、駆動手段５０は、偏心クランク５４によって、駆動モータ５２の出力軸５２ａの回転運動を往復動部材５８の上下運動に変換し、この往復動部材５８の上下運動によって、パッキン部材３０のダイヤフラム部３４をポンプ室４に対して繰り返し進退させるよう構成されている。
　次に、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１の動作について説明する。まず、駆動モータ５２を駆動させ、出力軸５２ａを介して偏心クランク５４を回転させることにより、往復動部材５８及びこの往復動部材５８に連結されたパッキン部材３０のダイヤフラム部３４を上下方向に往復動させる。そして、このダイヤフラム部３４の往復運動によってポンプ室４内の容積を増減させることにより、ポンプ室４内の流体（液体又は気体）を圧縮又は膨張させ、吸気側逆止弁３２及び排気側逆止弁４０の相互作用によって、流体を押し出す動作及び吸い込む動作を交互に連続して行う。
　具体的には、ダイヤフラム部３４がポンプ室４から離間する方向に移動し、これによりポンプ室４が拡張された場合には、吸気ポート３からポンプ室４に向かう流体の圧力によって吸気側逆止弁３２が開放状態になると共に、流量測定流路５からポンプ室４に向かう流体の圧力によって排気側逆止弁４０が閉塞状態となる。すなわち、吸気ポート３からポンプ室４に向かう方向（順方向）への流体の流動が許容され、その一方で、流量測定流路５からポンプ室４に向かう方向（逆方向）への流体の流動（逆流）が阻止される。これにより、吸気ポート３を介して、供給元からポンプ室４に向けて流体が供給される。
　また、ダイヤフラム部３４がポンプ室４に接近する方向に移動し、これによりポンプ室４が収縮された場合には、ポンプ室４から吸気ポート３に向かう流体の圧力によって吸気側逆止弁３２が閉塞状態になると共に、ポンプ室４から流量測定流路５に向かう流体の圧力によって排気側逆止弁４０が開放状態となる。すなわち、ポンプ室４から流量測定流路５に向かう方向（順方向）への流体の流動が許容され、その一方で、ポンプ室４から吸気ポート３に向かう方向（逆方向）への流体の流動（逆流）が阻止される。これにより、流路７及び流入空間ＳＩを介してポンプ室４から吐出空間ＳＯに向けて流体が流動し、この流体が流量測定流路５及び排気ポート６を介して流出される。
　そして、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、ダイヤフラム部３４の往復動が繰り返し実行され、ポンプ室４の拡張及び収縮が交互に繰り返されることにより、吸気ポート３、ポンプ室４、流量測定流路５及び排気ポート６を介して、供給元から供給された流体がダイヤフラムポンプ１の外部に向けて連続して流出される。
　なお、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、ダイヤフラムポンプ１内を流動する流体の流量がリアルタイムで調整される。すなわち、排気側逆止弁４０を通過した流体は、分岐部１６に至り、さらに複数（本実施形態では３本）の流れに分流して各分割流路部１７を流動する。この際、分岐部１６と合流部１８との間には、その流量に応じた差圧が発生する。本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、この差圧に基づいて流量を計測し、この計測した流量に基づいて駆動モータ５２をフィードバック制御することで、目標の流量となるようリアルタイムで流量が調整される。
　以上のとおり、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、従来にない特殊な排気側逆止弁４０を採用することにより、弁体（隔膜３６ｂ）よりも上流側の流路形状の設計の自由度を高め、これにより、装置全体の構造を簡素化することが可能である。
　すなわち、本実施形態に係る排気側逆止弁４０は、上述のとおり、流入空間ＳＩと吐出空間ＳＯとを隔てるように設けられ、流入空間ＳＩと吐出空間ＳＯを連通する貫通孔３９が形成された隔膜３６ｂと、貫通孔３９を閉塞するよう、隔膜３６ｂの上流側の面に当接する閉塞面２６ａとを備え、閉塞面２６ａは、貫通孔３９よりも大きい面積を有し、隔膜３６ｂと略平行に設けられ、隔膜３６ｂは、流体が通過不能となるよう閉塞面２６ａと密着する密着位置と、流体が貫通孔３９を介して通過可能となるよう閉塞面２６ａから離間する離間位置との間において変位可能な可撓性を有している。
　このように、本実施形態に係る排気側逆止弁４０では、隔膜３６ｂの貫通孔３９の周縁が突起部２６の閉塞面２６ａに当接することのみで流体の流動が阻止される。すなわち、特許文献１～３の逆止弁は、いずれもケース体に設けられた開口を弁体で塞ぐ構造であるのに対し、本実施形態に係る排気側逆止弁４０では、弁体（隔膜３６ｂ）に設けた開口（貫通孔３９）をケース体（下側ケース体２０）に形成された突起部２６の閉塞面２６ａで塞ぐ構造としている。このような排気側逆止弁４０によれば、隔膜３６ｂ及び突起部２６の閉塞面２６ａ以外の形状、例えば通孔３７及び流入空間形成用凹部２８ａの形状や、流路７を構成する連通溝２８ｂの形状等に制約が生じないため、流入空間ＳＩの形状や流路７の形状及びその延在方向等を自由に設定することが可能となる。
　また、本実施形態に係る排気側逆止弁４０を採用することにより、上述のとおり、流入空間ＳＩの形状や流路７の形状及びその延在方向等の制限を無くすことができるため、下側ケース体２０にポンプ室形成凹部２４、流入空間形成用凹部２８ａ及び連通溝２８ｂを一体として自由に形成し、この下側ケース体２０にパッキン部材３０を組み合わせるのみで、ポンプ室４、流入空間ＳＩ及び流路７を形成することができる。これにより、本実施形態に係る排気側逆止弁４０を採用したダイヤフラムポンプ１では、例えばマニホールド等の別部材や別配管を用いる必要がないので、装置全体の構造を著しく簡素化し、小型化することができる。さらに、隔膜３６ｂの厚さ及び径や、貫通孔３９の径や、閉塞面２６ａの高さによる与圧等を種々設定することが容易で、最低動作圧、流動抵抗等を用途に合わせて自由に設定できるため、弁単体としても有用である。
　また、本実施形態に係る排気側逆止弁４０では、隔膜３６ｂに貫通孔３９が形成され、かつ、閉塞面２６ａが隔膜３６ｂと略平行に設けられていることにより、非常に軽い力で隔膜３６ｂを変位させることが可能となる。これにより、本実施形態に係る排気側逆止弁４０は、特許文献４の逆止弁よりも、最低動作圧を低く設定することが可能である。
　さらに、本実施形態に係るダイヤフラムポンプ１では、パッキン部材３０に隔膜３６ｂとダイヤフラム部３４とが一体として形成されているため、装置全体の構造をより一層簡素化することができる。
　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
　例えば、上述した実施形態では、吸気ポート３が吸気側逆止弁３２の直上に配置される構成を例に挙げたため、吸気側逆止弁３２がリード弁であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。吸気側逆止弁３２として、排気側逆止弁４０と同様の構成を備える逆止弁構造を採用することも可能である。
　上述した実施形態では、上側ケース体１０に吸気ポート３が設けられ、下側ケース体２０に排気ポート６が設けられるものとして説明したが、これに限定されず、上側ケース体１０に排気ポート６が設けられ、下側ケース体２０に吸気ポート３が設けられる構成としても良いし、上側ケース体１０及び下側ケース体２０のいずれか一方に吸気ポート３及び排気ポート６の双方が設けられる構成としても良い。
　上述した実施形態では、ベース部３６ａに通孔３７が形成され、通孔３７内に隔膜３６ｂが形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、パッキン部材３０の全体が可撓性を有する隔膜であるとしても良い。
　上述した実施形態では、隔膜３６ｂが、通孔３７の内周面の全域から、該通孔３７の中心に向かって突出して設けられた円環状の隔膜であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。通孔３７、隔膜３６ｂ及び貫通孔３９の形状及び位置や、隔膜３６ｂが設けられる範囲は、適宜変更することが可能である。
　上述した実施形態では、突起部２６の先端面が閉塞面２６ａであるものとして説明したが、これに限定されるものではない。閉塞面は、隔膜の貫通孔よりも大きい面積を有し、かつ、隔膜と略平行に設けられる面であれば、いかなる形状及び構成を備えていても良い。例えば、下側ケース体２０に突起部２６が設けられず、下側ケース体２０の内面の一部が閉塞面として機能するとしても良い。
　上述した実施形態では、突起部２６の閉塞面２６ａが球面状に形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、突起部２６の閉塞面２６ａは、平面状に形成することも可能である。また、突起部２６を角柱状に形成することも可能である。
　上述した実施形態では、隔膜３６ｂが略平面状であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、隔膜３６ｂを動きやすくするために、隔膜３６ｂにループ状の曲面を設けても良い。また、高圧の場合に隔膜３６ｂが所定以上撓まないようにするために、所定範囲で隔膜３６ｂに当接するストッパを設けても良い。
　上述した実施形態では、ポンプ本体２が層流流量計の機能を具備するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上述した分岐部１６、複数の分割流路部１７及び合流部１８を有する連通溝１４が形成された層流流量計をポンプ本体２とは別体として形成し、この層流流量計をポンプ本体２に取り付ける構成としても良い。
　上述した実施形態では、分割流路部１７が３本形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。また、上述した実施形態では特に言及していないが、複数の分割流路部１７は、流体を層流状態で流動させることが可能な溝であれば、Ｕ字状、Ｖ字状及び台形等の種々の形状を有していても良い。さらに、上述した実施形態では、分割流路部１７が、その溝幅Ｗが溝深さＤよりも小さくなるよう形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。
　上述した実施形態では、上側ケース体１０とパッキン部材３０との間に流量測定流路５が形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上側ケース体１０とパッキン部材３０との間に流量測定流路５が形成されず、吐出空間ＳＯが直接大気に開放されていても良い。
　また、上述した実施形態では、貫通孔を有する隔膜と、この貫通孔を閉塞可能な閉塞面とにより構成される逆止弁（排気側逆止弁４０）をダイヤフラムポンプに適用した例を説明したが、本実施形態に係る逆止弁の用途は、ダイヤフラムポンプに限定されるものではない。本実施形態に係る逆止弁は、逆止弁を搭載可能な機器であれば採用することが可能である。
　１　ダイヤフラムポンプ、４　ポンプ室、、７　流路、９　ケース体、１０　上側ケース体、２０　下側ケース体、２４　ポンプ室形成凹部、２６ａ　閉塞面、２８ａ　流入空間形成用凹部、２８ｂ　連通溝、３０　パッキン部材、３４　ダイヤフラム部、３６ｂ　隔膜、３９　貫通孔、４０　排気側逆止弁（逆止弁）、５０　駆動手段、ＳＩ　流入空間、ＳＯ　吐出空間

Claims (2)

  1. 　流入空間と吐出空間との間に設けられ、流入空間から吐出空間への流体の流動を許容し、吐出空間から流入空間への流体の流動を阻止する逆止弁であって、
    　前記流入空間と前記吐出空間とを隔てるように設けられ、該流入空間と該吐出空間を連通する貫通孔が形成された隔膜と、
    　前記貫通孔を閉塞するよう、前記隔膜の上流側の面に当接する閉塞面と
    　を備え、
    　前記閉塞面は、前記貫通孔よりも大きい面積を有し、前記隔膜と略平行に設けられ、
    　前記隔膜は、流体が通過不能となるよう前記閉塞面と密着する密着位置と、流体が前記貫通孔を介して通過可能となるよう前記閉塞面から離間する離間位置との間において変位可能な可撓性を有している
    　ことを特徴とする逆止弁。
  2. 　請求項１に記載の逆止弁を備えるダイヤフラムポンプであって、
    　ポンプ室を形成可能なポンプ室形成凹部、前記流入空間を形成可能な流入空間形成用凹部、及び、前記ポンプ室形成凹部と前記流入空間形成用凹部とを連通させる連通溝を備えるケース体と、
    　前記ポンプ室形成凹部、前記流入空間形成用凹部及び前記連通溝を覆うように前記ケース体に積層されるパッキン部材と
    　を備え、
    　前記パッキン部材は、前記流入空間形成用凹部と整合する位置に、前記隔膜を有し、かつ、前記ポンプ室形成凹部と整合する位置に、前記ポンプ室形成凹部と共に前記ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有しており、
    　前記パッキン部材は、前記連通溝と共に前記ポンプ室から前記流入空間に至る流路を形成可能に構成されており、
    　前記ダイヤフラムポンプは、前記ダイヤフラム部を前記ポンプ室に対して進退させる駆動手段を更に備え、該駆動手段によって前記ダイヤフラム部を前記ポンプ室に対して進退させ、前記ポンプ室の拡張及び収縮を繰り返すことによって、前記流路及び前記流入空間を介して前記ポンプ室から前記吐出空間に向けて流体を流動させ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。
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