WO2018079375A1 - 液体ポンプ - Google Patents

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suction
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liquid
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朋晃 高橋
泰正 大木
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日東工器株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid pump in which the volume of a pump chamber is periodically expanded and contracted so that liquid is sucked from the suction port and discharged from the discharge port.
  • a part of the wall defining the pump chamber is vibrated so as to change the volume of the pump chamber, whereby the liquid is sucked from the suction port and discharged.
  • a laminated film vibrator (bimorph vibrator) in which two piezoelectric elements are bonded is arranged as a part of the wall of a pump chamber, and an AC voltage is applied to the film vibrator.
  • a liquid pump that conveys liquid by expanding and contracting the volume of the pump chamber by vibrating the vibrator.
  • check valves are arranged between the suction port for sucking the liquid and the pump chamber and between the discharge port for discharging the liquid and the pump chamber, respectively, and when the pump chamber expands, the liquid suction port Then, the air is sucked into the pump chamber through the check valve on the suction port side, and when the pump chamber contracts, the liquid in the pump chamber is discharged from the discharge port through the check valve on the discharge port side.
  • the liquid pump as described above can usually change the liquid discharge amount by changing the vibration frequency of the vibrator.
  • the vibration frequency is increased in order to increase the discharge amount, particularly in the tank on the discharge side, bubbles that propagate in the liquid generate bubbles containing air in the vicinity of the liquid level in the tank.
  • the air that has become diffused into the liquid may be discharged from the discharge port together with the liquid.
  • the effect of reducing the influence of the fluid resistance is reduced by gradually reducing the air pocket, and as a result, there arises a problem that the discharge performance of the pump cannot be maintained.
  • an object of the present invention is to provide a liquid pump that suppresses the discharge of air in the air reservoir formed in the discharge side tank.
  • the present invention A suction port for sucking liquid; A pump chamber communicating with the suction port, wherein a part of the wall defining the pump chamber is a vibrating wall portion that can vibrate so as to vary the volume of the pump chamber; and A discharge side communication passage extending from the pump chamber; A discharge-side tank portion that stores the liquid that is communicated with the pump chamber via the discharge-side communication passage and is delivered from the pump chamber; A discharge-side check valve disposed between the discharge-side tank portion and the pump chamber so as to allow fluid flowing from the pump chamber to the discharge-side tank portion but not reverse fluid; A discharge port for discharging the liquid in the discharge side tank section; A liquid pump configured to suck liquid from the suction port and discharge from the discharge port in accordance with vibration of the vibrating wall,
  • the discharge side tank portion has first and second inner side surfaces facing each other in the horizontal direction in the installed state of the liquid pump, the discharge port is formed on the first inner side surface, and the second inner side surface An opening of the discharge side communication passage is formed, and an air reservoir
  • the partition wall portion is provided between the opening of the discharge side communication passage and the air reservoir in the discharge side tank portion, air in the air reservoir is contained near the liquid surface in the discharge side tank portion. Even if bubbles are generated, the air hardly diffuses downward. Thereby, it becomes possible to suppress discharge of air from the discharge port.
  • a space can be provided between the partition wall and the first inner surface.
  • the partition wall portion may be a cylindrical partition wall portion protruding from the second inner side surface so as to surround the opening of the discharge side communication passage.
  • the opening of the discharge side communication passage and the discharge port may be arranged below the center position in the vertical direction of the discharge side tank.
  • the space above the discharge port and the discharge side communication passage in the discharge side tank portion becomes larger, and it becomes possible to further increase the air pool. It is also possible to more reliably prevent air from being discharged from the discharge port by increasing the distance between the air reservoir and the discharge port.
  • a housing comprising a first housing part, a second housing part, and a third housing part, each having a plate shape as a whole, wherein the second housing part is formed by the first housing part and the third housing part. It has a housing formed so as to overlap each other in a sandwiched state,
  • the first housing portion includes the suction port and the discharge port, and further includes a first discharge side tank recess that opens toward the second housing portion with the first inner surface as a bottom surface.
  • the second housing portion includes a second discharge side tank recess that opens toward the first housing portion with the second inner surface as a bottom surface, and a third housing portion on the opposite side of the second discharge side tank recess.
  • a pump chamber recess opening toward the The vibrating wall portion is a membrane-like vibrator sandwiched between the second housing portion and the third housing portion so as to cover an opening portion of the pump chamber recess,
  • the discharge side tank portion may be constituted by the first discharge side tank recess and the second discharge side tank recess.
  • a suction-side tank portion that is disposed between the suction port and the pump chamber and stores liquid sucked from the suction port;
  • a suction side communication passage communicating the suction side tank portion and the pump chamber;
  • the suction side communication passage is arranged so as to cover the opening on the pump chamber side from the pump chamber side so that the fluid from the suction side tank portion to the pump chamber is allowed to pass but the fluid in the opposite direction is not allowed to pass.
  • the suction side tank portion has first and second inner side surfaces facing each other in the horizontal direction in the installed state of the liquid pump, and the suction port is formed on the first inner side surface of the suction side tank, An opening on the suction side tank portion side of the suction side communication passage is formed on the second inner side surface of the suction side tank, and the opening in the suction side tank portion and the space above the suction port are formed.
  • An air pocket is formed,
  • the second inner side surface of the suction side tank covers the opening portion on the suction side tank side as viewed from the air reservoir side at least above the opening portion on the suction side tank side.
  • a partition wall portion projecting from the suction side tank toward the first inner surface of the suction side tank can be further provided.
  • the suction capacity of the liquid pump can be stabilized. Further, by providing the partition wall also in the suction side tank, it is possible to prevent the air in the suction side tank from being sucked into the pump chamber side.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. It is a front view of the 2nd housing in the liquid pump of FIG.
  • a liquid pump 10 attaches a suction nozzle 12 for attaching a suction side tube (not shown) and a discharge side tube (not shown). And a housing 16 having a discharge nozzle 14 for the purpose.
  • a film-like vibrator 18 having two piezoelectric elements is arranged. As will be described later, an AC voltage is applied to the piezoelectric element to form the film-like vibrator. By periodically vibrating 18, the liquid is sucked from the suction port 20 of the suction nozzle 12 and discharged from the discharge port 22 of the discharge nozzle 14.
  • the liquid pump 10 is adapted to be attached to another device or the like by screws (not shown) inserted into four screw attachment holes 24 formed in the housing 16, with the lower surface 16a of the housing 16 being the lower side. It installs in the attitude
  • the “installation state” in this specification means a state where the device is installed in such a posture.
  • a suction side tank portion 26 communicated with the suction port 20, a discharge side tank portion 28 communicated with the discharge port 22, and these suction side tank portion 26 and the discharge side tank portion 28.
  • a pump chamber 30 communicated with each other is formed.
  • a suction-side check valve 32 is disposed between the suction-side tank portion 26 and the pump chamber 30, and the suction-side check valve 32 allows fluid flowing from the suction-side tank portion 26 to the pump chamber 30, but in the opposite direction. Fluid is not allowed to pass through.
  • a discharge side check valve 34 is disposed between the discharge side tank portion 28 and the pump chamber 30, and the discharge side check valve 34 allows fluid flowing from the pump chamber 30 toward the discharge side tank portion 28 to pass therethrough.
  • a part of the wall constituting the pump chamber 30 is constituted by the film-like vibrator 18.
  • the film-like vibrator 18 is bent in a direction in accordance with the polarity of the voltage by applying a voltage to the piezoelectric element 18a, and the liquid pump 10 is installed by applying a periodic voltage. It functions as a vibrating wall portion that bends and vibrates in accordance with the period of the voltage in the horizontal direction in the state (vertical direction in FIG. 3 and horizontal direction in FIG. 4).
  • the membrane vibrator 18 vibrates, the volume of the pump chamber 30 periodically expands and contracts.
  • the housing 16 includes a first housing part 36, a second housing part 38, and a third housing part 40 each having a plate shape as a whole.
  • the first housing part 36 and the second housing part 38 are temporarily fixed by screws 42 (FIGS. 1 and 2) inserted from the first housing part 36.
  • Four screws (not shown) are inserted from the side of the third housing part 40 in the state where the third housing part 40 is overlapped so that the second housing part 38 is sandwiched between the first housing part 36 and the first housing part 36.
  • the first housing part 36, the second housing part 38, and the third housing part 40 are connected and fixed to each other by being screwed into the housing part 36.
  • the film vibrator 18 is sandwiched and held between the second housing part 38 and the third housing part 40.
  • the first housing part 36 has a first suction side tank recessed part 26a and a first discharge side tank recessed part 28a that open toward the second housing part 38, respectively.
  • the second housing part 38 includes a second suction side tank recessed part 26 b and a second discharge side tank recessed part 28 b that open toward the first housing part 36, respectively.
  • the suction-side tank portion 26 is formed by a first suction-side tank recess portion 26a and a second suction-side tank recess portion 26b facing each other
  • the discharge-side tank portion 28 is formed by the first discharge-side tank recess portion 28a and the second suction-side tank recess portion 26b. It is formed by the discharge side tank recessed part 28b.
  • the second housing portion 38 further includes a pump chamber recess 30a that opens toward the third housing portion 40, a suction side communication passage 44 that communicates the second suction side tank recess 26b and the pump chamber recess 30a, and a second A discharge side communication passage 46 is formed to communicate the discharge side tank recess 28b and the pump chamber recess 30a.
  • the suction side check valve 32 is disposed so as to cover and close the opening 44b on the pump chamber 30 side of the suction side communication passage 44, and covers the opening 44b when the pressure in the pump chamber 30 decreases. The deformed part is separated from the opening 44b, and the opening 44b is opened.
  • the discharge-side check valve 34 is disposed so as to cover and close the opening 46a on the second discharge-side tank recess 28b side of the discharge-side communication passage 46.
  • the discharge-side check valve 34 opens the opening 46a.
  • the covering portion is deformed so as to be separated from the opening 46a, and the opening 46a is opened.
  • the pump chamber 30 is constituted by a pump chamber recess 30 a formed in the second housing portion 38 and the film-like vibrator 18.
  • the discharge-side tank portion 28 includes a first inner side surface 28c and a second inner side surface 28d that face each other in the horizontal direction (left-right direction as viewed in FIG. 4) in the installed state of the liquid pump 10.
  • the first inner side surface 28c is the bottom surface of the first discharge side tank recess 28a formed in the first housing portion 36
  • the second inner side surface 28d is the second discharge side tank recess 28b formed in the second housing portion 38. It is the bottom.
  • a discharge port 22 is formed on the first inner side surface 28c, and an opening 46a of the discharge side communication passage 46 is formed on the second inner side surface 28d.
  • the discharge port 22 and the discharge side communication passage 46 are arranged at positions overlapping each other when viewed in the horizontal direction below the center position in the vertical direction of the discharge side tank portion 28. Accordingly, the space above the discharge port 22 and the discharge side communication passage 46 of the discharge side tank portion 28 is wider than the lower space.
  • a cylindrical partition wall 48 is provided around the opening 46a so as to protrude from the second inner side surface 28d toward the first inner side surface 28c in a horizontal direction so as to surround the opening 46a.
  • the cylindrical partition wall portion 48 protrudes partway up to the first inner side surface 28c in the discharge side tank portion 28, and is spaced from the first inner side surface 28c.
  • the suction side tank unit 26 has the same configuration as the discharge side tank unit 28. That is, it has the 1st inner surface 26c and the 2nd inner surface 26d which mutually oppose in the horizontal direction in the installation state of the said liquid pump 10.
  • the first inner surface 26c is the bottom surface of the first suction side tank recess 26a formed in the first housing portion 36
  • the second inner surface 26d is the second suction side tank recess 26b formed in the second housing portion 38. It is the bottom.
  • a suction port 20 is formed in the first inner side surface 26c, and an opening 44a of the suction side communication passage 44 is formed in the second inner side surface 26d.
  • the suction port 20 and the suction side communication passage 44 are disposed at positions overlapping each other when viewed in the horizontal direction below the center position of the suction side tank portion 26 in the vertical direction. Accordingly, the space above the suction port 20 and the suction side communication passage 44 of the suction side tank portion 26 is wider than the lower space.
  • a cylindrical partition wall 50 is provided around the opening 44a so as to project from the second inner surface 26d toward the first inner surface 26c in a horizontal direction so as to surround the opening 44a.
  • the cylindrical partition wall portion 50 projects partway up to the first inner side surface 26c in the suction side tank portion 26, and is spaced from the first inner side surface 26c.
  • the suction side tank portion 26 and the discharge side tank portion 28 have a semicircular shape with a slightly depressed center, and are symmetrical to each other.
  • the liquid is sucked from the suction port 20 as described above, and the suction-side tank unit 26 and the discharge-side tank unit 28 are separated from each other. It will be filled with. However, when the liquid level is satisfied to some extent, the liquid level does not rise any more, and air reservoirs A1 and A2 are formed in the upper spaces of the suction side tank part 26 and the discharge side tank part 28 as shown in FIG. Is done.
  • the cylindrical partition wall portion 48 in the discharge side tank portion 28 is arranged to be lower than the air reservoir A ⁇ b> 2 formed at this time.
  • a portion 48a located above the opening 46a of the discharge side communication passage 46 covers the opening 46a when viewed from the air reservoir A2. That is, the portion 48a is positioned between the opening 46a of the discharge side communication passage 46 and the air reservoir A2.
  • the flow rate of the liquid discharged from the discharge port 22 is increased by increasing the voltage of the AC voltage applied to the film-shaped vibrator 18 to increase the amplitude of the film-shaped vibrator 18 or increasing the frequency of the AC voltage to form a film shape. It can be increased by increasing the vibration period of the vibrator 18.
  • the liquid pump 10 is usually driven at a frequency of about 20 Hz to 120 Hz. In a liquid pump using such a vibrator, when the vibration frequency is increased, a high-frequency pressure vibration is generated particularly in the discharge side tank, and the liquid surface between the air reservoir vibrates violently to form bubbles. Sometimes. When the liquid pump 10 is also driven at a frequency of 100 Hz or more, bubbles may occur on the liquid level L2.
  • the cylindrical partition wall 48 is effective in preventing air discharge, but the biggest factor is that the generated bubbles move downward and the cylindrical partition wall 48 becomes an obstacle to physically This is thought to be in the way of obstruction.
  • the liquid flowing into the discharge side tank portion 28 from the discharge side communication passage 46 is directed along the second inner side surface 28 d of the discharge side tank portion 28 by the discharge side check valve 34. Therefore, a flow upward from the discharge side communication passage 46 is formed. This upward flow changes its direction to the first inner side surface 28c when it reaches the liquid level L2, and further flows downward along the first inner side surface 28c.
  • the cylindrical partition wall portion 48 in the discharge-side tank portion 28 may have a cylindrical shape other than a cylinder, for example, or a flat partition wall portion that extends straight in the horizontal direction at the upper position of the discharge-side communication passage 46.
  • the partition wall only needs to be disposed so as to cover the opening 46a when viewed from the air reservoir A2 side at least at the upper position between the discharge port 22 and the opening 46a of the discharge side communication passage 46. It is good also as shapes other than a shape and flat plate shape.
  • the vibration wall portion which is a part of the wall constituting the pump chamber 30 may be constituted by an actuator other than the film-like vibrator 18 having a piezoelectric element. Furthermore, since the bubble level is not so much generated in the liquid level L1 in the suction side tank portion 26, the cylindrical partition wall portion 50 in the suction side tank portion 26 is not necessarily required, and the suction performance is stable. When the property does not matter so much, the suction side tank portion 26 may be shaped so that the air reservoir A1 is not formed, or the suction side tank portion 26 itself may be eliminated.

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Abstract

【課題】吐出側タンク内に形成される空気溜りの空気が排出されることを抑止するようにした液体ポンプを提供する。 【解決手段】ハウジング16内に形成されている吐出側タンク部28が、当該液体ポンプ10の設置状態における水平方向で互いに対向する第1内側面28cと第2内側面28dとを有する。第1内側面28cには吐出口22が形成され、第2内側面28dには吐出側連通路46の開口部46aが形成されている。吐出側タンク部28内の吐出側連通路46の開口部46a及び該吐出口22よりも上側の空間には空気溜りA2が形成される。吐出側タンク部28内には円筒状隔壁部48が設けられ、この円筒状隔壁部48は吐出側連通路46の開口部46aの少なくとも上側位置で空気溜りA2側から見て開口部46aを覆うようにして第2内側面28dから第1内側面28cに向かって突出している。

Description

液体ポンプ
 本発明は、ポンプ室の容積を周期的に膨張収縮させることにより、液体を吸引口から吸引して吐出口から吐出するようにした液体ポンプに関する。
 水や薬品などの液体を搬送するための液体ポンプにおいて、ポンプ室を画定している壁の一部をポンプ室の容積を変動させるように振動させることにより、液体を吸引口から吸引して吐出口から吐出するようにしたものがある。例えば特許文献1には、2枚の圧電素子を貼り合わせた積層型の膜状振動子(バイモルフ振動子)をポンプ室の壁の一部として配置し、この膜状振動子に交流電圧を印加して該振動子を振動させることにより、ポンプ室の容積を膨張収縮させて液体を搬送するようにした液体ポンプが示されている。この液体ポンプにおいては、液体を吸引する吸引口とポンプ室との間及び液体を吐出する吐出口とポンプ室との間にそれぞれチェック弁を配置し、ポンプ室が膨張したときに液体を吸引口から吸引口側のチェック弁を介してポンプ室内に吸引し、ポンプ室が収縮したときにポンプ室内の液体を吐出口側のチェック弁を介して吐出口から吐出するようになっている。
 このような液体ポンプにおいて、ポンプ室から液体を吐出するときにはポンプ室が収縮してポンプ室内が加圧され、それによりポンプ室内から吐出口に向かって液体が送り出されることになるが、吐出口側の流体抵抗が大きいときには十分な量の液体をポンプ室から送り出すことができなくなる。またポンプ室内に液体を吸引するときにも、同様な現象が起こり、吸引口側の流体抵抗が大きいときには十分な量の液体をポンプ室内に吸引することができなくなる。すなわち吐出口及び吸引口における流体抵抗の増加によりポンプの性能が低下してしまう。このような問題の解決手段として、吸引口側および吐出口側に貯留タンクを設けて、このタンク内に空気溜りを形成するようにすることが行われている(特許文献2)。このような空気溜りが形成されたタンクを設けることにより、液体を吸引する際には、吸引口側のタンク内の空気が一時的に膨張することにより流体が吸引側のタンクからポンプ室内に吸引されるときの抵抗が小さくなる。また液体を吐出する際には、吐出口側のタンク内の空気が一時的に収縮することによりポンプ室から吐出側のタンク内に流体を送り出すときの抵抗が小さくなる。これにより、吸引口及び吐出口における流体抵抗が大きくなっても、それによってポンプの性能が低下することを抑止することが可能となる。
実開平2-94382号公報 特開昭62-214287号公報
 上述のような液体ポンプは通常、振動子の振動周波数を変化させることにより液体の吐出量を変更することができる。しかしながら、吐出量を大きくするために振動周波数を大きくすると、特に吐出側のタンク内において、液体中に伝搬する振動によってタンク内の液面付近で空気溜りの空気を含む泡が生じ、泡状になった空気が液体内に拡散して吐出口から液体とともに排出されてしまうことがある。そうすると空気溜りが徐々に小さくなって流体抵抗の影響を低減する効果が減少し、その結果、ポンプの吐出性能を維持できなくなってしまうという問題が生じる。
 そこで本発明は、吐出側タンク内に形成される空気溜りの空気が排出されることを抑止するようにした液体ポンプを提供することを目的とする。
 すなわち本発明は、
 液体を吸引する吸引口と、
 該吸引口に連通するポンプ室であって、当該ポンプ室を画定している壁の一部が当該ポンプ室の容積を変動させるように振動可能な振動壁部であるポンプ室と、
 該ポンプ室から延びる吐出側連通路と、
 該吐出側連通路を介して該ポンプ室に連通し該ポンプ室から送り出された液体を貯留する吐出側タンク部と、
 該吐出側タンク部と該ポンプ室との間において、該ポンプ室から該吐出側タンク部に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないように配置された吐出側チェック弁と、
 該吐出側タンク部内の液体を吐出する吐出口と、
 を備え、該振動壁部の振動に伴って液体を該吸引口から吸引して該吐出口から吐出するようにされた液体ポンプであって、
 該吐出側タンク部は、当該液体ポンプの設置状態における水平方向で互いに対向する第1及び第2内側面を有し、該第1内側面に該吐出口が形成され、該第2内側面に該吐出側連通路の開口部が形成されていて、該吐出側タンク部内の該吐出側連通路の開口部及び該吐出口よりも上側の空間に空気溜りが形成されるようにされており、
 該吐出側タンク部内において該吐出側連通路の開口部の少なくとも上側位置で該空気溜り側から見て該開口部を覆うようにして該第2内側面から該第1内側面に向かって突出する隔壁部をさらに有する、液体ポンプを提供することを目的とする。
 当該液体ポンプにおいては、吐出側タンク部内において、吐出側連通路の開口部と空気溜りとの間に隔壁部が設けられているため、吐出側タンク部内の液面付近で空気溜りの空気を含む泡が発生したとしても、その空気が下方に拡散しにくくなる。これにより、空気が吐出口から排出されることを抑止することが可能となる。
 具体的には、該隔壁部と該第1内側面との間に間隔があけられているようにすることができる。
 さらに具体的には、該隔壁部が該吐出側連通路の該開口部の周りを取り囲むようにして該第2内側面から突出した筒状隔壁部であるようにすることができる。
 好ましくは、該吐出側連通路の開口部と該吐出口とが、該吐出側タンク部の上下方向での中心位置よりも下方に配置されているようにすることができる。
 これにより、吐出側タンク部内の吐出口及び吐出側連通路よりも上側の空間がより大きくなり、空気溜りをより大きくすることが可能となる。また、空気溜りと吐出口との間の距離を大きくして吐出口から空気が吐出されることをより確実に抑止することも可能となる。
 さらに具体的には、
 それぞれ全体として板状とされた、第1ハウジング部、第2ハウジング部、及び第3ハウジング部からなるハウジングであって、該第1ハウジング部と該第3ハウジング部とによって該第2ハウジング部を挟んだ状態で相互に重ね合わせるようにして形成されたハウジングを備え、
 該第1ハウジング部は、該吸引口と該吐出口とを有し、さらに該第1内側面を底面とし該第2ハウジング部に向かって開口する第1吐出側タンク凹部を有しており、
 該第2ハウジング部は、該第2内側面を底面とし該第1ハウジング部に向かって開口する第2吐出側タンク凹部と、該第2吐出側タンク凹部の反対側で該第3ハウジング部に向かって開口するポンプ室凹部とを有しており、
 該振動壁部が、該第2ハウジング部と該第3ハウジング部との間に挟持されて該ポンプ室凹部の開口した部分を覆うようにされた膜状振動子であり、
 該吐出側タンク部が該第1吐出側タンク凹部と該第2吐出側タンク凹部とにより構成されているようにすることができる。
 好ましくは、
 該吸引口と該ポンプ室との間に配置され、該吸引口から吸引された液体を貯留する吸引側タンク部と、
 該吸引側タンク部と該ポンプ室とを連通する吸引側連通路と、
 該吸引側連通路の該ポンプ室側の開口部を該ポンプ室側から覆うように配置され、該吸引側タンク部から該ポンプ室に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないようにされた吸引側チェック弁と、をさらに備え、
 該吸引側タンク部は、当該液体ポンプの設置状態における水平方向で互いに対向する第1及び第2内側面を有し、該吸引側タンクの該第1内側面に該吸引口が形成され、該吸引側タンクの該第2内側面に該吸引側連通路の該吸引側タンク部側の開口部が形成されていて、該吸引側タンク部内の該開口部及び該吸引口よりも上側の空間に空気溜りが形成されるようにされており、
 該吸引側タンク部内において該吸引側タンク側の該開口部の少なくとも上側位置で該空気溜り側から見て該吸引側タンク側の該開口部を覆うように該吸引側タンクの該第2内側面から該吸引側タンクの該第1内側面に向かって突出する隔壁部をさらに有するようにすることができる。
 吸引側タンクを設けることにより、当該液体ポンプの吸引能力も安定させることが可能となる。また吸引側タンク内にも隔壁部を設けることにより、吸引側タンク内の空気がポンプ室側に吸引されることを防止することが可能となる。
 以下、本発明に係る液体ポンプの実施形態を添付図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る液体ポンプの斜視図である。 図1の液体ポンプの正面図である。 図2のIII-III線に沿う断面図である。 図2のIV-IV線に沿う断面図である。 図1の液体ポンプにおける第2ハウジングの正面図である。
 本発明の一実施形態に係る液体ポンプ10は、図1及び図2に示すように、吸引側のチューブ(図示しない)を取付けるための吸引ノズル12と、吐出側のチューブ(図示しない)を取付けるための吐出ノズル14とを有するハウジング16を備える。このハウジング16内には、図3に示すように、2枚の圧電素子を有する膜状振動子18が配置されており、後述するように、圧電素子に交流電圧を印加して膜状振動子18を周期的に振動させることにより、液体を吸引ノズル12の吸引口20から吸引して吐出ノズル14の吐出口22から吐出するようになっている。当該液体ポンプ10は、ハウジング16に形成された4つのネジ取り付け穴24に挿入されるネジ(図示しない)により他の装置等に取付けられるようになっており、ハウジング16の下面16aを下側とし上面16bを上側とする図1及び図2に示す姿勢で設置される。本明細書における「設置状態」とは、このような姿勢で設置されている状態を意味するものとする。
 図3に示すように、ハウジング16内には、吸引口20に連通した吸引側タンク部26、吐出口22に連通した吐出側タンク部28、及びこれら吸引側タンク部26と吐出側タンク部28とに連通したポンプ室30が形成されている。吸引側タンク部26とポンプ室30との間には吸引側チェック弁32が配置され、この吸引側チェック弁32は、吸引側タンク部26からポンプ室30に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないようにされている。同様に、吐出側タンク部28とポンプ室30との間には吐出側チェック弁34が配置され、この吐出側チェック弁34はポンプ室30から吐出側タンク部28の側に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないようにされている。ポンプ室30を構成する壁の一部は、膜状振動子18によって構成されている。膜状振動子18は、圧電素子18aに電圧を印加することによりその電圧の極性に合わせた方向に屈曲するようになっており、周期的な電圧が印加されることにより当該液体ポンプ10の設置状態における水平方向(図3の上下方向、図4の左右方向)に電圧の周期に合わせて屈曲して振動する振動壁部として機能する。膜状振動子18が振動することにより、ポンプ室30の容積は膨張と収縮とを周期的に繰り返す。膜状振動子18が図4で見て右方に屈曲してポンプ室30の容積が膨張したときには、ポンプ室30内の圧力が低下して吸引側チェック弁32が開状態となり吸引側タンク部26内の液体がポンプ室30内に引込まれる。このとき吐出側チェック弁34は閉状態に維持されるため吐出側タンク部28からポンプ室30内に液体は流入しない。次に膜状振動子18が図4で見て左方に屈曲してポンプ室30の容積が収縮したときには、ポンプ室30内の圧力が上昇して吐出側チェック弁34が開状態となりポンプ室30内の液体が吐出側タンク部28内に送り出される。このとき吸引側チェック弁32は閉状態に維持されるためポンプ室30から吸引側タンク部26内に液体は流入しない。このようにして膜状振動子18が振動してポンプ室30の容積の膨張と収縮とが繰り返されることにより、液体が吸引口20から吸引されて吐出口22から吐出されるようになる。
 ハウジング16は、それぞれ全体として板状とされた第1ハウジング部36、第2ハウジング部38、及び第3ハウジング部40からなる。第1ハウジング部36と第2ハウジング部38とは、第1ハウジング部36から挿入されたネジ42(図1、図2)により仮固定される。第2ハウジング部38を第1ハウジング部36との間に挟むようにして第3ハウジング部40を重ね合わせた状態で、第3ハウジング部40の側から4つのネジ(図示しない)を挿入して第1ハウジング部36に螺合することにより、第1ハウジング部36と第2ハウジング部38と第3ハウジング部40とが相互に連結固定されるようになっている。膜状振動子18は、第2ハウジング部38と第3ハウジング部40との間に挟まれて保持されている。
 第1ハウジング部36は、それぞれ第2ハウジング部38に向かって開口する第1吸引側タンク凹部26a及び第1吐出側タンク凹部28aを有する。また、第2ハウジング部38は、それぞれ第1ハウジング部36に向かって開口する第2吸引側タンク凹部26b及び第2吐出側タンク凹部28bを有する。吸引側タンク部26は、互いに対向する第1吸引側タンク凹部26aと第2吸引側タンク凹部26bとにより形成され、吐出側タンク部28は、互いに対向する第1吐出側タンク凹部28aと第2吐出側タンク凹部28bとにより形成されている。第2ハウジング部38にはさらに、第3ハウジング部40に向かって開口するポンプ室凹部30aと、第2吸引側タンク凹部26bとポンプ室凹部30aとを連通する吸引側連通路44と、第2吐出側タンク凹部28bとポンプ室凹部30aとを連通する吐出側連通路46とが形成されている。上述の吸引側チェック弁32は、吸引側連通路44のポンプ室30側の開口部44bを覆って閉じるように配置されており、ポンプ室30の圧力が低下したときに開口部44bを覆っている部分が開口部44bから離れるように変形して該開口部44bが開いた状態となる。また吐出側チェック弁34は、吐出側連通路46の第2吐出側タンク凹部28b側の開口部46aを覆って閉じるように配置され、ポンプ室30の圧力が上昇したときに該開口部46aを覆っている部分が開口部46aから離れるように変形して該開口部46aが開いた状態となる。ポンプ室30は、第2ハウジング部38に形成されたポンプ室凹部30aと膜状振動子18とにより構成される。
 図4から分かるように、吐出側タンク部28は、当該液体ポンプ10の設置状態における水平方向(図4で見て左右方向)で互いに対向する第1内側面28cと第2内側面28dとを有する。第1内側面28cは第1ハウジング部36に形成された第1吐出側タンク凹部28aの底面であり、第2内側面28dは第2ハウジング部38に形成された第2吐出側タンク凹部28bの底面である。第1内側面28cには吐出口22が形成され、第2内側面28dには吐出側連通路46の開口部46aが形成されている。吐出口22と吐出側連通路46とは、吐出側タンク部28の上下方向での中心位置よりも下方において、互いに水平方向で見て重なる位置に配置されている。従って、吐出側タンク部28の吐出口22及び吐出側連通路46よりも上側の空間は下側の空間よりも広くなっている。また、開口部46aの周りには該開口部46aを取り囲むようにして第2内側面28dから第1内側面28cに向かって水平方向に突出した円筒状隔壁部48が設けられている。円筒状隔壁部48は、吐出側タンク部28内で第1内側面28cに至る途中まで突出し、第1内側面28cとの間には間隔があけられている。
 吸引側タンク部26も、吐出側タンク部28と同様の構成を有する。すなわち、当該液体ポンプ10の設置状態における水平方向で互いに対向する第1内側面26cと第2内側面26dとを有する。第1内側面26cは第1ハウジング部36に形成された第1吸引側タンク凹部26aの底面であり、第2内側面26dは第2ハウジング部38に形成された第2吸引側タンク凹部26bの底面である。第1内側面26cには吸引口20が形成され、第2内側面26dには吸引側連通路44の開口部44aが形成されている。吸引口20と吸引側連通路44とは、吸引側タンク部26の上下方向での中心位置よりも下方において、互いに水平方向で見て重なる位置に配置されている。従って、吸引側タンク部26の吸引口20及び吸引側連通路44よりも上側の空間は下側の空間よりも広くなっている。また、開口部44aの周りには該開口部44aを取り囲むようにして第2内側面26dから第1内側面26cに向かって水平方向に突出した円筒状隔壁部50が設けられている。円筒状隔壁部50は、吸引側タンク部26内で第1内側面26cに至る途中まで突出し、第1内側面26cとの間には間隔があけられている。
 吸引側タンク部26と吐出側タンク部28とは、図5に示すように、中央がやや窪んだ半円状の形状を有し、互いに対して左右対称な形状となっている。
 膜状振動子18に交流電圧を印加して該膜状振動子18を振動させると、上述のように液体が吸引口20から吸引され、吸引側タンク部26と吐出側タンク部28とは液体で満たされていく。しかし、ある程度まで満たされると、それ以上は液面が上昇しなくなり、吸引側タンク部26と吐出側タンク部28のそれぞれの上部の空間に、図5に示すように空気溜りA1、A2が形成される。図4に示すように、吐出側タンク部28内の円筒状隔壁部48は、このとき形成される空気溜りA2よりも下側となるように配置されており、円筒状隔壁部48のうちの吐出側連通路46の開口部46aの上側位置にある部分48aが空気溜りA2の側から見て開口部46aを覆うようになっている。すなわち、該部分48aが吐出側連通路46の開口部46aと空気溜りA2との間に位置するようになっている。
 吐出口22から吐出される液体の流量は、膜状振動子18に加える交流電圧の電圧を大きくして膜状振動子18の振幅を大きくするか、又は交流電圧の周波数を大きくして膜状振動子18の振動周期を速くすることにより、増加させることができる。当該液体ポンプ10は、通常20Hzから120Hz程度の周波数で駆動される。このような振動子を用いた液体ポンプにおいては、振動周波数を速くすると、特に吐出側タンク部内において高周波の圧力振動が生じて空気溜りとの間の液面が激しく振動して泡が形成されることがある。当該液体ポンプ10においても100Hz以上の周波数で駆動した場合には液面L2に泡が生じることがある。従来の液体ポンプにおいては、このように生じた泡が液体中に拡散して吐出口付近にまで至り、液体とともに吐出口から排出されてしまっていた。それに対して当該液体ポンプ10においては、円筒状隔壁部48の少なくとも一部が吐出側連通路46と空気溜りA2との間に形成されているため、発生した泡が円筒状隔壁部48よりも下方にまで拡散して吐出口22から吐出されることが抑止される。従って当該液体ポンプ10においては、比較的に高い周波数で駆動しても空気溜りA2の空気が排出されることがほとんどなく、空気溜りA2の大きさを一定に維持することが可能となる。これにより、空気溜りA2の減少により吐出能力が低下することを防止することが可能となる。
 なお、円筒状隔壁部48によって空気排出を防止する効果が得られる理由は種々あるが、最も大きな要因は、発生した泡が下方に移動することを円筒状隔壁部48が障害物となって物理的に妨げていることにあると考えられる。また、円筒状隔壁部48がない場合には、吐出側連通路46から吐出側タンク部28内に流入する液体は吐出側チェック弁34によって吐出側タンク部28の第2内側面28dに沿う方向に向きを変えられるため、吐出側連通路46から上方に向かう流れが形成される。この上方への流れは液面L2に達したときに第1内側面28c側に向きを変え、さらに第1内側面28cに沿って下方に向かう流れとなる。そうすると、液面L2付近で発生した泡はこの流れにのって第1内側面28cに沿って下方に運ばれて吐出口22にまで至るようになると考えられる。これに対して、本願発明に係る液体ポンプ10では円筒状隔壁部48を設けることで、上述のような第2内側面28dに沿って上方に向かう流れが妨げられて、液体の流れは吐出側連通路46から直接吐出口22に向かうようになる。しがたって、泡を伴って液面L2から下降するような流れが生じにくくなるため、泡の下方への拡散が抑止されて空気溜りA2の空気が排出されることが防止されているとも考えられる。さらには、吐出側連通路46の開口部46aから放出される液体の振動が一度円筒状隔壁部48にぶつかるため、液面L2には振動が直接には到達しないようになる。これにより泡の発生自体を抑止する効果もあると考えられる。
 本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、吐出側タンク部28内の円筒状隔壁部48を円筒以外の、例えば四角形の筒形状としてもよいし、吐出側連通路46の上側位置において水平方向に真っ直ぐに伸びる平板状の隔壁部としてもよい。隔壁部は、吐出口22と吐出側連通路46の開口部46aとの少なくとも上側位置で空気溜りA2の側から見て開口部46aを覆うように配置されていればよく、その限りにおいては筒形状や平板形状以外の他の形状としてもよい。また、ポンプ室30を構成する壁の一部である振動壁部は、圧電素子を有する膜状振動子18以外のアクチュエータにより構成してもよい。さらには、吸引側タンク部26内の液面L1においては泡が発生することは実際にはあまりないため、吸引側タンク部26内の円筒状隔壁部50は必ずしも必要ではないし、吸引性能の安定性がそれほど問題にならない場合には、吸引側タンク部26は空気溜りA1が形成されないような形状としてもよいし、又は吸引側タンク部26自体を無くしてもよい。
液体ポンプ10;吸引ノズル12;吐出ノズル14;ハウジング16;下面16a;上面16b;膜状振動子18;圧電素子18a;吸引口20;吐出口22;ネジ取り付け穴24;吸引側タンク部26;第1吸引側タンク凹部26a;第2吸引側タンク凹部26b;吐出側タンク部28;第1吐出側タンク凹部28a;第2吐出側タンク凹部28b;第1内側面28c;第2内側面28d;ポンプ室30;ポンプ室凹部30a;吸引側チェック弁32;吐出側チェック弁34;第1ハウジング部36第2ハウジング部38;第3ハウジング部40;ネジ42;吸引側連通路44;(吸引側タンク部28側の)開口部44a;(ポンプ室30側の)開口部44b;吐出側連通路46;開口部46a;円筒状隔壁部48;上側位置にある部分48a;円筒状隔壁部50;空気溜りA1、A2;液面L1、L2

 

Claims (6)

  1.  液体を吸引する吸引口と、
     該吸引口に連通するポンプ室であって、当該ポンプ室を画定している壁の一部が当該ポンプ室の容積を変動させるように振動可能な振動壁部であるポンプ室と、
     該ポンプ室から延びる吐出側連通路と、
     該吐出側連通路を介して該ポンプ室に連通し該ポンプ室から送り出された液体を貯留する吐出側タンク部と、
     該吐出側タンク部と該ポンプ室との間において、該ポンプ室から該吐出側タンク部に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないように配置された吐出側チェック弁と、
     該吐出側タンク部内の液体を吐出する吐出口と、
     を備え、該振動壁部の振動に伴って液体を該吸引口から吸引して該吐出口から吐出するようにされた液体ポンプであって、
     該吐出側タンク部は、当該液体ポンプの設置状態における水平方向で互いに対向する第1及び第2内側面を有し、該第1内側面に該吐出口が形成され、該第2内側面に該吐出側連通路の開口部が形成されていて、該吐出側タンク部内の該吐出側連通路の開口部及び該吐出口よりも上側の空間に空気溜りが形成されるようにされており、
     該吐出側タンク部内において該吐出側連通路の開口部の少なくとも上側位置で該空気溜り側から見て該開口部を覆うようにして該第2内側面から該第1内側面に向かって突出する隔壁部をさらに有する、液体ポンプ。
  2.  該隔壁部と該第1内側面との間に間隔があけられている、請求項1に記載の液体ポンプ。
  3.  該隔壁部が該吐出側連通路の該開口部の周りを取り囲むようにして該第2内側面から突出した筒状隔壁部である、請求項2に記載の液体ポンプ。
  4.  該吐出側連通路の開口部と該吐出口とが、該吐出側タンク部の上下方向での中心位置よりも下方に配置されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の液体ポンプ。
  5.  それぞれ全体として板状とされた、第1ハウジング部、第2ハウジング部、及び第3ハウジング部からなるハウジングであって、該第1ハウジング部と該第3ハウジング部とによって該第2ハウジング部を挟んだ状態で相互に重ね合わせるようにして形成されたハウジングを備え、
     該第1ハウジング部は、該吸引口と該吐出口とを有し、さらに該第1内側面を底面とし該第2ハウジング部に向かって開口する第1吐出側タンク凹部を有しており、
     該第2ハウジング部は、該第2内側面を底面とし該第1ハウジング部に向かって開口する第2吐出側タンク凹部と、該第2吐出側タンク凹部の反対側で該第3ハウジング部に向かって開口するポンプ室凹部とを有しており、
     該振動壁部が、該第2ハウジング部と該第3ハウジング部との間に挟持されて該ポンプ室凹部の開口した部分を覆うようにされた膜状振動子であり、
     該吐出側タンク部が該第1吐出側タンク凹部と該第2吐出側タンク凹部とにより構成されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液体ポンプ。
  6.  該吸引口と該ポンプ室との間に配置され、該吸引口から吸引された液体を貯留する吸引側タンク部と、
     該吸引側タンク部と該ポンプ室とを連通する吸引側連通路と、
     該吸引側連通路の該ポンプ室側の開口部を該ポンプ室側から覆うように配置され、該吸引側タンク部から該ポンプ室に向かう流体は通すがその逆向きの流体は通さないようにされた吸引側チェック弁と、をさらに備え、
     該吸引側タンク部は、当該液体ポンプの設置状態における水平方向で互いに対向する第1及び第2内側面を有し、該吸引側タンクの該第1内側面に該吸引口が形成され、該吸引側タンクの該第2内側面に該吸引側連通路の該吸引側タンク部側の開口部が形成されていて、該吸引側タンク部内の該開口部及び該吸引口よりも上側の空間に空気溜りが形成されるようにされており、
     該吸引側タンク部内において該吸引側タンク側の該開口部の少なくとも上側位置で該空気溜り側から見て該吸引側タンク側の該開口部を覆うように該吸引側タンクの該第2内側面から該吸引側タンクの該第1内側面に向かって突出する隔壁部をさらに有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液体ポンプ。

     
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