ダイアフラムポンプ
【課題】簡易な構成のダイアフラムポンプを提供する。
【解決手段】ハウジングプレート１８に形成された凹部２０に対向して、ダイアフラム３２を配置し、これらによりポンプ室１２を形成する。ダイアフラム３２には、おもり４４を固定する。また、ポンプ室１２には、逆止弁を備えた吸込流路１４と、吐出流路１６が接続されている。ハウジングプレート１８を内燃機関などの振動する振動体に取り付け、ダイアフラムポンプ１０を振動させる。おもり４４は慣性により、その位置に留まろうとして、ハウジングプレート１８に対して相対的に変位し、ポンプ室１２の容積が増減する。これにより、取扱い流体が吸込流路１４より吸い込まれ、吐出流路１６より吐出される。ダイアフラムの駆動のために電力等を供給する必要がなく、また駆動機構の構成も簡易となる。
【解決手段】ハウジングプレート１８に形成された凹部２０に対向して、ダイアフラム３２を配置し、これらによりポンプ室１２を形成する。ダイアフラム３２には、おもり４４を固定する。また、ポンプ室１２には、逆止弁を備えた吸込流路１４と、吐出流路１６が接続されている。ハウジングプレート１８を内燃機関などの振動する振動体に取り付け、ダイアフラムポンプ１０を振動させる。おもり４４は慣性により、その位置に留まろうとして、ハウジングプレート１８に対して相対的に変位し、ポンプ室１２の容積が増減する。これにより、取扱い流体が吸込流路１４より吸い込まれ、吐出流路１６より吐出される。ダイアフラムの駆動のために電力等を供給する必要がなく、また駆動機構の構成も簡易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラムポンプに関し、特にダイアフラムの駆動に関する。
【背景技術】
【０００２】
容積型ポンプの一種としてダイアフラムポンプが知られている。このダイアフラムポンプは、ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムを変形させてポンプ室の容積を増減してポンプ作用を生じさせるものである。ダイアフラムを変形させるための駆動手段として、プラント設備などで用いられるものにおいては、電動機、ソレノイドなどの電磁気力を駆動源として運転している。また、流量が数μＬ／分程度のマイクロポンプなどでは、例えば下記特許文献１のように、ダイアフラムに圧電素子を貼着し、圧電素子に電圧を印加して変形させる例がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２００２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のダイアフラムポンプにおいては、ダイアフラムを駆動するための電力などのエネルギを外部より供給する必要があり、また、電気配線や機械的な動力伝達系などの構成が必要である。このため、構造が複雑で、大きな外形となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、ダイアフラムポンプの構造を簡易なものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダイアフラムポンプは、ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムにおもりを固定し、ハウジングとおもりを相対的に振動させることでダイアフラムを変位させて、ポンプ室の容積を増減させて取扱い流体の吸込み、吐出を行う。
【０００７】
ハウジングは、振動する物体、好ましくは振動する機械、より好ましくは内燃機関に取り付ける。ハウジングは、振動する物体である振動体の振動を受けて振動する一方、おもりはそれ自身の慣性のために、その位置に留まろうとする。これにより、ハウジングとおもりは相対的に振動して、ダイアフラムが変位し、ポンプ室の容積が増減する。ポンプ室の容積の増減に伴い、逆止機能を有する吸込弁および吐出弁の機能により、取扱い流体が吸込み、吐出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ダイアフラムポンプ１０の概略構成を示す、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。図２は、ダイアフラムポンプ１０のポンプ室１２、吸込流路１４および吐出流路１６の概略構成を示す図である。
【０００９】
ハウジングプレート１８は、基板にポンプ室１２となる凹部２０と、それぞれ吸込流路１４および吐出流路１６となる溝２２，２４が形成されている。凹部２０は略円形であり、個々に溝２２，２４が接続している。溝２２，２４の途中には、それぞれ堰２６，２８が形成されており、後述する弁体と協働して、逆止弁を構成する。
【００１０】
ハウジングプレート１８の上、図１中においては右側に位置するダイアフラムプレート３０には、ダイアフラム３２、弁体３４，３６が形成されている。ダイアフラム３２は、前述のハウジングプレート１８に形成された凹部２０に対向して設けられる薄膜部分であり、この凹部２０と共にポンプ室１２を形成している。よって、ハウジングプレート１８の凹部２０を構成している部分がダイアフラムポンプのハウジングとして機能する。
【００１１】
また、吸込流路１４側に形成された弁体３４は、図１において下側、図２においては右側が固定され、他端は自由端となっている。この自由端は、堰２６に当接する位置まで延びており、ここに当接した状態では、吸込流路１４が塞がれた状態となる。弁体３４は、取扱い流体の流れがポンプ室１２に向かうとき、図１に鎖線で示すように撓んで、吸込流路１４を通した状態とすることができる。このように弁体３４と堰２６は、協働して逆止弁である吸込弁として機能する。また、吐出流路１６側に形成された弁体３６も、堰２８と協働して逆止弁である吐出弁として機能する。ただし、こちらはポンプ室１２から取扱い流体が流れ出す向きのとき、これを許容する逆止弁となる。
【００１２】
ダイアフラムプレート３０の上には、さらにカバープレート３８が覆っており、弁体３４，３６が動けるように設けられる弁室４０，４２を覆っている。さらに、ダイアフラム３２にはおもり４４が貼着するなどして固定されている。
【００１３】
ダイアフラムポンプ１０は、振動する物体である振動体、好ましくは振動する機械、より好ましくは内燃機関にハウジングプレート１８を固定して、取り付けられる。振動体の振動によりダイヤフラムポンプ１０も振動するが、おもり４４は、それ自身の慣性のために、その位置に留まり続けようとして、ハウジングプレート１８などと相対的に振動する。この振動によりダイアフラム３２が例えば図１に鎖線で示すように変位し、ポンプ室１２の容積が変化する。ポンプ室１２の容積が増加するときには、ポンプ室１２内の圧力が減少し、吸込弁の弁体３４が反って流路を開放し、吸込流路１４から取扱い流体がポンプ室１２に流れ込む。このとき、吐出弁の弁体３６には、堰２８に当接する方向に圧力が作用するため、吐出流路１６が閉止される。逆に、ポンプ室１２の容積が減少するときは、吸込弁が閉じ、吐出弁が開いて、取扱い流体が吐出流路１６より吐出される。
【００１４】
ダイアフラムポンプ１０は、ダイアフラム３２の直径が１０ｍｍ以下、ダイアフラムの変位量（ストローク長）が両振幅で２０μｍ程度のマイクロポンプとして構成することが好ましい。ダイアフラム３２に必要な変位が、両振幅で数十μｍであるときに、振動体の取り付けられる部分の変位が、数十〜数百μｍであれば、十分ポンプとして機能する。逆に、ダイアフラムの必要変位量が、振動体の振動の数倍あるとダイアフラムは振動するだけで、十分な変位が得られず、ポンプとしての動作ができない。例えば、小形回転機器の振動許容値が、１００〜２００μｍ程度であれば、ポンプのダイアフラムの変位量は、１０〜２０μｍ程度が好適である。
【００１５】
このような、マイクロダイアフラムポンプは、シリコン基板等にエッチング処理を施して所望の凹部、溝等を形成する公知の技術により製作することができる。この他にも、繊維入りの合成ゴムを用いてダイアフラムを構成することもできる。
【００１６】
本実施形態のダイアフラムポンプは、例えば内燃機関に取り付けて、潤滑油の微量注入、燃料への水の微量注入などを行うポンプとして利用することができる。また、一般機械の自動注油ポンプとしても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態のダイアフラムポンプ１０の断面図である。
【図２】ダイアフラムポンプ１０の特にハウジングプレート１８の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０ ダイアフラムポンプ、１２ ポンプ室、１４ 吸込流路、１６ 吐出流路、１８ ハウジングプレート、３０ ダイアフラムプレート、３２ ダイアフラム、３４，３６ 弁体、４４ おもり。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラムポンプに関し、特にダイアフラムの駆動に関する。
【背景技術】
【０００２】
容積型ポンプの一種としてダイアフラムポンプが知られている。このダイアフラムポンプは、ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムを変形させてポンプ室の容積を増減してポンプ作用を生じさせるものである。ダイアフラムを変形させるための駆動手段として、プラント設備などで用いられるものにおいては、電動機、ソレノイドなどの電磁気力を駆動源として運転している。また、流量が数μＬ／分程度のマイクロポンプなどでは、例えば下記特許文献１のように、ダイアフラムに圧電素子を貼着し、圧電素子に電圧を印加して変形させる例がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２００２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のダイアフラムポンプにおいては、ダイアフラムを駆動するための電力などのエネルギを外部より供給する必要があり、また、電気配線や機械的な動力伝達系などの構成が必要である。このため、構造が複雑で、大きな外形となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、ダイアフラムポンプの構造を簡易なものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダイアフラムポンプは、ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムにおもりを固定し、ハウジングとおもりを相対的に振動させることでダイアフラムを変位させて、ポンプ室の容積を増減させて取扱い流体の吸込み、吐出を行う。
【０００７】
ハウジングは、振動する物体、好ましくは振動する機械、より好ましくは内燃機関に取り付ける。ハウジングは、振動する物体である振動体の振動を受けて振動する一方、おもりはそれ自身の慣性のために、その位置に留まろうとする。これにより、ハウジングとおもりは相対的に振動して、ダイアフラムが変位し、ポンプ室の容積が増減する。ポンプ室の容積の増減に伴い、逆止機能を有する吸込弁および吐出弁の機能により、取扱い流体が吸込み、吐出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、ダイアフラムポンプ１０の概略構成を示す、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。図２は、ダイアフラムポンプ１０のポンプ室１２、吸込流路１４および吐出流路１６の概略構成を示す図である。
【０００９】
ハウジングプレート１８は、基板にポンプ室１２となる凹部２０と、それぞれ吸込流路１４および吐出流路１６となる溝２２，２４が形成されている。凹部２０は略円形であり、個々に溝２２，２４が接続している。溝２２，２４の途中には、それぞれ堰２６，２８が形成されており、後述する弁体と協働して、逆止弁を構成する。
【００１０】
ハウジングプレート１８の上、図１中においては右側に位置するダイアフラムプレート３０には、ダイアフラム３２、弁体３４，３６が形成されている。ダイアフラム３２は、前述のハウジングプレート１８に形成された凹部２０に対向して設けられる薄膜部分であり、この凹部２０と共にポンプ室１２を形成している。よって、ハウジングプレート１８の凹部２０を構成している部分がダイアフラムポンプのハウジングとして機能する。
【００１１】
また、吸込流路１４側に形成された弁体３４は、図１において下側、図２においては右側が固定され、他端は自由端となっている。この自由端は、堰２６に当接する位置まで延びており、ここに当接した状態では、吸込流路１４が塞がれた状態となる。弁体３４は、取扱い流体の流れがポンプ室１２に向かうとき、図１に鎖線で示すように撓んで、吸込流路１４を通した状態とすることができる。このように弁体３４と堰２６は、協働して逆止弁である吸込弁として機能する。また、吐出流路１６側に形成された弁体３６も、堰２８と協働して逆止弁である吐出弁として機能する。ただし、こちらはポンプ室１２から取扱い流体が流れ出す向きのとき、これを許容する逆止弁となる。
【００１２】
ダイアフラムプレート３０の上には、さらにカバープレート３８が覆っており、弁体３４，３６が動けるように設けられる弁室４０，４２を覆っている。さらに、ダイアフラム３２にはおもり４４が貼着するなどして固定されている。
【００１３】
ダイアフラムポンプ１０は、振動する物体である振動体、好ましくは振動する機械、より好ましくは内燃機関にハウジングプレート１８を固定して、取り付けられる。振動体の振動によりダイヤフラムポンプ１０も振動するが、おもり４４は、それ自身の慣性のために、その位置に留まり続けようとして、ハウジングプレート１８などと相対的に振動する。この振動によりダイアフラム３２が例えば図１に鎖線で示すように変位し、ポンプ室１２の容積が変化する。ポンプ室１２の容積が増加するときには、ポンプ室１２内の圧力が減少し、吸込弁の弁体３４が反って流路を開放し、吸込流路１４から取扱い流体がポンプ室１２に流れ込む。このとき、吐出弁の弁体３６には、堰２８に当接する方向に圧力が作用するため、吐出流路１６が閉止される。逆に、ポンプ室１２の容積が減少するときは、吸込弁が閉じ、吐出弁が開いて、取扱い流体が吐出流路１６より吐出される。
【００１４】
ダイアフラムポンプ１０は、ダイアフラム３２の直径が１０ｍｍ以下、ダイアフラムの変位量（ストローク長）が両振幅で２０μｍ程度のマイクロポンプとして構成することが好ましい。ダイアフラム３２に必要な変位が、両振幅で数十μｍであるときに、振動体の取り付けられる部分の変位が、数十〜数百μｍであれば、十分ポンプとして機能する。逆に、ダイアフラムの必要変位量が、振動体の振動の数倍あるとダイアフラムは振動するだけで、十分な変位が得られず、ポンプとしての動作ができない。例えば、小形回転機器の振動許容値が、１００〜２００μｍ程度であれば、ポンプのダイアフラムの変位量は、１０〜２０μｍ程度が好適である。
【００１５】
このような、マイクロダイアフラムポンプは、シリコン基板等にエッチング処理を施して所望の凹部、溝等を形成する公知の技術により製作することができる。この他にも、繊維入りの合成ゴムを用いてダイアフラムを構成することもできる。
【００１６】
本実施形態のダイアフラムポンプは、例えば内燃機関に取り付けて、潤滑油の微量注入、燃料への水の微量注入などを行うポンプとして利用することができる。また、一般機械の自動注油ポンプとしても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態のダイアフラムポンプ１０の断面図である。
【図２】ダイアフラムポンプ１０の特にハウジングプレート１８の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０ ダイアフラムポンプ、１２ ポンプ室、１４ 吸込流路、１６ 吐出流路、１８ ハウジングプレート、３０ ダイアフラムプレート、３２ ダイアフラム、３４，３６ 弁体、４４ おもり。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムと、
ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁と、
ダイアフラムに固定され、ハウジングと相対的に振動してダイヤフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムポンプ。
【請求項２】
振動する機械に取り付けられるダイアフラムポンプであって、
ハウジングと、
ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムと、
ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁と、
ダイアフラムに固定され、前記機械の振動によりハウジングと相対的に振動してダイヤフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムポンプ。
【請求項３】
ハウジングとダイアフラムによってポンプ室が形成され、ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁を有するダイアフラムポンプのダイアフラムを駆動する方法であって、
ダイアフラムにおもりを固定するステップと、
ハウジングを振動体に取り付けるステップと、
振動体を振動させて、おもりとハウジングを相対的に振動させ、ダイアフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムの駆動方法。
【請求項１】
ハウジングと、
ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムと、
ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁と、
ダイアフラムに固定され、ハウジングと相対的に振動してダイヤフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムポンプ。
【請求項２】
振動する機械に取り付けられるダイアフラムポンプであって、
ハウジングと、
ハウジングと共にポンプ室を形成するダイアフラムと、
ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁と、
ダイアフラムに固定され、前記機械の振動によりハウジングと相対的に振動してダイヤフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムポンプ。
【請求項３】
ハウジングとダイアフラムによってポンプ室が形成され、ポンプ室に接続される逆止弁である吸込弁および吐出弁を有するダイアフラムポンプのダイアフラムを駆動する方法であって、
ダイアフラムにおもりを固定するステップと、
ハウジングを振動体に取り付けるステップと、
振動体を振動させて、おもりとハウジングを相対的に振動させ、ダイアフラムを変位させてポンプ室の容積を増減させるおもりと、
を有するダイアフラムの駆動方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３４２７２３（Ｐ２００６−３４２７２３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６９２７３（Ｐ２００５−１６９２７３）
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００２２６２４２）日機装株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００２２６２４２）日機装株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]