ダイヤフラムポンプ
【課題】 液漏れの生じる可能性の少ない４バルブダイヤフラムポンプを得る。
【解決手段】 順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したダイヤフラムポンプ。
【解決手段】 順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによってポンプ室（可変容積室）を形成し、このポンプ室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（ポンプ室への流体流を許す吸入側逆止弁とポンプ室からの流体流を許す吐出側逆止弁）を設けている。ダイヤフラムを振動させるとポンプ室の容積が変化し、容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。ダイヤフラムは、ゴム、圧電振動子等の弾性（振動）可能な材料から構成される。
【特許文献１】特開２００１-１９３６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このダイヤフラムポンプは、上述したように、ポンプ室の容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、吐出ポートでは脈動が避けられない。
【０００４】
本出願人は、この吐出ポートでの脈動を問題とし、該脈動の周期を半分としたダイヤフラムポンプを提案した（特願２００４-１５４９９１号）。このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成する一方、単一の吸入ポートと、単一の吐出ポートを設け、一対のポンプ室と吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、一対のポンプ室と吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたものである（４バルブダイヤフラムポンプ）。
【０００５】
また、この特願２００４-１５４９９１号では、４バルブダイヤフラムポンプの一層の薄型化を図ることができるポンプ構造を提案した。しかし、実施例のポンプ構造は、上下のハウジングにそれぞれ形成した吸入ポートと吐出ポートにアンブレラを装着後、流路を形成すべ別体の蓋体を接着する構造であった。接着には、例えば信頼性の高いレーザ溶着を用いることができるが、液体を扱うポンプでは、長期の使用による経時変化等により液漏れが生じる可能性があり、完璧な信頼性を得ることが困難なことが判明した。
【０００６】
本発明は従って、液漏れの生じる可能性の少ない４バルブダイヤフラムポンプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、振動が与えられるダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成し、この一対のポンプ室と単一の吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、該一対のポンプ室と単一の吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたダイヤフラムポンプであって、順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、アッパハウジング吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したことを特徴としている。
【０００８】
この板間吸入側流路と板間吐出側流路は、ポンプ室プレートとアッパハウジングの間に、シールリングを介して液密に形成することが好ましい。
【０００９】
そして、この板間吸入側流路と板間吐出側流路の一端部はそれぞれ、ポンプ室プレートに形成した第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連通させ、他端部はそれぞれ、ロアハウジングに開口する吸入ポートと吐出ポートからのそれぞれの分岐流路に連通させることが好ましい。
【００１０】
シールリングは例えば長円状とすると、流路の形成が容易である。
【００１１】
ロアハウジングの第一の吸入側逆止弁と第一の吐出側逆止弁は、該ロアハウジングとは別体の吸入側と吐出側の逆止弁ユニットとして形成し、該吸入側と吐出側の逆止弁ユニットを吸入ポートと吐出ポートのポンプ室側開口端に接合することが望ましい。この第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットは同一の基板上に設けることも可能である。
【００１２】
ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートは、ダイヤフラムの自由状態における平面方向と平行な方向に、かつ互いに平行に突出形成すると、ダイヤフラムポンプの薄型化に好適である。
【００１３】
いずれの態様でも、逆止弁はアンブレラから構成することが望ましい。また、ダイヤフラムは圧電振動子または電歪振動子から構成するのが実際的である。特にバイモルフ型圧電振動子が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液漏れの生じる可能性の少ない４バルブダイヤフラムポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最初に、図１１について、４バルブダイヤフラムポンプの動作原理を説明する。このダイヤフラムポンプは、アッパハウジング１０、ロアハウジング２０、圧電振動子（ダイヤフラム）３０、及び４つのアンブレラ（逆止弁）１１、１２、２１、２２を基本的な構成要素としている。アッパハウジング１０と圧電振動子３０の間、及びロアハウジング２０と圧電振動子３０の間にはそれぞれ、ポンプ室（可変容積室）１３とポンプ室（可変容積室）２３が形成されている。単一の吸入ポート３１は、吸入側流路１４Ｈと２４Ｈに連通しており、吸入側流路１４Ｈは吸入側アンブレラ１１を介してポンプ室１３に連通し、吸入側流路２４Ｈは吸入側アンブレラ２１を介してポンプ室２３に連通している。また、単一の吐出ポート３２は、吐出側流路１５Ｄと２５Ｄに連通しており、吐出側流路１５Ｄは吐出側アンブレラ１２を介してポンプ室１３に連通し、吐出側流路２５Ｄは吐出側アンブレラ２２を介してポンプ室２３に連通している。
【００１６】
この４バルブダイヤフラムポンプは、圧電振動子３０が正逆に弾性変形（振動）すると、ポンプ室１３と２３のいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室１３の容積が増大する行程はポンプ室２３の容積が減少する行程であり、ポンプ室１３の容積が増大するから吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）１１が開いて吸入ポート３１からポンプ室１３内に流体が流入し、ポンプ室２３の容積が減少するからポンプ室２３内の流体が吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）２２を開いて吐出ポート３２に流出する。逆にポンプ室１３の容積が減少する行程はポンプ室２３の容積が増大する行程であり、ポンプ室２３の容積が増大するから吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）２１が開いて吸入ポート３１からポンプ室２３内に流体が流入し、ポンプ室１３の容積が減少するからポンプ室１３内の流体が吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）１２を開いて吐出ポート３２に流出する。従って、吐出ポート３２における脈動の周期を短くする（圧電振動子３０の上下の一方のみにポンプ室が形成される場合に比して半分にする）ことができる。
【００１７】
本実施形態は、以上の動作原理の４バルブダイヤフラムポンプを液漏れのおそれのない液漏れ防止構造で実現するものであり、図１ないし図７についてその一実施形態を説明する。本ダイヤフラムポンプは、アッパハウジング１０、ロアハウジング２０及び圧電振動子３０に加えて、アッパハウジング１０と圧電振動子３０の間に挟着されるポンプ室プレート４０を有しており、全体として扁平な直方体形状をしている。アッパハウジング１０、ロアハウジング２０及びポンプ室プレート４０はいずれも樹脂材料の成形品から構成されている。
【００１８】
ロアハウジング２０は、これらの成形品のうちで、最も大型で複雑な形状の扁平な直方体状部材であり、圧電振動子３０と対向する面に開かれたポンプ室形成凹部２０ａが形成され、その扁平な周囲四面のうちの一面から、一体に成形した互いに平行をなす吸入ポート３１と吐出ポート３２が突出成形されている（図１ないし図５参照）。ロアハウジング２０には、この吸入ポート３１に連通する吸入側流路２４Ｈと、吐出ポート３２に連通する吐出側流路２５Ｄとが形成されており、この吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄの内端部には、ポンプ室形成凹部２０ａに連通する流路拡張部２４Ｈａと２５Ｄａが形成されている。この流路拡張部２４Ｈａと２５Ｄａのポンプ室形成凹部２０ａ側端部には、弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂとが形成されている。
【００１９】
この弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂにはそれぞれ、吸込側アンブレラユニット（吸入側逆止弁ユニット）２１Ｕと吐出側アンブレラユニット（吐出側逆止弁ユニット）２２Ｕが接着固定されている。吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕは装着方向が異なるだけで同一構造であり、周縁部を弁受け凹部２４Ｈｂ（弁受け凹部２５Ｄｂ）との接着部２１ｂ（接着部２２ｂ）としたユニットプレート２１ａ（ユニットプレート２２ａ）の中心部に、アンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）を形成し、このアンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）の周縁に複数の流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を形成してなっている。アンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）に中心軸２１ｅ（中心軸２２ｅ）を装着したアンブレラ２１ｆ（アンブレラ２２ｆ）の傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）が常時は流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を塞ぎ、傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）に流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）側から規定値以上の圧力が加わると、傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）が弾性変形して流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を開く。吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕは、その表裏を逆にしてその接着部２１ｂ（接着部２２ｂ）が弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂに接着固定され、吸込側アンブレラユニット２１Ｕは、吸入ポート３１からポンプ室形成凹部２０ａ（ポンプ室２３）への流体流を許してその逆の流体流を許さず、吐出側アンブレラユニット２２Ｕは、ポンプ室形成凹部２０ａ（ポンプ室２３）から吐出ポート３２への流体流を許してその逆の流体流を許さない。吸込側と吐出側のアンブレラユニット２１Ｕと２２Ｕのユニットプレート２１ａと２２ａは、一枚の基板としてもよい。
【００２０】
以上のロアハウジング２０には、別体としての蓋体を要することなく、ロアハウジング２０単体で、吸入ポート３１とポンプ室形成凹部２０ａとの間、及び吐出ポート３２とポンプ室形成凹部２０ａとの間の閉じられた吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄが形成されている。ロアハウジング２０にはまた、ポンプ室形成凹部２０ａの周囲に位置させてシールリング溝２０ｂが形成されている。このシールリング溝２０ｂは、半円を超える円の一部からなる大円弧部分２０ｂ１と、該大円弧部分２０ｂ１の両端部を直線で結んだ直線部分２０ｂ２とを有する変形Ｄ型形状をなしている。
【００２１】
吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕ、すなわち弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂ（傘部２１ｇと２２ｇ）は、圧電振動子３０の平面に対して傾斜している（非平行である）。この傾斜の方向は、吸入ポート３１（吐出ポート３２）の軸線を含み圧電振動子３０と直交する平面を考えたとき、該平面内において、吸入ポート３１（吐出ポート３２）の奥部程、圧電振動子３０から離間し、手前程接近する方向である。このように吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕを傾斜させると、吸入ポート３１と吐出ポート３２の流路断面積を犠牲にすることなく、ロアハウジング２０の薄型化を図ることができる。
【００２２】
すなわち、図４に示すように、弁受け凹部２４Ｈｂの表面（吸込側アンブレラユニット２１Ｕのユニットプレート２１ａ（傘部２１ｇ））と圧電振動子３０の自由状態における平面とは、非平行であって、角度αをなしている。つまり、吸入側逆止弁２１での流路は圧電振動子３０と直交していない。一方、吸入ポート３１（吸入側流路２４Ｈ）の軸線は、圧電振動子３０の平面と平行である。そしてこの角度αの方向は、吸込側アンブレラユニット２１Ｕのユニットプレート２１ａ（傘部２１ｇ）が、吸入ポート３１（吸入側流路２４Ｈ）の奥部ほど圧電振動子３０から離れ、手前ほど圧電振動子３０に接近する方向である。
【００２３】
同様に、図５に示すように、弁受け凹部２５Ｄｂの表面（吐出側アンブレラユニット２２Ｕのユニットプレート２２ａ（傘部２２ｇ））と圧電振動子３０の自由状態における平面とは、非平行であって、角度αをなしている。つまり、吐出側逆止弁２２での流路は圧電振動子３０と直交していない。一方、吐出ポート３２（吐出側流路２５Ｄ）の軸線は、圧電振動子３０の平面と平行である。そしてこの角度αの方向は、吐出側アンブレラユニット２２Ｕのユニットプレート２２ａ（傘部２２ｇ）が、吐出ポート３２（吐出側流路２５Ｄ）の奥部ほど圧電振動子３０から離れ、手前ほど圧電振動子３０に接近する方向である。
【００２４】
ロアハウジング２０にはまた、吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄから分岐してポンプ室プレート４０側に開口する分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄとが形成されている。ポンプ室プレート４０には、この分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄに連通する連通穴４１と４２が形成されており、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０の間には、この連通穴４１と４２に連通する板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄが形成されている。すなわち、ポンプ室プレート４０には、分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄに嵌まる凸部４１ａと４２ａが形成されており、この凸部４１ａと４２ａの中心に、連通穴４１と４２が形成されている。４１ｂ、４２ｂは、分岐流路２４Ｈｄ、２５Ｄｄと、凸部４１ａ、４２ａ（連通穴４１、４２）との間の液密を保持するＯリングである。
【００２５】
ポンプ室プレート４０は、圧電振動子３０との対向面をポンプ室形成凹部４０ａ（図２、図４、図５）としたもので、そのほぼ中心部に、吸込側アンブレラユニット２１Ｕ、吐出側アンブレラユニット２２Ｕに対応する吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２が装着されている。図２には吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２を描いていない。すなわち、ポンプ室プレート４０には、吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕに対応する上下位置に、アンブレラ装着穴１１ａと１２ａが形成され、このアンブレラ装着穴１１ａと１２ａの周縁に複数の流路穴１１ｂと１２ｂが形成されている。吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２は、アンブレラ装着穴１１ａ（アンブレラ装着穴１２ａ）に装着される中心軸１１ｃ（中心軸１２ｃ）と、常時は流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）を塞ぐ傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）を有しており、傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）に流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）側から規定値以上の圧力が加わると、傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）が弾性変形して流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）を開く。吸込側アンブレラ１１は、アッパハウジング１０側からポンプ室形成凹部４０ａ（ポンプ室１３）への流体流を許してその逆の流体流を許さず、吐出側アンブレラ１２は、ポンプ室形成凹部４０ａ（ポンプ室１３）からアッパハウジング１０側への流体流を許してその逆の流体流を許さない。
【００２６】
アッパハウジング１０は、ロアハウジング２０に重ね合わすように、該ロアハウジング２０と実質的に同一の平面形状を有している。このアッパハウジング１０には、ポンプ室プレート４０との間に、連通穴４１と吸込側アンブレラ１１とを連通させる板間吸入側流路１４Ｈを形成する凹部１４Ｈａと、連通穴４２と吐出側アンブレラ１２とを連通させる板間吐出側流路１５Ｄを形成するための凹部１５Ｄａとが形成されている（図２、図４ないし図６参照）。この凹部１４Ｈａと１５Ｄａの周囲には、長円状Ｏリング（シールリング）１４Ｈｂと１５Ｄｂを嵌めるシールリング溝１４Ｈｃと１５Ｄｃが形成されている。アッパハウジング１０にはまた、ポンプ室プレート４０を嵌入させる凹部１０ａ（図２、図６）が形成されている。
【００２７】
ポンプ室プレート４０とアッパハウジング１０にはそれぞれ、凹部１４Ｈａと１５Ｄａに長円状Ｏリング１４Ｈｂと１５Ｄｂを嵌めた状態で互いに嵌合される位置決め嵌合突起４０ｃと嵌合穴１０ｃ（図１）が形成されており、これらを嵌合後接着することで、連通穴４１から吸込側アンブレラ１１への液密の板間吸入側流路１４Ｈ、吐出側アンブレラ１２から連通穴４２への液密の板間吐出側流路１５Ｄが形成される。すなわち、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０は凹部１０ａ内に該プレート４０を嵌めて予め一体化され、両者の間に閉じられた板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄを形成する。別言すると、板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄを形成するために、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０以外の蓋部材を必要としない。
【００２８】
ポンプ室プレート４０には、図７に特に明らかなように、圧電振動子３０と対向するポンプ室形成凹部４０ａの周囲に、ロアハウジング２０のシールリング溝２０ｂに対応する（平面的に同一形状の）シールリング溝４０ｂが形成されている。このシールリング溝４０ｂは、半円を超える円の一部からなる大円弧部分４０ｂ１と、該大円弧部分４０ｂ１の両端部を直線で結んだ直線部分４０ｂ２とを有する変形Ｄ型形状をなしている。
【００２９】
圧電振動子３０は、ユニモルフ型、バイモルフ型のいずれも使用可能である。図８ないし図１０は本出願人が特願２００４-１９２４８３号で提案したバイモルフ型の一実施例の模式図であり、中心部の円形のシム１１１と、その表裏に積層形成した圧電体１１２とを備えている。シム１１１は、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のステンレス薄板から構成する。圧電体１１２は、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。この分極処理は、シム１１１の表裏に位置する一対の圧電体１１２において互いに同一方向である。つまり、図８において、一対の圧電体１１２の分極方向を矢印ａまたはｂで表すと、シム１１１の厚さ方向に同一方向の分極処理が施されている。別言すると、シム１１１に接触する表裏の一対の圧電体１１２の分極特性がそれぞれ異極となり、一対の圧電体１１２の露出面がそれぞれ異極となっている。このように表裏の圧電体１１２の分極特性を同一方向にすると、シム１１１と、シム１１１表裏の一対の圧電体１１２の露出面との間に交互に正負電圧を与えたとき、シム１１１の変位量を増大させることができる。
【００３０】
一対の圧電体１１２のシム１１１側の面は、該シム１１１と全面的に導通するように接着され、シム１１１側と反対の露出面には、全面的に膜状電極１１３が形成されている。この膜状電極１１３は、例えば導電ペースト（銀ペースト）を印刷（スクリーン焼成）することで形成されている。
【００３１】
給電端子１８０は、一対の接触子１８１１と、この接触子１８１１間を接続する接続縁１８１２と、配線接続部１８１３とを有しており、一対の接触子１８１１と接続縁１８１２とはコ字状断面をなしている。一対の接触子１８１１は、圧電振動子３０の外側に位置する配線接続部１８１３側が幅広で、圧電振動子３０の中心部に向かって徐々に幅を狭くする平面略三角形状部を有する同一形状をなしている。つまり、接触子１８１１は、圧電振動子３０の膜状電極１１３との半田付け部１１３１の幅が最も狭く、圧電振動子３０の外方に向かって幅を広げている。
【００３２】
圧電振動子３０のシム１１１に形成された径方向に突出する配線接続突起１１４は、この一対の接触子１８１１の間に延びている。この配線接続突起１１４には、一対の接触子１８１１を接続する接続縁１８１２との間に隙間を確保する絶縁用凹部１１４１が形成されている。
【００３３】
円形をなすシム１１１の上下には、環状をなすスペーサ絶縁リング１１５が位置し、この上下一対のスペーサ絶縁リング１１５から、一対の接触子１８１１と配線接続突起１１４との間にストリップ状絶縁板材１１５１が延びていて、シム１１１と給電端子１８０との短絡を防止している。ストリップ状絶縁板材１１５１は同時に、給電端子１８０の接続縁１８１２が、シム１１１の絶縁用凹部１１４１側に移動するのを防止し、絶縁を確実にする。
【００３４】
シム１１１の配線接続突起１１４には、絶縁用凹部１１４１よりも圧電振動子３０の外方に位置させて、配線接続突起１１４の幅方向の両側に対称に、一対のリード線掛止凹部１１４３と１１４４が形成されており、一方のリード線掛止凹部１１４３より内方に、半田付け用貫通孔１１４５が形成されている。
【００３５】
給電端子１８０の配線接続部１８１３には、配線接続突起１１４の半田付け用貫通孔１１４５に対応させて、半田付け用貫通孔１８１４が形成されている。この半田付け用貫通孔１１４５と１８１４は平面位置が異なっており、それぞれ、リード線２１１と２２１が半田付けされている。半田付け用貫通孔１１４５と１８１４は半田付け強度を高め、その平面位置を異ならせることで全体の薄型化を図ることができる。またリード線２１１と２２１は、リード線掛止凹部１１４３と１１４４に掛け止められ、リード線２１１と２２１の抜止抵抗を高めている。
【００３６】
圧電振動子３０の表面には、ＰＰＳフィルム（絶縁性フィルム）２４１（図８）が接着されている。このＰＰＳフィルム２４１は給電端子１８０上に延びる径方向舌片２４１ａを有しており、接触子１８１１と圧電振動子３０の膜状電極１１３との離脱を防止している。
【００３７】
以上のシム１１１の配線接続突起１１４及び給電端子１８０回りの配線構造によれば、圧電振動子３０の動きを妨げることがなく、確実にシム１１１及び膜状電極１１３へ配線することができる。
【００３８】
そして、以上のように平面円形を基本形状とする圧電振動子３０は、ロアハウジング２０のポンプ室形成凹部２０ａと、ポンプ室プレート４０のポンプ室形成凹部４０ａとの間に挟着され、その周囲上下がシールリング１６と２６によってシールされてポンプ室１３と２３を形成する。シールリング１６と２６は、ロアハウジング２０のシールリング溝２０ｂとポンプ室プレート４０のシールリング溝４０ｂと同一形状であり、大円弧部分１６ａ（大円弧部分２６ａ）と、直線部分１６ｂ（直線部分２６ｂ）を有している。そして、圧電振動子３０の給電端子１８０は、これらのシールリング１６と２６の外側に、つまり直線部分１６ｂ（直線部分２６ｂ）の外側に位置している。このように配置すると、圧電振動子３０の圧電体１１２に対する給電端子１８０をシールリング１６と２６と交差させずにすみ、シールリング１６と２６を局部的に変形させることがないので、その耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、ロアハウジング２０と、予めポンプ室プレート４０に一体にされているアッパハウジング１０とは、両者の間に以上のように圧電振動子３０を挟着した状態で締結具（例えばボルトナット）によって結合され一体にされる。勿論付加的に接着剤を用いることができる。
【００４０】
上記構成の本ダイヤフラムポンプの基本動作は、図１１で説明した動作と異なるところがない。圧電振動子３０の給電端子１８０とシム１１１（配線接続突起１１４）との間に交番電界を与えて正逆に弾性変形（振動）させると、ポンプ室１３と２３のいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室１３の容積が増大する行程では、吸入側アンブレラ１１が開いて吸入ポート３１からポンプ室１３内に流体が流入し、同時にポンプ室２３の容積が減少するからポンプ室２３内の流体が吐出側アンブレラ（ユニット）２２を開いて吐出ポート３２に流出する。逆にポンプ室１３の容積が減少する行程では、吸入側アンブレラ（ユニット）２１が開いて吸入ポート３１からポンプ室２３内に流体が流入し、ポンプ室１３の容積が減少するからポンプ室１３内の流体が吐出側アンブレラ１２を開いて吐出ポート３２に流出する。
【００４１】
上記実施形態のシールリング１６と２６は、非円形であるが、円形のシールリング（Ｏリング）を使用してもよい。また、逆止弁としてアンブレラを例示したが、アンブレラ以外の逆止弁を用いることも可能である。以上の実施形態ではダイヤフラムとして圧電振動子を用いたが、圧電振動子に代えて電歪振動子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるダイヤフラムポンプの一実施形態を示す分解状態の斜視図である。
【図２】同分解状態の断面図である。
【図３】ロアハウジングの平面図である。
【図４】図３のＩＶ-ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ-Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】アッパハウジングのポンプ室プレート側の平面図である。
【図７】ポンプ室プレートのポンプ室形成凹部側の平面図である。
【図８】バイモルフ型圧電振動子の分解斜視図である。
【図９】同バイモルフ型圧電振動子と変形Ｄ型シールリングの関係を示す斜視図である。
【図１０】同要部の平面図である。
【図１１】本発明を適用する４バルブダイヤフラムポンプの概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ アッパハウジング
１０ｃ 嵌合穴
１１ 吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）
１１ａ １２ａ アンブレラ装着穴
１１ｂ １２ｂ 流路穴
１１ｃ １２ｃ 中心軸
１１ｄ １２ｄ 傘部
１２ 吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）
１３ ポンプ室（可変容積室）
１４Ｈ 板間吸入側流路
１４Ｈａ 凹部
１４Ｈｂ 長円状Ｏリング（シールリング）
１４Ｈｃ シールリング溝
１５Ｄ 板間吐出側流路
１５Ｄａ 凹部
１５Ｄｂ 長円状Ｏリング
１５Ｄｃ シールリング溝
１６ シールリング
１６ａ 大円弧部分
１６ｂ 直線部分
２０ ロアハウジング
２０ａ ポンプ室形成凹部
２０ｂ シールリング溝
２０ｂ１ 大円弧部分
２０ｂ２ 直線部分
２１ 吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）
２１Ｕ 吸込側アンブレラユニット（吸入側逆止弁ユニット）
２１ａ ２２ａ ユニットプレート
２１ｂ ２２ｂ 接着部
２１ｃ ２２ｃ アンブレラ装着穴
２１ｄ ２２ｄ 流路穴
２１ｅ ２２ｅ 中心軸
２１ｆ ２２ｆ アンブレラ
２１ｇ ２２ｇ 傘部
２２ 吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）
２２Ｕ 吐出側アンブレラユニット（吐出側逆止弁ユニット）
２３ ポンプ室（可変容積室）
２４Ｈ 吸入側流路
２４Ｈａ 流路拡張部
２４Ｈｂ 弁受け凹部
２４Ｈｄ 分岐流路
２５Ｄ 吐出側流路
２５Ｄａ 流路拡張部
２５Ｄｂ 弁受け凹部
２５Ｄｄ 分岐流路
２６ シールリング
２６ａ 大円弧部分
２６ｂ 直線部分
３０ 圧電振動子（ダイヤフラム）
３１ 吸入ポート
３２ 吐出ポート
４０ ポンプ室プレート
４０ａ ポンプ室形成凹部
４０ｂ シールリング溝
４０ｂ１ 大円弧部分
４０ｂ２ 直線部分
４０ｃ 位置決め嵌合突起
４１ ４２ 連通穴
４１ａ ４２ａ 凸部
４１ｂ ４２ｂ Ｏリング
１１１ シム
１１２ 圧電体
１８０ 給電端子
２１１ ２２１ リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによってポンプ室（可変容積室）を形成し、このポンプ室に連なる一対の流路に、流れ方向の異なる一対の逆止弁（ポンプ室への流体流を許す吸入側逆止弁とポンプ室からの流体流を許す吐出側逆止弁）を設けている。ダイヤフラムを振動させるとポンプ室の容積が変化し、容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、ポンプ作用が得られる。ダイヤフラムは、ゴム、圧電振動子等の弾性（振動）可能な材料から構成される。
【特許文献１】特開２００１-１９３６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このダイヤフラムポンプは、上述したように、ポンプ室の容積が拡大する行程では吸入側逆止弁が開き、容積が縮小する行程では吐出側逆止弁が開く動作を繰り返すことから、吐出ポートでは脈動が避けられない。
【０００４】
本出願人は、この吐出ポートでの脈動を問題とし、該脈動の周期を半分としたダイヤフラムポンプを提案した（特願２００４-１５４９９１号）。このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成する一方、単一の吸入ポートと、単一の吐出ポートを設け、一対のポンプ室と吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、一対のポンプ室と吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたものである（４バルブダイヤフラムポンプ）。
【０００５】
また、この特願２００４-１５４９９１号では、４バルブダイヤフラムポンプの一層の薄型化を図ることができるポンプ構造を提案した。しかし、実施例のポンプ構造は、上下のハウジングにそれぞれ形成した吸入ポートと吐出ポートにアンブレラを装着後、流路を形成すべ別体の蓋体を接着する構造であった。接着には、例えば信頼性の高いレーザ溶着を用いることができるが、液体を扱うポンプでは、長期の使用による経時変化等により液漏れが生じる可能性があり、完璧な信頼性を得ることが困難なことが判明した。
【０００６】
本発明は従って、液漏れの生じる可能性の少ない４バルブダイヤフラムポンプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、振動が与えられるダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成し、この一対のポンプ室と単一の吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、該一対のポンプ室と単一の吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたダイヤフラムポンプであって、順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、アッパハウジング吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したことを特徴としている。
【０００８】
この板間吸入側流路と板間吐出側流路は、ポンプ室プレートとアッパハウジングの間に、シールリングを介して液密に形成することが好ましい。
【０００９】
そして、この板間吸入側流路と板間吐出側流路の一端部はそれぞれ、ポンプ室プレートに形成した第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連通させ、他端部はそれぞれ、ロアハウジングに開口する吸入ポートと吐出ポートからのそれぞれの分岐流路に連通させることが好ましい。
【００１０】
シールリングは例えば長円状とすると、流路の形成が容易である。
【００１１】
ロアハウジングの第一の吸入側逆止弁と第一の吐出側逆止弁は、該ロアハウジングとは別体の吸入側と吐出側の逆止弁ユニットとして形成し、該吸入側と吐出側の逆止弁ユニットを吸入ポートと吐出ポートのポンプ室側開口端に接合することが望ましい。この第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットは同一の基板上に設けることも可能である。
【００１２】
ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートは、ダイヤフラムの自由状態における平面方向と平行な方向に、かつ互いに平行に突出形成すると、ダイヤフラムポンプの薄型化に好適である。
【００１３】
いずれの態様でも、逆止弁はアンブレラから構成することが望ましい。また、ダイヤフラムは圧電振動子または電歪振動子から構成するのが実際的である。特にバイモルフ型圧電振動子が好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液漏れの生じる可能性の少ない４バルブダイヤフラムポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最初に、図１１について、４バルブダイヤフラムポンプの動作原理を説明する。このダイヤフラムポンプは、アッパハウジング１０、ロアハウジング２０、圧電振動子（ダイヤフラム）３０、及び４つのアンブレラ（逆止弁）１１、１２、２１、２２を基本的な構成要素としている。アッパハウジング１０と圧電振動子３０の間、及びロアハウジング２０と圧電振動子３０の間にはそれぞれ、ポンプ室（可変容積室）１３とポンプ室（可変容積室）２３が形成されている。単一の吸入ポート３１は、吸入側流路１４Ｈと２４Ｈに連通しており、吸入側流路１４Ｈは吸入側アンブレラ１１を介してポンプ室１３に連通し、吸入側流路２４Ｈは吸入側アンブレラ２１を介してポンプ室２３に連通している。また、単一の吐出ポート３２は、吐出側流路１５Ｄと２５Ｄに連通しており、吐出側流路１５Ｄは吐出側アンブレラ１２を介してポンプ室１３に連通し、吐出側流路２５Ｄは吐出側アンブレラ２２を介してポンプ室２３に連通している。
【００１６】
この４バルブダイヤフラムポンプは、圧電振動子３０が正逆に弾性変形（振動）すると、ポンプ室１３と２３のいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室１３の容積が増大する行程はポンプ室２３の容積が減少する行程であり、ポンプ室１３の容積が増大するから吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）１１が開いて吸入ポート３１からポンプ室１３内に流体が流入し、ポンプ室２３の容積が減少するからポンプ室２３内の流体が吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）２２を開いて吐出ポート３２に流出する。逆にポンプ室１３の容積が減少する行程はポンプ室２３の容積が増大する行程であり、ポンプ室２３の容積が増大するから吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）２１が開いて吸入ポート３１からポンプ室２３内に流体が流入し、ポンプ室１３の容積が減少するからポンプ室１３内の流体が吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）１２を開いて吐出ポート３２に流出する。従って、吐出ポート３２における脈動の周期を短くする（圧電振動子３０の上下の一方のみにポンプ室が形成される場合に比して半分にする）ことができる。
【００１７】
本実施形態は、以上の動作原理の４バルブダイヤフラムポンプを液漏れのおそれのない液漏れ防止構造で実現するものであり、図１ないし図７についてその一実施形態を説明する。本ダイヤフラムポンプは、アッパハウジング１０、ロアハウジング２０及び圧電振動子３０に加えて、アッパハウジング１０と圧電振動子３０の間に挟着されるポンプ室プレート４０を有しており、全体として扁平な直方体形状をしている。アッパハウジング１０、ロアハウジング２０及びポンプ室プレート４０はいずれも樹脂材料の成形品から構成されている。
【００１８】
ロアハウジング２０は、これらの成形品のうちで、最も大型で複雑な形状の扁平な直方体状部材であり、圧電振動子３０と対向する面に開かれたポンプ室形成凹部２０ａが形成され、その扁平な周囲四面のうちの一面から、一体に成形した互いに平行をなす吸入ポート３１と吐出ポート３２が突出成形されている（図１ないし図５参照）。ロアハウジング２０には、この吸入ポート３１に連通する吸入側流路２４Ｈと、吐出ポート３２に連通する吐出側流路２５Ｄとが形成されており、この吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄの内端部には、ポンプ室形成凹部２０ａに連通する流路拡張部２４Ｈａと２５Ｄａが形成されている。この流路拡張部２４Ｈａと２５Ｄａのポンプ室形成凹部２０ａ側端部には、弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂとが形成されている。
【００１９】
この弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂにはそれぞれ、吸込側アンブレラユニット（吸入側逆止弁ユニット）２１Ｕと吐出側アンブレラユニット（吐出側逆止弁ユニット）２２Ｕが接着固定されている。吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕは装着方向が異なるだけで同一構造であり、周縁部を弁受け凹部２４Ｈｂ（弁受け凹部２５Ｄｂ）との接着部２１ｂ（接着部２２ｂ）としたユニットプレート２１ａ（ユニットプレート２２ａ）の中心部に、アンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）を形成し、このアンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）の周縁に複数の流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を形成してなっている。アンブレラ装着穴２１ｃ（アンブレラ装着穴２２ｃ）に中心軸２１ｅ（中心軸２２ｅ）を装着したアンブレラ２１ｆ（アンブレラ２２ｆ）の傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）が常時は流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を塞ぎ、傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）に流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）側から規定値以上の圧力が加わると、傘部２１ｇ（傘部２２ｇ）が弾性変形して流路穴２１ｄ（流路穴２２ｄ）を開く。吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕは、その表裏を逆にしてその接着部２１ｂ（接着部２２ｂ）が弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂに接着固定され、吸込側アンブレラユニット２１Ｕは、吸入ポート３１からポンプ室形成凹部２０ａ（ポンプ室２３）への流体流を許してその逆の流体流を許さず、吐出側アンブレラユニット２２Ｕは、ポンプ室形成凹部２０ａ（ポンプ室２３）から吐出ポート３２への流体流を許してその逆の流体流を許さない。吸込側と吐出側のアンブレラユニット２１Ｕと２２Ｕのユニットプレート２１ａと２２ａは、一枚の基板としてもよい。
【００２０】
以上のロアハウジング２０には、別体としての蓋体を要することなく、ロアハウジング２０単体で、吸入ポート３１とポンプ室形成凹部２０ａとの間、及び吐出ポート３２とポンプ室形成凹部２０ａとの間の閉じられた吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄが形成されている。ロアハウジング２０にはまた、ポンプ室形成凹部２０ａの周囲に位置させてシールリング溝２０ｂが形成されている。このシールリング溝２０ｂは、半円を超える円の一部からなる大円弧部分２０ｂ１と、該大円弧部分２０ｂ１の両端部を直線で結んだ直線部分２０ｂ２とを有する変形Ｄ型形状をなしている。
【００２１】
吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕ、すなわち弁受け凹部２４Ｈｂと２５Ｄｂ（傘部２１ｇと２２ｇ）は、圧電振動子３０の平面に対して傾斜している（非平行である）。この傾斜の方向は、吸入ポート３１（吐出ポート３２）の軸線を含み圧電振動子３０と直交する平面を考えたとき、該平面内において、吸入ポート３１（吐出ポート３２）の奥部程、圧電振動子３０から離間し、手前程接近する方向である。このように吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕを傾斜させると、吸入ポート３１と吐出ポート３２の流路断面積を犠牲にすることなく、ロアハウジング２０の薄型化を図ることができる。
【００２２】
すなわち、図４に示すように、弁受け凹部２４Ｈｂの表面（吸込側アンブレラユニット２１Ｕのユニットプレート２１ａ（傘部２１ｇ））と圧電振動子３０の自由状態における平面とは、非平行であって、角度αをなしている。つまり、吸入側逆止弁２１での流路は圧電振動子３０と直交していない。一方、吸入ポート３１（吸入側流路２４Ｈ）の軸線は、圧電振動子３０の平面と平行である。そしてこの角度αの方向は、吸込側アンブレラユニット２１Ｕのユニットプレート２１ａ（傘部２１ｇ）が、吸入ポート３１（吸入側流路２４Ｈ）の奥部ほど圧電振動子３０から離れ、手前ほど圧電振動子３０に接近する方向である。
【００２３】
同様に、図５に示すように、弁受け凹部２５Ｄｂの表面（吐出側アンブレラユニット２２Ｕのユニットプレート２２ａ（傘部２２ｇ））と圧電振動子３０の自由状態における平面とは、非平行であって、角度αをなしている。つまり、吐出側逆止弁２２での流路は圧電振動子３０と直交していない。一方、吐出ポート３２（吐出側流路２５Ｄ）の軸線は、圧電振動子３０の平面と平行である。そしてこの角度αの方向は、吐出側アンブレラユニット２２Ｕのユニットプレート２２ａ（傘部２２ｇ）が、吐出ポート３２（吐出側流路２５Ｄ）の奥部ほど圧電振動子３０から離れ、手前ほど圧電振動子３０に接近する方向である。
【００２４】
ロアハウジング２０にはまた、吸入側流路２４Ｈと吐出側流路２５Ｄから分岐してポンプ室プレート４０側に開口する分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄとが形成されている。ポンプ室プレート４０には、この分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄに連通する連通穴４１と４２が形成されており、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０の間には、この連通穴４１と４２に連通する板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄが形成されている。すなわち、ポンプ室プレート４０には、分岐流路２４Ｈｄと２５Ｄｄに嵌まる凸部４１ａと４２ａが形成されており、この凸部４１ａと４２ａの中心に、連通穴４１と４２が形成されている。４１ｂ、４２ｂは、分岐流路２４Ｈｄ、２５Ｄｄと、凸部４１ａ、４２ａ（連通穴４１、４２）との間の液密を保持するＯリングである。
【００２５】
ポンプ室プレート４０は、圧電振動子３０との対向面をポンプ室形成凹部４０ａ（図２、図４、図５）としたもので、そのほぼ中心部に、吸込側アンブレラユニット２１Ｕ、吐出側アンブレラユニット２２Ｕに対応する吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２が装着されている。図２には吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２を描いていない。すなわち、ポンプ室プレート４０には、吸込側アンブレラユニット２１Ｕと吐出側アンブレラユニット２２Ｕに対応する上下位置に、アンブレラ装着穴１１ａと１２ａが形成され、このアンブレラ装着穴１１ａと１２ａの周縁に複数の流路穴１１ｂと１２ｂが形成されている。吸込側アンブレラ１１と吐出側アンブレラ１２は、アンブレラ装着穴１１ａ（アンブレラ装着穴１２ａ）に装着される中心軸１１ｃ（中心軸１２ｃ）と、常時は流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）を塞ぐ傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）を有しており、傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）に流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）側から規定値以上の圧力が加わると、傘部１１ｄ（傘部１２ｄ）が弾性変形して流路穴１１ｂ（流路穴１２ｂ）を開く。吸込側アンブレラ１１は、アッパハウジング１０側からポンプ室形成凹部４０ａ（ポンプ室１３）への流体流を許してその逆の流体流を許さず、吐出側アンブレラ１２は、ポンプ室形成凹部４０ａ（ポンプ室１３）からアッパハウジング１０側への流体流を許してその逆の流体流を許さない。
【００２６】
アッパハウジング１０は、ロアハウジング２０に重ね合わすように、該ロアハウジング２０と実質的に同一の平面形状を有している。このアッパハウジング１０には、ポンプ室プレート４０との間に、連通穴４１と吸込側アンブレラ１１とを連通させる板間吸入側流路１４Ｈを形成する凹部１４Ｈａと、連通穴４２と吐出側アンブレラ１２とを連通させる板間吐出側流路１５Ｄを形成するための凹部１５Ｄａとが形成されている（図２、図４ないし図６参照）。この凹部１４Ｈａと１５Ｄａの周囲には、長円状Ｏリング（シールリング）１４Ｈｂと１５Ｄｂを嵌めるシールリング溝１４Ｈｃと１５Ｄｃが形成されている。アッパハウジング１０にはまた、ポンプ室プレート４０を嵌入させる凹部１０ａ（図２、図６）が形成されている。
【００２７】
ポンプ室プレート４０とアッパハウジング１０にはそれぞれ、凹部１４Ｈａと１５Ｄａに長円状Ｏリング１４Ｈｂと１５Ｄｂを嵌めた状態で互いに嵌合される位置決め嵌合突起４０ｃと嵌合穴１０ｃ（図１）が形成されており、これらを嵌合後接着することで、連通穴４１から吸込側アンブレラ１１への液密の板間吸入側流路１４Ｈ、吐出側アンブレラ１２から連通穴４２への液密の板間吐出側流路１５Ｄが形成される。すなわち、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０は凹部１０ａ内に該プレート４０を嵌めて予め一体化され、両者の間に閉じられた板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄを形成する。別言すると、板間吸入側流路１４Ｈと板間吐出側流路１５Ｄを形成するために、アッパハウジング１０とポンプ室プレート４０以外の蓋部材を必要としない。
【００２８】
ポンプ室プレート４０には、図７に特に明らかなように、圧電振動子３０と対向するポンプ室形成凹部４０ａの周囲に、ロアハウジング２０のシールリング溝２０ｂに対応する（平面的に同一形状の）シールリング溝４０ｂが形成されている。このシールリング溝４０ｂは、半円を超える円の一部からなる大円弧部分４０ｂ１と、該大円弧部分４０ｂ１の両端部を直線で結んだ直線部分４０ｂ２とを有する変形Ｄ型形状をなしている。
【００２９】
圧電振動子３０は、ユニモルフ型、バイモルフ型のいずれも使用可能である。図８ないし図１０は本出願人が特願２００４-１９２４８３号で提案したバイモルフ型の一実施例の模式図であり、中心部の円形のシム１１１と、その表裏に積層形成した圧電体１１２とを備えている。シム１１１は、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ０．２ｍｍ程度のステンレス薄板から構成する。圧電体１１２は、例えば厚さ０．３ｍｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。この分極処理は、シム１１１の表裏に位置する一対の圧電体１１２において互いに同一方向である。つまり、図８において、一対の圧電体１１２の分極方向を矢印ａまたはｂで表すと、シム１１１の厚さ方向に同一方向の分極処理が施されている。別言すると、シム１１１に接触する表裏の一対の圧電体１１２の分極特性がそれぞれ異極となり、一対の圧電体１１２の露出面がそれぞれ異極となっている。このように表裏の圧電体１１２の分極特性を同一方向にすると、シム１１１と、シム１１１表裏の一対の圧電体１１２の露出面との間に交互に正負電圧を与えたとき、シム１１１の変位量を増大させることができる。
【００３０】
一対の圧電体１１２のシム１１１側の面は、該シム１１１と全面的に導通するように接着され、シム１１１側と反対の露出面には、全面的に膜状電極１１３が形成されている。この膜状電極１１３は、例えば導電ペースト（銀ペースト）を印刷（スクリーン焼成）することで形成されている。
【００３１】
給電端子１８０は、一対の接触子１８１１と、この接触子１８１１間を接続する接続縁１８１２と、配線接続部１８１３とを有しており、一対の接触子１８１１と接続縁１８１２とはコ字状断面をなしている。一対の接触子１８１１は、圧電振動子３０の外側に位置する配線接続部１８１３側が幅広で、圧電振動子３０の中心部に向かって徐々に幅を狭くする平面略三角形状部を有する同一形状をなしている。つまり、接触子１８１１は、圧電振動子３０の膜状電極１１３との半田付け部１１３１の幅が最も狭く、圧電振動子３０の外方に向かって幅を広げている。
【００３２】
圧電振動子３０のシム１１１に形成された径方向に突出する配線接続突起１１４は、この一対の接触子１８１１の間に延びている。この配線接続突起１１４には、一対の接触子１８１１を接続する接続縁１８１２との間に隙間を確保する絶縁用凹部１１４１が形成されている。
【００３３】
円形をなすシム１１１の上下には、環状をなすスペーサ絶縁リング１１５が位置し、この上下一対のスペーサ絶縁リング１１５から、一対の接触子１８１１と配線接続突起１１４との間にストリップ状絶縁板材１１５１が延びていて、シム１１１と給電端子１８０との短絡を防止している。ストリップ状絶縁板材１１５１は同時に、給電端子１８０の接続縁１８１２が、シム１１１の絶縁用凹部１１４１側に移動するのを防止し、絶縁を確実にする。
【００３４】
シム１１１の配線接続突起１１４には、絶縁用凹部１１４１よりも圧電振動子３０の外方に位置させて、配線接続突起１１４の幅方向の両側に対称に、一対のリード線掛止凹部１１４３と１１４４が形成されており、一方のリード線掛止凹部１１４３より内方に、半田付け用貫通孔１１４５が形成されている。
【００３５】
給電端子１８０の配線接続部１８１３には、配線接続突起１１４の半田付け用貫通孔１１４５に対応させて、半田付け用貫通孔１８１４が形成されている。この半田付け用貫通孔１１４５と１８１４は平面位置が異なっており、それぞれ、リード線２１１と２２１が半田付けされている。半田付け用貫通孔１１４５と１８１４は半田付け強度を高め、その平面位置を異ならせることで全体の薄型化を図ることができる。またリード線２１１と２２１は、リード線掛止凹部１１４３と１１４４に掛け止められ、リード線２１１と２２１の抜止抵抗を高めている。
【００３６】
圧電振動子３０の表面には、ＰＰＳフィルム（絶縁性フィルム）２４１（図８）が接着されている。このＰＰＳフィルム２４１は給電端子１８０上に延びる径方向舌片２４１ａを有しており、接触子１８１１と圧電振動子３０の膜状電極１１３との離脱を防止している。
【００３７】
以上のシム１１１の配線接続突起１１４及び給電端子１８０回りの配線構造によれば、圧電振動子３０の動きを妨げることがなく、確実にシム１１１及び膜状電極１１３へ配線することができる。
【００３８】
そして、以上のように平面円形を基本形状とする圧電振動子３０は、ロアハウジング２０のポンプ室形成凹部２０ａと、ポンプ室プレート４０のポンプ室形成凹部４０ａとの間に挟着され、その周囲上下がシールリング１６と２６によってシールされてポンプ室１３と２３を形成する。シールリング１６と２６は、ロアハウジング２０のシールリング溝２０ｂとポンプ室プレート４０のシールリング溝４０ｂと同一形状であり、大円弧部分１６ａ（大円弧部分２６ａ）と、直線部分１６ｂ（直線部分２６ｂ）を有している。そして、圧電振動子３０の給電端子１８０は、これらのシールリング１６と２６の外側に、つまり直線部分１６ｂ（直線部分２６ｂ）の外側に位置している。このように配置すると、圧電振動子３０の圧電体１１２に対する給電端子１８０をシールリング１６と２６と交差させずにすみ、シールリング１６と２６を局部的に変形させることがないので、その耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、ロアハウジング２０と、予めポンプ室プレート４０に一体にされているアッパハウジング１０とは、両者の間に以上のように圧電振動子３０を挟着した状態で締結具（例えばボルトナット）によって結合され一体にされる。勿論付加的に接着剤を用いることができる。
【００４０】
上記構成の本ダイヤフラムポンプの基本動作は、図１１で説明した動作と異なるところがない。圧電振動子３０の給電端子１８０とシム１１１（配線接続突起１１４）との間に交番電界を与えて正逆に弾性変形（振動）させると、ポンプ室１３と２３のいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。ポンプ室１３の容積が増大する行程では、吸入側アンブレラ１１が開いて吸入ポート３１からポンプ室１３内に流体が流入し、同時にポンプ室２３の容積が減少するからポンプ室２３内の流体が吐出側アンブレラ（ユニット）２２を開いて吐出ポート３２に流出する。逆にポンプ室１３の容積が減少する行程では、吸入側アンブレラ（ユニット）２１が開いて吸入ポート３１からポンプ室２３内に流体が流入し、ポンプ室１３の容積が減少するからポンプ室１３内の流体が吐出側アンブレラ１２を開いて吐出ポート３２に流出する。
【００４１】
上記実施形態のシールリング１６と２６は、非円形であるが、円形のシールリング（Ｏリング）を使用してもよい。また、逆止弁としてアンブレラを例示したが、アンブレラ以外の逆止弁を用いることも可能である。以上の実施形態ではダイヤフラムとして圧電振動子を用いたが、圧電振動子に代えて電歪振動子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるダイヤフラムポンプの一実施形態を示す分解状態の斜視図である。
【図２】同分解状態の断面図である。
【図３】ロアハウジングの平面図である。
【図４】図３のＩＶ-ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ-Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】アッパハウジングのポンプ室プレート側の平面図である。
【図７】ポンプ室プレートのポンプ室形成凹部側の平面図である。
【図８】バイモルフ型圧電振動子の分解斜視図である。
【図９】同バイモルフ型圧電振動子と変形Ｄ型シールリングの関係を示す斜視図である。
【図１０】同要部の平面図である。
【図１１】本発明を適用する４バルブダイヤフラムポンプの概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ アッパハウジング
１０ｃ 嵌合穴
１１ 吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）
１１ａ １２ａ アンブレラ装着穴
１１ｂ １２ｂ 流路穴
１１ｃ １２ｃ 中心軸
１１ｄ １２ｄ 傘部
１２ 吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）
１３ ポンプ室（可変容積室）
１４Ｈ 板間吸入側流路
１４Ｈａ 凹部
１４Ｈｂ 長円状Ｏリング（シールリング）
１４Ｈｃ シールリング溝
１５Ｄ 板間吐出側流路
１５Ｄａ 凹部
１５Ｄｂ 長円状Ｏリング
１５Ｄｃ シールリング溝
１６ シールリング
１６ａ 大円弧部分
１６ｂ 直線部分
２０ ロアハウジング
２０ａ ポンプ室形成凹部
２０ｂ シールリング溝
２０ｂ１ 大円弧部分
２０ｂ２ 直線部分
２１ 吸入側アンブレラ（吸入側逆止弁）
２１Ｕ 吸込側アンブレラユニット（吸入側逆止弁ユニット）
２１ａ ２２ａ ユニットプレート
２１ｂ ２２ｂ 接着部
２１ｃ ２２ｃ アンブレラ装着穴
２１ｄ ２２ｄ 流路穴
２１ｅ ２２ｅ 中心軸
２１ｆ ２２ｆ アンブレラ
２１ｇ ２２ｇ 傘部
２２ 吐出側アンブレラ（吐出側逆止弁）
２２Ｕ 吐出側アンブレラユニット（吐出側逆止弁ユニット）
２３ ポンプ室（可変容積室）
２４Ｈ 吸入側流路
２４Ｈａ 流路拡張部
２４Ｈｂ 弁受け凹部
２４Ｈｄ 分岐流路
２５Ｄ 吐出側流路
２５Ｄａ 流路拡張部
２５Ｄｂ 弁受け凹部
２５Ｄｄ 分岐流路
２６ シールリング
２６ａ 大円弧部分
２６ｂ 直線部分
３０ 圧電振動子（ダイヤフラム）
３１ 吸入ポート
３２ 吐出ポート
４０ ポンプ室プレート
４０ａ ポンプ室形成凹部
４０ｂ シールリング溝
４０ｂ１ 大円弧部分
４０ｂ２ 直線部分
４０ｃ 位置決め嵌合突起
４１ ４２ 連通穴
４１ａ ４２ａ 凸部
４１ｂ ４２ｂ Ｏリング
１１１ シム
１１２ 圧電体
１８０ 給電端子
２１１ ２２１ リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が与えられるダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成し、この一対のポンプ室と単一の吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、該一対のポンプ室と単一の吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたダイヤフラムポンプであって、
順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、
ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、
上記ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、
上記アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記板間吸入側流路と板間吐出側流路は、ポンプ室プレートとアッパハウジングの間に介在させたシールリングを介して液密に形成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
請求項２記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記板間吸入側流路と板間吐出側流路の一端部はそれぞれ、ポンプ室プレートに形成した第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連通し、他端部はそれぞれ、ロアハウジングに開口する吸入ポートと吐出ポートからのそれぞれの分岐流路に連通しているダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
請求項２または３記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記シールリングは長円状をなしているダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、ロアハウジングに設けた第一の吸入側逆止弁と第一の吐出側逆止弁は、該ロアハウジングとは別体の第一の吸入側逆止弁ユニット及び第一の逆止弁ユニットとして形成され、該第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットが吸入ポートと吐出ポートのポンプ室側開口端にそれぞれ接合されているダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
請求項５記載のダイヤフラムポンプにおいて、第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットは同一の基板上に設けられているダイヤフラムポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートは、ダイヤフラムの自由状態における平面方向と平行な方向に、かつ互いに平行に突出形成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記逆止弁はアンブレラであるダイヤフラムポンプ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ダイヤフラムは圧電振動子または電歪振動子であるダイヤフラムポンプ。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ダイヤフラムはバイモルフ型圧電振動子であるダイヤフラムポンプ。
【請求項１】
振動が与えられるダイヤフラムによって該ダイヤフラムの上下にそれぞれポンプ室を形成し、この一対のポンプ室と単一の吸入ポートとの間にそれぞれ該吸入ポートから該一対のポンプ室への流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吸入側逆止弁を設け、該一対のポンプ室と単一の吐出ポートとの間にそれぞれ該一対のポンプ室から吐出ポートへの流体流を許容しその逆方向の流体流を許さない第一、第二の吐出側逆止弁を設けたダイヤフラムポンプであって、
順に積層したアッパハウジング、ポンプ室プレート、ダイヤフラム、及びロアハウジングを備え、
ロアハウジングには、該ロアハウジング単体に、ダイヤフラムと対向して一方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、このポンプ室形成凹部にそれぞれ連通する第一の吸入側逆止弁を有する吸入ポートと第一の吐出側逆止弁を有する吐出ポートとが形成され、
上記ポンプ室プレートには、ダイヤフラムと対向して他方のポンプ室を形成するポンプ室形成凹部と、第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁とが設けられ、
上記アッパハウジングとポンプ室プレートとの間に、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートから分岐して上記第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連なる板間吸入側流路と板間吐出側流路を形成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記板間吸入側流路と板間吐出側流路は、ポンプ室プレートとアッパハウジングの間に介在させたシールリングを介して液密に形成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
請求項２記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記板間吸入側流路と板間吐出側流路の一端部はそれぞれ、ポンプ室プレートに形成した第二の吸入側逆止弁と第二の吐出側逆止弁に連通し、他端部はそれぞれ、ロアハウジングに開口する吸入ポートと吐出ポートからのそれぞれの分岐流路に連通しているダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
請求項２または３記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記シールリングは長円状をなしているダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、ロアハウジングに設けた第一の吸入側逆止弁と第一の吐出側逆止弁は、該ロアハウジングとは別体の第一の吸入側逆止弁ユニット及び第一の逆止弁ユニットとして形成され、該第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットが吸入ポートと吐出ポートのポンプ室側開口端にそれぞれ接合されているダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
請求項５記載のダイヤフラムポンプにおいて、第一の吸入側逆止弁ユニットと第一の吐出側逆止弁ユニットは同一の基板上に設けられているダイヤフラムポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ロアハウジングの吸入ポートと吐出ポートは、ダイヤフラムの自由状態における平面方向と平行な方向に、かつ互いに平行に突出形成されているダイヤフラムポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記逆止弁はアンブレラであるダイヤフラムポンプ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ダイヤフラムは圧電振動子または電歪振動子であるダイヤフラムポンプ。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記ダイヤフラムはバイモルフ型圧電振動子であるダイヤフラムポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−７１０７０（Ｐ２００７−７１０７０Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５７３７６（Ｐ２００５−２５７３７６）
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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