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技術 ダイヤフラムポンプ

出願人 アルプス電気株式会社
発明者 高橋利男駒井栄一大西人司
出願日 2004年5月25日 (15年10ヶ月経過) 出願番号 2004-154993
公開日 2005年12月8日 (14年3ヶ月経過) 公開番号 2005-337070
状態 未査定
技術分野 往復動ポンプ(3)
主要キーワード 機械的固定部材 最深部分 断面階段状 略面対称 金属箔材料 吸入側流路 バイモルフ型圧電振動子 通路断面形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年12月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

ダイヤフラムポンプにおいて、可変容積室に連なる吸入側吐出側の流路を簡単な構成で薄型かつ液密に構成する。

解決手段

ハウジングの凹部(ダイヤフラム)と反対側の面に、該凹部と連通する吸入側流路溝吐出側流路溝と、この吸入側流路溝と吐出側流路溝の形成エリアを含んで蓋板嵌込凹部を形成し、この蓋板嵌込凹部に、入口側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路吐出側流路を構成する蓋板を嵌め込み、さらにこの蓋板を該蓋板より平面形状が大きくハウジングに接着される接着フィルムで覆ってハウジングに固定したダイヤフラムポンプ。

概要

背景

ダイヤフラムポンプは、ハウジングに形成した凹部とこの凹部を閉塞するダイヤフラムとによって可変容積室を形成し、ダイヤフラムを振動させることによりポンプ作用を得るポンプとして知られている。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。

このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを含む可変容積室を薄型にできることから、薄型のポンプとして例えば水冷ノートパソコン冷却水循環ポンプとして用いられつつある。

このダイヤフラムポンプにおいては、ダイヤフラムとの間に可変容積室を形成するハウジングに、可変容積室に通ずる吸入側吐出側の流路を形成する必要がある。
特開平8-261157号公報

概要

ダイヤフラムポンプにおいて、可変容積室に連なる吸入側と吐出側の流路を簡単な構成で薄型かつ液密に構成する。ハウジングの凹部(ダイヤフラム)と反対側の面に、該凹部と連通する吸入側流路溝吐出側流路溝と、この吸入側流路溝と吐出側流路溝の形成エリアを含んで蓋板嵌込凹部を形成し、この蓋板嵌込凹部に、入口側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路吐出側流路を構成する蓋板を嵌め込み、さらにこの蓋板を該蓋板より平面形状が大きくハウジングに接着される接着フィルムで覆ってハウジングに固定したダイヤフラムポンプ。

目的

本発明は、ダイヤフラムポンプにおいて、可変容積室に連なる吸入側と吐出側の流路を簡単な構成で薄型かつ液密に構成することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ハウジングに形成した凹部とこの凹部を閉塞するダイヤフラムとによって可変容積室を形成し、ダイヤフラムを振動させることによりポンプ作用を得るダイヤフラムポンプにおいて、上記ハウジングの凹部と反対側の面に形成した、上記凹部と連通する吸入側流路溝吐出側流路溝と、この吸入側流路溝と吐出側流路溝の形成エリアを含んでハウジングに形成した蓋板嵌込凹部と、この蓋板嵌込凹部に嵌め込まれ、上記入側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路吐出側流路を構成する蓋板と、この蓋板より平面形状が大きく、該蓋板を覆ってハウジングに接着する接着フィルムと、を有する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、上記接着フィルムは、合成樹脂材料または金属箔材料からなり、厚さが0.02〜0.15mmであるダイヤフラムポンプ。

請求項3

請求項1または2記載のダイヤフラムポンプにおいて、ハウジングと接着フィルムを接着する接着剤は、接着フィルムと同等あるいは該接着フィルムより軟らかい材料からなっているダイヤフラムポンプ。

請求項4

請求項1ないし3のいずれか1項記載のダイヤフラムポンプにおいて、上記蓋板は、入口側流路溝と吐出側流路溝を一緒に覆っ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、上記ハウジングは、ダイヤフラムを挟んで一対が設けられており、この一対のハウジングにそれぞれ、該ダイヤフラムの表裏に可変容積室を形成する上記凹部、この凹部の反対側の面に形成された上記吸入側流路溝と吐出側流路溝、この入口側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路と吐出側流路を構成する上記蓋板、及び上記接着フィルムが設けられているダイヤフラムポンプ。

請求項6

請求項1ないし5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7

請求項1ないし5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。

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、ハウジングに形成した凹部とこの凹部を閉塞するダイヤフラムとによって可変容積室を形成し、ダイヤフラムを振動させることによりポンプ作用を得るポンプとして知られている。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。

0003

このダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを含む可変容積室を薄型にできることから、薄型のポンプとして例えば水冷ノートパソコン冷却水循環ポンプとして用いられつつある。

0004

このダイヤフラムポンプにおいては、ダイヤフラムとの間に可変容積室を形成するハウジングに、可変容積室に通ずる吸入側吐出側の流路を形成する必要がある。
特開平8-261157号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、ダイヤフラムポンプにおいて、可変容積室に連なる吸入側と吐出側の流路を簡単な構成で薄型かつ液密に構成することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、ハウジングに吸入側流路溝吐出側流路溝を形成し、この吸入側流路溝と吐出側流路溝とを閉塞する蓋板とによって流路を形成するという基本構成を採用しつつ、Oリング等のシール部材を必要とすることなく、簡単に流路を形成できる構造を発案したものである。

0007

本発明は、ハウジングに形成した凹部とこの凹部を閉塞するダイヤフラムとによって可変容積室を形成し、ダイヤフラムを振動させることによりポンプ作用を得るダイヤフラムポンプにおいて、ハウジングの凹部と反対側の面に、上記凹部と連通する吸入側流路溝と吐出側流路溝と、この吸入側流路溝と吐出側流路溝の形成エリアを含んで蓋板嵌込凹部を形成し、この蓋板嵌込凹部に、入口側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路吐出側流路を構成する蓋板を嵌め込み、さらにこの蓋板を該蓋板より平面形状が大きくハウジングに接着される接着フィルムで覆ってハウジングに固定したことを特徴としている。

0008

接着フィルムは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PP(ポリプロピレン)などの合成樹脂材料または、アルミニウムステンレスなどの金属箔材料から構成し、厚さを0.02〜0.15mmとすることが好ましい。また、接着剤アルソル系粘着材料等が好ましい。また、接着剤は接着フィルムと同等あるいは該接着フィルムより柔らかい材料であると、接着フィルムの柔軟性を損なわずにクラックによる水漏れ脈流への悪影響を防止することができる。なお、粘着剤が予め接着フィルムに固定されている態様であると作業性が良い。

0009

蓋板は、入口側流路溝と吐出側流路溝を別々に塞ぐ蓋板としてもよいが、吸入側流路溝と吐出側流路溝を一緒に塞ぐ蓋板とするのが好ましい。

0010

また、ダイヤフラムは、該ダイヤフラムの上下にそれぞれ対向して可変容積室を形成する凹部を有する一対のハウジングに挟着支持し、この一対のハウジングにそれぞれ、該ダイヤフラムの表裏に可変容積室を形成する凹部、この凹部の反対側の面に形成された上記吸入側流路溝と吐出側流路溝、この入口側流路溝と吐出側流路溝を閉塞して吸入側流路と吐出側流路を構成する蓋板、及び接着フィルムを設けることが好ましい。

0011

逆止弁アンブレラから構成することができる。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ことができる。特にバイモルフ型圧電振動子が好ましい。

発明の効果

0012

本発明によれば、ダイヤフラムポンプにおいて、可変容積室に連なる吸入側と吐出側の流路を簡単な構成で薄型かつ液密に構成することができる。

発明を実施するための最良の形態

0013

図1ないし図9は、薄型化及び脈動周期を半分にすることを同時に目的としたダイヤフラムポンプに本発明を適用した実施形態である。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、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)17、18、27、28を基本的な構成要素としている。圧電振動子30を挟着するアッパハウジング10とロアハウジング20は全体として平板状であり、略面対称形状をしているが、ロアハウジング20には平面円形をなす圧電振動子30の円形収納凹部21(図4)が形成され、アッパハウジング10にはこの円形収納凹部21に嵌まり込んで、該円形収納凹部21との間に圧電振動子30を挟着する円形凸部11(図4)が形成されている。またロアハウジング20には、吸入ポート31と吐出ポート32が形成されている。

0014

アッパハウジング10とロアハウジング20にはそれぞれ、図4ないし図5に示すように、円形凸部11と円形収納凹部21と同心の回転対称凹部12と22が形成されている。回転対称凹部12と22はそれぞれ中心部が最も深く周辺部にかけて徐々に浅くなる断面階段状をなしている。回転対称凹部12と22の外側には、Oリング収納凹部13aと23aが形成されており、このOリング収納凹部13aと23aに嵌められたOリング13と23は、円形収納凹部21に収納された圧電振動子30の上下(表裏)に接触して、該圧電振動子30の上下に可変容積室(ポンプ室)14と可変容積室(ポンプ室)24を形成する。

0015

ロアハウジング20に形成された吸入ポート31と吐出ポート32は、図2ないし図6に明らかなように、その中心が圧電振動子30の平面高さと同じ平面高さに位置して互いに平行をなしている。この吸入ポート31と吐出ポート32の内端部は、吸入側交互室31aと吐出側交互室32aを構成する。

0016

アッパハウジング10には、回転対称凹部12の反対側の面に、吸入ポート31と吐出ポート32の延長方向と平面的に同じ位置に位置させて、互いに平行に吸入側流路溝15と吐出側流路溝16が形成されている。吸入側流路溝15と吐出側流路溝16の内側端部は、平面的に見て回転対称凹部12の最深部分に達しており、貫通穴15aと16aを介して該回転対称凹部12(可変容積室14)に連通している。同様に、ロアハウジング20には、回転対称凹部22の反対側の面に、吸入側流路溝15と吐出側流路溝16と同じ平面位置に位置させて、互いに平行に吸入側流路溝25と吐出側流路溝26が形成されている。吸入側流路溝25と吐出側流路溝26の内側端部は、平面的に見て回転対称凹部22の最深部分に達しており貫通穴25aと26aを介して該回転対称凹部22(可変容積室24)に連通している。

0017

吸入側流路溝15と吐出側流路溝16の外側端部はそれぞれ、吸入ポート31の吸入側交互室31aと吐出ポート32の吐出側交互室32aに達しており、この吸入側交互室31aと吐出側交互室32a部分に、アンブレラ装着部連通穴)15bと16bが形成されている。アンブレラ装着部15bと16bはそれぞれ、図3に明らかなように、中心部のアンブレラ装着穴15b1と16b1と、周辺部の連通穴15b2と16b2とを備え、アンブレラ装着穴15b1と16b1にアンブレラ17の軸部17aとアンブレラ18の軸部18aが嵌合係止される。このアンブレラ17と18は、アンブレラ装着部15bと16bで装着方向が反対である。すなわち、アンブレラ17は、吸入側交互室31aから連通穴15b2を経て吸入側流路溝15(可変容積室14)へ至る流体流部17bが弾性変形して許し、その逆方向の流れは許さない第一の吸入側逆止弁であり、アンブレラ18は、吐出側流路溝16(可変容積室14)から連通穴16b2を経て吐出側交互室32aへ至る流体流は傘部18bが弾性変形して許し、その逆方向の流れは許さない第一の吐出側逆止弁である。

0018

吸入側流路溝25と吐出側流路溝26の形成態様も吸入側流路溝15と吐出側流路溝16と同様である。すなわち、吸入側流路溝25と吐出側流路溝26の外側端部は、平面的に見て吸入側交互室31aと吐出側交互室32aに達しており、この吸入側交互室31aと吐出側交互室32a部分に、アンブレラ装着部25bと26bが形成されている。アンブレラ装着部25bと26bはそれぞれ、中心部のアンブレラ装着穴25b1と26b1と、周辺部の連通穴25b2と26b2とを備え、アンブレラ装着穴25b1と26b1にアンブレラ27の軸部27aとアンブレラ28の軸部28aが嵌合係止される。このアンブレラ27と28は、アンブレラ装着部25bと26bで装着方向が反対である。アンブレラ27は、吸入側交互室31aから連通穴25b2を経て吸入側流路溝25(可変容積室24)へ至る流体流は傘部27bが弾性変形して許し、その逆方向の流れは許さない第二の吸入側逆止弁である。アンブレラ28は、吐出側流路溝26(可変容積室24)から連通穴26b2を経て吐出側交互室32aへ至る流体流は傘部28bが弾性変形して許し、その逆方向の流れは許さない第二の吐出側逆止弁である。第一、第二の吸入側逆止弁(アンブレラ)17と27は平面的に見て同じ位置にあり、第一、第二の吐出側逆止弁(アンブレラ)18と28は平面的に見て同じ位置にある。なお、アッパハウジング10とロアハウジング20の間には、アンブレラ装着部25bと26bを囲むOリング(図示せず)が挟着されている。

0019

アッパハウジング10には吸入側流路溝15と吐出側流路溝16の形成エリアを含んで蓋板嵌込凹部10aが形成されており、この蓋板嵌込凹部10aに蓋板19が嵌め込まれている。同様に、ロアハウジング20には吸入側流路溝25と吐出側流路溝26の形成エリアを含んで蓋板嵌込凹部20aが形成されており、この蓋板嵌込凹部20aに蓋板29が嵌め込まれている。蓋板19(29)の裏面には、吸入側流路溝15(25)と吐出側流路溝16(26)の対応位置に、流路溝19a(29a)が形成されている。この流路溝19a(29a)は、ダイヤフラムポンプを薄型化しつつ流路面積を確保するのに有効である。

0020

嵌込凹部10a(20a)と蓋板19(29)は、該嵌込凹部10a(20a)に嵌め込まれた蓋板19(29)の表面がアッパハウジング10の表面と面一になるように形成されており、蓋板19(29)は、該蓋板19(29)より大きい接着フィルム19b(29b)(図2ないし図4図8に図示)でハウジング10(20)に液密に固定されている。接着フィルム19b(29b)は、合成樹脂材料、金属箔等から形成可能であり、高い接着性耐水性を備えた接着剤によって接着されている。このような接着フィルム19b(29b)によると、特別なシール部材を要することなく簡単に吸入側流路溝15(25)部分に吸入側流路15I(25I)、吐出側流路溝16(26)部分に吐出側流路16I(26I)を形成することができる。

0021

圧電振動子30は、例えば中立位置から上下に均等に変位すると考えられるバイモルフ型圧電振動子を用いることができる。図9は、バイモルフ型圧電振動子30の模式図で、中心部のシム301と、その上下(表裏)に積層形成した圧電体302とからなっている。シム301は、導電性金属薄板材料、例えば厚さ0.2mm程度のステンレス薄板から構成される。圧電体302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、その表裏方向分極処理が施されている。この分極処理は、シム301の表裏に位置する一対の圧電体302において同方向である。つまり、図9において、一対の圧電体302の分極方向を矢印aまたはbで表すと、分極方向はシム301を挟んで同一方向である。

0022

一対の圧電体302のシム301側の面は、該シム301と全面的に導通するように接着され、シム301側と反対の露出面には、全面的に膜状電極303が形成されている。この膜状電極303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)することで形成することができる。また、膜状電極はシム側にも形成することがある。これらの膜状電極の材料や形成方法は各種周知である。

0023

以上のバイモルフ型圧電振動子30は、シム301を一方の共通電極とし、一対の圧電体302の露出面(膜状電極303)を他方の共通電極として、交番電界を与えると、表裏の一方が伸び他方が縮む(正逆に弾性変形する)動作が繰り返される。

0024

上記構成の本ダイヤフラムポンプは次のように作動する。図示しない電源回路によりバイモルフ圧電振動子30のシム301と膜状電極303に交番電界を与えると、該圧電振動子30が正逆に弾性変形(振動)する。圧電振動子30が正逆に弾性変形すると、可変容積室14と24のいずれか一方の容積が増大し他方の容積が減少する。可変容積室14の容積が増大する行程は可変容積室24の容積が減少する行程であり、可変容積室14の容積が増大するからアンブレラ(第一の吸入側逆止弁)17が開いて吸入ポート31から可変容積室14内に流体が流入し、可変容積室24の容積が減少するから可変容積室24内の流体がアンブレラ(第二の吐出側逆止弁)28を開いて吐出ポート32に流出する。逆に可変容積室14の容積が減少する行程は可変容積室24の容積が増大する行程であり、可変容積室24の容積が増大するからアンブレラ(第二の吸入側逆止弁)27が開いて吸入ポート31から可変容積室24内に流体が流入し、可変容積室14の容積が減少するから可変容積室14内の流体がアンブレラ(第一の吐出側逆止弁)18を開いて吐出ポート32に流出する。回転対称凹部12と22が階段状で中央部が最も深い構成は、圧電振動子30の中央部と周辺部でともに十分に流体を移動させ、効率的なポンプ作用を得るために効果がある。

0025

以上の実施形態において、吸入側流路15I(25I)と吐出側流路16I(26I)は、吸入側流路溝15(25)と吐出側流路溝16(26)、及びこれら流路溝を閉塞する蓋板19(29)によって構成されており、蓋板19(29)は、ハウジング10(20)の蓋板嵌込凹部10a(20a)に嵌め込まれている。図10にはハウジング10側の吸入側、吐出側の流路溝15、16、嵌込凹部10a、蓋板19及び接着フィルム19bの関係を分解状態で描いた。そして、蓋板19(29)がハウジング10(20)の蓋板嵌込凹部10a(20a)に嵌め込まれた状態では、蓋板19(29)の表面とアッパハウジング10の表面とは面一になり、この状態において、蓋板19(29)は、該蓋板19(29)より大きくハウジング10(20)に接着される接着フィルム19b(29b)でハウジング10(20)に固定されている。

0026

この蓋板の固定構造(流路の形成構造)によると、単に接着フィルム19b(29b)を用いるだけで、流路を構成することができる。例えばOリング等のシール部材やボルトナット等の機械的固定部材を必要とすることがない。なお、蓋板19(29)と凹部10a(20a)との当接面(溝15、16以外の部分)に必要な接着剤を介在させてもよい。また、ハウジング10(20)の全面を接着フィルムで覆うことで、より載置し易くすることもできる。

0027

以上の実施形態においては、アンブレラ17、18あるいは27、28と、圧電振動子30とは平面的に見て異なる位置に配置されており、平面的にオーバラップしていない。また、吸入ポート31と吐出ポート32は、図2図3図6に明らかように、通路断面形状が圧電振動子30の平面方向に長い横長形状とされている。これらの構成は、ダイヤフラムポンプを薄型化するのに効果があるが、本発明はこれらの構成に限定されない。

0028

以上の実施形態では、圧電振動子30の正逆の変形行程のいずれにおいても吐出ポート32から流体を取り出すことができ、脈動周期を半分にすることができるという利点があるが、圧電振動子30の正逆の変形行程のいずれか一方のみで吐出ポート32から流体を取り出す構成も可能である。この構成は、図1ないし図9の構成から、アンブレラ17と18(及びその関連構成)、またはアンブレラ27と28(及びその関連構成)を除去した構成に相当する。

0029

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

0030

本発明によるダイヤフラムポンプの一実施形態を示す平面図である。
図1のII-II線に沿う断面図である。
図2の一部拡大断面図である。
図1のIV-IV線に沿う断面図である。
図1のV矢視図である。
図1ないし図5のダイヤフラムポンプの要部を断面とした斜視図である。
図1ないし図5のダイヤフラムポンプの流路のみを示すスケルトン図である。
蓋板の単体形状を示す、裏面から見た斜視図である。
バイモルフ型圧電振動子の模式分解斜視図である。
本発明によるダイヤフラムポンプにおいて蓋板を接着フィルムによってハウジングに固定する状況を示す分解斜視図である。

符号の説明

0031

10アッパハウジング
20ロアハウジング
10a 20a蓋板嵌込凹部
12 22回転対称凹部
13 23 Oリング
14 24可変容積室
15 25吸入側流路溝
15I 25I吸入側流路
16 26吐出側流路溝
16I 26I吐出側通路
15a 16a貫通穴
15b 16bアンブレラ装着部
17 18 27 28 アンブレラ
17a 18a 27a 28a 軸部
17b 18b 27b 28b傘部
19 29 蓋板
19a 29a流路溝
19b 29b接着フィルム
30圧電振動子(ダイヤフラム)
31吸入ポート
32吐出ポート
31a吸入側交互室
32a吐出側交互室

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