JP2007198165A - Diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムを駆動することによって流体をポンプ室内に吸入して圧送するダイヤフラムポンプに係り、特にマイクロポンプとして好適なダイヤフラムポンプに関する。 The present invention relates to a diaphragm pump that draws fluid into a pump chamber and drives it by driving a diaphragm, and more particularly to a diaphragm pump suitable as a micro pump.
医療分野の医薬投与や燃料電池の燃料供給、あるいは印刷機器のインク供給等の技術分野においては、高い精度で定量の流体や気体を圧送するマイクロポンプが用いられており、そのようなポンプとしては、ダイヤフラム等の可撓性を有する薄膜を駆動して振動させることによりポンプ作用を発揮するポンプがある。そして、この種のポンプとして、一対の薄膜の間に仕切部材を配置して、各薄膜と仕切部材との間の一方を吸入側ポンプ室、他方を吐出側ポンプ室とし、両ポンプ室を連通させた構成のものがある(特許文献1〜3)。このような2室構造のポンプは、各薄膜を逆位相で駆動して吸入側ポンプ室と吐出側ポンプ室を交互に拡大/縮小させることにより、吸入側ポンプ室への流体の吸入、吸入側ポンプ室に吸入した流体の吐出側ポンプ室への送り込み、吐出側ポンプ室からポンプ外部への流体の吐出、が繰り返し行われる。 In technical fields such as medical administration in the medical field, fuel supply for fuel cells, or ink supply for printing equipment, micropumps that pump a fixed amount of fluid or gas with high accuracy are used. There is a pump that exhibits a pump action by driving and vibrating a flexible thin film such as a diaphragm. As a pump of this type, a partition member is disposed between a pair of thin films, one between each thin film and the partition member is a suction side pump chamber, the other is a discharge side pump chamber, and both pump chambers communicate with each other. There exists a thing of the made structure (patent documents 1-3). In such a two-chamber structure pump, each thin film is driven in the opposite phase to alternately expand / contract the suction side pump chamber and the discharge side pump chamber, thereby sucking the fluid into the suction side pump chamber and the suction side. The fluid sucked into the pump chamber is repeatedly sent to the discharge side pump chamber and the fluid is discharged from the discharge side pump chamber to the outside of the pump.
また、2室構造のポンプとしては、仕切部材にポンプ室どうしを連通させる連通路と、この連通路に通じる吸入/吐出流路を形成し、各薄膜を同位相で駆動して各ポンプ室を同時に拡大/縮小して、これらポンプ室に吸入口から吸入/吐出流路を経て吸入した流体を吸入/吐出流路に戻して吐出口から吐出する構造のものも知られている(特許文献4)。 Further, as a two-chamber pump, a communication passage that allows the pump chambers to communicate with each other and a suction / discharge flow passage that communicates with the communication passage is formed, and each thin film is driven in the same phase to drive each pump chamber. A structure is also known that simultaneously expands / contracts and returns the fluid sucked into the pump chamber from the suction port via the suction / discharge channel and returns to the suction / discharge channel and is discharged from the discharge port (Patent Document 4). ).
上記2室構造のポンプにおいて一対のダイヤフラム等の薄膜を仕切部材に固着させる手段としては、例えば、シール材のOリングを間に挟んだネジ止め(特許文献1)や、接着剤によって接着する(特許文献4)といった手段が採られている。ところが、ネジ止め手段は、複数のネジを1つ1つ締め付けていく必要があるので煩雑であることから生産性が低く、しかも小型化には不向きであるという欠点がある。また、ネジの締め付け状態を一定にすることが難しいため薄膜の動作が一律になりにくく、製品間において流量等のポンプ特性にバラツキが発生する可能性が比較的高い。一方、接着手段は固着が容易で、なおかつ小型化にも好適ではあるものの、余剰の接着剤が溢れて不必要な部分に付着し、薄膜の動作に悪影響を及ぼすことが懸念され、また、シール性も十分でない場合がある。 As a means for fixing a thin film such as a pair of diaphragms to the partition member in the two-chamber structure pump, for example, screwing with an O-ring of a sealing material sandwiched therebetween (Patent Document 1) or bonding with an adhesive ( A method such as Patent Document 4) is employed. However, the screwing means is complicated because it is necessary to tighten a plurality of screws one by one, so that the productivity is low and there is a disadvantage that it is not suitable for downsizing. Further, since it is difficult to keep the screw tightening state constant, the operation of the thin film is difficult to be uniform, and there is a relatively high possibility that the pump characteristics such as the flow rate vary among products. On the other hand, although the adhesive means is easy to fix and suitable for downsizing, there is concern that excessive adhesive will overflow and adhere to unnecessary parts, adversely affecting the operation of the thin film. Sexuality may not be sufficient.
よって本発明は、小型化が図られるとともに十分な流量が確保されながら、ダイヤフラムと仕切部材とを、容易に、かつポンプ特性のバラツキが生じることなく、しかも十分なシール性をもって固着させることができるダイヤフラムポンプを提供することを目的としている。 Therefore, according to the present invention, the diaphragm and the partition member can be easily fixed with sufficient sealing properties without causing variation in pump characteristics while achieving a reduction in size and a sufficient flow rate. It aims to provide a diaphragm pump.
本発明は、所定の間隔を空けて平行に配置される一対のダイヤフラムと、これら一対のダイヤフラムの間に配置されて、自身と各ダイヤフラムとの間にポンプ室を一対の状態に区画する仕切部材と、ポンプ室の周囲に設けられて仕切部材と一対のダイヤフラムとがレーザ溶着によって接合された封止部と、各ダイヤフラムにそれぞれ設けられ、これらダイヤフラムを駆動して一対のポンプ室の容積を変更させる駆動手段と、仕切部材に形成されて一対のポンプ室を互いに連通する連通路と、仕切部材の内部に形成されて前記連通路に連通する吸入流路および吐出流路とを備えることを特徴としている。 The present invention relates to a pair of diaphragms arranged in parallel at a predetermined interval, and a partition member arranged between the pair of diaphragms and partitioning the pump chamber into a pair of states between itself and each diaphragm. And a sealing portion provided around the pump chamber, in which a partition member and a pair of diaphragms are joined by laser welding, and provided in each diaphragm, and the volume of the pair of pump chambers is changed by driving these diaphragms. Drive means, a communication passage formed in the partition member and communicating with the pair of pump chambers, and a suction channel and a discharge channel formed in the partition member and connected to the communication channel. It is said.
本発明のダイヤフラムポンプにおける一対のダイヤフラムは、仕切部材から離れる方向に撓んでポンプ室が拡大する吸入動作と、仕切部材に近付く方向に撓んでポンプ室が縮小する吐出動作とが、ともに同期して同じ動作が生じるように駆動される。すなわち各ダイヤフラムは同位相で駆動され、吸入動作の時には、流体は吸入流路から連通路を経て、拡大して負圧となっている各ポンプ室内に流れ込む。次いでポンプ室が縮小するとポンプ室内の流体は吐出流路を経てポンプ外に吐出される。このような一対のダイヤフラムの駆動に伴う吸入/吐出動作の繰り返しによってポンプ作用が連続的に生じ、流体は圧送される。 In the diaphragm pump of the present invention, the pair of diaphragms are synchronized with each other in the suction operation in which the pump chamber expands by bending away from the partition member and the discharge operation in which the pump chamber contracts by bending in the direction approaching the partition member. Driven to produce the same action. That is, the diaphragms are driven in the same phase, and during the suction operation, the fluid flows from the suction flow path through the communication path into the pump chambers that are enlarged and have a negative pressure. Next, when the pump chamber is reduced, the fluid in the pump chamber is discharged out of the pump through the discharge passage. By repeating the suction / discharge operation accompanying the driving of the pair of diaphragms as described above, the pump action is continuously generated, and the fluid is pumped.
本発明によると、一対のダイヤフラムと仕切部材とは、ポンプ室の周囲の封止部でレーザ溶着することにより互いに接合される。このためダイヤフラムと仕切部材とを容易に、かつ一定の接合状態をもって接合させることができ、その結果として生産性の向上が図られる。また、レーザ溶着によって一定の接合状態が得られることによりダイヤフラムの動作を一律とすることができ、その結果、製品間にバラツキが生じにくくなり、高品質で安定した製品を得ることができる。 According to the present invention, the pair of diaphragms and the partition member are joined to each other by laser welding at the sealing portion around the pump chamber. For this reason, a diaphragm and a partition member can be joined easily and with a fixed joining state, and as a result, productivity is improved. In addition, since a certain bonding state can be obtained by laser welding, the operation of the diaphragm can be made uniform. As a result, it is difficult for variations to occur between products, and a high-quality and stable product can be obtained.
また、2つのポンプ室が仕切部材の両側に配置されており、これらポンプ室を連通する連通路が仕切部材に設けられてポンプ内にあるので、小型化が図られる。また、封止部はポンプ室の周囲に配されており、一方、吸入流路および吐出流路は仕切部材の内部に貫通するような状態で形成されているため、これら流路が封止部には干渉せず、その結果、レーザ溶着を確実かつ容易に行えるとともに仕切部材とダイヤフラムとのシール性が確保される。 In addition, since the two pump chambers are arranged on both sides of the partition member, and the communication passage that communicates these pump chambers is provided in the partition member and is in the pump, the size can be reduced. Further, since the sealing portion is arranged around the pump chamber, on the other hand, the suction flow channel and the discharge flow channel are formed so as to penetrate through the inside of the partition member. As a result, laser welding can be performed reliably and easily and the sealing performance between the partition member and the diaphragm is ensured.
上記のように2つのポンプ室が仕切部材の両側に配置されていることは、流量の向上にもつながる。これは、単にポンプ室の容積を増大させてそのポンプ室の容積を1つのダイヤフラムで増減させる構成では、圧縮比が大きくならず、例えば液体圧送の際に気泡がポンプ室に入った場合、ポンプ圧はその気泡を圧縮する作用に費やされて液体圧送に有効に作用しないといった現象が起きる。しかしながら、本発明のようにポンプ室を2室に分けることにより圧縮比が確保され、例え気泡がポンプ室内に入ったとしても、ポンプ圧力は液体を圧送するように有効に作用する。このような理由から、本発明のダイヤフラムポンプによれば小型ながら流量の向上が図られるのである。 The arrangement of the two pump chambers on both sides of the partition member as described above also leads to an improvement in the flow rate. This is because the configuration in which the volume of the pump chamber is simply increased and the volume of the pump chamber is increased / decreased by one diaphragm does not increase the compression ratio. For example, if bubbles enter the pump chamber during liquid pumping, The pressure is consumed in the action of compressing the bubbles and does not act effectively on the liquid pumping. However, the compression ratio is ensured by dividing the pump chamber into two chambers as in the present invention, and even if bubbles enter the pump chamber, the pump pressure effectively acts to pump liquid. For these reasons, according to the diaphragm pump of the present invention, the flow rate is improved while being small.
本発明では、上記レーザ溶着を容易として安定した生産性を得るために、仕切部材の少なくとも封止部に対応する部分をレーザ光吸収材料で形成し、一方、一対のダイヤフラムの少なくとも封止部に対応する部分をレーザ光透過材料で形成した形態が好ましい。この形態では、ダイヤフラムのレーザ光透過材料でできた部分にレーザ光を透過させて仕切部材のレーザ光吸収材料を溶融させ、その溶融材料がダイヤフラムに溶着して両者が接合する。レーザ光の吸収材料および透過材料としては、前者が黒色の樹脂、後者が透明な樹脂が、それぞれ好適に用いられる。 In the present invention, in order to facilitate the laser welding and obtain stable productivity, at least a portion corresponding to the sealing portion of the partition member is formed of a laser light absorbing material, while at least the sealing portion of the pair of diaphragms is formed. A form in which the corresponding portion is formed of a laser beam transmitting material is preferable. In this embodiment, the laser light is transmitted through the portion of the diaphragm made of the laser light transmitting material, the laser light absorbing material of the partition member is melted, and the molten material is welded to the diaphragm to join them together. As the laser light absorbing material and transmitting material, the former is a black resin, and the latter is a transparent resin.
本発明では、吸入流路に連通路への流体の吸入のみを許容する吸入側逆止弁を設け、吐出流路に連通路からの流体の吐出のみを許容する吐出側逆止弁を設ける形態は、流体の吸入、吐出の流れに逆流が生じず効率のよいポンプ作用を得ることができることから好ましい形態とされる。 In the present invention, a suction-side check valve that allows only suction of fluid into the communication path is provided in the suction flow path, and a discharge-side check valve that allows only discharge of fluid from the communication path is provided in the discharge flow path. Is a preferable mode because a reverse flow does not occur in the flow of suction and discharge of the fluid, and an efficient pump action can be obtained.
一対のポンプ室を連通するために仕切部材に形成される連通路は1つでもよいが、流体の流動方向を吸入側と吐出側とでそれぞれ一方向に定めてポンプ作用の効率化を図る観点から、吸入側連通路と吐出側連通路との2つに分けられた形態が好ましい。さらにこの形態では、吸入側連通路および吐出側連通路を、仕切部材の中心よりも、該仕切部材における吸入流路および吐出流路の開口側に偏って配置した形態が望ましい。その理由は、吸入流路および吐出流路の長さが比較的短くなるからであり、これはすなわち、デッドスペースが少なくなって圧縮比が向上することにつながり、また、仕切部材を金型を用いた射出成形で製造する場合、吸入流路および吐出流路を形成するためのピン状の中子を短くすることができ、したがってこれら中子が破損しにくくなるからである。 Although the number of communication passages formed in the partition member for communicating the pair of pump chambers may be one, the viewpoint of improving the efficiency of the pump action by setting the fluid flow direction in one direction on each of the suction side and the discharge side Therefore, it is preferable that the suction side communication path and the discharge side communication path be divided into two. Further, in this form, it is desirable that the suction side communication path and the discharge side communication path are arranged so as to be biased toward the opening side of the suction flow path and the discharge flow path in the partition member rather than the center of the partition member. The reason is that the lengths of the suction channel and the discharge channel are relatively short. This means that the dead space is reduced and the compression ratio is improved. This is because in the case of manufacturing by the injection molding used, the pin-shaped core for forming the suction flow path and the discharge flow path can be shortened, and therefore these cores are not easily damaged.
本発明では、仕切部材に、吸入流路に連通する吸入口と吐出流路に連通する吐出口とがそれぞれ形成されたカバー部材を、吸入側逆止弁および吐出側逆止弁を仕切部材との間に挟んで保持した状態で、レーザ溶着によって接合した形態を含む。この形態では、カバー部材を仕切部材にレーザ溶着すると同時に各逆止弁を装着することができ、各逆止弁を仕切部材に接合する手間やそのための接着剤等の接合材料が不要となり、生産性の向上が図られる。また、仕切部材とカバー部材との間のシール性が確保される。この形態では、仕切部材の少なくともカバー部材との接合部分をレーザ光吸収材料で形成し、カバー部材の少なくとも仕切部材との接合部分をレーザ光透過材料で形成すると、上記のように仕切部材とダイヤフラムをこれらの材料で形成した場合と同様にレーザ溶着が容易で安定した生産性を得ることができることから好ましい。 In the present invention, the partition member is formed with a cover member in which a suction port communicating with the suction flow channel and a discharge port communicating with the discharge flow channel are formed, and the suction side check valve and the discharge side check valve are defined as the partition member. In the state of being sandwiched and held between the two, it includes a form of joining by laser welding. In this form, each check valve can be mounted at the same time as the cover member is laser welded to the partition member, and the labor for joining each check valve to the partition member and a bonding material such as an adhesive are not required. The improvement of the property is achieved. Moreover, the sealing performance between the partition member and the cover member is ensured. In this embodiment, at least the joining portion of the partition member with the cover member is formed of a laser light absorbing material, and at least the joining portion of the cover member with the partition member is formed of a laser light transmitting material, the partition member and the diaphragm are formed as described above. As in the case of forming these with these materials, laser welding is easy and stable productivity can be obtained.
本発明によれば、一対のダイヤフラムの間に仕切部材を配置して仕切部材と各ダイヤフラムの間にポンプ室を一対の状態に区画し、各ダイヤフラムと仕切部材とをレーザ溶着で接合したので、小型化が図られるとともに十分な流量が確保されながら、ダイヤフラムと仕切部材とを、容易に、かつポンプ特性のバラツキが生じることなく、しかも十分なシール性をもって固着させることができるといった効果を奏する。 According to the present invention, the partition member is disposed between the pair of diaphragms, the pump chamber is partitioned into a pair of states between the partition member and each diaphragm, and each diaphragm and the partition member are joined by laser welding. While achieving miniaturization and ensuring a sufficient flow rate, the diaphragm and the partition member can be easily fixed without causing variations in pump characteristics and with sufficient sealing performance.
以下、図面を参照して本発明を具体化した一実施形態を説明する。
図1は一実施形態に係る液体圧送用のダイヤフラムポンプ(以下、ポンプと略称)1を示しており、(a)は一部断面平面図、(b)は(a)のB−B線矢視図、(c)は(a)のC−C線矢視図である。また、図2はポンプ1の分解斜視図である。これら図に示すように、ポンプ1は、矩形薄板状の仕切板(仕切部材)10の表面側と裏面側に同じ構成のアクチュエータ30が貼り付けられたもので、仕切板10の厚さの中央を対称中心面として表裏対称に構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a diaphragm pump (hereinafter abbreviated as a pump) 1 for liquid pumping according to an embodiment, wherein (a) is a partially sectional plan view, and (b) is a BB line arrow of (a). (C) is a CC line arrow view of (a). FIG. 2 is an exploded perspective view of the
図1(a),(b)および図2に示すように、仕切板10は、矩形板状の本体部11を主たる部分としており、この本体部11の一辺に、表裏方向に突出する長方形状の接続板部12が一体に形成されている。接続板部12には、吸入管21Aおよび吐出管21Bを有するパイプユニット(カバー部材)20がレーザ溶着によって接合されている。
As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, the
仕切板10の本体部11の両面には、浅い円形の凹所13がそれぞれ形成されており、これら凹所13内には、表裏面に貫通する断面円形の2つの孔14a,14bが、接続板部12の延びる方向に所定の間隔をおいて形成されている。これら孔14a,14bの軸方向は本体部11の厚さ方向と平行であり、一方が吸入側連通路14aとされ、他方が吐出側連通路14bとされている。
Shallow
図1(a)に示すように、凹所13の中心Oは本体部11の中心にほぼ一致しており、各連通路14a,14bは本体部11の中心よりも接続板部12側に偏った位置に、かつ中心から等距離の位置に形成されている。仕切板10の内部には、接続板部12の外部から、吸入側連通路14aおよび吐出側連通路14bに貫通する吸入流路15aおよび吐出流路15bが形成されている。これら流路15a,15bは、接続板部12に直交する方向に延びており、かつ仕切板10の厚さの中央に形成されている。
As shown in FIG. 1A, the center O of the
上記パイプユニット20は、接続板部12と同形状・同寸法の長方形状のユニット板部20aの外面側に、該外面に直交する吸入管21Aと吐出管21Bとが長手方向に間隔をおいて形成されたものである。図1(a)に示すように、吸入管21Aおよび吐出管21Bの先端は吸入口21aおよび吐出口21bとされ、パイプユニット20内には、吸入口21aおよび吐出口21bからユニット板部20aの内面(仕切板10の接続板部12への接合面)にわたって吸入流路22aおよび吐出流路22bがそれぞれ貫通形成されている。これら吸入流路22aおよび吐出流路22bは、パイプユニット20のユニット板部20aが接続板部12に合わせて接合された状態で、仕切板10側の吸入流路15aおよび吐出流路15bに、それぞれ連通している。
The
図1(a)に示すように、仕切板10側およびパイプユニット20側の各吸入流路15a,22a、吐出流路15b、22bは連続し、1つの吸入流路16Aおよび1つの吐出流路16Bを構成する。そして、これら吸入流路16A、吐出流路16Bは、仕切板10とパイプユニット20の間に挟んで設けられた吸入側逆止弁17Aおよび吐出側逆止弁17Bによって開閉させられる。
As shown in FIG. 1A, the
吸入側逆止弁17Aは、液体を吸入口21aから吸入側連通路14a方向へ吸入する流れのみを許容し、吸入流路16Aで液体の排出が起こらないようにするものである。吐出側逆止弁17Bは、液体を吐出側連通路14bから吐出口21b方向へ排出する流れのみを許容し、吐出流路16Bで液体の吸入が起こらないようにするものである。各逆止弁17A,17Bは弾性を有する薄板状のゴム等によりなるもので、図1(c)に示すように、可動するベローズ状の弁本体17cの一端に固定片17dが形成されており、固定される固定片17dに対して弁本体17cが撓んで流路を開閉するように作用する。
The suction-
図1(a)に示すように、パイプユニット20側の吸入流路22aの内部側(接続板部12側)の開口23aの周囲には、矩形状の浅い凹所が弁座24aとして形成されている。一方、仕切板10側の吸入流路15aの外部側(接続板部12側)の開口18aの周囲であって弁座24aへの対向面には、矩形凹所18が形成されている。弁座24aには、吸入側逆止弁17Aが嵌め込まれている。この逆止弁17Aは、固定片17dが、対向する接続板部12の外面と弁座24aとに圧縮状態で挟まれており、これによって弁本体17cが矩形凹所18側に揺動可能とされた片持ちの装着状態が保持されている。そして、通常は弁本体17cがパイプユニット20側の吸入流路22aの開口23aを閉塞している。
As shown in FIG. 1A, a rectangular shallow recess is formed as a
また、仕切板10側の吐出流路15bの外部側の開口18bの周囲には、矩形状の浅い凹所が弁座19bとして形成されている。一方、パイプユニット20側の吐出流路22bの内部側の開口23bの周囲であって弁座19bへの対向面には、矩形凹所23が形成されている。弁座19bには、吐出側逆止弁17Bが嵌め込まれている。この逆止弁17Bは、固定片17dが、対向するパイプユニット20のユニット板部20aの内面(接続板部12との接合面)と弁座19bとに圧縮状態で挟まれており、これによって弁本体17cが矩形凹所23側に揺動可能とされた片持ちの装着状態が保持されている。そして、通常は弁本体17cが仕切板10側の吐出流路15bの開口18bを閉塞している。
A rectangular shallow recess is formed as a
吸入側逆止弁17Aによると、吸入口21aから吸入される液体の流動圧を受けると弁本体部17cが仕切板10側に撓んで矩形凹所18a内に入り込み、これによって開口23aが開き、吸入流路16Aが開通状態となる。この時、吐出側逆止弁17Bは弁本体17cが吸入圧で仕切板10側に引き込まれて弁座19bに密着し、これによって仕切板10側の開口18bが塞がれ、吐出流路16Bは閉塞する。
According to the suction-
また、吐出側逆止弁17Bによると、吐出側連通路14bから吐出流路15bを経て流動してくる液体の流動圧を受けると弁本体17cがパイプユニット20側に撓んで矩形凹所23内に入り込み、これによって開口18bが開き、吐出流路16Bが開通状態となる。この時、吸入側逆止弁17Aは弁本体17cが吐出圧で仕切板10側に押し付けられて弁座24aに密着し、これによってパイプユニット20側の開口23aが塞がれ、吸入流路16Aは閉塞する。
Further, according to the discharge
次に、上記アクチュエータ30を説明する。
仕切板10の表側および裏側にそれぞれ設けられた同一構成のアクチュエータ30は、図1(b)および図2に示すように、樹脂製薄膜からなる矩形状の樹脂ダイヤフラム31に、圧電素子33が貼り合わせられた金属製薄膜からなる矩形状の金属ダイヤフラム32を貼り合わせてなるものである。樹脂ダイヤフラム31への金属ダイヤフラム32の接合、および金属ダイヤフラム32への圧電素子33の接合は、いずれも接着剤による接着でなされている。金属ダイヤフラム32は、図2に示すように複数の円弧状のスリット32aが形成されることにより、それらスリット32aの内側が可動部32b、外側が固定部32cとされ、可動部32bの表面に圧電素子33が接着されている。
Next, the
As shown in FIGS. 1B and 2, the
仕切板10の両面であって凹所13の周囲の平面13dには、アクチュエータ30の樹脂ダイヤフラム31が合わせられ、この樹脂ダイヤフラム31を仕切板10にレーザ溶着することによって接合されている。このようにアクチュエータ30が仕切板10に接合されることにより、凹所13はアクチュエータ30に塞がれ、それら凹所13がポンプ室34として区画されている。アクチュエータ30は、圧電素子33に所定のサイン波や矩形波等の交流信号(駆動信号)が与えられると、各ダイヤフラム31,32が仕切板10に対して離れたり近付いたりする方向に撓んで振動し、図3(a)に示すように仕切板10から離れる方向に撓むとポンプ室34の容積が増大し、反対に図3(b)に示すように仕切板10に近付く方向に撓むとポンプ室34の容積が減少する。
The
アクチュエータ30の樹脂ダイヤフラム31が仕切板10にレーザ溶着された部分は、図1(a)および図2に示すように、ポンプ室34の周囲に所定の幅をもって環状に形成された封止部41とされている。封止部41は全周にわたって切れ目なく連続しており、ポンプ室34内の液体が仕切板10と樹脂ダイヤフラム31との間から外部に漏出するおそれがないように、封止部41において仕切板10と樹脂ダイヤフラム31とが液密的にレーザ溶着されている。
A portion where the
ここで、ポンプ1を構成する各要素の材質について述べておくと、仕切板10、樹脂ダイヤフラム31、パイプユニット20は、COC(シクロオレフィン・コポリマー:環状オレフィン共重合体)、PC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)等の、レーザ溶着に適した樹脂が好適に用いられる。また、金属ダイヤフラム32はリン青銅やステンレス等が好適に用いられる。
Here, the material of each element constituting the
以上が一実施形態のポンプ1の構成であり、このポンプ1は次のようにして組み立てられる。
まず、仕切板10に各樹脂ダイヤフラム31を位置決めして重ね合わせ、樹脂ダイヤフラム31側から封止部41に相当する箇所にYAGレーザ、半導体レーザ等のレーザ光線を照射し、仕切板10に樹脂ダイヤフラム31をレーザ溶着する。続いて、予め圧電素子33が接着された金属ダイヤフラム32を接着剤によって樹脂ダイヤフラム31に接着する。次いで、各逆止弁17A,17Bを各弁座24a,19bに嵌め込み、パイプユニット20を仕切板10の接続板部12に位置決めして合わせる。
The above is the configuration of the
First, the
そして、まずパイプユニット20側からレーザ光線を各弁座24a,19bの周囲に相当する箇所に照射して、パイプユニット20のユニット板部20aを仕切板10の接続板部12にレーザ溶着する。これによって各逆止弁17A,17Bは、固定片17dがパイプユニット20と仕切板との間に挟まれた装着状態が保持される。また、パイプユニット20のユニット板部20aと仕切板10の接続板部12との間から液体が外部に漏出するおそれがないように弁座19b,24a,矩形凹所18,23の周囲が封止される。次に、パイプユニット20のユニット板部20aの周縁部分を、同様にして仕切板10の接続板部12にレーザ溶着する。接続板部12へのパイプユニット20のレーザ溶着部分は、図1(a)〜(c)の符号42で示すように、接続板部12の縁よりもやや内側で長方形状とされる。また、各逆止弁17A,17Bを保持して封止するためのレーザ溶着部分は、図1(a)〜(c)の符号43で示しており、これも長方形状とされている。
First, a laser beam is irradiated from the
本実施形態のポンプ1では、各アクチュエータ30の圧電素子33に対し、各アクチュエータ30の樹脂ダイヤフラム31および金属ダイヤフラム32が、仕切板10から離れる方向に撓んでポンプ室34が拡大する吸入動作と、仕切板10に近付く方向に撓んでポンプ室34が縮小する吐出動作とが、ともに同期して同じ動作が生じるように、すなわち同位相で駆動されるように上記交流電流が与えられる。同位相で駆動することにより、アクチュエータ30が2つあっても駆動用の回路を単純に制御することができるといった利点がある。液体の吸入動作および吐出動作は、以下の通りになされる。
In the
[1]液体吸入動作:図3(a)
各アクチュエータ30の樹脂ダイヤフラム31および金属ダイヤフラム32が仕切板10から離れる方向に撓み、各ポンプ室34の容積が増大してこれらポンプ室34内が負圧になり、吸入側逆止弁17Aが開き、吐出側逆止弁17Bは閉じる。液体はパイプユニット20の吸入口21aから吸入流路16A(パイプユニット20側の吸入流路22aと仕切板10側の吸入流路15a)を通って吸入側連通路14aに入り、さらにこの吸入側連通路14aから分岐して仕切板10の両側の各ポンプ室34内に吸引される。
[1] Liquid suction operation: FIG.
The
[2]液体吐出動作:図3(b)
各アクチュエータ30の各ダイヤフラム31,32が仕切板10に近付く方向に撓み、各ポンプ室34の容積が減少してポンプ室34内は正圧になり、吸入側逆止弁17Aが閉じ、吐出側逆止弁17Bは開く。そして、各ポンプ室34内に溜まっていた液体が、吐出側連通路14bを経て吐出流路15bに流入して合流し、さらに開いている吐出側逆止弁17Bを通ってパイプユニット20側の吐出流路17Bを流れ、吐出口21bから吐出される。
[2] Liquid discharge operation: FIG.
The
以上の吸入/吐出の動作が繰り返されることによってポンプ作用が連続的に生じ、液体が圧送される。この吸入/吐出動作はポンプ1内に液体が充満している時に生じるものであるが、内部に液体が充満していない初期の状態から液体を吸引する自己吸引時には、上記のポンプ作用によって内部の空気が吐出されていくことにより液体が徐々に吸入されていく。
By repeating the above suction / discharge operations, the pump action is continuously generated, and the liquid is pumped. This suction / discharge operation occurs when the
本実施形態のポンプ1によると、一対のアクチュエータ30(厳密にはアクチュエータ30を構成する樹脂ダイヤフラム31)と仕切板10とは、ポンプ室34の周囲においてレーザ溶着され封止部41が形成されることにより互いに接合される。このためアクチュエータ30と仕切板10とを容易に、かつ一定の接合状態をもって接合させることができ、その結果として生産性の向上が図られる。また、レーザ溶着によって一定の接合状態が得られることによりアクチュエータ30の動作を一律とすることができ、その結果、製品間にバラツキが生じにくくなり、高品質で安定した製品を得ることができる。
According to the
また、2つのポンプ室34が仕切板10の両側に配置されており、これらポンプ室34を連通する吸入側および吐出側の各連通路14a,14bが仕切板10に形成されてポンプ1内にあるので、小型化が図られる。また、封止部41はポンプ室34の周囲に配されており、一方、吸入流路15aおよび吐出流路15bは仕切板10の内部を貫通して形成されているため、これら流路15a,15bが封止部41には干渉せず、その結果、アクチュエータ30の樹脂ダイヤフラム31を仕切板10にレーザ溶着することを確実かつ容易に行えるとともに、仕切板10と樹脂ダイヤフラム31とのシール性が確保される。さらにこれらの構成によって圧縮比を大きくすることができ、このため、例え気泡がポンプ室34内に入ったとしても、ポンプ圧力は液体を圧送するように有効に作用し、その結果、小型ながら流量の向上が図られる。
In addition, two
また、仕切板10においては、吸入側連通路14aおよび吐出側連通路14bが、仕切板10の本体部11の中心よりも吸入流路15aおよび吐出流路15bの開口18a,18b側にそれぞれ偏って配置されている。このため、それら吸入流路15aおよび吐出流路15bの長さは比較的短くなり、これは、デッドスペースが少なくなって圧縮比が向上するという利点を招来する。加えて、仕切板10を金型を用いた射出成形で製造する場合、吸入流路15aおよび吐出流路15bを形成するためのピン状の中子を短くすることができることになり、このように中子が短くなることは中子が破損しにくくなることにつながり、その結果、仕切板10を製造しやすくなり、また歩留まりも向上するといった利点が生じる。なお、図1(a)に示すように、仕切板10の両面に、各連通路14a,14bの開口から中心側にせり出して湾曲し、これら開口をつなぐU字状の浅い溝13cを形成すると、この溝13cを液体が流動することにより流動抵抗が低下するので好ましい。また、吐出時にはポンプ室34の容積が減少するが、この溝13cによって液体の流路が確保されるといった利点もある。
In the
また、吸入側逆止弁17Aおよび吐出側逆止弁17Bは、これら逆止弁17A,17Bの周囲部分の仕切板10にパイプユニット20をレーザ溶着することにより装着されるので、各逆止弁17A,17Bを仕切板10あるいはパイプユニット20に接合する手間やそのための接着剤等の接合材料が不要となり、生産性の向上が図られる。また、仕切板10とパイプユニット20との間のシール性が確保される。
The suction
なお、レーザ溶着で互いに接合される仕切板10と樹脂ダイヤフラム31、パイプユニット20のうち、仕切板10をレーザ光吸収材料で形成し、一方、仕切板10にレーザ溶着で接合される樹脂ダイヤフラム31およびパイプユニット20をレーザ光透過材料で形成すると、レーザ光透過材料にレーザ光を透過させてレーザ光吸収材料からなる仕切板10を溶融させ、その溶融材料をレーザ光透過材料側に溶着させて接合させることができる。このように材料を選択することにより、レーザ溶着が容易となって安定した生産性を得ることができる。
Of the
レーザ光の吸収材料および透過材料としては、上記COC樹脂等であって、前者が黒色、後者が透明といったように、色によってレーザ光線の吸収性および透過性を与えることができる。すなわち本実施形態では、仕切板10が黒色の樹脂で形成され、樹脂ダイヤフラム31およびパイプユニット20が透明な樹脂で形成されることが1つの形態として挙げられる。なお、全体がこのような色でなくてもよく、仕切板10にあっては、少なくとも、樹脂ダイヤフラム31がレーザ溶着される封止部41と、パイプユニット20のレーザ溶着部分42,43に対応する部分が黒色樹脂(レーザ光線吸収部材)で形成されていればよい。また、樹脂ダイヤフラム31にあっては封止部41、パイプユニット20にあっては仕切板10へのレーザ溶着部分42,43に対応する部分が、それぞれ透明樹脂(レーザ光線透過部材)で形成されていればよい。
The laser light absorbing material and the transmitting material are the above-mentioned COC resin or the like, and the laser beam can be absorbed and transmitted depending on the color such that the former is black and the latter is transparent. That is, in this embodiment, it is mentioned as one form that the
1…ダイヤフラムポンプ
10…仕切板(仕切部材)
14a…吸入側連通路
14b…吐出側連通路
16A…吸入流路
16B…吐出流路
17A…吸入側逆止弁
17B…吐出側逆止弁
18a…吸入流路の開口
18b…吐出流路の開口
20…パイプユニット(カバー部材)
30…アクチュエータ
31…樹脂ダイヤフラム
32…金属ダイヤフラム
33…圧電素子(駆動手段)
34…ポンプ室
41…封止部
42,43…レーザ溶着部分
DESCRIPTION OF
14a ... suction
DESCRIPTION OF
34 ...
Claims (6)
これら一対のダイヤフラムの間に配置されて、自身と各ダイヤフラムとの間にポンプ室を一対の状態に区画する仕切部材と、
前記ポンプ室の周囲に設けられて前記仕切部材と前記一対のダイヤフラムとがレーザ溶着によって接合された封止部と、
前記各ダイヤフラムにそれぞれ設けられ、これらダイヤフラムを駆動して前記一対のポンプ室の容積を変更させる駆動手段と、
前記仕切部材に形成されて前記一対のポンプ室を互いに連通する連通路と、
前記仕切部材の内部に形成されて前記連通路に連通する吸入流路および吐出流路とを備えることを特徴とするダイヤフラムポンプ。 A pair of diaphragms arranged in parallel at a predetermined interval;
A partition member disposed between the pair of diaphragms, and partitioning the pump chamber into a pair of states between itself and each diaphragm;
A sealing portion provided around the pump chamber, in which the partition member and the pair of diaphragms are joined by laser welding;
Drive means provided on each of the diaphragms, and driving the diaphragms to change the volume of the pair of pump chambers;
A communication passage formed in the partition member and communicating with the pair of pump chambers;
A diaphragm pump, comprising: a suction flow path and a discharge flow path formed inside the partition member and communicating with the communication path.
さらに、前記仕切部材の少なくとも前記カバー部材との接合部分がレーザ光吸収材料で形成され、前記カバー部材の少なくとも前記仕切部材との接合部分がレーザ光透過材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のダイヤフラムポンプ。 A cover member in which a suction port communicating with the suction flow channel and a discharge port communicating with the discharge flow channel are respectively formed in the partition member partitions the suction side check valve and the discharge side check valve. In a state of being sandwiched and held between members, it is joined by laser welding,
Further, at least a joining portion of the partition member with the cover member is formed of a laser light absorbing material, and at least a joining portion of the cover member with the partition member is formed of a laser light transmitting material. The diaphragm pump in any one of Claims 1-5.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104806488A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | 胡军 | Parallel piezoelectric micro-pump |
| JP2016053371A (en) * | 2014-02-21 | 2016-04-14 | 株式会社村田製作所 | Fluid control device and pump |
| JP2018519468A (en) * | 2015-07-06 | 2018-07-19 | セコ・エッセ・ピ・アSeko S.P.A. | Membrane pump |
| WO2019151173A1 (en) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | 株式会社村田製作所 | Fluid control device |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105889039A (en) * | 2014-11-10 | 2016-08-24 | 林淑媛 | Double-ceramic-chip piezoelectric pump |
| US20180209412A1 (en) * | 2016-01-29 | 2018-07-26 | Shenzhen Xingrisheng Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric ceramic air pump and construction method thereof |
| JP6739286B2 (en) | 2016-08-24 | 2020-08-12 | 株式会社Screenホールディングス | Pump device and substrate processing device |
| EP3814636B1 (en) * | 2018-06-26 | 2024-09-04 | MST Innovation GmbH | Improved micropump |
| CN110863977A (en) * | 2018-08-27 | 2020-03-06 | 研能科技股份有限公司 | Miniature fluid conveying device |
| CN111911392B (en) * | 2019-05-10 | 2023-04-21 | 研能科技股份有限公司 | micro piezoelectric pump |
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491904U (en) * | 1972-04-07 | 1974-01-09 | ||
| JP3890859B2 (en) * | 2000-07-26 | 2007-03-07 | 松下電工株式会社 | Method for manufacturing piezoelectric diaphragm pump |
| JP2002106469A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Diaphragm pump |
-
2006
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- 2007-01-18 WO PCT/JP2007/050644 patent/WO2007086296A1/en not_active Ceased
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104806488A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-29 | 胡军 | Parallel piezoelectric micro-pump |
| CN104806488B (en) * | 2014-01-24 | 2018-11-06 | 胡军 | A kind of parallel piezoelectric micropump |
| JP2016053371A (en) * | 2014-02-21 | 2016-04-14 | 株式会社村田製作所 | Fluid control device and pump |
| JP2018519468A (en) * | 2015-07-06 | 2018-07-19 | セコ・エッセ・ピ・アSeko S.P.A. | Membrane pump |
| WO2019151173A1 (en) * | 2018-01-30 | 2019-08-08 | 株式会社村田製作所 | Fluid control device |
| CN111656014A (en) * | 2018-01-30 | 2020-09-11 | 株式会社村田制作所 | fluid control device |
| GB2582870A (en) * | 2018-01-30 | 2020-10-07 | Murata Manufacturing Co | Fluid control device |
| GB2582870B (en) * | 2018-01-30 | 2022-07-20 | Murata Manufacturing Co | Fluid control apparatus |
| US11852128B2 (en) | 2018-01-30 | 2023-12-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric pump arrangement having a valve diaphragm and pressure vessel |
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| Publication number | Publication date |
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