(57)【要約】【課題】単位時間あたりの流体の吐出量が大きいダイヤフラム式ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】ダイヤフラム式ポンプ１は、膜張設口２０ａ、２０ｂと流入口２２ａと流出口２２ｂとポンプ室２４ａ、２４ｂとを有するケース２と、複数の電極膜３００ａと一対の電極膜３００ａの間に介装され印加電圧の変化により面方向に伸縮する誘電膜３０１ａとを有し膜張設口２０ａ、２０ｂを封止する膜部材３ａ、３ｂと、膜部材３ａ、３ｂを付勢する付勢部材６ａ、６ｂと、を備える。低電圧状態においては、付勢部材６ａ、６ｂが付勢力を蓄積している。高電圧状態においては、膜部材３ａ、３ｂが面方向に伸張しようとして弛緩し、膜部材３ａ、３ｂの弛緩量に応じて、付勢部材６ａ、６ｂが、付勢力により膜部材３ａ、３ｂを変形させ、ポンプ室２４ａ、２４ｂの容積を増加または減少させる。【選択図】図１
2010163925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の膜張設口と、流体が流入する流入口と、該流体が流出する流出口と、該流入口および該流出口に連通するポンプ室と、を有し、該ポンプ室の容積を増減させる際に変形しない剛性を有するケースと、
複数の電極膜と、複数の該電極膜のうち少なくとも一対の該電極膜の間に介装され、一対の該電極膜間の印加電圧の変化により面方向に伸縮する誘電体エラストマー製の誘電膜と、を有し、周縁部が該膜張設口の口縁部に固定された状態で、複数の該膜張設口の各々を封止する複数の膜部材と、
複数の該膜部材に、該膜部材の該面方向に対して交差する駆動方向に、付勢力を加える付勢部材と、を備えてなり、
該印加電圧が低い低電圧状態においては、該付勢部材が付勢力を蓄積しており、
該低電圧状態と比較して該印加電圧が高い高電圧状態においては、該周縁部が該口縁部に固定された状態で、該膜部材が該面方向に伸張しようとして弛緩し、該膜部材の弛緩量に応じて、該付勢部材が、蓄積した該付勢力を解放することにより、該膜部材を該駆動方向に変形させ、該ポンプ室の容積を増加または減少させるダイヤフラム式ポンプ。
【請求項２】
前記膜部材は、前記ポンプ室に表出する前記電極膜と、前記流体および前記付勢部材と、の間の導通を遮断する絶縁膜を有する請求項１に記載のダイヤフラム式ポンプ。
【請求項３】
前記ケースは、筒状を呈しており、
複数の前記膜張設口は、該ケースの軸方向一端に開口する第一膜張設口と、該ケースの軸方向他端に開口する第二膜張設口と、であり、
複数の前記膜部材は、該第一膜張設口を封止する第一膜部材と、該第二膜張設口を封止する第二膜部材と、であり、
さらに、前記ポンプ室を、軸方向に並ぶ、該第一膜部材側の第一ポンプ室と該第二膜部材側の第二ポンプ室とに、前記流体が流動可能な状態で、仕切る仕切壁部を備え、
前記付勢部材は、該第一ポンプ室に収容され該仕切壁部と該第一膜部材との間に介装される第一付勢部材と、該第二ポンプ室に収容され該仕切壁部と該第二膜部材との間に介装される第二付勢部材と、である請求項１または請求項２に記載のダイヤフラム式ポンプ。
【請求項４】
前記ケースは、筒状を呈しており、
複数の前記膜張設口は、該ケースの軸方向一端に開口する第一膜張設口と、該ケースの軸方向他端に開口する第二膜張設口と、であり、
複数の前記膜部材は、該第一膜張設口を封止する第一膜部材と、該第二膜張設口を封止する第二膜部材と、であり、
前記付勢部材は、該第一膜部材と該第二膜部材との間に介装されている請求項１または請求項２に記載のダイヤフラム式ポンプ。
【請求項５】
前記低電圧状態における前記付勢部材と前記膜部材とのばね定数比は、１以下であり、
負荷の無い自然状態の該付勢部材の軸方向全長を１００％として、該付勢部材の該自然状態に対する該低電圧状態の軸方向変形量は、２０％以上である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のダイヤフラム式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電歪する膜部材を用いて流体を圧送するダイヤフラム式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１の［図６］には、電歪する膜部材を用いたダイヤフラム式ポンプが開示されている。図１０に、同文献記載のダイヤフラム式ポンプの軸方向断面図を示す。図１０に示すように、同文献記載のダイヤフラム式ポンプ１００は、第一ケース１０１と、第二ケース１０２と、膜部材１０３と、コイルスプリング１０４と、を備えている。膜部材１０３は、第一ケース１０１と第二ケース１０２との間に介装されている。第一ケース１０１と膜部材１０３との間には、ポンプ室１０５が区画されている。第二ケース１０２と膜部材１０３との間には、スプリング室１０６が区画されている。コイルスプリング１０４は、スプリング室１０６に収容されている。また、コイルスプリング１０４は、第二ケース１０２底壁内面と膜部材１０３との間に、介装されている。
【０００３】
膜部材１０３は、コイルスプリング１０４により、ポンプ室１０５方向に付勢されている。膜部材１０３に電圧を印加すると、膜部材１０３が弛緩する。当該弛緩量に応じて、コイルスプリング１０４の付勢力により、膜部材１０３はポンプ室１０５方向に膨出する。このため、ポンプ室１０５の容積が減少する。電圧の印加を解除すると、コイルスプリング１０４の付勢力に抗して、自身の有する弾性復元力により、膜部材１０３が収縮する。このため、ポンプ室１０５の容積が増加する。このように、同文献記載のダイヤフラム式ポンプ１００は、膜部材１０３を変形させることにより、ポンプ室１０５の容積を増減させている。すなわち、流体を圧送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のダイヤフラム式ポンプ１００によると、膜部材１０３が一つしか配置されていない。このため、ポンプ室１０５の容積の変化量が小さい。したがって、単位時間あたりの流体の吐出量が小さい。
【０００６】
この点について、同文献の［図１７］には、二つの膜部材を有するダイヤフラム式アクチュエータ（ダイヤフラム式ポンプではない）が開示されている。同文献記載のダイヤフラム式アクチュエータは、蛇腹筒部と、一対の電歪する膜部材と、を備えている。一対の膜部材は、蛇腹筒部の軸方向両端の開口部を封止している。蛇腹筒部の内部には、動作室が区画されている。動作室には、流体が液密的に収容されている。流体は、蛇腹筒部の蛇腹が軸方向に伸張した状態で、動作室に封入される。つまり、蛇腹筒部には、常時、軸方向内側に弾性復元力が作用している。
【０００７】
一対の膜部材に電圧を印加すると、一対の膜部材が弛緩する。このため、膜部材は、軸方向内側にも、軸方向外側にも、変形可能である。ここで、蛇腹筒部には、軸方向内側に弾性復元力が作用している。このため、蛇腹筒部は、軸方向に収縮しようとする。一方、動作室の容積は、一定に保つ必要がある。したがって、蛇腹筒部の収縮分を補うため、一対の膜部材は軸方向外側に膨出する。当該膨出により、同文献記載のダイヤフラム式アクチュエータは、外部に駆動力を出力している。
【０００８】
同文献記載のダイヤフラム式アクチュエータを、ダイヤフラム式ポンプ１００に転用するのは困難である。その理由は、主位的には、ダイヤフラム式アクチュエータは、動作室の容積が不変であることを利用して、駆動力を出力するものだからである。すなわち、動作室の容積を一定に保つことを前提とするダイヤフラム式アクチュエータからは、ポンプ室１０５の容積変化を利用して流体を圧送するという着想は想起しえないからである。また、予備的には、仮に、同文献記載のダイヤフラム式アクチュエータをダイヤフラム式ポンプ１００に転用しても、流体を圧送する際、蛇腹筒部が径方向内外に撓んでしまい、膜部材の変形量に対する流体の吐出量が小さくなってしまうからである。つまり、流体の吐出効率が低くなってしまうからである。
【０００９】
本発明のダイヤフラム式ポンプは、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、単位時間あたりの流体の吐出量が大きく、流体の吐出効率が高いダイヤフラム式ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するため、本発明のダイヤフラム式ポンプは、複数の膜張設口と、流体が流入する流入口と、該流体が流出する流出口と、該流入口および該流出口に連通するポンプ室と、を有し、該ポンプ室の容積を増減させる際に変形しない剛性を有するケースと、複数の電極膜と、複数の該電極膜のうち少なくとも一対の該電極膜の間に介装され、一対の該電極膜間の印加電圧の変化により面方向に伸縮する誘電体エラストマー製の誘電膜と、を有し、周縁部が該膜張設口の口縁部に固定された状態で、複数の該膜張設口の各々を封止する複数の膜部材と、複数の該膜部材に、該膜部材の該面方向に対して交差する駆動方向に、付勢力を加える付勢部材と、を備えてなり、該印加電圧が低い低電圧状態においては、該付勢部材が付勢力を蓄積しており、該低電圧状態と比較して該印加電圧が高い高電圧状態においては、該周縁部が該口縁部に固定された状態で、該膜部材が該面方向に伸張しようとして弛緩し、該膜部材の弛緩量に応じて、該付勢部材が、蓄積した該付勢力を解放することにより、該膜部材を該駆動方向に変形させ、該ポンプ室の容積を増加または減少させることを特徴とする（請求項１に対応）。
【００１１】
本発明のダイヤフラム式ポンプは、複数の膜部材を備えている。このため、一例として、複数の膜部材を同時に駆動する場合、複数の膜部材が一回弛緩し収縮する際の、つまり単位ストロークあたりの、流体の吐出量が大きくなる。したがって、単位時間あたりの流体の吐出量が大きくなる。また、一例として、複数の膜部材を所定の時間差で駆動する場合、連続的に流体を吐出し続けることができる。このため、単位時間あたりの流体の吐出量が大きくなる。
【００１２】
また、本発明のダイヤフラム式ポンプによると、ケースが、ポンプ室の容積を増減させる際に変形しない剛性を有している。このため、流体を圧送する際、ケースが変形しない。したがって、ケースの剛性が低い場合と比較して、膜部材の変形量に対する流体の吐出量が大きくなる。つまり、流体の吐出効率が高くなる。
【００１３】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記付勢部材は、前記ポンプ室に収容されている構成とする方がよい。特許文献１に記載のダイヤフラム式ポンプ１００（前出図１０参照）によると、ポンプ室１０５とは別に、スプリング室１０６が必要である。このため、ダイヤフラム式ポンプ１００が大型化してしまう。この点、本構成によると、付勢部材がポンプ室に収容されている。このため、ダイヤフラム式ポンプ１００のスプリング室１０６のように、ポンプ室とは別に、付勢部材を収容するための室を設ける必要がない。したがって、小型化が可能である。
【００１４】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記膜部材は、前記ポンプ室に表出する前記電極膜と、前記流体および前記付勢部材と、の間の導通を遮断する絶縁膜を有する構成とする方がよい（請求項２に対応）。本構成によると、流体および付勢部材が導電性を有する場合、電極膜から流体および付勢部材に電流が流れるのを、防止することができる。
【００１５】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記ケースは、筒状を呈しており、複数の前記膜張設口は、該ケースの軸方向一端に開口する第一膜張設口と、該ケースの軸方向他端に開口する第二膜張設口と、であり、複数の前記膜部材は、該第一膜張設口を封止する第一膜部材と、該第二膜張設口を封止する第二膜部材と、であり、さらに、前記ポンプ室を、軸方向に並ぶ、該第一膜部材側の第一ポンプ室と該第二膜部材側の第二ポンプ室とに、前記流体が流動可能な状態で、仕切る仕切壁部を備え、前記付勢部材は、該第一ポンプ室に収容され該仕切壁部と該第一膜部材との間に介装される第一付勢部材と、該第二ポンプ室に収容され該仕切壁部と該第二膜部材との間に介装される第二付勢部材と、である構成とする方がよい（請求項３に対応）。
【００１６】
本構成によると、第一付勢部材により第一膜部材が駆動される。並びに、第二付勢部材により第二膜部材が駆動される。すなわち、第一膜部材と第二膜部材とが、各々、独立して駆動される。このため、仮に、何らかの事情により、一方の膜部材が動かなくなっても、他方の膜部材で、流体を圧送することができる。
【００１７】
（４）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記ケースは、筒状を呈しており、複数の前記膜張設口は、該ケースの軸方向一端に開口する第一膜張設口と、該ケースの軸方向他端に開口する第二膜張設口と、であり、複数の前記膜部材は、該第一膜張設口を封止する第一膜部材と、該第二膜張設口を封止する第二膜部材と、であり、前記付勢部材は、該第一膜部材と該第二膜部材との間に介装されている構成とする方がよい（請求項４に対応）。
【００１８】
本構成によると、第一膜部材と第二膜部材とで、付勢部材が共用化されている。このため、構造が簡単である。また、付勢部材以外の部材をポンプ室に配置する場合と比較して、ポンプ室の容積が大きくなる。
【００１９】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記低電圧状態における前記付勢部材と前記膜部材とのばね定数比は、１以下であり、負荷の無い自然状態の該付勢部材の軸方向全長を１００％として、該付勢部材の該自然状態に対する該低電圧状態の軸方向変形量は、２０％以上である構成とする方がよい（請求項５に対応）。
【００２０】
ここで、低電圧状態における付勢部材と膜部材とのばね定数比とは、（付勢部材のばね定数／膜部材のばね定数）をいう。
【００２１】
本構成によると、付勢部材と膜部材とのばね定数比が、１以下に設定されている。ばね定数比を１以下にしたのは、１超過の場合、大きな吐出性能が得にくくなるからである。
【００２２】
また、本構成によると、自然状態の付勢部材の軸方向全長を１００％として、付勢部材の自然状態に対する低電圧状態の軸方向変形量が、２０％以上に設定されている。軸方向変形量を２０％以上にしたのは、２０％未満の場合、低電圧状態と高電圧状態とを切り替える際の膜部材の変形量が小さくなるからである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、単位時間あたりの流体の吐出量が大きく、流体の吐出効率が高いダイヤフラム式ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第一実施形態のダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における軸方向断面図である。
【図２】同ダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における斜視図である。
【図３】同ダイヤフラム式ポンプの分解斜視図である。
【図４】第一膜部材の伸縮膜の分解斜視図である。
【図５】図１の枠Ｖ内の拡大図である。
【図６】同ダイヤフラム式ポンプの高電圧状態における軸方向断面図である。
【図７】第二実施形態のダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における軸方向断面図である。
【図８】同ダイヤフラム式ポンプの分解斜視図である。
【図９】同ダイヤフラム式ポンプの高電圧状態における軸方向断面図である。
【図１０】従来のダイヤフラム式ポンプの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のダイヤフラム式ポンプの実施の形態について説明する。
【００２６】
＜第一実施形態＞
［冷却回路］
まず、本実施形態のダイヤフラム式ポンプが配置される冷却回路について説明する。図１に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における軸方向断面図を示す。図１に示すように、冷却回路Ｃには、ダイヤフラム式ポンプ１と、流出側逆止弁Ｖｂと、熱源と、放熱器と、流入側逆止弁Ｖａと、が配置されている。冷却回路Ｃには、冷却液が循環している。冷却液は、本発明の流体に含まれる。冷却液は、ダイヤフラム式ポンプ１から吐出され、流出側逆止弁Ｖｂを通過し、熱源を冷却する。熱源を冷却することにより高温になった冷却液は、放熱器で冷却される。放熱器で冷却された冷却液は、流入側逆止弁Ｖａを通過し、再びダイヤフラム式ポンプ１に流入する。このようにして、冷却液は、冷却回路Ｃを循環している。
【００２７】
［ダイヤフラム式ポンプの構成］
次に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１の構成について説明する。図２に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における斜視図を示す。図３に、同ダイヤフラム式ポンプの分解斜視図を示す。
【００２８】
図１〜図３に示すように、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１は、ケース２と、第一膜部材３ａと、第二膜部材３ｂと、第一コイルスプリング４ａと、第二コイルスプリング４ｂと、仕切壁部５と、第一スプリング座部材６ａと、第二スプリング座部材６ｂと、流入筒部７ａと、流出筒部７ｂと、を備えている。第一コイルスプリング４ａは、本発明の第一付勢部材に含まれる。第二コイルスプリング４ｂは、本発明の第二付勢部材に含まれる。
【００２９】
（ケース２）
ケース２は、樹脂製であって、円筒状を呈している。ケース２の上端（軸方向一端）には、第一膜張設口２０ａが開設されている。ケース２の筒壁部の外周面の上端付近には、第一膜固定溝２３ａが凹設されている。第一膜固定溝２３ａは、筒壁部の外周面の周方向に延在している。ケース２の筒壁部の外周面の下端付近には、第二膜固定溝２３ｂが凹設されている。第二膜固定溝２３ｂは、筒壁部の外周面の周方向に延在している。ケース２の下端（軸方向他端）には、第二膜張設口２０ｂが開設されている。ケース２の筒壁部の軸方向略中央には、流入筒部固定孔２１ａと流出筒部固定孔２１ｂとが、穿設されている。流入筒部固定孔２１ａと流出筒部固定孔２１ｂとは、ケース２の周方向に略１８０°対向して配置されている。流入筒部固定孔２１ａの径方向内側端には、流入口２２ａが配置されている。流出筒部固定孔２１ｂの径方向内側端には、流出口２２ｂが配置されている。
【００３０】
（流入筒部７ａ、流出筒部７ｂ）
流入筒部７ａは、樹脂製であって、円筒状を呈している。流入筒部７ａは、流入筒部固定孔２１ａに挿入され、固定されている。流入筒部７ａは、流入側逆止弁Ｖａの下流側に配置されている。
【００３１】
流出筒部７ｂは、樹脂製であって、円筒状を呈している。流出筒部７ｂは、流出筒部固定孔２１ｂに挿入され、固定されている。流出筒部７ｂは、流出側逆止弁Ｖｂの上流側に配置されている。
【００３２】
（仕切壁部５）
仕切壁部５は、樹脂製であって、円板状を呈している。仕切壁部５は、流入用切欠部５０ａと、流出用切欠部５０ｂと、第一スプリング座５１ａと、第二スプリング座５１ｂと、を備えている。
【００３３】
流入用切欠部５０ａおよび流出用切欠部５０ｂは、各々、半円状を呈している。流入用切欠部５０ａと流出用切欠部５０ｂとは、仕切壁部５の周方向に略１８０°対向して配置されている。仕切壁部５は、ケース２内部の軸方向略中央（図３にハッチングで示す。）に固定されている。流入用切欠部５０ａは、流入口２２ａの径方向内側に配置されている。流出用切欠部５０ｂは、流出口２２ｂの径方向内側に配置されている。第一スプリング座５１ａは、短軸円柱状を呈している。第一スプリング座５１ａは、仕切壁部５の上面略中央に形成されている。第二スプリング座５１ｂは、短軸円柱状を呈している。第二スプリング座５１ｂは、仕切壁部５の下面略中央に形成されている。
【００３４】
（第一膜部材３ａ、第二膜部材３ｂ）
第一膜部材３ａは、上方の伸縮膜３０ａと、下方の絶縁膜３１ａと、を備えている。第一膜部材３ａは、ケース２の第一膜張設口２０ａに、所定の張力で張設されている。第一膜部材３ａの周縁部は、ケース２の第一膜固定溝２３ａに入り込んだ状態で、径方向外側からクランプリング３２ａにより締め付けられている。ケース２の内部には、第一膜部材３ａと仕切壁部５とに仕切られて、第一ポンプ室２４ａが配置されている。第一ポンプ室２４ａは、流入用切欠部５０ａを介して、流入口２２ａに連通している。また、第一ポンプ室２４ａは、流出用切欠部５０ｂを介して、流出口２２ｂに連通している。
【００３５】
第二膜部材３ｂは、下方の伸縮膜３０ｂと、上方の絶縁膜３１ｂと、を備えている。第二膜部材３ｂは、ケース２の第二膜張設口２０ｂに、所定の張力で張設されている。第二膜部材３ｂの周縁部は、ケース２の第二膜固定溝２３ｂに入り込んだ状態で、径方向外側からクランプリング３２ｂにより締め付けられている。ケース２の内部には、第二膜部材３ｂと仕切壁部５とに仕切られて、第二ポンプ室２４ｂが配置されている。第二ポンプ室２４ｂは、流入用切欠部５０ａを介して、流入口２２ａに連通している。また、第二ポンプ室２４ｂは、流出用切欠部５０ｂを介して、流出口２２ｂに連通している。
【００３６】
第一膜部材３ａの積層構造について説明する。図４に、第一膜部材の伸縮膜の分解斜視図を示す。図５に、図１の枠Ｖ内の拡大図を示す。図４、図５に示すように、伸縮膜３０ａは、六層の電極膜３００ａと、五層の誘電膜３０１ａと、を備えている。六層の電極膜３００ａと五層の誘電膜３０１ａとは、電極膜３００ａが最上層および最下層になるように、上下方向に交互に積層されている。電極膜３００ａは、導電性カーボンブラックを分散させたアクリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。電極膜３００ａは、誘電膜３０１ａの伸縮を規制しないように、伸縮可能である。六層の電極膜３００ａのうち、三層の電極膜３００ａは、スイッチＳを介して、電源のプラス側に接続されている。六層の電極膜３００ａのうち、残りの三層の電極膜３００ａは、電源のマイナス側に接続されている。プラス側の電極膜３００ａとマイナス側の電極膜３００ａとは、誘電膜３０１ａを介して、上下方向に隣接している。誘電膜３０１ａは、ニトリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。誘電膜３０１ａは、電極膜３００ａよりも、大径である。絶縁膜３１ａは、ニトリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。絶縁膜３１ａは、最下層の電極膜３００ａの下面に接合されている。絶縁膜３１ａは、伸縮膜３０ａの伸縮を規制しにくいように、伸縮可能である。
【００３７】
第二膜部材３ｂの積層構造は、上記第一膜部材３ａの積層構造と、同様である。第二膜部材３ｂを構成する各膜の積層順序と、上記第一膜部材３ａを構成する各膜の積層順序と、は上下逆さまである。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００３８】
（第一スプリング座部材６ａ、第二スプリング座部材６ｂ）
第一スプリング座部材６ａは、樹脂製であって、短軸の段付き円柱状を呈している。第一スプリング座部材６ａは、大径部６０ａと、小径部６１ａと、を備えている。大径部６０ａは、円形の平板状を呈している。大径部６０ａは、絶縁膜３１ａの下面に固定されている。小径部６１ａは、大径部６０ａの下面から下方に突設されている。第一スプリング座部材６ａは、仕切壁部５の第一スプリング座５１ａの上方に配置されている。
【００３９】
第二スプリング座部材６ｂは、樹脂製であって、短軸の段付き円柱状を呈している。第二スプリング座部材６ｂは、大径部６０ｂと、小径部６１ｂと、を備えている。大径部６０ｂは、円形の平板状を呈している。大径部６０ｂは、絶縁膜３１ｂの上面に固定されている。小径部６１ｂは、大径部６０ｂの上面から上方に突設されている。第二スプリング座部材６ｂは、仕切壁部５の第二スプリング座５１ｂの下方に配置されている。
【００４０】
（第一コイルスプリング４ａ、第二コイルスプリング４ｂ）
第一コイルスプリング４ａは、金属製であって、第一ポンプ室２４ａに収容されている。第一コイルスプリング４ａの上端は、第一スプリング座部材６ａに固定されている。第一コイルスプリング４ａの下端は、仕切壁部５の第一スプリング座５１ａに固定されている。第一コイルスプリング４ａは、自然状態（無負荷状態）に対して軸方向に圧縮された状態で、第一スプリング座部材６ａと仕切壁部５との間に、介装されている。第一コイルスプリング４ａは、第一膜部材３ａに、上向きの付勢力を加えている。
【００４１】
第二コイルスプリング４ｂは、金属製であって、第二ポンプ室２４ｂに収容されている。第二コイルスプリング４ｂの下端は、第二スプリング座部材６ｂに固定されている。第二コイルスプリング４ｂの上端は、仕切壁部５の第二スプリング座５１ｂに固定されている。第二コイルスプリング４ｂは、自然状態に対して軸方向に圧縮された状態で、第二スプリング座部材６ｂと仕切壁部５との間に、介装されている。第二コイルスプリング４ｂは、第二膜部材３ｂに、下向きの付勢力を加えている。
【００４２】
［ダイヤフラム式ポンプの動き］
次に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１の動きについて説明する。図６に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプの高電圧状態における軸方向断面図を示す。
【００４３】
（低電圧状態から高電圧状態に切り替える場合の動き）
図１に示す低電圧状態から図６に示す高電圧状態に切り替える場合は、図４に示すスイッチＳを閉成する。スイッチＳを閉成すると、プラス側の三層の電極膜３００ａと、マイナス側の三層の電極膜３００ａと、の間に電圧が印加される。このため、誘電膜３０１ａを介して上下方向に隣接する一対の電極膜３００ａ間に、静電引力が発生する。当該静電引力により、誘電膜３０１ａは、上下方向（膜厚方向）から圧縮される。並びに、誘電膜３０１ａは、圧縮された分だけ、径方向（面方向）に伸張しようとする。ここで、誘電膜３０１ａ（つまり膜部材３ａ）の周縁部は、クランプリング３２ａにより、固定されている。このため、誘電膜３０１ａは、径方向に伸張できず、弛緩する。また、誘電膜３０１ａに追随して、電極膜３００ａ、絶縁膜３１ａも弛緩する。したがって、第一膜部材３ａ全体が弛緩する。
【００４４】
図１に示す低電圧状態において、第一膜部材３ａは、第一コイルスプリング４ａにより、上向きに付勢されている。当該付勢力により、第一膜部材３ａは、図６に示すように、上方に膨出する。第一膜部材３ａと同様に、第二膜部材３ｂに電圧を印加すると、第二膜部材３ｂは、第二コイルスプリング４ｂの付勢力により、下方に膨出する。
【００４５】
第一膜部材３ａおよび第二膜部材３ｂが膨出すると、その分、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂの容積が増加する。ここで、流入側逆止弁Ｖａ、流出側逆止弁Ｖｂは、冷却液を上流側から下流側に流す方向にしか、開かない。このため、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂの容積が増加する場合は、流入側逆止弁Ｖａのみが開弁する。したがって、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂに、冷却液が流れ込む。このように、低電圧状態から高電圧状態に切り替えると、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂに、冷却液が流れ込む。
【００４６】
（高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合の動き）
高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合は、図４に示すスイッチＳを開成する。スイッチＳを開成すると、プラス側の三層の電極膜３００ａと、マイナス側の三層の電極膜３００ａと、の間の印加電圧が解除される。このため、誘電膜３０１ａを介して上下方向に隣接する一対の電極膜３００ａ間の静電引力が解除される。したがって、誘電膜３０１ａは、自身の有する弾性復元力により、第一コイルスプリング４ａの付勢力に抗しながら、径方向に収縮し、上下方向に伸張する。また、誘電膜３０１ａに追随して、電極膜３００ａ、絶縁膜３１ａも、各自の有する弾性復元力により、第一コイルスプリング４ａの付勢力に抗しながら、径方向に収縮し、上下方向に伸張する。したがって、第一膜部材３ａ全体が径方向に収縮し、上下方向に伸張する。第一膜部材３ａは、図１に示すように、略平面状態まで復動する。第一膜部材３ａと同様に、第二膜部材３ｂの印加電圧を解除すると、第二膜部材３ｂは、第二コイルスプリング４ｂの付勢力に抗して、略平面状態まで復動する。
【００４７】
第一膜部材３ａおよび第二膜部材３ｂが復動すると、その分、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂの容積が減少する。このため、流出側逆止弁Ｖｂのみが開弁する。したがって、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂから、冷却液が送り出される。このように、高電圧状態から低電圧状態に切り替えると、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂから、冷却液が送り出される。
【００４８】
［作用効果］
次に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１の作用効果について説明する。本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１は、二つの膜部材（第一膜部材３ａ、第二膜部材３ｂ）を備えている。このため、単位ストロークあたりの、冷却液の吐出量が大きくなる。したがって、単位時間あたりの冷却液の吐出量が大きくなる。
【００４９】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、第一コイルスプリング４ａが第一ポンプ室２４ａに収容されている。並びに、第二コイルスプリング４ｂが第二ポンプ室２４ｂに収容されている。このため、ポンプ室とは別に、第一コイルスプリング４ａおよび第二コイルスプリング４ｂを収容するための室を設ける必要がない。したがって、小型化が可能である。
【００５０】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、ケース２が、第一ポンプ室２４ａおよび第二ポンプ室２４ｂの容積を増減させる際に変形しない剛性を有している。このため、冷却液を圧送する際、ケース２が変形しない。したがって、ケース２の剛性が低い場合と比較して、第一膜部材３ａおよび第二膜部材３ｂの変形量に対する冷却液の吐出量が大きくなる。つまり、冷却液の吐出効率が高くなる。
【００５１】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、第一膜部材３ａが絶縁膜３１ａを有している。並びに、第二膜部材３ｂが絶縁層３１ｂを有している。このため、電極膜３００ａから、冷却液、第一コイルスプリング４ａ、第二コイルスプリング４ｂに、電流が流れるのを防止することができる。
【００５２】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、第一コイルスプリング４ａにより第一膜部材３ａが駆動される。並びに、第二コイルスプリング４ｂにより第二膜部材３ｂが駆動される。すなわち、第一膜部材３ａと第二膜部材３ｂとが、各々、独立して駆動される。このため、仮に、何らかの事情により、一方の膜部材が動かなくなっても、他方の膜部材で、流体を圧送することができる。
【００５３】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、第一膜部材３ａと第二膜部材３ｂとの間に、単一のコイルスプリングを配置する場合と比較して、コイルスプリングの全長が短くて済む。すなわち、第一コイルスプリング４ａおよび第二コイルスプリング４ｂの軸長が短くて済む。このため、伸縮時に、第一コイルスプリング４ａおよび第二コイルスプリング４ｂが、径方向に撓みにくい（よれにくい）。
【００５４】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、絶縁膜３１ａが伸縮膜３０ａの伸縮を規制しにくい。このため、第一膜部材３ａの変形が規制されにくい。また、絶縁膜３１ｂが伸縮膜３０ｂの伸縮を規制しにくい。このため、第二膜部材３ｂの変形が規制されにくい。したがって、単位時間あたりの冷却液の吐出量が大きくなる。
【００５５】
＜第二実施形態＞
本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１と、第一実施形態のダイヤフラム式ポンプと、の相違点は、第一膜部材と第二膜部材とで、コイルスプリングが共用化されている点である。したがって、ここでは主に相違点について説明する。
【００５６】
［ダイヤフラム式ポンプの構成］
まず、本実施形態のダイヤフラム式ポンプの構成について説明する。図７に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプの低電圧状態における軸方向断面図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。図８に、同ダイヤフラム式ポンプの分解斜視図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。図９に、同ダイヤフラム式ポンプの高電圧状態における軸方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００５７】
図７〜図９に示すように、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１には、仕切壁部５（前出図１、図３参照）が配置されていない。ケース２の内部には、単一のポンプ室２４が区画されている。ポンプ室２４には、共用コイルスプリング４が配置されている。共用コイルスプリング４は、本発明の付勢部材に含まれる。共用コイルスプリング４の上端は、第一スプリング座部材６ａに固定されている。共用コイルスプリング４の下端は、第二スプリング座部材６ｂに固定されている。共用コイルスプリング４は、第一膜部材３ａを上方に付勢している。また、共用コイルスプリング４は、第二膜部材３ｂを下方に付勢している。
【００５８】
［ダイヤフラム式ポンプの動き］
次に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１の動きについて説明する。図７に示す低電圧状態から図９に示す高電圧状態に切り替える場合は、第一膜部材３ａに電圧を印加する。第一膜部材３ａに電圧を印加すると、第一膜部材３ａ全体が弛緩する。第一膜部材３ａは、共用コイルスプリング４により、上向きに付勢されている。当該付勢力により、第一膜部材３ａは、図９に示すように、上方に膨出する。第一膜部材３ａと同様に、第二膜部材３ｂに電圧を印加すると、第二膜部材３ｂは、共用コイルスプリング４の付勢力により、下方に膨出する。第一膜部材３ａおよび第二膜部材３ｂが膨出すると、その分、ポンプ室２４の容積が増加する。このため、流入側逆止弁Ｖａが開弁し、ポンプ室２４に冷却液が流れ込む。
【００５９】
高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合は、第一膜部材３ａに対する印加電圧を解除する。印加電圧を解除すると、第一膜部材３ａは、自身の有する弾性復元力により、共用コイルスプリング４の付勢力に抗しながら、径方向に収縮し、上下方向に伸張する。第一膜部材３ａは、図７に示すように、略平面状態まで復動する。第一膜部材３ａと同様に、第二膜部材３ｂの印加電圧を解除すると、第二膜部材３ｂは、共用コイルスプリング４の付勢力に抗して、略平面状態まで復動する。第一膜部材３ａおよび第二膜部材３ｂが復動すると、その分、ポンプ室２４の容積が減少する。このため、流出側逆止弁Ｖｂのみが開弁する。したがって、ポンプ室２４から冷却液が送り出される。このように、高電圧状態から低電圧状態に切り替えると、ポンプ室２４から、冷却液が送り出される。
【００６０】
［作用効果］
次に、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１の作用効果について説明する。本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１と第一実施形態のダイヤフラム式ポンプとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。
【００６１】
また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、第一膜部材３ａと第二膜部材３ｂとで、単一の共用コイルスプリング４が用いられている。このため、構造が簡単である。また、仕切壁部５（前出図１、図３参照）をポンプ室２４に配置する場合と比較して、ポンプ室２４の容積が大きくなる。また、本実施形態のダイヤフラム式ポンプ１によると、部品点数が少なくなり、構造が簡単になる。
【００６２】
＜その他＞
以上、本発明のダイヤフラム式ポンプの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態においては、第一膜部材３ａと第二膜部材３ｂとを同時に駆動した。しかしながら、第一膜部材３ａと第二膜部材３ｂとを、時系列的にずらして駆動してもよい。こうすると、流体の脈動を抑制することができる。
【００６４】
また、ケース２の材質は特に限定しない。各種樹脂製、各種金属製としてもよい。また、上記実施形態においては、付勢部材として、第一コイルスプリング４ａ、第二コイルスプリング４ｂ、共用コイルスプリング４を配置したが、板ばね、皿ばねなど、他の種類のスプリングを配置してもよい。また、ゴム製、エラストマー製などの付勢部材を配置してもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、第一膜部材３ａをクランプリング３２ａで、第二膜部材３ｂをクランプリング３２ｂで、それぞれ固定した。しかしながら、第一膜部材３ａ、第二膜部材３ｂを、接着など他の方法で固定してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、ダイヤフラム式ポンプ１に、流入口２２ａ、流出口２２ｂを各々一つずつ配置した。しかしながら、ダイヤフラム式ポンプ１に、流入口２２ａ、流出口２２ｂを各々複数配置してもよい。また、流入口２２ａの配置数と流出口２２ｂの配置数とが、一致しなくてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、付勢部材（第一コイルスプリング４ａ、第二コイルスプリング４ｂ、共用コイルスプリング４）をポンプ室（第一ポンプ室２４ａ、第二ポンプ室２４ｂ、ポンプ室２４）内に配置したが、ポンプ室外に配置してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、低電圧状態から高電圧状態に切り替える際ポンプ室の容積を増加させ、高電圧状態から低電圧状態に切り替える際ポンプ室の容積を減少させた。しかしながら、低電圧状態から高電圧状態に切り替える際ポンプ室の容積を減少させ、高電圧状態から低電圧状態に切り替える際ポンプ室の容積を増加させてもよい。この場合、付勢部材（第一コイルスプリング４ａ、第二コイルスプリング４ｂ、共用コイルスプリング４）により、第一膜部材３ａ、第二膜部材３ｂに、上下方向に収縮する方向（引っ張り方向）の付勢力を加えればよい。
【００６９】
また、上記実施形態においては、本発明のダイヤフラム式ポンプ１を冷却回路Ｃの冷却液圧送用として具現化したが、ダイヤフラム式ポンプ１の用途は特に限定しない。例えば、燃料、油、水など各種流体の圧送に用いてもよい。
【００７０】
また、誘電膜３０１ａを形成する誘電体エラストマーの種類も特に限定しない。誘電膜３０１ａは、当該誘電膜３０１ａを介して上下方向に隣り合う電極膜３００ａ間の静電引力に応じて変形するものであればよい。ニトリルゴムの他、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムから選ばれる一種以上としてもよい。これらの誘電体エラストマーは、いずれも誘電性、絶縁破壊性が高いため、誘電膜３０１ａを形成するのに好適である。また、第一膜部材３ａ、第二膜部材３ｂにおける電極膜３００ａ、誘電膜３０１ａの積層数も特に限定しない。
【符号の説明】
【００７１】
１：ダイヤフラム式ポンプ、２：ケース、３ａ：第一膜部材、３ｂ：第二膜部材、４：共用コイルスプリング（付勢部材）、４ａ：第一コイルスプリング（第一付勢部材）、４ｂ：第二コイルスプリング（第二付勢部材）、５：仕切壁部、６ａ：第一スプリング座部材、６ｂ：第二スプリング座部材、７ａ：流入筒部、７ｂ：流出筒部。
２０ａ：第一膜張設口、２０ｂ：第二膜張設口、２１ａ：流入筒部固定孔、２１ｂ：流出筒部固定孔、２２ａ：流入口、２２ｂ：流出口、２３ａ：第一膜固定溝、２３ｂ：第二膜固定溝、２４：ポンプ室、２４ａ：第一ポンプ室、２４ｂ：第二ポンプ室、３０ａ：伸縮膜、３０ｂ：伸縮膜、３１ａ：絶縁膜、３１ｂ：絶縁膜、３２ａ：クランプリング、３２ｂ：クランプリング、５０ａ：流入用切欠部、５０ｂ：流出用切欠部、５１ａ：第一スプリング座、５１ｂ：第二スプリング座、６０ａ：大径部、６０ｂ：大径部、６１ａ：小径部、６１ｂ：小径部、３００ａ：電極膜、３０１ａ：誘電膜。
Ｃ：冷却回路、Ｓ：スイッチ、Ｖａ：流入側逆止弁、Ｖｂ：流出側逆止弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010163925.tif 000009
【図８】
2010163925.tif 000010
【図９】
2010163925.tif 000011
【図１０】
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