(57)【要約】  【課題】圧送する流体の粘性やダイヤフラムの動作状態が変化しても、流体に対する吸込・吐出の効率の低下を抑制してポンプ性能を維持・向上させる。  【解決手段】ダイヤフラム１７の往復動作により容積が変化するポンプ室３には、４個の吸込弁１８ａ〜１８ｄと４個の吐出弁とを有し、各吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび各吐出弁１９ａ〜１９ｄは、流体Ｗの流れ方向に沿って並んで配置し、各吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび各吐出弁１９ａ〜１９ｄの作動する圧力および弁開口面積は、前記配置の順番で次第に大になるように設定する。ダイヤフラム１７の駆動部は、電流の供給により往復動作される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムの往復動作により容積が変化するポンプ室と、該ポンプ室に流体を流入させる吸込弁と、該ポンプ室から流体を吐出させる吐出弁とを有するダイヤフラムポンプにおいて、前記吸込弁および吐出弁を夫々複数設け、各吸込弁および各吐出弁の作動する圧力は、前記流体の圧力の違いに応じて弁開度が異なるように設定されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
上記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、上記ポンプ室における流体の流れ方向に沿って並んで配置され、且つ、上記各吸込弁および各吐出弁の作動する圧力が、前記配置の順番で次第に大になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
上記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、上記ポンプ室における流体の流れ方向に沿って並んで配置され、且つ、各吸込弁および各吐出弁の弁開口面積は、前記配置の順番で次第に大になるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
上記ダイヤフラムの駆動部は、電流の供給により往復動作が実行されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の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ものであり、特に、パソコンのＣＰＵなどを冷却するための水冷システムにおいて好適に使用されるダイヤフラムポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パソコン等における水冷システムでは冷却水循環用小型ポンプが使用され、特に、該小型ポンプとしては、ダイヤフラムを用いた往復型のダイヤフラムポンプが広く使われている。図３は、此種冷却水循環用ダイヤフラムポンプを示す模式的断面図である。
【０００３】
ダイヤフラムポンプ１は、アクチュエータ（図示省略）により図中上下へ往復駆動されるダイヤフラム２を有し、ダイヤフラム２の上側にはポンプ室３が設けられている。又、ポンプ室３の上側には、吸込側冷却水循環路４と連通する吸込室５と、吐出側冷却水循環路６と連通する吐出室７とが設けられ、両者は仕切り壁８により仕切られている。
【０００４】
そして、前記ポンプ室３と吸込室５、吐出室７はそれぞれ右側室壁９、左側室壁１０により画成され、右側室壁９の右端箇所、左側室壁１０の左端箇所にはそれぞれ、吸込弁１１、吐出弁１２が１個ずつ設けられている。
【０００５】
従って、ダイヤフラム２の往復駆動で吸込弁１１、吐出弁１２を開閉動作させることにより、吸込室５からポンプ室３に冷却水Ｗが吸い込まれると共に、ポンプ室３から吐出室７に冷却水Ｗが吐き出される（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３２２９８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
此種ダイヤフラムポンプにおいては、図示の如く弁機構が必要であるが、従来の弁機構は、吸込口側の１箇所と吐出口側の１箇所に、吸込弁１１、吐出弁１２が夫々１個ずつしか設けられていない。しかも、圧送する液体の圧力変動に関わらず、吸込弁１１、吐出弁１２の大きさ、即ち、開口面積ないし弁開度は共に一定である。
【０００７】
このため、圧送する液体の粘性が変化したり、往復振動するダイヤフラム２の動作状態、例えばストロークや振動数が変化した場合、ポンプ室３における吸込効率、吐出効率が落ちて、ダイヤフラムポンプ１自体の性能が低下してしまう。
【０００８】
要するに、従来型ポンプにおいては、吸込室５、吐出室７にそれぞれ吸込弁１１、吐出弁１２が１つしかなく、且つ、吸込弁１１、吐出弁１２の弁動作により圧送量が一定であることから、圧送する液体の性質、又はダイヤフラムの動作状態が変化した場合、吸込効率と吐出効率が低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、圧送する流体の粘性やダイヤフラムの動作状態が変化しても、流体に対する吸込・吐出の効率の低下を抑制してポンプ性能を維持・向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ダイヤフラムの往復動作により容積が変化するポンプ室と、該ポンプ室に流体を流入させる
吸込弁と、該ポンプ室から流体を吐出させる吐出弁とを有するダイヤフラムポンプにおいて、前記吸込弁および吐出弁を夫々複数設け、各吸込弁および各吐出弁の作動する圧力は、前記流体の圧力の違いに応じて弁開度が異なるように設定されているダイヤフラムポンプを提供する。
【００１１】
この構成によれば、前記ポンプ室において吸込・吐出される流体の圧力の違いに応じて弁開度の異なる吸込弁および吐出弁をそれぞれ複数設けたので、圧送する流体の粘性が変化したり、ダイヤフラムの動作状態が変化した場合、個々の吸込弁および吐出弁は、流体の圧力の違いに対応して異なる弁開度で動作される。
【００１２】
例えば多量の流体を圧送するときは、全ての吸込弁および吐出弁が全開状態になる。又、少量の流体を圧送するときは、各々の吸込弁および吐出弁が流体の圧送量に対応して弁開度が小さくなり、これにより、流速を維持しつつ少量の流体が円滑に圧送される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、上記ポンプ室における流体の流れ方向に沿って並んで配置され、且つ、上記各吸込弁および各吐出弁の作動する圧力が、前記配置の順番で次第に大になるように設定されている請求項１記載のダイヤフラムポンプを提供する。
【００１４】
この構成によれば、前記複数の吸込弁および複数の吐出弁の作動する圧力は、それらの配置順、即ち、流体の流れ方向に沿って次第に大になるように設定されているので、例えば、流体が低圧の場合は、前記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、流体の流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きくなって動作する。
【００１５】
請求項３記載の発明は、上記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、上記ポンプ室における流体の流れ方向に沿って並んで配置され、且つ、各吸込弁および各吐出弁の弁開口面積は、前記配置の順番で次第に大になるように設定されている請求項１又は２記載のダイヤフラムポンプを提供する。
【００１６】
この構成によれば、前記複数の吸込弁および複数の吐出弁の弁開口面積は、それらの配置順、即ち、流体が流れる方向に沿って次第に大きくなっているので、例えば、流体が低圧の場合は、各吸込弁および各吐出弁は、流体の流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きくなって動作する。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記ダイヤフラムの駆動部は、電流の供給により往復動作が実行される請求項１，２又は３記載のダイヤフラムポンプを提供する。
【００１８】
この構成によれば、前記ダイヤフラムは、電流供給方式によって作動する駆動部、例えば圧電素子又はボイスコイルモータを有する駆動部により往復動作されるので、電流の周波数に応じてダイヤフラムの振動数が異なる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明は、圧送する流体の粘性が変化したり、ダイヤフラムの動作状態が変化した場合、複数の各吸込弁および各吐出弁はそれぞれ、流体の圧力の高低に即応して異なる弁開度に可変して開閉されるので、ポンプ室において最適な吸込効率および吐出効率を得ることができるという優れた効果を奏する。
【００２０】
請求項２記載の発明は、特に  前記複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、流体の流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きくなって動作するので、請求項１記載の効果に加えて、負荷流量の変動に対する追従性が高いという特有の効果がある。
【００２１】
請求項３記載の発明は、複数の各吸込弁および複数の各吐出弁は、流体の流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きい状態で動作するので、請求項１又は２記載の効果に加えて、必要以上の弁駆動力を節約でき、全体としてのポンプ駆動効率を一層高めることができる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、電流の周波数に応じてダイヤフラムの振動数が異なるので、請求項１，２又は３記載の効果に加えて、ポンプの負荷圧力の変動に容易に対応することができるメリットを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、吸込弁および吐出弁を夫々複数設け、各吸込弁および各吐出弁の作動する圧力は、前記流体の圧力の違いに応じて弁開度が異なるように設定されていることにより、圧送する流体の粘性やダイヤフラムの動作が変化しても、ポンプ性能の低下を防止するという目的を達成した。尚、本発明において対象となる流体としては、圧力差で移動しうる物質であれば、水等の液体又は液状物質に限らず、空気等の気体も含まれる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２に従って説明する。本実施例は、パソコンのＣＰＵなどを冷却するための水冷システムに使用される冷却水循環用小型ポンプに適用したものであるが、本実施例のダイヤフラムポンプは、循環経路以外の箇所、例えば開放型流体経路にも設置可能である。
【００２５】
前記ポンプは、弁の開口面積の異なる複数の吸込弁と複数の吐出弁を有するダイヤフラム往復駆動型のポンプ機構を備え、液体の圧力や物性の変化等に即応して、弁開度を自動的に可変させることにより、圧送量が多い場合は全ての弁を全開させる一方、圧送量が少ない場合は弁の開度を小さくして、ポンプ室における液体の移動速度を落とすことなく、最適なポンプ効率を確保できるようにしたものである。
【００２６】
図１は、本実施例に係るＣＰＵ水冷システムの冷却水循環用往復型ダイヤフラムポンプにより低圧の液体を圧送するときの弁開閉度を説明する模式的断面図、図２は前記ダイヤフラムポンプにより高圧の液体を圧送するときの弁開閉度状態を説明する模式的断面図である。尚、図３と同一の構成要素にはそれと同一の符号を付して説明する。
【００２７】
図１において、本発明のダイヤフラムポンプ１５は、アクチュエータ１６により図中上下へ往復駆動されるダイヤフラム１７を有し、このダイヤフラム１７は、所要の可撓性を有するゴム板又は金属薄板から成る。
【００２８】
ダイヤフラム１７の上面側にはポンプ室３が設けられ、ポンプ室３の容積は、ダイヤフラム１７の図中上下方向への往復振動により変更される。この場合、ダイヤフラム１７のアクチュエータ１６としては、駆動電流の供給により往復駆動しうる手段、例えば圧電素子又はボイスコイルモータを有する手段が用いられているが、その他の手段を用いることも可能である。
【００２９】
前記ポンプ室３の上側には吸込室５と吐出室７とが設けられ、吸込室５、吐出室７はそれぞれ吸込側冷却水循環路４、吐出側冷却水循環路６と連通し、両室５，６は中央の仕切り壁８により仕切られている。
【００３０】
また、ポンプ室３と吸込室５、吐出室７はそれぞれ右側室壁９、左側室壁１０により画成され、右側室壁９の右端箇所、左側室壁１０の左端箇所にはそれぞれ、吸込弁１１、吐
出弁１２が１個ずつ設けられている。
【００３１】
更に、右側室壁９には複数個、図示例では４個の吸込弁１８ａ〜１８ｄが設けられ、４個の吸込弁１８ａ〜１８ｄは、ポンプ室３における流体Ｗの流れ方向（図中左方向）に沿って並んで配置されている。しかも、各吸込弁１８ａ〜１８ｄの開弁作動する圧力は、前記配置の順番で次第に大になるように設定され、液体の圧力の違いに応じて、吸込弁２５ａ〜２５ｄの開力が互いに順次異なるように構成されている。ここでは、各吸込弁の開口面積も、前記配置の順番で次第に大になるように設定されている。
【００３２】
一方、左側室壁１０には、図示例では４個の吐出弁１９ａ〜１９ｄが設けられ、吐出弁１９ａ〜１９ｄは流体Ｗの流れ方向に沿って並んで配置されている。各吐出弁１９ａ〜１９ｄの開弁作動する圧力は、配置の順番で次第に大になるように設定され、液体の圧力の違いに応じて、吐出弁１９ａ〜１９ｄの開力が異なる。更に、各吸込弁の開口面積も配置の順番で次第に大に設定されている。
【００３３】
斯くして、アクチュエータ１６に駆動電流を供給してダイヤフラム１２を上下に往復振動させると、吸込弁１８ａ〜１８ｄ、吐出弁１９ａ〜１９ｄが互いに半周期ずれて開閉動作を行い、このことによって、吸込室５からポンプ室３に液体Ｗが吸い込まれると共に、ポンプ室３から吐出室７に液体Ｗが吐き出される。
【００３４】
図示例のダイヤフラムポンプ１５は、４個の吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび４個の吐出弁１９ａ〜１９ｄを備え、これらの吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび吐出弁１９ａ〜１９ｄは、流体Ｗの流れ方向にいくに伴い、弁作動する圧力並ぶに弁開口面積が順次大に設計されている。
【００３５】
いま、低圧の冷却液体を圧送する場合は、図１に示すように、吸込弁１８ａ〜１８ｄのうちで開閉作動しているものと、開閉作動しないものが存在する。そして、吸込弁１８ａ〜１８ｄの順で弁開度が大きく、吸込弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの弁開度はそれぞれ約１００％，約７５％，約２５％，０％（閉弁状態）である。
【００３６】
このことは、吐出弁１９ａ〜１９ｄについても同様であり、開閉作動しているものと、開閉作動しないものが存在する。即ち、吐出弁１９ａ〜１９ｄの順で弁開度が大きく、吐出弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの弁開度はそれぞれ約１００％，約７５％，約２５％，０％（閉弁状態）である。
【００３７】
これに対して、高圧の液体Ｗを圧送する場合は、図２に示すように、液体Ｗが低圧の場合に閉鎖していた吸込弁１８ｄも全開状態で作動するようになり、全ての吸込弁１８ａ〜１８ｄの弁開度が１００％（全開状態）になって作動するようになる。吐出弁１９ａ〜１９ｄについても同様であり、全ての吐出弁１９ａ〜１９ｄの弁開度が１００％（全開状態）になって作動するようになる。
【００３８】
このように、ダイヤフラムポンプ１５の各吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび各吐出弁１９ａ〜１９ｄは、開弁作動する設定圧力が相互に違っており、圧送される液体Ｗが高圧である場合は、全ての吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび吐出弁１９ａ〜１９ｄが全開するのに対して、液体Ｗが低圧になった場合は、開弁作動の設定圧力が大きいものほど弁開度が小さくなり、吸込弁１８ｄおよび吐出弁１９ｄは開かなくなる。
【００３９】
斯くして、本発明にダイヤフラムポンプ１５によると、液体Ｗの粘性や圧力と対応した最適な吸込効率と吐出効率を得ることができる。従って、例えば、圧送する液体Ｗの粘性が変化した場合、或いは、ダイヤフラム１７のストローク、振動数などの動作状態が変化
した場合であっても、吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび吐出弁１９ａ〜１９ｄは、液体Ｗの負荷圧力の違いに応じて最適な弁開度にて常に開閉されるので、ポンプ室３における吸込効率および吐出効率が高まり、ダイヤフラムポンプ１５の自体の性能が著しく向上する。
【００４０】
又、４個の吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび４個の吐出弁１９ａ〜１９ｄは、液体Ｗの流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きくなって動作するので、負荷流量の変動に対する追従性が高くなる。
【００４１】
更に、各吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび各吐出弁１９ａ〜１９ｄの弁開口面積は、前記配置の順番で次第に大に設定されているので、液体Ｗが低圧の場合は、各吸込弁１８ａ〜１８ｄおよび各吐出弁１９ａ〜１９ｄは、液体Ｗの流れ方向と逆方向へいくに伴い、それらの弁開度が大きくなって動作する。このため、弁駆動力を節約でき、ポンプ駆動効率が高くなる。
【００４２】
更に又、ダイヤフラム１７は、電流供給方式によって作動するアクチュエータ１６、例えば圧電素子又はボイスコイルモータの駆動力を用いて上下振動するので、駆動電流の周波数に応じてダイヤフラム１７の振動数が異なる。従って、ダイヤフラムポンプ１５の負荷圧力の変動にフレキシブルに対応できる。
【００４３】
上記実施例において、複数の吸込弁および複数の吐出弁は互いに等間隔で配置しても良いし、任意の間隔に相互に異ならせても良い。
【００４４】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、低圧の液体を圧送する状態のダイヤフラムポンプの模式的断面図。
【図２】図１のダイヤフラムポンプで高圧の液体を圧送する状態を示す模式的断面図。
【図３】従来のダイヤフラムポンプを示す模式的断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１        ダイヤフラムポンプ
２        ダイヤフラム
３        ポンプ室
４        冷却水循環路
５        吸込室
６        冷却水循環路
７        吐出室
８        仕切り壁
９        室壁
１０      室壁
１１      吸込弁
１２      吐出弁
１５      ダイヤフラムポンプ
１６      アクチュエータ
１７      ダイヤフラム
１８ａ〜１８ｄ吐出弁
１９ａ〜１９ｄ吐出弁
【図１】
2006233924.tif 000003
【図２】
2006233924.tif 000004
【図３】
2006233924.tif 000005