(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側から流入された液体を出口側に間欠的に吐出する小型ポンプであって、
一端側に入口を、他端側に出口を、それら入口と出口の間に中空部をそれぞれ有し、前記中空部は所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成るポンプ部と、
前記ポンプ部の中空部の外面に接して、該中空部を押し下げ又は元に戻るように変位するプランジャと、
前記プランジャを変位自在に保持する保持部と、
前記プランジャに係合しており、通電により長さが変化し、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化により前記プランジャを変位させる形状記憶合金ファイバーと、
前記入口の上流側に配置され、前記ポンプ部の中空部内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、前記中空部内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する逆止弁と、を備え、
前記ポンプ部は、その全体が一体に可撓性を持つ材質で構成されており、
前記形状記憶合金ファイバーへの間欠通電オンにより同ファイバーの長さが短くなり、前記プランジャが前記中空部を圧縮し、液体を吐出し、一方、前記形状記憶合金ファイバーへの間欠通電オフにより同ファイバーの長さが元に戻り、前記プランジャによる前記中空部の圧縮が解除され、前記中空部が自身の材質により復元し、液体を前記中空部に流入させ、
前記保持部は、前記ポンプ部が配置される台座部と、この台座部上に設けられ、前記プランジャをガイドするガイド壁と、を備えたボディにより構成され、
前記形状記憶合金ファイバーは、上面視で前記ポンプ部とは交差するように配置され、前記形状記憶合金ファイバーの両端は、前記台座部に固定されている、小型ポンプ。
【請求項２】
前記出口の下流側に配置され、前記ポンプ部の中空部内が正圧になったとき下流側への液体流れを許容し、前記中空部内が負圧になったとき下流側からの液体戻りを阻止する逆止弁を、さらに備えている、請求項１に記載の小型ポンプ。
【請求項３】
前記逆止弁は、流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く球体と、下流側に配され前記球体の流出を規制するストッパと、を備えている、請求項２に記載の小型ポンプ。
【請求項４】
前記逆止弁は、上流側に向けてテーパー状に流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く磁性体で成る球体と、前記弁座部の上流側に配されたリング磁石と、下流側に配され前記球体の流出を規制するストッパと、を備えている、請求項２に記載の小型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を間欠的に吐出する小型ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型ポンプにおいて、通電により長さが縮むという形状記憶合金ファイバーの性質を利用してポンプ動作を行うものが知られている（例えば特許文献１参照）。この小型ポンプは、形状記憶合金ファイバーをチューブや袋状のものに巻き付け、形状記憶合金ファイバーに一定の時間間隔で通電することにより、形状記憶合金ファイバーの縮みによってチューブや袋状のものを一定の時間間隔で圧縮して、液体を間欠的に吐出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の小型ポンプは、形状記憶合金ファイバーをチューブや袋状のものに直接に巻き付けているため、形状記憶合金ファイバーに通電した際に、形状記憶合金ファイバーに発生した熱が液体に伝達されてしまい、液体が薬液などの場合には、薬液が熱の影響を受けるデメリットがある。また、形状記憶合金ファイバーは通電状態により１００℃以上になることがあり、チューブや袋状のものに使われる材質（樹脂）の多くは、耐熱温度が１００℃未満であるため、チューブや袋状のものが形状記憶合金ファイバーに発生した熱によって劣化する虞がある。特に、形状記憶合金ファイバーへの通電と通電オフとを繰り返すと、形状記憶合金ファイバーの熱と伸縮の繰り返しとにより、チューブや袋状のものが擦り切れる虞がある。また、チューブや袋状のものに使われる材質が塩化ビニルの場合には、塩化ビニルの耐熱温度が６０℃程度であるため、チューブや袋状のものが著しく劣化する虞がある。また、モータや電磁石等を用いてチューブや袋状のものを圧縮する構成では、小型ポンプが大型化、重量化する。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、モータや電磁石等を用いず、液体を精度良く間欠定量吐出することができ、しかも、駆動のために発生した熱が液体に伝達されることを低減でき、また、ポンプ部の劣化を防止できる小型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】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の小型ポンプは、入口側から流入された液体を出口側に間欠的に吐出する小型ポンプであって、一端側に入口を、他端側に出口を、それら入口と出口の間に中空部をそれぞれ有し、前記中空部は所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成るポンプ部と、前記ポンプ部の中空部の外面に接して、該中空部を押し下げ又は元に戻るように変位するプランジャと、前記プランジャを変位自在に保持する保持部と、前記プランジャに係合しており、通電により長さが変化し、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化により前記プランジャを変位させる形状記憶合金ファイバーと、前記入口の上流側に配置され、前記ポンプ部の中空部内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、前記中空部内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する逆止弁と、を備え、前記ポンプ部は、その全体が一体に可撓性を持つ材質で構成されており、前記形状記憶合金ファイバーへの間欠通電オンにより同ファイバーの長さが短くなり、前記プランジャが前記中空部を圧縮し、液体を吐出し、一方、前記形状記憶合金ファイバーへの間欠通電オフにより同ファイバーの長さが元に戻り、前記プランジャによる前記中空部の圧縮が解除され、前記中空部が自身の材質により復元し、液体を前記中空部に流入させ、前記保持部は、前記ポンプ部が配置される台座部と、この台座部上に設けられ、前記プランジャをガイドするガイド壁と、を備えたボディにより構成され、前記形状記憶合金ファイバーは、上面視で前記ポンプ部とは交差するように配置され、前記形状記憶合金ファイバーの両端は、前記台座部に固定されている、ものである。
【０００７】
本発明の小型ポンプにおいて、出口の下流側に配置され、ポンプ部の中空部内が正圧になったとき下流側への液体流れを許容し、中空部内が負圧になったとき下流側からの液体戻りを阻止する逆止弁を、さらに備えている、ことが好ましい。
【０００８】
また、本発明の小型ポンプにおいて、逆止弁は、流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く球体と、下流側に配され球体の流出を規制するストッパと、を備えている、ことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の小型ポンプにおいて、逆止弁は、上流側に向けてテーパー状に流路を絞った開口を持つ弁座部と、この弁座部の開口に対して移動自在で該開口に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く磁性体で成る球体と、弁座部の上流側に配されたリング磁石と、下流側に配され球体の流出を規制するストッパと、を備えている、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、形状記憶合金ファイバーへの通電により、形状記憶合金ファイバーの長さが変化し、それによりプランジャが変位し、プランジャがポンプ部の中空部を変動させる。これにより、中空部内の液体が吐出される。その後、形状記憶合金ファイバーへの通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバーの長さが元に戻り、プランジャが元の位置に戻り、中空部が元の形状に復元する。これにより、中空部内に液体が流れ込む。従って、形状記憶合金ファイバーに間欠的に通電することにより、プランジャによる中空部の変動が繰り返されて、液体を精度良く間欠定量吐出することができる。しかも、形状記憶合金ファイバーが中空部に接触していないため、形状記憶合金ファイバーに発生する熱が液体に伝達されず、液体が熱の影響を受けるデメリットを解消することができ、また、中空部が熱によって劣化するのを防止することができる。また、モータや電磁石等を用いないので、小型軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る小型ポンプの一部破断した斜視図。
【図２】同小型ポンプの分解斜視図。
【図３】（ａ）は同小型ポンプの上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は底面図。
【図４】（ａ）は同小型ポンプのポンプ部の断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図５】（ａ）は同小型ポンプの逆止弁の断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。
【図６】同小型ポンプのプランジャの動作原理図。
【図７】（ａ）は同小型ポンプのプランジャによる中空部の押し下げ時の動作原理図、（ｂ）はプランジャによる中空部の押し下げ解除時の動作原理図。
【図８】（ａ）は同小型ポンプの変形例の上面図、（ｂ）は同側面図。
【図９】（ａ）は同小型ポンプの別の変形例の上面図、（ｂ）は同側面図。
【図１０】同小型ポンプの逆止弁の液体流量による内部圧力の変化を示す図。
【図１１】同小型ポンプの形状記憶合金ファイバーに通電したときの吐出圧力の変動を示す図。
【図１２】同小型ポンプの形状記憶合金ファイバーに一定の時間間隔で通電を繰り返したときの吐出圧力の変動を示す図。
【図１３】（ａ）は同小型ポンプの逆止弁の変形例の断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。
【図１４】（ａ）は同小型ポンプの保持部の変形例の斜視図、（ｂ）は同上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態による小型ポンプについて図面を参照して説明する。図１乃至図３は、小型ポンプ１の構成を示し、図４は、この小型ポンプ１のポンプ部２の構成を示す。小型ポンプ１は、薬液などの液体を間欠的に吐出するポンプである。小型ポンプ１は、力が加えられると変形し、力が加えられなくなると元の形状に戻るポンプ部２と、ポンプ部２を圧縮変形させるためのプランジャ３と、プランジャ３を変位自在に保持する保持部４と、プランジャ３を変位させる形状記憶合金ファイバー５と、ポンプ部２から上流側への液体戻りを阻止する逆止弁６と、を備えている。また、小型ポンプ１は、下流側からポンプ部２への液体戻りを阻止する逆止弁７を、さらに備えている。小型ポンプ１は、例えば、逆止弁６の上流側に流入チューブ８を接続し、逆止弁７の下流側に流出チューブ９を接続して使用される。
【００１４】
ポンプ部２は、一端側に入口２１を、他端側に出口２２を、それら入口２１と出口２２の間に所定の形状の中空部２３をそれぞれ有している。中空部２３は、中空であり、中空部２３内の空間２３ａは、入口２１と出口２２との間にあって、入口２１及び出口２２と連通している。中空部２３内の空間２３ａに、出口２２から吐出するための定量の液体が貯留される。入口２１の口径と出口２２の口径は、同じ径である。空間２３ａの形状は、上面視で、中央部分において、入口２１及び出口２２の口径よりも大きい円に漸近し、入口２１側において、入口２１の口径に漸近し、出口２２側において、出口２２に漸近する形状をしている。空間２３ａの高さ寸法は、一定であり、入口２１及び出口２２の口径の寸法と同じである。本実施形態では、入口２１及び出口２２の口径は、直径１．５ｍｍであり、空間２３ａの中央部分の形状は、直径８ｍｍの円に漸近する形状になっている。中空部２３を含むポンプ部２の全体は、所定の形状に復元する可撓性を持つ材質で成り、また、肉厚が均一である。本実施形態では、中空部２３を含むポンプ部２の全体は、硬度６５のシリコーンゴムで成り、肉厚が１．０ｍｍである。
【００１５】
プランジャ３は、ポンプ部２を押圧するための円柱状の押圧部３１と、押圧部３１の上部に設けられた円柱状の頭部３２と、を有している。押圧部３１の径は、ポンプ部２の中空部２３内の空間２３ａの外形よりも少し小さい。頭部３２の径は、押圧部３１の径よりも大きく、中空部２３の幅とほぼ同じである。本実施形態では、押圧部３１の径は、直径６ｍｍであり、頭部３２の径は、直径１０ｍｍである。プランジャ３は、押圧部３１が空間２３ａの中央上に位置するように、中空部２３の外面に接している。
【００１６】
保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部４１と、この台座部４１上に設けられ、プランジャ３をガイドするガイド壁４２と、を備えた樹脂製のボディにより構成されている。ガイド壁４２は、プランジャ３の頭部３２の周面に一部に沿うシリンダ形状を有しており、プランジャ３の頭部３２をガイドすることにより、プランジャ３がガイド壁４２に沿って中空部２３の中央を押し下げ又は元に戻るように変位自在に、プランジャ３を保持している。また、ガイド壁４２は、ポンプ部２の周面の一部に沿う形状をしており、ポンプ部２を位置決めする役割も担っている。
【００１７】
また、形状記憶合金ファイバー５をプランジャ３内に通すための通し孔部材１１が、プランジャ３に設けられている。通し孔部材１１は、耐熱性を有する材質（例えばステンレスなどの金属）から成る両端が開口した円筒状部材であり、プランジャ３を貫通して設けられている。また、形状記憶合金ファイバー５を台座部４１の裏面側に引き出すための引出し孔部材１２が、台座部４１に設けられており、形状記憶合金ファイバー５に通電するための通電端子１３が、台座部４１の裏面に設けられている。引出し孔部材１２は、耐熱性を有する材質（例えばステンレスなどの金属）から成る両端が開口した円筒状部材であり、台座部４１を貫通して設けられている。
【００１８】
形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が通し孔部材１１内を通っていることにより、プランジャ３に摺動自在に係合されており、また、引出し孔部材１２内を通っていることにより、台座部４１に摺動自在に係合されて、台座部４１の底面側に引出されている。形状記憶合金ファイバー５は、台座部４１の上面側において、上面視でポンプ部２とは交差するように配置されている。形状記憶合金ファイバー５の両端は、台座部４１の裏面側において、通電端子１３に固定、すなわち、台座部４１に固定されている。形状記憶合金ファイバー５は、通電により長さが縮み、通電オフにより長さが元に戻り、その長さ変化によりプランジャ３を変位させる。プランジャ３は、ガイド壁４２に沿って変位し、押圧部３１によりポンプ部２の中空部２３の中央を押し下げ又は元に戻るように変位する。
【００１９】
逆止弁６は、ポンプ部２の入口２１の上流側に配置され、ポンプ部２の中空部２３内が正圧になったとき上流側への液体流れを止め、中空部２３内が負圧になったとき上流側からの液体流入を許容する。また、逆止弁７は、ポンプ部２の出口２２の下流側に配置され、ポンプ部２の中空部２３内が正圧になったとき下流側への液体流れを許容し、中空部２３内が負圧になったとき下流側からの液体戻りを阻止する。
【００２０】
図５（ａ）（ｂ）は、逆止弁６の構成を示す。逆止弁６は、液体の流量、圧力値により動作が変化するスタティックバルブである。逆止弁６は、流路６０を絞った開口６１を持つ弁座部６２を有する弁ボディ６３と、弁座部６２の開口６１に対して移動自在で、開口６１に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く球体６４と、球体６４よりも下流側に配され球体６４の流出を規制するストッパ６５と、弁ボディ６３とストッパ６５とを接続する接続チューブ６６とを備えている。
【００２１】
弁ボディ６３は、両端が開口した筒状であり、上流側にある第１の流路６０ａと、第１の流路６０ａに続く第２の流路６０ｂと、下流側にあって第２の流路６０ｂに続く第３の流路６０ｃとを有する。第１の流路６０ａは、第２の流路６０ｂに近づくにつれて径が小さくなっており、下流側に向けて流路が絞られている。第２の流路６０ｂは、径が一定である。第３の流路６０ｃは、第２の流路６０ｂよりも径が大きく、径が一定である。本実施形態では、第１の流路６０ａの上流側端部の径は、直径１．２ｍｍであり、第２の流路６０ｂの径は、直径０．３ｍｍであり、第３の流路６０ｃの径は、直径１．２ｍｍである。球体６４は、第３の流路６０ｃ内に移動自在に配置されており、第２の流路６０ｂの径よりも大きく、かつ、第３の流路６０ｃの径よりも小さい。本実施形態では、球体６４は、直径１．０ｍｍである。ストッパ６５は、両端が開口した筒状であり、ストッパ６５の上流側の開口の口径は、球体６４よりも小さく、また、ストッパ６５の上流側の端部は、先端から周壁の対向する一部を斜めに切り取った形状をしている。
【００２２】
このような構成において、逆止弁６は、液圧による圧力で球体６４を開口６１に押さえつけて弁を閉じる。逆止弁６は、ストッパ６５の下流側部分がポンプ部２の入口２１に接続され、弁ボディ６３の上流側部分に流入チューブ８が接続される。逆止弁７は、逆止弁６と同様の構造である。但し、逆止弁７は、弁ボディ６３の上流側部分がポンプ部２の出口２２に接続され、ストッパ６５の下流側部分に流出チューブ９が接続される。
【００２３】
図６は、プランジャ３の動作原理を示す。形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５の長さが縮む。これにより、形状記憶合金ファイバー５によってプランジャ３が台座部４１側に引っ張られ、プランジャ３がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。このとき、プランジャ３の頭部３２がガイド壁４２によってガイドされているため、押圧部３１が中空部２３の中央を正確に押圧する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバー５の長さが元に戻る。これにより、形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の引っ張りが解除され、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように変位する。
【００２４】
図７（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の動作原理を示す。なお、図７（ａ）（ｂ）は、模式図であり、ポンプ部２、プランジャ３、及び逆止弁６、７のみを模式的に示しており、また、逆止弁６、７については、弁ボディ６３及び球体６４のみを図示している。図７（ａ）に示すように、プランジャ３がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位すると、中空部２３が圧縮変形され、中空部２３内が正圧になる。このとき、逆止弁６の球体６４は、中空部２３内が正圧であることにより上流側に押し遣られ、逆止弁６の弁座部６２の開口６１に当接して弁を閉じた状態になる。開口６１に当接した球体６４は、液圧による力で開口６１に押さえつけられる。これにより、逆止弁６は、上流側への液体流れを止める。また、逆止弁７の球体６４は、中空部２３内が正圧であることにより下流側に押し遣られ、逆止弁７の弁座部６２の開口６１から離れて弁を開いた状態になる。これにより、逆止弁７は、下流側への液体流れを許容する。従って、プランジャ３が中空部２３を押し下げるように変位して、中空部２３が圧縮されるとき、中空部２３内の液体が出口２２及び逆止弁７を経由して下流側に吐出される。
【００２５】
また、図７（ｂ）に示すように、プランジャ３による中空部２３の押し下げが解除されると、中空部２３が自身の形状復元力によって元の形状に復元するように膨張変形し、中空部２３内が負圧になる。このとき、逆止弁６の球体６４は、中空部２３内が負圧であることにより下流側に引き寄せられ、逆止弁６の弁座部６２の開口６１から離れて弁を開いた状態になる。これにより、逆止弁６は、上流側からの液体流入を許容する。また、逆止弁７の球体６４は、中空部２３内が負圧であることにより上流側に引き寄せられ、逆止弁７の弁座部６２の開口６１に当接して弁を閉じた状態になる。開口６１に当接した球体６４は、液圧による力で開口６１に押さえつけられる。これにより、逆止弁７は、下流側から液体戻りを阻止する。従って、プランジャ３による中空部２３の押し下げが解除されて、中空部２３が元の形状に復元するとき、上流側の液体が逆止弁６及び入口２１を経由して中空部２３内に流入する。なお、中空部２３が元の形状を維持している状態では、逆止弁６と逆止弁７の両方において、球体６４が開口６１から離れて弁を開いた状態になり、上流側の液体が逆止弁６、中空部２３内、及び逆止弁７を経由して下流側に垂れ流し的に流出する。
【００２６】
図８（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の変形例を示す。この小型ポンプ１は、保持部４の構成、及び形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の変位機構が上記実施形態と異なっている。ポンプ部２、逆止弁６、及び逆止弁７の構成は、上記実施形態と同様である。プランジャ３は、ポンプ部２を押圧するための押圧部３１と、押圧部３１の上部に設けられた上板部３６と、を有している。押圧部３１は、上記実施形態と同様である。保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部７１と、この台座部７１上に設けられ、プランジャ３を回動自在に支持する支柱７２と、を備えている。台座部７１は、ポンプ部２を位置決めするための凸部７３を備えている。プランジャ３の上板部３６は、回転軸７４を介して支柱７２に回動自在に支持されている。プランジャ３は、上板部３６が回動することにより、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げ又は戻るように変位する。また、通電端子１３が台座部７１の側面に取付けられており、形状記憶合金ファイバー５を摺動自在に係合する係合部材１４が上板部３６の側面に取付けられている。形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が係合部材１４に摺動自在に係合されており、その両端が通電端子１３に固定されている。
【００２７】
このような構成の小型ポンプ１において、通電端子１３を介して形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５の長さが縮み、形状記憶合金ファイバー５によって、係合部材１４が台座部７１側に引っ張られる。これにより、プランジャ３が回転軸７４を支点として回動し、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げるように変位し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、形状記憶合金ファイバー５の長さが元に戻り、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように回動変位する。
【００２８】
図９（ａ）（ｂ）は、小型ポンプ１の別の変形例を示す。この小型ポンプ１は、保持部４の構成、及び形状記憶合金ファイバー５によるプランジャ３の変位機構が上記変形例と異なっている。ポンプ部２、プランジャ３、逆止弁６、及び逆止弁７の構成は、上記変形例と同様である。保持部４は、ポンプ部２が配置される台座部７１と、この台座部７１上に設けられ、プランジャ３を回動自在に支持し、また、形状記憶合金ファイバー５を摺動自在に支持する支持壁７６と、を備えている。台座部７１は、上記変形例と同様である。プランジャ３の上板部３６は、回転軸７４を介して支持壁７６に回動自在に支持されている。プランジャ３は、上板部３６が回動することにより、押圧部３１がポンプ部２の中空部２３を押し下げ又は戻るように変位する。また、通電端子１３が台座部７１の側面と支持壁７６の側面とに設けられており、係合部材１４が台座部７１の側面と支持壁７６の側面とに設けられている。形状記憶合金ファイバー５は、その中間部分が係合部材１４に摺動自在に係合されており、その両端が通電端子１３に固定されている。
【００２９】
このような構成の小型ポンプ１において、通電端子１３を介して形状記憶合金ファイバー５に通電すると、形状記憶合金ファイバー５によって、上板部３６に設けられた通電端子１３が台座部７１側に引っ張られる。これにより、上記変形例と同様に、プランジャ３が回転軸７４を支点として回動し、中空部２３がプランジャ３の押圧部３１によって押圧されて圧縮変形する。また、形状記憶合金ファイバー５への通電をオフにすると、上記変形例と同様に、中空部２３自身の形状復元力によって中空部２３が元の形状に復元し、プランジャ３が元の位置に戻るように回動変位する。
【００３０】
図１０は、上記逆止弁６の液体流量による内部圧力の変化を示す。液体流量は、下流側から上流側、すなわち、ストッパ６５側から弁ボディ６３側への液体流量であり、内部圧力は、球体６４よりも下流側の液体の圧力である。横軸は、液体の逆流開始からの経過時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、内部圧力（ｋＰａ）の値を示す。液体流量が４３４μｌ／ｍｉｎ、６００μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始から時間が経過しても内部圧力が上昇しておらず、液体の逆流が止められていない。一方、液体流量が５６５μｌ／ｍｉｎ、８４７μｌ／ｍｉｎ、１１６１μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始からある時間が経過した時点で急激に内部圧力が上昇しており、液体の逆流が止められている。特に、液体流量が１１６１μｌ／ｍｉｎの場合は、逆流開始後、瞬時に液体の逆流が止められている。なお、５６５μｌ／ｍｉｎの場合に逆流が止められているにも関わらず、６００μｌ／ｍｉｎの場合に逆流が止められていないのは、５００〜６５０μｌ／ｍｉｎの範囲は、そのときの球体６４の位置によって逆流を止められることも止められないこともあるグレーゾーンのためである。
【００３１】
図１１は、上記小型ポンプ１の形状記憶合金ファイバー５に通電したときの吐出圧力の変動を示す。形状記憶合金ファイバー５への通電は、３Ｖ、２００ｍＡで１秒間の通電であり、吐出圧力は、ポンプ部２の出口２２からの液体の吐出圧力である。横軸は、時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、吐出圧力（ｋＰａ）の値を示す。試作１は、上記図８の構成のものであり、試作２は、上記図９の構成のものであり、試作３は、上記図１乃至図４の構成のものである。試作１〜３のいずれも、吐出圧力変動の立ち上がりが良い（急峻である）。従って、試作１〜３のいずれも、上記逆止弁６による液体の逆止効果を得ることができる。
【００３２】
図１２は、上記小型ポンプ１の形状記憶合金ファイバー５に一定の時間間隔で通電を繰り返したときの吐出圧力の変動を示す。形状記憶合金ファイバー５への通電は、３Ｖ、２００ｍＡで、１秒間の通電と１秒間の通電オフとを繰り返したものであり、吐出圧力は、ポンプ部２の出口２２からの液体の吐出圧力である。横軸は、時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は、吐出圧力（ｋＰａ）の値を示す。小型ポンプ１は、上記図１乃至図４の構成のものである。１秒間の各通電によって、毎回、吐出圧力のピーク高さが同じ（誤差３％未満）であり、また、毎回、約７０μｌの液体が吐出されている。従って、吐出圧力のピーク高さや吐出量などの再現性が良い。
【００３３】
本実施形態の小型ポンプ１によれば、通電端子１３から形状記憶合金ファイバー５に間欠的に通電することにより、プランジャ３による中空部２３の圧縮と中空部２３自身の復元力による中空部２３の形状復元が繰り返されて、中空部２３の容積を１単位として、液体を精度良く間欠定量吐出することができる。しかも、プランジャ３が中空部２３を押し下げ、形状記憶合金ファイバー５が中空部２３を含むポンプ部２の全体のいずれの箇所にも接触しないため、形状記憶合金ファイバー５に発生する熱が液体に伝達されず、液体が熱の影響を受けるデメリットを解消することができ、また、ポンプ部２が熱によって劣化するのを防止することができる。また、モータや電磁石等を用いないので、小型軽量化が可能であり、また、低コスト化が可能である。また、モータや電磁石等を用いる構成と比較して、消費電力が抑えることができる。また、構造がシンプルであり、また、可動部が少ないため、信頼性が高い。
【００３４】
また、逆止弁６に加え、逆止弁７を備えていることにより、液体をより精度良く間欠定量吐出することができる。また、小型ポンプ１の図１乃至図４の構成によれば、ガイド壁４２がプランジャ３の周面に沿うシリンダ形状を有し、プランジャ３がガイド壁４２に沿って変位するので、プランジャ３が中空部２３の同じ部分を同じ力で押圧することができ、液体をより精度良く定量吐出することができる。また、逆止弁６、７は、構造が単純であり、小型化が可能である。また、形状記憶合金ファイバー５は、通し孔部材１１内及び引出し孔部材１２内を通っており、保持部４に接触していないため、保持部４が形状記憶合金ファイバー５の伸縮時の摩擦や熱によって劣化することがない。
【００３５】
図１３（ａ）（ｂ）は、逆止弁６の変形例を示す。この逆止弁６は、液体の流量、圧力値により動作が変化するスタティックバルブである。この逆止弁６は、上流側に向けてテーパー状に流路を絞った開口６１を持つ弁座部６２を有する弁ボディ６３と、弁座部６２の開口６１に対して移動自在で、開口６１に当接したとき弁を閉じ、離れたとき弁を開く磁性体で成る球体６７と、弁座部６２の上流側に配されたリング磁石６８と、球体６７よりも下流側に配され球体６７の流出を規制するストッパ６９と、弁ボディ６３とストッパ６９とを接続する接続チューブ６６とを備えている。
【００３６】
弁ボディ６３は、両端が開口した筒状であり、上流側にある第１の流路６０ｄと、第１の流路６０ｄに続く第２の流路６０ｅと、下流側にあって第２の流路６０ｅに続く第３の流路６０ｆとを有する。第１の流路６０ｄは、径が一定である。第２の流路６０ｅは、第１の流路６０ｄよりも径が小さく、径が一定である。第３の流路６０ｆは、第２の流路６０ｂに近づくにつれて径が小さくなっており、上流側に向けてテーバー状に流路が絞られている。本実施形態では、第１の流路６０ｄの径は、直径１．２ｍｍであり、第２の流路６０ｅの径は、直径０．３ｍｍであり、第３の流路６０ｃの下流側端部の径は、直径１．２ｍｍである。球体６７は、第３の流路６０ｆ内に移動自在に配置されており、第２の流路６０ｅの径よりも大きい。本実施形態では、球体６７は、直径０．６ｍｍである。ストッパ６９は、筒状であり、上流側の端部に、球体６７よりも小さい複数の孔６９ａを有し、下流側が開口している。このような構成において、逆止弁６は、リング磁石６８による磁力と液圧による圧力で球体６７を開口６１に押さえつけて弁を閉じる。このような構成の逆止弁６によれば、球体６７が小さく軽量であるため、僅かな液体の流量変化でも、弁を閉じて止液効果を発揮できる。
【００３７】
図１４（ａ）（ｂ）は、保持部４の変形例を示す。この保持部４は、上記実施形態における構成に加え、ポンプ部の入口部分及び出口部分をガイドするポンプガイド壁４６と、形状記憶合金ファイバーが通る溝部４７と、をさらに備えている。他の構成については、上記実施形態と同様である。このような構成によれば、ポンプガイド壁４６があることによって、ポンプ部の位置及び姿勢のより一層の安定化を図ることができる。ポンプ部を小型化するほど、ポンプ部の位置及び姿勢の精度が要求されるため、このような構成によれば、ポンプ部のより小型化に対応できる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、ポンプ部２の中空部２３は、上記実施形態の形状に限られず、中央部が盛り上がっているなど、他の形状であってもよい。また、ポンプ部２は、シリコーンゴムに限られず、塩化ビニルなど、他の材質で成っていてもよい。また、形状記憶合金ファイバー５は、プランジャ３の中を通っておらず、プランジャ３の側面に係合されていてもよい。また、形状記憶合金ファイバー５の長さ変化により、上記実施形態とは異なって、プランジャ３が中空部２を膨張変形させるように変位し、中空部２が元の形状に復元するときの動作によって、液体を吐出するようにしてもよい。また、流入チューブ８に代えて、液体貯蔵タンクが逆止弁６に直接に接続されてもよい。本発明の小型ポンプ１は、例えば、動物の体内に埋め込んで、動物に薬液などの液体を投与するのに用いることができ、また、分注器などへも応用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１    小型ポンプ
２    ポンプ部
３    プランジャ
４    保持部
５    形状記憶合金ファイバー
６、７    逆止弁
２１    入口
２２    出口
２３    中空部
４１、７１    台座部
４２    ガイド壁
６０    流路
６１    開口
６２    弁座部
６３  弁ボディ
６４、６７    球体
６５、６９    ストッパ
６８    リング磁石
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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