(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の弁座枠と、
該弁座枠内に固着されて動作流体が流通する流通孔を有する弁座と、
前記弁座の動作流体の流出側にあって前記弁座を開閉する弁体を構成するボールと、
該ボールを支持し、動作流体の流通孔が設けられたボール支持部材と、
を備え、
前記ボール支持部材が、周縁の外周支持部と、略中央に動作流体が流通する流通孔と、前記ボールを支持するボール支持部と、前記外周支持部と前記ボール支持部とを連結する腕状の連結部と、から構成され、
前記弁座枠と前記弁座と前記ボールと前記ボール支持部材とが一体にユニット化され、
前記弁座を開閉する際に、前記ボールと前記ボール支持部材とが同時、または別に移動することによって前記弁座の開閉を行うものであり、
前記ボール支持部材には、外周支持部の周縁に、前記弁座枠に設けられた孔の内面に沿って延在して前記ボール支持部材の移動を案内する側面案内部と、前記ボールを支持した状態で前記ボールの中央よりも下側の範囲までの寸法を有するように曲げ起こされた爪部と、が設けられ、
前記弁座枠には、前記弁座枠の内側から外側に貫通して前記ボールの状態を検収するための孔が設けられ、
前記弁座の流通孔外側が、動作流体が流通する流入口と流出口とが滑らかに略円弧で連続して形成され、前記流出口の開口部が、前記ボールの直径よりも大きな直径の円弧の窪みで形成され、前記弁座の外周面に前記弁座枠への圧入を容易にする面取りがなされ、
前記ボールの密度の平均値と動作流体の密度とが略同じであることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
請求項１に記載の逆止弁において、
前記ボール支持部材のボール支持部に、前記ボールを前記弁座に押圧する弾性部が設けられていることを特徴とする逆止弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の逆止弁において、
前記ボールが、中空であることを特徴とする逆止弁。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の逆止弁において、
前記ボールの表面に皮膜が設けられていることを特徴とする逆止弁。
【請求項５】
ピストンまたはダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、
該ポンプ室へ動作流体を流入させる入口流路と、
該ポンプ室から動作流体を流出させる出口流路と、
前記ピストンまたは前記ダイアフラムを駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータを支持する筐体と、を備え、
前記入口流路と前記ポンプ室との間に、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の逆止弁を備えたことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、主として弁座、弁体、弁座枠を一体にユニット化してポンプに組み込むことができる逆止弁と、この逆止弁を備えるポンプに関する。
技術背景
従来、動作流体を流動するポンプには、流体流路の抵抗要素として逆止弁が備えられている。特に、ピストンやダイアフラ厶によってポンプ室の容積を変更して動作流体を流動する小型ポンプに採用される逆止弁には、以下の従来技術が提案されている。
第１の従来技術として、動作流体をポンプ室内に吸い込み、そしてポンプ室外に吐出する際の動作流体の制御を行う構造として、動作流体の吸い込み口と吐出口を有するポンプ吸い込み吐出用ユニットと、吸い込み側逆止弁と吐出側逆止弁とを有するポンプ弁座ユニット、ポンプアクチュエータユニットから構成され、ポンプ弁座ユニットが、ポンプ吸い込み吐出用ユニットとポンプアクチュエータユニットとの間にシール材としてのＯリングを介して固定される逆止弁と、この逆止弁が備えられたポンプの構造が知られている（特開平１０−２２０３５７号公報）。
また、第２の従来技術として、流体流路において、動作流体をポンプ室内に吸い込み、そしてポンプ室外に吐出する際、動作流体を一方向にのみ流通させる逆止弁として、弁座と、動作流体の吸入側にあって弁座の開閉を行うボールと、ボールの移動量を制限する開口付きのストッパと、弁座とストッパとを一体に組み合わせる連結部材とを備えた逆止弁が知られており、さらに、逆止弁は、押え部材によってポンプケースに押圧固定されており、この逆止弁を動作流体の吸入側と吐出側に１対備えたポンプも知られている（特開２０００−２３５０号公報）。
さらに、第３の従来技術として、ポンプハウジング内に形成された弁座と、この弁座を開閉するボールと、ボールの移動量を制限するボールストッパと、ボールを弁座に押圧するコイルスプリングとから構成される逆止弁と、この逆止弁が備えられたポンプが知られている（特開２００１−１７３８１６号公報）。
しかしながら、特開平１０−２２０３５７号公報に記載の発明では、ポンプ弁座ユニットが、吸い込み側逆止弁と吐出側逆止弁とを備えているため、特に、平面方向のサイズが大きくなるという課題がある。また、ポンプ弁座ユニットが、ポンプ吸い込み吐出用ユニットとポンプアクチュエータユニットとでＯリングを介して挟持されて固定されているために、組み立ての際にポンプ室空間広さが一定しないことによるポンプ性能が不安定になるということも考えられる。
さらに、Ｏリングは、長期間使用するうちにシール性が劣化することが考えられるので、定期的に交換しなければならないという煩わしさや動作流体の種類により耐薬品性を考慮し、Ｏリングの材質を変える煩わしさが生ずる。
また、ポンプ弁座ユニットは、合成樹脂で成形されており、流体の吸い込み部と吐出部の仕切り部はポンプ室の上方に浮いている構造であるため、アクチュエータが駆動した際に、ポンプ弁座ユニットが変形してポンプ室内の所定圧力が得られないということも考えられる。また、動作流体の流動により弁座が磨耗したり、キャビテーション等により傷がつきやすく、耐久性が充分でないという課題もある。
また、特開２０００−２３５０号公報による発明では、ボールが、弁座とストッパとの間に設けられた空間に備えられ、この空間内を移動することで弁座の開閉を行っているが、ストッパのボールガイド壁とボールとの間の隙間が小さく、接触抵抗によりボールの移動が妨げられることが考えられる。また、弁座の動作流体流出部の座面に急激な開口広さの変化があるため、渦流が発生し、動作流体の円滑な流動が妨げられるというような課題も考えられる。
また、ボールは超硬合金やセラミックスで成形されており、一般の動作流体よりも単位体積当たりの重量が大きいため、ボールが、弁座の開閉のために移動しにくいので、例えば、ダイアフラムを用いた高い周波数で動作流体を流出するような小型のポンプには不向きであるというような課題がある。
さらに、特開２００１−１７３８１６号公報による発明では、この逆止弁は、ボールが、常時、弁座側にコイルスプリングで押圧され、動作流体の圧力で弁座を開放し、また、コイルスプリングの弾性力で弁座を密閉する構造であるため、流体流入路の流入圧力は、コイルスプリングの弾性力とボールの重量に対して相当な大きさを必要とされ、例えば、動作流体の入り口流路と出口流路のイナータンス値の差で、弁座を開閉するような小型の逆止弁に採用することは困難である。
また、このようなポンプでは、逆北弁内の動作流体の流路には、コイルスプリングが備えられているので、コイルスプリングによって動作流体の流動が妨げられ、さらに、逆止弁から流体流路が急激に曲げられているために、動作流体の流動抵抗が大きくなるという課題もある。
本発明は、これら上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡素で、組み立て性がよく、低コスト化が実現できる逆止弁と、この逆止弁を備えることで、小型で、耐久性が優れた高性能なポンプを提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明の逆止弁は、筒状の弁座枠と、該弁座枠内に固着されて動作流体が流通する流通孔を有する弁座と、前記弁座の動作流体の流出側にあって前記弁座を開閉する弁体と、を備え、前記弁座枠と前記弁座と前記弁体とが一体にユニット化されていることを特徴とする。
この発明によれば、この逆止弁は、少なくとも、弁座と弁座枠と弁体の３部品で構成されているため、構成部品数が少なく簡素な構造であるため、低コストで製造することができる。また、逆止弁が一体でユニット化されているため、逆止弁として単体で性能管理ができ、例えばポンプに組み込んだ際に、逆止弁について、あらためて調整や検収をすることなく安定した逆止弁の性能を得ることができる。また、逆止弁として重要な機能部材である弁体や、弁座の流通孔に触れることなく後述するポンプ等組み込むことができるため組み立て性がよく、組み立てる際に、傷をつけたり変形させることがなく、所定の性能を得ることができる。
また、前述した従来技術のように、逆止弁周辺にシール材としてのＯリングを設ける必要がない。Ｏリングは、長期間使用するうちにシール性が劣化することが考えられ、定期的な交換をしなければならないという煩わしさがあるが、本発明の構造によれば、Ｏリングの定期的な交換や、動作流体の種類により耐薬品性を考慮しＯリングの材質を変える煩わしさもない。
さらに、本発明では、前記弁座が、前記弁座枠及び前記弁体よりも硬度が高い材料で形成されていることを特徴とする。
ここで、弁座の材料としては、例えば、超硬合金等の硬質金属や、セラミックスを採用することができる。また、セラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３の多結晶燒結材が代表されるが、単結晶材も採用できる。
この発明によれば、これらの材料は硬度が高いため、弁体の開閉によって生ずる衝撃やキャビテーションによる弁座の磨耗や傷が付くことを防止することができる。
また、動作流体の流動による磨耗を防止することができる。これらのことによって、長期間にわたって良好な性能を維持することができる。
また、前記弁体が、固定部と開閉部とから構成されると共に、前記弁座の動作流体が流出する側に備えられ、前記固定部が前記弁座枠に固着されていることを特徴とする。
なお、ここで弁体の固着手段としては、例えば、溶接、接着、ロウ付け等の接合面固着が採用できる。
このような構造では、弁体が、動作流体が弁座に流入する側に備えられる構造に対して、動作流体の流動抵抗が小さく、円滑な流動を行うことができる。また、弁体の固定部が弁座枠に固着され、弁体自身が移動することがないため、弁座の流通孔を確実に開閉することができる。
また、前記弁座の動作流体の流出側端面と前記弁座枠端面とが略同じ高さに設けられ、前記固定部が前記弁座枠の頂面に固着されていることを特徴とする。
このようにすれば、弁体は、弁座と弁座枠の端面位置が略同じに設定されているため前述した開閉部と固定部とが板状部材の平板で構成することができ、各部分の形状、寸法が管理しやすいためコストの低減がはかれると共に所定の性能が確保できるという効果がある。
また、前記弁体が、周縁の固定部と、前記弁座の流通孔の開閉部と、該開閉部と前記固定部とを連続する支持部と、から構成され、前記弁体が前記弁座枠の周縁に設けられた筒状の突出部の内部に装着され、前記固定部が前記突出部を変形させることによって固着されていることを特徴とする。
このような構造によれば、弁体は、弁体の固定部が弁座枠の突出部を変形させることで、例えば、部分的に、または全周をカシメル（部材を変形させて固定する）ことによって弁座枠に固定されているので、少ないスペースで確実に固定することができる。また、弁体の固定部の外周部を固定することで、開閉部や支持部を変形させることなく固定することができる。また、弁体は、弁座枠の突出部内に装着するだけで、平面方向の位置が規制されるために、特別の治具を用いなくても開閉部が確実に弁座の動作流体の流通孔を開閉することができる。
また、前記弁体が、前記弁座枠の周縁部に設けられた突出部の内部に装着され、リング状の固定部材が前記弁座枠の突出部内に圧入されることによって、前記弁座枠と前記固定部材との間に挟着されていることを特徴とする。
このようにすれば、弁体は、周縁に設けられた固定部が弁座枠と固定部材によって厚み方向に挟まれて固定されるため、弁体に内部応力を生じさせずに固定することができるので、支持部や開閉部が変形されることなく固定することができる。
また、本発明の構造では、前記弁体の固定部の周縁に筒状の突出部が設けられ、該突出部が、前記弁座枠の突出部内に装着され、リング状の固定部材が前記弁体の突出部内に圧入されることによって、前記弁体が、前記弁座枠と前記固定部材との間に挟着されていることを特徴とする。
この構造によれば、弁体に設けられた突出部に前述の固定部材を圧入することで、前記弁座枠の突出部と前記固定部材との間に弁体の突出部が挟着されているので、前述と同様な効果が得られる他、弁体は、周縁部に突出部が設けられることによって、例えば２０μｍ程度の薄板であっても外周部が補強されているので全体が撓みにくく、取り扱いで変形することが少ないという効果もある。
なお、弁体は、プレス加工等で製造できるため、突出部を設けるための加工工程を設ける必要がなく、コストが増加することもない。
また、本発明の構造では、前記弁体の固定部の周縁に設けられた筒状の突出部が、前記弁座と前記弁座枠との径方向間隙に圧入されて狭着されていることを特徴とする。
このような構造によれば、弁体の突出部内に弁座を挿着させ、弁体と弁座とを弁座枠のリング内に圧入することで、前述の固定部材を用いることなく一体化することができる。また、弁座枠には、前述したような突出部を設ける必要がないため、構造をより一層簡素にすることができる。
また、本発明の構造では、前記弁体が前記弁座枠に設けられた凹部の内部において厚み方向に移動可能に装着され、前記弁座枠の凹部周縁に、前記弁体が前記流通孔を開閉可能に支持するリング状の固定部材が備えられていることを特徴とする。
このようにすれば、弁体は、弁座枠に設けられた凹部で平面方向の位置が規制されるとともに、固定部材によって厚み方向の動きの範囲が規制されるため、凹部の直径、深さを適宜に設定することで、弁体の流通孔の開閉が適正に行われるように規制することができる。ここで、固定部材は、例えば、弁座枠の凹部周縁に接着、溶接等の面接合手段で固定することができる他、弁座枠の凹部よりも大きな直径の凹部を新たに設け、その凹部にリング状の固定部材を圧入することで固定することができる。
また、前記弁体が、周縁の固定部と、略中央部の開閉部と、該開閉部と前記固定部とを連続する複数の羽根部と、から構成されていることを特徴とする。
ここで、この構造の弁体は、例えば、羽根部を有する略プロペラ状の形状に形成され、羽根部の形状としては、後進面が弁座方向に、前進面がその反対方向に設けられる。
このような複数の羽根部を備えることで、動作流体が流出されるときは、動作流体は、羽根部の緩やかな曲面の後進面に沿って抵抗が少ない状態で羽根部の間からで流出することができ、また、流通孔を閉じるときは、動作流体が前進面を押すことによって、開閉部で流通孔を閉じることができ、ダイアフラムの小さな動きに追従して流通孔の開閉をすることができる。
また、本発明の構造では、前記弁座に複数の流通孔が設けられ、前記流通孔に対応した数量の前記弁体の開閉部が設けられていることを特徴とする。
ここで、複数の流通孔は、例えば、サークル状、直線状、または並列に設けることができる。
この発明では、弁座に複数の動作流体の流通孔が設けられて、この流通孔を開閉する弁体の開閉部がそれぞれに独立して設けられているが、外周の固定部は一体で形成されているので、逆止弁は、構成部品数を増加することなく構成することができる。例えば、ダイアフラム型のポンプにおいて、ダイアフラムの振幅が１０μｍ程度の場合は、弁体の開閉部の動作範囲は２０μｍ程度であるため、動作流体の流量を多くしたい場合は、流通孔を複数設けることで、流量を増加させることができる。
また、複数の流通孔を一つの開閉部で開閉することもできるが、開閉部のわずかな変形や寸法のばらつきで、各流通孔を全て一様に開閉できないことが考えられ、流通孔に対して独立した開閉部を設けることによって全ての流通孔の開閉が確実に行われるという効果がある。
また、前記弁座の動作流体の流通孔が、長円状に開口されていることを特徴とする。
このような構造では、流通孔が長円状に開口しているので、開口面積を大きく設定することができ、動作流体の流量を増加することができる。
また、前記弁座の流通孔の動作流体の流入口および流出口が、動作流体の流体抵抗を減ずるように滑らかに丸められて形成されていることが好ましい。
さらに、前記流通孔の動作流体の流入口及び流出口の間が、連続した略円弧で滑らかに形成されていることを特徴とする。
このようにすれば、弁座の流通孔は、流入口の外部に比べて直径が小さくされることが一般的であるため、動作流体がこの流通孔に流入する、あるいは流通孔内部を流動する際に流動抵抗が増加する。
従って、この発明によれば、流入口、流出口が滑らかに丸められていることによって、動作流体の流通孔に流入するときの流入抵抗を減じ、流出のときに渦流が発生して生ずる流動抵抗を減ずることができる。
さらに、流通孔内部も流入口、流出口に略円弧で滑らかに連続した形状に形成することで、流通孔内部の流動抵抗を減ずることができる。
また、前記弁座の動作流体が流入する側の面が、前記流入口に連続した斜面または略円弧で漏斗状に形成されていることを特徴とする。
このような形状にすれば、動作流体が弁座の流通孔内に流入する際の抵抗をより一層減ずることができるという効果がある。
ここで、略円弧の漏斗状とは、その内面形状がＵ字型ではなく、内面の断面途中が若干膨らむような形状にすることがより好ましい。
前記弁体の前記流通孔の流出口周縁に密接する面が、ドーム状または円錐体状に形成されていることが好ましい。
このような構造では、弁体は、弁座の流通孔の周縁を平面で密接する場合、弁体の形状が簡単で製造しやすく、また、開閉部がドーム状や円錐体状である場合、弁座との接触が線接触になり接触圧力が増し、動作流体の漏れを一層防止することができるという効果がある。
また、本発明の逆止弁は、前記弁座を開閉する弁体がボールであって、該ボールを支持し、動作流体の流通孔が設けられたボール支持部材と、をさらに備え、前記弁座枠と前記弁座と前記ボールと前記ボール支持部材とがユニット化されていることを特徴とする。
ここで、ボールとは、例えば、球体である。
この発明によれば、この逆止弁は、弁座と弁座枠とボールとボール支持部材との４部品で構成されているため、構成部品数が少なく、それぞれが簡素な形状であるため、製造が容易で、形状管理もし易く、低コストで製造することができる。また、逆止弁がユニット化されているため、逆止弁として単体で性能管理ができ、例えばポンプに組み込んだ際に、逆止弁について、あらためて調整や検収をすることなく安定した逆止弁の性能を得ることができる。また、逆止弁として重要な機能部材であるボールや、弁座の流通孔に触れることなく、ポンプ等に組み込むことができるため、組み立てる際に、傷をつけたり変形させることがなく、所定の性能を得ることができる。
また、弁座がボールで開閉されるため、開放されているときは、動作流体が、ボールの表面を流動するために流動抵抗が小さく、例えば、板状の弁を用いた場合に比べ、ボールが弁座から離れて流通孔を開放するときに、同じ移動量であっても流通断面積が大きくなるため、流動量を多くすることができる。密閉されているときは、弁座とボールとは線接触となり、接触圧力が大きくなり、確実に密閉できるという効果がある。
また、前記ボール支持部材が、周縁の支持部と略中央に動作流体が流通する流通孔と前記ボールを支持するボール支持部と前記支持部と前記ボール支持部を連結する腕状の連結部と、から構成されていることを特徴とする。
この発明では、ボールを支持しているボール支持部材が、上述のように構成されているので、例えば、金属の板材をプレス等の加工手段で容易に形成することができる。また、ボールは、ボール支持部材の流通孔から中央部を、さらに、連結部の間から周辺部を動作流体によって押し上げられて弁座の流通孔を押圧して密閉するため、動作流体の圧力によって、ボールが移動しやすく、弁座の流通孔の密閉を確実に行うことができるという効果がある。
また、ボールが弁座から離れて、弁座が開放されているときは、ボールがボール支持部材のボール支持部で位置が規制され支持されているので、小さいスペースで、しかも簡素な形状でボールを適正位置に支持することができる。
さらに、ボールは、移動する際、回転するため弁座との接触位置が其の都度変化するため、弁座との接触位置が変化するので、同じ位置が磨耗することを防止することもできる。
また、前述の構造では、前記ボール支持部に、前記ボールを支持する爪部が突出されていることを特徴とする。
このような構造では、ボールは、ボール支持部に設けられた、例えば、３本の放射状に突出された爪部によって支持されているので、ボールの位置規制を確実に行うことができる。この爪部は、ボールの直径よりも小さい範囲でボールを支持しているため、この爪を設けることによって動作流体の流動を妨げることがない。
また、前述の構造では、前記弁座を開閉する際に、前記ボールと前記ボール支持部材とが同時、または別に移動することによって前記弁座の開閉を行うことが好ましい。
このようにすれば、ボールとボール支持部材、ボール支持部材と弁座枠とは、それぞれ支持はされているが固定はされていない。従って、ボールだけが移動して弁座の流通孔を開閉することも、ボール支持部材でボールを押し上げて流通孔を密閉し、また、ボールとボール支持部材が一緒に移動して流通孔を開放することができる。ボールだけでなく、ボール支持部材も移動できる構造であるために、例えば、ポンプ室の正の圧力をボール支持部材が受け、ボールを押圧することもできるので、流通孔の密閉力を高めることができる。
また、本発明の構造では、前記ボール支持部材のボール支持部に、前記ボールを前記弁座に押圧する弾性部が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、前述したように、ボールは流通孔を開閉するが、ボール支持部に弾性部が設けられているので、この弾性力でボールを流通孔に押圧し、確実に密閉することができる。この弾性部の弾性力は、例えば、流通孔を開放するときには、ポンプ室の負圧でボールを開放できる程度の大きさに設定されることがより好ましい。
また、この弾性部でボールを常時弁座の流通孔に接触するようにしておけば、ポンプを停止している際に、動作流体が流出すること防止することができる。
また、本発明の逆止弁は、前記ボール支持部材の外周支特部の周縁に、前記弁座枠に設けられた孔の内面に沿って筒状の側面案内部が設けられていることを特徴とする。
このような構造では、ボール支持部材が板状に形成されている場合に比べて、ボール支持部材に筒状の側面案内部が設けられ、この側面案内部が前記弁座枠の孔内面に沿って移動するので、断面方向に傾くことが、なく移動が円滑に行われ、流通孔の開閉を確実に行うことができる。また、このような側面案内部を設けても、逆止弁のスペースを大きくする必要もない。
また、本発明の構造では、前記ボールの密度の平均値と動作流体の密度とが略同じであることを特徴とする。
流通孔を開閉するボールは、動作流体の圧力の変化で移動する。この際、ボールの密度の平均値が動作流体の密度とが略同じとされているために、ボールは、動作流体中において、例えば、ポンプの駆動を停止している場合、ボールは浮遊状態またはそれに近い状態であるので、ポンプを駆動した場合に、動作流体のわずかな圧力変化で移動するため、ポンプの駆動源が圧電素子のような高い周波数で駆動されるような場合、その駆動周波数に同期して移動し、弁座の開閉を行うことができる。
さらに、前記ボールが、中空であることを特徴とする。
ここで、ボールの材質としては、耐久性を考慮すると、鉄系合金、ステンレス合金、銅系合金、アルミニウム合金などの金属や、ガラス、セラミックス、合成樹脂等を採用することができる。
これらの材質でボールを形成した場合、単位体積当たりの重量が大きく、動作流体のわずかな圧力変化では移動しにくいことが考えられる。この際、ボールを中空にすることで、単位体積当たりの重量を減ずることができ、ボールの外殻の厚みをボール材質及び動作流体の材質によって調整することで、前述したような、ボールの単位体積あたりの重量が、ボールがおしのけた動作流体の体積当たりの重量と略同じに設定することができ、前述のような効果が得られる。
さらに、前記ボールの表面に皮膜が設けられていることを特徴とする。
ここで、皮膜としては、超硬合金、ニッケル、クロムやセラミックス等の硬質皮膜が採用でき、被膜成形手段としては、電気めっき法、化学めっき法などの湿式めっき法や、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの乾式めっき法が採用できる。また、ゴム系の軟質材料も採用できる。
このような構造では、流通孔を開閉するボールは、外殻に皮膜が形成されているので、製造のしやすさからボールの材質が限定されても、前述の硬質皮膜を選択した場合、表面の硬度を高くすることができるために、長期間使用しても、磨耗したり、流通孔の開閉の衝撃で傷がつくことが少ないという効果がある。また、前述したようにボールを中空にしても、この硬質皮膜が形成されることでボールの変形を防止することができる。
軟質の皮膜を選択した場合は、弁座のシール性をより高めることができる。
また、前記弁座の流通孔外側が、動作流体が流通する流入口と流出口が滑らかに略円弧で連続して形成され、前記流出口の開口部が、前記ボールの直径よりも大きな直径の円弧で形成されていることを特徴とする。
このように、流通孔の流入口、流出口が滑らかな円弧で連続されているために、動作流体が、弁座を流通する際の流体抵抗を減ずることができる。特に流出口は、ボールで開閉されるので、この流出口の開口部外側がボールの直径より大きい円弧で形成されている場合、ボールがわずかに弁座からはなれたときでも、動作流体が流出する開口断面積が広く確保できるため、動作流体の流出流量を多くすることができ、また、このことによって、ボールが弁座から離れることを促進する効果もある。
また、ボールは、流出口の開口部外側に設けられた円弧の表面に沿って流通孔まで移動して密閉するので、ボールの平面方向位置がわずかにばらついて移動しても、より確実に流通孔を密閉することができる。
さらに、前記ボール支持部材が前記弁座枠に固着されていることを特徴とする。
ボール支持部材が、弁座枠に固着されている場合、ボールは、単独で流通孔を開閉するが、ボール支持部材が前記弁座枠に固着され、ボールは、ボール支持部材のボール支持部で平面方向の位置が規制されているので、弁座の流通孔に対するボールの位置をより正確に規制することができる。
また、ボールだけが移動する構造であるため、ボール支持部材が移動する構造に比べ、より簡素な構造の逆止弁を提供することができる。
また、前記弁座枠の前記弁座と前記ボール支持部材の間の側面に、内側から外側に貫通する孔が設けられていることを特徴とする。
本発明では、前述したように弁座と弁座枠とボールとボール支持部材とがユニット化されているが、弁座枠の側面に貫通孔が設けられているために、逆止弁単体で、ボールの位置や動き具合をこの孔から検収することができる。
また、動作流体が逆止弁内で詰まった場合などに、例えば、ポンプから逆止弁を取り外して、この孔から洗浄液等を流動させ洗浄することもできる。
本発明のポンプは、ピストンまたはダイアフラムにより、容積が変更可能なポンプ室と、該ポンプ室へ動作流体を流入させる入口流路と、前記ポンプ室から動作流体を流出させる出口流路と、を備え、前記ダイアフラムを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを支持する筐体と、をさらに備え、前記入口流路と前記ポンプ室の間に、請求項１ないし請求項２８のいずれかに記載の逆止弁を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、このポンプは、前述したような逆止弁を備えているため、小型で構造が簡素で低コストが実現でき、動作流体の流動が円滑に行われ、且つ、耐久性が優れるという効果が得られる。特に、詳しくは後述するが、出口流路のイナータンスが入口流路のイナータンスよりも大きく、弁座に加わる圧力が大きい小型ポンプにおいて前述した効果が顕著である。
【産業上の利用可能性】  本発明の逆止弁は、特にダイアフラム型等の小型ポンプに有効で、このポンプは、プロジェクタ等の電子機器の冷却装置、ウォータージェットメス、流体アクチュエータ、マイクロ液圧プレスのピストンの動力源等に利用することができるが、これに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係るポンプを示す断面図。
【図２】  本発明の実施形態１に係る逆止弁を示す断面図。
【図３】  本発明の実施形態１に係る弁体を示す平面図。
【図４】  本発明の実施形態１に係る他の弁体を示す平面図。
【図５】  本発明の実施形態１に係る他の弁体を示す平面図。
【図６】  本発明の実施形態１に係る他の弁体を示す平面図。
【図７】  本発明の実施形態１に係る弁座を示す断面図。
【図８】  本発明の実施形態１に係る他の弁座を示す断面図。
【図９】  本発明の実施形態１に係るポンプ室内の圧力とダイアフラムの変位の関係を示すグラフ。
【図１０】  本発明の実施形態１に係る入口流路と出口流路における流量の波形の関係を示すグラフ。
【図１１】  本発明の実施形態２に係る逆止弁を示す断面図。
【図１２】  本発明の実施形態３に係る逆止弁を示す断面図。
【図１３】  本発明の実施形態４に係る逆止弁を示す断面図。
【図１４】  本発明の実施形熊４に係る弁体示す斜視図。
【図１５】  本発明の実施形態５に係る逆止弁を示す断面図。
【図１６】  本発明の実施形態６に係る逆止弁を示す断面図。
【図１７】  本発明の実施形態６に係る逆止弁の変形例を示す断面図。
【図１８】  本発明の実施形態６に係る弁体を示す平面図。
【図１９】  本発明の実施形態６に係る他の弁体を示す平面図。
【図２０】  本発明の実施形態６に係る他の弁体を示す平面図。
【図２１】  本発明の実施形態６に係る他の弁体を示す側面図。
【図２２】  本発明の実施形態７に係る逆止弁を示す断面図。
【図２３】  本発明の実施形態７に係る弁体を示す平面図。
【図２４】  本発明の実施形態８に係る逆止弁を示す断面図。
【図２５】  本発明の実施形態８に係る逆止弁を示す平面図。
【図２６】  本発明の実施形態９に係る弁体を示す平面図。
【図２７】  本発明の実施形態９に係る他の弁体を示す平面図。
【図２８】  本発明の実施形態１０に係る逆止弁を示す断面図。
【図２９】  本発明の実施形態１０に係る逆止弁のボール支持部材を示す平面図。
【図３０】  本発明の実施形態１０に係る逆止弁のボール支持部材の変形例を示す断面図。
【図３１】  本発明の実施形態１０に係る逆止弁の弁座を示す断面図。
【図３２】  本発明の実施形態１０に係る逆止弁のボールを示す断面図。
【図３３】  本発明の実施形態１１に係る逆止弁のボールを示す断面図。
【図３４】  本発明の実施形態１２に係る逆止弁を示す断面図。
【図３５】  本発明の実施形態１２に係る逆止弁のボール支持部材を示す平面図。
【図３６】  本発明の実施形態１３に係る逆止弁を示す断面図。
【図３７】  本発明の実施形態１３に係る逆止弁のボール支持部材を示す平面図。
【図３８】  本発明の実施形態１４に係る逆止弁のボール支持部材を示す平面図。
【図３９】  本発明の実施形態１４に係る逆止弁のボール支持部材を示す断面図。
【図４０】  本発明の実施形態１５に係る逆止弁を示す断面図。
【図４１】  本発明の他の実施形態に係る逆止弁を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明に係る逆止弁、及びこの逆止弁を備えるポンプについて説明する。なお、以下に記載する実施形態は、本発明の一実施形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
最初に、本発明の実施形態１について説明する。図１〜図１０には、実施形態１の逆止弁及びこの逆止弁が備えられたポンプ１０が示されている。
図１は、実施形態１の逆止弁が装着されたポンプの縦断面図が示されている。図１において、ポンプ１０は、ポンプ室ユニット１００とアクチュエータユニット２００とを備えている。
ポンプ室ユニット１００は、動作流体が流入される入口流路１１１と、流出される出口流路１１７とを備えるポンプ室体１０１と、ダイアフラム１５０と、動作流体の脈流を防止する脈流吸収手段としての弾性膜１５１とから構成されている。
ポンプ室体１０１は、平面視外形は略円筒形であり、側面一方方向に入口流路１１１が穿設されたパイプ状の入口接続管１１０が突出して形成され、入口流路１１１は、弾性壁室１１２に流通している。入口流路の先端部は、図示しないチューブ等の外部配管に接続され、動作流体が供給される。入口接続管１１０の反対側には、出口流路１１７が穿設されたパイプ状の出口接続管１１６が突出して形成されている。出口流路１１７の内側端部は、ポンプ室１１９に流通しており、他端は、動作流体の吐出口となっていおり、図示しない外部配管に接続される。
入口流路１１１が流通されている弾性壁室１１２は、ポンプ室体１０１の略中央に円筒状の凹みとして形成され、図中、上方の開口部周縁上面１２１に弾性膜１５１が密閉固定され、ポンプ室１１９側の開口部１１３は、弾性壁室１１２の内径よりも直径が小さく設定されている。この開口部１１３とポンプ室１１９の間には逆止弁５０が備えられている。流体抵抗要素としての逆止弁５０は、入口流路１１１から出口流路１１７に動作流体が流通されるように開放され、または密閉される。
なお、小型で、５ｋＨｚ程度の一般のポンプより高周波駆動される本実施形態１のようなポンプでは、弾性膜１５１、弾性壁室１１２が備えられることが好ましいが、必ずしもなくてもよい。
逆止弁５０を挟んで弾性壁室１１２の反対側に薄く形成された凹みが形成され、ダイアフラム１５０で密閉された空間がポンプ室１１９である。
ポンプ室体１０１は、金属粉体成形（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ）で形成されている。金属粉体成形のほかに、精密鋳造などで成形することができる。耐薬品性、防錆、構造的強度を配慮した材質として、ステンレス鋼やチタン合金等を採用することが好ましいが、鉄系合金や銅系合金も採用できる。
逆止弁５０は、詳しくは後述するが（図２、参照）、弁座６０と弁座枠７０と弁体８０とから構成され一体にユニット化されている。そして、逆止弁５０は、開口部１１３の内壁１１４に圧入され、密着固定されている。
ダイアフラム１５０は、ステンレス鋼等の円盤状の薄板で、厚みは２０μｍ程度とされ、外周部がポンプ室１１９の周縁部に接着、溶接、ロー付け等の固着手段で密着固着されている。
弾性膜１５１の上面には、弾性膜保護部材としての上板１４０が載置されたうえ、その外周部を固定螺子１５５でポンプ室体１０１に弾性膜１５１と共に螺合固定される。固定螺子１５５は、図１では、１個のみ記載されているが、３個または４個平面方向にバランスよく備えられている。弾性膜１５１は、動作流体が脈動した際に、断面方向に撓んで脈動を吸収するが、上板１４０の弾性膜１５１と接する面側には、弾性膜１５１が撓んでも接触しない範囲の凹みが設けられ、平面方向中央部には、上板１４０と弾性膜１５１で密閉された空気を開放するための孔１０３が設けられている。
ポンプ室体１０１は、弾性壁室１１２とは逆止弁５０を挟んで反対側の外周に突出された筒部１２２が形成され、其の端面には、アクチュエータユニット２００を固定するための雌螺子が設けられている。筒部１２２の内側のポンプ室１１９の開口部には、ポンプ室１１９のアクチュエータユニット２００側を密閉するダイアフラム１５０が密着固定されている。ポンプ室１１９のダイアフラム１５０と接触する壁の角部は、滑らかに丸められている。
この筒部１２２の内側にアクチュエータユニット２００の筐体２０１が挿着される。
筐体２０１は、一方が閉塞され，他方が開口された筒形状をしており、筒部２０２と、筒部外周から外形方向に突出された鍔部２０３とが形成されている。筒部２０２がポンプ室体１０１の筒部１２２の内側に着脱可能な強度で圧入されている。
筒部２０２の端部はダイアフラム１５０を押圧しているが、筒部２０２の内径は、上台４０１に接触しない大きさとされ、ダイアフラム１５０と接触する角部は滑らかに形成されている。ダイアフラム１５０と接触する内径は、ポンプ室体１０１がダイアフラム１５０と接触する部分の内径と略同じである。
鍔部２０３に設けられた固定螺子２０５の挿通孔とポンプ室体の筒部１２２に設けられた雌螺子との間で、固定螺子２０５によって、筐体０１（アクチュエータユニット２００）とポンプ室ユニット１００とが固定され、ポンプ１０が使用できる充分な強度で一体化される。
筐体２０１の筒部２０２の内側には、アクチュエータ３０１が備えられている。
アクチュエータ３０１は、長手方向に伸縮振動する圧電素子であり、一方の端面には、上台４０１が固着され、他方の端部は、筐体２０１の底部２０９に固着されている。
上台４０１は、アルミニウム合金製等の比重の小さい材料で形成された円盤であり、アクチュエータ３０１の固着面との反対側の面が、ダイアフラム１５０に密接されている。アクチュエータ３０１は、外部制御回路（図示せず）からバイアス電圧が印加されることで、伸縮振動を行い、伸びたときにダイアフラム１５０を押して撓ませてポンプ室１１９の容積を減じ、収縮したときには、元の状態に引き戻し、ポンプ室１１９の容積を増加させる。
なお、上台４０１は、アクチュエータの端部面積、形状を適切な設定を行えば、省略することができる。
筐体２０１の筒部２０２の側面には、内側から外側に貫通孔２０４が設けられている。この貫通孔２０４には、図示しないが、アクチュエータ３０１にバイアス電圧を印加するためのリード線が挿通される。
ここで、本発明のポンプにおける流路のイナータンスの関係について説明を加える。流路に柔軟部等の圧力変動吸収要素がある場合、イナータンスの算出には圧力変動吸収要素までの流路を考慮すればよいため、入口流路のイナータンスは、圧力変動吸収要素である弾性膜１５１から逆止弁５０までの流路のイナータンスであり、一方、出口流路のイナータンスは、出口流路１１７のイナータンスである。この２つのイナータンスを比較すると、出口流路のイナータンスは入口流路のものよりはるかに大きくなっている。
次に、実施形態１に係る逆止弁５０について説明する。
図２は、本実施形態１の逆止弁５０の断面形状を示す。図２において、逆止弁５０は、弁座枠７０、弁座６０、弁体８０とから構成されている。弁座６０は、中心部に動作流体の流通孔６１が穿設された円盤状の部材であり、流通孔６１の動作流体の流入口６２及び流出口６３は、滑らかに丸められている。流入口側は、動作流体の流入抵抗を減ずるため、流出口側は、動作流体が流出するときの渦流を減ずるために丸められているのである。
弁座６０の流出側の外周角部には斜面６４が設けられ、後述する弁体８０との接触面積を適正な大きさに設定すると共に、弁座枠７０への圧入を容易にしている。
なお、弁座６０は、弁座枠７０、弁体８０よりも硬度が高い材料で形成され、超硬合金やセラミックス（Ａｌ２Ｏ３等）が採用される。
弁座枠７０は、弁座６０が圧入される中心部の貫通孔７１が穿設されたリング状に形成され、貫通孔７１の動作流体の流入側は、弁座６０の図中上面６５の高さと略同じ位置から滑らかに丸められて上方が貫通孔７１よりも広い斜面７２に連続した形状に形成されている。また、この斜面７２とは反対側の面の外周部は筒状の突出部７４が形成される。弁体８０は、この突出部７４内に装着され、突出部７４内の底部７３に溶接、接着等の手段で固着されている。弁座枠７０の材料は特に限定されないが銅系合金が採用される。
弁座６０の流出口６３につながる端面と弁座枠７０の底部７３とは同じ高さであり、弁体８０は弁座６０と底部７３とに同じ高さで接合されている。
前述したように、弁座６０、弁座枠７０、弁体８０は一体にユニット化され、ポンプ室体１０１開口部の内壁１１４に圧入されている。
弁体８０は、開閉部８１が弁座６０を押圧したときに（図中、二点鎖線で示す）流通孔６１を密閉し、離れたときに（図中、実線で示す）流通孔６１を開放する。
図３は、本実施形態１の弁体８０の平面図を示す。図３において、弁体８０は薄板の円盤で、中央部が略Ｕ字型のスリット８２が設けられ、開閉部８１と周縁の固定部８３とを連続する支持部８４で形成されている。
なお、図示しないが、支持部８４と開閉部８１は、固定部８３よりも薄肉に形成されている。固定部８３は、固定強度を高め、支持部８４、開閉部８１は、先述したダイアフラム１５０の伸縮に追従して開閉駆動がし易くするためである。
弁体８０には、材料としてステンレス鋼等が採用される。
弁体８０は、図３で示した以外に様々な形状が採用できるが、その変形例を図４〜図６を用いて説明する。
図４は、本実施形態１の弁体８０の変形例の一つを示す平面図である。図４において、弁体８０は、中央部が略馬蹄系のスリット８２が設けられ、開閉部８１と周縁の固定部８３とを連続する支持部８４で形成されている。支持部８４は開閉部８１よりも細く縊れており、この幅を細くすることで弾性力を調整し、開閉部８１の開閉駆動がし易く設定されている。
図５は、本実施形態１の弁体８０の他の変形例を示す平面図である。図５において、弁体８０は、中央部に開閉部８１が形成され、外周のリング状の固定部８３と開閉部８１とは、放射状に延出された３本の支持部８４で連続されている。前述のダイアフラム１５０に追従して支持部が厚み方向に撓んで流通孔６１の開閉を行うものである。
続いて、図５で説明した弁体８０のさらなる変形例を図６を用いて説明する。
図６は、弁体８０の変形例を示す平面図である。図６において、支持部８４の開閉部８１と固定部８３を連結する途中に曲線が含まれていることが、図５で説明した弁体８０との相違点であり、他の形状は同じである。この際、支持部８４に曲線部が含まれることで、開閉部８１の厚み方向の移動量が多くとれることと、支持部８４の弾性係数を小さくし、撓みやすくしたものである。
次に、本実施形態１（図２、参照）に示した弁座６０の変形例について図７、図８を用いて説明する。
図７、図８は、本実施形態に係る弁座６０の形状を示す断面図である。図７において、弁座６０は、中心部に動作流体の流通孔６１が穿設された円盤状の部材であり、流通孔６１の動作流体の流入口６２及び流出口６３は、滑らかに丸められている（図中、符号６７，６８で示す）。流入口側は、動作流体の流入抵抗を減ずるため、流出口側は、動作流体が流出するときの渦流を減ずるために丸められている。
流入口６２と流出口６３の丸められた部分６７，６８を連続する流通孔６１は、断面方向中央部が細くなるように滑らかな円弧で結ばれた形状で形成されている。これは、動作流体がポンプ室体１０１の開口部１１３から急激に細い流通孔６１に流入する際に流体抵抗を減ずるためのものである（図１、参照）。
また、流出口６３の周縁部には、平面部６６から外周部に向かって斜面６４が形成されている。平面部６６の面積は、弁体８０の開閉部８１で密着されることと、開放時に動作流体が流出しやすい大きさに設定される。この際、流出口周囲の高さが、均一であれば平面部６６は設けなくてもよい。
図８は、図７で説明した弁座６０の変形例を示す弁座の断面図である。図８において、弁座６０は、上面６５（図７、参照）が平面ではなく、流入口６２から外周に連続して円弧で結ばれた動作流体の導入部６９が形成されている。この導入部６９は、図面を視認して漏斗状の形状であり、ポンプ室体１０１の開口部１１３から動作流体を流体抵抗を小さくして流通孔６１に導くような形状とされる。
なお、この導入部６９は、直線の斜面で形成してもよく、これらの形状は、開口部１１３の直径、流通孔６１の関係から適宜選択することができる。
続いて、本発明のポンプ１０の駆動動作について説明する。
図９は、ポンプ室１１９内の圧力とダイアフラム１５０の変位の関係を示すグラフである。図１も参照して説明する。まず、アクチュエータ３０１にバイアス電圧が供給されることによってダイアフラム１５０が振動して、ポンプ室１１９の容積が連続して変化する。この際、ポンプ１０の負荷圧力を１．５気圧としてポンプを運転して、動作流体の吐出流量が多い状態の時のダイアフラム１５０の変位（μｍ）、ゲージ圧で示したポンプ室１１９内圧力（気圧）の波形を示す。ダイアフラム１５０の変位波形において、波形の傾きが正の領域は、アクチュエータ３０１が伸びてポンプ室１１９内の容積が減少している過程である。一方、波形の傾きが負の領域は、アクチュエータ３０１が収縮してポンプ室１１９内の容積が増大していく過程である。
ポンプ室１１９内圧力は、ポンプ室１１９の容積減少過程が始まると圧力上昇が始まる。そして、後述する理由によって、この容積減少過程が終了する前に、圧力は最大値を迎え減少し始める。さらに、ポンプ室１１９の容積減少過程が始まると、引き続き圧力は減少し続け、この容積減少過程の途中でポンプ室１１９内に真空状態が発生し、ゲージ圧で−１気圧の一定値となる。
このときの入口流路１１１と出口流路１１７における流量の波形の関係のグラフを図１０に示す。ポンプ１０を運転した時に順方向（負荷方向）へ流れる流量をグラフ上で正方向としている。
出口流路１１７の流量は、ポンプ室１１９内圧力が上昇し負荷圧力を上回ると増加し始める。そして、ポンプ室１１９内の動作流体が出口流路１１７から流出し始め、流出量がダイアフラム１５０の変位によるポンプ室１１９の容積減少量を上回るポイントでポンプ室１１９内の圧力は減少し始める。ポンプ室１１９内圧力が減少し、負荷圧力よりも低下すると出口流路１１７の流量は減少し始める。これらの流量変化率は、ポンプ室１１９内圧力と負荷圧力との圧力差を出口流路１１７のイナータンス値で除した値とほぼ等しい。【００９７】  一方、入口流路１１１では、ポンプ室１１９内圧力が大気圧よりも減少すると、その圧力差によって逆止弁５０が開き流量が増加し始める。また、ポンプ室１１９内圧力が上昇し大気圧よりも増加すると減少し始める。これらの流量変化率は逆止弁５０が開放されている期間は、前述したことと同様に、ポンプ室１１９内圧力と入り口流路手前の圧力との圧力差を入口流路１１１のイナータンス値で除した値とほぼ等しい。そして、逆止弁５０の逆止効果によって逆流が防止されている。
従って、前述した実施形態１では、この逆止弁５０は、弁座６０と弁座枠７０と弁体８０で構成されているため、構成部品数が少なく簡素な構造であるので、低コストで製造することができる。また、逆止弁５０が一体でユニット化されているため、逆止弁５０として単体で性能管理ができ、ポンプ１０に組み込んだ際に、逆止弁５０について、あらためて調整や検収をすることなく安定した性能を得ることができる。また、逆止弁５０として重要な機能部材としての弁体８０や、弁座６０の流通孔６１に触れることなく、ポンプ１０内に組み込むことができるため、組み立てる際に、傷をつけたり変形させることがなく、所定の性能を提供することができる。
また、逆止弁５０の周辺にシーリング部材としてのＯリング等を設ける必要がなく、Ｏリングが、長期間使用するうちにシール性が劣化することによる定期的な交換をしなければならないという煩わしさや、動作流体の種類により耐薬品性を考慮し、Ｏリングの材質を変える煩わしさもない。
本実施形態１では、弁体８０が、弁座６０の動作流体が流出する側に備えられ、弁座枠７０に固着されているので、弁体８０が、動作流体が弁座６０に流入する側に備えられる構造に対して、動作流体の流動抵抗になることが少なく、円滑な流動を行うことができる。
また、弁体８０は、弁座枠７０に固定される固定部８３は、他の部分よりも構造的な強度が大きい面積を有し、支持部８４は振動が可能な弾性を有する形状に形成され、開閉部８１は、弁座６０に密着し易い形状や厚みで形成されている。このことから、この弁体８０は、それぞれ異なる機能を合わせもちながら一体で形成されているので、製造し易く、また、各部分の形状、寸法が管理しやすいためコストの低減がはかれると共に所定の性能が確保できるという効果がある。
弁座６０の流通孔６１は、ポンプ室体１０１の開口部１１３に比べて直径が小さいため、動作流体がこの流通孔６１に流入する、あるいは流通孔６１内部を流動する際に流動抵抗が増加する。従って、流入口６２、流出口６３が滑らかに丸められていることによって、動作流体が流入するときの流入抵抗を減じ、流出のときに渦流が発生して生ずる流動抵抗を減ずることができる。
さらに、流通孔６１内部も流入口６２、流出口６３に滑らかに連続した略円弧状に形成することで、流通孔６１内部の流動抵抗を減ずることができる。
さらに、本実施形態１では、弁座６０の動作流体の導入部６９が、流入口６２に連続した斜面または略円弧で漏斗状に形成されているために、動作流体が弁座６０の流通孔６１内に流入する際の抵抗をより一層減ずることができるという効果がある。
また、本実施形態１では、弁座６０は超硬合金等の硬質金属やセラミックスなどの、弁座枠７０及び弁体８０よりも硬度が高い材料で形成されているので、弁体８０の開閉によって生ずる衝撃やキャビテーションによる弁座６０に磨耗や傷が付くことを防止することができ、さらには、動作流体の流動による磨耗を防止することができる。これらのことによって、長期間にわたって良好な性能を維持することができるという効果がある。
また、本発明のポンプは、アクチュエータ３０１で高い周波数で振動され、逆止弁５０が小型であるため、単位面積当たりの圧力が高圧となるので、前述したような構造の逆止弁５０を採用することで、耐久性がすぐれ、且つ、小型で構造が簡素で低コストが実現できるという効果が得られる。
なお、前述した実施形態１では、ポンプ室１１９の容積を変更する手段としてダイアフラム１５０を例にあげ説明したが、ダイアフラム以外にピストンを採用したポンプにも、本発明の構造の逆止弁を採用し、同様な効果を得ることができる。
続いて、本発明に係る実施形態２について図面に基づき説明する。
図１１は、本発明の実施形態２の逆止弁５０を示す断面図である。実施形態２は、実施形態１で説明した逆止弁５０における弁体８０の弁座枠７０への固定構造（図２、参照）を変更したもので、相違点のみを説明する。実施形態１と同じ機能部材には同じ符号を附与している。図１１において、弁座枠７０には弁座６０が圧入されている。弁座枠７０の動作流体が流出される側の外周部には筒状の突出部７４が形成され、この突出部７４の高さは、弁体８０の厚みよりも高く設定されている。この突出部７４の内側に弁体８０が装着された状態で、突出部７４を弁体８０の固定部８３を挟んでカシメル（図中、二点鎖線で表示した形状から７４Ａで示す形状に変形させる）ことによって弁体８０が固定される。この突出部７４のカシメル範囲は、全周にわたっても良いし、部分的でもよい。
このようにして、逆止弁５０がユニット化されて、ポンプ室体１０１の開口部の内壁１１４内に圧入される。
従って、実施形態２では、弁体８０の固定部８３が弁座枠７０の突出部７４を部分的に、または全周をカシメルことによって弁座枠７０に固定されているので、少ないスペースで確実に固定することができる。また、弁体８０の固定部８３の外周部を固定することで、弁体８０の開閉部８１や支持部８４（図３、参照）を変形させることなく固定することができる。
また、弁体８０は、弁座枠７０の突出部７４内に装着するだけで、平面方向の位置が規制されるために、特別の治具を用いなくても開閉部８１が確実に弁座６０の動作流体の流通孔６１を密閉することができる。
次に，本発明に係る実施形態３について図面に基づき説明する。
図１２は、実施形態３の逆止弁５０の断面図を示す。実施形態３は、前述した実施形態１及び実施形態２で説明した逆止弁５０における弁体８０の弁座枠７０への固定構造（図２、図１１、参照）を変更したもので、相違点のみを説明する。また、実施形態１または実施形態２と同じ機能部材には同じ符号を附与している。図１２において、弁座６０は、弁座枠７０に圧入されている。弁座枠７０の動作流体か流出される側の外周部には筒状の突出部７４が形成され、この突出部７４の内側に弁体８０が装着された状態で、リング状の固定部材９０が、突出部７４の内側に圧入され、弁体８０の固定部８３が弁座枠７０の底部７３と固定部材９０との間で押圧固定される。
なお、固定部材９０の内径は、弁体８０の開閉部８１の駆動を妨げない範囲の大きさに設定され、ポンプ室１１９（図１、参照）側は面取りが施されている。
このように、逆止弁５０はユニット化されポンプ室体１０１の開口部内壁１１４内に圧入されて固定されている。
従って、本実施形態３では、弁体８０は、周縁に設けられた固定部８３が弁座枠７０と固定部材９０によって挟まれて固定されるため、弁体８０に内部応力を生じさせずに固定することができるので、支持部８４や開閉部８１が変形されることなく固定することができる。
次に、本発明に係る実施形態４について図面に基づき説明する。
図１３、図１４には、それぞれ本発明の実施形態４に係る逆止弁５０、弁体８０が示されている。
図１３は、実施形態４の逆止弁５０を示す断面図、図１４は、その弁体８０を示す概略斜視図である。実施形態４は、前述した実施形態２、実施形態３とは弁体８０の弁座枠７０への固定構造が異なり、他の部分は同じであるため相違点のみ説明する（図１１、図１２も参照）。図１３において、弁座６０は、弁座枠７０に圧入されている。弁座枠７０の動作流体が流出される側の外周部には筒状の突出部７４が形成され、弁体８０の固定部８３の外周には、筒状の突出部８５が形成されて（図１４、参照）、この突出部８５内にリング状の固定部材９０が圧入されることで弁座枠７０の突出部７４と固定部材９０の間に弁体８０の突出部８５が押圧固定されている。
なお、固定部材９０の内径は、弁体８０の開閉部８１の駆動を妨げない範囲の大きさに設定され、ポンプ室１１９（図１、参照）側は面取りが施されている。
また、弁体８０の突出部８５、弁座枠７０の突出部７４、固定部材９０は、それぞれが組み込まれた状態で、ほぼ同一高さになるように設定されている。
このように、逆止弁５０はユニット化されポンプ室体１０１の開口部内壁１１４内に圧入されて固定されている。
図１４において、弁体８０を詳しく説明する。弁体８０は、外周部に筒状の突出部８５が設けられた容器状に形成され、実施形態１（図３、参照）で説明したような略Ｕ字状の開閉部８１が設けられている。
なお、弁体８０の開閉部８１、支持部８４の形状は、実施形態１で説明した変形例の形状（図５、図６、参照）のものも採用できる。
続いて、本発明の実施形態５について図面に基づき説明する。
図１５は、本発明の実施形態５の逆止弁５０を示す断面図である。実施形態５は、実施形態４（図１３、参照）と比べ、弁体８０の固定構造のみが異なるため、相違点のみを説明し、同じ機能部材には同じ符号を附与している。図１５において、弁座６０の外周直径と弁座枠７０の内径の差は、弁体８０の厚みよりもわずかに小さく設定される。弁体８０の形状は、実施形態４（図１３、図１４、参照）で説明した弁体８０と同様に外周部に突出部８５が設けられているが、突出部８５の外径は、弁座枠７０の内径よりもわずかに大きく設定され、高さは、弁座６０の厚みとほぼ同じである。
この逆止弁５０は、まず、弁体８０の突出部８５内に弁座６０を挿入し、それから弁座枠７０内に圧入することで一体にユニット化される。または、弁座枠７０に弁体８０を挿入してから弁座６０を圧入することもできる。
このように、逆止弁５０はユニット化されポンプ室体１０１の開口部内壁１１４内に圧入されて固定されている。
従って、実施形態４、実施形態５ともに、弁体８０は、周縁部に突出部８５が設けられることによって、例えば２０μｍ程度の薄板であっても外周部に突出部８５が設けられることで補強されることになり全体が撓みにくく、取り扱い過程で変形されることが少ないという効果もある。
なお、これらの弁体は、プレス加工等で製造できるため、突出部を設けるための加工工程を設ける必要がなく、コストが増加することもない。
また、実施形態５では、弁体８０が弁座枠７０と弁座６０との間で固定できるため、固定部材が必要なく、弁座枠７０も突出部７４を設けなくてもよいので、構造が簡単でコスト低減もはかることができる。
なお、弁体８０の開閉部８１、支持部８４の形状は、実施形態１で説明した変形例の形状（図４〜図６、参照）のものも採用できる。
次に、本発明の実施形態６の逆止弁５０について図１６〜図２１を用いて説明する。
図１６、図１７は本実施形態６及び変形例の逆止弁５０、図１８〜図２１は、この逆止弁５０に採用されている弁体８０を示している。図１６において、弁座枠７０は、動作流体が流出される側に弁座６０の頂面の平面部６６と底面が略同じ面となるように凹部７５が形成され、この凹部７５の深さは、弁体８０が流通孔６１を開閉するために必要な断面方向のストロークを確保するだけの深さとされる（図中、弁体８０が実線で示した位置から二点鎖線で示した位置まで移動する範囲）。弁座枠７０の図中、最下面には、リング状の固定部材９０が、固着されている。固定部材９０に開設される孔の内側直径は、弁体８０の外形よりも小さく、外周直径は、弁座枠７０の外形よりも小さく設定される。
これら固定部材９０と凹部７５とから構成された空間に弁体８０が装着されている。
この際、前述したダイアフラム１５０（図１、参照）の動きに同調して弁体８０が断面方向に移動して流通孔６１の開閉を行う。
図１７は、弁体８０の保持構造の変形例を示す。図１７において、弁座枠７０には、弁体８０が挿入される凹部７５の図中下段にもう一段凹部７５の直径より大きい径の凹部７６を設けられ、この凹部７６内にリング状の固定部材９０が圧入されている。この固定部材９０と弁座６０との間の空間に弁体８０が備えられている。弁体８０は、前述したように図中断面方向に移動することができる（図１６も参照）。
図１８〜図２１は、実施形態６に採用される弁体８０が示されている。図１８において、弁体８０は、中央部に略円形の開閉部８１、周縁にリング状の固定部８３、これら開閉部８１と固定部８３を連結する放射状に延出された３本の支持部８４とから構成されている。この開閉部８１の大きさは、流通孔６１を密閉するために必要な大きさであり、開放した際に動作流体が流出し易くするために小さいほどよい。また、支持部８４も、弁体８０の強度が確保できる範囲で細く設定されることが好ましい。
この弁体８０は、開閉部８１、支持部８４、固定部８３がそれぞれ同一平面内に形成されている。
図１９は、弁体８０の他の変形例が示されているが、図１９の例は、支持部８４が、風車のように円弧放射状に形成されていることが、図１８で示された弁体の形状と異なり、多の部位の形状は同じである。
図２０は、実施形態６の弁体８０の他の変形例の平面図、図２１は、図２０の矢印方向から視認した弁体８０の側面図が示されている。図２０において、支持部８４は、プロペラ状の羽根部８６から構成されている。この羽根部８６は、開閉部８１と固定部８３とを連結し、平面を視認した形状が扇型をしており、その断面形状は図２１に示されている。
この弁体８０は、固定部８３が、弁座枠７０の凹部７５と固定部材９０で断面方向の位置が規制され、羽根部８６は、固定部材９０及び弁座６０に接触しない範囲に設定されている。
図２１において、羽根部８６は、断面形状が椀状に湾曲されており、弁座６０の方向の面が後進面８７、その反対側が前進面８８とされるプロペラと考えることができる（図１６，１７、参照）。従って、前進面８８へ圧力が掛かると強く弁座６０に押しつけられ、流通孔６１を閉塞し、後進面８７に圧力が掛かかると、弁体８０を弁座６０から遠ざける方向に押し流通孔６１を開放し、動作流体は、後進面８７のなだらかな面に沿って円滑に流出される。
なお、図２１では、羽根部８６の後進面８７が、開閉部８１、固定部８３の上面に突出されているが、開閉部８１、固定部８３から突出しないように形状を設定することもできる。
従って、実施形態６では、弁体８０が固定されていなので、ダイアフラム１５０の伸縮に追従し易いという効果があり、また、弁体８０が開放されたときに動作流体が流出する開放面積が大きくなるため流出量を多くすることができる。
また、弁体８０は、弁座枠７０に設けられた凹部７５で平面方向の位置が規制されるとともに、固定部材９０によって断面方向の動きの範囲が規制されるため、凹部７５の直径、深さを適宜に設定することで、弁体８０の移動量を適正に規制することができる。
弁体８０がプロペラ状に形成されている場合（図２０、図２１、参照）、動作流体が流出されるときは、動作流体は、羽根部８６の緩やかな曲面の後進面８７に沿って抵抗が少ない状態で羽根部８６の間からで流出することができ、また、前述したようなダイアフラム１５０で流通孔を閉じるときは、動作流体が緩やかな椀状の前進面８８を押すことによって、流通孔６１を閉じることが効率良く行うことができるので、ダイアフラムの小さな動きに追従して流通孔６１の開閉を効率良く行うことができる。
なお、本実施形態６による弁体８０は、金属板をプレス等で成形することができるが、合成樹脂等で射出成形すれば、羽根部８６の形状をよりプロペラに近い形状に成形することができ、前進、後進の効率をより一層高めることができる。
次に、本発明の実施形態７について図２２、図２３を用いて説明する。
図２２は、本実施形態７の逆止弁５０の断面図、図２２は、その弁体８０の平面図が示されている。図２２において、弁座６０には、３個の動作流体の流通孔６１が穿設されている。流通孔６１の形状は、前述の実施形態と同様な断面形状で形成される。また、流通孔６１は、平面視三角形をなすように配置される。ここで、弁体８０の形状は詳しくは後述（図２３、参照）するが、弁座枠７０に設けられた突出部７４内にそれぞれの流通孔６１の位置に開閉部８１の位置を合わせて固定されている。この固定構造も前述した実施形態１〜実施形態５に示した固定構造を採用することができる。
図２３において、弁体８０は、弁座６０の流通孔６１と同位置に設けられた開閉部８１から支持部８４が延出され、固定部８３に連続されて構成されている。この支持部８４は、流通孔６１を開閉するために必要な弾性力が得られる範囲で長く設定されると共に、撓む際に、捩じれ等が発生しない形状に形成される。
なお、流通孔６１は、図２３では、平面視三角形に配置されているが、直線上に配置されてもよく、また、流通孔の数は限定されるものではない。
また、支持部８４は、弁体８０の中心から放射状に延出されてもよく、流通孔６１の配置と、弁体８０の大きさ、支持部８４の弾性力から適宜選択して設定することができる。
従って、本実施形態７では、弁座６０に複数の動作流体の流通孔６１が設けられて、この流通孔６１を開閉する弁体８０の開閉部８１がそれぞれに独立して設けられているため、逆止弁５０は、構成部品数を増加することなく構成することができる。実施形態１で説明したようなダイアフラム型のポンプにおいて、ダイアフラム１５０の振幅が１０μｍ程度の場合は、弁体８０の開閉部８１の動作範囲は２０μｍ程度であるため、動作流体の流量を多くしたい場合は、流通孔６１を多く設けることで、流量を増加させることができる。
また、複数の流通孔６１を一つの開閉部８１で開閉することもできるが、開閉部８１のわずかな変形や寸法のばらつきで、各流通孔６１を全て一様に開閉できないことが考えられ、流通孔に対して独立した開閉部８１を設けることによって全ての流通孔６１の開閉が確実に行われるという効果がある。
次に、本発明に係る実施形態８について図面に基づき説明する。
図２４、図２５には、本発明の実施形態８の逆止弁５０が示されている。図２４は、本実施形態８の逆止弁５０の断面図、図２５はその弁体８０を矢印方向から視認した平面図である。図２４、図２５において、弁座６０は弁座枠７０に開設された貫通孔７１に圧入されている。この弁座６０の貫通孔７１よりも直径が小さい突起軸９２が設けられた弁座軸９１が、動作流体の流入口側から弁座枠７０に圧入されている。
この弁座軸９１は、リング状の固定部９３と中心にある突起軸９２を３本の支持部９４が連結されて形成されており（図２５、参照）、突起軸９２の高さは、弁座軸９１が弁座枠７０に圧入されたときに、弁座６０の頂面の平面部６６と同じになるように設定されている。弁座６０と弁座軸９１が組み合わされることで、弁座６０には、リング状の動作流体の流通孔６１が形成される。この流通孔６１を弁体８０で開閉するのである。
図２５において、弁体８０は、外周に固定部８３、中心部に開閉部８１、開閉部と固定部とを連続する支持部８４から構成されており、開閉部８１は、先述のリング状の流通孔６１を覆う面積を有する。この際、開閉部８１、または弁座軸９１と開閉部８１との接触面積は、流通孔６１を確実に密閉できる範囲で小さい方がよく、例えば、開閉部８１の中心部には穴をあけて、余分な接触を防止することが好ましい。
なお、弁体８０の弁座枠７０への固定は、前述した実施形態の各構造が採用できる。
また、図示しないが、弁座軸９１の流通孔９５の面積は、弁座６０に形成される流通孔６１の面積よりも大きくし、流通孔６１に充分な動作流体が流入できるようにしている。このようにして一体にユニット化された逆止弁５６は、ポンプ室１１９の開口部の内壁１１４内に圧入されている。
従って、前述した実施形態８では、流通孔６１がリング状に開口しているので、動作流体の流量を増加することができる。
実施形態１で説明したようなアクチュエータとして圧電素子を用いたダイアフラム型のポンプ１０のような場合（図１、参照）、ダイアフラムの振幅が小さいので、弁座６０に大きな流通孔を設けるより、実施形態７のように小さな流通孔を複数設けるか、本実施形態８のように、リング状の流通孔を設けた方が流体抵抗を削減できポンプとしての効率を高めることができる。
この際、リング状の流通孔としては、弁座６０に、弁座軸９１のような分割されたリング状の流通孔を形成することができる。この場合は、弁座軸９１は不要となる。しかし、弁座６０が超硬合金やセラミックスなどの硬質材料が選択される場合は、本実施形態８で示した弁座軸９１を用いれば、容易にリング状の流通孔６１を形成することができる。
次に、本発明に係る実施形態９について図面に基づき説明する。
図２６、図２７には、本発明の実施形態９に係る弁体８０が示されている。実施形態９は、実施形態１〜実施形態８に示された弁体８０の開閉部８１と流通孔６１との接合関係の変形例を提案したものである。図２６において、弁体８０の開閉部８１にドーム状の突起８９が形成されている。この突起８９は、弁座６０の流通孔６１の流出口６３に密着して密閉する。
また、図２７で示すように、この弁体８０の開閉部８１には、略円錐体状の突起８９を設けることができる。ドーム型か、円錐体型かは、流通孔６１の大きさや、得られる押圧力などの条件から選択自在である。
従って、実施形態９のような弁体形状では、弁体８０は、開閉部８１がドーム状や円錐体状である場合、流出口６３との接触が線接触になり接触圧力が増し、動作流体の漏れをより防止し易いという効果がある。また、開閉部８１を開放したときには、開閉部の突起８９に連続する支持部８４と弁座６０との距離が平面で接触する場合に比べて大きくなり、動作流体の流出がし易くなるという効果もある。
なお、実施形態１〜実施形態９の中で、弁座枠７０と弁体８０の固定構造、弁体８０の構造、弁座６０の構造など、それぞれの最良の形態を示したが、それぞれは、ポンプ１０のサイズ、狙いの性能などによって、最適な組み合わせを任意に選択することができる。
また、前述の実施形態７では、弁座６０の複数の流通孔６１に対応して、弁体８０が複数の開閉部８１を備えているが、流通孔６１に対応した複数の弁体を備えることもできる。
さらに、前述の実施形態１〜９では、弁座６０と弁座枠７０と弁体８０とが一体でユニット化されたが、弁座６０に弁体８０のサイズ、材質の選択によって、弁座６０と弁体８０を直接固定してユニット化することができる。
続いて、本発明の実施形態１０について図面に基づき説明する。実施形態１０は、前述した実施形態１〜９で示した逆止弁の弁体が板部材で形成されていることに対して球体のボールを採用していることに特徴を有し、ポンプ１０の基本構成、駆動原理等は前述の実施形態と同じであるので説明を省略する。また、逆止弁の構成部材のうち、前述の実施形態と同じ機能部材には、同じ符号を附与している。
図２８は、実施形態１０に係る逆止弁５０の断面形状を示す。図２８において、逆止弁５０は、弁座枠７０、弁座６０、ボール１３０、ボール支持部材１６０とから構成されている。
弁座６０は、中心部に動作流体の流通孔６１が穿設されたリング状の部材であり、流通孔６１の動作流体の流入口６２及び流出口６３は、滑らかに丸められている。流入口側は動作流体の流入抵抗を減ずるため、流出口側は動作流体が流出するときの渦流を減ずるために丸められているのである。
流入口６２は、略円弧形状の斜面６９が設けられ、この部分は漏斗状に形成され、動作流体を円滑に流通孔６１に導入する。
弁座６０の流出側の外周面は面取りがなされ、弁座枠７０への圧入を容易にしている。
なお、弁座６０の材質としては、実施形態１と同様に超硬合金やセラミックス（Ａｌ２Ｏ３等）が採用される。この弁座６０は、弁座枠７０の孔７１に圧入される。
弁座枠７０は、弁座６０が圧入される中心部の孔７１が穿設されたリング状に形成され、孔７１の動作流体の流入側は、弁座６０の図中上面６５の高さと略同じ位置から滑らかに丸められて上方が孔７１よりも広く開口した斜面７２に連続した形状で形成されている。
さらに、弁座枠７０の筒部の断面方向においてボール１３０と略同じ位置には、弁座枠７０の内側から外側に貫通する孔７７が設けられている。この孔７７は、逆止弁５０内のボール１３０の状態を検収するために必要な大きさに設定されている。
また、斜面７２とは反対側には、孔７１の内周部に筒状の突出部７４が内側に向かって形成されている。ボール支持部材１６０は、この突出部７４上に配置されている。
このようにして、弁座枠７０、弁座６０、ボール１３０、ボール支持部材１６０はユニット化されて、ポンプ室体１０１の内壁１１４内に圧入されている。
ボール支持部材１６０は、詳しくは後述するが（図２８、参照）、中央部に３本の爪部１６１が形成されており、この爪部１６１内にボール１３０が備えられている。ボール１３０は球体であり、弁座６０の流出口６３と爪部１６１の間を移動できる間隙を有しており、流出口６３を密閉し、動作流体の流出を阻止し（図中、二点鎖線で示す）、流出口６３を開放して動作流体を流動させる（図中、実線で示す）。
図２９には、実施形態１０のボール支持部材１６０の平面図が示されている。図２９において、ボール支持部材１６０は、外周が前述の弁座枠７０の孔７１よりわずかに小さく、突出部７４の内径よりも大きいリング状に形成されている（図２８も参照）。ボール支持部材１６０の中央部には、略リング状のボール支持部１６２が設けられ、このボール支持部１６２の中央部には動作流体の流通孔１６３が穿設され、ボール支持部１６２と外周の外周支持部１６４とは、３本の支持部１６５で連結されている。ボール支持部１６２には、隣り合う支持部１６５の間から爪部１６１が放射状に突出され、断面上方に曲げ起こされている（図２８、参照）。この爪部１６１は、ボール１３０の半球を支えるような形状に曲げ起こされており、ボール１３０は平面方向には大きく移動しない。
なお、爪部１６１は、動作流体の流出抵抗を減ずるために、図２８で示すように、ボール１３０の中央よりも下側の範囲までの寸法とすることが好ましい。
従って、図２８、図２９において、流通孔６１を密閉するとき、ボール１３０は、ボール支持部材１６０の流通孔１６３及び支持部１６５の間の開口部から流動される動作流体によって押し上げられ弁座６０の流出口６３を押圧する（図２８において、二点鎖線で示す）。また、ボール支持部材１６０も動作流体によって押しあげられて、ボール１３０を流出口６３に押圧する。流通孔６１を開放するときは、ボール支持部材１６０が弁座枠７０の突出部７４で移動が規制される位置まで移動し、ボール１３０も爪部１６１の位置まで移動し、流通孔６１を開放し、動作流体は、支持部１６５間の開口部及び流通孔１６３から流出される。
次に、図３０を用いて実施形態１０のボール支持部材１６０について変形例を説明する（図２８、図２９も参照）。
図３０は、ボール支持部材１６０の断面を示す。図３０において、ボール支持部材１６０は、外周支持部１６４の周縁部に弁座６０に向かって突出された筒状の側面案内部１６６が形成されている。
この側面案内部１６６の外周直径は、弁座枠７０の孔７１の内周直径よりもわずかに小さく設定されており、孔７１の壁に沿って弁座６０の方向に移動することができる。なお、側面案内部１６６以外の爪部１６１等の形状は、図２９で示したボール支持部材１６０と同じ形状に形成されている。
ボール支持部材１６０の材質は、特に限定されるものではないが、構造的な強度と、耐食性を考慮してステンレス鋼、軽量化を考慮してアルミニウム合金、合成樹脂等を採用することができる。アルミニウム合金を採用する際は、表面をアルマイト処理などの耐酸化処理を施すことが好ましく、また、合成樹脂等を採用する際は、射出成形が可能なため、爪部１６１と支持部１６５との位置関係は自在に選択できる。
続いて、本発明の実施形態１０に係る弁座６０について説明する。
図３１は、実施形態１０の弁座６０の断面を示す。図３１において、弁座６０は、中心に動作流体の流通孔６１が穿設されており、この流通孔６１は、前述したように流入口６２、流出口６３が滑らかに丸められ、流入口６２側は、漏斗状の円弧で連続した斜面６９が設けられ、動作流体が流通孔６１内に導入されやすい形状に形成されている。流出口６３側は、ボール１３０の直径より大きな直径の円弧を有する窪み６３Ａが形成され、流通孔６１からこの窪み６３Ａまでが滑らかに連続した形状で形成されている。
図３１において、ボール１３０が、流通孔６１を密閉した位置（１３０Ａ）から開放した位置１３０Ｂまで移動したときに、弁座６０の窪み６３Ａからボール１３０までの平均距離が、この窪み６３Ａが無い場合に比べ（図示しない）、ボール１３０が垂直方向の移動距離が同じであっても大きくなる。このことは、動作流体の流動断面積が大きくなると共に、流体抵抗が減少することになる。
続いて、実施形態１０によるボール１３０について、図３２を用いて説明する。
図３２は、弁座６０の開閉を行う実施形態１０のボール１３０の断面図である。図３２において、ボール１３０は、球体であって外殻１３１、中空部１３２で構成されている。このボール１３０は、鉄系合金、ステンレス合金、銅系合金、アルミニウム合金などの金属材料や、ガラス、セラミックス、合成樹脂等の非金属材料を採用することができる。ここでボール１３０の密度の平均値を小さくするために、中心部を中空にしている。このことにより、動作流体内において、ボール１３０の単位体積当たりの重量を、ボール１３０が押しのけた動作流体の単位体積当たりの重量と略同じにしている。
仮に、動作流体が比重１の水として、ボール１３０の材料を比重７．９の鉄系合金とすると、外殻１３１の厚みはボール１３０の半径の約４．５％となる。この外殻１３１の厚みは、動作流体の比重、ボール材料の比重によって算出される。従って、ボール１３０の材料が比重４のガラスの場合、外殻１３１の厚みは、ボール半径の約８．９％の厚みとすればよい。
また、比重１の合成樹脂等を採用すれば、ボール１３０は、中空部１３２を必要としない。さらに、比重が大きい動作流体の場合や、前述したポンプの駆動能力（圧力）が充分大きい場合においても中空部を必要としない。
従って、前述した実施形態１０では、逆止弁５０は、弁座６０と弁座枠７０とボール１３０とボール支持部材１６０との４部品で構成されているため、構成部品数が少なく、それぞれが簡素な形状であるため、製造が容易で、形状管理もし易く、低コストで製造することができる。また、逆止弁５０がユニット化されているため、逆止弁５０として単体で性能管理ができ、ポンプ１０に組み込んだ際に、逆止弁５０について、あらためて調整や検収をすることなく安定した逆止弁５０の性能を得ることができる。その結果、安定した性能のポンプを提供することができる。また、逆止弁５０として重要な機能部材であるボール１３０や、弁座６０の流通孔６１に触れることなく、ポンプ１０に組み込むことができるため、組み立てる際に、傷をつけたり変形させることがなく、所定の性能を得ることができる。
また、弁座６０がボール１３０で開閉されるため、開放されているときは、動作流体が、ボールの表面を流動するために流動抵抗が小さく、密閉されているときは、弁座６０とボール１３０とは線接触となり、接触圧力が大きくなり、確実に密閉できるという効果がある。
また、ボール１３０を支持しているボール支持部材１６０が、図２９、図３０で示したような形状であるので、例えば、金属の板材をプレス等の加工手段で容易に形成することができる。また、ボール１３０は、ボール支持部材１６０の流通孔１６３から中央部を、さらに、支持部１６５の間の開口部から周辺部を動作流体によって押し上げられて弁座６０を押圧し流通孔６１を密閉するため、動作流体の圧力変化によって、ボール１３０が移動しやすく、弁座６０の流通孔６１の密閉を確実に行うことができるという効果がある。
さらに、ボール１３０は、ボール支持部１６０に設けられた、３本の突出された爪部１６１によって支持され、この爪部１６１は、ボール１３０の直径よりも小さい範囲でボール１３０を支持しているので、動作流体の流動を妨げることが少ない状態でボール１３０を支持することができ、この爪部１６１でボール１３０の支持をより確実に行うことができる。
また、ボール１３０とボール支持部材１６０、ボール支持部材１６０と弁座枠７０とは、それぞれ支持はされているが固定はされていない。従って、ボール１３０だけが移動して弁座６０の流通孔６１を開閉することも、ボール支持部材１６０でボール１３０を押し上げて流通孔６１を密閉し、また、ボール１３０とボール支持部材１６０が一緒に移動して流通孔６１を開放することができる。ボール１３０だけでなく、ボール支持部材１６０も移動できる構造であるために、例えば、ポンプ室の正の圧力をボール支持部材１６０が受け、ボール１３０を押圧することができるので、流通孔６１の密閉力を高めることができる。
図３０で示されたボール支持部材１６０では、外周支持部１６４の周縁に、筒状の側面案内部１６６が設けられているため、側面案内部１６６が無い場合に比べて、孔７１の内壁に沿ってボール支持部材１６０が移動するので傾くことがなく、移動が円滑に行われ、流通孔６１の開閉を確実に行うことができる。また、このような側面案内部１６６を設けても、逆止弁５０のスペースを大きくする必要もない。
また、ボール１３０の密度の平均値と動作流体の密度とが略同じとされているために、ボール１３０は、動作流体中において、例えば、ポンプ１０の駆動を停止している場合、浮遊状態またはそれに近い状態であるので、ポンプ１０を駆動した場合に、動作流体のわずかな圧力変化で移動するため、ポンプ１０のアクチュエータ３０１が圧電素子のような高い周波数で駆動されるような場合、その駆動に同期して移動し、弁座６０の開閉を行うことができる。
また、実施形態１０では、ボール１３０が、中空であるため、密度の平均値を減ずることができ、ボール１３０の外殻１３１の厚みをボール１３０の材料及び動作流体の材料によって調整することで、前述したように、ボール１３０の単位体積あたりの重量が、ボール１３０が押しのけた動作流体の単位体積当たりの重量と略同じに設定することができるため、前述したように、動作流体のわずかな圧力変化で移動できるので、本実施形態のポンプ１０のような場合、アクチュエータの駆動に同期して移動し易いので弁座６０の開閉を高速で、しかも確実に行うことができる。
さらに、弁座６０の流通孔６１が、動作流体が流通する流入口６２と流出口６３とが滑らかに略円弧で連続して形成され、流出口６３の開口部外側が、ボール１３０の直径よりも大きな直径の円弧を有する窪み６３Ａが形成されているため、動作流体が、弁座６０を流通する際の流体抵抗を減ずることができる。特に流出口６３は、ボール１３０で開閉されるので、この流出口６３の開口部外側がボールの直径より大きい円弧の窪み６３Ａで形成されている場合、ボール１３０がわずかに弁座６０からはなれたときでも、動作流体が流出する開口断面積が広く確保できるため、動作流体の流出流量を多くすることができ、また、このことによって、ボール１３０が弁座６０から離れることを促進する効果もある。
また、ボール１３０は、この窪み６３Ａに沿って流出口６３まで移動して密閉するので、ボール１３０の平面方向位置がわずかにばらついて移動しても、この窪み６３Ａの表面に導かれ、より確実に流通孔６１を密閉することができる。
続いて、本発明に係る実施形態１１について図面に基づき説明する。実施形態１１は、実施形態１０とは、ボールの形態が異なることに特徴を有している。同じ機能部位には同じ符号を附して説明する。
図３３は、本発明に係る実施形態１１のボール１３０の断面を示す。このボール１３０は、実施形態１０に記載の逆止弁５０（図２８、参照）に備えられるボール１３０の他の実施形態を示している。図３３において、ボール１３０は、中空部１３２が設けられた球体であり、外殻１３１の表面に皮膜１３３が形成されている。皮膜としては、超硬合金、ニッケル、クロム等の金属やセラミックス等の硬質皮膜が採用でき、被膜成形手段としては、電気めっき法、化学めっき法などの湿式めっき法や、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの乾式めっき法が採用できるが、ボール１３０の材質に合わせて選択される。
また、皮膜としては、ゴム系の軟質材料も採用できる。
皮膜１３３の厚みは、前述したようにボール１３０の密度の平均値と動作流体の質量とが略同じにすることが好ましいので、ボール１３０の材質、外殻１３１の厚みに合わせて設定されるが、構造的強度を確保するために５μｍ以上に設定されることが好ましい。
また、この皮膜１３３は、一層で形成しても、他の材料と組み合わせて多層で形成することもできる。例えば、硬質皮膜の上層に軟質皮膜を被覆することもできる。
従って、実施形態１１では、流通孔６１を開閉するボール１３０は、外殻表面に皮膜１３３が形成されているので、製造のし易さからボール１３０の材質が限定されても、硬質皮膜を選択すれば、表面の硬度が高いために、長期間使用しても、磨耗したり、流通孔６１の開閉の衝撃で傷がつくことが少ないという効果がある。
また、前述したようにボール１３０を中空にしても、この皮膜が形成されることでボール１３０の変形を防止することができる。
さらに、ゴム系の軟質皮膜を選択した場合、弁座５０のシール性を高めることができる。
続いて、実施形態１２について図３４、図３５を用いて説明する。実施形態１２は、実施形態１０（図２８、参照）で示した逆止弁５０に対して、ボールの支持構造が異なるため、この相違個所について詳しく説明する。同じ機能部材、部位には同じ符号を附与して説明する。
図３４は、実施形態１２に係る逆止弁５０を示す断面図である。図３４において、弁座６０は、弁座枠７０の孔７１内に圧入され、弁座枠７０に設けられた突出部７４にボール支持部材１６０が装着され、弁座６０とボール支持部材１６０の間にボール１３０が備えられてユニット化されている。この逆止弁５０は、ポンプ室体１０１の開口部内壁１１４に圧入されている。
図３５には、実施形態１２に係るボール支持部材１６０の平面図が示されている。図３５において、ボール支持部材１６０は外周支持部１６４とボール１３０を支持するボール支持部１６２と外周支持部１６４とボール支持部１６２を連結する３本の支持部１６５から構成されている。ボール支持部１６２の中央部には、動作流体が流通する流通孔１６３が穿設されている。ボール１３０は、ボール支持部１６２と弁座６０の間を移動して、弁座６０動作流体の流通孔６１の開閉を行う。
図３４において、弁座６０を開放する際には、ボール１３０は、ボール支持部材１６０の流通孔１６３内に一部が挿入された状態で平面方向の位置が規制されている。ボール支持部材１６０は、弁座枠７０の突出部７４に当設する位置にある。この状態は、図中、実線で示されている。ボール１３０が流通孔６１を密閉する際は、ボール１３０が弁座６０の流出口６３を押圧している。このときのボール１３０とボール支持部材１６０は、図中、二点鎖線で示されている。
ボール支持部材１６０と弁座６０との距離は、ボール１３０が、弁座６０を開閉するどの状態であっても流通孔１６３との係合が外れない距離に設定されており、ボール１３０が、流通孔１６３と流出口６３との間から逸脱しないような関係である。
従って、実施形態１２で示した逆止弁５０は、実施形態１０で示したボール支持部材１６０（図２９，３０、参照）の爪部１６１が無いため、金属の板材をプレス等の加工手段でより容易に形成することができる。また、ボール支持部材１６０に設けられた流通孔１６３は、爪部１６１がないので大きくすることができ、ボール１３０の動作流体が押し上げる面積が広くなるため、ボール１３０が移動しやすく、弁座の流通孔６１の密閉を確実に行うことができるという効果がある。
また、ボール１３０が弁座６０から離れて、弁座６０が開放されているときは、ボール１３０が流通孔１６３に挿着された状態で位置が規制され、支持されているので、小さいスペースで、しかも簡素な形状でボールを適正位置に支持することができる。
続いて、本発明に係る実施形態１３について図面に基づき説明する。
図３６、図３７は、それぞれ、実施形態１３の逆止弁５０の断面図とボール支持部材１６０の平面図が示されている。実施形態１３は、実施形態１２と比べ、ボール支持部材１６０にボール１３０を押圧する弾性部１６７を設けたものであり、他の構造は実施形態１２と同じであるため、相違個所についてのみ説明する。図３６，３７において、ボール支持部材１６０には、中央の流通孔１６３内に舌状に突出した弾性部１６７が形成されている。他の形状は、実施形態１２のボール支持部材１６０と同じである（図３５、参照）。
図３６において、ボール１３０は、ボール支持部材１６０の弾性部１６７の弾性力によって弁座６０の流出口６３に押圧されて弁座６０を密閉している（図中、二点鎖線で示す）。この際、弾性部１６７のボール押圧力は、ボール１３０が流出口６３に接触する程度でもよく、ボール１３０の弁座押圧力の大部分は動作流体の押し圧力である。この際、ボール支持部材１６０も動作流体によって押し上げられることが考えられるが、ボール支持部材１６０は、ボール１３０と流通孔１６３の内壁の角が接触する位置まで移動する。このとき、弾性部１６７は、逆止弁５０の外側方向に撓められている。
また、ボール１３０は、弾性部１６７を押し下げ、弁座６０から離れて流出口６３を開放する。この弾性部１６７の弾性力は、流出口６３を開放するときには、ポンプ室１１９の負圧でボールを開放できる程度の大きさに設定されている。
従って、前述した実施形態１３によれば、ボール１３０は、弁座６０の流出口６３を開閉するが、ボール支持部１６０に弾性部１６７が設けられているので、この弾性力と動作流体の圧力を付加した押圧力でボール１３０を流出口６３に押圧し、確実に密閉することができる。また、この弾性部１６７でボール１３０を常時、弁座６０の流出口６３に接触するようにしておけば、ポンプ１０を停止している際に、動作流体が流出すること防止することができる。
続いて、本発明に係る実施形態１４について図面に基づき説明する。
図３８、図３９は、本発明に係る実施形態１４のボール支持部材１８０を示す平面図と断面図である。実施形態１４では、前述した実施形態１０〜実施形態１３のボール支持部材１６０が板状の部材で有ることに対して、線材で形成されていることに特徴を有し、他の構造は実施形態１２（図３４、３５参照）と同じであるため説明を省略する。図３８、図３９において、ボール支持部材１８０は、断面が円形または矩形の線材で形成され、中央部にはボール支持部１８２が巻回され、両端部は、ボール支持部１８２を中心に点対称に延出されて巻回された支持部１８５が形成されている。これら支持部１８５と、ボール支持部１８２の上面は、同じ高さとされる。また、ボール支持部１８２で形成された中心部は、動作流体の流通孔１８３で、実施形態１２で説明したボール支持部材１６０の流通孔１６３（図３５、参照）と略同じ大きさである。
このように形成されたボール支持部材１８０は、図示しないが、実施形態１２で示したボール支持部材１６０（図３４、参照）と同様に弁座枠７０内に装着される。つまり、両端の支持部１８５が弁座枠７０の突出部７４に係合支持されて装着されている。
本実施形態のボール支持部材１８０は、ステンレス鋼やピアノ線等の構造的強度が大きい材料が採用される。また、一般に恒弾性材料と呼ばれる時計のひげぜんまい等に使用されるＳＰＲＯＮ材（ＳＰＲＯＮは、セイコーインスツールメント株式会社の商標。主成分が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒの合金）を採用すれば、より細い線材を使用したボール支持部材１８０が得られる。
従って、実施形態１４によれば、前述した実施形態１２と同様な効果が得られる他、ボール支持部材１８０が細い線材で形成されているため、特に、動作流体が弁座６０から流出する際に、動作流体の流体抵抗を大幅に減ずることができる。また、このボール支持部材１８０が、断面円形の線材で形成される場合、流体抵抗を一層減ずることができる。
このボール支持部材１８０は、ワイヤーフォーミング等の手段で容易に製造することができ、大型の設備も不要であるのでコスト低減にも効果がある。
さらに、本発明に係る実施形態１５について図面に基づき説明する。
図４０は、実施形態１５の逆止弁を示す断面図である。実施形態１５は、ボール支持部材１６０を弁座枠７０に固着したことに特徴を有し、ボール１３０及び弁座６０は実施形態１０〜実施形態１４で示した構造と同じである。図４０において、ボール支持部材１６０は、実施形態１０で示したボール支持部材１６０（図２９に示す）と同じ形状であり、外周支持部１６４の外径が弁座枠７０の弁座装着孔７１の内径よりも大きく形成されている。
弁座枠７０の動作流体の流出側端部には、ボール支持部材１６０の位置を規制するためのリング状の突出部７４が設けられ、この突出部７４内側にボール支持部材１６０が装着され、弁座枠７０とボール支持部材１６０とが、溶接、接着、等の固着手段で固着されてい。
従って、前述した実施形態１５によれば、ボール１３０は、単独で流通孔６１を開閉するが、ボール支持部材１６０が弁座枠７０に固着されており、且つ、ボール１３０は、ボール支持部材１６０の爪部１６１で平面方向の位置が規制されているので、弁座の流通孔に対するボールの位置をより正確に規制することができる。
また、ボール１３０だけが移動する構造であるため、ボール支持部材１６０が移動する構造に比べ、より簡素な構造の逆止弁を提供することができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態１０〜１３では、逆止弁５０は、弁座６０と弁座枠７０とボール１３０とボール支持部材１６０とがユニット化されてポンプ室体１０１に組み込まれていたが、弁座枠７０を用いずに直接弁座６０、ボール１３０、ボール支持部材１６０を組み込むことができる。
図４１に弁座枠７０を用いない逆止弁５０の断面図を示す。ポンプ室体１０１は、開口部１１３からポンプ室１１９に流通する孔が設けられ（図１も参照）、この孔の内壁１１４の内側にリング状に突出部１０２が形成され、この突出部１０２に、前述した図２９または図３０で示されたボール支持部材１６０の外周支持部１６４が支持されている。ボール支持部材１６０の爪部１６１の内側にボール１３０が載置され、弁座６０が、前述のポンプ室１０１の内壁１１４に圧入されて逆止弁５０が構成されている。
このような構造では、前述の実施形態のような逆止弁５０がユニット化されていることの効果は得られないものの、弁座６０の開閉については、前述の実施形態と同様な効果が得られる。また、構造は、より簡単にすることができる。
また、実施形態１５のようなボール支持部材１６０と弁座枠７０を固着する構造に（図４０、参照）、実施形態１２で示したボール支持部材１６０（図３５、参照）や実施形態１３で示したボール支持部材１６０（図３７、参照）を採用することができる。
さらに、前述の実施形態１０〜１３では、ボール１３０とボール支持部材１６０は分離していたが、例えば、実施形態１２で示したボール１３０とボール支持部材１６０とを接着等の手段で一体に固定し、ボール１３０とボール支持部材１６０とが一緒に移動して弁座６０の開閉を行うこともできる。
なお、前述の実施形態１１では、ボール１３０は中空の球体としたが、例えば、スチロール系の多孔質の合成樹脂や多孔質セラミックス等の多孔質材料も採用することができる。多孔質材料を採用する場合は、表面に水密性の皮膜を形成する。
このような多孔質材料では、ボール１３０の軽量化がはかられ、必ずしも中空にしなくてもよいという効果が得られる。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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