(57)【要約】【課題】  軽量化が可能で、かつ量産性に優れたポンプを提供することを目的とする。【解決手段】  第１ハウジング１２は、全体が金属板で形成され、周縁にダイヤフラム支持部２１が一体に形成される。ダイヤフラム支持部２１は、例えばＶ型の溝であればよく、Ｏリングを介して第２ハウジングとの間でダイヤフラムを水密に支持する。更に、補強用のリブ２２を形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下振動によりポンプ室の容積を変化させるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一面に対向して形成され、前記ダイヤフラムの一面との間で前記ポンプ室を区画する第１ハウジングと、前記ダイヤフラムの他面に対向するとともに、前記ダイヤフラムを介して前記第１ハウジングに対向して形成され、前記第１ハウジングとの間で前記ダイヤフラムの周縁を挟持する第２ハウジングとを有するポンプであって、
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングは、ステンレス、アルミニウム、チタンのうちの少なくとも何れか１種を含む金属を用い、プレス成型法によって形成されたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングは、少なくとも１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備えたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記第１ハウジングは、厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲に設定され、また前記第２ハウジングは、厚みが０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲に設定されたことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記第１ハウジングには、前記第１ハウジングの直径の少なくとも５０％以上の長さを有する補強用のリブが形成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項５】
前記第１ハウジングには、移送体の前記ポンプ室への流入を図る流入弁および移送体の前記ポンプ室からの流出を図る流出弁をそれぞれ支持する複数の弁支持部が形成され、また、これら複数の弁支持部の間に前記補強用のリブが配置されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項６】
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングには、前記ダイヤフラムを支持するダイヤフラム支持部が更に形成されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイヤフラムの上下振動によるポンプ室の容積変化を利用して、液体などを移送するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの一種として、ゴム等のダイヤフラム（隔膜）を動かしてポンプ室の容積を変化させるとともに、流入弁・吐出弁を連動させて、液体などの移送体を移送するダイヤフラム式のポンプが知られている。こうしたダイヤフラム式のポンプは、オイルフリーのため、クリーンな雰囲気での使用や流体の変質を嫌う用途に最適なポンプとして知られている。
【特許文献１】特開平７−３０１１８３号公報
【０００３】
ダイヤフラム式のポンプは、構造が簡易で信頼性が高く、小型化が容易なため、軽量化に対する要望も多く、ポンプの構造体を樹脂等で形成して軽量化を行なうことが考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ダイヤフラム式のポンプの構造体、例えば、ダイヤフラムとの間でポンプ室を区画するハウジングを樹脂などで形成すると、ダイヤフラムの上下振動によりポンプ室にかかる比較的大きな圧力によって、こうしたハウジングが湾曲することが懸念される。ポンプ室を区画するハウジングが圧力で湾曲すると、ポンプの吸排出能力が低下してしまう。
【０００５】
一方で、こうしたポンプ室を区画するハウジングの湾曲を防止するためにハウジングを構成する樹脂の厚みを増したりすると、ダイヤフラム式のポンプの軽量化や薄膜化が困難になるという問題がある。ハウジングを金属で形成すれば、比較的厚みを薄くしても必要な強度を保ち易いが、ハウジングを金属の削り出しによって形成する場合、加工コストが高くなり、また量産性も低いので、ダイヤフラム式のポンプのローコスト化の障害になる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、軽量化が可能で、かつ量産性に優れた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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、上下振動によりポンプ室の容積を変化させるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一面に対向して形成され、前記ダイヤフラムの一面との間で前記ポンプ室を区画する第１ハウジングと、前記ダイヤフラムの他面に対向するとともに、前記ダイヤフラムを介して前記第１ハウジングに対向して形成され、前記第１ハウジングとの間で前記ダイヤフラムの周縁を挟持する第２ハウジングとを有するポンプであって、前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングは、ステンレス、アルミニウム、チタンのうちの少なくとも何れか１種を含む金属を用い、プレス成型法によって形成されたことを特徴とするポンプが提供される。
【０００８】
前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングは、少なくとも１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備えていればよい。前記第１ハウジングは、厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲に設定され、また前記第２ハウジングは、厚みが０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。
【０００９】
前記第１ハウジングには、前記第１ハウジングの直径の少なくとも５０％以上の長さを有する補強用のリブが形成されていればよい。前記第１ハウジングには、移送体の前記ポンプ室への流入を図る流入弁および移送体の前記ポンプ室からの流出を図る流出弁をそれぞれ支持する複数の弁支持部が形成され、また、これら複数の弁支持部の間に前記補強用のリブが配置されるのが好ましい。また、前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングには、前記ダイヤフラムを支持するダイヤフラム支持部が更に形成されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のポンプによれば、第１および第２ハウジングに金属板を用い、プレス成型法によって成型することにより、従来の金属の削り出しによる成型に比べて量産性が大幅に高められ、ダイヤフラム式のポンプの製造コストを大幅に低減することが可能になる。
【００１１】
また、第１ハウジングの厚みを０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲の金属板を用いて成型し、更に補強用のリブを形成することにより、１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備え、且つ軽量な第１ハウジングを得ることができる。こうした第１ハウジングを用いることにより、軽量でかつ量産性に優れたダイヤフラム式のポンプをローコストに生産することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明のダイヤフラム式のポンプを示す断面図である。また、図２は、ポンプを構成する第１ハウジングを示す外観斜視図である。ダイヤフラム式のポンプ１０は、外殻１１と、この外殻１１に支えられた第１および第２のハウジング１２，１３、流出入ハウジング１４、ダイヤフラム１５、流入弁１６、流出弁１７とを備えており、全体が例えば略円筒形に形成されればよい。
【００１３】
第１ハウジング１２は、全体が金属板で形成され、周縁にダイヤフラム支持部２１が一体に形成される。ダイヤフラム支持部２１は、例えばＶ型の溝であればよく、Ｏリング２４を介して第２ハウジング１３との間でダイヤフラム１５を水密に支持する。こうした第１ハウジング１２とダイヤフラム１５の一面（表面）１５ａとの間でポンプ室２７が区画される。
【００１４】
第１ハウジング１２の中央には、補強用のリブ２２が一体に形成される。リブ２２は、例えば、第１ハウジング１２を一定幅で略台形に突出させたものであればよく、第１ハウジング１２の直径の５０％以上の長さに形成されるのが好ましい。
【００１５】
リブ２２の両側には、弁支持部２３ａ，２３ｂが形成される。弁支持部２３ａ，２３ｂは、Ｏリング２５，２６を介して、流入弁１６、流出弁１７を支持する。弁支持部２３ａ，２３ｂの中央には、流入弁１６、流出弁１７から液体などの移送体をポンプ室２７内に流出入させる開口２８ａ，２８ｂが形成される。
【００１６】
このような構成の第１ハウジング１２は、全体が例えばステンレス、アルミニウム、チタンのうちの少なくとも１種を含む金属板を用い、プレス成型法によって成型すればよい。第１ハウジング１２を構成する金属板は、強度と軽量化の関係から厚みｔ１が０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲のものを用いるのが好ましい。第１ハウジング１２を構成する金属板は少なくとも１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備えているのが好ましい。
【００１７】
第１ハウジング１２をこうした金属板を用い、プレス成型法によって成型することにより、従来の金属の削り出しによる成型に比べて量産性が大幅に高められ、ポンプ１０の製造コストを大幅に低減することが可能になる。
【００１８】
また、厚みｔ１が０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲の金属板を用いて第１ハウジング１２を成型し、更に補強用のリブ２２を形成することにより、１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備え、且つ軽量な第１ハウジング１２を得ることができる。こうした第１ハウジング１２を用いることにより、軽量でかつ量産性に優れたダイヤフラム式のポンプ１０をローコストに生産することが可能になる。
【００１９】
第２ハウジング１３は、全体が金属板で形成され、周縁にダイヤフラム支持部３１が一体に形成される。ダイヤフラム支持部３１は、例えばＶ型の溝であればよく、Ｏリング２４を介して第１ハウジング１２との間でダイヤフラム１５を支持する。こうした第２ハウジング１３とダイヤフラム１５の他面（裏面）１５ｂとの間で調圧室３２が区画される。第２ハウジング１３の中央には、ダイヤフラム１５の上下振動によっても調圧室３２の圧力を外気圧と同等に保つ調圧開口３３が形成されている。
【００２０】
このような構成の第２ハウジング１３も第１ハウジング１２と同様に、全体が例えばステンレス、アルミニウム、チタンのうちの少なくとも１種を含む金属板を用い、プレス成型法によって成型すればよい。第２ハウジング１３を構成する金属板は、強度と軽量化の関係から厚みｔ２が０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲のものを用いるのが好ましい。第２ハウジング１３を構成する金属板のダイヤフラム支持部３１も少なくとも１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備えているのが好ましい。
【００２１】
第２ハウジング１３をこうした金属板を用い、プレス成型法によって成型することにより、従来の金属の削り出しによる成型に比べて量産性が大幅に高められ、ポンプ１０の製造コストを大幅に低減することが可能になる。
【００２２】
また、厚みｔ２が０．３ｍｍ〜２ｍｍの範囲の金属板を用いて第２ハウジング１３を成型することにより、１０ｋＰａ以下の圧力に対して湾曲しない強度を備え、且つ軽量な第２ハウジング１３を得ることができる。こうした第２ハウジング１３を用いることにより、軽量で高強度な第１ハウジング１２と相まって、軽量でかつ量産性に優れたダイヤフラム式のポンプ１０をローコストに生産することが可能になる。
【００２３】
第１および第２のハウジング１２，１３の間で支持されるダイヤフラム１５は、上下振動によりポンプ室２７の容量を変化させて、移送体の吸引、排出を行なうものであり、例えば、ピエゾ膜が用いられれば良い。こうしたピエゾ膜は、電圧の印加によってポンプ室２７方向と調圧室３２との間で上下振動し、ポンプ室２７の容量を変化させる。ダイヤフラム１５は、少なくとも第１ハウジング１２との間でポンプ室２７を構成する一面（表面）１５ａ側が防水加工されていればよく、他面（裏面）１５ｂが防水加工されていればなお好ましい。
【００２４】
なお、ポンプ室２７の容量を変化させる手段として、ピエゾ膜を用いる以外にも、ダイヤフラム１５をゴムなどで構成すると共に、調圧室３２の圧力を空気ポンプなどで増減させることでダイヤフラム１５を上下動させ、ポンプ室２７の容量を変化させてもよい。
【００２５】
第１ハウジング１２の弁支持部２３ａと流出入ハウジング１４との間で支持される流入弁１６は、ポンプ室２７に向けて移送体が流入する方向にのみ開き、その逆流を阻止する。また、第１ハウジング１２の弁支持部２３ｂと流出入ハウジング１４との間で支持される流出弁１７は、ポンプ室２７から移送体が流出する方向にのみ開き、その逆流を阻止する。こうした流入弁１６および流出弁１７は、例えばゴムなどで形成されれば良い。また、流入弁１６および流出弁１７は開口２８ａ，２８ｂにそれぞれ形成されてもよい。この場合は流出入ハウジング１４を省略することができ、ポンプ１０の薄型化に有利になる。
【００２６】
流出入ハウジング１４は、例えば金属のプレス成型によって形成されれば良く、流入弁１６側に流入口４１が、流出弁１７側に流出口４２がそれぞれ形成される。そして、外殻１１は、上述した構成の第１および第２のハウジング１２，１３、流出入ハウジング１４を固定する。外殻１１は、たとえば樹脂等から形成されれば良い。また、外殻１１は、流入弁１６および流出弁１７を開口２８ａ，２８ｂにそれぞれ形成することで流出入ハウジング１４を省略できることから、第１および第２のハウジング１２，１３を直接ねじ等で相互に固定することで省略することもできる。この場合、Ｏリング２５，２６の装着部分が流入口および流出口となる。
【００２７】
以上のようなダイヤフラム式のポンプ１０の動きを簡単に説明する。図３に示すように、液体などの移送体１の吸引工程では、ダイヤフラム１５が調圧室３２側に膨らみ、ポンプ室２７の容量が増加し、ポンプ室２７が低圧になろうとする。これにより、流入口４１から流入弁１６を介して、ポンプ室２７内に移送体１が吸引される。この時、流出口４２側は流出弁１７によってポンプ室２７方向への移送体１の流入が阻止される。
【００２８】
次に、図４に示すような移送体１の排出工程では、ダイヤフラム１５がポンプ室２７側に膨らみ、ポンプ室２７が高圧になろうとする。これにより、流出口４２から流出弁１７を介して、ポンプ室２７内の移送体１が排出される。この時、流入弁１６は流入口４１側から移送体１が排出されるのを阻止する。
【００２９】
以上のように、ダイヤフラム１５の上下振動による移送体１の吸引工程と排出工程とを繰り返すことによって、流入口４１から流出口４２に向けて移送体１を移送することができる。
【実施例】
【００３０】
本出願人は、上述した本発明のポンプを構成する第１ハウジングの補強用のリブの効果について検証した。試料として、長さが１０ｍｍ，２０ｍｍ，２４ｍｍ，２８ｍｍ，３２ｍｍの補強用のリブをそれぞれ形成した直径が３５ｍｍの第１ハウジングを準備した。これらの第１ハウジングに３０ｋＰａの圧力を付加したときの、最大変位量ΔＺｍａｘ（μｍ）を測定した。こうした検証結果を図５に示す。
【００３１】
図５に示すグラフによれば、補強部の長さを２０ｍｍ以上にすることで第１ハウジングの最大変位量ΔＺｍａｘを５μｍ以下に抑えることができる。直径が３５ｍｍ程度の第１ハウジングを用いた場合、最大変位量ΔＺｍａｘが５μｍ以上だとポンプの吸排出性能に悪影響を及ぼす恐れがあるが、補強用のリブを形成することによって、第１ハウジングの撓みを最小限に抑えることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明のポンプを示す断面図である。
【図２】図２は、第１のハウジングの外観斜視図である。
【図３】図３は、本発明のポンプの動きを示す説明図である。
【図４】図４は、本発明のポンプの動きを示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の検証結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ポンプ
１２  第１ハウジング
１３  第２ハウジング
１５  ダイヤフラム
１６  流入弁
１７  流出弁
２１  ダイヤフラム支持部
２２  リブ
２３ａ，２３ｂ  弁支持部
２７  ポンプ室
【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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