(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引口と吐出口を有し、往復運動によってポンプ室内外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプにおいて、
前記容積変動型ポンプは、可撓性のゴム部材からなるバルブ成形体を備えており、
前記バルブ成形体のバルブ面と該バルブ成形体の外周部とをつなぐアームが、前記バルブ面と前記外周部のどちらか一方で複数に分かれて連結されており、
前記アームが湾曲部を有する形状であって、
１つの前記バルブ面に対して、前記アームが少なくとも２つ以上あることを特徴とする容積変動型ポンプ。
【請求項２】
少なくとも２個以上のバルブが、前記バルブ面の向きが逆の状態で隣接して一体成形されていることを特徴とした請求項１記載の容積変動型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイアフラムポンプ等におけるバルブ、およびそのバルブを有する小型の容積変動型のマイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容積変動型ポンプとしては、ピストンやダイアフラム等を用いたものが一般的に知られているが、なかでも、微量な液体を送液するマイクロポンプには数多くの機構原理が存在し、例えば弁機構においてはリードバルブ型、バルブレス型などがあり、又、駆動系では小型モータを用いたダイアフラム型、ピストン型などの機構を有するマイクロポンプが以前から一般的に知られている。
【０００３】
この種のマイクロポンプは、医療機器及び化学分析機器の微量流体供給装置として、薬液の定量注入や反応混合ガス等の流体物を搬送するために用いられ、現在、より高精度な制御ができる小型で汎用性のあるマイクロポンプの開発が進められている。
【０００４】
このような容積変動型のマイクロポンプにおいて、ダイアフラム等の可動部材が往復駆動し、その可動部材によりポンプ室が形成され、該ポンプ室に流体を給排する吸込弁及び吐出弁が設けられたもののバルブ成形体として、以下に挙げられるようなバルブ構造がある（特許文献１）。
【０００５】
これは、上記弁の機能をするバルブ成形体の外周部が、受け部材の間に挟着固定されることによりシール部を兼ねるように弾性材から形成された円環状厚肉部と、バルブ成形体の中央に位置し、開閉弁となる凸部、該凸部と外周部をつなぎ、弁の開閉時に可動する薄肉アーム部とから構成されてなることを特徴とするポンプの弁構造である。
【０００６】
上記従来技術に係るバルブ構造によれば、流体を吸入出する孔の開閉を行う凸部の全周が、前記孔の周縁部に対して、リング状に線接触状態となるため、逆止弁としての流体の逆流遮断がより優れ、高精度な制御ができるという効果を有するものであった。
【特許文献１】特開２００１−１２３５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来タイプのダイアフラム型マイクロポンプにおけるバルブ構造では、液漏れ防止等のシーリング効果を得るために、バルブの組込時にバルブ外周部をポンプ部材にて挟み込み、圧縮変形させて固定していた。このとき、より高いシーリング効果を得るためには、挟着部の圧縮応力をより大きくする必要があった。
【０００８】
また、バルブ外周部を縦方向に圧縮変形させると、バルブ外周部がポアソン比に従って横方向に伸びが生じてしまう。これにより、例えば図５（ｂ）の斜視図で示されるようにバルブ部に歪みが生じてしまう。
【０００９】
このバルブ部の歪みの影響は、ポンプの小型化によるバルブのさらなる小型化、薄型化で、より顕著に現れる。
【００１０】
このバルブ部の歪みにより、バルブの逆止弁機構の低下によるポンプの流量精度の低下等の問題が発生する場合がある。
【００１１】
したがって、本発明は、上記の問題点を解決し、バルブ構造を簡易化し、バルブ部に歪みを生じさせることなく、さらなる小型化、薄型化を可能としたバルブ構造を有する容積変動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】
【００１２】
請求項１記載の発明は、吸引口と吐出口を有し、ダイアフラムやピストン等の往復運動によってポンプ室内外に圧力差を発生させる容積変動型ポンプにおいて、可撓性のゴム部材からなるバルブ成形体を備えており、バルブ成形体のバルブ面と該バルブ成形体の外周部とをつなぐアームが、バルブ面と前記外周部のどちらか一方で複数に分かれて連結されており、アームが湾曲部を有する形状であって、１つのバルブ面に対して、アームが少なくとも２つ以上あることを特徴とする容積変動型ポンプである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の容積変動型ポンプにおいて、少なくとも２個以上のバルブが、前記バルブ面の向きが逆の状態で隣接して一体成形されていることを特徴とする容積変動型ポンプである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、可撓性材料からなるバルブ成形体において、バルブ面とバルブ成形体の外周部をつなぐ各アームの片側が複数に分かれて連結されていることにより、バルブ成形体をシール部である外周部で挟着固定する際に発生する撓みをアームが吸収することで、バルブ面に伝達される撓みを低減することが可能となる。
【００１７】
また、アームの形状を湾曲部を有する形状とすることにより、撓みを吸収する緩衝部としての機能が更に向上する。
【００１８】
本発明のバルブ成形体は、バルブ面と外周部及び複数のアームからなる部分を１つのユニットとして、複数のユニットを一体成形した場合であっても同様の効果を奏する。また、このときのポンプの形式は問わない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の形態に係る容積変動型ポンプ及びそれが有するバルブ形状について、添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に本発明に係る容積変動型ポンプ１の断面図を示す。これは駆動源出力軸２の回転力によりコネクティングスライダ３が上下運動する。このとき前記コネクティングスライダ３に固定されたダイアフラム４も上下運動し、ポンプ室５にかかる圧力の変動によりポンプ動作を行うものである。
【００２１】
図２（ａ）は本発明の最良の形態であるバルブ成形体１０の上面図である。更にバルブ成形体のＡ−Ａ断面を図２（ｂ）に示す。
【００２２】
前記バルブ成形体１０は、バルブ面１３とバルブ外周部１４とアーム１５からなり、バルブ面１３とバルブ外周部１４をつなぐ同一形状のアーム１５が、バルブ外周部の３箇所から伸びた状態から２つに分かれて、計６箇所でバルブ面につながっており、その結果として湾曲部と曲率を持った貫通孔をアーム１５に有するバルブを形成し、そのバルブのバルブ面の向きが逆の状態で隣接して一体成形した形状である。
【００２３】
前記バルブ成形体１０を前記容積変動型ポンプ１に組込むときに、バルブ成形体のバルブ外周部（シール部）１４がバルブヘッド６により押し込まれ、圧縮変形することにより、前記バルブヘッド６とバルブケース７からの液漏れ等を防止することが可能となる。
【００２４】
さらに、貫通孔及び外周が湾曲形状を有するアーム１５が緩衝部として機能することにより、バルブ外周部１４の圧縮変形により生じる撓みを吸収し、バルブ面１３の歪みを低減することが可能となる。
【００２５】
図３（ａ）は、本発明の最良の形態であり、図２（ａ）で上面図を示したバルブ成形体１０の斜視図である。  また、図５（ａ）は、本発明におけるバルブ成形体の特徴を有しない、従来のバルブ成形体の一例の斜視図である。
【００２６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のバルブ成形体において、材質にゴム部材を使用し、１つのユニットとしてのバルブ外周部の外径をφ5.4mm、バルブ外周部の厚さを1mm、バルブ面の外径をφ2mm、アームの厚さを0.4mmとして、外周部を最大まで圧縮した場合の、バルブ成形体の撓み方を解析ソフトウェアでのシュミレーションにより示した斜視図である。
【００２７】
同様に図５（ｂ）は、図５（ａ）のバルブ成形体をアームの形状以外は図３（ｂ）と同様の条件にてバルブ外周部を最大まで圧縮した場合のバルブ成形体の撓み方をシュミレーションにより示した斜視図である。
【００２８】
図３（ｂ）と、図５（ｂ）との比較により、本発明の実施例であるバルブ成形体はアームの緩衝部で撓みを吸収し、バルブ面は歪んでいないのに対し、従来のバルブ成形体の一例では、アームを介してバルブ面に伝わっていることがわかる。
【００２９】
具体的には、本発明の実施例である図３（ｂ）の場合には、バルブ外周部の圧縮により生じる撓みによるバルブ面の移動量が大きくとも2.173×10−４mm以下であるのに対し、従来例である図５（ｂ）の場合には、バルブ面の移動量が小さくとも6.517×10−４mm以上であることがシュミレーションの結果として確認されている。
【００３０】
尚、本発明において、上記の実施例が最良の形態であるが、例えば図４（ａ）に示すようなバルブ面とバルブ外周部をつなぐアームを、片側２箇所からのびて、４箇所で連結したもの、或いはバルブ面とバルブ外周部のどちらか一方の４箇所以上から伸びたアームが更に複数に分かれて、もう一方に連結したものでも構わない。図４（ａ）の実施例のＢ−Ｂ断面を図４（ｂ）に示す。
【００３１】
また、本発明において、バルブ面とバルブ外周部をつなぐアームの外形状及び、アームの貫通孔の形状と貫通孔の数は、上記の実施例に示されるものには限定されない。
【００３２】
また、バルブ外周部の圧縮変形により生じる撓みを吸収できる貫通孔を有するアームの形状であれば本発明のバルブ成形体に含まれる。
【００３３】
また、本発明はこれら図２〜図４に示すバルブの組込まれた、図１に示すような容積変動型ポンプを含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、バルブに発生する歪みを低減することができるため、バルブ機能の信頼性向上が可能となり、医療機器や化学分析機器等に用いる為の小型微量流体供給装置として、利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の最良の形態に係る容積変動型ポンプ１の断面図である。
【図２】（ａ）本発明の最良の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。      （ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）本発明の最良の形態に係るバルブ形状をしめす斜視図である。      （ｂ）（ａ）におけるバルブ形状において、その外周部を圧縮した場合の形状をしめす斜視図である。
【図４】（ａ）本発明の他の形態に係るバルブ形状をしめす上面図である。      （ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】（ａ）従来のバルブ形状の一例をしめす斜視図である。      （ｂ）（ａ）におけるバルブ形状において、その外周部を圧縮した場合の形状をしめす斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１                容積変動型ポンプ
２                駆動源出力軸
３                コネクティングスライダ
４                ダイアフラム
５                ポンプ室
６                バルブヘッド
７                バルブケース
８                ダイアフラムマウント
９                スライダーケース
１０              バルブ
１１              吸引口
１２              吐出口
１３              バルブ面
１３“            バルブ面裏側
１４              バルブ外周部（シール部）
１５              アーム
１６              湾曲部
１７              開口部
１８              貫通孔
【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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