JP2008180179A - Diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイヤフラムを駆動することによって流体をポンプ室内に吸入して圧送するダイヤフラムポンプに係り、特にマイクロポンプとして好適なダイヤフラムポンプに関する。 The present invention relates to a diaphragm pump that draws fluid into a pump chamber and drives it by driving a diaphragm, and more particularly to a diaphragm pump suitable as a micro pump.
医療分野の医薬投与や燃料電池の燃料供給、あるいは印刷機器のインク供給等の技術分野においては、高い精度で定量の流体や気体を圧送するマイクロポンプが用いられており、そのようなポンプとしては、ダイヤフラム等の可撓性を有する薄膜を駆動して振動させることによりポンプ作用を発揮するポンプが好適に用いられている。 In technical fields such as medical administration in the medical field, fuel supply for fuel cells, or ink supply for printing equipment, micropumps that pump a fixed amount of fluid or gas with high accuracy are used. A pump that exhibits a pumping action by driving and vibrating a flexible thin film such as a diaphragm is preferably used.
このようなポンプの一つとして、ダイヤフラムと、流体を吸入する流路および吐出する流路を有しダイヤフラムを支持するケースと、電圧を印加することにより振動する圧電素子とを備えているものがある。このポンプは、ダイヤフラムとケースとの間にポンプ室が形成され、ダイヤフラムに圧電素子が固定され、その圧電素子に電圧を印加させてポンプ室を交互に拡大/縮小させることにより、ポンプ室への流体の吸入、ポンプ室からポンプ外部への流体の吐出が繰り返し行われる。 One of such pumps includes a diaphragm, a case having a flow path for sucking fluid and a flow path for discharging fluid, and supporting the diaphragm, and a piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied. is there. In this pump, a pump chamber is formed between the diaphragm and the case, a piezoelectric element is fixed to the diaphragm, and a voltage is applied to the piezoelectric element to alternately expand / contract the pump chamber, thereby supplying the pump chamber to the pump chamber. The suction of fluid and the discharge of fluid from the pump chamber to the outside of the pump are repeated.
また、このようなポンプは、ポンプ室へ吸入された流体またはポンプ室から吐出された流体が逆流しないように、吸入側と吐出側の流路にそれぞれ一方向の弁を有している。これら弁が、ケースを構成する2個の部品の間に挟み込まれて固定されているポンプが特許文献1に記載されている。 In addition, such a pump has a one-way valve in each of the suction-side and discharge-side flow paths so that the fluid sucked into the pump chamber or the fluid discharged from the pump chamber does not flow backward. Patent Document 1 describes a pump in which these valves are fixed by being sandwiched between two parts constituting a case.
上記特許文献1に示されるダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムポンプを構成する各部品を、レーザ溶着や接着剤にて接合させている。レーザ溶着の場合、レーザ光を吸収する材料にレーザ光を照射し、その材料を溶かすことにより各部品を接合させているが、特許文献1では、各部品のレーザ光の透過性および吸収性の特性が記載されていない。そのため、各部品の材料の組み合わせによっては、レーザ溶着に時間が掛かり、生産効率の低下を招く恐れがある。また、ダイヤフラムは、圧電素子と電極のみで構成されているため、ダイヤフラムの強度や、ダイヤフラムとケースとのシール性が十分でない可能性がある。 In the diaphragm pump disclosed in Patent Document 1, each component constituting the diaphragm pump is joined by laser welding or an adhesive. In the case of laser welding, each component is bonded by irradiating a laser beam to a material that absorbs the laser beam and melting the material. However, in Patent Document 1, the transmittance and absorption of the laser beam of each component are combined. Characteristics are not described. For this reason, depending on the combination of materials of each component, it may take time for laser welding, which may lead to a decrease in production efficiency. Further, since the diaphragm is composed only of the piezoelectric element and the electrode, there is a possibility that the strength of the diaphragm and the sealing performance between the diaphragm and the case are not sufficient.
よって本発明は、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムの強度を向上させるとともにダイヤフラムとケースとのシール性を確保することができ、さらに、ダイヤフラムポンプを形成する各部品をレーザ溶着にて容易に接合させることができるダイヤフラムポンプを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can improve the strength of the diaphragm of the diaphragm pump, ensure the sealing property between the diaphragm and the case, and can easily join the parts forming the diaphragm pump by laser welding. It aims to provide a diaphragm pump.
本発明のダイヤフラムポンプは、レーザ光吸収材料で形成され、一面とこの一面とは反対側の他面とが略平行な板状のケース本体と、このケース本体の一面に、環状のレーザ溶着部を介して接合され、ケース本体との間におけるレーザ溶着部の内側に流体のポンプ室を形成するダイヤフラムと、ダイヤフラムを駆動してポンプ室の容積を変更させるダイヤフラム駆動手段と、ケース本体に形成され、ポンプ室に連通する流体の吸入流路および吐出流路とを備え、ダイヤフラムは、レーザ光透過材料で形成された樹脂ダイヤフラムと、この樹脂ダイヤフラムの片面に接合された金属ダイヤフラムとの二層構造であって、樹脂ダイヤフラムは、金属ダイヤフラムの周縁よりも外周側にはみ出る環状の余剰部を有し、この余剰部に、レーザ溶着部が設けられていることを特徴としている。 The diaphragm pump of the present invention is formed of a laser light absorbing material, and has a plate-like case body in which one surface and the other surface opposite to the one surface are substantially parallel, and an annular laser welded portion on one surface of the case body Formed in the case main body, a diaphragm that forms a pump chamber for fluid inside the laser welded portion between the case main body, a diaphragm driving means that drives the diaphragm to change the volume of the pump chamber, and the case main body And a fluid suction passage and a discharge passage communicating with the pump chamber, and the diaphragm has a two-layer structure of a resin diaphragm formed of a laser light transmitting material and a metal diaphragm joined to one surface of the resin diaphragm. The resin diaphragm has an annular surplus portion that protrudes to the outer peripheral side from the periphery of the metal diaphragm, and the laser welded portion is present in the surplus portion. It is characterized by being kicked.
本発明のダイヤフラムポンプによれば、ダイヤフラムが金属ダイヤフラムと樹脂ダイヤフラムによる二層構造になっているが、樹脂ダイヤフラムが金属ダイヤフラムの周縁よりもはみ出す余剰部を有している。このため、その余剰部にレーザ光を透過させ、ケース本体に照射することにより、ダイヤフラムとケース本体をレーザ溶着にて接合することができる。ケース本体の材料であるレーザ光吸収材料としては、黒色の樹脂が好適に用いられる。また、樹脂ダイヤフラムの材料であるレーザ光透過材料としては、透明な樹脂が好適に用いられる。 According to the diaphragm pump of the present invention, the diaphragm has a two-layer structure including a metal diaphragm and a resin diaphragm, but the resin diaphragm has an excess portion that protrudes beyond the peripheral edge of the metal diaphragm. For this reason, a diaphragm and a case main body can be joined by laser welding by making a laser beam permeate | transmit the excess part and irradiating a case main body. As the laser light absorbing material that is a material of the case body, a black resin is preferably used. In addition, a transparent resin is preferably used as the laser beam transmitting material that is a material of the resin diaphragm.
本発明では、樹脂ダイヤフラムの余剰部の内側に、金属ダイヤフラムが嵌合する凹所が形成されており、この凹所に金属ダイヤフラムが嵌合されるとともに凹所の底面に接着剤にて接着されている形態が好ましい。この凹所を設けることで、金属ダイヤフラムを容易に位置決めすることができるとともに、接着剤が樹脂ダイヤフラムの外周側に広がるのを防止することができる。さらに、樹脂ダイヤフラムの余剰部は、凹所よりも肉厚なリブ状になるため、強度を向上させることができる。また、この凹所を形成する側壁の高さは、金属ダイヤフラムの厚さより高く設定することが好ましく、これにより上記の効果をより向上させることができる。 In the present invention, a recess into which the metal diaphragm is fitted is formed inside the surplus portion of the resin diaphragm, and the metal diaphragm is fitted into this recess and adhered to the bottom surface of the recess with an adhesive. Are preferred. By providing this recess, the metal diaphragm can be easily positioned, and the adhesive can be prevented from spreading to the outer peripheral side of the resin diaphragm. Furthermore, since the surplus part of the resin diaphragm becomes a rib shape thicker than the recess, the strength can be improved. Further, the height of the side wall forming the recess is preferably set higher than the thickness of the metal diaphragm, whereby the above effect can be further improved.
本発明の具体的構成例としては、次の形態が挙げられる。吸入流路には、流体のポンプ室への流入のみを許容する吸入弁が設けられており、ケース本体には、この吸入弁を支持するとともに、吸入弁が開状態で吸入流路に連通する吸入連通流路が形成された吸入側中流路部材が嵌合されている。そして、吐出流路には、流体の前記ポンプ室からの吐出のみを許容する吐出弁が設けられ、ケース本体には、この吐出弁を支持するとともに、吐出弁が開状態で吐出流路に連通する吐出連通流路が形成された吐出側中流路部材が嵌合されている。これら吸入側中流路部材および吐出側中流路部材はレーザ光透過材料で形成されており、かつ、ケース本体にレーザ溶着されている。 The following form is mentioned as a specific structural example of this invention. The suction channel is provided with a suction valve that allows only fluid to flow into the pump chamber. The case body supports the suction valve and communicates with the suction channel when the suction valve is open. A suction side middle flow path member in which a suction communication flow path is formed is fitted. The discharge flow path is provided with a discharge valve that allows only discharge of fluid from the pump chamber. The case body supports the discharge valve and communicates with the discharge flow path when the discharge valve is open. A discharge-side middle flow path member in which a discharge communication flow path is formed is fitted. The suction-side middle flow path member and the discharge-side middle flow path member are made of a laser light transmitting material and are laser-welded to the case body.
次に本発明は、ケース本体の上記他面に、レーザ光透過材料で形成されたカバー部材がレーザ溶着により接合され、ケース本体とカバー部材との間に、外部から吸入流路に連通する外部側吸入流路と、吐出流路から外部に連通する外部側吐出流路とが、上記他面と略平行に延びる状態に形成されていることを好ましい形態としている。この形態によれば、上記他面と略平行に延びる状態で各流路を形成しているため、厚さを薄くすることができ、より薄型のダイヤフラムポンプを形成することができる。また、カバー部材のケース本体への接合面とは反対側の面を平坦に形成することができるため、このダイヤフラムポンプを基板等に容易に設置することができる。 Next, according to the present invention, a cover member made of a laser light transmitting material is joined to the other surface of the case body by laser welding, and the outside communicates with the suction passage from the outside between the case body and the cover member. It is preferable that the side suction flow channel and the external discharge flow channel communicating from the discharge flow channel to the outside are formed so as to extend substantially parallel to the other surface. According to this form, since each flow path is formed in a state extending substantially parallel to the other surface, the thickness can be reduced, and a thinner diaphragm pump can be formed. Moreover, since the surface on the opposite side to the joint surface to the case main body of a cover member can be formed flat, this diaphragm pump can be easily installed in a board | substrate etc.
また、本発明では、樹脂ダイヤフラムの余剰部の表面が、ケース本体の上記一面と平行であって平坦に形成されていることを好ましい形態としている。樹脂ダイヤフラムをケース本体にレーザ溶着する際には、この場合、余剰部にガラス等の平坦な押さえ治具を押し当てて加圧することにより接合面どうしを密着させる。余剰部を平坦としたことにより、加圧時に均一な圧力を接合面に付与することができ、その結果、レーザ溶着部分の不良発生を防止することができる。 Moreover, in this invention, it is set as the preferable form that the surface of the surplus part of a resin diaphragm is parallel and flat with the said one surface of a case main body. When the resin diaphragm is laser welded to the case body, in this case, a flat pressing jig such as glass is pressed against the surplus portion and pressed to bring the bonding surfaces into close contact with each other. By making the surplus portion flat, it is possible to apply a uniform pressure to the bonding surface during pressurization, and as a result, it is possible to prevent the occurrence of defects in the laser welded portion.
本発明によれば、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムの強度を向上させるとともにダイヤフラムとケースとのシール性を確保することができ、さらに、ダイヤフラムポンプを形成する各部品をレーザ溶着にて容易に接合させることができるといった効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the strength of the diaphragm of the diaphragm pump and to secure the sealing performance between the diaphragm and the case, and furthermore, it is possible to easily join the respective parts forming the diaphragm pump by laser welding. There is an effect that can be done.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
[1]ダイヤフラムポンプの構成
図1は一実施形態に係るダイヤフラムポンプ(以下、ポンプと略称)1の斜視図、図2はポンプ1全体の断面図、図3はポンプ1の分解斜視図、図4はポンプ1を構成する各部品の断面図である。これら図に示すように、ポンプ1は、矩形薄板状のケース本体3の図中上側にダイヤフラム15および圧電素子19が、また、下側にカバー部材2が積層された構成である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration of Diaphragm Pump FIG. 1 is a perspective view of a diaphragm pump (hereinafter abbreviated as a pump) 1 according to an embodiment, FIG. 2 is a sectional view of the entire pump 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the pump 1. 4 is a cross-sectional view of each component constituting the pump 1. As shown in these drawings, the pump 1 has a configuration in which a
このポンプ1は、一側面に、流体をポンプ1内へ吸入する円筒状の吸入ポート20を有し、一側面とは反対側の側面に、吸入した流体をポンプ1外へ吐出する円筒状の吐出ポート22を有している。吸入ポート20は、ケース本体3とカバー部材2とにそれぞれ形成されたパイプ分割体20a,20bが接合されることにより構成されている。パイプ分割体20a,20bは、円筒体を半割りした形状である。また、吐出ポート22も同様であって、ケース本体3とカバー部材2とにそれぞれ形成された半円筒体状のパイプ分割体22a,22bが接合されることにより構成されている。ケース本体3はレーザ光吸収材料で成形され、カバー部材2はレーザ光透過材料で成形されている。レーザ光吸収材料としては、黒色の樹脂が好適であり、レーザ光透過材料としては、透明な樹脂が好適である。
This pump 1 has a
ケース本体3の上面3aの中央部には、円形状の凹所4が形成されている。この凹所4はダイヤフラム15で塞がれ、ポンプ室として構成される。図2に示すように、カバー部材2とケース本体3の吸入側には、吸入ポート20の先端である吸入口20cからポンプ室4に連通する流体の吸入流路21が形成されている。この吸入流路21は、ケース本体3およびカバー部材2に形成され、互いに合わせられた溝21a,21bにより形成されている。一方、カバー部材2とケース本体3の吐出側には、吐出ポート22の先端である吐出口22cからポンプ室4に連通する流体の吐出流路23が形成されている。この吐出流路23は、ケース本体3およびカバー部材2に形成され、互いに合わせられた溝23a,23bにより形成されている。吸入流路21または吐出流路23を形成する溝は、カバー部材2またはケース本体3のどちらか一方に有していれば流路を形成することができるため、カバー部材2とケース本体3の少なくともどちらか一方に溝を有していればよい。カバー部材2は、ケース本体3に対し、吸入流路21の周囲、および吐出流路23の周囲の接合面どうしがレーザ溶着されて、接合されている。
A
図2〜図4に示すように、ケース本体3の凹所4の底面には、矩形状の凹所5が形成されている。この凹所5は、凹所4の中心より吸入ポート20側に偏った位置に形成されている。一方、ケース本体3の下面3bには、矩形状の凹所8が形成されている。この凹所8は、凹所4の中心よりやや吐出ポート22側に偏った位置に形成されている。これら凹所5,8の底面には、それぞれ弁収容凹部6,9が、凹所5,8よりさらに深く形成されている。ケース本体3には、吸入流路21から弁収容凹部6に通じる開口7が形成され、また、ポンプ室4から弁収容凹部9に通じる開口10が形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
図5に示すように、吸入側の開口7は、吸入側逆止弁13により開閉され、図6に示すように、吐出側の開口10は、吐出側逆止弁14により開閉されるようになっている。吸入側逆止弁13は弁収容凹部6に収容され、その状態が、凹所5に嵌合された矩形板状の吸入側中流路部材11とケース本体3とに挟み込まれて保持されている。吐出側逆止弁14は弁収容凹部9に収容され、その状態が、凹所8に嵌合された矩形板状の吐出側中流路部材12とケース本体3とに挟み込まれて保持されている。
As shown in FIG. 5, the
吸入側中流路部材11の下面には、弁逃げ凹部11aが形成されている。吸入側中流路部材11には、弁逃げ凹部11aとポンプ室4とを連通させる連通孔11bが形成されている。また、吐出側中流路部材12の上面にも、同様の弁逃げ凹部12aが形成されており、吐出側中流路部材12には、弁逃げ凹部12aと吐出流路23とを連通させる連通孔12bが形成されている。吸入側および吐出側の各中流路部材11,12は、ケース本体3に対し、それぞれ弁収容凹部6,9の周囲の接合面どうしがレーザ溶着されて、接合されている。これら各中流路部材11,12は、上記カバー部材と同様に、レーザ光透過材料で成形されている。
A
上記の吸入側および吐出側の各弁13(14)は、弾性を有する薄板状のゴム等によりなるもので、図7に示すように、矩形状の基部13a(14a)に舌片13b(14b)が一体成形されたものである。吸入側逆止弁13は、上記のように弁収容凹部6に収容され、基部13aが、吸入側中流路部材11とケース本体3とに挟み込まれている。吸入側逆止弁13の舌片13bは、通常、吸入流路21から弁収容凹部6に通じる開口7を塞いでいる。そして、舌片13bは、吸入側中流路部材11側への圧力を受けると弁逃げ凹部11a内に弾性変形し、このとき、吸入流路21が、開口7、弁収容凹部6、弁逃げ凹部11a、連通孔11bを介してポンプ室4と連通する。
Each valve 13 (14) on the suction side and the discharge side is made of elastic thin plate-like rubber or the like. As shown in FIG. 7, a
一方、吐出側逆止弁14は、上記のように弁収容凹部9に収容され、基部14aが、吐出側中流路部材12とケース本体3とに挟み込まれている。吐出側逆止弁14の舌片14bは、通常、ポンプ室4から弁収容凹部9に通じる開口10を塞いでいる。そして、舌片14bは、カバー部材2側への圧力を受けると弁逃げ凹部12a内に弾性変形し、このとき、ポンプ室4が、開口10、弁収容凹部9、弁逃げ凹部12a、連通孔12bを介して吐出流路23と連通する。
On the other hand, the discharge-
ダイヤフラム15は、矩形薄板状の樹脂ダイヤフラム16の上面中央に、薄い円盤状の金属ダイヤフラム18が接合された二層構造のものである。樹脂ダイヤフラム16は、上記カバー部材2と同様に、レーザ光透過材料で成形されている。樹脂ダイヤフラム16の外形はケース本体3の矩形の外形部分と同寸・同形であり、樹脂ダイヤフラム16は、外形を合わせてケース本体3の上面にレーザ溶着によって接合されている。ケース本体3の凹所4は樹脂ダイヤフラム16で塞がれ、これによってポンプ室4が形成される。
The
樹脂ダイヤフラム16の上面16aには、金属ダイヤフラム18が嵌合する凹所17が形成されている。これにより樹脂ダイヤフラム16の外周部には、環状、かつリブ状の余剰部16bが形成されている。凹所17は、金属ダイヤフラム18の厚さよりも十分に深い寸法を有している。この凹所17に、金属ダイヤフラム18が嵌合され、かつ、接合面全面(下面)で接着剤が塗布されて接合されている。この凹所17を形成している側壁は、金属ダイヤフラム18の厚さより十分に高い寸法を有している。このため、凹所17に金属ダイヤフラム18を嵌合して接着剤により接合するとき、接着剤の余剰分が余剰部16bの表面へ漏れ出すことが防止される。なお、この凹所17に代えて、金属ダイヤフラム18を嵌合でき、かつ、金属ダイヤフラム18の厚さより十分に高い環状の凸部を樹脂ダイヤフラム16の上面16aに設け、この環状の凸部の内側に凹所を形成し、この底面に金属ダイヤフラム18を嵌合させても良い。樹脂ダイヤフラム16の余剰部16bの表面は、ケース本体3の上面3aと平行であり、かつ、平坦に形成されている。金属ダイヤフラム18の上面18aには、円盤状の圧電素子(ダイヤフラム駆動手段)19が同心状に固着されている。この圧電素子19は、金属ダイヤフラム18に接着等の手段により固定されている。
A
[2]ポンプの組立
次に、上記構成のポンプ1を組み立てる方法を説明する。この実施形態では、各部材の接合をレーザ溶着で行うため、上述のように、ケース本体3をレーザ光吸収材料で成形し、このケース本体3に対してレーザ溶着させるカバー部材2、各中流路部材11,12および樹脂ダイヤフラム16を、レーザ光透過材料で成形している。
[2] Assembling the pump Next, a method for assembling the pump 1 having the above-described configuration will be described. In this embodiment, since each member is joined by laser welding, as described above, the case
まず、金属ダイヤフラム18を樹脂ダイヤフラム16の凹所17に嵌合して接合させ、ダイヤフラム15を組み立てる。具体的には、金属ダイヤフラム18の裏面全面に接着剤を塗布し、その面を樹脂ダイヤフラム16の凹所17の底面押し付けて貼り合わせる。このとき、接着剤の余剰分が金属ダイヤフラム18の周縁から漏れ出る。この漏れ出し現象をもって、接着面全面が接着剤で満たされた正常な接着状態であることを確認することができる。なお、漏れ出た余剰分の接着剤は、樹脂ダイヤフラム16の余剰部16bの内側に留まり、余剰部16bの表面には達しない。樹脂ダイヤフラム16に金属ダイヤフラム18を接着したら、次に、金属ダイヤフラム18の上面18aに、接着剤等を用いて圧電素子19を固着させる。
First, the
次に、ケース本体3の弁収容凹部6に吸入側逆止弁13を収容し、続いて凹所5に吸入側中流路部材11を嵌め込む。そして、その状態を保持し、吸入側中流路部材11の表面(図5で上面)側からケース本体3における凹所5の吸入側逆止弁13の周囲にレーザ光を照射して、ケース本体3に吸入側中流路部材11をレーザ溶着する。また、ケース本体3の弁収容凹部9に吐出側逆止弁14を収容し、続いて凹所8に吐出側中流路部材12を嵌め込む。そして、その状態を保持し、吐出側中流路部材12の表面(図6で下面)側からケース本体3における凹所8の吐出側逆止弁14の周囲にレーザ光を照射して、ケース本体3に吐出側中流路部材12をレーザ溶着する。なお、吸入側中流路部材11と吐出側中流路部材12をケース本体3に接合するとき、どちらを先に接合しても良い。
Next, the suction
次に、ケース本体3の上面3aに、圧電素子19を固着させたダイヤフラム15の下面(樹脂ダイヤフラム16の下面16c)15aを位置決めして重ね合わせる。その状態で、樹脂ダイヤフラム16の余剰部16bの表面側からケース本体3側へレーザ光を照射し、ケース本体3に樹脂ダイヤフラム16をレーザ溶着する。次に、ケース本体3の下面3bにカバー部材2の上面2aを位置決めして重ね合わせる。そして、その状態を保持し、カバー部材2側からケース本体3における吸入流路21および吐出流路23の周囲にレーザ光を照射して、ケース本体3にカバー部材2をレーザ溶着する。
Next, the lower surface of the diaphragm 15 (the
以上でポンプ1は組み立てられる。レーザ光の照射によるレーザ溶着は、レーザ光透過材料(各中流路部材11,12、カバー部材2および樹脂ダイヤフラム16)を透過したレーザ光がレーザ光吸収材料であるケース本体3を加熱、溶融し、溶融成分が相手部材に溶着することによりなされ、これによって各部材どうしが接合される。レーザ溶着する際は、ガラス板等の平坦な押さえ治具を適宜用いて、接合される部材どうしの接合面が密着するように各部材を加圧する。
Thus, the pump 1 is assembled. Laser welding by irradiation with laser light is performed by heating and melting the
最後に樹脂ダイヤフラム16をケース本体3にレーザ溶着する際には、余剰部16bの表面にガラス板等の押さえ治具を押し当てるが、この表面には、金属ダイヤフラム18を樹脂ダイヤフラム16に接着した際の余剰接着剤は付着していない。何故ならば、その接着剤は、上記のように樹脂ダイヤフラム16の余剰部16bの内側に留まり、余剰部16bの表面には達し得ないからである。したがって、押さえ治具を余剰部16bの表面にぴったりと隙間なく接触させることができる。
Finally, when laser welding the
[3]ポンプの動作
次に、上記構成のポンプの動作を説明する。
圧電素子19に交流電圧を印加するとダイヤフラム15が振動し、ポンプ室4の容積が連続的に増えたり減ったりする。図8(a)に示すように、ダイヤフラム15がケース本体3から離れる方向に撓んでポンプ室4の容積が増大するときには、ポンプ室4は負圧となる。すると吸入側逆止弁13の舌片13bが弁収容凹部6の底面から離れ、開口7が開く。一方、吐出側逆止弁14の舌片14bは弁収容凹部9の底面に密着し、開口10は閉じた状態が保持される。流体は吸入ポート20の吸入流路21から開口7、弁収容凹部6、弁逃げ凹部11aおよび連通孔11bを通ってポンプ室4内に吸引される。
[3] Operation of the pump Next, the operation of the pump having the above configuration will be described.
When an AC voltage is applied to the
また、図8(b)に示すように、ダイヤフラム15がケース本体3に近付く方向に撓んでポンプ室4の容積が減少するときには、ポンプ室4は正圧となる。すると吐出側逆止弁14の舌片14bが弁収容凹部9の底面から離れ、開口10が開く。一方、吸入側逆止弁13の舌片13bは弁収容凹部6の底面に密着し、開口7は閉じた状態が保持される。ポンプ室4内の流体は、開口10、弁収容凹部9、弁逃げ凹部12aおよび連通孔12bを通って吐出流路23から外部に吐出される。
以上の吸入/吐出の動作が繰り返されることによってポンプ作用が連続的に生じ、流体が圧送される。
Further, as shown in FIG. 8B, when the
By repeating the above suction / discharge operation, the pump action is continuously generated, and the fluid is pumped.
[4]本実施形態の作用効果
本実施形態によれば、ポンプ作用を発揮させるためのダイヤフラム15が、樹脂ダイヤフラム16に金属ダイヤフラム18を接合させた二層構造である。このため、ダイヤフラム15の強度が向上する。また、ダイヤフラム15は流体の圧力を受けても、その圧力によって変形しにくく、圧電素子19によって適確に駆動される。また、二層構造であっても、樹脂ダイヤフラム16の周縁を金属ダイヤフラム18からはみ出させて余剰部16bを形成したので、この余剰部16bにレーザ光を透過させることにより、レーザ光透過材料の樹脂ダイヤフラム16を、レーザ光吸収材料のケース本体3にレーザ溶着することができる。
[4] Effects of this Embodiment According to this embodiment, the
また、二層構造のダイヤフラム15は、樹脂ダイヤフラム16に形成した凹所17に金属ダイヤフラム18を嵌合させ、両者を接着させることにより構成されている。凹所17に金属ダイヤフラム18を嵌合させることにより、樹脂ダイヤフラム16への金属ダイヤフラム18の位置決めを容易に行うことができる。また、金属ダイヤフラム18から漏れ出た余剰接着剤は凹所17内に留まり、樹脂ダイヤフラム16の余剰部16bの表面には達しない。しかも、この余剰部16bの表面は、ケース本体3の上面3aと平行で平坦に形成されている。このため、余剰部16bの表面にガラス等の押さえ治具を押し当て、加圧しながらレーザ溶着する際に、均一な圧力を接合面に付与することができ、その結果、レーザ溶着部分の不良発生を防止することができる。また、吸入側および吐出側の各ポート20,22を、ケース本体3の面方向と平行な横だし構造としているので、薄型化が図れるとともに、基板等への設置の自由度が向上する。
The
1…ダイヤフラムポンプ
3…ケース本体
4…ポンプ室
15…ダイヤフラム
16…樹脂ダイヤフラム
16b…余剰部
18…金属ダイヤフラム
19…圧電素子(ダイヤフラム駆動手段)
21…吸入流路
23…吐出流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
21 ...
Claims (6)
このケース本体の前記一面に、環状のレーザ溶着部を介して接合され、ケース本体との間におけるレーザ溶着部の内側に流体のポンプ室を形成するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを駆動して前記ポンプ室の容積を変更させるダイヤフラム駆動手段と、
前記ケース本体に形成され、前記ポンプ室に連通する流体の吸入流路および吐出流路とを備え、
前記ダイヤフラムは、レーザ光透過材料で形成された樹脂ダイヤフラムと、この樹脂ダイヤフラムの片面に接合された金属ダイヤフラムとの二層構造であって、樹脂ダイヤフラムは、金属ダイヤフラムの周縁よりも外周側にはみ出る環状の余剰部を有し、この余剰部に、前記レーザ溶着部が設けられていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。 A plate-like case body formed of a laser light absorbing material, with one surface and the other surface opposite to the one surface being substantially parallel;
A diaphragm that is joined to the one surface of the case main body via an annular laser welding portion and forms a fluid pump chamber inside the laser welding portion between the case main body, and
Diaphragm driving means for driving the diaphragm to change the volume of the pump chamber;
Formed in the case body, and includes a fluid suction channel and a fluid flow channel communicating with the pump chamber;
The diaphragm has a two-layer structure of a resin diaphragm formed of a laser light transmitting material and a metal diaphragm joined to one side of the resin diaphragm, and the resin diaphragm protrudes on the outer peripheral side from the peripheral edge of the metal diaphragm. A diaphragm pump having an annular surplus portion, wherein the laser welding portion is provided in the surplus portion.
前記吐出流路には、流体の前記ポンプ室からの吐出のみを許容する吐出弁が設けられ、前記ケース本体には、この吐出弁を支持するとともに、吐出弁が開状態で吐出流路に連通する吐出連通流路が形成された吐出側中流路部材が嵌合され、
これら吸入側中流路部材および吐出側中流路部材はレーザ光透過材料で形成されており、かつ、前記ケース本体にレーザ溶着されていることを特徴とする請求項1または2に記載のダイヤフラムポンプ。 The suction flow path is provided with a suction valve that allows only fluid to flow into the pump chamber. The case body supports the suction valve and communicates with the suction flow path when the suction valve is open. A suction side middle flow path member formed with a suction communication flow path is fitted,
The discharge flow path is provided with a discharge valve that allows only discharge of fluid from the pump chamber, and the case body supports the discharge valve and communicates with the discharge flow path when the discharge valve is open. The discharge side middle flow path member formed with the discharge communication flow path is fitted,
The diaphragm pump according to claim 1 or 2, wherein the suction-side middle flow path member and the discharge-side middle flow path member are formed of a laser light transmitting material and are laser-welded to the case body.
外部から前記吸入流路に連通する外部側吸入流路と、
前記吐出流路から外部に連通する外部側吐出流路とが、
他面と略平行に延びる状態に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のダイヤフラムポンプ。 A cover member formed of a laser light transmitting material is joined to the other surface of the case body by laser welding, and between the case body and the cover member,
An external suction passage communicating with the suction passage from the outside;
An external discharge flow path communicating with the outside from the discharge flow path,
The diaphragm pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the diaphragm pump is formed so as to extend substantially parallel to the other surface.
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