JP2000087861A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量の比較的小さなポンプであって、駆動
時、全範囲に亘って正確な吐出流量を得ると共に、流量
の調節を容易にしたものである。 【解決手段】 ソレノイド２で動かされるプランジヤ２
０の一端にダイヤフラム２８が取付けられる。このプラ
ンジヤ２０は、ばね２１によりダイヤフラム側へ付勢さ
れる。この付勢するばね２０を受けるばね受兼ストッパ
８を反ダイヤフラム側に配し、このばね受兼ストッパ８
にてプランジヤ２０の上死点を規制する。これにより、
ストロークを一定に保ち、所定の吐出流量が得られる。
そして、ばね受兼ストッパ２０の変位が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体を移送する
ために適するダイヤフラムポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ダイヤフラムポンプとして、ソレノ
イドコイルにて駆動されるプランジヤは、両側からばね
で支持されると共に、プランジヤの端にダイヤフラムが
取付けられて構成され、該ダイヤフラムが吸入弁と吐出
弁とより画成されるポンプ室の容積に変化を与え、ポン
プ作用を行っていた。これらのポンプは、ソレノイドコ
イルからの磁力と吐出側の負荷によってプランジヤのス
トロークが自由に動くフリーストローク方式が採用され
ていた。

【０００３】このため、ポンプ能力を保護するために、
所定圧を越える分をリークさせて所定圧に保つ定圧用リ
ーク方式を採用するか、また吐出弁より下流側に圧力を
減圧する絞り弁を設けて所定圧に保つ減圧弁方式を採用
するかして能力の変動に対処していた。また、小流量用
の流量式ポンプにあっては、ソレノイドコイルへの入力
側でパルス電流のデューティ制御又は適宜に選択された
投入抵抗によるパルス電流を制御する方式が採用され、
能力の変動に対処していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した前者の定圧リ
ーク方式や減圧弁方式は、大容量で高い圧力を得るポン
プに適しているが、小流量で圧力の低いポンプには適し
ていない。また、後者のパルス電流のデューティ制御は
小流量には適しているが電圧変動に弱く、商用電源を用
いるものにあっては、定電圧回路を付設する必要もあ
り、コスト的にも高くなっていた。また、ポンプの始動
時にあっては、ソレノイドコイルが発熱により暖まって
おらず、コイル抵抗は小さく、同一のパルス電流を印加
しても数％能力がアップしてしまい、始動時とその後の
通常時（ソレノイドが暖まった時）とでは能力に変動を
生じていた。特に、小流量を流すときには大きな問題で
あった。

【０００５】そこで、この発明は、比較的小さな流量を
得るポンプにあって、駆動時全範囲に亘って正確な流量
の吐出を可能とすると共に、流量の調節を容易にしたダ
イヤフラムポンプを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るダイヤフ
ラムポンプは、ソレノイドコイルの中心にプランジヤが
配され、このプランジヤの一端にダイヤフラムが取付け
られ、このダイヤフラムが一面をなすポンプ室内の容積
を変化させて吸入弁と吐出弁によりポンプ作用を行うダ
イヤフラムポンプにおいて、前記プランジヤはばねによ
りダイヤフラム側へ付勢されると共に、このばねを受
け、且つ該プランジヤのストロークを調節するばね受兼
ストッパを前記プランジヤの反ダイヤフラム側に配した
ことにある（請求項１）。

【０００７】これにより、プランジヤのストロークはば
ね受兼ストッパに当接する距離となり、常に一定とな
り、正確な吐出流量が得られるものである。

【０００８】また、ばね受兼ストッパは、背後に当接す
る調節ねじにて変位されることにある（請求項２）。こ
れにより、調節ねじの回動にて外部からプランジヤのス
トロークの調節ができる。

【０００９】更に、ポンプ室内には、補助ピストンを配
したことにある（請求項３）。これにより、ポンプ室内
の容積の減少からデッドスペースが少なくなって、ポン
プの吸入効率を高めると共に、ダイヤフラムの反プラン
ジヤ側位置（下死点）を確実に保持することができる。

【００１０】前記の補助ピストンは、そのつばを前記ダ
イヤフラムとボディの間に介在されていることにある
（請求項４）。したがって、ダイヤフラムのポンプ室側
面がボディの角に当たるのを防いで摩耗防止が図られる
ものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。

【００１２】図１及至図３において、ダイヤフラムポン
プ１は、鉄などの磁性材で形成されたケース４内に断続
電流（パルス電流）が供給されるソレノイドコイル２を
有する。このソレノイドコイル２は、樹脂のボビン３に
電線が巻装されて形成されるもので、このボビン３の上
端及び下端には磁性材より成る上板５及び下板６が配さ
れ、前記ケース４と共に磁気回路を構成している。な
お、前記ケース４はボビン３の下方、即ち下磁気筒１０
ｂの下端に当接したブラケット９にねじ１４にてねじ止
めされている。

【００１３】そして、ボビン３の中央を貫通する貫通孔
には、磁性材より成る上下の磁極筒１０ａ，１０ｂが前
記ボビン３の上下端に係止しながら取付けられ、両者は
離れて中程にて空間を有している。そして、その上下の
磁極筒１０ａ，１０ｂの中心に金属性で非磁性材より成
るガイドパイプ７が嵌挿されている。

【００１４】前記ガイドパイプ７の上下で内側には、非
磁性材より成るばね受兼ストッパ８が該ガイドパイプ７
内を摺動自在に配されている。このばね受兼ストッパ８
は、下記するプランジヤ２０と適宜な隙間Ａが持たされ
ると共に、プランジヤ側が小径部８ａとなっており、そ
の間に下記するばね２１が配され、大径部８ｂに当接し
支えられている。また、前記ガイドパイプ７の上端の外
側が調節ねじガイド部材１１にＯリング１２を介在して
嵌挿している。

【００１５】調節ねじガイド部材１１は、そのつば１３
が前記したケース４に係合して前記した上方の磁極筒１
０ａに押し付けられている。そして、この調節ねじガイ
ド部材１１の中心のねじ孔１５に調節ねじ１６が螺合し
ており、調節ねじ１６と調節ねじガイド部材１１との間
にはオーリング１７が介在され機密が保たれている。

【００１６】調節ねじ１６は、その先端が前記したばね
受兼ストッパ８の後端に当接しており、ばね受兼ストッ
パ８の位置を規制している。また、その調節ねじ１６の
後端には、マイナス溝１８が形成され、このマイナス溝
１８にドライバー等を挿入して該調節ねじ１６を回動さ
せることができ、この回動方向にてばね受兼ストッパ８
の位置が上方又は下方へ移動させることができる。

【００１７】プランジヤ２０は、鉄などの磁性材によっ
て略円筒状に形成されたもので、上端が前記ばね２１の
下端に当接している。また下端は、下記するダイヤフラ
ム２８が取付けられている。このプランジヤ２０の上端
と前記ばね受兼ストッパ８の下端とに隙間Ａがあり、ば
ね受兼ストッパ８はプランジヤ２０のストロークの上死
点を規制している。隙間Ａは、前述の調節ねじ１６を回
動し、もってばね受兼ストッパ８を移動させることで変
化させることができる。

【００１８】リテーナ２２は、ボディ２３の上方開口部
２４に挿入され、その上端が前記した下磁極筒１０ｂの
下端と当接すると共に、前記のガイドパイプ７の下端が
該リテーナ２２のパイプ支え孔２６に挿入され、該ガイ
ドパイプ７を支えているものである。

【００１９】ダイヤフラム２８は、図５、図６にも示す
ように、フッソ系ゴムから作られ、円板部２８ａと、こ
の円板部２８ａに設けられた連結円筒部２８ｂを有して
おり、該連結円筒部２８ｂ内にプランジヤ２０の下端が
挿入され、該プランジヤに形成の環状溝２７に連結円筒
部２８ｂが嵌り込んで取付けられている。このダイヤフ
ラム２８の周囲は、前記したリテーナ２２の下端とボデ
ィ２３とにて押し付けられている。また、ダイヤフラム
２８の反連結円筒部側（下面）に下記する上方開口部２
４の係止突部３７に対応する係止溝２９と下記する補助
ピストン５５のつば部５５ｂが入り込む円形状の凹部３
０が形成されている。

【００２０】ボディ２３は、中央上面に上方開口部２４
があり、また、その右側に吸入口３１が、左側に吐出口
３２が形成されている。前記上方開口部２４は、図３、
図４にも示すように、底部２４ａの中心に下記するポン
プ室５４を形成する凹部５４ａが穿たれると共に、それ
と同心円状に環状の係止突部３７が形成されている。そ
して、更に係止突部３７の内側に４つの低部２４ｂが放
射方向に形成され、この低部２４ｂと凹部５４ａとなす
角は面取りがなされている。

【００２１】前記吸入口３１には、略円筒状の吸入弁ガ
イド３４がオーリング３５を介して嵌り込んでいる。こ
の吸入弁ガイド３４は、図７にも示すように、中心軸方
向にガイド孔３６を有し、ボディ内側端面に前記ガイド
孔３６を中心に囲むように弁座３３を有しており、吸入
弁ガイド３４の装着により、下記する吸入弁が収納され
る吸入弁収納空間３８が形成される。この吸入弁収納空
間３８は円筒状の空間で、前記したように一方に弁座３
３を周囲に持つガイド孔３６が開口すると共に、反弁座
３３側面に径方向の溝４５を有するポンプ室連絡孔４６
が開口している。

【００２２】前記吐出口３２には、略円筒状の吐出弁ガ
イド３９がオーリング４４を介在して嵌り込んでいる。
この吐出弁ガイド３９は、図８にも示すように、中心軸
方向にガイド孔４０を有し、ボディ内側端面に前記ガイ
ド孔４０を中心に径方向の溝４１を有する突部４２を有
しており、吐出弁ガイド３９の装着により、下記する吐
出弁が収納される吐出弁収納空間４３が形成されてい
る。この吐出弁収納空間４３の円筒状の空間で、前記し
たように一方に径方向の溝４１を有し中心にガイド孔４
０が開口すると共に、反径方向の溝４１側面にポンプ室
連結孔４８が中心に開口する弁座４９がボディに形成さ
れている。

【００２３】吸入弁５１は、図９にも示すように、本体
５１ａとこれに軸方向に連なるガイド棒５１ｂを有して
いる。この吸入弁５１は、前記ガイド孔３６にガイド棒
５１ｂを挿入するようにして吸入弁収納空間３８内に収
納されている。ガイド棒５１ｂの径はガイド孔３６の径
よりも小さく、該ガイド棒５１ｂの周囲に隙間を有して
いる。したがって、この隙間から流体は流れることがで
きる。

【００２４】吸入弁５１は、吸入弁収納室間３８内を圧
力変動にて変位し、ガイド棒側面が弁座３３に着座する
ことでガイド孔３６、即ち吸入口５１を閉じることにな
るが、径方向の溝４５側に頭部側面が当接しても該溝４
５にてポンプ室連結孔４６は開口された状態となってい
る。

【００２５】吐出弁５２は、図１０にも示すように、本
体５２ａとこれに軸方向に連なるガイド棒５２ｂを有し
ている。この吐出弁５２は、前記ガイド孔４０にガイド
棒５２ｂを挿入するようにして吐出弁収納空間４３内に
収納される。ガイド棒５２ｂの径はガイド孔４０の径よ
りも小さく、該ガイド棒５２ｂの周囲に隙間を有してい
る。したがって、この隙間から流体は流れることができ
る。

【００２６】吐出弁５２は、吐出弁収納空間４３内を圧
力変動にて変位し、頭部側面が前記弁座４９に着座する
ことでポンプ室連結孔４８を閉じることになるが、ガイ
ド棒側面が径方向溝４１側に当接しても、該溝４１にて
ガイド孔４０、即ち吐出口３２は開口された状態が維持
されたままである。

【００２７】ポンプ室５４は、ボディ２３に形成の空間
に、前記ダイヤフラム２８を一面に配してなるもので、
両側からポンプ室連結孔４６，４８が連通されている。
このポンプ室５４内には、補助ピストン５５が変位可能
に配され、該ポンプ室５４内の容積の減少を図っている
ものである。

【００２８】補助ピストン５５は、テフロン等の樹脂製
で、前記ポンプ室５４の径よりも小径の本体５５ａとそ
の本体より大径のつば５５ｂとより成り、つば５ｂが前
記ボディ２３と前記ダイヤフラム２８の下面との間に介
在されている。

【００２９】上述のような構成のダイヤフラムポンプ１
は、例えばこの矩形波パルス電流がソレノイドコイル２
に印加され、ソレノイドコイル２が励磁されると、ケー
ス４、上板５、上磁極筒１０ａ、プランジヤ２０、下磁
極筒１０ｂ、下板６による磁気回路が構成され、プラン
ジヤ２０はばね２１に抗して変位され、ばね受兼ストッ
パ８に当接する。即ち、上死点で規制され、隙間Ａ分移
動される。

【００３０】これにより、プランジヤ２０の上方の変位
にばね２１が圧縮されて、該ばね２１に反発エネルギー
が溜められる。この際に、同時にダイヤフラム２８も上
方に引き上げられると共に、補助ピストン５５も上方へ
変位し、もってポンプ室５４の容積が拡大して負圧とな
り、流体の粘性により吸入弁５１が移動し、ポンプ室側
に変位されてボディ２３に当接し、ガイド孔３６を開
き、吸入弁収納室３８、溝４５、ポンプ室連絡孔４６を
通りポンプ室５４へ流体を吸い込む。なお、当然なが
ら、吐出弁５２は弁座４９に着座されたままである。

【００３１】そして、ソレノイドコイル２の磁力が消磁
すると、ばね２１の反発力にてプランジヤ２０が下方へ
変位してダイヤフラム２８が下方へ戻され、もって補助
ピストン５５も下方へ変位し、該補助ピストン５５のつ
ば５５ｂと共に、ボディ２３即ち、上方開口部２４の底
部２４ａに着座する。即ち、この位置が下死点で、この
位置に至る過程でポンプ室５４の容積が減少して該ポン
プ内の流体を加圧し、吐出弁５２が反ポンプ室側に変位
されて吐出弁ガイド３９に当接し、ポンプ室連絡孔４
８、吐出弁収納空間４３、溝４１、ガイド孔４０を通り
流体を吐出させる。なお、当然ながら、吸入弁５１は流
体にて弁座３３に着座されたままである。このような動
作の繰り返しで、例えば毎秒２．５回の往復動（２．５
ＨＺの場合）し、５ｍｌ／秒を吐出し量となっている。
なお、上方開口部２４の底部２４ａに形成の４つの低部
２４ｂは、補助ピストン５５のつば５５ｂの下面の流体
を良好に排出するためのものである。

【００３２】プランジヤ２０の移動上死点は、ばね受兼
ストッパ８に当たって規制され、下死点はボディ２３で
ある上方開口部２４の底部２４ａに当たって規制され
る。上死点では、駆動パルス電流の電圧変動のみなら
ず、ソレノイドコイル２の過熱があっても機械的に制限
されるし、また下死点では、固い材質の補助ピストン５
５が介在するので、ダイヤフラム２８の欠点である軟性
による位置の不正確化を防止することが出来るものであ
る。即ち、下死点位置を正確に出すことができ、ばね受
兼ストッパ８と相俟って正確な吐出量を得ることができ
る。

【００３３】また、吐出量の調整は、調整ねじ１６を回
動することにより、ばね受兼ストッパ８を上下方向に動
かすことにて隙間Ａの寸法を調節して行うことが出来る
ものである。

【００３４】なお、本実施の形態では、吸入弁５１及び
吐出弁５２には付勢するばねを有していないが、水とか
油などの腐蝕性の無い流体の場合には、あえて本実施の
形態のような構成とはせずに、ばね付勢を持つ吸入弁及
び吐出弁を採用しても良く、この発明の作用効果に影響
を与えることがない。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、プラ
ンジヤのストロークは、ばね受兼ストッパにて規制さ
れ、常に一定となり正確な吐出流量が得られるものであ
る（請求項１）。ばね受兼ストッパは背後に当接する調
節ねじの回動にて外部からストロークの調節が容易であ
る（請求項２）。

【００３６】補助ピストンがポンプ室内に収納されたこ
とで、ポンプ室の容積を減少させ、もってデッドスペー
スを少なくしてポンプの吸入効率を高めることができる
し、ダイヤフラムの下死点位置の確実化が図られ、もっ
て吐出流量の正確化に寄与することができる（請求項
３）。また、補助ピストンのつばがダイヤフラムの下面
とボディの間に介在されることからダイヤフラムがボデ
ィの角に当たるのを防ぐことができる（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るダイヤフラムポンプの断面図で
ある。

【図２】同上の吸入弁、吐出弁、ダイヤフラムの周辺を
含む拡大断面図である。

【図３】ボディ部分の平面図であって、リテーナ、ダイ
ヤフラム、補助ピストンを上部開口部から外した状態を
表している。

【図４】上部開口部の中心部を上方から見た拡大の平面
図である。

【図５】ダイヤフラムの斜視図である。

【図６】ダイヤフラムの裏面側から見た斜視図である。

【図７】吸入弁ガイドの斜視図である。

【図８】吐出弁ガイドの斜視図である。

【図９】吸入弁の斜視図である。

【図１０】吐出弁の斜視図である。

【符号の説明】

１ ダイヤフラムポンプ ２ ソレノイド ７ ガイドパイプ ８ ばね受兼ストッパ １１ ねじガイド部材 １６ 調節ねじ ２０ プランジヤ ２２ リテーナ ２３ ボディ ２４ 上方開口部 ２８ ダイヤフラム ３１ 吸入口 ３２ 吐出口 ３３ 弁座 ３４ 吸入弁ガイド ３６ ガイド孔 ３８ 吸入弁収納空間 ３９ 吐出弁ガイド ４０ ガイド孔 ４１ 径方向の溝 ４３ 吐出弁収納空間 ４５ 径方向の溝 ４９ 弁座 ５１ 吸入弁 ５１ａ 本体 ５１ｂ ガイド棒 ５２ 吐出弁 ５２ａ 本体 ５２ｂ ガイド棒 ５５ 補助ピストン ５５ａ 本体 ５５ｂ つば

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドコイルの中心にプランジヤが
   配され、このプランジヤの一端にダイヤフラムが取付け
   られ、このダイヤフラムが一面をなすポンプ室内の容積
   を変化させて吸入弁を吐出弁によりポンプ作用を行うダ
   イヤフラムポンプにおいて、 前記プランジヤはばねによりダイヤフラム側へ付勢され
   ると共に、このばねを受け、且つ該プランジヤのストロ
   ークを調節するばね受兼ストッパを前記プランジヤの反
   ダイヤフラム側に配したことを特徴とするダイヤフラム
   ポンプ。
2. 【請求項２】 ばね受兼ストッパは、背後に当接する調
   節ねじにて変位されることを特徴とする請求項１記載の
   ダイヤフラムポンプ。
3. 【請求項３】 ポンプ室内には、補助ピストンを配した
   ことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
4. 【請求項４】 補助ピストンのつばを前記ダイヤフラム
   とボディの間に介在されることを特徴とする請求項３記
   載のダイヤフラムポンプ。