JP2001090666A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイヤフラムの寿命を長くし、またポンプ
により送り出す液体の流量を大にする。 【解決手段】 クランク機構等の駆動機構により作動
する第１のダイヤフラムと、第１のダイヤフラムと空気
室をはさんで配置した第２のダイヤフラムと、第２のダ
イヤフラムとケース等とによりポンプ室を形成し、駆動
機構による第１のダイヤフラムの作動により空気室内の
圧力を変化させて第２のダイヤフラムを変形させてポン
プ作用を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯装置等におけ
る湯を供給するために用いるポンプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ジャー、ポットその他の給湯装置
等、比較的高い温度の液体を送るためのポンプとしてイ
ンペラーポンプが用いられている。

【０００３】このインペラーポンプは、図５に示すよう
な構成で、これを給湯用として使用する場合、給湯装置
の湯を入れた容器３０の底に穴３０ａを設け、この穴に
ポンプの吸入口を接続して使用する。このインペラーポ
ンプの構成を示す図５において、３１はポンプのケー
ス、３２はポンプ室３３と駆動部３４とを気密に仕切る
仕切り板、３５は支持部材３６により支持されている
軸、３７は軸３５に対して回転可能に取り付けられてい
るインペラーとマグネットを保持するための保持部材、
３８は保持部材３７と一体に回転するインペラー、３９
は保持部材３７と一体に回転する従動マグネットで、こ
れらはいずれもポンプ室３３内に配置されている。また
仕切り板３２にて仕切られた駆動部３４にはモーター４
１にて回転される駆動マグネット４０が仕切り板３２を
挟んで従動マグネット３９と相対して配置されている。

【０００４】このインペラーポンプは、モーター４１の
駆動により駆動マグネット４０を回転させ、この駆動マ
グネット４０の回転によりこれと磁気結合されている従
動マグネット３９が回転する。従動マグネット３９の回
転によりインペラー３８が回転してポンプ作用を行な
う。

【０００５】このインペラー３８のポンプ作用により容
器３０内の湯は吸引され、インペラーポンプの吸入口４
２より吸引されて吐出口４３より吐出される。

【０００６】また、液体等を供給するポンプとしてダイ
ヤフラムポンプが知られている。

【０００７】このダイヤフラムポンプは図６に示す通り
の構成で、図６において５０はモーター、５１はモータ
ー５０の出力軸５０ａに固定されたクランク体、５２は
クランク体５１に出力軸５０ａに対し偏芯させて圧入固
定した駆動軸、５３は駆動軸５２に回転自由に結合され
たコネクチングロッド、５４はコネクチングロッドの先
に固定された合成ゴム等にて形成されたダイヤフラムで
ある。このダイヤフラム５４は、外周部分にシール部５
４ａが設けられていて、押え板５５とケーシング５６の
間に挟まれていてポンプ室６０を外気に対して密封して
いる。また６１は吸入口、６２は排出口で、吸入口６
１、排出口６２には夫々リーフ弁等の逆止弁５８、５９
が設けられている。

【０００８】以上のような構成のダイヤフラムポンプ
は、モーター５０の駆動によりその出力軸５０ａが回転
するとクランク体５１が回転し、駆動軸５２がコネクチ
ングロッド５３を介してダイヤフラム５４を上下動さ
せ、このダイヤフラム５４の上下動によりポンプ室６０
の容積が増減する。ポンプ室６０の容積が増加するとリ
ーフ弁５８を開いて吸入口６１より流体が吸入され、ま
たポンプ室５０の容積が減少するとリーフ弁５９が開き
排出口６２から流体を排出し、ポンプ作用が行なわれ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すようなイン
ペラーポンプを用いて高温の湯を容器より吸入して供給
する場合、ポンプ内には、気泡が発生する。特にインペ
ラー３８の回転中心付近つまり軸３５の付近は、ポンプ
室３３内の他の部分に比べて気圧が低くなるために発生
した気泡が軸３５付近に集まり、この気泡が吸入口４２
を塞いで湯を流れにくくし、そのために給湯能力が著し
く低下し、時には給湯不能になることもある。

【００１０】また、給湯用とし用いるインペラーポンプ
は、気密性が十分保たれるように図５に示すように駆動
マグネット４０と従動マグネット３９の二つのマグネッ
トを必要とする等、高価な部品を多く用いるためにコス
ト高になる欠点もあった。

【００１１】また、図６に示すようなダイヤフラムポン
プは、泡の発生があってもある程度の泡は排出し得るの
で給湯不能になることはない。しかし、ダイヤフラムに
合成ゴムが用いられるために、合成ゴムの種類によって
は、湯に異味異臭が付いたり、蒸気温度等により材質を
硬化させる等によりダイヤフラムの寿命の点で十分な信
頼性が得られない欠点がある。

【００１２】また、ダイヤフラムポンプのうち、金属ダ
イヤフラムを用いたものもある。図６は、この金属ダイ
ヤフラムを用いたダイヤフラムポンプの一例を示すもの
で、ダイヤフラムとして金属ダイヤフラム７０を用い、
そのためこの金属ダイヤフラム７０をコネクチングロッ
ド５３とリテーナー７１とにて挟んで固定した点を除い
ては図６に示す合成ゴム製ダイヤフラムを用いたダイヤ
フラムポンプと実質上同じ構成である。したがってポン
プ作用も図６のダイヤフラムポンプと同様で、金属ダイ
ヤフラムの変形によって、ポンプ室の容積が変化してポ
ンプ作用を行なう。

【００１３】この金属ダイヤフラムを用いたダイヤフラ
ムポンプは、金属ダイヤフラムの変移が増大するとその
中央部（コネクチングロッド５３の外周部）に応力が集
中し、寿命が非常に短く、この欠点を解消するためには
ポンプが大型化し、また変位が比較的少なくなるように
すると、気泡の排出が十分でなくなり、また流量が減少
する等の欠点が生ずる。

【００１４】本発明は、寿命が長くまた十分な流量の得
られるダイヤフラムポンプを提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のダイヤフラムポ
ンプは、クランク機構等の駆動機構により作動する第１
のダイヤフラムと、第１のダイヤフラムとの間に空気室
が形成されるように設けた第２のダイヤフラムと空気室
とは反対側に形成されるポンプ室と、このポンプ室に逆
止弁を介して接続する流入口と、同じポンプ室に逆止弁
を介して接続する流出口とを有するもので、クランク機
構の作用により第１のダイヤフラムを作動することによ
り第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとの間の空
気室の圧力を変化させ、この変化による第２のダイヤフ
ラムの変形によってポンプ室の容積を変化させてポンプ
作用を行なう。

【００１６】このように本発明のダイヤフラムポンプ
は、ポンプ室に高い温度の湯に強い金属製のダイヤフラ
ムを用いても、つまり第２のダイヤフラムを金属製ダイ
ヤフラムにしても、この金属製のダイヤフラムをクラン
ク機構等の駆動機構により直接変形させることなく、空
気室の圧力の変化を利用することにより第２のダイヤフ
ラムを駆動変形するため、応力が均等に分散するため耐
久性に問題がない。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明のダイヤフラムポンプ
の実施の形態を述べる。

【００１８】図１、図２は本発明の第１の実施の形態の
ダイヤフラムポンプの構成を示す図で、この図におい
て、１はモーター、２はモーター１の出力軸１ａに固定
されたクランク体、３はクランク体２にその回転軸（出
力軸１ａ）に対し偏芯させて固定した駆動軸、４は駆動
軸３に取り付けられたコネクチングロッド、５はコネク
チングロッド４の先端が取り付けられている合成ゴムそ
の他の材料よりなる第１のダイヤフラム、６、７は夫々
押え板およびスペーサーで、第１のダイヤフラム５の周
辺部に設けられたシール部５ａを押え板６とスペーサー
７とにより挟んでいる。９は薄いステンレス板等を波紋
形に絞ることにより作製されている第２のダイヤフラム
でスペーサー７とケーシング１０とにより挟持されてい
る。これら第１、第２のダイヤフラム５、９によりその
間に空気室８を形成しまた第２のダイヤフラム９とケー
シング１０との間にポンプ室１２を形成している。また
１３、１４はリーフ弁、１５は流入口、１６は流出口、
１８は蓋である。また１１、１９、２０等はいずれもＯ
リングである。

【００１９】図１に示す第１の実施の形態のダイヤフラ
ムポンプは、図示する状態にてモーター１を駆動し出力
軸１ａを回転させると、クランク体２に固定された駆動
軸３も回転し、コネクチングロッド４を押し上げる。こ
の運動により駆動軸３が半回転した時の状態を示したの
が図２である。

【００２０】この図２に示す状態のように駆動軸の回転
によりコネクチングロッド４が押し上げられることによ
り第１のダイヤフラム５が押し上げられ、密封された空
気室８の容積が小になり、空気室８内の圧力が大にな
る。この空気室８の圧力の上昇により、第２のダイヤフ
ラム９が上方に膨らみ、ポンプ室１２の容積は減少す
る。このポンプ室１２の容積の減少によりポンプ室内の
流体は流出穴１７よりリーフ弁１３を開いて流出口１６
より排出される。

【００２１】また、更にモーター１の出力軸１ａが回転
し、クランク体２を介して駆動軸３を回転させて再び図
１の状態になると、第１のダイヤフラム５は下降し空気
室８の圧力が減少して第２ダイヤフラム９が下降してポ
ンプ室１２の容積が大になり流入口１５からリーフ弁１
３を開いて液体はポンプ室１２内に入る。

【００２２】以上述べた動作を繰り返すことにより、ポ
ンプ作用が行なわれる。

【００２３】この本発明の第１の実施の形態のダイヤフ
ラムポンプは、ポンプ作用を行なうための第２のダイヤ
フラム９が空気室８の圧力の変化により上下に無理のな
い変形をするため寿命は長い。またポンプ室１２内で発
生する泡が液体と一緒に押し出されるため泡の容積だけ
液体の流出は少なくなるが液体が流出不能になることは
ない。

【００２４】本発明のダイヤフラムポンプの第２の実施
の形態を示す。この第２の実施の形態は、図３に示す構
成で、第１の実施の形態とスペーサー７の形状が異なる
もので、その他の構成は、図１の第１の実施の形態のポ
ンプと実質上同じである。つまり第１のダイヤフラム５
の周辺部のシール部５ａを挟持する押え板６とスペーサ
７のうち、スペーサ７が小孔（オリフィス）２２を有す
る板状の第２のダイヤフラムの破損の感知を可能にする
部材２１を構成する点が異なる。

【００２５】この第２の実施の形態は、駆動機構の運動
により第１のダイヤフラム５が上下動したときに空気室
の空気は小孔２２を通って空気室８内の圧力を変化さ
せ、これにより第２のダイヤフラム９が第１の実施の形
態のポンプと同じ動きをしてポンプ作用を行なう。

【００２６】第１の実施の形態のポンプは、第２のダイ
ヤフラム１２が破損して湯等の液体がもれた時に空気室
内に湯が入るが第１のダイヤフラム５の上下動によりポ
ンプ作用が行なわれ、合成ゴム等よりなる第１のダイヤ
フラム５が破損し液もれが生ずるまで異常が感知できな
い。

【００２７】これに対し、第２の実施の形態のポンプ
は、空気室がスペーサ２１にて仕切られ、小孔３１を介
して空気が流通し圧力を変化させるようにしてあり、仮
に第２のダイヤフラム９が破損して湯が空気室に流れ込
んだ場合小孔２２を通る際に液体の粘性により単位時間
の通過量が少なく、正常なポンプ作用が行なわれずに、
第１のダイヤフラムが破損する前にポンプの異常が感知
できる。

【００２８】そのため、この第２の実施の形態によれば
第２のダイヤフラムが破損した場合、異常に気付かずに
運転を続けることはなく、したがって第１のダイヤフラ
ムの破損による水洩れを生ずることはない。

【００２９】図４は本発明のダイヤフラムポンプの第３
の実施の形態を示す図である。

【００３０】この第３の実施の形態のポンプは、蓋１８
にシリコンゴム等で作製したアキュムレーター２１を付
加したことを特徴とするもので、それ以外は第１、第２
の実施の形態のポンプと実質上同じである。

【００３１】第１、第２の実施の形態のポンプは、モー
ター１が半回転するごとに液体を排出するために、排出
される液体が脈流になる。つまり液体の流れに振動が生
ずる。そのために流出口の先の例えばポットの注入口等
の流出口で液体が飛散する現象が生ずる。

【００３２】前記第３の実施の形態は、蓋１８にシリコ
ンゴム等にて作成したアキュムレーター２４を取り付け
流出口に通ずる流路等に接続するようにしてあり、これ
によりポンプ室よりリーフ弁を用いて流出口に通れる液
体が脈流となってもアキュムレーター２４の空気の容積
の増減により排出される流体の量がほぼ一定にあるよう
にしている。つまり、排出される流体の圧力が高い時に
はアキュムレーター２４内の空気の容積が自動的に小な
り、また排出される液体の圧力が低い時には、容積が大
になって脈流を減少させ得る。このように、第１のダイ
ヤフラム５の作用により空気室の圧力が高くなり、それ
によって第２のダイヤフラムを変形させてポンプ室の容
積が小になってポンプ室内の流体が流出側に排出される
時流体の一部はアキュムレーター内に流れアキュムレー
ター内の空気を圧縮させる。これによって排出される流
体の一部は、アキュムレーター内に貯留される。続い
て、第１のダイヤフラムの作用により空気室内の圧力が
減少して第２のダイヤフラムがポンプ室の容積を拡大す
る方向に変更し、ポンプ室の容積が大になることにより
流入口より流体がポンプ室内に流れ込む。それと同時に
アキュムレーター２４の空気の圧力によりアキュムレー
ター２１内にたくわえられていた液体は、流出口の方に
押し流される。

【００３３】これによって、第１、第２の実施の形態の
ポンプのように、流入口より流体がポンプ室内に流れ込
み、ポンプ室からは流出口への流出がない時もこの第３
の実施の形態のポンプでは一定量の流体が流出側に流れ
出ることになる。

【００３４】このように第３の実施の形態のポンプは、
第１、第２の実施の形態のポンプのように流出側へ流れ
出る流体がポンプの作用により流れ出る時と流れ出ない
時とが交互に生じ、脈流となるのとは異なり、ポンプ作
用による流出のない時も或る程度の量のポンプは常に流
れ出ることより脈流は減少する。

【００３５】以上のように、第３の実施の形態によれ
ば、脈流は軽減し、ポンプによる液体の供給操作が行な
われている間は全く液体が供給されないことが全くない
ことはなく、常に流体は流れ出る。

【００３６】そのため、この第３の実施の形態のポンプ
をポット等より湯を供給する際のポンプとして使用する
場合、脈流によって湯供給口から熱湯が飛びちることが
ない。

【００３７】この第３の実施の形態にて用いるアキュム
レーターは、図４に示すような形状のシリコンゴム等に
て形成されたものに限ることはなく変形し得ない他の材
料でもよく形状も図示するものに限らない。また、例え
ば給湯装置等の液体供給手段としてこの実施の形態のポ
ンプを用いる場合、アキュムレーターの容量はきわめて
少なくて良く、したがって例えば蓋１８内に空間（部
屋）を形成し、これと流出口に通ずる流路とを接続すれ
ばよい。

【００３８】いずれにせよ、この第３の実施の形態にて
設けられているアキュムレーターは、適宜大きさの空間
を有し、接続する流路より上方に位置しており、またア
キュムレーターと流路とは、液体が流路よりアキュムレ
ーターに容易に移動し得るものであれば、形状、材料、
設置位置はいずれでもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明のよれば、泡による液体の流出が
不能になることはなく、また高温の湯によるダイヤフラ
ムの破損等のないダイヤフラムの耐久性に富んだポンプ
を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の構成を示す図

【図２】 図１のポンプの他の状態を示す図

【図３】 本発明の第２の実施の形態の構成を示す図

【図４】 本発明の第３の実施の形態の構成を示す図

【図５】 従来のポンプであるインペラーポンプの構成
を示す図

【図６】 従来のダイヤフラムポンプの構成を示す図

【図７】 従来の他のダイヤフラムポンプの構成を示す
図

【符号の説明】

１ モーター ２ クランク体 ３ 駆動軸 ４ コネクチングロッド ５ 第１のダイヤフラム ８ 空気室 ９ 第２のダイヤフラム １２ ポンプ室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーターにて駆動される駆動機構によ
   り作動する第１のダイヤフラムと、第１のダイヤフラム
   との間に空気室が形成されるように設置されている第２
   のダイヤフラムと、第２のダイヤフラムの空気室と反対
   側に形成されるポンプ室と、ポンプ室に夫々接続する流
   入口及び流出口と、ポンプ室の流入口及び流出口の側に
   夫々設けられている逆止弁とを備え、モーターの駆動に
   よるクランク機構の作動によって第１のダイヤフラムの
   変化により空気室の圧力の増減に応じて第２のダイヤフ
   ラムが変形してポンプ室の容積が変化して流体を流入口
   よりポンプ室に流入させ更にポンプ室より流出口より流
   出させてポンプ作用を行なうダイヤフラムポンプ。
2. 【請求項２】 前記第１のダイヤフラムと前記第２の
   ダイヤフラムの間にオリフィスが設けられている第２の
   ダイヤフラムの破損の感知を可能にする部材を配置した
   請求項１のダイヤフラムポンプ。
3. 【請求項３】 流出側にアキュムレーターを設けた請
   求項１または２のダイヤフラムポンプ。