JP2004124894A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吸気と排気の繰り返しの際に生じる脈流を可及的に少なくすることができるダイヤフラムポンプを提供することである。
【解決手段】ダイヤフラム１４が張設され、吸気弁１６と排気弁１８を備えたポンプ室２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄと、吸気弁１６からポンプ室２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ内に空気を吸引させる吸気工程とポンプ室２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ内の空気を排気弁１８から排出させる排気工程を繰り返させるように前記ダイヤフラム１４を振動させるダイヤフラム振動手段２２と、吸気弁１６に供給する空気を吸引可能な吸気口２４と、排気弁１８から排出される空気を排出可能な排気口２６と、を備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記吸気弁１６と前記吸気口２４との間には、空気が導かれると振動する振動手段５３が張設されている吸気室５０が設けられ、前記吸気口２４から吸引された空気は該吸気室５０を介して吸気弁１６に供給されるよう構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムポンプに係り、特に脈流を可及的に少なくすることができるダイヤフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイヤフラムポンプ７０は、図７に示すようにダイヤフラム７２が張設され、吸気弁７４と排気弁７６を備えたポンプ室７８と、吸気弁７４からポンプ室７８内に空気を吸引させる吸気工程とポンプ室７８内の空気を排気弁７６から排出させる排気工程を繰り返させるようにダイヤフラム７２を振動させるダイヤフラム振動部８０と、吸気弁７４に供給する空気を吸引可能な吸気口８２と、排気弁７６から排出される空気を排出可能な排気口８４と、を備えている。ダイヤフラム振動部８０は、モータ８６と、モータ８６の回転軸に設けられ一体となって回転する偏心カム９０と、基端部９２Ａがベアリング９４を介して偏心カム９０に対して回転可能に支持され、先端部９２Ｂがダイヤフラム７２に結合しているドライブシャフト９２と、を備えている（特開平５−１２６０５１号参照）。この従来のダイヤフラムポンプ７０は、モータ８６が回転すると偏心カム９０の回転を介してドライブシャフト９２が上下方向に反復運動し、ダイヤフラム７２を上下に振動させる。ダイヤフラム７２が下方に移動すると、ポンプ室７８内が陰圧状態となるので、吸気弁７４が開き、吸気口８２からポンプ室７８内に空気が供給される。一方、ダイヤフラム７２が上方に移動すると、ポンプ室７８内が陽圧状態となるので、排気弁７６が開き、ポンプ室７８内の空気が排気口８４から排出される。このようにダイヤフラム７２を振動させることにより、吸気と排気を繰り返すように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１２６０５１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの振動を繰り返すことによって吸気と排気を繰り返すため、脈流が生じ、実験室や研究室での測定に用いるポンプとしては、測定誤差などが生じやすいなどの理由から適切でないという問題がある。
そこで、本発明は、吸気と排気の繰り返しの際に生じる脈流を可及的に少なくす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する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明は、ダイヤフラムが張設され、吸気弁と排気弁を備えたポンプ室と、吸気弁からポンプ室内に空気を吸引させる吸気工程とポンプ室内の空気を排気弁から排出させる排気工程を繰り返させるように前記ダイヤフラムを振動させるダイヤフラム振動手段と、吸気弁に供給する空気を吸引可能な吸気口と、排気弁から排出される空気を排出可能な排気口と、を備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記吸気弁と前記吸気口との間には、空気が導かれると振動する振動手段を有する吸気室が設けられ、前記吸気口から吸引された空気は該吸気室を介して吸気弁に供給されるよう構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
以上のように、本発明に係るダイヤフラムポンプによれば、吸気口から吸引された空気は、吸気室内の振動板によって脈流が緩衝された後に吸気弁に供給されるので、脈流が生じるのを低減することができる。本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、前記振動手段としては、例えば、弾性素材から構成された振動板を前記吸気室内に張設することなどがある。
【０００７】
本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、前記吸気室には、多孔質の緩衝材が充填されていることが好ましく、このように吸気室に多孔室の緩衝材を充填することにより、吸引された空気は、流速が低減され、かつ拡散して均一化されるので、吸気室に供給される空気の脈流をさらに緩衝することができる。前記多孔質の緩衝材としては、例えば、発泡ウレタンなどがある。
【０００８】
また、本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、前記ポンプ室は、二以上設けられており、前記ダイヤフラム振動手段は、位相を異ならせて各ポンプ室のダイヤフラムを振動させるよう構成されていることが好ましく、この場合、前記排気弁と前記排気口との間には排気室が設けられ、前記排気弁から排出された空気は、該排気室を介して排気口から排気されるよう構成されていることが好ましい。このように複数の排気弁から排出される空気を一旦排気室に誘導して、その後排気口から排出しているので、排気室内で空気が衝突して緩衝された後に排気口から空気が排出される。よって、排出される空気の排気音は低減され、かつ脈流が生じるのをさらに抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るダイヤフラムポンプの実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係るダイヤフラムポンプの平面図であり、図２は、本実施例に係るダイヤフラムポンプの要部の説明用断面図であり、図３は、本実施例に係るダイヤフラムポンプの吸気経路の関係を示す平面断面概略図であり、図４は、本実施例に係るダイヤフラムポンプの排気経路の関係を示す平面断面概略図である。本実施例に係るダイヤフラムポンプは、ハウジング１２と、ダイヤフラム１４が張設され、吸気弁１６と排気弁１８を備えたポンプ室２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、以下同じ）と、吸気弁１６からポンプ室２０内に空気を吸引させる吸気工程とポンプ室２０内の空気を排気弁から排出させる排気工程を繰り返させるように前記ダイヤフラム１４を振動させるダイヤフラム振動部２２と、吸気弁１６に供給する空気を吸引可能な吸気ノズル２４と、排気弁１８から排出される空気を排出可能な排気ノズル２６と、を備えており、ポンプ室２０及びダイヤフラム振動部２２は、ハウジング１２内に設けられている。
【００１０】
ハウジング１２は、直方体状に形成されたハウジング本体２８と、ハウジング本体２８の左右及び前後の４つの側面それぞれに設けられ、それぞれの側面を一の側面とする４つの側部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄと、ハウジング本体２８並びに左右の側部３０Ａ、３０Ｃの上方を覆うカバー部３２と、を備えている。
【００１１】
側部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのハウジング本体２８側には、図３及び４に示すように４つのポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが設けられている。すなわち、ハウジング本体２８の左右及び前後のそれぞれの側面の一部にダイヤフラム１４を張設し、側部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄのダイヤフラム１４と対向する位置に凹部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄを形成し、これら凹部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄとダイヤフラム１４によって４つのポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを形成している。
【００１２】
ダイヤフラム振動部２２は、モータ３６と、モータ３６の回転軸３８に設けられ一体となって回転する偏心カム４０と、図２及び図５に示すように基端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａがベアリング４５を介して偏心カム４０に対して回転可能に支持され、先端部４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂがダイヤフラム１４に結合している４つドライブシャフト４１、４２、４３、４４と、を備えており、ダイヤフラム１４は、このドライブシャフト４１、４２、４３、４４の先端部４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂとその反対側に設けられたダイヤフラム押え板１５によって挟持されている。偏心カム４０は、一の方向に偏心している上部４０Ａとその上部４０Ａの偏心方向と反対方向に偏心している下部４０Ｂから構成されており、このように互いに反対方向に偏心させることにより、偏心カム４０の回転バランスを保つことができる。偏心カム４０の上部４０Ａの軸心から最も近い位置及び最も遠い位置、並びに下部４０Ｂの軸心から最も近い位置及び最も遠い位置には、４つのドライブシャフト４１、４２、４３、４４の基端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａがベアリング４５を介して回転可能に支持されている。ドライブシャフト４１、４２、４３、４４は、基端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａと先端部４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂが枢軸４７によって枢結合されることによって構成されている。また、これら４つのドライブシャフト４１、４２、４３、４４は、水平方向に延びるように設けられ、それらの先端４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂが、ダイヤフラム１４の中心に位置するようにダイヤフラム１４が設けられている。したがって、偏心カム４０の上部４０Ａに支持されているドライブシャフト４２、４４が結合しているダイヤフラム１４は、下部４０Ｂに支持されているドライブシャフト４１、４３が結合しているダイヤフラム１４に比し上方に位置している。
【００１３】
このようなダイヤフラム振動部２２において、モータ３６を回転させると、回転軸３８及び偏心カム４０の回転を介して、それぞれのドライブシャフト４１、４２、４３、４４は、位相を異ならせて水平方向に反復運動し、ダイヤフラム１４を水平方向に振動させる。すなわち、図５に示すようにドライブシャフト４１がポンプ室２０Ａの容積を最大とする位置に存在する場合、そのドライブシャフト４１と反対側のドライブシャフト４３は、ポンプ室２０Ｃの容積を最小とする位置に存在し、その他のドライブシャフト４２、４４は、それぞれのポンプ室２０Ｂ、２０Ｄの容積がそれらの間となる位置に存在する。次いで、図５において、回転軸３８が右に９０度回転すると、ドライブシャフト４４がポンプ室２０Ｄの容積を最大とする位置に移動し、そのドライブシャフト４４の反対側のドライブシャフト４２は、ポンプ室２０Ｂの容積を最小とする位置に移動し、その他のドライブシャフト４１、４３は、それぞれのポンプ室２０Ａ、２０Ｃの容積がそれらの間となる位置に移動する。
【００１４】
ポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄのダイヤフラム１４に対向する面には、吸気弁１６と排気弁１８が設けられている。また、側部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの外面とポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの間には後述する吸気室５０及び排気室５４に連通する連通空間４６が形成されており、連通空間４６は、上下に亘って立脚する壁面４８によって吸気連通空間４６Ａと排気連通空間４６Ｂに区分されている。これら吸気連通空間４６Ａ及び排気連通空間４６Ｂは、それぞれ吸気弁１６又は排気弁１８に連通している。したがって、ダイヤフラム１４の振動でポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの容積が大きくなると、ポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ内が陰圧状態となるので、吸気弁１６が開き、吸気連通空間４６Ａからポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ内に空気が吸引される。逆にダイヤフラム１４の振動でポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの容積が小さくなると、ポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ内が陽圧状態となるので、排気弁１８が開き、ポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄから排気連通空間４６Ｂに空気が排出される。
【００１５】
吸気ノズル２４は、ハウジング本体２８の一の側面の下方に設けられており、ハウジング本体２８内の下方に形成された吸気室５０に連通している。吸気室５０は、円筒状に形成されており、吸気室５０内の底面５０Ａ近傍には、底面５０Ａと平行に振動板５３が張設されている。この振動板５３は、弾性素材、例えばゴム素材で形成されているので、吸気室５０内に空気が誘導されると、伸長と復元を行い、その後これらを繰り返すことによって振動するよう構成されている。また、吸気室５０内には、多孔質、例えば発泡ウレタンで形成されている緩衝材５１が全域に亘って充填されている。この吸気室５０は、吸気ノズル２４よりも上方に形成された吸気連通路５２を介して吸気連通空間４６Ａに連通している。したがって、吸気連通空間４６Ａからポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ内に空気が吸引される際に、吸気ノズル２４から吸気室５０内に空気が吸引され、吸引された空気は、吸気連通路５２を介して吸気連通空間４６Ａに誘導される。吸気室５０内に誘導された空気は、流速が低減され、かつ拡散して均一化される。
【００１６】
排気ノズル２６は、ハウジング本体２８の吸気ノズル２４が設けられた側面の上方に設けられており、ハウジング本体２８内の上方に形成された排気室５４に連通している。排気室５４は、ドーナツ状に形成されている。この排気室５４は、排気ノズル２６よりも上方に形成された排気連通路５６を介して排気連通空間４６Ｂに連通している。したがって、排気連通空間４６Ｂにポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ内から空気が排出されると、排出された空気は、排気連通路５６を介して排気室５４に誘導される。排気室５４に誘導された空気は、その後、排気ノズル２６から排出される。
【００１７】
次に、本実施例に係るダイヤフラムポンプの動作について説明する。先ず、モータ３６を駆動させて回転軸３８を回転させると、偏心カム４０が回転する。偏心カム４０が回転すると、４つのドライブシャフト４１、４２、４３、４４が水平方向に反復運動を始め、各ポンプ室２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、吸気弁１６からの吸気と排気弁１８から排気を繰り返し行う。すなわち、ドライブシャフト４２Ａがポンプ室２０Ａの容積を最大にすると、ポンプ室２０Ａ内は、陰圧状態となるので、吸気弁１６が開き、吸気ノズル２４から空気が吸引され、その空気は、図６に示すように吸気ノズル２４→吸気室５０→吸気連通路５２→吸気連通空間４６Ａ→ポンプ室２０Ａと循環する。この際、吸引された空気は、吸気室５０に供給され、吸気室５０の振動板５３の振動又は充填された緩衝材５１によって、吸引された空気は、流速が低減され、かつ拡散して均一化されるので、脈流が生じるのを抑えることができる。また、ドライブシャフト４２Ａがポンプ室２０Ａの容積を最小にすると、ポンプ室２０Ａ内は、陽圧状態となるので、排気弁１８が開き、ポンプ室２０Ａから空気が排出され、その空気は、図６に示すようにポンプ室２０Ａ→排気連通空間４６Ｂ→排気連通路５６→排気室５４→排気ノズル２６と循環し、外に排出される。この際、排出される空気は、ポンプ室２０Ａから排気室５４に供給され、他のポンプ室２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄから排気室５４に供給された空気と衝突して緩衝するので、排出される空気の排気音は低減され、かつ脈流が生じるのを抑えることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るダイヤフラムポンプによれば、吸気口から吸引された空気は、吸気室内の振動手段によって脈流が緩衝された後に吸気弁に供給されるので、吸気と排気の繰り返しの際に生じる脈流を可及的に少なくすることができるダイヤフラムポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイヤフラムポンプの実施例の平面図である。
【図２】本実施例に係るダイヤフラムポンプの要部の説明用の断面図である。
【図３】本実施例に係るダイヤフラムポンプの吸気経路の関係を示す平面断面概略図である。
【図４】本実施例に係るダイヤフラムポンプの排気経路の関係を示す平面断面概略図である。
【図５】本実施例に係るダイヤフラムポンプの偏心カムとドライブシャフトとの関係を示す図である。
【図６】本実施例に係るダイヤフラムポンプの吸気工程及び排気工程の空気の流れを示す図である。
【図７】従来のダイヤフラムポンプを示す正面一部断面図である。
【符号の説明】
１４　　　ダイヤフラム
１６　　　吸気弁
１８　　　排気弁
２２　　　ダイヤフラム振動部
２４　　　吸気ノズル
２６　　　排気ノズル
５０　　　吸気室
５３　　　振動板

Claims (4)

1. ダイヤフラムが張設され、吸気弁と排気弁を備えたポンプ室と、吸気弁からポンプ室内に空気を吸引させる吸気工程とポンプ室内の空気を排気弁から排出させる排気工程を繰り返させるように前記ダイヤフラムを振動させるダイヤフラム振動手段と、吸気弁に供給する空気を吸引可能な吸気口と、排気弁から排出される空気を排出可能な排気口と、を備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記吸気弁と前記吸気口との間には、空気が導かれると振動する振動手段を有する吸気室が設けられ、前記吸気口から吸引された空気は該吸気室を介して吸気弁に供給されるよう構成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記吸気室には、多孔質の緩衝材が充填されてい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. 前記ポンプ室は、二以上設けられており、前記ダイヤフラム振動手段は、位相を異ならせて各ポンプ室のダイヤフラムを振動させるよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラムポンプ。
4. 前記排気弁と前記排気口との間には排気室が設けられ、前記排気弁から排出された空気は、該排気室を介して排気口から排気されるよう構成されてい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。

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