JP2004197571A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラムポンプにおいて、一つの弁体によって吐出口側からポンプ室への流体の逆流を防止する。
【解決手段】ポンプ室６５が拡張すると、ケース４内の流体は、吸気通路３８を通って連通空間６３内に流入し、通気通路４０からポンプ室６５に流入する。ポンプ室６５が収縮すると、ポンプ室６５内の流体は、吐出通路３７を通って吐出空間６２内に流入し、集気体３３の吐出口６０から外部に吐出される。吸気通路を開閉する第１の弁体４６と吐出通路３７を開閉する第２の弁体４５は、リブ４９を介して一体に形成されている。リブ４９には溝５２が設けられ、集気体３３にはリブ４９を下方に押圧する押え部５８が設けられている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血圧計等において圧縮空気を供給するために使用されるダイヤフラムポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイヤフラムポンプとして、各ダイヤフラム部に対応した複数の第１の弁体と第２の弁体を備え、これら第１の弁体と第２の弁体とを一体に形成したものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】実開平２−４６０８０号公報（第８頁第１〜１２行、
第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のダイヤフラムポンプにおける弁体においては、吐出口からポンプ室への流れを阻止する第２の弁体が、単に平板状に形成されているに過ぎないから、この第２の弁体と弁座との間の密接が必ずしも得られず、このため、吐出口側からポンプ室へ流体が逆流するといった問題があった。
【０００６】
したがって、本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吐出口側からポンプ室への流体の逆流を阻止したダイヤフラムポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下動させることにより前記ポンプ室を拡縮させる駆動体と、前記各ポンプ室に対応した吸気通路および吐出通路が設けられたバルブホルダーと、前記ポンプ室から前記吸気通路への流れを阻止する第１の弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流れを阻止する第２の弁体と、吐出口を有する集気体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記第１の弁体と前記第２の弁体とをゴム状の弾性材によって一体に形成するとともに、第２の弁体の前記吐出通路間に対応する部位にリブを設け、このリブを前記集気体と前記バルブホルダーとで挟持することによって前記第２の弁体を前記バルブホルダーに密接させたものである。
したがって、前記挟持に伴う押圧力によって第２の弁体はバルブホルダーに密接する。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第２の弁体の前記バルブホルダーに対接する面を曲面状に形成したものである。
したがって、第２の弁体のリブが集気体とバルブホルダーとで挟持されることにより、曲面状に形成された面が平坦状に弾性変形し、バルブホルダーと面接触するとともに弾性変形に伴う応力が押圧力となってので密接する。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記第１の弁体を前記第２の弁体の周囲に設け、第１の弁体を第２の弁体に設けた前記リブによって連結するとともに、このリブの一部に溝を設けたものである。
したがって、溝によってリブが変形しやすくなり第２の弁体がバルブホルダーに密接するとともに、リブの変形の影響が第１の弁体に及ばない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図を示し、同図（ａ）はポンプ室に流体が流入した状態を示し、同図（ｂ）は流体がポンプ室から排出された状態を示す。図２は同じく弁体の平面図、図３は図２におけるIII-III 線断面図、図４は同じくバルブ組付体を分解した状態の断面図、図５は同じくバルブ組付体の断面図である。
なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、あくまでも図中における方向を説明した便宜上のものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプが実際に使用される際の上、下の方向とは必ずしも一致するものではない。
【００１１】
図１において、全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２を備えており、このモータ２はモータ軸３がケース４内に臨むようにケース４の底部にねじ５によって固定されている。ケース４はプラスチックによって上方が開口した有底円筒状に形成されており、底部の外周部には１ないし３つの通気口６が平面視における円周方向に等角度位相をずらした位置に設けられている。後述するように、ポンプ室６５が拡縮動作をすることにより、通気口６から空気がケース４内に流入するが、ケース４内に流入した空気は、ケース４、後述するダイヤフラムホルダー２０およびダイヤフラム２５によって形成される空間内で膨張し、流入する際の音が消音される。
【００１２】
８は略小円柱状に形成されたクランク台であって、底面の略中央にはモータ軸３が固着される軸孔９が設けられており、また、この軸孔９の軸線から偏心した位置には、駆動軸１０が傾斜した状態で固着されている。
【００１３】
１２はプラスッチックによって形成された駆動体であって、ボス１３と、このボス１３の上端に一体に形成された本体１４とによって形成され、ボス１３には、前記駆動軸１０が回転自在に挿入される軸孔１５が設けられている。したがって、この駆動体１２の軸孔１５にボール１１とともに駆動軸１０を挿入することにより、駆動軸１０に駆動体１２が回転自在に支持される。本体１４は、平面視において中心から円周方向に等角度ずつ位相をずらして放射状に延設された３つの駆動子１６によって一体に形成され、これら３つの駆動子１６は、中心から先端に向かっていずれも同じ角度だけ下方に傾斜しており、各駆動子１６の先端側には、後述する各ダイヤフラム部２６を取り付けるための取付孔１７が設けられている。
【００１４】
２０はプラスチックによって形成されたダイヤフラムホルダーであって、このダイヤフラムホルダー２０のダイヤフラム保持部２１の外周部には３つのダイヤフラム部挿入孔２２が、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられている。また、このダイヤフラム保持部２１の外周部には、各ダイヤフラム部挿入孔２２の間に、３つの挿通孔２３が平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられている。
【００１５】
２５はゴム等の柔軟性を有する材料によって形成されたダイヤフラムであって、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられた３つのダイヤフラム部２６と、これら３つのダイヤフラム部２６の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ２７とによって一体に形成されている。各ダイヤフラム部２６の下面には、断面が略円錐台状のピストン２８が一体に形成され、このピストン２８の下面には、細径の首部２９を有する係止用の凸部３０が一体に形成されている。
【００１６】
このような構成において、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６を、ダイヤフラムホルダー２０のダイヤフラム部取付孔２２に挿入し、フランジ２７をダイヤフラムホルダー２０のダイヤフラム保持部２１上に載置する。次いで、各ダイヤフラム部２６の係止用の凸部３０を弾性変形させながら、駆動体１２の各取付孔１７に圧入し首部２９を取付孔１７に係止させることにより、各ダイヤフラム部２６を駆動体１２の各駆動子１６に取り付ける。しかる後、駆動体１２の軸孔１５にボール１１および駆動軸１０を挿入し、ダイヤフラムホルダー２０をケース４上に載置する。
【００１７】
次に、図２ないし図５を用いて、本発明の特徴であるバルブ組付体３０を説明する。
図４に示すように、バルブ組付体３０は、プラスチックによって略円板状に形成されたバルブホルダー３１と、ゴム等の柔軟性を有する材料によって形成された弁体３２と、後述する各ポンプ室６５から圧送された流体を集めて吐出口６０から吐出するプラスチックによって形成された集気体３３とによって構成されている。
【００１８】
このうち、バルブホルダー３１の上面３５の中央部には平面視三角形の係合凸部３６が立設されている。この係合凸部３６の周りには、図２に示すように、３つの吐出通路３７が円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されている。この吐出通路３７の周りには、３つの吸気通路３８が各吐出通路３７の間であってかつ外側に位置するように、円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されており、この吸気通路３８の下端は、図４に示すように、筒状に形成されて筒部３９が下方に延設されている。図２に示すように、円周方向においてこれら吐出通路３７および吸気通路３８との間であって、吸気通路３８と半径方向の位置が略同じ位置には、３つの通気通路４０が穿孔されている。
【００１９】
弁体３２は、図２に示すように、中心に設けられた第２の弁体４５と、この第２の弁体４５の周りにこの第２の弁体４５と同心円上に設けられた弁体形成体４７とによって構成されている。この弁体形成体４７は３つのリブ４９を介して、第２の弁体４５に三方に延在部を有する環状の隙間穴４８を隔てて連結されるように一体に形成されている。第２の弁体４５の上面中央部には、上記したバルブホルダー３１の係合凸部３６に嵌合する穴をもった平面視三角形の隆起部５０が立設されている。３つのリブ４９は、この隆起部５０から後述する第１の弁体４６に向かって放射状に延設されており、弁体３２がバルブホルダー３１に組み付けられたときに、これらリブ４９は、図２に示すように、円周方向において３つの吐出通路３７の間に位置付けられる。これらリブ４９の第２の弁体４５と弁体形成体４７との間に位置する部位の裏面には、溝５２が設けられている。また、第２の弁体４５の下面５１は、中央が上方に向かって凹面をなすように形成されている。
【００２０】
弁体形成体４７には、３つの円弧状に形成したスリット５３が円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されており、これら３つのスリット５３に囲まれた部位が第１の弁体４６を形成している。また、３つの切欠き５３の一端部は、弁体３２がバルブホルダー３１に組み付けられたときに、バルブホルダー３１の３つの通気口４０を開放するように略円形をなす大きな穴に形成されている。
【００２１】
集気体３３は、図４に示すように、天井部５５と筒部５６とによって、下方が開口するカップ状に形成されており、天井部５５から筒部５６と同じ高さの３つの隔壁５７が突設されている。これら３つの隔壁５７は、バルブ組付体３０を組み付けたときに、筒部５６と共に、図２および図５に示すように、集気体３３の外周部において、各第１の弁体４６間を隔絶するように各第１の弁体４６のそれぞれが収容される３つの連通空間６３が形成される。これら３つの連通空間６３内には、それぞれ吸気通路３８と通気通路４０とが位置付けられており、連通空間６３は、それぞれの連通空間６３に設けられた吸気通路３８と通気通路４０との間を連通している。
【００２２】
また、これら各隔壁５７は筒部５６と共に、集気体３３の中央部において、第１の弁体４５を収容する吐出空間６２を形成しており、この吐出空間６２と連通空間６３とは、各隔壁５７によって隔絶されている。吐出空間６２は消音空間として機能する。すなわち、後述するように、第２の弁体４５が開き、ポンプ室６５から各吐出通路３７を通って圧送された流体が吐出空間６２において膨張することにより、流体の流れによって生じる音を消音するとともに、第２の弁体４５の開閉によって生じる振動音をも消音するように機能する。なお、連通空間６３は、図１（ａ）においては、吸気通路３８が設けられた側と通気通路４０が設けられた側とが、左右に分断されているように図示されているが、実際には、吸気通路３８と通気通路４０とが同じ連通通路６３に設けられている。また、この連通空間６３は、第１の弁体４６が開閉に支障をきたさない程度の最小限の容積の空間とすることが望ましい。
【００２３】
集気体３３の天井部５５の中央部上面には、筒部５９が一体に立設されており、この筒部５９の上端の開口は、吐出空間６２と連通しポンプ室６５から吐出空間６２へ圧送された流体を外部に吐出する吐出口６０を形成している。
【００２４】
このように構成されていることにより、図５に示すように、バルブホルダー３１の係合凸部３６に弁体３２の隆起部５０の穴を嵌合させ、弁体３２をバルブホルダー３１の凹部３５に嵌合させる。そして、集気体３３をバルブホルダー３１上に載置し、集気体３３の押え部５８とバルブホルダー３１の凹部３５とによって、弁体３２のリブ４９を挟持することにより、集気体３３の押え部５８がリブ４９を下方に押圧する。
【００２５】
このため、第２の弁体４５が弾性変形して、曲面状に形成された下面５１がバルブホルダー３１の吐出通路３７を覆うようにして凹部３５の上面に密接する。このとき、リブ４９に溝５２が設けられていることにより、この溝５２が設けられた部位の剛性が小さくなっているので、リブ４９が下方に変形しやすくなり、第２の弁体４５は確実に弾性変形するために、下面５１が凹部３５の上面へ密接する。したがって、第２の弁体４５によって、吐出空間６２から吐出通路３７を通ってポンプ室６５への流体の逆流を確実に阻止できる。また、溝５２が設けられていることにより、リブ４９を介して第２の弁体４５に連結されている第１の弁体４６が、リブ４９が押圧されることによる変形の影響を受けない。
【００２６】
第２の弁体４５の下面５１がバルブホルダー３１の上面３５に密接することにより、この第２の弁体４５とバルブホルダー３１の上面３５とが、通気通路３７を通ってポンプ室６５へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。また、第１の弁体４６は、バルブホルダー３１の吸気通路３８とポンプ室６５との間を閉塞するようにバルブホルダー３１の上面３５に密接する。したがって、この第１の弁体４６とバルブホルダー３１の上面３５とが、ポンプ室５から吸気通路３８へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。
【００２７】
このように組み付けられたバルブ組付体３０は、図１に示すように、バルブホルダー３１の筒部３９をダイヤフラムホルダー２０の挿通孔２３に嵌合させるようにダイヤフラムホルダー２０に載置される。ダイヤフラム２５がダイヤフラムホルダー２０とバルブホルダー３１とによって挟持されることにより、各ダイヤフラム部２６とバルブホルダー３１との間に３つのポンプ室６５が形成される。これら集気体３３、バルブホルダー３１、ダイヤフラムホルダー２０およびケース４は、図示を省略した板ばねまたは通しねじによって一体化されることにより、ダイヤフラムポンプ１が形成される。
【００２８】
次に、図１を用いて、このような構造のダイヤフラムポンプ１の動作について説明する。
モータ２が駆動しモータ軸３が回転すると、クランク台８も一体に回転し、このクランク台８の軸孔９の軸線から偏心した位置に傾斜した状態で固着された駆動軸１０が、モータ軸３の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、この駆動軸１０に回動自在に支持された駆動体１２の各駆動子１６が順次上下に揺動し、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６も順次上下に揺動するので、各ポンプ室６５は順次拡縮しポンプ作用を行う。
【００２９】
同図（ａ）に示すように、ダイヤフラム２５の３つのダイヤフラム部２６のうちの一つが下降すると、そのポンプ室６５は拡張するので、ポンプ室６５が負圧状態になる。このとき、第２の弁体４５は、流体が吐出通路３７からポンプ室６５への流れを規制する逆止め弁として機能するから、この第２の弁体４５によって吐出通路３７が閉じられる。一方、第１の弁体４６は連通空間６３と吸気通路３８との間を開放するので、ケース４の通気口６からケース４内に流入した流体は３つの連通空間６３のうちの一つに流入する。連通空間６３内に流入した流体は、同じ連通空間６３（図中では説明の便宜上、流体の流れを破線で示すように、別の連通空間６３内の通気通路４０が図示されている）内の通気通路４０から拡張したポンプ室６５内に流入する。
【００３０】
モータ２がさらに回転して、拡張したポンプ室６５のダイヤフラム部２６が、同図（ｂ）に示すように、上昇するとポンプ室６５は収縮するので、ポンプ室６５内の空気の圧力が上昇する。このとき、第１の弁体４６は、流体が連通空間６３から吸気通路３８への流れを阻止する逆止め弁として機能するから、この第１の弁体４６によってポンプ室６５と吸気通路３８との間が閉塞される。一方、第２の弁体４５は吐出通路３７を開放するので、ポンプ室６５内の流体は吐出通路３７を通って吐出空間６２へ圧送されて吐出口６０から吐出される。このポンプ室６５の拡縮動作は、各ポンプ室６５において順次連続して行われるで、各吐出通路３７から吐出空間６２へ排出された流体は、集気体３３によって集められて１つの吐出口６０から連続して吐出される。
【００３１】
図６は本発明の第２の実施の形態を示す要部の断面図である。
上述した第１の実施の形態においては、ケース４内に流体を導くための通気口６をケース４に設けたが、この第２の実施の形態においては、ケース４には設けずに集気体３３の天井部に通気口３３ａを設けた点に特徴を有している。
【００３２】
すなわち、この通気口３３ａは、図２において、連通空間６３を除く領域に設けられ、集気体３３にはこの通気口３３ａに連通する通気孔３３ｃが形成された筒部３３ｂが下方に突設されている。また、バルブホルダー３１とダイヤフラムホルダー２０にも通気孔３３ｃに連通する通気孔３１ａ，２１ａが設けられている。したがって、外部の流体は、集気体３３の通気口３３ａから筒部３３ｂの通気孔３３ｃ、バルブホルダー３１の通気孔３１ａおよびダイヤフラムホルダー２０の通気孔２１ａを通って、ケース４内に導かれる。ケース４内に流入した流体は、上述した第１の実施の形態と同様に、ポンプ室６５の一つが拡張すると、吸気通路３８を通って連通空間６３内に流入する。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、ポンプ室６５が３つのポンプについて説明したが、ポンプ室６５が２つのポンプまたは４つ以上のポンプにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一つの弁体によって吐出口側からポンプ室への流体の逆流を確実に阻止できる。
【００３５】
また、請求項３に係る発明によれば、リブが変形しやすくなり第２の弁体がバルブホルダーに密接するとともに、リブの変形の影響が第１の弁体に及ばない。
【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断面図を示し、同図（ａ）はポンプ室に流体が流入した状態を示し、同図（ｂ）は流体がポンプ室から排出された状態を示す。
【図２】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける弁体の平面図である。
【図３】図２におけるIII-III 線断面図である。
【図４】本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、バルブ組付体を分解した状態の断面図である。
【図５】本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるバルブ組付体の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、８…クランク台、１２…駆動体、２０…ダイヤフラムホルダー、２０ａ，３１ａ，３３ｃ…通気孔、２５…ダイヤフラム、２６…ダイヤフラム部、３０…バルブ組付体、３１…バルブホルダー、３２…弁体、３３…集気体、３６…係合凸部、３７…吐出通路、３８…吸気通路、４０…通気通路、４５…第２の弁体、４６…第１の弁体、４７…弁体形成体、４９…リブ、５０…隆起部、５１…下面、５２…溝、５７…隔壁、５８…押え部、６０…吐出口、６２…吐出空間、６３…連通空間、６５…ポンプ室。

Claims (3)

1. ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下動させることにより前記ポンプ室を拡縮させる駆動体と、前記各ポンプ室に対応した吸気通路および吐出通路が設けられたバルブホルダーと、前記ポンプ室から前記吸気通路への流れを阻止する第１の弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流れを阻止する第２の弁体と、吐出口を有する集気体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記第１の弁体と前記第２の弁体とをゴム状の弾性材によって一体に形成するとともに、第２の弁体の前記吐出通路間に対応する部位にリブを設け、このリブを前記集気体と前記バルブホルダーとで挟持することによって前記第２の弁体を前記バルブホルダーに密接させたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記第２の弁体の前記バルブホルダーに対接する面を曲面状に形成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
3. 請求項１または２記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記第１の弁体を前記第２の弁体の周囲に設け、第１の弁体を第２の弁体に設けた前記リブによって連結するとともに、このリブの一部に溝を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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