JP2004257337A - ダイアフラムポンプおよびポンプ用ダイアフラム - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムをより小さな力で往復動させることができ、ポンプの効率を上げることができるダイアフラムポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】外周縁部２０ａをフレーム体２２に固定して、フレーム体２２にダイアフラム２０を取り付けることによりダイアフラム２０とフレーム体２２との間にダイアフラム室２６を設け、ダイアフラム室２６に連通して吸引用のバルブと送出用のバルブとを設け、ダイアフラム２０を駆動する駆動手段３４を設けたダイアフラムポンプにおいて、ポンプ駆動時に変形する部分である、ダイアフラム２０の、フレーム体２２へ固定される外周縁部２０ａの内側となるリング状部２０ｂの断面形状が、曲線、複数の角度の異なる直線の組み合わせ、または曲線と直線との組み合わせの形状で構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイアフラムポンプおよびポンプ用ダイアフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイアフラムポンプは、ダイアフラムを往復駆動させることによりダイアフラム室を容積変化させ、これにともなって空気等の流体の吸排を可能にする装置である。一般的なダイアフラムポンプはダイアフラムを機械的に往復駆動してダイアフラム室を容積変化させるものである。
図５は、ダイアフラムを駆動する駆動力に電磁力を利用する従来例（特開２００１−５０１６５）を示す。同図で、１０ａ、１０ｂは対向して配置したポンプ室であり、各々のポンプ室１０ａ、１０ｂは、弾性を有するダイアフラム１２により２つのダイアフラム室に仕切られている。１４は各々のダイアフラム１２の面内の中央部に固定した永久磁石であり、１６はポンプ室１０ａ、１０ｂの中間に配置した電磁石である。
【０００３】
電磁石１６はコイルに交流電源を通電することにより、磁石の両端の極性をＮ極とＳ極に交互に変化させ、電磁石１６とダイアフラム１２に固定された永久磁石１４との間で生じる磁力によりダイアフラム１２を互いに反発させあるいは吸引させる。ダイアフラム１２によって仕切られた各々のダイアフラム室には吸気弁１８と排気弁１９が設けられており、ダイアフラム１２、１２が駆動されることによってダイアフラム室に空気が吸引され排気されて所要のポンプ作用をなす。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５０１６５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電磁式ダイアフラムポンプでは、ダイアフラム１２はその断面形状がほぼ直線状をなすように設けられている。図６にその詳細を示す。１２ａ部分は図示しないフレーム体に固定される外周縁部である。１５は支持プレートで、ダイアフラム１２の中央の所要エリアを覆ってダイアフラム１２に固定され、この部分のダイアフラム１２が変形しないようにして、流体を所要圧力で吸引ないしは送出できるようにしている。外周縁部１２ａの内側となる、外周縁部１２ａと支持プレート１５との間のリング状部１２ｂが変形可能部分であり、非作動時の断面形状は直線状をなしている。
【０００６】
したがって、この従来の電磁式ダイアフラムポンプでは、電磁石１６に通電され、永久磁石１４に電磁力が作用してダイアフラム１２が往復動する際、ダイアフラム１２の上記リング状部１２ｂに伸びが生じることになる。このため、このダイアフラム１２を変形させるのに必要な力が大きく、応答性が悪く、またポンプの効率が上がらないという課題がある。
また、図７のように、リング状部１２ｂの断面形状を、支持プレート１５で支持される非変形部分１２ｃに対して傾斜するようにして、ダイアフラム１２を断面台形状にするようにすることが考えられる。しかし、この場合には、ダイアフラム１２が往復動する際、リング状部１２ｂに逆に圧縮力が作用し、ダイアフラム１２のスムーズな動きが阻害され、また、抗力が生じることからやはりポンプの効率が上がらないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、より小さな力で往復動させることができるポンプ用ダイアフラム、および効率を上げることができるダイアフラムポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る電磁式ダイアフラムポンプは、外周縁部をフレーム体に固定して、フレーム体にダイアフラムを取り付けることにより該ダイアフラムとフレーム体との間にダイアフラム室を設け、該ダイアフラム室に連通して吸引用のバルブと送出用のバルブとを設け、 前記ダイアフラムを駆動する駆動手段を設けたダイアフラムポンプにおいて、ポンプ駆動時に変形する部分である、前記ダイアフラムの、前記フレーム体へ固定される外周縁部の内側となるリング状部の断面形状が、曲線、複数の角度の異なる直線の組み合わせ、または曲線と直線との組み合わせの形状で構成されていることを特徴とする。
前記ダイアフラムのリング状部の肉厚をダイアフラムの他の部位の肉厚よりも薄くするようにすると好適である。
【０００９】
また本発明に係るポンプ用ダイアフラムでは、ダイアフラムの外周縁部をフレーム体に固定して、フレーム体にダイアフラムを取り付けることにより該ダイアフラムとフレーム体との間にダイアフラム室を設け、該ダイアフラム室に連通して吸引用のバルブと送出用のバルブとを設け、前記ダイアフラムを駆動する駆動手段を設けたダイアフラムポンプに用いられるポンプ用の前記ダイアフラムにおいて、ポンプ駆動時に変形する部分である、前記フレーム体へ固定される外周縁部の内側となるリング状部の断面形状が、曲線、複数の角度の異なる直線の組み合わせ、または曲線と直線との組み合わせの形状で構成されていることを特徴とする。
前記リング状部の肉厚を他の部位の肉厚よりも薄くするようにすると好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。図１は本発明に係るダイアフラムを用いて構成した本発明に係るダイアフラムポンプの一実施形態の構成を示す断面図であり、ダイアフラム２０が上位置（吸引状態）にある状態を示す。
本実施形態のダイアフラムポンプは、第１のフレーム体２２ａと第２のフレーム体（一部切り欠いて示す）２２ｂとから成る本体（フレーム体）２２内にダイアフラム２０を可動に収納する収納空間を設けて組み立てられている。
【００１１】
２０ａはダイアフラム２０の外周縁に沿って所定幅で設けられたクランプ部である。
ダイアフラム２０は円形状に形成した部材であり、クランプ部（外周縁部）２０ａはダイアフラム２０の外周縁部の全周にわたって設けられている。ダイアフラム２０は、第１のフレーム体２２ａと第２のフレーム体２２ｂの対向する周縁部によってクランプ部２０ａが挟圧されて支持される。２４がダイアフラム２０を挟圧した状態で、第１のフレーム体２２ａと第２のフレーム体２２ｂとを挟圧して固定する固定ねじである。
【００１２】
図１で、ダイアフラム２０とダイアフラム２０に対向して配置される第１のフレーム体２２ａとがダイアフラム室２６を構成する。
２５は第１のフレーム体２２ａに開口して設けた吸引孔であり、吸引孔２５内には公知の逆止機能を有する吸引用のバルブ（図示せず）が配設されている。すなわち、吸引用のバルブは外気が吸引孔２５からダイアフラム室２６内に流入する際に吸引孔２５を開放し、逆に、ダイアフラム室２６から空気が外部に流出する際には吸引孔２５を閉塞して空気の流れを遮断するように作用する。
【００１３】
２８は第１のフレーム体２２ａに開口して設けた送出孔であり、送出孔２８内には公知の逆止機能を有する送出用のバルブ（図示せず）が配設されている。すなわち、送出用のバルブはダイアフラム室２６から送出孔２８を通じて外部に空気が流出する際には流路を開放し、逆に送出孔２８からダイアフラム室２６内に空気が流入しようとする際には流路を遮断するように作用する。
【００１４】
ダイアフラム２０は第１のフレーム体２２ａと第２のフレーム体２２ｂとにより外周縁部がクランプされた状態で本体（フレーム体）２２の厚さ方向に往復動するものであり、ゴム等の一定の弾性と耐久性を有する素材によって形成される。ダイアフラム２０の材質にはＥＰＤＭ等のゴムが好適であるが、所要の柔軟性、耐久性を有する素材であればとくに材質が限定されるものではない。
３２はダイアフラム２０の外面に固定して設けた支持プレートである。
【００１５】
３４はダイアフラム２０の駆動手段である。
本実施の形態では駆動手段３４に機械式の駆動手段を採用した。
３５は図示しない駆動モータの出力軸に連結された回転軸であり、ダイアフラム２０の面と平行な面内で軸線を中心として回転される。回転軸３５には、回転軸３５に対して上下方向に偏心して、円柱状のカムリング３６が固定されている。カムリング３６の外周上には従動リング３７がカムリング３６に対してフリーに回転するように配設されている。この従動リング３７は、連結軸３８を介して支持プレート３２に緩く（支持プレート３２に対して揺動可能に）連結されている。
【００１６】
したがって、駆動モータにより回転軸３５が回転されると、従動リング３７を介してダイアフラム２０が図１の矢印の方向に駆動され、ポンプ作用がなされる。
なお、ダイアフラム２０の駆動手段は、機械式のものに限られず、図５に示すような電磁式の駆動手段を用いてもよい。
【００１７】
支持プレート３２はダイアフラム２０のクランプ部（外周縁部）２０ａとの間（外周縁部の内側）に所定幅のリング状部（可動部）２０ｂを残して、ダイアフラム２０の外面を覆うように設けられる。支持プレート３２はダイアフラム２０が平坦面を保持して本体２２の厚さ方向に平行に駆動されるようにダイアフラム２０を支持する作用をなす。こうして、ダイアフラム２０は支持プレート３２とクランプ部２０ａとで挟まれたリング状部２０ｂの部分のみ変形して押動されることになる。
【００１８】
このようにダイアフラム２０の全体を変形させず、ダイアフラム２０のクランプ部２０ａに沿ったリング状部２０ｂのみを変形させる構成とすることでダイアフラム２０の耐久性が向上し長寿命化を図ることができる。本実施形態では、リング状２０ｂをダイアフラム２０の他の部位よりも若干薄厚に形成してダイアフラム２０の応答性を良好にしている。
【００１９】
リング状部２０ｂの断面形状は、本発明にしたがって、図２に示されるように円弧状等の曲線、図３に示されるように、角度の異なる複数の直線の組み合わせ、または図４に示されるように曲線と直線との組み合わせの形状で構成するようにする。
【００２０】
具体的には、図３に示されるリング状部２０ｂは、クランプ部２０ａからそのまま直線状に延びる直線部２０ｂ１、直線部２０ｂ１と傾斜して接続する直線部２０ｂ２、直線部２０ｂ１と平行に直線部２０ｂ２に接続する直線部２０ｂ３の３つの直線部の組み合わせからなる。もちろん３つの直線部には限定されない。また、図４に示されるリング状部２０ｂは、クランプ部２０ａと接続する円弧部２０ｂ４と、この円弧部２０ｂ４と接続する直線部２０ｂ５との組み合わせからなる。
【００２１】
すなわち、リング状部２０ｂは、クランプ部（固定部）２０ａと支持プレート３２に支持される部位との間で、たるみをもった断面形状に形成されている。
なお、図２、図３、図４は、いずれも非駆動時におけるダイアフラム２０の状態を示すものである。
【００２２】
このように、たるみをもった断面形状のリング状部２０ｂに形成したので、ダイアフラム２０が往復駆動される際、リング状部２０ｂ自身の内部に生じる抗力（内部応力）が小さくなり、なめらかに変形する。したがって、比較的小さな力によってもダイアフラム２０を駆動でき、ポンプの小型化が図れる。あるいはポンプ効率を高めることができる。特に、ダイアフラム２０の駆動手段が機械式のものでなく、図５に示されるような電磁式の駆動手段の場合には駆動力が若干小さくなる可能性があるが、上記のようなリング状部２０ｂの断面形状を採用することで比較的小さな力でダイアフラム２０を駆動できるので有用である。
【００２３】
なお、上記実施形態においては、空気の吸排気を例に説明したが、本発明に係る電磁式ダイアフラムポンプは空気等の気体に限らず、液体等の流体の給排にも利用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、ダイアフラムのリング状部の断面形状をたるみをもった形状としたので、ダイアフラムが往復駆動される際、リング状部自身の内部に生じる抗力が小さくなり、なめらかに変形し、したがって、比較的小さな力によってもダイアフラムを駆動でき、ポンプの小型化が図れる。あるいはポンプ効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイアフラムポンプの一例を示す断面図である。
【図２】リング状部の断面形状を円弧状に形成した例を示す部分断面図である。
【図３】リング状部の断面形状を複数の直線の組み合わせとした例を示す部分断面図である。
【図４】リング状部の断面形状を円弧と直線の組み合わせとした例を示す部分断面図である。
【図５】電磁式ダイアフラムポンプの従来例を示す説明図である。
【図６】リング状部が直線状をなす例を示す部分断面図である。
【図７】断面が台形状をなすダイアフラムの例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
２０ ダイアフラム
２０ａ クランプ部
２０ｂ リング状部
２２ 本体
２２ａ 第１のフレーム体
２２ｂ 第２のフレーム体
２５ 吸引孔
２６ ダイアフラム室
２８ 送出孔
３２ 支持プレート
３４ 駆動手段
３５ 回転軸
３６ カムリング
３７ 従動リング
３８ 連結軸

Claims (4)

1. ダイアフラムの外周縁部をフレーム体に固定して、フレーム体にダイアフラムを取り付けることにより該ダイアフラムとフレーム体との間にダイアフラム室を設け、該ダイアフラム室に連通して吸引用のバルブと送出用のバルブとを設け、 前記ダイアフラムを駆動する駆動手段を設けたダイアフラムポンプにおいて、
   ポンプ駆動時に変形する部分である、前記ダイアフラムの、前記フレーム体へ固定される外周縁部の内側となるリング状部の断面形状が、曲線、複数の角度の異なる直線の組み合わせ、または曲線と直線との組み合わせの形状で構成されていることを特徴とするダイアフラムポンプ。
2. 前記ダイアフラムのリング状部の肉厚をダイアフラムの他の部位の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする請求項１記載のダイアフラムポンプ。
3. ダイアフラムの外周縁部をフレーム体に固定して、フレーム体にダイアフラムを取り付けることにより該ダイアフラムとフレーム体との間にダイアフラム室を設け、該ダイアフラム室に連通して吸引用のバルブと送出用のバルブとを設け、前記ダイアフラムを駆動する駆動手段を設けたダイアフラムポンプに用いられるポンプ用の前記ダイアフラムにおいて、
   ポンプ駆動時に変形する部分である、前記フレーム体へ固定される外周縁部の内側となるリング状部の断面形状が、曲線、複数の角度の異なる直線の組み合わせ、または曲線と直線との組み合わせの形状で構成されていることを特徴とするポンプ用ダイアフラム。
4. 前記リング状部の肉厚を他の部位の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする請求項３記載のポンプ用ダイアフラム。

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