JP2005076581A

JP2005076581A - ダイヤフラムポンプおよびその組立方法

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Publication number: JP2005076581A
Application number: JP2003310477A
Authority: JP
Inventors: Koji Onishi; 耕司大西
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: JP4144796B2

Abstract

【課題】モータの駆動により摩擦による摩耗や加熱が生じないダイヤフラムポンプを提供する。また、モータ側に軸線方向の負荷が加わらないようにするための組立作業を容易にして生産性を向上させる。
【解決手段】モータケース５上にポンプケース１５を載置し、モータ２の底板６とクランク台２０とを挟むようにして、上下方向から押圧し、クランク台２０に出力軸１０を圧入する。クランク台２０がスラストベアリング１６に当接するまで出力軸１０を圧入することにより、軸受８とロータ１１との間に出力軸１０の軸線方向の遊びδが確保されたままの状態になる。モータケース５とポンプケース１５との間に、遊びδよりも厚みの小さいスペーサ１８を介装し、両ケース５，１５をねじで固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤフラム部の往復動によりモータの出力軸に加わる軸線方向の荷重を、クランク台とポンプケースとの間に設けたスラストベアリングで受け止めるダイヤフラムポンプに関する。

この種のダイヤフラムポンプにおいては、モータの出力軸の回転と一体的にクランク台が回転し、クランク台の回転にともなって、駆動軸が出力軸の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。この駆動軸の偏心回転により、ダイヤフラムのダイヤフラム部が往復動し、ポンプ室が収縮・膨張することによりポンプ作用が行われ、このポンプ作用による負荷が全てモータの出力軸の軸線方向に加わる。このため、この種のダイヤフラムポンプにおいては、ポンプ室の収縮・膨張によってポンプ作用をするダイヤフラムが設けられたポンプ部よりも、駆動源となるモータの耐久性に問題があった。この問題を解消するために、従来のダイヤフラムポンプにおいては、クランク台とポンプケースの底部との間にクランク台を回転自在に支持するスラストベアリングが介装されており、このスラストベアリングでモータの出力軸に加わる軸線方向の負荷を受け止めて、モータ側に悪影響を及ぼさないようにしていた（例えば、特許文献１参照）。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見付け出すことはできなかった。
特開２００２−２０６６２９号明細書（段落「００１１」、図１）

上述した従来のダイヤフラムポンプにおいては、図４（ａ）に示すように、クランク台２０を支承するようにスラストベアリング１６を設けるとともに、モータ２内において、ロータ１１と軸受８との間および整流子１２と軸受９との間にそれぞれ隙間を設け、出力軸１０の軸線方向への負荷が、モータ２側に影響を及ぼさないように構成されている。すなわち、予めモータ２の出力軸１０には、軸線方向へ所定量だけ移動可能な遊びが設けられており、出力軸１０に軸着されたロータ１１の上端と軸受８との間に間隔δ２の隙間を設けるとともに、出力軸１０に軸着された整流子１２の下端と軸受９との間に間隔δ３の隙間を設けるように、クランク台２０に出力軸１０を圧入している。

しかしながら、出力軸１０がモータケース５によって覆われているため、組付け時に間隔δ２，δ３の隙間を目視で直接確認することができず、結局この出力軸１０の圧入作業は、勘を頼りに見当を付けて行わなければならなくなり、作業は熟練を要し作業時間も余計にかかっていた。すなわち、クランク台２０の軸孔２０ａへの圧入量Ｌ１が所定量よりも少ない場合には、同図（ｂ）に示すように、下側の軸受９に整流子１２が接触し、一方、クランク台２０の軸孔２０ａへの圧入量Ｌ２が所定量よりも多いと、同図（ｃ）に示すように、上側の軸受８にロータ１１の上端が接触し、駆動時に摩擦が生じ摩耗や加熱等の原因になる。したがって、軸受８，９のどちらに接触しているかを、作業者は勘を頼りに圧入量の増減を試行錯誤によって繰り返し調整しなければならず、作業時間が余計にかかり生産性が低下するという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、モータの駆動により摩擦による摩耗や加熱が生じないダイヤフラムポンプを提供することにある。また、モータ側に軸線方向の負荷が加わらないようにするための組立作業を容易にして生産性を向上させることにある。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、軸線方向に遊びが設けられた出力軸を有しポンプケースに取り付けられるモータと、このモータの出力軸に固定されたクランク台と、このクランク台の回転に連動して揺動する駆動体と、この駆動体の揺動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部が往復動することにより収縮・膨張するポンプ室と、前記クランク台とポンプケースとの間に設けられクランク台を回転自在に支持するスラスト軸受とを備え、前記ポンプ室の収縮・膨張動作によって流体が吸入口からポンプ室内に吸入され吐出口から吐出されるダイヤフラムポンプにおいて、前記ポンプケースとモータとの間に、前記出力軸の軸線方向の前記遊びよりも小さい厚みのスペーサを介装したものである。
また、請求項２に係る発明は、軸線方向に遊びが設けられた出力軸を有しポンプケースに取り付けられるモータと、このモータの出力軸に固定されたクランク台と、このクランク台の回転に連動して揺動する駆動体と、この駆動体の揺動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部が往復動することにより収縮・膨張するポンプ室と、前記クランク台とポンプケースとの間に設けられクランク台を回転自在に支持するスラスト軸受とを備え、前記ポンプ室の収縮・膨張動作によって流体が吸入口からポンプ室内に吸入され吐出口から吐出されるダイヤフラムポンプの組立方法において、前記出力軸の軸線方向の前記遊びを確保したままの状態で出力軸を前記クランク台に圧入し、しかる後、前記ポンプケースとモータとの間に、前記出力軸の軸線方向の前記遊びよりも小さい厚みのスペーサを介装し、この状態でポンプケースにモータを固定する組立方法にある。

本発明によれば、モータの駆動による摩擦によって摩耗や加熱を防止する。また、組立を容易かつ短時間で行うことができるため生産性が向上する。

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、図２は同じく組立方法を説明するための要部の断面図で、同図（ａ）はモータの出力軸にクランク台を圧入した状態を示し、同図（ｂ）はスペーサを介装する状態を示し、図３は同じくスペーサを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるIII（ｂ）-III（ｂ）線断面図である。

図１で全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２と、このモータ２によって駆動することによりポンプ作用をするポンプ部３とによって構成されている。５はモータケースであって、下方が開口したキャップ状に形成されており、天井部の中央に軸受８が取り付けられた開口５ａが設けられ、天井部の周部にはねじ穴５ｂが螺設されている。６はモータケース５の下方の開口を閉塞する底板であって、中央部に軸受９を取り付ける凹部６ａが設けられ、この凹部６ａの中央部には軸孔６ｂが設けられており、この底板６とモータケース５とでモータハウジング７が形成されている。

１０は出力軸であって、軸受８，９に回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持されており、中央部にロータ１１が設けられ、下部に整流子１２が設けられている。１３は永久磁石であって、ロータ１１に対向するように、モータケース５の内周面に固定されている。このような構造のモータ２においては、モータケース５に対して出力軸１０に軸線方向の遊びが設けられている。すなわち、図２（ａ）に示すように、出力軸１０が自重によって矢印Ａ方向に僅かに移動し、整流子１２が下方の軸受９に対接した状態で、ロータ１１の上端と上方の軸受８との間に間隔δの隙間１９が形成され、出力軸１０は上方にこの間隔δ分だけ移動が可能になっており、これが出力軸１０の軸線方向の遊びδとなる。

１５は上方が開口した有底円筒状に形成されたポンプケースであって、底部の中央部に穴１５ａが設けられており、この穴１５ａの上端縁に凹部１５ｂが設けられているとともに、穴１５ａの周りに挿通孔１５ｃが設けられ、かつ外周部の一部に後述するスペーサ１８の規制片１８ａが嵌合する上下方向に延在する溝１５ｄが凹設されている。１６は凹部１５ｂに取り付けられたスラストベアリングであって、ポンプケース１５の底部と後述するクランク台２０との間に設けられており、クランク台２０を回転自在に支持している。

次に、図１ないし図３を用いて、このように構成のモータ２をポンプケース１５に取り付ける際に、モータ２のロータ１１および整流子１２と軸受８，９との間に所定量の隙間を設けるための組立方法を説明する。

図３に符号１８で示すものは、本発明の特徴であるスペーサであって、厚さγの板材によって略円板状に形成されており、円周の一部に直角に折曲形成された規制片１８ａが折り曲げ形成されており、中央部にＵ字状の溝１８ｂが設けられている。このスペーサ１８の厚さγは、出力軸１０の軸線方向の遊びδよりも小さいものが使用されている。

図２（ａ）に示すように、モータケース５上にポンプケース１５を載置し、モータ２の底板６とクランク台２０とを挟むようにして、上下方向から底板６とクランク台２０とを押圧し、クランク台２０がスラストベアリング１６の上端に当接するまで、出力軸１０をクランク台２０の軸孔２０ａに圧入する。この状態では、整流子１２の下端が下方の軸受９に対接したままの状態で、出力軸１０は上方に移動していないから、ロータ１１の上端と上方の軸受８との間に間隔δの隙間１９が設けられたままの状態になっている。すなわち、出力軸１０の軸線方向の遊びδを確保したままの状態で、出力軸１０をクランク台２０の軸孔２０ａに圧入する。

次いで、ポンプケース１５を、同図（ｂ）に示すように、矢印Ｂ方向へ僅かに移動させ、ポンプケース１５とモータケース５との間に隙間を形成し、この隙間にスペーサ１８を挿入し、スペーサ１８の規制片１８ａをポンプケース１５の溝１５ｄに嵌合させる。ポンプケース１５をスペーサ１８上に載置すると、スペーサ１８の厚みγが出力軸１０の軸線方向の遊びδよりも小さく形成されているため、図１に示すように、ロータ１１の上端と軸受８との間には、間隔（δ−γ）＝δ１の隙間２１が形成される。また、整流子１２と軸受９との間には、スペーサ１８の厚さγと同じ間隔の隙間２２が形成される。

このままの状態、すなわちモータケース５とポンプケース１５との間にスペーサ１８を介装したままの状態で、ポンプケース１５の底部に形成した挿通孔１５ｃとスペーサ１８の溝１８ｂとにねじ２３を挿通させ、モータケース５のねじ穴５ａに螺合させることにより、モータ２をポンプケース１５に取り付ける。このとき、スペーサ１８の規制片１８ａが、ポンプケース１５の溝１５ｄに嵌合しているため、スペーサ１８が位置ずれを起こすことがない。この状態で、ロータ１１の上端と軸受８との間には、間隔δ１の隙間２１が形成され、整流子１２と軸受９との間には、スペーサ６５の厚さγと同じ間隔の隙間２２が形成される。

このように、出力軸１０をクランク台２０の軸孔２０ａに圧入する作業は、クランク台２０がスラストベアリング１６に当接することにより所定の圧入量が自ずと決まるから、出力軸１０の圧入量を調整する必要がない。また、スペーサ１８をポンプケース１５とモータケース５との間に介装することにより、モータ２のロータ１１と軸受８との間および整流子１２と軸受９との間に、自動的に隙間２１，２２を形成することができる。したがって、隙間２１，２２を形成するのに、従来のように作業者の勘を頼りに見当を付けて行う必要がなくなるから、組立が容易かつ短時間で行えるため生産性が向上する。

このようにして、出力軸１０に固定されたクランク台２０には、出力軸１０の軸線から偏心した位置に、駆動軸２４が出力軸１０と傾斜した状態で固着されている。２５は駆動体であって、中央部に駆動軸２４が回転自在に挿入された軸孔２５ａが凹設され、上端には、平面視において円周方向に等角度おいて中心から放射状に延設された３つの駆動子２６が一体に形成されている。これら３つの駆動子２６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２６の先端側には、後述するダイヤフラム３２の各ダイヤフラム部３３を取り付けるための取付孔２６ａが設けられている。

同図に符号２８で示すダイヤフラムホルダーは、略キャップ状に形成され、天井部２９には、３つのダイヤフラム部保持孔３０が円周方向に等角度おいて設けられており、このダイヤフラムホルダー２８は、上記したポンプケース１５上に載置されている。

同図に符号３２で示すダイヤフラムは、ゴム等の柔軟性を有する材料によって、平面視において円周方向に等角度おいて設けられ上方が開口した３つのダイヤフラム部３３と、これら３つのダイヤフラム部３３の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ３４とによって一体に形成されている。各ダイヤフラム部３３の下面には、断面が略円錐台状のピストン３５が一体に形成されており、このピストン３５の下部には、係止用の凸部３６が一体に形成され、フランジ３４の中央部には円筒状に形成された第２の弁体３７が一体に立設されている。

このダイヤフラム３２は、各ダイヤフラム部３３の凸部３６を弾性変形させながら、駆動体２５の各駆動子２６のダイヤフラム部取付孔２６ａに挿入することにより、ダイヤフラム部取付孔２６ａに取り付けられる。また、ダイヤフラムホルダー２８のダイヤフラム部保持孔３０に各ダイヤフラム部３３が挿入されて、ダイヤフラムホルダー２８の天井部２９上に載置されている。

同図に符号４０で示すバルブホルダーは、略円板状に形成されており、このバルブホルダー４０の中央部には、大径の筒体４１が一体に立設され、この筒体４１に囲まれた部位に円筒状の弁室４２が形成されている。この筒体４１の内周面には、弁室４２に臨む第２の弁体３７が密着し、この筒体４１の内周面には、後述する各ポンプ室５２と連通する溝状に形成された３つの排気通路４３が円周方向に等角度おいて凹設されている。

第２の弁体３７は、弁室４２と排気通路４３との間を閉塞するように筒体４１の内周面に密着する。したがって、これら第２の弁体３７と筒体４１の内周面とが、後述する吐出口４６から排気通路４３を通ってポンプ室５２に流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。

大径の筒体４１の上側には、弁室４４と連通する中空部を有する小径の筒体４５が一体に立設されており、この筒体４５の上端開口は吐出口４６を形成している。また、大径の筒体４１の周りには、３つの第１の弁体取付孔４７が円周方向に等角度おいて穿孔されており、これら第１の弁体取付孔４７の周りには多数の吸気通路４８が穿孔されている。

同図に符号５０で示す第１の弁体は、ゴム等の柔軟性を有する材料によって傘形に形成されており、第１の弁体取付孔４７に取り付けられることにより、吸気通路４８とポンプ室５２との間を閉塞するようにバルブホルダー４０の下面に密着する。したがって、この第１の弁体５０とバルブホルダー４０の下面とが、ポンプ室５２から吸気通路４８へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。

バルブホルダー４０は、上記したダイヤフラム３２をダイヤフラムホルダー２８とともに挟持するように、ダイヤフラムホルダー２８上に載置されており、ダイヤフラム３２の各ダイヤフラム部３３とともに３つのポンプ室５２を形成している。また、このバルブホルダー４０の３つの排気通路４３と３組の吸気通路４８のそれぞれは、各ポンプ室５２に対応するように位置付けられている。上記したポンプケース１５、ダイヤフラムホルダー２８およびバルブホルダー４０が、図示を省略した棒状（線状）ばねまたは板ばねあるいは通しねじによって一体化されている。

同図に符号５５で示す蓋体は、天井部５６と筒部５７とによって略キャップ状に形成されており、天井部５６の中央部には、上記した筒体４５が嵌合する嵌合孔５８が設けられ、周縁の一部には、筒体５９が一体に立設され、この筒体５９の開口が吸入口６０を形成している。このように構成された蓋体５５の嵌合孔５８を、バルブホルダー４０の筒体４５に嵌合させ、筒部５７の下端とバルブホルダー４０の上端とを溶着によって接合することにより、この蓋体５５とバルブホルダー４０とで密閉された空間が筒体４１によって仕切られ、吸入口６０と吸気通路４８との間に吸気空間６１が形成される。

このように構成されたダイヤフラムポンプ１においては、モータ２が駆動し出力軸１０が回転すると、クランク台２０も一体的に回転し、このクランク台２０に出力軸１０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２４が、出力軸１０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２４に回動自在に支持された駆動体２５の各駆動子２６が順次上下に揺動し、ダイヤフラム３２の各ダイヤフラム部３３も順次昇降するので、各ポンプ室５２は順次拡縮しポンプ作用を行う。このポンプ作用によって、出力軸１０に軸線方向の負荷が加わるが、この負荷はスラストベアリング１６に受け止められ、かつモータ２のロータ１１と軸受８との間および整流子１２と軸受９との間に、隙間２１，２２が設けられているため、モータ２側に軸線方向の負荷が加わるようなことがないから、モータ２の耐久性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、駆動体２５を揺動させるのに、クランク台２０に傾斜して取り付けた駆動軸２４を介して行ったが、この駆動軸２４の代わりに、クランク台２０の上端部に回転軸が傾斜した首振り部を設け、この首振り部を駆動体２５に回転自在となるように結合させて駆動体２５を揺動させるようにしてもよい。また、駆動体２５を駆動軸２４に回転自在に支持したが、駆動体２５と駆動軸２４を一体化し、駆動軸２４をクランク台２０に回転自在に軸支するようにしてもよい。また、スペーサ１８を略円板状に形成したが、この形状に限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、要は、スペーサの厚みを出力軸１０の軸線方向の遊びδよりも小さく形成すればよい。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。本発明に係るダイヤフラムポンプの組立方法を説明するための要部の断面図で、同図（ａ）はモータの出力軸にクランク台を圧入した状態を示し、同図（ｂ）はスペーサを介装する状態を示す。本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるスペーサを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるIII（ｂ）-III（ｂ）線断面図である。従来のダイヤフラムポンプの要部の断面図で、同図（ａ）は正常な組み立てられた状態を示し、同図（ｂ）および（ｃ）は正常に組み立てられなかった状態を示す。

符号の説明

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、３…ポンプ部、５…モータケース、８，９…軸受、１０…出力軸、１１…ロータ、１２…整流子、１５…ポンプケース、１６…スラストベアリング、１８…スペーサ、１９…隙間、２０…クランク台、２０ａ…軸孔、２１，２２…隙間、２３…ねじ、２４…駆動軸、２５…駆動体、３２…ダイヤフラム、３３…ダイヤフラム部、３７…第２の弁体、４３…吐出通路、４８…吸引通路、５０…第１の弁体、５２…ポンプ室。

Claims

軸線方向に遊びが設けられた出力軸を有しポンプケースに取り付けられるモータと、このモータの出力軸に固定されたクランク台と、このクランク台の回転に連動して揺動する駆動体と、この駆動体の揺動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部が往復動することにより収縮・膨張するポンプ室と、前記クランク台とポンプケースとの間に設けられクランク台を回転自在に支持するスラスト軸受とを備え、前記ポンプ室の収縮・膨張動作によって流体が吸入口からポンプ室内に吸入され吐出口から吐出されるダイヤフラムポンプにおいて、前記ポンプケースとモータとの間に、前記出力軸の軸線方向の前記遊びよりも小さい厚みのスペーサを介装したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
軸線方向に遊びが設けられた出力軸を有しポンプケースに取り付けられるモータと、このモータの出力軸に固定されたクランク台と、このクランク台の回転に連動して揺動する駆動体と、この駆動体の揺動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部が往復動することにより収縮・膨張するポンプ室と、前記クランク台とポンプケースとの間に設けられクランク台を回転自在に支持するスラスト軸受とを備え、前記ポンプ室の収縮・膨張動作によって流体が吸入口からポンプ室内に吸入され吐出口から吐出されるダイヤフラムポンプの組立方法において、前記出力軸の軸線方向の前記遊びを確保したままの状態で出力軸を前記クランク台に圧入し、しかる後、前記ポンプケースとモータとの間に、前記出力軸の軸線方向の前記遊びよりも小さい厚みのスペーサを介装し、この状態でポンプケースにモータを固定したことを特徴とするダイヤフラムポンプの組立方法。