JP2005220834A - ダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイヤフラム型ポンプにおいて、ポンプヘッドに形成されたポンプ室内におけるポンプ給送流体の滞留を、より効果的に解消し、ポンプ室からの気泡のスムーズな排出を可能とし、ポンプの定量性を向上したダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造を提供すること。
【解決手段】 ポンプヘッド２に形成され内部にダイヤフラム押え２４を配したポンプ室１２の内奥位置Ｐに吸込側通路１３の一端に形成した吸込側開口１７が開口し、該ポンプ室１２を容積可変に区画するダイヤフラム２０に近接するポンプ室の基端位置Ｑに吐出側通路１４の一端に形成した吐出側開口１８が開口する。両開口１７，１８はダイヤフラムのストローク方向において最も離間した位置を占める。吸込側開口１７よりポンプ室１２内に流入したポンプ給送流体はポンプ室の基端位置に開口した吐出側開口１８よりスムーズに排出され、ポンプ室内での滞留が解されるとともに気泡抜けが十分に行なわれ、定量性の向上を図ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ダイヤフラム型ポンプに係り、特にポンプ本体の一端に設けられ、ポンプ給送流体の吸込及び吐出を行なう吸込口及び吐出口と、ポンプ室と、該ポンプ室と吸込口及び吐出口をそれぞれ一方向に介して連通する吸込側通路ならびに吐出側通路を形成したポンプヘッドの改良構造に関する。

この種のダイヤフラム型ポンプとして代表的な構造は、ダイヤフラムがポンプ室を容積可変に区画するようにポンプヘッドに往復動自在に張設され、そのダイヤフラムをポンプ本体に設けられたダイヤフラム駆動体及びその駆動体を駆動する駆動機構によって往復動させる。この駆動体は、例えば、ポンプ本体の長手軸線に沿って往復動するプランジャーよりなり、該駆動機構はそのプランジャーを円環状に囲んで配置される電磁石よりなる、いわゆる電磁駆動ポンプが知られている。プランジャーの一端にはダイヤフラムが適宜の連結部材を介して一体的に移動可能に連結され、プランジャーの往復動によってダイヤフラムに所定のストロークの往復動を伝える。すなわち、ポンプ給送流体をポンプ室内に引込むようにポンプ室容積を最大にする第１の位置と、ポンプ室から該ポンプ給送流体を送出するようにポンプ室容積を最小にする第２の位置との間でダイヤフラムが往復動する。

上記従来のダイヤフラム型ポンプにおいて、ポンプヘッド内に形成された吸込側及び吐出側通路はポンプ室に開口した吸込側開口及び吐出側開口を各通路の一端部に有し、それら各開口は、通常ポンプ室の横方向、すなわちダイヤフラムのストローク方向に対して直角の方向において対向した位置を設けられている。

又、ポンプ室の容積を制限する目的でポンプ室内に配置されるとともにダイヤフラムをダイヤフラム駆動体に保持するダイヤフラム押えを有するポンプ型式のものも知られている。このダイヤフラム押えのポンプ室内への配置により、ポンプ室内の、いわゆるデッドスペースを少なくしてポンプの定量性向上を図ることが期待されている。

上記従来のダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドにおいては、吸込側及び吐出側開口がポンプ室の横方向に対向状態で配置されているので、ポンプヘッド内での吸込側吐出側通路は中央のポンプ室を挟んでおおむね対称状態を呈し、通路設計が容易であることは認められる。しかしながら、この構成の場合、ダイヤフラムが第１の位置から第２の位置へ往復動してポンプ室内のポンプ給送流体を吐出させる動作において、ポンプ室内のダイヤフラム近傍位置、すなわちポンプ室の基端位置にある流体が吐出側開口より十分に吐出されない問題がある。すなわち流体がこの部分に滞留し、流体に混入している気泡が抜け難く、従って、ポンプの定量性向上が望めないのであった。

上記問題は、ポンプ室内にダイヤフラム押えを配置した構成でも改善されない。特に、ダイヤフラム押えを大きくしてポンプ室容積を小さく制限した構成にあっては、デッドスペースの解消にはある程度の効果があるが、流体がポンプ室内で流れる領域が、ポンプ室の内奥端位置の領域と、これに続いてダイヤフラム押えの外周とポンプ室の内側面との間にダイヤフラムの基端位置まで延出した環状通路の領域になり幅の狭い流路状となるため、ポンプ室の基端位置にある流体が吐出開口へスムーズに抜け難い問題が発生する。このため、このポンプ室の基端位置での流体の滞留が依然として解消されず、ポンプ室からの気泡の抜け出しならびにポンプ定量性の向上について改善が望まれるところであった。

よって、本発明は上記従来の諸問題に鑑みてなされたものであり、その目的はポンプ室内におけるポンプ給送流体の滞留をより効果的に解消し、該ポンプ室からの気泡のスムーズな抜き出し、ないし排出を可能とし、ポンプの定量性を一層向上し得るダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造を提供するものである。

上記本発明の課題を解決するために、本発明においては、ポンプ本体と、該ポンプ本体の一端に設けられ、ポンプ給送流体の吸込口及び吐出口とを備えたポンプヘッドと、該ポンプヘッドに形成されたポンプ室と、該ポンプ室と前記吸込口とを一方向弁を介在して連通させるとともに該ポンプ室に開口した吸込側開口を一端部に有し、前記ポンプヘッドに形成された吸込側通路と、前記ポンプと前記吐出口とを一方向弁を介在して連通させるとともに該ポンプ室に開口した吐出側開口を一端部に有し、前記ポンプヘッドに形成された吐出側通路と、前記ポンプ室を容積可変に区画するように該ポンプヘッドに往復動自在に張設されるダイヤフラムと、前記ポンプ本体に設けられ、該ダイヤフラムを所定のストローク範囲にわたって往復動させるダイヤフラム駆動体と、該ポンプ本体に設けられ、該ダイヤフラム駆動体を駆動する駆動機構と、よりなり、前記ダイヤフラムの往復動に応じて容積変化するポンプ室に吸込口よりポンプ給送流体を吸込側通路を経て流入させるとともに該ポンプ室より吐出側通路を経て吐出口から流出させてポンプ動作を遂行するダイヤフラム型ポンプを前提として、前記ポンプ室に開口した前記吸込側開口を該ポンプ室の内奥位置に形成するとともに、該ポンプ室に開口した前記吐出側開口を該ダイヤフラムに近接するポンプ室の基端位置に形成したことを特徴とするダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドを提案するものである。

上記本発明の構成によれば、吸込側開口がポンプ室の内奥端位置に形成され、他方、吐出側開口がポンプ室の基端位置に形成されることにより、ポンプ給送流体がポンプ室内へ吸込側開口よりスムーズに流入するとともに、ポンプの吐出動作に際しては基端位置にある流体も吐出側開口よりスムーズに流出することとなる。

又、本発明においては、上記構成において、前記ポンプ室の容積を制限するとともに前記ダイヤフラムを前記ダイヤフラム駆動体に対して保持するダイヤフラム押えを該ポンプ室に配置してなる構成を特徴とするダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造を提案するものである。

上記本発明の構成によれば、ダイヤフラム押えによってポンプ室内のデッドスペースが基本的に解消されるとともに、狭い通路状態のポンプ室の基端位置にある流体も吐出開口によりスムーズに流出することとなる。

更に、本発明においては、上記構成において、前記駆動機構は電磁石よりなり、前記ダイヤフラム駆動体は該電磁石の磁界作用により該ポンプ本体の長手軸線に沿って往復動するプランジャーよりなる構成を特徴とするダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造を提案するものである。

上記本発明の構成によれば、本発明のポンプヘッドを備えたダイヤフラム型ポンプをダイヤフラム型電磁駆動ポンプに適用し得る。

以上のように、本発明によれば、ポンプヘッドに形成したポンプ室に対して、吸込口に連通する吸込側通路の一端部に設けた吸込側開口をポンプ室の内奥端位置に形成し、他方、吐出口に連通する吐出側通路の一端部に設けた吐出側開口をダイヤフラムに近接する基端位置に形成し、相互の開口位置をダイヤフラムのストローク方向に関して最も離間した状態に設定したので、ポンプ室におけるポンプ給送流体の流入ならびに流出が極めてスムーズに遂行され、特に、吐出側開口をポンプ室の基端位置に配置したことから、最も滞留が懸念されるこの基端位置からの流出が効果的に行なわれるので、滞留の解消、気泡のスムーズな抜け出し可能と、ポンプの定量性の飛躍的向上が図られる。

又、ポンプ室内にダイヤフラム押えを配したポンプヘッドの構成においては、ダイヤフラム押えがポンプ室のデッドスペースを基本的に解消するとともに狭い通路状態のポンプ室の基端位置にある流体も吐出側開口よりスムーズに流出するため、より高い定量性を有するダイヤフラム型ポンプを提供できる。

更に、本発明のポンプヘッドを備えたダイヤフラム型ポンプをダイヤフラム型電磁駆動ポンプに適用し得、これによって半導体の処理液等の純度ならびに高い定量性を要求される小型ポンプの設計を容易にする等の効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。図１には、本発明に係るダイヤフラム型ポンプとしてダイヤフラム型電磁駆動ポンプを採用した構成を示す。１はポンプ本体、２はそのポンプ本体１の長手軸線X−Xに沿う一端部に設けられたポンプヘッドであり、両者はボルト３によって一体に連結されている。

ポンプ本体１において、４はポンプフレーム、５はそのフレーム４に長手軸線X−Xに沿って往復動自在に支持された駆動体をなすプランジャー、６はそのプランジャーの周囲に円環状に配置されるとともにポンプフレーム４に支持され、その磁界作用によりプランジャー５を復帰バネ９に抗して図１において右方へ駆動する電磁石、７はこの電磁石６に外部電源（図示せず）より通電して磁界作用を生じさせる配線、８は電磁石６の磁界作用を制御する電子回路盤であり、これらは駆動体をなすプランジャー５を駆動する駆動機構を構成する。尚、プランジャー５は外部ストッパーにより図１の復帰位置に正確に位置規制されるが、図１では外部ストッパーをフレーム４と一体に表わしてあり、特に示していない。

ポンプヘッド２において、１０は水あるいは薬液などのポンプ給送流体を矢印Aで示すように内部に取入れる吸込口、１１はポンプ給送流体を矢印Bで示すように外部の図示しない部位へ排出する吐出口、１２は該ヘッド２の中央部に一端開放の態様で形成された円筒状のポンプ室、１３，１４は、それぞれ吸込口１０及び吐出口１１に連通するとともに中途部にボール弁型式の一方向弁１５，１６を介在させ、内方の一端部に吸込側開口１７及び吐出側開口１８を有し、これら開口１７，１８がポンプ室１２に開口した吸込側通路及び吐出側通路である。吸込側の一方向弁１５はポンプ室１２方向への流体の流れのみを許容し、その逆流を阻止する。他方、吐出側の一方向弁１６はポンプ室１２から吐出口１１への流体の流れのみを許容し、その逆流を阻止する。

２０は円板状のダイヤフラムで、ポンプ室１２の一端開放領域を覆うように張設され、該ポンプ室１２を容積可変に区画する。このダイヤフラム２０の周辺部はブラケット２１によって外側からシール状態で押付けられ、ポンプヘッド２に取着されている。ブラケット２１はボルト２２によりポンプ本体１のポンプフレーム４の端面に固定されている。

ダイヤフラム２０の中心孔２０ａ（図２）には、ポンプ本体１より延出したプランジャー５のネジ付き端部５ａが挿着されるとともにリテーナ２３及びポンプ室１２内に配置されたダイヤフラム押え２４によってダイヤフラム２０の柔軟な可動部２０ｂ（図２）が挟持され、ダイヤフラム押え２４がプランジャーのネジ付き端部５ａにネジ込まれることによりダイヤフラム２０がプランジャー５と一体的に保持される。従って、軸線Ｘ−Ｘに沿うプランジャー５の往復動に伴って、ダイヤフラム２０が変形して、所定のストローク範囲、往復動するようになっている。

図１においては、プランジャー５が左方に後退した復帰位置にあって、ダイヤフラム２０がこれに応じてポンプ室１２の容積を最大にする第１の位置にあり、プランジャー５が電磁石６の磁界作用により右方に前進した場合に、この第１の位置からポンプ室１２の内方に向かって変形し、該ポンプ室の容積を最小にする第２の位置へ往復動する。図２には、一点鎖線で示す軸線Ｘ−Ｘを境として、その上半部分に第２の位置状態、下半部分に第１の位置状態を示してある。

ダイヤフラム押え２４は、この実施例では円筒状のポンプ室１２の内径よりわずかに小径の円筒体状のものを示してあるが、サイズ及びこの形状は必要とするポンプの吐出量に応じて設定される。又、このダイヤフラム押え２４がポンプ室１２になくてダイヤフラム２０がプランジャー５の一端部に直接固定される構成のものにも本発明は適用し得る。

プランジャー５の往復動に応じて、ダイヤフラム２０が第２の位置から第１の位置へ復帰すると、吸込口１０から吸込側通路１３を通り、吸込側開口１７からポンプ室１２内にポンプ給送流体が流入する吸込動作がなされ、他方、ダイヤフラム２０が第１の位置から第２の位置へ往復動すると、該ポンプ室１２内の流体が吐出側開口１８から吐出側通路１４を通って吐出口１１より排出される吐出動作がなされ、これら動作の繰り返しにより一連のポンプ動作が遂行される。

図２に詳細に示すように、吐出側開口１８はダイヤフラム２０が張設された位置より最も離間したポンプ室１２の内奥位置Ｐにおいて該ポンプ室１２の側壁に開口した状態で形成される。ここにおいて、吸込側通路１３は軸線Ｘ−Ｘに対し垂直をなす。他方、吐出側開口１８は、ダイヤフラム２０に近接したポンプ室１２の基端位置Ｑにおいて、そのポンプ室１２の側壁に開口した状態で形成される。このように形成された両開口１７，１８はポンプ室１２において軸線Ｘ−Ｘ方向、換言すればダイヤフラム２０のストローク方向に関して最も離間した位置を占める。上記吐出側通路１４の内、吐出側開口１８と一方向バルブ１６との間の通路部分は図示のように軸線Ｘ−Ｘに対し傾斜した態様を呈する。

上記のように吸込側開口１７及び吐出側開口１８をポンプ室１２に対して位置付けたことにより、ポンプ給送流体は矢印Ａで示すように吸込側開口１７よりポンプ室１２内に流入するが、この内奥位置Ｐは、例え大きなサイズのダイヤフラム押え２４がポンプ室１２内にあっても図２の下半部で示すように、吸込動作時に、該ダイヤフラム押え２４が後退してポンプ室１２にスペースが確保されるので流入に支障をきたすことがない。他方、吐出側開口１８においては、図２の上半部で示すように吐出動作時にダイヤフラム２０が第２の位置へ移動すると、その基端位置にあるポンプ室内の流体が該吐出側開口１８に対応するため、直ちに該開口１８へと流出することができるので、基端位置におけるポンプ給送流体の滞留を積極的に解消でき、同時にこれに含まれる気泡も一緒に排出できる。

特に、実施例のごとく、ポンプ室１２内にダイヤフラム押２４が配置された構成においては、吐出時に流体は、ポンプ室１２の側壁ないし内周壁とダイヤフラム２４の外周との間の環状通路２５を通って内奥位置Ｐから基端位置Ｑへと流れ、基端位置Ｑから吐出側開口１８へと流出することができるので、その流れの勢いにも助成され、滞留することなくスムーズな吐出動作がなされる。従って、ポンプ室１２内の流体の滞留、特にダイヤフラム２０に近接した基端位置での望ましくない滞留現象を積極的に解消し、ポンプの初期動作において気泡が十分に排出されるので、それに続くポンプの定常作動において、気泡混入のない流体移送ができ、これによって、より高い定量性を有するポンプ動作を遂行できる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではない。上述の通り、ポンプ室１２内にダイヤフラム押え２４を配置しないポンプ構成にも本発明を適用し得る。又、ダイヤフラム２０の駆動構成は電磁駆動以外の型式のポンプも可能である。

本発明の一実施例に係る電磁駆動ポンプの縦断面図である。 図１に示すポンプのポンプヘッドの要部を拡大するとともに中心軸線Ｘ−Ｘの上下でそれぞれダイヤフラムを異なる位置状態で表わした断面図である。

符号の説明

１ ポンプ本体
２ ポンプヘッド
５ プランジャー
６ 電磁石
１２ ポンプ室
１３ 吸込側通路
１４ 吐出側通路
１７ 吸込側開口
１８ 吐出側開口
Ｐ 内奥位置
Ｑ 基端位置

Claims (3)

1. ポンプ本体と、
   該ポンプ本体の一端に設けられ、ポンプ給送流体の吸込口及び吐出口とを備えたポンプヘッドと、
   該ポンプヘッドに形成されたポンプ室と、
   該ポンプ室と前記吸込口とを一方向弁を介在して連通させるとともに該ポンプ室に開口した吸込側開口を一端部に有し、前記ポンプヘッドに形成された吸込側通路と、
   前記ポンプと前記吐出口とを一方向弁を介在して連通させるとともに該ポンプ室に開口した吐出側開口を一端部に有し、前記ポンプヘッドに形成された吐出側通路と、
   前記ポンプ室を容積可変に区画するように該ポンプヘッドに往復動自在に張設されるダイヤフラムと、
   前記ポンプ本体に設けられ、該ダイヤフラムを所定のストローク範囲にわたって往復動させるダイヤフラム駆動体と、
   該ポンプ本体に設けられ、該ダイヤフラム駆動体を駆動する駆動機構と、
   よりなり、前記ダイヤフラムの往復動に応じて容積変化するポンプ室に吸込口よりポンプ給送流体を吸込側通路を経て流入させるとともに該ポンプ室より吐出側通路を経て吐出口から流出させてポンプ動作を遂行するダイヤフラム型ポンプにおいて、
   前記ポンプ室に開口した前記吸込側開口を該ポンプ室の内奥位置に形成するとともに、該ポンプ室に開口した前記吐出側開口を該ダイヤフラムに近接するポンプ室の基端位置に形成したことを特徴とするダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造。
2. 前記ポンプ室の容積を制限するとともに前記ダイヤフラムを前記ダイヤフラム駆動体に対して保持するダイヤフラム押えを該ポンプ室に配置してなることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造。
3. 前記駆動機構は電磁石よりなり、前記ダイヤフラム駆動体は該電磁石の磁界作用により該ポンプ本体の長手軸線に沿って往復動するプランジャーよりなることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤフラム型ポンプのポンプヘッドの構造。
   

Images