JP2006009646A

JP2006009646A - 切替弁

Info

Publication number: JP2006009646A
Application number: JP2004186307A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Tanaami; 康文棚網
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】ポンプの吸引・排出とを切り替えるための切替弁の小型化を達成する。
【解決手段】ダイアフラムポンプへの吸引口、およびダイアフラムポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを接続して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを接続するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、ダイアフラムポンプを中心に回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されておりその回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが、また他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって接続するような構成とした。
【選択図】図８

Description

本発明は空気を吸引・排出して減圧・加圧を行うためのポンプに用いられる切替弁に関するものである。

図９に示す一般的に見られるダイアフラムポンプでは、ダイアフラム３０５の上下運動により発生するポンプ室（図示せず）の容積変化を利用して、ポンプ動作を行うものである。モータ３０２に取り付けられた偏心軸３０３ａを有する部材３０３によって、モータの回転運動をダイアフラム３０５部においておおよそ上下運動へと変化させている。また内部に設けられた弁によって、管３０６から吸引して、管３０７から排出する構成となっている。言い方を変えれば、外部機器を管３０６側に接続すれば吸引ポンプ（または真空ポンプ）として動作し、また管３０７側に接続すれば排出ポンプ（または加圧ポンプ）として動作していると言える。

このようなダイアフラムポンプではモータの回転方向によらず管３０６が吸引、そして管３０７が排出となっている。そのため、外部に接続している装置の吸引・排出を変えたい場合には、接続している管を変えるか、別途切替装置が必要となっている。
特開2001-334682号公報

しかしながら、そのような切替装置を別途設ける場合には、その占有スペースが必要となり、小型化の妨げとなっていた。

上記の課題を解決するための本発明の切替弁は、ポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、前記ポンプへの吸引口、およびポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを連通して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを連通するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、そのパッキンの中心を回転中心として回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており、該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されることを特徴とする。

また、本発明の別の切替弁は、ダイアフラムポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、ダイアフラムによる容積変化を利用した空気をはじめとする流体を移送するためのポンプにおいて、ダイアフラムポンプへの吸引口、および該ポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を前記ダイアフラムを中心とした同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを連通して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを連通するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、前記ダイアフラムの中心を回転中心として回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており、該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されることを特徴とする。

また、本発明の別の切替弁は、ダイアフラムポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、ダイアフラムポンプへの吸引口、および該ダイアフラムポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを接続して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを接続するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、ダイアフラムポンプを中心に回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されることを特徴とする。

ダイアフラムポンプへの吸引口、およびダイアフラムポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを接続して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを接続するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、ダイアフラムポンプを中心に回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されておりその回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが、また他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって接続するような構成とした。これにより前記付勢部材を回転させることにより吸引・排出（減圧・加圧）を簡単に切り替えられる切替弁を有する小型ダイアフラムポンプを提供することが可能となった。

図１は本発明による加減圧ポンプの一実施形態を示す斜視図である。シャシ１に対して駆動モータ２が取り付けられ、そのピニオンギア３からダイアフラム８、切替弁２０２を動作させる二系統の駆動に振り分けられる。なおダイアフラム８は切替弁２０２の中央に配置されている。

まずダイアフラム８を駆動させる経路にはピニオンギア３に接続するポンプギア４が配置され、ポンプギア４の上面には偏心軸４ａが設けられている。偏心軸４ａにはポンプレバー軸６周りに回転するポンプレバー５の穴５ａが嵌合している。これによりポンプギア４の回転動作はポンプレバー５のダイアフラム８の先端部８ａとの嵌合部近傍において、ほぼ直線的な往復運動（矢印７）へと変換されることとなり、ダイアフラム８のポンプ室８ｂ（図示せず、後述）の容積変化を可能とし、ポンプとして動作させている。この往復運動はモータの回転方向が変わっても常に行われるため、ポンプもモータが回転していれば常に動作していることとなる。

もう一方の駆動経路にはアイドラギア９から駆動伝達され、駆動方向を変換するための駆動変換ギア１０が設けられている。駆動変換ギア１０はアイドラギア８に接続するギア部１０ａとウォームギア部１０ｂとから構成されている。ウォームギア部１０ｂは振り子ギアユニット１０１に設けられた段ギア１０２のウォームホイール部１０２ｂに接続し、振り子ギアユニット１０１、切替弁アイドラギア１１、１２を介して切替弁ユニット２０１の切替弁２０２に駆動伝達される。切替弁２０２にはその回転方向において付勢を行うトグルばね１３の一方の腕部が接続されており、また他方の腕部はトグルばねホルダ１４によってシャシ１に固定されている。

図２は振り子ギアユニット１０１に関する分解斜視図である。前述した駆動変換ギア１０のウォームギア部１０ｂに接続するウォームホイール部１０２ｂを有する段ギア１０２にはギア部１０２ａが一体に設けられており、そのギア部１０２ａに振り子ギア１０３、１０４が接続するように配置されている。これらを振り子ギアホルダ１０５に固定し、圧接ばね１０６によって振り子ギアホルダ１０５を圧接している。これにより振り子ギアユニット１０１は段ギア１０２の中心１０２ｃを回転中心として、段ギア１０２の回転方向に応じてどちらか一方向に回転する。

図３、４は振り子ギアユニット１０１によって切替弁２０２がどのように動くかを示す平面図である。まず図３において段ギア１０２が矢印１５方向へ回転している場合、圧接ばね１０６によって付勢されている振り子ギアホルダ１０５も同方向へ回転する。この回転は振り子ギア１０３を介して切替弁２０２に設けられたギア部２０２ａに伝達され、切替弁２０２を矢印１６方向へと回転させる。そして切替弁２０２に取り付けられたトグルばね１３の作用により、切替弁２０２のギア部２０２ａがアイドラギア１２を抜けた状態（これが図３の状態）に付勢される。

次に図４は段ギア１０２が図３とは逆の回転（矢印１７）をしている状態を示しており、同様に切替弁２０２が矢印１８の方向へ回転し、トグルばね１３の作用により、アイドラギア１１を抜けた状態（これが図４の状態）に付勢される。

つまり切替弁２０２は駆動モータ２の正逆の回転に合わせてどちらか一方に付勢されるように構成されている。

図５は切替弁ユニット２０１の構成を示す分解斜視図である。ダイアフラム８はベース部材２０３とカバー部材２０４とによってはさみこまれている。ダイアフラム８にはベース部材２０３と圧接し、カバー部材２０４とは隙間をするように弁８ｃが、またそれとは逆にカバー部材２０４に圧接し、ベース部材２０３とは隙間ができるように弁８ｄがそれぞれ一体に設けられている。またベース部材２０３とカバー部材２０４とではさみこまれた際、外部との連通をなくし密閉するための縁部８ｅがポンプ室８ｂおよび弁８ｃ、８ｄの周囲に一体に設けられている。

ベース部材２０３にはダイアフラムの弁８ｃ、８ｄのあるそれぞれの空間がポンプ室８ｂを介して連通するように凹形状２０３ｂが設けられている。

カバー部材２０４にはダイアフラム弁８ｃ、８ｄと対向する位置に貫通穴２０４ａ、２０４ｂが設けられている。また孔２０４ｃと外部と接続するための管部２０４ｄとを接続するような流路がカバー部材２０４の内部に設けられている。カバー部材２０４の外周部には切替弁２０２に設けられた爪部２０２ｂと嵌合するように縁部２０４ｅが設けられており、パッキン２０５をはさんで切替弁２０２とカバー部材２０４とが圧接するようになっている。切替弁２０２には貫通穴２０２ｄが設けられている。

図６は切替弁ユニット２０１の図３内Ａ−Ａ線における断面図である。この状態からダイアフラム８が矢印１９方向につぶされていく過程を考えると、ポンプ室８ｂとベース部材２０３の凹形状２０３ｂにより形成されている空間２０の容積が減少する（圧力が上がる）ため弁８ｃ、８ｄともにその先端が図において左方向へめくりあがろうとする。しかし弁８ｄはカバー部材２０４に圧接しているためカバー部材２０４の貫通穴２０４ａを塞ぎ続けるので、空気（またはその他の流体）は貫通穴２０４ｂ側にしか流れない、よって貫通穴２０４ｂがダイアフラム８を使用したポンプの排出口となる。逆にダイアフラム８が矢印２１の方向へ伸ばされる場合には、弁８ｃはベース部材２０３に圧接されているので弁８ｄのみが開き、カバー部材２０４の貫通穴２０４ａを通して空間２０へ空気（またはその他の流体）を引き込もうとする。よって貫通穴２０４ａがダイアフラム８を使用したポンプの吸引口となる。このダイアフラム８がつぶれる、伸ばされる、という動作の繰り返しによって、貫通穴２０４ａから吸引し、貫通穴２０４ｂへ排出するようなポンプとして機能することとなる。

図７は切替弁２０２とパッキン２０５との位置関係を、カバー部材２０４との圧接面側からみた図である。パッキン２０５は同心円に形成された外円部２０５ａと内円部２０５ｂ、さらに両者をつなぐ接合部２０５ｃ、２０５ｄによって図に斜線で示す形状をなしている。このパッキン２０５を切替弁２０２に設けられたボス２０２ｅ、２０２ｆを基準として切替弁２０２に設置する。カバー部材２０４と圧接した際、パッキン２０５によって二つの空間２２、２３が形成される。一方の空間２２は完全な密閉空間として、また他方の空間２３は切替弁２０２に設けられた貫通穴２０２ｄを通して外部と連通する空間として、それぞれ形成されている。

図８（ａ）、（ｂ）は切替弁２０２が一方に付勢された場合におけるカバー部材２０４、パッキン２０５との位置関係を表す平面図（一部透視図）である。まず図８（ａ）は前述した図３のように切替弁２０２が矢印１６方向へ付勢された状態を表している。この状態ではパッキン２０５によって形成される密閉空間２２はカバー部材２０４の貫通穴２０４ｂと孔２０４ｃ、つまり外部と接続するための管部２０４ｄとを密閉して接続している。前述したように貫通穴２０４ｂは吸引口として働くため、管部２０４ｄから空気（またはその他の流体）を吸引するポンプとして働くこととなる。またカバー部材２０４の貫通穴２０４ａから排出された空気（またはその他の流体）は空間２３から切替弁２０２に設けられた貫通穴２０２ｄを通り、外部へと排出される。

次に図８（ｂ）は前述した図４のように切替弁２０２が矢印１８方向へ付勢された状態を表している。この状態ではパッキン２０５によって形成される密閉空間２２はカバー部材２０４の貫通穴２０４ａと孔２０４ｃ、つまり外部と接続するための管部２０４ｄとを密閉して接続している。前述したように貫通穴２０４ａは排出口として働くため、管部２０４ｄから空気（またはその他の流体）を排出するポンプとして働くこととなる。またカバー部材２０４の貫通穴２０４ｂは空間２３から切替弁２０２の貫通穴２０２ｄへ接続されているため、外部から空気（またはその他の流体）を吸引することが可能となっている。

本発明によるダイアフラムポンプの一実施形態を示す斜視図である。本発明によるダイアフラムポンプにおいて、切替弁へ駆動を伝達するための振り子ギアに関する分解斜視図である。本発明によるダイアフラムポンプにおいて、駆動伝達による切替弁の動作を示す平面図である。本発明によるダイアフラムポンプにおいて、図３と逆方向にモータが動作した場合の駆動伝達による切替弁の動作を示す平面図である。本発明における切替弁の構成を示す分解斜視図である。本発明における切替弁部の断面図である。本発明における切替弁とパッキンとの構成を示す平面図である。図８（ａ）は本発明によるダイアフラムポンプにおいて、流体の流れを示す平面図（一部透視図）である。図８（ｂ）は、本発明によるダイアフラムポンプにおいて、図８（ａ）と逆方向にモータが動作した場合の流体の流れを示す平面図（一部透視図）である。従来のダイアフラムポンプの斜視図である。

符号の説明

１シャシ
２駆動モータ
８ダイアフラム
１３トグルばね
１０１振り子ギアユニット
１０２段ギア
１０２ｂウォームホイール
２０１切替弁ユニット
２０２切替弁
２０５パッキン

Claims

ポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、前記ポンプへの吸引口、およびポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを連通して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを連通するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、そのパッキンの中心を回転中心として回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており、該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されることを特徴とする切替弁。
ダイアフラムポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、ダイアフラムによる容積変化を利用した空気をはじめとする流体を移送するためのポンプにおいて、ダイアフラムポンプへの吸引口、および該ポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を前記ダイアフラムを中心とした同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを連通して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを連通するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、前記ダイアフラムの中心を回転中心として回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており、該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されるたことを特徴とする切替弁。
ダイアフラムポンプの吸引と排出とを切り替えるための切替弁において、ダイアフラムポンプへの吸引口、および該ダイアフラムポンプからの排出口、外部機器と接続する接続ポートの三者を同一平面上の同一円上に設け、接続ポートと他の二者のうちどちらかを接続して密閉空間とするとともに、接続ポートに接続していない他方と外気とを接続するように二室に区切られた形状に形成されたパッキンと、ダイアフラムポンプを中心に回転可能で前記パッキンを略固定して前記平面上に付勢する部材とから構成され、同付勢部材はその回転が一定量に規制されており該回転範囲の一端において接続ポートと吸引口とが前記密閉空間によって連通され、該回転範囲の他端において接続ポートと排出口とが前記密閉空間によって連通されることを特徴とする切替弁。