JP2008297905A

JP2008297905A - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP2008297905A
Application number: JP2007141541A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukami; 正深美
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】ダイヤフラムポンプにおいて、微流量の流体を安定して供給する。
【解決手段】モータ８の出力軸９に軸着された第１のウォーム１０は、第２のウォーム１３が一体に形成され軸１２に回転自在に支持された第１のウォームホイール１１が噛合している。第２のウォーム１３に噛合する第２のウォームホイール１５は、軸部１４を介してギアハウジング３に回転自在に支持され、軸部１４から距離Δだけ偏心した位置にクランク軸１７が一体に突設されている。クランク軸１７に一端部が枢支された連結子１８の他端部には、ダイヤフラム１９のポンプ室２０を形成するダイヤフラム部２１の下端部が連結されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮流体の吐出量が極力少ない微流量の圧縮流体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ものである。

圧縮流体の吐出量を極力少なくしたポンプとして、ダイヤフラム部の往復動によって収縮・膨張するポンプ室を一つとした、いわゆる１気筒で構成したものがある。（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、図５に示すように、従来のダイヤフラムポンプ１０１は、ケース１０２に取り付けられたモータ１０３を備えており、このモータ１０３の出力軸１０４にはクランク台１０５が軸着されている。このクランク台１０５の中心から偏心した部位には、駆動軸１０６が傾斜した状態で固着されている。１０７は駆動体であって、ボス部の軸孔には駆動軸１０６が回転自在に挿入されており、本体には平面視において一方向に突設された一つの駆動子１０７ａが一体に形成されている。

１０８は一つのダイヤフラム部１０８ａを有するダイヤフラムであって、ダイヤフラム部１０８ａの下側に設けられたピストン部１０８ｂが駆動体１０７の駆動子１０７ａに取り付けられている。このダイヤフラム１０８はダイヤフラムホルダ１０９とバルブホルダ１１０とによって挟持されており、ダイヤフラム部１０８ａとバルブホルダ１１０との間にポンプ室１１１が形成されている。１１２はバルブホルダ１１０に設けた吸入側弁孔１１３を開閉する吸入弁体である。１１４はバルブホルダ１１０に設けた吐出側弁孔１１５を開閉する吐出弁体である。１１６は吸入口１１７を有する蓋体であって、中央部に吐出口１１８を有する筒体１１９が突設されている。

このような構成において、モータ１０２を駆動し出力軸１０４を回転させると、クランク台１０５も一体的に回転するため、駆動軸１０６が出力軸１０４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１０６に回動自在に支持された駆動体１０７の駆動子１０７ａが上下に揺動し、ダイヤフラム１０８のダイヤフラム部１０８ａも昇降するので、ポンプ室１１１は収縮・膨張しポンプ作用を行う。なお、図５はダイヤフラム部１０８ａが収縮し、空気を矢印で示す通路を通して排気している状態を示す。
特開２００４−３６０５８８号公報（段落〔０００３〕〜〔００２０〕、図４）

上述した従来のダイヤフラムポンプにおいて、圧縮流体の吐出量を少なくしようとして、モータ１０２の回転数を下げダイヤフラム部１０８ａの上下方向の速度を遅くすると、モータ１０２のトルクが不足して必要なトルクが得られなくなるため、微流量の圧縮流体を安定して供給することができないという問題があった。特に、モータ１０２の１回転中、ダイヤフラム部１０８ａが最も上昇し、ポンプ室１１１が収縮してポンプ室１１１から高圧の空気が押し出されるときに、トルク不足のためにモータの駆動が停止するおそれがあった。これは、ダイヤフラム部１０８ａが最も上昇したときに、モータ１０２に必要なトルク、すなわちモータ１０２の回転に対してかかる負荷が集中するため、比較的高い電圧を供給したとしてもモータ１０２の駆動が停止するおそれがあるためである。また、一気筒のために、二、三気筒の場合と比較して、出力軸１０４の周りを偏心回転する駆動軸１０６のアンバランスな回転によって出力軸１０４に摩耗が発生したり、モータ１０２の耐久性が低下するといった問題もあった。

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、微流量の流体を安定して供給するダイヤフラムポンプを提供するところにある。

この目的を達成するために、本発明は、モータを駆動源として往復動する一つのダイヤフラム部と、このダイヤフラム部の往復動によって収縮・膨張するポンプ室とを備え、前記ポンプ室の膨張によって吸入口からポンプ室へ流体を吸入し、ポンプ室の収縮によって吐出口から流体を吐出するダイヤフラムポンプにおいて、前記モータの駆動を伝達するウォームギアと、このウォームギアを介して回転が伝達され回転中心から偏心した位置にクランク軸が設けられたウォームホイールと、このウォームホイールのクランク軸に一端部が枢支され他端部が前記ダイヤフラム部に連結された連結子とを備えたものである。

また、本発明は、前記発明において、前記ハウジングに軸部を一体に突設し、前記ウォームホイールに、前記クランク軸を一体に設けるとともに前記軸部を回転自在に支持する軸支持部を設けたものである。

また、本発明は、前記発明において、前記ウォームホイールに前記クランク軸と軸部とを一体に突設し、前記ハウジングに前記軸部を回転自在に支持する軸支持部を一体に設けたものである。

本発明によれば、モータとウォームホイールとの間にウォームギアが介装されているため、ウォームホイールの回転をウォームギアによって充分に下げることができる。このため、ダイヤフラムの上下方向の速度を遅くすることができるから圧縮流体の吐出量を極力少なくすることができる。また、ウォームギアによってモータの回転数を減速していることにより、モータの回転数を下げる必要がないから、トルク不足によってモータの駆動が停止することがなく、微流量の圧縮流体を安定して供給することができる。また、ウォームギアによって減速するようにしたことにより、部品点数を最小限とすることが可能になるため装置の小型化を図ることができる。

また、前記発明のうちの一つの発明によれば、ハウジングに軸部を一体に突設し、ウォームホイールにクランク軸を一体に設けるとともに軸部を回転自在に支持する軸支持部を設けたことにより、部品点数を削減することができ組立も容易になる。

また、前記発明のうちの一つの発明によれば、ウォームホイールにクランク軸と軸部とを一体に突設し、ハウジングに軸部を回転自在に支持する軸支持部を一体に設けたことにより、部品点数を削減することができ組立も容易になる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すダイヤフラムポンプの平面図、図２は図１におけるII-II 線断面図、図３は図１におけるIII-III 線断面図である。図２および図３に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、通しボルト２ａによって積層状態で一体化されたケース２、ギアハウジング３、ダイヤフラムホルダ４、バルブホルダ５、蓋６とによって構成されたハウジング７を備えている。

８はケース２の底板に取り付けられたモータであって、ケース２内に臨む出力軸９には第１のウォーム１０が軸着されている。１１は第１のウォーム１０に噛合する第１のウォームホイールであって、ケース２に横架された軸１２に回転自在に支持されており、第２のウォーム１３が一体に形成されている。１４はギアハウジング３に一体に突設された軸部であって、後述する第２のウォームホイール１５を回転自在に支持する。

第２のウォームホイール１５の一方の側部には、軸支持部１６が一体に突設されており、この軸支持部１６には軸部１４が係入される軸支持穴１６ａが設けられている。また、この第２のウォームホイール１３の他方の側部には、軸支持穴１６ａから距離Δ偏心させてクランク軸１７が一体に突設されている。この第２のウォームホイール１５は、軸部１４に回転自在に支持されることにより第２のウォーム１３に噛合する。

１８は一端部にクランク軸１７が嵌入される嵌入孔１８ａが設けられクランク軸１７に枢支された連結子であって、他端部１８ｂが後述するダイヤフラム１９のピストン部２２に取り付けられている。ダイヤフラム１９には、バルブホルダ５とともに一つのポンプ室２０を形成する一つのダイヤフラム部２１が設けられ、このダイヤフラム部２１の下部にはピストン部２２が一体に設けられ、このダイヤフラム１９はダイヤフラムホルダ４とバルブホルダ５とによって挟持されている。

バルブホルダ５には、ポンプ室２０に連通された吸入側弁孔２３と吐出側弁孔２４とが設けられており、吸入側弁孔２３は蓋６に設けた筒体２５の吸入口２６に連通され、吐出側弁孔２４は蓋６に設けた筒体２７の吐出口２８に連通されている。２９は吸入側弁孔２３を開閉する吸入側弁体、３０は吐出側弁孔２４を開閉する吐出側弁体である。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプにおけるポンプ作用について説明する。モータ８を駆動し出力軸９が回転すると、出力軸９に軸着された第１のウォーム１０が一体的に回転し、この第１のウォーム１０と噛合している第１のウォームホイール１１が軸１２を回転中心として回転する。第１のウォームホイール１１が回転することにより、第２のウォーム１３も一体的に回転するため、この第２のウォーム１３と噛合している第２のウォームホイール１５が回転する。

この第２のウォームホイール１５が軸部１４を回転中心として回転することにより、軸部１４から距離Δだけ偏心した位置に突設されたクランク軸１７が軸部１４の周りを回転するため、このクランク軸１７に一端部が枢支された連結子１８が図中上下方向へ往復動する。したがって、この連結子１８の他端部にピストン部２２が連結されたダイヤフラム部２１も上下に往復動するので、ポンプ室２０は収縮・膨張しポンプ作用を行う。

すなわち、ダイヤフラム１９のダイヤフラム部２１が下降すると、ポンプ室２０は膨張するので、ポンプ室２０が負圧状態になり、ダイヤフラム部２１が上昇すると加圧状態となる。ダイヤフラム部２１が下降すると、吐出側弁体３０は、吐出口２８から吐出側弁孔３０を通ってポンプ室２０への空気の流れを規制する逆止め弁として機能するから、この吐出側弁体３０によって吐出側弁孔２４が閉じられる。一方、吸入側弁体２９は吸入側弁孔２３とポンプ室２０との間を開放するので、空気が吸入側弁孔２３からポンプ室２０内に流入する。

モータ２の出力軸４がさらに回転して、ダイヤフラム部２１が上昇すると、ポンプ室２０は収縮するため、ポンプ室２０内の空気の圧力が上昇する。このとき、吸入側弁体２９は、ポンプ室２０から吸入側弁孔２３への空気の流れを規制する逆止め弁として機能するから、この吸入側弁体２９によってポンプ室２０と吸入側弁孔２３との間が閉塞される。一方、吐出側弁体３０は吐出側弁孔２４と吐出口２８との間を開放するために、ポンプ室２０内の空気は吐出側弁孔２４を通って吐出口２８から吐出される。

このように、モータ８とダイヤフラム部２１を上下に往復動させる連結子１８との間に、第２のウォームホイール１５との間に第１のウォーム１０と第１のウォームホイール１１および第２のウォーム１３と第２のウォームホイール１５が介装されているため、モータ８の回転をこれらウォームギアによって充分に下げることができる。このため、ダイヤフラム部２１の上下方向の速度を遅くすることができるから圧縮流体の吐出量を極力少なくすることができる。

また、ウォームギアによってモータ８の回転数を減速していることにより、モータ８の回転数を下げる必要がないから、トルク不足によってモータ８の駆動が停止することがなく、微流量の圧縮流体を安定して供給することができる。また、ウォームギアによって減速するようにしたことにより、部品点数を最小限とすることが可能になるため装置の小型化を図ることができる。

また、ギアハウジング３に軸部１４を一体に突設し、第２のウォームホイール１５にクランク軸１７を一体に設けるとともに軸部１４を回転自在に支持する軸支持穴１６ａが形成された軸支持部１６を一体に設けたことにより、部品点数を削減することができ組立も容易になる。

図４は本発明の第２の実施例を示す、図１におけるII-II 線断面図である。この第２の実施例が上述した第１の実施例と異なる点は、第２のウォームホイール１５を回転自在に支持する軸支構造にある。すなわち、この第２の実施例においては、ギアハウジング３に軸支持孔３ｂが形成された軸支持部３ａを一体に設け、第２のウォームホイール１５に軸支持孔３ｂに回転自在に支持される軸部１５ａを一体に突設したものである。

このように構成されていることにより、この第２の実施例においても、上述した第１の実施例と同様な作用効果が得られる。また、第２のウォームホイール１５にクランク軸１７と軸部１５ａとを一体に突設し、ギアハウジング３に軸部１５ａを回転自在に支持する軸支持孔３ｂが形成された軸支持部３ａを一体に設けたことにより、部品点数を削減することができ組立も容易になる。

なお、本実施例においては、流体を空気として説明したが、流体を液体としても使用できる。

本発明の実施例を示すダイヤフラムポンプの平面図である。図１におけるII-II 線断面図である。図１におけるIII-III 線断面図である。本発明の第２の実施例を示す、図１におけるII-II 線断面図である。従来のダイヤフラムポンプの断面図である。

符号の説明

１…ダイヤフラムポンプ、３…ギアハウジング、３ａ…軸支持部、３ｂ…軸支持孔、７…ハウジング、１０…第１のウォーム、１１…第１のウォームホイール、１３…第２のウォーム、１４…軸部、１５…第２のウォームホイール、１５ａ…軸部、１６…軸支持部、１６ａ…軸支持穴、１７…クランク軸、１８…連結子、１９…ダイヤフラム、２０…ポンプ室、２１…ダイヤフラム部、２６…吸入口、２８…吐出口、２９…吸入側弁体、３０…吐出側弁体。

Claims

モータを駆動源として往復動する一つのダイヤフラム部と、このダイヤフラム部の往復動によって収縮・膨張するポンプ室とを備え、前記ポンプ室の膨張によって吸入口からポンプ室へ流体を吸入し、ポンプ室の収縮によって吐出口から流体を吐出するダイヤフラムポンプにおいて、
前記モータの駆動を伝達するウォームギアと、このウォームギアを介して回転が伝達され回転中心から偏心した位置にクランク軸が設けられたウォームホイールと、このウォームホイールのクランク軸に一端部が枢支され他端部が前記ダイヤフラム部に連結された連結子とを備えたこと特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記ハウジングに軸部を一体に突設し、前記ウォームホイールに、前記クランク軸を一体に設けるとともに前記軸部を回転自在に支持する軸支持部を設けたこと特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
前記ウォームホイールに前記クランク軸と軸部とを一体に突設し、前記ハウジングに前記軸部を回転自在に支持する軸支持部を一体に設けたこと特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。