JP2009180155A - 小型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】揺動体の成形が簡単で、さらにポンプ室の出力、または、容量等を変更する際に、最小限の構造変更で対応ができるように形成して、コストダウンを図ることができる小型ポンプの構造を提供する。
【解決手段】ケース２内にポンプ室９を形成する複数のダイヤフラム６を備え、該ダイヤフラム６の底部に貫通孔１４を設け、該貫通孔１４に挿通する空気導入孔１３を有する軸体１５を揺動体７に突設し、該軸体１５に前記ダイヤフラム６の底部裏面に突設した中空状取付体６ａを嵌着して該ダイヤフラム６を該揺動体７に連結し、揺動体７の揺動によってダイヤフラム６が上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、上記軸体１５が揺動体本体部７ａと別体に形成されているとともに、揺動体本体部７ａにが軸体１５を取り付ける取付孔２５が設けられ、該取付孔２５に軸体１５を取り付けるように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は小型ポンプに関するものであり、例えば血圧計、燃料電池システム等に用いられ、かつ、ダイヤフラムを使用する小型ポンプに関するものである。

従来における此の種の小型ポンプの構造を図６に従って説明する。図６において、小型ポンプ１は、ポンプケース２としての天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３の周縁下面に一体に連結されている下ポンプケース４と、該下ポンプケース４の下端部に上端部が取り付けられたモータケース５とを有する。そして、該小型ポンプ１のポンプケース２にゴム製の複数のダイヤフラム６と揺動体７が収納され、モータケース５にモータ８が収納されている。

また、前記上ポンプケース３と各ダイヤフラム６との間の空間をポンプ室９として、該ポンプ室９内への空気の吸入、及び、排出を行う。さらに、ダイヤフラム６の上ポンプケース３側に排気弁体１０が設けられ、かつ、該ダイヤフラム６の揺動体７側に吸気弁体１１が設けられている。

そして、上記モータ８の駆動により揺動体７が上下に運動し、さらに、該揺動体７の上下運動により、前記ポンプ室９を圧縮、膨張させてポンプ出力が得られる。すなわち、揺動体７が上ポンプケース３側へ振れたとき、ポンプ室９は圧縮され、このとき排気弁体１０が開放して、ポンプ室９内の圧縮された空気(流体)が排気孔１２から排出する。逆に、揺動体７がモータ８側に振れたときは、ポンプ室９が膨張し、このとき吸気弁体１１が開放して、該ポンプ室９内に空気導入孔１３を介して空気が吸入する。かかる一連の動作が繰り返されることにより、一定のポンプ出力が得られ(特許文献１参照)、例えば血圧計(図示略)等に用いられる。

前記ダイヤフラム６の底部中心部には貫通孔１４(図では閉じられている)が開穿されており、該貫通孔１４を設けている部分には、該貫通孔１４を開閉する吸気弁体１１を設けて吸気弁Ｖ１が構成されている。該吸気弁体１１は、ダイヤフラム６の一部を切開して設けられている。一方、前記揺動体７には、前記貫通孔１４に連通する空気導入孔１３を有する軸体１５が外周辺近傍に突設されている。

他方、該ダイヤフラム６の底部裏面に円筒状の中空状取付体６ａが突設され、該中空状取付体６ａを前記揺動体７の軸体１５外側面に密嵌して、該ダイヤフラム６を揺動体７に取り付けている。したがって、該揺動体７の揺動によりダイヤフラム６が上下動して小型ポンプ１のポンプ動作を行うように構成されている。

また、前記揺動体７の下方には、モータ８が配設されている。該モータ８は、ブラシレスモータであり、モータケース５の底面中央に固定して設けられている固定子８Ａと固定子８Ｂとで成る。該回転子８Ｂは、該固定子８Ａの中央に設けられている軸受部１６、及び、軸受１７により回転可能に保持されている回転軸１８と一体に回転する回転子８Ｂとでなる。

さらに、前記回転子８Ｂは、固定子８Ａの上面において、該固定子８Ａの電機子２８上面、及び、周面を被うようにして上記回転軸１８に取り付けられている逆カップ形状の回転子ヨーク１９と、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内面と電機子２８の外周面との間において、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内周面に固定して取り付けられた円筒状の永久磁石２０とを有してなる。

そして、上記回転子ヨーク１９の上面部１９ｂには、偏心回転軸２１を介して上記揺動体７が連結されている。該偏心回転軸２１の一端部(上端部)２１ａ側は該揺動体４の底面中央部に設けられている環状凹部２２内に、ベアリング２３を介して回転可能に取り付けられ、他端部 (下端) ２１ｂ側は回転子ヨーク１９の上面部１９ｂの外周辺近傍に設けられている取付孔２４に嵌合されて、該回転子ヨーク１９と一体回転可能に連結されている。なお、符号３０は揺動体の上側中央部に取り付けられた上側偏心回転軸で、該上側偏心回転軸３０は、回転軸線O1と同心的に配置されており、また、上ポンプケース３側の軸受３１により回転可能に支持されている。

また、前記偏心回転軸２１における一端部２１ａの回転軸線O1は、回転軸１８の回転軸線O2に対して角度θ分傾いた状態に設定されており、これにより揺動体７も該回転軸線O2に対して常に角度θ分傾いた状態で偏心回転軸２１に保持されている。したがって、モータ８の駆動により回転子ヨーク１９が回転軸１８と共に一体に回転されると、偏心回転軸２１も常に角度θ分傾いた状態で回転子ヨーク１９と一体に回転され、該偏心回転軸２１の回転により揺動体７が上下方向に揺動されてダイヤフラム６の上下動作を行うように構成されている。

なお、従来における小型ポンプ１の構造では、前記揺動体７と偏心回転軸２１、及び、回転子８Ｂとでなる駆動部Ｄ(図６中に２点鎖線で囲む部分)の質量は約１２グラムで、また、重心位置は回転軸１８の回転軸線O2と約０．１０ミリ程度、外側方向に離れた構造になっている。

また、ゴム製のダイヤフラム６の裏面側に設けられている中空状取付体６ａが密嵌される軸体１５、すなわち揺動体７のピストンの役目を成す軸体１５が、該揺動体７の本体部７ａと一体に形成されている。
特開２００２−１０６４７１号公報

上記従来の小型ポンプの構造では、ダイヤフラム６の裏面側に設けられている中空状取付体６ａが密嵌される揺動体７の軸体１５が、該揺動体７の本体部７ａと一体に形成されている。該揺動体７はゴム製のダイヤフラム６の裏面に設けられるので、駆動時にダイヤフラム６が損傷するのを防ぐために該揺動体７は樹脂材で作られている。また、ダイヤフラム６の中空状取付体６ａを密嵌し易くするために、軸体１５の中間部分にくびれ部２７が形成されている。このため、揺動体７を射出成形する際、くびれ部分２７も含めて成形するのは難しい。そこで、成形した後にくびれ部２７を別に加工するという工程を必要とし、加工数が多く、コスト面で不利であった。

また、ポンプ室の出力、または、容量等を変更する場合には、長さ等の異なる軸体１５を有した揺動体７を別に用意する必要があった。このため金型の費用が嵩み、また、管理も面倒で、コスト面で不利であった。

そこで、揺動体の成形が簡単で、さらにポンプ室の出力、または、容量等を変更する際に、最小限の構造変更で対応ができるように形成して、コントダウンを図ることができるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設けて、前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、前記軸体が前記揺動体本体部と別体に形成されているとともに、前記揺動体本体部に該軸体を取り付ける取付孔が設けられ、該取付孔に前記軸体を取り付けて成る小型ポンプを提供する。

この構成によれば、揺動体本体部と別に軸体を形成し、その後、揺動体本体部に軸体を取り付けて軸体付の揺動体を得ることができる。また、同じ揺動体本体部に異なる形状をした軸体を取り付けて使用することもできる。

請求項２記載の発明は、上記軸体の一端側を上記取付孔に圧入して、該取付孔に前記軸体を取り付けて成る小型ポンプを提供する。

この構成によれば、揺動体本体部と別に形成された軸体を、該軸体の一端側を該揺動体本体部の取付孔に圧入すると、該軸体が揺動体本体部に取り付けられて軸体付の揺動体を得ることができる。

請求項３記載の発明は、上記取付孔の内周面に雌ねじを設けるとともに上記軸体の一端側外周面に雄ねじを設け、該雄ねじと雌ねじを互いに螺合させて前記取付孔に前記軸体を取り付けて成る小型ポンプを提供する。

この構成によれば、揺動体本体部と別に形成された軸体を、該軸体の一端側を該揺動体本体部の取付孔にねじ込むと、該軸体が揺動体本体部に取り付けられて軸体付の揺動体を得ることができる。

請求項４記載の発明は、上記軸体と上記揺動体本体部との間を接着剤で固定して成る小型ポンプを提供する。

この構成によれば、軸体と揺動体本体部の間を接着剤で強固にした構造の軸体付の揺動体を得ることができる。

請求項５記載の発明は、上記軸体と上記揺動体本体部の間を溶着固定して成る小型ポンプを提供する。

この構成によれば、軸体と揺動体本体部との間を溶着により強固にした構造の軸体付の揺動体を得ることができる。

請求項１記載の発明は、揺動体本体部と軸体を別々に形成した後、該軸体を揺動体本体部に取り付けるようにしているので、例えばダイヤフラムの中空状取付体を密嵌させるためのくびれ部を軸体の中間部分に設けているような複雑な形状を有した軸体付の揺動体であっても、射出成形等を用いて簡単に形成することができる。これにより、製造を簡略化してコストを低減させることができる。

また、ポンプ室の出力、または、容量等を変更する場合には、揺動体本体に長さ等の異なる軸体を取り付けて簡単に対応することができ、揺動体全体の金型を変える必要等がないので、金型費用も少なくて済み、また、管理も簡単で、コスト面で有利になる。

請求項２記載の発明は、揺動体本体部と別に形成された軸体の一端側を該揺動体本体部の取付孔に圧入すると、該軸体を揺動体本体部に取り付けることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、揺動体本体部に軸体を取り付ける作業が簡単で、また強固に取り付けることができる。

請求項３記載の発明は、揺動体本体部に設けられている取付孔に軸体の一端部をねじ込むと、該軸体を揺動体本体部に取り付けることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、軸体を揺動体本体部に取り付ける作業が簡単で、またねじ結合によって強固に取り付けることができる。

請求項４記載の発明は、軸体と揺動体本体部との間をさらに接着するので、請求項１，２または３記載の発明の効果に加えて、軸体と揺動体本体部との間をさらに強固に固定することができる。

請求項５記載の発明は、軸体と揺動体本体部との間を溶着するので、請求項１，２または３記載の発明の効果に加えて、軸体と揺動体本体部との間をさらに強固に固定することができる。

揺動体の成形が簡単で、さらにポンプ室の出力、または、容量等を変更する際に、最小限の構造変更で対応ができるように形成して、コントダウンを図ることができるようにするという目的を達成するために、ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設けて、前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、前記軸体が前記揺動体本体部と別体に形成されているとともに、前記揺動体本体部に該軸体を取り付ける取付孔が設けられ、該取付孔に前記軸体を取り付けたことにより実現した。

以下、本発明の小型ポンプについて、好適な実施例をあげて説明する。図１は本発明を適用した一実施の形態に係る小型ポンプの斜視図、図２は図１の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、説明の都合上、図６の小型ポンプと共通する部分については同一符号を付して説明するものとする。

図１〜図３において、小型ポンプ１は、ポンプケース２としての天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３の周縁下面に一体に連結されている下ポンプケース４と、該下ポンプケース４の下端部に上端部が取り付けられたモータケース５とを有する。そして、該小型ポンプ１のポンプケース２にゴム製の複数のダイヤフラム６と揺動体７が収納され、モータケース５にモータ８が収納されている。

また、前記上ポンプケース３と各ダイヤフラム６との間の空間をポンプ室９として、該ポンプ室９内への空気の吸入、及び、排出を行う。さらに、ダイヤフラム６の上ポンプケース３側に排気弁体１０が設けられ、かつ、該ダイヤフラム６の揺動体７側に吸気弁体１１が設けられている。

そして、上記モータ８の駆動により揺動体７が上下に運動し、さらに、該揺動体７の上下運動により、前記ポンプ室９を圧縮、膨張させてポンプ出力が得られる。すなわち、揺動体７が上ポンプケース３側へ振れたとき、ポンプ室９は圧縮され、このとき排気弁体１０が開放して、ポンプ室９内の圧縮された空気(流体)が排気孔１２から排出する。逆に、揺動体７がモータ８側に振れたときは、ポンプ室９が膨張し、このとき吸気弁体１１が開放して、該ポンプ室９内に空気導入孔１３を介して空気が吸入する。かかる一連の動作が繰り返されることにより、一定のポンプ出力が得られ、例えば血圧計(図示略)等に用いられる。

図３において、前記ダイヤフラム６の底部中心部には貫通孔１４(図では閉じられている)が開穿されており、該貫通孔１４を設けている部分には、該貫通孔１４を開閉する吸気弁体１１を設けて吸気弁Ｖ１が構成されている。該吸気弁体１１は、ダイヤフラム６の一部を切開して設けられている。一方、前記揺動体７には、前記貫通孔１４に連通する空気導入孔１３を有する軸体１５が外周辺近傍に突設されている。

他方、該ダイヤフラム６の底部裏面に円筒状の中空状取付体６ａが突設され、該中空状取付体６ａを前記揺動体７の軸体１５外側面に密嵌して、該ダイヤフラム６を揺動体７に取り付けている。したがって、該揺動体７の揺動によりダイヤフラム６が上下動して小型ポンプ１のポンプ動作を行うように構成されている。

また、前記揺動体７の下方には、モータ８が配設されている。該モータ８は、ブラシレスモータであり、モータケース５の底面中央に固定して設けられている固定子８Ａと回転子８Ｂとで成る。該回転子８Ｂは、固定子８Ａの中央に設けている軸受部１６、及び、軸受１７により回転可能に保持されている回転軸１８と一体に回転する。

さらに、前記回転子８Ｂは、固定子８Ａの上面において、該固定子８Ａの電機子２８上面、及び、周面を被うようにして上記回転軸１８に取り付けられている逆カップ形状の回転子ヨーク１９と、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内面と電機子２８の外周面との間において、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内周面に固定して取り付けられた円筒状の永久磁石２０とを有してなる。

そして、上記回転子ヨーク１９の上面部１９ｂには、偏心回転軸２１を介して上記揺動体７が連結されている。該偏心回転軸２１の一端部(上端部)２１ａ側は該揺動体４の底面中央部に設けられている環状凹部２２内に、ベアリング２３を介して回転可能に取り付けられ、他端部 (下端) ２１ｂ側は回転子ヨーク１９の上面部１９ｂの外周辺近傍に設けられている取付孔２４に嵌合されて、該回転子ヨーク１９と一体回転可能に連結されている。なお、符号３０は揺動体の上側中央部に取り付けられた上側偏心回転軸で、該上側偏心回転軸３０は、回転軸線O1と同心的に配置されており、また、上ポンプケース３側の軸受３１により回転可能に支持されている。

また、図３に示すように、前記偏心回転軸２１における一端部２１ａの回転軸線O1は、回転軸１８の回転軸線O2に対して角度θ分傾いた状態に設定されており、これにより揺動体７も該回転軸線O2に対して常に角度θ分傾いた状態で偏心回転軸２１に保持されている。したがって、モータ８の駆動により回転子ヨーク１９が回転軸１８と共に一体に回転されると、偏心回転軸２１も常に角度θ分傾いた状態で回転子ヨーク１９と一体に回転され、該偏心回転軸２１の回転により揺動体７が上下方向に揺動されてダイヤフラム６の上下動作を行うように構成されている。

さらに、本実施例における小型ポンプ１の構造では、前記揺動体７と偏心回転軸２１、及び、回転子８Ｂとでなる駆動部Ｄ(図３中に２点鎖線で囲む部分)の重心位置が、回転軸１８の回転軸線O2上となる、すなわち回転軸線O2と重心位置との距離がほぼ０となるように調整してある。この調整は、本実施例の構造では、図４に示すようにモータ８における回転子ヨーク１９の上面部１９ｂに１つ以上、複数個のバランス調整用貫通孔２９を設けて回転子ヨーク１８の質量バランスを変え、該回転子ヨーク１９の重量バランスを調整することより設定を行っている。しかし、このバランス調整用貫通孔２９を設ける以外に、例えば、揺動体７と偏心回転軸２１、あるいは、回転子８Ｂの一部に錘を張り付けて調整することも可能である。

したがって、駆動部Ｄの重心位置とモータ８の回転軸１８の回転軸線O2の距離をほぼ０にした状態で駆動部Ｄを回転動作させると、該駆動部Ｄにおける振動をほぼ０に近い状態まで低減させることができる。

さらに、本実施例の小型ポンプ１の構造では、ゴム製のダイヤフラム６の裏面側に設けられている中空状取付体６ａが密嵌される揺動体７のピストンの役目を成す軸体１５を、該揺動体７の本体部７ａと別体に形成し、該本体部７ａに後から取り付けできる構造にしている。すなわち、図５に示すように、樹脂製の揺動体７には軸体１５を取り付ける位置に対応して上下方向に貫通している取付孔２５が設けられ、さらに該取付孔２５の内面に雌ねじが設けられている。他方、樹脂製の軸体１５の下端外周面には、揺動体７の取付孔２５にねじ結合される雄ねじ２６が設けられている。そして、該軸体１５は、雄ねじ２６を取付孔２５にねじ込むことにより揺動体７に取り付けできるようになっている。なお、軸体１５を取付孔２５に嵌合させる手段としては、ねじ結合によらず、圧入等による固定であってもよい。また、取り付け後は、必要に応じて接着剤や超音波溶着等でさらに強固に固定する。

したがって、ここでの揺動体７は、ダイヤフラム６の中空状取付体６ａを取り付けるくびれ部分２７を有する軸体１５を、該揺動体７の本体部７ａと分割させて形成するので、射出成形で作ることが可能になり、生産性の向上が図れる。また、ポンプ室９の出力、または、容量等を変更したい場合には、予め長さの異なる複数種の軸体１５を用意しておき、出力、または、容量等に適した軸体１５を本体部７ａに取り付けるようにすると、ダイヤフラム６の高さを上下方向に変化させて簡単に対応させることができる。これにより、金型の費用、及び、管理等が簡単になり、コスト低減に寄与する。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明を適用した一実施の形態に係る小型ポンプの斜視図。 図１の平面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 同上小型ポンプにおける駆動部の斜視図。 同上小型ポンプにおける移動体の分解斜視図。 従来例の小型ポンプの縦断面図。

符号の説明

１ 小型ポンプ
２ ポンプケース
３ 上ポンプケース
４ 下ポンプケース
５ モータケース
６ ダイヤフラム
６ａ 中空状取付体
７ 揺動体
７ａ 揺動体本体部
８ モータ
８Ａ 固定子
８Ｂ 回転子
９ ポンプ室
１０ 排気弁体
１１ 吸気弁体
１２ 排気孔
１３ 空気導入孔
１４ 貫通孔
１５ 軸体
１６ 軸受部
１７ 軸受
１８ 回転軸
１９ 回転子ヨーク
１９ａ 外周部
１９ｂ 上面部
２０ 永久磁石
２１ 偏心回転軸
２１ａ 一端部
２１ｂ 他端部
２３ ベアリング
２４ 貫通孔
２５ 取付孔
２６ 雄ねじ
２７ くびれ部分
２８ 電機子
２９ バランス調整用貫通孔
３０ 上側偏心回転軸
３１ 軸受
O1，O2 回転軸線
θ 傾き角
Ｄ 駆動部
Ｖ１ 吸気弁

Claims (5)

1. ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設けて、前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、
   前記軸体が前記揺動体本体部と別体に形成されているとともに、前記揺動体本体部に該軸体を取り付ける取付孔が設けられ、該取付孔に前記軸体を取り付けて成ることを特徴とする小型ポンプ。
2. 上記軸体の一端側を上記取付孔に圧入して、該取付孔に前記軸体を取り付けて成ることを特徴とする請求項１記載の小型ポンプ。
3. 上記取付孔の内周面に雌ねじを設けるとともに上記軸体の一端側外周面に雄ねじを設け、該雄ねじと雌ねじを互いに螺合させて前記取付孔に前記軸体を取り付けて成ることを特徴とする請求項１記載の小型ポンプ。
4. 上記軸体と上記揺動体本体部の間を接着剤で固定して成ることを特徴とする請求項１，２または３記載の小型ポンプ。
5. 上記軸体と上記揺動体本体部の間を溶着固定して成ることを特徴とする請求項１，２または３記載の小型ポンプ。

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