JP2012122351A

JP2012122351A - ソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP2012122351A
Application number: JP2010271568A
Authority: JP
Inventors: Tetsunori Sakatani; 哲則坂谷; Shuhei Yamazaki; 修平山崎; Noriyuki Takada; 典幸高田
Original assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Current assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: JP5707116B2

Abstract

【課題】プランジャが後退してストッパに衝突することにより発生する騒音をプランジャの後退距離を不安定化することなく低減できるようにする。
【解決手段】ソレノイド１４に通電することによりプランジャ１６を戻しバネ４４の付勢力に抗して前進させてダイヤフラム１８を押し出し、通電を停止することによりプランジャ１６を戻しバネ４４の付勢力によって後退させてダイヤフラム１８を戻すように構成されたソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプにおいて、戻しバネ４４の付勢力によって後退されるプランジャ１６を当接させて停止させるストッパ２２と、プランジャ１６とストッパ２２との間に介在され、当接時における衝撃を吸収する弾性部材６３とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、除菌器などに適用されるソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプに関する。

従来より、井戸水に含まれる鉄マンガンイオンなどをろ過槽により除去するとともに、除菌して飲用水として利用している。ろ過槽は内部にセラミック製ろ過砂や、その表面に二酸化マンガンをコーティングした除マンガン用ろ過材などを充填している。

また、ろ過槽１次側には、除菌・酸化剤としての次亜塩素酸ナトリウムを注入する除菌器が設置されている。

除菌器は、次亜塩素酸ナトリウムを貯留しておく薬液槽と、ろ過流量を検出するための磁石付き回転翼を有する流量比例注入用流量検出部を備えている。さらに、除菌器は、ろ過流量に比例した一定量の次亜塩素酸ナトリウムを注入するダイヤフラムポンプと、井戸水が通過する連結管及び薬液注入部を備えている。

除菌器に使用されるダイヤフラムポンプは、小型で装置内に組込み易く、そのポンプ特性は精密注入に適している。また、ダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラムを駆動するために往復動作が必要なため、アクチュエータとして、安価で構造が簡単な電磁ソレノイドが多用されている。

ソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプは、薬液を吐出する時には、ソレノイドコイルに電流を流してプランジャを注入圧力に抗して押し出す。この押し出し完了時には、金属製のプランジャが金属製の固定鉄心に衝突し、不快な衝突騒音を発生していた。

そこで、衝突音を緩和するため、「消音ソレノイド」と称して、固定鉄心とプランジャの間にゴム等の弾性体（緩衝材）を挟み込むことにより、耳障りな衝突音をある程度、緩和することは考えられている。

また、ソレノイドコイルヘの通電が終了すると、プランジャは戻しバネの付勢力により後退されるが、ソレノイドコイルには逆起電力が発生して残留磁気が生じる。この残留磁気による吸着力により、戻しバネの戻し力が緩和され、プランジャの当初の後退速度は緩やかである。しかし、時間経過に伴い残留磁気が消失すると、プランジャの移動速度は徐々に速くなり、後退終了直前の移動速度は非常に速くなる。プランジャは後退終了時には、移動距離を規制する後部側のストッパに衝突して停止されるが、この停止時には、衝突による大きな騒音が発生していた。

特開２０００−２７７３２６号公報特開２００３−３３８４０８号公報

しかしながら、従来においては、いずれも、プランジャの前進時における騒音対策は施されているが、プランジャの後退時にストッパに衝突時することにより発生する騒音については、何ら対策が施されていないという問題があった。

なお、プランジャの後退時の騒音を低減するために戻しバネの弾性力を弱くすることが考えられるが、この場合には、プランジャの後退距離が不安定となるといった問題があった。

本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、プランジャが後退してストッパに衝突することにより発生する騒音をプランジャの後退距離を不安定化することなく低減できるようにしたソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ソレノイドに通電することによりプランジャを戻しバネの付勢力に抗して前進させてダイヤフラムを押し出し、通電を停止することにより前記プランジャを前記戻しバネの付勢力によって後退させて前記ダイヤフラムを戻すように構成されたソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプにおいて、前記戻しバネの付勢力によって後退される前記プランジャを当接させて停止させるストッパと、前記プランジャと前記ストッパとの間に介在され、当接時における衝撃を吸収する弾性部材とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、プランジャの後退時におけるストッパとの衝突時の衝撃を弾性部材により吸収でき、プランジャの後退距離を不安定化することなく騒音を低減できる。

本発明の一実施の形態であるソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプを示す断面図。図１のプランジャが前進した状態を示す断面図。図１のダイヤフラムポンプが貯留槽と通水管との間に接続された状態を示す図。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施の形態であるダイヤフラムポンプ１０を示すものである。図１は、後述するダイヤフラム１８が後退している状態を示し、図２は、ダイヤフラム１８が前進している状態を示すものである。

ダイヤフラムポンプ１０は、円筒状のモータケース１２を備え、このモータケース１２内にはソレノイド１４が設けられている。モータケース１２の前面側には、ダイヤフラム１８が設けられるとともに、ポンプ本体２４がネジ３０等により液密に取り付けられている。

モータケース１２の後面側には、後部カバー２０が固定的に設けられ、この後部カバー２０には樹脂製の調整ネジ（以下、ストッパという）２２がねじ込まれている。モータケース１２と後部カバー２０は耐食性や、発生する騒音の周波数域を考慮して樹脂製とされている。以下、ソレノイド１４側から見て、ポンプ本体２４側を前方とし、その逆を後方として説明する。

ソレノイド１４は、固定鉄心３１と金属製のプランジャ１６とによって構成されている。ソレノイド１４の固定鉄心３１は、ベース３７とケース３８を備え、ケース３８内には、円筒状のコイル３９とコイルボビン４１が収納されている。

プランジャ１６は、円筒状のコイル３９の中心に位置し、前後方向に沿って移動自在に設けられている。コイル３９の入力端子（図示せず）には、電力線８６が接続されている。プランジャ１６は、主軸３２と、主軸３２に一体的に取り付けられた可動鉄心３４と、主軸３２の後部側に設けられた補助磁極板３６とから構成されている。主軸３２は、固定鉄心３１の中心に設けられた孔１５内に、軸受１７を介して摺動自在に設けられている。

可動鉄心３４は、固定鉄心３１の後部側に形成された凹部４０内に摺動自在に収納されている。可動鉄心３４は、プランジャ１６が所定位置まで前進すると、固定鉄心３１の凹部４０内の弾性部材４６に当接し、プランジャ１６の前進を停止させるようになっている。

可動鉄心３４と固定鉄心３１との間には、コイルバネである戻しバネ４４が介在され、プランジャ１６を所定のバネ力で後方に付勢している。

補助磁極板３６は、金属板で、主軸３２に一体に取り付けられており、プランジャ１６を前進させるときに磁気回路を形成し、プランジャ１６の推力を増加させる。ストッパ２２は、後部カバー２０にネジで組み付けられており、後部カバー２０に対して左右に回されることにより、前端部５２を任意の位置に設定できるようになっている。

ダイヤフラム１８は、板状で、弾性材料からなり、ポンプ本体２４に形成された圧送室５４に臨ませて取り付けられている。ダイヤフラム１８は、中心部分が主軸３２の先端に組み付けられ、外周部分がモータケース１２の前端縁とポンプ本体２４との間に液密に固定されている。ダイヤフラム１８の形状、材質は特に問わない。

ポンプ本体２４には、上述した圧送室５４がほぼ中央に位置して形成してあり、図の下方に流入口９６が、図の上方に流出口９８が設けられている。圧送室５４の流入口９６側には流入用一方向ボール弁５６が、また流出口９８側には流出用一方向ボール弁５８がそれぞれ設けられている。ポンプ本体２４の流入口９６には、図３に示す貯留槽１００からの送液管１０２がソケット１０４により連結している。またポンプ本体２４の流出口９８には、送液管１０６がソケット１０８により連結している。

送液管１０６の他端は、通水管１１０の混入部（図示せず）に延びている。混入部は、送液管１０６から送られた液体、例えば除菌剤を、通水管１１０内を流れる流体、例えば井戸水内に流出させ、除菌剤を井戸水に混入させる。混入部の下流側の通水管１１０は、例えばろ過装置などを介して家庭用の蛇口などに接続されている。

上記した構成において、ソレノイド１４のコイル３９に電流が供給されて磁力が発生すると、プランジャ１６が戻しバネ４４の付勢力に抗して吸引される。プランジャ１６が吸引されると、ダイヤフラム１８が図２に示すように圧送室５４内で前進する。これにより、流入用一方向ボール弁５６が閉じて流出用一方向ボール弁５８が開き、所定量の薬剤が所定の圧力でダイヤフラムポンプ１０から流出される。

ダイヤフラムポンプ１０から流出した薬剤は、送液管１０６を通り、通水管１１０の混入部に送られ、通水管１１０内を通過する流体（井戸水のろ過水）に混入される。

一方、通電が停止されると、ソレノイド１４での磁力が消失し、プランジャ１６が戻しバネ４４のバネ力で後方に移動する。この後方へ移動するプランジャ１６は、その補助磁極板３６がストッパ２２の前端部５２に後述するゴムなどの弾性部材６３を介して当接することにより停止する。このプランジャ１６の後退により、ダイヤフラム１８が圧送室５４内で後退し、流入用一方向ボール弁５６が開いて流出用一方向ボール弁５８が閉じ、所定量の薬剤が貯留槽１００からダイヤフラムポンプ１０内に流入される。

ダイヤフラムポンプ１０は、上記したようにダイヤフラム１８が進退する毎に所定量の薬剤を通水管１１０のろ過水に混入させる。

ところで、上記したプランジャ１６の補助磁極板３６は、ストッパ２２の前端部５２に対向し、その対向面にはゴムなどの弾性部材６３が装着されている。補助磁極板３６は、プランジャ１６が後退すると、弾性部材６３を介してストッパ２２の前端部５２に当接し、プランジャ１６を停止させる。

従って、プランジャ１６とストッパ２２の当接時には、その衝撃を弾性部材６３によって吸収することができ、プランジャ１６の後退距離を不安定化することなく騒音を低減することができる。

なお、弾性部材６３は、プランジャ１６の補助磁極板３６ではなく、ストッパ２２の前端部５２に装着するものであってもよい。

また、上記した軸受１７としては、その軸受面にフッ素樹脂がコーティングされた滑り軸受が採用されている。この採用により、プランジャ１６の主軸３２と軸受１７との間の摺動音を低減させることが可能となっている。

また、上記したソレノイド１４の固定鉄心３１のベース３７は、モータケース１２の前面側からネジ２６により締結され、固定鉄心３１のケース３８は、後部カバー２０側から金属製のネジ２８により締結されている。即ち、固定鉄心３１は、推力及びその反力が作用する前後方向（＝プランジャ１６の主軸３２と平行）に固定されている。これにより、プランジャ１６の押出途中に生じるケース３８とベース３７との歪みを低減して、過渡的な金属音を低減することができるようになっている。

また、プランジャ１６の可動鉄心３４には円筒状の溝部３４ａが設けられ、この円筒状の溝部３４ａ内に上記戻しバネ４４が挿入されている。即ち、戻しバネ４４はソレノイド１４に内蔵されるため、ソレノイド１４を収納するモータケース１２をコンパクト化することができる。

さらに、戻しバネ４４を固定鉄心３１側に収納しないため、固定鉄心３１側に設けたプランジャ１６の主軸３２を支える軸受１７の全長を長くすることができる。従って、プランジャ１６の外周を後部側で支える軸受を固定鉄心３１に設ける必要がなく、固定鉄心３１の構造を簡略化できる。

なお、可動鉄心３４の溝部３４ａ内に戻しバネ４４を収納すると、可動鉄心３４が前後に移動した時に、戻しバネ４４が外周側に拡張して溝部３４ａの内周面に接触し、接触音が生じる虞がある。

そこで、この実施の形態では、戻しバネ４４の外径と溝部３４ａの内周とのギャップをプランジャ１６の主軸３２と戻しバネ４４の内径とのギャップより大きくしている。これにより、戻しバネ４４の外周と溝部３４ａの内周との間のギャップを確保でき、両者の接触による接触音の発生を防止できるようになっている。なお、戻しバネ４４は内周側に拡張することはないため、主軸３２との接触による騒音は発生しない。

また、モータケース１２と後部カバー２０は、上記したように耐食性や、発生する騒音の周波数域を考慮して樹脂製とされているため、熱伝導が悪く、特に、単位時間当たりのストローク速度が高い場合、内部のソレノイド１４の温度上昇が高くなる傾向にある。そして、後部カバー２０と固定鉄心３１とを結合する複数のネジ２８は金属製のため、熱伝導は良好であるが、大気との接触面積が小さいため、放熱に役立っていない。

そこで、この実施の形態では、上記した金属製のネジ２８をステンレスなどの金属製の放熱板７５を介して後部カバー２０に取り付けている。これにより、ソレノイド１４に発生した熱は、金属製のネジ２８、及び大きな面積の放熱板７５を介して放熱されることになり、ソレノイド自体の温度上昇を低減できる。

なお、上記の金属製の放熱板７５は、単純な円形の平板にネジ２８を貫通させるための貫通穴を設けるだけでよく、製造コストも安価となる。また、単位時間当たりのストローク速度が速い機種のみに上記の放熱板７５を装着し、単位時間当たりのストローク速度が遅い機種は、樹脂製の後部カバー２０のみとすれば、さらに、製品シリーズ全体の製造コストを低減することが可能となる。また、上記の後部カバー２０全体を、アルミ鋳鍛造製やステンレス鋳造品とすれば、より放熱効果を高めることができる。

なお、上記した実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ダイヤフラムポンプ、１２…モータケース、１４…ソレノイド、１６…プランジャ、１８…ダイヤフラム、２０…後部カバー、２２…調整ネジ（ストッパ）、２６，２８…ネジ（固定部材）、３１…固定鉄心、３４…可動鉄心、３２…主軸、３６…補助磁極板、４０…収納凹部、４４…戻しバネ、６３…弾性部材。

Claims

ソレノイドに通電することによりプランジャを戻しバネの付勢力に抗して前進させてダイヤフラムを押し出し、通電を停止することにより前記プランジャを前記戻しバネの付勢力によって後退させて前記ダイヤフラムを戻すように構成されたソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプにおいて、
前記戻しバネの付勢力によって後退される前記プランジャを当接させて停止させるストッパと、
前記プランジャと前記ストッパとの間に介在され、当接時における衝撃を吸収する弾性部材と
を具備することを特徴とするソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ。
前記弾性部材は、前記プランジャの後退方向側の端面、若しくは前記ストッパに設けられることを特徴とする請求項１記載のソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ。
前記ソレノイドを収納するモータケースを備え、
前記ソレノイドは、固定鉄心を有し、
前記モータケースは、前記プランジャの後退方向の端面に対向する後部カバーを有し
この後部カバーに前記ストッパを取り付け、
前記固定鉄心は、その前部側が前記モータケースの前面側、後部側が前記後部カバーにそれぞれ固定部材によって固定されたことを特徴とする請求項１または２記載のソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ。
前記プランジャは前記ソレノイドの固定鉄心に摺動自在に取り付けられる主軸と、この主軸に一体的に設けられる可動鉄心を有し、
前記可動鉄心に円筒状の収納凹部を設け、
前記収納凹部内に前記戻しバネを収納し、
前記戻しバネの外径と前記溝部の内周との間のギャップを前記主軸と前記戻しバネの内径との間のギャップをより大きくしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ。
前記モータケース、前記後部カバー、及び前記ストッパを樹脂製とし、
前記後部カバーと前記固定鉄心を結合する固定具を金属製とし、この固定具を金属製の放熱板を介して前記後部カバーに取り付けたことを特徴とする請求項３または４記載のソレノイド駆動式のダイヤフラムポンプ。