JP2013019296A

JP2013019296A - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP2013019296A
Application number: JP2011152505A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fukami; 正深美
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: JP5846786B2

Abstract

【課題】ダイヤフラムポンプにおいて、部品点数の削減を図る。
【解決手段】モータ２の出力軸２ａが軸着されたクランク４の上面には、出力軸２ａを中心としたリング状の係入溝５が設けられている。駆動体７には駆動突起９ｂが一体形成され、駆動突起９ｂの下端部９ｃが係入溝５に係入されることにより、軸線９ｄが傾斜した状態となる。クランク４の回転によって、係入溝５内に設けられた係合部が下端部９ｃに係合するので、駆動突起９ｂはクランク４の回転に追従して軸線９ｄが傾斜方向を変えながら回転する。したがって、駆動体７の駆動子７ａに取り付けられたダイヤフラム部１２ａが上下に移動することにより、ポンプ室１８が収縮・拡張するのでポンプ作用が行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、血圧計や家電製品等に供給する流体を加圧または減圧するためのダイヤフラムポンプに関するものである。

この種のダイヤフラムポンプとしては、駆動源としてのモータと、このモータの駆動によって回転するクランクと、このクランクの回転中心から偏位した部位に、一端部がクランクの回転軸に対して傾斜した状態で固定される駆動軸と、この駆動軸の他端部が嵌挿される非貫通穴が設けられ当該駆動軸に回転自在に枢支される駆動体と、この駆動体の各揺動端部にポンプ室を形成するためのダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたダイヤフラムポンプでは、モータの駆動によってクランクが回転すると、駆動軸が傾斜方向を変えながらモータの出力軸の周りを回転することにより、駆動体の各揺動端部が順次往復移動する。したがって、各ポンプ室が順次拡縮するので、ポンプ室が拡張することにより大気からエアーがポンプ室内に吸入され、次いで、ポンプ室が収縮することによりポンプ室内のエアーが加圧対象物である血圧計等へ供給されるものである。

特許第２５５１７５７号公報

上述したようなダイヤフラムポンプにおいては、クランクの回転動作を揺動動作として駆動体に伝達する駆動軸を必要とし、この駆動軸が駆動体とは別部材で構成されているため、部品点数を削減することができないという問題があった。

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、その目的は、部品点数の削減を図ることにある。

この目的を達成するために、本発明は、ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部を往復移動させ前記ポンプ室を拡縮するように揺動動作する駆動体と、モータを駆動源として回転するクランクとを備え、
前記駆動体を樹脂によって形成し、この駆動体に駆動突起を一体に形成し、
前記駆動突起は、前記クランクの回転軸から偏位した部位で、当該回転軸に対して傾斜した状態で回転自在に枢支されているものである。

本発明は、前記発明において、前記クランクに前記駆動突起が係入される係入溝を設け、この係入溝は、クランクの回転軸を中心としたリング状に形成され、この係入溝に、前記クランクの回転によって前記駆動突起に係合し当該駆動突起をクランクの回転に追従させるための係合部を設けたものである。

本発明によれば、駆動突起が駆動体に一体形成されているため駆動突起を別部材とする必要がないから部品点数を削減することができるとともに、従来のように駆動軸をクランクに傾斜した状態で軸着する工程が不要になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、駆動突起を穴ではなくリング状に形成した係入溝に係入するため、係入作業が容易となり組立の作業性が向上する。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図で、一つのポンプ室が拡張した状態を示す。本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図で、一つのポンプ室が収縮した状態を示す。本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるクランクを示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は正面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）におけるIII（Ｃ）-III（Ｃ）線断面図、同図（Ｄ）は斜視図である。本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体を示し、同図（Ａ）は下方から視た斜視図、同図（Ｂ）は正面図である。本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は底面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプを実際に使用する際の上・下とは必ずしも一致するものではない。

図１に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２を備えている。このモータ２は、有底円筒状に形成されたケース３の底部３ａの外側に、出力軸２ａが底部３ａに設けた軸孔からケース３内に臨むように、ボルトによって取り付けられている。

４は略円柱状に形成されたクランクであって、図３（Ｃ）に示すように底面の中央部に鉛直方向に延在しモータ２の出力軸２ａが圧入されて軸着される非貫通穴４ａが設けられている。このクランク４の上面には、非貫通穴４ａ（クランク４の回転軸）を中心とした円周方向に延在する平面視リング状の係入溝５が形成されている。この係入溝５の非貫通穴４ａ側の壁面５ａは、同図（Ｃ）に示すように、鉛直方向に対して上方に向かって非貫通穴４ａ（クランク４の中心）側に角度αだけ傾斜している。この係入溝５内の一部には、クランク４を回転させることにより、係入溝５内に係入される後述する駆動突起９ｂの下端部９ｃが係合し、当該駆動突起９ｂをクランク４の回転に追従して回転させる係合部５ｂがクランク４と一体成形されている。

また、クランク４の上面で係入溝５に囲まれた部位、すなわちクランク４の上面の中央部には、円錐形に形成された案内部６が立設されており、この案内部６の側面６ａは、断面が鉛直方向から上記角度αよりも大きい角度βによって傾斜している。この案内部６の側面６ａの下端と、上記した係入溝５の内周面５ａの上端とは連設されている。

７は駆動体であって、厚み方向と直交する方向に突設された三つの駆動子７ａが、図５（Ａ）に示すように平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて一体に設けられている。これら駆動子７ａは、図４（Ｂ）に示すように基端部から揺動端部側に向かっていずれも同じ角度だけ下方にわずかに傾斜するように形成され、各揺動端部にはダイヤフラム部取付孔７ｂが設けられている。

また、この駆動体７の上面の中央部には、図４（Ｂ）に示すように上端部が半球状に形成された揺動支点用の支持突起８が上方に突設されている。さらに、駆動体７の下面の中央部には、円柱状に形成された支持部９と、この支持部９の下端に設けられた円錐台状に形成された非摺接部９ａと、この非摺接部９ａの下端に設けられた駆動突起９ｂとが、樹脂によって駆動体７に一体形成されており、駆動突起９ｂの下端部９ｃは半球状に形成されている。支持部９の軸線９ｄは、駆動子７ａの延在方向と略直交する方向を指向し、駆動突起９ｂと支持突起８とは、駆動体７を挟んで互いに反対方向を指向するように、軸線９ｄ上に設けられている。また、駆動突起９ｂの全長Ｌ２が係入溝５の深さＬ１よりも長く形成されている。

図１において、１０は逆有底円筒状に形成され後述するダイヤフラム１２を保持するダイヤフラムホルダーであって、天井部１１の下面の中央部には、上記した支持突起８を傾動自在かつ回転自在に支持する凹部１１ａが形成されている。また、この天井部１１には、円筒状に形成された三つの保持筒１１ｂ（一つの保持筒１１ｂのみ図示）が平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

１２はゴム等の柔軟性を有する材料によって略円板状に形成されたダイヤフラムであって、薄肉状に形成された三つのダイヤフラム部１２ａが平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。このダイヤフラム部１２ａの下部にはピストン部１２ｂが一体に設けられ、ピストン部１２ｂの下端には細径部１２ｃが一体に設けられている。

１３は円筒部１３ａを有する略有底円筒状に形成された隔壁体としてのバルブホルダーであって、底部の上面の中央部に係合凸部１３ｂが突設され、この係合凸部１３ｂの周りには円筒状の仕切壁１３ｃが立設されている。また、このバルブホルダー１３の底部には、係合凸部１３ｂの周りに平面視において円周方向に等角度（１２０°）をおいた三つの吐出孔１３ｄ（一つの吐出孔１３ｄのみ図示）が設けられているとともに、仕切壁１３ｃの周りに平面視において円周方向に等角度（１２０°）をおいた三つの吸入孔１３ｅ（一つの吸入孔１３ｅのみ図示）が設けられている。

図１および図２において、１４は係合凸部１３ｂに取り付けられ吐出孔１３ｄを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出用空間２０からポンプ室１８内への流体の逆流を規制する。１５はバルブホルダー１３の底部に取り付けられ吸入孔１３ｅを開閉するアンブレラ状に形成された吸入用弁体であって、ポンプ室１８内から吸入孔１３ｅへの流体の逆流を規制する。

図１および図２において、１６は逆有底円筒状に形成された蓋体であって、外周縁に円筒部１６ａが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部１６ａと同心円上で円筒状に形成された仕切壁１６ｂが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体１６の天井部の中央部には、吐出口１６ｃが形成された吐出用筒部１６ｄが一体に立設されており、天井部の周縁の一部には、吸入口１６ｅが形成された吸入用筒部１６ｆが一体に立設されている。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプの組立方法について説明する。予め、バルブホルダー１３に吸入用弁体１５を取り付けるとともに、係合凸部１３ｂに吐出用弁体１４を取り付け、バルブホルダー１３に蓋体１６を重ねて溶着等により密閉し、バルブホルダー組立体１７を形成する。この状態で、蓋体１６とバルブホルダー１３との間に、吸入孔１３ｅと吸入口１６ｅとを連通させる平面視リング状の吸入用空間１９が形成されるとともに、吐出孔１３ｄと吐出口１６ｃとを連通させる吐出用空間２０が形成される。また、モータ２をケース３にボルト（図示せず）によって取り付け、このモータ２の出力軸２ａにクランク４の非貫通穴４ａを圧入することにより、クランク４を出力軸２ａに固定する。

次いで、ダイヤフラム１２のダイヤフラム部１２ａのそれぞれをダイヤフラムホルダー１０の各保持筒１１ｂ内に挿入して、ダイヤフラム１２をダイヤフラムホルダー１０上に載置する。次いで、各ピストン部１２ｂの細径部１２ｃを駆動体７の各駆動子７ａの取付孔７ｂに取り付け、駆動体７の揺動支点軸８をダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに当接させることにより、駆動体７とダイヤフラム１２がダイヤフラムホルダー１０に組み付けられ、ダイヤフラムホルダー組立体２２が形成される。

このダイヤフラムホルダー組立体２２にバルブホルダー組立体１７を重ね、ポンプ組立体２３を形成する。この状態で、バルブホルダー１３とダイヤフラム１２の各ダイヤフラム部１２ａとによって、三つのポンプ室１８（一つのポンプ室１８のみ図示）が形成され、各ポンプ室１８にバルブホルダー１３の三組の吐出口１３ｄおよび吸入口１３ｅのそれぞれが対応する。次いで、このポンプ組立体２３をケース３の上方から降下させ、ケース３上にポンプ組立体２３を載置することにより、駆動体７の駆動軸９ｂの下端部９ｃをクランク４の係入溝５に係入させる。このとき、クランク４の係入溝５に囲まれた部位に円錐状の案内部６が設けられ、かつ案内部６の側面６ａの下端と係入溝５の内周面５ａの上端とが連設されている。したがって、駆動軸９ｂの下端部９ｃが案内部６の側面６ａに当接し、この側面６ａに案内されながら降下し、下端部９ｃが係入溝５内に係入される。

この状態で、図２に示すように駆動体７の下端は駆動軸９ｂを介して係入溝５に支持され、上端は揺動支点軸８がダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに当接し、係入溝５に係入された駆動軸９ｂは非貫通穴４ａ側の壁面５ａに倒れ込み、駆動軸９ｂの軸線９ｄは鉛直方向から角度αだけ傾斜している。また、駆動軸９ｂの全長Ｌ２が係入溝５の深さＬ１よりも長く形成され、非摺接部９ａの周面が角度βによって傾斜していることにより、非摺接部９ａの周面が案内部６から離間し案内部６と非接触状態になっている。

このように、駆動軸９ｂを穴ではなくリング状に形成した係入溝５に挿入するため、挿入作業が容易となり組立の作業性が向上する。したがって、駆動体７を降下させるだけでクランク４の係入溝５に駆動軸９ｂの下端部９ｃが係入されるため、従来のように鉛直方向に対して傾斜した駆動軸に、非貫通穴の開口部を下方に指向させた状態で、駆動軸の上方から当該駆動軸に非貫通穴を嵌め合わすといった面倒で熟練を要する作業が不要になる。しかも、係入溝５内に駆動軸９ｂの下端部９ｃを案内する案内部６を設けたことにより、より確実に下端部９ｃを係入溝５内に係入させることができるため、組付けの自動化を容易に導入することが可能になる。

ポンプ組立体２３とケース３とをばね（図示せず）によって一体化することにより、ダイヤフラムポンプ１が形成される。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１におけるポンプ作用について説明する。モータ２を駆動し、出力軸２ａを介してクランク４を回転させると、係入溝５の係合部５ｂが駆動突起９ｂの下端部９ｃに係合するので、駆動突起９ｂは係合部５ｂに係合した状態でクランク４の回転に追従して軸線９ｄの傾斜方向を変えながら回転する。したがって、三つの駆動子７ａのそれぞれの揺動端部が順次上下方向に揺動する。

一つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動すると、図１に示すようにピストン部１２ｂを介して一つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、一つ目のポンプ室１８内に流入する。

次に、拡張した一つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、図２に示すように一つ目のポンプ室１８は収縮するから、一つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、一つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸２ａを介してクランク４が回転し、二つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動することにより二つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、二つ目のポンプ室１８内に流入する。

次に、拡張した二つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、ポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、二つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸２ａを介してクランク台５が回転し、三つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動することにより三つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、三つ目のポンプ室１８内に流入する。

次に、拡張した三つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、三つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、三つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。このように、三つのポンプ室１８が順次拡縮動作をするので、吐出口１６ｃから加圧対象物に脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。

しかも、駆動子７ａの揺動動作は、駆動体７の上端が支持突起８を介してダイヤフラムホルダー１０の凹部１１ａに支持され、支持突起８を揺動中心として揺動動作するため、各駆動子７ａの揺動幅が一定となり安定した揺動動作が得られる。このため、各ポンプ室１８の拡縮動作にばらつきがなく安定することにより、各ポンプ室１８から供給されるエアーの量が一定するから、供給されるエアーによる脈流を規制することができる。

本発明によれば、駆動突起９ｂを駆動体７に一体形成しているため駆動突起９ｂを別部材とする必要がないから部品点数を削減することができるとともに、従来のように駆動軸をクランク４に傾斜した状態で軸着する工程が不要になる。

なお、本実施の形態においては、クランク４に円周方向に延在する係入溝５を形成したが、係入溝５の替わりに非貫通穴４ａから偏位した位置で非貫通穴４ａに対して傾斜し、駆動突起９ｂを挿入することにより駆動突起９ｂが回転自在に枢支される非貫通穴としてもよい。また、本実施の形態においては、ポンプ室１８を三つ備えた、いわゆる三気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、二気筒以下、または四気筒以上のダイヤフラムポンプにも適用できることは勿論である。また、係合部５ｂをクランク４と一体成形するようにしたが、係合部５ｂを摺動材等によってクランク４とは別部材で形成し、クランク４の係入溝５に嵌合等によって固定するようにしてもよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、４…クランク、５…係入溝、５ｂ…係合部、６…案内部、７…駆動体、７ａ…駆動子、８…支持突起、９ｂ…駆動突起、１０…ダイヤフラムホルダー、１１ａ…凹部、１２…ダイヤフラム、１２ａ…ダイヤフラム部、１３…バルブホルダー（隔壁体）、１３ｄ…吐出孔、１３ｅ…吸入孔、１４…吐出用弁体、１５…吸入用弁体、１６…蓋体、１６ｃ…吐出口、１６ｅ…吸入口、１７…ダイヤフラム組立体、１８…ポンプ室。

Claims

ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部を往復移動させ前記ポンプ室を拡縮するように揺動動作する駆動体と、モータを駆動源として回転するクランクとを備え、
前記駆動体を樹脂によって形成し、この駆動体に駆動突起を一体に形成し、
前記駆動突起は、前記クランクの回転軸から偏位した部位で、当該回転軸に対して傾斜した状態で回転自在に枢支されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記クランクに前記駆動突起が係入される係入溝を設け、
この係入溝は、クランクの回転軸を中心としたリング状に形成され、
この係入溝に、前記クランクの回転によって前記駆動突起に係合し当該駆動突起をクランクの回転に追従させるための係合部を設けたことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。