JP2013036350A

JP2013036350A - ダイヤフラムポンプ

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Publication number: JP2013036350A
Application number: JP2011170731A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Itahara; 一毅板原
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP5846798B2

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り、かつモータの組付け作業における自動組立の導入を容易にする。
【解決手段】モータ２の外周面には、永久磁石６をヨーク３の所定の位置に取り付けるための突当部３ａを押し込み加工により形成するときに同時に形成される複数個の凹部７が設けられている。モータ２をダイヤフラムホルダー２０内に嵌入させ、ダイヤフラムホルダー２０の軸線方向（矢印Ａ方向）に押し込む。ダイヤフラムホルダー２０を弾性変形させながら、凹部７をダイヤフラムホルダー２０の突起２０ｃに係合させることにより、モータ２がダイヤフラムホルダー２０に取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、血圧計や家電製品等に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。

従来のダイヤフラムポンプとしては、マウンターの底部に取り付けられたモータと、このモータのマウンター内に臨む出力軸に軸着されたクランクと、このクランクの出力軸から偏位した部位に傾斜した状態で一端部が固定された駆動軸と、この駆動軸の他端部に中央部が枢支され駆動軸の回転にともなって揺動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子に取り付けられ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を備え、モータの駆動によってクランクが回転し、駆動軸が傾斜方向を変えながら回転することにより、駆動子が揺動動作してポンプ室が拡縮することでポンプ作用を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２３０７６１号公報

上述したような従来のダイヤフラムポンプにおいては、モータをマウンターの底部にねじによって固定する構造であるため、固定するためのねじが必要になり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。また、ねじ止めによってモータをマウンターに固定するため、固定作業の自動化を導入することが難しいといった問題もある。

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り、かつ組付け作業時における自動組立の導入を容易にすることにある。

この目的を達成するために、本発明は、駆動源としてのモータと、このモータの出力軸と一体的に回転するクランクと、このクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記吸入通路に設けられ前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路に設けられ吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラムを保持する筒状の弾性変形可能なダイヤフラムホルダーを備え、このダイヤフラムホルダーに、モータの外周部に形成された凹部と係合する突起を設けたものである。

本発明は、前記発明において、前記ダイヤフラムホルダーに、前記ダイヤフラムホルダーの突起に前記モータの凹部が係合するときに前記モータの天井部が突き当たる突当面を設けたものである。

本発明は、前記発明のうちのいずれかの発明において、前記モータは、筒状のヨークと、このヨークの内面に取り付けられた永久磁石と、この永久磁石に囲まれ前記出力軸に軸着されたロータとを備え、前記凹部は、前記ヨークに前記永久磁石を圧入するとき、当該永久磁石を所定の位置に係止する突当部を設けるために形成される凹部であることを特徴とするものである。

本発明によれば、モータをダイヤフラムホルダー内に嵌入させ、ダイヤフラムホルダーを弾性変形させながら突起を凹部に係合させることにより、モータをダイヤフラムホルダーに取り付けることができるため、モータをダイヤフラムホルダーに取り付けるためのねじが不要になるとともに、モータを取り付けるためのマウンターも不要になるので部品点数が削減される。また、モータをダイヤフラムホルダーの筒部内に嵌入させた状態で、モータをダイヤフラムホルダーの軸線方向に沿って略直線状に移動させることにより、モータをダイヤフラムホルダーに取り付けることができるため、組付け作業時における自動組立の導入が容易になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、モータをダイヤフラムホルダー内に嵌入させ、モータの天井部がダイヤフラムホルダーの係止面に係止されると突起に凹部が係合するので、モータの取付けが確実かつ容易になり、かつ組付け作業時における自動組立の導入が容易になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、ヨークに永久磁石を取り付けるときに当該永久磁石を係止する突当部を形成するのと同時に形成される凹部を利用するため、新たにモータに凹部を形成するための作業が不要になる。

本願発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。本願発明に係るダイヤフラムポンプにおけるモータの断面図である。本願発明に係るダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムホルダーの断面図である。本願の第２の実施の形態に係るダイヤフラムポンプの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４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。
〔実施の形態１〕

先ず、図１〜図３を用いて本発明の第１の実施の形態について説明する。図１に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源としてのモータ２を備えている。モータ２は、図２に示すように下方が開口したキャップ状のヨーク３と、ヨーク３の開口を閉塞する底板４とによって形成されたモータハウジング５を備えている。ヨーク３の筒部の上部の外周面には、押し込み加工によってヨーク３の内側に向かって突当部３ａを突設するとき、同時に形成される凹部７が円周方向に複数個設けられている。これら複数個の凹部７は矢印Ａ方向の位置（図中高さ方向の位置）が互いに同一の位置に位置付けられている。６はヨーク３の内周面に取り付けられた永久磁石であって、ヨーク３に下方から圧入され上端面６ａが突当部３ａに係止されることによりヨーク３の所定の位置に取り付けられる。

８は出力軸であって、ヨーク３の天井部３ｂの中央部に設けた開口に固定された軸受９と、底板４の中央部に固定された軸受１０とによって回転自在に支持されている。底板４の中央部には、軸受１０の軸受孔を閉塞し出力軸８の非駆動端８ａを係止するスラスト受け４ａが設けられており、出力軸８の駆動端部８ｂが軸受９から上方に向かって突出している。出力軸８の中央部には、外周面が永久磁石６に対して一定の間隔をおいて対向するロータ１２が軸着されており、ロータ１２の下方には整流子１３が軸着されている。

図１において、１５は略円柱状に形成されたクランクであって、中央部にモータ２の出力軸８の駆動端部８ｂが固定され、出力軸８と一体的に回転する。１６は駆動軸であって、下端部がクランク１５の駆動端部８ｂが取り付けられた部位から偏心した部位に傾斜した状態で取り付けられている。

１７は中央部に非貫通穴１７ａが設けられた駆動体であって、上端部に平面視における円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて、非貫通穴１７ａと直交する方向に突設された三つの駆動子１７ｂ（二つの駆動子１７ｂは図示せず）が一体に設けられている。これら駆動子１７ｂは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１７ｃが設けられている。

この駆動体１７は、非貫通穴１７ａに駆動軸１７の上部が嵌挿されることにより、この駆動軸１６に回転自在に枢支されており、モータ２を駆動させることによりクランク１５を回転させると、駆動軸１６が傾斜方向を変えながら回転し、この駆動軸１６を介して三つの駆動子１７ｂの揺動端部が順次上下方向に揺動する。

２０は樹脂によって下方が開口し逆有底円筒状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、図３に示すように天井部に円筒状に形成された三つの保持筒２０ａ（二つの保持筒２０ａは図示せず）が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。このダイヤフラムホルダー２０の円筒部２０ｂの内径は、モータ２の外径よりもわずかに大きく形成されている。

また、このダイヤフラムホルダー２０の円筒部２０ｂの下部側の内周面には、上述したモータ２の凹部７に係合する突起２０ｃが円筒部２０ｂの径の中心方向（半径方向）に向かって複数個突設されている。このダイヤフラムホルダー２０は、後述するようにモータ２を嵌入させ、突起２０ｃに凹部７を係合させる際に弾性変形する。

図１において、２１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２１ａが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２１ａ（二つのダイヤフラム部２１ａは図示せず）の下部にはピストン部２１ｂが一体に設けられ、ピストン部２１ｂの下端には細径部２１ｃが一体に設けられている。

２２は略円板状に形成されたバルブホルダーであって、外周縁に円筒部２２ａが一体に立設され、この円筒部２２ａの内周縁には、吸入通路としての三組の吸入孔２２ｂ（二組の吸入孔２２ｂは図示せず）が円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて形成されている。また、このバルブホルダー２２の中央部には、係合凸部２２ｃが一体に立設されており、この係合凸部２２ｃの周りには、吐出通路としての三組の吐出孔２２ｄ（二組の吐出孔２２ｄは図示せず）が円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられているとともに、仕切壁２２ｅが円筒部２２ａと同心円上に一体に立設されている。

図１において、２３はバルブホルダー２２に取り付けられ吸入孔２２ｂ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、後述するポンプ室２６から吸入孔２２ｂへの流体の逆流を規制する。２４は係合凸部２２ｃに取り付けられ吐出孔２２ｄを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出口２５ｃからポンプ室２６への流体の逆流を規制する。

２５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２５ａが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部２５ａと同心円上の平面視リング状の仕切壁２５ｂが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体２５の天井部の中央部には、吐出口２５ｃが形成された吐出用筒部２５ｄ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２５ｅが形成された吸入用筒部２５ｆ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。図１において、予め、バルブホルダー２２に吸入用弁体２３を取り付けるとともに、係合凸部２２ｃに吐出用弁体２４を取り付け、バルブホルダー２２に蓋体２５を重ねて溶着等により密閉し、バルブホルダー組立体３０を形成する。この状態で、互いの円筒部２２ａ，２５ａが対向するとともに、互いの仕切壁２２ｅ，２５ｂが対接し、吸入孔２２ｂと吸入口２５ｅとが連通され、吐出孔２２ｄと吐出口２５ｃとが連通される。

次いで、ダイヤフラム２１のダイヤフラム部２１ａのそれぞれをダイヤフラムホルダー２０の各保持筒２０ａ内に挿入して、ダイヤフラム２１をダイヤフラムホルダー２０上に載置する。この状態で、各ピストン部２１ｂの細径部２１ｃを駆動体１７の各駆動子１７ｂの取付孔１７ｃに取り付けることにより、駆動体１７とダイヤフラム２１がダイヤフラムホルダー２０に組み付けられる。

次いで、クランク１５に駆動軸１６の下部を固定し、このクランク１５をモータ２の出力軸８の駆動端部８ｂに軸着する。この状態で、モータ２をダイヤフラムホルダー２０の下方から嵌入させ、モータ２をダイヤフラムホルダー２０の軸線方向（矢印Ａ方向）に移動させるように圧入させて押し込み、ダイヤフラムホルダー２０を弾性変形させながら、ダイヤフラムホルダー２０の突起２０ｃにモータ２の凹部７を係合させる。この係合によって、クランク１５がダイヤフラムホルダー２０内に臨むように、モータ２がダイヤフラムホルダー２０に取り付けられる。同時に、駆動軸１６の上部を駆動体１７の非貫通穴１７ａ内に嵌挿させることにより、ダイヤフラムホルダー組立体３１が形成される。

このダイヤフラムホルダー組立体３１にバルブホルダー組立体３０を重ね、ポンプ組立体３２を形成し、ダイヤフラムホルダー２０、ダイヤフラム２１、バルブホルダー２２および蓋体２５を積層状態として図示を省略したばね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。この状態で、バルブホルダー２２とダイヤフラム２１の各ダイヤフラム部２１ａとによって、三つのポンプ室２６（二つのポンプ室２６は図示せず）が形成され、各ポンプ室２６にバルブホルダー２２の三組の吐出孔２２ｄおよび三組の吸入孔２２ｂのそれぞれが対応する。

このように、モータ２をダイヤフラムホルダー２０に取り付けるのに、従来必要としていたねじが不要になるとともに、モータ２を取り付けるためのマウンターも不要になるので部品点数が削減される。また、モータ２をダイヤフラムホルダー２０内に嵌入させた状態で、モータ２をダイヤフラムホルダー２０の軸線方向に沿って略直線状に移動させることにより、モータ２をダイヤフラムホルダー２０に取り付けることができるため、モータ２の組付け作業時における自動組立の導入が容易になる。また、ヨーク３に永久磁石６を取り付けるとき、当該永久磁石６を係止する突当部３ａを設けるために形成される凹部７を利用するため、新たにモータ２に凹部を形成するための作業が不要になる。

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８を介してクランク１５を回転させると、駆動体１７の三つの駆動子１７ｂ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１７ｂの揺動端部が下方に移動すると、ピストン部２１ｂを介して一つ目のポンプ室２６が拡張するので、そのポンプ室２６内のエアーが負圧状態になる。

したがって、吸入用弁体２３による吸入孔２２ｂの閉塞が解除され吸入孔２２ｂが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体２５の吸入口２５ｅを通って吸入されたエアーは、一つ目のポンプ室２６内に流入する。

次に、拡張した一つ目のポンプ室２６の駆動子１７ｂの揺動端部が上方に移動すると、一つ目のポンプ室２６は収縮するから、一つ目のポンプ室２６内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２４による吐出孔２２ｄの閉塞が解除され吐出孔２２ｄが開放されるから、一つ目のポンプ室２６内のエアーは吐出孔２２ｄから吐出口２５ｃを通って、エアーチューブ等に接続された加圧対象物（いずれも図示せず）に供給される。

さらに、出力軸８を介してクランク１５が回転し、二つ目の駆動子１７ｂ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２６が拡張するので、そのポンプ室２６内のエアーが負圧状態になる。したがって、外部の大気から蓋体２５の吸入口２５ｅを通って吸入されたエアーは、拡張した二つ目のポンプ室２６内に流入する。

次に、拡張した二つ目のポンプ室２６の駆動子１７ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室２６は収縮するから、ポンプ室２６内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２４による吐出孔２２ｄの閉塞が解除され吐出孔２２ｄが開放されるから、二つ目のポンプ室２６内のエアーは吐出孔２２ｄから吐出口２５ｃを通って、エアーチューブ等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸８を介してクランク１５が回転し、三つ目の駆動子１７ｂ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２６が拡張するので、そのポンプ室２６内のエアーが負圧状態になる。したがって、外部の大気から蓋体２５の吸入口２５ｅを通って吸入されたエアーは、拡張した三つ目のポンプ室２６内に流入する。

次に、拡張した三つ目のポンプ室２６の駆動子１７ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室２６は収縮するから、ポンプ室２６内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２４による吐出孔２２ｄの閉塞が解除され吐出孔２２ｄが開放されるから、三つ目のポンプ室２６内のエアーは吐出孔２２ｄから吐出口２５ｃを通って、エアーチューブ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２６が順次拡縮動作をするので、吐出口２５ｃから加圧対象物に対して脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。
〔実施の形態２〕

次に、図４を用いて本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態が上述した第１の実施の形態と異なる点は、ダイヤフラムホルダー２０の天井部２０ｄの周縁部に、有底円筒状の突当体２０ｅを下方に向かって一体に突設している点にある。この突当体２０ｅの底部２０ｆの下面は、モータ２を下方からダイヤフラムホルダー２０内に嵌入させ、モータ２をダイヤフラムホルダー２０の軸線方向（矢印Ａ方向）に移動させるように押し込み、ダイヤフラムホルダー２０を弾性変形させながら、ダイヤフラムホルダー２０の突起２０ｃにモータ２の凹部７を係合させると、モータ２の天井部３ｂが突き当たる突当面２０ｇとして機能する。

したがって、ダイヤフラムホルダー２０の下方側から嵌入されたモータ２は、天井部３ｂが突当面２０ｇに突き当たると、モータ２の凹部７にダイヤフラムホルダー２０の突起２０ｃが係合する。このため、ダイヤフラムホルダー２０へのモータ２の取付作業が確実かつ容易になるとともに、組付け作業時における自動組立の導入が容易になる。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室２６を三つ備えた、いわゆる三気筒の例を挙げたが、二気筒以下または四気筒以上のダイヤフラムポンプに適用できることは勿論である。また、吸入用弁体２３および吐出用弁体２４をダイヤフラム２１と別体に設けた例を説明したが、ダイヤフラム２１に一体に形成されたものでもよい。また、ダイヤフラムホルダー２０は円筒状に形成したが、モータ２の平面視における形状に対応させて楕円筒状であったり、角筒状としてもよく、要はモータ２がモータ保持部１６またはマウンター１５に嵌入する形状であればよい。また、本実施の形態においては、ダイヤフラムホルダー２０の突起２０ｃに係合する凹部７を、ヨーク３に永久磁石６を取り付けるとき、当該永久磁石６を係止する突当部３ａを設けるために形成される凹部を利用したが、これに限定されずヨーク３に形成される他の凹部を利用してもよいことは勿論である。さらに、本実施の形態においては、駆動軸１６の一端部がクランク１５に固定され、他端部が駆動体１７の非貫通穴１７ａに枢支された構造としているが、駆動軸の一端部をクランクに枢支し、他端部を駆動体に固定した構造としてもいいし、駆動軸の中央部を駆動体に固定し、上下端をダイヤフラムホルダーとクランクとのそれぞれに枢支する構造としてもいいし、駆動軸自体を駆動体と一体形成したものでもよく、種々の設計変更が可能であり、要はクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムとが備えられていればよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、３…ヨーク、３ａ…突当部、３ｂ…天井部、６…永久磁石、７…凹部、８…出力軸、１２…ロータ、１５…クランク、１６…駆動軸、１７…駆動体、１７ｂ…駆動子、２０…ダイヤフラムホルダー、２０ｂ…円筒部、２０ｃ…突起、２０ｅ…突当体、２０ｇ…突当面、２１…ダイヤフラム、２１ａ…ダイヤフラム部、２２…バルブホルダー、２３…吸入用弁体、２４…吐出用弁体、２５…蓋体、２６…ポンプ室、３０…バルブホルダー組立体、３１…ダイヤフラムホルダー組立体、３２…ポンプ組立体。

Claims

駆動源としてのモータと、このモータの出力軸と一体的に回転するクランクと、このクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記吸入通路に設けられ前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路に設けられ吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
前記ダイヤフラムを保持する筒状の弾性変形可能なダイヤフラムホルダーを備え、このダイヤフラムホルダーに、モータの外周部に形成された凹部と係合する突起を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記ダイヤフラムホルダーに、前記ダイヤフラムホルダーの突起に前記モータの凹部が係合するときに前記モータの天井部が突き当たる突当面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。
前記モータは、筒状のヨークと、このヨークの内面に取り付けられた永久磁石と、この永久磁石に囲まれ前記出力軸に軸着されたロータとを備え、
前記凹部は、前記ヨークに前記永久磁石を圧入するとき、当該永久磁石を所定の位置に係止する突当部を設けるために形成される凹部であることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。