JP2015102017A - 電動ポンプ及びダイヤフラム部材 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる電動ポンプを提供すること。【解決手段】電動ポンプは、駆動軸の周方向に複数設けられた作動部を該駆動軸の回転によって該駆動軸側に傾斜した方向に順次往復運動させて、各作動部に連結された各ダイヤフラム１１が構成する各ポンプ室を順次収縮・膨張させて流体を吸入口から吸入し吐出口から吐出する。ダイヤフラム１１は、カップ状に形成されポンプ室を形成するポンプ室形成部１１ａを有し、該ポンプ室形成部１１ａには、周方向に沿って肉厚部１１ｅが形成され、該肉厚部１１ｅは、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、電動ポンプ及びダイヤフラム部材に関するものである。

従来、電動ポンプとしては、駆動軸の周方向に複数設けられた作動部を該駆動軸の回転によって順次往復運動させて、各作動部に連結された各ダイヤフラムが構成する各ポンプ室を順次収縮・膨張させて流体を吸入口から吸入し吐出口から吐出するものがある（例えば、特許文献１参照）。

又、ダイヤフラムとしては、環状の肉厚部を形成して柔軟性と剛性とを兼備させたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１３３７１６号公報 特開昭６３−５１８８号公報

ところで、上記のような電動ポンプでは、駆動軸の回転によって作動部が駆動軸側に傾斜した方向に順次往復運動し、ダイヤフラムにおける駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも伸張量（ストローク）が大きくなるため、上記のようなダイヤフラムを採用すると、駆動軸から遠い側をも伸張させるためのエネルギーが必要となる。このことは、例えば、駆動軸を駆動するためのモータが大型化する原因となる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる電動ポンプ及びダイヤフラム部材を提供することにある。

上記課題を解決する電動ポンプは、駆動軸の周方向に複数設けられた作動部を該駆動軸の回転によって該駆動軸側に傾斜した方向に順次往復運動させて、各作動部に連結された各ダイヤフラムが構成する各ポンプ室を順次収縮・膨張させて流体を吸入口から吸入し吐出口から吐出する電動ポンプであって、前記ダイヤフラムは、カップ状に形成され前記ポンプ室を形成するポンプ室形成部を有し、該ポンプ室形成部には、周方向に沿って肉厚部が形成され、該肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成される。

同構成によれば、ポンプ室形成部には、周方向に沿って肉厚部が形成されるため、ポンプ室形成部に柔軟性と剛性とを兼備させることができる。しかも、肉厚部は、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成されるため、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。即ち、各ポンプ室を順次収縮・膨張させる電動ポンプでは、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも伸張量（ストローク）が大きくなるが、その動作を妨げ難い構成となるため、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。その結果、例えば、駆動軸を回転させるモータを小型化することができる。

上記電動ポンプにおいて、前記肉厚部は、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも厚さが肉薄に形成されることが好ましい。
同構成によれば、肉厚部は、駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも厚さが肉薄に形成されるため、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも良好に伸張し易くなる。

上記電動ポンプにおいて、前記肉厚部は、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも幅が狭く形成されることが好ましい。
同構成によれば、肉厚部は、駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも幅が狭く形成されるため、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも良好に伸張し易くなる。

上記電動ポンプにおいて、前記肉厚部は、軸方向に並んで複数形成され、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりもそれらの間隔が広く形成されることが好ましい。
同構成によれば、肉厚部は、軸方向に並んで複数形成され、駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりもそれらの間隔が広く形成されるため、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側が駆動軸に近い側よりも良好に伸張し易くなる。

上記電動ポンプにおいて、前記肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記駆動軸から遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されることが好ましい。
同構成によれば、肉厚部は、ポンプ室形成部における駆動軸から遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されるため、より駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。

上記電動ポンプにおいて、前記肉厚部は、周方向に沿って環状に形成されることが好ましい。
同構成によれば、肉厚部は、周方向に沿って環状に形成されるため、周方向に断続的に形成された場合に比べて、ポンプ室形成部の剛性を周方向に連続的に高くすることができる。

上記課題を解決するダイヤフラム部材は、中心軸を中心として周方向に並ぶ複数のダイヤフラムを有したダイヤフラム部材であって、前記ダイヤフラムは、カップ状に形成されポンプ室を形成するポンプ室形成部を有し、該ポンプ室形成部には、周方向に沿って肉厚部が形成され、該肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記中心軸から遠い側が前記中心軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成される。

同構成によれば、電動ポンプに用いることで、電動ポンプを駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。又、複数のダイヤフラムを有したダイヤフラム部材とされるため、各ダイヤフラムを別体とした場合に比べて、部品点数を少なくすることができるとともに、肉厚部の伸張し易い方向を間違えて組み付けることも防止され、組み付け性が良好となる。

本発明の電動ポンプ及びダイヤフラム部材では、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。

一実施形態における電動ポンプの模式断面図。 一実施形態におけるダイヤフラム部材の斜視図。 一実施形態におけるダイヤフラムの側面図。 一実施形態におけるダイヤフラムの断面図。 一実施形態における電動ポンプの動作を説明するための模式断面図。 一実施形態における電動ポンプの動作を説明するための模式断面図。

以下、電動ポンプの一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、電動ポンプ１は、ハウジング本体２と、カバー３と、ダイヤフラム部材４と、吐出ノズル５と、モータ６とを備えている。

ハウジング本体２は、中空の箱状に形成され、その底部（図１中、下部）の軸中心には軸挿通孔２ａが形成され、頂部（図１中、上部）には周方向に等角度（９０°）間隔で４つの貫通孔２ｂが形成されている。尚、図１では、対角線上の（即ち１８０°離間した）２つの貫通孔２ｂのみが図示されている。

カバー３は、板状に形成され、前記ハウジング本体２の頂部に前記ダイヤフラム部材４の一部を挟持しながら固定される。
ダイヤフラム部材４は、４つの前記貫通孔２ｂに対応した位置であって、中心軸Ｌ１を中心として周方向に並ぶ４つのダイヤフラム１１を有している。

詳しくは、図１〜図４に示すように、ダイヤフラム部材４の各ダイヤフラム１１は、カップ状に形成されポンプ室Ｐを形成するポンプ室形成部１１ａと、ポンプ室形成部１１ａの底部から突出した充実体である断面略台形の操作部１１ｂと、操作部１１ｂの底部から突出した被保持部１１ｃとを有する。そして、各ダイヤフラム１１は、図１及び図２に示すように、ポンプ室形成部１１ａの開口部が連結板状部１１ｄにて連結されて１つのダイヤフラム部材４とされ、各ダイヤフラム１１が貫通孔２ｂを介してハウジング本体２内に配置されるとともに連結板状部１１ｄがハウジング本体２とカバー３とにより挟持されて保持されている。

又、前記カバー３において、各ポンプ室形成部１１ａ（ポンプ室Ｐ）と対応した位置には、吸入口３ａと吐出口３ｂとが形成されている。又、カバー３において、吸入口３ａには、ポンプ室Ｐが外部に比べて、負圧となった際に開状態となり正圧となった際に閉状態となる弁１２が設けられ、吐出口３ｂには、ポンプ室Ｐが外部に比べて、負圧となった際に閉状態となり正圧となった際に開状態となる弁１３が設けられている。

吐出ノズル５は、前記カバー３に固定され、全ての吐出口３ｂと連通する吐出室Ｔを構成する吐出室構成部５ａと、該吐出室構成部５ａから筒状に延びるノズル部５ｂとを有する。本実施形態では、このノズル部５ｂの開口が電動ポンプ１の総合吐出口となる。

前記モータ６は、駆動軸６ａを回転駆動可能な電動モータであって、駆動軸６ａが軸挿通孔２ａを介してハウジング本体２内に配置されるようにハウジング本体２の底部に固定されている。

駆動軸６ａには、連結部材１４が固定され、該連結部材１４において前記駆動軸６ａの軸線上からずれた位置には、該軸線上に向かって傾斜する傾斜軸１５が固定されている。そして、傾斜軸１５には、駆動軸６ａの回転によって該駆動軸６ａ側に傾斜した方向に順次往復運動する周方向に複数（本実施形態では４つ）の作動部１６ａを有した作動部材１６が装着されている。

そして、各作動部１６ａには、保持孔１６ｂが形成され、各保持孔１６ｂには前記ダイヤフラム１１の被保持部１１ｃが嵌入されて保持されている。
ここで、本実施形態の各ダイヤフラム１１において、前記ポンプ室形成部１１ａには、周方向に沿って環状の肉厚部１１ｅが形成され、該肉厚部１１ｅは、ポンプ室形成部１１ａにおける前記駆動軸６ａ（中心軸Ｌ１）から遠い側（図３及び図４中、左側）が駆動軸６ａ（中心軸Ｌ１）に近い側よりも伸張し易くなるように形成されている。

詳しくは、図４に示すように、本実施形態の肉厚部１１ｅは、駆動軸６ａから遠い側（図４中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図４中、右側）よりも厚さが肉薄に形成されている。即ち、駆動軸６ａから遠い側（図４中、左側）の厚さＡ１が駆動軸６ａに近い側（図４中、右側）の厚さＡ２よりも薄く形成されている。

又、図３に示すように、本実施形態の肉厚部１１ｅは、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）よりも幅が狭く形成されている。即ち、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）の幅Ｂ１が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）の幅Ｂ２よりも狭く形成されている。

又、図３に示すように、本実施形態の肉厚部１１ｅは、軸方向に並んで２つ形成され、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）よりもそれらの間隔が広く形成されている。即ち、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）の間隔Ｃ１が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）の間隔Ｃ２よりも広く形成されている。

又、本実施形態の肉厚部１１ｅは、駆動軸６ａから遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されている。即ち、前記厚さ（Ａ１，Ａ２）、前記幅（Ｂ１，Ｂ２）及び前記間隔（Ｃ１，Ｃ２）は、駆動軸６ａから遠い側（図３及び４中、左側）から駆動軸６ａに近い側（図３及び４中、右側）に渡って漸次（連続的に）変化するように形成されている。又、本実施形態の肉厚部１１ｅは、断面が円弧状に外側に突出するように形成されている。

次に、上記のように構成された電動ポンプ１の作用について説明する。
モータ６が駆動されて駆動軸６ａが回転すると、傾斜軸１５が傾斜した状態で回転し、それによって作動部材１６の作動部１６ａが駆動軸６ａ側に傾斜した方向に順次往復運動される。すると、各作動部１６ａに連結された各ダイヤフラム１１が構成する各ポンプ室Ｐが順次収縮・膨張されて流体（本実施形態では空気）が吸入口３ａから吸入され吐出口３ｂひいては吐出ノズル５のノズル部５ｂから吐出される。

具体的には、例えば、まず図１に示すように、一方（図１中、左側）のダイヤフラム１１が構成するポンプ室Ｐが収縮されていく際には、該ポンプ室Ｐと対応した吐出口３ｂから流体が吐出される。このとき、１８０°離間した他方（図１中、右側）のダイヤフラム１１が構成するポンプ室Ｐは膨張されていき、該ポンプ室Ｐと対応した吸入口３ａから流体が吸入される。

次に、図５及び図６に示すように、一方（図５及び図６中、左側）のダイヤフラム１１が構成するポンプ室Ｐが膨張されていく際には、該ポンプ室Ｐと対応した吸入口３ａから流体が吸入される。このとき、１８０°離間した他方（図５及び図６中、右側）のダイヤフラム１１が構成するポンプ室Ｐは収縮されていき、該ポンプ室Ｐと対応した吐出口３ｂから流体が吐出される。

このようにして、各ポンプ室Ｐが順次収縮・膨張されて、流体は吸入口３ａから吸入され吐出口３ｂひいては吐出ノズル５のノズル部５ｂから吐出される。
次に、上記実施の形態の特徴的な効果を以下に記載する。

（１）ポンプ室形成部１１ａには、周方向に沿って肉厚部１１ｅが形成されるため、ポンプ室形成部１１ａに柔軟性と剛性とを兼備させることができる。しかも、肉厚部１１ｅは、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａ（中心軸Ｌ１）から遠い側が駆動軸６ａ（中心軸Ｌ１）に近い側よりも伸張し易くなるように形成されるため、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。即ち、各ポンプ室Ｐを順次収縮・膨張させる電動ポンプ１では、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側が駆動軸６ａに近い側よりも伸張量（ストローク）が大きくなるが、その動作を妨げ難い構成となるため、駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。その結果、例えば、駆動軸６ａを回転させるモータ６を小型化することができる。

（２）肉厚部１１ｅは、駆動軸６ａから遠い側（図４中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図４中、右側）よりも厚さが肉薄に形成されるため、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側が駆動軸６ａに近い側よりも良好に伸張し易くなる。

（３）肉厚部１１ｅは、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）よりも幅が狭く形成されるため、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側が駆動軸６ａに近い側よりも良好に伸張し易くなる。

（４）肉厚部１１ｅは、軸方向に並んで２つ形成され、駆動軸６ａから遠い側（図３中、左側）が駆動軸６ａに近い側（図３中、右側）よりもそれらの間隔が広く形成されるため、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側が駆動軸６ａに近い側よりも良好に伸張し易くなる。

（５）肉厚部１１ｅは、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されるため、より駆動するためのエネルギーを抑えながら良好に動作させることができる。

（６）肉厚部１１ｅは、周方向に沿って環状に形成されるため、周方向に断続的に形成された場合に比べて、ポンプ室形成部１１ａの剛性を周方向に連続的に高くすることができる。

（７）複数のダイヤフラム１１を有したダイヤフラム部材４とされるため、各ダイヤフラム１１を別体とした場合に比べて、部品点数を少なくすることができるとともに、肉厚部１１ｅの伸張し易い方向を間違えて組み付けることも防止され、組み付け性が良好となる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、前記厚さ（Ａ１，Ａ２）、前記幅（Ｂ１，Ｂ２）及び前記間隔（Ｃ１，Ｃ２）によって、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側が駆動軸６ａに近い側よりも伸張し易くなるように形成したが、前記厚さ、幅及び間隔の少なくとも１つの構成によって前記遠い側が伸張し易くなるようにしてもよい。

・上記実施形態では、肉厚部１１ｅは、軸方向に並んで２つ形成されるとしたが、これに限定されず、１つとしてもよいし、３つ以上としてもよい。
・上記実施形態では、肉厚部１１ｅは、周方向に沿って環状に形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、周方向に断続的に形成してもよいし、螺旋形状に形成してもよい。

・上記実施形態では、肉厚部１１ｅは、ポンプ室形成部１１ａにおける駆動軸６ａから遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、駆動軸６ａから遠い側の１８０°の範囲で幅が一定に狭く、駆動軸６ａに近い側の１８０°の範囲で幅が一定に広く形成された構成としてもよい。

・上記実施形態では、複数のダイヤフラム１１を有したダイヤフラム部材４としたが、これに限定されず、各ダイヤフラム１１を別体としてそれぞれ組み付けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、ダイヤフラム１１を４つとしたが、これに限定されず、例えば、３つの構成に変更してもよい。尚、この場合、勿論、ハウジング本体２の貫通孔２ｂの数や作動部材１６の作動部１６ａの数を適宜変更する。

３ａ…吸入口、３ｂ…吐出口、６ａ…駆動軸、１１…ダイヤフラム、１１ａ…ポンプ室形成部、１１ｅ…肉厚部、１６ａ…作動部、Ａ１，Ａ２…厚さ、Ｂ１，Ｂ２…幅、Ｃ１，Ｃ２…間隔、Ｌ１…中心軸、Ｐ…ポンプ室。

Claims (7)

1. 駆動軸の周方向に複数設けられた作動部を該駆動軸の回転によって該駆動軸側に傾斜した方向に順次往復運動させて、各作動部に連結された各ダイヤフラムが構成する各ポンプ室を順次収縮・膨張させて流体を吸入口から吸入し吐出口から吐出する電動ポンプであって、
   前記ダイヤフラムは、カップ状に形成され前記ポンプ室を形成するポンプ室形成部を有し、該ポンプ室形成部には、周方向に沿って肉厚部が形成され、該肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
2. 請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
   前記肉厚部は、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも厚さが肉薄に形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の電動ポンプにおいて、
   前記肉厚部は、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりも幅が狭く形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
   前記肉厚部は、軸方向に並んで複数形成され、前記駆動軸から遠い側が前記駆動軸に近い側よりもそれらの間隔が広く形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
   前記肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記駆動軸から遠い側ほど漸次伸張し易くなるように形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
   前記肉厚部は、周方向に沿って環状に形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
7. 中心軸を中心として周方向に並ぶ複数のダイヤフラムを有したダイヤフラム部材であって、
   前記ダイヤフラムは、カップ状に形成されポンプ室を形成するポンプ室形成部を有し、該ポンプ室形成部には、周方向に沿って肉厚部が形成され、該肉厚部は、前記ポンプ室形成部における前記中心軸から遠い側が前記中心軸に近い側よりも伸張し易くなるように形成されたことを特徴とするダイヤフラム部材。