JP2017210941A - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】保守性に優れたシンプルな構造のダイアフラムポンプを提供する。
【解決手段】ダイアフラムポンプは、ダイアフラムに取り付けられたピストン５を前進させるピストン駆動手段を除いて、他の部材をユニットとして一体化した点を特徴としている。そしてダイアフラムユニット１は、ダイアフラム室２１、入口ポート２３、出口ポート２５等が設けられたユニット本体と、ピストンを、ユニット本体に対して往復動自在に支持するピストン支持部材６とで構成されている。更に、ピストン支持部材には、圧縮コイルバネ６２の反発力を利用してピストンを後退させ、入口ポートから液体を自律的に吸い込む自律吸込機構と、圧縮コイルバネ６４の反発力を利用して、ダイアフラム室内の圧力が高まったときに圧力の上昇を抑えるダンパ機構とが組み込まれている。
【選択図】図３

Description

本発明は、インク等の液体の移送に用いるダイアフラムポンプに関する。

ダイアフラムポンプは容積移送式ポンプの一種であり、ゴム製や樹脂製の膜で形成されたダイアフラムの往復運動と逆止弁を組み合わせて液体を移送している。

ダイアフラムポンプでは、ダイアフラム室に吸い込んだ液体は必ずダイアフラム室から吐出されるため、何等かの理由で吐出側の配管が閉塞していても、ポンプが動いている限り圧力が高まり続けるため、ダイアフラムや構成部品が破損する。

これを避けるため、吐出側配管にリリーフ弁を取り付け、ダイアフラム室で発生した過大な圧力を自動的に開放して、構成部品の破損を防止している。一方、リリーフ弁の取り付けは、ポンプの大型化やコストアップの原因となり、更には、構造が複雑になって保守性に問題が生じる。

このため、本出願人は、リリーフ弁に代え、圧縮コイルバネを用いてダイアフラム室にかかる圧力の上昇を抑えるダンパ機構を提案した（特許文献１参照）。

特許文献１献記載のダイアフラムポンプは、直方体状のケーシングの内部にピストンを往復動させる駆動手段を収容している。そして駆動手段を用いて、左右側面に取り付けられたユニット内のダイアフラム室の容積を拡縮させ、吸入側ポートから流入した液体を出口ポートから送出している。

同文献に記載のダイアフラムポンプでは、ピストンを往復動させる駆動手段に圧縮コイルバネを並列に設置し、何等かの理由でダイアフラムポンプ室の圧力が高まったときに、駆動手段にかかる圧力を圧縮コイルバネで吸収することにより、駆動手段の構成部品が破損するのを防止している。

特開2014-47624号公報

しかし、特許文献１に記載のダンパ機構は、駆動手段と並列に設置されていることから、構造的に複雑となり、保守点検に手間がかかるため、改善が求められていた。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、保守性に優れたシンプルな構造のダイアフラムポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係るダイアフラムポンプは、
ダイアフラムの変形に伴って容積が拡大および縮小するダイアフラム室を有し、前記ダイアフラムに取り付けられたピストンの往復動によって前記ダイアフラム室の容積を拡大および縮小させ、入口ポートから吸い込んだ液体を出口ポートから吐出するダイアフラムユニットと、
当該ダイアフラムユニットとは分離して構成され、前記ピストンを一定の周期で前進させるピストン駆動手段と、を備え、
前記ダイアフラムユニットは、
前記ダイアフラム室、入口ポート、出口ポート、および前記ダイアフラム室と前記各ポートとを結ぶ流路が設けられたユニット本体と、
前記ピストンを、前記ユニット本体に対して往復動自在に支持するピストン支持部材とで構成され、
当該ピストン支持部材には、
圧縮コイルバネの反発力を利用して前記ピストンを後退させ、前記入口ポートから液体を自律的に吸い込む自律吸込機構と、
圧縮コイルバネの反発力を利用して、前記ダイアフラム室内の圧力が高まったときに圧力の上昇を抑えるダンパ機構と、が組み込まれていることを特徴とする。

ここで、前記ピストン支持部材は、中心部に前記ピストンを摺動自在に支持する孔が形成され、かつ前記ユニット本体に形成された円筒状の開口部に摺動自在に支持された円柱状のスリーブを備えることが好ましい。

また前記自律吸込機構は、前記スリーブを、前記ユニット本体から離れる方向に付勢する第１の圧縮コイルバネと、前記スリーブの飛び出しを防止する第１のストッパとで構成されていることが好ましい。

前記ダンパ機構は、前記ピストンを、前記スリーブから離れる方向に付勢する第２の圧縮コイルバネと、前記スリーブに対する前記ピストンの移動範囲を規制する第２のストッパとで構成されていることが好ましい。

前記第１および第２の圧縮コイルバネとして、波形圧縮コイルバネを用いることが好ましい。

また前記ユニット本体は、
前記ダイアフラムと共に前記ダイアフラム室を画定する凹部が形成され、更に前記入口ポート、出口ポートおよび流路が形成されたフロントボディと、
前記フロントボディと共に前記ダイアフラムの周辺部を挟み、前記ダイアフラムを前記フロントボディに固定するバックボディとで構成され、
当該バックボディには、前記円筒状の開口部が形成されていることが好ましい。

前記ピストン駆動手段として、モータの回転軸に取り付けられた偏心カムを用いることが好ましい。

また前記入口ポートおよび出口ポートは、チューブ接続用の継手を着脱する機構を備え、当該継手着脱機構は、
前記入口ポートまたは出口ポートに形成されたスリットと、
前記継手のうち、前記入口ポートまたは出口ポートへ挿入される円筒部の外周に形成されたリング状の溝と、
先端に一対の爪が形成されたポジショナとで構成され、
当該ポジショナの一対の爪を、前記スリットに挿入すると共に、前記継手の円筒部の溝に係合させることにより、前記継手を前記入口ポートまたは出口ポートに装着することが好ましい。

本発明に係るダイアフラムポンプにおいては、液体の移送を行う部分をユニット化しており、ユニットが故障した場合には、ユニットを取り替えることによって直ぐに再稼動できるため、保守性が大幅に改善される。また、ピストン駆動手段をユニットとは分離して構成しているために、ポンプの構造が単純化して保守点検が容易となり、更にコストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態に係るダイアフラムポンプの外観を示す斜視図である。 図１に示すダイアフラムユニットの正面図（ａ）、側面図（ｂ）および斜視図（ｃ）である。 図２（ａ）に示すダイアフラムユニットのＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図１に示すダイアフラムポンプの平面図である。 図４に示すダイアフラムポンプのＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 本実施の形態にかかるダイアフラムユニットの動作を説明する断面図である（その１）。 本実施の形態にかかるダイアフラムユニットの動作を説明する断面図である（その２）。 本実施の形態にかかるダイアフラムユニットの動作を説明する断面図である（その３）。 本実施の形態にかかるダイアフラムユニットの継手着脱機構の動作を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係るダイアフラムポンプについて、図面を参照して説明する。

＜ダイアフラムポンプの構成＞
本実施の形態に係るダイアフラムポンプは、ダイアフラムに取り付けられたピストンを前進させるピストン駆動手段を除いて、他の部材をユニットとして一体化した点を特徴としている。

図１に、本実施の形態に係るダイアフラムポンプの外観を示す。図１に記載のダイアフラムポンプ１０では、平板状の一対のサイドプレート１１１、フロントプレート１１２およびリアプレート１１３を直方体状に組み立てた中空のケーシング１１のうち、対向するサイドプレート１１１、１１１にダイアフラムユニット１（以降、単に「ユニット」という）を２つずつ、合計で４つ取り付けている。

本実施の形態に係るダイアフラムポンプ１０は、前述の特許文献１に記載されたコンティニュアス方式のインクジェットプリンタにおいてインクの移送に用いることを前提としている。そして４つのユニット１は、ガターで回収されたインクのインクタンクへの移送、溶剤タンクからの溶剤のインクタンクへの移送、インクタンクからプリントヘッドへのインクの移送およびインクタンク内でのインクの攪拌にそれぞれ用いられる。

ケーシング１１のフロントプレート１１２には、ピストン駆動手段１２の駆動源であるモータ１２１がギアボックス１２２を介して取り付けられている。またフロントプレート１１２とリアプレート１１３の間には、ケーシング１１の中空部を貫通するようにモータ１２１のシャフト（回転軸）１２３が取り付けられている。

後述するように、モータのシャフト１２３には、４つのユニット１のピストンを前進させる４つの偏芯カムが取り付けられており、モータ１２の回転に伴って偏芯カムが回転して各ユニット１のピストンを一定の周期で前進させ、それぞれのユニット１において液体の移送が行なわれる。以下、図２および図３を用いてユニット１の構成と機能を説明する。

＜ユニットの構成と機能＞
図２は、本実施の形態におけるユニット１の外観を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は斜視図である。また図３は、図２（ａ）に示すユニット１をＡ−Ａ線で切断した断面図である。

ユニット１は、フロントボディ２とバックボディ３で構成されたユニット本体と、ピストン５を、ユニット本体に対して往復動自在に支持するピストン支持部材６とで構成されている。

また後述するように、ピストン支持部材６には、圧縮コイルバネの反発力を利用してピストン６を後退させ、入口ポート２３から液体を自律的に吸い込む自律吸込機構と、圧縮コイルバネの反発力を利用して、ダイアフラム室２１内の圧力が高まったときに圧力の上昇を抑えるダンパ機構とが組み込まれている。

図３に示すように、合成樹脂の射出成形により作製されたフロントボディ２の中央部には、ダイアフラム４と共にダイアフラム室２１を画定する凹部が形成されている。ダイアフラム室２１は、流路２２を介して入口ポート２３に接続され、また流路２４を介して出口ポート２５に接続されている。

入口ポート２３および出口ポート２５には、流体移送用のチューブ（図示せず）を接続するための継手７ａ、７ｂがそれぞれ取り付けられている。継手７ａ、７ｂは後述する着脱機構により、ポートへの取付けと取外しを簡単に行なうことができる。

亜鉛ダイカスト製のバックボディ３の中央部には、ピストン支持部材６の構成部材であるスリーブ６１を挿入する円筒状の開口部３１が形成されており、開口部３１には円筒状の金属で作製されたブッシュ３２が嵌め込まれている。ブッシュ３２の内面は樹脂コーティング層３３で覆われており、円柱状のスリーブ６１を摺動自在に支持する。

バックボディ３は、フロントボディ２とでダイアフラム４の周辺部を挟んだ状態で、ボルトおよびナットを用いて固定される。なお、図中に表示されたボルト、ナット等の一般的な締結手段については、特に符号を付して説明することはしない。以後も同様とする。

なお、本実施の形態では、強度と寸法精度を確保するためバックボディ３を亜鉛ダイカストで作製したが、必要な強度を確保できる場合は、フロントボディ２とバックボディ３を同一の樹脂材料を用いて一体成形し、それをユニット本体として用いてもよい。

ダイアフラム４は円板状のゴムで作製され、中心部にピストン５を挿入する孔が形成され、周辺部には厚肉の鍔部４１がリング状に形成されている。鍔４１をフロントボディ２とバックボディ３で挟むことにより、ダイアフラム４の周辺部はフロントボディ２に対して固定される。

合成樹脂で作製された円柱状のピストン５の前部（紙面に向かって左側）にはリング状のフランジ５１が形成されている。ダイアフラム４の中心部に形成された孔にピストン５の前端部を挿入した状態で、ダイアフラム４をピストン５のフランジ５１と円板状のキャップ５２で挟み、タッピングビス５３を用いて固定する。

ダイアフラム４は、ピストン５のフランジ５１とキャップ５２で挟まれた状態においては、ピストン５と一体となって移動するため、ピストン５が前後方向に往復動すると、ダイアフラム４は、それに合わせて変形する。ダイアフラム室２１の容積は、ピストン５が後退（紙面に向かって右方向に移動）すると拡大し、前進（同じく左方向に移動）すると縮小する。

入口ポート２３とダイアフラム室２１の間の流路２２には逆止弁８ａが配置され、またダイアフラム室２１と出口ポート２５の間の流路２４には逆止弁８ｂが配置されている。逆止弁８ａ、８ｂは同一の構造を有し、円筒状のチェックバルブフレーム８１および８２によって形成された中空部にボール８３とＯリング８４が収容されている。

ピストン５が後退（右方向に移動）し、ダイアフラム室２１の容積が拡大すると、ダイアフラム室２１内の圧力が低下して、逆止弁８ｂのボール８３はＯリング８４に押さえつけられて弁が閉じる。これに対し、逆止弁８ａのボール８３は上方に移動して弁が開き、入口ポート２３から吸い込まれた液体が流路２２を通ってダイアフラム室２１に流入する。

一方、ピストン５が前進（左方向に移動）し、ダイアフラム室２１の容積が縮小すると、ダイアフラム室２１内の圧力が増加し、逆止弁８ａのボール８３はＯリング８４に押さえつけられて弁が閉じる。これに対し、逆止弁８ｂのボール８３は上方に移動して弁が開き、出口ポート２５から流体が外部に吐出される。このようにピストン５が左右に移動することにより、入口ポート２３から液体が吸い込まれ、出口ポート２５から液体が吐出される。

次に、入口ポート２３から液体を自律的に吸い込む自律吸込機構、およびダイアフラム室２１の圧力が異常に高まったときに圧力の上昇を抑えるダンパ機構が組み込まれたピストン支持部材６について説明する。ピストン支持部材６は、スリーブ６１、自律吸込機構を実現する圧縮コイルバネ６２およびピストンストッパ６３、ならびにダンパ機構を実現する圧縮コイルバネ６４およびワッシャ６５で構成されている。

本実施の形態では、圧縮コイルバネ６２および６４として波形圧縮コイルバネを用いている。波形圧縮コイルバネは、一般的な圧縮コイルバネのおよそ半分の高さで同等の加重を発生することができるため、軽量でコンパクトなピストン支持手段６を実現できる。

最初に、自律吸込機構について説明する。バックボディ３の円筒状の開口部３１の外周には、リング状のスペーサ３４と圧縮コイルバネ６２が挿入されている。圧縮コイルバネ６２の前端はスペーサ３４に接し、後端はスリーブ６１の後端に形成されたフランジ６６に接している。

スリーブ６１は、圧縮コイルバネ６２の反発力によってバックボディ３から離れる方向に付勢され、その一方で、ユニット１をケーシング１１から取り外した時に、スリーブ６１が飛び出してダイアフラム４が変形するのを防止するため、ピストンストッパ６３によってバックボディ３と一定の間隔を保った状態で保持されている。

ピストンストッパ６３は、金属板をプレス加工したもので、図２に示すように、ピストン支持部材６を囲むような形状を有し、左右前端には、バックボディ３の側面に係止される爪６３１が形成され、後部には、キャップ６９を通す開口６３２が形成されている。圧縮コイルバネ６２を圧縮した状態において、ピストンストッパ６３の左右の爪６３１をバックボディ３の側面に係止することにより、バックボディ３と一定の間隔を保った状態で保持される。

次に、ダンパ機構について説明する。前述したように、円柱状のスリーブ６１の中心部には、円柱状のピストン５を摺動自在に支持する孔が形成されている。またスリーブ６１の前側（ダイアフラム４側）には、円筒状の溝６７が形成され、そこに圧縮コイルバネ６４が収容されている。

図３に示すように、圧縮コイルバネ６４の前端部はピストン５のフランジ５１に接している。一方、ピストン５の後端には、タッピングビス５４を用いてワッシャ６５が固定されており、ワッシャ６５の前部はスリーブ６１の後端に接している。

ワッシャ６５はストッパとしての機能を発揮し、圧縮コイルバネ６４を圧縮した状態において、ワッシャ６５をピストン５の後端に固定することにより、ピストン５はスリーブ６１から離れる方向に付勢され、かつストッパ（ワッシャ６５）により移動範囲が規制され、スリーブ６１と一定の間隔を保った状態で保持される。

なお、スリーブ６１の後端には、円柱状の開口部６８が形成され、その開口部６８に有底円筒型のキャップ６９が嵌め込まれている。

最後に、漏水検知センサ９について説明する。図２および図３に示すように、フロントボディ２とバックボディ３に挟まれるように漏水検知センサ９が設置されている。

漏水検知センサ９は、長尺のフレキシブルプリント基板の一方の面に一対の導線を形成すると共に、導線の両端部を除いて絶縁性の樹脂で被覆したもので、ダイアフラムが破損して液体がダイアフラム室２１の外に漏洩し、それが導線の先端に付着して導線間が短絡したときに、図示しない短絡検知器で検知するものである。

短絡検知器（図示せず）は、検知された短絡信号に基づいて警告灯を点灯させ、またはスピーカから警告音を発して、ダイアフラム４が破損したことを作業者に知らせる。警告灯または警告音によりダイアフラム４が破損したことを知った作業者は、モータ１２１を止めてポンプ１０の稼動を停止する。作業者がダイアフラム４を取り替えた後、ポンプ１０を再稼動する。

次に、前述の図１、ならびに図４および図５を参照して、ピストン駆動手段１２の構成と機能について説明する。ピストン駆動手段１２は、モータ１２１の回転運動をピストン５の前進運動に変換するものである。図４はダイアフラムポンプ１０を上方から見た図、図５は、図４に示したダイアフラムポンプ１０をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。

前述したように、本実施の形態に係るダイアフラムポンプ１０では、４つのユニット１を同時に駆動するように構成されており、ケーシング１１の左右一対のサイドプレート１１１には、ユニット１が２つずつ取り付けられており、これら４つのユニット１を１つの駆動手段１２を用いて駆動する。

図４に示すように、フロントプレート１１２には、ギアボックス１２２を介してモータ１２１が取り付けられ、モータ１２１の回転がギアボックス１２２で減速されたのち、シャフト１２３に伝達される。

シャフト１２３の他方の端は軸受１２６によって支持されており、軸受１２６は、図示しないビスを用いてリアプレート１１３に固定されている。なお、図４に示すシャフト１１４は、ケーシング１１の補強材であり、フロントプレート１１２とリアプレート１１３をネジで固定することにより、ケーシング１１の強度を増している。

本実施の形態では、モータ１２１として、駆動トルクの大きいアウターロータ型のモータを採用している。なお、モータ２１２とギアボックス１２２の間には、駆動用のコイルが配置された平板状のプリント基板１２４が設置されており、プリント基板の一部に放熱板１２５が取り付けられている。

シャフト１２３には、４つのユニット１のそれぞれのピストン５を前進させる４つの偏心カム１２４が取り付けられている。図５に示すように、シャフト１２３の外周部に偏心カム１２４が固定され、更に偏心カム１２４の外周部に三層構造のベアリング１２５が取り付けられている。

モータ１２１が回転すると、シャフト１２３と偏心カム１２４が回転する。ベアリング１２５は、ユニット１の後方に突出したキャップ６９に接する位置に設けられており、シャフト１２３が矢印で示す方向に回転すると、偏心カム１２４の回転運動がベアリング１２５を介してピストン５の前進運動に変換され、各ユニット１のピストン５が往復運動を繰り返す。

前述したように、各ユニット１のピストン支持部材６には自律吸込機構が組み込まれており、偏心カム１２４の回転に伴ってキャップ６９と接する位置が後退すると、ピストン５は圧縮コイルバネ６２の反発力によって後退し、図３に示す位置、すなわちダイアフラム室２１の容積が最大となる位置まで戻り、入口ポート２３から液体を自律的に吸い込む。

なお、圧縮コイルバネ６２の強さは、移送される液体の粘性の程度を考慮して決定する。粘性が高い液体を移送する場合は、それに応じて圧縮コイルバネ６２の強さを強くしないと、液体の移送に支障が生じる。

また、本実施の形態にかかるダイアフラムポンプ１０では、シャフト１２３に取り付けられた４つの偏心カム１２４は９０度ずつ位相がずれており、偏心カム１２４の回転によって生ずる振動を最小限に抑えている。

＜ユニットの動作＞
次に、図６〜図８を参照してユニット１の動作を説明する。最初に、図６に基づいて、ダイアフラム室２１を縮小して出口ポート２５から液体を吐出する際の動作を説明する。

図６は、前述の図３のダイアフラム室２１、流路２２、２４、入口ポート２３、出口ポート２５、および継手７ａ、７ｂ内が液体Ｌで満たされた状態において、ピストン５が前進する前の状態を示している。

ピストン保持部材６のスリーブ６１は、圧縮コイルバネ６２とピストンストッパ６３の働きによってバックボディ３から一定の距離隔てた状態で保持され、またピストン５は圧縮コイルバネ６４およびストッパ（ワッシャ６５）の働きによってスリーブ６１から一定の距離隔てた状態で保持されている。

偏心カム１２４の働きによってキャップ６９が矢印Ａに示す方向に押され、スリーブ６１が前進すると、それに合わせてピストン５が前進し、ダイアフラム室２１の圧力が高まる。ダイアフラム室２１の圧力の高まりに伴って、逆止弁８ｂのボール８３が上方に押し上げられ、矢印で示すように、ダイアフラム室２１内の液体Ｌが出口ポート２５に圧送される。

図７に、ピストン５が前進して、ダイアフラム室２１の容積が最小となった状態を示す。この状態では、スリーブ６１の後端とピストンストッパ６３との間に隙間ができている。この後、偏心カム１２４の回転に伴ってキャップ６９との接触位置が後退し、キャップ６９を押す力が弱まると、圧縮コイルバネ６２の反発力によってスリーブ６１およびピストン５が矢印Ｂで示す方向に後退し、ダイアフラム室２１内の圧力が低下する。

ダイアフラム室２１内の圧力が低下すると、逆止弁８ａのボール８３が上方に押し上げられ、矢印で示すように、入口ポート２３内の液体Ｌがダイアフラム室２１内に吸い込まれる。

図６および図７に示す動作を繰り返すことにより、ダイアフラム室２１の容積が拡大および縮小し、継手７ａを介して外部から入口ポート２３に流入した液体Ｌは、出口ポート２５から継手７ｂを介して外部に送出される。

次に、図８に示す図面に基づき、出口ポート２５に接続されたチューブ（図示せず）が何らかに理由で詰まった場合の動作を説明する。この状態においても、ピストン５の往復動によって、吸引側ポート２３からダイアフラム室２１への液体Ｌの流入は引き続いて行なわれる。

しかし、出口ポート２５に接続されたチューブが詰まっており、ダイアフラム室２１から出口ポート２５への液体の移送が行なわれないために、ダイアフラム室２１の圧力が次第に高まっていく。

ダイアフラム室２１の圧力が一定の値を超えると、図８に示すように、偏心カム１２４の回転に伴ってスリーブ６１が前進しても、圧縮コイルバネ６４がダイアフラム室２１の圧力によって圧縮されてピストン５は前進しない。このため、ダイアフラム室２１内の液体Ｌは出口ポート２５に押し出されず、また入口ポート２３からの液体Ｌの流入もないため、ダイアフラム室２１の容積が最大のままで圧力の上昇が抑えられる。

上述したように、本実施の形態に係るダイアフラムポンプ１０においては、ユニット１に自律吸込機構を組み込むことにより、ピストン駆動手段１２の機能を、一定の周期でピストンを前進させる機能に限定している。すなわち、ピストン駆動手段１２の機能を、キャップ６９を押す機能に特化させることにより、ピストン駆動手段１２をユニット１から分離することが可能となり、結果として、ダイアフラムポンプの構造を単純化してコストダウンを図ることができる。

更に、ピストン支持部材６にダンパ機構を組み込むことにより、前述したリリーフ弁と同様の機能を実現しており、ダイアフラム室２１の圧力の上昇を抑えることによって、ダイアフラム４やその他の構成部品が破損するのを防止している。

＜ポートの着脱機構＞
次に、図９を参照して、継手７ａ、７ｂの着脱機構について説明する。継手着脱機構により、入口ポート２３および出口ポート２５への継手７ａおよび７ｂの取り付けと取り外しを簡単に行うことができる。

図９（ａ）〜（ｃ）に、継手７ｂを出力側ポート２５に取り付ける工程を示す。なお、説明の都合上、継手７ｂの形状を、図２に示したものとは若干変更している。

図９（ａ）に示すように、継手７ｂは、出口ポート２５に挿入する円筒部７１と、液体移送用のチューブを取り付けるチューブ取付部７２とで構成されており、円筒部７１とチューブ取付部７２は互いに直交し、内部に液体を通す流路が形成されている。更に、円筒部７１の外周にリング状の溝７３が形成されている。一方、出口ポート２５の対応する箇所には、一対のスリット２６が形成されている。

ポジショナ７４は、継手７ｂの円筒部７１を出口ポート２５に取り付けるための部材で、Ｌ字状に折り曲げられた板状の部材の先端に継手７ｂの溝７３に嵌合する一対の爪７４１が形成されており、ポジショナ７４の幅は、出口ポート２５に形成されたスリット２６の幅よりも若干狭くなっている。

出口ポート２５に継手７ｂを取り付ける際、図９（ｂ）に示すように、継手７ｂの円筒部７１を出口ポート２５の中空部に挿入し、円筒部７１の先端を逆止弁８ｂの上端に接触させる（図３参照）。この状態においては、円筒部７１のリング状の溝７３がスリット２６に対向している。なお、図３に示すＯリング８５は、出口ポート２５と継手７ｂとの間から液体が漏れるのを防止するものである。

次に、ポジショナ７４の一対の爪７４１をスリット２６に挿入する。図９（ｃ）に、ポジショナ７４の一対の爪７４１がスリット２６に完全に挿入され、継手７ｂが出口ポート２５に取り付けられた状態を示す。

前述したように、ポジショナ７４の一対の爪７４１の間隔は、継手７ｂのリング状の溝７３の幅とほぼ等しいため、継手７ｂは、爪７３１が溝２６に嵌り合った状態で位置決めされ、かつ出口ポート７ｂに対して固定される。この状態においては、継手７ｂの円筒部７１を出口ポート２５に対して回転させることができるため、チューブ取付部７２の向きを自由に変えることができる。

継手７ｂを出口ポート２５から取り外す際には、スリット２６からポジショナ７４を抜き取った後、円筒部７１を出口ポート２５から取り出す。入口ポート２３への継手７ａの取り付けおよび取り外しについても、継手７ｂと同様の手順によって行なうことができる。

以上説明したように、本発明に係るダイアフラムポンプにおいては、液体の移送を行うポンプ部分をユニット化しており、ユニットが故障した場合には、ユニットを取り替えることによって直ぐに再稼動できる。また、ピストン駆動手段をユニットとは分離して構成しているために、ポンプの構造が単純化して保守点検が容易となり、更にコストダウンを図ることができる。

なお、上述した実施の形態では、ピストン駆動手段として、モータのシャフトに偏心カムを取り付けたものを用いたが、これに限定されない。ピストンを一定の周期で前進させることができるものであれば、エアーシリンダー等の他の手段を用いても良い。

また、上述した実施の形態では、ダイアフラムポンプを、コンティニュアス方式のインクジェットプリンタにおけるインクの移送手段として用いる場合について説明したが、ポンプの用途はこれに限定されない。粘性の低い液体、例えば、アンモニア水、水、薬品等の液体の移送に広く使用できる。

１ ダイアフラムユニット
２ フロントボディ
３ バックボディ
４ ダイアフラム
５ ピストン
６ ピストン支持部材
７ａ、７ｂ 継手
８ａ、８ｂ 逆止弁
１０ ダイアフラムポンプ
１１ ケーシング
１２ ピストン駆動手段
２１ ダイアフラム室
２２、２４ 流路
２３ 入口ポート
２５ 出口ポート
３１、６８ 開口部
３２ ブッシュ
３３ 樹脂コーティング層
３４ スペーサ
４１ 鍔部
５１、６６ フランジ
５２、６９ キャップ
５３、５４ タッピングビス
６１ スリーブ
６２、６４ 圧縮コイルバネ
６３ ピストンストッパ
６５ ワッシャ
６７、７３ 溝
７１ 円筒部
７２ チューブ接続部
７４ ポジショナ
８１、８２ チェックバルブフレーム
８３ ボール
８４、８５ Ｏリング
１１１ サイドプレート
１１２ フロントプレート
１１３ リアプレート
１２１ モータ
１２２ ギアボックス
１２３ シャフト
１２４ 偏心カム
１２５ ベアリング
１２６ 軸受

シャフト１２３には、４つのユニット１のそれぞれのピストン５を前進させる４つの偏心カム１２７が取り付けられている。図５に示すように、シャフト１２３の外周部に偏心カム１２７が固定され、更に偏心カム１２７の外周部に三層構造のベアリング１２８が取り付けられている。

モータ１２１が回転すると、シャフト１２３と偏心カム１２７が回転する。ベアリング１２８は、ユニット１の後方に突出したキャップ６９に接する位置に設けられており、シャフト１２３が矢印で示す方向に回転すると、偏心カム１２７の回転運動がベアリング１２８を介してピストン５の前進運動に変換され、各ユニット１のピストン５が往復運動を繰り返す。

前述したように、各ユニット１のピストン支持部材６には自律吸込機構が組み込まれており、偏心カム１２７の回転に伴ってキャップ６９と接する位置が後退すると、ピストン５は圧縮コイルバネ６２の反発力によって後退し、図３に示す位置、すなわちダイアフラム室２１の容積が最大となる位置まで戻り、入口ポート２３から液体を自律的に吸い込む。

偏心カム１２７の働きによってキャップ６９が矢印Ａに示す方向に押され、スリーブ６１が前進すると、それに合わせてピストン５が前進し、ダイアフラム室２１の圧力が高まる。ダイアフラム室２１の圧力の高まりに伴って、逆止弁８ｂのボール８３が上方に押し上げられ、矢印で示すように、ダイアフラム室２１内の液体Ｌが出口ポート２５に圧送される。

図７に、ピストン５が前進して、ダイアフラム室２１の容積が最小となった状態を示す。この状態では、スリーブ６１の後端とピストンストッパ６３との間に隙間ができている。この後、偏心カム１２７の回転に伴ってキャップ６９との接触位置が後退し、キャップ６９を押す力が弱まると、圧縮コイルバネ６２の反発力によってスリーブ６１およびピストン５が矢印Ｂで示す方向に後退し、ダイアフラム室２１内の圧力が低下する。

次に、図８に示す図面に基づき、出口ポート２５に接続されたチューブ（図示せず）が何らかに理由で詰まった場合の動作を説明する。この状態においても、ピストン５の往復動によって、入口ポート２３からダイアフラム室２１への液体Ｌの流入は引き続いて行なわれる。

ダイアフラム室２１の圧力が一定の値を超えると、図８に示すように、偏心カム１２７の回転に伴ってスリーブ６１が前進しても、圧縮コイルバネ６４がダイアフラム室２１の圧力によって圧縮されてピストン５は前進しない。このため、ダイアフラム室２１内の液体Ｌは出口ポート２５に押し出されず、また入口ポート２３からの液体Ｌの流入もないため、ダイアフラム室２１の容積が最大のままで圧力の上昇が抑えられる。

図９（ａ）に示すように、継手７ｂは、出口ポート２５に挿入する円筒部７１と、液体移送用のチューブを取り付けるチューブ取付部７２とで構成されており、円筒部７１とチューブ取付部７２は互いに直交し、内部に液体を通す流路が形成されている。更に、円筒部７１の外周にリング状の溝７３が形成されている。一方、出口ポート２５の対応する箇所にはスリット２６が形成されている。

前述したように、ポジショナ７４の一対の爪７４１の間隔は、継手７ｂのリング状の溝７３の幅とほぼ等しいため、継手７ｂは、爪７４１が溝７３に嵌り合った状態で位置決めされ、かつ出口ポート７ｂに対して固定される。この状態においては、継手７ｂの円筒部７１を出口ポート２５に対して回転させることができるため、チューブ取付部７２の向きを自由に変えることができる。

Claims (8)

1. ダイアフラムの変形に伴って容積が拡大および縮小するダイアフラム室を有し、前記ダイアフラムに取り付けられたピストンの往復動によって前記ダイアフラム室の容積を拡大および縮小させ、入口ポートから吸い込んだ液体を出口ポートから吐出するダイアフラムユニットと、
   当該ダイアフラムユニットとは分離して構成され、前記ピストンを一定の周期で前進させるピストン駆動手段と、を備え、
   前記ダイアフラムユニットは、
   前記ダイアフラム室、入口ポート、出口ポート、および前記ダイアフラム室と前記各ポートとを結ぶ流路が設けられたユニット本体と、
   前記ピストンを、前記ユニット本体に対して往復動自在に支持するピストン支持部材とで構成され、
   当該ピストン支持部材には、
   圧縮コイルバネの反発力を利用して前記ピストンを後退させ、前記入口ポートから液体を自律的に吸い込む自律吸込機構と、
   圧縮コイルバネの反発力を利用して、前記ダイアフラム室内の圧力が高まったときに圧力の上昇を抑えるダンパ機構と、が組み込まれていることを特徴とするダイアフラムポンプ。
2. 前記ピストン支持部材は、中心部に前記ピストンを摺動自在に支持する孔が形成され、かつ前記ユニット本体に形成された円筒状の開口部に摺動自在に支持された円柱状のスリーブを備える、請求項１に記載のダイアフラムポンプ。
3. 前記自律吸込機構は、
   前記スリーブを、前記ユニット本体から離れる方向に付勢する第１の圧縮コイルバネと、
   前記スリーブの飛び出しを防止する第１のストッパとで構成されている、請求項２に記載のダイアフラムポンプ。
4. 前記ダンパ機構は、
   前記ピストンを、前記スリーブから離れる方向に付勢する第２の圧縮コイルバネと、
   前記スリーブに対する前記ピストンの移動範囲を規制する第２のストッパとで構成されている、請求項２または３に記載のダイアフラムポンプ。
5. 前記第１および第２の圧縮コイルバネとして波形圧縮コイルバネを用いる、請求項４に記載のダイアフラムポンプ。
6. 前記ユニット本体は、
   前記ダイアフラムと共に前記ダイアフラム室を画定する凹部が形成され、更に前記入口ポート、出口ポートおよび流路が形成されたフロントボディと、
   前記フロントボディと共に前記ダイアフラムの周辺部を挟み、前記ダイアフラムを前記フロントボディに固定するバックボディとで構成され、
   当該バックボディには、前記円筒状の開口部が形成されている、請求項２乃至５のいずれかに記載のダイアフラムポンプ。
7. 前記ピストン駆動手段として、モータの回転軸に取り付けられた偏心カムを用いる、請求項１乃至６のいずれかに記載のダイアフラムポンプ。
8. 前記入口ポートおよび出口ポートは、チューブ接続用の継手を着脱する機構を備え、当該継手着脱機構は、
   前記入口ポートまたは出口ポートに形成されたスリットと、
   前記継手のうち、前記入口ポートまたは出口ポートへ挿入される円筒部の外周に形成されたリング状の溝と、
   先端に一対の爪が形成されたポジショナとで構成され、
   当該ポジショナの一対の爪を、前記スリットに挿入すると共に、前記継手の円筒部の溝に係合させることにより、前記継手を前記入口ポートまたは出口ポートに装着する、請求項１乃至７のいずれかに記載のダイアフラムポンプ。

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