JP2019100329A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの耐久性を向上し、また、ポンプの低騒音化を図ることができる技術を提供する。【解決手段】流体用ポンプは、駆動部と、駆動部の駆動により動く可動部２２と、可動部２２の動きにより容積が増減するポンプ室６０と、ポンプ室６０の上壁を構成する隔壁部３２と、隔壁部３２に設けられ、流体が上下方向に通過する複数の流体通過部３４と、を有する。各流体通過部３４は、隔壁部３２を上下方向に貫通する通気孔３７を有する弁座部３５と、通気孔３７を開閉する弁体３６と、を有する。複数の弁体３６は、第１材質で構成される第１弁体３６１と、第１材質と異なる第２材質で構成される第２弁体３６２とを有する。【選択図】図６

Description

本発明はポンプに関する。

特開２０００−１３０３４３号公報には、耐久性、耐オゾン性に優れる吸入弁および吐出弁の弁材質を特定し、長期間の安定した使用を保証できる電磁式ダイヤフラムポンプが開示される。特開２０００−１３０３４３号公報の電磁式ダイヤフラムポンプにおいては、弁ケース本体に弁機能を有するように固着される吸入弁および吐出弁は、それぞれ、シリコーン系の弾性体からなる。

特開２０００−１３０３４３号公報

通気孔を開閉する弁体の環境は、ポンプ内の配置箇所によって変わる可能性がある。たとえば、ポンプ内の配置箇所の違いによって、弁体への熱の加わり方が異なる場合がある。複数の弁体を有するポンプにおいては、弁体間で使用環境に差が生じる場合がある。すなわち、複数の弁体のうちのいずれかにおいて、弁体を構成する材質が使用環境に適していない可能性がある。

本発明は、ポンプの耐久性を向上することができる技術を提供することを目的とする。本発明は、ポンプの低騒音化を図ることができる技術を提供することを他の目的とする。

本発明の例示的なポンプは、流体用ポンプであって、駆動部と、前記駆動部の駆動により動く可動部と、前記可動部の動きにより容積が増減するポンプ室と、前記ポンプ室の上壁を構成する隔壁部と、前記隔壁部に設けられ、流体が上下方向に通過する複数の流体通過部と、を有する。各前記流体通過部は、前記隔壁部を上下方向に貫通する通気孔を有する弁座部と、前記通気孔を開閉する弁体と、を有する。複数の前記弁体は、第１材質で構成される第１弁体と、前記第１材質と異なる第２材質で構成される第２弁体と、を有する。

例示的な本発明は、ポンプの耐久性を向上することができる技術を提供する。例示的な本発明は、ポンプの低騒音化を図ることができる技術を提供する。

図１は、本発明の実施形態に係るポンプの斜視図である。 図２は、モータとクランク部とを示す斜視図である。 図３は、図２に示す構成の一部を分解して示した斜視図である。 図４は、図１に示すポンプの一部を分解して示した分解斜視図である。 図５は、第２ブロック体を下側から見た斜視図である。 図６は、第１ブロック体、第２ブロック体、及び蓋体を積み重ねた積層体の断面斜視図である。 図７は、蓋体を下方から見た斜視図である。 図８は、蓋体における流体の流れを示す図である。 図９は、弁座部の構成例を説明するための模式図である。 図１０は、図９に示す弁座部の変形例を説明するための図である。 図１１は、図９に示す弁座部の変形例を説明するための図である。 図１２は、流体通過部と第１仕切壁との関係の一例を示す図である。 図１３は、本実施形態の吸入側弁座部の概略図である。 図１４は、蓋体の水平断面の一部を示した図である。 図１５は、ポンプに用いる第２材質の硬さを変化させた場合の実験結果を示すグラフである。

以下、本発明の例示的な実施形態に係るポンプについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るポンプ１の斜視図である。ポンプ１は流体用ポンプである。図１に示すように、ポンプ１は、駆動部１０と、第１ブロック体２０と、第２ブロック体３０と、蓋体４０とを有する。駆動部１０は、筐体１１とモータ１２とを有する。モータ１２は、筐体１１の一の側面に取り付けられる。

本明細書では、筐体１１、第１ブロック体２０、第２ブロック体３０、及び蓋体４０が積み重ねられる方向を上下方向と定義する。筐体１１に対して第１ブロック体２０側を上とする。また、後述の図３に示すモータ１２の出力軸１２ａが延びる方向を前後方向と定義する。前後方向は上下方向と直交する。筐体１１の、出力軸１２ａと直交する２つの面のうち、モータ１２が取り付けられる面側を前側とする。また、以上に定義される上下方向及び前後方向と直交する方向を左右方向と定義する。図１に示す、左右方向に並ぶ吸入ポート４１及び排出ポート４２において、吸入ポート４１に対して排出ポート４２側を右とする。以上の上下、前後、及び左右の定義にしたがって、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これらの方向の定義によって、本発明のポンプの使用時の向きを限定する意図はない。

ポンプ１においては、筐体１１、第１ブロック体２０、第２ブロック体３０、及び蓋体４０が、この順番で下から上に並ぶ。上からの平面視において、筐体１１、第１ブロック体２０、第２ブロック体３０、及び筐体４０は、いずれも矩形状であり、ほぼ同じサイズである。筐体１１、第１ブロック体２０、第２ブロック体３０、及び筐体４０は、四隅を揃えて積み重ねられ、上下に延びる第１ねじ２によって四隅を固定されて一体化されている。

＜１．駆動部＞
図２は、モータ１２とクランク部１３とを示す斜視図である。図２には、後述の可動部２２も併せて示されている。図３は、図２に示す構成の一部を分解して示した斜視図である。駆動部１０は、モータ１２に加えてクランク部１３を有する。クランク部１３は、筐体１１の内部に配置される。筐体１１の前面に固定されるモータ１２の出力軸１２ａは、筐体１１の内部に露出し、クランク部１３に連結される。図２及び図３に示すように、クランク部１３は、偏心回転体１３１と、コンロッド１３２と、バランサ１３３と、軸受１３４とを有する。

偏心回転体１３１は、胴体部１３１１と突出ピン１３１２とを有する。胴体部１３１１は前後方向に延びる円柱状である。突出ピン１３１２は、胴体部１３１１の後端から後方に突出する。偏心回転体１３１は、前端に、前後方向に延び、出力軸１２ａが挿入される軸取付孔（不図示）を有する。突出ピン１３１２は、軸取付孔から偏心して配置される。すなわち、突出ピン１３１２は、出力軸１２ａに対して偏心して配置される。偏心回転体１３１は、軸取付孔に出力軸１２ａが挿入されることにより、モータ１２に取り付けられる。偏心回転体１３１は、出力軸１２ａと共に回転する。

コンロッド１３２は、環状部１３２１と、連結部１３２２と、板状部１３２３とを有する。環状部１３２１は、前後方向に延びる円環状である。連結部１３２２は、環状部１３２１から上側に延びる。板状部１３２３は、円板状であり、上下方向と直交する方向に広がる。連結部１３２２は、環状部１３２１と板状部１３２３とを連結する。偏心回転体１３１は、軸受１３４を介して環状部１３２１に挿入される。環状部１３２１の内径は、胴体部１３１１の外径よりも大きい。軸受１３４の内輪は、胴体部１３１１の外周面と対向する。軸受１３４の外輪は、環状部１３２１の内周面と対向する。突出ピン１３１２は、環状部１３２１から後方に突出する。

バランサ１３３は、円柱状の錘部材である。バランサ１３３は、前後方向に貫通するピン取付孔１３３１を有する。ピン取付孔１３３１は、バランサ１３３の中心軸に対して偏心して配置される。突出ピン１３１２がピン取付孔１３３１に挿入されることによって、バランサ１３３は偏心回転体１３１に取り付けられる。バランサ１３３は、偏心回転体１３１と共に回転する。

モータ１２の駆動によって出力軸１２ａが回転する。出力軸１２ａの回転に伴い、偏心回転体１３１及びバランサ１３３が回転する。偏心回転体１３１の回転に伴い、偏心回転体１３１と軸受１３４を介して連結されるコンロッド１３２が上下方向に運動する。すなわち、クランク部１３は、モータ１２の回転を上下方向の往復運動に変換する。本実施形態のモータ１２を用いた駆動部１０によれば、例えば、小型のドライ真空ポンプを構成することができる。

＜２．第１ブロック体＞
図４は、図１に示すポンプ１の一部を分解して示した分解斜視図である。図４においては、第１ねじ２は省略されている。図４に示すように、第１ブロック体２０は、第１枠体部２１と可動部２２とを有する。すなわち、ポンプ１は可動部２２を有する。第１枠体部２１は上下方向に延びる。可動部２２は、外周部が第１枠体部２１の上部によって支持される。

可動部２２は、駆動部１０の駆動により動く。本実施形態では、可動部２２は、駆動部１０の駆動により振動するダイヤフラムである。本実施形態によれば、例えば小型のドライ真空ポンプを構成することができる。詳細には、可動部２２は、コンロッド１３２の上下方向の運動に連動して上下に振動する。

図３及び図４に示すように、本実施形態では、可動部２２は、ダイヤフラム部２２１と固定板２２２とを有する。ダイヤフラム部２２１は、円板状の弾性部材である。ダイヤフラム部２２１は、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）又はシリコーンゴム等のゴム部材であってよい。図３に示すように、ダイヤフラム部２２１は、上面に、上側に向けて突出する環状のダイヤフラム凸部２２１１を有する。ダイヤフラム部２２１は、中央部に、上下方向に貫通する突起取付孔２２１２を有する。

固定板２２２は、ダイヤフラム部２２１の上側に配置される。詳細には、固定板２２２は円板状であり、ダイヤフラム凸部２２１１に周囲を囲まれる。固定板２２２は、例えばアルミニウム等の金属で構成される。ただし、固定板２２２は、例えば樹脂等の金属以外の素材で構成されてよい。固定板２２２は、下面中央部に、下側に向けて突出する円柱状の突起２２２１を有する。突起２２２１は、ダイヤフラム部２２１の突起取付孔２２１２に挿入される。固定板２２２は、中央部に、突起２２２１も含めて上下方向に貫通するねじ取付孔２２２２を有する。ねじ取付孔２２２２に第２ねじ２２３が挿入されることによって、ダイヤフラム部２２１は、固定板２２２と共にコンロッド１３２の板状部１３２３にねじ止めされる。

＜３．第２ブロック体＞
図５は、第２ブロック体３０を下側から見た斜視図である。図４及び図５に示すように、第２ブロック体３０は、第２枠体部３１と、第２枠体部３１に囲まれた円板状の隔壁部３２とを有する。すなわち、ポンプ１は隔壁部３２を有する。第２枠体部３１と隔壁部３２とは単一部材でもよいが、別部材であってもよい。本実施形態では、第１枠体部３１はプラスチック材で構成される。隔壁部３２は、プラスチック材で構成され、上面側にゴム材が配置される。隔壁部３２は、板状であり、第２枠体部３１の上部側に位置する。このために、図５に示すように、第２ブロック体３０は、下面側に、上側に向けて凹む第２ブロック体凹部３３を有する。

本実施形態では、隔壁部３２は、下面側に、上側に向けて凹む隔壁部凹部３２１を有する。隔壁部凹部３２１は、円形状の隔壁部３２の外縁に沿って形成され、後述する流体通過部３４を囲む。これにより、固定板２２２が、左右方向または前後方向に傾いた場合に、固定板２２２と隔壁部３２とが接触することを抑制できる。

図６は、第１ブロック体２０、第２ブロック体３０、及び蓋体４０を積み重ねた積層体５０の断面斜視図である。図６に示すように、第１ブロック体２０の上に第２ブロック体３０が配置されることにより、第２ブロック体凹部３３と、可動部２２とで囲まれたポンプ室６０が形成される。すなわち、ポンプ１はポンプ室６０を有する。隔壁部３２は、ポンプ室６０の上壁を構成する。ポンプ室６０は、可動部２２の動きにより容積が増減する。詳細には、可動部２２が上側に動くことにより、ポンプ室６０の容積は減る。可動部２２が下側に動くことにより、ポンプ室６０の容積は増える。

隔壁部３２には、複数の流体通過部３４が設けられる。すなわち、ポンプ１は、流体が上下方向に通過する複数の流体通過部３４を有する。本実施形態では、流体通過部３４は、吸入側流体通過部３４１と排出側流体通過部３４２とを有する。吸入側流体通過部３４１は、ポンプ室６０に流体を吸入する。排出側流体通過部３４２は、ポンプ室６０から流体を排出する。円形状の隔壁部３２の中心に対して、左側に吸入側流体通過部３４１が位置し、右側に排出側流体通過部３４２が位置する。なお、モータ１２が本実施形態と逆方向に回転する場合、円形状の隔壁部３２の中心に対して、右側に吸入側流体通過部３４１が位置し、左側に排出側流体通過部３４２が位置する。

本実施形態では、図４及び図５に示すように、吸入側流体通過部３４１及び排出側流体通過部３４２は、いずれも２つずつ設けられる。２つの吸入側流体通過部３４１及び２つの排出側流体通過部３４２は、いずれも前後方向に並ぶ。ただし、吸入側流体通過部３４１及び排出側流体通過部３４２の数は、それぞれ１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。吸入側流体通過部３４１と排出側流体通過部３４２の数は、互いに異なってもよい。

各流体通過部３４は、弁座部３５と弁体３６とを有する。弁座部３５は、隔壁部３２を上下方向に貫通する通気孔３７を有する。通気孔３７は、例えば円形状である。ただし、通気孔３７の形状は円形状に限らず、例えば楕円形状や多角形状であってよい。本実施形態では、各弁座部３５は複数の通気孔３７を有する。ただし、各弁座部３５が有する通気孔３７の数は１つであってもよい。図６に示すように、弁体３６は、上下方向に延びる軸部３６ａを有する。弁体３６は、軸部３６ａの一端に設けられる傘部３６ｂを更に有する。弁体３６は通気孔３７を開閉する。詳細には、軸部３６ａが隔壁部３２に対して上下動することによって、傘部３６ｂが通気孔３７を塞いだ状態と、傘部３６ｂによって通気孔３７が塞がれていない状態とが切り替わる。

なお、詳細には、弁座部３５には、隔壁部３２を上下方向に貫通し、軸部３６ａが挿入される軸取付孔３５ａ（図６参照）が設けられる。軸取付孔３５ａは、軸部３６ａの挿入により塞がれる。

本実施形態では、吸入側流体通過部３４１は、吸入側弁座部３５１と、吸入側弁体３６１とを有する。排出側流体通過部３４２は、排出側弁座部３５２と、排出側弁体３６２とを有する。吸入側弁座部３５１と排出側弁座部３５２とは、互いに構成が異なる。吸入側弁体３６１と排出側弁体３６２とは形状およびサイズが同一であるが、材質が異なる。これらの詳細については後述する。なお、吸入側弁体３６１と排出側弁体３６２とは、形状およびサイズのうち少なくとも一方が互いに異なってもよい。

＜４．蓋体＞
図７は、蓋体４０を下方から見た斜視図である。例えば図６及び図７に示すように、蓋体４０は、隔壁部３２の上側に配置される。蓋体４０は、下側に開口するカップ状である。図４及び図７に示すように、蓋体４０の前側面には、吸入ポート４１及び排出ポート４２が設けられる。すなわち、ポンプ１は、吸入ポート４１と排出ポート４２とを有する。吸入ポート４１は、吸入側流体通過部３４１と通じ、流体を吸入する。排出ポート４２は、排出側流体通過部３４２と通じ、流体を排出する。吸入ポート４１及び排出ポート４２は、いずれも、前後方向に延びる筒状である。ポンプ１が真空ポンプである場合、吸入ポート４１は、真空にする容器と、例えばチューブ等を用いて通じる。ポンプ１の駆動によって、容器から気体が吸入ポート４１を介してポンプ室６０に送り込まれる。気体は、ポンプ室６０から排出ポート４２を介して外部に排出される。蓋体４０、吸入ポート４１、及び排出ポート４２は、例えば樹脂成形によって構成される単一部材であってよい。吸入ポート４１及び排出ポート４２は、蓋体４０と別部材であってもよい。

図７に示すように、蓋体４０は、内側に平板状の分離壁４３を有する。分離壁４３は、蓋体４０の内側の空間を左右に二等分する。すなわち、蓋体４０は、分離壁４３によって左右に分離された吸入室４４と排出室４５とを有する。本実施形態では、吸入室４４は分離壁４３の左側に位置し、排出室４５は分離壁４３の右側に位置する。吸入室４４は、吸入ポート４１と通じる。吸入ポート４１から吸入された流体は吸入室４４に入る。排出室４５は、排出ポート４２と通じる。排出室４５の流体は、排出ポート４２を通過してポンプ１の外部に排出される。

蓋体４０は、内側に、上下に延びる筒状の第１仕切壁４６を有する。蓋体４０が第２ブロック体３０の上に配置されることによって、第１仕切壁４６は流体通過部３４を囲む。第１仕切壁４６は、下端部が隔壁部３２の上面に接触する。本実施形態では、吸入室４４と排出室４５とのそれぞれに、円筒状の第１仕切壁４６が２つずつ設けられる。以下、吸入室４４側の第１仕切壁４６を吸入側第１仕切壁４６１と表現し、排出室４５側の第１仕切壁４６を排出側第１仕切壁４６２と表現する。吸入側第１仕切壁４６１は、吸入側流体通過部３４１を囲む。排出側第１仕切壁４６２は、排出側流体通過部３４２を囲む。

なお、本実施形態では、吸入側及び排出側で、第１仕切壁４６の数は、流体通過部３４の数に合わせて２つずつである。流体通過部３４の数の変更に合わせて、第１仕切壁４６の数が変更されてよい。

２つの吸入側第１仕切壁４６１は分離壁４３に沿って前後方向に並ぶ。２つの排出側第１仕切壁４６２は分離壁４３に沿って前後方向に並ぶ。本実施形態では、吸入側第１仕切壁４６１及び排出側第１仕切壁４６２は、側面の一部が分離壁４３と接続されている。ただし、吸入側第１仕切壁４６１及び排出側第１仕切壁４６２は、分離壁４３と接続されなくてもよい。本実施形態では、排出側第１仕切壁４６２は、吸入側第１仕切壁４６１に比べて直径が大きい。ただし、排出側第１仕切壁４６２と吸入側第１仕切壁４６１とは直径が同じでもよいし、排出側第１仕切壁４６２の方が吸入側第１仕切壁４６１に比べて直径が小さくてもよい。

第１仕切壁４６は側面に開口部４６ａを有する。開口部４６ａは、切欠きであってもよいし、貫通孔であってもよい。開口部４６ａを切欠きとすると、蓋体４０を樹脂成形する際に使用する金型が複雑になることを避けられる。本実施形態では、開口部４６ａは、吸入側第１仕切壁４６１及び排出側第１仕切壁４６２のいずれにおいても、下端部に設けられる切欠きである。２つの吸入側第１仕切壁４６１において、開口部４６ａが設けられる位置は同じであり、前方下端部に設けられる。２つの排出側第１仕切壁４６２において、開口部４６ａが設けられる位置は異なる。前方の排出側第１仕切壁４６２は前方下端部に開口部４６ａが設けられる。後方の排出側第１仕切壁４６２は、前方下端部から右側にずれた位置に開口部４６ａが設けられる。本実施形態では、前後方向に並ぶ２つの排出側第１仕切壁４６２が接続されているために、２つの排出側第１仕切壁４６２の間で、開口部４６ａの位置がずれている。

なお、２つの吸入側第１仕切壁４６１の間で、開口部４６ａが設けられる位置は異なってもよい。２つの排出側第１仕切壁４６２において、開口部４６ａが設けられる位置は同じであってもよい。

蓋体４０は、内側に、上下に延び、第１仕切壁４６を囲む第２仕切壁４７を有する。本実施形態では、吸入室４４と排出室４５とのそれぞれに、上からの平面視において、矩形状の第２仕切壁４７が設けられる。上からの平面視において、第２仕切壁４７の後方側面のうち、左右の端部の一方が開口する。以下、吸入室４４側の第２仕切壁４７を吸入側第２仕切壁４７１と表現し、排出室４５側の第２仕切壁４７を排出側第２仕切壁４７２と表現する。

上からの平面視において、吸入側第２仕切壁４７１は、後方側面のうち右側の端部が開口する。排出側第２仕切壁４７２は、後方側面のうち左側の端部が開口する。すなわち、吸入側第２仕切壁４７１及び排出側第２仕切壁４７２は、いずれも開口した端部側が分離壁４３と接続される。本実施形態では、吸入側第２仕切壁４７１及び排出側第２仕切壁４７２は、それぞれ、後方下端部に１箇所ずつ設けられた切欠き部４７ａにより開口する。切欠き部４７ａは分離壁４３の近傍に設けられる。吸入側第２仕切壁４７１は、２つの吸入側第１仕切壁４６１を囲む。吸入側第２仕切壁４７１と、吸入側第１仕切壁４６１との間には隙間が設けられる。吸入側第２仕切壁４７１と、吸入室４４を構成する蓋体４０の内壁との間には隙間が設けられる。排出側第２仕切壁４７２は、２つの排出側第１仕切壁４６２を囲む。排出側第２仕切壁４７２と、排出側第１仕切壁４６２との間には隙間が設けられる。排出側第２仕切壁４７２と、排出室４５を構成する蓋体４０の内壁との間には隙間が設けられる。

吸入側第１仕切壁４６１及び排出側第１仕切壁４６２は、上からの平面視において円形状である。吸入側第２仕切壁４７１及び排出側第２仕切壁４７２は、上からの平面視において矩形状である。そのため、流体が吸入ポート４１から吸入側第１仕切壁４６１に至るまで、流体が通る隙間の断面積は増減を繰り返す。これにより、流体が壁面に衝突し、叩き音が摩擦によって熱エネルギーに変換され易い。この結果、排出ポート４２から排出される叩き音を低減することができ、ポンプ１の騒音を低減できる。

吸入側第２仕切壁４７１で吸入側第１仕切壁４６１を囲むことによって、流体が吸入ポート４１から吸入側第１仕切壁４６１に至るまでの経路長を長くすることができる。排出側第２仕切壁４７２で排出側第１仕切壁４６２を囲むことによって、流体が排出側第１仕切壁４６２から排出ポート４２に至るまでの経路長を長くすることができる。これにより、排出ポート４２から排出される叩き音を低減することができ、ポンプ１の騒音を低減できる。

なお、本実施形態では、第２仕切壁４７が複数の第１仕切壁４６を囲む構成としたが、これに限らず、第２仕切壁４７は１つの第１仕切壁４６のみを囲む構成としてもよい。この構成では、第１仕切壁４６が複数ある場合には、第２仕切壁４７の数も複数になる。また、第１仕切壁４６は、第２仕切壁を含む複数の仕切壁によって、例えば二重或いは三重に囲まれてもよい。

＜５．ポンプの動作＞
図８は、蓋体４０における流体の流れを示す図である。主に、図６及び図８を参照して、ポンプ１の動作を説明する。

モータ１２が駆動を開始すると、可動部２２が上下方向の運動を開始する。可動部２２が下降すると、ポンプ室６０は膨張して負圧になる。ポンプ室６０が負圧になると、吸入側弁体３６１が下がり、吸入側弁座部３５１に設けられる通気孔３７を介して吸入室４４からポンプ室６０に流体が吸入される。負圧下では、排出側弁体３６２は、排出側弁座部３５２に設けられる通気孔３７を閉じたままである。

なお、吸入室４４においては、吸入ポート４１から流体が吸入される。吸入室４４に吸入された流体は、吸入室４４を構成する蓋体４０の内壁と、吸入側第２仕切壁４７１との間の隙間を通って切欠き部４７ａに至る。切欠き部４７ａに至った流体は、吸入側第２仕切壁４７１と、吸入側第１仕切壁４６１との間の隙間を通り、開口部４６ａを介して吸入側第１仕切壁４６１の内側に入る。吸入側第１仕切壁４６１の内側の流体は、通気孔３７を介してポンプ室６０に吸入される。

一方、可動部２２が上昇すると、ポンプ室６０は圧縮されて正圧になる。ポンプ室６０が正圧になると、排出側弁体３６２が上がり、排出側弁座部３５２に設けられる通気孔３７を介してポンプ室６０から排出室４５に流体が排出される。正圧下では、吸入側弁体３６１は、吸入側弁座部３５１に設けられる通気孔３７を閉じたままである。

排出側第１仕切壁４６１の内側に排出された流体は、開口部４６ａを介して、排出側第１仕切壁４６２と排出側第２仕切壁４７２との間の隙間に入り、当該隙間を通って切欠き部４７ａに至る。切欠き部４７ａに至った流体は、排出側第２仕切壁４７２と、排出室４５を構成する蓋体４０の内壁との間の隙間を通り、排出ポート４２を介して外部に排出される。

可動部２２の上下方向の運動の繰り返しによって、上述の流体の吸入と排出とが繰り返される。例えばポンプ１が真空ポンプである場合、ポンプ１の吸入動作により、真空にしたい容器からポンプ１へと気体が吸入され、ポンプ１の排出動作により、ポンプ１が容器から吸入した気体が外部に排出される。この繰り返しにより、真空にしたい容器の真空度を高めることができる。

＜６．弁座部の詳細＞
図９は、弁座部３５の構成例を説明するための模式図である。図９には、弁体３６の軸部３６ａも示されている。図９において、弁座部３５は、複数の通気孔３７が振り分けられる第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを有する。軸部３６ａの中心線Ｃを含む互いに直交する２つの平面Ｐ１、Ｐ２によって区画される四区画Ｓ１〜Ｓ４のうち、中心線Ｃを中心として互いに対向する２つの区画Ｓ１、Ｓ３の一方に第１領域Ｒ１は位置し、他方に第２領域Ｒ２は位置する。互いに直交する２つの平面Ｐ１、Ｐ２は、仮想の平面であり、任意に設定される。本実施形態では、区画Ｓ１に第１領域Ｒ１は位置し、区画Ｓ３に第２領域Ｒ２は位置する。なお、軸部３６ａの中心線Ｃは図６に示すように上下方向に延びる。図９においては、軸部３６ａの中心線Ｃは紙面と直交する方向に延びる。

図９に例示する構成によれば、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向に９０°以上離して配置することができる。すなわち、図９に例示する構成によれば、弁座部３５に設ける通気孔３７を、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向の一部に偏って配置することができる。このような構成によれば、流体が流体通過部３４を通過する際に、傘部３６ｂの偏った位置のみを弁座部３５に対して浮き易くすることができる。この結果、流体の通過後に、弁体３６が通気孔３７を閉じる際に、弁体３６が弁座部３５と衝突する際の衝撃を低減することができる。この衝撃の低減によって、弁体３６と弁座部３５との衝突によって発生する叩き音を低減することができる。

詳細には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とは、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする径方向に対向している。これによれば、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向に大きく離すことができる。このために、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２から周方向にずれた位置において、傘部３６ｂを弁座部３５に対して浮き難くすることができる。すなわち、傘部３６ｂが浮く範囲を少なくできる。この結果、弁体３６と弁座部３５との衝突によって発生する叩き音を低減することができる。

第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、それぞれ、通気孔３７を１つずつ有する。これによれば、各領域Ｒ１、Ｒ２に配置される通気孔３７の数が少ないために、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを離し易くすることができる。また、これによれば、通気孔３７の数を少なくして叩き音の発生を抑制することができる。

詳細には、第１領域Ｒ１の通気孔３７の中心と、第２領域Ｒ２の通気孔３７中心とは、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする同一円周上に配置され、周方向に１８０°離れている。第１領域Ｒ１の通気孔３７と、第２領域Ｒ２の通気孔３７とは、上からの平面視において、直径が同一サイズの円形状である。

図１０及び図１１は、図９に示す弁座部３５の変形例を説明するための図である。図１０及び図１１には、弁体３６の軸部３６ａも示されている。各領域Ｒ１、Ｒ２に振り分けられる通気孔３７の数は、１つに限らず、１つ以上であればよい。

例えば、図１０に示すように、弁座部３５Ａにおいては、第１領域Ｒ１Ａ及び第２領域Ｒ２Ａに振り分けられる通気孔３７の数は、いずれも複数であってよい。図１０に示す例では、各領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａに２つずつの通気孔３７が振り分けられている。各領域Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａに振り分けられる通気孔３７の数は３つ以上であってよい。各領域Ｒ１Ａ、Ｒ１Ｂに配置される複数の通気孔３７の配置の仕方は特に限定されない。複数の通気孔３７は、例えば、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向に並べて配置されたり、径方向に並べて配置されたりしてよい。

また、図１１に示すように、弁座部３５Ｂにおいては、第１領域Ｒ１Ｂと第２領域Ｒ２Ｂとで、通気孔３７の配列の仕方が異なってよい。詳細には、第１領域Ｒ１Ｂと第２領域Ｒ２Ｂとで、通気孔３７の数が異なってよい。図１１に示す例では、第１領域Ｒ１Ｂの通気孔３７の数は１つであり、第２領域Ｒ２Ｂの通気孔３７の数は２つである。また、第１領域Ｒ１Ｂと第２領域Ｒ２Ｂとに同数の複数の通気孔３７が配置される場合に、複数の通気孔３７の設けられる位置及び並び方が異なってよい。

図１２は、流体通過部３４と第１仕切壁４６との関係の一例を示す図である。図１２に示すように、開口部４６ａは、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に位置することが好ましい。これによれば、弁体３６と弁座部３５との衝突によって叩き音が生じる位置から離れた位置に開口部４６ａを配置することができる。この結果、叩き音が外部に到達する経路長を長くすることができる。また、この構成では、叩き音が狭い空間である開口部４６ａを通過するために、叩き音が摩擦によって熱エネルギーに変換され、外部に漏れる叩き音を小さくすることができる。

なお、図１２に示す例では、開口部４６ａは、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との中間部に位置する。ただし、開口部４６ａは、前述の中間部から、第１領域Ｒ１側、或いは、第２領域Ｒ２側にずれた位置であってよい。

吸入側流体通過部３４１と排出側流体通過部３４２とのうち、少なくとも排出側流体通過部３４２の排出側弁座部３５２は、複数の通気孔３７が振り分けられる第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する。これによれば、少なくともポンプ１における流体の流れの下流側に、弁体３６と弁座部３５との衝突に伴って発生する叩き音を低減する構造が配置される。すなわち、本構成によれば、少なくとも叩き音が外部に漏れ易い側に、叩き音を低減する構造が配置されることになる。したがって、吸入側流体通過部３４１側にのみ叩き音を低減する構造を設ける場合に比べて、叩き音の抑制効果を向上することができる。

本実施形態では、排出側弁座部３５２は第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する。すなわち、排出側弁座部３５２は、上述した図９に示す構成を有する。吸入側弁座部３５１は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は有さない。すなわち、吸入側流体通過部３４１の吸入側弁座部３５１は、複数の通気孔３７の配列が排出側弁座部３５２と異なる。これによれば、騒音に関わる特性のみならず、ポンプ１の他の特性を向上することができる。

なお、吸入側弁座部３５１も、排出側弁座部３５１と同様に、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する構成としてもよい。これによれば、弁体３６と弁座部３５との衝突によって生じる叩き音の抑制効果を増大することができる。

図１３は、本実施形態の吸入側弁座部３５１の概略図である。図１３には、弁体３６の軸部３６ａも示されている。図１３に示すように、吸入側弁座部３５１は、排出側弁座部３５２と比較して、通気孔３７の数、直径、及び配置が異なる。なお、吸入側弁座部３５１に設けられる複数の通気孔３７は同一サイズ及び同一形状である。吸入側弁座部３５１に設けられる複数の通気孔３７は円形状である。

詳細には、吸入側弁座部３５１は、排出側弁座部３５２より多くの通気孔３７を有する。本実施形態では、吸入側弁座部３５１の通気孔３７の数は８個である。吸入側弁座部３５１の複数の通気孔３７は、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向に等間隔に配置される。本実施形態では、８個の通気孔３７が、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする周方向に４５°おきに配置される。吸入側弁座部３５１の通気孔３７は、排出側弁座部３５２の通気孔３７よりも直径が大きい。吸入側弁座部３５１の複数の通気孔３７の中心は、軸部３６ａの中心線Ｃを中心とする同一円周上に配置される。この円周の直径は、排出側弁座部３５２の通気孔３７の中心が配置される円周の直径よりも大きい。本実施形態によれば、叩き音による騒音を低減できると共に、ポンプ効率の向上することができる。

ただし、吸入側弁座部３５１の通気孔３７と、排出側弁座部３５２の通気孔３７とは同一サイズであってもよい。吸入側弁座部３５１の通気孔３７の直径の方が、排出側弁座部３５２の通気孔３７の直径よりも小さくてもよい。吸入側弁座部３５１の複数の通気孔３７が配置される円周の直径と、排出側弁座部３５２の複数の通気孔３７が配置される円周の直径とは、同じでもよいし、排出側弁座部３５２の方が大きくてもよい。

本実施形態では、下流側の流体通過部３４である排出側流体通過部３４２において、通気孔３７を第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に偏って配置することによって、排出側弁体３６２と排出側弁座部３５２との衝突に伴って発生する叩き音を抑制している。そして、流体の流れに乗って外部に運ばれる叩き音は、開口部４６ａ、切欠き部４７ａ、排出ポート４２といった狭い空間を通過する際に、熱エネルギーに変化し易くなっている。更に、排出側第１仕切壁４６２及び排出側第２仕切壁４７２によって、排出側流体通過部３４２を通過した流体が排出ポート４２に至る経路長は長くなっている。このために、排出ポート４２から漏れる叩き音を小さくすることができる。

図１４は、蓋体４０の水平断面の一部を示した図である。図１４に示すように、排出ポート４２の内径は、吸入ポート４１の内径よりも小さい。詳細には、吸入ポート４１は、前後方向に延びる吸入側筒部４１ａを有する。吸入側筒部４１ａは、前端部が吸入ポートの入口部分４１ｂに通じ、後端部が吸入室４４に通じる。排出ポート４２は、前後方向に延びる排出側筒部４２ａを有する。排出側筒部４２ａは、前端部が排出ポート４２の出口部分４２ｂに通じ、後端部が排出室４５に通じる。排出側筒部４２ａの内径は、吸入側筒部４１ａの内径より小さい。例えば、排出側筒部４２ａの内径は、吸入側筒部４１ａの内径の半分とされる。なお、本実施形態では、前後方向に延びる出口部分４２ｂの直径も、入口部分４１ｂの直径に比べて小さくなっている。

本実施形態では、叩き音を外部に排出する排出ポート４２の内径が狭く構成されている。このために、叩き音は、排出ポート４２を通過する際に、摩擦によって熱エネルギーに変換され易い。この結果、排出ポート４２から排出される叩き音を低減することができる。

＜７．弁体の詳細＞
上述のように、ポンプ１は複数の弁体３６を有する。複数の弁体３６は、第１弁体３６１と第２弁体３６２とを有する。第１弁体３６１は第１材質で構成される。第２弁体３６２は、第１材質と異なる第２材質で構成される。これによれば、複数の弁体３６の中に材質が異なる複数種類の弁体が含まれるために、環境毎に適した材質の弁体を配置することができる。この結果、例えばポンプ１の耐久性を向上することができる。また、この結果、例えばポンプ１の低騒音化を図ることができる。

なお、本実施形態では、ポンプ１は、材質が異なる２種類の弁体３６を有する。ただし、ポンプ１は、材質が異なる３種類以上の弁体３６を有してもよい。

詳細には、吸入側流体通過部３４１は、第１弁体３６１を有する。排出側流体通過部３４２は、第２弁体３６２を有する。換言すると、第１弁体３６１は吸入側弁体である。第２弁体３６２は排出側弁体である。これによれば、ポンプ１の動作時における弁体３６の環境に差が生じ易い吸入側流体通過部３４１と排出側流体通過部３４２とで弁体３６の材質が異なる。このため、吸入側と排出側とのそれぞれに適切な弁体３６を配置することができ、例えばポンプ１の耐久性等、ポンプ１の性能を向上することができる。

本実施形態では、第２材質は、第１材質よりも耐熱性が高い。すなわち、第２弁体（排出側弁体）３６２は、第１弁体（吸入側弁体）３６１よりも耐熱性が高い材質で構成される。これによれば、吸入側弁体３６１と排出側弁体３６２とを、当該弁体が晒される熱環境の差に応じた適切な材質として配置することができる。ポンプ１においては、排気側弁体３６２が吸気側弁体３６１に比べて高温環境に晒されることが多い。このために、排気側弁体３６２を吸気側弁体３６１より耐熱性の高い材質とすることで、排気側弁体３６２の変形を抑制することができる。すなわち、本構成によれば、ポンプ１の耐久性を含む性能を向上することができる。

第２材質は、シリコーン系の弾性材であることが好ましい。シリコーン系の弾性材は、例えばシリコーンゴムであってよい。これによれば、排気側弁体３６２を耐熱性の高い材質で構成することができる。この結果、高温環境に晒され易い排気側弁体３６２の変形を抑制することができ、ポンプ１の耐久性を向上することができる。

なお、シリコーンゴムには、例えばメチルシリコーンゴム、ビニル・メチルシリコーンゴム、フェニル・メチルシリコーンゴム、フッ化シリコーンゴム等の様々な種類のシリコーンゴムが存在するが、排出側弁体３６２を構成するシリコーンゴムの種類は特に限定されない。また、第１材質より耐熱性の高い第２材質は、シリコーン系の弾性材以外であってもよく、例えばフッ素ゴム等であってもよい。

第２材質のタイプＡデュロメータ硬さは、４５以上５５以下であることが好ましい。詳細には、排気側弁体３６２を構成するシリコーン系の弾性材のタイプＡデュロメータ硬さは、４５以上５５以下であることが好ましい。なお、タイプＡデュロメータ硬さは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に則って測定された硬さである。

図１５は、ポンプ１に用いる第２材質の硬さを変化させた場合の実験結果を示すグラフである。図１５において、横軸は、シリコーン系の弾性材である第２材質のタイプＡデュロメータ硬さを示す。縦軸は、１６００Ｈｚの音の大きさを示す。詳細には、縦軸は、第２材質のタイプＡデュロメータ硬さを６０とした場合に得られた音の大きさを１００として示した相対値である。図１５は、第２材質のタイプＡデュロメータ硬さを４５から６０まで変化させた場合の結果である。特に１０００〜５０００Ｈｚの音においては、音の大きさが大きくなるにつれて、人は騒音の発生を感じる傾向がある。すなわち、図１５において、音の大きさが小さい方がポンプにおける騒音の発生が小さく、耳障りに感じられにくいことを示す。

図１５に示すように、第２材質の硬さが６０である場合に、音の大きさが最も高くなる。詳細には、第２材質の硬さが４５以上５５以下である場合、音の大きさが、第２材質の硬さが６０の場合に比べて１０％以上低下する。第２材質の硬さが５０である場合に、音の大きさは最も低くなる。

図１５に示すように、第２材質のタイプＡデュロメータ硬さを４５以上５５以下とすることによって、ポンプ１において耳障りとなる騒音の発生を抑制することができる。図１５に示すように、耳障りな騒音を抑制するためには、第２材質のタイプＡデュロメータ硬さは５０、或いは、５０付近であることがより好ましい。

第１材質は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）であることが好ましい。これによれば、ポンプ１が有する複数の弁体３６の一部を、安価な材質を使用して構成できる。この結果、例えば全ての弁体３６をシリコーン系の弾性材で構成する場合に比べて、ポンプ１の製造コストを下げることができる。

なお、第２材質より耐熱性が低い第１材質は、ＥＰＤＭに限定されない。第１材質は、例えば、ニトリルゴム等の他の合成ゴムであってもよい。

本実施形態では、第１材質のタイプＡデュロメータ硬さは、第２材質と同じである。これによれば、第１材質のタイプＡデュロメータ硬さが４５以上５５以下になる。このために、吸入側弁体３６１を硬すぎない適度の硬さの材質で形成することができ、吸入側弁体３６１を流体によって動かし易くすることができる。さらに、柔らかすぎない適度の硬さの材質で形成することができ、吸入側弁体３６１を容易に形成することができる。

なお、第１材質と第２材質とのタイプＡデュロメータ硬さは異なってもよい。例えば、第１材質は、第２材質よりもタイプＡデュロメータ硬さが低くてもよい。これによれば、吸入側弁体３６１を柔らかく構成することができ、弁体３６１を流体によって動かし易くすることができる。

＜８．留意事項＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

以上に示した実施形態では、可動部２２は上下方向に振動してポンプ室６０の容積を変動させる構成とした。この構成に限らず、例えば、可動部２２は、前後方向や左右方向に振動してポンプ室６０の容積を変動させる構成としてよい。この場合、駆動部１０の構成は、本実施形態の構成から変更する必要がある。

また、以上に示した実施形態では、ポンプ１は、可動部２２がダイヤフラムで構成されるダイヤフラムポンプとした。この構成に限らず、可動部２２は、例えばピストン等の他の部材で構成されてもよい。

また、以上に示した実施形態では、駆動部１０がモータ１２とクランク部１３とを有する構成とした。この構成に限らず、駆動部は、例えば、電磁石と、電磁石の極性変化に伴い振動する振動子とを有する構成としてよい。すなわち、本発明は、例えば電磁式のダイヤフラムポンプにも適用できる。

本発明は、例えばダイヤフラムポンプに利用することができる。

１・・・ポンプ
１０・・・駆動部
２２・・・可動部
３２・・・隔壁部
３４・・・流体通過部
３５・・・弁座部
３６・・・弁体
３６ａ・・・軸部
３７・・・通気孔
４０・・・蓋体
４１・・・吸入ポート
４２・・・排出ポート
４６・・・第１仕切壁
４６ａ・・・開口部
４７・・・第２仕切壁
６０・・・ポンプ室
３４１・・・吸入側流体通過部
３４２・・・排出側流体通過部
３５１・・・吸入側弁座部
３５２・・・排出側弁座部
３６１・・・吸入側弁体（第１弁体）
３６２・・・排出側弁体（第２弁体）
Ｃ・・・中心線
Ｐ１、Ｐ２・・・平面
Ｒ１・・・第１領域
Ｒ２・・・第２領域
Ｓ１〜Ｓ４・・・区画

Claims (12)

1. 流体用ポンプであって、
   駆動部と、
   前記駆動部の駆動により動く可動部と、
   前記可動部の動きにより容積が増減するポンプ室と、
   前記ポンプ室の上壁を構成する隔壁部と、
   前記隔壁部に設けられ、流体が上下方向に通過する複数の流体通過部と、
   を有し、
   各前記流体通過部は、
   前記隔壁部を上下方向に貫通する通気孔を有する弁座部と、
   前記通気孔を開閉する弁体と、
   を有し、
   複数の前記弁体は、
   第１材質で構成される第１弁体と、
   前記第１材質と異なる第２材質で構成される第２弁体と、
   を有する、ポンプ。
2. 前記流体通過部は、
   前記ポンプ室に流体を吸入する吸入側流体通過部と、
   前記ポンプ室から流体を排出する排出側流体通過部と、
   を有し、
   前記吸入側流体通過部は、前記第１弁体を有し
   前記排出側流体通過部は、前記第２弁体を有する、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記第２材質は、前記第１材質よりも耐熱性が高い、請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 前記第２材質はシリコーン系の弾性材である、請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプ。
5. 前記第１材質はエチレンプロピレンジエンゴムである、請求項４に記載のポンプ。
6. 前記第２材質のタイプＡデュロメータ硬さは、４５以上５５以下である、請求項４又は５に記載のポンプ。
7. 前記第１材質のタイプＡデュロメータ硬さは、前記第２材質と同じである、請求項６に記載のポンプ。
8. 前記弁体は、上下方向に延びる軸部を有し、
   前記吸入側流体通過部と前記排出側流体通過部とのうち、少なくとも前記排出側流体通過部の排出側弁座部は、複数の前記通気孔が振り分けられる第１領域及び第２領域を有し、
   前記軸部の中心線を含む互いに直交する２つの平面によって区画される四区画のうち、前記中心線を中心として互いに対向する２つの区画の一方に前記第１領域が位置し、他方に前記第２領域が位置する、請求項２に記載のポンプ。
9. 前記吸入側流体通過部の吸入側弁座部は、複数の前記通気孔の配列が、前記排出側弁座部と異なる、請求項８に記載のポンプ。
10. 前記吸入側弁座部は、前記排出側弁座部より多くの前記通気孔を有し、
    前記吸入側弁座部の複数の前記通気孔は、前記軸部の中心線を中心とする周方向に等間隔に配置される、請求項８または９に記載のポンプ。
11. 前記可動部は、前記駆動部の駆動により振動するダイヤフラムである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のポンプ。
12. 前記駆動部はモータを有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のポンプ。

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