JP2019120128A - Diaphragm pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイアフラムが揺動することにより流体を移送するダイアフラムポンプに関するものである。 The present invention relates to a diaphragm pump which transfers fluid by swinging a diaphragm.
従来より、流体を移送するためのポンプとしてダイアフラムポンプが知られている。このダイアフラムポンプは、ポンプヘッドと、ポンプヘッドの内部に設けられた可撓性のダイアフラムと、ダイアフラムに接続された駆動機構と、ポンプヘッドの内部においてダイアフラムにより区画されたポンプ室とを備え、駆動機構によりダイアフラムが厚み方向に往復運動するのに伴って、ポンプ室の圧力を変化させて流体を移送する（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a diaphragm pump is known as a pump for transferring fluid. The diaphragm pump includes a pump head, a flexible diaphragm provided inside the pump head, a drive mechanism connected to the diaphragm, and a pump chamber partitioned by the diaphragm inside the pump head. As the diaphragm reciprocates in the thickness direction by the mechanism, the pressure in the pump chamber is changed to transfer the fluid (see, for example, Patent Document 1).
ところが、従来のダイアフラムポンプの多くは、ダイアフラムが平板状に形成されているため、ダイアフラムがポンプ室側に膨らむごとに、ダイアフラムに対して径方向に大きな引張力が生じることにより引き伸ばされてしまい、ダイアフラムが短期間で劣化するという問題があった。 However, in many conventional diaphragm pumps, since the diaphragm is formed in a flat plate shape, each time the diaphragm is expanded to the pump chamber side, the diaphragm is stretched by a large tensile force in the radial direction with respect to the diaphragm. There is a problem that the diaphragm is deteriorated in a short time.
そこで、このようなダイアフラムポンプに対して引張力が生じることを防止するため、図４（ｂ）に示すように、ダイアフラム１０２に厚み方向に緩やかに突出したたるみ部１０２ａが形成されたものも知られている。これによれば、図４（ａ）に示すように、ダイアフラム１０２がポンプ室１０４側に膨らむ際、ダイアフラム１０２に形成されたたるみ部１０２ａが引張力を吸収するため、ダイアフラム１０２の劣化を防止することができる。 Therefore, in order to prevent the generation of a tensile force to such a diaphragm pump, as shown in FIG. 4 (b), it is known that the diaphragm 102 has a slack portion 102a which gently protrudes in the thickness direction. It is done. According to this, as shown in FIG. 4A, when the diaphragm 102 expands toward the pump chamber 104, the slack portion 102a formed on the diaphragm 102 absorbs the tensile force, thereby preventing the deterioration of the diaphragm 102. be able to.
しかしながら、ダイアフラム１０２が揺動する際、ダイアフラム１０２のたるみ部１０２ａが不安定な形状になる場合が多かった。具体的に説明すると、図４（ｂ）に示すように、ダイアフラム１０２の動作の下死点ではたるみ部１０２ａは所定の形状を維持した状態となっているが、図４（ｃ）に示すように、上死点ではたるみ部１０２ａが本来有する形状の影響のためにポンプ室１０４と反対側に些か湾曲した形状となり、さらにダイアフラムが揺動を繰り返していくと、図４（ｄ）に示すように、上死点において次第に大きく湾曲した形状となっていた。このため、その湾曲した形状となった部分に流体が残留した状態（デッドボリューム）Ｄが生じて、ポンプ室１０４の最大容量（圧縮前の容量）／ポンプ室の最小容量（圧縮後の容量）で表される圧縮比が小さくなるため、流体の吸引・吐出の効率が低下するという問題があった。 However, when the diaphragm 102 swings, the slack portion 102 a of the diaphragm 102 often has an unstable shape. Specifically, as shown in FIG. 4 (b), the slack portion 102a is maintained at a predetermined shape at the bottom dead center of the operation of the diaphragm 102, as shown in FIG. 4 (c). At the top dead center, due to the influence of the inherent shape of the sagging portion 102a, the pump chamber 104 has a slightly curved shape on the opposite side to the pump chamber 104, and the diaphragm repeatedly swings as shown in FIG. Thus, at the top dead center, the shape was gradually curved. Therefore, a state (dead volume) D in which the fluid remains in the curved portion occurs, and the maximum volume of the pump chamber 104 (volume before compression) / minimum volume of the pump chamber (volume after compression) There is a problem that the efficiency of suction and discharge of fluid is reduced because the compression ratio represented by
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、ダイアフラムの劣化を防止するとともに、ポンプの圧縮比を大きくすることができ、ひいては長寿命で高性能なダイアフラムポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent deterioration of the diaphragm and to increase the compression ratio of the pump, thereby providing a long-life high-performance diaphragm pump. To aim.
本発明は、上記目的を達成するために、ポンプヘッドと、該ポンプヘッドの内部に設けられた可撓性のダイアフラムと、該ダイアフラムに接続された駆動機構と、前記ポンプヘッドの内部において前記ダイアフラムにより区画されたポンプ室とを備え、前記駆動機構により前記ダイアフラムが厚み方向に往復運動するのに伴って、前記ポンプ室の圧力を変化させて流体を移送するダイアフラムポンプであって、前記ダイアフラムは、外周部において厚み方向に突出する山型部が形成され、周端部が前記ポンプヘッドに固定されるとともに、中央部に前記駆動機構が接続され、前記駆動機構により前記ダイアフラムが厚み方向に往復運動する際、前記山型部における頂点部の径方向外側の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、前記山型部における頂点部の径方向内側の第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pump head, a flexible diaphragm provided inside the pump head, a drive mechanism connected to the diaphragm, and the diaphragm inside the pump head. And a pump chamber partitioned by the drive mechanism, wherein the pressure in the pump chamber is changed to transfer fluid as the diaphragm reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism, and the diaphragm is A mountain-shaped portion protruding in the thickness direction is formed at the outer peripheral portion, the peripheral end portion is fixed to the pump head, the drive mechanism is connected to the central portion, and the diaphragm reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism. When exercising, the first inclined portion on the radially outer side of the apex portion of the mountain-shaped portion maintains the inclined state, and The second inclined portion of the radially inner apex portion which takes, characterized in that the swing as a fulcrum apex.
これによれば、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することによって、ダイアフラムに引張力がほとんど発生しないため、ダイアフラムが径方向に伸びることを防止することができる。このため、ダイアフラムの劣化を防止することができる。 According to this, since the second inclined portion swings with the apex as a fulcrum while maintaining the first inclined portion of the chevron portion of the diaphragm in an inclined state, almost no tensile force is generated in the diaphragm The diaphragm can be prevented from radially extending. Therefore, the deterioration of the diaphragm can be prevented.
また、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することによって、ダイアフラムの外周部において不必要な変形が生じにくくなるため、ダイアフラムの外周部においてデッドボリュームが生じることを防止または軽減することができる。このため、ポンプ室の最大容量（圧縮前の容量）／ポンプ室の最小容量（圧縮後の容量）で表される圧縮比を大きくすることができる。 In addition, unnecessary deformation is unlikely to occur in the outer peripheral portion of the diaphragm by the second inclined portion swinging with the apex portion as a fulcrum while maintaining the first inclined portion of the mountain-shaped portion of the diaphragm in an inclined state. Therefore, it is possible to prevent or reduce the occurrence of dead volume at the outer peripheral portion of the diaphragm. Therefore, it is possible to increase the compression ratio represented by the maximum volume of the pump chamber (the volume before compression) / the minimum volume of the pump chamber (the volume after compression).
また、前記ポンプヘッドは、前記ダイアフラムの前記山型部の第１の傾斜部の傾斜状態を維持するための支持部材が設けられてもよい。これによれば、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部の傾斜状態を確実に維持するため、第２の傾斜部が頂点部を支点として安定して揺動することができる。 Moreover, the said pump head may be provided with the supporting member for maintaining the inclined state of the 1st inclination part of the said angled part of the said diaphragm. According to this, in order to reliably maintain the inclined state of the first inclined portion of the mountain-shaped portion of the diaphragm, the second inclined portion can be rocked stably with the apex as a fulcrum.
また、前記駆動機構は、前記ダイアフラムを支承する支承部材が設けられ、該支承部材は、前記ダイアフラムの前記山型部を除く部分を常時支承するとともに、前記山型部の第２の傾斜部を前記ダイアフラムの動作の上死点では支承する一方、前記ダイアフラムの動作の下死点では離間してもよい。これによれば、第２の傾斜部が頂点部を支点として安定して揺動することができる。 Further, the drive mechanism is provided with a support member for supporting the diaphragm, and the support member always supports a portion of the diaphragm except the mountain portion, and the second inclined portion of the mountain portion is It may be supported at the top dead center of the movement of the diaphragm while being spaced at the bottom dead center of the movement of the diaphragm. According to this, the second inclined portion can be rocked stably with the vertex as a fulcrum.
また、前記ダイアフラムと前記支承部材の間に支承側緩衝材が設けられ、該支承側緩衝材は、前記支承部材の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられてもよい。これによれば、支承部材がダイアフラムに接触することを防止するとともに、ポンプヘッドの内壁に接触することを防止して、ダイアフラムの劣化を軽減することができる。 Further, a support-side cushioning material may be provided between the diaphragm and the support member, and the support-side cushioning material may be provided to extend radially outward from the circumferential end surface of the support member. According to this, it is possible to prevent the support member from coming into contact with the diaphragm and to prevent the contact with the inner wall of the pump head to reduce the deterioration of the diaphragm.
また、前記駆動機構は、前記ダイアフラムを抑える抑え部材が設けられるとともに、前記ダイアフラムと前記抑え部材の間に抑え側緩衝材が設けられ、該抑え側緩衝材は、前記抑え部材の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられてもよい。これによれば、抑え部材がダイアフラムに接触することを防止して、ダイアフラムの劣化を軽減することができる。 Further, the drive mechanism is provided with a restraining member for restraining the diaphragm, and a restraining side shock absorbing material is provided between the diaphragm and the restraining member, and the restraining side shock absorbing material has a diameter larger than the circumferential end face of the restraining member It may be provided in the form of extending outward in the direction. According to this, it is possible to prevent the pressing member from coming into contact with the diaphragm and to reduce the deterioration of the diaphragm.
また、前記ダイアフラムは、ポリテトラフルオロエチレンからなってもよい。これによれば、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部および第２の傾斜部にある程度の剛性を生じさせながら、厚み方向に柔軟に変形することができる。 The diaphragm may be made of polytetrafluoroethylene. According to this, the first inclined portion and the second inclined portion of the mountain-shaped portion of the diaphragm can be flexibly deformed in the thickness direction while generating a certain degree of rigidity.
また、前記支承側緩衝材および／または抑え側緩衝材は、ポリテトラフルオロエチレンからなってもよい。ダイアフラムと緩衝材を同じ材質とした場合、ダイアフラムと緩衝材の間において径方向に適度な滑りが生じるため、ダイアフラムがスムーズに変形することができる。 Also, the bearing side cushioning material and / or the pressure side cushioning material may be made of polytetrafluoroethylene. When the diaphragm and the shock absorbing material are made of the same material, an appropriate slip occurs in the radial direction between the diaphragm and the shock absorbing material, so that the diaphragm can be deformed smoothly.
これによれば、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することによって、ダイアフラムに引張力がほとんど発生しないため、ダイアフラムが径方向に伸びることを防止することができる。このため、ダイアフラムの劣化を防止することができ、ひいてはダイアフラムポンプの製品寿命を延ばすことが可能となる。 According to this, since the second inclined portion swings with the apex as a fulcrum while maintaining the first inclined portion of the chevron portion of the diaphragm in an inclined state, almost no tensile force is generated in the diaphragm The diaphragm can be prevented from radially extending. Therefore, the deterioration of the diaphragm can be prevented, and the product life of the diaphragm pump can be extended.
また、ダイアフラムの山型部の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することによって、ダイアフラムの外周部において不必要な変形が生じにくくなるため、ダイアフラムの外周部においてデッドボリュームが生じることを防止または軽減することができる。このため、ポンプ室の最大容量（圧縮前の容量）／ポンプ室の最小容量（圧縮後の容量）で表される圧縮比を大きくすることができ、ひいてはダイアフラムポンプの性能を向上させることが可能となる。 In addition, unnecessary deformation is unlikely to occur in the outer peripheral portion of the diaphragm by the second inclined portion swinging with the apex portion as a fulcrum while maintaining the first inclined portion of the mountain-shaped portion of the diaphragm in an inclined state. Therefore, it is possible to prevent or reduce the occurrence of dead volume at the outer peripheral portion of the diaphragm. Therefore, the compression ratio represented by the maximum volume of the pump chamber (the volume before compression) / the minimum volume of the pump chamber (the volume after compression) can be increased, and thus the performance of the diaphragm pump can be improved. It becomes.
次に、本発明に係るダイアフラムポンプ（以下、本ポンプという）の実施形態について図１〜図３を参照しつつ説明する。なお、本明細書において、「上」とは図１に相対した場合の上側をいい、「下」とは図１に相対した場合の下側をいう。 Next, an embodiment of a diaphragm pump (hereinafter referred to as a main pump) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In addition, in this specification, "upper" means the upper side at the time of opposing to FIG. 1, and "lower" means the lower side at the time of opposing to FIG.
本ポンプは、ポンプヘッド１と、ポンプヘッド１の内部に設けられたダイアフラム２と、ダイアフラム２に接続された駆動機構３と、ダイアフラム２により区画されたポンプ室４とを備え、駆動機構３によりダイアフラム２が厚み方向に往復運動することにより、ポンプ室４の圧力を変化させて流体を移送する。 The pump includes a pump head 1, a diaphragm 2 provided inside the pump head 1, a drive mechanism 3 connected to the diaphragm 2, and a pump chamber 4 partitioned by the diaphragm 2. By reciprocating the diaphragm 2 in the thickness direction, the pressure in the pump chamber 4 is changed to transfer the fluid.
前記ポンプヘッド１は、図１に示すように、内部空間の上面に横断面円形のドーム状の凹部１１が設けられている。このポンプヘッド１は、凹部１１を覆う態様でダイアフラム２が設けられ、凹部１１を上壁とし、かつダイアフラム２を底壁とするポンプ室４が形成される。また、凹部１１の中央部には、流体が流通する流通口１２が設けられている。 As shown in FIG. 1, the pump head 1 is provided with a dome-shaped recess 11 having a circular cross-section on the upper surface of the internal space. The pump head 1 is provided with a diaphragm 2 in such a manner as to cover the recess 11, and a pump chamber 4 having the recess 11 as an upper wall and the diaphragm 2 as a bottom wall is formed. Further, at the central portion of the recess 11, a flow port 12 through which the fluid flows is provided.
また、前記ポンプヘッド１は、内部空間の側壁部にダイアフラム２の周端部２ｃを固定するダイアフラム固定部１３が設けられている。このダイアフラム固定部１３は、ダイアフラム２の表面側に設けられた第１の固定部１３ａと、ダイアフラム２の側面側に設けられた第２の固定部１３ｂと、ダイアフラム２の裏面側に設けられた第３の固定部１３ｃとを備え、これら第１〜３の固定部１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより、ダイアフラム２の周端部２ｃが、表面側、裏面側、側面から囲まれる態様で固定されている。これにより、ダイアフラム２が厚み方向に往復運動する際に、周端部２ｃからポンプ室４の内部に外気が入り込み、あるいは周端部２ｃからポンプ室４の外部に流体が漏れ出ることを防止することができる。 Further, the pump head 1 is provided with a diaphragm fixing portion 13 for fixing the peripheral end portion 2 c of the diaphragm 2 to the side wall portion of the internal space. The diaphragm fixing portion 13 includes a first fixing portion 13 a provided on the front surface side of the diaphragm 2, a second fixing portion 13 b provided on the side surface side of the diaphragm 2, and a back surface side of the diaphragm 2. The peripheral end 2c of the diaphragm 2 is fixed in such a manner that the peripheral end 2c of the diaphragm 2 is surrounded from the front surface side, the rear surface side, and the side surface by the first to third fixing portions 13a, 13b and 13c. . As a result, when the diaphragm 2 reciprocates in the thickness direction, outside air enters the inside of the pump chamber 4 from the peripheral end 2 c or prevents fluid from leaking out of the peripheral end 2 c to the outside of the pump chamber 4. be able to.
なお、前記第３の固定部１３ｃの近傍には、下方に突出した突起１４が設けられており、該突起１４がダイアフラム２の端部を下方に押圧している。これにより、ダイアフラム２の周端部２ｃからポンプ室４の内部に外気が入り込み、あるいは周端部２ｃからポンプ室４の外部に流体が漏れ出ることをより確実に防止している。 In the vicinity of the third fixing portion 13c, a projection 14 projecting downward is provided, and the projection 14 presses the end of the diaphragm 2 downward. As a result, the outside air enters the inside of the pump chamber 4 from the peripheral end 2 c of the diaphragm 2 or the fluid is more reliably prevented from leaking out of the peripheral end 2 c to the outside of the pump chamber 4.
前記ダイアフラム２は、ポリテトラフルオロエチレン（登録商標：テフロン）で形成された平面視円形の可撓性の薄膜状部材であり、厚み方向に柔軟に変形可能に設けられている。 The diaphragm 2 is a flexible thin film-like member having a circular shape in plan view and formed of polytetrafluoroethylene (registered trademark: Teflon), and is provided so as to be flexibly deformable in the thickness direction.
また、前記ダイアフラム２は、上側に抑え部材としての上側ホルダ３３が設けられ、下側に支承部材としての下側ホルダ３４が設けられている。この上側ホルダ３３および下側ホルダ３４は、合成樹脂で形成された略円盤状部材であり、ダイアフラム２を上下方向から挟持している。なお、上側ホルダ３３は、上面がポンプヘッド１の凹部１１の内面に沿う形状に形成されている。 Further, the diaphragm 2 is provided with an upper holder 33 as a pressing member on the upper side, and a lower holder 34 as a supporting member on the lower side. The upper holder 33 and the lower holder 34 are substantially disk-shaped members made of synthetic resin, and sandwich the diaphragm 2 from above and below. The upper holder 33 is formed to have a top surface along the inner surface of the recess 11 of the pump head 1.
特に本実施形態では、図３に示すように、上側ホルダ３３は、ダイアフラム２との間にポリテトラフルオロエチレン（登録商標：テフロン）からなる緩衝材３５が設けられている。この緩衝材３５は、上側ホルダ３３の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられているため、上側ホルダ３３がダイアフラム２に接触することを防止して、ダイアフラム２の劣化を軽減することができる。 Particularly, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the upper holder 33 is provided with a buffer material 35 made of polytetrafluoroethylene (registered trademark: Teflon) between the upper holder 33 and the diaphragm 2. The shock absorbing material 35 is provided to extend radially outward from the circumferential end surface of the upper holder 33, so that the upper holder 33 can be prevented from coming into contact with the diaphragm 2 to reduce deterioration of the diaphragm 2. it can.
また、図３に示すように、下側ホルダ３４は、上側ホルダ３３より径方向に長く形成されており、ダイアフラム２の山型部２１分を除く下面を常時支承するとともに、山型部２１の第２の傾斜部２１３をダイアフラム２の動作の上死点では支承する一方、下死点では離間するようになっている。これにより第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として安定して揺動することができる。 Further, as shown in FIG. 3, the lower holder 34 is formed longer in the radial direction than the upper holder 33 and always supports the lower surface of the diaphragm 2 except for the mountain-shaped portion 21. The second inclined portion 213 is supported at the top dead center of the operation of the diaphragm 2 and is separated at the bottom dead center. As a result, the second inclined portion 213 can be rocked stably with the apex portion 211 as a fulcrum.
また、図３に示すように、下側ホルダ３４は、ダイアフラム２との間にポリテトラフルオロエチレン（登録商標：テフロン）からなる緩衝材３６が設けられている。この緩衝材３６は、下側ホルダ３４の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられているため、下側ホルダ３４が、ダイアフラム２に接触することを防止するとともに、ポンプヘッド１の内壁に接触することを防止して、ダイアフラム２の劣化を軽減することができる。 Further, as shown in FIG. 3, the lower holder 34 is provided with a buffer material 36 made of polytetrafluoroethylene (registered trademark: Teflon) between the diaphragm 2 and the lower holder 34. Since the shock absorbing material 36 is provided to extend radially outward from the circumferential end surface of the lower holder 34, the lower holder 34 is prevented from coming into contact with the diaphragm 2, and the inner wall of the pump head 1 is formed. The contact can be prevented to reduce the deterioration of the diaphragm 2.
また、前記ダイアフラム２は、中央部２ａが上側ホルダ３３および下側ホルダ３４を介して駆動機構３のコネクティングロッド３１に接続されている。このため、ダイアフラム２は、駆動機構３により厚み方向に往復運動を行うことによって、ポンプ室４の圧力を変化させて、流通口１２を介して流体を移送する。具体的には、駆動機構３によりダイアフラム２が下方に移動すると、ポンプ室４の容積が増大して負圧が発生し、流体が流通口１２を介してポンプ室４に吸引される。一方、駆動機構３によりダイアフラム２が上方に移動すると、ポンプ室４Ｃの容積が減少して正圧が発生し、流体がポンプ室４から流通口１２を介して吐出される。 The diaphragm 2 is connected at its central portion 2 a to the connecting rod 31 of the drive mechanism 3 via the upper holder 33 and the lower holder 34. Therefore, the diaphragm 2 reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism 3 to change the pressure of the pump chamber 4 and transfer the fluid through the flow port 12. Specifically, when the diaphragm 2 is moved downward by the drive mechanism 3, the volume of the pump chamber 4 is increased to generate negative pressure, and the fluid is sucked into the pump chamber 4 via the flow port 12. On the other hand, when the diaphragm 2 is moved upward by the drive mechanism 3, the volume of the pump chamber 4 C is reduced to generate positive pressure, and fluid is discharged from the pump chamber 4 through the flow port 12.
また、前記ダイアフラム２は、図３に示すように、中央部２ａが上側ホルダ３３および下側ホルダ３４に挟持されることにより平坦に形成されている。そして、駆動機構３によりダイアフラム２が厚み方向に往復運動する際、ダイアフラム２の中央部２ａは平坦な状態を維持しながら上下に揺動する。 Further, as shown in FIG. 3, the diaphragm 2 is formed flat by holding the central portion 2 a between the upper holder 33 and the lower holder 34. When the diaphragm 2 reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism 3, the central portion 2 a of the diaphragm 2 swings up and down while maintaining a flat state.
また、前記ダイアフラム２は、図３（ｂ）に示すように、外周部２ｂにおいてポンプ室４側に突出する態様で山型に屈曲した山型部２１が予め設けられている。この山型部２１は、中央部に位置する頂点部２１１と、ダイアフラム２の周端部２ｃから径方向内側に斜め上方に延びる態様で起立する第１の傾斜部２１２と、頂点部２１１から径方向内側に斜め下方に延びる態様で下降する第２の傾斜部２１３とを備えている。そして、駆動機構３によりダイアフラム２が厚み方向に往復運動する際、山型部２１の第１の傾斜部２１２が傾斜状態を維持しながら、山型部２１の第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として揺動するようになっている。 Further, as shown in FIG. 3B, the diaphragm 2 is provided in advance with a mountain-shaped portion 21 bent in a mountain shape in a manner of projecting toward the pump chamber 4 in the outer peripheral portion 2b. The angled portion 21 has a vertex 211 located at the center, a first inclined portion 212 standing upright in a radially upward direction from the circumferential end 2 c of the diaphragm 2, and a diameter from the vertex 211 And a second inclined portion 213 which descends in a manner to extend obliquely downward inward in the direction. Then, when the diaphragm 2 reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism 3, the second inclined portion 213 of the mountain portion 21 is a vertex while the first inclined portion 212 of the mountain portion 21 maintains the inclined state. It swings around 211 as a fulcrum.
特に本実施形態では、ダイアフラム２の山型部２１の第１の傾斜部２１２の傾斜状態を維持するための支持部材１５が設けられている。この支持部材１５は、ダイアフラム２の山型部２１の第１の傾斜部２１２を下側を支持する下側支持部材１５ａと、第１の傾斜部２１２の上側を支持する上側支持部材１５ｂとからなり、第１の傾斜部２１２を上下方向から支持している。これによれば、第１の傾斜部２１２の傾斜状態を確実に維持することができ、第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として安定して揺動することができる。なお、支持部材１５と第１の傾斜部２１２の間は密着状態であってもよいし、所定の隙間が設けられた状態であってもよい。 In particular, in the present embodiment, the support member 15 for maintaining the inclined state of the first inclined portion 212 of the mountain-shaped portion 21 of the diaphragm 2 is provided. The support member 15 includes a lower support member 15 a supporting the lower side of the first inclined portion 212 of the mountain-shaped portion 21 of the diaphragm 2 and an upper support member 15 b supporting the upper side of the first inclined portion 212. Thus, the first inclined portion 212 is supported from above and below. According to this, the inclined state of the first inclined portion 212 can be reliably maintained, and the second inclined portion 213 can be stably rocked with the apex portion 211 as a fulcrum. The support member 15 and the first inclined portion 212 may be in a close contact state, or may be in a state in which a predetermined gap is provided.
前記駆動機構３は、回転軸を有する図示略のモータと、モータの回転軸に取り付けられた偏心部材３２と、偏心部材３２に設けられ、ダイアフラム２に接続されたコネクティングロッド３１とを備えている。偏心部材３２は、下端部が中心からずれた位置においてモータの回転軸に取り付けられている。コネクティングロッド３１は、偏心部材３２の中央に設けられた孔にベアリングメタルを介して挿入されており、上端部に設けられたネジによって上側ホルダ３３に接続され、上側ホルダ３３および下側ホルダ３４を介してダイアフラム２の中央部２ａに接続されている。これにより、モータの回転運動が偏心部材３２を介してコネクティングロッド３１の上下方向の往復運動に変換される。 The drive mechanism 3 includes a motor (not shown) having a rotary shaft, an eccentric member 32 attached to the rotary shaft of the motor, and a connecting rod 31 provided on the eccentric member 32 and connected to the diaphragm 2. . The eccentric member 32 is attached to the rotation shaft of the motor at a position where the lower end is off-center. The connecting rod 31 is inserted into the hole provided at the center of the eccentric member 32 through the bearing metal, is connected to the upper holder 33 by the screw provided at the upper end, and the upper holder 33 and the lower holder 34 It is connected to the central portion 2 a of the diaphragm 2 via the same. As a result, the rotational movement of the motor is converted to the vertical reciprocating movement of the connecting rod 31 via the eccentric member 32.
而して、本ポンプが流体を吐出する場合、コネクティングロッド３１は、上方に移動することにより、ダイアフラム２の中央部２ａを上方に押し上げる。一方、本ポンプが流体を吸引する場合、コネクティングロッド３１は、下方に移動することにより、ダイアフラム２の中央部２ａを下方に引き下げる。 Thus, when the pump discharges fluid, the connecting rod 31 moves upward to push up the central portion 2a of the diaphragm 2 upward. On the other hand, when the pump sucks a fluid, the connecting rod 31 moves downward to pull the central portion 2a of the diaphragm 2 downward.
次に、本ポンプの動作について図３を参照して説明する。 Next, the operation of the present pump will be described with reference to FIG.
本ポンプが流体を吐出する場合、図３（ｂ）の下死点の位置から、コネクティングロッド３１が上方に移動することにより、ダイアフラム２の中央部２ａを上方に押し上げる。 When the pump discharges fluid, the connecting rod 31 moves upward from the position of the bottom dead center in FIG. 3B to push up the central portion 2a of the diaphragm 2 upward.
すると、ダイアフラム２は、中央部２ａがコネクティングロッド３１により上方に押し上げられるのに伴って、山型部２１の第１の傾斜部２１２が傾斜状態を維持しながら、山型部２１の第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として上方に揺動することによって、ダイアフラム２の中央部２ａと第２の傾斜部２１３が同一平面上に平坦に連なる断面略台形状の状態となり、図３（ａ）の上死点の位置に移行する。 Then, as the central portion 2 a of the diaphragm 2 is pushed upward by the connecting rod 31, the second inclined portion 212 of the mountain portion 21 is maintained while the first inclined portion 212 of the mountain portion 21 maintains the inclined state. By tilting the inclined portion 213 upward with the apex portion 211 as a fulcrum, the central portion 2a of the diaphragm 2 and the second inclined portion 213 become flat and substantially trapezoidal in cross section on the same plane, as shown in FIG. a) Move to the top dead center position.
このとき、上側ホルダ３３はポンプヘッド１の凹部１１の内面に近接した状態となって、ポンプ室４の容積が減少して正圧が発生し、流体がポンプ室４から流通口１２を介して吐出される。 At this time, the upper holder 33 comes close to the inner surface of the recess 11 of the pump head 1, and the volume of the pump chamber 4 is reduced to generate positive pressure, and fluid is discharged from the pump chamber 4 through the circulation port 12. It is discharged.
一方、本ポンプが流体を吸引する場合、図３（ａ）の上死点の位置から、コネクティングロッド３１が下方に移動することにより、ダイアフラム２の中央部２ａを下方に引き下げる。 On the other hand, when the pump sucks a fluid, the connecting rod 31 moves downward from the position of the top dead center in FIG. 3A, thereby pulling down the central portion 2a of the diaphragm 2 downward.
すると、ダイアフラム２は、中央部２ａがコネクティングロッド３１により下方に引き下げられるのに伴って、山型部２１の第１の傾斜部２１２が傾斜状態を維持しながら、山型部２１の第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として下方に揺動することによって、ダイアフラム２の中央部２ａが平坦な状態を維持する一方、第１の傾斜部２１２と第２の傾斜部２１３が元の山形の状態に戻り、図３（ｂ）の下死点の位置に移行する。 Then, as the central portion 2a of the diaphragm 2 is pulled downward by the connecting rod 31, the second inclined portion 212 of the mountain portion 21 is maintained while the first inclined portion 212 of the mountain portion 21 is maintained in the inclined state. While the central portion 2a of the diaphragm 2 is kept flat by swinging the inclined portion 213 downward with the apex portion 211 as a fulcrum, the first inclined portion 212 and the second inclined portion 213 have the original chevron shape. It returns to the state of and shifts to the position of the bottom dead center in FIG. 3 (b).
このとき、上側ホルダ３３はポンプヘッド１の凹部１１の内面から離間した状態となって、ポンプ室４の容積が増大して負圧が発生し、流体がポンプ室４に流通口１２を介して吸引される。 At this time, the upper holder 33 is separated from the inner surface of the recess 11 of the pump head 1, the volume of the pump chamber 4 is increased, and a negative pressure is generated. It is sucked.
このように、ダイアフラム２が厚み方向の上下に往復運動する際、ダイアフラム２の山型部２１における第１の傾斜部２１２が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として揺動することによって、ダイアフラム２に引張力がほとんど発生しないため、径方向に伸びることを防止することができる。実際、本実施形態において、上死点と下死点でのダイアフラム２の半径を測定したところ、上死点では４５．８ｍｍ、下死点では４５．９ｍｍであり、上死点と下死点でのダイアフラム２の半径にほとんど差がないことを確認した。このため、ダイアフラム２の劣化を防止することができ、ひいては本ポンプの製品寿命を延ばすことが可能となる。 Thus, when the diaphragm 2 reciprocates up and down in the thickness direction, the second inclined portion 213 holds the apex 211 while the first inclined portion 212 of the mountain-shaped portion 21 of the diaphragm 2 maintains the inclined state. By swinging as a fulcrum, since almost no tensile force is generated in the diaphragm 2, it is possible to prevent the radial extension. In fact, in the present embodiment, when the radius of the diaphragm 2 at the top dead center and the bottom dead center is measured, it is 45.8 mm at the top dead center and 45.9 mm at the bottom dead center, and the top dead center and the bottom dead center It was confirmed that there is almost no difference in the radius of the diaphragm 2 in Therefore, the deterioration of the diaphragm 2 can be prevented, and the product life of the present pump can be extended.
また、ダイアフラム２の山型部２１における第１の傾斜部２１２が傾斜状態を維持しながら、第２の傾斜部２１３が頂点部２１１を支点として揺動することによって、ダイアフラム２の外周部２ｂにおいて不必要な変形が生じにくくなるため、ダイアフラム２の外周部２ｂにおいてデッドボリュームが生じることを防止または軽減することができる。このため、ポンプ室４の最大容量（圧縮前の容量）／ポンプ室４の最小容量（圧縮後の容量）で表される圧縮比を大きくすることができ、ひいては本ポンプの性能を向上させることが可能となる。 In addition, the second inclined portion 213 swings with the apex portion 211 as a fulcrum while the first inclined portion 212 in the mountain-shaped portion 21 of the diaphragm 2 maintains the inclined state, whereby the outer peripheral portion 2 b of the diaphragm 2 is Since unnecessary deformation hardly occurs, it is possible to prevent or reduce the occurrence of dead volume at the outer peripheral portion 2 b of the diaphragm 2. Therefore, the compression ratio represented by the maximum volume of the pump chamber 4 (the volume before compression) / the minimum volume of the pump chamber 4 (the volume after compression) can be increased, and thus the performance of the pump can be improved. Is possible.
なお、前記ダイアフラム２は、山型部２１が予め設けられているものとして説明したが、支持部材１５により山型部２１が事後的に設けられてもよい。 In addition, although the said diaphragm 2 demonstrated as what was provided with the mountain-shaped part 21 previously, the mountain-shaped part 21 may be provided by the supporting member 15 afterward.
また、前記ダイアフラム２は、支持部材１５により山型部２１における第１の傾斜部２１２を上下方向から支持するものとしたが、支持部材１５の上側または下側のいずれか一方のみを支持してもよいし、あるいは支持しなくてもよい。但し、支持部材１５により山型部２１における第１の傾斜部２１２を支持しない場合、第１の傾斜部２１２の剛性を大きくするなど、ダイアフラム２の往復運動の過程において第１の傾斜部２１２の傾斜状態を維持できるような構造にするのが好ましい。 The diaphragm 2 supports the first inclined portion 212 of the mountain-shaped portion 21 in the vertical direction by the support member 15. However, only one of the upper side and the lower side of the support member 15 is supported. It may or may not support. However, when the first inclined portion 212 of the mountain-shaped portion 21 is not supported by the support member 15, the rigidity of the first inclined portion 212 is increased, or the like. It is preferable to use a structure that can maintain the inclined state.
また、前記ダイアフラム２は、ポリテトラフルオロエチレンからなるものとしたが、その他の素材であってもよい。ただ、ダイアフラム２がポリテトラフルオロエチレンからなる場合、ダイアフラム２の山型部２１の第１の傾斜部２１２および第２の傾斜部２１３にある程度の剛性を生じさせながら、厚み方向に柔軟に変形することができるので好ましい。 Although the diaphragm 2 is made of polytetrafluoroethylene, it may be another material. However, when the diaphragm 2 is made of polytetrafluoroethylene, the first inclined portion 212 and the second inclined portion 213 of the mountain-shaped portion 21 of the diaphragm 2 are flexibly deformed in the thickness direction while generating a certain degree of rigidity. Because it can be
また、前記緩衝材３５、３６は、ポリテトラフルオロエチレンからなるものとしたが、その他の素材であってもよい。ただ、ダイアフラム２と緩衝材３５、３６を同じ材質とした場合、ダイアフラム２と緩衝材３５、３６の間において径方向に適度な滑りが生じるため、ダイアフラム２がスムーズに変形することができるので好ましい。 Further, although the buffer materials 35 and 36 are made of polytetrafluoroethylene, they may be other materials. However, when the diaphragm 2 and the shock absorbing materials 35 and 36 are made of the same material, an appropriate slip occurs in the radial direction between the diaphragm 2 and the shock absorbing materials 35 and 36, so the diaphragm 2 can be deformed smoothly. .
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same or equivalent scope of the present invention.
１…ポンプヘッド
１１…凹部
１２…流通口
１３…ダイアフラム固定部
１３ａ…第１の固定部
１３ｂ…第２の固定部
１３ｃ…第３の固定部
１４…突起部
１５…支持部材
１５ａ…下側支持部材
１５ｂ…上側支持部材
２…ダイアフラム
２ａ…中央部
２ｂ…外周部
２ｃ…周端部
２１…山型部
２１１…頂点部
２１２…第１の傾斜部
２１３…第２の傾斜部
３…駆動機構
３１…コネクティングロッド
３２…偏心部材
３３…上側ホルダ
３４…下側ホルダ
３５、３６…緩衝材
４…ポンプ室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pump head 11 ... Concave part 12 ... Distribution opening 13 ... Diaphragm fixing | fixed part 13a ... 1st fixing | fixed part 13b ... 2nd fixing | fixed part 13c ... 3rd fixing | fixed part 14 ... Projection part 15 ... Support member 15a ... Lower side support Member 15b Upper support member 2 Diaphragm 2a Central part 2b Outer peripheral part 2c Peripheral end 21 21 Mountain-shaped part 211 Peak part 212 First inclined part 213 Second inclined part 3 Drive mechanism 31 ... Connecting rod 32 ... Eccentric member 33 ... Upper holder 34 ... Lower holder 35, 36 ... Buffer material 4 ... Pump chamber
Claims (7)
前記ダイアフラムは、外周部において厚み方向に突出する山型部が形成され、周端部が前記ポンプヘッドに固定されるとともに、中央部に前記駆動機構が接続され、
前記駆動機構により前記ダイアフラムが厚み方向に往復運動する際、前記山型部における頂点部の径方向外側の第１の傾斜部が傾斜状態を維持しながら、前記山型部における頂点部の径方向内側の第２の傾斜部が頂点部を支点として揺動することを特徴とするダイアフラムポンプ。 A pump head, a flexible diaphragm provided inside the pump head, a drive mechanism connected to the diaphragm, and a pump chamber partitioned by the diaphragm inside the pump head, the drive A diaphragm pump that transfers fluid by changing the pressure in the pump chamber as the diaphragm reciprocates in the thickness direction by a mechanism.
The diaphragm is formed with a mountain-shaped portion projecting in a thickness direction at an outer peripheral portion, a peripheral end portion is fixed to the pump head, and the drive mechanism is connected to a central portion.
When the diaphragm reciprocates in the thickness direction by the drive mechanism, the first inclined portion on the radially outer side of the apex portion of the mountain portion maintains the inclined state while the radial direction of the apex portion of the mountain portion A diaphragm pump characterized in that an inner second inclined portion swings with a vertex as a fulcrum.
該支承部材は、前記ダイアフラムの前記山型部を除く部分を常時支承するとともに、前記山型部の第２の傾斜部を前記ダイアフラムの動作の上死点では支承する一方、前記ダイアフラムの動作の下死点では離間する請求項１または請求項２に記載のダイアフラムポンプ。 The drive mechanism is provided with a support member for supporting the diaphragm.
The support member always supports the portion of the diaphragm excluding the mountain portion, and supports the second inclined portion of the mountain portion at the top dead center of the operation of the diaphragm while the diaphragm The diaphragm pump according to claim 1 or claim 2, spaced apart at the bottom dead center.
該支承側緩衝材は、前記支承部材の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられている請求項３に記載のダイアフラムポンプ。 A bearing cushion is provided between the diaphragm and the bearing member,
The diaphragm pump according to claim 3, wherein the support side shock absorbing material is provided in such a manner as to extend radially outward from the circumferential end surface of the support member.
前記ダイアフラムと前記抑え部材の間に抑え側緩衝材が設けられ、
該抑え側緩衝材は、前記抑え部材の周端面より径方向外側に延びる態様で設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のダイアフラムポンプ。 The driving mechanism is provided with a pressing member for pressing the diaphragm.
A restraining side buffer is provided between the diaphragm and the restraining member,
The diaphragm pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the restraining side shock absorbing material is provided to extend radially outward from the circumferential end surface of the restraining member.
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