JP2021011842A - ダイヤフラムポンプ用弁の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】弁を取付ける際の圧縮量の影響を受けることなく、弁をシート面に密着させる保持力が生じるダイヤフラムポンプ用弁の取付構造を提供する。【解決手段】第２の貫通孔３１を有するバルブホルダー１４（弁支持部材）と、基部５ａを有しかつ基部５ａからバルブホルダー１４に沿う方向に延びて第２の貫通孔３１の開口を覆う本体部５ｂを有する吐出弁５と、基部５ａをバルブホルダー１４に押し付ける隔壁４２（押圧部材）とを備える。本体部５ｂは、隔壁４２に沿ってバルブホルダー１４とは反対側に向けて突出する突起４７を有する。突起４７は、隔壁４２が基部５ａをバルブホルダー１４に押し付けている状態において、隔壁４２によって隔壁４２とは反対側に向けて押圧されるとともに、本体部５ｂを先端がバルブホルダー１４に押し付けられる方向に押す。【選択図】 図５

Description

本発明は、ガスケットに設けられたダイヤフラムポンプ用弁の取付構造に関する。

ダイヤフラムポンプに用いられている吐出弁としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示された吐出弁は、空気室をシールするガスケットに一体に形成されている。このガスケットは、円環状に形成されており、空気室を形成する筒状壁と、この筒状壁の一端の開口を塞ぐ板状壁との間に挟まれている。吐出弁は、ガスケットの内周部から径方向の内側に向けて突出して板状壁のシート面に重なる板状部を有している。シート面には、空気吐出用の貫通孔が開口している。
特許文献１に開示されているような吐出弁は、ガスケットが筒状壁と板状壁とに挟まれた状態でシート面に密着するように、保持力が付与されることが必要である。

特開２００４−３４６８８６号公報

特許文献１に開示されている従来の吐出弁の取付構造では、この吐出弁をシート面に密着させるための保持力が十分に得られないおそれがあった。この理由は、保持力の大きさはガスケットの圧縮量に影響を受けるからである。すなわち、ガスケットが筒状壁と板状壁との間で十分に圧縮されていない場合は、吐出弁に作用する保持力が不十分になるおそれがある。
このため、この吐出弁の取付構造を吐出圧力が高いダイヤフラムポンプに用いる場合は、吐出弁が大きな保持力でシート面に押し付けられるようにするためにガスケットを厚く形成しなければならず、ポンプがガスケットの厚み方向に大型化するという問題がある。

本発明の目的は、弁を取付ける際の圧縮量の影響を受けることなく、弁をシート面に密着させる保持力が生じるダイヤフラムポンプ用弁の取付構造を提供することである。

この目的を達成するために本発明に係るダイヤフラムポンプ用弁の取付構造は、貫通孔を有する板状の弁支持部材と、前記弁支持部材に重ねられる板状の基部を有しかつ前記基部から前記弁支持部材に沿う方向に延びて前記貫通孔の開口を覆う本体部を有する弁と、前記弁の前記基部を前記弁支持部材に押し付ける押圧部材とを備えたダイヤフラムポンプ用弁の取付構造であって、前記弁の前記本体部は、前記押圧部材に沿って前記弁支持部材とは反対側に向けて突出する突起を有し、前記突起は、前記押圧部材が前記基部を前記弁支持部材に押し付けている状態において、前記押圧部材によって前記押圧部材とは反対側に向けて押圧されるとともに、前記本体部を先端が前記弁支持部材に押し付けられる方向に押しているものである。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプ用弁の取付構造において、前記突起の前記押圧部材との接触部分は、前記突起が前記本体部から突出する方向に延びる突条によって構成されていてもよい。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプ用弁の取付構造において、前記押圧部材と前記弁支持部材とは、流体室の壁を構成し、前記弁の基部は、前記流体室をシールするシール部材として構成されていてもよい。

本発明においては、弁の本体部は、弁の基部が押圧部材によって押される方向とは異なる方向に変位した突起によって押されて弁支持部材に密着する。このため、弁を取付ける際の圧縮量の影響を受けることなく、弁をシート面に密着させる保持力が生じるダイヤフラムポンプ用弁の取付構造を提供することができる。

本発明に係る取付構造によって吐出弁が取付けられたダイヤフラムポンプの断面図である。 要部の分解斜視図である。 要部の一部を斜めから見た断面図である。 ガスケットの一部と吐出弁の斜視図である。 要部の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の取付構造を吸入弁に適用する場合の一例を示す要部の断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係るダイヤフラムポンプ用弁の取付構造の一実施の形態を図１〜図５を参照して詳細に説明する。この実施の形態においては、吐出弁の取付構造に本発明を適用する場合の一例を説明する。

図１に示すダイヤフラムポンプ１は、図１において最も下に位置するモータ２に取付けられ、このモータ２の回転軸３に取付けられたクランク体４が回転することによって駆動されて動作する。図１は、後述する吐出弁５と吸入弁６との両方が表れるように、ダイヤフラムポンプ１の一部の破断位置を変えて描いてある。この実施の形態によるダイヤフラムポンプ１は、空気を吸込んで吐出するポンプである。
このダイヤフラムポンプ１は、モータ２に固定されたハウジング７を備えている。このダイヤフラムポンプ１を構成する機能部品は、このハウジング７に保持されている。

ハウジング７は、複数の部材をモータ２の軸線方向（図１においては上下方向）に組み合わせることによって形成されている。ハウジング７を構成する複数の部材は、モータ２に取付けられた有底円筒状の取付台１１と、この取付台１１の開口部分に取付けられたダイヤフラムホルダー１２と、このダイヤフラムホルダー１２との間に後述するダイヤフラム１３が挟まれる状態でダイヤフラムホルダー１２に取付けられた板状のバルブホルダー１４と、このバルブホルダー１４に重なる状態で取付けられたサイレンサ１５などである。

クランク体４は、駆動軸２１を介して駆動体２２を支持している。駆動軸２１は、クランク体４にこのクランク体４の軸線Ｃに対して傾斜した状態で固定されている。駆動軸２１が傾斜する方向は、駆動軸２１の先端部においてクランク体４の軸線Ｃに対する偏心量が少なくなる方向である。
駆動体２２は、駆動軸２１に回転自在に接続された円柱状の軸部２２ａと、この軸部２２ａから径方向の外側に突出する複数の腕部２２ｂとによって構成されている。腕部２２ｂは、後述するポンプ室２３毎に設けられており、後述するダイヤフラム１３のポンプ室２３毎の連結片２４がそれぞれ係合している。

取付台１１には、図示してはいないが、取付台１１の内外を連通する吸入口が形成されている。
ダイヤフラムホルダー１２は、複数の円筒状のシリンダ２５（図１においては一つのシリンダ２５が描かれている。）と、シリンダ２５どうしの間に位置する複数の第１の貫通孔２６とを有している。この実施の形態によるダイヤフラムホルダー１２は、シリンダ２５と第１の貫通孔２６とが３つずつ設けられている。

ダイヤフラム１３は、ダイヤフラムホルダー１２とバルブホルダー１４とに挟まれて保持された板状部１３ａと、バルブホルダー１４と協働してポンプ室２３を形成する複数の（３箇所の）変形部１３ｂと、変形部１３ｂどうしの間に設けられた板状の吸入弁６とを有している。変形部１３ｂは、バルブホルダー１４に向けて開口するカップ状に形成されており、ダイヤフラムホルダー１２に設けられたシリンダ２５の中に挿入されている。
変形部１３ｂの開口部分は、バルブホルダー１４によって閉塞されている。３箇所の変形部１３ｂには、それぞれピストン２７と、上述した連結片２４とが突設されている。

吸入弁６は、ダイヤフラムホルダー１２の第１の貫通孔２６からなる吸入通路２８を開閉するためのものである。この実施の形態による吸入弁６は、ダイヤフラム１３の貫通穴２９を横切る板状に形成されており、ダイヤフラムホルダー１２の第１の貫通孔２６を覆うようにダイヤフラムホルダー１２のシート面１２ａ（モータ２とは反対側の面）に密着している。

バルブホルダー１４は、図２に示すように、円板状に形成されている。このバルブホルダー１４における、ポンプ室２３の壁となる部分には第２の貫通孔３１が形成されている。この実施の形態においては、第２の貫通孔３１が本発明でいう「貫通孔」に相当する。バルブホルダー１４における、ダイヤフラム１３の吸入弁６と対向する部分には、凹部３２からなる空気通路３３が形成されている。この空気通路３３は、詳細には図示してはいないが、ダイヤフラム１３の貫通穴２９と、この貫通穴２９に隣接する一つのポンプ室２３とを連通している。この空気通路３３と、ダイヤフラム１３の貫通穴２９と、吸入弁６は、３つあるポンプ室２３毎に設けられている。

バルブホルダー１４の上面（モータ２とは反対側の面）には、図２に示すように、後述するガスケット３４が重ねられる円環状の平坦面３５と、バルブホルダー１４の周方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数のガイド３６と、第２の貫通孔３１が開口するシート面３７とが形成されている。複数のガイド３６は、後述するガスケット３４の取付位置を決めるためのものである。この実施の形態においては、バルブホルダー１４が本発明でいう「弁支持部材」に相当する。

サイレンサ１５は、バルブホルダー１４に向けて開口する有底円筒状に形成されている。サイレンサ１５の中心部には、モータ２とは反対側に向けて突出する吐出パイプ４１が一体に形成されている。また、サイレンサ１５の内部には、図２に示すように、円筒状の隔壁４２が設けられている。この隔壁４２は、バルブホルダー１４と協働して空気室４３（図１参照）を形成するものである。隔壁４２とバルブホルダー１４との間にはガスケット３４が設けられている。この実施の形態においては、隔壁４２が本発明でいう「押圧部材」に相当し、空気室４３が請求項３記載の発明でいう「流体室」に相当する。

ガスケット３４は、図２に示すように円環状に形成されている。ガスケット３４を形成する材料は、エラストマーを含むゴム材料である。このガスケット３４は、後述する吐出弁５の一部を含むように形成されている。詳述すると、ガスケット３４は、吐出弁５の基部５ａを含めて円環板状に形成されている。ガスケット３４の外周部であって、外周部を３等分する位置には、位置決め用の突片４４がそれぞれ設けられている。この突片４４は、バルブホルダー１４に設けられている二つのガイド３６，３６の間に挿入され、バルブホルダー１４の周方向においてガスケット３４の位置を決める。

吐出弁５は、バルブホルダー１４の第２の貫通孔３１からなる吐出通路４５を開閉するためのもので、バルブホルダー１４とサイレンサ１５の隔壁４２とを含む取付構造４６（図３参照）によってダイヤフラムポンプ１に取付けられている。この実施の形態においては、この吐出弁５が本発明でいう「弁」に相当する。吐出弁５は、ガスケット３４を周方向に３等分する位置にそれぞれ設けられている。この実施の形態による吐出弁５は、ガスケット３４の周方向において、位置決め用の突片４４と同一の位置に配置されている。

吐出弁５は、ガスケット３４の一部を構成する基部５ａと、基部５ａからバルブホルダー１４に沿う方向に延びて第２の貫通孔３１の開口を覆う本体部５ｂとによって構成されている。基部５ａは、ガスケット３４の一部であるから、空気室４３をシールするシール部材を構成している。本体部５ｂは、略半円状の板によって形成されており、ガスケット３４がバルブホルダー１４と隔壁４２とに挟まれた状態において、バルブホルダー１４のシート面３７に密着する。この実施の形態による本体部５ｂは、図５に示すように、球面の一部となるように湾曲した形状に形成されている。

また、本体部５ｂには、バルブホルダー１４とは反対側に向けて突出する突起４７が設けられている。突起４７が形成される位置は、図３に示すように、バルブホルダー１４にガスケット３４を介してサイレンサ１５が取付けられた状態において、サイレンサ１５の隔壁４２の内周面４２ａに沿う位置である。すなわち、突起４７は、本体部５ｂから隔壁４２に沿ってバルブホルダー１４とは反対側に向けて突出している。突起４７の突出側端部であって隔壁４２と近接する部分には、傾斜面４８（図４参照）が形成されている。この傾斜面４８は、本体部５ｂから離れるにしたがって次第に隔壁４２から離れるように傾斜している。このため、サイレンサ１５がバルブホルダー１４に組付けられる行程において、隔壁４２の先端を傾斜面４８によって突起４７の外側に導くことができる。

突起４７の隔壁４２との接触部分は、図３および図４に示すように、突条５１によって構成されている。この突条５１は、突起４７が本体部５ｂから突出する方向（図４においては上下方向）に延びるように形成されている。また、突条５１は、サイレンサ１５がバルブホルダー１４に組付けられる行程で隔壁４２によって径方向の内方に向けて押されて弾性変形するように形成されている。突条５１が隔壁４２によって径方向の内方に向けて押されることにより、突起４７が同方向に変位し、これに伴って本体部５ｂが基部５ａとの境界を中心にして傾斜するようになる。

このときに本体部５ｂ傾斜する方向は、本体部５ｂの先端がシート面３７に押し付けられる方向である。この実施の形態による吐出弁５には、本体部５ｂが傾斜し易いように、基部５ａと本体部５ｂとの間に段差５２（図５参照）が形成されている。段差５２は、本体部５ｂがシート面３７から所定の隙間の分だけ離れるように形成されている。本体部５ｂがシート面３７に向けて傾くことは、本体部５ｂをシート面３７に押し付ける保持力が増大していることを意味する。

突条５１の幅（隔壁４２の周方向の長さ）および高さ（隔壁４２の径方向の長さ）は、本体部５ｂをバルブホルダー１４のシート面３７に押し付ける保持力の大きさに影響を及ぼす。大きな保持力が必要である場合は、突条５１の幅と長さの少なくとも一方を相対的に長く形成する。保持力が相対的に小さくてよい場合には、突条５１の幅と長さとを相対的に短く形成する。

このように構成されたダイヤフラムポンプ１においては、モータ２の回転軸３が回転することによりクランク体４および駆動軸２１が回転軸３を中心にして回転する。このとき、駆動体２２は、ダイヤフラム１３によって回転が規制されているために、駆動軸２１の傾斜する方向の変化に伴って揺動する。この揺動により、ダイヤフラム１３の変形部１３ｂがピストン２７によって押されたり、引かれたりする。このため、駆動体２２が回転軸３の回転を往復運動に変換して変形部１３ｂに伝達する。ダイヤフラム１３の変形部１３ｂがピストン２７によってモータ２側に引かれて拡張することにより、ポンプ室２３の容積が増大して吸入弁６が開き、取付台１１内の空気が吸入通路２８を通ってポンプ室２３内に吸入される。

一方、ダイヤフラム１３の変形部１３ｂがピストン２７によってバルブホルダー１４側へ押されることにより、変形部１３ｂが収縮されてポンプ室２３の容積が減少し、吐出弁５が開いてポンプ室２３内の空気が吐出通路４５を通って空気室４３に吐出される。クランク体４が連続して回転することにより、全てのポンプ室２３において、空気が吸引される状態と、空気が吐出される状態とが交互に繰り返され、空気室４３内の空気が吐出パイプ４１から吐出される。

この実施の形態による吐出弁５の本体部５ｂは、吐出弁５の基部５ａが隔壁４２によって押される方向（図１においては上下方向）とは異なる方向（ダイヤフラムポンプ１の中心に向かう方向）に変位した突起４７によって押されてバルブホルダー１４のシート面３７に密着する。すなわち、隔壁４２の径方向の内側に向かう押圧力がモータ２の軸線方向への押圧力に変換されて本体部５ｂに加えられる。
したがって、吐出弁５を取付ける際の基部５ａの圧縮量の影響を受けることなく、吐出弁５をシート面３７に密着させる保持力が生じるダイヤフラムポンプ用弁の取付構造を提供することができる。

この実施の形態によるダイヤフラムポンプ用弁の取付構造４６において、突起４７の隔壁４２との接触部分は、突起４７が本体部５ｂから突出する方向に延びる突条５１によって構成されている。このため、吐出弁５の本体部５ｂをシート面３７に密着させる保持力の大きさを、突条５１の大きさを変えることによって簡単に調整することができる。

この実施の形態によるサイレンサ１５の隔壁４２とバルブホルダー１４とは、吐出側の空気室４３の壁を構成している。吐出弁５の基部５ａは、空気室４３をシールするシール部材として構成されている。このため、吐出弁５の本体部５ｂをシート面３７に押し付ける保持力がガスケット３４の圧縮量に影響を受けることがないから、大きな保持力が必要な場合であってもガスケット３４の厚みを必要以上に厚くする必要がない。したがって、この実施の形態によれば、吐出圧が高いダイヤフラムポンプの小型化を図ることが可能になる。

なお、この実施の形態においては、突起４７の隔壁４２との接触部が突条５１によって構成されている例を示したが、突条５１を設けることなく、突起４７の側面が隔壁４２に直接当たるように構成することもできる。
また、上述した実施の形態においては、３つのポンプ室２３を有するダイヤフラムポンプ１に本発明を適用する例を示した。しかし、本発明は、ポンプ室の数に限定されることはない。すなわち、ポンプ室の数が２以下であったり、４以上となるようなダイヤフラムポンプにも本発明を適用することができる。

（第２の実施の形態）
本発明に係るダイヤフラムポンプ用弁の取付構造は、図６に示すように吸入弁に適用することができる。図６において、図１〜図５によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

図６に示すバルブホルダー１４は、吸入弁６の基部６ａをダイヤフラムホルダー１２に押し付ける突壁６１を有している。この実施の形態においては、ダイヤフラムホルダー１２が本発明でいう「弁支持部材」に相当し、突壁６１が本発明でいう「押圧部材」に相当する。また、ダイヤフラムホルダー１２の第１の貫通孔２６が本発明でいう「貫通孔」に相当する。

図６に示す吸入弁６は、突壁６１に沿ってダイヤフラムホルダー１２から離間する方向に突出する突起６２を有している。この突起６２は、ダイヤフラム１３にバルブホルダー１４を組付ける行程で突壁６１に押されて突壁６１から離れる方向（図６においては左方）に変位し、吸入弁６の本体部６ｂをダイヤフラムホルダー１２に向けて押す。

このため、第１の実施の形態による吐出弁５と同様に、吸入弁６の本体部６ｂをダイヤフラムホルダー１２に押し付ける保持力の大きさがダイヤフラム１３の圧縮量に影響を受けることがなくなる。すなわち、吸入弁６の保持力をダイヤフラム１３の厚みを変えることなく調整することが可能になる。
なお、図６には図示してはいないが、吸入弁６の突起６２の突壁６１との接触部分は、第１の実施の形態による吐出弁５と同様に、突条５１によって構成することができる。

１…ダイヤフラムポンプ、５…吐出弁（弁）、５ａ…基部、５ｂ…本体部、６…吸入弁（弁）、１２…ダイヤフラムホルダー（弁支持部材）、１４…バルブホルダー（弁支持部材）、２６…第１の貫通孔、３１…第２の貫通孔、３４…ガスケット（シール部材）、４２…隔壁（押圧部材）、４３…空気室（流体室）、４６…取付構造、４７，６２…突起、５１…突条、６１…突壁（押圧部材）。

Claims (3)

1. 貫通孔を有する板状の弁支持部材と、
   前記弁支持部材に重ねられる板状の基部を有しかつ前記基部から前記弁支持部材に沿う方向に延びて前記貫通孔の開口を覆う本体部を有する弁と、
   前記弁の前記基部を前記弁支持部材に押し付ける押圧部材とを備えたダイヤフラムポンプ用弁の取付構造であって、
   前記弁の前記本体部は、前記押圧部材に沿って前記弁支持部材とは反対側に向けて突出する突起を有し、
   前記突起は、前記押圧部材が前記基部を前記弁支持部材に押し付けている状態において、前記押圧部材によって前記押圧部材とは反対側に向けて押圧されるとともに、前記本体部を先端が前記弁支持部材に押し付けられる方向に押していることを特徴とするダイヤフラムポンプ用弁の取付構造。
2. 請求項１記載のダイヤフラムポンプ用弁の取付構造において、
   前記突起の前記押圧部材との接触部分は、前記突起が前記本体部から突出する方向に延びる突条によって構成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ用弁の取付構造。
3. 請求項１または請求項２記載のダイヤフラムポンプ用弁の取付構造において、
   前記押圧部材と前記弁支持部材とは、流体室の壁を構成し、
   前記弁の前記基部は、前記流体室をシールするシール部材として構成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ用弁の取付構造。

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