JP2022113984A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出弁の弁体部の開閉性能が向上するとともに全閉時のシール性が向上するダイヤフラムポンプを提供する。【解決手段】変形部を有するダイヤフラムと、変形部と協働してポンプ室を形成する隔壁と、吸入通路と、吐出通路と、変形部を変形させる駆動機構と、吸入弁と、吐出弁４１と、吐出弁４１を隔壁と協働して挟持する押圧部材とを備える。吐出弁４１は、円板状の弁体部４４と、放射状に延びる複数のリブ４５と、リブ４５と弁体部４４との境界部分に形成された第１の溝５３と、弁体部４４における、互いに隣り合う２つのリブ４５に挟まれたシール部５１に径方向に延びるように形成された第２の溝５４とを有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、ハット形の吐出弁を備えたダイヤフラムポンプに関する。

従来のこの種のダイヤフラムポンプとしては、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に開示されたダイヤフラムポンプの吐出弁は、ポンプ室と吐出通路とを仕切る隔壁の吐出通路側に取付けられている。隔壁には、ポンプ室と吐出通路とを連通する貫通孔が形成されている。吐出弁は、この貫通孔の吐出通路側の開口を覆う円板状の弁体部と、弁体部より厚く形成されて弁体部の中央から放射状に延びるリブとを備えている。このリブは、隔壁と協働して吐出通路を形成する蓋体によって隔壁に押し付けられている。リブと弁体部との境界となる部分には、リブに沿って延びる溝が形成されている。

特開２０１５－２１８５８１号公報

特許文献１に開示されたダイヤフラムポンプの吐出弁は、弁体の根元、すなわち中央側が厚く、外縁部が薄く形成されており、弁の開閉時に根元の厚い箇所の抵抗が大きかった。また、リブが隔壁に押し付けられることにより弾性変形し、このリブの変形に伴って弁体部も変形してしまうおそれがあった。弁体部が変形すると、貫通孔の開口部分を閉じるときにシールが不完全になってしまう。

本発明の目的は、吐出弁の弁体部の開閉性能が向上するとともに全閉時のシール性が向上するダイヤフラムポンプ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は、カップ状の変形部を有するダイヤフラムと、前記変形部の開口部分を閉塞し、前記変形部と協働してポンプ室を形成する隔壁と、前記ポンプ室に連通された吸入通路と、前記隔壁を貫通する吐出用貫通孔を介して前記ポンプ室に連通された吐出通路と、モーターの回転を往復運動に変換して前記変形部を前記ポンプ室の容積が増大する方向と前記ポンプ室の容積が減少する方向とに交互に変形させる駆動機構と、前記ポンプ室の容積が増大する行程で前記吸入通路を開き、その他の行程で前記吸入通路を閉じる吸入弁と、前記吐出通路内に配置されて前記隔壁に取付けられ、前記ポンプ室の容積が減少する行程で前記吐出通路を開き、その他の行程で前記吐出通路を閉じる吐出弁と、前記吐出弁を前記隔壁と協働して挟持する押圧部材とを備え、前記吐出弁は、前記隔壁に突設された突起に嵌合する凸部と、前記凸部を中心として前記隔壁に沿って延びる円板状に形成され、前記吐出用貫通孔の開口を覆う弁体部と、前記弁体部より厚み方向に突出して前記凸部から前記弁体部の外周部まで放射状に延びるように形成され、前記押圧部材によって前記隔壁に向けて押される複数のリブと、前記リブと前記弁体部との境界部分に前記リブに沿って延びるように形成された第１の溝と、前記弁体部における、互いに隣り合う２つの前記リブに挟まれたシール部に径方向に延びるように形成された第２の溝とを有するものである。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記第２の溝は、前記凸部を中心とする放射状に形成されているとともに、前記シール部の２箇所に形成され、前記吐出用貫通孔は、前記弁体部の厚み方向から見て、２つの前記第２の溝の間に位置付けられていてもよい。

本発明においては、リブからシール部に伝達される変形が第２の溝によって吸収される。また、シール部の第２の溝が形成された部分は剛性が低下する。このため、シール部は、第２の溝で折れるようになって開閉時の弾性変形が容易になる。
したがって、本発明によれば、吐出弁の弁体部の開閉性能が向上するとともに全閉時のシール性が向上するダイヤフラムポンプを提供することができる。

図１は、本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。 図２は、吐出弁の平面図である。 図３は、吐出弁の側面図である。 図４は、図２におけるIV－IV線断面図である。

以下、本発明に係るダイヤフラムポンプの一実施の形態を図１～図４を参照して詳細に説明する。
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ー２に取付けられ、このモーター２によって駆動されて動作する。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、モーター２に固定されたハウジング３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３に保持されている。

ハウジング３は、複数の部材をモーター２の軸線方向に組み合わせて円柱状に形成されており、モーター２の回転軸４と同一軸線上に位置付けられている。ハウジング３を構成する複数の部材は、モーター２に取付けられた有底円筒状の底体５と、この底体５の開口部分に取付けられたダイヤフラムホルダー６と、このダイヤフラムホルダー６との間に後述するダイヤフラム７が挟まれる状態でダイヤフラムホルダー６に取付けられた円板状のバルブホルダー８と、このバルブホルダー８に重なる状態で取付けられた蓋体９などである。この実施の形態においては、バルブホルダー８が本発明でいう「隔壁」に相当する。

ダイヤフラム７は、ダイヤフラムホルダー６とバルブホルダー８とに挟まれて保持されている。また、ダイヤフラム７は、バルブホルダー８に向けて開口する複数のカップ状の変形部１１を有している。これらの変形部１１は、ハウジング３の周方向において、ダイヤフラム７を複数に分割する位置にそれぞれ設けられている。
変形部１１の開口部分は、バルブホルダー８によって閉塞されている。

この変形部１１とバルブホルダー８との間にポンプ室１２が形成されている。このため、ダイヤフラム７は、ポンプ室１２の壁の一部を構成している。
カップ状を呈する変形部１１の底壁１１ａには、ポンプ室１２とは反対方向に向けて突出する連結片１３が設けられている。連結片１３には駆動機構２１が接続されている。

駆動機構２１は、モーター２の回転軸４に取付けられたクランク体２２と、このクランク体２２に駆動軸２３を介して連結された駆動体２４などを備えている。クランク体２２は、回転軸４に固定されており、回転軸４と一体に回転する。クランク体２２と駆動体２４は、プラスチック材料によって形成されている。駆動軸２３は、金属材料によって形成されている。

駆動軸２３は、モーター２の回転軸４に対して傾斜した状態でクランク体２２の偏芯した部分に固着されている。駆動軸２３が傾斜する方向は、駆動軸２３の先端部において回転軸４に対する偏心量が少なくなる方向である。

駆動体２４は、駆動軸２３が接続された円柱状の軸部２５と、この軸部２５から径方向の外側に突出する複数の腕部２６とによって構成されている。
軸部２５は、駆動軸２３を回転自在に支持する軸受部材２５ａと、軸受部材２５ａを覆う筒体２５ｂとによって構成されている。

駆動体２４の腕部２６は、ダイヤフラム７の変形部１１毎に設けられており、軸部２５から放射状に径方向の外側へ延びている。腕部２６には貫通穴２６ａが穿設されている。この貫通穴２６ａには、ダイヤフラム７の連結片１３が係入されている。連結片１３は、腕部２６を貫通した状態で腕部２６に固定されている。このため、腕部２６は、ダイヤフラム７の複数の変形部１１にそれぞれ接続されている。

この駆動機構２１によれば、モーター２の回転軸４が回転することによりクランク体２２および駆動軸２３が回転軸４を中心として回転する。このとき、駆動体２４は、ダイヤフラム７によって回転が規制されているために、駆動軸２３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、腕部２６が変形部１１を押したり引いたりする。このため、駆動体２４が回転軸４の回転を往復運動に変換して変形部１１に伝達する。

ダイヤフラム７の変形部１１が腕部２６によってモーター２側に引かれて拡張することにより、ポンプ室１２の容積が増大する。一方、ダイヤフラム７の変形部１１が腕部２６によってバルブホルダー８側へ押されることにより、変形部１１が収縮されてポンプ室１２の容積が減少する。このため、クランク体２２が連続して回転することにより、ポンプ室１２の容積が増大する状態と容積が減少する状態とが交互に繰り返される。

バルブホルダー８におけるポンプ室１２の壁を構成する部分には、吸入弁３１が設けられているとともに、吸入用貫通孔３２と吐出用貫通孔３３とが形成されている。吸入弁３１は、ゴム材料によって形成され、ポンプ室１２毎に設けられている。図１においては二つの吸入弁３１が図示されているが、吸入弁３１の数、すなわちポンプ室１２の数は２つに限定されることはない。この実施の形態による吸入弁３１は、バルブホルダー８を貫通してバルブホルダー８に固定された軸部３１ａと、バルブホルダー８におけるポンプ室１２側の壁面に密着する弁体３１ｂとを有している。

吸入用貫通孔３２は、バルブホルダー８を貫通してポンプ室１２と後述する吸入通路３４とを連通する孔である。吸入用貫通孔３２のポンプ室１２側の開口は吸入弁３１の弁体３１ｂによって開閉される。この開口から弁体３１ｂが離れることにより吸入通路３４が開き、この開口を弁体３１ｂが閉塞することにより吸入通路３４が閉じる。すなわち、吸入弁３１は、図１の右側に描いてあるように、ポンプ室１２の容積が増大する行程で吸入通路３４を開き、その他の行程で吸入通路３４を閉じる。
吸入通路３４は、バルブホルダー８と蓋体９との間の外周側に形成され、バルブホルダー８の中央部に突設された筒状壁３５によって後述する吐出通路３６とは隔てられている。筒状壁３５の先端は蓋体９に気密に密着している。この実施の形態による吸入通路３４の上流端は、蓋体９の外周部に設けられた吸入パイプ３７によって構成されている。

吐出用貫通孔３３は、バルブホルダー８を貫通してポンプ室１２と吐出通路３６とを連通する孔である。
吐出通路３６は、バルブホルダー８と蓋体９との間の中央部であって筒状壁３５の内方に形成された吐出用流体室３８と、蓋体９の軸心部に突設された吐出パイプ３９とによって構成されている。吐出用流体室３８内には吐出弁４１が設けられている。この吐出弁４１は、図２～図４に示すように、いわゆるハット形のもので、ゴム材料によって形成されている。

吐出弁４１は、第１～第３の機能部を有している。第１の機能部は、バルブホルダー８に取付けられる凸部４２である。凸部４２は、バルブホルダー８に突設された突起４３に嵌合するように形成されている。この実施の形態による凸部４２は、図２に示すように、平面視において長円状に形成されている。なお、バルブホルダー８の突起４３も凸部４２と同様の形状に形成されている。

第２の機能部は、吐出用貫通孔３３の吐出通路３６側の開口を開閉する弁体部４４である。弁体部４４は、凸部４２を中心としてバルブホルダー８に沿って延びる円板状に形成されている。弁体部４４は、吐出弁４１がバルブホルダー８に取付けられた状態で吐出用貫通孔３３の開口を覆う。
第３の機能部は、弁体部４４をバルブホルダー８に押し付けるためのリブ４５である。リブ４５は、弁体部４４より厚み方向に突出して凸部４２から弁体部４４の外周部まで放射状に延びるように形成されている。リブ４５が弁体部４４より突出する方向は、バルブホルダー８から離れる方向である。

この実施の形態によるリブ４５は、図２に示すように、弁体部４４の４箇所から突出するように設けられている。詳述すると、４つのリブ４５は、凸部４２の長手方向の一端側に２つ設けられ、凸部４２の長手方向の他端側に２つ設けられている。以下においては、凸部４２の長手方向の一端側に位置する二つのリブ４５を総じて第１のリブ群４６といい、凸部４２の長手方向の他端側に位置する二つのリブ４５を総じて第２のリブ群４７という。第１のリブ群４６の一対のリブ４５どうしのなす角度ａと、第２のリブ群４７の一対のリブ４５どうしのなす角度ｂは同一である。

また、第１のリブ群４６の一方のリブ４５と、このリブ４５と隣接する第２のリブ群４７の一方のリブ４５とのなす角度ｃは、角度ａおよび角度ｂより大きい。以下においては、弁体部４４における、第１のリブ群４６と第２のリブ群４７との間に位置する部分をシール部５１という。この実施の形態による弁体部４４は、二つのシール部５１を有している。吐出弁４１は、これらのシール部５１がバルブホルダー８の吐出用貫通孔３３を覆うように構成されている。

４つのリブ４５は、吐出弁４１がバルブホルダー８に取付けられた状態で蓋体９の押圧部材５２（図１参照）によってバルブホルダー８に向けて押され、圧縮されて弾性変形する。押圧部材５２は、蓋体９にバルブホルダー８に向けて突出するように設けられており、吐出弁４１をバルブホルダー８と協働して挟持する。
リブ４５が押圧部材５２によって押されることにより、弁体部４４におけるリブ４５が形成されている部分がバルブホルダー８に密着する。

リブ４５と弁体部４４との境界部分には、リブ４５に沿って延びる第１の溝５３が形成されている。この実施の形態による第１の溝５３は、弁体部４４のシール部５１とリブ４５との境界部分に形成されている。
シール部５１には、第２の溝５４が形成されている。第２の溝５４は、弁体部４４における、互いに隣り合う２つのリブ４５（第１のリブ群４６のリブ４５と第２のリブ群４７のリブ４５）に挟まれたシール部５１に径方向に延びるように形成されている。

詳述すると、第２の溝５４は、凸部４２を中心とする放射状に形成されているとともに、シール部５１が３等分されるように２箇所に形成されている。また、第２の溝５４は、弁体部４４の外周縁から凸部４２の近傍まで延びている。このため、この実施の形態によるシール部５１の外周部分は、リブ４５に第１の溝５３を介して接続された二つの外側シール部５１ａ，５１ｂと、これらの外側シール部５１ａ，５１ｂに第２の溝５４を介して接続された内側シール部５１ｃとに分けられる。
バルブホルダー８の吐出用貫通孔３３は、弁体部４４の厚み方向から見て、２つの第２の溝５４の間（内側シール部５１ｃと対向する部分）に位置付けられている。

吐出用貫通孔３３の吐出用流体室３８側の開口は、吐出弁４１の弁体部４４によって開閉される。この開口から弁体部４４が離れることにより吐出通路３６が開き、この開口を弁体部４４が閉塞することにより吐出通路３６が閉じる。すなわち、吐出弁４１は、図１の右側に描いてあるように、ポンプ室１２の容積が増大する行程で吐出通路３６を閉じ、その他の行程で吐出通路３６を開く。

この実施の形態による吐出弁４１の弁体部４４は、第１の溝５３と第２の溝５４とが形成されているから、リブ４５が押圧部材５２によって押されて弾性変形するにもかかわらず、リブ４５の変形の影響を受け難くなる。リブ４５が押圧部材５２によって押されて弾性変形すると、このリブ４５の変形が弁体部４４のシール部５１にも伝播される。この変形は、第１の溝５３では完全には吸収されず、僅かながらも外側シール部５１ａ，５１ｂに伝達される。しかし、外側シール部５１ａ，５１ｂに伝達された変形は、第２の溝５４で吸収される。

このため、シール部５１の内側シール部５１ｃは、リブ４５の変形が殆ど伝わらないから、全閉時にバルブホルダー８に密着して吐出用貫通孔３３の開口部分を確実に塞ぐ。また、シール部５１の第２の溝５４が形成された部分は、剛性が低下する。このようなシール部５１は、第２の溝５４で折れるようになって開閉時の弾性変形が容易になる。
したがって、この実施の形態によれば、吐出弁４１の弁体部４４の開閉性能が向上するとともに全閉時のシール性が向上するダイヤフラムポンプを提供することができる。

この実施の形態による第２の溝５４は、凸部４２を中心とする放射状に形成されているとともに、シール部５１の２箇所に形成されている。吐出用貫通孔３３は、弁体部４４の厚み方向から見て２つの第２の溝５４の間に位置付けられている。このため、シール部５１の内側シール部５１ｃが扇状に形成され、吐出用貫通孔３３から吐出された空気の圧力で弁体部４４が開くときに扇状の内側シール部５１ｃの外周部がバルブホルダー８から大きく離れるようになる。この結果、空気の吐出が円滑に行われて吐出効率が高くなる。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モーター、７…ダイヤフラム、８…バルブホルダー（隔壁）、１１…変形部、１２…ポンプ室、３３…吐出用貫通孔、３４…吸入通路、３６…吐出通路、２１…駆動機構、３１…吸入弁、４１…吐出弁、４２…凸部、４３…突起、４４…弁体部、４５…リブ、５１…シール部、５２…押圧部材、５３…第１の溝、５４…第２の溝。

Claims (2)

1. カップ状の変形部を有するダイヤフラムと、
   前記変形部の開口部分を閉塞し、前記変形部と協働してポンプ室を形成する隔壁と、
   前記ポンプ室に連通された吸入通路と、
   前記隔壁を貫通する吐出用貫通孔を介して前記ポンプ室に連通された吐出通路と、
   モーターの回転を往復運動に変換して前記変形部を前記ポンプ室の容積が増大する方向と前記ポンプ室の容積が減少する方向とに交互に変形させる駆動機構と、
   前記ポンプ室の容積が増大する行程で前記吸入通路を開き、その他の行程で前記吸入通路を閉じる吸入弁と、
   前記吐出通路内に配置されて前記隔壁に取付けられ、前記ポンプ室の容積が減少する行程で前記吐出通路を開き、その他の行程で前記吐出通路を閉じる吐出弁と、
   前記吐出弁を前記隔壁と協働して挟持する押圧部材とを備え、
   前記吐出弁は、
   前記隔壁に突設された突起に嵌合する凸部と、
   前記凸部を中心として前記隔壁に沿って延びる円板状に形成され、前記吐出用貫通孔の開口を覆う弁体部と、
   前記弁体部より厚み方向に突出して前記凸部から前記弁体部の外周部まで放射状に延びるように形成され、前記押圧部材によって前記隔壁に向けて押される複数のリブと、
   前記リブと前記弁体部との境界部分に前記リブに沿って延びるように形成された第１の溝と、
   前記弁体部における、互いに隣り合う２つの前記リブに挟まれたシール部に径方向に延びるように形成された第２の溝とを有することを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記第２の溝は、前記凸部を中心とする放射状に形成されているとともに、前記シール部の２箇所に形成され、
   前記吐出用貫通孔は、前記弁体部の厚み方向から見て、２つの前記第２の溝の間となる部分に位置付けられていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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