JP2714870B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液体を圧送するダイヤフラムポンプに係
り、詳しくは往復ポンプの駆動機構を適当に利用できる
ダイヤフラムポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

ダイヤフラムのたわみ運動により液体を圧送する従来
のダイヤフラムポンプでは、相互に平行な複数個のオイ
ル充填のピストンを斜板の回転により往復動させ、ダイ
ヤフラムの背面側にオイル圧をかけるもの（米国WANNER
ENGINEERING社ポンプ）、カムの回転方向に複数個の
ダイヤフラムを配設するとともに、１個のカムの回転に
よりそれらダイヤフラムをたわみ運動させるもの（イタ
リアBERTOLINI社ポンプ）、ダイヤフラムをその中央部
においてピストンに結合し、ピストンの往復動によりダ
イヤフラムをたわみ運動させるもの（実公昭62−42142
号公報）等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

斜板を利用するダイヤフラムポンプでは、複数個のポ
ンプ室は円形の配置となり、ダイヤフラムポンプは放射
方向の寸法が一律に増加する。また、軸方向に重複する
ので、容量の増加に伴うダイヤフラムの径の増加により
ダイヤフラムポンプの放射方向の寸法は膨大となる。

複数個のダイヤフラムを共通のカムにより駆動するダ
イヤフラムポンプでは、複数個のポンプ室は、放射方向
へ向いているので、ダイヤフラムポンプの放射方向寸法
が膨大化するとともに、各ポンプ室が離れているため、
吸入側及び吐出側を相互に連結する配管が大型となる。

ピストンにダイヤフラムを直結しているダイヤフラム
ポンプでは、ダイヤフラムの変位量がピストンの行程量
に制約され、大容量化が困難である。また、ダイヤフラ
ムの背面側周辺部は空気圧となっているので、ポンプ室
側の液圧が高くなると、ポンプ室側を十分に加圧でき
ず、高圧化が困難になっている。

請求項１の発明の目的は、送出液体の高圧化を図るこ
とができるとともに、複数個のポンプ室を偏平な配置と
することができ、かつ駆動部を公知の往復ポンプの駆動
部とほぼ共通化することができかつダイヤフラムの背面
にかけるオイル圧を簡単に設定できるダイヤフラムポン
プを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明を、実施例に対応する図面の符号を使用して
説明する。

請求項１のダイヤフラムポンプ（10）は次の（ａ）な
いし（ｄ）の構成要素を有してなる。

（ａ）ダイヤフラム（58）により区画されダイヤフラム
（58）の往復変位に伴う容積の増減により液体を吸排す
るポンプ室（60） （ｂ）ダイヤフラム（58）の背面側に形成されてオイル
圧をダイヤフラム（58）の背面にかけるオイル室（54） （ｃ）中心線がダイヤフラム（58）の中心線に一致する
ように配設され駆動軸（28）の回転に伴って往復動して
オイル室（54）の容積を増減する容積増減部材（52,12
0） （ｄ）オイル室（54）とクランク室（56）との圧力関係
に関連して開閉しクランク室（56）からオイル室（54）
への一方向的なオイルの流れを許容する逆止弁（40） （ｅ）前記逆止弁（40）のオイル室（54）側とクランク
室（56）側とを連通すべく前記逆止弁（40）の弁体（4
2）に形成されたオリフイス通路（98−96,100） 〔作用〕 請求項１の発明では、駆動軸（28）の回転に伴って、
容積増減部材（52,120）が往復動して、オイル室（54）
の容積を増減する。

駆動軸（28）の方への容積増減部材（52,120）の移動
では、オイル室（54）の容積は増加し、オイル室（54）
内の圧力は低下し、ダイヤフラム（58）は、背面側のオ
イル圧を解除されて、オイル室（54）の方へ変位し、ポ
ンプ室（60）は、容積を増加し、吸入行程となる。一
方、オイル室（54）内の圧力の低下により逆止弁（40）
は開となり、オイルがクランク室（56）から逆止弁（4
0）を介してオイル室（54）へ導入される。

ダイヤフラム（58）の方への容積増減部材（52,120）
の移動では、オイル室（54）の容積は減少し、オイル室
（54）内の圧力は上昇し、逆止弁（40）は閉となる。こ
れにより、ダイヤフラム（58）は、オイル室（54）側、
すなわち背面側から大きなオイル圧をかけられて、ポン
プ室（60）の方へ変位し、ポンプ室（60）は、容積を減
少し、吐出行程となる。

かつ逆止弁（40）が閉となっているときも、オリフィ
ス通路（98−96,100）を介して逆止弁（40）のオイル室
（54）側とクランク室（56）側との所定の連通が確保さ
れる。そして、オイル室（54）内のオイルがオリフィス
通路（98−96,100）を介してクランク室（56）へ逃され
る。この結果、オイル室（54）のオイルがダイヤフラム
（58）を押圧しているときのオイル室（54）のオイル圧
が変化する。

〔実施例〕

以下、この発明を図面の実施例について説明する。

第１図及び第２図はそれぞれ三連ダイヤフラムポンプ
10の垂直断面図及び一部非断面とする水平断面図であ
る。三連ダイヤフラムポンプ10は、水平方向へ順番に配
設、かつ接合されているクランクケース12及びマニホー
ルド14,16,18,20を有している。クランクケース12の上
部にはオイルキャップ22が、また、クランクケース12の
端面側にオイルゲージ24及びドレンプラグ26が設けられ
ている。クランク軸28は、クランクケース12及びマニホ
ールド14,16,18,20の接合方向に対して直角な水平方向
へ延び、両端部をボールベアリング30を介して回転自在
にクランクケース12に軸支されている。クロスヘッド32
は、クランクケース12の案内部34に摺動自在に配設さ
れ、コンロッド36を介してクランク軸28から伝達された
動力によりクランク軸28の軸方向とは直角の水平方向へ
往復動する。ピストンロッド38は、基端部をコンロッド
36に結合し、コンロッド36と一体的に往復動する。逆止
弁40は、ピストンロッド38の先端部にピストンロッド38
の軸方向へ固定されている弁体42と、ピストンロッド38
に嵌装されているカラー44の外側に遊嵌された弁座46と
を備える。通孔付きストッパ48はカラー44の先端側にお
いてピストンロッド38に嵌装され、ナット49は、通孔付
きストッパ48よりさらに先端側においてピストンロッド
38に螺合して、通孔付きストッパ48、カラー44及び弁体
42をピストンロッド38の段部に締め付けている。３個の
シリンダパイプ50は、各ピストンロッド38に対して同軸
的に配設され、クランクケース12とマニホールド14とに
両端を固定されている。ピストンパッキン52は、弁座46
の外周側に嵌着され、外周側においてシリンダパイプ50
に摺接する。オイル室54は、ピストンパッキン52の先端
側に区画され、逆止弁40によりクランクケース12内のク
ランク室56との連通を制御される。各ダイヤフラム58は
各オイル室54の先端側を区画し、クランク軸28の軸方向
に対して中央のダイヤフラム58は周縁部をマニホールド
16,18に挾持され、両端側のダイヤフラム58は周縁部を
マニホールド14,16に挾持される。すなわち、中央のダ
イヤフラム58は両端側のダイラフラム58より先端側に位
置し、各ダイヤフラム58は、クランク軸28の軸方向へ隣
接するもの同士、ピストンロッド38の軸方向へずれた位
置とされる。各ポンプ室60は、各ダイヤフラム58の前面
側に形成され、３個のダイヤフラム58の場合と同様に、
クランク軸28の軸方向中央のポンプ室60は両端側のポン
プ室60よりピストンロッド38の軸方向先端側に位置す
る。座金62,64は各ダイヤフラム58の背面側及び前面側
の中心部へ当てられ、ボルト66は、各ダイヤフラム58の
前面から背面側へ座金64、ダイヤフラム58及び座金62を
貫通し、スリーブ68に螺合している。スリーブ68はダイ
ヤフラム58からオイル室54の方へ延び、圧縮コイルばね
70は、スリーブ68に嵌装されて、オイル室54の縮小部と
スリーブ68の端のフランジ部との間に縮設され、ダイヤ
フラム58をオイル室54の方へ付勢している。マニホール
ド20の端面の下側及び上側にはそれぞれ吸入口72及び吐
出口74が設けられ、吸入口72及び吐出口74はそれぞれマ
ニホールド20内の吸入通路76及び吐出通路78へ連通して
いる。各３個の分岐通路80,82は、マニホールド16,18,2
0内においてそれぞれ下側及び上側の位置関係で形成さ
れ、吸入通路76又は吐出通路78を各ポンプ室60へ連通し
ている。吸入弁84及び吐出弁86はそれぞれ分岐通路80,8
2のポンプ室60側の端部に設けられ、吸入通路76は分岐
通路80からポンプ室60への一方的な液体の流れを許容
し、吐出通路78はポンプ室60から分岐通路82への一方的
な液体の流れを許容する。吸入弁84及び吐出弁86は、向
きが反対となっているだけで、構造は同一となってい
る。すなわち、吸入弁84及び吐出弁84は、共に、相互に
接合される弁座88及びサック90と、弁座88に就座自在に
サック90内に配設される弁体92と、サック90内に配設さ
れて弁体92を弁座88の方へ付勢する圧縮コイルばね94と
を有している。

第３図は逆止弁40の弁体42を弁座46側から見た図、第
４図は第３図のIV−IV線に沿う断面図である。中心孔96
は、弁体42の中心に穿設されて、ピストンロッド38を嵌
挿される。４個のＶ形溝98は、放射方向へ延び、周方向
へ等角度間隔で弁体42の弁座46側の面に形成されてい
る。

実施例の作用について説明する。

クランク軸28の回転に伴って、クロスヘッド32がクラ
ンクケース12の案内部34の案内に従って往復動し、ピス
トンロッド38がクランク軸28の軸方向に対して直角の水
平方向へ往復動する。

ピストンロッド38がクランク軸28の方へ移動するとき
は、ポンプ室60の容積は増加し、ポンプ室60のオイル圧
は減少する。逆止弁40の弁座46は両側の圧力差及びピス
トンパッキン52とシリンダパイプ50との間の摩擦力によ
り弁体42から離れて、通孔付きストッパ48に当接し、逆
止弁40は開状態になる。これにより、オイル室54は、通
孔付きストッパ48の通孔、弁体42と弁座46との間、弁体
42の外周側、及びピストンロッド38の外周側を経てクラ
ンクケース12内のクランク室56と連通状態になる。こう
して、オイル室54の容積の増加に伴ってオイル室54内へ
クランク室56のオイルが導入されるとともに、オイル室
54内のオイル圧が下降し、ダイヤフラム58は圧縮コイル
ばね70の付勢力に従ってオイル室54の方へ変位し、ポン
プ室60の容積が減少し、そのポンプ室60に対応する吸入
弁84及び吐出弁86はそれぞれ開及び閉となり、吸入通路
76の液体が吸入弁84を介してポンプ室60内へ導入され
る。

他方、ピストンロッド38が先端方向へ移動するとき
は、ポンプ室60の容積は減少し、ポンプ室60のオイル圧
は上昇する。逆止弁40の弁座46は両側の圧力差及びピス
トンパッキン52とシリンダパッキン52とシリンダパイプ
50との間の摩擦力により弁体42に当接し、逆止弁40は閉
状態になる。これにより、オイル室54はほぼ密封状態に
なり、オイル室54の容積の減少に伴ってオイル室54内の
オイル圧が上昇し、ダイヤフラム58は、ポンプ室60側、
すなわち背面側から大きなオイル圧をかけられ、圧縮コ
イルばね70の付勢力に抗してポンプ室60の方へ変位す
る。この結果、ポンプ室60の容積が減少し、そのポンプ
室60に対応する吸入弁84及び吐出弁86はそれぞれ閉及び
開となり、ポンプ室60内の液体は吐出弁86を介して吐出
通路78へ吐出される。

逆止弁40が閉にあるときも、少量のオイルは、逆止弁
40の弁体42のＶ形溝98を介してオイル室54からクランク
室56へ逃される。この逃し量を適切に選択することによ
り逆止弁40の閉時のオイル室54のオイル圧の設定値、し
たがってポンプ室60の方へのダイヤフラム58の変位量を
変更することができる。

第５図は逆閉弁40の弁体42が通孔100を備えている構
造図である。通孔100は、第３図及び第４図のＶ形溝98
と同様に、逆止弁40の閉時にオイル室54からクランク室
56側へオイルを逃す。通孔100の径を適切に選択するこ
とにより逆止弁40の閉時のオイル室54のオイル圧の設定
値、したがってポンプ室60の方へのダイヤフラム58の変
位量を変更することができる。

オイル室54のオイル圧の設定値はカラー44の長さを変
更することによっても調整することができる。すなわ
ち、カラー44の長さを変更することにより、通孔付きス
トッパ48の位置が変化して、弁座46の変位量が変化し、
逆止弁40が開から閉になる時、及び閉から開になる時の
シリンダパイプ50におけるピストンパッキン52の相対位
置が変化する。これにより、カラー44が長くなる程、オ
イル室54の容積の増減量が減少するので、オイル室54の
最大オイル圧は低下し、ポンプ室60からの吐出量が減少
する。

第６図はピストンポンプ102の垂直断面図である。三
連ダイヤフラムポンプ10と共通の部分は同符号により指
示してある。このピストンポンプ102の構造自体は公知
であり、クランクケース103の先端側に吸入マニホール
ド104、シリンダパイプ106、及び吐出マニホールド108
がその順番に組付けられており、逆止弁40は吸入弁とし
て機能し、逆止弁40の弁体42には第３図ないし第５図に
図示されているようなＶ形溝98及び通孔100は形成され
ていない。ピストンロッド38が基端側へ移動する吸入行
程では、逆止弁40の弁座46が弁体42から離れ、吸入口11
0の液体が、シリンダパイプ106の内側に区画されている
ポンプ室112へ逆止弁40を介して導入される。また、ピ
ストンロッド38が先端側へ移動する吐出行程では、逆止
弁40の弁座46が弁体42に密着するとともに、吐出弁86が
開となり、ポンプ室112内の液体が吐出弁86を介して吐
出口114へ吐出される。第１図及び第２図の三連ダイヤ
フラムポンプ10の製作においては、ピストンポンプ102
のクランク軸28からピストンロッド38の先端までの構造
をほぼ共通化することができる。

第７図はプランジャポンプ116の垂直断面図である。
三連ダイヤフラムポンプ10と共通の部分は同符号により
指示してある。このプランジャポンプ116の構造自体は
公知であり、プランジャポンプ116の駆動部は第６図の
ピストンポンプ102と同様である。ロッド118は、ピスト
ンロッド38と同様に、基端側においてクロスヘッド32に
結合しており、ロッド118の先端部には基端側から順番
にスリーブ120及びカラー122が嵌装され、ナット124に
より締め付けられている。スリーブ120は軸方向に貫通
する通孔126を複数個有し、吸入弁としての吸入弁体128
は、カラー122に摺動自在に嵌挿され、圧縮コイルばね1
30によりスリーブ120に押圧されるとともに、通孔126を
開閉する。ロッド118が基端側へ移動する吸入行程で
は、吸入弁体128は、圧力差により圧縮コイルばね130に
抗してスリーブ120から離れ、吸入口110内へ液体が導入
される。また、ロッド118が先端側へ移動する吐出行程
では、吸入弁体128は、圧力差及び圧縮コイルばね130の
付勢力によりスリーブ120の端面に密着して、スリーブ1
20の通孔126を閉塞するとともに、吐出弁86が開とな
り、ポンプ室112内の液体が吐出弁86を介して吐出口114
へ吐出される。第１図及び第２図の三連ダイヤフラムポ
ンプ10において、ピストンロッド38及びそれに組付けら
れる部品を第７図のロッド118及びそれに組付けられて
いるスリーブ120ないし圧縮コイルばね130の部品と置換
することが可能であるとともに、第１図及び第２図の三
連ダイヤフラムポンプ10の製作においては、プランジャ
ポンプ116のクランク軸28からロッド118の先端までの構
造をほぼ共通化することができる。

さらに、図示の実施例では、クランク軸28及びコンロ
ッド36により回転運動が往復運動へ変換されているが、
例えば実公昭62−42142号公報等に記載されているよう
に、偏心カムを採用することも可能である。

〔発明の効果〕

請求項１の発明では、ダイヤフラムが前面側及ひ背面
側においてポンプ室及びオイル室を区画するように設け
られ、また、中心線を揃えてダイヤフラム及び容積増減
部材が配設され、駆動軸の回転に伴う容積増減部材の往
復動によりオイル室の容積の増減及び逆止弁の開閉が行
われて、ダイヤフラムの背面圧が変化し、ダイヤフラム
が往復変位し、この結果、ポンプ室における液体の吸排
が行われる。したがって、駆動軸から容積増減部材まで
のダイヤフラムポンプの駆動部は公知のピストンポンプ
及びプランジャポンプ等の駆動部と類似の構造とするこ
とができ、部品の共通化等が促進されて、製造、信頼性
及び保守に関して有利となる。

また、ダイヤフラム及び容積増減部材の軸線は、駆動
軸の軸方向に対して直角方向にすることが可能であるの
で、複数個のポンプ室が並設される場合に、これらポン
プ室を偏平方向に配設し、ダイヤフラムポンプの全体を
薄くすることができる。

さらに、ダイヤフラムは、背面側からオイル圧を受け
て、前面側のポンプ室内の液体を加圧するので、ポンプ
室の液体をダイヤフラムにより確実に押圧することがで
き、ダイヤフラムポンプの送出液体の高圧化を支障なく
達成することができ、かつオリフィス通路により逆止弁
のオイル室側及びクランク室側が適当に連通されるの
で、容積増減部材がオイル室の方へ移動して、逆止弁が
閉となっているときも、オイル室のオイルが適当にクラ
ンク室側へ逃され、オリフィス通路の径を適切に設定す
ることによりオイル室のオイル圧、及びオイル圧による
加圧時のダイヤフラムの変形量を変化させ、この結果、
ダイヤフラムポンプの送出量を簡単に変更することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ三連ダイヤフラムポンプの
垂直断面図及び一部非断面とする水平断面図、第３図は
弁体を弁座側から見た図、第４図は第３図のIV−IV線に
沿う断面図、第５図は逆止弁の弁体が通孔を備えている
構造図、第６図はピストンポンプの垂直断面図、第７図
はプランジャポンプの垂直断面図である。 10……三連ダイヤフラムポンプ（ダイヤフラムポン
プ）、28……クランク軸（駆動軸）、40……逆止弁、46
……弁座（変位体）、48……通孔付きストッパ（ストッ
パ）、52……ピストンパッキン（容積増減部材）、54…
…オイル室、56……クランク室、58……ダイヤフラム、
60……ポンプ室、98……Ｖ形溝98（オリフィス通路）、
100……通孔（オリフィス通路）、120……スリーブ（容
積増減部材）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイヤフラム（58）により区画され前記ダ
   イヤフラム（58）の往復変位に伴う容積の増減により液
   体を吸排するポンプ室（60）と、前記ダイヤフラム（5
   8）の背面側に形成されてオイル圧を前記ダイヤフラム
   （58）の背面にかけるオイル室（54）と、中心線が前記
   ダイヤフラム（58）の中心線に一致するように配設され
   駆動軸（28）の回転に伴って往復動して前記オイル室
   （54）の容積を増減する容積増減部材（52,120）と、前
   記オイル室（54）とクランク室（56）との圧力関係に関
   連して開閉しクランク室（56）から前記オイル室（54）
   への一方向的なオイルの流れを許容する逆止弁（40）と
   を有してなり、かつ前記逆止弁（40）のオイル室（54）
   側とクランク室（56）側とを連通するオリフィス通路
   （98−96,100）が前記逆止弁（40）の弁体（42）に形成
   されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。