JP3151339U

JP3151339U - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP3151339U
Application number: JP2009002191U
Authority: JP
Inventors: 大輔栗田
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2019-04-08

Abstract

【課題】振動を的確に抑制することができる小型のダイヤフラムポンプを提供する。【解決手段】クランク体８の出力軸４を挟んで駆動軸１３が固着された部位と反対側の部位の上面に凹部１１を設ける。この凹部１１内にクランク体８と駆動軸１３と駆動体１５との三部材の重心を、出力軸４の軸芯Ｇ１と一致させる重量を有するボールベアリング用のボールを固定する。【選択図】図１

Description

本考案は、モータを駆動源としてクランク体を回転させる相対的に小型のダイヤフラムポンプに関し、特にクランク体の回転にともなって発生する振動を抑制することを目的としたダイヤフラムポンプに関するものである。

この種のダイヤフラムポンプとしては、クランク体の外周側面であってモータの出力軸を挟んで駆動軸が取り付けられた部位と反対側の部位に、バランスウェイトを設けたものや、ねじを螺合させナットによってねじの弛みを規制したり、穴や凹部を形成し、これらの穴や凹部にバランスウェイトを挿入したものがある（例えば、特許文献１参照）。このように構成することにより、バランスウェイトやねじによってクランク体の回転にともなって発生する振動を抑制している。

特許第４０４５４７７号公報

上述した従来のダイヤフラムポンプのうち、バランスウェイトをクランク体の外周側面に設けたものは、クランク体の回転によってバランスウェイトに遠心力が作用すると、バランスウェイトがクランク体から緩んで取付位置がずれたり、外れたりすることがある。また、ボルトとナットで行うものは、二部品となるだけではなく、ボルトの進退量を調節する作業がきわめて煩雑となるため実用的ではない。また、クランク体の外周面に穴や凹部を形成し、これらの穴や凹部にバランスウェイトを挿入する構造のものでは、円弧面に穴や凹部を形成することになるから、製造が容易ではなく、製造コストも嵩むという問題がある。さらに、上述した特許文献１は、十分な機械的強度を必要とするために重量の大きい軸受を採用した相対的に大型のダイヤフラムポンプを念頭において本出願人が考案したものであり、あくまでも重量の大きい軸受に起因する大型のダイヤフラムポンプ特有の課題を解決しようとしたものである。これに対して、構成部品のほとんどがプラスチックによって形成され軸受を特別に必要としない相対的に軽量で小型のダイヤフラムポンプにおいても、大型のダイヤフラムポンプほどではないが、クランク体の回転にともなって振動が発生する。このため、この種の小型のダイヤフラムポンプにおいても、振動に対して何らかの解決策が要望されていた。

本考案は上記の要望に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、振動を的確に抑制することができ相対的に小型のダイヤフラムポンプを安価に提供することにある。

この目的を達成するために、本考案は、モータの出力軸が固定されたクランク体と、このクランク体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で一端部が固定された駆動軸と、この駆動軸の他端部に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体にポンプ室を形成するダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備え、前記クランク体の回転にともなって前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムのダイヤフラム部を昇降させ前記ポンプ室を拡縮することによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、前記クランク体をプラスチックによって形成し、当該クランク体の前記出力軸を挟んで前記駆動軸の一端部が固定された部位と反対側の部位の上下面のいずれか一方に凹部を設け、前記クランク体と前記駆動軸と前記駆動体との三部材の重心を前記出力軸の軸芯と一致させる重量を有するボールベアリング用のボールを前記凹部内に固定したものである。

本考案は、モータの出力軸が固定されたクランク体と、このクランク体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で一端部が回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸の他端部に固定された駆動体と、この駆動体にポンプ室を形成するダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備え、前記クランク体の回転にともなって前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムのダイヤフラム部を昇降させ前記ポンプ室を拡縮することによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、前記クランク体をプラスチックによって形成し、当該クランク体の前記出力軸を挟んで前記駆動軸の一端部が支持された部位と反対側の部位の上下面のいずれか一方に凹部を設け、前記クランク体と前記駆動軸と前記駆動体との三部材の重心を前記出力軸の軸芯と一致させる重量を有するボールベアリング用のボールを前記凹部内に固定したものである。

本考案は、前記考案のいずれか一つの考案において、前記ボールの径に対して、前記凹部の内径を９９．５〜９５．０％の範囲に形成したものである。

本考案は、前記考案のいずれか一つの考案において、前記凹部の上方または下方が開口している。

本考案は、前記考案のいずれか一つの考案において、前記凹部の底部に孔を設けたものである。

本考案は、前記考案のいずれか一つの考案において、前記凹部の内周面に、前記出力軸の軸線方向に延在し円周方向に互いに等間隔をおいた複数の溝を形成したものである。

本考案によれば、クランク体がプラスチックによって形成されていることにより、凹部を弾性変形させながらボールを圧入することができる。しかも、ボールが球形であることにより、弾性変形するのは凹部の一部だけであるから弾性変形がしやすいとともに、凹部の内周面にはボールの一部が接触するだけであるから接触抵抗も小さいため組付けが容易になる。また、ボールベアリング用のボールを使用するため安価であり、かつボールベアリング用のボールは重量および形状が一定であるため、クランク体と駆動軸と駆動体との三部材の重心を、ばらつきなく的確に出力軸の軸芯に一致させることができるから、振動を確実に抑制することができる。

本考案に係るダイヤフラムポンプの断面図である。本考案に係るダイヤフラムポンプにおけるクランク体を拡大して示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるII（Ｂ）-II（Ｂ）線断面図、同図（Ｃ）は底面図、同図（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるII（Ｄ）矢視図である。なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、本考案に係るダイヤフラムポンプを実際に使用する際の上、下の方向とは必ずしも一致するものではない。

以下、本考案の実施の形態を図１および２に基づいて説明する。

図１に示すように、全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２を備えており、このモータ２は、上方が開口しプラスチックによって有底円筒状に形成されたケース３の底部５に、出力軸４がケース３の底部５に形成した穴６からケース３内に臨むように、ねじ７によって固定されている。

図２において、８はプラスチックによって楕円柱状に形成されたクランク体であって、上端側の両側部には一対の鍔８ａ，８ａが突設されており、底面の略中央部には、鉛直方向を指向する非貫通穴状に形成された中心穴９が設けられている。また、クランク体８の上面であって中心穴９の軸芯Ｇ１から偏心した部位には、上方に向かって軸芯Ｇ１側に傾斜し非貫通穴状に形成された傾斜穴１０が設けられている。

さらに、クランク体８の上面であって、軸芯Ｇ１を挟んで傾斜穴１０と反対側の部位には、上方が開口した平面視円形の凹部１１が設けられている。これら中心穴９と傾斜穴１０と凹部１１とは、同図（Ａ）および（Ｃ）に示すようにクランク体８の中心線Ｇ２上に位置するように並べられており、クランク体８は中心線Ｇ２を挟んで線対称となるように形成されている。すなわち、クランク体８は中心線Ｇ２を挟んで、その両側の部位が同じ重量に形成されており、後述するように、モータ２の駆動によってこのクランク体８が中心穴９を回転中心として回転する際に、Ｘ軸方向の重量のバランスが保たれる。凹部１１の底部の中央部には、平面視円形の貫通孔１１ａが設けられており、凹部１１の開口端縁にはすり鉢状の面取部１１ｂが形成されている。この凹部１１の内径Ｒは、後述するボールベアリング用のボール１２の径に対して、９９．５〜９５．０％の範囲に形成されている。

ボールベアリング用のボール１２は、図１に示すように凹部１１の開口から圧入されて上端が凹部１１から突出しないように凹部１１内に固定される。このとき、凹部１１の内径Ｒがボール１２の径よりもわずかに小さく形成されているが、クランク体８がプラスチックによって形成されていることにより、凹部１１の内周面を弾性変形させながらボール１２を圧入することができる。しかも、ボール１２が球形であることにより、弾性変形するのは凹部１１の内周面の一部だけであるから弾性変形がしやすく、また凹部１１の内周面にはボール１２の一部が接触するだけであるから接触抵抗も小さいため、ボール１２の組付けが容易である。

また、凹部１１の内径Ｒがボール１２の径に対して、９９．５〜９５．０％の範囲に形成されていることによって、凹部１１を破損することなく円滑にボール１２を凹部１１内に圧入することができるとともに、凹部１１内に圧入したボール１２を凹部１１内に堅固に固定することもできる。凹部１１の底面に設けた貫通孔１１ａは、ボール１２を凹部１１内に圧入する際の空気抜き孔として機能させるための孔である。また、凹部１１の開口端縁に形成したすり鉢状の面取部１１ｂは、ボール１２を凹部１１内へ挿入する際の案内として機能させるためのものである。

これら凹部１１の位置とボール１２の重量とは、クランク体８と後述する駆動軸１３と駆動体１５との三部材の重心が、クランク体８の軸孔９の軸芯Ｇ１、すなわちモータ２の出力軸４の軸芯Ｇ１と一致するように設定されている。このように、クランク体８と駆動軸１３と駆動体１５との三部材の重心が、モータ２の出力軸４の軸芯Ｇ１と一致していることにより、クランク体８は中心穴９を回転中心として回転する際に、Ｙ軸方向の重量のバランスが保たれる。上述したように、クランク体８は、Ｘ軸方向の重量のバランスも保たれているため、クランク体８が回転する際に少なくともクランク体８と駆動軸１３と駆動体１５との三部材に起因する振動は発生するようなことがない。

クランク体８は、中心穴９にモータ２の出力軸４が圧入され固定されることにより、出力軸４と一体的に回転する。１３は駆動軸であって、下端部がクランク体８の傾斜穴１０に圧入され固定されており、上端部１３ａは半球状に形成されている。

図１に符号１５で示す駆動体は、軸孔１６が設けられたボス１７と、このボス１７の上端に一体に形成された本体１８とからなり全体がプラスチックによって形成されている。この駆動体１５は、軸孔１６に駆動軸１３の上部側が嵌挿されることにより、駆動軸１６に回転自在に支持される。本体１８は、平面視において円周方向に等角度をおいて中心から放射状に延設された３つの駆動子１９（二つの駆動子１９，１９のみ図示）によって一体に形成されており、これら３つの駆動子１９は、中心から先端に向かっていずれも同じ角度だけ下方に傾斜している。各駆動子１９の先端部には、後述するダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６を取り付けるための取付孔１９ａが設けられている。

２０はプラスチックによって略キャップ状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、天井部２１には、３つのダイヤフラム部保持孔２２が円周方向に等角度をおいて設けられており、このダイヤフラムホルダー２０は、上記したケース３上に載置されている。

２５はダイヤフラムであって、ゴム等の柔軟性を有する材料によって、平面視において円周方向に等角度をおいて設けられ上方が開口した３つのダイヤフラム部２６と、これら３つのダイヤフラム部２６の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ２７とによって一体に形成されている。各ダイヤフラム部２６の下面には、断面が略円錐台状のピストン２８が一体に形成されており、このピストン２８の下部には、細径の首部２９を介して係止用の凸部３０が一体に形成されている。また、フランジ２７の中央部には円筒状に形成された第２の弁体３１が一体に立設されている。

このダイヤフラム２５は、各ダイヤフラム部２６の凸部３０を弾性変形させながら、駆動体１０の各駆動子１９のダイヤフラム部取付孔１９ａに挿入することにより、首部２９がダイヤフラム部取付孔１９ａに取り付けられる。

また、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６が、図１に示すように、ダイヤフラムホルダー２０のダイヤフラム部保持孔２２に挿入され、駆動軸９がシール部材１７の貫通孔１７ａを貫通し駆動体１０の軸孔１１に挿入されて、ダイヤフラムホルダー２０がダイヤフラムホルダー２０の天井部２１上に載置されている。

同図に符号３５で示すバルブホルダーは、プラスチックによって略円板状に形成されており、このバルブホルダー３５の中央部には大径の筒体３７が一体に立設され、この筒体３７に囲まれた部位に円筒状の弁室３８が形成されている。この筒体３７の内周面３９には、弁室３８に臨む上記した第２の弁体３１が密着し、この筒体３７の内周面３９には、後述する各ポンプ室４９と連通する溝状に形成された３つの排気通路４０が円周方向に等角度をおいて凹設されている。

第２の弁体３１は、弁室３８と排気通路４０との間を閉塞するように筒体３７の内周面３９に密着する。したがって、これら第２の弁体３１と筒体３７の内周面３９とが、後述する吐出口４３から吸気通路４０を通ってポンプ室４９に流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。

大径の筒体３７の上側には、弁室３８と連通する中空部４２を有する小径の筒体４１が一体に立設されており、この筒体４１の上端開口は吐出口４３を形成している。また、大径の筒体３７の周りには、３つの第１の弁体取付孔４４が円周方向に等角度をおいて穿孔されており、これら第１の弁体取付孔４４の周りには多数の吸気通路４５が穿孔されている。

同図に符号４７で示す第１の弁体は、ゴム等の柔軟性を有する材料によって傘形に形成されており、第１の弁体取付孔４４に取り付けられることにより、吸気通路４５とポンプ室４９との間を閉塞するようにバルブホルダー３５の下面に密着する。したがって、この第１の弁体４７とバルブホルダー３５の下面とが、ポンプ室４９から吸気通路４５へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。

このバルブホルダー３５は、上記したダイヤフラム２５をダイヤフラムホルダー２０とともに挟持するように、ダイヤフラムホルダー２０上に載置されており、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６とともに３つのポンプ室４９を形成している。また、このバルブホルダー３５の３つの排気通路４０と３組の吸気通路４５のそれぞれは、各ポンプ室４９に対応するように位置付けられている。また、ダイヤフラム２５の第２の弁体３１が、バルブホルダー３５の弁室３８に臨み、大径の筒体３７の内周面３９に密着する。上記したケース３、ダイヤフラムホルダー２０およびバルブホルダー３５が、図示を省略した棒状（線状）ばねまたは板ばねあるいは通しねじによって一体化されることによりダイヤフラムポンプ１が形成される。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１の動作を説明する。
モータ２を駆動し出力軸４が回転すると、クランク台８も一体的に回転し、このクランク台８に出力軸４の軸芯Ｇ１から偏心した位置に傾斜した状態で固定された駆動軸１３が、出力軸４の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。このとき、ボール１２の重量によって、クランク体８と駆動軸１３と駆動体１５との三部材の重心が、モータ２の出力軸４の軸芯Ｇ１と一致するように設定されているため、出力軸４の回転にともなって少なくともこれらの三部材に起因して振動が発生するようなことはない。

駆動軸１３が、出力軸４の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転すると、この駆動軸１３に回転自在に支持された駆動体１５の各駆動子１９が順次上下に揺動し、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６も順次昇降するので、各ポンプ室４９は順次拡縮しポンプ作用を行う。

すなわち、図１に示すように、ダイヤフラム２５の３つのダイヤフラム部２６のうちの一つが下降すると、そのポンプ室４９は拡張するので、ポンプ室４９が負圧状態になる。このとき、第２の弁体３１は、流体が弁室３８から排気通路４０を通ってポンプ室４９へ流れるのを規制する逆止弁として機能するから、この第２の弁体３１によって排気通路４０が閉じられる。一方、第１の弁体４７は吸気通路４５とポンプ室４９との間を開放するので、吸気通路４５からポンプ室４９内に流入する。

モータ２の出力軸４がさらに回転して、拡張したポンプ室４９のダイヤフラム部２６が上昇するとポンプ室４９は収縮するため、ポンプ室４９内の流体の圧力が上昇する。このとき、第１の弁体４７は、流体がポンプ室４９から吸気通路４５へ流れるのを阻止する逆止弁として機能するから、この第１の弁体４７によってポンプ室４９と吸気通路４５との間が閉塞される。一方、第２の弁体３１は排気通路４０と弁室３８との間を開放するために、ポンプ室４９内の流体は排気通路４０を通って弁室３８に流入し中空部４２を介して吐出口４３から吐出される。このポンプ室４９の拡縮動作は、各ポンプ室４９において順次連続して行われるので、各排気通路４０から弁室３８に排出された流体は、弁室３８によって集められて１つの吐出口４３から連続して吐出される。

このように、振動抑制用としてボールベアリング用のボール１２を使用するため入手が容易で安価となる。また、ボールベアリング用のボール１２は重量および形状が一定であるため、クランク体８と駆動軸１３と駆動体１５との三部材の重心を、モータ２の出力軸４の軸芯Ｇ１にばらつきなく的確に一致させることができる。このため、クランク体８の回転にともなって、クランク体８、駆動軸１３、駆動体１５の三部材に起因して発生する振動を安定的に確実に抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室４９を三室設けた例を説明したが、一室、二室でもよく、また、四室以上でもよい。また、凹部１１の底部に空気抜き孔として機能する貫通孔１１ａを設けたが、貫通孔１１ａの替わりに、凹部１１の内周面に、鉛直方向、すなわち出力軸４の軸線方向に延在する溝を設けるようにしてもよい。また、凹部１１をクランク体８の上面に設け、上方を開口させるようにしたが、凹部１１をクランク体８の下面に設け、下方を開口させるようにしてもよく、その場合は、凹部１１の上方側に位置する底部に貫通孔１１ａを設けるようにすればよい。また、駆動軸１３は、下端部がクランク体８の傾斜穴１０に固定され、上端部が駆動体１５の軸孔１６に嵌挿されることにより駆動体１５に回動自在に支持される例を説明したが、下端部をクランク体８の傾斜穴１０に回動自在に支持し、上端部を駆動体１５の軸孔１６に固定してもよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、４…出力軸、８…クランク体、９…中心穴、１１…凹部、１１ａ…貫通孔、１２…ボールベアリング用のボール、１３…駆動軸、１５…駆動体、２５…ダイヤフラム、４９…ポンプ室、Ｇ１…出力軸４の軸芯。

Claims

モータの出力軸が固定されたクランク体と、このクランク体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で一端部が固定された駆動軸と、この駆動軸の他端部に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体にポンプ室を形成するダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備え、前記クランク体の回転にともなって前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムのダイヤフラム部を昇降させ前記ポンプ室を拡縮することによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、
前記クランク体をプラスチックによって形成し、当該クランク体の前記出力軸を挟んで前記駆動軸の一端部が固定された部位と反対側の部位の上下面のいずれか一方に凹部を設け、前記クランク体と前記駆動軸と前記駆動体との三部材の重心を前記出力軸の軸芯と一致させる重量を有するボールベアリング用のボールを前記凹部内に固定したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
モータの出力軸が固定されたクランク体と、このクランク体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で一端部が回転自在に支持された駆動軸と、この駆動軸の他端部に固定された駆動体と、この駆動体にポンプ室を形成するダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備え、前記クランク体の回転にともなって前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムのダイヤフラム部を昇降させ前記ポンプ室を拡縮することによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、
前記クランク体をプラスチックによって形成し、当該クランク体の前記出力軸を挟んで前記駆動軸の一端部が支持された部位と反対側の部位の上下面のいずれか一方に凹部を設け、前記クランク体と前記駆動軸と前記駆動体との三部材の重心を前記出力軸の軸芯と一致させる重量を有するボールベアリング用のボールを前記凹部内に固定したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記ボールの径に対して、前記凹部の内径を９９．５〜９５．０％の範囲に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。
前記凹部の上方または下方が開口していることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。
前記凹部の底部に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。
前記凹部の内周面に、前記出力軸の軸線方向に延在する溝を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。