JP3763087B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムポンプに関するものである。又本発明は、ダイヤフラムポンプやその他の流体の流路中に設置される逆止弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムを備えていて駆動部によるダイヤフラムの形状の変化により容積が変化するように構成されたポンプ室と、吸入弁を介してポンプ室に接続する吸入口と、吐出弁を介してポンプ室に接続する吐出口を有し、駆動部による駆動によりダイヤフラムの形状を変化させてポンプ室の容積を拡大させることにより吸入口より吸入弁を介して気体を吸入し、続いて駆動部の駆動によりダイヤフラムの形状を変化させてポンプ室の容積を縮小することによりポンプ室内の気体を圧縮して吐出弁を介して吐出口より送り出すことを繰り返してポンプ作用を行なうものである。
【０００３】
このようなダイヤフラムポンプについて、本出願人の開発した複数のポンプ室を備えていてこれらポンプ室を一定の位相差をおいて駆動して比較的脈動の少ないダイヤフラムポンプを例に説明する。
【０００４】
図８は前記複数のポンプ室を備えた従来のダイヤフラムポンプの一例の断面図で２１はモータ、２２はモータ２１の出力軸、２３は出力軸２２に固定されたカラー、２４は出力軸２２に対して所定角度傾斜させて固定された駆動軸、２５は円板形に形成され駆動軸２４に取り付けられた駆動体であり、モータ２１の駆動により出力軸２２が回転する駆動軸２４が傾斜した状態で回転し、駆動体２５は中心に対して周辺部が順次上下移動し、いわゆる皿回し運動をする。２６はダイヤフラムで、柔らかく薄いゴム等の弾性材料からなる円板上に形成されたダイヤフラム本体と、例えば１２０度間隔でダイヤフラム本体の面から下方に伸びて一体に形成されたつり鐘形の３個のダイヤフラム部を有し、各ダイヤフラム部は夫々先端部（図面下端部）が駆動体２５に固定されている。２７はダイヤフラム本体の中央部からダイヤフラム部と反対側の図面上方に伸びて一体に形成されている円筒形の吐出弁である。又２８は吸入弁、２９は吸入口、３０は吐出口である。
【０００５】
次に、このように構成されたダイヤフラムポンプの動作について説明する。モータ２１により出力軸２２が回転すると駆動軸２４も回転し、これにより駆動体２５が皿回し運動をしてダイヤフラム２６の各ダイヤフラム部の駆動体２５へ取り付けた部分が１２０度の位相差で上下方向に振動する。これによりダイヤフラム部により形成されるポンプ室は容積が周期的に変化する。つまりダイヤフラム部の取り付け部分が下方に移動してポンプ室の容積が増えるときは、ポンプ室は減圧されて吐出口は閉じ、反対に吸入弁２８は開いて吸入口２９から気体が流入する。次にダイヤフラム部の取り付け部分が上方に移動してポンプ室の容積が減るときは、ポンプ室は増圧されて吐出弁２７は閉じ、反対に吸気弁２８は開いてポンプ室内の気体は吐出口３０から送り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなダイヤフラムポンプは、例えば図９（Ａ）に示すようにタンク３１に接続してタンク内に空気を送り込んで加圧するために用いられる。尚３３は圧力計である。
【０００７】
このような、従来のダイヤフラムポンプにおいて、いずれも複数個ある吸入弁２７や吐出弁２８、又ダイヤフラム部等のシール性が良くない場合、タンク３１内に送り込まれた空気が逆にポンプ内に流入し、更に外部にもれでるおそれがある。その結果、タンク内の圧力が減少し好ましくない。特に吸入弁２７や吐出弁２８は、ダイヤフラムの運動に追従して作動するために、その追従性を重視することからシール性を若干犠牲にすることがある。その場合には、これら弁のシール性が十分ではなくなり気体がもれタンク内の圧力が減少する等の欠点が生ずることが多い。
【０００８】
この欠点を解消するために、従来は図９（Ｂ）に示すようにポンプ２０とタンク３１との接続部に逆止弁３２を設ける方法をとっていた。この方法では、逆止弁３２を介してポンプとタンクを接続しなければならず、逆止弁自体がケーシング等を含めた構造のものとなり、部品の数が増加すると共に接続部のスペースが大になる。
【０００９】
本発明は、前述のように吐出口側からの気体の流入によるポンプ室の減圧が起こらないようにしたダイヤフラムポンプを提供するものである。
【００１０】
又、本発明は、ダイヤフラムポンプやその他の気体の流路等に用いるのに適した逆止弁を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの変形により容積が変化するポンプ室と、ポンプ室に吸入弁を介して連通する吸入口と、ポンプ室に吐出弁を介して連通する吐出口とを有し、吐出口と吐出弁との間に逆止弁を配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明のダイヤフラムポンプは、例えば図９（Ａ）に示すようにタンクに接続してタンク内に気体を送り込むために使用する時、タンク内の圧力の増加により吐出口を通してポンプ内に気体が流入した時も、吐出口と吐出弁との間に配置した逆止弁の働きによって気体がポンプ室内へ流入することを阻止し、これによってポンプ室の外への気体の流出によるタンク内の減圧を防止するようにしたものである。
【００１３】
又、本発明は、ダイヤフラムポンプ内等の流路中に配置し得る新規な逆止弁であり、この本発明の逆止弁は、気体を通す気体の流路を構成する筒状をした保持枠と、保持枠の筒状の内側で流路を構成する部分に配置される弁体と、弁体を保持枠に結ぶことによって弁体を支持する保持紐とを有し、これら保持枠、弁体、保持紐がゴム等の弾性材料にて一体に形成されている弁体部材と、弁体部材と組み合わせられる弁座部材とを備えていて、弁座部材の弁座と弁体部材の弁体の少なくとも１部が互いに密接するように保持紐が弁体を弁座に密接する方向に引っ張る作用を有するように弁体部材と弁座部材とを組み合わせ配置したことを特徴とする。
【００１４】
この本発明の逆止弁は、流路中に弁体部材の保持枠をその筒状内が流路をなすように取り付けると共に弁座部材の弁座を弁体と密接して流路を塞ぐように取り付けることによって、気体が弁座に弁体を圧着する方向に流れる時は保持紐によって弁体が弁座に密接する方向に引っ張る作用が働いて気体の流れを阻止し、逆に弁座から弁体が離れる方向に気体が流れる時には両者が離れて気体が自由に流れ得るようにして逆止弁としての作用をするようにしたものである。
【００１５】
本発明の逆止弁は、弁体が弁座に密接した状態において、弾性材料よりなる保持紐が弁体を弁材に密接する方向への引っ張る力が働くような状態に弁体部材と弁座部材とを組み合わせ配置したことにより、気体の流れにより弁体が弁座より離れて弁を開いて気体が流れ出ている状態からその流れが停止した状態に戻った時に、保持紐の作用により弁体が弁座に密接する方向への力が働き両者が互いに密接する状態へ戻り得る。つまり、気体の流れにより弁体を弁座より離れるようにして流れる際には、保持枠に張られた弾性材料の保持紐を更に伸ばすことになり、気体の流れが停止した時には保持紐の力により弁体を元の位置に戻し、したがって弁体は弁座に密接してシールされ、逆止弁は完全に閉じられる。
【００１６】
この本発明の逆止弁は、弁体部分がゴム等の弾性材料により一体に形成されているため、その製造が容易であり、又例えばダイヤフラムポンプ内やその他の流路の狭い部分にも容易に取り付け得て、しかも取り付けが容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について述べる。
【００１８】
図１は本発明のダイヤフラムポンプで、図８に示すような複数のダイヤフラム部（ポンプ室）を有するダイヤフラムポンプに本発明を適用した第１の実施の形態のダイヤフラムポンプである。図１において、１はポンプの駆動部分やポンプ室等をその内部に形成するケーシング、２はケーシング１に固定される中間の蓋体、３は外側の蓋体で、その他のダイヤフラムポンプ自体の基本構成は図９に示すポンプと実質上同じ構成である。
【００１９】
この図１に示すダイヤフラムポンプは、中間の蓋体２の吐出弁２７を配置する部分の上方に、テーパー面を有する開口つまり下端が狭く上方の吐出口３０の方に向けて広くなる形状の開口を形成すると共に円筒状の枠８に外壁面が前記開口のテーパー状内面に丁度接する形状のテーパー状外面を有する弁体６を弾性を有する保持紐７により指示した形状の弁体部材を外側蓋体３内に圧入保持した構造を有している。このようなテーパー状内面を有する弁座部分とテーパー状外面を有する弁体を備えた弁体部分とにて逆止弁４が構成されている。
【００２０】
上述のような、弁座部分と弁体部分とからなる逆止弁４を吐出弁１７と吐出口との間に設けたダイヤフラムポンプは、図に示すダイヤフラムポンプと同様に、モーター２１の駆動により駆動体２５が皿回し運動をすることにより、各ダイヤフラム部２６が順次そのポンプ室の容積を変化させる。これにより一定の位相差をもって各ポンプ室が吸気と吐気を繰り返し、それによって吐出弁１７より順次空気を送り出す。ここで空気が流れ出る時には空気の圧力により逆止弁４は開き吐出口３０より送り出され、例えば図９（Ａ）のようにタンク内に供給される。ここでダイヤフラムポンプの働きを停止した時に、タンク内の空気圧によってタンク内よりパイプ３２を通って吐出口３０からダイヤフラムポンプ２０内に空気が流れ込もうとしても、逆止弁４が自動的に閉じるため吐出弁２７を通ってポンプ室内等に流れ込むことなく、したがって空気がポンプから外部に流れ出てこれによりタンク３０内の圧力が減少することはない。又この逆止弁４により外部より過大な圧力が加わってもこれがダイヤフラムに加わることはなく、ダイヤフラムに影響を及ぼすことがない。
【００２１】
図２は、本発明のダイヤフラムポンプの第２の実施の形態を示すもので、図１に示す第１の実施の形態のダイヤフラムポンプと、吐出弁と吐出口との間に形成された逆止弁の構造の異なるポンプである。
【００２２】
この第２の実施の形態は、吐出弁２７と吐出口３０との間に設けた逆止弁１０が板状の弁体１１をコイルばね１２により弁座１３に押圧する構造をなしているものである。
【００２３】
この図に示すダイヤフラムポンプも、ポンプ作用によりポンプ室より気体を送り出す場合、気体は吐出弁２７を通り更に逆止弁１０の弁体１１を押しあげて吐出口より気体を送り出す。又、吐出口３０より気体が流入した時には、逆止め弁１０により流入は阻止されるので、例えばタンク内等の気体が外部に流れ出すことはない。
【００２４】
図３は本発明のダイヤフラムポンプの第３の実施の形態を示すものである。このダイヤフラムポンプは、吐出弁２７と吐出口３０との間にアンブレラー弁１５を配置したもので、他の図１、図２に示すダイヤフラムポンプと同様に、例えばタンク内に気体を送り込むために用いた時に、タンクよりの気体の流入をアンブレラー弁１５により阻止するものである。
【００２５】
以上のように本発明のダイヤフラムポンプは、従来のものの簡単な改良、構造の変化により製造し得、しかも従来のダイヤフラムポンプの欠点を除去し得るものである。
【００２６】
本発明のダイヤフラムポンプの各実施の形態のうち、第１の実施の形態のダイヤフラムポンプは、本発明の逆止弁を用いたものである。即ち図１のダイヤフラムポンプの吐出弁２７と吐出口３０の間に設けられている逆止弁が本発明の逆止弁である。
【００２７】
この本発明の逆止弁の詳細な内容を説明する。
【００２８】
図４は、本発明の逆止弁の構成を示す図で、円筒状でその中空部分（貫通孔部分）が気体の流通路をなす保持枠８と、保持枠の貫通孔部分に配置される円錐弁状をした弁体６と、弁体６を保持枠８に結合する保持紐７とよりなり、保持枠８と弁体６と保持紐７とがゴム等の弾性材料により一体に形成された弁体部材１６と、弁体の外周面に丁度接する形状をなし弁座５を構成する弁座部材１７とよりなる。
【００２９】
この逆止弁は、気体の通路である流路又は流路になる部分に弁体の外壁面と弁座の内壁面とが密接してシールするように弁体部材１６と弁座部材１７とを取り付ける。つまり、図１に示すように保持紐７の弁体６の側が保持筒８の側よりも弁座５より離れる方向（吐出口３０に近い方向）に位置するように弁体部材１６と弁座部材１７とを組み合わせて固定することにより、保持紐７は引き伸ばされた状態に保持される。これにより保持紐７には弁座５の方向に引っ張る作用が働く。このように弁体部材１６と弁材部材１７を配置すれば弁座の側より気体を流入させれば弁体６は弁座５より離れて気体は流れでる。次にこの流入が止まると前記の保持紐７の弁座の方向への引っ張る力により弁体は元の位置に戻り、弁体は弁座に密接し弁は自動的に閉まりシールされる。つまり、弁体が弁座より離れることにより保持紐７は更に伸び保持紐７による弁体を引く力が強くなる。そのため、気体により弁体への圧力を減少すれば、強くなった保持紐が弁体を引く力により戻される。
【００３０】
以上のように、本発明の逆止弁は、弁座側からの気体の圧力により弁が開かれ気体は弁を通って流れ、この流れが停止して気体の圧力がなくなると保持紐の働きにより弁体は元に戻されて弁座に密着して弁は閉じる。
【００３１】
本発明の逆止弁において保持紐による力の強さは、紐の断面積や紐の断面形状、材質などにより決まり、弁体による弁を閉じる作用が確保されるように太さ（断面積）等を決める必要がある。それと共に弁を開いて気体を流す際にあまり負荷が高くならないようにする必要があり、これと弁を閉じる作用とを考慮して決められる。
【００３２】
又円錐台状の弁体の斜面の傾斜角αは、これが小であればある程弁を閉じる作用が強くなるが弁を開き気体を流す際の負荷が大になり、又傾斜角αが大であると弁を閉じる作用が弱くなる。
【００３３】
図５は、本発明の逆止弁の第２の実施の形態を示す図で、弁体が板状である点でのみ図４に示す第１の実施の形態の逆止弁と異なり、その他の構成およびその作用は実質上同じである。つまり円板状の弁体１８を円筒状保持枠８内に保持紐７にて支持する構成でこれら保持枠、弁体、保持紐とをゴム等の弾性材料にて一体に形成して保持部材を形成したものである。
【００３４】
又図６は、本発明の逆止弁の第３の実施の形態を示す図である。この第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態と同様に円筒状の保持枠を有し、又弁体を保持紐により保持枠内に支持する構成で、これら保持枠、弁体、保持紐をゴム等の弾性材料にて一体に形成した。
【００３５】
しかし本発明の逆止弁の第３の実施の形態は、弁体１９が半球状であり、この半球状の弁体の球面の一部と円筒状の弁座の先端内側の円周状の角の部分Ａとが密接することにより弁を閉じるようにしてある。
【００３６】
図７は本発明の第３の実施の形態の変形例で、弁座の先端内側を弁体球面と同一形状（同一曲率）の曲面状Ｂにし、弁体と弁座の接触面積を大にして弁を閉じる作用を大にしたものである。
【００３７】
尚、図５、図６、図７の実施の形態における説明では、弁体部材と弁座部材とを組み合わせ配置に関して記載しなかったが、いずれの実施の形態も保持紐の保持筒側より保持紐の弁体側が弁座より離れるように配置することにより保持紐により弁体を弁座側へ引っ張る力が働くようにする点は図４に示す実施の形態で述べたのと同様である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のダイヤフラムポンプは、これをタンク等に気体を送り込むために用いた場合も、ポンプの吸入弁や吐出弁からの気体のもれによりタンク等の圧力の減少をきたすおそれはない。
【００３９】
又、本発明の逆止弁は、特に弁体部材の構造を簡単化し又一体構造とすることにより低コストでありしかも取り付けが簡単であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のダイヤフラムポンプの第１の実施の形態を示す図
【図２】 本発明のダイヤフラムポンプの第２の実施の形態を示す図
【図３】 本発明のダイヤフラムポンプの第３の実施の形態を示す図
【図４】 本発明の逆止弁の第１の実施の形態を示す図
【図５】 本発明の逆止弁の第２の実施の形態を示す図
【図６】 本発明の逆止弁の第３の実施の形態を示す図
【図７】 本発明の逆止弁の第３の実施の形態の変形例を示す図
【図８】 従来のダイヤフラムポンプの一例を示す図
【図９】 ダイヤフラムポンプをタンクへの空気供給のために用いる例を示す図
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 中間蓋体
３ 外側蓋体
４ 逆止弁
５ 弁座
６ 弁体
７ 保持紐
８ 保持枠

Claims (1)

1. ポンプ室を形成するダイヤフラム部を少なくとも一つ有するダイヤフラム本体と、吐出口を有する外側の蓋体と、前記吐出口に通ずる弁室部を有する中間の蓋体と、前記弁室部壁面に密接する円筒状の弁体部とよりなる吐出弁とを備え、前記ポンプ室の容積を変化させて気体を前記ポンプ室内に流入し吐出弁を通して吐出口より気体を送り出すダイヤフラムポンプにおいて、前記中間の蓋体の弁室部と吐出口との間に形成された前記弁室部側が狭く前記吐出口側に向け広くなる開口を有し、前記形状の開口に接する形状をした弁体を有し、前記中間の蓋体に形成された前記弁室部の前記開口の外側に配置された保持枠を有し、前記弁体が、一端を保持枠に他端を弁体側に取り付けられた弾性状の保持紐にて保持され、前記保持紐の弁体側の取付部が保持枠側の取付部よりも前記吐出口側に位置するようにして、保持紐により弁体が前記開口に密着するように作用するダイヤフラムポンプ。

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