JP4058670B2

JP4058670B2 - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP4058670B2
Application number: JP2002019900A
Authority: JP
Inventors: 正深美; 耕司大西; 五郎柿澤
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP2003206867A

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。
【０００２】
【従来の技術】
従来のダイヤフラムポンプは、図１２に示すような構成である。この図において２１はモータ、２２はモータ２１の出力軸、２３は出力軸２２に固定されたクランク台、２４はクランク台２３に傾斜させて固定されている駆動軸、２６は駆動軸２４に対して回動可能に取り付けられている駆動体、２７はケーシング、２８はシリンダー部、２９はバルブハウジングである。３１はダイヤフラム部、３２は円筒状の吐出弁で、このダイヤフラム部３１と吐出弁３２とが一体に構成されていてダイヤフラム本体３０を構成する。このダイヤフラム本体３０はシリンダー部２８とバルブハウジング２９とにより保持されている。また３３、３４はバルブハウジング２９と一体に形成された弁室部（共通室）および吐出口、３５は吸気弁、３６は吸気口である。
【０００３】
このような構成のダイヤフラムポンプは、モータ２１の駆動による出力軸２２の回転によりクランク台２３が回転する。このクランク台２３の回転によりそれに固定されている駆動軸２４はその傾斜方向が変化する。それにより駆動部２６も変化し、それに取り付けられたダイヤフラム部３１の駆動部（ピストン部）３１ａが往復動しポンプ作用を行なう。つまり図面右側のダイヤフラム部のように駆動部３１ａが上昇するとポンプ室の容積が減少して圧力が増加し、円筒状の吐出弁３２を開いて吐出口３４より流体が送り出される。一方、左側のダイヤフラム部のように駆動部が下降するとそのポンプ室の容積が増大し吸気弁３５を開いて外部の流体が流入する。
【０００４】
このように、ポンプ室の容積の変化により、流体は外部より吸気弁を通ってポンプ室内に流入し、次に流入した流体は吐出弁を開いて吐出口より供給されるというポンプ作用を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来のダイヤフラムポンプは、吐出弁がダイヤフラム部と一体に形成された筒状の弁であり、そのためにこの筒状の弁が配置された弁室部（共通室）を構成する部分が同様に筒状をなし、蓋体の表面部分より突出した形状であり、この弁室部の上側端面より伸びた吐出口を有し、この吐出口に供給すべき箇所に導くためのパイプ等を接続して用いられる。
【０００６】
そのために、従来のダイヤフラムポンプは、少なくとも弁室部（共通室）を形成する前記筒状の部分より外部に突出しているために比較的大型にならざるを得ず、しかもその形状が段をなしている。そのためにポンプの配置場所が制限されることがまれにはある。
【０００７】
また吐出弁が円筒状であるため、弁を作成した後ポンプを組み立てるまでの部品保管、移送等の間に円筒形状の吐出弁が変形する欠点がある。更にこの筒状の弁が薄肉であるため、ポンプを組み立てる際の弁室部（共通室）への筒状の弁を挿入する作業が面倒である等組み立て上の問題もある。
【０００８】
本発明は、組み立てが容易である等製造が容易であり、より小型化し得るダイヤフラムポンプを提供するものである。
【０００９】
【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、ポンプ室を形成するダイヤフラム部を複数有し、これらダイヤフラム部を平板状の部分にて接続して一体化したダイヤフラム本体と、ダイヤフラム本体の平板状の部分に各ダイヤフラム部を夫々対応させて形成した吸入弁と、各ダイヤフラム部の中心付近に設けられている吐出弁とを備えた構成であって、各ダイヤフラム部をそれらに一体に設けられた駆動部（ピストン）を往復動させることによりポンプ作用を行なうものである。
【００１０】
つまり、一つのダイヤフラム部の駆動部を移動させてポンプ室の容積が大になるようにして吸入弁を開き吐出弁を閉じて外部より流体をポンプ室内に流入し、また駆動部の逆方向の移動によりポンプ室の容積を小にして吐出弁を開き吸入弁を閉じて流体をポンプ室より吐出口を通じて供給するようにしたもので、吸入弁と吐出弁とを共に平板状にしたこと等を特徴とするものである。
また、本発明のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム本体の平板状部分に設けられた吸入弁が、弁の作用する薄肉部が結合部分にて保持された構成で、弁の作用をする薄肉部の周辺に開口を有するもので、この弁の作用をする部分が吸入口を塞ぎ、その開閉により弁の開閉を行なう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明のダイヤフラムポンプの実施の形態を図にもとづいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態のポンプの構成を示すもので、図において１はモータ、２はモータ１の出力軸、３は出力軸２に固定されているクランク台、４はクランク台３に出力軸２に対し傾斜させて固定されている駆動軸、６は駆動体で、その軸受部６ａに駆動軸４が挿入されることにより駆動軸４に回動可能に取り付けられている。７は通気孔７ａを有するケース、８はシリンダー部、９はバルブハウジング、１０は集気体、１１はシリンダー部８とバルブハウジングとにて保持されているダイヤフラム部１１ａを有するダイヤフラム本体、１２はポンプ室、１３はバルブハウジング９に取り付けられている吐出弁、１４は吐出口である。そしてケース７、シリンダー部８、バルブハウジング９、集気体１０をシリンダー部８とバルブハウジング９とによりダイヤフラム本体１１を挟み、また吐出弁１３をバルブハウジング９に取り付けて、図１に示すように組み立てたものである。
【００１３】
この実施の形態のポンプにおいて、ダイヤフラム本体１１は、図２に示す通りであり、そのうち（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図（断面図）である。また図３はシリンダー部８の形状を示す図で、（Ａ）が平面図、（Ｂ）は断面図である。更に図４はバルブハウジング９の平面図、図５は、集気体で（Ａ）は底面図、（Ｂ）は断面図、図６は吐出バルブ１３であって、そのうち（Ａ）が図１に示す第１の実施の形態のポンプにて用いられているものである。
【００１４】
本発明のダイヤフラムポンプは、前記の通りのダイヤフラム部等が図１に示すように組み立てられたものである。
【００１５】
次にこの第１の実施の形態のダイヤフラムポンプを構成する各部とそれらが組み立てられた状態における全体の構成を詳細に述べる。
【００１６】
まず、ダイヤフラム本体１１は、図２に示すような構成で、複数のダイヤフラム部１１ａ（この図のものは（Ａ）の平面図のように３ケが円周上に等間隔に配置されている）とこれら各ダイヤフラム部１１ａの間には三つの薄い平面状のバルブ部分１１ｃが形成され、各バルブ部分１１ｃには孔１１ｄが形成された形状である。このダイヤフラム本体１１は、図１に示すようにシリンダー部８とバルブハウジング９とにより保持されている。
【００１７】
また、シリンダー部８は、図３に示すように各ダイヤフラム部１１ａが配置されるシリンダー８ａとシリンダー８ａの間に孔８ｂが形成されている。
【００１８】
またバルブハウジング９は図４に示す通りの形状である。この図は図１の下方より見た図で９ａは通気孔、９ｂは溝、９ｃは弁取付孔である。
【００１９】
以上のようなシリンダー部８とダイヤフラム本体１１とバルブハウジング８を図１に示すようにダイヤフラム本体１１をシリンダー部８とバルブハウジング９とにより挟んで保持する。
【００２０】
このようにダイヤフラム部１１を保持した上で、吐出弁１３をバルブハウジング９の弁取付孔９ｃに凸部１３ｂを圧入する等により取り付け、更に吐出口１４を有する集気体１０をバルブハウジング９に取り付けるようにしている。
【００２１】
このようにして、図１に示す本発明の第１の実施の形態のポンプが組み立てられる。
【００２２】
次にこの本発明の第１の実施の形態のポンプの作用について述べる。
【００２３】
このポンプは、モータ１を駆動することにより、出力軸２を回転させこれに固定するクランク台３を回転させる。これにより駆動軸４がその傾斜方向を変化させ、駆動体６の傾斜方向を変化させて、図１２の従来のポンプと同様にダイヤフラム部１１ａの駆動部１１ｂを上下動する。
【００２４】
この駆動部１１ｂの上下動によりポンプ室１２の容積が変化する。このダイヤフラム部１１ａの駆動部１１ｂが図１より上昇するとポンプ室１２の容積が減少して圧力が増大し、これにより弁１３（図６のリブ１３ｃの間の弁の部分１３ａ）を開きリブ１３ｃの間を通り図５の集気体１０のバルブハウジングとの間の空隙を通り吐出口１４より外部に供給される。この時に、他のダイヤフラム部に対応する吐出弁は閉じられている。
【００２５】
また、図１の右側のダイヤフラム部１１ａの駆動部１１ｂが下降してポンプ室１２の容積が増大するとポンプ室内の圧力は減少し、吐出弁１３は閉じる。逆にダイヤフラム本体の平板状の肉薄部分（吸入弁）１１ｃは空間１５側に変形して開き、これにより生ずるシリンダー部８との間隙に孔８ａよりシリンダー部８、ケース７の空間内の流体が流入し、更に小孔１１ｄを通りバルブハウジング９の溝９ｂを通ってダイヤフラム部内に流入する。その際ケース７に設けられた通気孔７ａより外部よりケース７内に流体が流入する。
【００２６】
このような操作を繰り返すことによりこのポンプ室は、流体の流入と流出を続けてポンプ作用を行なう。
【００２７】
また、他のダイヤフラム部（ポンプ室）も全く同じ操作によりポンプ作用が行なわれる。しかも、図１に示すポンプは、駆動機構が前述の通りの構成であり、駆動体の連続した傾斜方向の変化により、一定の位相差をおいての各ダイヤフラム部の操作によりほぼ連続した流体の供給が行なわれる。
【００２８】
この第１の実施の形態のポンプは、前述のような構成であって、吸入弁、吐出弁が共に複数の弁を一体に形成したもので、部品点数が少なく、また吐出弁を平板状の弁にしたことにより、従来例の共通室を形成する筒状部分の代わりに平板に近い集気体としたことによりケース７から集気体１０までが流体供給のためにパイプ等を取り付ける吐出口１４を除いてほぼ円筒状をなし、ポンプの高さを低くでき、したがってポンプの小型化が可能である。また吐出弁１３の取り付けは、バルブハウジングの孔９ｃに凸部１３ｂを圧入または引き込むことにより簡単に行ない得ると共に、シリンダー部、ダイヤフラム本体、その他の部品も順次組み合わせて固定することにより簡単に組み立て得る等、ポンプの組み立てが容易である。
【００２９】
次に本発明のダイヤフラムポンプの第２の実施の形態を述べる。
【００３０】
本発明の第２の実施の形態は、図８に示すもので吐出弁として図６の（Ｂ）に示す構成のものを用いた例である。この吐出弁は、弁の中央部分に凹部（弁取り付け用凹部）１３ｄを設けた形状である。一方、図８に示すようにバルブハウジングの中央には吐出口（集気体側）に前記の吐出弁の凹部１３ｄに嵌合する弁取り付け用凸部９ｄを設け、吐出弁の凹部１３ｄをバルブハウジングの凸部９ｄに嵌合させるように弁を配置し、そのリブ１３ｃの部分を集気体１０により抑えることにより吐出弁を固定するようにしたものである。その他の構成は第１の実施の形態と実質上同じである。
【００３１】
また、吐出弁としては、図６に示す（Ｃ）、（Ｄ）等が考えられる。
【００３２】
これら図において、（Ｃ）は吐出弁の下面中央に取り付け用の凸部１３ｅを設けた形状の弁である。この弁を使用する場合、バルブハウジングの中央部分に弁の凸部に嵌合する凹部を設け、この凹部に弁の凸部を嵌合させ、集気体にてリブを押さえるようにして固定すればよい。
【００３３】
また、図６の（Ｄ）に示す吐出弁は、（Ｃ）と同様の構成であって、弁の部分１３ａを通気孔を塞いで弁の作用を持たせるのに必要最小限の面積のものにし、弁の開閉を容易に行ない得るようにしている。つまり、ポンプ室内の圧力の増減が僅かであっても弁の開閉が可能であり、例えばより小型のダイヤフラムポンプにも使用可能である。
【００３４】
尚、図６の（Ａ）、（Ｂ）の構成の弁において、同様に弁の部分の形状を図６の（Ｄ）の１３ａのようにしてより小型なポンプに使用可能にし得る。
【００３５】
次に、本発明のダイヤフラムポンプにて用いられる吸入弁は、前記第１、第２の実施の形態に用いられるもののほか、各種の形状のものが考えられる。つまり図７に示すようなものが考えられる。このうち（Ａ）は図１に示す実施の形態のポンプにて用いられているもので、（Ｂ）〜（Ｄ）は、異なった形状の吸入弁を示している。尚、これら図において左側は平面図、右側は断面図を示している。
【００３６】
これら弁のうち、（Ａ）は前記の通り図１のポンプに用いられているもので、各ダイヤフラム部の間に円形状の薄肉部１１ｃを形成し、更に通気孔と重ならない位置に小孔１１ｄを設けたもので、円形状の薄肉部１１ｃにしたことによりこの部分の変形が容易になり弁の作用をするようにしている。
【００３７】
また（Ｂ）に示す流入弁は、円形状の薄肉部１１ｃの周辺にリング状の傾斜部１１ｅを設け変形を容易にしたものである。この弁も（Ａ）と同じような位置に小孔１１ｄを設けてある。
【００３８】
また（Ｃ）は弁を構成する円形状の薄肉部１１ｆを複数の一定巾の保持部（図に示すものは三つの保持部）１１ｇにて保持した形状であって、この薄肉部１１ｆによりシリンダー部に形成された通気孔を塞ぐようにした構成であり、この薄肉部の周辺には間隙ができ、したがって小孔を設ける必要はない。
【００３９】
（Ｄ）はダイヤフラム本体１１の平板状の部分に円形状の開口１１ｉとシリンダー部の通気孔を塞ぐ舌状の薄肉部１１ｈを形成したもので、この舌状の薄肉部が弁としての作用をする。この例も開口と舌状の薄肉部との間に空隙を有するため薄肉部に小孔を設ける必要はない。
【００４０】
更に図７の（Ｅ）は、ダイヤフラム本体１１の平板状の部分に円形状の開口１１ｊと通気孔を塞ぐ開口１１ｊよりも小径の円形状部分１１ｍとこれより図面上下方向に伸びる保持部１１ｎとよりなる薄肉部とにて形成されている。また、１１ｐは開口１１ｊと弁を形成する薄肉部１１ｍとの間に形成される弧状の開口である。
【００４１】
この吸入弁は、小径の円形状の薄肉部分１１ｍが通気孔を開閉する弁を構成する。そして、この小径の円形状の薄肉部分１１ｍが、シリンダー部８の上側の面から離れ通気孔を開くことにより通気孔より流れ込む流体は、円形状の開口１１ｊを凹部内に入り、バルブハウジング９の溝９ｂを通って、ダイヤフラム部１１ａに流れ込む。したがって、（Ａ）、（Ｂ）の吸入弁に形成されている孔１１ｃを薄肉部に設ける必要はない。
【００４２】
尚、この（Ｅ）に示す弁を使用した例として、後に述べる第３の実施例がある。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施の形態について述べる。この第３の実施の形態は、図９に示す通りの構成で、ポンプの基本構成は、第１、第２の実施の形態のポンプと同じである。しかし、吸入弁１１ｃの構成が異なっている。この第３の実施の形態の吸入弁１１ｃは、ダイヤフラム本体１１の平板状部分に設けられている点では、前記第１、第２の実施の形態と同じであるが、吸入弁自体の構成は、図７の（Ｅ）に示す通りで、第１、第２の実施の形態とは相違する。
【００４４】
また、シリンダー部８に設けられている吸入孔８ａは、図９および図１０に示すように、各吸入弁につき二つ設けてある。つまり、図７の（Ｅ）に示すようにこの実施の形態の吸入弁は、図７の（Ａ）に示す吸入弁等のように孔１１ｄを設ける必要がない。そのため、この第３の実施の形態のポンプはシリンダー部８に形成する吸入口８ａの位置を、図７の（Ａ）の弁等のように孔１１ｄを有する弁を用いる場合のように、この孔に重ならないように吸入口８ａの位置をずらす必要がない。したがって、シリンダー部８の吸入口８ａは吸入弁１１ｃの中央に位置するようにすることが好ましい。また、この実施の形態のポンプのように、二つあるいはそれ以上の孔を設けてもよい。
【００４５】
この第３の実施の形態において用いられる、図７の（Ｅ）に示す吸入弁は、保持部１１ｎにて保持する形状であるために、弁の開閉作用が容易であり、確実な弁開閉が可能になる。
【００４６】
図１１は、本発明の第４の実施の形態を示す図である。
【００４７】
この第４の実施の形態のダイヤフラムポンプは、吐出弁１３の構成が、第１、第２の実施の形態と相違するが、他の構成は、第１、第２の実施の形態と同じである。
【００４８】
つまり、この第４の実施の形態のダイヤフラムポンプは、吐出弁１３が、図６の（Ｅ）に示すように中心部分に弁を押圧して固定する固定部１３ｆを設け、この固定部１３ｆより放射状に三つのリブ１３ｃを形成したもので、このリブ１３ｃのうちの隣接するリブ間の薄肉部分が各ポンプ室１２に対応する弁１３ａを構成する。
【００４９】
この図６の（Ｅ）の吐出弁１３は、固定部１３ｆを構成する凹部内にバルブ押え部を挿入して吐出弁１３を所定の位置に固定、保持するために、第４の実施の形態では、図１１の（Ａ）に示すように集気体１０の中央にバルブ押え部１０ｂを形成してある。このバルブ押え部１０ｂは、図１１の（Ｂ）にその部分を拡大して示すように、保持用のリブ１０ｃにて支持するもので、リブ１０ｃの間は通気孔１０ｄとなっている。
【００５０】
このように、第４の実施の形態のポンプは、集気体１０にバルブ押え部１０ｂを形成することにより、吐出弁１３を所定位置に確実に保持固定すると共に、リブ１０ｃの間に通気孔１０ｄを形成することにより、ポンプ作用時における各ポンプ室より吐出弁１３を開いて流れる流体は、吐出口１４より外部へ支障なく供給される。
【００５１】
また、第１、第２、第３、第４の実施の形態においては駆動機構を、クランク台に傾斜させて固定した駆動軸４に駆動体６の軸受部を回動可能に取り付けた構造であるが、駆動軸に駆動体を固定し、クランク台に斜めの孔を設けこれに駆動軸を回動可能に設けても、第１、第２の実施の形態におけると同様に複数のダイヤフラム部の駆動部を一定の位相差をもって往復運動させることができ、これによりポンプ作用を行なうことができる。
【００５２】
更に駆動機構としては図１等に図示するもの以外の機構であっても、これと同等の作用を奏する機構であればどのようなものでもよい。
【００５３】
また、ケース７に設けた通気孔７ａは、図示する位置に限るものではない。つまり上記実施の形態のダイヤフラムポンプは気体を供給する等に用いるタイプのもので、前記通気孔７ａを通ってケース７内に流入した空気を前記操作により吐出口より供給するものである。しかし、気体に限ることなく、流体を流入させる口を適切な位置に設定することにより液体等の気体以外の流体の供給にも使用し得る。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のダイヤフラムポンプは前述のような構成にすることにより、従来のこの種のポンプと比べ部品点数が少なくまた組み立てが容易であり、小型特に高さ（出力軸方向の長さ）を小になし得る。
【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の実施の形態の構成を示す図
【図２】本発明のダイヤフラムポンプのダイヤフラム本体の構成を示す図
【図３】本発明のダイヤフラムポンプのシリンダー部の構成を示す図
【図４】本発明のダイヤフラムポンプのバルブハウジングの底面図
【図５】本発明のダイヤフラムポンプの集気体の構成を示す図
【図６】本発明のダイヤフラムポンプで用いる吐出弁の各種の例を示す図
【図７】本発明のダイヤフラムポンプで用いる吸入弁の各種の例を示す図
【図８】本発明のダイヤフラムポンプの第２の実施の形態の構成を示す図
【図９】本発明のダイヤフラムポンプの第３の実施の形態の構成を示す図
【図１０】本発明の第３の実施の形態のシリンダー部の構成を示す図
【図１１】本発明のダイヤフラムポンプの第４の実施の形態の構成を示す図
【図１２】従来のダイヤフラムポンプの構成を示す図
【符号の説明】
１モータ
２出力軸
３クランク台
４駆動軸
６駆動体
７ケース
８シリンダー部
９バルブハウジング
１０集気体
１１ダイヤフラム本体
１１ａダイヤフラム部
１２ポンプ室
１３吐出弁
１４吐出口

Claims

ポンプ室を形成するダイヤフラム部を複数平板状の部分にて一体に接続したダイヤフラム本体と、前記ダイヤフラム本体の平板状の部分に各ダイヤフラム部を夫々対応させて形成した吸入弁と、前記複数のダイヤフラム部のほぼ中心位置に配置された一つの平板状の吐出弁とを備えていて、前記各ダイヤフラム部に設けられた駆動部を一定の位相差を設けて順次上下動させることによりポンプ作用を行なうダイヤフラムポンプで、更に前記各ダイヤフラム部の開口部分を覆いかつ各ダイヤフラム部に対応する位置に夫々小孔を有するバルブハウジングを備え、前記平板状の吐出弁に凹部または凸部を形成し前記バルブハウジングに凸部または凹部を形成し、前記吐出弁の凹部に前記バルブハウジングの凸部をあるいは前記吐出弁の凸部に前記バルブハウジングの凹部を嵌合させて集気体にて押えることにより前記吐出弁を固定するようにしたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記吐出弁がリブを有し、又、前記集気体がバルブ押えを有し、前記リブを前記バルブ押えにより押圧することによって、吐出弁を固定するようにした請求項１のダイヤフラムポンプ。
前記リブを前記平板状の吐出弁の中心部分より周辺へ放射状に述べるように複数形成したことを特徴とする請求項２のダイヤフラムポンプ。
前記集気体のバルブ押えがリング状をなし、前記リング状のバルブ押えにより前記放射状に伸びる複数のリブを押圧するようにした請求項３のダイヤフラムポンプ。
前記ダイヤフラム本体のダイヤフラム部を収納するシリンダー部を有し、前記ダイヤフラム本体の平板状部分に小孔を設け、前記シリンダー部に吸入孔を設け、前記小孔と前記吸入孔との位置をずらしたことを特徴とする請求項１、２、３または４のダイヤフラムポンプ。
前記ダイヤフラム本体のダイヤフラム部を収納するシリンダーを含むシリンダー部を有し、前記シリンダー部が前記シリンダーの外に設けられ前記各ダイヤフラム部に対応する吸入口を少なくとも一つ有し、前記吸入弁が前記ダイヤフラム本体の各ダイヤフラム部内の平板状部分に前記吸入口を開閉可能に塞ぐ薄肉部にて形成されることを特徴とする請求項１、２、３または４のダイヤフラムポンプ。