JP4150244B2 - 逆止め弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血圧計等に組み込まれる小型エアポンプに用いられる逆止め弁に関し、特に傘形状に形成された逆止め弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の逆止め弁においては、隔壁の吸気孔を開閉する可動部に、流体によって開く方向の力と閉じる方向の力とが作用し、これらの相反する力によって可動部の先端部が振動し、この振動によって可動部の先端が隔壁の表面を繰り返し叩くために騒音が発生していた。これを防止するために、従来の弁体は円板状に形成した可動部の周端縁の全周に亘ってリブを設け、このリブによって可動部の先端部の剛性を高くして、騒音の原因となる振動の発生を低減するものがある。
【０００３】
なお、本出願には、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１８２４４号公報（段落００１４、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の逆止め弁においては、リブを可動部の周端縁の全周に亘って設けた構造としているために、このリブによって可動部の先端部の剛性が高くなり過ぎてしまい、弁体が所定量開かなくなるために種々の問題が発生していた。すなわち、図６は従来の逆止め弁の動作状態を説明するために、逆止め弁の円周方向を展開し拡大して示したモデル断面図である。同図において、従来の逆止め弁７２の周端縁においては、周端縁の厚みｔ１が逆止め弁７２の円周方向（図中、矢印Ｂ方向）の全周に亘って厚く形成されているために、周縁部の剛性が高くなりすぎてしまう。したがって、隔壁７０に形成した通気孔７１から流出する流体によって図中矢印Ａ方向に弾性変形する逆止め弁７２の弾性変形量Ｗ３が相対的に少ない。このため、隔壁７０と周縁部との間の隙間が狭いために、この狭い隙間を通過する流体の量Ｓ２も少なくなり、必要な量の流体が通過できないという問題があった。また、リブを可動部の周端縁の全周に亘って設けた構造としているために、弁体が閉じるときに可動部の周端縁の全周が同時に隔壁に当接する。このため当接音が大きくなり、結果的に大きな騒音の原因になっていた。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は騒音を低減できたうえで必要な量の流体を通過させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、試行錯誤の結果、次の構成により上記目的を達成することができた。すなわち、本願発明は、軸状に形成された取付部と、この取付部の一端に取付部を中心として取付部の軸線方向と略直交する方向に拡がりを有する円板状に形成された可動部とによって形成され、前記取付部が隔壁に取り付けられ前記可動部が隔壁に形成した流体の通る貫通孔を開閉する逆止め弁において、前記可動部の隔壁に対接する面と反対側の面に放射状に伸びるリブを複数設け、前記可動部の厚みを中心部から先端に向かって漸次薄く形成し、前記リブの厚みを中心部から先端に向かって漸次厚く形成し、当該リブの先端の厚みを前記可動部の先端の厚みと略同じ厚さに形成したものである。
したがって、リブによって可動部の先端部の剛性は、円周方向において部分的に高くなる。また、リブによって可動部の先端部の剛性の低下を補うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る逆止め弁を使用したダイヤフラムポンプの断面図、図２は同じくダイヤフラムを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるII（ｂ）-II（ｂ） 線断面図である。図３は同じくバルブホルダーを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるIII（ｂ）-III（ｂ） 線断面図、同図（ｃ）は底面図である。図４（ａ）は本発明に係る逆止め弁を隔壁に取り付けた状態を拡大して示した断面図、同図（ｂ）は逆止め弁の底面図、図５は同じく逆止め弁の動作状態を説明するために、逆止め弁の円周方向を展開し拡大して示したモデル断面図である。
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、あくまでも図中における方向を説明した便宜上のものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプが実際に使用される際の上、下の方向とは必ずしも一致するものではない。
【００１０】
図１において、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はモータ軸３がケース４内に臨むようにケース４の底部にねじによって固定されている。ケース４はプラスチックによって上方が開口した有底円筒状に形成されている。
【００１１】
５は略小円柱状に形成されたクランク台であって、底面の略中央にはモータ軸３が固着される軸孔６が設けられており、また、この軸孔６の軸線から偏心した位置には、駆動軸７が傾斜した状態で固着されている。
【００１２】
１０はプラスッチックによって形成された駆動体であって、ボス１１と、このボス１１の上端に一体に形成された本体１２とによって形成され、ボス１１には、前記駆動軸７が回転自在に挿入される軸孔１３が設けられている。したがって、この駆動体１０の軸孔１３にボール１４とともに駆動軸７を挿入することにより、駆動軸７に駆動体１０が回転自在に支持される。本体１２は、平面視において中心から円周方向に等角度ずつ位相をずらして放射状に延設された３つの駆動子１５によって一体に形成され、これら３つの駆動子１５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おり、各駆動子１５の先端側には、後述する各ダイヤフラム部を取り付けるための取付孔１６が設けられている。
【００１３】
２０はプラスチックによって形成されたダイヤフラムホルダーであって、下方が開口したカップ状に形成されており、天井部２１の外周部には３つのダイヤフラム部挿入孔２２が、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられている。
【００１４】
２５はゴム等の柔軟性を有する材料によって形成されたダイヤフラムであって、図２（ａ）に示すように、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられた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。フランジ２７の中央部の３つのダイヤフラム部２６に囲まれた部位には、円筒状に形成された第２の弁体３２が立設されている。この第２の弁体３２の内周面であって、３つのダイヤフラム部２６に対応した部位には、上下方向に延在するリブ３３が突設されている。
【００１５】
また、第２の弁体３２の３つのリブ３３の間に位置する部位には、上下方向に延在する切欠き３４が設けられている。したがって、これら３つの切欠き３４によって第２の弁体３２は三分の一円周状からなる３つの舌片３２ａ，３２ｂ，３２ｃに分割されており、これら舌片３２ａ，３２ｂ，３２ｃは各ダイヤフラム部２６のそれぞれに対応する位置に位置付けられている。各ダイヤフラム部２６の下面には、同図（ｂ）に示すように、断面が略円錐台状のピストン２８が一体に形成され、このピストン２８の下面には、細径の首部２９を有する係止用の凸部３０が一体に形成されている。
【００１６】
このような構成において、ダイヤフラム２５の各ダイヤフラム部２６を、図１に示すように、ダイヤフラムホルダー２０のダイヤフラム部取付孔２２に挿入し、フランジ２７をダイヤフラムホルダー２０の天井部２１上に載置する。次いで、各ダイヤフラム部２６の係止用の凸部３０を弾性変形させながら、駆動体１１の各取付孔１６に圧入し首部２９を取付孔１６に係止させることにより、各ダイヤフラム部２６を駆動体１０の各駆動子１５に取り付ける。しかる後、駆動体１０の軸孔１３にボール１４および駆動軸７を挿入し、ダイヤフラムホルダー２０をケース４上に載置する。
【００１７】
４０はプラスチックによって略円板状に形成された隔壁としてのバルブホルダーであって、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上面に凹部４１が設けられており、この凹部４１の中央には円柱状に形成されたボス４２が設けられている。このボス４２の中心部には、上記したダイヤフラム２５の第２の弁体３２が嵌合する中空部４３が設けられており、この中空部４３の内周面の下部には、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、対をなす溝４４が円周方向に互いに等角度おいて３組設けられている。
【００１８】
ボス４２の上面には、筒部４５が一体に設けられており、この筒部４５の上端開口は中空部４３に連通する吐出口４６を形成している。ボス４２の周りには、後述する第１の弁体５０を取り付ける取付孔４７が円周方向に等角度おいて３つ設けられており、各取付応４７の周りには、６個の吸気孔４８が円周方向に等角度おいて設けられている。３つの取付孔４７は、３組の溝４４に対応した位置に位置付けられている。４９はケース４にダイヤフラムホルダー２０およびバルブホルダー４０を固定するための通しねじを挿通させる挿通孔である。
【００１９】
図１において、本発明の特徴である第１の弁体５０は、全体がゴム等の柔軟性を有する材料によって形成されており、図４（ａ）に示すように、軸状に形成された取付部５１と、この取付部５１の一端に取付部５１を中心として取付部５１の軸線方向と略直交する方向に拡がりを有する円板状に形成された可動部５２とによって一体に形成されている。取付部５１の略中央には係止用の凸部５３が設けられている。
【００２０】
可動部５２の裏面中央部と取付部５１の一端との間には扁平な取付台５４が一体に形成されている。可動部５２は中心部から先端に向かって漸次厚みが薄く形成され、裏面５２ａは、中央が下方に向かって凹面をなすように形成されている。可動部５２の表面には、同図（ｂ）に示すように、放射状に伸びる９本のリブ５５が円周方向に等角度おいて設けられている。このリブ５５は、同図（ａ）に示すように、中心部から先端に向かって、漸次厚みが厚く形成されており、先端の厚みｔが可動部５２の先端の厚みｔと略同じ厚さに形成されている。
【００２１】
この第１の弁体５０は、係止用の凸部５３を弾性変形させながら、バルブホルダー４０の各取付孔４７に圧入し取付孔４７の開口縁に係止させることにより、可動部５２が６つの吸気孔４８を覆うように各取付孔４７に取り付けられる。このように取り付けられた第１の弁体５０は、後述するポンプ室５７と吸気孔４８との間を閉塞するように、可動部５２の裏面５２ａがバルブホルダー４０の表面に対接する。したがって、この第１の弁体５０とバルブホルダー４０の表面とが、後述するポンプ室５７から吸気孔４８へ流体が流れるの阻止する逆止め弁を構成する。また、上記した第２の弁体３２は、吐出口４６とポンプ室５７との間を閉塞するように、中空部４３の壁面に密接する。したがって、この第２の弁体３２と中空部４３の壁面とが、吐出口４６からポンプ室５７への流体の流れを阻止する逆止め弁を構成する。
【００２２】
このように第１の弁体５０が組み付けられたバルブホルダー４０は、図１に示すように、ダイヤフラムホルダー２０に載置され、ダイヤフラム２５がダイヤフラムホルダー２０とバルブホルダー４０とによって挟持されることにより、各ダイヤフラム部２６とバルブホルダー４０との間に３つのポンプ室５７が形成される。これらバルブホルダー４０とダイヤフラムホルダー２０とは、図示を省略した通しねじによってケース４に固定される。
【００２３】
図１において、６０はプラスチックによって下方が開口しカップ状に形成された吸気ハウジングであって、天井部の中央には、バルブホルダー４０の筒部４５の基部が嵌合する嵌合口６１が設けられており、天井部の外周部には筒部６２が立設され、この筒部６２の上端開口は、後述する吸気空間６５に連通されて吸気口６３を形成している。
【００２４】
次に、図１を用いて、このような構造のダイヤフラムポンプ１の動作について説明する。
モータ２が駆動しモータ軸３が回転すると、クランク台６も一体に回転し、このクランク台６の軸孔６の軸線から偏心した位置に傾斜した状態で固着された駆動軸７が、モータ軸３の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、この駆動軸７に回動自在に支持された駆動体１０の各駆動子１５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も順次上下に揺動するので、各ポンプ室５７は順次拡縮しポンプ作用を行う。
【００２５】
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５７は拡張するので、ポンプ室５７が負圧状態になる。このとき、第２の弁体３２は、流体が吐出口４６からポンプ室５７への流れを規制する逆止め弁として機能するから、この第２の弁体３２によって吐出口４６とポンプ室５７との間が閉じられる。一方、第１の弁体５０は吸気孔４８とポンプ室５７との間を開放するので、蓋体６０の通気口６３から吸気空間６５内に流入した流体は吸気孔４８から拡張したポンプ室５７内に流入する。
【００２６】
同時に、拡張していた他のポンプ室５７のダイヤフラム部２６が上昇するので、ポンプ室５７は収縮してポンプ室５７内の流体の圧力が上昇する。このとき、第１の弁体５０は、流体がポンプ室５７から吸気孔４８への流れを阻止する逆止め弁として機能するから、この第１の弁体５０によってポンプ室５７と吸気孔４８との間が閉塞される。一方、第２の弁体３２の舌片３２ａはポンプ室５７と吐出口４６との間を開放するので、ポンプ室５７内の流体は中空部４３の溝４４を通って中空部４３へ圧送されて吐出口４６から吐出される。このポンプ室５７の拡縮動作は、各ポンプ室５７において順次連続して行われるで、流体は吐出口６０から連続して吐出される。
【００２７】
次に、図５を用いて、吸気孔４８からポンプ室５７に流体が通過するときの第１の弁体５０の動作を説明する。
ポンプ室５７が拡張しポンプ室５７が負圧状態になることにより、吸気孔４８を通ってポンプ室５７に供給される流体は、第１の弁体５０の可動部５２をダイヤフラム４０の表面から離間させるように図中矢印Ａ方向に弾性変形させる。このとき、可動部５２のリブ５５の円周方向の幅Ｌ１が、互いに隣接するリブ５５間の間隔Ｌ２よりも小さく形成されていることにより、リブ５５によって可動部５２の円周方向（図中、矢印Ｂ方向）における剛性が部分的にのみ高くなっている。このため、第１の弁体５０が閉じるときに、可動部５２の周端縁の全周が同時にバルブホルダー４０に当接するのではなく、時間的に分散するようにして当接する。このため当接音が大きくなることはなく、当接によって発生する騒音の音量が小さくなり、結果的に騒音が低減される。
【００２８】
また、流体の通過する流路の幅、すなわち、バルブホルダー４０と可動部５２との間の隙間が狭くならないから、可動部５２とバルブホルダー４０との間を通過する流体の量Ｓ１も少なくならないために、所要量の流体をポンプ室５７に供給することもできる。
【００２９】
また、リブ５５を可動部５２の円周方向に等角度おいて設けたことにより、可動部５２の円周方向における弾性変形の量が均一になるため、ポンプ室５７内への流体の流れが円滑に行われる。また、可動部５２は中心部から先端に向かって漸次厚みが薄く形成されていることにより、可動部５２の弾性変形の量が充分に得られるため、ポンプ室５７への流体の必要な供給量が得られる。また、リブ５５が中心部から先端に向かって、漸次厚みが厚く形成されていることにより、可動部５２の最も剛性の低い先端部の剛性を補うことができるので、振動が起きやすい先端部の振動を低減できる。
【００３０】
なお、リブの本数を９本としたが、これに限定されるものではなく、吸気孔４８の数量とも関係するが３〜１２本が望ましい。また、本発明の第１の弁体５０をダイヤフラムポンプに使用した例を説明したが、これに限定されず各種の装置の逆止め弁として使用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、振動に起因する騒音を低減できるばかりではなく、所要量の流体を通過させることもできる。また、最も振動が起きやすい先端部の振動を低減できるため騒音を確実に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る逆止め弁を使用したダイヤフラムポンプの断面図である。
【図２】 本発明に係る逆止め弁を使用したダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるII（ｂ）-II（ｂ） 線断面図である。
【図３】 本発明に係る逆止め弁を使用したダイヤフラムポンプにおけるバルブホルダーを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるIII（ｂ）-III（ｂ） 線断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図４】 同図（ａ）は本発明に係る逆止め弁を隔壁に取り付けた状態を拡大して示した断面図、同図（ｂ）は逆止め弁の底面図である。
【図５】 本発明に係る逆止め弁の動作状態を説明するために、逆止め弁の円周方向を展開し拡大して示したモデル断面図である。
【図６】 従来の逆止め弁の動作状態を説明するために、逆止め弁の円周方向を展開し拡大して示したモデル断面図である。
【符号の説明】
１…、ダイヤフラムポンプ、２…モータ、５…クランク台、７…駆動軸、１０…駆動体、２０…ダイヤフラムホルダー、２５…ダイヤフラム、２６…ダイヤフラム部、３２…第２の弁体、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…舌片、４０…バルブホルダー（隔壁）、４３…中空部、４６…吐出口、４７…取付孔、４８…吸気孔、５０…第１の弁体（逆止め弁）、５１…取付部、５２…可動部、５５…リブ、５７…ポンプ室、６０…吸気ハウジング、６３…通気口、６５…吸気空間。

Claims (1)

1. 軸状に形成された取付部と、この取付部の一端に取付部を中心として取付部の軸線方向と略直交する方向に拡がりを有する円板状に形成された可動部とによって形成され、前記取付部が隔壁に取り付けられ前記可動部が隔壁に形成した流体の通る貫通孔を開閉する逆止め弁において、前記可動部の隔壁に対接する面と反対側の面に放射状に伸びるリブを複数設け、前記可動部の厚みを中心部から先端に向かって漸次薄く形成し、前記リブの厚みを中心部から先端に向かって漸次厚く形成し、当該リブの先端の厚みを前記可動部の先端の厚みと略同じ厚さに形成したことを特徴とする逆止め弁。

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