JP4330479B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、対向して配置された２つのダイヤフラムが交互に作動することによって流体を吸引し吐出するダイヤフラムポンプに関する。

従来において、印刷のためのインク、潤滑油、薬品、油、水などの液体を送りだすために、また、油水分離装置における油分の回収用ポンプ、切削液や潤滑油などの回収用ポンプとして、ダイヤフラムポンプがしばしば用いられる。

そのようなダイヤフラムポンプは、２つのダイヤフラムが左右に対向して配置され、且つ連結部材によって互いに連結され、連結部材を左右に往復駆動することによって作動される。連結部材を左右に往復駆動するために、種々の機構が用いられる。

例えば、連結部材の軸方向の中央部に配置された回転駆動軸をモータによって回転駆動し、その回転駆動軸の回転運動を、クランクシャフト、コンロッド、ピストンなどの連結機構によって往復直線運動に変換する。

また、連結部材に上下方向に延びる互いに平行な２つのリニアガイドを設けておき、このリニアガイドに沿って上下方向に移動可能なガイドブロックを設け、ガイドブロックに、モータによって回転駆動されるクランクピンを回転可能に係合させた機構のものが提案されている（特許文献１）。

また、偏心カムの回転運動によって従動体が左右に往復移動する機構も提案されている（特許文献２）。
特開平８−２３２８４７号 実開昭５７−１１２０８１号

しかし、ピストンなどの連結機構を用いた場合には、構造が複雑となり、広いスペースを要する。また、コンロッドとピストンとの連結部分に設けるピンに大きな力が掛かるため、ピンの強度を充分に保持することが問題である。

特許文献１に記載の機構による場合には、連結部材に２つのリニアガイドを設けるため、連結部材が大型化し、重量が増すので、クランクピンの強度や回転による摩耗などが問題となる。また、連結部材が大型化する分だけスペースを要し、ダイヤフラムポンプの全体が大型化する。

特許文献２に記載の機構による場合には、連結部材がダイヤフラムによって保持されることとなり、その保持力が弱いために大きな力や振幅で駆動することができず、ダイヤフラムポンプとしての吐出流量および吐出圧力を大きくすることができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、構造が簡単であってスペースが小さくて済む駆動機構を採用し、しかも大きな吐出流量や吐出圧力を得ることの可能な小型のダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るダイヤフラムポンプは、ハウジングに左右に設けられ互いに連結された２つのダイヤフラムを往復駆動することによって流体を給排するダイヤフラムポンプであって、前記２つのダイヤフラムをそれらの中心部分を通る軸に沿った軸方向に連結するものであって、軸方向の中央部において内周面に左右方向に互いに対向する２つの摺接面が形成された長円形リング状のリング状部、前記リング状部の左右のそれぞれの中央部から突出した連結軸部、および、前記リング状部の上下のそれぞれの中央部から突出しかつ前記リング状部の外周に接するような状態でガイド穴がそれぞれ設けられたガイド受け部、を有した連結部材と、前記連結部材の上側および下側においてそれぞれ左右方向に延びて互いに平行な状態で配置され、前記ガイド穴に摺動可能に貫通して前記連結部材を左右方向にのみ移動するようにガイドするガイドシャフトと、２つの突出部を有するクレビス形であり、前記ハウジングと前記２つのガイドシャフトとの間においてそれぞれ前記ハウジングに固定的に設けられ、前記２つの突出部を貫通する前記ガイドシャフトを固定的に支持するブラケット部材と、前記ハウジングに設けられたモータと、前記モータの回転軸に対して偏心位置に設けられ、前記２つの摺接面に摺接可能なローラと、を有してなり、前記ガイド受け部は、その軸方向の長さが前記リング状部の軸方向の長さである外周幅よりも小さくなっており、前記連結部材は、前記ガイド受け部が前記ブラケット部材の前記２つの突出部の間を移動することによって左右方向に移動するようになっている。

また、前記ローラが設けられた軸に取り付けられた検出レバーと、前記軸の回転にともなって移動する前記検出レバーの回転回数を検出するためのセンサーとを有してなる。

本発明によると、駆動機構の構造が簡単であってスペースが小さくて済み、しかも大きな吐出流量や吐出圧力を得ることの可能な小型のダイヤフラムポンプを提供することができる。

図１は本発明に係るダイヤフラムポンプ１の断面正面図、図２はダイヤフラムポンプ１の断面側面図である。

本実施形態のダイヤフラムポンプ１は、本体であるハウジング１０の全体がアルミニウム合金またはステンレス合金などの金属材料、またはポリプロピレンなどの合成樹脂からなる。

図１および図２に示すように、ダイヤフラムポンプ１は、対向して配置された２つのダイヤフラム１１ａ，１１ｂを有し、これらの中心部分が連結部材１２により互いに連結されている。各ダイヤフラム１１ａ，１１ｂの外側が、吐出液体が吸入または排出されるポンプ室２２ａ，２２ｂである。

ダイヤフラム１１ａ，１１ｂが左方に移動すると、ポンプ室２２ａにある液体が押されて上方へ移動し、チェック弁１４ａおよび管路１４を通って排出口ＰＴ２から液体が圧送される。右側のポンプ室２２ｂには、吸入口ＰＴ１から管路１３およびチェック弁１３ｂを通って液体が吸入される。

ダイヤフラム１１ａ，１１ｂが右方に移動すると、上の場合と左右反対側のポンプ室２２ｂ、２２ａに上と同様の現象が生じ、排出口ＰＴ２から液体が圧送され、吸入口ＰＴ１から液体が吸入される。

さて、連結部材１２は、金属材料からなり、リング状部５１、連結軸部５２ａ，５２ｂ、およびガイド受け部５３ａ，５３ｂが一体に形成されている。連結部材１２は、鋼板などを溶断して機械加工することにより、または鋳造や鍛造などによって製作することが可能である。

リング状部５１は、長円形リング状であって、その内周面の左右には互いに平行な２つの摺接面５４ａ，５４ｂが形成されている。

連結軸部５２ａ，５２ｂは、リング状部５１の左右のそれぞれの中央部から突出して設けられている。連結軸部５２ａ，５２ｂの先端部には、雌ねじが設けられており、その雌ねじに、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂを挟んだそれぞれ大小２つのディスクを貫通するボルトがねじ込まれ、これによって連結部材１２とダイヤフラム１１ａ，１１ｂとの連結が行われている。

ガイド受け部５３ａ，５３ｂは、リング状部５１の上下のそれぞれの中央部から突出して設けられている。ガイド受け部５３ａ，５３ｂには、ガイド穴５５ａ，５５ｂが設けられ、ガイド穴５５ａ，５５ｂにはスライド軸受け用のブシュ５６ａ，５６ｂが嵌入されている。ブシュ５６ａ，５６ｂの材料として、例えば無給油メタルなどが用いられる。

また、連結部材１２の上側および下側には、それぞれ２つの突出部を有したクレビス形の２つのブラケット部材６１ａ，６１ｂが、ハウジング１０に対して固定的に設けられている。ブラケット部材６１ａ，６１ｂには、それぞれ、ガイドシャフト６２ａ，６２ｂが、左右方向に延びて互いに平行な状態で固定されている。

ガイドシャフト６２ａ，６２ｂは、連結部材１２に設けられたブシュ５６ａ，５６ｂを摺動可能に貫通し、連結部材１２が左右方向にのみ移動するようにガイドする。

ハウジング１０には、インバータなどによって回転速度が制御可能な電動式のモータＭＴが取り付けられている。モータＭＴの回転軸ＪＫは、ベアリング群７１によって回転自在に支持された回転駆動軸７２に係合するように挿入されている。

回転駆動軸７２は、先端部に偏心軸部７３が設けられている。偏心軸部７３には、連結部材１２の２つの摺接面５４ａ，５４ｂに摺接可能なローラ７４が回転自在に取り付けられている。なお、連結部材１２に設けられた穴の内周面は、全体として長い円形であり、回転駆動軸７２が回転した場合に、ローラ７４はその穴の内周面内で移動可能である。

また、偏心軸部７３の先端部には、検出レバー７５が取り付けられている。検出レバー７５は、回転駆動軸７２の回転にしたがって全体が回転する。回転駆動軸７２の回転にともなって回転移動する検出レバー７５が特定の位置にきたときに検出するためのセンサー７６が設けられている。つまり、センサー７６は、回転駆動軸７２が１回転したときに検出レバー７５を１回検出する。したがって、センサー７６から出力される信号をカウントすることにより、回転駆動軸７２の回転回数、つまりダイヤフラム１１ａ，１１ｂの往復作動回数を検出することができる。

さらに、偏心軸部７３の先端部には、ローラ７４にグリスを供給するためのグリスニップル７７が取り付けられている。

次に、上に述べたダイヤフラムポンプ１の動作を説明する。

モータＭＴに電流を流して回転駆動すると、回転駆動軸７２が回転し、これによってローラ７４が偏心位置で回転（公転）する。ローラ７４は連結部材１２の左右の摺接面５４ａ，５４ｂに摺接するので、ローラ７４の公転によって連結部材１２は左右に往復移動する。その際に、連結部材１２は、ガイドシャフト６２ａ，６２ｂによって左右方向のみに直線移動するように支持されており、回転駆動軸７２の回転運動は連結部材１２の直線往復運動に円滑に変換される。このため、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂを始めとして、ローラ７４や偏心軸部７３に過度の負担をかけることがない。また、ローラ７４は回転（自転）が自在であり、連結部材１２の摺接面５４ａ，５４ｂに摺接し且つ回転可能であるので、摩擦などが少なく、極めて円滑に運動方向の変換が行われる。

また、連結部材１２は一体で形成されており、強度的に強く、小型である。連結部材１２にダイヤフラム１１ａ，１１ｂがボルトなどによって直接に取り付けられているので、２つのダイヤフラム１１ａ，１１ｂの間隔を小さくすることができ、必要なスペースが少なくなって小型化を図ることができる。

また、連結部材１２の動きはガイドシャフト６２ａ，６２ｂによってガイドされ、充分な強度で支持される。したがって、強い力で回転駆動軸７２を回転させ、ダイヤフラム１１ａ，１１ｂを大きな力および振幅で駆動することが可能である。これによって、大きな吐出流量や吐出圧力を得ることができる。

ダイヤフラムポンプ１は、運動方向の変換のための構造が簡単であり、そのため故障が少なく、寿命が長く、メンテナンスが容易である。

上に述べた実施形態において、連結部材１２を一体に成形したが、複数の部品を接合しまたは連結することによって構成してもよい。ガイド受け部５３ａ，５３ｂにスライド軸受け用のブシュ５６ａ，５６ｂを設けたが、ガイド受け部５３ａ，５３ｂに摺動性の良好な材料を用いた場合にはブシュ５６ａ，５６ｂを省略することも可能である。

その他、連結部材１２、ブラケット部材６１ａ，６１ｂ、ガイドシャフト６２ａ，６２ｂ、およびダイヤフラムポンプ１の全体または各部の構造、形状、寸法、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

種々の液体を圧送するためのダイヤフラムポンプとして利用される。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面正面図である。 ダイヤフラムポンプの断面側面図である。

符号の説明

１ ダイヤフラムポンプ
１０ ハウジング
１１ａ，１１ｂ ダイヤフラム
１２ 連結部材
５１ リング状部
５２ａ，５２ｂ 連結軸部
５３ａ，５３ｂ ガイド受け部
５４ａ，５４ｂ 摺接面
５５ａ，５５ｂ ガイド穴
６２ａ，６２ｂ ガイドシャフト
７２ 回転駆動軸
７３ 偏心軸部（軸）
７４ ローラ
７５ 検出レバー
７６ センサー
ＭＴ モータ
ＪＫ 回転軸

Claims (2)

1. ハウジングに左右に設けられ互いに連結された２つのダイヤフラムを往復駆動することによって流体を給排するダイヤフラムポンプであって、
   前記２つのダイヤフラムをそれらの中心部分を通る軸に沿った軸方向に連結するものであって、軸方向の中央部において内周面に左右方向に互いに対向する２つの摺接面が形成された長円形リング状のリング状部、前記リング状部の左右のそれぞれの中央部から突出した連結軸部、および、前記リング状部の上下のそれぞれの中央部から突出しかつ前記リング状部の外周に接するような状態でガイド穴がそれぞれ設けられたガイド受け部、を有した連結部材と、
   前記連結部材の上側および下側においてそれぞれ左右方向に延びて互いに平行な状態で配置され、前記ガイド穴に摺動可能に貫通して前記連結部材を左右方向にのみ移動するようにガイドするガイドシャフトと、
   ２つの突出部を有するクレビス形であり、前記ハウジングと前記２つのガイドシャフトとの間においてそれぞれ前記ハウジングに固定的に設けられ、前記２つの突出部を貫通する前記ガイドシャフトを固定的に支持するブラケット部材と、
   前記ハウジングに設けられたモータと、
   前記モータの回転軸に対して偏心位置に設けられ、前記２つの摺接面に摺接可能なローラと、を有してなり、
   前記ガイド受け部は、その軸方向の長さが前記リング状部の軸方向の長さである外周幅よりも小さくなっており、前記連結部材は、前記ガイド受け部が前記ブラケット部材の前記２つの突出部の間を移動することによって左右方向に移動するようになっている、
   ことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記ローラが設けられた軸に取り付けられた検出レバーと、
   前記軸の回転にともなって移動する前記検出レバーの回転回数を検出するためのセンサーと、
   を有してなる請求項１記載のダイヤフラムポンプ。