JP4343359B2 - 無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置に関し、このものは、例えば、ダイヤフラムポンプとして用いられる。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来のダイヤフラム機構を備えるダイヤフラムポンプの一例を示す断面図である。
【0003】
図2において、ダイヤフラムロッド110の先端には一対のピストン部材141,145がダイヤフラム140の中央部を挟持するように固定されている。また、ダイヤフラム140の周縁は、圧力室180を形成するための圧力室形成部材150と、その後端に位置するハウジング部材160によって挟持固定されている。また、圧力室形成部材150の一方端(図面の下方)および他方端(図面の上方)には、吸引用の逆止弁151および吐出用の逆止弁155がそれぞれ形成されている。また、ダイヤフラムロッド110の後端部には、ロッド110を矢印(イ)方向および(ロ)方向への往復移動させるための図示していない振動手段が実質的に連接されている。
【0004】
このような構成のもとに、ダイヤフラムロッド110が矢印(イ)方向に移動すると、ピストン部材141,145とともにダイヤフラム140も矢印(イ)方向に移動する。これにより、圧力室180の体積は膨張するとともに負圧(陰圧)になり、吐出用の逆止弁155が「閉」、吸引用の逆止弁151が「開」の状態になり、外部の流体を吸引する。
【0005】
ついで、ダイヤフラムロッド110が矢印(ロ)方向に移動すると、ピストン部材141,145とともにダイヤフラム140が矢印(ロ)方向に移動する。これにより、圧力室180の体積は圧縮されるとともに正圧(陽圧)になり、吸引用の逆止弁151が「閉」、吐出用の逆止弁155が「開」の状態になり、圧力室180の流体が逆止弁155を通じて吐出される。
【0006】
これら一連の動作が繰り返され、ポンプからの吐出が連続的に行なわれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかながら、図2に示されるような従来のダイヤフラム機構では、以下のような不都合が生じていた。すなわち、ダイヤフラム140が矢印(イ)方向に移動した際に、圧力室180は負圧となる(その背後の背後空間190は大気圧)ために、ダイヤフラム140は図中の点線で示されるように、圧力室180側に反転するような形態をとる。
【0008】
この逆に、ダイヤフラム140が矢印(ロ)方向に移動した場合には、圧力室180は正圧となる(その背後の背後空間190は大気圧)ために、ダイヤフラム140は図中の実線で示されるように、背後空間190側に反転するような形態をとってしまう。このような現象はいわゆるダイヤフラム140の反転と呼ばれ、以下の問題が生じる。すなわち、
【0009】
(1)反転音が発生して、騒音防止が図れない。
(2)容積ロス(図2の符号200の容積分)が生じて、吐出量が減少してしまう。
(3)屈曲疲労により、ダイヤフラムが早期に破損してしまう。
等の問題がある。
【0010】
なお、図2においては、ダイヤフラムの反転状態が理解し易いように、ダイヤフラムに対するピストン部材141,145の大きさは実際のプロポーションよりも小さめに描かれている。
【0011】
本発明は、このような実状のもとに創案されたものであり、その目的は、動作中におけるダイヤフラムの反転を防止し、騒音防止が図れ、容積ロスによる吐出量の減少を防止し、耐久性に優れ長期の安定した使用が可能な無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、前記ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、負圧ダイアフラムで実質的に仕切られるとともに、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室が形成されており、前記ダイヤフラムピストン部にはピストンロッドが接合されるとともに、前記ダイヤフラムピストン部の背後には前記圧力調整室を形成するように前記負圧ダイアフラムが配置されており、当該負圧ダイアフラムの後部に位置するピストンロッドの個所に、圧力調整用ピストンが固着されており、当該圧力調整用ピストンにより、圧力調整源室とフロント室が分離形成されるとともに、当該圧力調整源室と前記圧力調整室は互いに連通孔により連通されており、当該連通孔の途中には、圧力調整室内を負圧に維持するための逆止弁が形成されてなるように構成される。
【0013】
また、本発明において、前記圧力調整室の圧力は、前記圧力室から外部に流体を吐出する間および前記圧力室内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力室の圧力よりも小さくなるように設定される。
【0015】
また、本発明において、前記圧力調整源室には逆止弁が形成されており、当該圧力調整源室が実質的に大気圧以上にならないように構成される。
【0016】
また、本発明において、前記圧力室には流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されてなるように構成される。
【0017】
また、本発明において、前記ピストンロッドには、圧力室に流体を吸引、吐出することができるように往復動装置が実質的に連結されてなるように構成される。
【0018】
また、本発明において、前記フロント室には大気開放のための通気孔が形成されて構成される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置の好適な一例であるダイヤフラムポンプの要部を示す概略断面図である。
【0020】
図1に示されるように本発明のダイヤフラム装置1は、吐出、吸引用のためのダイヤフラム44を装着したダイヤフラムピストン部40の往復動で圧力室Pに流体を吸引、吐出できるようになっている。ダイヤフラムピストン部40は、ダイヤフラム44とこれを両側から固定するピストン部材41(前面側)と中間ピストンブロック43(後面側)を備えて構成されている。
【0021】
このようなダイヤフラムピストン部40には実質的にピストンロッド10が接合・固着されている。
【0022】
また、リング状のダイヤフラム44の周縁は、本実施例の場合、前方のハウジング50と後方の中間ハウジング60に挟持・固定されており、ピストンロッド10の往復動に伴いダイヤフラムピストン部40が往復動できるようになっている。そして、この往復動によって圧力室P内に流体を吸引、吐出できるように、吸引用の逆止弁51と吐出用の逆止弁55がそれぞれ圧力室Pの上下に配置されている。
【0023】
本発明において、最も重要かつ特徴部分である点は、ダイヤフラム44を介して、圧力室Pの反対側に(ダイヤフラム44の背後に)ダイヤフラム44が反転しないように作用する圧力調整室Sを形成している点である。
【0024】
圧力調整室Sが上記のダイヤフラム反転防止の作用を行えるようにするために、本発明では以下に示すような構成を採択している。
【0025】
すなわち、図1に示されるように、ダイヤフラムピストン部40にはピストンロッド10が実質的に接合されるとともに、ダイヤフラムピストン部40の背後には圧力調整室Sを形成するように負圧ダイアフラム70が配置されている。
負圧ダイアフラム70は、圧力調整室Sの空間を確保するために前述の中間ピストンブロックとピストン部材45(後面側)によりその中央部が保持されている。また、リング状の負圧ダイアフラム70の周縁は、本実施例の場合、中間ハウジング60と後部のハウジング80に挟持・固定されており、ピストンロッド10の往復動に伴い負圧ダイアフラム70は、ダイヤフラムピストン部40と同様に往復動できるようになっている。
【0026】
また、図1に示されるように、負圧ダイアフラム70が接続されるピストンロッド10の後部には、圧力調整用ピストン30が固定ナット35で固着されている。そしてこの圧力調整用ピストン30によって、圧力調整源室Hとフロント室Fが分離形成されている。なお、符号F´で示される分室は、フロント室Fと孔部65を介して通じており、実質的にフロント室Fと同室と考えてよい。フロント室F,F´には大気開放のための通気孔81,85がそれぞれ形成されている。
【0027】
このような圧力調整源室Hと前記の圧力調整室Sとは、連通孔11,12,13,14を介して本発明の作用を実現すべく適宜、連通できるようになっている。すなわち、当該連通孔11,12,13,14の途中(本実施例の場合、連通孔12と13の間)には、圧力調整室S内を負圧にするための逆止弁20が形成されている。この逆止弁20の作用については、後の動作説明のところで説明する。
【0028】
また、本発明における圧力調整源室Hには、逆止弁99が形成されており、当該圧力調整源室Hが実質的に大気圧以上にならないようになっている。
【0029】
以下、本発明の動作および作用の説明を行う。
ピストンロッド10の矢印(ロ)方向への移動とともに、圧力調整用ピストン30が矢印(ロ)方向へ移動する。
【0030】
すると、密閉された圧力調整源室Hは徐々に膨張していき圧力が低下し負圧になる。このとき圧力調整源室Hの負圧は、連通孔11,12、逆止弁20、および連通孔13,14を通り、圧力調整室Sを負圧にし、図1に示されるように圧力調整室Sを実質的に仕切っているダイヤフラム44と負圧ダイアフラム70をそれぞれ圧力調整室S側に負圧で引っ張る。
【0031】
このようなピストンロッド10の矢印(ロ)方向への移動の間、ダイヤフラムピストン部40は、圧力室Pの流体圧力を高め、圧力室Pの逆止弁51を閉じ、逆止弁55を開けて流体を外部に吐出している。この間、逆止弁20は、圧力調整源室Hの負圧が増大しているので(より低圧になること)開いたままになっている。
【0032】
その後、吐出が終了してピストンロッド10が停止または反対方向(矢印(イ)方向)に移動し始めると、圧力調整源室Hは圧縮され負圧が減少する(圧力が高くなる)ので、逆止弁20は閉じる。逆止弁20を閉じることにより、圧力調整室Sの負圧は減少する(圧力が高くなる)ことはなく維持されたままの状態にある。
【0033】
従って、ピストンロッド10が矢印(イ)方向に移動し圧力室Pの体積を膨張させるとともに圧力を低下させつつ、圧力室Pの逆止弁55を閉じ、逆止弁51を開けて流体を内部に吸引する動作中にも、ダイヤフラム44が反転することはない。
【0034】
逆止弁20は、圧力調整源室Hから次ぎの、より大きな負圧が来た時、つまり、ピストンロッド10の矢印(ロ)方向への移動とともに開き、圧力調整室Sを所定の負圧に保つ。仮に、漏洩その他で圧力調整室Sの負圧が減少したとしても、ピストンロッド10の矢印(ロ)方向への移動とともに開き、圧力調整室Sを所定の負圧に保つように作用する。
【0035】
なお、圧力調整源室Hには、逆止弁99が形成されており、圧力調整源室Hの高まった圧力を大気に開放するようになっている。
【0036】
このような動作説明から分かるように、本発明における圧力調整室Sの圧力は、圧力室Pから外部に流体を吐出する間および圧力室P内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、圧力室P内の圧力よりも小さくなるように設定されている。
【0037】
なお、図示していないが、前記ピストンロッド10には、圧力室Pに流体を吸引、吐出することができるように、例えば電磁石等を利用した往復動装置が実質的に連結されている
【0038】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、前記ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、負圧ダイアフラムで実質的に仕切られるとともに、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室が形成されてなるように構成されているので、動作中におけるダイヤフラムの反転を防止でき、その結果、騒音の発生の防止や、容積ロスによる吐出量の減少を防止でき、しかも耐久性が保証できることから長期の安定した使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置の概略断面図である。
【図2】従来のダイヤフラム装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1…無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置
10…ピストンロッド
20…逆止弁
30…圧力調整用ピストン
40…ダイヤフラムピストン部
44…ダイヤフラム
51,55…逆止弁
70…負圧ダイヤフラム
P…圧力室
S…圧力調整室
H…圧力調整源室
F…フロント室
Claims (6)
- ダイヤフラムを装着したダイヤフラムピストン部の往復動で圧力室に流体を吸引、吐出するダイヤフラム装置において、
前記ダイヤフラムを介して圧力室の反対側に、負圧ダイアフラムで実質的に仕切られるとともに、ダイヤフラムが反転しないように作用する圧力調整室が形成されており、
前記ダイヤフラムピストン部にはピストンロッドが接合されるとともに、前記ダイヤフラムピストン部の背後には前記圧力調整室を形成するように前記負圧ダイアフラムが配置されており、
当該負圧ダイアフラムの後部に位置するピストンロッドの個所に、圧力調整用ピストンが固着されており、
当該圧力調整用ピストンにより、圧力調整源室とフロント室が分離形成されるとともに、当該圧力調整源室と前記圧力調整室は互いに連通孔により連通されており、
当該連通孔の途中には、圧力調整室内を負圧に維持するための逆止弁が形成されてなることを特徴とする無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。 - 前記圧力調整室の圧力は、前記圧力室から外部に流体を吐出する間および前記圧力室内へ流体の吸引開始から吸引完了に至るまで、前記圧力室の圧力よりも小さくなるように設定されてなる請求項1に記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
- 前記圧力調整源室には逆止弁が形成されており、当該圧力調整源室が実質的に大気圧以上にならないようになっている請求項1または請求項2に記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
- 前記圧力室には流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されてなる請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
- 前記ピストンロッドには、圧力室に流体を吸引、吐出することができるように往復動装置が実質的に連結されてなる請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
- 前記フロント室には大気開放のための通気孔が形成されている請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の無反転ダイヤフラム機構を備えるダイヤフラム装置。
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