JP4351347B2

JP4351347B2 - 定量ポンプ

Info

Publication number: JP4351347B2
Application number: JP2000005552A
Authority: JP
Inventors: 諒三有泉
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: JP2001193653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の定量ポンプの一例を示す断面図である。
【０００３】
図３において、ピストンロッド１１０の先端にはピストン本体１４０が固着されており、このピストン本体１４０のフロント面１４０ａおよびバック面１４０ｂには、吐出ダイヤフラム１２０および負圧ダイヤフラム１１８の主要部がそれぞれ被着されるように配置されている。すなわち、吐出ダイヤフラム１２０は、その外周フランジ１２０ａがシリンダ１６０に固定されており、また、負圧ダイヤフラム１１８はその外周フランジ１１８ａがシリンダ１６０に固定されるとともに、その中央膜面がピストン本体１４０のバック面１４０ｂにリテーナ１３０で固定されている。
【０００４】
吐出ダイヤフラム１２０はポンプ機能をする圧力室１０３を画しており、当該圧力室１０３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、ピストンロッド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。
【０００５】
このような構成のもとに、ピストンロッド１１０が矢印（ロ）方向に移動すると、吐出ダイヤフラム１２０は圧力室を圧縮させる作用をする。これにより、圧力室１０３の体積は、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１０３の流体が逆止弁１５５を通じて吐出される。
【０００６】
流体の吐出が終了して、ピストンロッド１１０が矢印（イ）方向に移動し始めるとすると、吐出ダイヤフラム１２０は圧力室を膨張させる作用をする。これにより、圧力室１０３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。この吸引の間、吐出ダイヤフラム１２０と負圧ダイヤフラム１１８に挟まれたスペースＳは、圧力室１０３の圧力よりも低圧になるように吸引孔１６５を介して専用の真空ポンプＶＰで所定の負圧に吸引されている。この所定の吸引を行なわずに、スペースＳの圧力が圧力室１０３の圧力よりも高くなってしまうと、吐出ダイヤフラム１２０は反転してその正規形状を失い破損してしまうという不都合が生じる。なお、負圧ダイヤフラム１１８はその圧力面が大気圧（孔１０７を通して大気開放の状態）であるので負圧が小さくてもダイヤフラムの反転の心配はない。また、吐出流体の吐出量は吐出ダイヤフラム１２０の動作行程中の有効径Ｄが変わらないので定量となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の定量ポンプ構造では、２つのダイヤフラムで挟まれたスペースＳを常に所定の負圧となるように吸引しておかねばならず、専用の真空ポンプ等の付随設備の設置の必要があり、コストアップの問題が指摘されていた。また、専用の真空ポンプ等の付随設備の設置のために、定量ポンプの取り扱いの不便さや煩雑さ等も指摘されていた。
【０００８】
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、ポンプ性能および信頼性を保証しつつ、コストの低減化および使い易さが図れる定量ポンプを提供することにある。
【０００９】
【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、ピストンロッドに連結されるピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第１のピストン部材と、第２のピストン部材が結合されており、当該第１のピストン部材および第２のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、それぞれ、第１のピストン部材および第２のピストン部材の側面とシリンダの内面との間にダイヤフラムの折り返し部分を備え互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置され、かつ、ローリング移動できるようになっており、前記リテーナ部材の外周部に位置するとともに、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムで画されるスペースに、前記折り返し部分の反転がないように常時加圧された状態にある加圧流体が封入された流体室を備え、前記流体室は、加圧機構部により形成される加圧室と連通され、流体室の加圧状態が維持できるようになっているように構成される。
【００１１】
また、本発明における前記加圧機構部は、加圧シリンダ部材とその中を摺動する加圧ピストン部材を有し、当該加圧機構部は、前記流体室と連通するとともに前記加圧室内に封入される流体を加圧ピストン部材で常に押圧することのできる押圧手段を備えてなるように構成される。
【００１２】
また、本発明における前記加圧機構部は、定量ポンプのポンプ機能を発揮する前記ピストン部と一体化され、前記加圧機構部が、定量ポンプのピストンロッドに連結されており、定量ポンプのピストンロッドの動作とは独立して、前記加圧ピストン部材が前記加圧室内に封入される流体を常に押圧してなるように構成される。
【００１３】
また、本発明における前記加圧シリンダ部材は、前記第１のピストン部材、第２のピストン部材およびリテーナ部材を貫通して一体化装着するための、突出棒状部を備え、当該突出棒状部は、その内部に穿設された孔部を有し、当該孔部は、加圧室と連通するとともに、リテーナ部材に穿設された孔部を介して流体室と連通してなるように構成される。
【００１４】
また、本発明における前記吐出ダイヤフラムの中央孔部周辺および外周部周辺に、シール部材がそれぞれ配設されてなるように構成される。
【００１５】
また、本発明における前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、繊維部材が埋設されたゴム状体であり、ゴム状弾性で気密を保つ圧力面が前記流体室側に配置され、繊維部材で強度を保つ大気圧面が圧力室を含むシリンダ室側に配置されてなるように構成される。
【００１６】
また、本発明における前記圧力室には吐出流体を吸引、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、本発明における加圧状態の流体室の圧力は、流体吐出に作用する圧縮時の圧力室の圧力よりも大きく設定される。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明の定量ポンプの好適な一例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定量ポンプ１は、吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０を有するピストン部４０の往復動で圧力室３に吐出流体を吸引、吐出できるようになっている。
【００２１】
すなわち、ピストン部４０は、リテーナ部材４９を介して第１のピストン部材４１と、第２のピストン部材４５が結合されており、当該第１のピストン部材４１および第２のピストン部材４５のリテーナ部材４９側に吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０が対向配置された形態を有している。
【００２２】
リテーナ部材４９は、主として、吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０の中央部をそれぞれ第１のピストン部材４１および第２のピストン部材４５に固定させるために用いられている。
【００２３】
リング状の吐出ダイヤフラム２０の周縁に位置するフランジ部２０ａは、本実施例の場合、前方のハウジング７１と中間のハウジング７２によって挟持・固定されるとともに、いわゆるダイヤフラムの折り返し部分２０ｂがローリング移動できるようになっている。
【００２４】
また同様に、リング状の圧力ダイヤフラム３０の周縁に位置するフランジ部３０ａは、本実施例の場合、後方のハウジング７３と中間のハウジング７２によって挟持・固定されているとともに、いわゆるダイヤフラムの折り返し部分３０ｂがローリング移動できるようになっている。本発明においては、吐出ダイヤフラム２０の折り返し部分２０ｂと圧力ダイヤフラム３０の折り返し部分３０ｂは互いに外方を向くように（互いに反対方向を向くように）配置される。
【００２５】
ピストン部４０には、後述する加圧機構部６０を介して、図示のごとくピストンロッド１０が接合・固着されており、このピストンロッド１０の往復動に伴いピストン部４０が実質的に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吐出ダイヤフラム２０側に位置する圧力室３内に吐出流体を吸引、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３の上下に配置されている。
【００２６】
本発明においては、前記リテーナ部材４９の外周部に位置し、前記吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０で画されるスペースＳを（厳密には、中間のハウジング７２内面も含まれる）、流体が実質的に充填される流体室５として構成し、この流体室５の中には、常時加圧された状態にある加圧流体が封入されている。
【００２７】
流体室５の中の加圧流体を常時加圧された状態にするために、図１に示される実施形態では、第２のピストン部材４５の後部に加圧機構部６０が形成されている。そして、流体室５は、加圧機構部６０により形成される加圧室Ｐと連通され、流体室５の加圧状態が維持できるようになっている。
【００２８】
すなわち、加圧機構部６０は、加圧シリンダ部材６５とその中を摺動する加圧ピストン部材８０を有しており、さらに、加圧機構部６０は、流体室５と連通するとともに加圧室Ｐに封入される流体を加圧ピストン部材８０で常に押圧することができるように押圧手段８５（本実施例ではバネ８５が例示される）を備えている。
【００２９】
また、本実施例における加圧機構部６０は、定量ポンプのポンプ機能を発揮するピストン部４０と一体化されてはいるものの、定量ポンプのピストンロッド１０の動作（（イ）方向、（ロ）方向への往復移動）とは独立して、加圧ピストン部材８０が加圧室Ｐに封入される流体を常に押圧することができるように構成されている。
【００３０】
なお、加圧状態の流体室５の圧力は、流体吐出に作用する圧縮時の圧力室３の圧力よりも大きくなるように押圧手段８５（本実施例ではバネ８５が例示される）の仕様設定が行なわれる。
【００３１】
図１に示されるように本実施の形態における加圧シリンダ部材６５は、その外方に、第１のピストン部材４１、第２のピストン部材４５およびリテーナ部材４９を貫通して一体化装着するための、突出棒状部６７を備えている。この突出棒状部６７は、その内部に穿設された孔部６８を有し、この孔部６８は、加圧室Ｐと連通するとともに、リテーナ部材４９に穿設された孔部６９を介して流体室５と連通している。
【００３２】
なお、流体室５（スペースＳ）に封入される流体は液体、気体を問わないが、液体の方が好ましい。密封の維持が容易であり、しかも非圧縮性が高いからである。
【００３３】
ところで、前記吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０の断面構造は、図２に示されるように、ゴム本体９の片面側中に繊維部材８（基布とも呼ばれる）を入れ込んだ構造となっている。そして、この構造において、ゴム本体９のゴム状弾性体が主要部を占める圧力面７ａ側で気密性を保ち、繊維部材８が表面近傍に位置する大気圧面側７ｂで強度を保つようになっている。本発明においては、吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０の圧力面側７ａが流体室５（スペースＳ）に封入される流体と接する側となっている。この一方で、吐出ダイヤフラム２０および圧力ダイヤフラム３０の大気面側７ｂは、圧力室３を含むシリンダ室３１側および大気室４を含むシリンダ室３８側に向けられている。このように圧力室３内の吐出流体は直接、吐出ダイヤフラム２０の大気面側７ｂに接触しているので、吐出流体が吐出ダイヤフラム２０の繊維部材８を通過して吐出ダイヤフラム２０の中央孔部および外周部から外部へ漏洩するおそれが生じる。この漏洩のおそれを確実になくするためにこれらの近傍には、例えばＯリング等のシール部材９１，９２が配設してある。
【００３４】
以下、上述してきた本発明の定量ポンプ１の動作および作用の説明を行う。
【００３５】
ピストンロッド１０が矢印（ロ）方向に移動を開始すると、圧力室３は圧縮され正圧になり、圧力室３の逆止弁５１は閉じ、逆止弁５５は開くので吐出流体は圧力室３から吐出される。この際、加圧ピストン部材８０はバネ８５で加圧室Ｐ内の流体を加圧して流体室５を常に加圧状態に保っている。そして、加圧状態の流体室５の圧力は、流体吐出に作用する圧縮時の圧力室３の圧力よりも大きく設定されているので、吐出ダイヤフラム２０がいわゆる「反転」を起こすことがない。また、吐出流体の吐出量は吐出ダイヤフラム２０の動作行程中の有効径Ｄが変わらないので定量となる。
【００３６】
このようにして逆止弁５５からの吐出を完了した後、ピストンロッド１０は矢印(イ)方向へ移動する。もちろん，ピストン部４０も矢印(イ)方向へ移動する。すると、密閉された圧力室３は徐々に膨張していき圧力が低下し吐出流体を吸引するに必要な負圧に到達する。このときもやはり、加圧ピストン部材８０はバネ８５で加圧室Ｐ内の流体を加圧して流体室５を加圧状態に保っている。大気室４は孔１７を通して大気開放の状態にあり、しかも圧力ダイヤフラム３０の折り返し部３０ｂは大気室４側にあるので、圧力ダイヤフラム３０がいわゆる「反転」を起こすことはない。そして、この間、圧力室３の逆止弁５１を開け、逆止弁５５を閉じて吐出流体を圧力室３内部に吸引している。
【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３に吐出流体を吸引、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、実質的にピストンロッドに連結されるピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第１のピストン部材と、第２のピストン部材が結合されており、当該第１のピストン部材および第２のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置されており、前記リテーナ部材の外周部に位置するとともに、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムで画されるスペースは、流体が実質的に充填される流体室として構成されており、前記流体室は、その中に、常時加圧された状態にある加圧流体が封入されてなるように構成されているので、ポンプ性能および信頼性を保証しつつ、コストの低減化および使い易さを可能にすることができるという極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定量ポンプの概略断面図である。
【図２】本発明の定量ポンプに用いられるダイヤフラムの概略断面図である。
【図３】従来の定量ポンプの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…定量ポンプ
３…圧力室
５…流体室
１０…ピストンロッド
２０…吐出ダイヤフラム
２０ｂ…吐出ダイヤフラムの折り返し部分
３０…圧力ダイヤフラム
３０ｂ…圧力ダイヤフラムの折り返し部分
４０…ピストン部
４１…第１のピストン部材
４５…第２のピストン部材
４９…リテーナ部材
５１，５５…逆止弁
６０…加圧機構部
６５…加圧シリンダ部材
８０…加圧ピストン部材
８５…押圧手段（バネ）

Claims

ピストンロッドに連結されるピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、
前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第１のピストン部材と、第２のピストン部材が結合されており、
当該第１のピストン部材および第２のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、
前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、それぞれ、第１のピストン部材および第２のピストン部材の側面とシリンダの内面との間にダイヤフラムの折り返し部分を備え互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置され、かつ、ローリング移動できるようになっており、
前記リテーナ部材の外周部に位置するとともに、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムで画されるスペースに、前記折り返し部分の反転がないように常時加圧された状態にある加圧流体が封入された流体室を備え、
前記流体室は、加圧機構部により形成される加圧室と連通され、流体室の加圧状態が維持できるようになっていることを特徴とする定量ポンプ。
前記加圧機構部は、加圧シリンダ部材とその中を摺動する加圧ピストン部材を有し、
当該加圧機構部は、前記流体室と連通するとともに前記加圧室内に封入される流体を加圧ピストン部材で常に押圧することのできる押圧手段を備えてなる請求項１に記載の定量ポンプ。
前記加圧機構部は、定量ポンプのポンプ機能を発揮する前記ピストン部と一体化され、前記加圧機構部が、定量ポンプのピストンロッドに連結されており、
定量ポンプのピストンロッドの動作とは独立して、前記加圧ピストン部材が前記加圧室内に封入される流体を常に押圧してなる請求項２に記載の定量ポンプ。
前記加圧シリンダ部材は、前記第１のピストン部材、第２のピストン部材およびリテーナ部材を貫通して一体化装着するための、突出棒状部を備え、
当該突出棒状部は、その内部に穿設された孔部を有し、当該孔部は、加圧室と連通するとともに、リテーナ部材に穿設された孔部を介して流体室と連通してなる請求項２または請求項３に記載の定量ポンプ。
前記吐出ダイヤフラムの中央孔部周辺および外周部周辺に、シール部材がそれぞれ配設されてなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の定量ポンプ。
前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、繊維部材が埋設されたゴム状体であり、ゴム状弾性で気密を保つ圧力面が前記流体室側に配置され、繊維部材で強度を保つ大気圧面が圧力室を含むシリンダ室側に配置されてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の定量ポンプ。
前記圧力室には吐出流体を吸引、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６のいずれかに記載の定量ポンプ。
加圧状態の流体室の圧力は、流体吐出に作用する圧縮時の圧力室の圧力よりも大きく設定されてなる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の定量ポンプ。