JP4367056B2 - Diaphragm pump device - Google Patents

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この発明は、ダイヤフラムポンプ装置に関するものであり、特に、駆動負荷を軽減したダイヤフラムポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to a diaphragm pump device, and more particularly to a diaphragm pump device with a reduced driving load.

血圧計やインクジェットプリンタ等の用途を想定した小型のダイヤフラムポンプ装置は、ゴム製のカップ型ダイヤフラムと逆止弁である吸気弁と排気弁とを備え、モータにより斜板を回転駆動してダイヤフラムの圧縮と復元とを反復することにより、気体や液体などの流体をダイヤフラム内に吸入し、加圧して排出する構成をとっている(例えば、特許文献1、特許文献2)。   A small diaphragm pump device intended for applications such as blood pressure monitors and ink jet printers is equipped with a rubber cup-type diaphragm and check valves, which are an intake valve and an exhaust valve, and a swash plate is driven and rotated by a motor. By repeating compression and restoration, fluid such as gas or liquid is sucked into the diaphragm and pressurized and discharged (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、部品点数の削減と小型化とを目的としてダイヤフラム自体に排気弁或いは吸気弁と排気弁の機能をもたせたポンプ装置も知られている。このポンプ装置においては、カップ型ダイヤフラムの上端部が排出側通路の壁面に接触してダイヤフラム内の空気室と排出側通路を遮断する構造となっていて、ダイヤフラム圧縮時におけるダイヤフラムの内圧上昇により、ダイヤフラムの上端部が排出側通路の壁面から離れて加圧流体を排出し、ダイヤフラム伸張時には、ダイヤフラムの内圧が低下することにより、ダイヤフラムの上端部が排出側通路の壁面に密着して加圧流体の逆流を防ぐとともに吸気弁を通じて空気或いは液体がダイヤフラム内に吸入される(例えば、特許文献3)。
特開平3-253785号公報 特開2000-352379号公報 国際公開番号WO00/03141号公報(図45)
There is also known a pump device in which the diaphragm itself has functions of an exhaust valve or an intake valve and an exhaust valve for the purpose of reducing the number of parts and reducing the size. In this pump device, the upper end portion of the cup-type diaphragm is in contact with the wall surface of the discharge side passage to block the air chamber and the discharge side passage in the diaphragm, and due to the increase in the internal pressure of the diaphragm during diaphragm compression, The upper end of the diaphragm is separated from the wall surface of the discharge side passage to discharge the pressurized fluid, and when the diaphragm is extended, the inner pressure of the diaphragm is reduced, so that the upper end of the diaphragm is in close contact with the wall surface of the discharge side passage. As a result, air or liquid is sucked into the diaphragm through the intake valve (for example, Patent Document 3).
JP-A-3-253785 JP 2000-352379 A International Publication Number WO00 / 03141 (Fig. 45)

ゴム製のカップ型ダイヤフラム自体に排気弁としての機能をもたせたポンプ装置は、円筒形のダイヤフラムの上端部(排気弁部)が円筒形排出側通路の周面に接触してダイヤフラム内の空気室と排出側通路を遮断しているが、ポンプ作動時に排出側の圧力が上昇するにつれて逆止作用によりダイヤフラムの上端の排気弁部が排出側通路の周面に強く密着する。そして、ゴムの密着性が良いことからダイヤフラム圧縮時に空気室の圧力が相当に上昇するまで開かず、ポンプ駆動モータに大きな負荷がかかり、血圧計などにおいては所定の圧力に達するまでの時間がかかる。また、これにより電力消費も多く、特に電池駆動式の装置においては消費電力を可及的に低減することが求められている。そこで、駆動負荷が低く仕事率の良いダイヤフラムポンプ装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。   The pump device in which the rubber cup diaphragm itself has a function as an exhaust valve is such that the upper end portion (exhaust valve portion) of the cylindrical diaphragm contacts the peripheral surface of the cylindrical discharge side passage and the air chamber in the diaphragm However, as the pressure on the discharge side rises when the pump is operated, the exhaust valve portion at the upper end of the diaphragm strongly adheres to the peripheral surface of the discharge side passage. And since the rubber adhesion is good, it does not open until the pressure of the air chamber rises considerably during diaphragm compression, a large load is applied to the pump drive motor, and it takes time to reach a predetermined pressure in a sphygmomanometer etc. . In addition, this consumes a lot of power, and in particular, battery-powered devices are required to reduce power consumption as much as possible. Therefore, a technical problem to be solved in order to provide a diaphragm pump device with a low driving load and a good work rate arises, and the present invention aims to solve the above problem.

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、流体通路に設けた円柱部にカップ型ダイヤフラムを被装し、ダイヤフラム伸張時に吸気弁を介して流体がダイヤフラム内へ吸入され、ダイヤフラム圧縮時にダイヤフラムの縁部が前記円柱部の外周面から離れてダイヤフラム内の流体が排出側通路へ排出されるように構成したダイヤフラムポンプ装置において、前記ダイヤフラムの内周面または前記円柱部の外周面に縦溝または縦型リブを設けて絞り通路を形成し、吸気行程においてダイヤフラムの内圧低下により前記ダイヤフラムが前記円柱部の外周面に密着して絞り通路が閉鎖されるように構成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ装置を提供するものである。このように構成することにより、ダイヤフラムが伸張する吸気行程においてダイヤフラムの内圧が低下したときに、ダイヤフラムが円柱部の外周面に全面的に密着し、吸気室と排気側通路を遮断してポンプとして正常に機能し、ダイヤフラム圧縮時にダイヤフラムの内圧が上昇すると、ダイヤフラムが円柱部の縦溝から離れ、さらに内圧が上昇するとダイヤフラムが広く開いて加圧流体が排気側通路へ圧送される。   The present invention is proposed in order to achieve the above object. A cup-shaped diaphragm is mounted on a cylindrical portion provided in a fluid passage, and fluid is sucked into the diaphragm via the intake valve when the diaphragm is extended. In the diaphragm pump device configured to discharge the fluid in the diaphragm to the discharge side passage when the edge of the diaphragm is separated from the outer peripheral surface of the cylindrical portion during compression, the inner peripheral surface of the diaphragm or the outer peripheral surface of the cylindrical portion A throttle passage is formed by providing a longitudinal groove or a vertical rib on the diaphragm, and the diaphragm is in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion due to a decrease in the internal pressure of the diaphragm in the intake stroke, thereby closing the throttle passage. A diaphragm pump device is provided. By configuring in this way, when the internal pressure of the diaphragm decreases during the intake stroke in which the diaphragm extends, the diaphragm adheres entirely to the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and shuts off the intake chamber and the exhaust side passage as a pump. When the internal pressure of the diaphragm rises during normal operation and the diaphragm is compressed, the diaphragm moves away from the vertical groove of the cylindrical portion, and when the internal pressure further rises, the diaphragm opens widely and the pressurized fluid is pumped to the exhaust side passage.

また、上記ダイヤフラムは切込みによる吸気弁部を備えている給排気弁機能型ダイヤフラムであるダイヤフラムポンプ装置を提供するものである。

In addition, the diaphragm provides a diaphragm pump device that is an air supply / exhaust valve function type diaphragm having an intake valve portion by cutting.

また、上記ダイヤフラムを回転斜板により圧縮駆動するダイヤフラムポンプ装置を提供するものである。   Further, the present invention provides a diaphragm pump device that compresses and drives the diaphragm by a rotating swash plate.

また、複数の上記ダイヤフラムを放射状に配列し、且つ複数の上記ダイヤフラムは一体成形品であるダイヤフラムポンプ装置を提供するものである。   A plurality of diaphragms are arranged radially, and a plurality of the diaphragms provide a diaphragm pump device that is an integrally molded product.

この発明は、カップ型ダイヤフラムを用いる空気室中の円柱部に被せてダイヤフラム自体に排気弁機能を与えたダイヤフラムポンプ装置において、ダイヤフラムが被装される円柱部或いはダイヤフラムに縦溝や縦型リブを形成したことにより、柔軟なダイヤフラムが円柱部に貼付くことがなく、排出行程における駆動負荷の増大を防止できる。   The present invention relates to a diaphragm pump device in which a diaphragm part is provided with an exhaust valve function by covering a cylindrical part in an air chamber using a cup type diaphragm, and a vertical groove or a vertical rib is provided on the cylindrical part or diaphragm on which the diaphragm is mounted. By forming, a flexible diaphragm does not stick to the cylindrical portion, and an increase in driving load in the discharge process can be prevented.

本発明は、カップ型ダイヤフラムの開口部位を空気室の円柱体に被せてダイヤフラム自体を排気弁として作用させる構成において、円柱体の外周面またはダイヤフラムの内周面に縦溝または縦型リブを形成することによって、ダイヤフラムの駆動負荷を軽減するという目的を達成した。   According to the present invention, in the configuration in which the opening portion of the cup-type diaphragm is covered with the cylindrical body of the air chamber and the diaphragm itself acts as an exhaust valve, vertical grooves or vertical ribs are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical body or the inner peripheral surface of the diaphragm By doing so, the purpose of reducing the driving load of the diaphragm was achieved.

図1はダイヤフラムポンプ装置1の断面図であり、図2の平面図におけるA-A線断面を示している。ダイヤフラムポンプ装置1の筐体は上ケース2と中間フレーム3と下ケース4の三部品で構成されており、下ケース4の下面にモータケース5が取付けられている。上ケース2の上面中央にはホース接続口6が形成されており、ホース接続口6と例えば血圧計の腕帯(カフ)とがホースによって接続される。   FIG. 1 is a cross-sectional view of the diaphragm pump device 1 and shows a cross section taken along line AA in the plan view of FIG. The casing of the diaphragm pump device 1 is composed of three parts: an upper case 2, an intermediate frame 3, and a lower case 4, and a motor case 5 is attached to the lower surface of the lower case 4. A hose connection port 6 is formed at the center of the upper surface of the upper case 2, and the hose connection port 6 and, for example, an arm band (cuff) of a sphygmomanometer are connected by a hose.

上ケース2の下面には三つのリング溝7がホース接続口6の中心から等距離且つ等間隔に配列されており、三つのリング溝7はホース接続口6と部分的に重なって連通しており、リング溝7からホース接続口6へと続く排気通路を形成している。   Three ring grooves 7 are arranged on the lower surface of the upper case 2 at equal intervals and at equal intervals from the center of the hose connection port 6, and the three ring grooves 7 partially overlap and communicate with the hose connection port 6. Thus, an exhaust passage extending from the ring groove 7 to the hose connection port 6 is formed.

上ケース2と中間フレーム3とに挟まれているダイヤフラムシート8は、シリコーンゴムなどの柔軟なゴムの一体成形部品であって、上ケース2の三つのリング溝7に対応する三つのカップ型ダイヤフラム9を有しており、三つのカップ型ダイヤフラム9はそれぞれ上ケース2の下面に形成した三つのリング溝7の中心の円柱部7aへ被装されていて、円柱部7aの外周面に接触している。カップ型ダイヤフラム9のそれぞれの下面には吸気弁座であるスリーブ管10が接着されていて、カップ型ダイヤフラム9にはスリーブ管10の中心に相当する部位に切り込みによって吸気弁部11が形成されている。三つのスリーブ管10は、ダイヤフラムシート8の下に配置されている斜板12上のブッシュ部13に嵌合しており、ブッシュ部13の中心穴及び吸気弁部11を通じてカップ型ダイヤフラム9の内部へ空気が吸入される。   The diaphragm sheet 8 sandwiched between the upper case 2 and the intermediate frame 3 is an integrally molded part of flexible rubber such as silicone rubber, and includes three cup-type diaphragms corresponding to the three ring grooves 7 of the upper case 2 The three cup-shaped diaphragms 9 are respectively mounted on the cylindrical part 7a of the center of the three ring grooves 7 formed on the lower surface of the upper case 2, and contact the outer peripheral surface of the cylindrical part 7a. ing. A sleeve tube 10 serving as an intake valve seat is bonded to the lower surface of each cup-shaped diaphragm 9, and an intake valve portion 11 is formed on the cup-shaped diaphragm 9 by cutting into a portion corresponding to the center of the sleeve tube 10. Yes. The three sleeve pipes 10 are fitted into a bush portion 13 on a swash plate 12 disposed under the diaphragm seat 8, and the inside of the cup-type diaphragm 9 is passed through the central hole of the bush portion 13 and the intake valve portion 11. Air is inhaled.

中間フレーム3の底面中央には円錐形のピボット軸受け14が形成されており、モータ15の軸に取付けた円盤16には偏心位置にピボット軸受け17が形成されていて、この上下のピボット軸受け14, 17にて斜板12の中心軸を支持している。よって、モータ15を回転駆動すると、斜板12が上部のピボット軸受け14を回転中心として上下に揺動しつつ回転し、三つのカップ型ダイヤフラム9を順次圧縮及び圧縮解除して空気室内の空気を排気通路へ圧送する。   A conical pivot bearing 14 is formed at the center of the bottom surface of the intermediate frame 3, and a pivot bearing 17 is formed at an eccentric position on the disk 16 attached to the shaft of the motor 15, and the upper and lower pivot bearings 14, 17 supports the central axis of the swash plate 12. Therefore, when the motor 15 is driven to rotate, the swash plate 12 rotates while swinging up and down around the pivot bearing 14 at the upper part, and the three cup-type diaphragms 9 are sequentially compressed and released to release the air in the air chamber. Pump to the exhaust passage.

カップ型ダイヤフラム9は、圧縮時に内圧が上昇することにより上端部(排気弁部)が膨張して円柱部7aの外周面から離れ、ダイヤフラム9の空気室内の高圧空気が排気通路へ流れる。また、排気行程後の吸気行程においては、排気通路側の気圧が上昇していてダイヤフラム9内の気圧は低下することから、上端部が円柱部7aの外周面に密着してダイヤフラム9内の空気室と排気通路を遮断し、排気通路側の空気の逆流が阻止される。   In the cup-type diaphragm 9, when the internal pressure rises during compression, the upper end portion (exhaust valve portion) expands away from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a, and high-pressure air in the air chamber of the diaphragm 9 flows into the exhaust passage. Further, in the intake stroke after the exhaust stroke, the pressure on the exhaust passage side increases and the pressure in the diaphragm 9 decreases, so the upper end closely contacts the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a and the air in the diaphragm 9 The chamber and the exhaust passage are blocked, and the backflow of air on the exhaust passage side is prevented.

ここで、円柱部7aの外周面が真円であると、排気通路側の空気圧が上昇してダイヤフラム9とリング溝7aとの密着力が強くなるにつれて、上部排気弁部を開くための排気負荷が増大することは従来技術の問題として述べたとおりであるが、本発明は円柱部7aまたはダイヤフラム9を異形とすることにより、負荷の増大を軽減している。   Here, if the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a is a perfect circle, the exhaust load for opening the upper exhaust valve portion increases as the air pressure on the exhaust passage side increases and the adhesion between the diaphragm 9 and the ring groove 7a increases. As described above as a problem in the prior art, the increase in the load is reduced by making the cylindrical portion 7a or the diaphragm 9 irregular.

図3は円柱部7aとダイヤフラム9を示す断面図であり、円柱部7aの外周面の一箇所に縦溝7bを形成している。排気通路と吸気側の内圧がともに大気圧である待機状態においては、(a)に示すように縦溝7bの部分が開いており、排気通路と空気室は細い縦溝7bを通じて連通している。圧縮行程において空気室の内圧が高まるとダイヤフラム9は円柱部7aの縦溝7bに対向している部分に膨張応力が集中してここを基点として開き始め、内圧上昇に応じて大きく開き、空気を排気通路へ排出する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the cylindrical portion 7a and the diaphragm 9. A vertical groove 7b is formed at one place on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a. In a standby state in which the exhaust passage and the intake side are both at atmospheric pressure, the vertical groove 7b is open as shown in (a), and the exhaust passage and the air chamber communicate with each other through the narrow vertical groove 7b. . When the internal pressure of the air chamber increases during the compression stroke, the diaphragm 9 starts to open with the expansion stress concentrated on the portion facing the vertical groove 7b of the cylindrical portion 7a, and starts to open from this point. Discharge into the exhaust passage.

続く吸気行程においては、排気通路側の圧力が上昇していてダイヤフラム9の空気室の内圧が低下することにより、ダイヤフラム9が圧迫されて(b)に示すように円柱部7aの外周面に全面的に密着し、ダイヤフラム9内の空気室と排気通路を遮断する。   In the subsequent intake stroke, the pressure on the exhaust passage side rises and the internal pressure of the air chamber of the diaphragm 9 decreases, so that the diaphragm 9 is compressed and the entire surface of the outer periphery of the cylindrical portion 7a is applied as shown in (b). The air chamber in the diaphragm 9 and the exhaust passage are blocked.

次の圧縮工程においては、空気室の内圧がやや上昇した初期段階においてダイヤフラム9の復元力により(a)の縦溝開放状態となり、前述したように縦溝7bに当たる部分を膨張始点としてさらに大きく開いて空気を排気通路へ排出する。このように、空気室の内圧が排気通路の内圧と等しく上昇するよりも前に、ダイヤフラム9の復元力により(a)の縦溝開放状態となるので、ダイヤフラム圧縮時における空気室の内圧のピーク値が従来型よりも低下し、モータの駆動負荷及び駆動電流のピーク値も低下する。   In the next compression process, the longitudinal groove (a) is opened by the restoring force of the diaphragm 9 at the initial stage when the internal pressure of the air chamber is slightly increased, and as described above, the portion corresponding to the longitudinal groove 7b is further opened as the expansion start point. Exhaust the air to the exhaust passage. Thus, since the longitudinal groove opening state (a) is caused by the restoring force of the diaphragm 9 before the internal pressure of the air chamber rises equal to the internal pressure of the exhaust passage, the peak of the internal pressure of the air chamber at the time of diaphragm compression The value is lower than that of the conventional type, and the peak values of the driving load and driving current of the motor are also reduced.

図4乃至図6は他の実施形態を示し、図4(a)(b)は上ケース2の円柱部7aの外周面に縦方向のリブ7cを形成した例を示している。図5(a)(b)はダイヤフラム9の内周面に縦溝9aを形成した例であり、吸気行程においては縦溝9aがつぶれてダイヤフラム9が円柱部7aの外周面に密着する。図6(a)(b)はダイヤフラム9の内周面に縦方向のリブ9bを形成した例を示し、この例も吸気行程においてリブ9bがつぶれてダイヤフラム9が円柱部7aの外周面に密着する
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
FIGS. 4 to 6 show other embodiments, and FIGS. 4A and 4B show examples in which longitudinal ribs 7c are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a of the upper case 2. FIG. FIGS. 5 (a) and 5 (b) are examples in which the vertical groove 9a is formed on the inner peripheral surface of the diaphragm 9. In the intake stroke, the vertical groove 9a is crushed and the diaphragm 9 is in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a. 6 (a) and 6 (b) show an example in which the longitudinal rib 9b is formed on the inner peripheral surface of the diaphragm 9, and in this example, the rib 9b is crushed in the intake stroke, and the diaphragm 9 is in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion 7a. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention, and the present invention naturally extends to those modified.

ダイヤフラムポンプ装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of a diaphragm pump apparatus. ダイヤフラムポンプ装置の平面図。The top view of a diaphragm pump apparatus. 円柱部とダイヤフラムの断面を示し、(a)は無負荷時の状態を示し、(b)は吸気時の状態を示す。The cross section of a cylindrical part and a diaphragm is shown, (a) shows the state at the time of no load, and (b) shows the state at the time of intake. 円柱部とダイヤフラムの他の実施形態の断面を示し、(a)は無負荷時の状態を示し、(b)は吸気時の状態を示す。The cross section of other embodiment of a cylinder part and a diaphragm is shown, (a) shows the state at the time of no load, and (b) shows the state at the time of inhalation. 円柱部とダイヤフラムの他の実施形態の断面を示し、(a)は無負荷時の状態を示し、(b)は吸気時の状態を示す。The cross section of other embodiment of a cylinder part and a diaphragm is shown, (a) shows the state at the time of no load, and (b) shows the state at the time of inhalation. 円柱部とダイヤフラムの他の実施形態の断面を示し、(a)は無負荷時の状態を示し、(b)は吸気時の状態を示す。The cross section of other embodiment of a cylinder part and a diaphragm is shown, (a) shows the state at the time of no load, and (b) shows the state at the time of inhalation.

符号の説明Explanation of symbols

1 ダイヤフラムポンプ装置
2 上ケース
3 中間フレーム
4 下ケース
5 モータケース
6 ホース接続口
7 リング溝
7a 円柱部
7b 縦溝
7c 縦型リブ
8 ダイヤフラムシート
9 ダイヤフラム
9a 縦溝
9b 縦型リブ
10 スリーブ管
11 吸気弁部
12 斜板
13 ブッシュ部
14 ピボット軸受け
15 モータ
16 円盤
17 ピボット軸受け

1 Diaphragm pump device
2 Upper case
3 Intermediate frame
4 Lower case
5 Motor case
6 Hose connection port
7 Ring groove
7a Cylindrical part
7b Vertical groove
7c Vertical rib
8 Diaphragm sheet
9 Diaphragm
9a Vertical groove
9b Vertical rib
10 Sleeve tube
11 Intake valve
12 Swash plate
13 Bush part
14 Pivot bearing
15 Motor
16 discs
17 Pivot bearing

Claims (4)

流体通路に設けた円柱部にカップ型ダイヤフラムを被装し、ダイヤフラム伸長時に吸気弁を介して流体がダイヤフラム内へ吸入され、ダイヤフラム圧縮時にダイヤフラムの縁部が前記円柱部の外周面から離れてダイヤフラム内の流体が排出側通路へ排出されるように構成したダイヤフラムポンプ装置において、
前記ダイヤフラムポンプの内周面または前記円柱部の外周面に縦溝または縦型リブを設けて絞り通路を形成し、吸気行程においてダイヤフラムの内圧低下により前記ダイヤフラムが前記円柱部の外周面に密着して絞り通路が閉鎖されるように構成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ装置。
A cylindrical part provided in the fluid passage is covered with a cup-type diaphragm. When the diaphragm is extended, fluid is sucked into the diaphragm through the intake valve, and when the diaphragm is compressed, the edge of the diaphragm is separated from the outer peripheral surface of the cylindrical part. In the diaphragm pump device configured so that the fluid inside is discharged to the discharge side passage,
A throttle groove is formed by providing vertical grooves or vertical ribs on the inner peripheral surface of the diaphragm pump or the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and the diaphragm is brought into close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical portion due to a decrease in the internal pressure of the diaphragm in the intake stroke. A diaphragm pump device characterized in that the throttle passage is closed.
上記ダイヤフラムは切込みによる吸気弁部を備えている給排気弁機能型ダイヤフラムである請求項1記載のダイヤフラムポンプ装置。 2. The diaphragm pump device according to claim 1, wherein the diaphragm is an air supply / exhaust valve function type diaphragm having an intake valve portion by cutting. 上記ダイヤフラムを回転斜板により圧縮駆動する請求項1または2記載のダイヤフラムポンプ装置。   The diaphragm pump device according to claim 1 or 2, wherein the diaphragm is driven to be compressed by a rotary swash plate. 複数の上記ダイヤフラムを放射状に配列し、且つ複数の上記ダイヤフラムは一体成形品である請求項3記載のダイヤフラムポンプ装置。   4. The diaphragm pump device according to claim 3, wherein the plurality of diaphragms are arranged radially, and the plurality of diaphragms are integrally molded products.
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