JP4747363B2

JP4747363B2 - 定容積形ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP4747363B2
Application number: JP2005377062A
Authority: JP
Inventors: 輝也澤田; 敬中村
Original assignee: 日本コントロール工業株式会社
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: KR20070070019A; JP2007177691A

Description

この発明はダイヤフラムを用いたポンプ、特に定容量を安定して供給することが出来るダイヤフラムポンプに関する。

電磁ポンプは、ソレノイドに印加されるパルス電流によりプランジャが往復動され、これによりポンプ室内の圧力が変動し、もって、一対の逆止弁が協働することでポンプ作用が行われている。このような電磁ポンプにあって移送される液体は石油・化学薬品等であり、非圧縮性のためにスムーズに送り出されるが、空気が混入している場合には、該空気の圧縮性のためポンプ室内に所定の負圧又は正圧が発生せず、一対の逆止弁が作動しない現象であるエアーロックが発生する問題があった。

そこで、その対策として、特許文献１に示すように、プランジャ２５と、一対のボール１３，２２とが協動してポンプ室２５の容積変化を与えるピストンポンプにあって、ポンプ室２５内のデッドスペース（ポンプ室の容積から流体の吐出量を引いた値）を極力減少することで対処することが提案されている。これによってエアーロックの発生を防ぐようにしている。
特開平９−１２６１２２号

また、ダイヤフラムを用いるダイヤフラムポンプは、例えば特許文献２に示すような構成であり、ポンプ室１の容積が大きく、ダイヤフラム９が変動しても、液体に混入した空気があると、一対のバルブが作動しないエアーロックが発生する不都合も前記した従来例と同様に有していた。また、ダイヤフラムポンプの特性から一回当りの吐出量の変化が大きく、定容量を吐出させるポンプとしての利用は出来なかった。
実開平６−６３８７８

そこでこの発明は、定容量を送り出すことができると共に、エアーロックの防止のために、ポンプ室のデッドスペースを極力抑えたダイヤフラムポンプを提供するものである。

この発明に係る定容積形ダイヤフラムポンプは、パルス電流が供給されるコイルと、このコイルに発生する断続磁力により往復動されるプランジャと、このプランジャに従動されるダイヤフラムと、このダイヤフラムの往復動により協動してポンプ作用を行う一対の逆止弁とより成るダイヤフラムポンプにおいて、前記プランジャの反ダイヤフラム側にストローク規制の規制部が設けられると共に、前記ダイヤフラムの反プランジャ側にパルス電流オフ時にポンプ本体に密着する凸状形状に形成したことにある（請求項１）。

これにより、プランジャが一方向では規制部に当接し、他方向ではダイヤフラムがポンプ本体に当接し、該プランジャが常に定ストロークし、定容量が吐出される。そして、ダイヤフラムの凸形状がポンプ本体に密着するため、ポンプ室のデッドスペースが極力抑えられ、圧縮比が高められ、エアーロックの発生が防がれる。また、プランジャのストローク規制が規制部とダイヤフラムとより成ることから、当接時の衝突音を緩和することができる。特に規制部を弾性材料により製造することが好ましい。また、前記ダイヤフラムのプランジャ側にて形成される空間は通路を介して大気に開放されていることから、コイルにて発生する熱を空気の流動にて外部へ排熱することができる。

また、前記ダイヤフラムの中心の前記ピストンへの接続部がその周辺よりも厚く形成されていることから（請求項２）、中心付近の形が崩れず、ポンプ本体に完全に密着させることができる。さらに、ポンプ本体には、前記ダイヤフラムの反プランジャ側に形成の凸形状に対応した凹形状を形成したことにある（請求項３）。即ち、密着させるために、ポンプ本体にも凸形状を受け入れる凹形状となっている。

前記プランジャのストロークの規制のための規制部が弾性材で製造され前記プランジャに設けられていることから（請求項４）、衝突音の緩和作用が得られる。

以上のように、この発明によれば、規制部とダイヤフラムとでプランジャが定ストロークされ、もってダイヤフラムの変動が一定となり、定容量が吐出される。そして、ダイヤフラムの凸形状がポンプ本体に密着するため、ポンプ室のデッドスペースが極力減少され、もって圧縮比が高められる。これによって、空気によるエアロックの発生が防がれる。またプランジャは、その往復動時に規制部とダイヤフラムとにより当接することから、当接時の衝突音を緩和することができる。さらに、ダイヤフラムのプランジャ側に形成される空間が通路を介して大気に開放されているので、コイルに発生する熱を空気を介して外部に排熱することができる。

また、前記ダイヤフラムの中心がその周辺よりも厚いため、中心が形崩れせずに、凸形状を保ち、ポンプ本体に完全に密着させることができる（請求項２）。そして、ダイヤフラムの凸形状に対応した凹形状をポンプ本体に形成したことから、密着性の向上に寄与することができる（請求項３）。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

図１において、定容積形のダイヤフラムポンプ１が示され、鉄などの磁性材で製造されたケース２内にパルス電流が印加されるコイル３を備え、このコイル３は樹脂製のボビン４に電線が巻状されて構成され、ボビン４の中心を貫通して形成された貫通孔には、非磁性材より成るガイドパイプ６が嵌挿されている。

このガイドパイプ６は筒体で、その上方で外側に上方鉄板８ａが、下方で外側に下方鉄板８ｂが接し、前記ボビン４の上方及び下方のつば部に添着して配されている。またこのガイドパイプ６には、その上方で内側に端から中程までに磁性材より成る磁気ロッド１０が嵌挿されている。

この磁気ロッド１０は軸方向中心に貫通孔１１が穿設され、その上方に固定用のスリーブ１２が螺合されている。このスリーブ１２には、孔１３付の蓋１４が嵌合されている。

プランジャ１５は、磁性材より製造され、前記ガイドパイプ６の内側で中程から下方にかけての空間１７に配され、前記磁気ロッド１０との間に介在のスプリング２２により反磁気ロッド側へ押圧されている。

そして、その中心で軸方向には、有底の穴１８が形成され、該穴１８には、前記磁気ロッド１０の下端に固着の貫通孔２０を持つガイドロッド２１が摺動自在に挿入されて、該プランジャ１５が、ガイドロッド２１に案内されながら下記するように往復動される。

前記プランジャ１５に形成の穴１８の底には、弾性材であるエラストマより成る規制片１９が配され、プランジャ１５の上方への移動時に隙間Ａを過ぎると該規制片１９に前記ガイドロッド２１の下端が当接することになる。また、このプランジャ１５の外側で軸方向に縦方向溝２３が形成され、下記するダイヤフラムのプランジャ側の空間３０ａと前記ガイドパイプ６の下方の空間１７とを連通している。

即ち、プランジャ側の空間３０ａは、プランジャ１５に形成の縦方向溝２３、ガイドパイプ６の下方空間１７、ガイドロッド２１とプランジャ１５との隙間、そしてガイドロッド２１の貫通孔２０、磁気ロッド１０の貫通孔１１，蓋１４の孔１３を経て大気側へ連通している。

ダイヤフラム２５は、ゴムなどの弾性材で作られ、円板状をなしており、その中心付近が周囲よりも厚く形成されて、その部分が周辺よりも固く且つ形崩れしにくくなっている。そして、プランジャ側に接続部２６が、反プランジャ側に凸形状２９が設けられ、前記接続部２６内に連結用のロッド２７の下端が埋設されている。

このダイヤフラム２５は、その周辺がポンプ本体２８を構成する上方部材２８ａと下方部材２８ｂとの間に挾接されており、該ダイヤフラム２５を挾んで上方にプランジャ側の空間３０ａと下方に下記するポンプ室３４となる反プランジャ側の空間３０ｂが形成される。パルス電流がオフ時に凸形状２９が凹形状４０に密着して空間３０ｂは表れないが、オン時に図２に示すように、凸形状２９が凹形状４０から離れて空間３０ｂが表れる。

前記ダイヤフラム２５のロッド２７は、前記プランジャ１５の下端と連結用のスプリングピン３２にて連結されており、プランジャ１５の往復動が、ロッド２７を介してダイヤフラム２５に伝えられる。

ポンプ室３４は、前記ダイヤフラム２５と下方のポンプ本体２８ｂに設けられた吸入通路３５上の吸入弁３６と、吐出通路３７上の吐出弁３８に画成される空間で、前記ダイヤフラム２５の変位（往復動）により容積変化が起こり、ポンプ作用が行われる。

前記ポンプ本体２８の下方部材２８ｂには、前記ダイヤフラム２５の反プランジャ側に形成の凸形状２９に対応して凹形状４０が形成され、パルス電流オフ時に前記ダイヤフラム２５の凸形状２９が下方部材の凹２９に嵌り込んで密着し、反プランジャ側の空間３０ｂの容積はゼロとなっている（図１参照）。

上述の構成により、コイル３に例えば５ＨＺのパルス電流を流すと、オン時にコイル３が励磁され、プランジャ１５がスプリング２２に抗して上方へ動き、ガイドロッド２１の下端がプランジャ１５に設けられた規制片１９に当接し、上方へ動きが止められる。このプランジャ１５の動きは、ダイヤフラム２５に伝えられ、該ダイヤフラム２５が上方へ従動し、ポンプ室３４の容積は、図２に示すように拡大する。これにより、ポンプ室３４内の圧力が低下し、圧力差から吸入通路３５の吸入弁３６を開けて液体が吸入される。

パルス電流がオフとなると、磁気ロッド１０に吸磁力が無くなり、プランジャ１５は、スプリング２２により下方へ動かされる。これに伴ないダイヤフラム２５も下方へ動かされ、凸形状２９は、ポンプ本体２８の凹形状４０に密着する。これにより、反プランジャ側の空間３０ｂの容積はゼロとなり、ポンプ室３４の容積は小さくなって、圧力が高まり、圧力差から液体は吐出弁３８を開いて吐出通路３７から外部へ吐出される。このような作用が繰り返され、ポンプ作用が行われるが、所定のストロークＡを持って上下動されるため、定容量が吐出される。即ち、５ＨＺですと毎秒５行程し、所定量が流され、またコイル３へのパルス電流の周波数を変えることで、吐出量を直線的に変化させることができる。

ダイヤフラム２５は、その反プランジャ側の凸形状２９がポンプ本体２８に形成の凹形状４０に密着されることから、ポンプ室３４のデッドスペースが小さくなり、圧縮比が高められ、空気が混入されても、エアーロックが防がれ、液体を確実に吐出することができる。またプランジャ１５は、その上方の動き時に、弾性材の規制片１９に、下方の動き時に、弾力性のダイヤフラム２５が広い面積を持ってポンプ本体２８に当接することから、衝突音を緩和することができる。

この発明の実施例を示す断面図である。同上のプランジャ及びダイヤフラムが上方へ変位した状態を示す断面図である。

１定容積形ダイヤフラムポンプ
３コイル
１０磁気ロッド
１３孔
１４蓋
１５プランジャ
１８穴
１９規制片
２０貫通孔
２３縦方向溝
２５ダイヤフラム
２６接続部
２８ポンプ本体
２９凸形状
３０ａプランジャ側の空間
３０ｂ反プランジャ側の空間
３２スプリングピン
３４ポンプ室
３５吸入通路
３６吸入弁
３７吐出通路
３８吐出弁
４０凹形状

Claims

パルス電流が供給されるコイルと、このコイルに発生する断続磁力により往復動されるプランジャと、このプランジャに従動されるダイヤフラムと、このダイヤフラムの往復動により協動してポンプ作用を行う一対の逆止弁とより成るダイヤフラムポンプにおいて、
前記プランジャの反ダイヤフラム側にストローク規制の規制部が設けられると共に、前記ダイヤフラムの反プランジャ側にパルス電流オフ時にポンプ本体に密着する凸形状を形成し、前記ダイヤフラムのプランジャ側に形成される空間は、通路を介して大気に開放されていることを特徴とする定容積形ダイヤフラムポンプ。
前記ダイヤフラムの中心の前記プランジャへの接続部がその周辺よりも厚く形成したことを特徴とする請求項１記載の定容積形ダイヤフラムポンプ。
前記ポンプ本体には、前記ダイヤフラムの反プランジャ側に形成の凸形状に対応した凹形状を形成したことを特徴とする請求項１記載の定容積形ダイヤフラムポンプ。
前記規制部は弾性材により製造され、前記プランジャに設けられていることを特徴とする請求項１記載の定容積形ダイヤフラムポンプ。