JP4758132B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動源としてダイヤフラムが往復動することによりポンプ室が拡縮しポンプ作用が行われるダイヤフラムポンプに関するものである。

図５は従来のダイヤフラムポンプの縦断面図である。同図で全体を符号２で示すダイヤフラムポンプは略有底角筒状に形成されたケース３を備えており、このケース３の底部には、底部に設けた孔から出力軸４ａがケース３内に臨むように、モータ４がねじによって固定されている。６は小円柱状に形成されたクランク台であって、モータ４の出力軸４ａに軸着されており、このクランク台６の出力軸４ａに軸着された中心部から偏心した部位には、駆動軸１０が出力軸４ａに対して傾斜した状態で固定されている。１１は駆動体であって、ボス１２と、このボス１２の一端に互いに円周方向に１８０°位相をずらし径方向に一体に突設された一対の駆動子１３，１３とによって構成されており、ボス１２の中央部の軸穴には駆動軸１０が回転自在に挿入されている。一対の駆動子１３，１３は、中心から先端に向かって同じ角度だけ図中下方に傾斜しており、それぞれの先端部には、後述するダイヤフラム部２０のピストン部２１を取り付けるための取付孔１４が設けられている。

１５は略箱状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、上板１６には、各ダイヤフラム部２０を保持するための一対のダイヤフラム部保持孔１７が設けられており、このダイヤフラムホルダー１５と上記ケース３とは、互いの開口端を突き合わすことによりハウジングが形成される。１９は２つのダイヤフラム部２０，２０を有するダイヤフラムであって、各ダイヤフラム部２０にはピストン部２１が一体に形成されており、これらピストン部２１には係合凸部２２が設けられている。このダイヤフラム１９は、各ダイヤフラム部２０をダイヤフラム部保持孔１７に挿入し、係合凸部２２を弾性変形させながら駆動子１３の取付孔１４に取り付けることにより、駆動体１１とダイヤフラムホルダー１５に保持される。

２４はバルブホルダーであって、平面視円環状に形成された環状壁２５が一体に立設されており、この環状壁２５の内側には吐出孔２８が設けられ、外側には吸入孔２９がそれぞれ設けられている。このバルブホルダー２４はダイヤフラムホルダー１５とともにダイヤフラム１９を挟持しており、このバルブホルダー２４と各ダイヤフラム部２０とによって２つのポンプ室３１，３１が形成されている。３２は吐出孔２８を開閉する吐出用の弁体、３３は吸入孔２９を開閉する吸入用の弁体である。

３４はバルブホルダー２４を覆う略箱状に形成された蓋体であって、この蓋体３４とバルブホルダー２４との間には、環状壁２５を挟んで内側に吐出孔２８と連通する吐出空間３５が形成され、外側に吸入孔２９と連通する吸入空間３６が形成されている。また、蓋体３４の中央部には吐出用筒部３７が一体に突設されおり、この吐出用筒部３７の中空部が吐出空間３５と連通する排出通路３８を形成し、蓋体３４の中央部からずれた部位には、吸入空間３６と連通する吸入通路３９が設けられている。蓋体３４、バルブホルダー２４、ダイヤフラムホルダー１５およびケース３は図示を省略した通しねじまたは挟持用ばね部材によって一体化されている。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ２の動作について説明する。モータ４を駆動し出力軸４ａが回転すると、クランク台６も一体的に回転するから、出力軸４ａから偏心した位置に出力軸４ａに対して傾斜した状態で固定された駆動軸１０が、出力軸４ａの周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、駆動軸１０に回転自在に支持された駆動体１１の２つの駆動子１３が順次矢印Ａ−Ｂ方向にシーソー状に揺動し、ダイヤフラム１９の２つのダイヤフラム部２０も順次矢印Ａ−Ｂ方向に往復動する。矢印Ｂ方向に移動したダイヤフラム部２０のポンプ室３１は拡張するので、そのポンプ室３１が負圧状態になり、吸入通路３９から吸入孔２９を通ってエアがポンプ室３１内に吸入される。

モータ４の出力軸４ａがさらに回転すると、拡張したポンプ室３１のダイヤフラム部２０が矢印Ａ方向に移動するとポンプ室３１が収縮するので、ポンプ室３１内のエアの圧力が上昇し、ポンプ室３１内のエアは吐出孔２８から排出通路３８を通って外部に吐出される。ポンプ室３１の拡縮動作は各ポンプ室３１において順次連続して行われるので、各吐出孔２８から排出されたエアは、吐出空間３５によって集められて１つの排出通路３８から連続して吐出される。

上述した従来のダイヤフラムポンプにおいて、エアの供給圧力を高めようとする場合、２つのダイヤフラムポンプ２を用意し、一方のダイヤフラムポンプ２の排出通路３８と他方のダイヤフラムポンプ２の吸入通路３９とをホース等により接続し、一方のダイヤフラムポンプ２から吐出されるエアの圧力を使用して他方のダイヤフラムポンプ２においてさらにエアの圧力を高くすることが考えられる。しかしながら、この手法では、２つのダイヤフラムポンプ２を必要とするためモータも２つ必要になり、製造コストが増大するという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、供給する流体の圧力を高めるにもかかわらず、製造コストの低減を図るところにある。

この目的を達成するために、本発明は、モータの駆動により回転するクランク台と、このクランク台の回転中心から偏心した部位に傾斜した状態で軸着された駆動軸と、この駆動軸に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体に取り付けられたダイヤフラムと、このダイヤフラムとともにポンプ室を形成し、当該ポンプ室の拡縮によりポンプ室に流体を流入させる流入通路およびポンプ室から流体を流出させる流出通路とが設けられたバルブホルダーと、このバルブホルダーを覆う蓋体とを備え、前記ポンプ室の拡縮動作によってポンプ作用を行うダイヤフラムポンプ部を複数並設し、互いに隣接する一方の前記ダイヤフラムポンプ部の前記ポンプ室と他方の前記ダイヤフラムポンプ部の前記ポンプ室とを連通する連通路を前記バルブホルダーと前記蓋体との間に形成し、前記モータを一つとし、このモータの駆動を各ダイヤフラムポンプ部の前記クランク台に同時に伝達する駆動伝達手段を設けたものである。

本発明によれば、供給する流体の圧力を高めるのに、各ダイヤフラムポンプ部の駆動体を１つのモータによって駆動することができるため、製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムポンプの縦断面図、図２は図１におけるII-II 線断面図、図３は図１におけるIII-III 線断面図である。これらの図において、前述した図５に示す従来技術において説明した同一または同等の部材については、同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。

本発明に係るダイヤフラムポンプ１の特徴とするところは、２つのダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂをポンプ室３１Ａ，３１Ｂの拡縮方向である矢印Ａ−Ｂと直交する方向である矢印Ｃ−Ｄ方向に並設するとともに、これらダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂの各ポンプ室３１Ａ，３１Ｂ間を接続し、かつこれらダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂを１個のモータ４によって駆動するところにある。

モータ４は、図１に示すようにケース３の底部の中央部に取り付けられ、ケース３内に臨む出力軸４ａには駆動ギア５が軸着されている。この駆動ギア５の矢印Ｃ−Ｄ方向には、小円柱状で周面に歯が形成された一対のクランク台６Ａ，６Ｂがケース３の底部に植設した軸６ａ，６ｂに回転自在に支持されている。これらクランク台６Ａ，６Ｂ間には、駆動伝達手段としてのタイミングベルト７が張架され、このタイミングベルト７は一対のテンションローラ８，８によって駆動ギア５に添接されている。したがって、モータ４が駆動し駆動ギア５が回転することにより、一対のクランク台６Ａ，６Ｂがタイミングベルト７を介して回転する。

ダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂの駆動軸１０Ａ，１０Ｂの一端部は、クランク台６Ａ，６Ｂの軸６ａ，６ｂから偏心した部位に、軸６ａ，６ｂに対して傾斜した状態で固定されている。これら駆動軸１０Ａ，１０Ｂの他端部には、ダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂの各駆動体１１Ａ，１１Ｂが回転自在に支持されており、駆動体１１Ａ，１１Ｂには、ダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂの各ダイヤフラム１９Ａ，１９Ｂのピストン部２１Ａ，２１Ｂが取り付けられている。

バルブホルダー２４には、吐出孔２８Ａおよび吐出孔２８Ｂを囲むように環状壁２５Ａおよび環状壁２５Ｂが一体に立設されており、このうち環状壁２５Ａには、図２に示すように切欠部２６が設けられている。２７は一方のダイヤフラムポンプ部２Ａの吸入孔２９Ａと、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂの吸入孔２９Ｂとの間での流体の流れを遮断するとともに、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａのポンプ室３１Ａと、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂのポンプ室３１Ｂとを直列に接続する仕切壁である。この仕切壁２７は、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａの環状壁２５Ａに一端が連設され、他端が蓋体３４の囲い壁３４ａまで延設されるようにバルブホルダー２４に一体に立設されている。

すなわち、この仕切壁２７と一方の環状壁２５Ａの切欠部２６と蓋体３４とによって、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａの吐出孔２８Ａと他方のダイヤフラムポンプ２Ｂの吸入孔２９Ｂとを連通する連通路４０が形成される。同時に、この仕切壁２７と一方の環状壁２５Ａと蓋体３４とによって、蓋体３４に設けた吸入通路３９と、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａの吸入孔２９Ａとを連通させる吸入空間４１が形成される。また、蓋体３４に設けられた排出通路３８は、吐出空間３５を介して他方のダイヤフラムポンプ２Ｂの吐出孔２８Ｂに連通している。

このような構成において、モータ４の駆動によって２つのダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂの各クランク台６Ａ，６Ｂが、駆動ギア５およびタイミングベルト７を介して同時に回転する。一方のクランク台６Ａの回転によって、一方のダイヤフラム１９Ａの２つのダイヤフラム部２０Ａ，２０Ａも順次矢印Ａ−Ｂ方向に往復動し、矢印Ｂ方向に移動したダイヤフラム部２０Ａのポンプ室３１Ａは拡張するので、そのポンプ室３１Ａが負圧状態になり、吸入通路３９から吸入空間４１および吸入孔２９Ａを通ってエアがポンプ室３１Ａ内に吸入される。

クランク台６Ａがさらに回転すると、拡張したポンプ室３１Ａのダイヤフラム部２０Ａが矢印Ａ方向に移動し、ポンプ室３１Ａが収縮するので、ポンプ室３１Ａ内のエアの圧力が上昇し、ポンプ室３１Ａ内のエアは吐出孔２８Ａから連通路４０に吐出される。

他方のクランク台６Ｂの回転によって、他方のダイヤフラム１９Ｂの２つのダイヤフラム部２０Ｂ，２０Ｂも順次矢印Ａ−Ｂ方向に往復動し、矢印Ｂ方向に移動したダイヤフラム部２０Ｂのポンプ室３１Ｂは拡張するので、そのポンプ室３１Ｂが負圧状態になる。したがって、一方のダイヤフラム２Ａのポンプ室３１Ａから連通路４０に吐出されたエアは、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂの吸入孔２９Ｂからポンプ室３１Ｂ内に吸入される。

クランク台６Ｂがさらに回転すると、拡張したポンプ室３１Ｂのダイヤフラム部２０Ｂが矢印Ａ方向に移動し、ポンプ室３１Ｂが収縮するので、ポンプ室３１Ｂ内のエアの圧力が上昇し、ポンプ室３１Ｂ内のエアは吐出孔２８Ｂから排出通路３８を通って外部に吐出される。

このように、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａのポンプ室３１Ａと、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂのポンプ室３１Ｂとを接続したことにより、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂのポンプ室３１Ｂには、一方のダイヤフラムポンプ部２Ａから吐出圧力が加わったエアが供給される。このため、他方のダイヤフラムポンプ２Ｂから吐出されるエアの吐出圧力が、１つのダイヤフラムポンプによるエアの吐出圧力と比較して高くなる。また、各ダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂを１つのモータ４によって駆動することができるため製造コストを低減することができる。また、２つのダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂを、ポンプ室３１Ａ，３１Ｂの拡縮方向である矢印Ａ−Ｂ方向と直交する矢印Ｃ−Ｄ方向に並設したことにより、ダイヤフラムポンプ１全体の高さ方向の寸法Ｌを最小限とすることができる。

図４は本発明における駆動伝達手段の変形例を示す、図１におけるIII-III 線断面図である。この変形例においては、駆動ギア５とクランク台６Ａとに噛合する駆動伝達手段としての伝達ギア５１Ａがケース３の底部に植設した軸５１ａに回転自在に支持され、駆動ギア５とクランク台６Ｂとの間に、駆動伝達手段としての伝達ギア５１Ｂがケース３の底部に植設した軸５１ｂに回転自在に支持されている。このように構成されていることにより、モータ４の駆動により出力軸４ａが回転し駆動ギア５が回転することにより、クランク台６Ａ，６Ｂも伝達ギア５１Ａ，５１Ｂを介して同時に回転する。したがって、上述した実施例と同様に、ポンプ室３１Ａ，３１Ｂが拡縮動作を行うため、この拡縮動作によってポンプ作用が行われる。

なお、本実施の形態においては、ダイヤフラムポンプ部２Ａ，２Ｂを２つとした例を説明したが、３つ以上としてもよく、その場合にもベルトまたはギアの連結によって１つのモータ４によって各ダイヤフラムポンプを駆動することが可能である。また、本実施の形態においては、吐出ポンプとして使用した例を示したが、吸引エアを供給する吸引ポンプとして使用することもできる。また、供給する流体をエアとしたが、液体を供給することも可能である。

本発明に係るダイヤフラムポンプの縦断面図である。 図１におけるII-II 線断面図である。 図１におけるIII-III 線断面図である。 本発明における駆動伝達手段の変形例を示す、図１におけるIII-III 線断面図である。 従来のダイヤフラムポンプの縦断面図である。

符号の説明

１…ダイヤフラムポンプ、２Ａ，２Ｂ…ダイヤフラムポンプ部、４…モータ（駆動源）、５…駆動ギア、６Ａ，６Ｂ…クランク台、７…タイミングベルト（駆動伝達手段）、１１Ａ，１１Ｂ…駆動体、１９Ａ，１９Ｂ…ダイヤフラム、２４…バルブホルダー、２６…切欠部、２７…仕切壁、２８Ａ，２８Ｂ…吐出孔、２９Ａ，２９Ｂ…吸入孔、３２Ａ，３２Ｂ…吐出用の弁体、３３Ａ，３３Ｂ…吸入用の弁体、３４…蓋体、３８…排出通路、３９…吸入通路、４０…連通路、４１…吸入空間、５１Ａ，５１Ｂ…伝達ギア（駆動伝達手段）。

Claims (1)

1. モータの駆動により回転するクランク台と、このクランク台の回転中心から偏心した部位に傾斜した状態で軸着された駆動軸と、この駆動軸に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体に取り付けられたダイヤフラムと、このダイヤフラムとともにポンプ室を形成し、当該ポンプ室の拡縮によりポンプ室に流体を流入させる流入通路およびポンプ室から流体を流出させる流出通路とが設けられたバルブホルダーと、このバルブホルダーを覆う蓋体とを備え、前記ポンプ室の拡縮動作によってポンプ作用を行うダイヤフラムポンプ部を複数並設し、互いに隣接する一方の前記ダイヤフラムポンプ部の前記ポンプ室と他方の前記ダイヤフラムポンプ部の前記ポンプ室とを連通する連通路を前記バルブホルダーと前記蓋体との間に形成し、前記モータを一つとし、このモータの駆動を各ダイヤフラムポンプ部の前記クランク台に同時に伝達する駆動伝達手段を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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