JP5453189B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラムによって形成され拡縮するポンプ室を備えたダイヤフラムポンプに関するものである。

従来のダイヤフラムポンプとしては、ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下動させることにより前記ポンプ室を拡縮させる駆動体と、前記各ポンプ室と吐出側とを仕切り各ポンプ室に対応した第１および第２のエア通路が設けられた仕切板と、前記ポンプ室から前記第１のエア通路への流れを阻止する第１の弁体と、前記第２のエア通路から前記ポンプ室への流れを阻止する第２の弁体とを備え、前記第１の弁体を、前記各ダイヤフラム部の開口縁にダイヤフラムの中心から外側に突設するように一体に形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２２５６０７号公報

上述したようなダイヤフラムポンプにおいては、ダイヤフラムを成形加工するとき、第１の弁体を金型の無理抜きによって形成するため、この第１の弁体に所望の剛性をもたせることが容易ではなく、結果的に、第１の弁体による第１のエア通路に対するシール性（密閉性）が低下するという問題があった。また、単に第１の弁体がダイヤフラムに一体に形成されているため、第１の弁体がダイヤフラムの動作に追従して動作してしまうため、必ずしもシール性を確保することができなかった。

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、その目的は、吸入弁体によるエア通路に対するシール性を向上させることにある。

この目的を達成するために、本発明は、ダイヤフラムのダイヤフラム部によって形成され当該ダイヤフラム部の往復動によって拡縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入するための吸入路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出路と、前記ポンプ室内から前記吸入路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記吸入用弁体を、前記ダイヤフラム部の開口端部から前記ポンプ室を臨むように前記ダイヤフラムに一体に突設し、前記吸入路の周縁部に、前記吸入用弁体を前記ポンプ室側に強制的に弾性変形させる膨出部を設けたものである。

本発明は、前記発明において、前記膨出部は、前記吸入用弁体が基端側から先端に向かうにしたがって前記ダイヤフラム部側への弾性変形量が多くなるように、断面が湾曲状に形成されているものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ダイヤフラムに前記吐出用弁体を一体に設けたものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記吐出用弁体を一つの連結片を介して前記ダイヤフラムに一体に形成し、前記吐出用弁体を前記吐出路側に押圧する押圧部材を備え、前記吐出用弁体に前記押圧部材によって押圧される被押圧突起を設け、前記被押圧突起を、前記吐出用弁体の連結片側の端部に位置付けるとともに、当該被押圧突起の前記押圧部材が押圧する部位に、前記押圧部材による押圧力が前記吐出用弁体側のみに作用する傾斜面を設けたものである。

本発明によれば、吸入路の周縁部によって吸入用弁体が予めポンプ室側に強制的に弾性変形させられているため、吸入用弁体が吸入路の周縁部に密着するとともに、吸入用弁体がダイヤフラムの動作に追従して動作するのを規制することもできるから、吸入用弁体によるシール性が向上する。また、吸入用弁体をダイヤフラム部の開口端部からポンプ室を臨むようにダイヤフラムに一体に設けたことにより、ダイヤフラムのダイヤフラム部が設けられていない部位を有効に活用することができる。このため、ダイヤフラムの外形を小さくすることができるから、ダイヤフラムポンプの小型化を図ることができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、ダイヤフラムに吸入用弁体および吐出用弁体を一体に設けたことにより、部品点数の削減と組立工数の低減を図ることができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムホルダーの平面図である。 同図（Ａ）は本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるダイヤフラムの平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるIII（Ｂ）-III（Ｂ） 線断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおける吸入用弁体を拡大して示す断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおける吐出用弁体を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるV（Ｂ）-V（Ｂ） 線断面図、同図（Ｃ）は底面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおける吐出用弁体を組み付ける状態を示す拡大断面図であって、同図（Ａ）は組み付ける以前の状態を示し、同図（Ｂ）は組付けた状態を示す。 従来のダイヤフラムポンプにおける吐出用弁体を組み付ける状態を示す拡大断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおける仕切板の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。なお、図１において、ダイヤフラム部１７と吐出用弁体２５との間の関係を説明する便宜上、吐出用弁体２５を中央部に位置させ、本来、ダイヤフラムポンプ１の中央部に位置する吐出孔３１は中央部から変位した位置に図示している。

図１に全体を符号１で示す３気筒で負圧型のダイヤフラムポンプは、略有底円筒状に形成されたケース２の底部の外側に固定されたモータ３を備えており、このモータ３の出力軸３ａはケース２の孔からケース２内に突出し、突出端部にはクランク台４が軸着されている。

５は一端部（下部）がクランク台４の出力軸３ａから偏心した部位に、出力軸３ａの軸線方向に対して傾斜した状態で軸着された駆動軸であって、他端部（上部）が駆動体６の中央部に設けた非貫通穴７内に嵌挿されており、駆動体６はこの駆動軸５に回転自在に枢支されている。この駆動体６には、非貫通孔７と略直交するように三個の駆動子８（二個の駆動子８は図示を省略）が先端に向かって共に下方に同じ角度だけわずかに傾斜するように形成されており、各駆動子８の先端部にはダイヤフラム部取付孔８ａが設けられている。

１０は下方が開口されてカップ状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、上板には、図２に示すように後述するダイヤフラムのダイヤフラム部を保持する平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて三つの保持孔１１が設けられている。１２はこれら保持孔１１の間に位置するようにダイヤムラムホルダー１０の上板に凹設された第１の連通溝であって、ダイヤフラムホルダー１０の中心から半径方向に延設され互いに円周方向に等角度（１２０°）をおいた三本の溝部１３によって平面視Ｙ字状に形成されている。

１４はダイヤフラム１０の上板に突設された断面が長方形に形成された三つの押圧部材としての押圧突部（図６参照）であって、第１の連通溝１２の三本の溝部１３の先端部１３ａの近傍に位置付けられている。この押圧突部１４の上面に形成された押圧面１４ａは、図６（Ａ）に示すように平坦状に形成され、かつ後述する第２の連通溝３４の下端面３４ｃと平行となるように位置付けられている。１４ｂは後述する連結片２７の突部２７ｂが嵌入され、連結片２７を支持する凹部である。このダイヤフラムホルダー１０はケース２の上部開口端に載置される。

１５はゴム等の柔軟性を有する材料によって形成されたダイヤフラムであって、図３（Ａ）に示すように中心に穴１６が設けられており、この穴１６を中心とした円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいた三つのダイヤフラム部１７と、これら三つのダイヤフラム部１７の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ１８とによって一体に形成されている。各ダイヤフラム部１７の下部には、同図（Ｂ）に示すようにピストン１９が設けられており、各ピストン１９の下部には、細径の首部１９ａを介して係止用の凸部１９ｂが一体に形成されている。ダイヤフラム１５は、ダイヤフラム部１７の凸部１９ｂを弾性変形させながら、駆動体６の駆動子８のダイヤフラム部取付孔８ａに圧入することにより、首部１９ａがダイヤフラム部取付孔８ａに取り付けられて、ダイヤフラムホルダー１０上に載置される。

図３および図４に示すように、各ダイヤフラム部１７の上部は開口しており、この開口１７ａの開口端部１７ｂの一部から開口１７ａ（後述するポンプ室３５）の一部を臨む吸入用弁体２０がダイヤフラム１５に一体に水平方向に突設されている。この吸入用弁体２０は、図３（Ａ）に示すように平面視において三日月状（説明の便宜上、破線によってハッチングを施した部分）に形成されており、表面２０ａは、図４に示すようにフランジ１８の表面と同一面を形成している。

ダイヤフラム１５のフランジ１８の隣接するダイヤフラム部１７間には、図３に示すように、平面視円形に形成された三つの吐出用弁体２５が、互いに穴１６を中心とした円周方向に等角度（１２０°）をおいて設けられている。これら吐出用弁体２５のそれぞれは、外周を平面視円弧状の切欠き２６に囲まれて、この切欠き２６の両端部間に位置する一つの連結片２７を介してフランジ１８に連結されるようにダイヤフラム１５に一体に形成されている。

この吐出用弁体２５は、図６に示すように上面に湾曲状に形成されたシール面２５ａが設けられ、全体の断面が押圧突部１４側に湾曲した弓状に形成されており、連結片２７側の端部には、ダイヤフラムホルダー１０の押圧突部１１が当接する傾斜面２８ａが形成された被押圧突起２８が突設されている。傾斜面２８ａは、連結片２７から吐出用弁体２５の先端に向かって押圧突部１４側（図中右下がり）に傾斜している。連結片２７の下面２７ａには、ダイヤフラムホルダー１０の凹部１４ｂに嵌入される突部２７ｂが設けられている。この吐出用弁体２５に、図１において下方の外力が加わると、吐出用弁体２５は下方へ弾性変形する。これら吸入用弁体２０および吐出用弁体２５は、共にフランジ１８の厚みより薄い平板状に形成されている。

図１において、３０は略円板状に形成された仕切板であって、図８に示すように中央部に吐出孔３１が貫通形成されており、この吐出孔３１は、上記したダイヤフラム１５の穴１６を介して第１の連通溝１２の中央部１２ａと連通している。この吐出孔３１の周りには、後述する各ポンプ室３５に連通する三個の吸入路としての吸入孔３２が互いに吐出孔３１を中心とした円周方向に等角度（１２０°）をおいて貫通形成されている。吸入孔３２のダイヤフラム部１７側（ポンプ室３５側）の周縁部は、図４に示すようにダイヤフラム部１６側に膨出した膨出部３３が形成されており、この膨出部３３は、吸入用弁体２０の基端側から先端に向かってダイヤフラム部１６側に突出する量が多くなるように断面が湾曲状に形成されている。

３４は仕切板３０の下面に凹設された三本の吐出路としての第２の連通溝であって、図８に示すように仕切板３０の周縁部に、互いに吐出孔３１を中心とした円周方向に等角度（１２０°）をおいて設けられている。これら各第２の連通溝３４の一端部３４ａは、図１に示すように各ポンプに連通され、他端部３４ｂは第１の連通溝１２の各溝部１３の先端部１３ａに連通されている。

この仕切板３０とダイヤフラムホルダー１０とによってダイヤフラム１５を挟持することにより、この仕切板３０と各ダイヤフラム部１６との間に三つのポンプ室３５が形成されるとともに、吸入孔３２が吸入用弁体２０によって閉じら、第２の連通溝３４と第１の連通溝１２との間が吐出用弁体２５によって閉じられる。また、吐出用弁体２５の連結片２７の突部２７ｂがダイヤフラムホルダー１０の凹部１４ｂに嵌入され、吐出用弁体２５がダイヤフラムホルダー１０に左右方向の移動を規制された状態で支持される。このとき、吸入孔３２のダイヤフラム部１６側（ポンプ室３５側）の周縁部に膨出部３３が形成されているため、図４に示すようにこの膨出部３３によって吸入用弁体２０が強制的にポンプ室３５側に弾性変形させられる。

このため、吸入用弁体２０と吸入孔３２の周縁部との密着性が向上するとともに、吸入用弁体２０がダイヤフラム１５の動作に追従して動作するのを規制することもできるから、吸入用弁体２０による吸入孔３２に対するシール性が向上する。また、この膨出部３３は、吸入用弁体２０の基端側から先端に向かってポンプ室３５側に突出する量が多くなるように断面が湾曲状に形成されているため、吸入用弁体２０が基端側から先端に向かって急激な弾性変形をすることなく、徐々に弾性変形するから吸入用弁体２０による吸入孔３２に対するシール性が損なわれるようなことがない。

また、仕切板３０とダイヤフラムホルダー１０とによってダイヤフラム１５を挟持するとき、ダイヤフラムホルダー１０の押圧突部１４によって吐出用弁体２５の被押圧突起２８が押圧される。このとき、被押圧突起２８が吐出用弁体２５の連結片２７側の端部に設けられ、被押圧突起２８の押圧突部１４が当接する部位には、傾斜面２８ａが形成されているから、押圧突部１４による押圧力Ｆは、図６（Ａ）に示すように専ら吐出用弁体２５側に作用し、連結片２７側には作用しない。

したがって、吐出用弁体２５には、分力Ｆ１，Ｆ２が作用するから、吐出用弁体２５は平坦状に弾性変形することにより、同図（Ｂ）に示すようにシール面２５ａは第２の連通溝３４の下端面３４ａに対接する。このとき、吐出用弁体２５には分力Ｆ２が作用しているから、シール面２５ａが第２の連通溝３４の下端面３４ａに対して押し付けられるため、吐出用弁体２５によるシール性が向上する。また、予め、吐出用弁体２５は、断面が押圧突部１４側に湾曲した弓状に形成されているため、分力Ｆ２によって吐出用弁体２５を平坦状に弾性変形させることにより、シール面２５ａの全体と下端面３４ａとの密着性が良好となるため、より一層吐出用弁体２５によるシール性が向上する。さらに、押圧突部１４による押圧力Ｆは連結片２７側には作用しないことにより、連結片２７が撓んだり第２の連通溝３４の下端面３４ａから浮き上がったりするようなことがないから、連結片２７の上面２７ｃが下端面３４ａに対して密着した状態が保持されるので、吐出用弁体２５によるシール性が向上する。

例えば、仮に、図７に示すように吐出用弁体２５の中央部に被押圧突起２８が設けられ、この被押圧突起２８の上面２８ａが平坦状に形成されている場合は、押圧突部１４によって被押圧突起２８が押圧された場合、押圧力Ｆは吐出用弁体２５の左右方向へ作用する。したがって、分力Ｆ３が連結片２７に作用するため、左右方向の移動を規制されている連結片２７は、上面２７ｃが下端面３４ａから離間するように浮き上がるようなことがあるため、吐出用弁体２５によるシール性が低下するおそれがある。

図１において、４０は偏平な略円柱状に形成された蓋体であって、上面の中央部には、吐出空間４１を介して吐出孔３１に連通する吐出口４２が形成された吐出筒部４３が立設されている。また、蓋体４０の吐出筒部４３の周りには、吸入空間４４を介して吸入孔３２に連通された吸入通路４５が吐出筒部４３を中心とした円周方向に等角度（１２０°）をおいて三個設けられている。これら蓋体４０、仕切板３０、ダイヤフラムホルダー１０、ケース２が、図示を省略した板ばねまたは通しねじによって一体化されることにより、ダイヤフラムポンプ１が形成される。

このように構成されていることにより、モータ３を駆動し出力軸３ａを回転させると、クランク台４も一体的に回転し、駆動軸５が傾斜した状態で回転するため、駆動体６の三つの駆動子８の両端部が図中上下方向へ往復動する。したがって、三つのダイヤフラム部１７が順次に上下方向に往復動するため、三つのポンプ室３５も順次拡縮する。ポンプ室３５が拡張することにより、ポンプ室３５内が負圧状態となって吸入通路４５を介して大気が吸入空間４４および吸入孔３２を通ってポンプ室３５内に吸入される。一方、ポンプ室３５が収縮すると、ポンプ室３５内のエアーは圧力が上昇するので第２の連通溝３４、第１の連通溝１２および吐出孔３１および吐出空間４１を通って吐出口４２から大気に放出される。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室３５が三つ備えられた三気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、一気筒でも二気筒でも、また四気筒以上のダイヤフラムポンプにも適用できることは勿論である。また、本実施の形態においては、蓋体４０を設けるようにしたが、吐出孔１６と吐出口４２とを連通させるように、仕切板３０に吐出筒部４３を一体に設けるようにすれば、必ずしも蓋体４０を設けなくてもよい。

１…ダイヤフラムポンプ、１２…第１の連通溝、１４…押圧突部（押圧部材）、１５…ダイヤフラム、１７…ダイヤフラム部、１７ａ…開口、１７ｂ…開口端部、１８…フランジ、２０…吸入用弁体、２５…吐出用弁体、２７…連結片、２８…被押圧突起、２８ａ…傾斜面、３２…吸入孔（吸入路）、３３…膨出部、３４…第２の連通溝（吐出路）、３５…ポンプ室、４２…吐出口、４５…吸入通路。

Claims (4)

1. ダイヤフラムのダイヤフラム部によって形成され当該ダイヤフラム部の往復動によって拡縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入するための吸入路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出路と、前記ポンプ室内から前記吸入路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
   前記吸入用弁体を、前記ダイヤフラム部の開口端部から前記ポンプ室を臨むように前記ダイヤフラムに一体に突設し、
   前記吸入路の周縁部に、前記吸入用弁体を前記ポンプ室側に強制的に弾性変形させる膨出部を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記膨出部は、前記吸入用弁体が基端側から先端に向かうにしたがって前記ダイヤフラム部側への弾性変形量が多くなるように、断面が湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
3. 前記ダイヤフラムに前記吐出用弁体を一体に設けたことを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムポンプ。
4. 前記吐出用弁体を一つの連結片を介して前記ダイヤフラムに一体に形成し、
   前記吐出用弁体を前記吐出路側に押圧する押圧部材を備え、
   前記吐出用弁体に前記押圧部材によって押圧される被押圧突起を設け、
   前記被押圧突起を、前記吐出用弁体の連結片側の端部に位置付けるとともに、当該被押圧突起の前記押圧部材が押圧する部位に、前記押圧部材による押圧力が前記吐出用弁体側のみに作用する傾斜面を設けたことを特徴とする請求項３記載のダイヤフラムポンプ。

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