JP5513066B2 - 往復動ポンプ及び逆止弁 - Google Patents

Description

本発明は、駆動手段により往復動部材を往復動させて、タンク等から配管及び吸入弁を介してポンプ室内に液体を導入し、吐出弁及び配管を介してポンプ室から液体を吐出する往復動ポンプ及びこれに用いられる逆止弁に関する。

従来、ダイアフラム等の往復動を利用した往復動ポンプには、搬送する液体の逆流などを防止するために、液体の流通経路を開閉可能なバルブボール等の弁体を備えた逆止弁が吸入弁及び吐出弁として用いられている（特許文献１）。一方、電磁ポンプ等の往復動ポンプでは、より高精度化及び小型化が求められている。しかし、ポンプの小型化は、必然的にポンプ室の容積変化量の減少につながるため、如何に効率の良いポンプ動作を実現するかが課題となる。ポンプの効率向上には、吸込弁及び吐出弁のチャッキ性向上を図ることが有効である。

特開平０９−２０３３８０号公報

本発明は、より高精度化及び小型化が図れる往復動ポンプを提供することを目的とする。
また、本発明は、より高精度化及び小型化が図れる往復動ポンプに適した逆止弁を提供することを他の目的とする。

本発明に係る往復動ポンプは、ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によって吸入弁を介してポンプ室内に液体を導入し吐出弁を介して前記ポンプ室から液体を吐出する往復動ポンプであって、前記吸入弁及び前記吐出弁は、液体の流通経路を有する本体部と、前記本体部の前記流通経路の入口側に設けられ、前記液体を通過させる孔が形成された弁座部と、前記本体部内に設けられ、前記弁座部の前記孔を開閉可能な弁体と、前記本体部内に設けられ、前記弁体を前記弁座部の前記孔に押し付けるバネとを備え、前記バネには、表面外周部に前記本体部の内壁方向に突出する突起が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る往復動ポンプによれば、吸入弁及び吐出弁にバネを使用することにより、吸入工程及び吐出工程におけるチャッキ性が向上し、ポンプの効率を向上させることができるので、ポンプの小型化が可能となる。

本発明に係る往復動ポンプにおいて、前記バネは、樹脂製であることが好ましく、これにより、金属腐食性の薬液の移送にも問題無く使用することができる。

本発明に係る往復動ポンプにおいて、前記吸入弁及び前記吐出弁は、前記ポンプヘッドからポンプヘッドの中心軸方向に突出した状態で互いに並列して接続されていることが好ましく、このように、前記吸入弁及び前記吐出弁が前記ポンプヘッドから突出した状態で互いに並列して接続されることにより、上記中心軸と直交する方向への出っ張りがなく、全体がコンパクトであり、他の機器への取付自由度が高くなるという利点がある。

本発明に係る逆止弁は、液体の流通経路を有する本体部と、前記本体部の前記流通経路の入口側に設けられ、前記液体を通過させる孔が形成された弁座部と、前記本体部内に設けられ、前記弁座部の前記孔を開閉可能な弁体と、前記本体部内に設けられ、前記弁体を前記弁座部の前記孔に押し付けるバネとを備える逆止弁であって、前記バネには、表面外周部に前記本体部の内壁方向に突出する突起が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る逆止弁によれば、バネの表面外周部に突起を形成することにより、本体部の内壁との摺動抵抗を削減することが出来る。

本発明によれば、より高精度化及び小型化が図れる往復動ポンプを提供することができる。また、より高精度化及び小型化が図れる往復動ポンプに適した逆止弁を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る往復動ポンプを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁及びその近傍を示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁に使用されるバネを示す平面図、（ｂ）は、本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁に使用されるバネを示す正面図である。 本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁に使用されるバネを示す斜視図である。

次に、本発明の一実施形態に係る往復動ポンプ及び逆止弁について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係る往復動ポンプは、電磁駆動手段により駆動軸及びダイアフラムを往復動させて、タンク等から配管及び吸入弁を介してポンプ室内に液体を導入し、吐出弁及び配管を介してポンプ室から液体を吐出するダイアフラムポンプである。図１は、本実施形態に係るダイアフラムポンプを示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。本実施形態に係るダイアフラムポンプ１は、液体の流入路及び流出路が形成されているポンプヘッド２と、ポンプヘッド２の背面側に取り付けられ、ダイアフラムポンプ１を駆動する電磁駆動部４とを備えている。

ポンプヘッド２は、電磁駆動部４が取り付けられる取付部１１が形成されると共に、後述するポンプ室１５と連通する流路１２ａ、１２ｂが形成されたポンプヘッド本体１０と、ポンプヘッド本体１０の流路１２ａと連通するようにポンプヘッド本体１０の正面側に取り付けられた吸入弁ユニット２０と、ポンプヘッド本体１０の流路１２ｂと連通するようにポンプヘッド本体１０の正面側において吸入弁ユニット２０と並列して取り付けられた吐出弁ユニット３０とを備えて構成されている。ポンプヘッド本体１０の取付部１１には、後述する電磁駆動部４のダイアフラム５０と共にポンプ室６を形成する凹部１３が形成されている。

吸入弁ユニット２０は、ポンプ本体１０の流路１２ａを介してポンプ室６と連通するように設けられた逆止弁２１と、逆止弁２１を支持すると共に、ポンプヘッド本体１０の正面側に取り付けるためのネジが形成された継手２２と、継手２２の先端部に取り付けられた配管接続用のナット２３とにより構成されている。吐出弁ユニット３０は、吸入弁ユニット２０と同様に構成されており、ポンプ本体１０の流路１２ｂを介してポンプ室６と連通するように設けられた逆止弁３１と、逆止弁３１を支持すると共にネジが形成された継手３２と、配管接続用のナット３３とにより構成されている。これら吸入弁ユニット２０及び吐出弁ユニット３０は、Ｏリング２４、３４を介してポンプヘッド１０の正面側にそれぞれ取り付けられている。

図３は、本実施形態に係るダイアフラムポンプ１の逆止弁２１、３１及びその近傍を示す部分拡大断面図である。ここで、逆止弁３１は、逆止弁２１と同様の構成であるため、説明を省略し、逆止弁２１についてのみ説明する。逆止弁２１は、流通する液体の流路を有する本体部２５と、本体部２５の流路の入口側に設けられ、液体を通過させる孔２６ａが形成された弁座部２６と、弁座部２６の孔２６ａを閉塞可能な大きさからなる球状の弁体２７と、弁体２７を弁座部２６に押し付けて所定の背圧を確保するバネ２８とにより構成されている。本体部２５及び弁座部２６は、弁体２７が僅かに移動できるような筒状空間を形成し、この筒状空間に弁体２７及びバネ２８を収容している。本体部２５には、この筒状空間における過度な弁体２７の移動を規制するために、流路の出口側から内側に突出した規制部２５ａが形成されている。

図４は、本実施形態に係るダイアフラムポンプ１の逆止弁２１に使用されるバネ２８を示す平面図及び正面図であり、図５は、同バネ２８を示す斜視図である。逆止弁２１のバネ２８は、環状の上端部２８ａ及び下端部２８ｂと、これら上端部２８ａ及び下端部２８ｂを連結する螺旋状の連結部２８ｃとにより構成され、これらがバネ材として適した樹脂によって一体に形成されている。バネ２８に適した樹脂としては、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等が使用可能である。バネ２８の上端部２８ａ及び下端部２８ｂには、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、表面から外側に突出した複数の突起２９が、外周表面上に約４５度の間隔を置いて形成されている。バネ２８の連結部２８ｃには、図４（ｂ）及び図５に示すように、表面から外側に突出した複数の突起２９が、螺旋状の外周表面上に約１８０度の間隔を置いて形成されている。このように形成されたバネ２８は、上端部２８ａ、下端部２８ｂ及び連結部２８ｃに形成された突起２９が本体部２５の内壁と点で接触するように、本体部２５及び弁座部２６により形成された筒状空間に収容されている。

電磁駆動部４は、図１に示すように、筒状のフレーム４０と、フレーム４０に固定された固定部５０と、固定部５０に対して可動する可動部６０と、この可動部６０を磁気力によって駆動する電磁コイル７０と、フレーム４０の前面４０ａに装着されたダイアフラム８０とを備えて構成されている。また、電磁駆動部４は、コネクタ７及び導線８を介して電源（図示せず）及び制御機器（図示せず）と接続される。

ダイアフラム８０は、可撓性を有し、フレーム４０の前面４０ａにポンプヘッド本体１０が取付部１１を介してに取り付けられた際に、その周縁部がフレーム４０の前面４０ａとポンプヘッド本体１０の取付部１１とに挟持され、その前面がポンプヘッド本体１０の凹部１３と共にポンプ室６を形成する。また、ダイアフラム８０は、可動部６０を構成する棒状のプランジャ６１の先端部に、ダイアフラム連結体６２を介して結合されている。プランジャ６１は、固定部５０を構成する固定スリーブ５１の中心孔にスラスト軸受５２を介して軸方向に移動自在に支持されている。プランジャ６１の後端には、プランジャコア６３が固定されている。このプランジャコア６３は、スラスト軸受５３を介して固定部５０に軸方向に移動自在に支持されている。プランジャコア６３の前面は固定スリーブ５１の後端面と所定の隙間を介して対向している。固定スリーブ５１の内周面とプランジャ６１の外周面との間には、戻しばね６４が設けられている。この戻しばね６４がプランジャコア６３の前面と固定スリーブ５１との間に装着されることにより、プランジャコア６３を介してプランジャ６１を常時後ろ側に付勢している。プランジャコア６３の前面には衝撃吸収用のＯリング（図示せず）が装着されている。これらプランジャ６１、ダイアフラム連結体６２、プランジャコア６３、戻りバネ６４及びＯリングにより可動部６０が構成されている。

固定部５０は、プランジャ６１を支持する固定スリーブ５１と、この固定スリーブ５１からプランジャコア６３にかけてこれらを取り囲むように設けられたコイルホルダ５４とを備えて構成されている。コイルホルダ５４には電磁コイル７０が装着されている。

次に、このように構成されたダイアフラムポンプ１の動作について説明する。まず、図示しない電源及び制御機器を操作することにより、電磁駆動部４に通電させる。電磁駆動部４の電磁コイル７０に通電すると、プランジャコア６３が電磁力によって前進し、電磁コイル７０の通電を中止すると、戻しばね６４のばね力によってプランジャ６１が後退する。この際、制御機器によって電磁コイル７０の通電周波数がコントロールされることにより、プランジャ６１の往復動作の周波数がコントロールされる。

プランジャ６１と共にダイアフラム８０が後退する吸入ストロークでは、ポンプ室６内が負圧状態となるため、吸入弁ユニット２０の逆止弁２１が開くと共に、吐出弁ユニット３０の逆止弁３１が閉じ、図示しないタンクから継手２２、逆止弁２１及びポンプヘッド本体１０の流路１２ａを介してポンプ室６に液体が流入される。次に、プランジャ６１と共にダイアフラム８０が前進する吐出ストロークでは、ポンプ室６及びポンプヘッド本体１０の流路１２ｂ内の液圧が逆止弁３１のバネ２８によって付与されている背圧よりも大きくなるため、吸入弁ユニット２０の逆止弁２１が閉じると共に、吐出弁ユニット３０の逆止弁３１が開き、ポンプ室６内の液体がポンプヘッド本体１０の流路１２ｂ、逆止弁３１及び継手３２を介して、図示しない吐出側ホースに吐出される。ここで、逆止弁２１、３１の開閉は、液圧又はバネ２８のバネ力などにより弁体２７を介してバネ２８が伸縮し、弁座部２６の孔２６ａが解放又は閉塞されることにより行なわれる。

以上の本実施形態に係るダイアフラムポンプによれば、逆止弁２１、３１にバネ２８を使用しているため、吸入工程及び吐出工程におけるチャッキ性が向上し、ポンプ効率を向上させることができるので、ポンプの小型化が可能である。しかも、バネ２８は、樹脂製であり、金属腐食性の薬液の移送にも問題無く使用することができる。
また、このような吸入弁ユニット２０及び吐出弁ユニット３０にチャッキ弁を使用し、しかもバネ２８が樹脂製であると、往復動による摺動抵抗によるチャッキ性の悪化や摩耗の問題が生じる可能性があるが、本実施形態に係るダイアフラムポンプによれば、バネ２８の外周に突起２９が形成されているので、摺動抵抗を削減することが出来る。

なお、本実施形態においては、吸入弁ユニット２０及び吐出弁ユニット３０が、ポンプヘッド２の前面に、ポンプヘッド２及びこれと同軸配置された電磁駆動部４の中心軸方向に平行に突設され、且つポンプヘッド２及び電磁駆動部４の外形をそれらの軸方向に延長させたときに、その延長させた外形の範囲内に収まっている。このため、上記中心軸と直交する方向への出っ張りがなく、全体がコンパクトであり、他の機器への取付自由度が高くなるという利点がある。

本実施形態に係る往復動ポンプにおいて、往復動ポンプは、ダイアフラムポンプであるとしたが、これに限定されるものでなく、ベローズポンプやチューブフラムポンプなどの往復動ポンプであっても良い。

１ ダイヤフラムポンプ、２ ポンプヘッド、４ 電磁駆動部、６ ポンプ室、１０ ポンプヘッド本体、２０ 吸入弁ユニット、２１ 逆止弁、２５ 本体部、２６ 弁座部、２７ 弁体、２８ バネ、２９ 突起、３０ 吐出弁ユニット、３１ 逆止弁、８０ ダイアフラム

Claims (4)

1. ポンプ室に臨む往復動部材の往復動によって吸入弁を介してポンプ室内に液体を導入し吐出弁を介して前記ポンプ室から液体を吐出する往復動ポンプであって、
   前記吸入弁及び前記吐出弁は、液体の流通経路を有する本体部と、前記本体部の前記流通経路の入口側に設けられ、前記液体を通過させる孔が形成された弁座部と、前記本体部内に設けられ、前記弁座部の前記孔を開閉可能な弁体と、前記本体部内に設けられ、前記弁体を前記弁座部の前記孔に押し付けるバネとを備え、
   前記バネの表面外周部には、前記本体部の内壁と接触可能な突起が前記本体部の内壁方向に向けて突出して形成されていることを特徴とする往復動ポンプ。
2. 前記バネは、樹脂製であることを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ。
3. 前記吸入弁及び前記吐出弁は、前記ポンプヘッドからポンプヘッドの中心軸方向に突出した状態で互いに並列して接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の往復動ポンプ。
4. 液体の流通経路を有する本体部と、前記本体部の前記流通経路の入口側に設けられ、前記液体を通過させる孔が形成された弁座部と、前記本体部内に設けられ、前記弁座部の前記孔を開閉可能な弁体と、前記本体部内に設けられ、前記弁体を前記弁座部の前記孔に押し付けるバネとを備える逆止弁であって、
   前記バネの表面外周部には、前記本体部の内壁と接触可能な突起が前記本体部の内壁方向に向けて突出して形成されていることを特徴とする逆止弁。

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