JP5735373B2

JP5735373B2 - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP5735373B2
Application number: JP2011170730A
Authority: JP
Inventors: 一毅板原
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP2013036349A

Description

本発明は、血圧計や家電製品等に流体を加圧または減圧するための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、マウンターの底部に取り付けられたモータと、このモータのマウンター内に臨む出力軸に軸着されたクランクと、このクランクの出力軸から偏位した部位に傾斜した状態で一端部が固定された駆動軸と、この駆動軸の他端部に中央部が枢支され駆動軸の回転にともなって揺動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子に取り付けられポンプ室を形成するダイヤフラム部を有するダイヤフラムとを備え、モータの駆動によってクランクが回転し、駆動軸が傾斜方向を変えながら回転することにより、駆動子が揺動動作してポンプ室が拡縮動作することでポンプ作用を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２３０７６１号公報

上述したような従来のダイヤフラムポンプにおいては、モータをマウンターの底部にねじによって固定する構造であるため、固定するためのねじが必要になり部品点数を削減することができないという問題があった。また、ねじ止めによってモータをマウンターに取り付けるため、取付作業の自動化を導入することが難しいといった問題もある。

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、部品点数の削減を図り、かつモータの取付作業時における自動組立の導入を容易にすることにある。

この目的を達成するために、本発明は、駆動源としてのモータと、このモータの出力軸と一体的に回転するクランクと、このクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記吸入通路に設けられ前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路に設けられ吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記モータが取り付けられる弾性変形可能な筒状のマウンターを備え、このマウンターに、前記モータが嵌入されることにより当該モータの外周部に形成された凹部と係合する突起を設けたものである。

本発明は、前記発明において、前記マウンターに、前記マウンターの突起に前記モータの凹部が係合するときに前記モータの天井部が突き当たる突当面を設けたものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記モータは、筒状のヨークと、このヨークの内面に取り付けられた永久磁石と、この永久磁石に囲まれ前記出力軸に軸着されたロータとを備え、前記凹部は、前記ヨークに前記永久磁石を圧入するとき、当該永久磁石を所定の位置に係止する突当部を設けるために形成される凹部であることを特徴とするものである。

本発明によれば、モータをマウンター内に嵌入させ、マウンターを弾性変形させながら凹部に突起を係合させることにより、モータをマウンターに取り付けることができるため、モータをマウンターに取り付けるためのねじが不要になる。また、モータをマウンター内に嵌入させた状態で、モータをマウンターの軸線方向に沿って略直線状に移動させることにより、モータをマウンターに取り付けることができるため、モータの取付作業時における自動組立の導入が容易になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、モータをマウンター内に嵌入させ、モータの天井部が突当面に突き当てられると凹部に突起が係合するので、モータの取付けが確実かつ容易になるとともに、モータの取付作業時における自動組立の導入が容易になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、ヨークに永久磁石を取り付けるときに当該永久磁石を係止する突当部を形成するのと同時に形成される凹部を利用するため、新たにモータに凹部を形成するための作業が不要になる。

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モータの断面図である。本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるマウンターを示し、同図（Ａ）は底面側から視た斜視図、同図（Ｂ）は底面図である。本発明の第２の実施の形態を示すダイヤフラムポンプの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプを実際に使用する際の上・下とは必ずしも一致するものではない。
〔実施の形態１〕

先ず、図１ないし図３を用いて、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、平面視が円形を呈する駆動源としてのモータ２を備えている。モータ２は、図２に示すように下方が開口したキャップ状のヨーク３と、ヨーク３の開口を閉塞する底板４とによって形成されたモータハウジング５を備えている。ヨーク３の筒部の上部の外周面には、押し込み加工によってヨーク３の内側に向かって突当部３ａを突設するとき、同時に形成される凹部７が円周方向に複数個設けられている。これら複数個の凹部７は矢印Ａ方向の位置（図中高さ方向の位置）が互いに同一の位置に位置付けられている。６はヨーク３の内周面に取り付けられた永久磁石であって、ヨーク３に下方から圧入され上端面６ａが突当部３ａに係止されることによりヨーク３の所定の位置に取り付けられる。

８は出力軸であって、ヨーク３の天井部の中央部に設けた開口に固定された軸受９と、底板４の中央部に固定された軸受１０とによって回転自在に支持されている。底板４の中央部には、軸受１０の軸受孔を閉塞し出力軸８の非駆動端８ａを係止するスラスト受け４ａが設けられており、出力軸８の駆動端部８ｂが軸受９から上方に向かって突出している。出力軸８の中央部には、永久磁石６に対して一定の間隔をおいて対向するロータ１２が軸着されており、ロータ１２の下方には整流子１３が軸着されている。

図１において、１５は樹脂によって上方が開口し、底部１５ａと筒部１５ｂとによって略有底円筒状に形成されたマウンターであって、底部１５ａの中央部に軸孔１５ｃが設けられている。マウンター１５は、図３（Ａ）に示すように底部１５ａを挟んで反対側に延設され、筒部１５ｂと同じ径に形成された円筒状のモータ保持部１６が一体に設けられている。

このモータ保持部１６の内径は、モータ２の外径よりもわずかに大きく形成されている。このモータ保持部１６の内周面には、上述したモータ２の凹部７が係合する突起１６ａがモータ保持部１６の中心方向（半径方向）に向かって複数突設されている。このモータ保持部１６は、後述するようにモータ２を嵌入させる際に、突起１６ａに凹部７が係合するときに弾性変形する。

この突起１６ａと底部１５ａの突当面としての下面１５ｄとの間隔Ｄ（図３（Ａ）参照）は、モータ２のヨーク３の天井部３ｂと凹部７との間隔Ｄ（図２参照）と同じ長さに設定されている。したがって、後述するように、モータ２をモータ保持部１６内に嵌入させた際、モータ２の天井部３ｂがマウンター１５の底部１５ａの下面１５ｄ（モータ保持部１６の天井面）に突き当たると、モータ保持部１６の突起１６ａにモータ２の凹部７が係合する。

マウンター１５の筒部１５ｂには、図３に示すように円周方向に等角度（１２０°）をおいて上下方向に延在する三本の溝１７がモータ保持部１６にまで延設されている。これら三本の溝１７によって、モータ保持部１６は円周方向に三つに分割されるため、突起１６ａに凹部７が係合するときに、モータ保持部１６が弾性変形し易くなる。

図１において、２０は略円柱状に形成されたクランクであって、中央部にモータ２の出力軸８の駆動端部８ｂが固定され、出力軸８と一体的に回転する。２１は駆動軸であって、下端部がクランク２０の駆動端部８ｂが取り付けられた部位から偏心した部位に傾斜した状態で取り付けられている。

２３は中央部に非貫通穴２３ａが設けられた駆動体であって、上端部に平面視における円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて、非貫通穴２３ａと直交する方向に突設された三つの駆動子２３ｂ（二つの駆動子２３ｂは図示せず）が一体に設けられている。これら駆動子２３ｂは揺動端部側に向かっていずれも同じ角度だけ下方にわずかに傾斜するように形成され、各揺動端部にはダイヤフラム部取付孔２３ｃが設けられている。

この駆動体２３は、非貫通穴２３ａに駆動軸２１の上部が嵌挿されることにより、この駆動軸２１に回転自在に枢支されており、モータ２を駆動させることによりクランク２０を回転させると、駆動軸２１が傾斜方向を変えながら回転し、この駆動軸２１を介して三つの駆動子２３ｂの揺動端部が順次上下方向に揺動する。

２５は逆有底円筒状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、天井部に円筒状に形成された三つの保持筒２５ａが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて一体に設けられている。

２６はゴム等の柔軟性を有する材料によって略円板状に形成されたダイヤフラムであって、薄肉状に形成された三つのダイヤフラム部２６ａが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。このダイヤフラム部２６ａの下部にはピストン部２６ｂが一体に設けられ、ピストン部２６ｂの下端には細径部２６ｃが一体に設けられている。

２７は略円板状に形成されたバルブホルダーであって、外周縁に円筒部２７ａが一体に立設され、この円筒部２７ａの内周縁には、吸入通路としての三組の吸入孔２７ｂ（二組の吸入孔２７ｂは図示せず）が円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて形成されている。また、このバルブホルダー２７の中央部には、係合凸部２７ｃが一体に立設されており、この係合凸部２７ｃの周りには、吐出通路としての三組の吐出孔２７ｄ（二組の吐出孔２７ｄは図示せず）が円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられているとともに、仕切壁２７ｅが円筒部２７ａと同心円上に一体に立設されている。

図１において、２８は吸入孔２７ｂを開閉するアンブレラ状に形成された吸入用弁体であって、後述するポンプ室３２から吸入孔２７ｂへの流体の逆流を規制する。２９は係合凸部２７ｃに取り付けられ吐出孔２７ｄを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出口３０ｃからポンプ室３２への流体の逆流を規制する。

３０は逆有底円筒状に形成された蓋体であって、外周縁に円筒部３０ａが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部３０ａと同心円上の平面視リング状の仕切壁３０ｂが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体３０の天井部の中央部には、吐出口３０ｃが形成された吐出用筒部３０ｄが一体に立設されており、天井部の周縁の一部には、吸入口３０ｅが形成された吸入用筒部３０ｆが一体に立設されている。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプの組立方法について説明する。図１において、予め、バルブホルダー２７に吸入用弁体２８を取り付けるとともに、係合凸部２７ｃに吐出用弁体２９を取り付け、このバルブホルダー２７に蓋体３０を重ねて溶着等により密閉し、バルブホルダー組立体３３を形成する。この状態で、互いの円筒部２７ａ，３０ａが対向するとともに、互いの仕切壁２７ｅ，３０ｂが対接し、吸入孔２７ｂと吸入口３０ｅとが連通され、吐出孔２７ｄと吐出口３０ｃとが連通される。

次いで、マウンター１５のモータ保持部１６内にモータ２を嵌入させ、モータ２をマウンター１５の軸線方向（矢印Ａ方向）に向かって移動させるように圧入させながら押し込む。モータ保持部１６を弾性変形させながら、モータ２の駆動端部８ｂ側の端面である天井部３ｂをマウンター１５の底部１５ａの下面１５ｄ（モータ保持部１６の天井面）に突き当てると、モータ保持部１６の突起１６ａにモータ２の凹部７が係合する。この係合によって、出力軸８の駆動端部８ｂが軸孔１５ｃからマウンター１５内に臨むようにして、モータ２がマウンター１５の底部１５ａに取り付けられる。次いで、駆動軸２１の下端部をクランク２０に固定し、このクランク２０を出力軸８の駆動端部８ｂに軸着する。

このように、モータ２をマウンター１５の底部１５ａに取り付けるのに、従来必要としていたねじが不要になる。また、モータ２をマウンター１５のモータ保持部１６内に嵌入させた状態で、モータ２をマウンター１５の軸線方向に沿って略直線状に移動させることにより、モータ２をマウンター１５に取り付けることができるため、モータ２の取付作業時における自動組立の導入が容易になる。また、永久磁石６をヨーク３に圧入する際に永久磁石６を所定の位置に係止するための突当部３ａを形成する凹部７を利用するため、新たにモータ２に凹部７を形成するための作業が不要になる。

また、モータ２をモータ保持部１６に取り付ける際、モータ２の天井部３ｂをマウンター１５の底部１５ａの下面１５ｄに突き当てると、モータ２の凹部７にモータ保持部１６の突起１６ａが係合する。このため、モータ２の凹部７にモータ保持部１６の突起１６ａを確実かつ容易に係合させることができるため作業性が向上し、かつモータ２の取付作業時における自動組立の導入が容易になる。

次いで、ダイヤフラム２６のダイヤフラム部２６ａのそれぞれをダイヤフラムホルダー２５の各保持筒２５ａ内に挿入して、ダイヤフラム２６をダイヤフラムホルダー２５上に載置する。この状態で、各ピストン部２６ｂの細径部２６ｃを駆動体２３の各駆動子２３ｂの取付孔２３ｃに取り付けることにより、駆動体２３とダイヤフラム２６がダイヤフラムホルダー２５に組み付けられ、ダイヤフラムホルダー組立体３４が形成される。

このダイヤフラムホルダー組立体３４にバルブホルダー組立体３３を重ね、ポンプ組立体３５を形成する。この状態で、バルブホルダー２７とダイヤフラム２６の各ダイヤフラム部２６ａとによって、三つのポンプ室３２（二つのポンプ室３２は図示せず）が形成され、各ポンプ室３２にバルブホルダー２７の三組の吐出孔２７ｄおよび吸入孔２７ｂのそれぞれが対応する。次いで、このポンプ組立体３５をマウンター１５の上方から降下させ、駆動体２３の非貫通穴２３ａに駆動軸２１の上部を嵌挿させながら、マウンター１５上にポンプ組立体３５を載置する。

この状態で、マウンター１５の溝１７内を挿通させたばね（図示せず）により、ポンプ組立体３５とマウンター１５とを一体化することにより、マウンター１５、ダイヤフラムホルダー２５、ダイヤフラム２６、バルブホルダー２７および蓋体３０が積層状態に一体化されてダイヤフラムポンプ１が形成される。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１におけるポンプ作用について説明する。モータ２を駆動し、出力軸８を介してクランク２０を回転させると、駆動体２３の三つの駆動子２３ｂのそれぞれの揺動端部が順次上下方向に揺動する。一つ目の駆動子２３ｂの揺動端部が下方に移動すると、ピストン部２６ｂを介して一つ目のポンプ室３２が拡張するので、そのポンプ室３２内のエアーが負圧状態になる。

したがって、吸入用弁体２８による吸入孔２７ｂの閉塞が解除され吸入孔２７ｂが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体３０の吸入口３０ｅを通って吸入されたエアーは、一つ目のポンプ室３２内に流入する。

次に、拡張した一つ目のポンプ室３２の駆動子２３ｂの揺動端部が上方に移動すると、一つ目のポンプ室３２は収縮するから、一つ目のポンプ室３２内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２９による吐出孔２７ｄの閉塞が解除され吐出孔２７ｄが開放されるから、一つ目のポンプ室３２内のエアーは吐出孔２７ｄから吐出口３０ｃを通って、エアーチューブ等に接続された加圧対象物（いずれも図示せず）に供給される。

さらに、出力軸８を介してクランク２０が回転し、二つ目の駆動子２３ｂの揺動端部が下方に移動することにより二つ目のポンプ室３２が拡張するので、そのポンプ室３２内のエアーが負圧状態になる。したがって、外部の大気から蓋体３０の吸入口３０ｅを通って吸入されたエアーは、拡張した二つ目のポンプ室３２内に流入する。

次に、拡張した二つ目のポンプ室３２の駆動子２３ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室３２は収縮するから、ポンプ室３２内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２９による吐出孔２７ｄの閉塞が解除され吐出孔２７ｄが開放されるから、二つ目のポンプ室３２内のエアーは吐出孔２７ｄから吐出口３０ｃを通って、エアーチューブ等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸８を介してクランク２０が回転し、三つ目の駆動子２３ｂの揺動端部が下方に移動することにより三つ目のポンプ室３２が拡張するので、そのポンプ室３２内のエアーが負圧状態になる。したがって、外部の大気から蓋体３０の吸入口３０ｅを通って吸入されたエアーは、拡張した三つ目のポンプ室３２内に流入する。

次に、拡張した三つ目のポンプ室３２の駆動子２３ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室３２は収縮するから、ポンプ室３２内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体２９による吐出孔２７ｄの閉塞が解除され吐出孔２７ｄが開放されるから、三つ目のポンプ室３２内のエアーは吐出孔２７ｄから吐出口３０ｃを通って、エアーチューブ等に接続された加圧対象物に供給される。このように、三つ目のポンプ室３２が順次拡縮動作をするので、吐出口３０ｃから加圧対象物に対して脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。
〔実施の形態２〕

次に、図４を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態が上述した第１の実施の形態と異なる点は、マウンター１５に底部１５ａが設けられてなく、マウンター１５は上下が共に開放された円筒状に形成されている点にある。このような構成において、モータ２をマウンター１５に取り付けるには、上述した第１の実施の形態と同様に、モータ２をマウンター１５の下方側からマウンター１５内に嵌入させる。

次いで、モータ２を矢印Ａ方向へ移動させながら圧入することにより、マウンター１５が弾性変形しながらモータ２の凹部７がマウンター１５の突起１６ａに係合され、モータ２がマウンター１５に取り付けられる。この第２の実施の形態においても、上述した第１の実施の形態と同様に、モータ２をマウンター１５に取り付けるためのねじが不要になるとともに、モータ２を矢印Ａ方向に略直線状に移動させるだけでマウンター１５に取り付けることができるため、モータ２の取付作業時における自動組立の導入が容易になる。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室３２を三つ備えた、いわゆる三気筒の例を挙げたが、二気筒以下または四気筒以上のダイヤフラムポンプに適用できることは勿論である。また、吸入用弁体２８および吐出用弁体２９をダイヤフラム２６と別体に設けた例を説明したが、ダイヤフラム２６に一体に形成されたものでもよい。また、モータ保持部１６およびマウンター１５を円筒状に形成したが、モータ２の平面視における形状に対応させて楕円筒状としたり、角筒状としてもよく、要はモータ２がモータ保持部１６またはマウンター１５内に嵌入する形状であればよい。また、本実施の形態においては、マウンター１５の突起１６ａに係合する凹部７を、ヨーク３に永久磁石６を取り付けるとき、当該永久磁石６を係止する突当部３ａを設けるために形成される凹部を利用したが、これに限定されずヨーク３に形成される他の凹部を利用してもよいことは勿論である。さらに、本実施の形態においては、駆動軸２１の一端部がクランク２０に固定され、他端部が駆動体２３の非貫通穴２３ａに枢支された構造としているが、駆動軸の一端部をクランクに枢支し、他端部を駆動体に固定した構造としてもいいし、駆動軸の中央部を駆動体に固定し、上下端をダイヤフラムホルダーとクランクとのそれぞれに枢支する構造としてもいいし、駆動軸自体を駆動体と一体形成したものでもよく、種々の設計変更が可能であり、要はクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムとが備えられていればよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、３…ヨーク、３ａ…突当部、３ｂ…天井部、６…永久磁石、７…凹部、８…出力軸、１２…ロータ、１５…マウンター、１５ａ…底部、１５ｄ…下面（突当面）、１６…モータ保持部、１６ａ…突起、２０…クランク、２１…駆動軸、２３…駆動体、２３ｂ…駆動子、２５…ダイヤフラムホルダー、２６…ダイヤフラム、２６ａ…ダイヤフラム部、２７…バルブホルダー、２８…吸入用弁体、２９…吐出用弁体、３０…蓋体、３２…ポンプ室、３３…バルブホルダー組立体、３４…ダイヤフラムホルダー組立体、３５…ポンプ組立体。

Claims

駆動源としてのモータと、このモータの出力軸と一体的に回転するクランクと、このクランクの回転にともなって往復動する駆動子を有する駆動体と、この駆動体の駆動子の往復動によって拡縮するポンプ室を形成するダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記吸入通路に設けられ前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路に設けられ吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
前記モータが取り付けられる弾性変形可能な筒状のマウンターを備え、このマウンターに、前記モータが嵌入されることにより当該モータの外周部に形成された凹部と係合する突起を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記マウンターに、前記マウンターの突起に前記モータの凹部が係合するときに前記モータの天井部が突き当たる突当面を設けたことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
前記モータは、筒状のヨークと、このヨークの内面に取り付けられた永久磁石と、この永久磁石に囲まれ前記出力軸に軸着されたロータとを備え、
前記凹部は、前記ヨークに前記永久磁石を圧入するとき、当該永久磁石を所定の位置に係止する突当部を設けるために形成される凹部である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。