JP5775703B2

JP5775703B2 - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP5775703B2
Application number: JP2011034540A
Authority: JP
Inventors: 深美　正; 正深美
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: JP2012172577A

Description

本発明は、給湯器等の加圧対象物に流体を供給するダイヤフラムポンプに関するものである。

従来では、吸入口および排気口を有する給湯器等の加圧対象物にダイヤフラムポンプ等から圧力を加圧した場合、ダイヤフラムポンプを停止させた後も加圧対象物内に圧力が残っており、加圧対象物と大気圧が平衡状態になるまで排気口から流体が流出するため、ダイヤフラムポンプと加圧対象物との間に、ダイヤフラムポンプを停止させた後に瞬時に圧力を減少させるための特許文献１に示すような加圧調整器を必要としていた。すなわち、従来の電動式エアーポット１０１は、図４に示すように、給湯器１０２にエアーを供給するダイヤフラムポンプ１０３、このダイヤフラムポンプ１０３の電源１０４、この電源１０４をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ１０５からなる構成の他に、給湯器１０２とダイヤフラムポンプ１０３との間に特許文献１に記載されたような加圧調整器１０６を必要としていた。

特開平１−２３２９３０号公報

上述したように、従来のダイヤフラムポンプにおいては、ダイヤフラムポンプとは別体に加圧調整器を必要とするため、加圧対象物にダイヤフラムポンプだけではなく加圧調整器を組み込もうとすると組立作業が煩雑となるばかりでなく、加圧対象物も大型化し、部品点数も増加するため高価になるといった問題があった。

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、その目的は、組立を容易とし、かつダイヤフラムポンプが組み込まれる加圧対象物の小型化と製造コストの低減を図ることにある。

この目的を達成するために、本発明は、ダイヤフラムによって形成され膨張・収縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入させ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当該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当該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用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記吐出通路から吐出された流体を吸入する吸入口と、出口およびこの吐出口に隣接した排出口を有する容器と、前記吸入口と吸入口弁座を介して連通する空間と、この空間と前記吐出口とを連通させる連通路が設けられ、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されているときは、排出口弁座を閉じ前記吐出口から流体を加圧対象物に供給する弁体とを備え、前記弁体は、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されていないときは、前記吐出口と前記排出口とを連通させ前記吐出口を大気圧に戻すものである。

本発明は、前記発明において、前記弁体は、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されていないときは、前記吸入口弁座を閉じ前記吸入口と前記吐出口および前記排出口との間を遮断するものである。

本発明は、前記発明のうちのいずれかの発明において、前記弁体を、前記吸入口弁座に圧接する弁本体と、この弁本体を前記容器に支持する支持部とによって一体に形成し、前記弁本体の厚みを前記支持部の厚みよりも厚く形成したものである。

本発明は、前記発明のうちのいずれかの発明において、前記ダイヤフラムを支持するダイヤフラムホルダーと、前記ダイヤフラムと共にポンプ室を形成する隔壁体と、この隔壁体を覆い前記吸入口が設けられた蓋体とを備え、前記蓋体と前記容器とで前記弁体を挟持し、前記ダイヤフラムホルダー、隔壁体、蓋体および容器が積層状態で一体化されているものである。

本発明によれば、吸入口に流体が供給されていないとき、即時に加圧対象物を大気圧に戻す急排機能をダイヤフラムポンプ自体に備えたことにより、加圧対象物へのダイヤフラムポンプの組込み作業が容易になるとともに、ダイヤフラムポンプが組み込まれる加圧対象物を小型化することができる。

本発明によれば、吸入口に流体が供給されていないとき、吸入口への流体の逆流を防止する機構をダイヤフラムポンプ自体に備えたことにより、加圧対象物へのダイヤフラムポンプの組込み作業が容易になるとともに、ダイヤフラムポンプが組み込まれる加圧対象物を小型化することができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、弁本体の剛性を高くすることにより、弁本体が吸入口弁座に圧接したときのひずみを小さくすることができるので弁体による吸入口の密閉性が向上する。このため、吸入口への逆流をより一層確実に防止することができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、蓋体に吸入口を形成し、この蓋体が吸入口と吸入口弁座を介して連通する空間を形成するための吸入口容器をも兼用するため、部品点数が削減され製造コストの低減を図ることができるとともに装置の小型化も図ることができる。

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いて、吐出通路から吸入口に流体が供給されている状態を示す断面図である。本発明に係るダイヤフラムポンプを用いた自動給湯器の構成図である。従来のダイヤフラムポンプを用いた自動給湯器の構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１に、全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、上方が開口され平面視四角形の底部を有する有底筒状に形成されたケース２と、このケース２の底部の外側に固定されたモータ３とを備えており、このモータ３の出力軸３ａはケース２の底部の孔からケース２内に突出され、突出端部にはクランク台４が軸着されている。

５は下部がクランク台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一対の駆動子８，８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８，８の先端部にはダイヤフラム部取付孔９，９が設けられている。

１０は下方が開口され平面視四角形の上板を有する有底筒状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、上板には平面視において円周方向に互いに１８０°間隔をおいた二つの保持孔１１，１１が設けられており、ケース２の上部開口端に載置されている。１５はダイヤフラムであって、ダイヤフラムホルダー１０の保持孔１１，１１に挿入される平面視において円周方向に互いに１８０°間隔をおいた二つのダイヤフラム部１６，１６が設けられている。

これらダイヤフラム部１６，１６の下部には、ピストン１７，１７が設けられており、各ピストン１７の下部には、細径の首部１８を介して係止用の凸部１９が一体に形成されている。このダイヤフラム１５は、ダイヤフラム部１６の凸部１９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９に圧入することにより、首部１８がダイヤフラム部取付孔９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。

２０は平面視四角形の底部２１と筒部２２とによって上方が開口され有底筒状に形成された隔壁体としてのバルブホルダーである。底部２１の略中央部には、後述する各ポンプ室３０Ａ，３０Ｂに連通され、このポンプ室３０Ａ，３０Ｂ内の空気を吐出するための吐出通路２３，２３（一方の吐出通路２３は図示を省略）が設けられており、両端部には各ポンプ室３０Ａ，３０Ｂに連通され、このポンプ室３０Ａ，３０Ｂ内に空気を吸入させるための吸入通路２４，２４（一方の吸入通路２４は図示を省略）が設けられている。また、底部２１の中央部には凸部２５が立設されており、この凸部２５の周りには、吐出通路２３と吸入通路２４とを隔てるように平面視リング状の隔壁２６が立設されている。

２８はバルブホルダー２０の底部２１に取り付けられた吸入用弁体であって、前記吸入通路２４に設けられポンプ室３０Ａ，３０Ｂから当該吸入通路２４への空気の逆流を規制する。２９はバルブホルダー２０の凸部２５に取り付けられた吐出用弁体であって、前記吐出通路２３に設けられ当該吐出通路２３からポンプ室３０Ａ，３０Ｂへの空気の逆流を規制する。このバルブホルダー２０は、ダイヤフラムホルダー１０と共にダイヤフラム１５を挟持するようにダイヤフラムホルダー１０の上板に載置され、載置されることにより、ダイヤフラム１５の各ダイヤフラム部１６とともにポンプ室３０Ａ，３０Ｂを形成する。

３５は下方が開口され平面視四角形の上板４２と円筒部４３とによって有底筒状に形成された蓋体であって、バルブホルダー２０を覆うようにバルブホルダー２０の開口端に載置され、載置されることにより、上板４２に設けられたリング状の隔壁３６がバルブホルダー２０の隔壁２６と協働して、吐出通路２３と連通される吐出空間３７および吸入通路２４と連通される吸入空間３８を形成する。このとき、隔壁３６の一部が吐出用弁体２９に係合し、吐出用弁体２９の凸部２５からの脱落を規制する。蓋体３５の円筒部４３には、ダイヤフラムポンプ１の外部から吸入空間３８に空気を流入させる流入口３９が設けられている。また、蓋体３５の上板４２の中央部には、前記吐出通路２３から吐出空間３７に吐出された空気を後述する吸入口側空気室５７へ吸入する吸入口４０が設けられている。また、この吸入口４０に対応して、蓋体３５の上板４２には、後述する吐出口容器４５側に向かって円筒部４１が突設されており、この円筒部４１の上面は、吸入口４０と吸入口側空気室５７とを連通させる吸入口弁座４１ａを形成している。

４５は下方が開口され平面視四角形の上板４６と筒部４７とによって有底筒状に形成された吐出口容器であって、上板４６の中央部には、上記吸入口４０に対応して、大気に開放された排出口４８ａを有する排出円筒部４８が吐出口容器３の内側および外側に向かって突設されている。この排出円筒部４８の吐出口容器４５の内側に突設された下端面は、排出口４８ａと後述する吐出口４９ａとを連通する排出口弁座４８ｂを形成している。吐出口容器４５の上板４６には、上記排出筒部４８に隣接して、吐出口４９ａを有する吐出円筒部４９が吐出口容器４５の外側に向かって突設されている。また、吐出口容器４５の上板４６の内側には、排出円筒部４８と同心円上に形成された凹部５０が設けられている。

５５は全体がゴム等の弾性材によって円板状に形成された弁体であって、中央部に位置し上記吸入口弁座４１ａおよび排出口弁座４８ｂに選択的に圧接される円板状に形成された弁本体５５ａと、この弁本体５５ａの周囲に設けられた支持部５５ｂとによって一体に形成されている。このうち、弁本体５５ａには、後述する吸入口側空気室５７および吐出口側空気室５８を介して、吸入口４０と吐出口４９ａとを連通する小孔である連通路５５ｃが設けられている。また、この弁本体５５ａは、吸入口弁座４１ａおよび排出口弁座４８ｂを圧接する際、ひずみが発生しない程度の剛性を有しており、支持部５５ｂよりも厚みが厚く形成されている。支持部５５ｂは、撓みやすいように断面が湾曲状に形成されている。

この弁体５５は、支持部５５ｂの外周部を蓋体３５および吐出口容器４５の各筒部４３，４７の互いの接合面４３ａ，４７ａ間に挟持される。このように、弁体５５が蓋体３５と吐出口容器４５とに挟持されることにより、蓋体３５と弁体５５との間に、吸入口弁座４１ａを介して吸入口４０と連通路５５ｃとを連通させる円筒状の吸入口側空気室５７が形成される。同時に、吐出口容器４５と弁体５５との間に、排出口弁座４８ｂを介して排出口４８ａと吐出口４９ａとを連通させる円筒状の吐出口側空気室５８が形成される。５９は凹部５０と弁体５５の弁本体５５ａ間に弾装された圧縮コイルばねであって、弁本体５５ａを吸入口弁座４１ａ側（矢印Ａ方向）に押圧する。これらケース２、ダイヤフラムホルダー１０、バルブホルダー２０、蓋体３５および吐出口容器４５が、ばね６０によって積層状態で結合され一体化されている。

次に、図１〜図３を用いて、このように構成されたダイヤフラムポンプによって給湯器に空気を供給する動作について説明する。図３において、６１はダイヤフラムポンプ１の電源であって、スイッチ６２をＯＮすることによりダイヤフラムポンプ１のモータ３が駆動される。ダイヤフラムポンプ１の吐出口４９ａがエアーチューブ６４を介して給湯器６５に接続されている。

このような構成において、ダイヤフラムポンプ１の流入口３９および排出口４８ａを大気に開放した状態として、スイッチ６２をＯＮとすることにより、モータ３を駆動させ出力軸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は、一対の駆動子８，８の先端部が図中上下方向へ往復動しながら回転する。

したがって、二つのダイヤフラム部１６，１６が交互に上下方向に往復動するため、二つのポンプ室３０Ａ，３０Ｂも交互に拡縮する。ポンプ室３０Ａ，３０Ｂが拡張することにより、ポンプ室３０Ａ，３０Ｂ内が負圧状態となって流入口３９を介して大気中の空気が吸入空間３８および吸入通路２４を通ってポンプ室３０Ａ，３０Ｂ内に吸入される。

一方、ポンプ室３０Ａ，３０Ｂが収縮すると、ポンプ室３０Ａ，３０Ｂ内の空気は圧力が上昇するので吐出通路２３および吐出空間３７を通って吸入口４０にエアーが供給され、吸入口４０側が加圧される。

このように、吸入口４０側が加圧されると、吸入口４０に供給された空気は、吸入口側空気室５７から小孔である流通路５５ｃを通り、吐出口側空気室５８へ入る。この小孔である流通路５５ｃを通ることにより圧力損失が発生し、吐出口側空気室５８内の空気の圧力よりも吸入口側空気室５７内の空気の圧力の方が高くなる。したがって、吸入口側空気室５７内の空気の圧力が圧縮コイルばね５０の弾発力よりも大きくなると、図２に示すように空気の圧力によって弁体５５が圧縮コイルばね２０の弾発力に抗して矢印Ｂ方向へ押し上げられ、弁本体５５ａが排出口弁座４８ｂを圧接して排出口弁座４８ｂを閉じ、排出口４８ａと吐出口４９ａとの間が遮断される。同時に、吸入口弁座４１ａを介して吸入口４０と吸入口側空気室５７とが連通される。したがって、吐出通路２３から吸入口４０に供給された空気は、矢印に示すように、吸入口弁座４１ａを介して、吸入口側空気室５７、流通路５５ｃ、吐出側空気室５８を通って、吐出口４９ａから吐出され、加圧対象物である給湯器６５に供給される。

一方、吐出通路２３から吸入口４０への空気の供給が停止すると、吸入口側空気室５７内の圧力が流通路５５ｃを通り、吸入口側空気室５７内の圧力と吐出口側空気室５８内の圧力が同じになることにより、図１に示すように圧縮コイルばね５０の弾発力によって弁体５５が矢印Ａ方向へ押し下げられて、排出口弁座４８ｂを介して排出口４８ａと吐出口４９ａとが連通され、吐出口４９ａ内が大気圧となる。このように、このダイヤフラムポンプ１は吐出口４９ａ内の圧力を即時に大気圧に戻す急排機能を有している。同時に、弁本体５５ａが吸入口弁座４１ａに圧接して吸入口弁座４１ａを閉じ、吸入口４０と吸入口側空気室５７との間、すなわち吸入口４０と排出口４８ａおよび吐出口４９ａとの間が遮断される。

このように、吸入口４０への空気の供給を停止すると、即時に吐出口４９ａ内の圧力を大気圧に戻すため吐出口４９ａから加圧対象物である給湯器６５への空気の流出を即時に停止し、同時に弁体５５の弁本体５５ａが吸入口弁座４１ａに圧接し、吸入口４０と排出口４８ａおよび吐出口４９ａとの間を遮断するため、吐出口４９ａ側から吸入口４０への空気の逆流を防止することができる。

また、弁本体５５ａが吸入口弁座４１ａに圧接したとき、弁本体５５ａの厚みが支持部５５ｂの厚みよりも厚く形成され、充分な剛性を有しているため、弁本体５５ａにひずみが発生しない。このため、弁本体５５ａと吸引口弁座４１ａとの密着状態が維持されるから、吸入口４０と排出口４８ａおよび吐出口４９ａとの間をより一層確実に遮断でき、吐出口４９ａ側から吸入口４０への空気の逆流をより一層確実に防止することができる。

このように、吸入口４０側の加圧を停止すると、即時に吐出口４９ａ内の圧力を大気圧に戻すため吐出口４９ａから加圧対象物である給湯器６５への空気の流出を即時に停止する。同時に、弁体５５の弁本体５５ａが吸入口弁座４１ａに圧接し、吸入口４０と排出口４８ａおよび吐出口４９ａとの間を遮断するため、図３において、吸入口４０側の加圧が停止したとき、給湯器６５内が加熱状態のときに発生する水蒸気で加圧されたとしても、吐出口４９ａ、吐出口側空気室５８、弁体５５の流通路５５ｃ、吸入口側空気室５７を介して、ダイヤフラムポンプ１の吸入口４０へ水蒸気が侵入するようなことがない。

以上説明したように、本発明のダイヤフラムポンプ１によれば、吸入口４０に空気が供給されていないとき、即時に加圧対象物を大気圧に戻す急排機能と給湯器６５から吸入口４０への水蒸気の逆流を防止する機構をダイヤフラムポンプ１自体に備えたことにより、給湯器６５へのダイヤフラムポンプ１の組込みが容易になるとともに、ダイヤフラムポンプ１が組み込まれる給湯器６５を小型化することができる。

また、弁本体５５ａの剛性を高くすることにより、弁本体５５ａが吸入口弁座４１ａに圧接したときのひずみを小さくすることができるので弁体５５による吸入口４０の密閉性が向上する。このため、給湯器６５からの吸入口４０への逆流をより一層確実に防止することができる。

また、蓋体３５に吸入口４０を形成し、この蓋体３５が吸入口側空気室５７を形成するための吸入口容器をも兼用するため、部品点数が削減され製造コストの低減を図ることができるとともに装置の小型化も図ることができる。

なお、本実施の形態においては、吸入用弁体２８および吐出用弁体２９を個別に設けた例を説明したが、これら弁体２８，２９の少なくともいずれか一方をダイヤフラム１５に一体に設けたものでもよい。また、本実施の形態においては、流体を空気とした例を説明したが、液体としてもよく、その場合、空気室５７，５８を液体室とすればよい。また、ポンプ室３０Ａ，３０Ｂが二つである、いわゆる２気筒のダイヤフラムポンプを例に挙げたが、１気筒でも３気筒以上でもよい。また、平面視四角形としたダイヤフラムポンプについて説明したが、必要に応じて、平面視円形や多角形としたものでもよい。

１…ダイヤフラムポンプ、１５…ダイヤフラム、２０…バルブホルダー（隔壁体）、２３…吐出通路、２４…吸入通路、２８…吸入用弁体、２９…吐出用弁体、３０Ａ，３０Ｂ…ポンプ室、３５…蓋体、４０…吸入口、４１ａ…吸入口弁座、４５…吐出口容器、４８ａ…排出口、４８ｂ…排出口弁座、４９ａ…吐出口、５５…弁体、５５ａ…弁本体、５５ｂ…支持部、５７…吸入口側空気室、５８…吐出口側空気室、５９…圧縮コイルばね、６０…ばね、６５…給湯器（加圧対象物）。

Claims

ダイヤフラムによって形成され膨張・収縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入させ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当該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当該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用弁体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
前記吐出通路から吐出された流体を吸入する吸入口と、
吐出口およびこの吐出口に隣接した排出口を有する容器と、
前記吸入口と吸入口弁座を介して連通する空間と、
この空間と前記吐出口とを連通させる連通路が設けられ、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されているときは、排出口弁座を閉じ前記吐出口から流体を加圧対象物に供給する弁体と、
前記ダイヤフラムを支持するダイヤフラムホルダーと、前記ダイヤフラムと共に前記ポンプ室を形成する隔壁体と、この隔壁体を覆い前記吸入口が設けられた蓋体とを備え、
前記蓋体と前記容器とで前記弁体を挟持し、
前記ダイヤフラムホルダー、前記隔壁体、前記蓋体および前記容器が積層状態で一体化され、
前記弁体は、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されていないときは、前記吐出口と前記排出口とを連通させ前記吐出口を大気圧に戻すことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記弁体は、前記吐出通路から前記吸入口に流体が供給されていないときは、前記吸入口弁座を閉じ前記吸入口と前記吐出口および前記排出口との間を遮断す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。
前記弁体を、前記吸入口弁座に圧接する弁本体と、この弁本体を前記容器に支持する支持部とによって一体に形成し、前記弁本体の厚みを前記支持部の厚みよりも厚く形成し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。