JP5820145B2

JP5820145B2 - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP5820145B2
Application number: JP2011113116A
Authority: JP
Inventors: てっぺい渡辺
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: JP2012241636A

Description

本発明は、血圧計や家電製品等に流体を供給するダイヤフラムポンプに関し、特に吸入音に起因する騒音の低減を図ったダイヤフラムポンプに関するものである。

この種のダイヤフラムポンプとしては、特許文献１に提案されたものがある。この特許文献１に提案されたものは、ポンプ室内に流体を吸入させる吸入孔が設けられたバルブハウジングと蓋体との間に密閉された消音室を設け、ケースに設けた通気口からケース内に流入させた流体を、蓋体、バルブハウジング、ケースを積層状態で固定するねじを挿通させるばか穴を通して消音室に導くものである。この特許文献１によれば、ケース内の空間が消音室として機能するため、消音室を二つ備えたこととなり、消音効果が増大するだけではなく、ケースをそのまま消音室として利用することができるため、ポンプ全体の大きさを変えることなく小型のポンプを提供できるものである。

特許第４０７４９８０号公報（段落〔００１９〕〜〔００３２〕および図１）

上述したような従来のダイヤフラムポンプにおいては、ケース内の空間をそのまま消音室として利用しているためケース内の空間が流体の経路となるから、ポンプを駆動するモータのブラシによる摩耗粉がケース内に侵入している場合は、この摩耗粉が流体と一緒に吐出口から吐出されてしまうおそれがあ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、その目的は、モータのブラシによる摩耗粉が流体と一緒に吐出口から吐出されないようにした上に騒音対策を講じたダイヤフラムポンプを提供することにある。

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通路と、前記ポンプ室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、前記ダイヤフラムを作動させ前記ポンプ室を拡縮させるモータと、このモータが外側に取り付けられたケースとを備えたダイヤフラムポンプにおいて、流体が前記ポンプ室へ流入されるまでの吸入側経路中に、前記ケース内の空間と隔絶されるようにケース内に臨む密閉された消音室を備えたものである。

本発明は、前記発明において、前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーと、前記吸入用弁体によって開閉される吸入孔および前記吐出用弁体によって開閉される吐出孔が形成された隔壁体とを備え、前記消音室は前記ダイヤフラムホルダーに一体に設けられ、前記吸入側経路は、前記消音室に流体を流入させるために前記隔壁体および前記ダイヤフラムに設けられ互いに連通する第１の連通孔と、前記消音室から前記ポンプ室に流体を流入させるために前記ダイヤフラムおよび前記隔壁体に設けられ互いに連通する第２の連通孔とを備えるものである。

本発明によれば、消音室がケース内の空間と隔絶した構造となっているため、モータのブラシ粉が消音室内に混入するようなことがないから、このダイヤフラムポンプから流体が供給される加圧対象物に悪影響を及ぼすようなことがない。

前記発明のうちの一つの発明によれば、消音室をケースの空きスペースに設けたことにより、消音室を設けるための新たなスペースを必要としないため、ダイヤフラムポンプの小型化を図ることができる。また、ケースの空きスペースを利用することで、消音室の容量を比較的大きくすることができるため、より顕著な消音効果が得られる。さらに、ダイヤフラムポンプ内に吸入した流体をすぐに消音室に導くようにしたことにより、吸入音による騒音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を分解して示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図１および図２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。

図１および図２に、全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２を備えている。このモータ２は、有底円筒状に形成されたケース３の底部３ａの外側に、出力軸２ａが底部３ａに設けた軸孔からケース３内に臨むように、ボルト４によって取り付けられている。ケース３は上方が開口され開口部３ｂが設けられており、周面には円周方向に互いに等間隔をおいた三つの溝３ｃが上下方向に延在し、この溝３ｃには段部３ｄが形成されている。

図１において、５は略円柱状に形成されたクランク台であって、中央部にモータ２の出力軸２ａが固定され、出力軸２ａと一体的に回転する。６は駆動軸であって、下端部がクランク台５の出力軸２ａ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。

７は中央部に非貫通穴７ａ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７ａと直交する方向に突設された三つの駆動子７ｂが一体に設けられている。これら駆動子７ｂ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７ｃが設けられている。

この駆動体７は、非貫通穴７ａに駆動軸６の上部が嵌挿されることにより、この駆動軸６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台５を回転させると、駆動軸６を介して三つの駆動子７ｂの揺動端部が順次上下方向に揺動する。

８は略円筒状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、図２に示すように内部に円筒状に形成された三つの保持筒８ａ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。また、このダイヤフラムホルダー８の周縁部であって、互いに隣接する保持筒８ａ，８ａ間には、上部が開口され有底筒状に形成された三つの消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃが保持筒８ａと一体に下方に向かって突設している。

さらに、このダイヤフラムホルダー８の中央部には、三つの消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃ間を互いに連通する三つの連通溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが、互いに隣接する保持筒８ａ，８ａ間に設けられている。これら三つの連通溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、ダイヤフラムホルダー８の中心から半径方向に向かって放射状に延設され、円周方向に互いに等角度（１２０°）をなして平面視Ｙ字状を呈するように形成されている。また、このダイヤフラムホルダー８の周部には、上下方向に延在する三つの溝８ｂが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

１１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１１ａ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１１ａの下部にはピストン部１１ｂが一体に設けられ、ピストン部１１ｂの下端には細径部１１ｃが一体に設けられている。

ダイヤフラム１１の周縁部であって、互いに隣接するダイヤフラム部１１ａ，１１ａ間には、第１の連通孔１２Ａおよび第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。また、ダイヤフラム１１の周部には、半円形の三つの切欠き１１ｄが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

１３は略円板状に形成された隔壁体としてのバルブホルダーであって、外周縁に円筒部１３ａが一体に立設され、この円筒部１３ａの円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいた部位には、三つの切欠き１３ｂが形成されている。また、円筒部１３ａの内周縁には、第１の連通孔１４Ａおよび第２の連通孔１４Ｂ，１４Ｃと、吸入通路としての三つの吸入孔１３ｃとのそれぞれが、共に円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて形成されている。

さらに、このバルブホルダー１３の中央部には、図１に示すように係合凸部１３ｄが一体に立設されており、この係合凸部１３ｄの周りには、吐出通路としての三つの吐出孔１３ｅ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１３ｆが円筒部１３ａと同心円上に一体に立設されている。

図１において、１５は吸入孔１３ｃ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１８から吸入孔１３ｃへの流体の逆流を規制する。１６は係合凸部１３ｄに取り付けられ吐出孔１３ｅを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出空間２０からポンプ室１８への流体の逆流を規制する。

図１において、１７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１７ａが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部１７ａと同心円上の平面視リング状の仕切壁１７ｂが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体１７の天井部の中央部には、吐出口１７ｃが形成された吐出用筒部１７ｄ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１７ｅが形成された吸入用筒部１７ｆが一体に立設されている。また、円筒部１７ａには、段部１７ｇが形成され円周方向に互いに等間隔（１２０°）をおいた三つの溝１７ｈが設けられている。

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。予め、駆動軸６をクランク台５に軸着しておき、ケース３にボルト４によってモータ２を取り付け、このモータ２の出力軸２ａにクランク台５を固定する。また、バルブホルダー１３に吸入用弁体１５を取り付けるとともに、係合凸部１３ｄに吐出用弁体１６を取り付けておく。

次いで、ダイヤフラム１１のダイヤフラム部１１ａのそれぞれをダイヤフラムホルダー８の各保持筒８ａ内に挿入して、ダイヤフラム１１をダイヤフラムホルダー８上に載置する。次いで、各ピストン部１１ｂの細径部１１ｃを駆動体７の各駆動子７ｂの取付孔７ｃに取り付ける。この状態で、ダイヤフラム１１の切欠き１１ｄのそれぞれとダイヤフラムホルダー８の各溝８ｂが対応するとともに、ダイヤフラム１１の第１の連通孔１２Ａおよび第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃのそれぞれとダイヤフラムホルダー８の各消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃが対向する。

次いで、駆動体７の非貫通穴７ａに駆動軸６の上部を嵌挿させ、ダイヤフラムホルダー８の溝８ｂのそれぞれとケース３の各溝３ｃとを対応させるように、ケース３上にダイヤフラムホルダー８を載置する。さらに、バルブホルダー１３の切欠き１３ｂのそれぞれをダイヤフラム１１の各切欠き１１ｄに対応させるようにして、バルブホルダー１３をダイヤフラム１１上に載置する。

この状態で、バルブホルダー１３の連通孔１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのそれぞれが、ダイヤフラム１１の各連通孔１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃおよびダイヤフラムホルダー８の消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃの開口部のそれぞれに対向する。同時に、バルブホルダー１３とダイヤフラム１１の各ダイヤフラム部１１ａとによって、三つのポンプ室１８が形成され、各ポンプ室１８にバルブホルダー１３の三組の吸入口１３ｃおよび吐出口１３ｅが対応する。また、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、図１に示すようにダイヤフラム１１およびバルブホルダー１３によって上部の開口が閉塞され密閉状態となって、略全体がケース３内に臨んでいる。

次いで、蓋体１７の吸入用筒部１７ｆとバルブホルダー１３の第１の連通孔１４Ａとを対向させるように、蓋体１７をバルブホルダー１３上に載置する。この状態で、図１に示すように互いの円筒部１３ａ，１７ａが対向するとともに、互いの仕切壁１３ｆ，１７ｂが対接する。この状態で、蓋体１７とバルブホルダー１３との間に、バルブホルダー１３の第２の連通孔１４Ｂ，１４Ｃと三つのポンプ室１８の各吸入孔１３ｃとを連通させる平面視リング状の吸入空間１９が形成されるとともに、仕切壁１３ｆ，１７ｂに囲まれ蓋体１７の吐出口１７ｃと三つのポンプ室１８の各吐出孔１３ｅとを連通させる吐出空間２０が形成される。

この状態で、ケース３の溝３ｃ、ダイヤフラムホルダー８の溝８ｂ、ダイヤフラム１１の切欠き１１ｄ、バルブホルダー１３の切欠き１３ｂおよび蓋体１７の溝１７ｈを通したばね（図示せず）の上下端部のそれぞれを蓋体１７の溝１７ｈの段部１７ｇとケース３の溝３ｃの段部３ｄに係合させることにより、ケース３、ダイヤフラムホルダー８、ダイヤフラム１１、バルブホルダー１３および蓋体１７が積層状態でばねによって一体化される。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ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２ａを介してクランク台５を回転させると、駆動体６の三つの駆動子７ｂ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７ｂの揺動端部が下方に移動すると、ピストン部１１ｂを介して一つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。

したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｃの閉塞が解除され吸入孔１３ｃが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１７の吸入口１７ｅを通って吸入されたエアーは、バルブホルダー１３の第１の連通孔１４Ａ、ダイヤフラム１１の第１の連通孔１２Ａを通ってダイヤフラムホルダー８の消音室９Ａ内に流入する。

消音室９Ａ内に流入したエアーは、連通溝１０Ａを通って、二つの連通溝１０Ｂ，１０Ｃに分岐され、再度消音室９Ｂ，９Ｃのそれぞれに流入した後、ダイヤフラム１１の第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃ、バルブホルダー１３の第２の連通孔１４Ｂ，１４Ｃを通って、吸入空間１９に流入する。吸入空間１９に流入したエアーは、開放された吸入孔１３ｃを通って拡張した一つ目のポンプ室１８内に流入する。すなわち、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、吸入口１７ｅからポンプ室１８までの第１の連通孔１４Ａ，１２Ａ、連通溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃ，１４Ｂ，１４Ｃおよび吸入空間１９によって構成される吸入経路側に設けられている。

次に、拡張した一つ目のポンプ室１８の駆動子７ｂの揺動端部が上方に移動すると、一つ目のポンプ室１８は収縮するから、一つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１６による吐出孔１３ｅの閉塞が解除され吐出孔１３ｅが開放されるから、一つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｅから吐出空間２０を介して吐出口１７ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸２ａを介してクランク台５が回転し、二つ目の駆動子７ｂ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１８が拡張するので、そのポンプ室１８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１７の吸入口１７ｅを通って吸入されたエアーは、バルブホルダー１３の第１の連通孔１４Ａ、ダイヤフラム１１の第１の連通孔１２Ａを通ってダイヤフラムホルダー８の消音室９Ａ内に流入する。

消音室９Ａ内に流入したエアーは、連通溝１０Ａを通って、二つの連通溝１０Ｂ，１０Ｃに分岐され、再度消音室９Ｂ，９Ｃのそれぞれに流入した後、ダイヤフラム１１の第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃ、バルブホルダー１３の第２の連通孔１４Ｂ，１４Ｃを通って、吸入空間１９に流入する。吸入空間１９に流入したエアーは、開放された吸入孔１３ｃを通って拡張した二つ目のポンプ室１８内に流入する。

次に、拡張した二つ目のポンプ室１８の駆動子７ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、ポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１６による吐出孔１３ｅの閉塞が解除され吐出孔１３ｅが開放されるから、ポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｅから吐出空間２０を介して吐出口１７ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸２ａを介してクランク台５が回転し、三つ目の駆動子７ｂ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１８が拡張するので、そのポンプ室１８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１７の吸入口１７ｅを通って吸入されたエアーは、バルブホルダー１３の第１の連通孔１４Ａ、ダイヤフラム１１の第１の連通孔１２Ａを通ってダイヤフラムホルダー８の消音室９Ａ内に流入する。

消音室９Ａ内に流入したエアーは、連通溝１０Ａを通って、二つの連通溝１０Ｂ，１０Ｃに分岐され、再度消音室９Ｂ，９Ｃのそれぞれに流入した後、ダイヤフラム１１の第２の連通孔１２Ｂ，１２Ｃ、バルブホルダー１３の第２の連通孔１４Ｂ，１４Ｃを通って、吸入空間１９に流入する。吸入空間１９に流入したエアーは、開放された吸入孔１３ｃを通って拡張した三つ目のポンプ室１８内に流入する。

次に、拡張した三つ目のポンプ室１８の駆動子７ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、三つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１６による吐出孔１３ｅの閉塞が解除され吐出孔１３ｅが開放されるから、ポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｅから吐出空間２０を介して吐出口１７ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。このように、三つのポンプ室１８が順次拡縮動作をするので、吐出孔１７ｃから加圧対象物に脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。

本発明によれば、流体の通路の途中に消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃを設けたことにより消音効果が得られ、この消音効果は、一度消音室９Ａ内に通した流体を再度消音室９Ｂ，９Ｃ内を通すことでより一層高められる。また、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃをケース３の空きスペースを利用して設けたことにより、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃを設けるための新たなスペースを必要としないため、ダイヤフラムポンプ１の小型化を図ることができる。

また、ケース３の空きスペースを利用することで、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃの容量を比較的大きくすることができるため、より顕著な消音効果が得られる。また、吸入口１７ｅからダイヤフラムポンプ１内に吸入した流体をすぐに消音室９Ａに導くようにしたことにより，吸入音による騒音の低減を図ることができる。

また、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃがケース３内の空間と隔絶した構造となっているため、ケース３内に侵入したモータ２のブラシ粉が消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃ内に混入するようなことがないから、このダイヤフラムポンプ１から流体が供給される加圧対象物に悪影響を及ぼすようなことがない。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室１８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１５および吐出用弁体１６をダイヤフラム１１と別体に設けた例を説明したが、ダイヤフラム１１に一体に形成されたものでもよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、３…ケース、８…ダイヤフラムホルダー、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…消音室、１１…ダイヤフラム、１１ａ…ダイヤフラム部、１２Ａ，１４Ａ…第１の連通孔、１２Ｂ，１２Ｃ，１４Ｂ，１４Ｃ…第２の連通孔、１３…バルブホルダー（隔壁体）、１３ｃ…吸入孔、１３ｅ…吐出孔、１５…吸入用弁体、１６…吐出用弁体、１７…蓋体、１８…ポンプ室、１９…吸入用空間、２０…吐出用空間。

Claims

ダイヤフラムによって形成され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通路と、前記ポンプ室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、前記ダイヤフラムを作動させ前記ポンプ室を拡縮させるモータと、このモータが外側に取り付けられたケースとを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
流体が前記ポンプ室へ流入される前までの吸入側経路の途中に、前記ケース内の空間と隔絶されるようにケース内に臨む密閉された消音室を備えたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーと、前記吸入用弁体によって開閉される吸入孔および前記吐出用弁体によって開閉される吐出孔が形成された隔壁体とを備え、
前記消音室は前記ダイヤフラムホルダーに一体に設けられ、
前記吸入側経路は、前記消音室に流体を流入させるために前記隔壁体および前記ダイヤフラムに設けられ互いに連通する第１の連通孔と、前記消音室から前記ポンプ室に流体を流入させるために前記ダイヤフラムおよび前記隔壁体に設けられ互いに連通する第２の連通孔とを備え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。