JP5820146B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

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、吐出口から漏洩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、大気からエアーを吸入するための通気口を有するケースと、ダイヤフラムとともにポンプ室を形成するバルブハウジングと、吐出口を有する蓋体とを備え、これら蓋体、バルブハウジング、ケースをねじによって積層状態で固定するものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたダイヤフラムポンプにおいては、蓋体とバルブハウジング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、ねじを遊挿する遊挿孔との間の遊びを通して消音室に導き、この消音室の消音効果によって騒音の低減を図るようにしている。

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、蓋体とバルブハウジングとの間に消音用の専用の空間を設ける構造であるため、消音用の空間を設けるために蓋体が必要となる。このため、部品点数も増加するというだけではなく、ダイヤフラムポンプ自体が大型化す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、騒音の低減を図った上で、部品点数の低減と小型化を図ることにある。

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拡縮するポンプ室と、このポンプ室内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から流出され外部に吐出されるまでの吐出側経路中に、前記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とともに前記消音室が設けられたダイヤフラムホルダーと、吐出口が設けられ前記ダイヤフラムとによって前記ポンプ室を形成する隔壁体とを備え、前記ケースに吸入口を設け、前記ダイヤフラムおよび前記ダイヤフラムホルダーに、前記ケースの吸入口から吸入された流体の通路となる連通孔を設け、前記隔壁体に、前記ダイヤフラムの連通孔と前記ポンプ室との間を連通する第１の連通路と、前記ポンプ室と前記消音室との間を連通する第２の連通路とを設け、前記ダイヤフラムホルダーに、前記消音室と前記吐出口とを連通する連通溝とを設けたものである。

本発明によれば、流体の通路の途中に消音室を設けたことにより消音効果が得られ、この消音効果は、消音室を、吐出口から吐出される直前の吐出側経路中に設けたことにより、エアー流路中に発生する騒音が吐出口から漏洩するようなことがない。また、消音室をケースに臨むように設けたことにより、消音室をケースの空きスペースを利用して設けることができる。したがって、従来のように、蓋体と隔壁体との間に消音用の空間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。また、従来のように隔壁体との間に消音用の空間を形成するための蓋体も必要がなくなるため部品点数も削減される。

前記発明のうちの一つの発明によれば、ケースの吸入口からエアーを吸入することにより、ケースも消音空間として機能するため、より一層消音効果が増すとともに、吸入口から吸入された直後に消音されるため、騒音が吸入口から漏洩するようなことがない。

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。 本発明に係るダイヤフラムポンプ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のダイヤフラムの平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるIV（Ｂ）-IV（Ｂ） 線断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプのバルブホルダーの平面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、吸引エアーの流れを説明するための平面図である。

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、底部には吸入口３ｃが形成され、周面には円周方向に互いに等間隔をおいた三つの溝３ｄが上下方向に延在するように設けられている。

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は中央部に非貫通孔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、非貫通孔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、非貫通孔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が傾斜方向を変えるようにして回転することにより、この駆動軸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、図２および図３に示すように天井部８ａに、円筒状に形成された三つの保持筒８ｂが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて下方に向かって一体に突設されている。また、このダイヤフラムホルダー８の天井部８ａの互いに隣接する保持筒８ｂ，８ｂ間には、上部が開口され有底円筒状に形成された三つの消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃが天井部８ａから下方に向かって一体に突設している。

さらに、天井部８ａ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８ｂ，８ｂ間に設けられている。これら三つの連通溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、天井部８ａの中心で互いに合流し、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°）をなすように平面視Ｙ字状を呈している。

１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃのそれぞれと各保持筒８ｂとの間に位置するように天井部８ａに設けられた連通孔である。また、ダイヤフラムホルダー８の周面には、上下方向に延在する三つの溝８ｃが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

図２および図４において、１２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１２Ａ，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。このダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの下部には、ピストン部１２ａが一体に設けられ、このピストン部１２ａの下端には細径部１２ｂが一体に設けられている。

ダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの上端縁の一部には、各ダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに臨むように、薄肉で平面視三日月状に形成された三つの吸入弁１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ（図４（Ａ）中、説明の便宜上破線によるハッチングを施した部位）が円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて、水平方向に向かって一体に突設されている。

ダイヤフラム１２の各ダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの互いに隣接する部位には、円弧状の切欠き１４ａに囲まれ薄肉で円形に形成された三つの吐出弁１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ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、ダイヤフラム１２の周縁部には、三つの各ダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと三つの吐出弁１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのそれぞれとの間に、三つの連通孔１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ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１２の中心には、通気孔１２ｃが設けられており、周部には三つの半円形の切欠き１２ｄが円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

図１および図５において、１７は略円板状に形成された隔壁体であって、中心には吐出口１７ａを有する吐出用筒部１７ｂが一体に立設されており、周部には三つの半円形の切欠き１７ｃ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、この隔壁体１７の上面には、連通孔１５Ａと吸入用弁体１３Ａ（ポンプ室２０Ａ）との間を連通する第１の連通路が形成された連通ブロック体１８Ａと、連通孔１５Ｂと吸入用弁体１３Ｂ（ポンプ室２０Ｂ）との間を連通する第１の連通路が形成された連通ブロック体１８Ｂと、連通孔１５Ｃと吸入用弁体１３Ｃ（ポンプ室２０Ｃ）との間を連通する第１の連通路が形成された連通ブロック体１８Ｃとが、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、この隔壁体１７の上面には、後述するポンプ室２０Ａと吐出用弁体１６Ａ（消音室９Ａ）との間を連通する第２の連通路が形成された連通ブロック体１９Ａと、ポンプ室２０Ｂと吐出用弁体１６Ｂ（消音室９Ｂ）との間を連通する第２の連通路が形成された連通ブロック体１９Ｂと、ポンプ室２０Ｃと吐出用弁体１６Ｃ（消音室９Ｃ）との間を連通する第２の連通路が形成された連通ブロック体１９Ｃとが、円周方向に互い等角度（１２０°）をおいて設けられている。

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。次いで、ダイヤフラム１２のダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのそれぞれをダイヤフラムホルダー８の各保持筒８ｂ内に挿入して、ダイヤフラム１２をダイヤフラムホルダー８の天井部８ａに載置する。次いで、各ピストン部１２ｂの細径部１２ｃ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１２の切欠き１２ｄのそれぞれとダイヤフラムホルダー８の各溝８ｃが対応するとともに、ダイヤフラム１２の連通孔１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのそれぞれとダイヤフラムホルダー８の各連通孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが対向する。同時に、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃのそれぞれが、各吐出用弁体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに対向する。

次いで、駆動体７の非貫通孔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８ｃのそれぞれとケース３の各溝３ｄ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、隔壁体１７の切欠き１７ｃのそれぞれをダイヤフラム１２の各切欠き１２ｄに対応させるようにして、隔壁体１７をダイヤフラム１２上に載置する。

この状態で、図６に示すようにダイヤフラム１２の吸入用弁体１３Ａ（ポンプ室２０Ａ）および連通孔１５Ａと、隔壁体１７の連通ブロック体１８Ａの第１の連通路の両端部のそれぞれとが対向するとともに、ダイヤフラム部１２Ａ（ポンプ室２０Ａ）および吐出用弁体１４Ａと、連通ブロック体１９Ａの第２の連通路の両端部のそれぞれとが対向する。

同時に、ダイヤフラム１２の吸入用弁体１３Ｂ（ポンプ室２０Ｂ）および連通孔１５Ｂと、隔壁体１７の連通ブロック体１８Ｂの第１の連通路の両端部のそれぞれとが対向するとともに、ダイヤフラム部１２Ｂ（ポンプ室２０Ｂ）および吐出用弁体１４Ｂと、連通ブロック体１９Ｂの第２の連通路の両端部のそれぞれとが対向する。

同時に、ダイヤフラム１２の吸入用弁体１３Ｃ（ポンプ室２０Ｃ）および連通孔１５Ｃと、隔壁体１７の連通ブロック体１８Ｃの第１の連通路の両端部のそれぞれとが対向するとともに、ダイヤフラム部１２Ｃ（ポンプ室２０Ｃ）および吐出用弁体１４Ｃと、連通ブロック体１９Ｃの第２の連通路の両端部のそれぞれとが対向する。また、図１に示すようにダイヤフラム１２の通気孔１２ｃを介して、隔壁体１７の吐出用筒部１７ｂの吐出口１７ａと、連通溝１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとが連通する。

さらに、隔壁体１７とダイヤフラム１２の各ダイヤフラム部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとによって、三つのポンプ室２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（ポンプ室２０Ｂ，２０Ｃは図示を省略）が形成される。また、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、図１に示すように、上部の開口部がダイヤフラム１２および隔壁体１７によって閉塞されて密閉状態となり、底部がケース３内に突出するようにケース３内に臨む。

この状態で、ケース３の溝３ｄ、ダイヤフラムホルダー８の溝８ｃ、ダイヤフラム１２の切欠き１２ｄ、隔壁体１７の切欠き１７ｃを通したばね（図示せず）によって、ケース３、ダイヤフラムホルダー８、ダイヤフラム１２および隔壁体１７が積層状態で一体化される。

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。一つの駆動子７ｂの揺動端部が下方に移動すると、ピストン部１２ａを介して一つのポンプ室２０Ａが拡張するので、ポンプ室２０Ａ内が負圧状態になる。

したがって、吸入用弁体１３Ａによる連通ブロック体１８Ａの第１の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放される。すなわち、連通ブロック体１８Ａの第１の連通路の一端部が吸入用弁体１３Ａによって開閉される吸入通路として機能する。

この状態で、外部の大気からケース３の吸入口３ｃを通って吸入されるエアーは、ダイヤフラムホルダー８の連通孔１１Ａ、ダイヤフラム１２の連通孔１５Ａを通って、図６に示すように隔壁体１７の連通ブロック体１８Ａの第１の連通路内に流入する。連通ブロック体１８Ａの第１の連通路内に流入したエアーは、吸入用弁体１３Ａによる連通ブロック体１８Ａの第１の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放されていることにより、拡張したポンプ室２０Ａ内に流入する。

次に、モータ２の出力軸２ａが回転し、拡張したポンプ室２０Ａの駆動子７ｂの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室２０Ａは収縮するから、ポンプ室２０Ａ内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４Ａによる連通ブロック体１９Ａの第２の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放される。すなわち、連通ブロック体１９Ａの第２の連通路の一端部が吐出用弁体１４Ａによって開閉される吐出通路として機能する。

したがって、ポンプ室２０Ａ内のエアーは、図６に示すように連通ブロック体１９Ａの第２の連通路を介して、消音室９Ａ内に流入し、連通溝１０Ａを通って、吐出口１７ａからエアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。ここで、消音室９Ａは、ポンプ室２０Ａから吐出口１７ａまでの、連通ブロック体１９Ａの第２の連通路および連通溝１０Ａによって構成される吐出側経路中に設けられている。

さらに、モータ２の出力軸２ａが回転し、次のポンプ室２０Ｂが拡張すると、ケース３の吸入口３ｃを通って吸入されたエアーは、ダイヤフラムホルダー８の連通孔１１Ｂ、ダイヤフラム１２の連通孔１５Ｂを通って、図６に示すように隔壁体１７の連通ブロック体１８Ｂの第１の連通路内に流入する。

連通ブロック体１８Ｂの第１の連通路内に流入したエアーは、吸入用弁体１３Ｂによる連通ブロック体１８Ｂの第１の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放されていることにより、拡張したポンプ室２０Ｂ内に流入する。すなわち、連通ブロック体１８Ｂの第１の連通路の一端部が、吸入用弁体１３Ｂによって開閉される吸入通路として機能する。

次に、モータ２の出力軸２ａが回転し、ポンプ室２０Ｂが収縮すると、ポンプ室２０Ｂ内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４Ｂによる連通ブロック体１９Ｂの第２の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放される。すなわち、連通ブロック体１９Ｂの第２の連通路の一端部が吐出用弁体１４Ｂによって開閉される吐出通路として機能する。

したがって、ポンプ室２０Ｂ内のエアーは、連通ブロック体１９Ｂの第２の連通路を介して、消音室９Ｂ内に流入し、連通溝１０Ｂを通って、吐出口１７ａからエアーチューブ（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、モータ２の出力軸２ａが回転し、次のポンプ室２０Ｃが拡張すると、ケース３の吸入口３ｃを通って吸入されたエアーは、ダイヤフラムホルダー８の連通孔１１Ｃ、ダイヤフラム１２の連通孔１５Ｃを通って、図６に示すように隔壁体１７の連通ブロック体１８Ｃの第１の連通路内に流入する。

連通ブロック体１８Ｃの第１の連通路内に流入したエアーは、吸入用弁体１３Ｃによる連通ブロック体１８Ｃの第１の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放されていることにより、拡張したポンプ室２０Ｃ内に流入する。すなわち、連通ブロック体１８Ｃの第１の連通路の一端部が吸入用弁体１３Ｃによって開閉される吸入通路として機能する。

次に、モータ２の出力軸２ａが回転し、ポンプ室２０Ｃが収縮すると、ポンプ室２０Ｃ内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４Ｃによる連通ブロック体１９Ｃの第２の連通路の一端部の閉塞が解除され一端部が開放される。すなわち、連通ブロック体１９Ｃの第２の連通路の一端部が吐出用弁体１４Ｃによって開閉する吐出通路として機能する。

したがって、ポンプ室２０Ｃ内のエアーは、連通ブロック体１９Ｃの第２の連通路を介して、消音室９Ｃ内に流入し、連通溝１０Ｃを通って、吐出口１７ａからエアーチューブ（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、流体の通路の途中に消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃを設けたので、マフラー効果による消音効果が得られ、この消音効果は、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃを、エアー流路中、吐出口１７ａから吐出される直前の吐出側経路中に設けたことにより、エアー流路中に発生する騒音が吐出口１７ａから漏洩するようなことがない。

また、消音室９Ａ，９Ｂ，９Ｃをケース３に臨むように設けたことにより、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ることができる。したがって、従来のように、蓋体と隔壁体との間に消音用の空間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、従来のように隔壁体との間に消音用の空間を形成するための蓋体も必要がなくなるため部品点数も削減される。

また、ケース３の吸入口３ｃからエアーを吸入することにより、ケース３も消音空間として機能するため、より一層消音効果が増すとともに、吸入口３ｃから吸入された直後に消音されるため、騒音が吸入口３ｃから漏洩するようなことがない。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。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ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と一体に設けた例を説明したが、ダイヤフラム１１とは別体に個々に設けるようにしてもよい。

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、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…連通溝、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…連通孔、１２…ダイヤフラム、１２ｃ…通気孔、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…ダイヤフラム部、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…吸入用弁体、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…吐出用弁体、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…連通孔、１７…隔壁体、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…連通ブロック体（第１の連通路）、１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ…連通ブロック体（第２の連通路）、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…ポンプ室。

Claims (1)

1. ダイヤフラムによって形成され拡縮するポンプ室と、このポンプ室内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から流出され外部に吐出されるまでの吐出側経路中に、前記ケース内に臨む密閉された消音室と、
   前記ダイヤフラムを保持するとともに前記消音室が設けられたダイヤフラムホルダーと、
   吐出口が設けられ前記ダイヤフラムとによって前記ポンプ室を形成する隔壁体とを備え、
   前記ケースに吸入口を設け、
   前記ダイヤフラムおよび前記ダイヤフラムホルダーに、前記ケースの吸入口から吸入された流体の通路となる連通孔を設け、
   前記隔壁体に、前記ダイヤフラムの連通孔と前記ポンプ室との間を連通する第１の連通路と、前記ポンプ室と前記消音室との間を連通する第２の連通路とを設け、
   前記ダイヤフラムホルダーに、前記消音室と前記吐出口とを連通する連通溝とを設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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