JP6144075B2 - ダイアフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ダイアフラムポンプに関し、特にダブルダイアフラムポンプに関するものである。

従来のダイアフラムポンプは、ストローク長の違う物や、ダイアフラム形状の違う物を使用できるように作動流体室の容積が設計されている。

図３は、従来のダイアフラムポンプの構成を示す断面図である。ダイアフラムポンプは、ポンプ本体１の両側部に、センターロッド４により相互に連結されたディスク部材２，３により中央部を挟持されたダイアフラム５，６の外周部が挟着固定されている。また、ダイアフラム５，６を介して内側の作動流体室７，８と外側のポンプ室９，１０と、が区画され、それぞれ形成されている。

両側のポンプ室９，１０には、吸込用逆止弁１１，１２を介して吸込口１３が接続されると共に、吐出用逆止弁１４，１５を介して吐出口１６が接続される。また、両側の作動流体室７，８には、切替弁１７によって作動流体、例えば空気を交互に給排する作動流体孔１８，１９が連通している。なお、切替弁１７は、例えば、ポンプ本体１の中央部に埋め込まれるようにして設置されるが、図面では説明の便宜上、外部に出してある。

実公昭６１−３５７４８号公報

しかしながら、最近、省エネルギーを実現し得るダイアフラムポンプを提供することが望まれている。

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、省エネルギー化できるダイアフラムポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に空気を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、前記一対の作動流体室内にそれぞれ、その容積を減少させる充填部材が、前記ダイアフラムとは離れた位置に配されていることを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のダイアフラムポンプにおいて、前記充填部材の形状が、前記センターロッドが貫通する中心孔を有する環状であり、かつ、前記ダイアフラムに対向する面が、前記作動流体室の容積が最小になった際の前記ダイアフラムの形状に沿った形状を有することを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に空気を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、前記一対の作動流体室内にそれぞれ、その容積を減少させる充填部材が配され、前記充填部材は、金属製であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、作動流体室内に、容積を減少させる充填部材を配置したので、排出される作動流体の容積が減少するため、省エネルギー化が実現される。

請求項３記載の発明によれば、充填部材の形状が、センターロッドが貫通する中心孔を有する環状であり、かつ、ダイアフラムに対向する面が、作動流体室の容積が最小になった際のダイアフラムの形状に沿った形状を有するので、充填部材がセンターロッドと接触することなく、作動流体室の容積を、センターロッド及びダイアフラムポンプの動作に影響を与えることなく減少させることができ、省エネルギー化が実現される。

請求項２記載の発明によれば、充填部材は、金属製であるので、ポンプで吸込、吐出される液体の種類により好適な材料の部材を選択することができる。

本発明の一実施の形態に係るダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。 図１のダイアフラムポンプに使用される部材を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 従来のダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。ダイアフラムポンプは、ポンプ本体１の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室７，８、及び、該作動流体室７，８とダイアフラム５，６で仕切られたポンプ室９，１０が一対配されている。一対のダイアフラム５，６は、ディスク部材２，３でその中央部が挟持されかつその外周部がポンプ本体１に挟持固定されるとともに、センターロッド４の両端に連結されている。センターロッド４は、対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に作動流体室７，８を貫通して支持されている。そして、切替弁１７の操作によって、一対の作動流体室７，８に流体，例えば空気を交互に供給乃至排出することで、一対の作動流体室７，８の容積を交互に増加乃至減少させる。それにより、一対のダイアフラム５，６を変動させると共に、これに連動するセンターロッド４をその軸方向に往復動させている。

両側のポンプ室９，１０には、吸込用逆止弁１１，１２を介して吸込口１３が接続されると共に、吐出用逆止弁１４，１５を介して吐出口１６が接続される。また、両側の作動流体室７，８には、切替弁１７によって作動流体を交互に供給乃至排出する作動流体孔１８，１９が連通されている。切替弁１７は、例えば、ポンプ本体１の中央部に埋め込まれて設置されているが、図面では説明の便宜上、外部に出してある。

また、一対の作動流体室７，８には、それぞれ切替圧減圧孔２１，２２が連通され、切替圧減圧孔２１，２２に、ダイアフラム５，６による作動流体排出動作終了直前の動きに連動して切替圧減圧孔２１，２２を開くパイロットバルブ２３，２４が設けられている。パイロットバルブ２３，２４は、切替圧減圧孔２１，２２の内部に螺合された弁本体２５と、弁本体２５に遊嵌されるプッシュロッド２６と、を有している。また、プッシュロッド２６の後部小径部に弁体としてのＯリング２７が弁座８に対向するように篏着されている。さらに、プッシュロッド２６の後端とポンプ本体１の対向面との間に圧縮コイルスプリング２９が装着されることにより、プッシュロッド２６の先端が作動流体室７，８の室内に突出している。

切替弁１７は、スプール３１の両端面に両側の切替圧減圧孔２１，２２と連通する切替圧縮室３２，３３を望ませ、切替弁１７への作動流体供給口３４と切替圧縮室３２，３３と、がオリフィス３５，３６を介して接続されている。さらに、切替弁１７の一端部にはデテント機構３７が設けられ、このデテント機構３７により、スプール３１が中立位置で停止されることが防止され、ポンプ停止時振動した時にスプール位置が保持される。このデテント機構３７は、スプール３１の端軸周面に設けられた山形の凸部３８と、スプール３１の端軸周面に圧縮コイルスプリング３９により弾力的に圧接されたボール４０と、からなる。そして、スプール３１が軸方向に移動するときに、ボール４０が凸部３８によりスプリング装着孔内に押し込まれるように動作する。スプール３１は、山形の凸部３８とボール４０と、が正面で対向する状態（スプール中立位置）で停止するおそれがない。

切替弁１７は、作動流体供給口３４に直通のポート４１，４２と、ポンプ本体１の作動流体孔１８，１９に直通のポート４３，４４と、作動流体として空気を大気に排出するポート４５と、を備えて構成されている。なお、各ポートは、実際にはスプール３１と嵌合するスリーブ状に形成されるが、スリーブは図面では省略している。

次に、上記構成のダイアフラムポンプの動作を説明する。

まず、作動流体供給口３４から所定の圧力で切替弁１７に作動流体が供給される。このとき、スプール３１の位置は、ポート４１が開、ポート４２が閉となる状態にあり、作動流体は、ポート４１を通ってポート４３に入り、さらにポンプ本体１の作動流体室７に入る。このとき、反対側の作動流体室８の作動流体は、作動流体孔１９からポート４４を通ってポート４５から大気に排気される。それにより、作動流体室７はその容積が増加し、作動流体室８はその容積が減少する。

したがって、ダイアフラム５，６及びセンターロッド４は、左方向に移動し、ダイアフラム５が左側のポンプ室９内の液体を吐出用逆止弁１４を介して吐出口１６に押し出すとともに、ダイアフラム６が吸込口１３から吸込用逆止弁１２を介して右側のポンプ室１０内に液体を吸い込む。

この左方向への移動の終了直前に、パイロットバルブ２４のダイアフラム検出子２６がセンターディスク３の端面で押され、切替弁１７の切替圧室３３の空気が、パイロットバルブ２４、作動流体室８、作動流体孔１９、ポート４４、ポート４５を順次経て大気に排気される。

このとき、オリフィス３６での作動流体供給流量よりもパイロットバルブ２４での作動流体排出流量の方が大きいので、スプール３１の両端の切替圧室３２，３３に予め等しくかかっていた圧力のバランスがくずれ、切替圧室３３の方が切替圧室３２よりも低い圧力になる。

したがって、スプール３１は、切替圧室３２の方向へ移動し、ポート４１が閉、ポート４２が開となり、ダイアフラム５，６及びセンターロッド４は、右方向に移動することになる。

この右方向への移動の終了直前においても上記作動流体の自動切替が同様になされ、ポンプ作用が繰り返し行われる。

ところで、作動流体室７，８の室内には、室内の容積を減少させるための充填部材５０が配置されている。この充填部材５０は、例えば、図２に示すように、中心孔５１を有する環状に形成される。中心孔５１は、作動流体室７，８内の可動部品、例えば、センターロッド４、ディスク部材２，３等との接触をさけることができるように設定された径を有する。

また、充填部材５０には、作動流体孔１８，１９の位置と重なる位置に貫通孔５４を設け、作動流体孔１８，１９が部材５０で塞がれないようにしている。なお、パイロットバルブ２１，２２の位置が充填部材５０と重なる場合は、パイロットバルブ２１，２２のプッシュロッド２６と充填部材５０の接触を防ぐための貫通孔を充填部材５０に形成する。

また、充填部材５０は、ポンプ本体１に不図示のねじで取り付けるために座ぐり付き貫通孔５３を有する。さらに、充填部材５０は、その正面側の面（取り付け時にダイアフラム５，６と対向する面）が、作動流体室７，８が減圧されてその容積が最小になるように変形した後のダイアフラム５，６の形状に沿った形状を有する。

このような充填部材５０が配置されることにより、充填部材５０が可動部材と接触することなく、ダイアフラム５，６変形後の作動流体室７，８の容積を、ダイアフラムポンプ５，６の動作に影響を与えることなくさらに減少させることができる。それにより、充填部材５０の容積分だけ、作動流体の量を減少させることができるので、省エネルギー化が実現される。

本実施形態では、充填部材５０が作動流体室内に配されることにより、作動流体としての空気の消費量を従来より２０％〜３０％程度減少させることができた。したがって、本発明によれば、取り外しが可能な、内容積の変更部品を装着することにより、省エネルギー化された作動流体室の形状を提供することができる。

なお、充填部材５０は、ダイアフラムポンプで吸い込み、吐出する液体の種類に応じて好適な材料で製造され、例えば、合成樹脂製または金属製とすることができる。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

例えば、上述の実施の形態では、切替弁１７としてスプール式切替弁を用いているが、これに限らず、電磁弁を用い、これをパイロットバルブに代わるセンサ（静電容量型または光ファイバー型）の検知信号で切り替える電気式や、電磁弁を用い、これをパイロットバルブに代わるタイマーからの信号で切り替えるタイマー切替方式等を用いてもよい。

１ ポンプ本体
２，３ ディスク部材
４ センターロッド
５，６ ダイアフラム
７，８ 作動流体室
９，１０ ポンプ室
５０ 充填部材
５０ａ 中心孔

Claims (3)

1. ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、
   前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、
   切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に空気を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、
   前記一対の作動流体室内にそれぞれ、その容積を減少させる充填部材が、前記ダイアフラムとは離れた位置に配されていることを特徴とするダイアフラムポンプ。
2. ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、
   前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、
   切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に空気を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、
   前記一対の作動流体室内にそれぞれ、その容積を減少させる充填部材が配され、
   前記充填部材は、金属製であることを特徴とするダイアフラムポンプ。
3. 前記充填部材の形状が、前記センターロッドが貫通する中心孔を有する環状であり、かつ、前記ダイアフラムに対向する面が、前記作動流体室の容積が最小になった際の前記ダイアフラムの形状に沿った形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のダイアフラムポンプ。

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