JP6376832B2 - 吐出用弁体およびダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吐出用弁体およびダイヤフラムポンプに関し、特にダイヤフラムによって形成されたポンプ室の空気を吐出用弁体の弁部を介して吐出する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、ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下方向へ昇降させることによりポンプ室を拡縮させる駆動体と、各ポンプ室と吸入側および吐出側とを仕切り当該各ポンプ室に対応した吸入孔および吐出孔が設けられた隔壁体と、隔壁体の係合凸部に取り付けられ、ポンプ室の空気を吐出孔から吐出室を介して外部へ吐出するとともに当該ポンプ室へ空気が逆流するのを規制する吐出用弁体とを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１６３９７５号公報

ところで、図４および図５に示すように、従来のダイヤフラムポンプに用いられている吐出用弁体１００は、薄い円板状の弁部１０２に対して中央に隆起部１００ａが形成されるとともに、当該隆起部１００ａを中心に４個のリブ１０１が十字状に形成されており、当該４個のリブ１０１により弁部１０２が４つの部分に仕切られている。このような吐出用弁体１００は、その下方の隔壁体３０に形成された吐出孔６２から流れてくる空気により互いに隣接するリブ１０１間の弁部１０２が持ち上げられて開口する。

ここで、吐出用弁体１００における弁部１０２の弁厚ｔ１が非常に厚く、吐出孔６２からの空気に対する抵抗が大きいために当該弁部１０２が変形し難い状態であった。したがって、吐出孔６２からの空気に対して弁部１０２が十分に開くことができず、当該吐出孔６２から弁部１０２を介して外部へ吐出される空気の流量に損失が発生するという問題があった。

そこで、吐出孔６２からの空気に対して弁部１０２を変形し易くするために当該弁部１０２の弁厚ｔ１を薄くし過ぎると、吐出孔６２から吐出される空気によって当該弁部１０２が振動してしまうことになり、その結果、騒音が発生してしまう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、弁部を介して外部へ吐出される空気の流量に損失を発生させることなく、かつ、騒音の発生も抑制した吐出用弁体および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、本発明の吐出用弁体（６０）は、ポンプ室（３５）内の流体を外部へ排気する吐出孔（６２）が設けられた隔壁体（３０）の上面に取り付けられる吐出用弁体（６０）であって、前記隔壁体（３０）の前記吐出孔（６２）と対向配置される弁部（６１）と、前記弁部（６１）を仕切るために設けられたリブ（１０１）と、前記弁部（６１）と前記リブ（１０１）との付け根部分であって前記隔壁体（３０）とは反対側に当該リブ（１０１）に沿って形成された断面半円状の溝部（６１ｍ）とを設けるようにする。

また本発明においては、ダイヤフラム（１５）のダイヤフラム部（１７）によって形成され当該ダイヤフラム部（１７）の往復動によって拡縮するポンプ室（３５）と、当該ポンプ室（３５）に流体を吸入するための吸入孔（３２）および前記ポンプ室（３５）内の流体を吐出する吐出孔（６２）が設けられた隔壁体（３０）と、前記ポンプ室（３５）内から流体の前記吸入孔（３２）への逆流を規制する前記ダイヤフラム部（１７）に設けられた吸入用弁体（２０）と、前記吐出孔（６２）から前記ポンプ室（３５）内への流体の逆流を規制する吐出用弁体（６０）とを備えたダイヤフラムポンプ（１）において、前記吐出用弁体（６０）は、前記隔壁体（３０）の前記吐出孔（６２）と対向配置される弁部（６１）と、前記弁部（６１）を仕切るために設けられたリブ（１０１）と、前記弁部（６１）と前記リブ（１０１）との付け根部分であって前記隔壁体（３０）とは反対側に当該リブ（１０１）に沿って形成された断面半円状の溝部（６１ｍ）とを備えるようにする。

本発明によれば、弁部を仕切るためのリブに沿って形成された溝部では、弁部の弁厚が薄くなっているために変形し易くなっており、吐出孔からの流体によって弁部全体が容易に持ち上げられるので、弁部を介して外部へ吐出される空気の流量に損失を発生させることなく、かつ、溝部以外では弁部の弁厚は薄くなっていないため、吐出孔からの流体によって弁部が振動し、騒音が発生することも抑制することができる。

本発明によれば、弁部を仕切るためのリブに沿って形成された溝部では、弁部の弁厚が薄くなっているために変形し易くなっており、吐出孔からの流体によって弁部全体が容易に持ち上げられるので、ダイヤフラムポンプにおいて、ポンプ室内からの流体を吐出孔から吐出用弁体を介して吐出する際、弁部を介して外部へ吐出される空気の流量に損失を発生させることなく、かつ、溝部以外では弁部の弁厚は薄くなっていないため、吐出孔からの流体によって弁部が振動し、騒音が発生することも抑制することができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの構成を示す断面図である。 本発明に係る吐出用弁体の構成を示す斜視図である。 本発明に係る吐出用弁体の上面図および正面図である。 従来の吐出用弁体の構成を示す斜視図である。 従来の吐出用弁体の上面図および正面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

＜ダイヤフラムポンプの構成＞
図１に示すように、４気筒でなるダイヤフラムポンプ１は、略有底円筒状に形成されたケース２の底部の外側に固定されたモータ３を備えており、このモータ３の出力軸３ａがケース２の孔から当該ケース２内に突出し、その出力軸３ａの突出端部にクランク台４が軸着されている。

クランク台４においてモータ３の出力軸３ａから偏心した部位には、当該出力軸３ａの軸線方向に対して傾斜された駆動軸５の一端が軸着されており、当該駆動軸５の他端が駆動体６のボス６ａと一体に固定された軸受部７の非貫通孔７ａ内に嵌挿されている。すなわち駆動体６は、駆動軸５に対して回転自在に枢支されている。

駆動体６のボス６ａには軸受部７の非貫通孔７ａと略直交するように４個の駆動子８（図１中においては２個の駆動子８だけを示す）が先端に向かって共に下方に同じ角度だけ僅かに傾斜した状態で形成されており、各駆動子８の先端部にはダイヤフラム部取付孔８ａが形成されている。

ケース２の上端部には、下方が開口されてカップ状に形成されたダイヤフラムホルダ１０が載置され、後述するダイヤフラム１５の各ダイヤフラム部１７を保持するため円周方向に互いに等角度（９０度）間隔に形成された４つダイヤフラム部保持孔１１（２個のダイヤフラム部保持孔１１だけを示す）が設けられている。

ダイヤフラム１５は、ゴム等の柔軟性を有する材料により形成され、円周方向に等角度間隔に設けられ上方が開口した４つのダイヤフラム部１７（図１中においては２つのダイヤフラム部１７だけを示す）と、これら４つのダイヤフラム部１７の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ２７とにより一体に形成されている。各ダイヤフラム部１７の下面には、断面略円錐状のピストン１９が一体に形成されており、このピストン１９の下部には細径の首部１９ａを介して係止用の凸部１９ｂが一体に形成されている。

各ダイヤフラム部１７の上部は開口しており、この開口の一部を臨む吸入用弁体２０がダイヤフラム１５と一体化された状態で水平方向に突設されている。

ダイヤフラム１５は、各ダイヤフラム部１７の凸部１９ｂを弾性変形させながら、駆動体６の各駆動子８のダイヤフラム部取付孔８ａに挿入することにより、首部１９ａが駆動子８のダイヤフラム部取付孔８ａに取り付けられる。

また、ダイヤフラム１５のフランジ２７の上面には隔壁体３０が固定されている。隔壁体３０は、各ポンプ室３５に連通する４個の吸入孔３２（図１中においては２個の吸入孔３２だけを示す）が円周方向に等角度（９０度）間隔に貫通形成されているとともに、各ポンプ室３５に連通する４個の吐出孔６２（図１中においては２個の吐出孔６２だけを示す）が円周方向に等角度（９０度）間隔に貫通形成されている。なお、４個の吐出孔６２は、４個の吸入孔３２よりも内周側に配置されており、４個の吸引孔３２および４個の吐出孔６２は、各ポンプ室３５に対応するように位置付けられている。

隔壁体３０の中央部の上面側には、角柱状の係合凸部３０ｔが形成されており、当該係合凸部３０ｔの周囲には環状に形成された隔壁３０ｂが一体に立設され、当該隔壁３０ｂの周囲に環状に形成された係合凸部３０ｃが一体に形成されている。なお、隔壁体３０の係合凸部３０ｔに対して吐出用弁体６０が係合されている。

隔壁３０ｂの内側には吐出用弁体６０によって閉塞される４個の吐出孔６２が位置付けられ、隔壁３０ｂの外側には環状の吸入空間５２（２つの吸入空間５２だけを示す）と連通された４個の吸入孔３２（２個の吸入孔３２だけを示す）が位置付けられる。

ここで、隔壁体３０とダイヤフラムホルダ１０とによりダイヤフラム１５が挟持されているため、この隔壁体３０とダイヤフラム１５の各ダイヤフラム部１７との間に４つのポンプ室３５が形成されるとともに、吸入孔３２がダイヤフラム１５の吸入用弁体２０によって閉じられる。この場合、ダイヤフラム１５の吸入用弁体２０と隔壁体３０の下面３０ａとが、ポンプ室３５から吸引孔３２へ流体が流れることを規制する逆止弁を構成している。

吐出用弁体６０は、ゴム等の柔軟性を有する材料によって薄い円板状に形成され、表面側の中央部には隆起部１００ａが一体に設けられ、この隆起部１００ａの裏側には角柱状の係合凸部３０ｔに嵌合する係合凹部１００ｂが形成されている。この吐出用弁体６０は、隔壁体３０における４個の吐出孔６２と対向配置されており、当該４個の吐出孔６２を閉塞する。

隔壁体３０の上端部には、下方が開口した扁平な箱状に形成された蓋体４０が固定され、上面側の中央部には吐出空間４１を介して４個の吐出孔６２と連通する吐出口４２が形成された円筒状の吐出筒部４３が立設されている。

この蓋体４０の裏面側には、吐出筒部４３を囲むように平面視円環状に形成された係合部４８が下方に向かって一体に突設されており、当該係合部４８と隔壁体３０の隔壁３０ｂとが係合されて吐出空間４１が形成される。

また、蓋体４０の裏面側には、係合部４８を囲むように平面視環凹状に形成された係合凹部４９が形成されており、当該係合凹部４９と隔壁体３０の係合凸部３０ｃとが係合されて吐出空間４１の周囲に吸入空間５２が形成される。

さらに、蓋体４０の裏面側には、係合部４８の内周側であって、吐出用弁体６０における４個のリブ１０１（図２、図３）とそれぞれ対向するように４個の円柱状でなるリブ押下部５０が下方へ向かって一体に突設されている。なお、蓋体４０の裏面側に４個の円柱状でなるリブ押下部５０が設けられるようにしたが、これに限るものではなく、例えば１個の円環状でなるリブ押下部が設けられるようにしてもよい。

＜吐出用弁体の構成＞
図４および図５との対応部分に同一符号を付した図２および図３に示すように、吐出用弁体６０は、薄い円板状の弁部６１に対して中央に隆起部１００ａが形成されるとともに、当該隆起部１００ａを中心に４個のリブ１０１が十字状に形成されており、当該４個のリブ１０１により弁部６１が４つの部分に仕切られている。このような吐出用弁体６０は、その下方の隔壁体３０に形成された吐出孔６２から流れてくる空気（流体）により互いに隣接するリブ１０１間の弁部６１が持ち上げられて開口する。

リブ１０１と弁部６１との付け根部分には、隆起部１００ａとリブ１０１との接続点から当該リブ１０１に沿って当該リブ１０１の先端にまでわたって所定深さの断面半円形状の溝部６１ｍが形成されている。

すなわち４つのリブ１０１には、その両側に溝部６１ｍが形成されている。この弁部６１は、その中央部分の弁厚ｔ１については従来と変わらないものの、当該弁部６１のリブ１０１との付け根部分の溝部６１ｍにより、その付け根部分の弁厚ｔ２が中央部分の弁厚ｔ１よりも薄く形成されている（弁厚ｔ１＞弁厚ｔ２）。

＜吐出用弁体の取り付け＞
吐出用弁体６０の隆起部１００ａは、隔壁体３０の角柱状の係合凸部３０ｔに嵌合されると、当該吐出用弁体６０の回転方向の移動が規制される。この状態で、隔壁体３０の隔壁３０ｂおよび係合凸部３０ｃに対して蓋体４０の係合部４８および係合凹部４９が係合されることにより取り付けられると、当該蓋体４０の裏面側に突設された４個のリブ押下部５０によって当該吐出用弁体６０のリブ１０１の上面が押し付けられる。

蓋体４０のリブ押下部５０によって吐出用弁体６０のリブ１０１の上面が押し付けられることにより、当該吐出用弁体６０の下面が隔壁体３０の上面に密着されて当該４個のポンプ室３５のシール性が個別に確保される。

なお、４個のリブ１０１は、隆起部１００ａよりも低い高さに形成されているため、蓋体４０のリブ押下部５０によって当該リブ１０１が押下されたときに、当該リブ１０１に倒れが生じることを予め防止している。

＜ダイヤフラムポンプのポンプ動作＞
このように構成されたダイヤフラムポンプ１では、モータ３を駆動し出力軸３ａを回転させると、クランク台４も出力軸３ａと一体的に回転し、駆動軸５が傾斜した状態のまま出力軸３ａの周囲を回転するため、駆動体６の４つの駆動子８の端部が図中上下方向へ往復動する。

従って、駆動子８の上下方向への往復動とともに４つのダイヤフラム部１７が順次上下方向へ往復動するため、４つのポンプ室３５も順次拡縮する。ポンプ室３５が拡張することにより、当該ポンプ室３５が負圧状態となり吸入用弁体２０の外周縁２０ａが上方に付勢されている状態から下方に向かって弾性変形され、吸入空間５２から吸入孔３２を介してポンプ室３５内に空気が吸入される。

一方、ポンプ室３５が収縮すると、ポンプ室３５内の空気は圧力が上昇するのでダイヤフラム部１７における吸入用弁体２０が隔壁体３０の下面３０ａに密着され、ポンプ室３５から吸引孔３２へ空気が流れることを規制するとともに、吐出孔６２から吐出用弁体６０の弁部６１を押し拡げながら吐出空間４１および吐出口４２を介して大気に放出される。

ここで吐出用弁体６０は、リブ１０１と弁部６１との付け根部分に溝部６１ｍが形成されており、非常に薄い弁厚ｔ２となっているため、ポンプ室３５から隔壁体３０の吐出孔６２を介して流れてくる空気により当該弁部６１のリブ１０１との付け根部分が変形して当該弁部６１全体が上方へ容易に持ち上げられる。

これにより従来のように弁部１０２が一部だけしか変形せず、弁部１０２が十分に開かないために流量の損失が発生していたところ（図４）、この吐出用弁体６０の弁部６１では互いに隣接するリブ１０１間に仕切られた弁部６１の一部分全体が上方へ移動して十分に開口するため、ポンプ室３５から隔壁体３０の吐出孔６２を介して流れてくる空気の流量に損失が発生することはない。

そのうえ、溝部６１ｍを除いた弁部６１の弁厚ｔ１については、従来同様の厚さを確保しているため、ポンプ室３５から隔壁体３０の吐出孔６２を介して流れてくる空気により、互いに隣接するリブ１０１間に仕切られた弁部６１の一部分全体が振動して騒音を発生することもない。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、４個のリブ１０１が形成された吐出用弁体６０を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ダイヤフラムポンプ１の気筒数に合わせて３個のリブ１０１が形成された吐出用弁体等、その他の種々の個数のリブが形成された吐出用弁体を用いるようにしても良い。

また、上述した実施の形態においては、全体薄い円板状の吐出用弁体６０を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全体薄い四角形状の吐出用弁体を用いるようにしても良い。

さらに、上述した実施の形態においては、ポンプ室３５が４つ備えられた４気筒のダイヤフラムポンプ１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１気筒でも２気筒でも、また３気筒、あるいは５気筒以上のダイヤフラムポンプに適用するようにしても良い。

１…ダイヤフラムポンプ、２…ケース、３…モータ、４…クランク台、５…駆動軸、６…駆動体、７…軸受部、８…駆動子、１０…ダイヤフラムホルダ、１１…ダイヤフラム部保持孔、１５…ダイヤフラム、１７…ダイヤフラム部、１９…ピストン、２０…吸入用弁体、２７…フランジ、３０…隔壁体、３２…吸入孔、３５…ポンプ室、４０…蓋体、４１…吐出空間、４２…吐出口、４３…吐出筒部、４８…係合部、４９…係合凹部、５０…リブ押下部、５２…吸入空間、６０、１００…吐出用弁体、６１、１０２…弁部、６１ｍ…溝部、６２…吐出孔、１０１…リブ。

Claims (2)

1. ポンプ室内の流体を外部へ排気する吐出孔が設けられた隔壁体の上面に取り付けられる吐出用弁体であって、
   前記隔壁体の前記吐出孔と対向配置される弁部と、
   前記弁部
   前記弁部を仕切るために設けられたリブと、
   前記弁部と前記リブとの付け根部分であって前記隔壁体とは反対側に当該リブに沿って形成された断面半円状の溝部とを備えることを特徴とする吐出用弁体。
2. ダイヤフラムのダイヤフラム部によって形成され当該ダイヤフラム部の往復動によって拡縮するポンプ室と、当該ポンプ室に流体を吸入するための吸入孔および前記ポンプ室内の流体を吐出する吐出孔が設けられた隔壁体と、前記ポンプ室内から流体の前記吸入孔への逆流を規制する前記ダイヤフラム部に設けられた吸入用弁体と、前記吐出孔から前記ポンプ室内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、 前記吐出用弁体は、
   前記隔壁体の前記吐出孔と対向配置される弁部と、
   前記弁部を仕切るために設けられたリブと、
   前記弁部と前記リブとの付け根部分であって前記隔壁体とは反対側に当該リブに沿って形成された断面半円状の溝部と
   を備えることを特徴とするダイヤフラムポンプ。