JP6858020B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ゴムによって形成された吐出弁を有するダイヤフラムポンプに関する。

従来のダイヤフラムポンプの吐出弁としては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示された吐出弁１は、ゴム材料によって略円板状に形成されており、中央に位置するキャップ状の取付部２と、この取付部２から径方向の外側に延びる環状の弁体部３とによって構成されている。取付部２は、板状体４に突設された半球状の凸部４ａに固定されている。

板状体４は、ポンプ室５と吐出通路６とを仕切るものである。この板状体４には、ポンプ室５と吐出通路６とを連通する貫通孔７が穿設されている。板状体４における、貫通孔７の吐出通路側開口の周囲は、弁体部３が接するシール面８となるように平坦に形成されている。
吐出弁１の弁体部３は、このシール面８に自らのばね力で密着するように形成されている。

このように構成された吐出弁１を有するダイヤフラムポンプにおいては、ポンプ室５内の流体圧が上昇すると、図３において右側に示すように、貫通孔７を介して弁体部３に加えられた流体の圧力で弁体部３が押され、流体がポンプ室５から貫通孔７を通って吐出通路６に吐出される。一方、ポンプ室５内の圧力が低下すると、図３において左側に示すように、吐出弁１の弁体部３が自らのばね力でシール面８に当接して貫通孔７を閉じ、吐出通路６からポンプ室５への流体の逆流が防止される。

特開２００７−１６２４７２号公報

特許文献１に示す吐出弁１では、開閉量を管理することができず、閉じるときに弁体部３がシール面８に衝突して大きな打音が生じるという問題があった。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、吐出弁が閉じるときに生じる打音が小さいダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るダイヤフラムポンプは、吐出通路の壁の一部を構成する板状体と、前記板状体と協働してポンプ室を形成するカップ状の変形部を有するダイヤフラムと、前記変形部に取付けられた往復運動部を有し、前記往復運動部が往復運動をすることにより前記変形部内の容積を増減させる駆動機構と、前記板状体を貫通し、前記吐出通路と前記ポンプ室とを連通する貫通孔と、前記貫通孔の吐出通路側開口を含む前記板状体の壁面に密着する板状の弁体を有し、前記ポンプ室から前記吐出通路へのみ流体の通過を許容するゴム製の吐出弁と、ウレタンスポンジによって形成されて前記吐出通路内に設けられ、前記吐出弁の弁体が予め定めた量だけ開いた状態で前記弁体と当接するストッパーとを備え、前記吐出通路は、前記板状体と、この板状体の壁面と対向する通路壁と、前記板状体に突設されて前記通路壁に接続された円筒とによって囲まれて形成され、前記ストッパーは、前記円筒の内周面に沿う状態で前記通路壁に支持されているものである。

本発明によれば、吐出弁の弁体の開く量がストッパーによって制限される。このため、従来のダイヤフラムポンプと較べると、弁体が閉じる際の運動エネルギーを小さくすることができるから、吐出弁の閉弁時の打音が小さくなる。
したがって、本発明によれば、吐出弁が閉じるときの打音が小さいダイヤフラムポンプを提供することができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。図１は吸気行程で吸気弁が開いている状態を示している。 本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。図２は吐出行程で吐出弁が開いている状態を示している。 従来のダイヤフラムポンプに用いられている吐出弁の断面図である。

以下、本発明に係るダイヤフラムポンプの一実施の形態を図１および図２によって詳細に説明する。
図１に示すダイヤフラムポンプ１１は、図１において最も下に位置するモータ１２に取付けられ、このモータ１２によって駆動されて大気を吸引して吐出するポンプである。このダイヤフラムポンプ１１は、モータ１２に取付けられたハウジング１３と、このハウジング１３に保持されたダイヤフラム１４を備えている。

ハウジング１３は、後述する複数の部材をモータ１２の軸線方向に組み合わせて円柱状に形成されており、モータ１２の回転軸１５と同一軸線上に位置付けられている。ハウジング１３を構成する複数の部材は、モータ１２に取付けられた有底円筒状の底体１６と、この底体１６の開口部分に一端部が取付けられた円筒部１７を有するバルブホルダー１８と、円筒部１７の他端部に取付けられた有底円筒状の蓋体１９などである。

バルブホルダー１８は、円筒部１７内を軸線方向の一方側と他方側とに仕切る円板部２１を有している。ダイヤフラム１４は、円板部２１におけるモータ１２側となる壁面に重ねられ、ダイヤフラムホルダー２２によって円板部２１に固定されている。円板部２１は、本発明でいう「板状体」を構成するものである。

また、ダイヤフラム１４は、バルブホルダー１８の円板部２１に向けて開口する複数の（図１，２では一つのみが図示されている）カップ状の変形部２３を有している。これらの変形部２３の開口部分は、円板部２１によって閉塞されている。この変形部２３と円板部２１との間にポンプ室２４が形成されている。
ダイヤフラム１４の変形部２３には、駆動機構２５が接続されている。

駆動機構２５は、モータ１２の回転軸１５に取付けられたクランク２６と、このクランク２６に取付けられた駆動子２７とを備えている。駆動子２７は、クランク２６に支軸２８を介して回転自在に支持された円柱状の軸部２７ａと、この軸部２７ａから径方向の外側に突出する複数の腕部２７ｂ（図１においては一つのみが図示されている）とによって構成されている。支軸２８は、クランク２６における回転軸１５とは偏心した部位に接続され、回転軸１５に対して傾斜している。支軸２８の傾斜する方向は、支軸２８の先端部が回転軸１５と同一軸線上に位置する方向である。

腕部２７ｂは、ダイヤフラム１４の変形部２３に突設された連結片２９が貫通しており、この連結片２９を介して変形部２３に接続されている。このため、駆動子２７は、ダイヤフラム１４によって回転が規制されることになり、クランク２６が回転軸１５とともに回転することにより、この回転を往復運動に変換して変形部２３に伝達する。この実施の形態においては、駆動子２７が本発明でいう「往復運動部」に相当する。駆動機構２５は、駆動子２７が往復運動をすることにより、変形部２３内の容積を増減させる。

バルブホルダー１８の円板部２１におけるポンプ室２４の壁を構成する部分には、吸入弁３１が設けられているとともに、吸入用貫通孔３２と吐出用貫通孔３３とが穿設されている。吸入弁３１は、ゴム材料によって形成され、円板部２１におけるポンプ室２４側の壁面に自らのばね力で密着する弁体３１ａを有している。この弁体３１ａは、吸入用貫通孔３２の開口部分を開閉する。

吸入用貫通孔３２は、バルブホルダー１８と蓋体１９との間に形成された下流側吸気室３４と、ポンプ室２４とを連通している。下流側吸気室３４は、円板部２１の中心部に突設されて蓋体１９に接続された円筒３５と、円板部２１の外周部分と、蓋体１９の外周部分とによって囲まれて形成されている。この下流側吸気室３４は、円板部２１の外周部分に設けられた下流側通路孔３６を介してハウジング内空間３７に連通されている。ハウジング内空間３７は、ハウジング１３の底体１６と、バルブホルダー１８とによってハウジング１３の外とは仕切られている。また、ハウジング内空間３７は、図１において左側に位置する上流側吸気室３８を介して大気中に連通されている。

上流側吸気室３８は、バルブホルダー１８の上述した円筒３５と、円板部２１の外周部分と、蓋体１９の外周部分とによって囲まれて形成されている。この上流側吸気室３８と、上述した下流側吸気室３４とは、図示していない隔壁によって仕切られている。上流側吸気室３８は、ハウジング内空間３７に上流側通路孔３９を介して連通されているとともに、蓋体１９の貫通孔４０を介して大気中に連通されている。

円板部２１に設けられた吐出用貫通孔３３は、バルブホルダー１８の円板部２１によって仕切られたポンプ室２４と吐出室４１とを連通している。吐出室４１は、円板部２１の中心部分の壁面と、この壁面と対向する蓋体１９の通路壁１９ａと、上述した円筒３５とによって囲まれて形成されており、蓋体１９に突設された吐出パイプ４２を介して大気中に連通されている。この実施の形態においては、吐出室４１が本発明でいう「吐出通路」に相当する。

吐出室４１内であって、バルブホルダー１８の円板部２１の中心部分には、吐出弁４３が設けられている。吐出弁４３は、ゴム材料によって形成され、円板部２１の半球状を呈する突起４４に嵌合したキャップ部４３ａと、キャップ部４３ａの一側部に接続された板状部４３ｂと、キャップ部４３ａの他側部に接続された弁体部４３ｃとを備えている。板状部４３ｂおよび弁体部４３ｃは、図１および図２においては一つずつしか描かれていないが、実際にはダイヤフラム１４の変形部２３の数と同数だけ設けられており、円板部２１の周方向に所定の間隔をおいて並んでいる。

板状部４３ｂは、円板部２１と蓋体１９の突起１９ｂとの間に挟まれて固定されている。弁体部４３ｃは、板状に形成されており、円板部２１における吐出室４１側の壁面に自らのばね力で密着し、吐出用貫通孔３３の開口部分を開閉する。すなわち、吐出弁４３は、ポンプ室２４から吐出室４１へのみ流体の通過を許容する。この実施の形態においては、弁体部４３ｃが本発明でいう「弁体」に相当する。

吐出室４１における弁体部４３ｃの近傍にはストッパー４５が設けられている。このストッパー４５は、例えばウレタンスポンジなどの柔軟性を有する材料によって形成されており、上述した円筒３５の内周面に沿う状態で蓋体１９における円板部２１と対向する通路壁１９ａに支持されている。
このストッパー４５は、吐出弁４３の弁体部４３ｃが予め定めた量だけ開いた状態で弁体部４３ｃと当接するように、予め定めた大きさに形成されて所定の位置に配置されている。
この実施の形態によるストッパー４５は、弁体部４３ｃ毎に形成され、個々の弁体部４３ｃと対応する位置にそれぞれ設けられている。

このように構成されたダイヤフラムポンプ１１においては、モータ１２が回転し、駆動子２７の支軸２８がモータ１２の回転軸１５を中心にして回転することにより、駆動子２７の腕部２７ｂが回転軸１５の軸線方向に往復してダイヤフラム１４の変形部２３が押されたり引かれたりする。変形部２３が腕部２７ｂによってモータ１２側に引かれることにより、図１に示すように、ポンプ室２４の容積が増大し、吸入弁３１が開いて下流側吸気室３４内の流体（空気）が吸入用貫通孔３２を通ってポンプ室２４内に吸入される。このときは、ハウジング内空間３７の空気が下流側通路孔３６を通って下流側吸気室３４内に吸入され、上流側吸気室３８内の空気が上流側通路孔３９を通ってハウジング内空間３７に吸入される。また、大気が蓋体１９の貫通孔４０を通って上流側吸気室３８内に吸入される。

一方、ダイヤフラム１４の変形部２３が腕部２７ｂによってバルブホルダー１８の円板部２１側へ押されることにより、図２に示すように、変形部２３が圧縮されてポンプ室２４の容積が減少し、吐出弁４３が開いてポンプ室２４内の空気が吐出用貫通孔３３を通って吐出室４１内に吐出される。このとき、吐出弁４３の弁体部４３ｃは、先端部分が円板部２１から離間する方向に自らのばね力に抗して揺動する。弁体部４３ｃの揺動（開く量）は、弁体部４３ｃの先端部分がストッパー４５に当接することによって制限される。この結果、弁体部４３ｃが過度に大きく揺動することはなく、吐出弁４３が閉じる際の運動エネルギーは、無制限に開く従来の吐出弁４３に較べると小さくなる。
したがって、この実施の形態によれば、吐出弁４３が閉じる際の運動エネルギーを小さくすることができるから、吐出弁４３の閉弁時の打音が小さいダイヤフラムポンプを提供することができる。

この実施の形態による吐出室４１は、弁体部４３ｃが密着する円板部２１の壁面と、この壁面と対向する蓋体１９の通路壁１９ａとの間に形成されている。ストッパー４５は、この通路壁１９ａに支持されている。
このため、吐出用貫通孔３３から吐出室４１に流出した空気をストッパー４５が遮ることがないから、ストッパー４５を備えているにもかかわらず、吐出室４１内を流れる空気の抵抗を可及的小さくすることができる。したがって、この実施の形態によれば、吐出弁４３から生じる打音が小さくなるとともに、空気が効率よく吐出されるダイヤフラムポンプを提供することができる。

上述した実施の形態による吐出弁４３の弁体部４３ｃ（弁体）は、自らのばね力で円板部２１に密着するものである。しかし、本発明に係る吐出弁の弁体は、このような限定にとらわれることはない。例えば、弁体としては、自然状態で円板部２１に密着して吐出用貫通孔３３が閉じられる状態に保持され、ポンプ室２４と吐出室４１との圧力差で開く構成のものを用いることができる。

１…ダイヤフラムポンプ、１４…ダイヤフラム、１９ａ…通路壁、２１…円板部（板状体）、２３…変形部、２４…ポンプ室、２５…駆動機構、２７…駆動子（往復運動部）、３３…吐出用貫通孔、４１…吐出室（吐出通路）、４３…吐出弁、４３ｃ…弁体部（弁体）、４５…ストッパー。

Claims (1)

1. 吐出通路の壁の一部を構成する板状体と、
   前記板状体と協働してポンプ室を形成するカップ状の変形部を有するダイヤフラムと、
   前記変形部に取付けられた往復運動部を有し、前記往復運動部が往復運動をすることにより前記変形部内の容積を増減させる駆動機構と、
   前記板状体を貫通し、前記吐出通路と前記ポンプ室とを連通する貫通孔と、
   前記貫通孔の吐出通路側開口を含む前記板状体の壁面に密着する板状の弁体を有し、前記ポンプ室から前記吐出通路へのみ流体の通過を許容するゴム製の吐出弁と、
   ウレタンスポンジによって形成されて前記吐出通路内に設けられ、前記吐出弁の弁体が予め定めた量だけ開いた状態で前記弁体と当接するストッパーとを備え、
   前記吐出通路は、前記板状体と、この板状体の壁面と対向する通路壁と、前記板状体に突設されて前記通路壁に接続された円筒とによって囲まれて形成され、
   前記ストッパーは、前記円筒の内周面に沿う状態で前記通路壁に支持されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。

Images