JP7085751B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ダイヤフラム押圧用の駆動体の揺動支点を支える摺接式の軸受を備えたダイヤフラムポンプに関する。

従来のこの種のダイヤフラムポンプとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に開示されたダイヤフラムポンプは、ポンプ室の壁の一部を構成するダイヤフラムと、このダイヤフラムに接続されてポンプ室の容積を増減させる駆動機構とを備えている。

駆動機構は、モータの回転を往復運動に変換してダイヤフラムに伝達するもので、モータの回転軸と一体に回転する回転体と、ダイヤフラムに接続された腕部を有する駆動体と、回転体と駆動体とを接続する駆動軸とを備えている。
駆動軸の一端部は、回転体におけるモータの回転軸とは偏心した部位に取付けられている。また、駆動軸は、モータの出力軸に対して傾斜している。この駆動軸が傾斜する方向は、この駆動軸の他端部において出力軸に対する偏心量が少なくなる方向である。
駆動軸の他端部は、駆動体の軸線方向の一端部に挿入されている。駆動体の軸線方向の他端部には、駆動軸とは反対方向に突出する半球状の突起が設けられている。

この突起は、駆動体の揺動支点となるもので、このダイヤフラムポンプのハウジング側の凹部に摺動自在に保持されている。この凹部は、上述した突起と協働して摺接式の軸受構造を構成するもので、ハウジングの一部を構成する部材の中心部に、ここが部分的に凹むように形成されている。
この従来のダイヤフラムポンプにおいては、ポンプ室に空気が吸引される行程でポンプ室内が負圧になると、駆動体の腕部がダイヤフラム側に引っ張られる。このように負圧に起因して駆動体に加えられる荷重、すなわちスラスト荷重は、駆動体の突起が接触する凹部によって受けられる。このため、ポンプ動作時は、突起がスラスト荷重によって凹部に押し付けられながら、凹部に対して摺動することになる。

特開２０１８－６６３０９号公報

特許文献１に示すような従来のダイヤフラムポンプにおいては、作動時に駆動体の突起がハウジング側の凹部にスラスト荷重によって押し付けられながら摺動するために、この摺動部分から接触音が発生するという問題があった。

本発明の目的は、駆動体の突起とハウジング側の凹部とからなる摺動部分で生じる接触音を低減できるダイヤフラムポンプを提供することである。

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、ハウジングと、前記ハウジングの一部を構成する部材に保持され、前記部材と協働してポンプ室を形成するダイヤフラムと、モータによって駆動されて回転する回転体と、前記回転体にこの回転体の軸線に対して傾斜した状態で立設された駆動軸と、一端部が前記回転体に前記駆動軸を介して支持されるとともに他端部が前記ハウジングの一部を構成する部材に摺接式の軸受構造を介して支持され、前記回転体の回転を往復運動に変換して前記ダイヤフラムに伝達する駆動体と、前記ポンプ室に吸入弁を介して接続された吸入通路と、前記ポンプ室に吐出弁を介して接続された吐出通路とを備え、前記ハウジングの一部を構成する部材は、前記回転体と同一軸線上で前記駆動体に向けて突出する柱状突起を有し、前記軸受構造は、前記柱状突起の先端部に形成された凹部と、前記駆動体の他端部に凸設されて前記凹部に摺動可能に接触する半球状の突起とによって構成されているものである。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラムは、前記ハウジングの一部を構成する部材に保持される固定部と、前記ポンプ室の壁の一部となる変形部とを有し、前記固定部は、前記回転体と同一軸線上に位置する貫通孔を有し、前記ハウジングの一部を構成する部材は、前記ポンプ室の壁の一部となるポンプ部を有する第１の板部材と、前記回転体と同一軸線上に貫通孔を有し、前記第１の板部材と協働して前記ダイヤフラムの前記固定部を挟んで保持する第２の板部材とからなり、前記柱状突起は、前記第１の板部材に設けられているとともに、前記ダイヤフラムの前記貫通孔と、前記第２の板部材の前記貫通孔とに挿通されていてもよい。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記柱状突起の軸心部には前記凹部に開口する非貫通孔が形成され、前記非貫通孔の中には潤滑油が充填されていてもよい。

本発明に係るダイヤフラムポンプにおいては、回転体が回転することにより駆動体が軸受構造を揺動中心として揺動する。ポンプ室が拡張するときは、ポンプ室内が負圧になり、これに伴って駆動体がポンプ室側に引かれるようになる。すなわち、駆動体に上述した負圧に起因するスラスト荷重が作用し、駆動体の突起がハウジング側の軸受構造の凹部に押し付けられる。このように凹部がスラスト荷重を受けることにより、凹部を有する柱状突起が僅かに撓むようになる。柱状突起が撓むことにより、駆動体の突起と凹部との接触部分の接触圧が低下し、この接触部分で生じる接触音が軽減される。
したがって、本発明によれば、駆動体の突起とハウジング側の凹部とからなる摺動部分で生じる接触音を低減できる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。 要部を拡大して示す断面図である。

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を参照して詳細に説明する。
図１に示すダイヤフラムポンプ１は、図１において最も下に位置するモータ２に取付けられ、このモータ２の回転軸３に取付けられた回転体４が回転することによって動作する。この実施の形態によるダイヤフラムポンプ１は、大気（空気）を吸込んで吐出するポンプである。

このダイヤフラムポンプ１は、モータ２に固定されたハウジング５を備えている。このダイヤフラムポンプ１を構成する機能部品は、このハウジング５に保持されている。
ハウジング５は、複数の部材をモータ２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２の回転軸３と同一軸線上に位置付けられている。ハウジング５を構成する複数の部材は、モータ２に取付けられた有底円筒状の底体６と、この底体６の開口部分に取付けられたダイヤフラムホルダー７と、このダイヤフラムホルダー７に後述するダイヤフラム８を介して取付けられた円板状のバルブホルダー９と、このバルブホルダー９に重なる状態で取付けられた蓋体１０などである。

ダイヤフラムホルダー７は、回転軸３と同一軸線上に位置する第１の貫通孔１１と、後述するダイヤフラム８の変形部１２が挿入された第２の貫通孔１３とを有している。この実施の形態においては、このダイヤフラムホルダー７が請求項２記載の発明でいう「第２の板部材」に相当する。

ダイヤフラム８は、ダイヤフラムホルダー７とバルブホルダー９とによって挟まれて保持された固定部１４と、バルブホルダー９に向けて開口するカップ状の変形部１２とを有している。この変形部１２は、バルブホルダー９のポンプ部１５と協働してポンプ室１６を形成するものである。図１には変形部１２が１つしか描かれていないが、この実施の形態によるダイヤフラム８は実際には複数の変形部１２を有している。これらの変形部１２は、回転体４の軸線Ｃを中心として回る方向に一定の間隔をおいて並んでいる。ダイヤフラムホルダー７の上述した第２の貫通孔１３も変形部１２と対応する位置にそれぞれ形成されている。
変形部１２には、ポンプ室１６とは反対方向に向けて突出する連結片１７が設けられている。

ダイヤフラム８の固定部１４は、回転体４と同一軸線上に第３の貫通孔１８を有している。
ダイヤフラム８の変形部１２とバルブホルダー９のポンプ部１５との間に形成されたポンプ室１６には、詳細には図示してはいないが、吸入通路２１と吐出通路２２とが開口している。
吸入通路２１は、ダイヤフラム８の固定部１４とバルブホルダー９との間に形成されており、ポンプ室１６に吸入弁２３を介して接続されている。吸入通路２１の上流端は、ダイヤフラムホルダー７と底体６とによって囲まれて形成されたハウジング内空間Ｓに開口している。

このハウジング内空間Ｓは、図示していない通気孔によってハウジング５の外の大気中に開放されている。
吐出通路２２は、バルブホルダー９と蓋体１０の中に形成されており、ポンプ室１６に吐出弁２４を介して接続されている。吐出通路２２の下流端は、蓋体１０に凸設された吐出パイプ２５の内部空間２５ａによって構成されている。

吐出弁２４と上述した吸入弁２３は、ポンプ室１６の容積の増減に伴ってそれぞれ開閉する。吐出弁２４は、ポンプ室１６の容積が減少する収縮行程で開き、それ以外の場合は閉じている。吸入弁２３は、ポンプ室１６の容積が増加する拡張行程で開き、それ以外の場合は閉じている。ポンプ室１６の容積は、ダイヤフラム８の変形部１２が後述する駆動機構２６により押されたり引かれたりすることによって変化する。

バルブホルダー９は、プラスチック材料によって形成され、ポンプ室１６の壁の一部となるポンプ部１５と、ダイヤフラムホルダー７と協働してダイヤフラム８の固定部１４を挟んで保持する保持部３１とを有している。保持部３１における回転体４と同一軸線上には、柱状突起３２がダイヤフラムホルダー７に向けて凸設されている。この柱状突起３２は、円柱状に形成されており、ダイヤフラム８の第３の貫通孔１８と、ダイヤフラムホルダー７の第１の貫通孔１１とに挿通されている。

柱状突起３２の外径は、第１の貫通孔１１および第３の貫通孔１８の孔径より僅かに小さい。すなわち、柱状突起３２と第１および第３の貫通孔１１，１８との間にはクリアランスが形成されている。図２は、このクリアランスが判別できるように、クリアランスを実際より拡げて描いてある。

柱状突起３２の先端部には、図２に示すように、凹曲面からなる凹部３３が形成されている。この凹部３３の開口形状は円形である。凹部３３を構成する凹曲面は、滑らかに形成されている。この実施の形態による柱状突起３２は、先端がダイヤフラムホルダー７の第１の貫通孔１１の中に位置するように形成されている。第１の貫通孔１１における柱状突起３２が存在していない部分（バルブホルダー９とは反対側の半部）には、テーパー部１１ａが形成されている。このテーパー部１１ａは、バルブホルダー９から離れるにしたがって孔径が漸次大きくなる形状に形成されている。

柱状突起３２の軸心部には、凹部３３に開口する非貫通孔３４が形成されている。この非貫通孔３４の中には潤滑油３５が充填されている。この実施の形態においては、このバルブホルダー９と上述したダイヤフラムホルダー７が本発明でいう「ハウジングの一部を構成する部材」に相当する。また、この実施の形態においては、バルブホルダー９が請求項２記載の発明でいう「第１の板部材」に相当する。

駆動機構２６は、図１に示すように、モータ２の回転軸３と一体に回転する回転体４と、この回転体４に駆動軸４１を介して接続された駆動体４２とを備えている。回転体４と駆動体４２は、それぞれプラスチック材料によって形成されている。
駆動軸４１は、回転体４にこの回転体４の軸線Ｃに対して傾斜した状態で立設されている。駆動軸４１が傾斜する方向は、駆動軸４１の先端部において回転体４の軸線Ｃに対する偏心量が少なくなる方向である。

駆動体４２は、後述する３つの機能部を有している。第１の機能部は、駆動軸４１が接続される軸部４３である。軸部４３は、円柱状に形成されている。この軸部４３は、駆動軸４１と同一軸線上に位置付けられて駆動軸４１が挿入され、駆動軸４１を介して回転体４に接続されている。このため、駆動体４２の一端部（図１においては下端部）は、駆動軸４１を介して回転体４に支持されている。

駆動体４２の第２の機能部は、ダイヤフラム８の連結片１７に接続された腕部４４である。腕部４４は、ダイヤフラム８の変形部１２毎に設けられており、軸部４３から放射状に径方向の外側へ延びている。連結片１７は、腕部４４を貫通した状態で腕部４４に固定されている。

駆動体４２の第３の機能部は、駆動体４２の中心部であってモータ２とは反対側に位置する突起４５である。この突起４５は、駆動体４２の揺動中心になるもので、軸部４３の他端部の軸心部分からモータ２とは反対方向へ突出している。突起４５の先端は、半球状に形成されており、ダイヤフラムホルダー７の凹部３３に摺動可能に接触している。詳述すると、突起４５は、凹部３３に、突起４５の軸心を中心として回転自在かつ突起４５の軸心が傾斜する方向へ揺動自在に接触している。このため、駆動体４２の他端部は、突起４５と上述した凹部３３とからなる摺接式の軸受構造を介してバルブホルダー９に支持されることになる。

このように構成されたダイヤフラムポンプ１においては、モータ２の回転軸３が回転することにより回転体４および駆動軸４１が回転軸３を中心にして回転し、駆動体４２が突起４５を中心にして揺動する。この揺動により、腕部４４が変形部１２を押したり引いたりする。このため、駆動体４２が回転軸３の回転を往復運動に変換して変形部１２に伝達する。ダイヤフラム８の変形部１２が腕部４４によってモータ２側に引かれることにより、ポンプ室１６の容積が増大し、吸入弁２３が開いて空気が吸入通路２１を通ってポンプ室１６内に吸入される。

一方、ダイヤフラム８の変形部１２が腕部４４によってバルブホルダー９側へ押されることにより、変形部１２が圧縮されてポンプ室１６の容積が減少し、吐出弁２４が開いてポンプ室１６内の流体が吐出通路２２を通って吐出パイプ２５から吐出される。

ダイヤフラムポンプ１の動作時に駆動体４２が変形部１２を引くときは、ポンプ室１６内が負圧になり、これに伴って駆動体４２がポンプ室１６側に引かれるようになる。すなわち、駆動体４２に上述した負圧に起因するスラスト荷重が作用し、駆動体４２の突起４５がバルブホルダー９側の軸受構造の凹部３３に押し付けられる。このように凹部３３がスラスト荷重を受けることにより、凹部３３を有する柱状突起３２が図２中に二点鎖線で示すように第１の貫通孔１１との間のクリアランス分だけポンプ室１６に向けて僅かに撓むようになる。図２の二点鎖線は、柱状突起３２が撓む現象を判り易くするために、クリアランスが実際より広く描かれているとともに、柱状突起３２が実際より大きく撓んだ状態で描いてある。柱状突起３２が撓むことにより、駆動体４２の突起４５と凹部３３との接触部分の接触圧が低下し、この接触部分で生じる接触音が軽減される。
したがって、この実施の形態によれば、駆動体４２の突起４５とハウジング５側の凹部３３とからなる摺動部分で生じる接触音を低減できる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ダイヤフラム８は、ダイヤフラムホルダー７とバルブホルダー９（ハウジング５の一部を構成する部材）に保持される固定部１４と、ポンプ室１６の壁の一部となる変形部１２とを有している。固定部１４は、回転体４と同一軸線上に位置する第３の貫通孔１８を有している。ハウジング５の一部を構成する部材は、ポンプ室１６の壁の一部となるポンプ部１５を有するバルブホルダー９（第１の板部材）と、回転体４と同一軸線上に第１の貫通孔１１を有し、バルブホルダー９と協働してダイヤフラム８の固定部１４を挟んで保持するダイヤフラムホルダー７（第２の板部材）とによって構成されている。柱状突起３２は、バルブホルダー９に設けられているとともに、ダイヤフラム８の第３の貫通孔１８と、ダイヤフラムホルダー７の第１の貫通孔１１とに挿通されている。

このダイヤフラムポンプ１においては、回転体４が連続的に回転して駆動体４２の突起４５がスラスト荷重により柱状突起３２に周期的に押し付けられることによって、バルブホルダー９が回転体４の軸線方向に振動する。この振動は、バルブホルダー９とダイヤフラムホルダー７との間に挟まれたダイヤフラム８の固定部１４によって減衰される。
したがって、この実施の形態によれば、接触音が小さくなるとともに振動も小さくなる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柱状突起３２の軸心部には凹部３３に開口する非貫通孔３４が形成されている。この非貫通孔３４の中には潤滑油３５が充填されている。
このため、駆動体４２の突起４５と柱状突起３２の凹部３３との摺動部分を潤滑油によって潤滑できるから、この摺動部分で生じる騒音をさらに小さくすることができる。特に、柱状突起３２を筒状に形成して非貫通孔３４の孔径を拡げることにより、潤滑油３５の貯留量が増えるから、低騒音の状態を長期間にわたって維持することが可能になる。
したがって、この実施の形態によれば、騒音がより一層小さい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吸入通路２１は、ポンプ室１６とハウジング内空間Ｓとを連通するように形成されている。しかし、吸入通路２１や吐出通路２２、吸入弁２３、吐出弁２４などの空気が流れる部分の構成は、適宜変更することができる。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、４…回転体、５…ハウジング、７…ダイヤフラムホルダー（第２の板部材）、８…ダイヤフラム、９…バルブホルダー（第１の板部材）、１１…第１の貫通孔、１２…変形部、１４…固定部、１５…ポンプ部、１６…ポンプ室、１８…第３の貫通孔、２１…吸入通路、２２…吐出通路、２３…吸入弁、２４…吐出弁、３２…柱状突起、３３…凹部、３４…非貫通孔、３５…潤滑油、４１…駆動軸、４２…駆動体、４５…突起。

Claims (2)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの一部を構成する部材に保持され、前記部材と協働してポンプ室を形成するダイヤフラムと、
   モータによって駆動されて回転する回転体と、
   前記回転体にこの回転体の軸線に対して傾斜した状態で立設された駆動軸と、
   一端部が前記回転体に前記駆動軸を介して支持されるとともに他端部が前記ハウジングの一部を構成する部材に摺接式の軸受構造を介して支持され、前記回転体の回転を往復運動に変換して前記ダイヤフラムに伝達する駆動体と、
   前記ポンプ室に吸入弁を介して接続された吸入通路と、
   前記ポンプ室に吐出弁を介して接続された吐出通路とを備え、
   前記ハウジングの一部を構成する部材は、前記回転体と同一軸線上で前記駆動体に向けて突出する柱状突起を有し、
   前記軸受構造は、
   前記柱状突起の先端部に形成された凹部と、
   前記駆動体の他端部に凸設されて前記凹部に摺動可能に接触する半球状の突起とによって構成され、
   前記ダイヤフラムは、
   前記ハウジングの一部を構成する部材に保持される固定部と、前記ポンプ室の壁の一部となる変形部とを有し、
   前記固定部は、前記回転体と同一軸線上に位置する貫通孔を有し、
   前記ハウジングの一部を構成する部材は、
   前記ポンプ室の壁の一部となるポンプ部を有する第１の板部材と、
   前記回転体と同一軸線上に貫通孔を有し、前記第１の板部材と協働して前記ダイヤフラムの前記固定部を挟んで保持する第２の板部材とからなり、
   前記柱状突起は、前記第１の板部材に設けられているとともに、前記ダイヤフラムの前記貫通孔と、前記第２の板部材の前記貫通孔とに挿通されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、
   前記柱状突起の軸心部には前記凹部に開口する非貫通孔が形成され、
   前記非貫通孔の中には潤滑油が充填されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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