JPS6098182A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばエアレス塗装機の塗料の圧送等に好３ａ
！するダイ１フラムボンプに関する。

例えば塗装機による塗装作業中においては、スプレィの
断続或いは中断は不可欠であり、また、スプレィ中の圧
力変動は霧化状態の悪化につながるため回避しなりれば
ならない。一方、塗料の圧送に用いるダイヤフラムポン
プの駆動＋１１ｊとしてＩＪ電動機を用いるのが一般的
であるが、塗装作業中のスプレィの断続に応じてその都
度電動機の運転停止を行うと、スイッチの開閉が非常に
多くなってスイッチを早期に損傷したり、電動機に頻繁
に起動電流が流れるため過熱したり、更には回転の立上
りが遅いため圧送圧力の変動を−し生じ実用」不具合を
生ずる。そこで、スプレィの中１１ｒｉ時にも電動機を
連続運転して上記不具合点の解消を図ることが従来より
行われており、−例としＣ特公昭５１−１５６０１号（
木口、Ｉ特許第３６８０９８１月）が知られている。こ
のものは、ダイヤフラムポンプと電動機によって往復動
されるピストンとの間に作動油を介在し、スプレィが中
断されてダイ１７ノラムボンプのダイ１７ノラムの変位
が拘束され／＝時に余剰の作動油をリリーブ弁から逃が
して電動機の過負荷及び曲用の過上昇を防止し、以って
スプレィの中断時にも電動機の連続運転を可能としたも
のであるが、これでは４１？ｉ造が非常に複雑になって
しまう。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたしので、その目的
は、運転・停止を頻繁に繰返しても駆動源が過熱したり
、圧送圧力が変動したりする虞れのないダイ１フラムボ
ンプを提供１゛るにある。

本発明は、積層形の圧電効果セラミックが電圧の印加に
Ｊこり歪を生じ、こしかも応答性が非常に速いことに着
目し、この圧電効果セラミックの歪を増幅し−Ｃ人ぎな
変位どして取出し、ダイヤフラムを駆動するにうにした
ものである。

以下本発明をエアレス塗装機のダイ入／フラムポンプに
適用しＩζ一実施例を図面に基づいＣ説明づる。

まず本実施例において使用づる「１層形の圧電効果はラ
ミックについて第１図を参照しく説明する。

この圧電効果セラミック１は、近時、日本電気株式会社
ににり開発実用化されたちので、セラミック板２と内部
電極板３とを交互に積層一体化して焼結１ノだ素子を所
望の形状・大きさに切断し、全周面に露出した内部電極
板３を左右両側面において一層おきに絶縁材４にＪ：り
電気的に絶縁り°るど共に、左右両側面に外部電極５及
び６を形成して構成したものである。従って、内部電極
板３は一層おきに外部電極板５及び６に電気的に接続さ
れている。本圧電効果セラミック１は従来の圧電効果セ
ラミックとは異なり、印加電圧が低くても（例えば１０
０Ｖても）成る聞以上の歪を発生し、電圧を繰返し印１
１１１　しても全く劣化しない（実験によれば、電圧パ
ルスを５Ｖ５回以上連続的に印加しても劣化（よ何らみ
とめられなかった。）という特徴をイｊする。反面、本
圧電効宋セラミック１は従来の圧電効果セラミックと同
様に積層厚を余り厚くすることは困咄で、９ｍｍ程度が
眼界とされている。ちなみに本圧電効果セラミック１の
セラミック板２どしては、マグネシウム・二ＡｊＭ　＆
４）とチタン酸鉛の二成分固溶体セラミック、（１−Ｘ
）Ｐｂ　（Ｍｉｌｌ　ｔ　／３　Ｎｂ２／ａ　）０３−
１〕ｂ　１−ｉ　０３、のうち例えばＸが０．３５近く
のものが使用されている。

次に本発明に係るグイＸ７ノラムポンブを示′？Ｉ第２
図において、７及び８は上部及び下部ケーシングで、こ
れらの対向面でダイ１７フラム９を挟持している。１０
はダイヤフラム９の一層たる、Ｌ面に対向さμて上部ク
ーシングアに陥没形成したポンプ室で、上部ケーシング
７にはこのポンプ室４に連通する吸入管１１がｉ！　ｈ
プられている。１２は吸入管１１内に設りられたフート
弁で、これは吸入管１１内に嵌着された支持部月１３に
上下動ｊ」能に支持されている。１４は支持部祠１３の
下面側に固着された環状の弁座で、ツー１−弁１２は圧
縮コイルばね１５の弾発力にＪ、って１７ｊにｔ＝ｔ　
９！ｌされて弁座１４に肖接し、ポンプ室１０から吸入
管１１への逆流を防止している。１Ｇは上部ケーシング
７に嵌着された１１１出管で、これはチェックバルブ１
７を途中に有づる通路１８を介してポンプ室１０内に連
通している。１９は駆動源の基体であり、有底の短円筒
状をなす胴体２０を１；部ケーシングＥｌの下側にねじ
２１にＪ：す１１１帖して構成されている。２２は駆動
部たる駆動軸で、上端に円盤部２２ａを有づると共に下
端部分に雄ねじ部２２ｂを形成してａ３す、円盤部２２
ａをポンプ室１０内に位置させるようにしてダイヤノラ
ｌｈ　９の中心部を上下に口過している。そして駆動軸
２２にプラスチック製の′＃数枚の受り板２３及びワッ
シャ２４をｌｆＸめ込／υで下端ｈ［ねじ部２２１）に
１＝１ツド２５を螺着し、以ＣタイＡ７フラム９を円盤
部２２ａど受り板２３との間に挟持して駆動軸２２をダ
イヤフラム９に連結している。１！Ｊする駆動軸２２は
基１Ａ１９の一部を４Ｍ或Ｊる下部ノノーシング８に形
成されｌこ軸受孔２６に受（プ板２３を介してに下に往
復動ｉｊｌ　（ｉしに支１）されている。２７は駆動体
で、この駆動ｆホ２７の具体構成を示づ第４図及び第５
図におい゛（，２８は金属製の同体で、この筒体２８の
一端側に形成された画ねじ２８ａに栓体を兼ねるコネク
ター２９を螺合し−ｉ（ＩＩフッタツト３０により固定
している。３１は筒体２Ｂの中空内部に１矢着されＩＣ
淳擦係数の小なる例えばポリアセタール樹１指製の絶縁
筒で、これの内部に円形もしく＆よ小判形に形成された
前述の圧電効果セラミック１を多数積み重ね状態に収納
しており、これら圧電効果セラミック１は接着剤にＪ、
り相Ｔ：ｌに結合され−（いて絶縁筒３１に対し１晋動
自在になつＣいる。

３２は電気抵抗の低い電線で、ここでは銀線を用いてお
り、外部電極５及び６のうち同一極性どうしの電極の一
箇所り゛つをロー１９番）等により電気的に接続してい
る。この電線３２１；Ｌ圧電効果レラミック１間にたる
みを残してローｆ＝Ｊ　＋プされている。

また電線３２は圧電効果セラミック１を絶縁筒３１内に
挿入した時に生ずる空間Ｓを利用して配線している。そ
して、コネクター２９側に位ｉｉ！！−！ｌる一個の圧
電効果セラミック１の両件部電極５及び６に接続された
リード線３３及び３４を筒体２８外方ｔこう算出しで市
諒に接続し、以゛Ｃ各圧電効嬰セラミック１が電源に対
し並列に１に続されるｊ、うにしている。尚、３５は圧
電効果セラミック１とコネクター２９との間に設（」１
．ニレラミック製の絶縁板である。３６は作動部としＣ
のプランジ％ｙで、このプランジャ３６を筒体２８の他
端部内方に摺動自在に挿入し、その挿入Ｄｉ：をセラミ
ック製の絶縁板３７を介して圧電効果セラミック１に当
接させている。

・而して、前記駆動体２７は基体１９内に放射状に配設
され、放躬状先端側のコネクター２９の球状先端部を胴
体２０内周の環状凸部２Ｑａの上側に形成されｌζ球状
凹部３８に回動可能に１医合連結している。そし−Ｃ１
駆動体２７を中心側が斜め上向きとなるＪ、うに傾斜さ
せて中心側のプランジャ３６の球状先端部をロッド２５
の上部位に形成された球状凹部３９に回動可能に１へ合
連結している。

４０はばね作用イホとしての１１１１ばねで、この川１
ぽね４０は二枚−組にしてロッド２５の上端部に上下三
段に挿入されている。そし−Ｃ１この冊ばね４０は下部
ケーシング８の軸受孔２Ｇ内周の環状凸部２６ａとロッ
ド２５の径大部２５ａとの間に位置され、ロッド２５ひ
いては駆動軸２２を常時一方向即ら矢印へ方向にイ」勢
している。

次に上記構成の作用を説明するに、本実施例においては
駆動イホ２７に対し通電及び断電を交互に繰返１ことを
基本と覆る。まず駆動イホ２７に）ｍ電づるど、その各
圧電効果セラミック１に所定の電圧が印加され、各圧電
効果セラミック１が積み重ね方向に伸長づ゛る如く歪む
。この歪みは１ｆ電効果セラミック１個々で（ま微小な
ものであるが、多数の圧電効果はラミック゛１が積み市
ね状態に設りられていることから、プランジＩＰ３６に
は多数の圧電効果セラミック１の歪の総和が作用し、従
ってブランシー３Ｇが圧電効果セラミック１に強く押圧
されて、矢印３１５向に進出づるＪ、う直線的に変位り
る。づると、駆動体２７が上りに１１ｉ　ＬＪ−Ｃ配設
され（いることから、プランジ１？３６の矢印１３′ｈ
向の変位ににり駆動軸２２を押上けＪ、うどづる分力が
生じ、この結果、駆動体２７が胴体２０の凹部３８を中
心に矢印０方向に回動じつつ駆動軸２２を１…ばね４０
の弾発〕ｊに抗しく他力１ｒｉＪたる矢印Ｄ／ｊ向に進
出させるように直線的に変位させる。

斯る駆動軸２２の進出後の状態を第２図ｋ　点鎖線で示
゛す。次に駆動体２７を断？１２−ｉると、圧電効果セ
ラミック１が縮む如く元の状態に戻るＩζめ、皿ばね４
０が自身の弾発力により、駆動軸２２を矢印へ方向に変
位せしめ、この駆動軸２２の矢印へ方向の変位により、
駆動体２７がプランジ！・３６の筒体２８内への押込み
を伴つ−（反矢印Ｂ方向に回動し、全てが第２図に実線
で示す元の状態に戻る。斯くして、駆動体２７０通電及
び１１１１電を交互に繰返Ｊことにより、駆動軸２２が
」ブトに１１復動するものである。

ところで、駆動体２７のプランジ（〕Ｃ３の変位量は比
較的小さく、プランジ！・３６によつ（ダイヤフラム５
）を直接駆動Ｊることは実際上困難である。しかしなが
ら、本発明によれぽ、プランジャ３６の変位を増幅して
出カリ−ることがでさる。このことを第６図にＪ、り原
理的に説Ｉ！Ｉ］′ｔＩるに、駆動体は通電前０−　Ｙ
　１間にあり、通電によりプランシトが進出するとＯを
中心に角度θだけ回動して０−Ｙ２間に位置するとし、
そのときのプランジＶの進出変位量をΔ×、駆動軸の変
位ｍをｙとづると、ＳＩＮθ＝ΔＸ／Ｖ従ってｙ与△ｘ
／８１Ｎθどなる。然るにθ（よ比較的小さく、ＳＩＮ
θ（１であるため、プランジ鵞！３Ｇの変位量を増幅し
て駆動軸２２の大きな往復動ｅ、泣どじて取出すことが
でき、駆動軸２３にＪ、ってタイＸ７ノシム９を直接駆
動することができるものＣある。

而して駆動軸２２の上下動にＪ、リダイＡ７フラム９が
上−１・に変位づるか、まずタイ〜Ｉフラｌ＞　９が上
ｒｊｒりるど、ポンプ室１０の容積か減少し、内部の塗
料の圧力が増大するから、’７　Ｎがブ「−ツクバルブ
１７を押聞い−Ｃ吐出色’１６に向りＵ　Ｉ！１＋を冒
」送され、次にタイＡ／ノラム９か下降りるど、ポンプ
室１０の容積が増大し、内部の塗Ａ′＋１の圧力が負と
なるから、ノー１゛・弁１２が圧縮」イルばね１！〕に
抗し−Ｃ十降しτ弁座１４から隙間し、吸入７ａ１１が
らΦ１′＋１がポンプ室１０内に吸入される。ぞしく、
このＪ、うなタイＸ７ノシム９の上下動の繰返しにより
、塗料が吸入管１１から吸入され吐出管１６に向１ノで
圧送され、最終的にスプレィガンから霧状の（旧となっ
−（噴射される。

さて、スプレィガンからのＬｔ料の噴霧が中Ｗｉされる
と、ポンプ室１０内の塗料が吐出管１６から吐出されな
くなるから、ポンプ室１０の内圧が上昇し、これを圧力
スイッチにより検出して駆動体２７に通電りることなく
断電状態を保つｊ、うにＪる。そして、スプレィガンか
らの塗１′」の噴霧が再開されると、ポンプ室１０内の
圧力が防上りるため、これを圧力スイッチにより検出し
く駆動体２７に対し通電及び断電を交Ｈに繰返り運転を
１１ｊ聞づ−る。このように、スプレィ刀ンからの！！
、３′斗の噴鞘の中断の度に運転を中断して・し、圧電
効果セラミック１の電歪効果を利用してグイ（／ノラム
ｒ）を往復動さＵているから、再通電］１．１の応答性
が良く、グイ１７フラム９は１１ｊ３ＩｆｆＩ電と同時
に通常の運転状態と同様の速度で往復動づるｊ、うにな
り、従って圧送圧力の変動はほとｌυど生「゛ず実用上
の不具合は何ら生じない。しかも、通面電を頻繁に繰返
しても電動機とは異なり大きな起動電流が流れる；１！
直れ１３東ないため、過熱したり、スイッチが早期に損
傷したりする虞れがない。また、圧送を中断しＩこ場合
に、通電を継続するど、グイＸ７フラム９が変位しない
のＣ１駆動体２７は外部へ仕とＩＳを出力でき４ｒい。

ぞこで内ｒｉｌｌの圧電効果セラミック１自体が発熱す
ることになる１、シかし、圧電’Ａ＋果ヒラミック自体
ＩＬ　ｒｊ４　蟹！　性ニｆａ　ｈ　Ｔ　Ｊ’；　リ、
Ｉｎ２　ｊＱ　Ｌ７＋　Ｉｎ　カ１００°℃以」−にな
って６、その性能や一１１久１’ｌ−には問題が生じる
ことはない、、このため５′シ兜なイ１１；１磨」−ガ
１にならない限り、通゛市を中断−４る必′ｊ、↓：　
Ｌ、１．ない１．従ってスプレィガン）゛（の−１１７
中ｔｌ）ｒといったりＤ　Ｉｆ、）間の圧送停止には、
駆動体２７への通゛心を中１１ｉ　”Ｊることなく）軍
七−覆ることも可能である。

尚、基体１℃〕の子側にも別のポンプ？どを設（）、こ
のポンプ室のダイヤフラムもＬ１ツド２５により変位さ
せるＪこうにづれば、同時に二種のｉｕ　１３＋を圧送
てさる１、また塗わ１の圧送ぼがりてなく、流体一般の
圧送に広く適用できる。

本発明は以上の説明ｌｅｔ　＋ら明らか４．ように、駆
動（４＼にＪ、り圧電効果セラミックの歪を−ある程度
人きな変位どして取出し、史にイの変位を増幅してグイ
１７フラムを直接駆動するＪ、うｆ、−ｔ、　／こから
、電動（戊の回転をダイＸ７フラムの往復動変位に変操
りるものとは異なり、構造が簡単で、軽量Ｊ］っ低騒音
運転が可能となる。しかも、圧電効！？！レラミックの
電歪効果を利用しているため、応答性が良く且つ大きな
起動電流が流れる虞れはないため、運転を頻繁に中断し
Ｃし流体の圧送圧が変動する虞れがなく、スイッチが早
期に損傷づることもない等の種々の効果を秦り−る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は圧電効果セラ
ミックの（１ス略を示り一断面図、第２図及び第３図は
グイ１７フラムポンプの縦断面図及び部分平面図、第４
図は駆動体の縦断面図、第５図は第４図中ｖ−ｖ線に沿
う縦断面図、第６図ｔＪ変位増幅の原理図である。 図中、１は圧電効果セラミック、９はタイＸ７ノシム、
１０はポンプ室、１９は基体、２２（Ｊ駆動軸（駆動部
）、２７は駆動イル、３６はｊランジ１？（作動部）、
４０は冊ばね（ばね作用体）でＣ６る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイ１７フラムを一面に有し該ダイ１７フラムの変
   位に応じて被圧送流体を吸入及び吐出するポンプ室と、
   前記ダイヤフラムに連結された駆動部を往復動可能に支
   持し１．：基体と、前記駆動部を一方向に付勢するばね
   作用体と、薗体内に多数積み川ね状態に収納された積層
   形の圧電効果レラミック及び電圧の印加により生ずるこ
   れら圧電効果レラミックの歪によって変位される作動部
   を備え両端部を前記基体及び駆動部に連結゛づるように
   して駆動部の往復動方向に対し傾斜状態に配置されて駆
   動部を前記ばね作用体の弾発ツノに抗して他方向に変位
   させる駆動体とを具備し【成るダイ曳７ノラムボンブ。