KR20070070019A

KR20070070019A - 일정 용적형(容積形) 전자(電磁) 다이어프램 펌프

Info

Publication number: KR20070070019A
Application number: KR1020060048021A
Authority: KR
Inventors: 데루야 사와다; 다카시 나카무라
Original assignee: 닛폰 콘토로루 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-07-03
Also published as: JP4747363B2; JP2007177691A

Abstract

일정 용량을 송출할 수 있음과 더불어, 에어 락(air lock)을 방지하기 위하여, 펌프 실의 데드 스페이스(dead space)를 극력 억제하는 구조로 한 일정 용량형 다이어프램 펌프를 제공한다. 일정 용량형 다이어프램 펌프는, 펄스 전류가 인가되는 코일(3)과, 이 코일(3)에 발생하는 단속(斷續) 자력(磁力)에 의해 왕복 운동하게 되는 플런저(15)와, 이 플런저(15)를 따라서 움직이는 다이어프램(25)과, 이 다이어프램(25)의 왕복운동에 의해 함께 동작하는 한 쌍의 체크 밸브(36, 38)로 구성되고, 또한, 상기 플런저(15)의 다이어프램 반대쪽에 설치한 스트로크 규제의 규제부(19)와, 상기 다이어프램(25)의 플런저 반대쪽에 설치되고, 펄스 전류 오프(off)시에 펌프 본체(28)에 밀착하는 볼록(凸) 형상(29)으로 되어 있다.

다이어프램 펌프, 플런저, 에어 락, 체크 밸브, 데드 스페이스

Description

일정 용적형(容積形) 전자(電磁) 다이어프램 펌프{FIXED DISPLACEMENT TYPE ELECTROMAGNETIC DIAPHRAGM PUMP}

도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 상기 플런저 및 다이어프램이 위쪽에 변위한 상태를 나타내는 단면도이다.

[부호의 설명]

1 일정 용적형 다이어프램 펌프

3 코일

10 자기(磁氣) 로드(rod)

13 구멍

14 덮개

15 플런저

18 공동(空洞)

19 규제편

20 관통구

23 세로방향 홈

25 다이어프램

26 접속부

28 펌프 본체

29 볼록 형상

30a 플런저 쪽 공간

30b 플런저 반대쪽 공간

32 스프링 핀

34 펌프실

35 흡입통로

36 흡입밸브

37 토출통로

38 토출밸브

40 오목 형상

본 발명은 다이어프램을 사용한 펌프, 특히 일정 용량(容量)을 안정하게 공급할 수 있는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

전자(電磁) 펌프는, 솔레노이드에 인가되는 펄스 전류에 의해 플런저가 왕복 운동됨으로써, 펌프실 내의 압력이 변동함과 아울러 한 쌍의 체크 밸브가 함께 동작함으로써 펌프 작용이 이루어지고 있다. 이러한 전자 펌프에 있어서 이송되는 액 체는 석유·화학약품 등이며, 비압축성으로 인하여 스무스하게 송출되지만, 공기가 혼입하여 있는 경우에는, 이 공기의 압축성으로 인해 펌프실 내에 소정의 부압(負壓) 또는 정압(正壓)이 발생하지 않아, 한 쌍의 체크 밸브가 작동하지 않는 현상인 에어 락(air lock)이 발생하는 문제가 있었다.

따라서, 그 대책으로서, 일본국 특개평 9-126122호 공보에 나온 바와 같이, 플런저(25)와, 한 쌍의 볼(13, 22)이 함께 동작하여 펌프실(25)의 용적변화를 주는 피스톤 펌프에 있어서, 펌프실(25) 내의 데드 스페이스(dead space)(펌프실의 용적으로부터 유체의 토출량을 뺀 값)를 극히 감소함으로써 대처하는 것이 제안되어 있다. 이렇게 함으로써 에어 락의 발생을 방지하도록 하고 있다.

또한, 다이어프램을 사용하는 다이어프램 펌프는, 예를 들면 일본국 실개평 6-63878호 공보에 나온 바와 같은 구성이며, 펌프실(1)의 용적이 크고, 다이어프램(9)이 변동해도, 액체에 혼입한 공기가 있으면, 한 쌍의 밸브가 작동하지 않는 에어 락이 발생하는 문제도 상기 종래 예와 마찬가지로 가지고 있었다. 또한, 다이어프램 펌프의 특성으로부터 1회당의 토출량의 변화가 크므로, 일정 용량을 토출시키는 펌프로서의 이용은 불가능하였다.

따라서, 본 발명은, 일정 용량을 송출할 수 있음과 아울러, 에어 락 방지를 위하여, 펌프실의 데드 스페이스(dead space)를 극히 억제한 다이어프램 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 일정 용적형 다이어프램 펌프는, 펄스 전류가 공급되는 코일과, 이 코일에 발생하는 단속(斷續) 자력(磁力)에 의해 왕복 운동하게 되는 플런저와, 이 플런저를 따라서 움직이는 다이어프램과, 이 다이어프램의 왕복운동에 의해 함께 작동하여 펌프 작용을 하는 한 쌍의 체크 밸브로 된 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 플런저의 다이어프램 반대쪽에 스트로크 규제의 규제부가 설치됨과 아울러, 상기 다이어프램의 플런저 반대쪽에 펄스 전류 오프(off)시에 펌프 본체에 밀착하는 볼록(凸) 형상으로 형성한 것이다(청구항 1).

이렇게 함으로써, 플런저가 한 방향에서는 규제부에 맞닿고, 다른 방향에서는 다이어프램이 펌프 본체에 맞닿으며, 이 플런저가 항상 일정한 스트로크를 가지므로, 일정 용량이 토출된다. 그리고 다이어프램의 볼록(凸) 형상이 펌프 본체에 밀착하기 때문에, 펌프실의 데드 스페이스(dead space)가 매우 억제되어, 압축비가 높아지게 되므로, 에어 락의 발생이 방지된다. 또한, 플런저의 스트로크 규제가 규제부와 다이어프램으로 이루어지기 때문에, 맞닿을 때의 충돌 소리를 완화할 수 있다. 특히 규제부를 탄성재료로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다이어프램 중심의 상기 피스톤에의 접속부가 그 주변보다도 두껍게 형성되어 있으므로(청구항 2), 중심 부근의 형태가 붕괴됨이 없이, 펌프 본체에 완전히 밀착시킬 수 있다. 더욱이, 펌프 본체에는, 상기 다이어프램의 플런저 반대쪽에 형성한 볼록 형상에 대응한 오목 형상을 형성한 것이다(청구항 3). 즉, 밀착시키기 위하여, 펌프 본체에도 볼록 형상을 받아들이는 오목 형상으로 되어 있다.

상기 플런저의 스트로크의 규제를 위한 규제부를 상기 플런저에 설치하고 있고(청구항 4), 플런저 쪽에 형성되는 상기 다이어프램의 공간은, 통로를 통하여 대기에 개방되어 있으므로(청구항 5), 코일에서 발생하는 열을 공기의 유동(流動)에 의해 외부로 방열할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1에 있어서는, 일정 용적형 다이어프램 펌프(1)가 나와 있는데, 철 등의 자성재(磁性材)로 제조된 케이스(2) 내에 펄스 전류가 인가되는 코일(3)을 구비하고, 이 코일(3)은 수지제(樹脂製)의 보빈(4)에 전선이 감긴 상태로 구성되며, 보빈(4)의 중심을 관통하여 형성된 관통 구멍에는, 비자성재로 된 가이드 파이프(6)가 삽입되어 끼워져 있다.

이 가이드 파이프(6)는 실린더 형상인데, 그 위쪽에서 바깥쪽으로 위쪽 철판(8a)이 접하고, 아래쪽에서 바깥쪽으로 아래쪽 철판(8b)이 접하며, 상기 보빈(4)의 위쪽 및 아래쪽의 가장자리부에 덧붙여 배치되어 있다. 또한, 이 가이드 파이프(6)는, 그 위쪽에서 안쪽에 가장자리로부터 중간 정도까지 자성재(磁性材)로 된 자기(磁氣) 로드(10)가 삽입되어 끼워져 있다.

이 자기 로드(10)는 축방향 중심에 관통 구멍(11)이 뚫려있고, 그 위쪽에 고정용의 슬리브(12)가 나사로 연결되어 있다. 이 슬리브(12)에는, 구멍(13)이 있는 덮개(14)가 끼워져 있다.

플런저(15)는, 자성재로 제조되며, 상기 가이드 파이프(6) 안쪽에서 중간 정 도로부터 아래쪽에 걸친 공간(17)에 배치되어 상기 자기 로드(10)와의 사이에 개재(介在)되는 스프링(22)에 의해 자기 로드 반대쪽으로 눌려져 있다.

그리고, 그 중심에서 축방향으로는, 아래쪽의 공동(空洞)(18)이 형성되고, 이 공동(18)에는, 상기 자기 로드(10)의 하단에 고착된 관통 구멍(20)을 가진 가이드 로드(21)가 미끄럼 운동이 자유자재로 되도록 삽입되며, 이 플런저(15)가, 가이드 로드(21)에 안내되면서 아래와 같이 왕복 운동하게 된다.

상기 플런저(15)에 형성된 공동(18)의 밑바닥에는, 탄성재인 엘라스토머(elastomer)로 된 규제편(19)이 배치되어, 플런저(15)가 위쪽으로 이동할 때에 간극(A)을 넘으면 이 규제편(19)에 상기 가이드 로드(21)의 하단이 맞닿게 된다. 또한, 이 플런저(15) 외측에서 축 방향으로 세로방향 홈(23)이 형성되어, 다음에서 설명하는 다이어프램 플런저 쪽의 공간(30a)과 상기 가이드 파이프(6) 아래쪽의 공간(17)이 서로 통하고 있다.

즉, 플런저 쪽의 공간(30a)은, 플런저(15)에 형성된 세로방향 홈(23), 가이드 파이프(6)의 아래쪽 공간(17), 가이드 로드(21)와 플런저(15)의 간극, 그리고 가이드 로드(21)의 관통 구멍(20), 자기 로드(10)의 관통 구멍(11), 덮개(14)의 구멍(13)을 거쳐 대기(大氣) 쪽으로 서로 통하고 있다.

다이어프램(25)은 고무 등의 탄성재로 만들어지고, 원판상(圓板狀)을 하고 있으며, 그 중심 부근이 주위보다도 두껍게 형성되고, 그 부분이 주변보다도 단단하고 또한 형태가 잘 붕괴되지 않도록 되어 있다. 그리고 플런저 쪽에 접속부(26)가 설치되고, 플런저 반대쪽에 볼록 형상(29)이 설치되며, 상기 접속부(26) 안에 연결용 로드(27)의 하단이 매설되어 있다.

이 다이어프램(25)은, 그 주변이 펌프 본체(28)를 구성하는 위쪽 부재(28a)와 아래쪽 부재(28b)의 사이에 끼워져 접하게 되어 있고, 이 다이어프램(25)을 끼워서 위쪽에 플런저 쪽의 공간(30a)과 아래쪽에 다음에 설명하는 펌프실(34)이 되는 플런저 반대쪽의 공간(30b)이 형성된다. 펄스 전류의 오프(off)시에 볼록 형상(29)이 오목 형상(40)에 밀착하여 공간(30b)은 형성되지 않지만, 온(on)시에 도 2에 나온 바와 같이, 볼록 형상(29)이 오목(凹) 형상(40)으로부터 벗어나서 공간(30b)이 형성된다.

상기 다이어프램(25)의 로드(27)는, 상기 플런저(15)의 하단과 연결용 스프링 핀(32)에 의해 연결되어 있고, 플런저(15)의 왕복 운동이, 로드(27)를 통하여 다이어프램(25)에 전해진다.

펌프실(34)은, 상기 다이어프램(25)과 아래쪽의 펌프 본체(28b)에 설치된 흡입통로(35) 상의 흡입밸브(36)와, 토출통로(37) 상의 토출밸브(38)로 구획되어 형성되는 공간에서, 상기 다이어프램(25)의 변위(왕복운동)에 의해 용적변화가 일어나서, 펌프 작용이 이루어진다.

상기 펌프 본체(28)의 아래쪽 부재(28b)에는, 상기 다이어프램(25)의 플런저반대쪽에 형성된 볼록 형상(29)에 대응하여 오목(凹) 형상(40)이 형성되고, 펄스 전류 오프시에 상기 다이어프램(25) 볼록 형상(29)이 아래쪽 부재의 오목 형상(40)에 끼워 들어가 밀착하며, 플런저 반대쪽 공간(30b)의 용적은 제로(zero)로 되어 있다(도 1 참조).

상기의 구성에 의해, 코일(3)에, 예를 들면 5HZ의 펄스 전류를 흘리면, 온(on)시에 코일(3)이 여자(勵磁)되어, 플런저(15)가 스프링(22)에 저항하여 위쪽으로 움직이고, 가이드 로드(21)의 하단이 플런저(15)에 설치된 규제편(19)에 맞닿아, 위쪽 방향으로의 움직임이 중지된다. 이 플런저(15)의 움직임은 다이어프램(25)에 전해져서, 이 다이어프램(25)이 위쪽으로 종속 운동하고, 펌프실(34)의 용적은, 도 2에 나온 바와 같이 확대된다. 따라서, 펌프실(34) 안의 압력이 저하하고, 압력차로 인하여 흡입통로(35)의 흡입밸브(36)가 열려 액체가 흡입된다.

펄스 전류가 오프되면, 자기 로드(10)에 흡인 자력이 없어지고, 플런저(15)는, 스프링(22)에 의해 아래쪽으로 움직여진다. 이렇게 함으로써, 다이어프램(25)도 아래쪽으로 움직여서, 볼록 형상(29)은 펌프 본체(28)의 오목 형상(40)에 밀착한다. 따라서, 플런저 반대쪽의 공간(30b)의 용적은 제로가 되며, 펌프실(34)의 용적은 작아져서 압력이 높아지고, 압력차로 인해 액체는 토출밸브(38)를 열어서 토출통로(37)로부터 외부로 토출된다. 이러한 작용이 반복되어 펌프 작용이 실행되어, 소정의 스트로크(A)를 가지고 상하운동 되기 때문에, 일정 용량이 토출된다. 즉, 5HZ이면 매초 5행정을 하여 소정량이 흐르게 되고, 또한, 코일(3)에의 펄스 전류의 주파수를 변경함으로써, 토출량을 직선적으로 변화시킬 수 있다.

다이어프램(25)은, 그 플런저 반대쪽의 볼록 형상(29)이 펌프 본체(28)에 형성된 오목 형상(40)에 밀착되기 때문에, 펌프실(34)의 데드 스페이스(dead space)가 작아져서 압축비가 높아지며, 공기가 혼입되어도 에어 락이 방지되어, 액체를 확실하게 토출할 수 있다. 또한, 플런저(15)는, 그 위쪽으로의 움직임 시에, 탄성 재 규제편(19)에, 아래쪽으로의 움직임 시에, 탄력성 다이어프램(25)이 넓은 면적을 가지고 펌프 본체(28)에 맞닿기 때문에, 충돌 소리를 완화할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 규제부와 다이어프램에 의해 플런저가 일정하게 스트로크되므로, 다이어프램의 변동이 일정하게 되어, 일정 용량(容量)이 토출된다. 그리고 다이어프램의 볼록 형상이 펌프 본체에 밀착하기 때문에, 펌프 실의 데드 스페이스(dead space)가 매우 감소되므로, 압축비가 높아져서, 공기에 의한 에어 락의 발생이 방지된다. 또한 플런저는, 그 왕복운동 시에 규제부와 다이어프램에 의해 맞닿기 때문에, 맞닿을 때의 충돌 소리를 완화할 수 있다(청구항 1).

또한, 상기 다이어프램 중심이 그 주변보다도 두껍기 때문에, 중심의 형태가 붕괴되지 않고, 볼록 형상을 유지하며, 펌프 본체에 완전히 밀착시킬 수 있다(청구항 2). 그리고 다이어프램의 볼록 형상에 대응한 오목 형상을 펌프 본체에 형성했으므로, 밀착성의 향상에 기여할 수 있다(청구항 3). 더욱이, 플런저 쪽에 형성되는 다이어프램의 공간이 통로를 통하여 대기에 개방되어 있으므로, 코일에 발생하는 열을 공기를 통하여 외부로 방열할 수 있다(청구항 5).

Claims

펄스 전류가 공급되는 코일과, 이 코일에 발생하는 단속(斷續) 자력(磁力)에 의해 왕복 운동되는 플런저와, 이 플런저를 따라서 움직이는 다이어프램과, 이 다이어프램의 왕복운동에 의해 함께 작동하여 펌프 작용을 하는 한 쌍의 체크 밸브로 된 다이어프램 펌프에 있어서,

상기 플런저의 다이어프램 반대쪽에 스트로크 규제의 규제부가 설치됨과 아울러, 상기 다이어프램의 플런저 반대쪽에 펄스 전류 오프(off)시에 펌프 본체에 밀착하는 볼록(凸) 형상을 형성한 것을 특징으로 하는 일정 용적형(容積形) 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서, 상기 다이어프램 중심의 상기 플런저에의 접속부가 그 주변보다도 두껍게 형성한 것을 특징으로 하는 일정 용적형 다이어프램 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프 본체에는, 상기 다이어프램의 플런저 반대쪽에 형성된 볼록 형상에 대응한 오목(凹) 형상을 형성한 것을 특징으로 하는 일정 용적형 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서, 상기 규제부는 상기 플런저에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 일정 용적형(容積形) 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서, 상기 다이어프램의 플런저 쪽에 형성되는 공간은, 통로를 통하여 대기에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 일정 용적형 다이어프램 펌프.