WO2013008833A1 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

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WO2013008833A1
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drive shaft
crank
diaphragm
drive
engagement groove
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PCT/JP2012/067657
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English (en)
French (fr)
Inventor
深美　正
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応研精工株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/025—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms two or more plate-like pumping members in parallel
    • F04B43/026—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms two or more plate-like pumping members in parallel each plate-like pumping flexible member working in its own pumping chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H23/00—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings
    • F16H23/04—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm pump for pressurizing or depressurizing a fluid supplied to a sphygmomanometer, a home appliance or the like.
  • the diaphragm according to the present invention is formed of a motor as a drive source, a crank which is rotated by the motor and has a ring-shaped engaging groove on its upper surface, and a diaphragm having a diaphragm portion.
  • the pump chamber expands and contracts with the reciprocating movement of the diaphragm part, the driving body for reciprocating the diaphragm part by the swinging operation, and the driving body protruding from the driving body and engaged with the engagement groove of the crank centering on the rotation shaft of the crank
  • a drive shaft and an engaging portion formed in the engagement groove and engaged with the drive shaft to make the drive shaft follow the rotation of the crank, and the drive shaft and the driver are integrally made of the same material or different materials. Is formed.
  • the diaphragm according to the present invention is formed of a motor as a drive source, a crank rotationally driven by the motor, and a diaphragm having a diaphragm portion, and a pump chamber which expands and contracts with reciprocating movement of the diaphragm
  • a drive shaft rotatably supported in an inclined state, wherein the drive shaft and the drive body are integrally formed of the same material.
  • the drive shaft is formed integrally with the drive body, the number of parts can be reduced, and the step of bearing the drive shaft in an inclined state to the crank becomes unnecessary.
  • the drive shaft is inserted into the insertion groove formed in a ring shape instead of a hole, the insertion operation is facilitated and the workability of assembly is improved. Further, since the drive shaft is guided to the engagement groove by the guide portion, alignment of the drive shaft with respect to the engagement groove becomes unnecessary when assembling, so that the automation of assembly becomes easy to introduce.
  • the driving body is held between the crank and the diaphragm holder, the oscillating movement of the driving body is stabilized, and the expansion and contraction operation of the pump chamber is also stabilized, whereby the pulsating flow of the supplied fluid can be regulated. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a diaphragm pump showing a state in which a pump chamber according to a first embodiment of the present invention is expanded.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the diaphragm pump showing a state where the pump chamber shown in FIG. 1 is contracted.
  • FIG. 3A is a plan view of the crank shown in FIG.
  • FIG. 3B is a front view of the crank shown in FIG.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line III (C) -III (C) in FIG. 3A.
  • FIG. 3D is a perspective view of the crank shown in FIG.
  • FIG. 4A is a perspective view of the drive body shown in FIG. 1 as viewed from below.
  • FIG. 4B is a front view of the drive shown in FIG.
  • FIG. 5A is a plan view of the driving body shown in FIG.
  • FIG. 5B is a bottom view of the drive shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a driving body in a diaphragm pump according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a driver in a diaphragm pump according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a driver in a diaphragm pump according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a driver in a diaphragm pump according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the diaphragm pump 1 includes a motor 2 which is a drive source.
  • the motor 2 is attached to the outside of the bottom 3a of the case 3 formed in a cylindrical shape with a bottom so that the output shaft 2a faces the inside of the case 3 from an axial hole provided in the bottom 3a.
  • Reference numeral 4 denotes a crank formed in a substantially cylindrical shape, and as shown in FIG. 3C, a non-through hole 4a extending vertically in the center of the bottom and press-fitted with the output shaft 2a of the motor 2 It is provided.
  • On the upper surface of the crank 4 is formed a ring-shaped engagement groove 5 in a plan view extending in the circumferential direction about the non-through hole 4a (the rotation axis of the crank 4).
  • the wall surface 5a on the non-through hole 4a side of the engagement groove 5 is inclined upward at an angle ⁇ toward the non-through hole 4a (center of the crank 4) in the vertical direction.
  • a conical guide portion 6 is erected at a portion surrounded by the engagement groove 5 on the upper surface of the crank 4, that is, at the central portion of the upper surface of the crank 4.
  • the cross section is inclined at an angle ⁇ greater than the angle ⁇ from the vertical direction.
  • Reference numeral 7 denotes a driving body, and three driving elements 7a protruding in a direction orthogonal to the thickness direction are equiangularly (120 °) in a circumferential direction in plan view as shown in FIG. 5A. It is provided integrally. As shown in FIG. 4B, these drivers 7a are formed so as to be slightly inclined downward by the same angle from the base end toward the swinging end, and each swinging end has a diaphragm portion A mounting hole 7b is provided.
  • a rocking fulcrum shaft 8 whose upper end portion is formed in a hemispherical shape is protruded upward at a central portion of the upper surface of the driving body 7. Furthermore, at the central portion of the lower surface of the drive body 7, the cylindrical support portion 9 and the non-sliding portion 9a formed at the lower end of the support portion 9 are non-slidable
  • the drive shaft 9b provided at the lower end of the portion 9a is integrally formed of resin as the same member as the drive body 7, and the lower end 9c of the drive shaft 9b is formed hemispherical.
  • the axis 9d of the drive shaft 9b is oriented in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the driver 7a, and the drive shaft 9b and the rocking fulcrum shaft 8 are directed in opposite directions with respect to the drive body 7 in between. , And is provided on the axis 9d of the drive shaft 9b. Further, the entire length L2 of the drive shaft 9b is formed longer than the depth L1 of the engagement groove 5.
  • a diaphragm holder 10 is formed in an inverted bottomed cylindrical shape and holds a diaphragm 12, which will be described later.
  • the central portion of the lower surface of the ceiling 11 allows the rocking fulcrum shaft 8 to have an inclination angle in the axial direction.
  • a recessed bearing portion 11a is provided, which is rotatably supported around the axis in the state described above.
  • three cylindrical holding cylinders 11b (only one holding cylinder 11b is shown) are provided at equal angles (120 °) in the circumferential direction in plan view. .
  • Reference numeral 12 denotes a diaphragm formed in a substantially disc shape of a flexible material such as rubber, and the three diaphragm portions 12a formed in a thin shape are equiangular to each other in a circumferential direction in plan view (120 °) Are provided.
  • a piston portion 12b is integrally provided at a lower portion of the diaphragm portion 12a, and a small diameter portion 12c is integrally provided at a lower end of the piston portion 12b.
  • a pump chamber which will be described later, is composed of a diaphragm 12 having a diaphragm portion 12a.
  • Reference numeral 13 denotes a valve holder as a partition body formed in a substantially bottomed cylindrical shape having a cylindrical portion 13a, and an engagement convex portion 13b is provided in the center of the upper surface of the bottom portion, and around the engagement convex portion 13b A cylindrical partition wall 13c is erected on the frame. Further, at the bottom of the valve holder 13, three discharge holes 13d (only one discharge hole 13d is shown) are provided at equal angles (120 °) in the circumferential direction in plan view around the engagement convex portion 13b. In addition, three suction holes 13e (only one suction hole 13e is shown) are provided around the partition wall 13c at equal angles (120 °) in the circumferential direction in plan view.
  • reference numeral 14 denotes a discharge valve body formed in a hat shape which is attached to the engagement convex portion 13b and opens and closes the discharge hole 13d, into the pump chamber 18 from a discharge space 20 described later. Regulate backflow of fluid.
  • An intake valve body 15 is formed in an umbrella shape and opens and closes the suction hole 13e, and regulates the backflow of fluid from the inside of the pump chamber 18 to the suction hole 13e.
  • the reference numeral 16 denotes a lid formed in a reverse bottomed cylindrical shape, in which a cylindrical portion 16a is integrally protruded downward at the outer peripheral edge and formed in a cylindrical shape concentrically with the cylindrical portion 16a in a central portion
  • the partition wall 16b is integrally protruded downward.
  • a discharge cylinder 16d having a discharge port 16c is integrally erected at a central portion of a ceiling of the lid 16.
  • a suction port 16e is formed at a part of the periphery of the ceiling.
  • the suction cylinder 16f is erected integrally.
  • the suction valve body 15 is attached to the valve holder 13 in advance, the discharge valve body 14 is attached to the engagement convex portion 13 b, the lid 16 is overlapped on the valve holder 13 and sealed by welding or the like.
  • a ring-shaped suction space 19 is formed between the lid 16 and the valve holder 13 for communicating the suction hole 13e with the suction port 16e, and the discharge hole 13d and the discharge port 16c are formed.
  • a discharge space 20 is formed to communicate the two.
  • the motor 2 is attached to the case 3 with a bolt (not shown), and the non-through hole 4a of the crank 4 is press-fitted to the output shaft 2a of the motor 2 to fix the crank 4 to the output shaft 2a.
  • each of the diaphragm portions 12 a of the diaphragm 12 is inserted into each holding cylinder 11 b of the diaphragm holder 10, and the diaphragm 12 is placed on the diaphragm holder 10.
  • the small diameter portion 12c of each piston portion 12b is attached to the mounting hole 7b of each driving element 7a of the driving body 7, and the rocking fulcrum shaft 8 of the driving body 7 is brought into contact with the bearing portion 11a of the diaphragm holder 10.
  • the driver 7 and the diaphragm 12 are assembled to the diaphragm holder 10 to form the diaphragm holder assembly 22.
  • the valve holder assembly 17 is superimposed on the diaphragm holder assembly 22 to form the pump assembly 23.
  • three pump chambers 18 (only one pump chamber 18 is shown) are formed by the valve holder 13 and each diaphragm portion 12 a of the diaphragm 12, and three sets of discharge ports of the valve holder 13 are formed in each pump chamber 18.
  • Each of 13 d and the suction port 13 e corresponds.
  • the pump assembly 23 is lowered from above the case 3 and the pump assembly 23 is placed on the case 3, whereby the lower end 9 c of the drive shaft 9 b of the drive body 7 is inserted into the engagement groove 5 of the crank 4. Let them get in.
  • a conical guide portion 6 is provided at a portion surrounded by the engagement groove 5 of the crank 4 and the lower end of the side surface 6 a of the guide portion 6 and the upper end of the inner circumferential surface 5 a of the engagement groove 5 are continuous It is set up. Accordingly, the lower end portion 9 c of the drive shaft 9 b abuts on the side surface 6 a of the guide portion 6 and descends while being guided by the side surface 6 a, and the lower end portion 9 c is engaged in the engagement groove 5.
  • the lower end of the drive body 7 is supported by the engagement groove 5 via the drive shaft 9b, and the upper end of the drive member 7 is in contact with the bearing portion 11a of the diaphragm holder 10.
  • the drive shaft 9b engaged with the engagement groove 5 falls on the wall surface 5a on the non-through hole 4a side, and the axis 9d of the drive shaft 9b is inclined at an angle ⁇ from the vertical direction.
  • the entire length L2 of the drive shaft 9b is formed longer than the depth L1 of the engagement groove 5, and the circumferential surface of the non-sliding portion 9a is inclined by the angle ⁇ , whereby the circumferential surface of the non-sliding portion 9a Are separated from the guide portion 6 and are not in contact with the guide portion 6.
  • the drive shaft 9b is inserted into the engagement groove 5 formed in a ring shape instead of a hole, the insertion operation is facilitated and the workability of assembly is improved. Therefore, the lower end 9c of the drive shaft 9b is engaged with the engagement groove 5 of the crank 4 simply by lowering the drive body 7. Therefore, a non-through hole is formed in the drive shaft inclined with respect to the vertical direction as in the prior art. In the state where the opening portion is directed downward, the troublesome and skillful task of fitting a non-through hole to the drive shaft from above the drive shaft is not necessary. Moreover, by providing the guide portion 6 for guiding the lower end portion 9 c of the drive shaft 9 b in the engagement groove 5, the lower end portion 9 c can be more reliably engaged in the engagement groove 5. It is possible to easily introduce automation of
  • the diaphragm pump 1 is formed by integrating the pump assembly 23 and the case 3 by a spring (not shown).
  • the first pump chamber 18 contracts as shown in FIG.
  • the pressure of the air in the chamber 18 becomes high, the closing of the discharge hole 13d by the discharge valve body 14 is released, and the discharge hole 13d is opened, so the air in the first pump chamber 18 is discharged from the discharge hole 13d
  • the pressure object is supplied to an air tube (not shown) or the like through the discharge port 16 c through the space 20.
  • the crank 4 is rotated via the output shaft 2a, and the swinging end of the second driver 7a is moved downward to expand the second pump chamber 18, so that the inside of the pump chamber 18 is expanded. Air is under negative pressure. Therefore, the blocking of the suction hole 13e by the suction valve body 15 is released and the suction hole 13e is opened. In this state, air sucked from the outside atmosphere through the suction port 16 e of the lid 16 flows into the second pump chamber 18 through the suction hole 13 e through the suction space 19.
  • crank table 5 is rotated via the output shaft 2a, and the third pump chamber 18 is expanded by moving the swinging end of the third driver 7a downward, so that the pump chamber 18 The air inside is under negative pressure. Therefore, the blocking of the suction hole 13e by the suction valve body 15 is released and the suction hole 13e is opened. In this state, air sucked from the outside atmosphere through the suction port 16 e of the lid 16 flows into the third pump chamber 18 through the suction hole 13 e through the suction space 19.
  • the pump chamber 18 contracts, so the pressure of air in the third pump chamber 18 increases. Since the closing of the discharge hole 13d by the discharge valve body 14 is released and the discharge hole 13d is opened, the air in the third pump chamber 18 passes from the discharge hole 13d through the discharge space 20 and the discharge port 16c. Is supplied to a pressurized object connected to an air tube (not shown) or the like. As described above, since the three pump chambers 18 sequentially expand and contract, air with less pulsating flow is continuously supplied from the discharge port 16 c to the object to be pressurized.
  • the upper end of the driving body 7 is supported by the bearing portion 11 a of the diaphragm holder 10 via the rocking fulcrum shaft 8 so that the rocking operation of the driver 7 a is performed with the rocking fulcrum shaft 8 as the rocking center Therefore, the swing width of each drive element 7a becomes constant, and a stable swing operation can be obtained. Therefore, since the amount of air supplied from each pump chamber 18 is constant by stabilizing the expansion and contraction operation of each pump chamber 18 without variation, it is possible to regulate the pulsating flow by the supplied air.
  • the drive shaft 25 is not integrally formed with the drive body 7 by a resin, but the drive shaft 25 is integrally formed by a separate member from the drive body 7. It is characterized by
  • the drive shaft 25 made of metal is integrally molded with the drive body 7 made of resin to be unitized.
  • a non-through hole 9e is formed at the center of the lower end of the non-sliding portion 9a, and one end of a drive shaft 25 formed of metal or a sliding member is press-fitted and fixed in the non-through hole 9e. .
  • the durability and the wear resistance of the drive shaft 25 can be improved. Become.
  • the drive shaft 9 b is integrally formed on the drive body 7 with resin, but the rocking fulcrum shaft 26 is formed of a separate member (different material) from the drive body 7. It is characterized by the point.
  • the rocking fulcrum shaft 26 made of metal is integrally molded with the drive body 7 made of resin.
  • a non-through hole 7c is formed in the central part of the upper surface of the driving body 7, and one end of a rocking fulcrum shaft 26 formed of metal or a sliding member is press-fitted and fixed in the non-through hole 7c.
  • the third embodiment is effective for a negative pressure diaphragm pump in which a relatively large load is applied to the rocking fulcrum shaft 26.
  • the fourth embodiment the second embodiment and the third embodiment described above are simultaneously adopted, and the drive shaft 25 and the rocking fulcrum shaft 26 are separate members from the drive body 7 (
  • the material is made of glaze material).
  • the metal drive shaft 25 and the rocking fulcrum shaft are integrally molded with the resin drive body 7 to be unitized.
  • the present invention can be applied to both of the pressure type and the negative pressure type, so that the versatility is high.
  • one drive shaft 27 is press-fitted and fixed in a through hole 9 f penetrating the drive body 7 and the support portion 9.
  • the drive shaft 27 made of metal is integrally molded with the drive body 7 made of resin to be unitized.
  • the lower portion 27a of the drive shaft 27 projects downward from the support portion 9 and is engaged with the engagement groove 5 of the crank 4 described above, and the upper portion 27b projecting upward from the drive body 7 is supported by the bearing portion 11a of the diaphragm holder 10. Ru.
  • one drive shaft 27 also serves as a swing fulcrum shaft, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced.
  • the drive projection 9 b is integrally formed with the drive body 7, the drive projection 9 b does not have to be a separate member, and the number of parts can be reduced. Further, the step of axially attaching the drive shaft to the crank 4 as in the prior art is not necessary.
  • the engaging groove 5 extending in the circumferential direction is formed in the crank 4.
  • the non-through hole 4a is displaced from the non-through hole 4a.
  • the drive projection 9b may be a non-through hole rotatably supported by being inserted into the drive projection 9b.
  • a so-called three-cylinder diaphragm pump provided with three pump chambers 18 has been described, but it is needless to say that the present invention can be applied to a two-cylinder or less or four-cylinder or more diaphragm pump.
  • the engaging portion 5b is integrally formed with the crank 4, the engaging portion 5b is formed of a sliding member or the like as a separate member from the crank 4 and is engaged with the engagement groove 5 of the crank 4 or the like. It may be fixed.
  • the guide portion 6 is formed in a conical shape, it is not limited to this, and may be formed in a cylindrical shape, and in short, when the drive body 7 is lowered, the drive shaft 9b abuts and the drive shaft 9b engages.
  • the shape may be any as long as it can be guided into the insertion groove 5.

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Abstract

部品点数の削減、または、組立時の作業性向上を図ったダイヤフラムポンプを提供する。 モータ（２）の出力軸（２ａ）が軸着されたクランク（４）の上面には、出力軸（２ａ）を中心としたリング状の係入溝（５）が設けられる。駆動体（７）には突起状の駆動軸（９ｂ）が一体的に形成され、駆動軸（９ｂ）の下端部（９ｃ）が係入溝（５）に係入されることにより、軸線（９ｄ）が傾斜した状態となる。クランク（４）の回転によって、係入溝（５）内に設けられた係合部が下端部（９ｃ）に係合するので、駆動軸（９ｂ）はクランク（４）の回転に追従して軸線（９ｄ）が傾斜方向を変えながら回転する。したがって、駆動体（７）の駆動子（７ａ）に取り付けられたダイヤフラム部（１２ａ）が上下に移動することにより、ポンプ室（１８）が収縮および拡張するのでポンプ作用が行われる。

Description

ダイヤフラムポンプ
　本発明は、血圧計や家電製品等に供給する流体を加圧または減圧するためのダイヤフラムポンプに関する。
　この種のダイヤフラムポンプとしては、駆動源としてのモータと、モータの駆動によって回転するクランクと、クランクの回転中心から偏位した部位に、一端部がクランクの回転軸に対して傾斜した状態で固定される駆動軸と、駆動軸の他端部が嵌挿される非貫通穴が設けられ駆動軸に回転自在に枢支される駆動体と、駆動体の各揺動端部にポンプ室を形成するためのダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備えたものがある（特許文献１参照）。
　特許文献１に記載されたダイヤフラムポンプでは、モータの駆動によってクランクが回転すると、駆動軸が傾斜方向を変えながらモータの出力軸の周りを回転することにより、駆動体の各揺動端部が順次往復移動する。したがって、各ポンプ室が順次拡縮するので、ポンプ室が拡張することにより大気からエアーがポンプ室内に吸入され、次いで、ポンプ室が収縮することによりポンプ室内のエアーが加圧対象物である血圧計等へ供給されるものである。
特開６２－２９１４８４号公報
　上述したようなダイヤフラムポンプにおいては、クランクの回転動作を揺動動作として駆動体に伝達する駆動軸が駆動体とは別部材で構成されているため、部品点数を削減することができないという問題があった。
　また、ダイヤフラムポンプを組み立てる場合、予め、モータの出力軸に取り付けたクランクに駆動軸の一端部を固定するとともに、駆動体の各揺動端部にダイヤフラムのダイヤフラム部のそれぞれを取り付けておき、次いで、駆動体に設けた非貫通穴に駆動軸の他端部を嵌挿させるようにしている。非貫通穴に駆動軸を嵌装する作業は、鉛直方向に対して傾斜した駆動軸に、非貫通穴の開口部を下方に指向させた状態、すなわち開口部を目視できない状態で、駆動軸の上方から当該駆動軸に非貫通穴を嵌め合わせなければならないため、作業が面倒で熟練を要するため作業性が悪いというだけではなく、組立の自動化の障害となっているという問題があった。
　本発明の目的は、部品点数の削減を図ったダイヤフラムポンプを提供することにある。
　本発明の他の目的は、組立時における作業性の向上を図って、組立自動化の導入を容易としたダイヤフラムポンプを提供することにある。
　このような目的を達成するために、本発明によるダイヤフラムは、駆動源としてのモータと、モータによって回転され、上面にリング状の係入溝を有するクランクと、ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成され、ダイヤフラム部の往復移動に伴って拡縮するポンプ室と、揺動動作によりダイヤフラム部を往復移動させる駆動体と、駆動体から突出して、クランクの回転軸を中心としてクランクの係入溝に契合される駆動軸と、係入溝内に形成され、駆動軸に係合して駆動軸をクランクの回転に追従させる係合部とを備え、駆動軸および駆動体は、同一材料または別材料によって一体的に形成されている。
　また、本発明によるダイヤフラムは、駆動源としてのモータと、モータによって回転駆動されるクランクと、ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成され、ダイヤフラムの往復移動に伴って拡縮するポンプ室と、揺動動作によりダイヤフラム部を往復移動させる駆動体と、駆動体から突出してクランクに連結され、クランクの回転動作を駆動体の揺動動作に変換するとともに、クランクの回転軸から変位した箇所で回転軸に対して傾斜した状態で回転自在に枢支される駆動軸とを備え、駆動軸および駆動体は、同一材料によって一体的に形成されている。
　本発明によれば、駆動軸が駆動体に一体的に形成されているため、部品点数を削減することができるとともに、駆動軸をクランクに傾斜した状態で軸着する工程が不要になる。
　また、駆動軸を穴ではなくリング状に形成した係入溝に挿入するため、挿入作業が容易となり組立の作業性が向上する。また、駆動軸が案内部によって係入溝に案内されるから、組み付ける際に係入溝に対する駆動軸の位置合わせが不要になるため、組立の自動化の導入が容易となる。
　また、駆動体がクランクとダイヤフラムホルダーとで挟持されるため、駆動体の揺動動作が安定し、ポンプ室の拡縮動作も安定することにより、供給される流体の脈流を規制することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態よるポンプ室が拡張した状態を示すダイヤフラムポンプの断面図である。 図２は、図１に示すポンプ室が収縮した状態を示すダイヤフラムポンプの断面図である。 図３Ａは、図１に示すクランクの平面図である。 図３Ｂは、図１に示すクランクのは正面図である。 図３Ｃは、図３ＡにおけるIII（Ｃ）-III（Ｃ）線断面図である。 図３Ｄは、図１に示すクランクの斜視図である。 図４Ａは、図１に示す駆動体を下方から視た斜視図である。 図４Ｂは、図１に示す駆動体の正面図である。 図５Ａは、図１に示す駆動体の平面図である。 図５Ｂは、図１に示す駆動体の底面図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態によるダイヤフラムポンプにおける駆動体の断面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態によるダイヤフラムポンプにおける駆動体の断面図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態によるダイヤフラムポンプにおける駆動体の断面図である。 図９は、本発明の第５の実施の形態によるダイヤフラムポンプにおける駆動体の断面図である。
　以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプを実際に使用する際の上・下とは必ずしも一致するものではない。
　以下、図１～図５Ａ、５Ｂを用いて本発明の第１の実施の形態によるダイヤフラムポンプを説明する。本実施の形態によるダイヤフラムポンプ１は、図１に示すように、駆動源であるモータ２を備えている。モータ２は、有底円筒状に形成されたケース３の底部３ａの外側に、出力軸２ａが底部３ａに設けた軸孔からケース３内に臨むように、ボルトによって取り付けられている。
　４は略円柱状に形成されたクランクであって、図３Ｃに示すように底面の中央部に鉛直方向に延在しモータ２の出力軸２ａが圧入されて軸着される非貫通穴４ａが設けられている。クランク４の上面には、非貫通穴４ａ（クランク４の回転軸）を中心とした円周方向に延在する平面視リング状の係入溝５が形成されている。係入溝５の非貫通穴４ａ側の壁面５ａは、鉛直方向に対して上方に向かって非貫通穴４ａ（クランク４の中心）側に角度αだけ傾斜している。係入溝５内の一部には、クランク４を回転させることにより、係入溝５内に係入される後述する駆動軸９ｂの下端部９ｃが係合し、駆動軸９ｂをクランク４の回転に追従して回転させる係合部５ｂが設けられている。
　また、クランク４の上面で係入溝５に囲まれた部位、すなわちクランク４の上面の中央部には、円錐体状の案内部６が立設されており、案内部６の側面６ａは、断面が鉛直方向から上記角度αよりも大きい角度βによって傾斜している。案内部６の側面６ａの下端と、上記した係入溝５の内周面５ａの上端とは連設されている。
　７は駆動体であって、厚み方向と直交する方向に突設された三つの駆動子７ａが、図５Ａに示すように、平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて一体に設けられている。これら駆動子７ａは、図４Ｂに示すように、基端部から揺動端部側に向かっていずれも同じ角度だけ下方にわずかに傾斜するように形成され、各揺動端部にはダイヤフラム部取付孔７ｂが設けられている。
　また、駆動体７の上面の中央部には、図４Ｂに示すように、上端部が半球状に形成された揺動支点軸８が上方に突設されている。さらに、駆動体７の下面の中央部には、円柱状に形成された支持部９と、支持部９の下端に設けられた円錐台状に形成された非摺接部９ａと、非摺接部９ａの下端に設けられた駆動軸９ｂとが、樹脂によって駆動体７と同一部材として一体に形成されており、駆動軸９ｂの下端部９ｃは半球状に形成されている。駆動軸９ｂの軸線９ｄは、駆動子７ａの延在方向と略直交する方向を指向し、駆動軸９ｂと揺動支点軸８とは、駆動体７を挟んで互いに反対方向を指向するように、駆動軸９ｂの軸線９ｄ上に設けられている。また、駆動軸９ｂの全長Ｌ２が係入溝５の深さＬ１よりも長く形成されている。
　１０は逆有底円筒状に形成され後述するダイヤフラム１２を保持するダイヤフラムホルダーであって、天井部１１の下面の中央部には、上記した揺動支点軸８を軸線方向の傾斜角度を自在とした状態で、かつ軸線周りに回転自在に支持する凹状に形成された軸受部１１ａが設けられている。また、天井部１１には、円筒状に形成された三つの保持筒１１ｂ（一つの保持筒１１ｂのみ図示）が平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。
　１２はゴム等の柔軟性を有する材料によって略円板状に形成されたダイヤフラムであって、薄肉状に形成された三つのダイヤフラム部１２ａが平面視において円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。ダイヤフラム部１２ａの下部にはピストン部１２ｂが一体に設けられ、ピストン部１２ｂの下端には細径部１２ｃが一体に設けられている。後述するポンプ室は、ダイヤフラム部１２ａを有するダイヤフラム１２から構成される。
　１３は円筒部１３ａを有する略有底円筒状に形成された隔壁体としてのバルブホルダーであって、底部の上面の中央部に係合凸部１３ｂが突設され、係合凸部１３ｂの周りには円筒状の仕切壁１３ｃが立設されている。また、バルブホルダー１３の底部には、係合凸部１３ｂの周りに平面視において円周方向に等角度（１２０°）をおいた三つの吐出孔１３ｄ（一つの吐出孔１３ｄのみ図示）が設けられているとともに、仕切壁１３ｃの周りに平面視において円周方向に等角度（１２０°）をおいた三つの吸入孔１３ｅ（一つの吸入孔１３ｅのみ図示）が設けられている。
　図１および図２において、１４は係合凸部１３ｂに取り付けられ吐出孔１３ｄを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出用空間２０からポンプ室１８内への流体の逆流を規制する。１５は吸入孔１３ｅを開閉するアンブレラ状に形成された吸入用弁体であって、ポンプ室１８内から吸入孔１３ｅへの流体の逆流を規制する。
　１６は逆有底円筒状に形成された蓋体であって、外周縁に円筒部１６ａが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部１６ａと同心円上で円筒状に形成された仕切壁１６ｂが下方に向かって一体に突設されている。蓋体１６の天井部の中央部には、吐出口１６ｃが形成された吐出用筒部１６ｄが一体に立設されており、天井部の周縁の一部には、吸入口１６ｅが形成された吸入用筒部１６ｆが一体に立設されている。
　次に、このように構成されたダイヤフラムポンプの組立方法について説明する。予め、バルブホルダー１３に吸入用弁体１５を取り付けるとともに、係合凸部１３ｂに吐出用弁体１４を取り付け、バルブホルダー１３に蓋体１６を重ねて溶着等により密閉し、バルブホルダー組立体１７を形成する。この状態で、蓋体１６とバルブホルダー１３との間に、吸入孔１３ｅと吸入口１６ｅとを連通させる平面視リング状の吸入用空間１９が形成されるとともに、吐出孔１３ｄと吐出口１６ｃとを連通させる吐出用空間２０が形成される。
　次に、モータ２をケース３にボルト（図示せず）によって取り付け、モータ２の出力軸２ａにクランク４の非貫通穴４ａを圧入することにより、クランク４を出力軸２ａに固定する。
　次いで、ダイヤフラム１２のダイヤフラム部１２ａのそれぞれをダイヤフラムホルダー１０の各保持筒１１ｂ内に挿入して、ダイヤフラム１２をダイヤフラムホルダー１０上に載置する。次いで、各ピストン部１２ｂの細径部１２ｃを駆動体７の各駆動子７ａの取付孔７ｂに取り付け、駆動体７の揺動支点軸８をダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに当接させることにより、駆動体７とダイヤフラム１２がダイヤフラムホルダー１０に組み付けられ、ダイヤフラムホルダー組立体２２が形成される。
　ダイヤフラムホルダー組立体２２にバルブホルダー組立体１７を重ね、ポンプ組立体２３を形成する。この状態で、バルブホルダー１３とダイヤフラム１２の各ダイヤフラム部１２ａとによって、三つのポンプ室１８（一つのポンプ室１８のみ図示）が形成され、各ポンプ室１８にバルブホルダー１３の三組の吐出口１３ｄおよび吸入口１３ｅのそれぞれが対応する。次いで、ポンプ組立体２３をケース３の上方から降下させ、ケース３上にポンプ組立体２３を載置することにより、駆動体７の駆動軸９ｂの下端部９ｃをクランク４の係入溝５に係入させる。このとき、クランク４の係入溝５に囲まれた部位に円錐状の案内部６が設けられ、かつ案内部６の側面６ａの下端と係入溝５の内周面５ａの上端とが連設されている。したがって、駆動軸９ｂの下端部９ｃが案内部６の側面６ａに当接し、側面６ａに案内されながら降下し、下端部９ｃが係入溝５内に係入される。
　この状態で、図２に示すように、駆動体７の下端は駆動軸９ｂを介して係入溝５に支持され、上端は揺動支点軸８がダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに当接し、係入溝５に係入された駆動軸９ｂは非貫通穴４ａ側の壁面５ａに倒れ込み、駆動軸９ｂの軸線９ｄは鉛直方向から角度αだけ傾斜している。また、駆動軸９ｂの全長Ｌ２が係入溝５の深さＬ１よりも長く形成され、非摺接部９ａの周面が角度βによって傾斜していることにより、非摺接部９ａの周面が案内部６から離間し案内部６と非接触状態になっている。
　このように、駆動軸９ｂを穴ではなくリング状に形成した係入溝５に挿入するため、挿入作業が容易となり組立の作業性が向上する。したがって、駆動体７を降下させるだけでクランク４の係入溝５に駆動軸９ｂの下端部９ｃが係入されるため、従来のように鉛直方向に対して傾斜した駆動軸に、非貫通穴の開口部を下方に指向させた状態で、駆動軸の上方から当該駆動軸に非貫通穴を嵌め合わすといった面倒で熟練を要する作業が不要になる。しかも、係入溝５内に駆動軸９ｂの下端部９ｃを案内する案内部６を設けたことにより、より確実に下端部９ｃを係入溝５内に係入させることができるため、組付けの自動化を容易に導入することが可能になる。
　ポンプ組立体２３とケース３とをばね（図示せず）によって一体化することにより、ダイヤフラムポンプ１が形成される。
　次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１におけるポンプ作用について説明する。モータ２を駆動し、出力軸２ａを介してクランク４を回転させると、係入溝５の係合部５ｂが駆動軸９ｂの下端部９ｃに係合するので、駆動軸９ｂは係合部５ｂに係合した状態でクランク４の回転に追従して軸線９ｄの傾斜方向を変えながら回転する。したがって、三つの駆動子７ａのそれぞれの揺動端部が順次上下方向に揺動する。
　一つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動すると、図１に示すようにピストン部１２ｂを介して一つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、一つ目のポンプ室１８内に流入する。
　次に、拡張した一つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、図２に示すように一つ目のポンプ室１８は収縮するから、一つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、一つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。
　さらに、出力軸２ａを介してクランク４が回転し、二つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動することにより二つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、二つ目のポンプ室１８内に流入する。
　次に、拡張した二つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、ポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、二つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。
　さらに、出力軸２ａを介してクランク台５が回転し、三つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動することにより三つ目のポンプ室１８が拡張するので、そのポンプ室１８内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体１５による吸入孔１３ｅの閉塞が解除され吸入孔１３ｅが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体１６の吸入口１６ｅを通って吸入されたエアーは、吸入空間１９を介して吸入孔１３ｅを通って、三つ目のポンプ室１８内に流入する。
　次に、拡張した三つ目のポンプ室１８の駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室１８は収縮するから、三つ目のポンプ室１８内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体１４による吐出孔１３ｄの閉塞が解除され吐出孔１３ｄが開放されるから、三つ目のポンプ室１８内のエアーは吐出孔１３ｄから吐出空間２０を介して吐出口１６ｃを通って、エアーチューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。このように、三つのポンプ室１８が順次拡縮動作をするので、吐出口１６ｃから加圧対象物に脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。
　しかも、駆動子７ａの揺動動作は、駆動体７の上端が揺動支点軸８を介してダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに支持され、揺動支点軸８を揺動中心として揺動動作するため、各駆動子７ａの揺動幅が一定となり安定した揺動動作が得られる。このため、各ポンプ室１８の拡縮動作にばらつきがなく安定することにより、各ポンプ室１８から供給されるエアーの量が一定するから、供給されるエアーによる脈流を規制することができる。
　次に、図６を用いて、本発明による第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態においては、駆動軸２５が駆動体７と樹脂で一体的に形成されているのではなく、駆動軸２５が駆動体７とは別部材によって一体的に構成されている点に特徴を有する。例えば、金属製の駆動軸２５は樹脂製の駆動体７と一体成形されてユニット化される。非摺接部９ａの下端の中央部には、非貫通穴９ｅが形成されており、非貫通穴９ｅに金属または摺動部材によって形成された駆動軸２５の一端部が圧入され固定されている。このように、係入溝５との間で負荷が比較的大きくかかる駆動軸２５を金属または摺動部材によって形成することにより、駆動軸２５の耐久性や耐摩耗性を向上させることが可能になる。
　次に、図７を用いて、本発明による第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においては、駆動軸９ｂは駆動体７に樹脂によって一体的に形成されているが、揺動支点軸２６は駆動体７とは別部材（別材料）によって構成されている点に特徴を有する。例えば、金属製の揺動支点軸２６は樹脂製の駆動体７と一体成形される。駆動体７の上面の中央部には、非貫通穴７ｃが形成されており、非貫通穴７ｃに金属または摺動部材によって形成された揺動支点軸２６の一端部が圧入され固定されている。第３の実施の形態では、揺動支点軸２６に比較的多くの負荷がかかる負圧型のダイヤフラムポンプに有効である。
　次に、図８を用いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態においては、上述した第２の実施の形態と第３の実施の形態とを同時に採用したものであり、駆動軸２５および揺動支点軸２６が駆動体７と別部材（悦材料）によって構成されている。例えば、金属製の駆動軸２５および揺動支点軸は樹脂製の駆動体７と一体成形されてユニット化される。第４の実施の形態においては、第２および第３の実施の形態の機能を兼ね備えることにより、加圧型および負圧型のいずれにも適用できるため汎用性が高い。
　次に、図９を用いて、本発明による第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態においては、駆動体７と支持部９とを貫通する貫通孔９ｆに一本の駆動軸２７が圧入され固定されている。例えば、金属製の駆動軸２７は樹脂製の駆動体７と一体成形されてユニット化される。駆動軸２７の下部２７ａは支持部９から下方へ突出し、上述したクランク４の係入溝５に係入され、駆動体７から上方へ突出した上部２７ｂはダイヤフラムホルダー１０の軸受部１１ａに支持される。第５の実施の形態では、第４の実施の形態に比べて、一本の駆動軸２７が揺動支点軸も兼ねるので、部品点数と組立工数を削減できる。
　上述した各実施の形態によれば、駆動突起９ｂを駆動体７に一体的に形成されているため、駆動突起９ｂを別部材とする必要がなく部品点数を削減することができる。また、従来のように駆動軸をクランク４に傾斜した状態で軸着する工程が不要になる。
　なお、上記各実施の形態においては、クランク４に円周方向に延在する係入溝５を形成したが、係入溝５の替わりに非貫通穴４ａから偏位した位置で非貫通穴４ａに対して傾斜し、駆動突起９ｂを挿入することにより駆動突起９ｂが回転自在に枢支される非貫通穴としてもよい。また、本実施の形態においては、ポンプ室１８を三つ備えた、いわゆる三気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、二気筒以下、または四気筒以上のダイヤフラムポンプにも適用できることは勿論である。また、係合部５ｂをクランク４と一体成形するようにしたが、係合部５ｂを摺動材等によってクランク４とは別部材で形成し、クランク４の係入溝５に嵌合等によって固定するようにしてもよい。
　また、案内部６を円錐状に形成したが、これに限定されず、円柱状に形成してもよく、要は駆動体７を降下させたときに駆動軸９ｂが当接し駆動軸９ｂが係入溝５内に案内される形状であればよい。ポンプ室１８を三つ備えた、いわゆる三気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、二気筒以下、または四気筒以上のダイヤフラムポンプにも適用できることは勿論である。
　１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、４…クランク、５…係入溝、５ｂ…係合部、７…駆動体、９ｂ，２５，２７…駆動軸、１２…ダイヤフラム、１２ａ…ダイヤフラム部、１８…ポンプ室。

Claims (7)

  1. 　駆動源としてのモータと、
    　前記モータによって回転され、上面にリング状の係入溝を有するクランクと、
    　ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成され、前記ダイヤフラム部の往復移動に伴って拡縮するポンプ室と、
    　揺動動作により前記ダイヤフラム部を往復移動させる駆動体と、
    　前記駆動体から突出して、前記クランクの回転軸を中心として前記クランクの係入溝に契合される駆動軸と、
    　前記係入溝内に形成され、前記駆動軸に係合して前記駆動軸を前記クランクの回転に追従させる係合部と
    　を備え、
    　前記駆動軸および前記駆動体は、同一材料または別材料によって一体的に形成されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
  2. 　前記駆動軸および前記駆動体は、樹脂により一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
  3. 　前記駆動軸および前記駆動体は、それぞれ金属および樹脂からなり、一体成形されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
  4. 　前記クランクの回転軸を中心として前記クランクの上面に形成され、前記駆動軸が係入されるリング状の係入溝と、
    　前記係入溝内に形成され、前記駆動軸に係合して前記駆動軸を前記クランクの回転に追従させる係合部と
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
  5. 　前記係入溝に囲まれた前記クランクの上面に形成され、前記係入溝内へ前記駆動軸を案内する円錐体状の案内部をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載のダイヤフラムポンプ。　
  6. 　前記駆動軸と反対側に前記駆動体から前記駆動軸と同軸上に突出する駆動支点軸と、
    　前記ポンプ室を保持する筒状のホルダー部材と、
    　前記ホルダー部材に形成された前記揺動支点軸の軸受部と
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のダイヤフラムポンプ。
  7. 　駆動源としてのモータと、
    　前記モータによって回転されるクランクと、
    　ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成され、前記ダイヤフラム部の往復移動に伴って拡縮するポンプ室と、
    　揺動動作により前記ダイヤフラム部を往復移動させる駆動体と、
    　前記駆動体から突出して前記クランクに連結され、前記クランクの回転動作を前記駆動体の揺動動作に変換するとともに、前記クランクの回転軸から変位した箇所で前記回転軸に対して傾斜した状態で回転自在に枢支される駆動軸と
    　を備え、
    　前記駆動軸および前記駆動体は、同一材料によって一体的に形成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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