WO2014196102A1 - 急排弁構造体およびダイヤフラムポンプ - Google Patents

急排弁構造体およびダイヤフラムポンプ Download PDF

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WO2014196102A1
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深美　正
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応研精工株式会社
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    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring

Definitions

  • the present invention relates to a rapid discharge valve structure and a diaphragm pump, and more particularly to a rapid discharge valve structure that reduces the pressure applied to a pressurized object when the supply of gas to the pressurized object is stopped, and the rapid valve structure
  • the present invention relates to a diaphragm pump having a body.
  • a diaphragm pump equipped with a quick drain valve structure is used in order to supply pressurized gas to a pressurized object such as a water heater or a sphygmomanometer.
  • a quick drain valve structure is provided at the discharge port of the diaphragm pump.
  • valve body 5 includes a container 210, a valve body 220 provided in the container 210, and a spring 230 that biases the valve body 220.
  • the container 210 is provided with a supply port 211 for supplying air, a discharge port 212 for supplying air to the pressurized object, and an exhaust port 213 for exhausting the air in the container 210.
  • the valve body 220 is provided in the container 210 and divides the internal space of the container 210 into an input side space 214 connected to the supply port 211 and an output side space 215 connected to the discharge port 212 and the exhaust port 213.
  • the valve body 220 includes a valve body 221 that selectively closes the supply port 211 and the exhaust port 213, a support portion 222 that supports the valve body 221, a communication path 223 that communicates the input side space 214 and the output side space 215.
  • Have The spring 230 biases the valve body 221 toward the supply port 211.
  • the air when air is supplied to the supply port 211 from the pump chamber of the diaphragm pump, the air pushes up the valve body 221 that has blocked the supply port 211, and the input side space 214. Enters the output side space 215 through the communication path 223. At this time, pressure loss occurs due to the air passing through the communication path 223, and the pressure in the input side space 214 becomes higher than the pressure in the output side space 215.
  • the exhaust port 213 is closed by the valve body 221 and the space between the discharge port 212 and the exhaust port 213 is increased. Blocked. For this reason, the air supplied to the supply port 211 is supplied from the discharge port 212 to the pressurized object.
  • the flow rate of air that can pass through the communication path 223 is limited. As shown in FIG. 6, the flow rate (symbol b) reached a peak (so as not to increase beyond a certain value) even when the rotation speed (symbol a) of the motor of the diaphragm pump was increased.
  • An object of the present invention is to provide a rapid exhaust valve structure and a diaphragm pump that can prevent the flow rate from reaching a peak.
  • a quick exhaust valve structure includes a supply passage through which gas is supplied from the outside, a discharge passage through which gas is discharged to a pressurized object, and an internal gas.
  • a container having an exhaust port for exhausting to the outside; and an internal space of the container that is separated into an input side space having a supply passage and an output side space having a discharge passage and an exhaust port;
  • a quick exhaust valve having an exhaust valve body that closes the exhaust port when gas is supplied from the input side space to the input side space, a communication path that connects the input side space and the output side space, and the supply path to the input side space
  • the gas is circulated from the input side space to the output side space according to the flow rate of the gas supplied to the supply passage when the gas is supplied, and input when the gas is not supplied from the supply passage to the input side space. Care from side space to output side space And a flow controller for preventing the flow.
  • the diaphragm pump according to the present invention includes a pump chamber formed from a diaphragm having a diaphragm portion, a diaphragm holder for holding the diaphragm, a partition body disposed on the diaphragm holder, and a partition body.
  • the diaphragm pump includes a sudden exhaust valve structure and a drive mechanism for expanding and contracting the pump chamber by deforming the diaphragm portion
  • the partition body includes a suction passage for sucking gas into the pump chamber, and a gas in the pump chamber
  • the diaphragm holder, the partition wall body and the quick exhaust valve structure are integrated in a laminated state, the gas output from the output passage is supplied to the supply passage, and the quick exhaust valve structure is externally provided.
  • a container having a supply passage through which gas is supplied from, a discharge passage for discharging gas to the pressurized object, and an exhaust port for exhausting the internal gas; And separating the internal space of the container into an input side space having the supply passage and an output side space having a discharge passage and an exhaust port, and when the gas is supplied from the supply passage to the input side space,
  • An emergency exhaust valve having an exhaust valve body that closes; a communication passage that connects the input side space and the output side space; and a gas that is supplied to the supply passage when the gas is supplied from the supply passage to the input side space.
  • Flow control that allows gas to flow from the input side space to the output side space according to the flow rate, and prevents gas from flowing from the input side space to the output side space when no gas is supplied from the supply passage to the input side space.
  • the flow rate of the gas discharged from the discharge passage also changes, and as a result, the flow rate reaches a peak. Can be prevented.
  • FIG. 1 is a sectional view of a diaphragm pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the motor and the flow rate of air discharged from the discharge port in the diaphragm pump shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a diaphragm pump according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view in the case where the rapid exhaust valve structure shown in FIG. 1 is an independent component.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional rapid exhaust valve structure.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of the motor and the flow rate of air discharged from the discharge port of the rapid exhaust valve structure in a conventional diaphragm pump.
  • the diaphragm pump according to the first embodiment includes a diaphragm pump main body 1 and a rapid exhaust valve structure 2.
  • the diaphragm pump body 1 is held by a motor 3, a case 4 to which the motor 3 is fixed, a drive mechanism 5 housed in the case 4, a diaphragm holder 6 disposed on the case 4, and the diaphragm holder 6.
  • the diaphragm 7 is provided, and a partition wall 8 disposed on the diaphragm holder 6.
  • Case 4 is a bottomed cylindrical member made of, for example, resin.
  • the case 4 is open at the top, and the motor 3 is fixed to the outside of the bottom of the substantially square shape in plan view.
  • the output shaft 3 a of the motor 3 is inserted into the case 4 through a hole 4 a formed at the bottom of the case 4.
  • the drive mechanism 5 includes a crank base 51 fixed to the output shaft 3 a of the motor 3, a drive shaft 52 with one end fixed to the crank base 51, and a drive body 53 with the other end of the drive shaft 52 attached to the shaft.
  • the crank base 51 is a substantially cylindrical member made of, for example, resin.
  • a hole 51 a into which the output shaft 3 a of the motor 3 is press-fitted is formed at the center of the bottom surface of the crank base 51.
  • a hole 51 b for fixing one end of the drive shaft 52 is formed at a position away from the center of the upper surface of the crank table 51.
  • the drive shaft 52 has one end fixed to the hole 51b in a state where the crank base 51 is fixed to the output shaft 3a of the motor 3.
  • the drive shaft 52 is inclined with respect to the output shaft 3a and pivotally supports the drive body 53.
  • the driving body 53 is a member made of, for example, resin, and has a pair of driving elements 53b extending from one end of the columnar base 53a in a direction perpendicular to the axis of the base 53a.
  • the other end portion of the driving shaft 52a is inserted into a hole 53c formed in the bottom surface of the base portion 53a, and a piston 73 of a diaphragm 7 described later is integrally formed in a locking hole 53d formed in the driving element 53b.
  • the convex portion 74 is locked.
  • the drive shaft 52 rotates together with the crank base 51 in an inclined state, and the pair of drive elements 53 b of the drive body 53 and the piston 73 locked to the drive elements 53 b. Reciprocates up and down in the figure.
  • the drive mechanism 5 converts the rotational motion of the motor 3 into the reciprocating motion of the piston 73 in the vertical direction.
  • the diaphragm holder 6 is a ceiling-shaped member made of, for example, resin.
  • the top plate of the diaphragm holder 6 is formed with a pair of holding holes 61 spaced apart from each other by 180 ° in the circumferential direction in plan view.
  • a pair of holding holes 61 holds a diaphragm portion 71 of a diaphragm 7 to be described later.
  • the diaphragm 7 is formed of a flexible material such as rubber.
  • the diaphragm 7 is integrally formed with two hemispherical diaphragm portions 71 spaced apart from each other by 180 ° in the circumferential direction in a plan view, and a flange 72 having a substantially rectangular shape in a plan view connecting the upper ends of the two diaphragm portions 71.
  • Pistons 73 are provided at the tops of the respective diaphragm portions 71, and locking projections 74 are integrally formed at one end of each piston 73.
  • a suction valve body 75 is integrally provided on the diaphragm 7 in a horizontal direction from a part of the opening end of each diaphragm portion 71.
  • the diaphragm 7 configured as described above is inserted into the locking hole 53d of the driving body 53 while elastically deforming the convex portion 74 of the diaphragm portion 71 after inserting the diaphragm portion 71 into the holding hole 61. It is held by the holder 6. Thus, the diaphragm holder 6 holding the diaphragm 7 is placed on the upper opening end of the case 4.
  • the partition wall 8 is a plate-like member having a substantially square shape in a plan view made of resin, for example.
  • the partition wall 8 is placed on the upper plate of the diaphragm holder 6 so as to sandwich the diaphragm 7 together with the diaphragm holder 6. Thereby, the partition body 8 forms a pump chamber 70 together with each diaphragm portion 71 of the diaphragm 7.
  • An output passage 81 that communicates each pump chamber 70 with a supply space 105 described later is formed in a substantially central portion of the partition wall 8.
  • a suction passage 82 is formed that communicates each pump chamber 70 with a suction space 103 described later.
  • a suction valve element 75 is located at the lower end of the suction passage 82.
  • the suction valve body 75 regulates the backflow from the pump chamber 70 to the suction passage 82.
  • a convex portion 83 is erected at the central portion of the upper surface of the partition wall 8.
  • a discharge valve body 84 that blocks the upper end of the output passage 81 and restricts the backflow of air from the output passage 81 to the pump chamber 70 is attached to the convex portion 83.
  • the quick drain valve structure 2 is disposed in the container 9 while being sandwiched between the container 9 constituted by the lower casing 10 and the upper casing 11 and the lower casing 10 and the upper casing 11. And a quick discharge valve 12 provided.
  • the rapid exhaust valve 12 divides the internal space of the container 9 into an input side space 9A on the lower housing 10 side and an output side space 9B on the upper housing 11 side.
  • the lower housing 10 is a plate-like member having a substantially square shape in a plan view made of, for example, resin.
  • a cylindrical side wall 101 is erected on the outer edge portion of the lower surface of the lower housing 10, and a cylindrical partition wall 102 is erected in the central portion of the lower surface of the lower housing 10.
  • the lower casing 10 is placed on the partition wall 8, and the lower surface, the side wall 101, and the partition 102 of the lower casing 10 cooperate with the upper surface of the partition body 8 to form the suction space 103.
  • the suction space 103 is communicated with the outside by an inflow passage 104 formed in the side wall 101.
  • a supply space 105 is formed by the lower surface of the lower housing 10 and the partition wall 102 cooperating with the upper surface of the partition body 8.
  • the supply space 105 is communicated with the input side space 9 ⁇ / b> A by a supply passage 106 formed in the central portion of the lower housing 10.
  • a cylindrical check valve seat 107 is erected on the upper surface of the lower housing 10 at a position separated from the supply passage 106. Between the check valve seat 107 and the supply passage 106, a cylindrical convex portion 108 is provided upright.
  • the upper housing 11 is a bottomed cylindrical member made of resin, for example.
  • the upper housing 11 has an open bottom surface, and an exhaust cylindrical portion 111 having an exhaust port 111a opened to the atmosphere is provided upright on the lower surface of the upper plate that is substantially square in plan view.
  • the lower end surface of the exhaust cylindrical portion 111 forms an exhaust port valve seat 111b.
  • a cylindrical projecting portion 112 is erected at a position separated from the exhaust cylindrical portion 111 on the upper surface of the upper plate of the upper housing 11.
  • a cylindrical discharge passage 113 is erected at an upper end portion of the protruding portion 112.
  • the rapid discharge valve 12 is a valve body that is formed in a plate shape having a substantially square shape in a plan view by an elastic material such as rubber.
  • the rapid exhaust valve 12 includes an exhaust valve body 121 formed at a position corresponding to the exhaust valve seat 111b, a check valve body 122 formed at a position corresponding to the check valve seat 107, and an exhaust valve body. It is formed between 121 and the check valve body 122.
  • a connecting portion 123 that connects them, an exhaust port valve body 121, a check valve body 122, and a support portion 124 provided around the connecting portion 123 are integrally formed.
  • the exhaust port valve body 121 is provided around a disc-shaped exhaust port valve body 121a that is selectively pressed against the exhaust port valve seat 111b and the inner surface of the lower housing 10, and around the exhaust port valve body 121a. It is comprised from the exhaust-port valve main body support part 121b.
  • the exhaust valve body 121a has a rigidity that does not cause distortion when being pressed against the exhaust valve seat 111b and the lower housing 10, and is formed thicker than the exhaust valve body support 121b.
  • the exhaust port valve main body support portion 121b has a curved cross section so that it can be easily bent.
  • the check valve body 122 is formed in a truncated cone shape that protrudes upward.
  • the inner diameter of the opening on the upper bottom side, that is, the tip side is formed to be equal to the outer shape of the check valve seat 107.
  • the inner diameter of the opening on the lower bottom side, that is, the base end side connected to the connecting portion 123 and the support portion 124 is formed larger than the outer shape of the check valve seat 107.
  • the check valve body 122 constitutes a check valve as a flow rate control unit together with the check valve seat 107 and circulates air from the input side space 9A to the output side space 9B, while from the output side space 9B to the input side space 9A. Obstruct air flow to
  • the rapid discharge valve 12 is placed on the upper surface of the upper plate of the lower housing 10 with the check valve body 122 inserted into the check valve seat 107 and the communication hole 123a inserted into the convex portion 108, respectively.
  • the upper housing 11 is placed on the lower housing 10 with the compression coil spring 114 mounted on the outer periphery of the exhaust cylindrical portion 111.
  • the quick drain valve 12 is supported inside the container 9 in a state where the support portion 124 is sandwiched between the upper surface outer edge portion of the upper plate of the lower housing 10 and the lower end of the side wall of the upper housing 11.
  • the inside of the container 9 is separated by the rapid exhaust valve 12 into an input side space 9A having the supply passage 106 and an output side space 9B having the exhaust port 111a and the discharge passage 113.
  • the input side space 9 ⁇ / b> A and the output side space 9 ⁇ / b> B are communicated with each other through a communication path 123 b formed by a gap between the communication hole 123 a and the convex portion 108.
  • the check valve body 122 has the upper bottom end abutting against the open end side surface of the check valve seat 107 of the lower housing 10 and the lower bottom end being the check valve seat.
  • the base 107 is separated from the side surface on the base end side.
  • the motor 3, the case 4, the diaphragm holder 6, the diaphragm 7, the partition wall body 8, and the quick drain valve structure 2 are integrated by fixing adjacent members with an adhesive or the like in a stacked state in this order. Alternatively, they are integrated by providing a spring or the like that fixes the upper housing 11 while being pressed toward the motor 3.
  • the piston 73 is reciprocated in the vertical direction by the drive mechanism 5, and the two diaphragm portions 71 are alternately deformed to form two The pump chambers 70 are alternately expanded and contracted.
  • the air that has entered the input side space 9A enters the output side space 9B through a communication path 123b formed by a gap between the communication hole 123a in which the convex part 108 is inserted and the convex part 108.
  • the check valve body 122 When the flow rate of air supplied from the diaphragm pump main body 1 to the rapid exhaust valve structure 2 is equal to or lower than a predetermined flow rate, the check valve body 122 has a tip end portion of the check valve body 122 of the check valve seat 107. The state of contacting the peripheral surface is maintained. That is, the thickness of the check valve body 122 is set so that the check valve including the check valve body 122 and the check valve seat 107 remains closed. Therefore, when the flow rate of air supplied from the diaphragm pump main body 1 to the rapid exhaust valve structure 2 is equal to or lower than a predetermined flow rate, only the air passing through the flow passage 123b is discharged from the discharge passage 113.
  • the check valve as the flow rate control unit composed of the check valve body 122 and the check valve seat 107 has an air gap, that is, the rotation of the motor 3. It depends on the number. Thereby, the flow rate of the air discharged from the discharge passage 113 also changes according to the rotation speed of the motor 3. That is, as shown in FIG. 2, the flow rate (symbol b) increases when the rotation speed (symbol a) of the motor 3 increases, and the flow rate decreases when the rotation speed of the motor 3 decreases. Thereby, it is possible to prevent the flow rate of the air supplied from the discharge passage 113 to the pressurized object from reaching a peak.
  • the air flow rate also changes. As a result, the peak of the flow rate can be prevented.
  • the present invention is not limited to this, and if the exhaust port valve body support portion 121b is formed so that the exhaust port valve body support portion 121b pushes down the exhaust port valve body 121a toward the lower housing 10, the compression coil spring 114 is not provided. Also good.
  • ⁇ Second Embodiment> In 1st Embodiment, the case where the communicating path 123b was formed in the rapid exhaust valve 12 was demonstrated. However, the place where the communication path is formed is not limited to the rapid exhaust valve 12, and can be set as appropriate, such as the container 9.
  • a groove 115 as a communication path is formed in the check valve seat 107 of the lower housing 10 instead of the convex portion 108 and the communication hole 123a forming the communication path 123b.
  • the groove 115 is formed in the circumferential surface of the check valve seat 107 along the axial direction of the check valve seat 107 from the substantially central portion to the tip portion of the check valve seat 107.
  • the groove 115 forms a gap with the tip of the check valve body 122 that is in contact with the peripheral surface of the check valve seat 107, and the gap functions as a communication path. Thus, even when the communication path is formed in the container 9, the pressure in the input side space 9A and the output side space 9B can be communicated with each other.
  • the quick drain valve structure 2 ′ includes a container 9 ′ configured by a lower housing 10 ′ and an upper housing 11, and a quick drain valve 12 housed in the container 9. .
  • a cylindrical supply passage 109 is erected in a substantially central portion of the lower surface of the lower housing 10 '.
  • a convex portion 108 and a check valve seat 107 are erected on the upper surface of the lower housing 10 ′.
  • the rapid exhaust valve structure 2 ′ having such an independent structure is supplied with air from the outside through the supply passage 109, and the supplied air is discharged from the discharge passage 113.
  • the flow rate of air discharged from the discharge passage 113 changes according to the flow rate supplied to the supply passage 109. Therefore, it is possible to prevent the peak of the flow rate as in the case of the diaphragm pump described above.
  • the communication path of the rapid exhaust valve structure 2 ' may be formed in the container.

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Abstract

　急排弁構造体（２）は、供給通路（１０１）に供給されるエアの流量に応じて入力側空間（９Ａ）から出力側空間（９Ｂ）にエアを流通させる。これにより、吐出通路（１１３）から吐出されるエアの流量も変化する。この結果、流量の頭打ちを防ぐことができる。

Description

急排弁構造体およびダイヤフラムポンプ
　本発明は、急排弁構造体およびダイヤフラムポンプに関し、特に加圧対象物に対して気体の供給を停止したときに加圧対象物に対する圧力を低下させる急排弁構造体およびこの急排弁構造体を備えたダイヤフラムポンプに関する。
　従来より、給湯器や血圧計などの加圧対象物に加圧した気体を供給するために、急排弁構造体を備えたダイヤフラムポンプが用いられる。この種ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムポンプの吐出口に急排弁構造体が設けられる。加圧対象物に加圧されたエアが供給された後にダイヤフラムポンプが停止したとき、特許文献１に示すように、急排弁構造体によって加圧対象物に残った圧力を大気圧になるまで瞬時に低下させる。この急排弁構造体の一例を図５に示す。
　図５に示す急排弁構造体２００は、容器２１０と、容器２１０内に設けられた弁体２２０と、弁体２２０を付勢するばね２３０とを備える。
　容器２１０には、エアが供給される供給口２１１と、加圧対象物にエアを供給する吐出口２１２と、容器２１０内のエアを排気する排気口２１３とが設けられる。弁体２２０は容器２１０内に設けられ、容器２１０の内部空間を供給口２１１に繋がる入力側空間２１４と、吐出口２１２および排気口２１３に繋がる出力側空間２１５とに隔てている。弁体２２０は、供給口２１１および排気口２１３を選択的に塞ぐ弁本体２２１と、弁本体２２１を支持する支持部２２２と、入力側空間２１４と出力側空間２１５とを連通する連通路２２３とを有する。ばね２３０は、弁本体２２１を供給口２１１に向けて付勢する。
　このように構成された急排弁構造体２００において、供給口２１１にダイヤフラムポンプのポンプ室からエアが供給されると、エアは供給口２１１を塞いでいた弁本体２２１を押し上げ、入力側空間２１４から連通路２２３を通って出力側空間２１５へ入る。このとき、エアが連通路２２３を通ることにより圧力損失が発生し、出力側空間２１５内の圧力よりも入力側空間２１４内の圧力の方が高くなる。入力側空間２１４の圧力と出力側空間２１５の圧力との差がばね２３０の弾発力よりも大きくなると、弁本体２２１によって排気口２１３が閉じられて吐出口２１２と排気口２１３との間が遮断される。このため、供給口２１１に供給されたエアは、吐出口２１２から加圧対象物に供給される。
　一方、ダイヤフラムポンプを停止させて供給口２１１へのエアの供給を停止すると、連通路２２３によって入力側空間２１４内の圧力と出力側空間２１５内の圧力との差が小さくなる。その結果、ばね２３０の弾発力によって弁本体２２１が供給口２１１の側に押し下げられて、吐出口２１２と排気口２１３とが連通する。これにより、吐出口２１２を通じて加圧対象物に繋がる出力側空間２１５内の圧力が大気圧となる。
特開２０１２－１７２５７７号公報
　しかしながら、上述した急排弁構造体２００では、弁本体２２１に形成された連通路２２３の大きさが一定であるため、連通路２２３を通過できるエアの流量に限界がある。図６に示すように、ダイヤフラムポンプのモータの回転数（符号ａ）を上げても流量（符号ｂ）は頭打ちに（一定値以上は増加しないように）なっていた。
　本発明の目的は、流量の頭打ちを防止することができる急排弁構造体およびダイヤフラムポンプを提供することにある。
　上述したような課題を解決するために、本発明に係る急排弁構造体は、外部から気体が供給される供給通路と、加圧対象物に気体を吐出する吐出通路と、内部の気体を外部に排気する排気口とを備えた容器と、容器内に配設され、容器の内部空間を供給通路を有する入力側空間と吐出通路および排気口を有する出力側空間とに隔てるとともに、供給通路から入力側空間に気体が供給されているときに排気口を塞ぐ排気口弁体を有する急排弁と、入力側空間と出力側空間とを連通する連通路と、供給通路から入力側空間に気体が供給されているときに供給通路に供給される気体の流量に応じて入力側空間から出力側空間に気体を流通させるとともに、供給通路から入力側空間に気体が供給されていないときに入力側空間から出力側空間への気体の流通を阻止する流量制御部とを備える。
　また、本発明に係るダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成されたポンプ室と、ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダと、ダイヤフラムホルダ上に配設された隔壁体と、隔壁体上に配設された急排弁構造体と、ダイヤフラム部を変形させてポンプ室を拡縮させる駆動機構とを備えたダイヤフラムポンプであって、隔壁体は、ポンプ室に気体を吸入させる吸入通路と、ポンプ室内の気体を出力する出力通路とを備え、ダイヤフラムホルダ、隔壁体および急排弁構造体は積層状態で一体化され、供給通路は出力通路から出力された気体が供給され、急排弁構造体は、外部から気体が供給される供給通路と、加圧対象物に気体を吐出する吐出通路と、内部の気体を排気する排気口とを備えた容器と、容器内に配設され、容器の内部空間を前記供給通路を有する入力側空間と吐出通路および排気口を有する出力側空間とに隔てるとともに、供給通路から入力側空間に気体が供給されているときに排気口を塞ぐ排気口弁体を有する急排弁と、入力側空間と出力側空間とを連通する連通路と、供給通路から入力側空間に気体が供給されているときに供給通路に供給される気体の流量に応じて入力側空間から出力側空間に気体を流通させるとともに、供給通路から入力側空間に気体が供給されていないときに入力側空間から出力側空間への気体の流通を阻止する流量制御部とを備える。
　本発明によれば、供給通路に供給される気体の流量に応じて入力側空間から出力側空間に気体が流通するので、吐出通路から吐出される気体の流量も変化し、結果として流量の頭打ちを防ぐことができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態によるダイヤフラムポンプの断面図である。 図２は、図１に示すダイヤフラムポンプにおけるモータの回転数と吐出口から吐出されるエアの流量との関係を示す図である。 図３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の断面図である。 図４は、図１に示す急排弁構造体を独立した構成要素とした場合の断面図である。 図５は、従来の急排弁構造体の断面図である。 図６は、従来のダイヤフラムポンプにおけるモータの回転数と急排弁構造体の吐出口から吐出されるエアの流量の関係を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
＜ダイヤフラムポンプの構成＞
　第１の実施の形態に係るダイヤフラムポンプは、図１に示すように、ダイヤフラムポンプ本体１と、急排弁構造体２とを備える。
＜ダイヤフラムポンプ本体の構成＞　
　ダイヤフラムポンプ本体１は、モータ３と、モータ３が固定されたケース４と、ケース４内に収容された駆動機構５と、ケース４上に配設されたダイヤフラムホルダ６と、ダイヤフラムホルダ６に保持されたダイヤフラム７と、ダイヤフラムホルダ６上に配設された隔壁体８とを備える。
　ケース４は、例えば樹脂からなる有底筒状の部材である。ケース４は上方が開口しており、平面視略四角形の底部の外側にはモータ３が固定される。モータ３の出力軸３ａは、ケース４の底部に形成された孔４ａからケース４内部に挿入される。
　駆動機構５は、モータ３の出力軸３ａに固定されたクランク台５１と、クランク台５１に一端部が固定された駆動軸５２と、駆動軸５２の他端部が軸着された駆動体５３とを備える。
　クランク台５１は、例えば樹脂などからなる略円柱状の部材である。クランク台５１の底面の中央部には、モータ３の出力軸３ａが圧入される孔５１ａが形成される。クランク台５１の上面の中央部から離間した位置には、駆動軸５２の一端部を固定する穴５１ｂが形成される。
　駆動軸５２は、クランク台５１がモータ３の出力軸３ａに固定された状態で、穴５１ｂに一端部が固定される。駆動軸５２は、出力軸３ａに対して傾斜し、駆動体５３を回転自在に枢支する。
　駆動体５３は、例えば樹脂からなる部材であり、円柱状の基部５３ａの一端部から基部５３ａの軸線に直交する方向に延在する一対の駆動子５３ｂを有する。駆動体５３は、基部５３ａの底面に形成された穴５３ｃに駆動軸５２ａの他端部が挿入され、駆動子５３ｂに形成された係止孔５３ｄに後述するダイヤフラム７のピストン７３と一体形成された凸部７４が係止される。これにより、モータ３の駆動により出力軸３ａが回転すると、クランク台５１とともに駆動軸５２が傾斜した状態で回転し、駆動体５３の一対の駆動子５３ｂおよび駆動子５３ｂに係止されたピストン７３が図中上下方向に往復運動する。このように、駆動機構５は、モータ３の回転運動をピストン７３の上下方向の往復運動に変換する。
　ダイヤフラムホルダ６は、例えば樹脂からなる有天筒状の部材である。ダイヤフラムホルダ６の天板には、平面視において円周方向に互いに１８０°間隔を置いた一対の保持孔６１が形成される。一対の保持孔６１には、後述するダイヤフラム７のダイヤフラム部７１が保持される。
　ダイヤフラム７は、ゴム等の柔軟性を有する材料によって形成される。ダイヤフラム７には、平面視において円周方向に互いに１８０°間隔を置いた二つの半球状のダイヤフラム部７１と、二つのダイヤフラム部７１の上端部を連接する平面視略四角形のフランジ７２とが一体に形成される。各ダイヤフラム部７１の頂部にはピストン７３設けられ、各ピストン７３の一端には係止用の凸部７４が一体に形成される。各ダイヤフラム部７１の開口端部の一部から吸入用弁体７５がダイヤフラム７に一体に水平方向に突設される。
　このように構成されたダイヤフラム７は、ダイヤフラム部７１を保持孔６１に挿入した後、ダイヤフラム部７１の凸部７４を弾性変形させながら、駆動体５３の係止孔５３ｄに圧入することにより、ダイヤフラムホルダ６に保持される。このようにしてダイヤフラム７を保持したダイヤフラムホルダ６は、ケース４の上部開口端に載置される。
　隔壁体８は、例えば樹脂からなる平面視略四角形の板状の部材である。隔壁体８は、ダイヤフラムホルダ６とともにダイヤフラム７を挟持するようにダイヤフラムホルダ６の上板に載置される。これにより、隔壁体８は、ダイヤフラム７の各ダイヤフラム部７１とともにポンプ室７０を形成する。
　隔壁体８の略中央部には、各ポンプ室７０と後述する供給空間１０５とを連通する出力通路８１が形成される。隔壁体８の周縁近傍部には、各ポンプ室７０と後述する吸入空間１０３とを連通する吸入通路８２が形成される。吸入通路８２の下方側の端部には吸入用弁体７５が位置する。吸入用弁体７５は、ポンプ室７０から吸入通路８２への逆流を規制する。隔壁体８上面の中央部には凸部８３が立設される。凸部８３には、出力通路８１の上端を塞ぎ、出力通路８１からポンプ室７０へのエアの逆流を規制する吐出用弁体８４が取り付けられる。
＜急排弁構造体の構成＞
　急排弁構造体２は、下側筐体１０と上側筐体１１により構成される容器９と、下側筐体１０と上側筐体１１との間に挟持された状態で容器９内に配設された急排弁１２とを備える。急排弁１２は、容器９の内部空間を下側筐体１０側の入力側空間９Ａと上側筐体１１側の出力側空間９Ｂとに隔てる。
　下側筐体１０は、例えば樹脂からなる平面視略四角形の板状の部材である。下側筐体１０の下面の外縁部には筒状の側壁１０１が立設され、下側筐体１０の下面の中央部には筒状の隔壁１０２が立設される。
　下側筐体１０は隔壁体８上に載置され、下側筐体１０の下面、側壁１０１および隔壁１０２が隔壁体８の上面と協働して吸入空間１０３が形成される。吸入空間１０３は、側壁１０１に形成された流入通路１０４により外部と連通される。下側筐体１０の下面および隔壁１０２が隔壁体８の上面と協働して、供給空間１０５が形成される。供給空間１０５は、下側筐体１０の中央部に形成された供給通路１０６により入力側空間９Ａに連通される。
　下側筐体１０上面には、供給通路１０６と離間した位置に円筒状の逆止弁座１０７が立設される。逆止弁座１０７と供給通路１０６との間には、円柱状の凸部１０８が立設される。
　上側筐体１１は、例えば樹脂からなる有底筒状の部材である。上側筐体１１は下面が開口しており、平面視略四角形の上板の下面には大気に開放された排気口１１１ａを有する排気円筒部１１１が立設される。排気円筒部１１１の下端面は、排気口弁座１１１ｂを形成する。上側筐体１１の上板の上面における排気円筒部１１１と離間した位置には、筒状の突出部１１２が立設される。突出部１１２の上方の端部には、円筒状の吐出通路１１３が立設される。
　急排弁１２は、全体がゴム等の弾性材料によって平面視略四角形の板状に形成された弁体である。急排弁１２は、排気口弁座１１１ｂに対応する位置に形成された排気口弁体１２１と、逆止弁座１０７に対応する位置に形成された逆止弁体１２２と、排気口弁体１２１と逆止弁体１２２との間に形成される。これらを連結する連結部１２３と、排気口弁体１２１、逆止弁体１２２および連結部１２３の周囲に設けられた支持部１２４とが一体形成される。
　排気口弁体１２１は、排気口弁座１１１ｂと下側筐体１０の内面とに選択的に圧接される円板状の排気口弁本体１２１ａと、排気口弁本体１２１ａの周囲に設けられた排気口弁本体支持部１２１ｂとから構成される。排気口弁本体１２１ａは、排気口弁座１１１ｂおよび下側筐体１０に圧接する際、ひずみが発生しない程度の剛性を有し、排気口弁本体支持部１２１ｂよりも厚く形成される。排気口弁本体支持部１２１ｂは、撓みやすいように断面が湾曲状に形成される。
　逆止弁体１２２は、上方に突出した円錐台状の筒状に形成される。上底側、すなわち先端側の開口の内径は、逆止弁座１０７の外形と同等に形成される。一方、下底側、すなわち、連結部１２３および支持部１２４に接続される基端側の開口の内径は、逆止弁座１０７の外形よりも大きく形成される。逆止弁体１２２は、逆止弁座１０７とともに流量制御部としての逆止弁を構成し、入力側空間９Ａから出力側空間９Ｂへエアを流通させる一方、出力側空間９Ｂから入力側空間９Ａへのエアの流通を妨げる。
　連結部１２３には、下側筐体１０の凸部１０８の外径よりも大きい内径を有する連通孔１２３ａが形成される。
　急排弁１２は、逆止弁体１２２を逆止弁座１０７に、連通孔１２３ａを凸部１０８にそれぞれ挿通させた状態で下側筐体１０の上板の上面に載置される。この状態において、上側筐体１１は、排気円筒部１１１の外周に圧縮コイルバネ１１４を弾装した状態で下側筐体１０上に載置される。これにより、急排弁１２は、支持部１２４が下側筐体１０の上板の上面外縁部と上側筐体１１の側壁下端とで挟持された状態で、容器９内部に支持される。
　これにより、容器９内部は、急排弁１２により供給通路１０６を有する入力側空間９Ａと排気口１１１ａおよび吐出通路１１３を有する出力側空間９Ｂとに隔てられる。入力側空間９Ａと出力側空間９Ｂとは、連通孔１２３ａと凸部１０８との隙間からなる連通路１２３ｂにより連通される。ダイヤフラムポンプ１が駆動されていない状態において、排気口弁本体１２１ａは、圧縮コイルバネ１１４により下側筐体１０の上面に圧接される。この状態において、逆止弁体１２２は、上底側の端部が下側筐体１０の逆止弁座１０７の開放端側の側面に当接し、下底側の端部が逆止弁座１０７の基端側の側面から離間する。
　モータ３、ケース４、ダイヤフラムホルダ６、ダイヤフラム７、隔壁体８および急排弁構造体２は、この順番で積層した状態で隣り合う部材同士を接着剤等により固定して一体化される。あるいは、上側筐体１１をモータ３に向かって押圧した状態で固定するばね等を設けることにより、一体化される。
＜ダイヤフラムポンプの動作＞　
　次に、上述したダイヤフラムポンプの動作について説明する。
　本実施の形態に係るダイヤフラムポンプにおいて、モータ３の駆動により出力軸３ａが回転すると、駆動機構５によりピストン７３が上下方向に往復運動して、二つのダイヤフラム部７１が交互に変形して二つのポンプ室７０が交互に拡縮する。
　ポンプ室７０が拡張するときには、ポンプ室７０内が負圧状態となって、大気中のエアが流入通路１０３から吸入空間１０３および吸入通路８２を通ってポンプ室７０内に吸入される。一方、ポンプ室７０が収縮するときには、ポンプ室７０内のエアの圧力が上昇するので、ポンプ室７０内のエアは、出力通路８１から供給空間１０５に出力され、供給空間１０５から供給通路１０６を通って急排弁構造体２の容器９内の入力側空間９Ａに入力される。
　入力側空間９Ａに入ったエアは、凸部１０８が挿入された連通孔１２３ａと凸部１０８との隙間からなる連通路１２３ｂを通って、出力側空間９Ｂに入る。
　このとき、エアが連通路１２３ｂを通ることにより圧力損失が発生し、出力側空間９Ｂ内の圧力よりも入力側空間９Ａ内の圧力の方が高くなる。入力側空間９Ａの圧力と出力側空間９Ｂ内の圧力との差が圧縮コイルバネ１１４の弾発力よりも大きくなると、排気口弁体１２１によって排気口弁座１１１ｂが閉じられて、排気口１１１ａと吐出通路１１３との間が遮断される。これにより、出力側空間９Ｂ内のエアは、吐出通路１１３から吐出される。
　逆止弁体１２２は、ダイヤフラムポンプ本体１から急排弁構造体２に供給されるエアの流量が所定の流量以下の場合には、逆止弁体１２２の先端部が逆止弁座１０７の周面に当接した状態を維持する。すなわち、逆止弁体１２２と逆止弁座１０７からなる逆止弁が閉じたままとなるように、逆止弁体１２２の厚さが設定される。したがって、ダイヤフラムポンプ本体１から急排弁構造体２に供給されるエアの流量が所定の流量以下の場合には、流通路１２３ｂを通過するエアのみ吐出通路１１３から吐出される。
　ダイヤフラムポンプ本体１から急排弁構造体２に供給されるエアの流量が所定の流量を超える場合、エアの圧力が逆止弁体１２２の弾性力を上回り、逆止弁体１２２の先端部が逆止弁座１０７から離間する、すなわち、逆止弁体１２２と逆止弁座１０７からなる逆止弁が開く。これにより、急排弁構造体２に供給されたエアは、連通路１２３ｂとともに逆止弁体１２２と逆止弁座１０７との間に形成された隙間を介して入力側空間９Ａから出力側空間９Ｂに入力され、吐出通路１１３から吐出される。
　モータ３の回転数が上がると、ポンプ室７０の拡張および収縮を繰り返す速度が上がるので、入力側空間９Ａに供給されるエアの流量が増加する。エア流量の増加に伴い、逆止弁体１２２の先端部にかかる圧力が上昇するので、逆止弁体１２２の先端部が逆止弁座１０７からさらに離間する。これにより、逆止弁体１２２と逆止弁座１０７の隙間の面積が大きくなり、隙間を通過するエアの流量が増加する。この結果、吐出通路１１３から吐出されるエアの流量も増加する。
　逆に、モータ３の回転数が下がると、供給通路１０６に供給されるエアの流量が低下するので、逆止弁体１２２の先端部にかかる圧力が低下し、逆止弁体１２２の先端部が逆止弁座１０７に近接する。これにより、逆止弁体１２２の先端部と逆止弁座１０７との間の隙間の面積が小さくなり、隙間を通過するエアの流量が低下する。その結果、吐出通路１１３から吐出されるエアの流量が減少する。
　このように、逆止弁体１２２および逆止弁座１０７から構成される流量制御部としての逆止弁は、これらの間に形成される隙間の面積が、エアの流量、すなわちモータ３の回転数によって変化する。これにより、吐出通路１１３から吐出されるエアの流量もモータ３の回転数に応じて変化する。すなわち、図２に示すように、モータ３の回転数（符号ａ）が上がれば流量（符号ｂ）が増加し、モータ３の回転数が下がれば流量が減少する。これにより、吐出通路１１３から加圧対象物に供給されるエアの流量が頭打ちになることを防ぐことができる。
　モータ３を停止して供給通路１０６へのエアの供給が停止すると、連通路１２３ｂによって入力側空間９Ａ内の圧力と出力側空間９Ｂ内の圧力との差が小さくなる。これにより、圧縮コイルバネ１１４の弾発力によって排気口弁体１２１が押し下げられて、排気口１１１ａと吐出通路１１３とが連通し、吐出通路１１３を通じて加圧対象物に繋がる出力側空間９Ｂ内の圧力が大気圧となる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、供給通路１０６に供給されるエアの流量に応じて入力側空間９Ａから出力側空間９Ｂにエアが流通するので、吐出通路１１３から吐出されるエアの流量も変化する。この結果、流量の頭打ちを防ぐことができる。
　なお、本実施の形態では、圧縮コイルバネ１１４により排気口弁本体１２１ａを下側筐体１０に向かって押し下げる場合を例に説明した。これに限定されず、排気口弁本体支持部１２１ｂが排気口弁本体１２１ａを下側筐体１０に向かって押し下げるように排気口弁本体支持部１２１ｂを形成すれば、圧縮コイルバネ１１４を設けなくてもよい。
＜第２の実施の形態＞　
　第１の実施の形態においては、連通路１２３ｂが急排弁１２に形成される場合を説明した。しかしながら、連通路が形成される場所は急排弁１２に限定されず、例えば容器９など適宜自由に設定することができる。図３に示す第２の実施の形態では、連通路１２３ｂを形成する凸部１０８および連通孔１２３ａの替わりに、下側筐体１０の逆止弁座１０７に連通路としての溝１１５が形成される。溝１１５は、逆止弁座１０７の周面に、逆止弁座１０７の略中央部から先端部にかけて逆止弁座１０７の軸線方向に沿って形成される。溝１１５は、逆止弁座１０７の周面に当接している逆止弁体１２２の先端部と共に隙間を形成し、隙間が連通路として機能する。このように連通路を容器９に形成した場合でも、入力側空間９Ａ内の圧力と出力側空間９Ｂとを連通させることができる。
＜独立した急排弁構造体＞　
　第１、第２の実施の形態では、ダイヤフラムポンプの一構成要素として急排弁構造体を設けた場合を例に説明したが、急排弁構造体をダイヤフラムポンプと独立して設けるようにしてもよい。図４に示す急排弁構造体２’において、図１で示したダイヤフラムポンプにおける急排弁構造体２と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し適宜説明を省略する。
　急排弁構造体２’は、図４に示すように、下側筐体１０’と上側筐体１１により構成される容器９’と、容器９内に収納された急排弁１２とを備える。
　下側筐体１０’の下面の略中央部には、円筒状の供給通路１０９が立設される。下側筐体１０’の上面には凸部１０８と逆止弁座１０７が立設される。
　このように独立した構成を採る急排弁構造体２’には、外部から供給通路１０９を介してエアが供給され、供給されたエアは吐出通路１１３から吐出される。この場合、吐出通路１１３から吐出されるエアの流量は、供給通路１０９に供給される流量に応じて変化する。したがって、上述したダイヤフラムポンプの場合と同様に流量の頭打ちを防ぐことができる。
　なお、図３に示したダイヤフラムポンプの場合と同様、急排弁構造体２’の連通路を容器に形成するようにしてよいことは勿論である。
　１…ダイヤフラムポンプ本体、２，２’…急排弁構造体、５…駆動機構、６…ダイヤフラムホルダ、７、７１…ダイヤフラム、８…隔壁体、９…容器、９Ａ…入力側空間、９Ｂ…出力側空間、１２…急排弁、７２…ダイヤフラム部、８１…出力通路、８２…吸入通路、１０７……逆止弁座、１０９…供給通路、１１１ａ…排気口、１１３…吐出通路、１２１…排気口弁体、１２２…逆止弁体、１２３ｂ…連通路。

Claims (8)

  1. 　外部から気体が供給される供給通路と、加圧対象物に気体を吐出する吐出通路と、内部の気体を外部に排気する排気口とを備えた容器と、
    　前記容器内に配設され、前記容器の内部空間を前記供給通路を有する入力側空間と前記吐出通路および前記排気口を有する出力側空間とに隔てるとともに、前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されているときに前記排気口を塞ぐ排気口弁体を有する急排弁と、
    　前記入力側空間と前記出力側空間とを連通する連通路と、
    　前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されているときに、前記供給通路に供給される気体の流量に応じて前記入力側空間から前記出力側空間に気体を流通させるとともに、前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されていないときに、前記入力側空間から前記出力側空間への気体の流通を阻止する流量制御部と
    　を備えることを特徴とする急排弁構造体。
  2. 　前記流量制御部は、
    　前記排気口弁体とともに前記急排弁に一体形成され、下底側の端部が支持された円錐台形状を有する筒状の逆止弁体と、
    　前記入力側空間に前記出力側空間に向けて立設され、前記逆止弁体に挿通され、先端側の周面が前記逆止弁体の上底側の端部に当接し、基端側の周面が前記逆止弁体の下底側の端部と離間した円柱状の逆止弁座と
    　から構成されることを特徴とする請求項１記載の急排弁構造体。
  3. 　前記連通路は、前記入力側空間から前記出力側空間に突出する凸部と、前記凸部の外径より大きい内径を有し前記凸部が係合する連通孔とから構成されることを特徴とする請求項２記載の急排弁構造体。
  4. 　前記連通路は、前記逆止弁座の周面に形成された溝から構成されることを特徴とする請求項２記載の急排弁構造体。
  5. 　ダイヤフラム部を有するダイヤフラムから形成されたポンプ室と、
    　前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダと、
    　前記ダイヤフラムホルダ上に配設された隔壁体と、
    　前記隔壁体上に配設された急排弁構造体と、
    　前記ダイヤフラム部を変形させて前記ポンプ室を拡縮させる駆動機構と
    　を備えたダイヤフラムポンプであって、
    　前記隔壁体は、前記ポンプ室に気体を吸入させる吸入通路と、前記ポンプ室内の気体を出力する出力通路とを備え、
    　前記ダイヤフラムホルダ、前記隔壁体および前記急排弁構造体は、積層状態で一体化され、
    　前記供給通路は、前記出力通路から出力された気体が供給され、
    　前記急排弁構造体は、
    　外部から気体が供給される供給通路と、加圧対象物に気体を吐出する吐出通路と、内部の気体を外部に排気する排気口とを備えた容器と、
    　前記容器内に配設され、前記容器の内部空間を前記供給通路を有する入力側空間と前記吐出通路および前記排気口を有する出力側空間とに隔てるとともに、前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されているときに前記排気口を塞ぐ排気口弁体を有する急排弁と、
    　前記入力側空間と前記出力側空間とを連通する連通路と、
    　前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されているときに、前記供給通路に供給される気体の流量に応じて前記入力側空間から前記出力側空間に気体を流通させるとともに、前記供給通路から前記入力側空間に気体が供給されていないときに、前記入力側空間から前記出力側空間への気体の流通を阻止する流量制御部と
    　を備えることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
  6. 　前記流量制御部は、
    　前記排気口弁体とともに前記急排弁に一体形成され、下底側の端部が支持された円錐台形筒状の逆止弁体と、
    　前記入力側空間から前記出力側空間に向けて立設され、前記逆止弁体に挿通され、先端側の周面が前記逆止弁体の上底側の端部に当接し、基端側の周面が前記逆止弁体の下底側の端部と離間した円柱状の逆止弁座と
    　から構成される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. 　前記連通路は、前記入力側空間から前記出力側空間に突出する凸部と、前記凸部の外径より大きい内径を有し前記凸部が係合する連通孔とから構成されることを特徴とする請求項６記載のダイヤフラムポンプ。
  8. 　前記連通路は前記逆止弁座の周面に形成された溝から構成されることを特徴とする請求項６記載のダイヤフラムポンプ。
     
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