JP2007009716A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイヤフラムポンプの吐出圧力を高くした上で耐久性を向上させる。
【解決手段】 第１のポンプ室１９Ａには、第１の吸入通路２０Ａと第１の排出通路２１Ａが設けられ、第２のポンプ室１９Ｂには、第２の吸入通路２０Ｂと第２の排出通路２１Ｂが設けられている。第１の排出通路２１Ａと第２の吸入通路２０Ｂとは連絡通路２８によって連通している。ポンプ室１９Ａ，１９Ｂの膨張・収縮動作によって、吸入口３０から吸入されたエアは、第１のポンプ室１９Ａ、連絡通路２８、第２のポンプ室１９Ｂを通り、吐出口３２から吐出される。ハウジング３６とダイヤフラム１５とによって形成された駆動室３７は密閉状態になっており、この駆動室３７と連絡通路２８とは導入通路３５によって連通されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータを駆動源としてダイヤフラムを往復動させることにより、ポンプ室が膨張・収縮しポンプ作用を行うダイヤフラムポンプに関し、特に吐出される流体の圧力を高くするダイヤフラムポンプに関するものである。

図４は従来のダイヤフラムポンプの縦断面図である。同図で全体を符号１０１で示すダイヤフラムポンプは、略有底角筒状に形成されたケース２を備えており、このケース２の底部３には、底部３に設けた孔６から出力軸５がケース２内に臨むように、モータ４がねじによって固定されている。７は略小円柱状に形成されたクランク台であって、モータ４の出力軸５に軸着されており、このクランク台７の出力軸５から偏心した部位には、頭部８ａが半球状に形成された駆動軸８がモータ４の出力軸５に対して傾斜した状態で固定されている。９は駆動体であって、ボス１０と、このボス１０の上端部に平面視において互いに円周方向に１８０°位相をずらし径方向に一体に突設された一対の駆動子１１Ａ，１１Ｂとによって構成されている。ボス１０の中央部には、ボス１０を形成している部材よりも低摩擦係数の材料によって略円筒状に形成された軸受部材１０ａが嵌合固定されており、この軸受部材１０ａの中央部の軸穴１０ｂに駆動軸８が回転自在に挿入されている。

１２は下方が開口し略箱状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、上板１３には、後述するダイヤフラム１５の各ダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂを保持するための一対のダイヤフラム部保持孔１４Ａ，１４Ｂが設けられており、このダイヤフラムホルダー１２と上記ケース３とは、互いの開口端が突き合わされている。１５は２つのダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂを有するダイヤフラムであって、各ダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂにはピストン部１７Ａ，１７Ｂが一体に形成されている。このダイヤフラム１５の各ダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂがダイヤフラムホルダー１２の各ダイヤフラム部保持孔１４Ａ，１４Ｂに保持されている。また、各ピストン部１７Ａ，１７Ｂの下端部が駆動体９の各駆動子１１Ａ，１１Ｂに取り付けられていることにより、ダイヤフラム１５はダイヤフラムホルダー１２と駆動体９とによって保持されている。

１８は偏平な直方体状に形成されたバルブホルダーであって、ダイヤフラムホルダー１２とともにダイヤフラム１５を挟持しており、このバルブホルダー１８と各ダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂとによって２つの第１および第２のポンプ室１９Ａ，１９Ｂが形成されている。また、このバルブホルダー１８には、第１のポンプ室１９Ａに連通する第１の吸入通路２０Ａおよび第１の排出通路２１Ａと、第２のポンプ室１９Ｂに連通する第２の吸入通路２０Ｂおよび第２の排出通路２１Ｂとが設けられている。また、このバルブホルダー１８には、第１および第２の吸入用弁体２２Ａ，２２Ｂおよび第１および第２の排出用弁体２３Ａ，２３Ｂが取り付けられている。このうち、第１の吸入用弁体２２Ａは第１の吸入通路２０Ａを開閉し、第１の排出用弁体２３Ａは第１の排出通路２１Ａを開閉する。一方、第２の吸入用弁体２２Ｂは第２の吸入通路２０Ｂを開閉し、第２の排出用弁体２３Ｂは第２の排出通路２１Ｂを開閉する。

２５はバルブホルダー１８を覆う下方が開口した略箱状に形成された蓋体であって、この蓋体２５には一対の仕切壁２６，２６が一体に突設されている。この仕切壁２６とバルブホルダー１８と蓋体２５とによって、吸入空間２７と連絡通路２８と吐出通路２９とが互いに隔絶されるように形成されている。吸入空間２７は第１の吸入通路２０Ａと連通し、連絡通路２８は第１の排出通路２１Ａと第２の吸入通路２０Ｂとを連通し、吐出空間２９は第２の排出通路２１Ｂと連通している。また、蓋体２５の一端部には吸入空間２７と連通する吸入口３０が設けられ、他端部には筒部３１が一体に突設され、この筒部３１の開口端には吐出空間２９と連通する吐出口３２が設けられている。蓋体２５とバルブホルダー１８とは溶着されており、バルブホルダー１８およびダイヤフラムホルダー１２ならびにケース２は図示を省略した通しねじによって一体化されている。

このような構成において、モータ４を駆動し出力軸５を回転させクランク台７を一体的に回転させると、駆動軸８が出力軸５の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、駆動体９の２つの駆動子１１Ａ，１１Ｂが交互に上下に揺動し、この揺動にともなってダイヤフラム１５の２つのダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂも交互に上下に揺動する。一方のダイヤフラム部１６Ａが下方に移動すると、第１のポンプ室１９Ａは膨張するので、第１のポンプ室１９Ａが負圧状態になり、吸入口３０から第１の吸入通路２０Ａを通ってエアが第１のポンプ室１９Ａ内に吸入される。

モータ４の出力軸５がさらに回転すると、膨張した第１のポンプ室１９Ａのダイヤフラム部１６Ａが上方に移動し第１のポンプ室１９Ａが収縮する。したがって、この第１のポンプ室１９Ａ内の圧力が上昇し、第１のポンプ室１９Ａ内のエアは第１の排出通路２１Ａを通って連絡通路２８へ吐出される。このとき、他方のダイヤフラム部１６Ｂが下方に移動しているので、第２のポンプ室１９Ｂは膨張して第２のポンプ室１９Ｂが負圧状態になる。したがって、第１のポンプ室１９Ａから連絡通路２８へ吐出されたエアが第２の吸入通路２０Ｂを通って第２のポンプ室１９Ｂ内に吸入される。モータ４の出力軸５がさらに回転すると、膨張した第２のポンプ室１９Ｂのダイヤフラム部１６Ｂが上方に移動し第２のポンプ室１９Ｂが収縮するので、第２のポンプ室１９Ｂ内の圧力が上昇し、第２のポンプ室１９Ｂ内のエアは第２の排出通路２１Ｂを通って吐出空間２９を介して吐出口３２から吐出される。

このように、第１のポンプ室１９Ａと、第２のポンプ室１９Ｂとを連絡通路２８を介して連通させたことにより、第２のポンプ室１９Ｂには、第１のポンプ室１９Ａから吐出圧力が加わったエアが供給される。このため、このダイヤフラム１０１の吐出口３２から吐出されるエアの吐出圧力が、第１および第２のポンプ室間を連通する連絡通路を備えていない通常のダイヤフラムポンプによるエアの吐出圧力と比較して高くなる。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８２３４１号公報（段落「００４８」〜「００５３」、図３）

上述した従来のダイヤフラムポンプにおいては、第１のポンプ室１９Ａによって加圧されたエアが第２のポンプ室１９Ｂに吸気されるため、この第２のポンプ室１９Ｂ内における圧力が大きくなり、この圧力は第２のポンプ室１９Ｂのピストン部１７Ｂが下死点に達したときが最大となる。したがって、ピストン部１７Ｂが下死点から上死点へ移行するとき、すなわち駆動子１１Ｂによってピストン部１７Ｂを持ち上げようとするときに、駆動体９の軸穴１０ｂの天井面１０ｃと、これと摺動する駆動軸８の頭部８ａとの間に大きな負荷荷重がかかる。このため、天井面１０ｃと頭部８ａとの間に大きな機械的な摩擦力が発生することにより、耐久性が低下するという問題があった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、吐出する圧力を高くした上で耐久性を向上させたダイヤフラムポンプを提供することにある。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、モータの出力軸が固着された回転体と、この回転体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で突設した駆動軸と、この駆動軸に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体に複数のポンプ室を形成する各ダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を排出するための排出通路と、前記複数のポンプ室のうち隣接するポンプ室間の前記排出通路と前記吸入通路とを順次連通する連絡通路とを備え、前記回転体の回転に追従して前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムの各ダイヤフラム部を往復動させ前記ポンプ室を膨張・収縮させることによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラム部を収納するハウジングと前記ダイヤフラムとによって密閉状態の駆動室を形成し、前記連絡通路を通過する流体の一部を前記駆動室に導入する導入通路を設けたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記モータと前記ハウジングとの間に弾性材によって形成したシール材を介在させ、このシール材に、内周面が前記モータの出力軸の外周面に密着する孔を設けたものである。

本発明によれば、密閉状態の駆動室内に連絡通路を通過する流体の一部を導入するようにしたことにより、ポンプ室の内側に吸気される圧力と、ポンプ室の外側に供給されポンプ室を押し上げるための圧力とが、互いに相殺されるように略同一になる。したがって、ポンプ室を押し下げたり押し上げたりするピストン部が下死点から上死点へ移行するとき、すなわち駆動体によってダイヤフラム部を持ち上げようとするときに、駆動体とこれと摺動する駆動軸との間に、ポンプ室内に吸気される圧力に起因する大きな負荷荷重がかかるようなことがない。このため、駆動体と駆動軸との間に大きな機械的な摩擦力が発生することがないため耐久性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムポンプ１の縦断面図である。同図において、上述した図４に示す従来技術において説明した同一または同等の部材については同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。

本発明に係るダイヤフラムポンプ１が上述した従来のダイヤフラムポンプ１０１と異なる点は、第１のポンプ室２１Ａから第１の排出通路２０Ａを通って連絡通路２８に吐出されたエアのすべてを第２のポンプ室２１Ｂ内に供給するのではなく、一部を第２のポンプ室２１Ｂの裏面側に導入する導入通路３５を設けた点にある。

すなわち、ダイヤフラムホルダー１２の天井部１３の中央部に細孔１３ａを設けるとともに、ダイヤフラム１５の中央部に細孔１５ａを設け、かつバルブホルダー１８の中央部に細孔１８ａを設けたものである。これら細孔１３ａ，１５ａ，１８ａは互いに連通されて上記導入通路３５を形成している。また、この導入通路３５は、ケース２およびダイヤフラムホルダー１２によって形成されるハウジング３６とダイヤフラム１５とによって構成される駆動室３７と上記連絡通路２８とを連通している。

また、本発明の他の特徴とするところは、ダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂおよび駆動体９ならびにクランク台７を収容する上記した駆動室３７を密閉状態としたものである。すなわち、ケース２とダイヤフラムホルダー１２との間に、弾性材であるゴムによってリング状に形成された第１のシール材３８を介在させ、モータ４とケース２の底部３との間に、弾性材であるゴムによって円板状に形成された第２のシール材３９を介在させたものである。

第２のシール材３９の中央部には、逆すり鉢状に形成され天井部に軸穴４０ａが設けられた軸シール部４０が形成されており、軸穴４０ａに挿通されたモータ４の出力軸５の外周面に軸孔４０ａの内周面４０ｂが密接し、出力軸５の下端部が軸シール部４０によって覆われている。したがって、ケース２とダイヤフラムホルダー１２との間が第１のシール材３８によって気密状態となり、モータ４とケース２の底部３との間が第２のシール材３９によって気密状態となっている。このため、ダイヤフラム１５とハウジング３６とによって形成された駆動室３７は密閉状態になっている。

このように構成されていることにより、モータ４を駆動し出力軸５を回転させクランク台７を一体的に回転させると、駆動軸８が出力軸５の周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、駆動体９の２つの駆動子１１Ａ，１１Ｂが交互に上下に揺動し、この揺動にともなってダイヤフラム１５の２つのダイヤフラム部１６Ａ，１６Ｂも交互に上下に揺動する。一方のダイヤフラム部１６Ａが下降および上昇すると、第１のポンプ室１９Ａは膨張および収縮するので、第１の吸入通路２０Ａを通って第１のポンプ室１９Ａ内に吸入されたエアが、第１の排出通路２１Ａを通って連絡通路２８へ吐出される。

連絡通路２８に吐出されたエアの一部は、連絡通路２８に導入通路３５が設けられていることにより、導入通路３５を通って駆動室３７内に導入される。上述したように駆動室３７が密閉状態に保持されているから、駆動室３７内の圧力が、膨張した第２のポンプ室１９Ｂ内の圧力と略同じになる。すなわち、ピストン部１７Ｂを押し下げるように作用する第２のポンプ室１９Ｂ内の圧力と、ピストン部１７Ｂを押し上げようと作用する駆動室３７内の圧力とが互いに相殺される。

したがって、第２のポンプ室１９Ｂを押し下げたり押し上げたりするピストン部１７Ｂが下死点から上死点へ移行するとき、すなわち駆動子１１Ｂによってピストン部１７Ｂを持ち上げようとするときに、駆動体９の軸穴１０ａの天井部１０ｂと、これと摺動する駆動軸８の頭部８ａとの間に、第２のポンプ室１９Ｂ内に吸気された圧力に起因する大きな負荷荷重がかかるようなことがない。このため、駆動体９の軸穴１０ａの天井部１０ｂと、これと摺動する駆動軸８の頭部８ａとの間に大きな機械的摩擦力が発生することがないため耐久性が向上する。

図２は本発明の第２の実施の形態の要部を示す断面図である。同図（Ａ）において、４５は弾性材であるゴムによって円板状に形成された第２のシール材であって、中央部にはモータ４の出力軸５の径Ｒ１よりも小さい径Ｒ２によって形成された孔４５ａが設けられている。このような構成おいて、モータ４の出力軸５を第２のシール材４５の孔４５ａに挿入し、第２のシール材４５をモータ４とケース２の底部３とで挟持することにより、同図（Ｂ）に示すように、孔４５ａの内周面４５ｂが出力軸５の挿入方向に弾性変形して出力軸５の外周面に密接し、モータ４とケース２の底部３との間が気密状態になる。

図３は本発明の第３の実施の形態の要部を示す断面図である。この第３の実施の形態においては、第２のシール材４５の孔４５ａの内周面４５ｂが出力軸５の外周面に面接触によって密着させる点に特徴を有する。このように内周面４５ｂを出力軸５の外周面に面接触によって密接させることにより、モータ４とケース２の底部３との間がより高い気密状態になる。

なお、本実施の形態においては、流体をエアとして説明したが、水等の液体用ポンプにも適用できる。また、ポンプ室１９Ａ，１９Ｂを２つ設けた例を説明したが、平面視において円周方向に３つ以上のポンプ室を設けたポンプにも適用できる。その場合には、複数のポンプ室のうちの一つの第１のポンプ室を吸入口３０と連通させ、これと隣接する第２のポンプ室とを排出用弁体と吸入用弁体とを介して連絡通路２８によって連連させ、同様に順次第３，第４、第Ｎのポンプ室を連通させ、最後の第Ｎのポンプ室と吐出口３２とを連通するようにすればよい。

また、本実施の形態においては、駆動室３７を密閉状態の空間とするのに、第１のシール材３８および第２のシールド材３９，４５を介在させるようにしたが、モータ４とケース２の底部３との対接面およびケース２とダイヤフラムホルダー１２との対接面を接着または溶着によって接合することにより駆動室３７を密閉状態としてもよく、その場合には第１のシール材３８および第２のシール材３９，４５は不要になる。また、モータ４の出力軸５を回転自在に支持しているモータ４内の軸受の含浸油の粘度を高くすることによって、モータ４と駆動室３７との間の気密状態を高くしてもよい。

本発明に係るダイヤフラムポンプの縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態の要部を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態の要部を示す断面図である。 従来のダイヤフラムポンプの縦断面図である。

符号の説明

１…ダイヤフラムポンプ、２…ケース、４…モータ、７…クランク台（回転体）、８…駆動軸、８ａ…頭部、９…駆動体、１０ａ…軸穴、１０ｂ…天井部、１１Ａ，１１Ｂ…駆動子、１２…ダイヤフラムホルダー、１４Ａ，１４Ｂ…ダイヤフラム部保持孔、１５…ダイヤフラム、１６Ａ，１６Ｂ…ダイヤフラム部、１７Ａ，１７Ｂ…ピストン部、１８…バルブホルダー、１９Ａ…第１のポンプ室、１９Ｂ…第２のポンプ室、２０Ａ…第１の吸入通路、２０Ｂ…第２の吸入通路、２１Ａ…第１の排出通路、２１Ｂ…第２の排出通路、２２Ａ…第１の吸入用弁体、２２Ｂ…第２の吸入用弁体、２３Ａ…第１の排出通路、２３Ｂ…第２の排出通路、２５…蓋体、２７…吸入空間、２８…連絡通路、２９…吐出空間、３０…吸入口、３１…吐出口、３５…導入通路、３６…ハウジング、３７…駆動室、３８…第１のシール材、３９，４５…第２のシール材、３９ａ，４５ａ…孔、３９ｂ，４５ｂ…内周面、４０…軸シール部。

Claims (2)

1. モータの出力軸が固着された回転体と、この回転体の前記出力軸から偏心した部位に傾斜した状態で突設した駆動軸と、この駆動軸に回転自在に支持された駆動体と、この駆動体に複数のポンプ室を形成する各ダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムと、前記ポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を排出するための排出通路と、前記複数のポンプ室のうち隣接するポンプ室間の前記排出通路と前記吸入通路とを順次連通する連絡通路とを備え、前記回転体の回転に追従して前記駆動軸および前記駆動体を介して前記ダイヤフラムの各ダイヤフラム部を往復動させ前記ポンプ室を膨張・収縮させることによりポンプ作用をするダイヤフラムポンプにおいて、
   前記ダイヤフラム部を収納するハウジングと前記ダイヤフラムとによって密閉状態の駆動室を形成し、
   前記連絡通路を通過する流体の一部を前記駆動室に導入する導入通路を設けた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、
   前記モータと前記ハウジングとの間に弾性材によって形成したシール材を介在させ、
   このシール材に、内周面が前記モータの出力軸の外周面に密接する孔を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
   

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