JP3968624B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムを用いた小型ポンプ(往復動ポンプ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のダイヤフラムポンプは、例えば、特開昭62−291484号公報に記載されたもので、図5に示す通りの構成のものである。
【0003】
この従来のダイヤフラムポンプは、図5に示すように、モーター21の出力軸22に固定されているクランク台23に所定の角度傾斜させて取り付けた駆動軸24に円板状の駆動板25が取り付けられている。この円板状の駆動板25の外周部分に、上方に開口を有するつり鐘状のダイヤフラム部26が一つ又は複数個取り付けられている。尚ダイヤフラム部26が複数設けられたポンプの場合、それらダイヤフラム部は円周上に等間隔に並び配置される。又27は、例えばダイヤフラム部26と一体に構成された円筒状のバルブ、28は他のバルブで、このダイヤフラム部26とバルブ27等を一体にしてダイヤフラム本体32を構成する。更に29は吸入口、30は排出口である。また、31はシリンダーで、ダイヤフラム部26が挿入される穴31aがダイヤフラム部26の数だけ形成されている。更にダイヤフラム部26と弁27とは一体に形成されダイヤフラム本体を構成し、ダイヤフラム部26にはポンプ室33が形成される。
【0004】
このようなダイヤフラムポンプは、モーター21を駆動してその出力軸22を回転させることによりクランク台23を回転させ駆動軸24の皿まわし動によりダイヤフラム部26の駆動部26aを上下動させる。これにより、例えば、図5において左側に位置するつり鐘状のダイヤフラム部26は、その駆動部26aが下降した状態より上昇し、逆に右側に位置するダイヤフラム部26は、その駆動部26aが上昇した状態から下降するように運動する。
【0005】
このダイヤフラム部26の駆動部26aの上下動により、各ダイヤフラム部26は、それぞれ一定時間隔をおいて流体の流入や排出を行ないポンプ作用が行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム部26の駆動部26aを上下の往復動運動させた時に、ダイヤフラム部26の変形量が大であり、したがってダイヤフラム部26の耐久性において若干問題があった。
【0007】
図6は、図5に示す従来のダイヤフラムポンプのダイヤフラム部26およびシリンダー部31を拡大して示した図である。
【0008】
この図6において、ダイヤフラム部26は、図5と同様に左側が駆動部26aが最も下にあり、右側が駆動部26aが最も上にある。この左側のように駆動部26aが最も下になる時には、ダイヤフラム部26はつり鐘を逆にした形状であるが、右側のように駆動部26aが最も上にある時には、ダイヤフラム部26の符号26bの部分が極端に屈曲してU字状になっている。
【0009】
このようにダイヤフラムポンプを駆動した時にダイヤフラム部26は、例えば図6の左側の状態から右側の状態へ更に右側の状態から左側の状態へと変化し、その際に符号26bの部分は変形を繰り返すことになる。それによって、符号26bの部分の劣化が比較的早く、ダイヤフラム部の耐久性に問題がある。
【0010】
本発明は、ダイヤフラム部やシリンダー部等を従来例とは異なる形状にすることにより耐久性をよくしたダイヤフラムポンプを提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイヤフラムポンプは、ポンプ室を形成するダイヤフラム部を一つまたは複数有し該ダイヤフラム部が外周付近の円周上に沿って形成されているダイヤフラム本体と、前記ダイヤフラム部に一体に形成された駆動部と、前記ダイヤフラム本体に一体に形成されている吐出弁と、前記ダイヤフラム部が挿入される穴を有するシリンダー部と、前記吐出弁が位置し共通の弁室に通ずる吐出口と各ポンプ室に吸入弁を介して通ずる吸入口とを有する蓋体とを備え、前記駆動部の往復動によりポンプ室内の容積の増減により流体を吸入口より流入し、吐出口より流出させてポンプとしての作用を行なうポンプで、前記ダイヤフラム部の側壁のポンプ垂直方行に対する傾斜角度を角A、前記シリンダー部の穴の側壁面の垂直方向に対する傾斜角度を角Bとした時に、角A、角Bが共に正(角A>0°、角B>0°)であって角A≧角Bか、角Aが正(角A>0°)で角Bが0°(角B=0°)か、角Aが正(角A>0°)で角Bが負(角B<0°)であることを特徴としている。
【0012】
ここで、角A、角Bの正、負はダイヤフラム部、シリンダー部の穴がいずれも下方に向かって小になる方向を正としている。
【0013】
上記本発明のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム部やシリンダー部を上記のような構成にすることによりポンプを運転した時の駆動部の上下動(往復動)によるダイヤフラム部の変形がスムーズに行なわれる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のダイヤフラムポンプの実施の形態を示す。
【0015】
図1は本発明のダイヤフラムポンプの実施の形態を示す断面図である。この図1において、1はモーター、2はモーター1の出力軸、3は出力軸2に固定された回転板、4は回転板3に取り付けられた駆動軸で、出力軸2に関して偏芯させまた傾斜させてある。また5は傘形をし駆動軸4が挿入される軸受部5aを有する駆動体、6は駆動体5の軸受部5aの駆動軸4の先端部分に配置されたボール、7は一つ又は複数の穴7aを有するシリンダー、8は釣り鐘状をしたダイヤフラム部、9はダイヤフラム部8に一体に形成された駆動部、10はダイヤフラム部8にて形成されるポンプ室、11はダイヤフラム部8と一体に形成された吐出弁、12は各吐出弁共通の弁室部、13は吐出口、14は吸入弁、15は吸入口である。尚16はダイヤフラム本体で、このダイヤフラム本体16はダイヤフラム部8および吐出弁11を一体にしたものである。また、17はケース、18は吐出口13、吸入口15等を有する蓋体である。そしてダイヤフラム部本体16は、ケース17に組み合わされたシリンダー7と蓋体18とにょって気密に固定され、各ダイヤフラム部8の部分にポンプ室10が形成されることになる。
【0016】
この図1に示すダイヤフラムポンプは、モーター1の駆動による出力軸の回転に伴って回転板3が回転する。この回転板3の回転により、これに偏芯させ固定してある駆動軸4は、その傾きが連続して変化する。それによって傘状の駆動体5もその傾斜が連続的に変化し、これに取り付けられている駆動部9は上下動を連続して繰り返す。この駆動部9の上下動によりダイヤフラム部8にて形成されているポンプ室10の容積は連続して増減を繰り返す。つまり駆動部9が上昇した時にはポンプ室10の容積が減少して加圧され、それにより吐出弁11は開かれて流体は共通の弁室部12を通り吐出口13より排出される。一方駆動部9が下降すればポンプ室10の容積は増大し室内の圧力は減少し、これにより流体が吸入弁14を開いてポンプ室内に入る。この動作が繰り返し行なわれることによって、ポンプ作用が行なわれる。
【0017】
この実施の形態のダイヤフラムポンプは、シリンダーの各ダイヤフラム部8が位置する穴の部分が円錐台形状で下方が面積が小であるように形成され、つまり図1の7a部分が下方に向かうようにつれ狭くなるように傾斜した形状であり、同様にダイヤフラム部8も傾斜した形状にしてある。
【0018】
これによって図5に示すような従来のダイヤフラムポンプと異なり駆動部9が上昇してダイヤフラム部8が折れ曲がった場合でもその曲がりが従来例に比べて緩くなり、そのためその形状の変化がスムーズでありしたがってダイヤフラム部の耐久性が大幅に増大する。
【0019】
次に、図2乃至図4は、本発明のダイヤフラムポンプのシリンダー部およびダイヤフラム部の各種の変形例である。
【0020】
これら変形例のうち、図2はダイヤフラム部8の側壁の垂直方向に対する傾斜角Aとシリンダー部7の穴の部分の垂直方向に対する傾斜角Bとが等しい場合の例である。つまり角A=角Bの場合の例である。ここで角A、角B共に図示する方向を上下方向とする時、この上下方向つまりシリンダー7の面に直角な方向に対する傾斜角で、下方に向かうにしたがってダイヤフラムの径が小になる方向を正とすることにし、したがって、図2においては角A、角Bが共に正(角A>0°)、角B>0°)であって角A=角Bである。
【0021】
この場合、前述のように駆動部9が上昇した状態でのダイヤフラム部8の曲がりは緩くなり耐久性が改善される。しかし、図1に示すように、駆動部9が下降した状態(図1における左側)では、駆動部9の駆動体5への取り付け部9aが傾斜し、これによって駆動部9がポンプ外側(図1において左側)へずれ、そのためダイヤフラム部8の外側に無理な変形が生じて無理な力が加わることがあるが、この点を考慮しても、ダイヤフラムの耐久性は、従来例に比べてかなり向上する。
【0022】
次に図3は図1に示すのと実質状同じ構成のシリンダー部7とダイヤフラム部8を有するものである。つまりダイヤフラム部8の側壁の垂直方向に対する傾き角Aよりもシリンダー7の穴の部分の傾き角Bを小にした構成のものである。つまり角A>角Bとした例である。この場合もダイヤフラム部8は形状がスムーズに変化し、耐久性は大幅に増大する。
【0023】
この例の場合図3(A)、(B)に示すように、駆動部9が下降した状態(図3(B)の左側の状態)において、シリンダー7の穴の部分7aの側壁とダイヤフラム部8の側面部8aとの間には空隙19がある。したがってこの駆動部9が図1のように横にずれたとしても無理な力が加わることが全くない。また図3(B)に示すように右側のダイヤフラム部8のポンプ室内の圧力が若干高くなってふくれてもシリンダー部の穴の側壁面7aにて抑えられ、最大圧力の減少は少なく図2のものと比べて僅かな減少にとどまり実用上問題はない。
【0024】
このように、ダイヤフラム部、シリンダーが図3に示す構成のダイヤフラムポンプ、つまり角A、角Bが共に正(角A>0°、角B>0°)で角A>角Bのダイヤフラムポンプは、シリンダー7の穴を形成する部分の側壁面7aとダイヤフラム部8の側面8aとの間に空隙19ができることにより最大圧力が実用上全く問題がない程度の若干の低下があるものの、ダイヤフラム部8の耐久性に関しては図2の構成のものより優れており、従来例と比較すると耐久性が大幅に増大する。
【0025】
図4は本発明のダイヤフラムポンプのシリンダー部7、ダイヤフラム部8の他の例を示す。
【0026】
この例では、角Aが正(角A>0°)であって角A>角Bであり、しかも角B=0の場合である。この場合もダイヤフラム部8の側面部は一定の値の傾斜角Aを有する。この場合、駆動部9が上昇した状態(右側の部分)においてもダイヤフラム部8の傾斜角Aが正であって0°以外の一定の値であれば従来例に比べてダイヤフラム部の変化が少なく無理な変形が緩和され耐久性が大幅に改善されるという効果を有する。また駆動部9が下降した場合、つまり図4における左側のダイヤフラムの状態の場合、前述のような駆動部9の9aの部分の傾きによるダイヤフラム部8の横ずれ(外側へのずれ)があってもダイヤフラム部8とシリンダー部7の穴の壁面との間にある空隙によりダイヤフラム8の耐久性に悪い影響を及ぼすことがない。
【0027】
この図4の形状の場合、シリンダー部7とダイヤフラム部8との間に空隙を有するためにダイヤフラム部8の耐久性に取っては極めて効果的である。しかし、この空隙の存在により、例えば駆動部9の上昇によりポンプ室内の圧力が上昇した場合、ダイヤフラム部8が膨れそのために最高圧力が若干減少するもののダイヤフラムポンプとしての機能は十分有している。
【0028】
以上述べたように、本発明のダイヤフラムポンプは、少なくともダイヤフラム部の側面に傾斜角Aを有するような円錐台を上下逆にした形状にすると共にシリンダー7の各ダイヤフラム部が配置される穴の部分を傾斜した側面をもつダイヤフラム部と同じ方向に傾斜角Bの傾斜面を有する形状としたもので、これによってポンプ作用による駆動部の上下の往復動の際にダイヤフラム部が無理な変形を繰り返すことがないようにしても従来例よりの耐久性が増大するようにした。
【0029】
この場合、図2に示すように傾斜角A、Bを角A=角Bとした場合は、駆動部9が最も下降した時にダイヤフラム部が若干外側へ移動することにより僅かに耐久性への悪影響が生ずるが、図5、6に示すような従来のダイヤフラムポンプに比べれば十分な耐久性が得られる。
【0030】
また、図2に示すものは、角A=角Bであるために、ポンプ室が最大の圧力になった時でもダイヤフラム部が膨れようとするのをシリンダー部が抑え、これによって十分高い最高圧力が得られる。
【0031】
一方、シリンダー部、ダイヤフラム部が図3、4に示す形状の場合、つまり角A>角Bの場合、駆動部9の上下動によりダイヤフラム部8の無理な変形がなく、また駆動部9が最も下降した時のダイヤフラム部8の外側への移動による影響は、シリンダー7とダイヤフラム部8の間の間隙により防止でき、耐久性の上では最も優れている。
【0032】
しかし、シリンダー部7とダイヤフラム部8との間に空隙があるため、ポンプ室内の圧力が大になった時にダイヤフラム部8が膨れて最大圧力が若干低くなるが、実質上問題がない。
【0033】
以上のように、図2、図3、図4に示すものは、夫々耐久性と最大圧力との関係から利点が異なるがいずれも本発明の目的を達成し得るものである。
【0034】
したがって、ダイヤフラムポンプの使用目的に応じて、使用するタイプを選択することにより最も効果的な使用が可能になる。
【0035】
例えば、ポンプの使用目的によっては、ポンプ室内の圧力をあまり大にする必要のないものもあり、図4に示すB=0°のものでも実用上十分な効果を発揮し得る。
【0036】
またダイヤフラム部8の傾斜角Aやシリンダー7の穴の側壁面の傾斜角Bは、角A、角Bが正(角A>0°、角B>0°)であって、前記の関係角A>角Bを満足するか、角Aが正(角A>0°)であって、角B=0°であれば角A、角Bはいずれの値であっても本発明で要求する効果が得られる。
【0037】
しかし、ダイヤフラムの材質や厚さにより比較的望ましい範囲が存在する。
【0038】
特に、角Aと角Bの差は材質や厚さを考慮した上で、適切な値の範囲内に選定することが好ましい。つまり前記の差が小さすぎると、図2に示すものと実質上同じ構成になり、最大圧力の低下は少ないが駆動部9が最も上昇した時の外側への移動による耐久性の低下が生ずる。又差が大きすぎた時には、ポンプ室内の圧力が上昇した時のダイヤフラム部の膨らみが大になり最大圧力の低下をまねく。
【0039】
更に角Bの値が0°を超えて逆方向への傾斜(角B<0°)であっても上記効果は得られる。この場合、角Aは正(角A>0°)であり、角A>角Bの関係は満足することになるが、角Aと角Bとの差(角A−角B)があまり大になると前述のような理由から最大圧力の低下が大きくなり好ましくない。また前記の差を小にするために角Aが正で小さい値になるとダイヤフラム部8が図6に示す従来例に近い形状になり、ダイヤフラム部の耐久性を大幅に向上させる上では望ましくない。また角B<0°になると、シリンダーの穴の部分の形状が図2、図3に示すものとは逆になり、上方が径が小で下方が径が大になり、シリンダーを合成樹脂材料により成形にて作製する場合、成形しにくい形状になる。
【0040】
以上のように、本発明のダイヤフラムポンプは、ダイヤフラム部8の傾斜角Aとシリンダー部の穴の傾斜角Bがいずれも正(角A>0°、角B>0°)であって角A≧角Bであるか、角Aが正(角A>0°)で角Bが0°(角B=0°)であって角A>角Bであるか、あるいは角Aが正(角A>0°)で角Bが負(角B<0°)でしたがって角A>角Bの関係を満足するものであればよい。そしてダイヤフラムポンプの使用目的等に応じて、上記関係の範囲内において適宜選択することにより最も望ましい構成のダイヤフラムポンプになし得る。
【0041】
【発明の効果】
本発明はダイヤフラム部、シリンダー部を前述の通りの構成にすることによりダイヤフラム部の耐久性を大幅に増大し得るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のダイヤフラムポンプの実施の形態を示す図
【図2】 本発明のダイヤフラムポンプのダイヤフラム部とシリンダー部の一例を示す図
【図3】 本発明のダイヤフラムポンプのダイヤフラム部、シリンダー部の他の例を示す図
【図4】 本発明のダイヤフラムポンプのダイヤフラム部、シリンダー部の更に他の例を示す図
【図5】 従来のダイヤフラムポンプの構成を示す図
【図6】 従来のダイヤフラムポンプのダイヤフラム部、シリンダー部の構成を示す図
【符号の説明】
7 シリンダー
8 ダイヤフラム部
9 駆動部
10 ポンプ室
Claims (1)
- ポンプ室を形成するダイヤフラム部を一つまたは複数有し該ダイヤフラム部が外周付近の円周上に沿って形成されているダイヤフラム本体と、前記ダイヤフラム部に一体に形成された駆動部と、前記ダイヤフラム本体に一体に形成されている吐出弁と、前記ダイヤフラム部が挿入される穴を有するシリンダー部と、前記吐出弁が位置し共通の弁室に通ずる吐出口と各ポンプ室に吸入弁を介して通ずる吸入口とを有する蓋体とを備え、前記駆動部の往復動によりポンプ室内の容積の増減により流体を吸入口より流入し、吐出口より流出させてポンプとしての作用を行なうポンプで、前記ダイヤフラム部の側壁のポンプ垂直方行に対する傾斜角度を角A、前記シリンダー部の穴の側壁面の垂直方向に対する傾斜角度を角Bとした時に、角A>0°、角B=0°あるいは角A>0°、角B<0°なる関係を持たせたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
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