JP3968624B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

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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