JP4230761B2 - 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、血圧計等において圧縮空気を供給するために使用されるダイヤフラムポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のダイヤフラムポンプとして、各ダイヤフラム部に対応した複数の第1の弁体と第2の弁体を備え、これら第1の弁体と第2の弁体とを一体に形成したものが知られている。(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【0004】
【特許文献1】
実開平2−46080号公報(第8頁第1〜12行、第7図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のダイヤフラムポンプにおける弁体においては、吐出口からポンプ室への流れを阻止する第2の弁体が、単に平板状に形成されているに過ぎないから、この第2の弁体と弁座との間の密接が必ずしも得られず、このため、吐出口側からポンプ室へ流体が逆流するといった問題があった。
【0006】
したがって、本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吐出口側からポンプ室への流体の逆流を阻止したダイヤフラムポンプを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項1に係る発明は、ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下動させることにより前記ポンプ室を拡縮させる駆動体と、前記各ポンプ室に対応した吸気通路および吐出通路が設けられたバルブホルダーと、前記ポンプ室から前記吸気通路への流れを阻止する第1の弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流れを阻止する第2の弁体と、吐出口を有する集気体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記第1の弁体と前記第2の弁体とをゴム状の弾性材によって一体に形成するとともに、第2の弁体の前記吐出通路間に対応する部位に第2の弁体の中央側から前記第1の弁体に向かって放射状に延在するリブを設け、このリブを前記集気体と前記バルブホルダーとで挟持することによって前記第2の弁体を前記バルブホルダーに密接させたものである。
したがって、前記挟持に伴う押圧力によって第2の弁体はバルブホルダーに密接する。
【0008】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記第2の弁体の前記バルブホルダーに対接する面を、前記リブの下面側に形成し、かつ中央が上方に向かって凹面をなす曲面状に形成したものである。
したがって、第2の弁体のリブが集気体とバルブホルダーとで挟持されることにより、曲面状に形成された面が平坦状に弾性変形し、バルブホルダーと面接触するとともに弾性変形に伴う応力が押圧力となるので密接する。
【0009】
また、請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記第1の弁体を前記第2の弁体の周囲に設け、第1の弁体を第2の弁体に設けた前記リブによって連結するとともに、このリブの一部に溝を設けたものである。
したがって、溝によってリブが変形しやすくなり第2の弁体がバルブホルダーに密接するとともに、リブの変形の影響が第1の弁体に及ばない。
【0010】
【発明の実施の形態】
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の断面図を示し、同図(a)はポンプ室に流体が流入した状態を示し、同図(b)は流体がポンプ室から排出された状態を示す。図2は同じく弁体の平面図、図3は図2におけるIII-III 線断面図、図4は同じくバルブ組付体を分解した状態の断面図、図5は同じくバルブ組付体の断面図である。
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、あくまでも図中における方向を説明した便宜上のものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプが実際に使用される際の上、下の方向とは必ずしも一致するものではない。
【0011】
図1において、全体を符号1で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ2を備えており、このモータ2はモータ軸3がケース4内に臨むようにケース4の底部にねじ5によって固定されている。ケース4はプラスチックによって上方が開口した有底円筒状に形成されており、底部の外周部には1ないし3つの通気口6が平面視における円周方向に等角度位相をずらした位置に設けられている。後述するように、ポンプ室65が拡縮動作をすることにより、通気口6から空気がケース4内に流入するが、ケース4内に流入した空気は、ケース4、後述するダイヤフラムホルダー20およびダイヤフラム25によって形成される空間内で膨張し、流入する際の音が消音される。
【0012】
8は略小円柱状に形成されたクランク台であって、底面の略中央にはモータ軸3が固着される軸孔9が設けられており、また、この軸孔9の軸線から偏心した位置には、駆動軸10が傾斜した状態で固着されている。
【0013】
12はプラスッチックによって形成された駆動体であって、ボス13と、このボス13の上端に一体に形成された本体14とによって形成され、ボス13には、前記駆動軸10が回転自在に挿入される軸孔15が設けられている。したがって、この駆動体12の軸孔15にボール11とともに駆動軸10を挿入することにより、駆動軸10に駆動体12が回転自在に支持される。本体14は、平面視において中心から円周方向に等角度ずつ位相をずらして放射状に延設された3つの駆動子16によって一体に形成され、これら3つの駆動子16は、中心から先端に向かっていずれも同じ角度だけ下方に傾斜しており、各駆動子16の先端側には、後述する各ダイヤフラム部26を取り付けるための取付孔17が設けられている。
【0014】
20はプラスチックによって形成されたダイヤフラムホルダーであって、このダイヤフラムホルダー20のダイヤフラム保持部21の外周部には3つのダイヤフラム部挿入孔22が、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられている。また、このダイヤフラム保持部21の外周部には、各ダイヤフラム部挿入孔22の間に、3つの挿通孔23が平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられている。
【0015】
25はゴム等の柔軟性を有する材料によって形成されたダイヤフラムであって、平面視において円周方向に等角度ずつ位相をずらして設けられた3つのダイヤフラム部26と、これら3つのダイヤフラム部26の上端部を連設する略円板状に形成されたフランジ27とによって一体に形成されている。各ダイヤフラム部26の下面には、断面が略円錐台状のピストン28が一体に形成され、このピストン28の下面には、細径の首部29を有する係止用の凸部30が一体に形成されている。
【0016】
このような構成において、ダイヤフラム25の各ダイヤフラム部26を、ダイヤフラムホルダー20のダイヤフラム部取付孔22に挿入し、フランジ27をダイヤフラムホルダー20のダイヤフラム保持部21上に載置する。次いで、各ダイヤフラム部26の係止用の凸部30を弾性変形させながら、駆動体12の各取付孔17に圧入し首部29を取付孔17に係止させることにより、各ダイヤフラム部26を駆動体12の各駆動子16に取り付ける。しかる後、駆動体12の軸孔15にボール11および駆動軸10を挿入し、ダイヤフラムホルダー20をケース4上に載置する。
【0017】
次に、図2ないし図5を用いて、本発明の特徴であるバルブ組付体30を説明する。
図4に示すように、バルブ組付体30は、プラスチックによって略円板状に形成されたバルブホルダー31と、ゴム等の柔軟性を有する材料によって形成された弁体32と、後述する各ポンプ室65から圧送された流体を集めて吐出口60から吐出するプラスチックによって形成された集気体33とによって構成されている。
【0018】
このうち、バルブホルダー31の上面35の中央部には平面視三角形の係合凸部36が立設されている。この係合凸部36の周りには、図2に示すように、3つの吐出通路37が円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されている。この吐出通路37の周りには、3つの吸気通路38が各吐出通路37の間であってかつ外側に位置するように、円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されており、この吸気通路38の下端は、図4に示すように、筒状に形成されて筒部39が下方に延設されている。図2に示すように、円周方向においてこれら吐出通路37および吸気通路38との間であって、吸気通路38と半径方向の位置が略同じ位置には、3つの通気通路40が穿孔されている。
【0019】
弁体32は、図2に示すように、中心に設けられた第2の弁体45と、この第2の弁体45の周りにこの第2の弁体45と同心円上に設けられた弁体形成体47とによって構成されている。この弁体形成体47は3つのリブ49を介して、第2の弁体45に三方に延在部を有する環状の隙間穴48を隔てて連結されるように一体に形成されている。第2の弁体45の上面中央部には、上記したバルブホルダー31の係合凸部36に嵌合する穴をもった平面視三角形の***部50が立設されている。3つのリブ49は、この***部50から後述する第1の弁体46に向かって放射状に延設されており、弁体32がバルブホルダー31に組み付けられたときに、これらリブ49は、図2に示すように、円周方向において3つの吐出通路37の間に位置付けられる。これらリブ49の第2の弁体45と弁体形成体47との間に位置する部位の裏面には、溝52が設けられている。また、第2の弁体45の下面51は、中央が上方に向かって凹面をなすように形成されている。
【0020】
弁体形成体47には、3つの円弧状に形成したスリット53が円周方向に等角度ずつ位相をずらして穿孔されており、これら3つのスリット53に囲まれた部位が第1の弁体46を形成している。また、3つの切欠き53の一端部は、弁体32がバルブホルダー31に組み付けられたときに、バルブホルダー31の3つの通気口40を開放するように略円形をなす大きな穴に形成されている。
【0021】
集気体33は、図4に示すように、天井部55と筒部56とによって、下方が開口するカップ状に形成されており、天井部55から筒部56と同じ高さの3つの隔壁57が突設されている。これら3つの隔壁57は、バルブ組付体30を組み付けたときに、筒部56と共に、図2および図5に示すように、集気体33の外周部において、各第1の弁体46間を隔絶するように各第1の弁体46のそれぞれが収容される3つの連通空間63が形成される。これら3つの連通空間63内には、それぞれ吸気通路38と通気通路40とが位置付けられており、連通空間63は、それぞれの連通空間63に設けられた吸気通路38と通気通路40との間を連通している。
【0022】
また、これら各隔壁57は筒部56と共に、集気体33の中央部において、第1の弁体45を収容する吐出空間62を形成しており、この吐出空間62と連通空間63とは、各隔壁57によって隔絶されている。吐出空間62は消音空間として機能する。すなわち、後述するように、第2の弁体45が開き、ポンプ室65から各吐出通路37を通って圧送された流体が吐出空間62において膨張することにより、流体の流れによって生じる音を消音するとともに、第2の弁体45の開閉によって生じる振動音をも消音するように機能する。なお、連通空間63は、図1(a)においては、吸気通路38が設けられた側と通気通路40が設けられた側とが、左右に分断されているように図示されているが、実際には、吸気通路38と通気通路40とが同じ連通通路63に設けられている。また、この連通空間63は、第1の弁体46が開閉に支障をきたさない程度の最小限の容積の空間とすることが望ましい。
【0023】
集気体33の天井部55の中央部上面には、筒部59が一体に立設されており、この筒部59の上端の開口は、吐出空間62と連通しポンプ室65から吐出空間62へ圧送された流体を外部に吐出する吐出口60を形成している。
【0024】
このように構成されていることにより、図5に示すように、バルブホルダー31の係合凸部36に弁体32の***部50の穴を嵌合させ、弁体32をバルブホルダー31の凹部35に嵌合させる。そして、集気体33をバルブホルダー31上に載置し、集気体33の押え部58とバルブホルダー31の凹部35とによって、弁体32のリブ49を挟持することにより、集気体33の押え部58がリブ49を下方に押圧する。
【0025】
このため、第2の弁体45が弾性変形して、曲面状に形成された下面51がバルブホルダー31の吐出通路37を覆うようにして凹部35の上面に密接する。このとき、リブ49に溝52が設けられていることにより、この溝52が設けられた部位の剛性が小さくなっているので、リブ49が下方に変形しやすくなり、第2の弁体45は確実に弾性変形するために、下面51が凹部35の上面へ密接する。したがって、第2の弁体45によって、吐出空間62から吐出通路37を通ってポンプ室65への流体の逆流を確実に阻止できる。また、溝52が設けられていることにより、リブ49を介して第2の弁体45に連結されている第1の弁体46が、リブ49が押圧されることによる変形の影響を受けない。
【0026】
第2の弁体45の下面51がバルブホルダー31の上面35に密接することにより、この第2の弁体45とバルブホルダー31の上面35とが、通気通路37を通ってポンプ室65へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。また、第1の弁体46は、バルブホルダー31の吸気通路38とポンプ室65との間を閉塞するようにバルブホルダー31の上面35に密接する。したがって、この第1の弁体46とバルブホルダー31の上面35とが、ポンプ室5から吸気通路38へ流体が流れるのを規制する逆止め弁を構成する。
【0027】
このように組み付けられたバルブ組付体30は、図1に示すように、バルブホルダー31の筒部39をダイヤフラムホルダー20の挿通孔23に嵌合させるようにダイヤフラムホルダー20に載置される。ダイヤフラム25がダイヤフラムホルダー20とバルブホルダー31とによって挟持されることにより、各ダイヤフラム部26とバルブホルダー31との間に3つのポンプ室65が形成される。これら集気体33、バルブホルダー31、ダイヤフラムホルダー20およびケース4は、図示を省略した板ばねまたは通しねじによって一体化されることにより、ダイヤフラムポンプ1が形成される。
【0028】
次に、図1を用いて、このような構造のダイヤフラムポンプ1の動作について説明する。
モータ2が駆動しモータ軸3が回転すると、クランク台8も一体に回転し、このクランク台8の軸孔9の軸線から偏心した位置に傾斜した状態で固着された駆動軸10が、モータ軸3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、この駆動軸10に回動自在に支持された駆動体12の各駆動子16が順次上下に揺動し、ダイヤフラム25の各ダイヤフラム部26も順次上下に揺動するので、各ポンプ室65は順次拡縮しポンプ作用を行う。
【0029】
同図(a)に示すように、ダイヤフラム25の3つのダイヤフラム部26のうちの一つが下降すると、そのポンプ室65は拡張するので、ポンプ室65が負圧状態になる。このとき、第2の弁体45は、流体が吐出通路37からポンプ室65への流れを規制する逆止め弁として機能するから、この第2の弁体45によって吐出通路37が閉じられる。一方、第1の弁体46は連通空間63と吸気通路38との間を開放するので、ケース4の通気口6からケース4内に流入した流体は3つの連通空間63のうちの一つに流入する。連通空間63内に流入した流体は、同じ連通空間63(図中では説明の便宜上、流体の流れを破線で示すように、別の連通空間63内の通気通路40が図示されている)内の通気通路40から拡張したポンプ室65内に流入する。
【0030】
モータ2がさらに回転して、拡張したポンプ室65のダイヤフラム部26が、同図(b)に示すように、上昇するとポンプ室65は収縮するので、ポンプ室65内の空気の圧力が上昇する。このとき、第1の弁体46は、流体が連通空間63から吸気通路38への流れを阻止する逆止め弁として機能するから、この第1の弁体46によってポンプ室65と吸気通路38との間が閉塞される。一方、第2の弁体45は吐出通路37を開放するので、ポンプ室65内の流体は吐出通路37を通って吐出空間62へ圧送されて吐出口60から吐出される。このポンプ室65の拡縮動作は、各ポンプ室65において順次連続して行われるで、各吐出通路37から吐出空間62へ排出された流体は、集気体33によって集められて1つの吐出口60から連続して吐出される。
【0031】
図6は本発明の第2の実施の形態を示す要部の断面図である。
上述した第1の実施の形態においては、ケース4内に流体を導くための通気口6をケース4に設けたが、この第2の実施の形態においては、ケース4には設けずに集気体33の天井部に通気口33aを設けた点に特徴を有している。
【0032】
すなわち、この通気口33aは、図2において、連通空間63を除く領域に設けられ、集気体33にはこの通気口33aに連通する通気孔33cが形成された筒部33bが下方に突設されている。また、バルブホルダー31とダイヤフラムホルダー20にも通気孔33cに連通する通気孔31a,21aが設けられている。したがって、外部の流体は、集気体33の通気口33aから筒部33bの通気孔33c、バルブホルダー31の通気孔31aおよびダイヤフラムホルダー20の通気孔21aを通って、ケース4内に導かれる。ケース4内に流入した流体は、上述した第1の実施の形態と同様に、ポンプ室65の一つが拡張すると、吸気通路38を通って連通空間63内に流入する。
【0033】
なお、本実施の形態においては、ポンプ室65が3つのポンプについて説明したが、ポンプ室65が2つのポンプまたは4つ以上のポンプにも適用できる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一つの弁体によって吐出口側からポンプ室への流体の逆流を確実に阻止できる。
【0035】
また、請求項3に係る発明によれば、リブが変形しやすくなり第2の弁体がバルブホルダーに密接するとともに、リブの変形の影響が第1の弁体に及ばない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図を示し、同図(a)はポンプ室に流体が流入した状態を示し、同図(b)は流体がポンプ室から排出された状態を示す。
【図2】 本発明に係るダイヤフラムポンプにおける弁体の平面図である。
【図3】 図2におけるIII-III 線断面図である。
【図4】 本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、バルブ組付体を分解した状態の断面図である。
【図5】 本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるバルブ組付体の断面図である。
【図6】 本発明の第2の実施の形態を示す要部の断面図である。
【符号の説明】
1…ダイヤフラムポンプ、2…モータ、8…クランク台、12…駆動体、20…ダイヤフラムホルダー、20a,31a,33c…通気孔、25…ダイヤフラム、26…ダイヤフラム部、30…バルブ組付体、31…バルブホルダー、32…弁体、33…集気体、36…係合凸部、37…吐出通路、38…吸気通路、40…通気通路、45…第2の弁体、46…第1の弁体、47…弁体形成体、49…リブ、50…***部、51…下面、52…溝、57…隔壁、58…押え部、60…吐出口、62…吐出空間、63…連通空間、65…ポンプ室。
Claims (3)
- ポンプ室を形成する複数のダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムの各ダイヤフラム部を上下動させることにより前記ポンプ室を拡縮させる駆動体と、前記各ポンプ室に対応した吸気通路および吐出通路が設けられたバルブホルダーと、前記ポンプ室から前記吸気通路への流れを阻止する第1の弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流れを阻止する第2の弁体と、吐出口を有する集気体とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記第1の弁体と前記第2の弁体とをゴム状の弾性材によって一体に形成するとともに、第2の弁体の前記吐出通路間に対応する部位に第2の弁体の中央側から前記第1の弁体に向かって放射状に延在するリブを設け、このリブを前記集気体と前記バルブホルダーとで挟持することによって前記第2の弁体を前記バルブホルダーに密接させたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
- 請求項1記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記第2の弁体の前記バルブホルダーに対接する面を、前記リブの下面側に形成し、かつ中央が上方に向かって凹面をなす曲面状に形成したことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
- 請求項1または2記載のダイヤフラムポンプにおいて、前記第1の弁体を前記第2の弁体の周囲に設け、第1の弁体を第2の弁体に設けた前記リブによって連結するとともに、このリブの一部に溝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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