JP4351344B2 - 定量ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来の定量ポンプの一例を示す断面図である。
【0003】
図3において、ピストンロッド110の先端にはピストン本体140が固着されており、このピストン本体140のフロント面140aおよびバック面140bには、吐出ダイヤフラム120および負圧ダイヤフラム118の主要部がそれぞれ被着されるように配置されている。すなわち、吐出ダイヤフラム120は、その外周フランジ120aがシリンダ160に固定されており、また、負圧ダイヤフラム118はその外周フランジ118aがシリンダ160に固定されるとともに、その中央膜面がピストン本体140のバック面140bにリテーナ130で固定されている。
【0004】
吐出ダイヤフラム120はポンプ機能をする圧力室103を画しており、当該圧力室103の一方端(図面の下方)および他方端(図面の上方)には、吸引用の逆止弁151および吐出用の逆止弁155がそれぞれ形成されている。また、ピストンロッド110の後端部には、ロッド110を矢印(イ)方向および(ロ)方向への往復移動させるための図示していない振動手段が実質的に連接されている。
【0005】
このような構成のもとに、ピストンロッド110が矢印(ロ)方向に移動すると、吐出ダイヤフラム120は圧力室を圧縮させる作用をする。これにより、圧力室103の体積は、正圧(陽圧)になり、吸引用の逆止弁151が「閉」、吐出用の逆止弁155が「開」の状態になり、圧力室103の流体が逆止弁155を通じて吐出される。
【0006】
流体の吐出が終了して、ピストンロッド110が矢印(イ)方向に移動し始めるとすると、吐出ダイヤフラム120は圧力室を膨張させる作用をする。これにより、圧力室103の体積は膨張するとともに負圧(陰圧)になり、吐出用の逆止弁155が「閉」、吸引用の逆止弁151が「開」の状態になり、外部の流体を吸引する。この吸引の間、吐出ダイヤフラム120と負圧ダイヤフラム118に挟まれたスペースSは、圧力室103の圧力よりも低圧になるように吸引孔165を介して専用の真空ポンプVPで所定の負圧に吸引されている。この所定の吸引を行なわずに、スペースSの圧力が圧力室103の圧力よりも高くなってしまうと、吐出ダイヤフラム120は反転してその正規形状を失い破損してしまうという不都合が生じる。なお、負圧ダイヤフラム118はその圧力面が大気圧(孔107を通して大気開放の状態)であるので負圧が小さくてもダイヤフラムの反転の心配はない。また、吐出流体の吐出量は吐出ダイヤフラム120の動作行程中の有効径Dが変わらないので定量となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の定量ポンプ構造では、2つのダイヤフラムで挟まれたスペースSを常に所定の負圧となるように吸引しておかねばならず、専用の真空ポンプ等の付随設備の設置の必要があり、コストアップの問題が指摘されていた。また、専用の真空ポンプ等の付随設備の設置のために、定量ポンプの取り扱いの不便さや煩雑さ等も指摘されていた。
【0008】
本発明は、このような実状のもとに創案されたものであり、その目的は、ポンプ性能および信頼性を保証しつつ、コストの低減化および使い易さが図れる定量ポンプを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、ピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第1のピストン部材と、第2のピストン部材が結合されており、当該第1のピストン部材および第2のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、それぞれ、第1のピストン部材および第2のピストン部材の側面とシリンダの内面との間にダイヤフラムの折り返し部分を備え互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置され、かつ、ローリング移動できるようになっており、前記リテーナ部材の外周部に位置し、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムで画されるスペースに、前記折り返し部分の反転がないように流体が密封充填されてなるように構成される。
【0011】
また、本発明における定量ポンプは、前記圧力ダイヤフラムの中央孔部周辺および外周部周辺に、シール部材がそれぞれ配設されてなるように構成される。
【0012】
また、本発明の定量ポンプにおける前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、繊維部材が埋設されたゴム状体であり、ゴム状弾性で気密を保つ圧力面が前記スペース側に配置され、繊維部材で強度を保つ大気圧面が圧力室を含むシリンダ室側に配置されてなるように構成される。
【0013】
また、本発明において、前記圧力室には吐出流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されてなるように構成される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明の定量ポンプの好適な一例の要部を示す概略断面図である。
【0016】
図1に示されるように本発明の定量ポンプ1は、吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30を有するピストン部40の往復動で圧力室3に吐出流体を吸引、吐出できるようになっている。
【0017】
すなわち、ピストン部40は、リテーナ部材49を介して第1のピストン部材41と、第2のピストン部材45が結合されており、当該第1のピストン部材41および第2のピストン部材45のリテーナ部材49側に吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30が対向配置された形態を有している。
【0018】
なお、リテーナ部材49は、主として、吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30の中央部をそれぞれ第1のピストン部材41および第2のピストン部材45に固定させるために用いられている。
【0019】
リング状の吐出ダイヤフラム20の周縁に位置するフランジ部20aは、本実施例の場合、前方のハウジング71と中間のハウジング72によって挟持・固定されるとともに、いわゆるダイヤフラムの折り返し部分20bがローリング移動できるようになっている。
【0020】
また同様に、リング状の圧力ダイヤフラム30の周縁に位置するフランジ部30aは、本実施例の場合、後方のハウジング73と中間のハウジング72によって挟持・固定されているとともに、いわゆるダイヤフラムの折り返し部分30bがローリング移動できるようになっている。本発明においては、吐出ダイヤフラム20の折り返し部分20bと圧力ダイヤフラム30の折り返し部分30bは互いに外方を向くように(互いに反対方向を向くように)配置される。
【0021】
ピストン部40には、図示のごとくピストンロッド10が接合・固着されており、このピストンロッド10の往復動に伴いピストン部40が往復動できるようになっている。そして、この往復動によって吐出ダイヤフラム20側に位置する圧力室3内に吐出流体を吸引、吐出できるように、吸引用の逆止弁51と吐出用の逆止弁55がそれぞれ圧力室3の上下に配置されている。
【0022】
また、本発明において、前記リテーナ部材49の外周部に位置し、前記吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30で画されるスペースS(厳密には、中間のハウジング72内面も含まれる)に、流体が実質的に密封充填されて構成される。スペースSに封入される流体は液体、気体を問わないが、液体の方が好ましい。密封の維持が容易であり、しかも非圧縮性が高いからである。
【0023】
前記吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30の断面構造は、図2に示されるように、ゴム本体9の片面側中に繊維部材8(基布とも呼ばれる)を入れ込んだ構造となっている。そして、この構造において、ゴム本体9のゴム状弾性体が主要部を占める圧力面7a側で気密性を保ち、繊維部材8が表面近傍に位置する大気圧面側7bで強度を保つようになっている。本発明においては、吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30の圧力面側7aがスペースSに封入される流体と接する側となっている。この一方で、吐出ダイヤフラム20および圧力ダイヤフラム30の大気面側7bは、圧力室3を含むシリンダ室31側および大気室4を含むシリンダ室38側に向けられている。このように圧力室3内の吐出流体は直接、吐出ダイヤフラム20の大気面側7bに接触しているので、吐出流体が吐出ダイヤフラム20の繊維部材8を通過して吐出ダイヤフラム20の中央孔部および外周部から外部へ漏洩するおそれが生じる。この漏洩のおそれを確実になくするためにこれらの近傍には、例えばOリング等のシール部材80,90が配設してある。
【0024】
以下、上述してきた本発明の定量ポンプ1の動作および作用の説明を行う。
【0025】
ピストンロッド10の矢印(イ)方向への移動とともに、ピストン部40が矢印(イ)方向へ移動する。
【0026】
すると、密閉された圧力室3は徐々に膨張していき圧力が低下し吐出流体を吸引するに必要な負圧に到達する。このとき吐出ダイヤフラム20は、その折り返し部20bが圧力室3側にあるため、いわゆる「ダイヤフラムの反転」のおそれはない。また、スペースSには流体が密封されているから、大気圧(孔17を通して大気室4は大気開放の状態である)で押されている圧力ダイヤフラム30の折り返し部30bのいわゆる「ダイヤフラムの反転」のおそれもない。そして、この間、圧力室3の逆止弁51を開け、逆止弁55を閉じて吐出流体を圧力室3内部に吸引している。
【0027】
吸引を完了して、ピストンロッド10が矢印(ロ)方向に移動を開始すると、圧力室3は正圧になり、圧力室3の逆止弁51は閉じ、逆止弁55は開くので吐出流体は圧力室3から吐出される。この際、スペースSには流体が密封されているから、正圧で加圧されている吐出ダイヤフラム20の折り返し部20bのいわゆる「ダイヤフラムの反転」のおそれもないし、大気圧で押されている圧力ダイヤフラム30の折り返し部30bのいわゆる「ダイヤフラムの反転」のおそれもない。また、吐出流体の吐出量は吐出ダイヤフラム20の動作行程中の有効径Dが変わらないので定量となる。
【0028】
なお、図示していないが前記ピストンロッド10には、圧力室3に吐出流体を吸引、吐出することができるように例えば電磁石等を利用した往復動装置が実質的に連結されている。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第1のピストン部材と、第2のピストン部材が結合されており、当該第1のピストン部材および第2のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置されて構成されるので、ポンプ性能および信頼性を保証しつつ、コストの低減化および使い易さを可能にすることができるという極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の定量ポンプの概略断面図である。
【図2】本発明の定量ポンプに用いられるダイヤフラムの概略断面図である。
【図3】従来の定量ポンプの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1…定量ポンプ
3…圧力室
10…ピストンロッド
20…吐出ダイヤフラム
20b…吐出ダイヤフラムの折り返し部分
30…圧力ダイヤフラム
30b…圧力ダイヤフラムの折り返し部分
40…ピストン部
41…第1のピストン部材
45…第2のピストン部材
49…リテーナ部材
51,55…逆止弁
80,90…シール部材
S…スペース
Claims (4)
- ピストン部の往復動で圧力室に吐出流体を吸引、吐出する定量ポンプにおいて、
前記ピストン部は、リテーナ部材を介して第1のピストン部材と、第2のピストン部材が結合されており、
当該第1のピストン部材および第2のピストン部材のリテーナ部材側に吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムが対向配置され、
前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、それぞれ、第1のピストン部材および第2のピストン部材の側面とシリンダの内面との間にダイヤフラムの折り返し部分を備え互いのダイヤフラムの折り返し部分が外方に向くように配置され、かつ、ローリング移動できるようになっており、
前記リテーナ部材の外周部に位置し、前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムで画されるスペースに、前記折り返し部分の反転がないように流体が密封充填されてなることを特徴とする定量ポンプ。 - 前記圧力ダイヤフラムの中央孔部周辺および外周部周辺に、シール部材がそれぞれ配設されてなる請求項1に記載の定量ポンプ。
- 前記吐出ダイヤフラムおよび圧力ダイヤフラムは、繊維部材が埋設されたゴム状体であり、ゴム状弾性で気密を保つ圧力面が前記スペース側に配置され、繊維部材で強度を保つ大気圧面が圧力室を含むシリンダ室側に配置されてなる請求項1または請求項2に記載の定量ポンプ。
- 前記圧力室には吐出流体を吸引、吐出するための逆止弁がそれぞれ形成されてなる請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の定量ポンプ。
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