JP5913966B2

JP5913966B2 - ダイヤフラムポンプ

Info

Publication number: JP5913966B2
Application number: JP2011284895A
Authority: JP
Inventors: 深美　正; 正深美; てっぺい渡辺
Original assignee: Oken Seiko Co Ltd
Current assignee: Oken Seiko Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133754A

Description

本発明は、異なる流体を混合させて加圧対象物に供給するダイヤフラムポンプに関するものである。

異なる流体を混合させて加圧対象物に供給する場合は、異なる流体を個々に供給する複数のダイヤフラムポンプを用意し、個々のダイヤフラムポンプの排出口から排出される流体を一つの配管内で混合させるようにしていた。

上述したような従来の方法においては、複数のダイヤフラムポンプを用意しなければならないため、コストが嵩むだけではなく、設置スペースを余計に必要と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、その目的は、コストダウンと省スペース化とを図ることにある。

この目的を達成するために、本発明は、拡縮する少なくとも一つのポンプ室と、このポンプ室に設けられ当該ポンプ室内へ流体を吸い込むための吸込用通路と、この吸込用通路を開閉しポンプ室からの流体の逆流を規制する吸込用弁体と、前記ポンプ室に設けられポンプ室から流体を吐出させるための吐出用通路と、この吐出用通路を開閉しポンプ室内への流体の逆流を規制する吐出用弁体と、外部から前記吸込用通路へ流体を吸い込ませるための吸込口と、前記吐出用通路から吐出された流体を外部に吐出する一つの吐出口とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、モータの駆動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーと、前記吐出用通路が設けられ前記ダイヤフラム部と協働で前記ポンプ室を形成する隔壁体とを備え、前記ポンプ室のうちの少なくとも一つのポンプ室へ互いに異なる流体を吸い込ませる複数の吸込用通路を設け、前記複数の吸込用通路を、前記隔壁体に設けた第１の吸込用通路と前記ダイヤフラムホルダーに設けた第２の吸込用通路とによって構成し、前記吸込用弁体を前記第１の吸込用通路を開閉する第１の吸込用弁体と前記ダイヤフラムに一体に形成され前記第２の吸込用通路を開閉する第２の吸込用弁体とによって構成し、前記ダイヤフラムホルダーと前記隔壁体との間に前記第２の吸込用通路と前記ポンプ室とが連通される連通路を設けたものである。

本発明によれば、一つのポンプ室内で異なる種類の流体を混合させることができることにより、従来、流体の種類だけ必要としていたダイヤフラムポンプの数が一つで済むため、ポンプの数を減らすことができるから、コストダウンと省スペース化を図ることができる。また、一つのポンプで対応できることにより、部品交換が容易になるためメンテナンス性も向上する。

本発明に係るダイヤフラムポンプの平面図である。図１におけるII-II 線断面図である。図２におけるIII-III 線断面図である。図１におけるIV-IV 線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。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、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、本発明に係るダイヤフラムポンプを実際に使用する際の上・下とは必ずしも一致するものではない。

図２に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、駆動源であるモータ２を備えている。このモータ２は、有底角筒状に形成されたケース３の底部３ａの外側に、出力軸２ａが底部３ａに設けた軸孔からケース３内に臨むように、ボルトによって取り付けられている。また、ケース３の下部側には、第２の吸込口としての開口３ｂが設けられている。

４は略円柱状に形成されたクランクであって、底面の中央部に鉛直方向に延在しモータ２の出力軸２ａが圧入されて軸着される非貫通穴４ａが設けられている。このクランク４の上面には、非貫通穴４ａ（クランク４の回転軸）を中心とした円周方向に延在する平面視リング状で、上方に向かって断面積が拡がるように形成された係入溝５が設けられている。この係入溝５の底部には、クランク４を回転させることにより、係入溝５内に係入される後述する駆動突起９ａの下端部が係合し、当該駆動突起９ｂをクランク４の回転に追従して回転させる係合部５ａがクランク４と一体形成されている。また、クランク４の上面で係入溝５に囲まれた部位、すなわちクランク４の上面の中央部には、円錐形に形成された案内部６が立設されている。

７は駆動体であって、中央部から水平方向へ放射状に突設された四つの駆動子７ａが、平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて一体に設けられている。これら駆動子７ａの各揺動端部にはダイヤフラム部取付孔７ｂが設けられている。

また、この駆動体７の上面の中央部には、上端部が半球状に形成された揺動支点用の支持突起８が上方に突設されている。さらに、駆動体７の下面の中央部には、円柱状に形成された支持部９と、この支持部９の下部側に設けられ、下端部が半球状に形成された細径状の駆動突起９ａが一体に設けられている。

１０は逆有底角筒状に形成され後述するダイヤフラム１２を保持するダイヤフラムホルダーであって、天井部１１の下面の中央部には、上記した支持突起８を傾動自在かつ回転自在に支持する凹部１１ａが形成されている。この天井部１１には、後述する隔壁体１３の凹部１３ａに対応して、円形の四つの挿通孔１１ｂ（一つの挿通孔１１ｂのみ図示）が平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。また、天井部１１の周縁部には、四つの第２の吸込用通路１１Ａ〜１１Ｄが、図３に示すように平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。

１２はゴム等の柔軟性を有する材料によって矩形状に形成されたダイヤフラムであって、薄肉状に形成された四つのダイヤフラム部１２ａが平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。このダイヤフラム部１２ａの下部にはピストン部１２ｂが一体に設けられ、ピストン部１２ｂの下端には細径部１２ｃが一体に設けられている。また、このダイヤフラム１２の周縁部には、薄肉状に形成された四つの第２の吸込用弁体１２Ａ〜１２Ｄが、図３に示すように平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいてダイヤフラム１２に一体に設けられている。

１３は扁平な略角柱状に形成されたバルブホルダーとしての隔壁体であって、下面には四つの大径状に形成された第１の凹部１３ａが、図３に示すように平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。また、隔壁体１３の下面には、隣接する第１の凹部１３ａ間でかつ前記各第２の吸込用通路１１Ａ〜１１Ｄに対応する位置に、四つの小径状に形成された第２の凹部１３ｂが平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。そして、各第１の凹部１３ａは隣接する第２の凹部１３ｂと、図４に示すように隔壁体１３に設けた各連通路１３Ａ〜１３Ｄによって連通している。

隔壁体１３の上部には、第１の凹部１３ａに連通する四つの吐出用通路１３ｄが、図３に示すように平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。また、隔壁体１３の上部には、第１の凹部１３ａに連通する六つを一組とする四組の第１の吸込用通路１３ｅが、吐出用通路１３ｄの放射方向に対応して平面視において円周方向に互いに等角度（９０°）をおいて設けられている。隔壁体１３の上面には、第１の吸込用通路１３ｅと吐出用通路１３ｄとの間に位置するリング状の仕切壁１３ｆが一体に立設されている。また、隔壁体１３の上面の周縁の全周には、囲い壁１３ｇが一体に立設され、中央部には係合凸部１３ｈが一体に突設されている。

１４は係合凸部１３ｈに取り付けられ吐出用通路１３ｄを開閉するハット状に形成された一つの吐出用弁体であって、後述する吐出用空間１８からポンプ室１６Ａ〜１６Ｄ内への流体の逆流を規制する。１５Ａ〜１５Ｄは隔壁体１３に取り付けられ四組の第１の吸込用通路１３ｅを開閉するアンブレラ状に形成された第１の吸込用弁体であって、ポンプ室１６Ａ〜１６Ｄ内から第１の吸込用通路１３ｅへの流体の逆流を規制する。

上述したダイヤフラム１２は、ダイヤフラムホルダー１０と隔壁体１３とに挟持されることによりこれらに保持され、四つのダイヤフラム部１２ａと四つの第１の凹部１３ａとによって四つのポンプ室１６（１６Ａ〜１６Ｄ）が形成される。また、各ダイヤフラム部１２ａの細径部１２ｃが駆動体７のダイヤフラム部取付孔７ｂに取り付けられ、駆動体７の駆動突起９ａがクランク４の係入溝５に係入され、支持突起８がダイヤフラムホルダー１０の凹部１１ａに係入されている。

図１および図２において、１７は逆有底角筒状に形成された蓋体であって、周縁の全周に囲い壁１７ａが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体１７の下面には、前記隔壁体１３の仕切壁１３ｆに対接するリング状の仕切壁１７ｂが下方に向かって一体に突設されている。また、この蓋体１７の天井部の中央部には、吐出口１７ｃが形成された一つの吐出用筒部１７ｄが一体に立設されており、天井部の周縁の一部には、ポンプ室１６Ａに対応した位置に第１の吸込口１７ｅが形成された一つの吸入用筒部１７ｆが一体に立設されている。

この蓋体１７を隔壁体１３に載置することにより、仕切壁１３ｆの上面と仕切壁１７ｂの下面とが対接し、囲い壁１３ｇの上面と囲い壁１７ａの下面とが対接し、これら対接部が溶着される。対接部が溶着されることにより、仕切壁１３ｆと仕切壁１７ｂとに囲まれた空間に、吐出用通路１３ｄと吐出口１７ｃとを連通させる吐出室１８が形成される。また、仕切壁１３ｆおよび仕切壁１７ｂと囲い壁１３ｇおよび囲い壁１７ａとに囲まれた空間に、第１の吸込用通路１３ｅと吸込口１７ｅとを連通させる吸込室１９が形成される。

ケース３、ダイヤフラムホルダー１０、隔壁体１３および蓋体１７が積層状態で、線ばね（図示せず）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。

次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１の使用方法について説明する。先ず、ダイヤフラムポンプ１の外部から第１の吸込口１７ｅに第１の流体としての水が供給されるように、吸込用筒部１７ｅにチューブ（図示せず）を接続する。一方、ダイヤフラムポンプ１の外部から第２の吸込口である開口３ｂを介してケース３内に第２の流体としての空気が供給されるように、開口３ｂを大気中にさらす。吐出口１７ｃから吐出される水と空気の混合された流体を加圧対象物に供給するために吐出用筒部１７ｄと加圧対象物とをチューブ（いずれも図示せず）で接続する。

この状態で、モータ２を駆動し、出力軸２ａを介してクランク４を回転させると、係入溝５の係合部５ａが駆動突起９ａの下端部に係合するので、駆動突起９ａは係合部５ａに係合した状態でクランク４の回転に追従して軸線の傾斜方向を変えながら回転する。したがって、四つの駆動子７ａのそれぞれの揺動端部が順次上下方向に揺動する。

一つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動すると、ピストン部１２ｂを介して一つ目のポンプ室１６Ａが拡張するので、そのポンプ室１６Ａ内が負圧状態になる。この状態で、第１の吸込用弁体１５Ａによる第１の吸込用通路１３ｅの閉塞が解除され第１の吸込用通路１３ｅが開放されるとともに、第２の吸込用弁体１２Ａによる第２の吸込用通路１１Ａの閉塞が解除され第２の吸込用通路１１Ａが開放される。したがって、ダイヤフラムポンプ１の外部から第１の吸込口１７ｅを介して吸込室１９に供給された水が第１の吸込用通路１３ｅを通って、一つのポンプ室１６Ａに吸い込まれるとともに、大気から開口３ｂを通ってケース３内に流入している空気が第２の吸込用通路１１Ａを通って、連通路１３Ａを介して一つ目のポンプ室１６Ａに吸い込まれる。このため、一つ目のポンプ室１６Ａ内では、水と空気とが混合される。

次に、拡張した一つ目のポンプ室１６Ａの駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、一つ目のポンプ室１６Ａは収縮するから、一つ目のポンプ室１６Ａ内の水と空気との混合流体の圧力が高くなる。したがって、吐出用弁体１４による吐出用通路１３ｄの閉塞が解除され吐出用通路１３ｄが開放されるから、一つ目のポンプ室１６Ａ内の混合流体は、吐出用通路１３ｄを通って吐出室１８を介して吐出口１７ｃを通って、チューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

さらに、出力軸２ａを介してクランク４が回転し、二つ目の駆動子７ａの揺動端部が下方に移動することにより、ピストン部１２ｂを介して二つ目のポンプ室１６Ｂが拡張するので、そのポンプ室１６Ｂ内が負圧状態になる。この状態で、第１の吸込用弁体１５Ｂによる第１の吸込用通路１３ｅの閉塞が解除され第１の吸込用通路１３ｅが開放されるとともに、第２の吸込用弁体１２Ｂによる第２の吸込用通路１１Ｂの閉塞が解除され第２の吸込用通路１１Ｂが開放される。したがって、ダイヤフラムポンプ１の外部から吸込口１７ｅを介して吸込室１９に供給された水が第１の吸込用通路１３ｅを通って、二つ目のポンプ室１６Ｂに吸い込まれるとともに、大気から開口３ｂを通ってケース３内に流入している空気が第２の吸込用通路１１Ｂを通って、連通路１３Ｂを介して二つ目のポンプ室１６Ｂに吸い込まれる。このため、二つ目のポンプ室１６Ｂ内では、水と空気とが混合される。

次に、拡張した二つ目のポンプ室１６Ｂの駆動子７ａの揺動端部が上方に移動すると、二つ目のポンプ室１６Ｂは収縮するから、二つ目のポンプ室１６Ｂ内の水と空気との混合流体の圧力が高くなる。したがって、吐出用弁体１４による吐出用通路１３ｄの閉塞が解除され吐出用通路１３ｄが開放されるから、二つ目のポンプ室１６Ｂ内の混合流体は、吐出用通路１３ｄを通って吐出室１８を介して吐出口１７ｃを通って、チューブ（図示せず）等に接続された加圧対象物に供給される。

この後、順次三つ目のポンプ室１６Ｃおよび四つ目のポンプ室１６Ｄが拡縮することにより、上述したポンプ室１６Ａ，１６Ｂと同様に、ポンプ室１６Ｃ，１６Ｄ内で水と空気とが混合され、混合流体が吐出口１７ｃから吐出される。

このように、本発明によれば、一つのポンプ室１６内で異なる種類の流体を混合させることができることにより、従来、流体の種類だけ必要としていたダイヤフラムポンプの数が一つで済むため、ポンプの数を減らすことができるから、コストダウンと省スペース化を図ることができる。また、一つのポンプで対応できることにより、部品交換が容易になるためメンテナンス性も向上する。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室を四つ備える、いわゆる四気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、一気筒でもよく、要は何気筒のものにでも適用できる。また、本実施の形態においては、四つのすべてのポンプ室で流体を混合させるようにしたが、四つのポンプ室の少なくとも一つのポンプ室で流体を混合させ、残りのポンプ室では流体を混合させることなく一種類の流体を吸い込むようにしてもよく、種々の設計変更が可能である。また、供給する流体を水と空気とし液体と気体としたが、洗剤と水というように異なる種類の液体でもよく、種々の混合流体に適用できることは勿論である。また、吸込口３ｂ，１７ｅを二つ設け、二種類の流体を供給するようにしたが、例えば、吸込口３ｂを二つ設け、異なる種類の気体を供給するというように、三種類以上の流体を供給するようにしてもよい。また、供給する流体が空気以外の場合は開口３ｂの替わりに吸込用筒部１７ｅのような筒部を設けるようにすればよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、３ｂ…開口（第２の吸込口）、１３…隔壁体、１０…ダイヤフラムホルダー、１１Ａ〜１１Ｄ…第２の吸込用通路、１３ｄ…吐出用通路、１３ｅ…第１の吸入用通路、１４…吐出用弁体、１５Ａ〜１５Ｄ…第１の吸入用弁体、１６Ａ〜１６Ｄ…ポンプ室、１７…蓋体、１７ｃ…吐出口、１７ｅ…第１の吸込口。

Claims

拡縮する少なくとも一つのポンプ室と、このポンプ室に設けられ当該ポンプ室内へ流体を吸い込むための吸込用通路と、この吸込用通路を開閉しポンプ室からの流体の逆流を規制する吸込用弁体と、前記ポンプ室に設けられポンプ室から流体を吐出させるための吐出用通路と、この吐出用通路を開閉しポンプ室内への流体の逆流を規制する吐出用弁体と、外部から前記吸込用通路へ流体を吸い込ませるための吸込口と、前記吐出用通路から吐出された流体を外部に吐出する一つの吐出口とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
モータの駆動によって往復動するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、このダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーと、前記吐出用通路が設けられ前記ダイヤフラム部と協働で前記ポンプ室を形成する隔壁体とを備え、
前記ポンプ室のうちの少なくとも一つのポンプ室へ互いに異なる流体を吸い込ませる複数の吸込用通路を設け、
前記複数の吸込用通路を、前記隔壁体に設けた第１の吸込用通路と前記ダイヤフラムホルダーに設けた第２の吸込用通路とによって構成し、前記吸込用弁体を前記第１の吸込用通路を開閉する第１の吸込用弁体と前記ダイヤフラムに一体に形成され前記第２の吸込用通路を開閉する第２の吸込用弁体とによって構成し、
前記ダイヤフラムホルダーと前記隔壁体との間に前記第２の吸込用通路と前記ポンプ室とが連通される連通路を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。