JP6118155B2 - 逆止弁及びダイアフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、逆止弁及び該逆止弁を用いたダイアフラムポンプに関するものである。

図４は、従来のダイアフラムポンプの構成を示す断面図である。ダイアフラムポンプは、ポンプ本体１の両側部に、センターロッド４により相互に連結されたディスク部材２，３により中央部を挟持されたダイアフラム５，６の外周部が挟着固定されている。また、ダイアフラム５，６を介して内側の作動流体室７，８と外側のポンプ室９，１０と、が区画され、それぞれ形成されている。

両側のポンプ室９，１０には、吸込用逆止弁１１，１２を介して吸込口１３が接続されると共に、吐出用逆止弁１４，１５を介して吐出口１６が接続される。また、両側の作動流体室７，８には、切替弁１７によって作動流体、例えば空気を交互に給排する作動流体孔１８，１９が連通している。なお、切替弁１７は、例えば、ポンプ本体１の中央部に埋め込まれるようにして設置されるが、図面では説明の便宜上、外部に出してあり、その構造及び作用についての説明は後述する。

上記ダイアフラムポンプにおける逆止弁１１，１２，１４，１５は、例えば、図５に示すように、弁座７１と、バルブケース７２と、ボール弁７３と、からなる逆止弁７０が用いられている。弁座７１は、ボール弁７３で開閉される貫通孔７１ａを有する。バルブケース７２は、大径開口部７２ａと、縮径部７２ｃを介して大径開口部７２ａと連通する小径開口部７２ｂと、を有する円筒体であり、弁座７１の段部７１ｂに大径開口部７２ａの内周縁が嵌合されている。弁座７１及びバルブケース７２は、金属製である。バルブケース７２は、図４に示すようにポンプ本体１の逆止弁取付部に取り付けられているが、摩耗による取り外しを考慮したことから図５に示す重厚な形態をとる必要があった。そのため、コスト高となるとともに、組み立てた逆止弁７０を収容するためのケーシング構造が必要であった。

実開昭６２−９５１８６号公報

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、簡単な構造でコンパクトかつ低コストな逆止弁及び該逆止弁を用いたダイアフラムポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明の逆止弁は、
貫通孔を有するバルブシートと、
前記貫通孔からの流動体の流通を開閉するボール弁と、
前記ボール弁を前記流動体の流通を開とする位置と閉とする位置とに移動可能に覆うバルブケースと、を備え、
前記バルブケースは、最大幅が前記ボール弁の直径よりも小さい、前記流動体を通過させるための少なくとも１個の切れ込み部が前記ボール弁の移動方向
に形成され、前記バルブシートの外周に嵌合されるロック部材をさらに備え、前記バルブケースは、前記ロック部材に固定され、前記バルブケースは、中心部から放射状に延びた複数本の金属板製の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成され、前記切れ込み部は、互いに隣接する前記腕部間に形成された空間であり、前記ロック部材は、前記バルブシートが挿嵌される挿嵌孔の内周に、周方向に形成された係止溝を有し、前記バルブケースは、前記腕部の先端から径方向外側に延びるように形成され前記係止溝に係止される係止爪を有し、前記バルブシートは、前記バルブケースとは反対側から前記挿嵌孔に挿嵌されるように構成され、前記腕部の先端が、前記バルブシートと前記ロック部材とによって径方向の内外から挟み込まれていることを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明の逆止弁は、前記バルブケースは、Ｘ文字状に形成された４本の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成されていることを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明のダイアフラムは、
ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、
前記ポンプ室に吸込用逆止弁を介して吸込口が連通されると共に吐出用逆止弁を介して吐出口が連通され、
前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、
切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に作動流体を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、
前記吸込用逆止弁及び前記吐出用逆止弁として請求項１又は２に記載の逆止弁が用いられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明の逆止弁によれば、貫通孔を有するバルブシートと、貫通孔からの流動体の流通を開閉するボール弁と、ボール弁を流動体の流通を開とする位置と閉とする位置とに移動可能に覆うバルブケースと、を備え、バルブケースは、最大幅がボール弁の直径よりも小さい、流動体を通過させるための少なくとも１個の切れ込み部がボール弁の移動方向に形成されているので、簡単な構造でコンパクトかつ低コストな逆止弁が得られる。

また、バルブシートの外周に嵌合されるロック部材をさらに備え、バルブケースは、ロック部材に固定されているので、バルブケースがしっかり固定される。

また、バルブケースは、中心部から放射状に延びた複数本の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成され、切れ込み部は、互いに隣接する前記腕部間に形成された空間であるので、バルブケースが曲げ加工で製作できるため、低コストで製作することができる。また、流動体が切れ込み部から通り抜けやすいので、大流量に対応可能である。

請求項２記載の発明の逆止弁によれば、バルブケースは、金属板をＸ文字状に切り込んで形成された４本の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成すれば、製作が容易で低コストな逆止弁が得られる。

請求項１記載の発明の逆止弁によれば、ロック部材は、その内周壁の周方向に形成された係止溝を有し、バルブケースは、腕部の先端に形成され係止溝に係止される係止爪を有するので、ロック機構が単純であり、交換を容易に行うことができる。

請求項３記載の発明のダイアフラムポンプによれば、吸込用逆止弁及び吐出用逆止弁に請求項１又は２に記載の逆止弁を用いたので、大流量に対応できると共に、ゴミ詰まりを軽減することができる。

本発明の一実施の形態に係るダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。 図１のダイアフラムポンプにおける切替弁のデテント機構の平面図である。 図１のダイアフラムポンプに使用される逆止弁の構造を示す図であり、（ａ）はバルブケースの正面図、（ｂ）はロック部材の断面図、（ｃ）はバルブシートの断面図、（ｄ）は逆止弁の断面図である。 従来のダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。 図４のダイアフラムポンプに使用される逆止弁の構造を示す図であり、（ａ）はバルブケースの断面図、（ｂ）は弁座の正面図、（ｃ）は逆止弁の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るダイアフラムポンプの構造を示す断面図である。ダイアフラムポンプは、ポンプ本体１の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室７，８、及び、該作動流体室７，８とダイアフラム５，６で仕切られたポンプ室９，１０が一対配されている。一対のダイアフラム５，６は、ディスク部材２，３でその中央部が挟持されかつその外周部がポンプ本体１に挟持固定されるとともに、センターロッド４の両端に連結されている。センターロッド４は、対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に作動流体室７，８を貫通して支持されている。そして、切替弁１７の操作によって、一対の作動流体室７，８に流体，例えば空気を交互に供給乃至排出することで、一対の作動流体室７，８の容積を交互に増加乃至減少させる。それにより、一対のダイアフラム５，６を変動させると共に、これに連動するセンターロッド４をその軸方向に往復動させている。

両側のポンプ室９，１０には、吸込用逆止弁１１Ａ，１２Ａを介して吸込口１３が接続されると共に、吐出用逆止弁１４Ａ，１５Ａを介して吐出口１６が接続される。また、両側の作動流体室７，８には、切替弁１７によって作動流体を交互に供給乃至排出する作動流体孔１８，１９が連通されている。切替弁１７は、例えば、ポンプ本体１の中央部に埋め込まれて設置されているが、図面では説明の便宜上、外部に出してある。

また、一対の作動流体室７，８には、それぞれ切替圧減圧孔２１，２２が連通され、切替圧減圧孔２１，２２に、ダイアフラム５，６による作動流体排出動作終了直前の動きに連動して切替圧減圧孔２１，２２を開くパイロットバルブ２３，２４が設けられている。パイロットバルブ２３，２４は、切替圧減圧孔２１，２２の内部に螺合された弁本体２５と、弁本体２５に遊嵌されるダイアフラム検出子２６と、を有している。また、ダイアフラム検出子２６の後部小径部に弁体としてのＯリング２７が弁座２８に対向するように篏着されている。さらに、ダイアフラム検出子２６の後端とポンプ本体１の対向面との間に圧縮コイルスプリング２９が装着されることにより、ダイアフラム検出子２６の先端が作動流体室７，８の室内に突出している。

切替弁１７は、例えば、特公平６−３１６５０号公報に記載の切換弁とほぼ同じ構成のものである。切替弁１７は、スプール３１の両端面に両側の切替圧減圧孔２１，２２と連通する切替圧縮室３２，３３を望ませ、この両端の切替圧室３２，３３と切替弁１７への作動流体供給口３４と、がオリフィス３５，３６を介して接続されている。

上記切替弁１７は、作動流体供給口３４に直通のポート４１，４２と、ポンプ本体１の作動流体孔１８，１９に直通のポート４３，４４と、作動流体としての空気を大気に放出するポート４５と、を備えている。なお、各ポートは、スプール３１と嵌合するスリーブ４６に形成する。

次にダイアフラムポンプの作用を説明する。作動流体供給口３４から所定の圧力で切替弁１７に空気を入れる。このとき、スプール３１の位置は、ポート４１が開、ポート４２が閉となる状態にあり、空気がポート４１を通ってポート４３に入り、さらにポンプ本体１の作動流体室７に入る。このとき、反対側の作動流体室８の空気は、作動流体孔１９からポート４４を通ってポート４５から大気に排出される。

したがって、ダイアフラム５，６及びセンターロッド４は左方向に移動し、ダイアフラム５が、左側のポンプ室９内の流動体を吐出口１６に押し出すと共に、ダイアフラム６が、吸込口１３より右側のポンプ室１０内に流動体を吸い込む。

この左方向への移動の終了直前にディスク部材３でパイロットバルブ２３のダイアフラム検出子２６が押され、切換圧室３３の空気が、このパイロットバルブ２３、作動流体室８、作動流体孔１９、ポート４４，４５を順次経て大気に排気される。

このとき、オリフィス３６での空気供給流量よりもパイロットバルブ２４での空気排出流量の方が大きいので、スプール３１の両端の切換圧室３２，３３に予め等しくかかっていた圧力のバランスがくずれ、切換圧室３３の方が低い圧力になる。

したがって、スプール３１は、切換圧室３３の方へ移動し、ポート４１が閉、ポート４２が開となり、ダイアフラム５，６及びセンターロッド４は、右方向に移動することになる。

この右方向への移動の終了直前においても上記作動流体室の自動切替が同様になされ、ポンプ作用が繰り返し行われる。

次に、切替弁１７の一端部に設けられたデテント機構５１について説明する。このデテント機構５１は、スプール３１が中立位置で停止する恐れを防止するものである。デテント機構５１は、スリーブ４６の一端にスプリング受け体５３が設けられ、スプリング受け体５３の中央の穴を通してスプール３１と一体的な軸部５４が切換圧室３２に突出され、この軸部５４にスプール作動体５７が軸方向に僅かなクリアランスをもって遊嵌されている。このスプール作動体５７の左右両側には断面丸形のワイヤスプリング５８が左右対称に篏着され、スプリング受け体５３の左右両側部に一体形成された立上部５９のＶ溝６０にワイヤスプリング５８の反対側部が篏着されている。

図２に示すように、ワイヤスプリング５８は、中央の直線部分に対し両側部が相互に対向する方向に円弧状に弯曲されてほぼＣ型に成型され、両側の端部６１と、中央の直線状部６２とが平行に形成されている。そして、このワイヤスプリング５８の両側の端部６１が、スプール作動体５７の側面に設けられた小孔に回動自在に篏着され、ワイヤスプリング５８の直線状部６２が、スプリング受け体５３に直線状に形成されたＶ溝６０に回動自在に篏着されている。すなわち、このＣ形ワイヤスプリング５８は、その切欠部を介して対向する端部６１がスプール作動体５７の小孔に篏着され、この小孔内で回動される。さらに、ワイヤスプリング５８の直線状部６２が、Ｖ溝６０に篏着され、このＶ溝６０の内部で回動される。

図１に示されている上方切替状態からスプール３１が下方に移動されると、ワイヤスプリング５８がスプリング受け体５３のＶ溝６０を中心に下方へ回動され、スプール作動体５７との間で収縮される。それにより、スプール３１がワイヤスプリング５８に抗して中立位置に近づくにしたがって、ワイヤスプリング５８は、その端部６１が直線状部６２に接近するように弾性変形され、内部に復元力を蓄える。そして、スプール３１が中立位置を僅かでも過ぎると、ワイヤスプリング５８がＶ溝６０を中心に下方に回動する動作が、ワイヤスプリング５８に蓄えられた反発力によるスナップアクションで瞬時になされ、スプール３１は、瞬時に下限まで強制切替される。この切替動作において、切替前は軸部５４に嵌合されたスプール作動体５７の下側にクリアランスがあるので、先ずスプール作動体５７のみが軽いスプリング力で中立位置よりも下側に反転し、その慣性力がワイヤスプリング５８の押圧力と共に軸部５４の端面に作用し、スプール３４の切替が確実になされる。

ところで、ダイアフラムポンプにおける逆止弁１１Ａ，１２Ａ，１４Ａ，１５Ａは、例えば、図３に示すように、バルブシート８１と、ロック部材８２と、バルブケース８３と、ボール弁８４と、からなる逆止弁８０が用いられる。

バルブシート８１及びボール弁８４は、ゴム、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＮＢＲ等の同一材料で作られている。ロック部材８２とバルブケース８３は、金属で作られている。

バルブシート８１は、環状の弁座であり、ボール弁８４で開閉される流入出孔となる貫通孔８１ａを有する。ロック部材８２は、バルブシート８１が挿篏される挿篏孔８２ａを有する環状に形成されている。挿篏孔８２ａの内周には、周方向に形成され、バルブケース８３における係止爪８３ａ１が係止される係止溝８２ｂが設けられている。

バルブケース８３は、例えば、金属板をＸ文字状に切り込んで作製された４個の腕部８３ａと、腕部８３ａの先端に折曲げ形成された係止爪８３ａ１と、を有する。バルブケース８３は、対向する腕部８３ａ同士が円弧状になるように４個の腕部８３ａを折り曲げて籠状に形成される。隣接する腕部８３ａ同士の間に形成される空間である切れ込み部８３ｂは、収容したボール弁８４を脱落させないために、その最大幅ｄがボール弁８４の直径より小さくなるように設定されている。

ダイヤフラムポンプにおける吸込用逆止弁１１Ａ，１２Ａ及び吐出用逆止弁１４Ａ，１５Ａとして、図３に示す構造の逆止弁８０を用いた場合は、バルブケース８３の開放部分が切れ込み部８３ｂによって従来構造より拡大される。そのため、バルブケース８３の側面方向にも流動体を流すことが可能になり、大流量の流動体を流すことが可能になると共に、ゴミ詰まりが軽減されるという効果がある。

また、逆止弁８０を流路内に納めるケーシング構造は、従来のように逆止弁全体を収容する必要がなく、ロック部材８２の外周部を固定するための段部を流路に形成するだけでよいので、構造が単純化される。

以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。

例えば、上述の実施の形態では、バルブケース８３はロック部材８２に固定されているが、これに限らず、ロック部材８３を省いてバルブシート８２に固定する構造としてもよい。

また、上述の実施の形態では、バルブケースが、金属板を十文字状に切り込んで形成された４個の腕部を折り曲げて形成されているが、これに限らず、３個、または５個以上の腕部となるように切り込んで形成されてもよい。

また、バルブケースは、放射状に配置した複数本の帯状体の各中心部を貼り付けや溶接等の固定手段で固定し、中心部から延びた複数本の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成してもよい。

また、上述の実施の形態では、切替弁１７としてスプール式切替弁を用いているが、これに限らず、電磁弁を用い、これをパイロットバルブに代わるセンサ（静電容量型または光ファイバー型）の検知信号で切り替える電気式や、電磁弁を用い、これをパイロットバルブに代わるタイマーからの信号で切り替えるタイマー切替方式等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態では、ダイヤフラムポンプで用いられる逆止弁について説明したが、本発明の逆止弁は、これに限らず種々のポンプや流路管に適用可能である。

１ ポンプ本体
２，３ ディスク部材
４ センターロッド
５，６ ダイアフラム
７，８ 作動流体室
９，１０ ポンプ室
１１Ａ，１２Ａ 吸込用逆止弁
１４Ａ，１５Ａ 吐出用逆止弁
８０ 逆止弁
８１ バルブシート
８２ ロック部材
８２ｂ 係止溝
８３ バルブケース
８３ａ 腕部
８３ａ１ 係止爪
８３ｂ 切れ込み部
８４ ボール弁

Claims (3)

1. 貫通孔を有するバルブシートと、
   前記貫通孔からの流動体の流通を開閉するボール弁と、
   前記ボール弁を前記流動体の流通を開とする位置と閉とする位置とに移動可能に覆うバルブケースと、を備え、
   前記バルブケースは、最大幅が前記ボール弁の直径よりも小さい、前記流動体を通過させるための少なくとも１個の切れ込み部が前記ボール弁の移動方向に形成され、
   前記バルブシートの外周に嵌合されるロック部材をさらに備え、
   前記バルブケースは、前記ロック部材に固定され、
   前記バルブケースは、中心部から放射状に延びた複数本の金属板製の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成され、前記切れ込み部は、互いに隣接する前記腕部間に形成された空間であり、
   前記ロック部材は、前記バルブシートが挿嵌される挿嵌孔の内周に、周方向に形成された係止溝を有し、
   前記バルブケースは、前記腕部の先端から径方向外側に延びるように形成され前記係止溝に係止される係止爪を有し、
   前記バルブシートは、前記バルブケースとは反対側から前記挿嵌孔に挿嵌されるように構成され、
   前記腕部の先端が、前記バルブシートと前記ロック部材とによって径方向の内外から挟み込まれていることを特徴とする逆止弁。
2. 前記バルブケースは、Ｘ文字状に形成された４本の腕部を同一方向に折り曲げて籠状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
3. ポンプ本体の内部における線対称位置に、対称軸から近い順に作動流体室、及び、該作動流体室とダイアフラムで仕切られたポンプ室が一対配され、
   前記ポンプ室に吸込用逆止弁を介して吸込口が連通されると共に吐出用逆止弁を介して吐出口が連通され、
   前記一対のダイアフラムに両端が連結したセンターロッドが、前記対称軸と直交する方向を軸として当該軸方向に移動自在に前記作動流体室を貫通して支持され、
   切替弁の操作によって、前記一対の作動流体室に作動流体を交互に供給乃至排出することで、前記一対の作動流体室の容積を交互に増加乃至減少させ、以って、前記一対のダイアフラムを変動させると共に、これに連動する前記センターロッドをその軸方向に往復動させるダイアフラムポンプにおいて、
   前記吸込用逆止弁及び前記吐出用逆止弁として請求項１又は２に記載の逆止弁が用いられていることを特徴とするダイアフラムポンプ。

Images