JP6920720B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、回転するクランク体に傾斜した状態で固着された駆動軸を備えるダイヤフラムポンプに関する。

従来のこの種のダイヤフラムポンプは、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたダイヤフラムポンプは、モータの回転軸に固定されたクランク体と、このクランク体に傾斜した駆動軸を介して接続された駆動体と、この駆動体に接続されたダイヤフラムと、吸入弁および吐出弁とを備えている。

クランク体は、モータの回転軸と同一軸線上に位置付けられている。駆動軸は、クランク体側の一端部がモータの回転軸の軸線に対して偏心し、他端部が回転軸の軸線に接近するように傾斜した状態でクランク体に固定されている。駆動体は、駆動軸に接続される軸部と、この軸部から径方向の外側に延びる複数の腕部とを備えている。
軸部は、駆動軸が回転自在に嵌合する軸孔を有する軸受部材と、この軸受部材を収容するボスとによって構成されている。軸孔は、軸受部材におけるクランク体に近接する一端に開口する非貫通孔である。

軸受部材には、軸孔に開口する油溜め溝が形成されている。この油溜め溝の中には、駆動軸と軸受部材との摺接部分を潤滑するために潤滑油が充填されている。油溜め溝は、軸孔に沿って駆動軸の軸線と平行に延び、軸受部材の他端に開口している。このため、軸孔の閉塞側端部の内周面（駆動軸の先端部が摺動する摺動面）は、周方向において油溜め溝で途切れている。

駆動体の腕部には、ダイヤフラムの変形部が取付けられている。この変形部は、ポンプ室の壁の一部を構成している。特許文献１に開示されたダイヤフラムポンプは、モータの回転軸とともにクランク体が回転することにより、駆動体が回転を往復運動に変換して変形部を収縮させたり拡張させたりする。ポンプ室が収縮することにより、吐出弁が開いてポンプ室内の流体が吐出される。一方、変形部が拡張することにより、吸入弁が開いてポンプ室内に流体が吸入される。

特開２０１４−１９６６７９号公報

特許文献１に開示されたダイヤフラムポンプでは、駆動体の軸孔に油溜め溝が開口していることが原因で耐摩耗性が低くなるおそれがあった。耐摩耗性が低くなる理由は、軸孔の閉塞側端部に油溜め溝が開口しているために、この閉塞側端部の真円度が低くなるからである。真円度が低いと、軸孔と駆動軸との接触部の面圧が一定になり難い。すなわち、駆動軸の先端部がポンプの負荷を受けながら軸孔内で摺動するときに、摺動部の面圧が高くなる部分で油膜が途切れ、摩耗が進行するから、耐摩耗性が低くなると考えられる。

本発明の目的は、駆動体と駆動軸との摺動部に潤滑油を補給できる構成を採りながら、耐摩耗性が高いダイヤフラムポンプを提供することである。

この目的を達成するために、本発明に係るダイヤフラムポンプは、ポンプ室の壁の一部を構成する変形部を有するダイヤフラムと、モータの回転軸に固定されたクランク体と、前記クランク体の偏心した位置に一端が固着されて傾斜した駆動軸と、前記駆動軸が回転自在に嵌合する非貫通孔からなる軸孔が穿設された軸部を有し、かつ前記軸部から径方向の外側に突出して前記変形部に接続された腕部を有し、前記クランク体の回転を往復運動に変換して前記変形部に伝達する駆動体と、前記駆動体の往復運動に伴って前記ポンプ室から流体が吐出される状態と前記ポンプ室に流体が吸引される状態とを交互に繰り返すポンプ機構とを備え、前記軸孔の開口側端部および閉塞側端部は、それぞれ内周面が周方向に途切れることなく存在し、前記軸部は、前記軸孔の開口側端部と閉塞側端部との間に開口する油溜め部を有しているものである。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記油溜め部は、予め定めた開口幅で前記駆動軸の軸線方向に延びるスリット状に形成されて前記軸孔に開口する補給口と、前記補給口から前記駆動軸の軸線とは直交する方向に延びる貯留部とを有し、前記貯留部における前記補給口との接続部分の開口幅は、前記補給口に向かうにしたがって次第に狭くなってもよい。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記軸部は、前記軸孔と前記油溜め部とが形成された軸受部材と、前記腕部に接続されるとともに前記軸受部材を収容する筒状部材とを備え、前記貯留部は、前記軸受部材の外面に開口し、この開口部は、前記筒状部材の内面によって閉塞されていてもよい。

本発明は、前記ダイヤフラムポンプにおいて、前記油溜め部は、前記軸孔の内周面の周方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられていてもよい。

本発明によれば、軸孔と駆動軸との摺動部に油溜め部から潤滑油を補給することができる。軸孔の開口側端部と閉塞側端部は、それぞれ周方向の全域にわたって内周面が周方向に途切れることなく存在しているから、真円度が高く保たれる。このため、ポンプ作動時に駆動軸がポンプの負荷を受けて軸孔に対して摺動するときに駆動軸の両端部と軸孔との間で油膜が途切れることを防ぐことができる。したがって、本発明によれば、駆動軸と軸孔との摺動部の耐摩耗性が高いダイヤフラムポンプを提供することができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。 軸受部材の縦断面図である。 軸受部材の横断面図である。図３の破断位置は図２中にIII-III線によって示す位置である。

以下、本発明に係るダイヤフラムポンプの一実施の形態を図１〜図３によって詳細に説明する。
図１に示すダイヤフラムポンプ１は、図１において最も下に位置するモータ２に取付けられ、このモータ２によって駆動されて動作する。この実施の形態によるダイヤフラムポンプ１は、空気を吸込んで吐出するポンプである。この実施の形態においては、空気が本発明でいう「流体」に相当する。
このダイヤフラムポンプ１は、モータ２に固定されたハウジング３を備えている。このダイヤフラムポンプ１を構成する機能部品は、このハウジング３に保持されている。

ハウジング３は、複数の部材をモータ２の軸線方向に組み合わせて円柱状に形成されており、モータ２の回転軸４と同一軸線上に位置付けられている。ハウジング３を構成する複数の部材は、モータ２に取付けられた有底円筒状の底体５と、この底体５の開口部分に取付けられたダイヤフラムホルダー６と、このダイヤフラムホルダー６との間に後述するダイヤフラム７が挟まれる状態でダイヤフラムホルダー６に取付けられた円板状のバルブホルダー８と、このバルブホルダー８に重なる状態で取付けられた蓋体９などである。

ダイヤフラム７は、ダイヤフラムホルダー６とバルブホルダー８とに挟まれて保持されている。また、ダイヤフラム７は、バルブホルダー８に向けて開口する複数のカップ状の変形部１１を有している。これらの変形部１１は、ハウジング３の周方向において、ダイヤフラム７を複数に分割する位置にそれぞれ設けられている。
変形部１１の開口部分は、バルブホルダー８によって閉塞されている。

この変形部１１とバルブホルダー８との間にポンプ室１２が形成されている。このため、ダイヤフラム７は、ポンプ室１２の壁の一部を構成している。
カップ状を呈する変形部１１の底壁１１ａには、ポンプ室１２とは反対方向に向けて突出する連結片１３が設けられている。

バルブホルダー８におけるポンプ室１２の壁を構成する部分には、吸入弁１４が設けられているとともに、吸入通路１５と吐出通路１６とが開口している。吸入弁１４は、ゴム材料によって形成され、ポンプ室１２毎に設けられている。この実施の形態による吸入弁１４は、バルブホルダー８を貫通してバルブホルダー８に固定された軸部１４ａと、バルブホルダー８におけるポンプ室１２側の壁面に密着する弁体１４ｂとを有している。

吸入通路１５は、複数の孔や空間などを接続して形成されている。この実施の形態による吸入通路１５の上流端は、蓋体９の外周部に設けられた吸入パイプ１７によって構成されている。この吸入パイプ１７の内部通路１７ａは、バルブホルダー８の第１の貫通孔１８を介してダイヤフラムホルダー６内の空間Ｓに連通されている。一方、吸入通路１５の下流端は、ポンプ室１２に一端が開口する状態でバルブホルダー８を貫通する第２の貫通孔１９によって構成されている。

この第２の貫通孔１９は、バルブホルダー８と蓋体９との間に形成された吸入用流体室２０と、ポンプ室１２とを連通している。吸入用流体室２０は、図示してない流体通路を介して上述した空間Ｓに接続されている。吸入用流体室２０は、詳細には図示してはいないが、ハウジング３と同一軸線上に位置する環状に形成されており、各ポンプ室１２にポンプ室１２毎の第２の貫通孔１９を介して連通されている。
第２の貫通孔１９のポンプ室１２側の開口部分は、吸入弁１４の弁体１４ｂによって閉塞されている。

吐出通路１６は、バルブホルダー８と蓋体９との間であってハウジング３の軸心部に形成された吐出用流体室２１と、この吐出用流体室２１とポンプ室１２とが連通されるようにバルブホルダー８に穿設された第３の貫通孔２２と、蓋体９の軸心部に突設された吐出パイプ２３とによって構成されている。この吐出パイプ２３の内部空間２３ａは吐出用流体室２１に接続されている。吐出用流体室２１内には吐出弁２４が設けられている。この吐出弁２４は、ゴム材料によって形成され、バルブホルダー８における吐出用流体室２１側の壁面に密着する弁体２４ａを有している。この弁体２４ａは、第３の貫通孔２２の開口部分を閉塞している。

この吐出弁２４と上述した吸入弁１４は、ポンプ室１２の容積の増減に伴ってそれぞれ開閉する。吐出弁２４は、ポンプ室１２の容積が減少する収縮行程で開き、それ以外の場合は閉じている。吸入弁１４は、ポンプ室１２の容積が増加する拡張行程で開き、それ以外の場合は閉じている。ポンプ室１２の容積は、ダイヤフラム７の変形部１１が後述する駆動機構２５により押されたり引かれたりすることによって変化する。

この実施の形態においては、吸入弁１４および吐出弁２４と、吸入パイプ１７と、第１の貫通孔１８と、空間Ｓと、図示していない流体通路と、吸入用流体室２０と、第２の貫通孔１９と、第３の貫通孔２２と、吐出用流体室２１と、吐出パイプ２３などによって本発明に係るポンプ構２６が構成されている。

駆動機構２５は、モータ２の回転軸４に取付けられたクランク体３１と、このクランク体３１に駆動軸３２を介して連結された駆動体３３などを備えている。クランク体３１は、円柱状に形成されており、軸心部に非貫通孔からなる第１の軸孔３４が形成されている。この第１の軸孔３４には、回転軸４が圧入されている。このため、クランク体３１は、回転軸４に固定されており、回転軸４と一体に回転する。クランク体３１と駆動体３３は、プラスチック材料によって形成されている。駆動軸３２は、金属材料によって形成されている。

駆動軸３２は、クランク体３１側の一端部３２ａがクランク体３１における回転軸４とは偏心した部位に固着されてクランク体３１に支持されており、軸線Ｃ１が回転軸４の軸線Ｃ２に対して所定の方向に傾斜している。駆動軸３２のクランク体３１への固定は、クランク体３１に穿設された第２の軸孔３５に駆動軸３２の一端部３２ａを圧入して行われている。駆動軸３２が傾斜する方向は、駆動軸３２の他端部３２ｂにおいて回転軸４に対する偏心量が少なくなる方向である。

駆動体３３は、駆動軸３２が接続された円柱状の軸部３６と、この軸部３６から径方向の外側に突出する複数の腕部３７とによって構成されている。
軸部３６は、駆動軸３２が接続された円柱状の軸受部材４１と、この軸受部材４１を収容する筒状部材４２とを備えている。この実施の形態による軸受部材４１は、接着剤（図示せず）によって筒状部材４２に接着されている。

軸受部材４１の軸心部には、クランク体３１に向けて開口する非貫通孔からなる第３の軸孔４３が形成されている。この実施の形態においては、この第３の軸孔４３が本発明でいう「軸孔」に相当する。駆動軸３２は、この第３の軸孔４３に回転自在に嵌合している。
軸受部材４１の軸線方向の中央部には、図２および図３に示すように、複数の油溜め部４４が形成されている。これらの油溜め部４４は、第３の軸孔４３の内周面４５に開口する補給口４６と、この補給口４６から駆動軸３２の軸線Ｃとは直交する方向に延びる貯留部４７とを有し、潤滑油（図示せず）が充填されている。

この油溜め部４４は、第３の軸孔４３の内周面４５の周方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。この実施の形態による軸受部材４１には、周方向の４箇所にそれぞれ油溜め部４４が設けられている。
補給口４６は、予め定めた開口幅で駆動軸３２の軸線方向に延びるスリット状に形成されている。補給口４６が開口する軸線方向の位置は、第３の軸孔４３の開口側端部４３ａと閉塞側端部４３ｂとの間である。このため、第３の軸孔４３の開口側端部４３ａおよび閉塞側端部４３ｂは、それぞれ内周面４５が周方向に途切れることなく存在している。

貯留部４７は、一端が補給口４６として第３の軸孔４３に開口するとともに他端が軸受部材４１の外周面に開口する穴によって形成されている。この貯留部４７と補給口４６とは、駆動軸３２の軸線方向において同じ長さとなるように形成されている。第３の軸孔４３の周方向における貯留部４７の開口幅は、貯留部４７と補給口４６との接続部分４８（図３参照）を除いて一定である。この接続部分４８の開口幅は、補給口４６に向かうにしたがって次第に狭くなる。
軸受部材４１におけるクランク体３１とは反対側の端部は、外径が他の部分に較べて小さい円形突部４９（図２参照）よって構成されている。

筒状部材４２は、軸受部材４１が嵌合する円筒状に形成されている。詳述すると、筒状部材４２は、図１に示すように、軸受部材４１の円形突部４９が嵌合する小径穴５１と、軸受部材４１のその他の部分が嵌合する大径穴５２とを有する円筒状に形成されている。軸受部材４１が筒状部材４２内に嵌合することにより、軸受部材４１の外周面に形成された貯留部４７の開口が筒状部材４２の大径穴５２の内周面５２ａによって閉塞される。この結果、補給口４６のみが開口する貯留部４７が軸部３６の中に形成される。
筒状部材４２における、クランク体３１とは反対側の端部には、複数の腕部３７が一体に形成されている。

腕部３７は、ダイヤフラム７の変形部１１毎に設けられており、筒状部材４２から放射状に径方向の外側へ延びている。腕部３７には貫通穴３７ａが穿設されている。この貫通穴３７ａには、ダイヤフラム７の連結片１３が係入されている。連結片１３は、腕部３７を貫通した状態で腕部３７に固定されている。このため、腕部３７は、ダイヤフラム７の複数の変形部１１にそれぞれ接続されている。

このように構成されたダイヤフラムポンプ１においては、モータ２の回転軸４が回転することによりクランク体３１および駆動軸３２が回転軸４を中心として回転する。このとき、駆動体３３は、ダイヤフラム７によって回転が規制されているために、駆動軸３２の傾斜する方向の変化に伴って揺動する。この揺動により、腕部３７が変形部１１を押したり引いたりする。このため、駆動体３３が回転軸４の回転を往復運動に変換して変形部１１に伝達する。ダイヤフラム７の変形部１１が腕部３７によってモータ２側に引かれて拡張することにより、ポンプ室１２の容積が増大し、吸入弁１４が開いて空気が吸入パイプ１７から吸入通路１５を通ってポンプ室１２内に吸入される。

一方、ダイヤフラム７の変形部１１が腕部３７によってバルブホルダー８側へ押されることにより、変形部１１が収縮されてポンプ室１２の容積が減少し、吐出弁２４が開いてポンプ室１２内の空気が吐出通路１６を通って吐出パイプ２３から吐出される。クランク体３１が連続して回転することにより、ポンプ機構２６において、ポンプ室１２から空気が吐出される状態と、ポンプ室１２に空気が吸引される状態とが交互に繰り返される。

このポンプ動作時に駆動軸３２は、第３の軸孔４３の内周面４５に接触しながら回転する。すなわち、駆動軸３２は、第３の軸孔４３に対して摺動する。
第３の軸孔４３には複数の油溜め部４４が開口している。このため、第３の軸孔４３と駆動軸３２との摺動部に油溜め部４４から潤滑油を補給することができる。

第３の軸孔４３の開口側端部４３ａと閉塞側端部４３ｂは、それぞれ周方向の全域にわたって内周面４５が周方向に途切れることなく存在しているから、真円度が高く保たれる。このため、ポンプ作動時に駆動軸３２の先端部（他端部３２ｂ）がポンプの負荷を受けて摺動するときに、駆動軸３２の両端部（３２ａ，３２ｂ）と第３の軸孔４３との間で油膜が途切れることを防ぐことができる。したがって、この実施の形態によれば、駆動軸３２と第３の軸孔４３との摺動部の耐摩耗性が高いダイヤフラムポンプを提供することができる。

この実施の形態による油溜め部４４は、予め定めた開口幅で駆動軸３２の軸線方向に延びるスリット状に形成されて第３の軸孔４３に開口する補給口４６と、補給口４６から駆動軸３２の軸線Ｃ１とは直交する方向に延びる貯留部４７とを有している。貯留部４７における補給口４６との接続部分４８の開口幅は、補給口４６に向かうにしたがって次第に狭くなっている。
このため、貯留部４７の容積を大きくとりながら、補給口４６を可及的小さく形成することができるから、第３の軸孔４３における補給口４６が開口する部分の真円度が低下し難くなるとともに、潤滑油を補給口４６から必要最低限度の供給量だけ少量ずつ補給することが可能になる。この結果、第３の軸孔４３と駆動軸３２との摺動部の耐摩耗性がより一層高くなる。

この実施の形態による駆動体３３の軸部３６は、第３の軸孔４３と油溜め部４４とが形成された軸受部材４１と、腕部３７に接続されるとともに軸受部材４１を収容する筒状部材４２とを備えている。貯留部４７は、軸受部材４１の外面に開口し、筒状部材４２の内周面５２ａによって閉塞されている。
このため、貯留部４７は、軸受部材４１に第３の軸孔４３から軸受部材４１の外面まで延びる貫通穴として形成される。この貯留部４７を有する軸受部材４１が筒状部材４２内に収容されることによって、補給口４６のみが開口する油溜め部４４が軸部３６内に形成される。
したがって、軸部３６内に油溜め部４４を簡単に形成できるから、油溜め部４４を有するダイヤフラムポンプを安価に提供することができる。

この実施の形態による油溜め部４４は、第３の軸孔４３の内周面４５の周方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。このため、潤滑油を大量に貯留可能になるから、長期間にわたって潤滑油を補給でき、更なる耐摩耗性の向上を図ることができる。
なお、上述した実施の形態では油溜め部４４を軸受部材４１の４箇所に設ける例を示したが、油溜め部４４の数は適宜変更することができる。すなわち、油溜め部４４は、軸受部材４１の１箇所に設けたり、２箇所以上に設けることができる。

１…ダイヤフラムポンプ、２…モータ、４…回転軸、７…ダイヤフラム、１１…変形部、１２…ポンプ室、２５…駆動機構、２６…ポンプ機構、３１…クランク体、３２…駆動軸、３３…駆動体、３６…軸部、３７…腕部、４１…軸受部材、４２…筒状部材、４３…第３の軸孔、４３ａ…開口側端部、４３ｂ…閉塞側端部、４４…油溜め部、４５…内周面（筒状部材の内面）、４６…補給口、４７…貯留部、４８…接続部分。

Claims (3)

1. ポンプ室の壁の一部を構成する変形部を有するダイヤフラムと、
   モータの回転軸に固定されたクランク体と、
   前記クランク体の偏心した位置に一端が固着されて傾斜した駆動軸と、
   前記駆動軸が回転自在に嵌合する非貫通孔からなる軸孔が穿設された軸部を有し、かつ前記軸部から径方向の外側に突出して前記変形部に接続された腕部を有し、前記クランク体の回転を往復運動に変換して前記変形部に伝達する駆動体と、
   前記駆動体の往復運動に伴って前記ポンプ室から流体が吐出される状態と前記ポンプ室に流体が吸引される状態とを交互に繰り返すポンプ機構とを備え、
   前記軸孔の開口側端部および閉塞側端部は、それぞれ内周面が周方向に途切れることなく存在し、
   前記軸部は、前記軸孔の開口側端部と閉塞側端部との間に開口する油溜め部を有し、
   前記油溜め部は、
   予め定めた開口幅で前記駆動軸の軸線方向に延びるスリット状に形成されて前記軸孔に開口する補給口と、
   前記補給口から前記駆動軸の軸線とは直交する方向に延びる貯留部とを有し、
   前記貯留部における前記補給口との接続部分の開口幅は、前記補給口に向かうにしたがって次第に狭くなることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 請求項１記載のダイヤフラムポンプにおいて、
   前記軸部は、前記軸孔と前記油溜め部とが形成された軸受部材と、
   前記腕部に接続されるとともに前記軸受部材を収容する筒状部材とを備え、
   前記貯留部は、前記軸受部材の外面に開口し、
   この開口部は、前記筒状部材の内面によって閉塞されていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載のダイヤフラムポンプにおいて、
   前記油溜め部は、前記軸孔の内周面の周方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられていることを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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