JP6941570B2 - ローリングダイアフラムポンプ - Google Patents
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Description
この種のローリングダイアフラムポンプは、例えば、特許文献1に記載されているように、シリンダ内に収容されたピストンの往復移動により、シリンダ内のローリングダイアフラムで密閉されたポンプ室(圧力室)の容積が変化することで、ポンプ室内に薬液を吸い込んで吐出するようになっている。
この場合、摺動部及び被密着部は、連結部を介して一体に構成されているため、摺動部及び被密着部を連結手段で連結したり、摺動部及び被密着部に前記連結手段を係止するための係止部を設けたりする必要がない。これにより、ピストンの往復移動時に前記係止部に集中する負荷に起因して摺動部及び被密着部に歪みが生じるのを抑制することができる。また、摺動部、連結部、及び被密着部が単一の部材で構成されているため、ピストンを容易に製作することができる。
図1は、本発明の実施形態に係るローリングダイアフラムポンプの斜視図である。図2は、そのローリングダイアフラムポンプの断面図である。図1及び図2において、ローリングダイアフラムポンプ1は、ハウジング2と、ピストン3と、ローリングダイアフラム4とを備えている。本実施形態では、ローリングダイアフラムポンプ1(以下、単にポンプ1ともいう)の長手方向(軸方向)を、上下方向に配置しているが、水平方向に配置してもよい。
ハウジング2は、シリンダ11と、ポンプヘッド12とを有している。シリンダ11は、円筒形状に形成されたシリンダ本体13と、シリンダ本体13の軸方向下端に固定された円板形状の底板14とを有している。シリンダ本体13及び底板14は、例えばアルミニウム等の金属からなる。
第1フランジ部13aの外形は、例えば正四角形状に形成されており、その四隅には厚み方向(上下方向)に貫通する挿通孔13cがそれぞれ形成されている。第2フランジ13bは、例えば円環形状に形成されている。シリンダ本体13には、その厚み方向(左右方向)に貫通する通気口15が形成されている。この通気口15は、真空ポンプ又はアスピレータ等の減圧装置(図示省略)と接続されている。
ピストン3は、ハウジング2の内周面に対して摺動可能に配置されるとともに、ハウジング2の軸方向(上下方向)に往復移動可能に配置されている。ピストン3は、例えば、ポリプロピレン(PP)等の合成樹脂からなる単一の部材により、円柱形状に形成されている。ピストン3の中心部には、その軸心と同心状の貫通孔3aが軸方向に貫通して形成されている。
図3において、ローリングダイアフラム4は、PTFE等のフッ素樹脂からなり、ハウジング2内に収容されている。ローリングダイアフラム4は、ピストン3の軸方向上端部(軸方向一端部)に配置された可動部41と、ハウジング2に取り付けられた円環形状の固定部42と、可動部41と固定部42とを繋いでいる繋ぎ部43とを有している。そして、ローリングダイアフラム4は、ハウジング2により位置固定された固定部42に対して可動部41がピストン3と一体に軸方向に往復移動するように構成されている。
図2において、ポンプ1のハウジング2内は、ピストン3及びローリングダイアフラム4等によって、ポンプ室5、作動流体室6及び減圧室7が区画形成されている。
ポンプ室5は、ハウジング2内の軸方向上側(軸方向一方側)において、ローリングダイアフラム4により区画形成され、室内の容積を変更可能に構成されている。
以上の構成において、作動流体室6内に加圧空気を供給することで、ピストン3が軸方向上側に往移動する吐出工程と、作動流体室6内の加圧空気を外部に強制排出して室内を減圧させることで、ピストン3が軸方向下側に復移動する吸込工程とが交互に繰り返し行われる。これにより、液体タンク等に貯溜された液体を、ポンプ1から液体供給部に供給することができる。
図5は、図2のI部拡大断面図であり、ハウジング2のシリンダ本体13とポンプヘッド12との接合面間におけるシール構造を示している。図5において、シリンダ本体13とポンプヘッド12との接合面間に位置するローリングダイアフラム4の固定部42は、その上面に形成された円環形状の溝部42aを有している。
図1及び図2において、ハウジング2のシリンダ本体13の外周面には、ピストン3の摺動位置を検出する複数(図例では3個)の第1近接センサ51、第2近接センサ52、第3近接センサ53が、取付板60を介して取り付けられている。
第1近接センサ51は、前記吸込工程を終了させるときのピストン3の位置(図4の位置。以下、「吸込終了位置」という)を検出する。この検出により、ピストン3の復移動を停止させる制御や、当該復移動を停止して往移動を開始させる制御等が実行される。本実施形態におけるピストン3の吸込終了位置は、図4に示すように、ピストン3が最後進位置まで復移動した位置に設定されている。
図7及び図8において、取付板60は、矩形の平板部材からなり、複数(図7では6個)のねじ61により、シリンダ本体13の外周面に対して着脱自在に取り付けられている。
図10は、ピストン3が最前進位置にある状態を示すポンプ1の断面図である。図11は、図10のII部拡大断面図である。
図10及び図11において、ハウジング2の内周面には、ピストン3が最前進位置よりも軸方向上側へ往移動するのを規制するストッパ28が設けられている。ストッパ28は、第3近接センサ53の故障等により、ピストン3が最前進直前位置よりも上方に往移動したときに用いられるものである。
ピストン3の被密着33の凹部33bの形状は、図12〜図14に示すように様々なバリエーションが考えられるが、本実施形態のように(図3参照)、すり鉢状に形成されているのが好ましい。すなわち、ピストン3とローリングダイアフラム4とは、双方(被密着部33と可動部41)の対向面に設けられたテーパ面33c、41cを介して嵌め合わされているのが好ましい。その理由は次の通りである。
図12に示すように、ローリングダイアフラム4の可動部41の全体を厚くした場合、繋ぎ部43の長さが短くなってしまい、ポンプ室5の可変容積が小さくなってしまう(逆に、繋ぎ部43の長さを本実施形態と同一にして、ポンプ室5の可変容積を本実施形態と同じだけ確保しようとすると、シリンダ本体13の長さLが本実施形態(図4参照)よりも長くなってしまい、ハウジング2の軸方向(上下方向)の全長が長くなってしまう)。
2 ハウジング
3 ピストン
4 ローリングダイアフラム
5 ポンプ室
6 作動流体室
31 摺動部
32 連結部
33 被密着部
41 可動部
42 固定部
43 繋ぎ部
Claims (2)
- ハウジングと、
前記ハウジングの内周面に対して摺動可能に配置され、当該ハウジングの軸方向に往復移動可能なピストンと、
前記ピストンの軸方向一端部に配置され前記ピストンと一体に往復移動可能な可動部、前記ハウジングに固定された固定部、及び前記可動部と前記固定部とを繋ぐ可撓性の繋ぎ部を有するローリングダイアフラムと、
前記ハウジング内の軸方向一方側において前記ローリングダイアフラムにより区画形成され、前記ピストンの往復移動に伴う前記繋ぎ部の変形により室内の容積を変化させることで移送流体を吸込及び吐出するポンプ室と、
前記ハウジング内の軸方向他方側において前記ピストンの軸方向他端部により区画形成され、室内に作動流体が給排されることで前記ピストンを往復移動させる作動流体室と、を備え、
前記ピストンは、前記ハウジングの内周面に対して摺動可能な摺動部と、変形した前記繋ぎ部が外周面に密着し得る被密着部と、前記摺動部及び前記被密着部を連結している連結部と、を有し、
前記連結部は、前記ハウジングの内周面側と非接触であるローリングダイアフラムポンプ。 - 前記摺動部、前記被密着部、及び前記連結部が、単一の部材で構成されている、請求項1に記載のローリングダイアフラムポンプ。
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