説明

ダイヤフラムポンプ

【課題】 ダイヤフラムポンプにおいて、組立時における作業性の向上と組立の自動化の導入を容易とする。
【解決手段】 モータ2の出力軸2aが軸着されたクランク4の上面には、出力軸2aを中心としたリング状の係入溝5が設けられている。駆動体7には駆動軸9bが一体形成され、駆動軸9bの下端部9cが係入溝5に係入されることにより、軸線9dが傾斜した状態となる。クランク4の回転によって、係入溝5内に設けられた係合部が下端部9cに係合するので、駆動軸9bはクランク4の回転に追従して軸線9dが傾斜方向を変えながら回転する。したがって、駆動体7の駆動子7aに取り付けられたダイヤフラム部12aが上下に移動することにより、ポンプ室18が収縮・拡張するのでポンプ作用が行われる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、血圧計や家電製品等に供給する流体を加圧または減圧するためのダイヤフラムポンプに関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種のダイヤフラムポンプとしては、駆動源としてのモータと、このモータの駆動によって回転するクランクと、このクランクの回転中心から偏位した部位に、一端部がクランクの回転軸に対して傾斜した状態で固定される駆動軸と、この駆動軸の他端部が嵌挿される非貫通穴が設けられ当該駆動軸に回転自在に枢支される駆動体と、この駆動体の各揺動端部にポンプ室を形成するためのダイヤフラム部が取り付けられたダイヤフラムとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載されたダイヤフラムポンプでは、モータの駆動によってクランクが回転すると、駆動軸が傾斜方向を変えながらモータの出力軸の周りを回転することにより、駆動体の各揺動端部が順次往復移動する。したがって、各ポンプ室が順次拡縮するので、ポンプ室が拡張することにより大気からエアーがポンプ室内に吸入され、次いで、ポンプ室が収縮することによりポンプ室内のエアーが加圧対象物である血圧計等へ供給されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第2551757号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなダイヤフラムポンプを組み立てる場合、予め、モータの出力軸に取り付けたクランクに駆動軸の一端部を固定するとともに、駆動体の各揺動端部にダイヤフラムのダイヤフラム部のそれぞれを取り付けておき、次いで、駆動体に設けた非貫通穴に駆動軸の他端部を嵌挿させるようにしている。この非貫通穴に駆動軸を嵌装する作業は、鉛直方向に対して傾斜した駆動軸に、非貫通穴の開口部を下方に指向させた状態、すなわち開口部を目視できない状態で、駆動軸の上方から当該駆動軸に非貫通穴を嵌め合わせなければならないため、作業が面倒で熟練を要するため作業性が悪いというだけではなく、組立の自動化の障害となっているという問題があった。
【0005】
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、組立時における作業性の向上と組立の自動化の導入を容易とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この目的を達成するために、本発明は、ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部を往復移動させ前記ポンプ室を拡縮するように揺動動作する駆動体と、モータを駆動源として回転するクランクと、このクランクと前記駆動体との間に介在しクランクの回転動作を駆動体の揺動動作に変換する駆動軸とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、前記駆動軸を前記駆動体と同一部材または別部材によって一体化し、前記クランクに前記駆動軸を係入するための係入溝を設け、この係入溝は、クランクの回転軸を中心としたリング状に形成され、この係入溝に、前記クランクが回転するときに前記駆動軸に係合し当該駆動軸をクランクの回転に追従させて回転させる係合部を設けたものである。
【0007】
本発明は、前記発明において、前記クランクの前記係入溝に囲まれた部位に、当該係入溝内へ前記駆動軸を案内するための案内部を設けたものである。
【0008】
本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーを備え、前記駆動体の前記駆動軸が設けられた部位と反対側の部位に揺動支点軸を設け、前記ダイヤフラムホルダーに前記揺動支点軸を支持するための支持部を設けたものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、駆動軸を穴ではなくリング状に形成した係入溝に挿入するため、挿入作業が容易となり組立の作業性が向上する。
【0010】
前記発明のうちの一つの発明によれば、駆動軸が案内部によって係入溝に案内されるから、組み付ける際に係入溝に対する駆動軸の位置合わせが不要になるため、組立の自動化の導入が容易となる。
【0011】
前記発明のうちの一つの発明によれば、駆動体がクランクとダイヤフラムホルダーとで挟持されるため、駆動体の揺動動作が安定し、ポンプ室の拡縮動作も安定することにより、供給される流体の脈流を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図で、一つのポンプ室が拡張した状態を示す。
【図2】本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図で、一つのポンプ室が収縮した状態を示す。
【図3】本発明に係るダイヤフラムポンプにおけるクランクを示し、同図(A)は平面図、同図(B)は正面図、同図(C)は同図(A)におけるIII(C)-III(C) 線断面図、同図(D)は斜視図である。
【図4】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体を示し、同図(A)は下方から視た斜視図、同図(B)は正面図である。
【図5】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体を示し、同図(A)は平面図、同図(B)は底面図である。
【図6】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第2の実施の形態を示す断面図である。
【図7】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第3の実施の形態を示す断面図である。
【図8】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第4の実施の形態を示す断面図である。
【図9】本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第5の実施の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図9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。
【0014】
図1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、有底円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。
【0015】
4は略円柱状に形成されたクランクであって、図3(C)に示すように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の係入溝5が形成されている。この係入溝5の非貫通穴4a側の壁面5aは、同図(C)に示すように、鉛直方向に対して上方に向かって非貫通穴4a(クランク4の中心)側に角度αだけ傾斜している。この係入溝5内の一部には、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軸9bの下端部9cが係合し、当該駆動軸9bをクランク4の回転に追従して回転させる係合部5bが設けられている。
【0016】
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が立設されており、この案内部6の側面6aは、断面が鉛直方向から上記角度αよりも大きい角度βによって傾斜している。この案内部6の側面6aの下端と、上記した係入溝5の内周面5aの上端とは連設されている。
【0017】
7は駆動体であって、厚み方向と直交する方向に突設された三つの駆動子7aが、図5(A)に示すように平面視において円周方向に互いに等角度(120°)をおいて一体に設けられている。これら駆動子7aは、図4(B)に示すように基端部から揺動端部側に向かっていずれも同じ角度だけ下方にわずかに傾斜するように形成され、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。
【0018】
また、この駆動体7の上面の中央部には、図4(B)に示すように上端部が半球状に形成された揺動支点軸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の下端に設けられた円錐台状に形成された非摺接部9aと、この非摺接部9aの下端に設けられた駆動軸9bとが、樹脂によって駆動体7と一体に形成されており、駆動軸9bの下端部9cは半球状に形成されている。駆動軸9bの軸線9dは、駆動子7aの延在方向と略直交する方向を指向し、駆動軸9bと揺動支点軸8とは、駆動体7を挟んで互いに反対方向を指向するように、駆動軸9bの軸線9d上に設けられている。また、駆動軸9bの全長L2が係入溝5の深さL1よりも長く形成されている。
【0019】
10は逆有底円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、上記した揺動支点軸8を軸線方向の傾斜角度を自在とした状態で、かつ軸線周りに回転自在に支持する凹状に形成された軸受部11aが設けられている。また、この天井部11には、円筒状に形成された三つの保持筒11b(一つの保持筒11bのみ図示)が平面視において円周方向に互いに等角度(120°)をおいて設けられている。
【0020】
12はゴム等の柔軟性を有する材料によって略円板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三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(120°)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。
【0021】
13は円筒部13aを有する略有底円筒状に形成された隔壁体としてのバルブホルダーであって、底部の上面の中央部に係合凸部13bが突設され、この係合凸部13bの周りには円筒状の仕切壁13cが立設されている。また、このバルブホルダー13の底部には、係合凸部13bの周りに平面視において円周方向に等角度(120°)をおいた三つの吐出孔13d(一つの吐出孔13dのみ図示)が設けられているとともに、仕切壁13cの周りに平面視において円周方向に等角度(120°)をおいた三つの吸入孔13e(一つの吸入孔13eのみ図示)が設けられている。
【0022】
図1および図2において、14は係合凸部13bに取り付けられ吐出孔13dを開閉するハット状に形成された吐出用弁体であって、後述する吐出用空間20からポンプ室18内への流体の逆流を規制する。15は吸入孔13eを開閉するアンブレラ状に形成された吸入用弁体であって、ポンプ室18内から吸入孔13eへの流体の逆流を規制する。
【0023】
図1および図2において、16は逆有底円筒状に形成された蓋体であって、外周縁に円筒部16aが下方に向かって一体に突設され、中央部に円筒部16aと同心円上で円筒状に形成された仕切壁16bが下方に向かって一体に突設されている。この蓋体16の天井部の中央部には、吐出口16cが形成された吐出用筒部16dが一体に立設されており、天井部の周縁の一部には、吸入口16eが形成された吸入用筒部16fが一体に立設されている。
【0024】
次に、このように構成されたダイヤフラムポンプの組立方法について説明する。予め、バルブホルダー13に吸入用弁体15を取り付けるとともに、係合凸部13bに吐出用弁体14を取り付け、バルブホルダー13に蓋体16を重ねて溶着等により密閉し、バルブホルダー組立体17を形成する。この状態で、蓋体16とバルブホルダー13との間に、吸入孔13eと吸入口16eとを連通させる平面視リング状の吸入用空間19が形成されるとともに、吐出孔13dと吐出口16cとを連通させる吐出用空間20が形成される。また、モータ2をケース3にボルト(図示せず)によって取り付け、このモータ2の出力軸2aにクランク4の非貫通穴4aを圧入することにより、クランク4を出力軸2aに固定する。
【0025】
次いで、ダイヤフラム12のダイヤフラム部12aのそれぞれをダイヤフラムホルダー10の各保持筒11b内に挿入して、ダイヤフラム12をダイヤフラムホルダー10上に載置する。次いで、各ピストン部12bの細径部12cを駆動体7の各駆動子7aの取付孔7bに取り付け、駆動体7の揺動支点軸8をダイヤフラムホルダー10の軸受部11aに当接させることにより、駆動体7とダイヤフラム12がダイヤフラムホルダー10に組み付けられ、ダイヤフラムホルダー組立体22が形成される。
【0026】
このダイヤフラムホルダー組立体22にバルブホルダー組立体17を重ね、ポンプ組立体23を形成する。この状態で、バルブホルダー13とダイヤフラム12の各ダイヤフラム部12aとによって、三つのポンプ室18(一つのポンプ室18のみ図示)が形成され、各ポンプ室18にバルブホルダー13の三組の吐出口13dおよび吸入口13eのそれぞれが対応する。次いで、このポンプ組立体23をケース3の上方から降下させ、ケース3上にポンプ組立体23を載置することにより、駆動体7の駆動軸9bの下端部9cをクランク4の係入溝5に係入させる。このとき、クランク4の係入溝5に囲まれた部位に円錐状の案内部6が設けられ、かつ案内部6の側面6aの下端と係入溝5の内周面5aの上端とが連設されている。したがって、駆動軸9bの下端部9cが案内部6の側面6aに当接し、この側面6aに案内されながら降下し、下端部9cが係入溝5内に係入される。
【0027】
この状態で、図2に示すように駆動体7の下端は駆動軸9bを介して係入溝5に支持され、上端は揺動支点軸8がダイヤフラムホルダー10の軸受部11aに当接し、係入溝5に係入された駆動軸9bは非貫通穴4a側の壁面5aに倒れ込み、駆動軸9bの軸線9dは鉛直方向から角度αだけ傾斜している。また、駆動軸9bの全長L2が係入溝5の深さL1よりも長く形成され、非摺接部9aの周面が角度βによって傾斜していることにより、非摺接部9aの周面が案内部6から離間し案内部6と非接触状態になっている。
【0028】
このように、駆動軸9bを穴ではなくリング状に形成した係入溝5に挿入するため、挿入作業が容易となり組立の作業性が向上する。したがって、駆動体7を降下させるだけでクランク4の係入溝5に駆動軸9bの下端部9cが係入されるため、従来のように鉛直方向に対して傾斜した駆動軸に、非貫通穴の開口部を下方に指向させた状態で、駆動軸の上方から当該駆動軸に非貫通穴を嵌め合わすといった面倒で熟練を要する作業が不要になる。しかも、係入溝5内に駆動軸9bの下端部9cを案内する案内部6を設けたことにより、より確実に下端部9cを係入溝5内に係入させることができるため、組付けの自動化を容易に導入することが可能になる。
【0029】
ポンプ組立体23とケース3とをばね(図示せず)によって一体化することにより、ダイヤフラムポンプ1が形成される。
【0030】
次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ1におけるポンプ作用について説明する。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5bが駆動軸9bの下端部9cに係合するので、駆動軸9bは係合部5bに係合した状態でクランク4の回転に追従して軸線9dの傾斜方向を変えながら回転する。したがって、三つの駆動子7aのそれぞれの揺動端部が順次上下方向に揺動する。
【0031】
一つ目の駆動子7aの揺動端部が下方に移動すると、図1に示すようにピストン部12bを介して一つ目のポンプ室18が拡張するので、そのポンプ室18内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体15による吸入孔13eの閉塞が解除され吸入孔13eが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体16の吸入口16eを通って吸入されたエアーは、吸入空間19を介して吸入孔13eを通って、一つ目のポンプ室18内に流入する。
【0032】
次に、拡張した一つ目のポンプ室18の駆動子7aの揺動端部が上方に移動すると、図2に示すように一つ目のポンプ室18は収縮するから、一つ目のポンプ室18内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体14による吐出孔13dの閉塞が解除され吐出孔13dが開放されるから、一つ目のポンプ室18内のエアーは吐出孔13dから吐出空間20を介して吐出口16cを通って、エアーチューブ(図示せず)等に接続された加圧対象物に供給される。
【0033】
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二つ目のポンプ室18が拡張するので、そのポンプ室18内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体15による吸入孔13eの閉塞が解除され吸入孔13eが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体16の吸入口16eを通って吸入されたエアーは、吸入空間19を介して吸入孔13eを通って、二つ目のポンプ室18内に流入する。
【0034】
次に、拡張した二つ目のポンプ室18の駆動子7aの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室18は収縮するから、ポンプ室18内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体14による吐出孔13dの閉塞が解除され吐出孔13dが開放されるから、二つ目のポンプ室18内のエアーは吐出孔13dから吐出空間20を介して吐出口16cを通って、エアーチューブ(図示せず)等に接続された加圧対象物に供給される。
【0035】
さらに、出力軸2aを介してクランク台5が回転し、三つ目の駆動子7aの揺動端部が下方に移動することにより三つ目のポンプ室18が拡張するので、そのポンプ室18内のエアーが負圧状態になる。したがって、吸入用弁体15による吸入孔13eの閉塞が解除され吸入孔13eが開放される。この状態で、外部の大気から蓋体16の吸入口16eを通って吸入されたエアーは、吸入空間19を介して吸入孔13eを通って、三つ目のポンプ室18内に流入する。
【0036】
次に、拡張した三つ目のポンプ室18の駆動子7aの揺動端部が上方に移動すると、ポンプ室18は収縮するから、三つ目のポンプ室18内のエアーの圧力が高くなり、吐出用弁体14による吐出孔13dの閉塞が解除され吐出孔13dが開放されるから、三つ目のポンプ室18内のエアーは吐出孔13dから吐出空間20を介して吐出口16cを通って、エアーチューブ(図示せず)等に接続された加圧対象物に供給される。このように、三つのポンプ室18が順次拡縮動作をするので、吐出口16cから加圧対象物に脈動流の少ないエアーが連続的に供給される。
【0037】
しかも、駆動子7aの揺動動作は、駆動体7の上端が揺動支点軸8を介してダイヤフラムホルダー10の軸受部11aに支持され、揺動支点軸8を揺動中心として揺動動作するため、各駆動子7aの揺動幅が一定となり安定した揺動動作が得られる。このため、各ポンプ室18の拡縮動作にばらつきがなく安定することにより、各ポンプ室18から供給されるエアーの量が一定するから、供給されるエアーによる脈流を規制することができる。
【0038】
次に、図6を用いて、本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態においては、駆動軸25が駆動体7と樹脂で一体形成されているのではなく、駆動軸25が駆動体7とは別部材によって構成されている点に特徴を有する。すなわち、非摺接部9aの下端の中央部には、非貫通穴9eが形成されており、この非貫通穴9eに金属または摺動部材によって形成された駆動軸25の一端部が圧入され固定されている。このように、係入溝5との間で負荷が比較的大きくかかる駆動軸25を金属または摺動部材によって形成することにより、駆動軸25の耐久性や耐摩耗性を向上させることが可能になる。
【0039】
次に、図7を用いて、本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態においては、駆動軸9bは駆動体7に樹脂によって一体形成されているが、揺動支点軸26は駆動体7とは別部材によって構成されている点に特徴を有する。すなわち、駆動体7の上面の中央部には、非貫通穴7cが形成されており、この非貫通穴7cに金属または摺動部材によって形成された揺動支点軸26の一端部が圧入され固定されている。この第3の実施の形態では、揺動支点軸26に比較的多くの負荷がかかる負圧型のダイヤフラムポンプに有効である。
【0040】
次に、図8を用いて、本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第4の実施の形態について説明する。この第4の実施の形態においては、上述した第2の実施の形態と第3の実施の形態とを同時に採用したものであり、駆動軸25および揺動支点軸26が駆動体7と別部材によって構成されている。この第4の実施の形態においては、第2および第3の実施の形態の機能を兼ね備えることにより、加圧型および負圧型のいずれにも適用できるため汎用性が高い。
【0041】
次に、図9を用いて、本発明に係るダイヤフラムポンプにおける駆動体の第5の実施の形態について説明する。この第5の実施の形態においては、駆動体7と支持部9とを貫通する貫通孔9fに一本の駆動軸27が圧入され固定されている。この駆動軸27の下部27aは支持部9から下方へ突出し、上述したクランク4の係入溝5に係入され、駆動体7から上方へ突出した上部27bはダイヤフラムホルダー10の軸受部11aに支持される。この第5の実施の形態では、ダイ4の実施の形態に比べて、一本の駆動軸27が揺動支点軸も兼ねるので、部品点数と組立工数を削減できる。
【0042】
なお、本実施の形態においては、案内部6を円錐状に形成したが、これに限定されず、円柱状に形成してもよく、要は駆動体7を降下させたときに駆動軸9bが当接し駆動軸9bが係入溝5内に案内される形状であればよい。また、本実施の形態においては、ポンプ室18を三つ備えた、いわゆる三気筒のダイヤフラムポンプについて説明したが、二気筒以下、または四気筒以上のダイヤフラムポンプにも適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【0043】
1…ダイヤフラムポンプ、2…モータ、4…クランク、5…係入溝、5b…係合部、6…案内部、7…駆動体、7a…駆動子、8,26…揺動支点軸、9b,25,27…駆動軸、10…ダイヤフラムホルダー、11a…軸受部、12…ダイヤフラム、12a…ダイヤフラム部、13…バルブホルダー(隔壁体)、13d…吐出孔、13e…吸入孔、14…吐出用弁体、15…吸入用弁体、16…蓋体、16c…吐出口、16e…吸入口、17…ダイヤフラム組立体、18…ポンプ室。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプ室を形成するダイヤフラム部を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム部を往復移動させ前記ポンプ室を拡縮するように揺動動作する駆動体と、モータを駆動源として回転するクランクと、このクランクと前記駆動体との間に介在しクランクの回転動作を駆動体の揺動動作に変換する駆動軸とを備えたダイヤフラムポンプにおいて、
前記駆動軸を前記駆動体と同一部材または別部材によって一体化し、
前記クランクに前記駆動軸を係入するための係入溝を設け、
この係入溝は、クランクの回転軸を中心としたリング状に形成され、
この係入溝に、前記クランクが回転するときに前記駆動軸に係合し当該駆動軸をクランクの回転に追従させて回転させる係合部を設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【請求項2】
前記クランクの前記係入溝に囲まれた部位に、当該係入溝内へ前記駆動軸を案内するための案内部を設けたことを特徴とする請求項1記載のダイヤフラムポンプ。
【請求項3】
前記ダイヤフラムを保持するダイヤフラムホルダーを備え、
前記駆動体の前記駆動軸が設けられた部位と反対側の部位に揺動支点軸を設け、
前記ダイヤフラムホルダーに前記揺動支点軸を受ける軸受部を設けたことを特徴とする請求項1または2記載のダイヤフラムポンプ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2013−19295(P2013−19295A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−152504(P2011−152504)
【出願日】平成23年7月11日(2011.7.11)
【出願人】(000121833)応研精工株式会社 (31)
【Fターム(参考)】