流体用ダイヤフラムポンプ
【課題】部品点数が少なく、組立が容易であり、低騒音かつ開閉弁の安定性・信頼性に優れた流体用ダイヤフラムポンプを提供する。
【解決手段】流体用ダイヤフラムポンプは、モータ１５と、クランク台１３と、軸部材１４と、揺動板１２と、ダイヤフラム集合体３と、ケース部材１１と、リテーナ部材２と、中蓋体４と、吸入弁膜集合体５と、上蓋体６と、を備え、中蓋体は、リテーナ部材に連結され、ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、ポンプ室の容積が小さくなることで、ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔４６と、貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有し、吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【解決手段】流体用ダイヤフラムポンプは、モータ１５と、クランク台１３と、軸部材１４と、揺動板１２と、ダイヤフラム集合体３と、ケース部材１１と、リテーナ部材２と、中蓋体４と、吸入弁膜集合体５と、上蓋体６と、を備え、中蓋体は、リテーナ部材に連結され、ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、ポンプ室の容積が小さくなることで、ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔４６と、貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有し、吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体用ダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダイヤフラムポンプとして、傘状に形成された可動部を有する吸入用弁体を備えるものが用いられる。特開２００７-１６２４７２号公報に開示されているダイヤフラムポンプは、複数のダイヤフラム部を一体形成したダイヤフラムと、複数の吸入用弁体と、吸入用弁体が取り付けられるバルブホルダーを備える。吸入用弁体は、ゴム等の弾性を有する材料によって形成され、軸部と、軸部の中央部に設けられた膨出部と、軸部の一端に形成された可動部と、により構成される。吸入用弁体は、バルブホルダーに設けた貫通孔に膨出部を弾性変形させながら強制的に挿入し、軸を貫通孔に嵌合させることにより、バルブホルダーに取り付けられる。ポンプ室は、バルブホルダーと各ダイヤフラム部とによって、複数構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、傘状の吸入用弁体を用いると、部品点数が多くなってしまい、組立作業に手間がかかる。また、ポンプ室内でダイヤフラム部と吸入用弁体との干渉を防止するために、ポンプ室を大きくする必要があった。また、小型の複数個の吸入用弁体を用いるため、故障が生じ易かった。さらには、作動の信頼性が低いという問題や、開閉作動時の騒音の大きいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部品点数が少なく、組立が容易であり、低騒音かつ開閉弁の安定性・信頼性に優れた流体用ダイヤフラムポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な流体用ダイヤフラムポンプは、中心軸方向上側に向けてシャフトが突出するモータと、前記シャフトと共に回転するクランク台と、前記クランク台に対して、前記中心軸から径方向において離れた位置に支持され、前記中心軸に向かって傾斜して支持される軸部材と、前記軸部材の上端に支持される揺動板と上側に向けて開口し、前記揺動板に固定された複数のダイヤフラムが、前記中心軸を中心として配置され、一体で連結するダイヤフラム集合体と、前記揺動板を収容し、前記モータに連結される円筒状のケース部材と、前記ダイヤフラム集合体と前記揺動板の間に配置され、前記ダイヤフラム集合体を保持し、前記ケース部材に連結されるリテーナ部材と、前記リテーナ部材に連結され、前記ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、前記ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、前記ポンプ室の容積が小さくなることで、前記ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔と、前記貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有する中蓋体と、前記中蓋体の上側に配置され、前記吸入弁座部の外周面に対して密着分離自在に接触する複数の円筒状の吸入弁膜と、前記排出孔と前記中心軸方向において重なる吐出孔を有し、前記吐出孔の周囲にて前記中蓋体と密着する環状領域を有し、前記吸入弁膜と一体状で連結される平板部と、を有する吸入弁膜集合体と、前記吸入弁膜集合体の上側に配置され、前記中心軸方向に貫通する吐出路と、前記吐出路の周囲において下側に向けて突出し、前記吸入弁膜の内周面側の領域と前記吐出路とを区切る円環状の区切壁部と、前記中心軸に貫通する吸入路と、前記吸入弁膜よりも径方向外方に配置され、下側に向けて突出し、前記平板部の上面に接触する外部仕切壁部を有し、前記外部仕切壁と前記区切壁部との間に吸込路を構成し、前記中蓋体と連結される上蓋体と、を備えており、前記吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体用ダイヤフラムポンプによれば、部品点数が少なく、組立を容易にできる。また、騒音が小さく、かつ、開閉弁の安定性・信頼性に優れた流体用ダイヤフラムポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】流体用ダイヤフラムポンプの分解斜視図である。
【図２】流体用ダイヤフラムポンプの要部断面図である。
【図３】ダイヤフラム集合体の斜視図である。
【図４】中蓋体の背面図である。
【図５】中蓋体を下側から見た斜視図である。
【図６】中蓋体の正面図である。
【図７】中蓋体を上側から見た斜視図である。
【図８】吸入弁膜集合体の背面図である。
【図９】吸入弁膜集合体を下側から見た斜視図である。
【図１０】上蓋体の背面図である。
【図１１】上蓋体を下側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、流体用ダイヤフラムポンプの中心軸を「中心軸Ｌ」と呼ぶ。また、中心軸Ｌに沿う方向を上下方向とし、流体用ダイヤフラムポンプに対して、吐出口部が配置される側を「上側Ｌ１」と呼び、モータ１５が配置される側を「下側Ｌ２」と呼ぶ。ただし、これは、説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係る流体用ダイヤフラムポンプの、使用時における姿勢を限定するものではない。また、中心軸Ｌに直交する方向を径方向とする。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプの分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプの要部断面図である。図１に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、ケース部材１１と、揺動板１２と、モータ１５と、クランク台１３と、軸部材１４と、を備える。
【００１１】
モータ１５は上側Ｌ１に向けて延びるシャフト１５ａを有する。シャフト１５ａの上端はモータ１５から上側に向けて突出している。ケース部材１１は、揺動板１２、軸部材１４およびクランク台１３を収容する。ケース部材１１は、中心軸Ｌ方向に延びる略有底円筒状の部材であり、上側Ｌ１に向かって開口する。ケース部材１１の円筒部の上側Ｌ１の端部は、下側Ｌ２に窪むケース凹部１１ａを有する。ケース部材１１の底面の略中央には、中心軸Ｌ方向において貫通する貫通孔１１ｂを有する。ケース部材１１の下側Ｌ２の部位は、モータ１５に固定される。尚、ケース部材１１は、略有底円筒状の部材に限定されず、円筒状の部材でも良い。シャフト１５ａの上側Ｌ１の端部は、貫通孔１１ｂを通って、ケース部材１１の内部に配置される。シャフト１５ａの上側Ｌ１の端部にはクランク台１３が固定される。クランク台１３は、シャフト１５ａと共に回転する。軸部材１４は、クランク台１３に対して、中心軸Ｌから径方向において離れた位置に支持され、中心軸Ｌに向かって傾斜して支持される。揺動板１２は、軸部材１４の上側Ｌ１の端部に支持される。揺動板１２は、軸部材１４が支持される部位から径方向外方に向かって延びるダイヤフラム保持部１２ａを有する。ダイヤフラム保持部１２ａは、中心軸Ｌ方向に貫通する孔である。ダイヤフラム保持部１２ａには、後述するダイヤフラム３０の下端が保持される。揺動板１２は、モータ１５が回転することで、モータ１５の回転軸とは異なる軸部材１４を回転軸として回転する。軸部材１４の回転軸は、モータ１５の回転軸に対して傾斜している。
【００１２】
図１に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、リテーナ部材（支持部材）２と、ダイヤフラム集合体３と、中蓋体４と、吸入弁膜集合体５と、上蓋体６と、をさらに備える。図１および図２に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、中心軸Ｌの上から下に向かって、上蓋体６、吸入弁膜集合体５、中蓋体４、ダイヤフラム集合体３、リテーナ部材２、ケース部材１１およびモータ１５の順に配置される。
【００１３】
図１に示すように、リテーナ部材２は、上下に貫通する３つのリテーナ貫通孔２１を有する。リテーナ貫通孔２１は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。本実施形態においては、リテーナ貫通孔２１は、３つ構成されているが、これは後述するダイヤフラム３０の数と同じである。つまり、ダイヤフラム３０が４つ構成される場合には、リテーナ貫通孔２１は、４つ構成される。
【００１４】
図２に示すように、リテーナ部材２は、ダイヤフラム集合体３と揺動板１２との間に配置され、ダイヤフラム集合体３を保持するケース部材１１の上側Ｌ１の端部と連結される。
【００１５】
ダイヤフラム集合体３は、３つのダイヤフラム３０と、平板膜部３４と、３つの吐出弁膜３２と、３つのダイヤフラム駆動部３３と、を有する。ダイヤフラム集合体３は、ゴム等の弾性部材により形成された単一部材である。すなわち、ダイヤフラム３０、平板膜部３４、吐出弁膜３２およびダイヤフラム駆動部３３は、一つながりの部材として一体に連結される。つまり、ダイヤフラム集合体３は、複数の部品で構成されるものではなく、一つの部品である。
【００１６】
また、図３は、本発明の実施形態に係るダイヤフラム集合体３の斜視図である。図２および図３に示すように、ダイヤフラム３０は略椀型であり、上側Ｌ１に向けて開口する。平板膜部３４は、径方向に延び、上下に貫通する３つの貫通孔を有する。平板膜部３４に形成された３つの貫通孔は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。ダイヤフラム３０の開口端部は、それぞれ平板膜部３４に形成された３つの貫通孔を規定する平板膜部３４の内周面の下端部に接続される。すなわち、ダイヤフラム３０は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。吐出弁膜３２は、略円筒状である、３つの吐出弁膜３２のそれぞれは、平板膜部３４に形成された貫通孔を規定する平板膜部３４の内周面の上端部から上側Ｌ１に延びる。すなわち、吐出弁膜３２は、ダイヤフラム３０の開口縁部から上側Ｌ１に向かって延びる。吐出弁膜３２は、中心軸を中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。３つのダイヤフラム駆動部３３のそれぞれは、ダイヤフラム３０の下部から、下側Ｌ２に延びる。ダイヤフラム３０およびダイヤフラム駆動部３３のそれぞれは、リテーナ部材２の上側Ｌ１から、リテーナ貫通孔２１に挿通される。ダイヤフラム駆動部３３は、揺動板１２のダイヤフラム保持部１２ａに挿通されることにより支持される。すなわち、ダイヤフラム駆動部３３は、揺動板１２に取り付けられる。シャフト１５ａの回転に伴い、揺動板１２のダイヤフラム保持部１２ａが回転しながら上下運動を行う。この結果、ダイヤフラム駆動部３３は、上下に往復運動（ピストン運動）をして、ダイヤフラム３０を弾性変形させる。
【００１７】
図３に示すように、平板膜部３４は、上側Ｌ１の面（上面３４ａ）の径方向外端部に沿って、上側Ｌ１に突出する膨出条部３５を有する。膨出条部３５は、閉環状に形成されている。なお、図２に示すように、ダイヤフラム集合体３が、中蓋体４とリテーナ部材２とで挟持されることにより、膨出条部３５は、中蓋体４によって押圧され、平板膜部３４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、ポンプ外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００１８】
中蓋体４は、リテーナ部材２の上端に連結される。中蓋体４とリテーナ部材２とでダイヤフラム集合体３を挟持する。これにより、中蓋体４がダイヤフラム集合体３に密着され、ダイヤフラム３０の内部にポンプ室が構成される。中蓋体４は、樹脂部材である。上述したダイヤフラム駆動部３３が上下に往復運動することにより、ダイヤフラム駆動部３３がダイヤフラム３０の内部空間を狭くしたり広くしたりする。この結果、ポンプ室の内部空間の体積が変化する。ポンプ室の内部空間の体積が変化することで、ポンプ室の吸入および排出が行われる。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態に係る中蓋体４の背面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係る中蓋体４を下側Ｌ２から見た斜視図である。図４および図５に示すように、中蓋体４は、短円柱状であり、略中央に上下に貫通する排出孔４６を有する。ポンプ室内の体積が小さくなることで、排出孔４６からポンプ室内の流体が上側Ｌ１に吐き出される。中蓋体４の下面から、排出孔４６の周囲から下側Ｌ２に向かって３つの支柱部４６ａが突出している。支柱部４６ａの下端のそれぞれは、中心軸Ｌ方向において排出孔４６と重なる位置で連結される。なお、支柱部４６ａは２つ以上であればよい。図２に示すように、支柱部４６ａの下端は、ダイヤフラム集合体３と接触する。排出孔４６から流体が排出されるのを阻害することなく、ダイヤフラム集合体３のリテーナ部材２からの浮きを防止する支柱部４６ａを設けることができる。
【００２０】
また、図６は、本発明の実施形態に係る中蓋体４の正面図である。図７は、本発明の実施形態に係る中蓋体４を上側Ｌ１から見た斜視図である。中蓋体４は、３つの円環状凹溝４４と、３つの窪み部４９と、を有する。円環状凹溝４４および窪み部４９は、中蓋体４の上側Ｌ１の面（上面４ａ）に配置され、下側Ｌ２に向かって窪む。円環状凹溝４４および窪み部４９は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。また、円環状凹溝４４のそれぞれは、窪み部４９の対応するそれぞれと、同軸上に配置され、かつ、窪み部４９は、円環状凹溝４４よりも内側に配置される。円環状凹溝４４の底面には上下に貫通する貫孔４８を、それぞれ３つ有する。なお、貫孔４８は、少なくとも１つあればよい。そして、中蓋体４に形成された貫孔４８は、ポンプ室の内部と外部とを連通する。
【００２１】
中蓋体４の下面は、下側Ｌ２に向かって突出する円筒状の３つの吐出弁座部４５を有する。貫孔４８は、吐出弁座部４５の底板部に位置している。すなわち、当該底板部の上面の一部を、円環状凹溝４４の底面が構成している。中蓋体４の下面は、各吐出弁座部４５の周囲に配置される。更に、中蓋体４は、中蓋体４の径方向外方の領域の下面から下側Ｌ２に向けて突出し、平板膜部３４の上面３４ａに接触する中蓋仕切壁部４０ａを有する。そして、中蓋仕切壁部４０ａの内周面で囲まれた隙間は、排出路４９と規定される。排出路４９は、排出孔４６と連通する。また、吐出弁膜３２は、吐出弁座部４５の外周面に対して密着分離自在に接触する。ポンプ室の体積が小さくなることで、ポンプ室内の流体は、吐出弁座部４５と吐出弁膜３２とを分離し、その隙間から排出路４９へと排出される。
【００２２】
円環状凹溝４４の内周面と窪み部４９の外周面との間の部位４２（以下、吸入弁座部４２という。）は、略円筒状である。中蓋体４は吸入弁座部４２を３つ有する。吸入弁座部４２は、貫孔４８近傍から上側Ｌ１に向かって突出する。すなわち、吸入弁座部４２は、吐出弁座部４５の底板部の上面から上側Ｌ１に向かって突出する。吐出弁座部４５の底板部の下面は、吸入弁座部４２の略中央と中心軸Ｌ方向に重なる位置に、上側Ｌ１に向かって窪む凹部４１を有する。中蓋体４は樹脂で形成されている。よって、凹部４１を設けることで、射出成型時のヒケを防止し、吐出弁座部４５に対する吸入弁座部４２の倒れを防止する。また、吐出弁座部４５の内側に吸入弁座部４２を配置することで、流体用ダイヤフラムポンプの軸方向の高さを小さくすることができる。
【００２３】
吸入弁座部４２の外周面は、上側Ｌ１に向かって先細りするテーパ面４２ａを有する。さらに、吸入弁座部４２の外周面は、上下に延びる縦溝４２ｂが配置される。縦溝４２ｂは、吸入弁座部４２の外周面の中間部から上側Ｌ１に向かって延びる。吸入弁座部４２の周方向において、縦溝４２ｂと貫孔４８とが略同一の位置に配置される。中間部よりも下側Ｌ２におけるテーパ面４２ａは、中間部よりも上側Ｌ１におけるテーパ面４２ａに比べて、中心軸Ｌに対する傾斜が緩い。上述した、縦溝４２ｂの下端は、中間部近傍に配置される。また、後述する吸入弁膜の内周面の下端は、縦溝４２ｂの下端よりも下側まで延び、中間部よりも下側まで延びている。
【００２４】
図２に示すように、吸入弁膜集合体５は、中蓋体４の上側Ｌ１に配置される。図８は本実施形態に係る吸入弁膜集合体５の背面図である。また、図９は、本実施形態に係る吸入弁膜集合体５を下側から見た斜視図である。図８および図９に示すように、吸入弁膜集合体５は、平板部（平膜部）５４と、吐出孔５６と、３つの吸入孔５１と、３つの吸入弁膜５２と、を有する。吸入弁膜集合体５は、ゴム等の弾性部材により形成された単一部材である。すなわち、平板部５４、吐出孔５６、吸入孔５１および吸入弁膜５２は、一体に連結される。
【００２５】
吸入弁膜５２は、円環状凹溝４４の溝内部に挿入される。吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２の外周面に対して密着分離自在に接触する。従来のような傘状の吸入用弁体を採用した場合、傘状弁体が弁座部に密着する際に、弁の叩き音が発生していた。本実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプでは、弁膜（吸入弁膜５２や吐出弁膜３２）が弁座部（吸入弁座部４２や吐出弁座部４５）に密着する音が静かであり、低騒音の流体用ダイヤフラムポンプを得ることができる。
【００２６】
また、前述したように、吸入弁座部４２の外周面は、上側Ｌ１に向かって先細りするテーパ面４２ａが形成されることで、吸入弁膜５２の下端開口に吸入弁座を挿入し易くなる。その結果、組立作業の作業性が向上し、組立が容易になる。また、テーパ面４２ａと吸入弁膜５２との間に空間を構成することができる。このため、ポンプ作動時には、流体がテーパ面４２ａと吸入弁膜５２との間に介在される。ポンプ室内部の体積が大きくなることにより、ポンプ室内部の圧力が低下する。次に、貫孔４８および吸入弁膜５２の外周面の圧力が低下する。吸入弁膜５２の内と外との圧力差が生じ、吸入弁膜５２に対して吸入弁座部４２から離れる方向に力が作用する。これにより、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２との間から貫孔を通じてポンプ室内部に流体が吸入される。
【００２７】
また、前述したように、縦溝４２ｂが、吸入弁座部４２の外周面に配置されるため、吸入弁膜５２の径方向外方に存在する流体の圧力が低下した際に、縦溝４２ｂ内の流体と吸入弁膜５２の径方向外方に存在する流体との圧力差が生じ易い。このため、吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２から離れ易くなり、流体の案内が円滑に行える。よって、ダイヤフラムポンプ動作時のモータ消費電力を低減することができる。
【００２８】
また、前述したように、縦溝４２ｂと貫孔４８とが略同一の位置に配置されることで、溝を流れた流体が、吸入弁膜５２が吸入弁座部４２から離れて直ぐに、貫孔４８を通じてポンプ室内に吸入される。
【００２９】
平板部５４は、径方向に延びる平板状の部位である。平板部５４は、上下に貫通する吐出孔５６および３つの吸入孔５１を有する。平板部５４の下面は、吐出孔５６の周囲にて中蓋体４と密着する環状領域を有する。吐出孔５６は、平板部５４の略中央に配置され、排出孔４６と上下方向において重なる。平板部５４は、吐出孔５６を規定する吸入弁膜集合体５の内周面から、吐出孔５６の内方に向かって延びる排出弁５５を有する。排出弁５５は、中心軸Ｌから見て、中蓋体４の排出孔４６を覆う。これにより、後述する吐出路６６から流体が逆流を防止する弁を吸入弁膜集合体５と一体で構成できる。これにより、部品点数の増加を防止できる。
【００３０】
吸入孔５１は、吐出孔５６よりも径方向外側、かつ、中心軸を中心として周方向に略等間隔で配置される。つまり、吸入孔５１は、周方向に１２０度間隔で配置される。吐出孔５６は、上下方向において排出孔４６と重なる。３つの吸入弁膜５２は略円筒状であり、それぞれ吸入孔５１を規定する平板部５４の内周面の下端部から、下側Ｌ２に延びる。すなわち、吸入弁膜５２は、平板部５４の下側Ｌ２の面（下面５４ｂ）から、下側Ｌ２に延びる。吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２の外周面に対して密着分離自在に接触する。
【００３１】
図８および図９に示すように、吸入弁膜集合体５の平板部５４は、下面５４ｂに、吸入弁膜５２がそれぞれ略同軸上に配置され、上側Ｌ1に向かって窪む位置決め凹部５３を有している。位置決め凹部５３は略環状である。位置決め凹部５３のそれぞれは、吸入弁膜５２よりも径方向外側に配置される。
【００３２】
また、平板部５４は、下面５４ｂの径方向外端部に沿って、下側Ｌ２に突出する凸条部５９を有する。凸条部５９は、閉環状に形成されている。なお、図２に示すように、吸入弁膜集合体５が、中蓋体４と上蓋体６とで挟持されることにより、凸条部５９は、中蓋体４によって押圧され、平板膜部３４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、ポンプ外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００３３】
図１に示すように、平板部５４は、上面５４ａの端部に沿って、上側Ｌ１に突出する突条部５８を有する。
【００３４】
突条部５８は、外側突条部５８ａと、内側突条部５８ｂと、により構成される。外側突条部５８ａは、平板部５４の上面５４ａの径方向外端部に沿って、上側Ｌ１に突出する。内側突条部５８ｂは、平板部５４の上面５４ａの径方向内端縁に沿って、上側Ｌ１に突出する。なお、図２に示すように、吸入弁膜集合体５が、中蓋体４と上蓋体６とで挟持されることにより、突条部５８（５８ａ，５８ｂ）は、上蓋体６によって押圧され、平板部５４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、吸入経路に対する排出経路の気密性および外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００３５】
図１０は本実施形態に係る上蓋体６の背面図である。また、図１１は、本実施形態に係る上蓋体６を下側から見た斜視図である。図１１に示すように、上蓋体６は、吸入弁膜集合体５の上側Ｌ１に配置される。上蓋体６は、中蓋体４と連結される。上蓋体６と中蓋体４とで吸入弁膜集合体５を挟持する。
【００３６】
図２に示すように、上蓋体６は、吸入口部６０と、吐出口部６５と、を有する。上蓋体６は、径方向に延びる。上蓋体６は、略中央に上下に貫通する貫通孔と、当該貫通孔を規定する面の上端部から上側Ｌ１に延びる略円筒状の吐出口部６５と、を有する。上蓋体６の略中央に形成された貫通孔および吐出口部６５の内周面により、吐出路６６が構成される。吐出路６６は、上蓋体６を上下方向に貫通する。上蓋体６は、略中央に形成された貫通孔よりも径方向外側に、上下に貫通する貫通孔と、当該貫通孔を規定する面の上端部から上側Ｌ１に延びる略円筒状の吸入口部６０と、をさらに有する。上蓋体６の略中央に形成された貫通孔よりも径方向外側に形成された貫通孔および吸入口部６０の内周面により、吸入路６１が構成される。吸入口部６０および吐出口部６５は、略円筒状である。
【００３７】
上蓋体６の下面は、吐出路６６の周囲にて下側Ｌ２に向けて突出し、吸入弁膜５２の内周面側の領域と吐出路６６とを区切る円環状の区切壁部６７を有する。また、上蓋体６の下面は、吸入弁膜５２よりも径方向外側に配置され、下側Ｌ２に向けて突出し、平板部５４の上面に接触する外部仕切壁部６１ｂを有する。そして、外部仕切壁６１ｂと区切壁部６７との間に吸込路６２が構成される。
【００３８】
上蓋体６の下面は、下側Ｌ２に向かって突出する３つの円弧壁部６８ａからなる３つの支持壁部郡６８を有する。なお、円弧壁部６８ａは、少なくとも１つあればよい。より具体的には、外部仕切壁部６１ｂ、区切壁部６７および支持壁部郡６８の下端が平板部５４を下側Ｌ２に向かって押圧する。支持壁部郡６８の下端が平板部５４を下方に向けて押圧しているため、平板部５４が中蓋体４から浮くのを防止することができる。そして、上蓋体６と中蓋体４とで吸入弁膜集合体５を挟持する。支持壁部郡６８は、吸入弁膜５２のそれぞれと略同軸上に配置され、吸入弁膜５２の周囲を囲んでいる。吸入弁膜５２のそれぞれの、中心軸Ｌ１に最も近い円弧壁部６８ａは、区切壁部６７と一体となっている。１つの支持壁部郡６８が複数の円弧壁部６８ａで構成されることで、隣り合う円弧壁部６８ａ同士の間から、吸入路６１から吸入された流体を吸入弁膜５２の内側に円滑に案内することができる。
【００３９】
上述した本発明の流体用ダイヤフラムポンプの作用について説明する。ポンプ室は、中蓋体４がダイヤフラム集合体３に密着されることによって構成される。また、リテーナ部材２より上側Ｌ１に、吸入路６１、吸込路６２、吸入孔５１、円環状凹溝４４、貫孔４８、から成る吸入流路が形成されると共に、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２とから成る吸入弁が吸入流路に介設される。また、リテーナ部材２より上側Ｌ１に、吐出路６６、吐出孔５６、排出孔４６、排出路４９、から成る吐出流路が形成されると共に、吐出弁膜３２と吐出弁座部４５とから成る吐出弁が形成される。また、３つの円環状凹溝４４は互いに連通しておらず、吸入弁を介して吸込路６２と連通可能である。また、円環状凹溝４４は、貫孔４８を介して対応するポンプ室と連通している。また、揺動板１２、クランク台１３、軸部材１４、モータ１５は、出力軸１５ａの回転により揺動板１２が揺動し、ダイヤフラム駆動部３３を往復運動させる。
【００４０】
ここで、吸入弁膜集合体５と中蓋体４を重ね合わせる際に、吸入弁膜５２の内周面を吸入弁座部４２の外周面に沿わせつつ差し込むことで、円環状凹溝４４に吸入弁膜５２を容易かつスムーズに収納させる。そして、位置決め凹部５３に中蓋体４の位置決め凸部４３が差し込まれる（嵌入される）ことで、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２を同心状に配設すると共に、吸入弁膜５２の内周面と吸入弁座部４２の外周面を密着させ、吸入弁を構成する。また、吸入弁膜５２と吐出弁膜３２を同心状に配設する。つまり、吸入弁膜集合体５と中蓋体４が適切に位置決めされ組み立てられる。
【００４１】
また、吸入弁膜集合体５の凸条部５９が中蓋体４の上面４ａに圧縮され密着すると共に突条部５８が上蓋体１の下面に圧縮され密着し、ダイヤフラム集合体３の膨出条部３５が中蓋体４の下面に圧縮され密着して、外部（大気側）と、ケース部材１１、リテーナ部材２、ダイヤフラム集合体３、中蓋体４、吸入弁膜集合体５および上蓋体６を組み合わせて構成された内部空間と、を密封状に区画すると共に、当該内部空間を低圧側（吸入流路）と高圧側（吐出流路）とを密封状に区画する。
【００４２】
モータ１５を駆動すると揺動板１２が回転揺動する。揺動板１２の揺動に伴って、ダイヤフラム駆動部３３が往復運動をする。そして、ポンプ室が圧縮状態から膨張した場合は、ポンプ室内が負圧となって、負圧によって引き寄せられる流体が吸入弁膜５２を吸入弁座部４２から拡径状に分離（離間）させ、吸込路６２とポンプ室とを開通状態にする。負圧作用により流体は吸入流路を流れポンプ室に流入する。
また、吐出弁膜３２は、負圧により吐出弁座部４５に吸い寄せられ圧接（密着）する。排出路４９からポンプ室への流体の浸入を防止する。
【００４３】
次に、ダイヤフラム駆動部３３の往復運動にて、ポンプ室が圧縮した場合は、ポンプ室内の流体が、吐出弁膜３２を、押圧して吐出弁座部４５から拡径状に離間（分離）させ、排出路４９とポンプ室とが開通状態となりポンプ室内の流体が吐出路６６から排出される。また、ポンプ室の圧縮により、円環状凹溝４４の流体が、吸入弁膜５２を吸入弁座部４２に圧接させる。吸入弁は吸入流路を遮断状態とし流体が吸込路６２へ流出するのを防止する。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は限定されるものではなく、相互に矛盾しない限り適宜様々な変更が可能である。ダイヤフラム３０、吐出弁膜３２、ダイヤフラム駆動部３３および平板膜部３４に形成された貫通孔は必ずしも３つでなくてもよく、複数であれば良い。また、リテーナ貫通孔２１も同様である。
【００４５】
また、吸入弁座部４２、円環状凹溝４４、吐出弁座部４５および窪み部４９は必ずしも３つでなくてもよく、複数であれば良い。
【００４６】
また、吸入孔５１および吸入弁座部５２は必ずしも３つでなくてもよく、複数であればいい。また、支持壁部郡６８も同様である。
また、吐出弁膜３２、吐出弁座部４５は、実施形態の形状に限定されること無い。ポンプ室の体積が変化することで、ポンプ室内の流体が吐出弁、吸入弁を通じて吐出、吸入することができるダイヤフラム３０であれば、どのような構成でも良い。
【符号の説明】
【００４７】
２ リテーナ部材
３ ダイヤフラム集合体
４ 中蓋体
５ 吸入弁膜集合体
６ 上蓋体
１１ ケース部材
１２ 揺動板
１３ クランク台
１４ 軸部材
１５ モータ
３０ ダイヤフラム
３２ 吐出弁膜
３３ ダイヤフラム駆動部
３４ 平板膜部
４２ 吸入弁座部
４５ 吐出弁座部
４６ 排出孔
４９ 排出路
５１ 吸入孔
５２ 吸入弁膜
５４ 平板部
５５ 排出弁
５６ 吐出孔
６１ 吸入路
６２ 吸込路
６６ 吐出路
Ｌ１ 上側
Ｌ２ 下側
１５ａ シャフト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体用ダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダイヤフラムポンプとして、傘状に形成された可動部を有する吸入用弁体を備えるものが用いられる。特開２００７-１６２４７２号公報に開示されているダイヤフラムポンプは、複数のダイヤフラム部を一体形成したダイヤフラムと、複数の吸入用弁体と、吸入用弁体が取り付けられるバルブホルダーを備える。吸入用弁体は、ゴム等の弾性を有する材料によって形成され、軸部と、軸部の中央部に設けられた膨出部と、軸部の一端に形成された可動部と、により構成される。吸入用弁体は、バルブホルダーに設けた貫通孔に膨出部を弾性変形させながら強制的に挿入し、軸を貫通孔に嵌合させることにより、バルブホルダーに取り付けられる。ポンプ室は、バルブホルダーと各ダイヤフラム部とによって、複数構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、傘状の吸入用弁体を用いると、部品点数が多くなってしまい、組立作業に手間がかかる。また、ポンプ室内でダイヤフラム部と吸入用弁体との干渉を防止するために、ポンプ室を大きくする必要があった。また、小型の複数個の吸入用弁体を用いるため、故障が生じ易かった。さらには、作動の信頼性が低いという問題や、開閉作動時の騒音の大きいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、部品点数が少なく、組立が容易であり、低騒音かつ開閉弁の安定性・信頼性に優れた流体用ダイヤフラムポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な流体用ダイヤフラムポンプは、中心軸方向上側に向けてシャフトが突出するモータと、前記シャフトと共に回転するクランク台と、前記クランク台に対して、前記中心軸から径方向において離れた位置に支持され、前記中心軸に向かって傾斜して支持される軸部材と、前記軸部材の上端に支持される揺動板と上側に向けて開口し、前記揺動板に固定された複数のダイヤフラムが、前記中心軸を中心として配置され、一体で連結するダイヤフラム集合体と、前記揺動板を収容し、前記モータに連結される円筒状のケース部材と、前記ダイヤフラム集合体と前記揺動板の間に配置され、前記ダイヤフラム集合体を保持し、前記ケース部材に連結されるリテーナ部材と、前記リテーナ部材に連結され、前記ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、前記ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、前記ポンプ室の容積が小さくなることで、前記ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔と、前記貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有する中蓋体と、前記中蓋体の上側に配置され、前記吸入弁座部の外周面に対して密着分離自在に接触する複数の円筒状の吸入弁膜と、前記排出孔と前記中心軸方向において重なる吐出孔を有し、前記吐出孔の周囲にて前記中蓋体と密着する環状領域を有し、前記吸入弁膜と一体状で連結される平板部と、を有する吸入弁膜集合体と、前記吸入弁膜集合体の上側に配置され、前記中心軸方向に貫通する吐出路と、前記吐出路の周囲において下側に向けて突出し、前記吸入弁膜の内周面側の領域と前記吐出路とを区切る円環状の区切壁部と、前記中心軸に貫通する吸入路と、前記吸入弁膜よりも径方向外方に配置され、下側に向けて突出し、前記平板部の上面に接触する外部仕切壁部を有し、前記外部仕切壁と前記区切壁部との間に吸込路を構成し、前記中蓋体と連結される上蓋体と、を備えており、前記吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流体用ダイヤフラムポンプによれば、部品点数が少なく、組立を容易にできる。また、騒音が小さく、かつ、開閉弁の安定性・信頼性に優れた流体用ダイヤフラムポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】流体用ダイヤフラムポンプの分解斜視図である。
【図２】流体用ダイヤフラムポンプの要部断面図である。
【図３】ダイヤフラム集合体の斜視図である。
【図４】中蓋体の背面図である。
【図５】中蓋体を下側から見た斜視図である。
【図６】中蓋体の正面図である。
【図７】中蓋体を上側から見た斜視図である。
【図８】吸入弁膜集合体の背面図である。
【図９】吸入弁膜集合体を下側から見た斜視図である。
【図１０】上蓋体の背面図である。
【図１１】上蓋体を下側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、流体用ダイヤフラムポンプの中心軸を「中心軸Ｌ」と呼ぶ。また、中心軸Ｌに沿う方向を上下方向とし、流体用ダイヤフラムポンプに対して、吐出口部が配置される側を「上側Ｌ１」と呼び、モータ１５が配置される側を「下側Ｌ２」と呼ぶ。ただし、これは、説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係る流体用ダイヤフラムポンプの、使用時における姿勢を限定するものではない。また、中心軸Ｌに直交する方向を径方向とする。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプの分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプの要部断面図である。図１に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、ケース部材１１と、揺動板１２と、モータ１５と、クランク台１３と、軸部材１４と、を備える。
【００１１】
モータ１５は上側Ｌ１に向けて延びるシャフト１５ａを有する。シャフト１５ａの上端はモータ１５から上側に向けて突出している。ケース部材１１は、揺動板１２、軸部材１４およびクランク台１３を収容する。ケース部材１１は、中心軸Ｌ方向に延びる略有底円筒状の部材であり、上側Ｌ１に向かって開口する。ケース部材１１の円筒部の上側Ｌ１の端部は、下側Ｌ２に窪むケース凹部１１ａを有する。ケース部材１１の底面の略中央には、中心軸Ｌ方向において貫通する貫通孔１１ｂを有する。ケース部材１１の下側Ｌ２の部位は、モータ１５に固定される。尚、ケース部材１１は、略有底円筒状の部材に限定されず、円筒状の部材でも良い。シャフト１５ａの上側Ｌ１の端部は、貫通孔１１ｂを通って、ケース部材１１の内部に配置される。シャフト１５ａの上側Ｌ１の端部にはクランク台１３が固定される。クランク台１３は、シャフト１５ａと共に回転する。軸部材１４は、クランク台１３に対して、中心軸Ｌから径方向において離れた位置に支持され、中心軸Ｌに向かって傾斜して支持される。揺動板１２は、軸部材１４の上側Ｌ１の端部に支持される。揺動板１２は、軸部材１４が支持される部位から径方向外方に向かって延びるダイヤフラム保持部１２ａを有する。ダイヤフラム保持部１２ａは、中心軸Ｌ方向に貫通する孔である。ダイヤフラム保持部１２ａには、後述するダイヤフラム３０の下端が保持される。揺動板１２は、モータ１５が回転することで、モータ１５の回転軸とは異なる軸部材１４を回転軸として回転する。軸部材１４の回転軸は、モータ１５の回転軸に対して傾斜している。
【００１２】
図１に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、リテーナ部材（支持部材）２と、ダイヤフラム集合体３と、中蓋体４と、吸入弁膜集合体５と、上蓋体６と、をさらに備える。図１および図２に示すように、流体用ダイヤフラムポンプは、中心軸Ｌの上から下に向かって、上蓋体６、吸入弁膜集合体５、中蓋体４、ダイヤフラム集合体３、リテーナ部材２、ケース部材１１およびモータ１５の順に配置される。
【００１３】
図１に示すように、リテーナ部材２は、上下に貫通する３つのリテーナ貫通孔２１を有する。リテーナ貫通孔２１は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。本実施形態においては、リテーナ貫通孔２１は、３つ構成されているが、これは後述するダイヤフラム３０の数と同じである。つまり、ダイヤフラム３０が４つ構成される場合には、リテーナ貫通孔２１は、４つ構成される。
【００１４】
図２に示すように、リテーナ部材２は、ダイヤフラム集合体３と揺動板１２との間に配置され、ダイヤフラム集合体３を保持するケース部材１１の上側Ｌ１の端部と連結される。
【００１５】
ダイヤフラム集合体３は、３つのダイヤフラム３０と、平板膜部３４と、３つの吐出弁膜３２と、３つのダイヤフラム駆動部３３と、を有する。ダイヤフラム集合体３は、ゴム等の弾性部材により形成された単一部材である。すなわち、ダイヤフラム３０、平板膜部３４、吐出弁膜３２およびダイヤフラム駆動部３３は、一つながりの部材として一体に連結される。つまり、ダイヤフラム集合体３は、複数の部品で構成されるものではなく、一つの部品である。
【００１６】
また、図３は、本発明の実施形態に係るダイヤフラム集合体３の斜視図である。図２および図３に示すように、ダイヤフラム３０は略椀型であり、上側Ｌ１に向けて開口する。平板膜部３４は、径方向に延び、上下に貫通する３つの貫通孔を有する。平板膜部３４に形成された３つの貫通孔は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。ダイヤフラム３０の開口端部は、それぞれ平板膜部３４に形成された３つの貫通孔を規定する平板膜部３４の内周面の下端部に接続される。すなわち、ダイヤフラム３０は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。吐出弁膜３２は、略円筒状である、３つの吐出弁膜３２のそれぞれは、平板膜部３４に形成された貫通孔を規定する平板膜部３４の内周面の上端部から上側Ｌ１に延びる。すなわち、吐出弁膜３２は、ダイヤフラム３０の開口縁部から上側Ｌ１に向かって延びる。吐出弁膜３２は、中心軸を中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。３つのダイヤフラム駆動部３３のそれぞれは、ダイヤフラム３０の下部から、下側Ｌ２に延びる。ダイヤフラム３０およびダイヤフラム駆動部３３のそれぞれは、リテーナ部材２の上側Ｌ１から、リテーナ貫通孔２１に挿通される。ダイヤフラム駆動部３３は、揺動板１２のダイヤフラム保持部１２ａに挿通されることにより支持される。すなわち、ダイヤフラム駆動部３３は、揺動板１２に取り付けられる。シャフト１５ａの回転に伴い、揺動板１２のダイヤフラム保持部１２ａが回転しながら上下運動を行う。この結果、ダイヤフラム駆動部３３は、上下に往復運動（ピストン運動）をして、ダイヤフラム３０を弾性変形させる。
【００１７】
図３に示すように、平板膜部３４は、上側Ｌ１の面（上面３４ａ）の径方向外端部に沿って、上側Ｌ１に突出する膨出条部３５を有する。膨出条部３５は、閉環状に形成されている。なお、図２に示すように、ダイヤフラム集合体３が、中蓋体４とリテーナ部材２とで挟持されることにより、膨出条部３５は、中蓋体４によって押圧され、平板膜部３４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、ポンプ外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００１８】
中蓋体４は、リテーナ部材２の上端に連結される。中蓋体４とリテーナ部材２とでダイヤフラム集合体３を挟持する。これにより、中蓋体４がダイヤフラム集合体３に密着され、ダイヤフラム３０の内部にポンプ室が構成される。中蓋体４は、樹脂部材である。上述したダイヤフラム駆動部３３が上下に往復運動することにより、ダイヤフラム駆動部３３がダイヤフラム３０の内部空間を狭くしたり広くしたりする。この結果、ポンプ室の内部空間の体積が変化する。ポンプ室の内部空間の体積が変化することで、ポンプ室の吸入および排出が行われる。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態に係る中蓋体４の背面図である。また、図５は、本発明の実施形態に係る中蓋体４を下側Ｌ２から見た斜視図である。図４および図５に示すように、中蓋体４は、短円柱状であり、略中央に上下に貫通する排出孔４６を有する。ポンプ室内の体積が小さくなることで、排出孔４６からポンプ室内の流体が上側Ｌ１に吐き出される。中蓋体４の下面から、排出孔４６の周囲から下側Ｌ２に向かって３つの支柱部４６ａが突出している。支柱部４６ａの下端のそれぞれは、中心軸Ｌ方向において排出孔４６と重なる位置で連結される。なお、支柱部４６ａは２つ以上であればよい。図２に示すように、支柱部４６ａの下端は、ダイヤフラム集合体３と接触する。排出孔４６から流体が排出されるのを阻害することなく、ダイヤフラム集合体３のリテーナ部材２からの浮きを防止する支柱部４６ａを設けることができる。
【００２０】
また、図６は、本発明の実施形態に係る中蓋体４の正面図である。図７は、本発明の実施形態に係る中蓋体４を上側Ｌ１から見た斜視図である。中蓋体４は、３つの円環状凹溝４４と、３つの窪み部４９と、を有する。円環状凹溝４４および窪み部４９は、中蓋体４の上側Ｌ１の面（上面４ａ）に配置され、下側Ｌ２に向かって窪む。円環状凹溝４４および窪み部４９は、中心軸Ｌを中心として周方向に略等間隔、つまり、周方向に１２０度間隔で配置される。また、円環状凹溝４４のそれぞれは、窪み部４９の対応するそれぞれと、同軸上に配置され、かつ、窪み部４９は、円環状凹溝４４よりも内側に配置される。円環状凹溝４４の底面には上下に貫通する貫孔４８を、それぞれ３つ有する。なお、貫孔４８は、少なくとも１つあればよい。そして、中蓋体４に形成された貫孔４８は、ポンプ室の内部と外部とを連通する。
【００２１】
中蓋体４の下面は、下側Ｌ２に向かって突出する円筒状の３つの吐出弁座部４５を有する。貫孔４８は、吐出弁座部４５の底板部に位置している。すなわち、当該底板部の上面の一部を、円環状凹溝４４の底面が構成している。中蓋体４の下面は、各吐出弁座部４５の周囲に配置される。更に、中蓋体４は、中蓋体４の径方向外方の領域の下面から下側Ｌ２に向けて突出し、平板膜部３４の上面３４ａに接触する中蓋仕切壁部４０ａを有する。そして、中蓋仕切壁部４０ａの内周面で囲まれた隙間は、排出路４９と規定される。排出路４９は、排出孔４６と連通する。また、吐出弁膜３２は、吐出弁座部４５の外周面に対して密着分離自在に接触する。ポンプ室の体積が小さくなることで、ポンプ室内の流体は、吐出弁座部４５と吐出弁膜３２とを分離し、その隙間から排出路４９へと排出される。
【００２２】
円環状凹溝４４の内周面と窪み部４９の外周面との間の部位４２（以下、吸入弁座部４２という。）は、略円筒状である。中蓋体４は吸入弁座部４２を３つ有する。吸入弁座部４２は、貫孔４８近傍から上側Ｌ１に向かって突出する。すなわち、吸入弁座部４２は、吐出弁座部４５の底板部の上面から上側Ｌ１に向かって突出する。吐出弁座部４５の底板部の下面は、吸入弁座部４２の略中央と中心軸Ｌ方向に重なる位置に、上側Ｌ１に向かって窪む凹部４１を有する。中蓋体４は樹脂で形成されている。よって、凹部４１を設けることで、射出成型時のヒケを防止し、吐出弁座部４５に対する吸入弁座部４２の倒れを防止する。また、吐出弁座部４５の内側に吸入弁座部４２を配置することで、流体用ダイヤフラムポンプの軸方向の高さを小さくすることができる。
【００２３】
吸入弁座部４２の外周面は、上側Ｌ１に向かって先細りするテーパ面４２ａを有する。さらに、吸入弁座部４２の外周面は、上下に延びる縦溝４２ｂが配置される。縦溝４２ｂは、吸入弁座部４２の外周面の中間部から上側Ｌ１に向かって延びる。吸入弁座部４２の周方向において、縦溝４２ｂと貫孔４８とが略同一の位置に配置される。中間部よりも下側Ｌ２におけるテーパ面４２ａは、中間部よりも上側Ｌ１におけるテーパ面４２ａに比べて、中心軸Ｌに対する傾斜が緩い。上述した、縦溝４２ｂの下端は、中間部近傍に配置される。また、後述する吸入弁膜の内周面の下端は、縦溝４２ｂの下端よりも下側まで延び、中間部よりも下側まで延びている。
【００２４】
図２に示すように、吸入弁膜集合体５は、中蓋体４の上側Ｌ１に配置される。図８は本実施形態に係る吸入弁膜集合体５の背面図である。また、図９は、本実施形態に係る吸入弁膜集合体５を下側から見た斜視図である。図８および図９に示すように、吸入弁膜集合体５は、平板部（平膜部）５４と、吐出孔５６と、３つの吸入孔５１と、３つの吸入弁膜５２と、を有する。吸入弁膜集合体５は、ゴム等の弾性部材により形成された単一部材である。すなわち、平板部５４、吐出孔５６、吸入孔５１および吸入弁膜５２は、一体に連結される。
【００２５】
吸入弁膜５２は、円環状凹溝４４の溝内部に挿入される。吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２の外周面に対して密着分離自在に接触する。従来のような傘状の吸入用弁体を採用した場合、傘状弁体が弁座部に密着する際に、弁の叩き音が発生していた。本実施形態に係る流体用ダイヤフラムポンプでは、弁膜（吸入弁膜５２や吐出弁膜３２）が弁座部（吸入弁座部４２や吐出弁座部４５）に密着する音が静かであり、低騒音の流体用ダイヤフラムポンプを得ることができる。
【００２６】
また、前述したように、吸入弁座部４２の外周面は、上側Ｌ１に向かって先細りするテーパ面４２ａが形成されることで、吸入弁膜５２の下端開口に吸入弁座を挿入し易くなる。その結果、組立作業の作業性が向上し、組立が容易になる。また、テーパ面４２ａと吸入弁膜５２との間に空間を構成することができる。このため、ポンプ作動時には、流体がテーパ面４２ａと吸入弁膜５２との間に介在される。ポンプ室内部の体積が大きくなることにより、ポンプ室内部の圧力が低下する。次に、貫孔４８および吸入弁膜５２の外周面の圧力が低下する。吸入弁膜５２の内と外との圧力差が生じ、吸入弁膜５２に対して吸入弁座部４２から離れる方向に力が作用する。これにより、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２との間から貫孔を通じてポンプ室内部に流体が吸入される。
【００２７】
また、前述したように、縦溝４２ｂが、吸入弁座部４２の外周面に配置されるため、吸入弁膜５２の径方向外方に存在する流体の圧力が低下した際に、縦溝４２ｂ内の流体と吸入弁膜５２の径方向外方に存在する流体との圧力差が生じ易い。このため、吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２から離れ易くなり、流体の案内が円滑に行える。よって、ダイヤフラムポンプ動作時のモータ消費電力を低減することができる。
【００２８】
また、前述したように、縦溝４２ｂと貫孔４８とが略同一の位置に配置されることで、溝を流れた流体が、吸入弁膜５２が吸入弁座部４２から離れて直ぐに、貫孔４８を通じてポンプ室内に吸入される。
【００２９】
平板部５４は、径方向に延びる平板状の部位である。平板部５４は、上下に貫通する吐出孔５６および３つの吸入孔５１を有する。平板部５４の下面は、吐出孔５６の周囲にて中蓋体４と密着する環状領域を有する。吐出孔５６は、平板部５４の略中央に配置され、排出孔４６と上下方向において重なる。平板部５４は、吐出孔５６を規定する吸入弁膜集合体５の内周面から、吐出孔５６の内方に向かって延びる排出弁５５を有する。排出弁５５は、中心軸Ｌから見て、中蓋体４の排出孔４６を覆う。これにより、後述する吐出路６６から流体が逆流を防止する弁を吸入弁膜集合体５と一体で構成できる。これにより、部品点数の増加を防止できる。
【００３０】
吸入孔５１は、吐出孔５６よりも径方向外側、かつ、中心軸を中心として周方向に略等間隔で配置される。つまり、吸入孔５１は、周方向に１２０度間隔で配置される。吐出孔５６は、上下方向において排出孔４６と重なる。３つの吸入弁膜５２は略円筒状であり、それぞれ吸入孔５１を規定する平板部５４の内周面の下端部から、下側Ｌ２に延びる。すなわち、吸入弁膜５２は、平板部５４の下側Ｌ２の面（下面５４ｂ）から、下側Ｌ２に延びる。吸入弁膜５２は、吸入弁座部４２の外周面に対して密着分離自在に接触する。
【００３１】
図８および図９に示すように、吸入弁膜集合体５の平板部５４は、下面５４ｂに、吸入弁膜５２がそれぞれ略同軸上に配置され、上側Ｌ1に向かって窪む位置決め凹部５３を有している。位置決め凹部５３は略環状である。位置決め凹部５３のそれぞれは、吸入弁膜５２よりも径方向外側に配置される。
【００３２】
また、平板部５４は、下面５４ｂの径方向外端部に沿って、下側Ｌ２に突出する凸条部５９を有する。凸条部５９は、閉環状に形成されている。なお、図２に示すように、吸入弁膜集合体５が、中蓋体４と上蓋体６とで挟持されることにより、凸条部５９は、中蓋体４によって押圧され、平板膜部３４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、ポンプ外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００３３】
図１に示すように、平板部５４は、上面５４ａの端部に沿って、上側Ｌ１に突出する突条部５８を有する。
【００３４】
突条部５８は、外側突条部５８ａと、内側突条部５８ｂと、により構成される。外側突条部５８ａは、平板部５４の上面５４ａの径方向外端部に沿って、上側Ｌ１に突出する。内側突条部５８ｂは、平板部５４の上面５４ａの径方向内端縁に沿って、上側Ｌ１に突出する。なお、図２に示すように、吸入弁膜集合体５が、中蓋体４と上蓋体６とで挟持されることにより、突条部５８（５８ａ，５８ｂ）は、上蓋体６によって押圧され、平板部５４と略同一の厚みに弾性変形される。これにより、吸入経路に対する排出経路の気密性および外部に対するポンプ内部の気密性を保つことができる。
【００３５】
図１０は本実施形態に係る上蓋体６の背面図である。また、図１１は、本実施形態に係る上蓋体６を下側から見た斜視図である。図１１に示すように、上蓋体６は、吸入弁膜集合体５の上側Ｌ１に配置される。上蓋体６は、中蓋体４と連結される。上蓋体６と中蓋体４とで吸入弁膜集合体５を挟持する。
【００３６】
図２に示すように、上蓋体６は、吸入口部６０と、吐出口部６５と、を有する。上蓋体６は、径方向に延びる。上蓋体６は、略中央に上下に貫通する貫通孔と、当該貫通孔を規定する面の上端部から上側Ｌ１に延びる略円筒状の吐出口部６５と、を有する。上蓋体６の略中央に形成された貫通孔および吐出口部６５の内周面により、吐出路６６が構成される。吐出路６６は、上蓋体６を上下方向に貫通する。上蓋体６は、略中央に形成された貫通孔よりも径方向外側に、上下に貫通する貫通孔と、当該貫通孔を規定する面の上端部から上側Ｌ１に延びる略円筒状の吸入口部６０と、をさらに有する。上蓋体６の略中央に形成された貫通孔よりも径方向外側に形成された貫通孔および吸入口部６０の内周面により、吸入路６１が構成される。吸入口部６０および吐出口部６５は、略円筒状である。
【００３７】
上蓋体６の下面は、吐出路６６の周囲にて下側Ｌ２に向けて突出し、吸入弁膜５２の内周面側の領域と吐出路６６とを区切る円環状の区切壁部６７を有する。また、上蓋体６の下面は、吸入弁膜５２よりも径方向外側に配置され、下側Ｌ２に向けて突出し、平板部５４の上面に接触する外部仕切壁部６１ｂを有する。そして、外部仕切壁６１ｂと区切壁部６７との間に吸込路６２が構成される。
【００３８】
上蓋体６の下面は、下側Ｌ２に向かって突出する３つの円弧壁部６８ａからなる３つの支持壁部郡６８を有する。なお、円弧壁部６８ａは、少なくとも１つあればよい。より具体的には、外部仕切壁部６１ｂ、区切壁部６７および支持壁部郡６８の下端が平板部５４を下側Ｌ２に向かって押圧する。支持壁部郡６８の下端が平板部５４を下方に向けて押圧しているため、平板部５４が中蓋体４から浮くのを防止することができる。そして、上蓋体６と中蓋体４とで吸入弁膜集合体５を挟持する。支持壁部郡６８は、吸入弁膜５２のそれぞれと略同軸上に配置され、吸入弁膜５２の周囲を囲んでいる。吸入弁膜５２のそれぞれの、中心軸Ｌ１に最も近い円弧壁部６８ａは、区切壁部６７と一体となっている。１つの支持壁部郡６８が複数の円弧壁部６８ａで構成されることで、隣り合う円弧壁部６８ａ同士の間から、吸入路６１から吸入された流体を吸入弁膜５２の内側に円滑に案内することができる。
【００３９】
上述した本発明の流体用ダイヤフラムポンプの作用について説明する。ポンプ室は、中蓋体４がダイヤフラム集合体３に密着されることによって構成される。また、リテーナ部材２より上側Ｌ１に、吸入路６１、吸込路６２、吸入孔５１、円環状凹溝４４、貫孔４８、から成る吸入流路が形成されると共に、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２とから成る吸入弁が吸入流路に介設される。また、リテーナ部材２より上側Ｌ１に、吐出路６６、吐出孔５６、排出孔４６、排出路４９、から成る吐出流路が形成されると共に、吐出弁膜３２と吐出弁座部４５とから成る吐出弁が形成される。また、３つの円環状凹溝４４は互いに連通しておらず、吸入弁を介して吸込路６２と連通可能である。また、円環状凹溝４４は、貫孔４８を介して対応するポンプ室と連通している。また、揺動板１２、クランク台１３、軸部材１４、モータ１５は、出力軸１５ａの回転により揺動板１２が揺動し、ダイヤフラム駆動部３３を往復運動させる。
【００４０】
ここで、吸入弁膜集合体５と中蓋体４を重ね合わせる際に、吸入弁膜５２の内周面を吸入弁座部４２の外周面に沿わせつつ差し込むことで、円環状凹溝４４に吸入弁膜５２を容易かつスムーズに収納させる。そして、位置決め凹部５３に中蓋体４の位置決め凸部４３が差し込まれる（嵌入される）ことで、吸入弁膜５２と吸入弁座部４２を同心状に配設すると共に、吸入弁膜５２の内周面と吸入弁座部４２の外周面を密着させ、吸入弁を構成する。また、吸入弁膜５２と吐出弁膜３２を同心状に配設する。つまり、吸入弁膜集合体５と中蓋体４が適切に位置決めされ組み立てられる。
【００４１】
また、吸入弁膜集合体５の凸条部５９が中蓋体４の上面４ａに圧縮され密着すると共に突条部５８が上蓋体１の下面に圧縮され密着し、ダイヤフラム集合体３の膨出条部３５が中蓋体４の下面に圧縮され密着して、外部（大気側）と、ケース部材１１、リテーナ部材２、ダイヤフラム集合体３、中蓋体４、吸入弁膜集合体５および上蓋体６を組み合わせて構成された内部空間と、を密封状に区画すると共に、当該内部空間を低圧側（吸入流路）と高圧側（吐出流路）とを密封状に区画する。
【００４２】
モータ１５を駆動すると揺動板１２が回転揺動する。揺動板１２の揺動に伴って、ダイヤフラム駆動部３３が往復運動をする。そして、ポンプ室が圧縮状態から膨張した場合は、ポンプ室内が負圧となって、負圧によって引き寄せられる流体が吸入弁膜５２を吸入弁座部４２から拡径状に分離（離間）させ、吸込路６２とポンプ室とを開通状態にする。負圧作用により流体は吸入流路を流れポンプ室に流入する。
また、吐出弁膜３２は、負圧により吐出弁座部４５に吸い寄せられ圧接（密着）する。排出路４９からポンプ室への流体の浸入を防止する。
【００４３】
次に、ダイヤフラム駆動部３３の往復運動にて、ポンプ室が圧縮した場合は、ポンプ室内の流体が、吐出弁膜３２を、押圧して吐出弁座部４５から拡径状に離間（分離）させ、排出路４９とポンプ室とが開通状態となりポンプ室内の流体が吐出路６６から排出される。また、ポンプ室の圧縮により、円環状凹溝４４の流体が、吸入弁膜５２を吸入弁座部４２に圧接させる。吸入弁は吸入流路を遮断状態とし流体が吸込路６２へ流出するのを防止する。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は限定されるものではなく、相互に矛盾しない限り適宜様々な変更が可能である。ダイヤフラム３０、吐出弁膜３２、ダイヤフラム駆動部３３および平板膜部３４に形成された貫通孔は必ずしも３つでなくてもよく、複数であれば良い。また、リテーナ貫通孔２１も同様である。
【００４５】
また、吸入弁座部４２、円環状凹溝４４、吐出弁座部４５および窪み部４９は必ずしも３つでなくてもよく、複数であれば良い。
【００４６】
また、吸入孔５１および吸入弁座部５２は必ずしも３つでなくてもよく、複数であればいい。また、支持壁部郡６８も同様である。
また、吐出弁膜３２、吐出弁座部４５は、実施形態の形状に限定されること無い。ポンプ室の体積が変化することで、ポンプ室内の流体が吐出弁、吸入弁を通じて吐出、吸入することができるダイヤフラム３０であれば、どのような構成でも良い。
【符号の説明】
【００４７】
２ リテーナ部材
３ ダイヤフラム集合体
４ 中蓋体
５ 吸入弁膜集合体
６ 上蓋体
１１ ケース部材
１２ 揺動板
１３ クランク台
１４ 軸部材
１５ モータ
３０ ダイヤフラム
３２ 吐出弁膜
３３ ダイヤフラム駆動部
３４ 平板膜部
４２ 吸入弁座部
４５ 吐出弁座部
４６ 排出孔
４９ 排出路
５１ 吸入孔
５２ 吸入弁膜
５４ 平板部
５５ 排出弁
５６ 吐出孔
６１ 吸入路
６２ 吸込路
６６ 吐出路
Ｌ１ 上側
Ｌ２ 下側
１５ａ シャフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用ダイヤフラムポンプは、
中心軸方向上側に向けてシャフトが突出するモータと、
前記シャフトと共に回転するクランク台と、
前記クランク台に対して、前記中心軸から径方向において離れた位置に支持され、前記中心軸に向かって傾斜して支持される軸部材と、
前記軸部材の上端に支持される揺動板と、
上側に向けて開口し、前記揺動板に固定された複数のダイヤフラムが、前記中心軸を中心として配置され、一体で連結するダイヤフラム集合体と、
前記揺動板を収容し、前記モータに連結される円筒状のケース部材と、
前記ダイヤフラム集合体と前記揺動板の間に配置され、前記ダイヤフラム集合体を保持し、前記ケース部材に連結されるリテーナ部材と、
前記リテーナ部材に連結され、前記ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、前記ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、前記ポンプ室の容積が小さくなることで、前記ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔と、前記貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有する中蓋体と、
前記中蓋体の上側に配置され、前記吸入弁座部の外周面に対して密着分離自在に接触する複数の円筒状の吸入弁膜と、前記排出孔と前記中心軸方向において重なる吐出孔を有し、前記吐出孔の周囲にて前記中蓋体と密着する環状領域を有し、前記吸入弁膜と一体状で連結される平板部と、を有する吸入弁膜集合体と、
前記吸入弁膜集合体の上側に配置され、前記中心軸方向に貫通する吐出路と、前記吐出路の周囲において下側に向けて突出し、前記吸入弁膜の内周面側の領域と前記吐出路とを区切る円環状の区切壁部と、前記中心軸に貫通する吸入路と、前記吸入弁膜よりも径方向外方に配置され、下側に向けて突出し、前記平板部の上面に接触する外部仕切壁部を有し、前記外部仕切壁と前記区切壁部との間に吸込路を構成し、前記中蓋体と連結される上蓋体と、
を備えており、
前記吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【請求項２】
請求項１に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吸入弁座部の外周面に、前記中心軸方向に延びる縦溝が配置されている。
【請求項３】
請求項２に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吸入弁座部の周方向において、前記縦溝と前記貫孔とが同じ位置に配置される。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出孔の内周面から、前記吐出孔の内方に向かって延び、前記中心軸から見て前記排出孔を覆う排出弁を有する。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記中蓋体から下側に向けて突出する円筒状の吐出弁座部と、
前記ダイヤフラムの開口縁部から上側に向かって延びる円筒状の吐出弁膜と、
を有しており、
前記吐出弁座部の底板部に前記貫孔が位置しており、前記吐出弁座部の外周面に対して前記吐出弁膜が密着分離自在に接触している。
【請求項６】
請求項５に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出弁座部の底板部の上面から前記吸入弁座部が上側に向かって突設されている。
【請求項７】
請求項６に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出弁座部の底板部の下面に、前記吸入弁座部の中央と前記中心軸方向に重なる位置に上側に向かって窪む凹部を有する。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記中蓋体の下面において、前記排出孔の周囲から複数の支柱部が下側に向かって突設されており、前記支柱部の下端のそれぞれは、前記中心軸方向において前記排出孔と重なる位置において連結されており、前記支柱部の下端は、前記ダイヤフラム集合体と接触する。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記上蓋体から下側に向けて突出する複数の円弧状の支持壁部郡を有しており、前記支持壁部郡の下端が前記平板部を下方に向けて押圧している。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記複数の支持壁部郡は、前記吸入弁膜の周囲を囲んでおり、前記中心軸に最も近い前記支持壁部は、前記区切壁部と一体となっている。
【請求項１】
流体用ダイヤフラムポンプは、
中心軸方向上側に向けてシャフトが突出するモータと、
前記シャフトと共に回転するクランク台と、
前記クランク台に対して、前記中心軸から径方向において離れた位置に支持され、前記中心軸に向かって傾斜して支持される軸部材と、
前記軸部材の上端に支持される揺動板と、
上側に向けて開口し、前記揺動板に固定された複数のダイヤフラムが、前記中心軸を中心として配置され、一体で連結するダイヤフラム集合体と、
前記揺動板を収容し、前記モータに連結される円筒状のケース部材と、
前記ダイヤフラム集合体と前記揺動板の間に配置され、前記ダイヤフラム集合体を保持し、前記ケース部材に連結されるリテーナ部材と、
前記リテーナ部材に連結され、前記ダイヤフラムが密着されることによってポンプ室が構成され、前記ポンプ室の外部から連通可能な貫孔と、前記ポンプ室の容積が小さくなることで、前記ポンプ室内の流体が上側に吐き出される排出孔と、前記貫孔近傍から上側に向かって突出する円筒状の吸入弁座部と、を有する中蓋体と、
前記中蓋体の上側に配置され、前記吸入弁座部の外周面に対して密着分離自在に接触する複数の円筒状の吸入弁膜と、前記排出孔と前記中心軸方向において重なる吐出孔を有し、前記吐出孔の周囲にて前記中蓋体と密着する環状領域を有し、前記吸入弁膜と一体状で連結される平板部と、を有する吸入弁膜集合体と、
前記吸入弁膜集合体の上側に配置され、前記中心軸方向に貫通する吐出路と、前記吐出路の周囲において下側に向けて突出し、前記吸入弁膜の内周面側の領域と前記吐出路とを区切る円環状の区切壁部と、前記中心軸に貫通する吸入路と、前記吸入弁膜よりも径方向外方に配置され、下側に向けて突出し、前記平板部の上面に接触する外部仕切壁部を有し、前記外部仕切壁と前記区切壁部との間に吸込路を構成し、前記中蓋体と連結される上蓋体と、
を備えており、
前記吸入弁座部の外周面が上側に向かって先細りするテーパ面を有している。
【請求項２】
請求項１に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吸入弁座部の外周面に、前記中心軸方向に延びる縦溝が配置されている。
【請求項３】
請求項２に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吸入弁座部の周方向において、前記縦溝と前記貫孔とが同じ位置に配置される。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出孔の内周面から、前記吐出孔の内方に向かって延び、前記中心軸から見て前記排出孔を覆う排出弁を有する。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記中蓋体から下側に向けて突出する円筒状の吐出弁座部と、
前記ダイヤフラムの開口縁部から上側に向かって延びる円筒状の吐出弁膜と、
を有しており、
前記吐出弁座部の底板部に前記貫孔が位置しており、前記吐出弁座部の外周面に対して前記吐出弁膜が密着分離自在に接触している。
【請求項６】
請求項５に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出弁座部の底板部の上面から前記吸入弁座部が上側に向かって突設されている。
【請求項７】
請求項６に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記吐出弁座部の底板部の下面に、前記吸入弁座部の中央と前記中心軸方向に重なる位置に上側に向かって窪む凹部を有する。
【請求項８】
請求項５から７のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記中蓋体の下面において、前記排出孔の周囲から複数の支柱部が下側に向かって突設されており、前記支柱部の下端のそれぞれは、前記中心軸方向において前記排出孔と重なる位置において連結されており、前記支柱部の下端は、前記ダイヤフラム集合体と接触する。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記上蓋体から下側に向けて突出する複数の円弧状の支持壁部郡を有しており、前記支持壁部郡の下端が前記平板部を下方に向けて押圧している。
【請求項１０】
請求項９に記載の流体用ダイヤフラムポンプは、
前記複数の支持壁部郡は、前記吸入弁膜の周囲を囲んでおり、前記中心軸に最も近い前記支持壁部は、前記区切壁部と一体となっている。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２３４７（Ｐ２０１３−２３４７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３７０５（Ｐ２０１１−１３３７０５）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（５９３０５７２６３）多田プラスチック工業株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（５９３０５７２６３）多田プラスチック工業株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]