JP2012188983A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイヤフラムポンプにおいて、小型化、高出力化および省電力化を図る。
【解決手段】 ダイヤフラムポンプ１は、二つのポンプヘッド２，３とこれを駆動する一つのモータ４とからなる。モータ４の上下には、モータ４を駆動することにより同時に回転する二本の出力軸５ａ，５ｂが互いに反対方向に突出している。各ポンプヘッド２，３のクランク台１２，１２のそれぞれは、各出力軸５ａ，５ｂの回転と一体的に回転し、吸入口２７ａからエアーがポンプ室２２に吸入され、吐出口２６ａからエアーが吐出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用シート等に流体を供給するダイヤフラムポンプに関するものである。

従来のダイヤフラムポンプとしては、ダイヤフラムによって形成され拡縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０５６４６５号公報（段落〔０００３〕〜〔０００６〕、図５および図６）

この種のダイヤフラムポンプにおいて、近年、特に求められているものは小型化と高出力化である。ダイヤフラムポンプの性能は、ダイヤフラムの容積とモータの回転数とに依存される。高出力化を達成するためにモータの回転数を上げるとモータの耐久性が低下し、騒音も大きくなるため自ずと限界がある。このため、高出力化するには、ダイヤフラムの容積を大きくする必要があるが、この場合ポンプの外形が大きくなり、ポンプを収納するためのスペースが大きくなるというだけでなく消費電力が増大するという問題があった。

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、小型化、高出力化および省電力化を図ることにある。

この目的を達成するために、本発明は、モータの出力軸と一体的に回転するクランク台と、ダイヤフラムによって形成され前記クランク台の回転にともなって拡縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出弁体とを備えたポンプヘッドを二つ設け、前記モータの出力軸が互いに反対方向へ突出され、各出力軸と前記二つのポンプヘッドのそれぞれのクランク台とが一体的に回転するものである。

本発明は、前記発明において、前記クランク台が軸受によって前記モータが取り付けられる取付台に回転自在に支持されているものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記クランク台に前記モータの出力軸が嵌合する軸孔が設けられ、出力軸は軸孔に対して軸線方向に摺動自在で回転方向に空回りが規制されているものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記二つのポンプヘッドの各吐出通路を一つの加圧対象物に接続したものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記二つのポンプヘッドの各吸入通路を一つの減圧対象物に接続したものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、一方のポンプヘッドの吐出通路を加圧対象物に接続し、他方のポンプヘッドの吸入通路を減圧対象物に接続したものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、一方のポンプヘッドの吐出通路を他方のポンプヘッドの吸入通路に接続し、この他方のポンプヘッドの吐出通路を加圧対象物に接続したものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、減圧対象物を一方のポンプヘッドの吸入通路に接続し、この一方のポンプヘッドの吐出通路を他方のポンプヘッドの吸入通路に接続したものである。

本発明によれば、一つのモータによって二つのポンプヘッドを稼動することができるため、小型化、高出力化、省電力化および耐久性を向上させることが可能になる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、一つのモータによって、加圧対象物に対する加圧と減圧対象物に対する減圧とを同時に行うことができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、同じ出力のモータと比較して供給する流体の流量を増加させることができる。

前記発明のうちの一つの発明によれば、同じ出力のモータと比較して供給する流体の圧力を増加させることができる。

本発明に係るダイヤフラムポンプの断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、要部を拡大して示す斜視図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、要部を拡大して示す断面図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプにおいて、モータの出力軸とクランク台の軸孔との嵌合構造を説明するために拡大して示す斜視図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第１の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第２の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第３の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第４の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第５の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第６の使用例を説明するための模式図である。 本発明に係るダイヤフラムポンプの第７の使用例を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１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、下の方向とは必ずしも一致するものではない。

図１に全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは、二つのポンプヘッド２，３と、これらポンプヘッド２，３を駆動する一つのモータ４とからなる。二つのポンプヘッド２，３は、互いに反対方向を指向するように、モータ４の筺体の上部および下部のそれぞれに各ケース１１，１１の底部が取り付けられている。モータ４は、一本の回転軸５がモータ４内の上下に設けられた二つの軸受６，６によって回転自在に支持され、この回転軸５がモータ４を貫通するように筺体の両端から互いに反対方向に突出して二本の出力軸５ａ，５ｂを形成する両軸タイプであって、駆動されることにより出力軸５ａ，５ｂが同時に回転する。出力軸５ａ，５ｂは、図４に示すように断面がＤ字状に形成され、いわゆるＤカット処理が施されている（出力軸５ｂは図示を省略）。

二つのポンプヘッド２，３は共に同一部材によって同一の構成を有しているので、二つのポンプヘッド２，３を構成する同一部材については同じ符号を付し、ここでは、一方のポンプヘッド２のみを詳細に説明し、他方のポンプヘッド３については詳細な説明は省略し、必要に応じて適宜説明する。

ポンプヘッド２は平面視四角形の底部を有する略有底筒状に形成された取付台としてのケース１１を備えており、モータ４の出力軸５ａがケース１１の底部に設けた穴からケース１１内に臨んでいる。１２は略角柱状に形成されたクランク台であって、図２に示すように中央部にモータ４の出力軸５ａが嵌合される断面Ｄ字状に形成された非貫通穴の軸穴１２ａが設けられている。このクランク台１２は、軸穴１２ａの周りに突設した円柱部１２ｂが玉軸受１３を介してケース１１の底部に立設した軸受座１１ａに回転自在に支持されている。また、クランク台１２の出力軸５ａが軸着された中心部から偏心した位置には、駆動軸１４の下部が出力軸５ａに対して傾斜した状態で固定されている。

駆動軸１４の上部は、駆動体１５の中央部に設けられた非貫通孔内に嵌挿されており、駆動体１５はこの駆動軸１４に回転自在に枢支されている。この駆動体１５には、非貫通孔と略直交するように平面視において円周方向に等角度おいて中心から放射状に延設された四個の駆動子１６が一体に形成され、これら駆動子１６は中心から先端に向かっていずれも同じ角度だけ下方に傾斜している。

１８は下方が開口され平面視四角形の上板を有する有底筒状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、ケース１１の上部開口端に載置される。１９は平面視において円周方向に互いに９０°の間隔をおいて四つのダイヤフラム部１９ａが形成されたダイヤフラムであって、各ダイヤフラム部１９ａにはピストン部１９ｂが一体に形成されている。このダイヤフラム１９は、各ダイヤフラム部１９ａがダイヤフラムホルダー１８の上板に形成された四つのダイヤフラム部保持孔に挿入され、ピストン部１９ｂの下部が駆動体１５の各駆動子１６の先端部に取り付けられる。

２０は略平板状に形成されたバルブホルダーであって、略中央部には後述する各ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路２０ａが設けられており、この吐出通路２０ａの周りに各ポンプ室内に流体を吸入する吸入通路２０ｂが設けられている。また、バルブホルダー２０の表面側の中央部には凸部２０ｃが立設されている。

このバルブホルダー２０は、ダイヤフラムホルダー１８とともにダイヤフラム１９を挟持しており、このバルブホルダー２０と各ダイヤフラム部１９ａとによって四つのポンプ室２２が形成される。２３はバルブホルダー２０の凸部２０ｃに取り付けられ吐出通路２０ａを開閉し、閉じることにより吐出通路２０ａからポンプ室２２への流体の逆流を規制する吐出用弁体である。２４は吸入通路２０ｂを開閉し、閉じることによりポンプ室２２から吸入通路２０ｂへの流体の逆流を規制する吸入用弁体である。

２５は平面視四角形の蓋体であって、バルブホルダー２０を覆うようにバルブホルダー２０に載置され、載置されることによりこの蓋体２５に設けられた平面視四角形の隔壁２５ａによって、吐出通路２０ａと連通される吐出空間２５ｂおよび吸入通路２０ｂと連通される吸入空間２５ｃが形成される。このとき、蓋体２５に設けられた係合部２５ｄが吐出用弁体２３に係合し、吐出用弁体２３の凸部２０ｃからの脱落を規制する。

また、蓋体２５の表面の中央部には、吐出通路２０ａから吐出空間２５ａに吐出された流体を外部に吐出する吐出口２６ａを有する吐出筒部２６が立設されている。また、蓋体２５の表面の吐出円筒部２６に隣接した部位には、外部から吸入空間２５ｃ内に流体を吸入する吸入口２７ａを有する吸入筒部２７が立設されている。これらケース１１、ダイヤフラムホルダー１８、バルブホルダー２０および蓋体２５は、積載状態でばね２８によって一体化されている。２９はモータ４の電源端子であって、他方のポンプヘッド３のケース１１内に収容されており、図示を省略したケーブルがダイヤフラムポンプ１の外部に導出されている。

このような構成において、モータ４を駆動し出力軸５ａ，５ｂを回転させ、二つのポンプヘッド２，３の各クランク台１２を出力軸５ａ，５ｂと一体的に回転させると、駆動軸１４が出力軸５ａ，５ｂの周りを傾斜方向を変えるようにして偏心回転する。したがって、駆動体１５の四つの駆動子１６が順次上下に揺動し、ダイヤフラム１９の四つのダイヤフラム部１９ａも順次上下動する。このダイヤフラム部１９ａの上下動は、モータ４を挟んで二つのポンプヘッド２，３内で行われるので、軸受６，６に対する軸方向の荷重の加わり方が安定しない状態となり、ダイヤフラムポンプのサイズや求められる性能によっては、軸受６，６に余計な負荷がかかり、軸受６，６の摩耗が促進されるおそれがある。

本実施例においては、上述したように、玉軸受１３によってクランク台１２を支持することにより、軸受６，６に対する軸方向への荷重が直接かからないようにしたので、軸受６の耐久性を向上させることができる。また、出力軸５ａ，５ｂをＤカット処理を施したことにより、クランク台１２の軸孔１２ａに対して、出力軸５ａ，５ｂが軸方向に移動可能になる。このため、クランク台に出力軸を固定した場合と比較して、軸受６に対する軸方向へかかる荷重が軽減されるため、軸受６の耐久性を向上させることができる。

この四つのダイヤフラム部１９ａが順次上下動することにより、四つのポンプ室２２も順次拡張するので、拡張したポンプ室２２が負圧状態になり、吸入口２７ａから吸入空間２５ｃを経て吸入通路２０ｂを通った流体がポンプ室２２内に吸入される。モータ４の出力軸５ａ，５ｂがさらに回転すると、拡張したポンプ室２２のダイヤフラム部１９ａが上方に移動しポンプ室２２が収縮するので、ポンプ室２２内の流体の圧力が上昇し、ポンプ室２２内の流体は吐出通路２０ａを通って吐出空間２５ｂに吐出される。ポンプ室２２の拡張・収縮動作は各ポンプ室２２において順次連続して行われるので、各吐出通路２０ａから吐出された流体は、吐出空間２５ｂによって集められて一つの吐出口２６ａから連続して吐出される。

次に、図５〜図１１を用いて、このように構成されたダイヤフラムポンプ１の使用方法について説明する。先ず、図５を用いて、第１の使用例について説明する。この第１の使用例では、第１の加圧対象物３１Ａにエアーチューブ３２を介して、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吐出口２６ａを接続するとともに、吸入口２７ａを大気に開放する。同時に、第２の加圧対象物３１Ｂにエアーチューブ３３を介して、ダイヤフラムポンプ１の他方のポンプヘッド３の吐出口２６ａを接続するとともに、吸入口２７ａを大気に開放する。

この状態で、モータ４を駆動すると、一方のポンプヘッド２から第１の加圧対象物３１Ａにエアーが供給されるとともに、他方のポンプヘッド３から第２の加圧対象物３１Ｂにエアーが供給される。この場合、ポンプヘッド２，３は共に加圧用ポンプとして機能し、一台のダイヤフラムポンプ１によって二つの加圧対象物３１Ａ，３１Ｂに同時に加圧することが可能になる。

次に、図６を用いて、第２の使用例について説明する。この第２の使用例では、加圧対象物３１にエアーチューブ３２を介して、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吐出口２６ａを接続するとともに、吸入口２７ａを大気に開放する。同時に、同じ加圧対象物３１にエアーチューブ３３を介して、ダイヤフラムポンプ１の他方のポンプヘッド３の吐出口２６ａを接続するとともに、吸入口２７ａを大気に開放する。

この状態で、モータ４を駆動すると、一方のポンプヘッド２から加圧対象物３１にエアーが供給されるとともに、他方のポンプヘッド３から同じ加圧対象物３１にエアーが供給される。この場合、ポンプヘッド２，３は共に加圧用ポンプとして機能し、一台のダイヤフラムポンプ１によって一つの加圧対象物３１に二台分の流量のエアーを供給することが可能になる。

次に、図７を用いて、第３の使用例について説明する。この第３の使用例では、第１の減圧対象物３５Ａにエアーチューブ３２を介して、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吸入口２７ａを接続するとともに、吐出口２６ａを大気に開放する。同時に、第２の加圧対象物３５Ｂにエアーチューブ３３を介して、ダイヤフラムポンプ１の他方のポンプヘッド３の吸入口２７ａを接続するとともに、吐出口２６ａを大気に開放する。

この状態で、モータ４を駆動すると、第１の加圧対象物３１Ａから一方のポンプヘッド２にエアーが吸引されるとともに、第２の加圧対象物３１Ｂから他方のポンプヘッド３にエアーが吸引される。この場合、ポンプヘッド２，３は共に減圧用ポンプとして機能し、一台のダイヤフラムポンプ１によって二つの減圧対象物３１Ａ，３１Ｂに同時に吸引することが可能になる。

次に、図８を用いて、第４の使用例について説明する。この第４の使用例では、減圧対象物３５にエアーチューブ３２を介して、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吸入口２７ａを接続するとともに、吐出口２６ａを大気に開放する。同時に、同じ減圧対象物３５にエアーチューブ３３を介して、ダイヤフラムポンプ１の他方のポンプヘッド３の吸入口２７ａを接続するとともに、吐出口２６ａを大気に開放する。

この状態で、モータ４を駆動すると、減圧対象物３５から一方のポンプヘッド２にエアーが吸引されるとともに、同じ減圧対象物３５から他方のポンプヘッド３にエアーが吸引される。この場合、ポンプヘッド２，３は共に減圧用ポンプとして機能し、一台のダイヤフラムポンプ１によって一つの減圧対象物３５に二台分の流量のエアーを吸引することが可能になる。

次に、図９を用いて、第５の使用例について説明する。この第５の使用例では、加圧対象物３１にエアーチューブ３２を介して、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吐出口２６ａを接続するとともに、吸入口２７ａを大気に開放する。同時に、減圧対象物３５にエアーチューブ３３を介して、ダイヤフラムポンプ１の他方のポンプヘッド３の吸入口２７ａを接続するとともに、吐出口２６ａを大気に開放する。

この状態で、モータ４を駆動すると、一方のポンプヘッド２から加圧対象物３１にエアーが供給されるとともに、減圧対象物３５から他方のポンプヘッド３にエアーが吸引される。この場合、一方のポンプヘッド２は加圧用ポンプとして機能し、他方のポンプヘッド３は減圧用ポンプとして機能し、一台のダイヤフラムポンプ１によって加圧対象物３１へ加圧できるとともに、減圧対象物３５を減圧できるというように、一台のダイヤフラムポンプ１によって加圧と減圧との別々の用途に使用することが可能になる。

次に、図１０を用いて、第６の使用例を説明する。この第６の使用例では、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吸入口２７ａを大気に開放し、吐出口２６ａと他方のポンプヘッド３の吸入口２７ａとをエアーチューブ３２で接続する。同時に、他方のポンプヘッド３の吐出口２６ａと加圧対象物３１とをエアーチューブ３３を介して接続する。

この状態で、モータ４を駆動すると、一方のポンプヘッド２から他方のポンプヘッド３にエアーが供給され、供給された高圧のエアーが他方のポンプヘッド３から加圧対象物３１に供給される。この場合、一方のポンプヘッド２は一段目加圧用として機能し、他方のポンプヘッド３は二段目加圧用として機能することにより、一段目で圧縮されたエアーを二段目でさらに圧縮することで約１．５倍の圧力まで加圧対象物３１内のエアーを加圧することが可能になる。

次に、図１１を用いて、第７の使用例を説明する。この第７の使用例では、ダイヤフラムポンプ１の一方のポンプヘッド２の吐出口２６ａを大気に開放し、吸入口２７ａと他方のポンプヘッド３の吐出口２６ａとをエアーチューブ３２で接続する。同時に、他方のポンプヘッド３の吸入口２７ａと減圧対象物３５とをエアーチューブ３３を介して接続する。

この状態で、モータ４を駆動すると、他方のポンプヘッド３から一方のポンプヘッド２にエアーが吸引され、さらに減圧対象物３５から他方のポンプヘッド３へエアーが吸引される。この場合、一方のポンプヘッド２は一段目減圧用として機能し、他方のポンプヘッド３は二段目減圧用として機能することにより、一段目で圧縮されたエアーを二段目でさらに圧縮することで約１．５倍の圧力まで減圧対象物３１内のエアーを減圧することが可能になる。

なお、本実施の形態においては、ポンプ室２２が四つある、いわゆる４気筒のダイヤフラムについて説明したが、３気筒以下、あるいは５気筒以上のものでもよい。また、ポンプヘッド２，３においては、吐出用弁体２３や吸入用弁体２４がダイヤフラム１９と別体に形成されたものを説明したが、ダイヤフラムと一体に形成したものでもよく、要はモータの出力軸と一体的に回転するクランク台と、このクランク台の回転にともなって拡縮するポンプ室と、このポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、吐出通路からポンプ室への流体の逆流を規制する吐出用弁体とを備えたものであればよい。また、クランク台１２の軸穴１２ａとモータ４の出力軸５ａ，５ｂとの間の空回り規制構造としてＤカット処理を施したものを説明したが、Ｈカット処理を施したものでもよく、要は出力軸５ａ，５ｂが軸孔１２ａに対して軸線方向に摺動自在で回転方向に空回りの規制がされた構造であればよい。

１…ダイヤフラムポンプ、２，３…ポンプヘッド、４…モータ、５…回転軸、５ａ，５ｂ…出力軸、６…軸受、１２…クランク台、１２ａ…軸孔、１３…玉軸受、１９…ダイヤフラム、１９ａ…ダイヤフラム部、２０ａ…吐出通路、２０ｂ…吸入通路、２２…ポンプ室、２３…吐出用弁体、２４…吸入用弁体、２６ａ…吐出口、２７ａ…吸入口、３１，３１Ａ，３１Ｂ…加圧対象物、３５，３５Ａ，３５Ｂ…減圧対象物。

Claims (8)

1. モータの出力軸と一体的に回転するクランク台と、ダイヤフラムによって形成され前記クランク台の回転にともなって拡縮するポンプ室と、このポンプ室に流体を吸入するための吸入通路と、前記ポンプ室内の流体を吐出するための吐出通路と、前記ポンプ室から吸入通路への流体の逆流を規制する吸入用弁体と、前記吐出通路から前記ポンプ室への流体の逆流を規制する吐出弁体とを備えたポンプヘッドを二つ設け、前記モータの出力軸が互いに反対方向へ突出され、各出力軸と前記二つのポンプヘッドのそれぞれのクランク台とが一体的に回転することを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記クランク台が軸受によって前記モータが取り付けられる取付台に回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムポンプ。
3. 前記クランク台に前記モータの出力軸が嵌合する軸孔が設けられ、出力軸は軸孔に対して軸線方向に摺動自在で回転方向に空回りが規制されている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。
4. 前記二つのポンプヘッドの各吐出通路を一つの加圧対象物に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のダイヤフラムポンプ。
5. 前記二つのポンプヘッドの各吸入通路を一つの減圧対象物に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のダイヤフラムポンプ。
6. 一方のポンプヘッドの吐出通路を加圧対象物に接続し、他方のポンプヘッドの吸入通路を減圧対象物に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のダイヤフラムポンプ。
7. 一方のポンプヘッドの吐出通路を他方のポンプヘッドの吸入通路に接続し、この他方のポンプヘッドの吐出通路を加圧対象物に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のダイヤフラムポンプ。
8. 減圧対象物を一方のポンプヘッドの吸入通路に接続し、この一方のポンプヘッドの吐出通路を他方のポンプヘッドの吸入通路に接続したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のダイヤフラムポンプ。

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