(57)【要約】【課題】パッキンによる摺動シール部を有しておらず、もってその摺動摩耗や異物の挟み込み等による流体漏れが発生するのを防止する。併せて、１回転１往復よりも早い周波数にて作動する脈動弁ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ室９の容積を増減させるためダイアフラム１２を使用する。ダイアフラム１２を繰り返し変位させる駆動部１３は、回転モータ１５と、モータ１５に従動回転するロータ２０と、ロータ２０の内周側に軸方向変位可能に配置される円筒カム２２を有する。ロータ２０および円筒カム２２は、ロータ２０の円筒状内面２０ｅおよびこれに対向する円筒カム２２の円筒状外面２２ａの何れか一方に設けたピン状係合部２０ｆを他方に設けたサインカーブ状の溝状係合部２２ｃに係合することによりロータ２０の回転運動を円筒カム２２の往復運動に変換する。溝状係合部２２ｃは、一周当たり複数周期分が繰り返し設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆止弁（１０）（１１）を備える入力口（７）および出力口（８）ならびに前記入力口（７）および出力口（８）に連通するポンプ室（９）を設けたバルブボディ（３）と、前記ポンプ室（９）に面するように前記バルブボディ（３）の内部に架設されたダイアフラム（１２）と、前記ポンプ室（９）の容積を増減させるように前記ダイアフラム（１２）を繰り返し変位させる駆動部（１３）とを有し、
前記駆動部（１３）は、回転モータ（１５）と、前記回転モータ（１５）に従動回転するとともに円筒状内面（２０ｅ）を設けたロータ（２０）と、前記ロータ（２０）の円筒状内面（２０ｅ）の内周側に軸方向変位可能に配置されるとともに前記ダイアフラム（１２）の作動部（１２ｂ）を保持した円筒カム（２２）とを有し、
前記ロータ（２０）および円筒カム（２２）は、前記ロータ（２０）の円筒状内面（２０ｅ）およびこれに対向する前記円筒カム（２２）の円筒状外面（２２ａ）の何れか一方に設けたピン状係合部（２０ｆ）を他方に設けたサインカーブ状の溝状係合部（２２ｃ）に係合することにより、前記ロータ（２０）の回転運動を前記円筒カム（２２）の往復運動に変換し、
前記溝状係合部（２２ｃ）は、前記ロータ（２０）の円筒状内面（２０ｅ）または円筒カム（２２）の円筒状外面（２２ａ）の一周当たりに複数周期分が繰り返し設けられていることを特徴とする脈動弁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈動圧を発生させつつ流体を移送する脈動弁ポンプに関するものである。本発明の脈動弁ポンプは例えば、温水洗浄便座における流体供給設備に用いられ、またはその他の家庭用水回り機器もしくは業務用流体制御機器等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図７に示す脈動弁ポンプ５１が知られており、この脈動弁ポンプ５１は、モータ５２の回転運動をカム機構５３によりピストン５４の往復運動に変換し、このピストン５４の往復運動に合わせて、入出力口５５，５６に設けた逆止弁５７，５８により流体（主に水）の吸込・吐出を繰り返すように構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記従来の脈動弁ポンプ５１によると、往復運動するピストン５４の外周をパッキン５９にてシールする構成とされていることから、このパッキン５９によるシール部に摺動摩耗や異物の挟み込み等が発生し、これを原因として、流体漏れが発生する懸念がある。
【０００４】
また、ピストン５４で流体を押し出す際には、流体を加圧することになるので大きな抵抗が発生する。したがって上記ポンプ５１では、モータ５２にトルク不足が生じないよう複数のギヤ６１，６２の組み合わせによる減速機構６０を備えており、その結果、モータ５２の回転数よりも１／ギヤ比の周波数でしかピストン５４を往復運動させることができない。つまり、ギヤ出力部の１回転で１回の往復運動しか行なえないため、これよりも早い周波数（周期）にて作動することができない問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７６７７号（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、パッキンによる摺動シール部を有しておらず、もってその摺動摩耗や異物の挟み込み等による流体漏れが発生するのを未然に防止することができ、併せて、１回転１往復よりも早い周波数にて作動することができる脈動弁ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の脈動弁ポンプは、逆止弁を備える入力口および出力口ならびに前記入力口および出力口に連通するポンプ室を設けたバルブボディと、前記ポンプ室に面するように前記バルブボディの内部に架設されたダイアフラムと、前記ポンプ室の容積を増減させるように前記ダイアフラムを繰り返し変位させる駆動部とを有し、前記駆動部は、回転モータと、前記回転モータに従動回転するとともに円筒状内面を設けたロータと、前記ロータの円筒状内面の内周側に軸方向変位可能に配置されるとともに前記ダイアフラムの作動部を保持した円筒カムとを有し、前記ロータおよび円筒カムは、前記ロータの円筒状内面およびこれに対向する前記円筒カムの円筒状外面の何れか一方に設けたピン状係合部を他方に設けたサインカーブ状の溝状係合部に係合することにより、前記ロータの回転運動を前記円筒カムの往復運動に変換し、前記溝状係合部は、前記ロータの円筒状内面または円筒カムの円筒状外面の一周当たりに複数周期分が繰り返し設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成を備えた本発明の脈動弁ポンプにおいては、モータの回転運動がロータおよび円筒カムの組み合わせによりダイアフラムの変位（可撓変形）に変換され、このダイアフラムの変位に合わせて、入出力口に設けた逆止弁により流体（主に水）の吸込・吐出が繰り返される。ロータおよび円筒カムの組み合わせのうち、前者のロータはその作動として回転はするが軸方向変位はしないように構成されており、これに対して、後者の円筒カムは反対に軸方向変位はするが回転はしないように構成されている。また、ロータの円筒状内面およびこれに対向する円筒カムの円筒状外面の何れか一方にはピン状係合部が設けられるとともに他方にはサインカーブ状の溝状係合部が設けられており、前者のピン状係合部が後者の溝状係合部に対して溝に沿って摺動自在に係合している。したがって、モータの回転に伴ってロータが回転すると、ピン状係合部が溝状係合部に倣って相対に軸方向変位するので、ロータの回転運動が円筒カムの往復運動に変換され、円筒カムがダイアフラムの作動部を保持しているので、ダイアフラムが変位し、ポンプ室の容積が変化する。
【０００９】
溝状係合部は、円周上エンドレスに設定されており、また、なだらかな山谷曲線の繰り返しによって設定されている。また、この山谷曲線のうち、山曲線はダイアフラムから見て遠い方、谷曲線はダイアフラムから見て近い方に位置している。したがって今、仮に、ロータの円筒状内面にピン状係合部が設けられるとともに円筒カムの円筒状外面に溝状係合部が設けられているとすると、ロータの回転に伴ってピン状係合部が溝状係合部を山から谷へと移動してゆくと、円筒カムおよびダイアフラムは軸方向一方へ変位し、ポンプ室の容積を増大させる。また反対に、ピン状係合部が溝状係合部を谷から山へと移動してゆくと、円筒カムおよびダイアフラムは軸方向他方へ変位し、ポンプ室の容積を縮減させる。したがって、この作動の繰り返しによりポンプ室の容積の増減が繰り返され、逆止弁の整流作用により入力口からポンプ室、ポンプ室から出力口への流体移送が繰り返される。
【００１０】
サインカーブ状の溝状係合部は、ロータの円筒状内面または円筒カムの円筒状外面の一周当たりに複数周期分が繰り返し設けられているので、ロータ１回転当たり、円筒カムは複数回往復運動し、ダイアフラムを複数回変位させる。
【００１１】
ダイアフラムは、ゴム状弾性体等を成形材料としてほぼ円板状に成形されており、その構成として、環状の外周取付部の内周側に作動部を有し、この作動部に環状の可撓部と内周取付部とが設けられている。本発明においてこのダイアフラムは、外周取付部をもってバルブボディに固定されるとともに内周取付部をもって円筒カムに固定され、バルブボディに対して円筒カムが変位すると、可撓部が弾性変形することにより変位作用をなす。またこのダイアフラムは、流体が通過するポンプ室と、駆動部を収めた駆動室とを水密的に遮断している。したがって本発明によれば、上記従来技術におけるパッキンに代わってこのダイアフラムが流体をシールすることから、摺動部を持たないシール構造が実現される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１３】
すなわち、本発明の脈動弁ポンプによれば、摺動部を持たないダイアフラムがシール作用をなすことから、摺動摩耗や異物の挟み込み等による流体漏れが発生するのを未然に防止することができ、これに加えて、１回転１往復よりも早い周波数にてポンプ作動する脈動弁ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
【００１５】
（１）流体を加圧するために往復移動する部位をダイアフラム式とする。
（２）ダイアフラムを脈動させる構造として、円柱の外周部に溝を作成し、その溝に沿って移動するピンを持った回転体（ロータ）で構成された円筒カム方式とする。円筒カムは、その外周溝はｓｉｎカーブになっている。このｓｉｎカーブを連続した複数個（２個以上）形成している。ロータは、モータ出力軸に接続されており、円柱部位は、ダイアフラムに接続されている。
（３）以上の構成によれば、ダイアフラム式とにすることにより、異物の噛み込み、摺動摩耗等の懸念が無くなり、信頼性が向上する。
（４）また、モータの出力軸に連結されたロータが回転することにより、円柱部位が往復運動する。これによりダイアフラムが往復運動をし、脈動ポンプ機能が発生する。円柱部位には、複数個のｓｉｎカーブが形成されているため、ロータが１回転すると溝の数だけ、往復動を行なうため、高い周波数での駆動が可能となる。
【実施例】
【００１６】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る脈動弁ポンプ１の断面を示している。また、図２はロータ２０の単品図、図３ないし図６は円筒カム２２の単品図をそれぞれ示している。当該実施例に係る脈動弁ポンプ１は、温水洗浄便座における洗浄水供給設備に用いられるものであって、洗浄水に脈動圧を付与することにより洗浄効果を高めるべく設置される。
【００１８】
当該脈動弁ポンプ１は先ず、バルブボディ３、アダプタボディ４、ギヤボックスカバー５およびモータボディ６の組み合わせよりなるハウジング２を有しており、このハウジング２の底部すなわちバルブボディ３の内外に、入力口（入力ポート）７および出力口（出力ポート）８ならびにこれらの入力口７および出力口８に連通するポンプ室９が設けられている。入力口７の内部には、この入力口７からポンプ室９への流体の流れを許容し、反対方向への流れを遮断する逆止弁（チェック弁）１０が設けられており、出力口８の内部には、ポンプ室９からこの出力口８への流体の流れを許容し、反対方向への流れを遮断する逆止弁（チェック弁）１１が設けられている。図上これらの逆止弁１０，１１はリード弁体を備えたリード弁として描いているが、その種類は特に限定されず、例えば上記従来例に係る図７のようなポペット弁等であっても良い。
【００１９】
ハウジング２におけるバルブボディ３の内部に、ポンプ室９に面してポンプ室９の図上上面を画するようにダイアフラム１２が架設されており、またこのダイアフラム１２を繰り返し変位させるための駆動部１３がハウジング２の内外に組み付けられている。
【００２０】
ダイアフラム１２は、環状の外周取付部１２ａの内周側に、可撓部（ベロー部）１２ｃおよび内周取付部（平面部）１２ｄを一体に備えた作動部１２ｂを一体成形したものであって、基布を埋設したゴム状弾性体等よりなり、外周取付部１２ａがハウジング２におけるバルブボディ３とこれに組み合わされるダイアフラム押さえ１４間に挟持されるとともに内周取付部１２ｄが後記する円筒カム２２とこれにネジ止め（ネジを符号２４で示す）されたダイアフラムロアプレート２３間に挟持されることにより組み付けられており、円筒カム２２の上下動に伴って可撓部１２ｃが可撓変形することにより、ポンプ室９の容積を増減させるように構成されている。
【００２１】
駆動部１３は先ず、ハウジング２におけるモータボディ６の上面に固定された回転モータ１５を有しており、この回転モータ１５の駆動軸１５ａからアダプタ１６、第一ギヤ１７、第二ギヤ１８およびギヤシャフト１９を介してロータ２０に回転トルクが伝達され、これによりロータ２０が定速で回転するように構成されている。
【００２２】
ロータ２０は、ハウジング２におけるアダプタボディ４の内部に回転自在に組み込まれており、図２に拡大して示すように、ギヤシャフト１９の下端部を差し込む軸孔２０ｂを備えた小径円筒部２０ａの下端に大径円筒部２０ｃを一体成形したものであって、小径円筒部２０ａには切欠状のすり割り部２０ｄが設けられており、このすり割り部２０ｄに、ギヤシャフト１９の下端部に固定された軸直角の平行ピン２１が係合することにより、ギヤシャフト１９に対するロータ２０の回り止めがなされている。ロータ２０の上方への変位は、大径円筒部２０ｃの上部端面がアダプタボディ４に摺動自在に当接することにより規制され、またロータ２０の下方への変位は、大径円筒部２０ｃの下部端面がダイアフラム押さえ１４の上面に摺動自在に当接することにより規制されている。したがってロータ２０は、ハウジング２内で回転はするが軸方向変位はしないように構成されている。
【００２３】
図１の説明に戻って、ロータ２０の大径円筒部２０ｃおよびその下側に配置されたダイアフラム押さえ１４の内周側には、円筒カム２２が相対回転自在かつ軸方向変位自在に組み付けられており、この円筒カム２２の下端部に、上記したようにダイアフラム１２の作動部１２ｂが固定されている。
【００２４】
図３ないし図６に示すように、円筒カム２２は、全体として円筒形（円柱形）に形成されており、その円筒状外面２２ａに設けた１８０度一対の回り止め突起２２ｂが、ダイアフラム押さえ１４の内周面に設けた１８０度一対の軸方向溝１４ａに係合することにより、ダイアフラム押さえ１４に対して回り止めされている。したがってこの円筒カム２２は、ハウジング２内にて軸方向変位はするが回転はしないように構成されている。
【００２５】
回り止め突起２２ｂの上方に位置して、円筒カム２２の円筒状外面２２ａにはこれを径方向外方より見てサインカーブ（正弦波曲線）状を呈する溝状係合部２２ｃが全周に亙って設けられており、この溝状係合部２２ｃに、ロータ２０における大径円筒部２０ｃの円筒状内面２０ｅに内向きに突設したピン状係合部２０ｆが摺動自在に係合している。
【００２６】
サインカーブ状の溝状係合部２２ｃは、円筒カム２２の円筒状外面２２ａの一周当たりに３周期分が繰り返し設けられており、円筒カム２２の底面図である図５で云うと、図上Ａ部からＢ部へかけての０〜１２０度範囲の部位に第１周期分の溝状係合部２２ｃが設けられ、Ｂ部からＣ部へかけての１２０〜２４０度範囲の部位に第２周期分の溝状係合部２２ｃが設けられ、そしてＣ部からＡ部へかけての２４０〜３６０度範囲の部位に第３周期分の溝状係合部２２ｃがそれぞれ設けられて、これらが一連に繋がっている。尚、図６に示すように、１周期分の溝状係合部２２ｃは山部と谷部の組み合わせよりなるので、３周期分合わせて、３つの山と３つの谷が６０度ごとに交互に配置されることになる。
【００２７】
上記サインカーブ状の溝状係合部２２ｃに係合するピン状係合部２０ｆは、図２に示したように、ロータ２０における大径円筒部２０ｃに設けた貫通孔２０ｇに円筒形（円柱形）を呈するピン状部品を内向きに差し込むことによって構成されており、上記したように溝状係合部２２ｃが３周期分繰り返して設けられているのに対応して、このピン状係合部２０ｆも３本が１２０度ごとの間隔で等配状に設けられている。
【００２８】
したがって、３本のうちの第１ピン状係合部２０ｆが第１周期分の溝状係合部２２ｃの山部頂点に位置すると、第２ピン状係合部２０ｆは第２周期分の溝状係合部２２ｃの山部頂点に位置し、第３ピン状係合部２０ｆは第３周期分の溝状係合部２２ｃの山部頂点に位置することになる。また、第１ピン状係合部２０ｆが第１周期分の溝状係合部２２ｃの谷部底点に位置すると、第２ピン状係合部２０ｆは第２周期分の溝状係合部２２ｃの谷部底点に位置し、第３ピン状係合部２０ｆは第３周期分の溝状係合部２２ｃの谷部底点に位置することになり、このように３本のピン状係合部２０ｆが同期的に作動することから、全周に亙ってバランスの良い係合作動が実現されることになる。
【００２９】
上記構成を備えた脈動弁ポンプ１においては、モータ１５の回転運動がロータ２０および円筒カム２２の組み合わせによりダイアフラム１２の変位（可撓変形）に変換され、このダイアフラム１２の変位に合わせて、入出力口７，８に設けた逆止弁１０，１１により洗浄水の吸込・吐出が繰り返される。そして、摺動部を持たないダイアフラム１２が洗浄水に対するシール作用をなすことから、摺動摩耗や異物の挟み込み等による流体漏れが発生するのを未然に防止することができる。また、ロータ２０が１回転する間に円筒カム２２が３往復して脈動が３回発生するため、１回転１往復よりも早い周波数にて作動する脈動弁ポンプ１を提供することができる。尚、この「３往復、３回発生」は単なる例示であって、「２往復、２回発生」でも良く、あるいは「４往復、４回発生」以上の数値設定であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の脈動弁ポンプは、上記したように温水洗浄便座における洗浄水供給設備に用いられるが、そのほか例えば、シャワー等の住宅設備にも利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係る脈動弁ポンプの断面図
【図２】同ポンプに備えられるロータの単品断面図
【図３】同ポンプに備えられる円筒カムの単品正面図
【図４】同カムの側面図
【図５】同カムの底面図
【図６】溝状係合部のサインカーブ１周期分を示す説明図
【図７】従来例に係る脈動弁ポンプの断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  脈動弁ポンプ
２  ハウジング
３  バルブボディ
４  アダプタボディ
５  ギヤボックスカバー
６  モータボディ
７  入力口
８  出力口
９  ポンプ室
１０，１１  逆止弁
１２  ダイアフラム
１２ａ  外周取付部
１２ｂ  作動部
１２ｃ  可撓部
１２ｄ  内周取付部
１３  駆動部
１４  ダイアフラム押さえ
１４ａ  軸方向溝
１５  回転モータ
１５ａ  駆動軸
１６  アダプタ
１７，１８  ギヤ
１９  ギヤシャフト
２０  ロータ
２０ａ  小径円筒部
２０ｂ  軸孔
２０ｃ  大径円筒部
２０ｄ  すり割り部
２０ｅ  円筒状内面
２０ｆ  ピン状係合部
２０ｇ  貫通孔
２１  平行ピン
２２  円筒カム
２２ａ  円筒状外面
２２ｂ  回り止め突起
２２ｃ  溝状係合部
２３  ダイアフラムロアプレート
２４  ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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