(57)【要約】【課題】  吸入通路における笛吹音の発生を抑制する。【解決手段】  モータ３の駆動によりクランク台４を回転すると、各ダイヤフラム部１４が順次上下に揺動し、各ポンプ室２１が順次膨張・収縮する。ポンプ室２１が膨張すると、吸入通路３１および吸入孔２０を通って空気がポンプ室２１に吸入される。膨張したポンプ室２１が収縮すると、吐出孔１９から排出通路２８を通って空気が外部に吐出される。吸入通路３０の開口端縁の一部に溝状に形成した凹部３１が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収縮・膨張するポンプ室と、このポンプ室と連通しポンプ室に空気を供給する吸入通路と、前記ポンプ室と連通しポンプ室内の空気が排出される排出通路と、前記ポンプ室と前記吸入通路との間に設けられポンプ室から吸入通路への空気の逆流を規制する吸入弁と、前記ポンプ室と前記排出通路との間に設けられ排出通路からポンプ室への空気の逆流を規制する吐出弁とを備えたポンプにおいて、前記吸入通路の開口端縁の一部に凹部を設けたことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室が膨張することにより吸入通路から空気がポンプ室に供給され、ポンプ室が収縮することによりポンプ室内の空気が吐出通路に吐出されるポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のポンプは、ダイヤフラムによって形成され収縮・膨張するポンプ室と、このポンプ室と連通しポンプ室に空気を供給する吸入孔と、ポンプ室と連通しポンプ室内の空気が排出される排出孔と、ポンプ室と吸入孔との間に設けられポンプ室から吸入孔への空気の逆流を規制する吸入弁と、ポンプ室と排出孔との間に設けられ排出孔からポンプ室への空気の逆流を規制する吐出弁と、前記吸入孔を覆いこの吸入孔と連通する吸入通路を有する蓋とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに見付け出すことはできなかった。
【特許文献１】特開平１１−１７３２７３号公報（段落「００１９」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来のダイヤフラムポンプにおいては、吸入通路を通過する空気によって笛を吹いたような音いわゆる笛吹音が発生するという問題があった。この笛吹音が発生する原因は必ずしも明らかされていない。発明者が考えた原因と思われることを以下図４に用いて説明する。吸入通路４０の断面積がきわめて小さく形成されているため、吸入通路４０内を通過する空気Ａの流速が高速になり、高速の空気Ａが吸入通路４０内に入り込む直前に障害物としての吸入通路４０の開口縁部４０ａに衝突し、吸入通路４０の内壁面４０ｂに沿った方向と吸入通路４０の開口端縁４０ｃに沿った方向に二分され、開口縁部４０ａの後方で乱気流が生じる。この乱気流が空気の渦、すなわちカルマン渦４１を発生させ、このカルマン渦４１はポンプ室の収縮・膨張の繰り返しによって発生・消滅が繰り返される。このカルマン渦４１の発生・消滅の繰り返しによって吸入通路４０内で局部的な気圧変動が起き、これが空気の振動波Ｓとなって笛吹音が発生するものと考えられる。この場合、仮に吸入通路４０の断面積を大きくすれば、吸入通路４０内を通過する空気の流速が遅くなるためカルマン渦の発生が低減し笛吹音を抑制することが理論的に可能になる。しかしながら、吸入通路４０の断面積を大きくすると、隣接する消音室４２で消音されていた吸気弁の開閉音が吸入通路４０を通って外部に漏出し他の騒音を発生させてしまうため、笛吹音の発生を抑制できる程度に吸入通路４０の断面積を大きくすることはできなかった。
【０００４】
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、その目的とするところは、笛吹音の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、収縮・膨張するポンプ室と、このポンプ室と連通しポンプ室に空気を供給する吸入通路と、前記ポンプ室と連通しポンプ室内の空気が排出される排出通路と、前記ポンプ室と前記吸入通路との間に設けられポンプ室から吸入通路への空気の逆流を規制する吸入弁と、前記ポンプ室と前記排出通路との間に設けられ排出通路からポンプ室への空気の逆流を規制する吐出弁とを備えたポンプにおいて、前記吸入通路の開口端縁の一部に凹部を設けたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸入通路の開口端から発生する空気の振動波の位相に対して、凹部の底部から発生する空気の振動波の位相がずれることにより互いの振動波が干渉しあって相殺されるため笛吹音の発生が抑制される。なお、この笛吹音が低減された理由は、上述したように発明者の推測に基づくものであり、実際には幾多の実験の結果確認されたことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムポンプを示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）における I（Ｂ）-I（Ｂ）線断面図、図２は同じく要部を拡大して示し、笛吹音が抑制される原因を説明するためのモデル図である。
【０００８】
図１で全体を符号１で示すダイヤフラムポンプは略有円筒状に形成されたケース２を備えており、このケース２の底部には、底部に設けた孔から出力軸３ａがケース２内に臨むように、モータ３がねじによって固定されている。４は小円柱状に形成されたクランク台であって、モータ３の出力軸３ａに軸着されており、このクランク台４の出力軸３ａに軸着された中心部から偏心した部位には、駆動軸５が出力軸３ａに対して傾斜した状態で固定されている。６は駆動体であって、ボス７と、このボス７の一端に円周方向に等角度おいて放射状に一体に突設された複数の駆動子８とによって構成されており、ボス７の中央部の軸穴には駆動軸５が回転自在に挿入されている。複数の駆動子８は、中心から先端に向かって同じ角度だけ図中下方に傾斜しており、それぞれの先端部には、後述する各ダイヤフラム部のピストン部を取り付けるための取付孔８ａが設けられている。
【０００９】
９はキャップ状に形成されたダイヤフラムホルダーであって、上板１０には、各ダイヤフラム部を保持するための複数のダイヤフラム部保持孔１１が設けられており、このダイヤフラムホルダー９と上記ケース２とは、互いの開口端を突き合わすことによりハウジングが形成される。１３は３つのダイヤフラム部１４を有するダイヤフラムであって、各ダイヤフラム部１４にはピストン部１５が一体に形成されており、これらピストン部１５には係合凸部１６が設けられている。このダイヤフラム１３は、各ダイヤフラム部１４をダイヤフラム部保持孔１１に挿入し、係合凸部１６を弾性変形させながら駆動子８の取付孔８ａに取り付けることにより、駆動体６とダイヤフラムホルダー９とに保持される。
【００１０】
１７はバルブホルダーであって、平面視円環状に形成された仕切壁１８が一体に立設されており、この仕切壁１８の内側には吐出孔１９が設けられ、外側には吸入孔２０がそれぞれ設けられている。このバルブホルダー１７はダイヤフラムホルダー９とともにダイヤフラム１３を挟持しており、このバルブホルダー１７と各ダイヤフラム部１４とによって３つのポンプ室２１が形成されている。２２は吐出孔１９を開閉する吐出用の弁体、２３は吸入孔２０を開閉する吸入用の弁体である。
【００１１】
２４はバルブホルダー１７を覆う略キャップ状に形成された蓋体であって、この蓋体２４とバルブホルダー１７との間には、仕切壁１８を挟んで内側に吐出孔１９と連通する吐出空間２５が形成され、外側に吸入孔２０と連通する吸入空間２６が形成されている。また、蓋体２４の中央部には吐出用筒部２７が一体に突設され、この吐出用筒部２７の中空部は吐出空間２５と連通する排出通路２８が設けられており、蓋体２４の中央部からずれた部位には、吸入空間２６と連通する吸入通路３０が設けられている。
【００１２】
この吸入通路３０の開口端縁の一部には、吸入通路３０における笛吹音の発生を抑制するために設けた本発明の特徴である高さＨの溝状の凹部３１が形成されている。この凹部３１は平面視において、図１（Ａ）に示すように、吸入通路３０の法線方向に延在する略長方形に形成され、幅Ｂは吸入通路３０の径よりもわずかに小さく形成されている。また、この凹部３１の底部３１ｂは、図２に示すように、吸入通路３０の内壁面３０ｃと直交するように形成されており、吸入通路３０の開口端縁３０ｂと平行に形成されている。蓋体２４、バルブホルダー１７、ダイヤフラムホルダー９およびケース２は図示を省略した通しねじまたは挟持用ばね部材によって一体化されている。
【００１３】
次に、このように構成されたダイヤフラムポンプ１の動作について説明する。モータ３を駆動し出力軸３ａが回転すると、クランク台４も一体的に回転するから、出力軸３ａから偏心した位置に出力軸３ａに対して傾斜した状態で固定された駆動軸５が、出力軸３ａ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、駆動軸５に回転自在に支持された駆動体６の３つの駆動子８が順次上下方向に揺動し、ダイヤフラム１３の３つのダイヤフラム部１４も順次上下方向に揺動する。下方に移動したダイヤフラム部１４のポンプ室２１は拡張するので、そのポンプ室２１が負圧状態になり、吸入通路３０から吸入孔２０を通って空気がポンプ室２１内に吸入される。
【００１４】
モータ３の出力軸３ａがさらに回転すると、拡張したポンプ室２１のダイヤフラム部１４が上方に移動するとポンプ室１４が収縮するので、ポンプ室２１内の空気の圧力が上昇し、ポンプ室２１内の空気は吐出孔１９から排出通路２８を通って外部に吐出される。ポンプ室２１の拡縮動作は各ポンプ室２１において順次連続して行われるので、各吐出孔１９から排出された空気は、吐出空間２５によって集められて１つの排出通路２８から連続して吐出される。
【００１５】
ここで、図２を用いて吸入通路３０の開口端の一部に溝状の凹部３１を設けたことにより、吸入通路３０において笛吹音の発生が抑制されると思われる理由について説明する。吸入通路３０内を通過する空気Ａは吸入通路３０を通過する直前に障害物としての開口縁部３０ａに衝突すると、空気Ａは吸入通路３０の内壁面３０ｃに沿った方向と吸入通路３０の開口端縁３０ｂに沿った方向に二分され、障害物の後方で乱気流が生じる。この乱気流が空気の渦、すなわちカルマン渦３３を発生させ、ポンプ室２１のポンプ作用による吸入弁２３の開閉動作にともなって吸入通路３０内においてカルマン渦３３が発生・消滅を繰り返すため、吸入通路３０内において局部的な気圧変動が起き、波長λの空気の振動波Ｓ１が発生する。
【００１６】
一方に、凹部３１内を通過する空気Ａは凹部３１を通過する直前に障害物としての開口縁部３１ａに当接すると、空気Ａは吸入通路３０の内壁面３０ｃ方向と凹部３１の底部３１ｂ方向の２方向に分離され、障害物の後方で乱気流が生じ、カルマン渦３３が発生する。したがって、吸入通路３０内において波長λの空気の振動波Ｓ２が発生する。この振動波Ｓ２は振動波Ｓ１に対して、凹部３１の深さＨだけ位相がずれるため、互いの波が干渉しあって相殺されるので、振動波Ｓ１と振動波Ｓ２が減衰し笛吹音が抑制されると考えられる。この場合、振動波Ｓ１と振動波Ｓ２とが同じ波形、すなわち波長および振幅が同じであれば、理論的には、凹部３０の深さＨをこれら振動波Ｓ１，Ｓ２の波長λの１／２に形成することにより、振動波Ｓ１を消滅させ笛吹音の発生の原因を断つことができる。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施の形態を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）における III（Ｂ）-III（Ｂ）線断面図である。この第２の実施の形態においては、蓋２４の中央部からずれた位置に吸入用筒部３５が立設されており、この吸入用筒部３５の中空部３６が吸入空間２６に連通しこの中空部３６が吸入通路を形成している。この吸入通路３６の開口端縁の一部に溝状に形成された凹部３７が設けられている。このように構成されていることにより、吸入通路３６を空気が通過するときに、上述した第１の実施の形態と同様に、吸入通路３６内に位相がずれた２つの振動波Ｓ１，Ｓ２が発生するため、笛吹音の発生が抑制される。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、吸入通路３０を蓋体２４に設けた例を示したが、揺動する駆動体に吸入通路を貫通形成したダイヤフラムポンプにも適用できる。また、本実施の形態においては、駆動体を上下方向に揺動させることによりポンプ室を収縮・膨張させるポンプに適用した例を示したが、駆動体を左右方向に揺動させることによりポンプ室を収縮・膨張させるダイヤフラムポンプにも適用できる。また、本実施の形態においては、蓋２４を備えたダイヤフラムポンプについて説明したが、蓋２４を備えていなくてもよく、その場合にはバルブホルダー１７の吸入孔２０の開口端縁の一部に凹部を設けるようにすればよい。また、ダイヤフラムを３つのものについて説明したが、２つ以下または４つ以上のものにも適用できる。また、ポンプ室の収縮・膨張をダイヤフラムによって行うダイヤフラムポンプについて説明したが、ポンプの形式としてはピストンポンプでもよく、要はポンプ室の収縮・膨張によって空気が吸入される吸入通路と吸入通路を開閉する弁体を備えたポンプであれば適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るダイヤフラムポンプを示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）における I（Ｂ）-I（Ｂ）線断面図である。
【図２】本発明に係るダイヤフラムポンプの要部を拡大して示し、笛吹音が抑制される原理を説明するためのモデル図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）における III（Ｂ）-III（Ｂ）線断面図である。
【図４】笛吹音の発生を説明するためのモデル図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…ダイヤフラムポンプ、３…モータ、６…駆動体、１３…ダイヤフラム、１４…ダイヤフラム部、２０…吸入孔、２１…ポンプ室、２２…吐出弁、２３…吸入弁、２６…吸入空間、２８…吐出通路、３０，３６…吸入通路、３１，３７…凹部、３５…吸入用筒部。
【図１】
2006112375.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006112375.tif 000005
【図４】
2006112375.tif 000006