(57)【要約】【課題】ピストンまたはダイヤフラム式ポンプにおいて、小型化の目的を可能とした直列多気筒化と、自給式で各種の流体に広く対応できるよう吸排流体弁をロータリー切替弁の採用により、流体に混入する異物による動作不良と、回転軸の可逆回転により流体の流れる方向を切換えることができるピストンまたはダイヤフラム式多用途ポンプを提供する。【解決手段】動力源より駆動される回転軸４に取り付けられたカムブロック７のカム溝８により動くカムフォロア１０からベアリングホルダー１１より連結軸１２を経由してピストン１４の往復運動を行うと同時に、回転軸４と共に回転するロータリーバルブローター２０によりロータリーバルブステーター１９側にピストン１４の動きに同期して、流体Ａ流路接続口２５および流体Ｂ流路接続口２６の各々に回転の方向に応じて流体の供給および排出の動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーボワと共用するケーシングの中心に、電動機または各種エンジン等の駆動源により回転される主軸に取り付けた、円筒形状のカムブロックの円周面に彫られたカム溝の中に配置されているカムフォロアを取付たホルダーが、カムブロックの回転によりカム溝の形状に連動して行われる反復運動を、ホルダーより連結ロットを経由してピストンまたはダイヤフラムの往復運動を行うことにより、シリンダーボワ内の流体の吸入と圧縮動作を回転軸に取り付けられたロータリーバルブによりピストンまたはダイヤフラムの往復運動に同期して吸入と吐出の切換動作を行い、２か所の流体接続口に目的に応じた流体の供給と排出の動作を行うことを特徴とするピストンまたはダイヤフラム式ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のピストンまたはダイヤフラム式ポンプにおいて、シリンダーボア内のピストンまたはダイヤフラムの両面側にある流体に作用する加圧と減圧動作を、主軸に連動したロータリーバルブにより両面共に負荷側を切換えることにより、流体に作用するシリンダーボアの容積を倍増したことを特徴としたピストンまたはダイヤフラム式ポンプ。
【請求項３】
請求項１、２記載のピストンまたはダイヤフラム式ポンプにおいて、回転軸を可逆回転することにより、流体の流れる方向を容易に変えることにより、流体の供給と回収が同一のポンプによりできることを特徴としたピストンまたはダイヤフラム式ポンプ。
【請求項４】
請求項１，２，３記載のピストンまたはダイヤフラム式ポンプにおいて、駆動軸と同時に回転するロータリーバルブローターの円盤状の両面より円周面に向って鑽孔された２か所の穴と、ステーター側の吸入および吐出孔との組合せにより、ピストンの動きに連動して流体の流れを切換えるロータリーバルブを設けたことを特徴としたピストンまたはダイヤフラム式ポンプ。
【請求項５】
請求項１，２，３，４記載のピストンまたはダイヤフラム式ポンプにおいて、シリンダー内に複数組のピストンまたはダイヤフラム室を設け、各々の同一動作側に流体の流路を設け連携して流体の動作容量を複数倍に増加できることを特徴としたピストンまたはダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
請求項４記載のロータリーバルブにおいて、ロータリーバブルのローターとステーターの回転接触面をテーパー形状としてローターと回転軸間の固定を回転する軸方向のみに多少の動ける余裕がある構造とし、ローターの中心部をスプリングにより常時ステーター側との接触面に接触圧を与えることによって、摩耗による流体の漏れを防止したことを特徴としたロータリーバブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、容量型ポンプの一種であるピストンまたはダイヤフラム式ポンプに係り、各種の電動機、エンジン等の動力源により駆動される、各種の流体用ポンプに使用することが可能であり、多方面の産業、設備に適用することができる有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】ピストンまたはダイヤフラム式ポンプは、自給式ポンプ、圧縮ポンプ、真空ポンプ等に使用されており、図１４に代表的なピストンポンプの構造断面図を示す。【０００３】図１４に示すピストン式ポンプは、各種の電動機またはエンジン等の回転機により駆動される駆動軸３７の回転に伴い、ベアリング３８、クランク３９、によりピストン４０がベアリング３８の変心分のストロークで、シリンダーボア４１内を上下に往復運動する。【０００４】ピストン４０が下死点から上昇を始めると、吸入バルブ４２はシリンダーボア４１内の圧力の上昇により閉止されると同時に、吐出バルブ４３は圧力により開き流体は吐出口４４より排出されピストン４０は上死点に達する。【０００５】上死点からピストン４０の下降時には、吐出バルブ４３はシリンダーボア４１内の圧力の下降により閉止し、吸入バルブ４２の開放により吸入口４５より流体はシリンダーボア４１に流入する、以上の反復動作により流体の回収または供給を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】図１４のような従来のピストン式ポンプではクランク３９によりピストン４０を動かすため、同様な形状で容量を増加させるにはシリンダーとピストンを複数並べて多気筒とする必要があり、このためケースやクランク軸などが複雑となった。【０００７】また吸入バルブ４２吐出バルブ４３は流体の流れる圧力により開閉を行うため、異物の混入した流体の場合バブルの開閉部分に異物が挟まり、ポンプの動作に支障を起こす問題があった。【０００８】本発明はケーシングを簡略化すると共に、ピストンの動作容量が大きくできる構造と、吸気と排気バブルの開閉が確実に行われる構造とすることにより、小型化と性能の向上を図ることが出来るピストンまたはダイヤフラム式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】
【０００９】本発明のピストンまたはダイヤフラム式ポンプは、シリンダーボワと共用するケーシングの中心に、各種電動機またはエンジン等の回転機により駆動される駆動軸に取り付けられた円筒状のカムブロックと、円周面に彫られたカム溝内に配置された２個のカムフォロオアにより、回転するカム溝の形状に連動して反復運動をするカムフォロオア取付カップと、カップに取付られた２本の連結ロットが隔壁を介してピストンまたはダイヤフラムの往復運動を行うと共に、隔壁により軸と共に回転しようとするホルダーの固定をしている。【００１０】中心の回転軸は、ピストンまたはダイヤフラムの両面側にある流体の切換えを行うロータリーバルブをピストンまたはダイヤフラムの動きに同期して切換を行い、流体の作用する接続口の２個所に排出および吸引の動作が確実に行われることを特徴とする。【００１１】本発明では回転軸によるピストンまたはダイヤフラムの動きに同期してロータリーバルブが流体の切換を行うため、回転軸の回転方向を変えることにより流体の流れる方向を変えることができ、吸入口が吐出口に吐出口が吸入口となることにより軸の回転方向によりポンプの動作を変えることができる特徴を有する。【００１２】ピストンまたはダイヤフラムの両面側の流体通路が接続されたロータリーバルブの円盤状のローター側は、両面側より周囲に向って鑽孔された２組の流体通路と、ステーター側の４箇所の交互に配置鑽孔された吸入口と吐出口により、ローターの回転に伴いピストンまたはダイヤフラム両面側の作用する流体を負荷側に対し切換えている。【００１３】ロータリーバルブの回転接触面はテーパー状に形成され、ローターをコイルスプリングにより接触面に押しつける事により接触面の摩耗による起る流体の漏れを防止している。【００１４】本発明にあってはシリンダーボア内のピストンまたはダイヤフラムの両側にある、相反した状態の流体をロータリーバルブによって切換えることにより、ピストンまたはダイヤフラム両面側の流体を使用して流体の作用する容量を倍増することができる特徴を有する。【００１５】また、シリンダー内に隔壁を複数個所設けて、ピストンボアまたはダイヤフラム室を作り、複数のピストンまたはダイヤフラムを連結ロッドにより連動して動かすと共に、同じ作用をするピストンボアまたはダイヤフラム室の各々を流路で接続して流体の容量を数倍に増加することができる特徴を有する。
【発明の効果】
【００１６】以上説明したように本発明によれば、円筒形状のケーシング内にピストンまたはダイヤフラムを動かすカムブロック、ロータリーバルブが直線状にコンパクトに配置され、ロータリーバルブにより流体の移動を強制的に行い動作を確実にすると共に、ロータリーバルブの採用で回転方向の転換によって流体の流れる方向を変えることができるため、１台のポンプにより双方向に流体を流すことが可能となり、【００１７】またピストンまたはダイヤフラム両面側の流体を有効に使用すると同時に、ピストンまたはダイヤフラムの縦列配置により流体の容量を複数倍にできる等、従来のポンプに比較して多くの特徴があるため用途の拡大を計ることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るピストン式ポンプの構造を示す図２のＶ〜Ｖ´の断面図である。
【図２】実施の形態１におけるロータリーバルブ側より見た外見図である。
【図３】図２のＷ〜Ｗ´の断面図である。
【図４】図１のＵ〜Ｕ´の断面図である。
【図５】実施の形態１におけるカムブロック７の構造を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるカムブロック７のカム溝の形状を示す図である。
【図７】図５のＹ〜Ｙ´の断面図である。
【図８】実施の形態１におけるホルダー１１の構造を示す図である。
【図９】実施の形態１におけるロータリーバルブローター２０の構造を示す図である。
【図１０】図９のＸ〜Ｘ´の断面図である。
【図１１】実施の形態１に係るピストン式ポンプの回転動作状況を模式的に示した動作順序の図表である。
【図１２】実施形態２に係るピストン式ポンプの構造を示す断面図である。
【図１３】実施形態３に係るダイヤフラム式ポンプの構造を示す断面図である。
【図１４】従来の代表的なピストン式ポンプの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１
図３に本発明の実施の形態１に係るピストンポンプの断面形状と、図２はロータリーバルブ側より見た外見図であり、図１で示した切断面は図２のＶ〜Ｖ´の位置を示し、図３で示した切断面はＷ〜Ｗ´の位置を示す。【００２０】本発明のピストンポンプは各種の流体の供給または排出用ポンプとして使用され、回転軸４の軸先端部５はカップリング等を通じ各種の電動機またはエンジンにより駆動され、形状は取付ベース１、円筒状のシリンダーケース２、とエンドベース３内に収納され回転軸４は軸受ベアリング６により両端が支持され、全体は金属、プラスチック等で形成されている。【００２１】シリンダーケース２内にはピストンを動作するカムブロック７、シリンダーボアＡ部１５、シリンダーボアＢ部１６、ロータリーバルブ部１８から構成されており、カムブロック７とシリンダーボアＡ部１５はＡ隔壁１３により分割され隔壁を貫通する回転軸４と連結軸１２によりホルダー１１とピストン１４がＡ隔壁１３を介して連結し、貫通する部分には軸受ブッシュ、メカニカルシールが取り付けられている。【００２２】回転軸４にはカムブロック７がセットネジ９によって固着され、ロータリーバルブローター２０は回り止めピン２４により軸方向に若干の移動可能の状態で回転方向のみ固着され、ホルダー１１、ピストン１４は回転軸４に対して平行に移動できる構造に成っている。【００２３】カムブロック７は図５に示す形状で、円周の側面には図６に示すような波状のカム溝８が掘られ溝内のカムフォロア１０がカムブッロック７の回転により溝の形状に倣い動くようになっている、２個のカムフォロア１０は図８に示すホルダー１１に取付られており、カムフォロア１０、ホルダー１１の動作を連結軸１２によりＡ隔壁１３を介してピストン１４に伝達している。【００２４】ロータリーバルブ部１８のロータリーバルブローター２０は回転軸４に開けられた楕円形状の穴に回り止めピン２４により回転方向に動かず軸方向のみ若干移動できる構造と成っている、ロータリーバルブローター２０は図９に示す形状でＸ〜Ｘ´断面を図１０に示す、ロータリーバルブステーター１９に嵌合する部分はテーパー状になっておりロータリーバルブローターは圧接バネ２３によりロータリーバルブステーター１９の回転接触面に圧接することにより流体の漏れを防止するようになっている。【００２５】カム溝８の回転に対するピストン１４とロータリーバルブローター２０の動作と流体の流れ方向の関係について図１１の動作順序の図表により説明すると、カムブロック７が０°の点より９０°１８０°２７０°から０°までを１回転した場合０°点ではピストン１４は上死点にありロータリーバルブ部１８のロータリーバルブステーター１９の流体Ａ流路接続口２５と流体Ｂ流路接続口２６はロータリーバルブローター２０により閉止状態となっている。【００２６】カムブロック７が９０°点に向って回転を始めるとピストン１４は下降を始め、シリンダーボアＡ部１５は減圧を始めると同時にシリンダーボアＢ部１６は加圧始め、ロータリーバルブ部１８のロータリーバルブローター２０も回転しロータリーバルブローターＡ流路２１を経由して流体Ａ流路接続口２５に流体を排出し流体Ｂ流路接続口２６よりロ���タリーバルブローター２２を経由し流体連絡路１７を通じシリンダーボアＡ部１５から流体を吸引する動作を始める。【００２７】次にカムブロック７は９０°点を通過して１８０°点に達すると、ピストン１４は下死点に達しシリンダーボアＡ部１５内は流体の吸込みを完了すると同時にシリンダーボアＢ部１６内は排出を完了し、同時にロータリーバルブ部１８のロータリーバルブローター２０は流体Ａ流路接続口２５と流体Ｂ流路接続口２６を閉止する。【００２８】次にカムブロック７は１８０°点を通過し２７０°点まで回転をすると、ピストン１４は下死点より上昇を始めシリンダーボアＡ部１５は加圧を始めると同時にシリンダーボアＢ部１６は減圧を始め、ロータリーバルブ部１８のロータリーバルブローター２０は回転しロータリーバルブローターＢ流路２２を通じて流体Ａ流路接続口２５より流体を排出し流体Ｂ流路接続口２６からロータリーバルブローターＡ流路２１を経由し流体を吸引する動作となり０°点まで達した以降は繰り返しの動作となる。【００２９】回転軸４が前記の回転方向から逆転した場合は、０°点より２７０°点に向かうとピストン１４は下降を始めシリンダーボアＡ部１５内は減圧を始めると同時にシリンダーボアＢ部１６は加圧をはじめる、動作は０°から９０°に至る動作と同様となるがロータリーバルブローター２０は逆の回転となるので、シリンダーボアＡ部１５側がロータリーバルブＡ流路接続口２１を経由し流体Ｂ流路接続口２６に、シリンダーボアＢ部１６側がロータリーバルブＢ流路接続口２２を経由して流体Ａ流路接続口２５に接続されることになり流体の流れる方向は０°から９０°の場合の反対となる。【００３０】実施の形態２
図１２に実施の形態２係るピストン式ポンプの構造を示す、実施の形態１ではシリンダーボアＡ部１５とシリンダーボアＢ部１６とピストン１４であるが、実施の形態２ではＢ隔壁２７を設け連結軸１２を延長して増設ピストン２８およびシリンダーボアＣ部２９とシリンダーボアＤ部３０をシリンダーケース２内に増設、流体Ｂ連絡路３１を増設してピストンとボア部を２か所として動作容量を２倍に増量することができる、以上の方法を重ねることによりポンプの容量を数倍に増量することが考えられることは言うまでもない。【００３１】実施の形態３
図１３に実施の形態３に係るピストン式ポンプのピストン部分をダイヤフラム式とした構造を示す、実施の形態１および実施の形態２では連結軸１２により動作しているピストン１４の部分を本形態ではダイヤフラム中央支持盤３２を動かしている、ダイヤフラム３３は金属、ゴム、樹脂等のフィルム状のものを使用して円盤状に作られており周囲の部分はダイヤフラム周囲固定部３４により固定されているため連結軸１２の往復運動によってダイヤフラムの中央部分が動くことにより、Ａ流体室３５およびＢ流体室３６内の流体を移動すると共に同期して回転するロータリーバルブ部１８の切換によって実施の形態１および２と同様に流体Ａ流路接続口２５および流体Ｂ流路接続口２６より流体の供給と回収を行うダイヤフラム式ポンプとすることができる。【００３２】以上説明したように本発明によれば、多種類の流体に対応可能な自給式ポンプであり、ロータリーバルブの採用による弁式バルブの不安定動作の解消と、可逆回転による流体の流れ方向変換を可能とし、ピストンまたはダイヤフラムの多連化による容量の増大化および小型化等に本発明は有用なものとなる。【００３３】また本発明は以上の実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変更や応用が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】１    取付ベース
２    シリンダーケース
３    エンドベース
４    回転軸
５    軸先端部
６    軸受ベアリング
７    カムブロック
８    カム溝
９    セットネジ
１０  カムフォロア
１１  ホルダー
１２  連結軸
１３  Ａ隔壁
１４  ピストン
１５  シリンダーボアＡ部
１６  シリンダーボアＢ部
１７  流体Ａ連絡路
１８  ロータリーバルブ部
１９  ロータリーバルブステーター
２０  ロータリーバルブローター
２１  ロータリーバルブローターＡ流路
２２  ロータリーバルブローターＢ流路
２３  圧接バネ
２４  回り止めピン
２５  流体Ａ流路接続口
２６  流体Ｂ流路接続口
２７  Ｂ隔壁
２８  増設ピストン
２９  シリンダーボアＣ部
３０  シリンダーボアＤ部
３１  流体Ｂ連絡路
３２  ダイヤフラム中央支持盤
３３  ダイヤフラム
３４  ダイヤフラム周囲固定部
３５  Ａ流体室
３６  Ｂ流体室
３７  駆動軸
３８  ベアリング
３９  クランク
４０  ピストン
４１  シリンダーボア
４２  吸入バルブ
４３  吐出バルブ
４４  吐出口
４５  吸入口
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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