(57)【要約】【課題】駆動力をモータから回転軸へ伝達するギヤ機構に激しい摩耗や騒音が発生するのを抑え、もってポンプ製品の品質を一層向上させる。【解決手段】ポンプ室８の容積を増減させるためダイアフラム１２を繰り返し変位させる駆動部１３を、回転モータ１４と、回転モータ１４の駆動軸１４ａにギヤ機構１５を介して連結された第一回転軸１９と、第一回転軸１９にスプライン機構２０を介して連結された第二回転軸２１と、第二回転軸２１の外周側に配置されて第二回転軸２１を保持する筒状ホルダ２２とによって構成する。第一回転軸１９および第二回転軸２１は、スプライン機構２０を介して軸方向に相対変位可能に連結されているので、第二回転軸２１の往復動反力が第一回転軸１９に伝達されない構造となっている。【選択図】図１
2008190380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆止弁（１０）（１１）を備える入力口（６）および出力口（７）ならびに前記入力口（６）および出力口（７）に連通するポンプ室（８）を設けたハウジング（２）と、前記ポンプ室（８）に面するように前記ハウジング（２）の内部に架設されたダイアフラム（１２）と、前記ポンプ室（８）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（１４）と、前記回転モータ（１４）の駆動軸（１４ａ）にギヤ機構（１５）を介して連結された第一回転軸（１９）と、前記第一回転軸（１９）にスプライン機構（２０）を介して連結された第二回転軸（２１）と、前記第二回転軸（２１）の外周側に配置されて前記第二回転軸（２１）を保持する筒状ホルダ（２２）とを有し、
前記第二回転軸（２１）および筒状ホルダ（２２）は、前記筒状ホルダ（２２）の円筒状内面（２２ａ）およびこれに対向する前記第二回転軸（２１）の円筒状外面（２１ａ）の何れか一方に設けたピン状係合部（２３）を他方に設けたサインカーブ状の溝状係合部（２４）に係合することにより前記第二回転軸（２１）を回転とともに軸方向に往復動させ、これに伴って前記第二回転軸（２１）の軸方向端部に配置した前記ダイアフラム（１２）の作動部（１２ｂ）を変位させる構造を有し、
前記第一回転軸（１９）および第二回転軸（２１）は、前記スプライン機構（２０）を介して軸方向に相対変位可能に連結されることにより前記第二回転軸（２１）の往復動反力が前記第一回転軸（１９）に伝達されない構造を有することを特徴とする脈動弁ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の脈動弁ポンプにおいて、
ダイアフラム（１２）の作動部（１２ｂ）は、ポンプ室（８）内の流体圧によって第二回転軸（２１）のほうへ押し付けられる構造を有することを特徴とする脈動弁ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の脈動弁ポンプにおいて、
回転モータ（１４）の駆動に伴って回転作動する第二回転軸（２１）と、ハウジング（２）の内部に架設されて回転作動しないダイアフラム（１２）の作動部（１２ｂ）との間には、平板状の低摩擦部材（２５）が介装さ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３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問題がある。
【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】
上記問題を解決するため、本願発明者は先に、図４に示す脈動弁ポンプ１０１を提案しており、この脈動弁ポンプ１０１は、逆止弁１０５，１０６を備える入力口１０３および出力口１０４ならびに入力口１０３および出力口１０４に連通するポンプ室１０７を設けたバルブボディ１０２と、ポンプ室１０７に面するようにバルブボディ１０２の内部に架設されたダイアフラム１０８と、ポンプ室１０７の容積を増減させるようにダイアフラム１０８を繰り返し変位させる駆動部１０９とを有している。駆動部１０９は、回転モータ１１０と、回転モータ１１０に従動回転するとともに円筒状内面１１４ａを設けたロータ１１４と、ロータ１１４の円筒状内面１１４ａの内周側に軸方向変位可能に配置されるとともにダイアフラム１０８の作動部１０８ａを保持した円筒カム１１５とを有している。ロータ１１４および円筒カム１１５は、ロータ１１４の円筒状内面１１４ａおよびこれに対向する円筒カム１１５の円筒状外面１１５ａの何れか一方に設けたピン状係合部１１６を他方に設けたサインカーブ状の溝状係合部１１７に係合することにより、ロータ１１４の回転運動を円筒カム１１５の往復運動に変換する構造を有している。また溝状係合部１１７は、ロータ１１４の円筒状内面１１４ａまたは円筒カム１１５の円筒状外面１１５ａの一周当たりに複数周期分が繰り返し設けられた構造を有している（特許文献２参照）。
【０００６】
上記構成の脈動弁ポンプ１０１においては、モータ１１０の回転運動がロータ１１４および円筒カム１１５の組み合わせによりダイアフラム１０８の変位（可撓変形）に変換され、このダイアフラム１０８の変位に合わせて、入出力口１０３，１０４に設けた逆止弁１０５，１０６により流体の吸込・吐出が繰り返される。そして、軸方向の摺動部を持たないダイアフラム１０８が流体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可能とされている。また、ロータ１１４が１回転する間に円筒カム１１５が複数回往復して脈動が複数回発生することから、１回転１往復よりも早い周波数にて作動することが可能とされている。
【０００７】
しかしながら、上記脈動弁ポンプ１０１にはなお、以下の点で改良の余地がある。
【０００８】
すなわち、上記脈動弁ポンプ１０１においては、モータ１１０の駆動軸１１０ａにギヤ機構１１１を介して回転軸１１２が連結され、回転軸１１２にピンおよびすり割りの組み合わせによる共回り機構１１３を介してロータ１１４が連結されている。回転軸１１２およびロータ１１４は回転作動するが軸方向に往復動はしない。一方、ロータ１１４の内周に保持された円筒カム１１５は、上記ピン状係合部１１６および溝状係合部１１７の係合によって軸方向に往復動するが、その外周部に設けられた回り止め機構１１８によって回転作動はしない。したがって円筒カム１１５が軸方向に往復動すると、そのとき発生する往復動反力（反動）がロータ１１４や回転軸１１２からギヤ機構１１１へ伝わって、激しい摩耗や騒音が発生することがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２７６７７号公報（図５）
【特許文献２】特開２００６−２５７９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みて、駆動力をモータから回転軸へ伝達するギヤ機構に激しい摩耗や騒音が発生するのを抑えることができ、もってポンプ製品の品質を一層向上させることが可能な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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による脈動弁ポンプは、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ハウジングと、前記ポンプ室に面するように前記ハウジング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、前記回転モータの駆動軸にギヤ機構を介して連結された第一回転軸と、前記第一回転軸にスプライン機構を介して連結された第二回転軸と、前記第二回転軸の外周側に配置されて前記第二回転軸を保持する筒状ホルダとを有し、前記第二回転軸および筒状ホルダは、前記筒状ホルダの円筒状内面およびこれに対向する前記第二回転軸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第二回転軸を回転とともに軸方向に往復動させ、これに伴って前記第二回転軸の軸方向端部に配置した前記ダイアフラムの作動部を変位させる構造を有し、前記第一回転軸および第二回転軸は、前記スプライン機構を介して軸方向に相対変位可能に連結されることにより前記第二回転軸の往復動反力が前記第一回転軸に伝達されない構造を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２による脈動弁ポンプは、上記した請求項１記載の脈動弁ポンプにおいて、ダイアフラムの作動部は、ポンプ室内の流体圧によって第二回転軸のほうへ押し付けられる構造を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３による脈動弁ポンプは、上記した請求項１または２記載の脈動弁ポンプにおいて、回転モータの駆動に伴って回転作動する第二回転軸と、ハウジングの内部に架設されて回転作動しないダイアフラムの作動部との間には、平板状の低摩擦部材が介装されていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、ピン状係合部および溝状係合部を係合させた第二回転軸および筒状ホルダ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。第二回転軸および筒状ホルダの組み合わせのうち、後者の筒状ホルダはハウジングに固定されていて回転も軸方向往復動もしないように構成されており、これに対して、前者の第二回転軸は回転とともに軸方向往復動するように構成されている。ピン状係合部は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第二回転軸が回転すると、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、第二回転軸が回転とともに軸方向に往復動し、第二回転軸の軸方向端部にダイアフラムの作動部が配置されているので、ダイアフラムが変位し、ポンプ室の容積が変化する。
【００１５】
また、第二回転軸が回転とともに軸方向に往復動するときに発生する往復動反力がそのまま第一回転軸に伝達される構造であると、上記図４に示した先行技術のように往復動反力がギヤ機構まで伝わって激しい摩耗や騒音が発生することが懸念されるが、本発明では、第一回転軸および第二回転軸がスプライン機構を介して軸方向に相対変位可能に連結されているために、両軸が相対変位することにより往復動反力の伝達が遮断される。したがって往復動反力が第一回転軸に伝わらずギヤ機構まで伝わらないために、激しい摩耗や騒音が発生するのを抑えることが可能とされている。
【００１６】
尚、本発明の上記構成によると、第二回転軸が軸方向に往復動するのに伴ってダイアフラムが変位するが、その一方で、第二回転軸は回転作動するがダイアフラムは回転作動しないものであり、よって両者は相対回転する関係にある。このように相対回転する関係にあるダイアフラムを第二回転軸の軸方向往復動に追随させるには一般に両者を相対回転可能に連結するが、このほかダイアフラムが面するポンプ室にダイアフラムを押圧可能な流体圧が存在するのでこの流体圧を利用することが考えられ、すなわちポンプ室内の流体圧によってダイアフラムの作動部を第二回転軸のほうへ押し付けることによりダイアフラムを第二回転軸の軸方向往復動に対して円滑に追随させることが可能となる。
【００１７】
また、このように相対回転する第二回転軸とダイアフラムとの間に平板状の低摩擦部材を介装すると、両者を低摩擦のもとで円滑に相対回転させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１９】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１による脈動弁ポンプにおいては上記したように、第一回転軸および第二回転軸がスプライン機構を介して軸方向に相対変位可能に連結されているために、両軸が相対変位することにより往復動反力の伝達が遮断される。したがって、往復動反力が第一回転軸に伝わらずギヤ機構にまで伝わらないために、激しい摩耗や騒音が発生するのを抑えることができ、これによりポンプ製品の品質を一層向上させることができる。
【００２０】
またこれに加えて、本発明の請求項２による脈動弁ポンプにおいては、ポンプ室内の流体圧によってダイアフラムの作動部を第二回転軸のほうへ押し付けることによりダイアフラムを第二回転軸の軸方向往復動に対して円滑に追随させることができ、これによりダイアフラムの追随作動性を確保することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項３による脈動弁ポンプにおいては、相対回転する第二回転軸とダイアフラムとの間に平板状の低摩擦部材を介装することにより両者を低摩擦のもとで円滑に相対回転させることができ、これにより両者の作動安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施例に係る脈動弁ポンプ１の断面を示しており、その要部拡大図が図２に示されている。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。
【００２４】
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およびモータボディ５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）６および出力口（出力ポート）７ならびにこれらの入力口６および出力口７に流路を介して連通するポンプ室８が設けられている。入力口６の内部には、この入力口６からポンプ室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）１０が設けられており、出力口７の内部には、ポンプ室８からこの出力口７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３のようなポペット弁等であっても良い。
【００２５】
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８に面してポンプ室８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。
【００２６】
ダイアフラム１２は、全体として円板状を呈し、図２に示すように環状の外周取付部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とこれに組み付けられる筒状ホルダ２２間に挟持されるとともに、内周取付部１２ｄの上面に設けた突起（ピン軸）１２ｅが第二回転軸２１の下面に設けた凹部（軸穴）２１ｂに嵌め込まれることにより組み付けられ、また第二回転軸２１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８の容積を増減させるように構成されている。
【００２７】
また、ダイアフラム１２の作動部１２ｂは、ポンプ室８内の流体圧によって第二回転軸２１のほうへ押し付けられるように構成されており、モータ１４の駆動に伴って回転作動する第二回転軸２１とハウジング２の内部に架設されて回転作動しないダイアフラム１２の作動部１２ｂとの間には、平板環状の低摩擦部材２５が介装されている。
【００２８】
駆動部１３は、ハウジング２におけるモータボディ５の上面に固定された回転モータ１４を有しており、この回転モータ１４の駆動軸１４ａにギヤ機構１５を介して第一回転軸１９が連結され、第一回転軸１９にスプライン機構２０を介して第二回転軸２１が連結され、第二回転軸２１の外周側にこの第二回転軸２１を保持する筒状ホルダ２２が配置されている。
【００２９】
ギヤ機構１５は、回転モータ１４の駆動軸１４ａにアダプタ１６を介して固定された第一ギヤ１７と、第一回転軸１９の外周に固定された第二ギヤ１８との組み合わせよりなり、両ギヤ１７，１８が歯合することにより構成されている。
【００３０】
第一回転軸１９は、ハウジング２におけるアダプタボディ４およびモータボディ５間に回転自在に組み付けられており、その下端にスプライン機構２０のスプライン軸部２０ａが一体に成形されている。この第一回転軸１９は回転はするが軸方向に往復動はしないように構成されている。
【００３１】
第二回転軸２１は、ハウジング２におけるバルブボディ３およびアダプタボディ４の内部に設けた作動室９に組み付けられており、その外周側に配置した筒状ホルダ２２によって回転自在かつ軸方向往復動自在に保持されている。第二回転軸２１の上端にはスプライン機構２０のスプラインボス部２０ｂが一体に成形されている。筒状ホルダ２２は作動室９に固定的に組み付けられており、よって回転も軸方向往復動もしない。
【００３２】
第一回転軸１９と第二回転軸２１は、スプライン機構２０を介して軸方向に相対変位可能に連結され、これにより第二回転軸２１の往復動時に発生する反力（反動）が第一回転軸１９に伝達されないように構成されている。
【００３３】
第二回転軸２１および筒状ホルダ２２は、筒状ホルダ２２の円筒状内面２２ａに設けたピン状係合部２３が、第二回転軸２１の円筒状外面２１ａに設けたサインカーブ（正弦波曲線）状の溝状係合部２４に摺動自在に係合することにより第二回転軸２１がその回転とともに軸方向に往復動するように構成されている。サインカーブ状の溝状係合部２４は、第二回転軸２１の円筒状外面２１ａの全周に亙って設けられており、かつ円筒状外面２１ａの一周当たりに３周期分が繰り返し設けられている。溝状係合部２４に係合するピン状係合部２３は、筒状ホルダ２２の円筒状内面２２ａに径方向内方へ向けて突設されており、上記したように溝状係合部２４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２３も３本が１２０度ごとの間隔で等配状に設けられている。
【００３４】
したがって、３本のうちの第１ピン状係合部２３が第１周期分の溝状係合部２４の山部頂点に位置すると、第２ピン状係合部２３は第２周期分の溝状係合部２４の山部頂点に位置し、第３ピン状係合部２３は第３周期分の溝状係合部２４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２３が第１周期分の溝状係合部２４の谷部底点に位置すると、第２ピン状係合部２３は第２周期分の溝状係合部２４の谷部底点に位置し、第３ピン状係合部２３は第３周期分の溝状係合部２４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２３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。
【００３５】
上記構成を備えた脈動弁ポンプ１においては、モータ１４の回転運動が、ピン状係合部２３および溝状係合部２４を係合させた第二回転軸２１および筒状ホルダ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６，７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、軸方向の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、第二回転軸２１が１回転する間に３往復して脈動が３回発生するために、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。
【００３６】
また、第一回転軸１９および第二回転軸２１がスプライン機構２０を介して軸方向に相対変位可能に連結されているために、両軸１９，２１が相対変位することにより往復動反力の伝達が遮断される。したがって、往復動反力が第一回転軸１９に伝わらずギヤ機構１５にまで伝わらないために、激しい摩耗や騒音が発生するのを抑えることができる。
【００３７】
また、ポンプ室８内の流体圧によってダイアフラム１２の作動部１２ｂが第二回転軸２１のほうへ押し付けられるために、ダイアフラム１２を第二回転軸２１の軸方向往復動に対して円滑に追随させることができ、これによりダイアフラム１２の追随作動性を確保することができる。
【００３８】
また、相対回転する第二回転軸２１とダイアフラム１２との間に平板状の低摩擦部材２５が介装されているために、両者１２，２１を低摩擦のもとで円滑に相対回転させることができ、これにより両者１２，２１の作動安定性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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】
【００４０】
【図１】本発明の実施例に係る脈動弁ポンプの断面図
【図２】図１のＡ部拡大図
【図３】従来例に係る脈動弁ポンプの断面図
【図４】他の従来例（先行技術）に係る脈動弁ポンプの断面図
【符号の説明】
【００４１】
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  モータボディ
６  入力口
７  出力口
８  ポンプ室
９  作動室
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
１２ｅ  突起
１３  駆動部
１４  回転モータ
１４ａ  駆動軸
１５  ギヤ機構
１６  アダプタ
１７，１８  ギヤ
１９  第一回転軸
２０  スプライン機構
２０ａ  スプライン軸部
２０ｂ  スプラインボス部
２１  第二回転軸
２１ａ  円筒状外面
２１ｂ  凹部
２２  筒状ホルダ
２２ａ  円筒状内面
２３  ピン状係合部
２４  溝状係合部
２５  低摩擦部材
【図１】
2008190380.tif 000003
【図２】
2008190380.tif 000004
【図３】
2008190380.tif 000005
【図４】
2008190380.tif 000006