(57)【要約】【課題】  ダイアフラムの可動部の変形を防止して駆動の負荷を小さくできるダイアフラムポンプを提供する。【解決手段】  ダイアフラム３２の外周縁部７４が第１のフレーム体３３と第２のフレーム体４２との間で挟圧保持され、第１のフレーム体３３には、ダイアフラム３２の外周縁部７４の厚さ方向の一方側部分７４ａを収納する第１の凹部７６が形成され、第２のフレーム体４２には、ダイアフラム３２の外周縁部７４の厚さ方向の他方側部分７４ｂを収納する第２の凹部７７が形成され、第１の凹部７６および第２の凹部７７の少なくともいずれか一方の内周側には、外周縁部７４の内側端面７４ｃに当接する当接壁７８が形成され、第１の凹部７６および第２の凹部７７の少なくともいずれか一方の外周側には、挟み込まれて押し潰されるダイアフラム３２の外周縁部７４の変形した部位が逃げるための逃げ空間８０ａ，８０ｂが形成されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムと、
ダイアフラムの外周縁部を固定するフレーム体とを具備するダイアフラムポンプにおいて、
前記ダイアフラムは、ダイアフラムを往復駆動する支持棒が取り付けられた中心部と、中心部の外周側に他の部位よりも肉薄に形成された可動部と、可動部よりも肉厚に形成された外周縁部とを有し、
前記フレーム体は、ダイアフラムの外周縁部を挟み込む第１のフレーム体と第２のフレーム体とを有し、
第１のフレーム体の第２のフレーム体に対向する対向面には、ダイアフラムの外周縁部の厚さ方向の一方側部分を収納する第１の凹部が形成され、
第２のフレーム体の第１のフレーム体に対向する対向面には、ダイアフラムの外周縁部の厚さ方向の他方側部分を収納する第２の凹部が形成され、
第１の凹部および第２の凹部の少なくともいずれか一方の内周側には、外周縁部の内側端面に当接する当接壁が形成され、
第１の凹部および第２の凹部の少なくともいずれか一方の外周側には、第１の凹部と第２の凹部によって挟み込まれて押し潰されるダイアフラムの外周縁部の変形した部位が逃げるための逃げ空間が形成されていることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容積型ポンプの一種であるダイアフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
容積型ポンプの一種であるダイアフラムポンプは、ダイアフラムを往復駆動させることによりダイアフラム室（ポンプ室）を容積変化させ、これに伴って流体の吸排を可能とする装置である。
【０００３】
従来より知られているダイアフラムポンプのダイアフラムの固定方法について図５に示す。
ダイアフラム１０は、平面視するとほぼ円形に形成されており、外周縁部１２がフレーム体１４に固定されている。ダイアフラム１０の円形の中心部分１５には、ダイアフラム１０を駆動する支持棒１６が取り付けられている。支持棒１６は、図示しないソレノイドの可動子に接続されており、ソレノイドの駆動によって往復動する。
【０００４】
ダイアフラム１０は、ゴム等の弾性体から構成されており、支持棒１６の往復動によって厚さ方向に往復動する。ダイアフラム１０の支持棒１６が設けられた中心部分１５よりも外周側は、可動部１７が形成されている。可動部１７は、他の部位よりも肉薄に形成されており、支持棒１６の往復動によって可動部１７の動作がダイアフラム室１９の容積変化に寄与する。
ダイアフラム１０の外周縁部１２は、他の部位よりも肉厚に形成されており、フレーム体１４に挟み込まれて固定される。
【０００５】
フレーム体１４は、第１のフレーム１４ａと第２のフレーム体１４ｂとから構成されており、ダイアフラム１０の外周縁部１２を挟圧保持する。
第１のフレーム体１４ａおよび第２のフレーム体１４ｂには、外周縁部１２を挟み込んで保持するための凹部２０，２１がそれぞれ形成されている。
ダイアフラムの外周縁部１２は、第１のフレーム体１４ａと第２のフレーム体１４ｂの各凹部２０，２１に収納されるとともに、凹部２０，２１内で押し潰される。このように、ダイアフラム１０をフレーム体１４に挟み込んで押し潰すことによって、ダイアフラム１０の外周縁部１２は、第１のフレーム体１４ａと第２のフレーム体１４ｂからの流体の漏れを防止するシール機能の役割を果たす。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１８３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような従来のダイアフラム１０の固定構造によれば、シール性を高めるためにダイアフラム１０の外周縁部１２は、押し潰されて大きく変形する。
しかし、図５に示したような構造では、ダイアフラム１０の変形した外周縁部１２は、ダイアフラム１０の内側に肉が移動して、ダイアフラム１０の可動部１７がダイアフラム１０の往復動方向にたわんでしまう。ダイアフラム１０の可動部１７が、往復動方向にたわむような変形をしてしまうと、ダイアフラム１０の駆動の負荷となる。
【０００８】
このようにダイアフラムの可動部の往復動方向へのたわみによる負荷は、大型のダイアフラムポンプではその影響は小さいが、小型のダイアフラムポンプではポンプ全体の効率に大きな影響をあたえてしまうという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ダイアフラムの可動部の変形を防止して駆動の負荷を小さくできるダイアフラムポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明にかかるダイアフラムポンプによれば、ダイアフラムと、ダイアフラムの外周縁部を固定するフレーム体とを具備するダイアフラムポンプにおいて、前記ダイアフラムは、ダイアフラムを往復駆動する支持棒が取り付けられた中心部と、中心部の外周側に他の部位よりも肉薄に形成された可動部と、可動部よりも肉厚に形成された外周縁部とを有し、前記フレーム体は、ダイアフラムの外周縁部を挟み込む第１のフレーム体と第２のフレーム体とを有し、第１のフレーム体の第２のフレーム体に対向する対向面には、ダイアフラムの外周縁部の厚さ方向の一方側部分を収納する第１の凹部が形成され、第２のフレーム体の第１のフレーム体に対向する対向面には、ダイアフラムの外周縁部の厚さ方向の他方側部分を収納する第２の凹部が形成され、第１の凹部および第２の凹部の少なくともいずれか一方の内周側には、外周縁部の内側端面に当接する当接壁が形成され、第１の凹部および第２の凹部の少なくともいずれか一方の外周側には、第１の凹部と第２の凹部によって挟み込まれて押し潰されるダイアフラムの外周縁部の変形した部位が逃げるための逃げ空間が形成されていることを特徴としている。
この構成を採用することによって、ダイアフラムのフレーム体への組み付け時には、ダイアフラムの外周縁部の内側端面を当接壁に当接させて位置決めを行うことができる。また、ダイアフラムの外周縁部が押し潰された場合には、当接壁が外周縁部の変形を内周側、すなわち可動部へ伝えないように押さえることができ、さらに、外周縁部が押し潰されることによる変形は外周側の逃げ空間へ逃げるので、内周側への変形の伝達を防止することができ、可動部のたわみを確実に防止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるダイアフラムポンプによれば、ダイアフラムの外周縁部を固定する際に生じる変形に基くダイアフラムの可動部のたわみを防止することができ、駆動時の負荷を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に基づいてダイアフラムポンプの全体構成について説明する。
ダイアフラムポンプ３０は、容積型ポンプの一種である。ダイアフラム３２の駆動方式としては、ソレノイドを用いた電磁式や、駆動モータによって偏心駆動される偏心カムにダイアフラムに連結してダイアフラムを機械的に往復駆動する機械式のものがある。本実施形態では、電磁式のダイアフラムポンプについて説明するが、本発明のダイアフラムポンプとしては電磁式のものに限定されることはない。
【００１３】
ダイアフラムポンプ３０は、ソレノイド４０の一方側の端部にポンプカバー３３が取り付けられて構成されており、ポンプカバー３３内にダイアフラム３２が設けられている。ダイアフラム３２は、ソレノイド４０によって往復駆動され、後述するダイアフラム室３４内の容積を変化させ、流体を吸排出する。
【００１４】
ダイアフラム３２は、ソレノイド４０の一方側端部（後述する上ヨーク４２）とポンプカバー３３との間に固定され、ポンプカバー３３の内壁面との間でダイアフラム室３４を形成する。なお、特許請求の範囲でいうフレーム体は、ソレノイド４０の上ヨーク４２とポンプカバー３３を含めた概念であり、本実施形態では第１のフレーム体がポンプカバー３３であり、第２のフレーム体がソレノイド４０の上ヨーク４２である。
【００１５】
ポンプカバー３３と上ヨーク４２の外周面には下ヨーク８４の側壁部８４ａが配置されている。側壁部８４ａの先端には爪部９６が形成されており、爪部９６がポンプカバー３３の一方側の端面に沿って曲げられて、上ヨーク４２とポンプカバー３３とを挟持している。
【００１６】
ポンプカバー３３には、ダイアフラム３２の往復駆動によって動作する吸入弁と、吐出弁とが設けられている。吸入弁と吐出弁とは、ポンプカバー３３から一方側に突出した２つの筒状部３６，３７の内部に設けられる。
ポンプカバー３３の筒状部３６，３７のいずれか一方の内部は、ダイアフラム室３４とポンプ外部とを連通する吸入孔５０が形成されている。吸入孔５０内には、吸入孔５０のポンプ外部に接する部位となる外側開口部５２の内側に当接して吸入孔５０を閉塞するチェックボール５４が配置されている。チェックボール５４が吸入弁に該当する。
【００１７】
チェックボール５４にはばね５６の一端が当接しており、ばね５６の付勢力によって外側開口部５２を閉塞するように付勢されている。ばね５６の他端は、ばね５６の他端を保持する止め輪５８に当接している。止め輪５８は、リング状に形成されており、吸入孔５０のダイアフラム室３４に連通する部位となる内側開口部５９が形成されている。
【００１８】
ポンプカバー３３の筒状部３６，３７のいずれか他方の内部は、ダイアフラム室３４とポンプ外部とを連通する吐出孔６０が形成されている。吐出孔６０内には、吐出孔６０のダイアフラム室３４に接する部位となる内側開口部６３の外側に当接して吐出孔６０を閉塞するチェックボール６４が配置されている。チェックボール６４が吐出弁に該当する。
【００１９】
チェックボール６４にはばね６６の一端が当接しており、ばね６６の付勢力によって内側開口部６３を閉塞するように付勢されている。ばね６６の他端は、ばね６６の他端を保持する止め輪６８に当接している。止め輪６８は、リング状に形成されており、吐出孔６０のポンプ外部に連通する部位となる外側開口部６９が形成されている。
【００２０】
図３および図４に基いてダイアフラムおよびその固定方法について説明する。
ダイアフラム３２は、ゴム等の弾性体から構成された、円盤状の部材である。
ダイアフラム３２の中心部７０には、ダイアフラム３２を駆動する支持棒７５が、ダイアフラム３２の表面に対して垂直方向に取り付けられている。支持棒７５は、ソレノイド４０の可動子７９に接続されており、ソレノイド４０の駆動によって往復動する。
【００２１】
ダイアフラム３２の中心部７０の外周は、肉薄の可動部７２が形成されている。可動部７２は、他の部位よりも肉薄に形成されている。支持棒７５の往復駆動による可動部７２の動作がダイアフラム室３４の容積変化に寄与する。
ダイアフラム３２の外周縁部７４は、全周にわたって他の部位よりも肉厚に形成されており、ソレノイド４０の上ヨーク４２とポンプカバー３３に挟み込まれて固定される部位である。外周縁部７４は、厚さ方向の一方側が断面ほぼ半球状に形成されており、厚さ方向の他方側が断面四角形状に形成されている。
【００２２】
ダイアフラム３２の外周縁部７４は、ソレノイド４０の上ヨーク４２とポンプカバー３３のとの間で挟圧固定されるが、このときに押し潰されることによってソレノイド４０とポンプカバー３３との間をシールする。
【００２３】
ポンプカバー３３の他方側端面（ソレノイド４０の上ヨーク４２の一方側端面と対向する対向面）には、ダイアフラム３２の外周縁部７４の厚さ方向の一方側部分７４ａを収納する凹部７６が形成されている。凹部７６は外周縁部の断面形状に合わせてほぼ半球状に凹んで形成されている。
【００２４】
ソレノイド４０の上ヨーク４２の一方側端面（ポンプカバーの他方側端面と対向する対向面）には、ダイアフラム３２の外周縁部７４の厚さ方向の他方側部分７４ｂを収納する凹部７７が形成されている。凹部７７は外周縁部７４の断面形状に合わせてほぼ四角形状に凹んで形成されている。上ヨーク４２に形成された凹部７７の内周側には、一方側に突出してダイアフラムの外周縁部７４の内側端面７４ｃに当接する当接壁７８が形成されている。
当接壁７８は、ダイアフラム３２を固定する際には、外周縁部７４の内側端面７４ｃを当接させて位置決めさせることができるので、ダイアフラム３２の正確な固定に寄与する。また、当接壁７８は、外周縁部７４が押し潰された場合には、押し潰されることによる変形が内周側に移動せずに押さえる機能を有する。
【００２５】
本実施形態では、当接壁７８が上ヨーク４２に形成されている例について説明しているが、これはダイアフラム３２の外周縁部７４の厚さ方向の他方側部分７４ｂ（上ヨーク４２側に形成されている）の断面が四角形状に形成されているからであり、この四角形状の内側の面が当接壁７８に当接することで正確な位置決めが行えるためである。
したがって、正確に位置決めが行えるのであれば、当接壁７８は上ヨーク４２に形成される場合には限定されず、ポンプカバー３３に当接壁が形成されていてもよい。さらに、当接壁は、上ヨーク４２およびポンプカバー３３の双方に形成されていてもよい。
【００２６】
ポンプカバー３３の凹部７６および上ヨーク４２の凹部７７のそれぞれの外周側には、押し潰されるダイアフラム３２の外周縁部７４の変形した部位が逃げるための逃げ空間８０ａ，８０ｂが形成されている。すなわち、両凹部７６，７７は、押し潰される前のダイアフラムの径よりもあらかじめ大径となるように形成されている。
このようにポンプカバー３３の凹部７６と上ヨーク４２の凹部７７の外周側に逃げ空間８０ａ，８０ｂを形成したことによって、外周縁部７４が押し潰された場合には、押し潰されることによる変形した肉が外周側の逃げ空間８０ａ，８０ｂに逃げるので、変形した肉が内周側に移動しないようにすることができる。
【００２７】
本実施形態では、逃げ空間８０ａ，８０ｂはポンプカバー３３の凹部７６と上ヨーク４２の凹部７７の双方に形成したものについて説明したが、この構成に限定されることはない。
したがって、逃げ空間をポンプカバー３３の凹部７６または上ヨーク４２の凹部７７のいずれか一方に形成してもよい。
【００２８】
以下、ソレノイド４０の構成について説明する。
ソレノイド４０は、励磁コイル８２と、上ヨーク４２と、下ヨーク８４と、可動子７９を具備している。可動子７９はガイドパイプ８７の内部に収納保持されている。ガイドパイプ８７は、非磁性体材料で構成されており、具体的には合成樹脂製である。
【００２９】
各ヨーク４２，８４は、磁性体材料から構成され、励磁コイル８２の周囲を覆って形成される。励磁コイル８２の両端部と各ヨーク４２，８４との間には絶縁部材８３が設けられている。
上ヨーク４２は励磁コイル８２の一方側に配置されており、下ヨーク８４は励磁コイル８２の他方側に配置されている。
【００３０】
可動子７９は、磁性体から構成された部材である。可動子７９は、ガイドパイプ８７内に収納される部位である小径部８８と、小径部８８の他方側の端部に設けられた大径部９０とを有している。
小径部８８の外径は、ガイドパイプ８７の内径よりもわずかに小さく形成されており、ガイドパイプ８７内で可動子７９が良好に摺動するように設けられる。
大径部９０の外径はガイドパイプ８７の内径よりも大径に形成されており、大径部９０はガイドパイプ８７内には収納されず、ガイドパイプ８７の外部に位置している。
【００３１】
可動子７９は、励磁コイル８２が生じる磁気エネルギーによって吸引される方向に動作する。なお、可動子７９の突出方向への移動はばね８９によって行なわれる。
【００３２】
なお、下ヨーク８４の他方側端面には、防振ゴム９２が取り付けられている。可動子７９が一方側へ移動していくと、大径部９０の一方側の端面が防振ゴム９２に当接するので、大径部９０が下ヨーク８４に当接することに起因する振動を防止することができる。
【００３３】
ソレノイド４０の可動子７９の中心部には、ダイアフラム３２の中心部７０と連結する支持棒７５が設けられている。支持棒７５は、ソレノイド４０から一方側へ突出して設けられており、ダイアフラム３２の中心部７０に固定されている。
【００３４】
また、ソレノイド４０の可動子７９は、ばね８９によって他方方向に付勢されている。ばね８９は、可動子７９の内部に形成されたばね収納部９５において、支持棒７５の周囲に配置され、ばね収納部９５の他方側の端面と上ヨーク４２の他方側の面との間で圧縮されるようにして設けられている。
【００３５】
可動子７９は、励磁コイル８２に励磁電流を流すことによって形成される磁気回路によって一方方向へ動作する方向に力が働く。励磁コイル８２に流される励磁電流がオフとなった場合には、磁気回路による力は消滅し、可動子７９はばね８９の付勢力により他方方向へ動作する。
可動子７９は、このように励磁コイル８２へ流される励磁電流のオン−オフによって、往復運動する。
【００３６】
ダイアフラムポンプ３０の動作について説明する。
励磁コイル８２に励磁電流が流れると、可動子７９はばね８９の付勢力に抗して一方方向へ移動し、支持棒７５の先端に設けられたダイアフラム３２を一方方向に押圧する。
するとダイアフラム室３４内の流体が吐出孔６０内のチェックボール６４をばね６６の付勢力に抗して押圧する。すると、内側開口部６３が開口し、ダイアフラム室３４内の流体が吐出孔６０から外部へ吐出される。
【００３７】
励磁コイル８２へ流れる励磁電流がオフになると、可動子７９はばね８９の付勢力によって他方方向へ移動し、支持棒７５の先端に設けられたダイアフラム３２を他方方向に移動させる。
するとダイアフラム室３４内の容積が増加し、吸入孔５０内のチェックボール５４をばね５６の付勢力に抗してダイアフラム室３４側に引っ張る。すると、外側開口部５２が開口し、ダイアフラム室３４内へ吸入孔５０から流体が流入する。
【００３８】
このようにして、ソレノイド４０の可動子７９の往復動によって、ダイアフラムポンプ３０は流体を良好に吸入・吐出できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
このようなダイアフラムポンプは、ダイアフラムの変形による負荷を小さくすることができるので、小型化しても十分な吸排能力を備えることができ、燃料電池の空気や燃料を供給するためのポンプ、医療器具、ノートパソコンの冷却用等様々な用途に良好に用いることができる。
【００４０】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかるダイアフラムポンプの断面図である。
【図２】本発明にかかるダイアフラムポンプの外観を示す外観図である。
【図３】ダイアフラムの固定方法を説明するためにダイアフラムの外周縁部を拡大して示した分解図である。
【図４】ダイアフラムの外周縁部を拡大して示した拡大図である。
【図５】従来のダイアフラムの固定方法を説明するためにダイアフラムの外周縁部を拡大して示した拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
３０  ダイアフラムポンプ
３２  ダイアフラム
３３  ポンプカバー
３４  ダイアフラム室
３６，３７  筒状部
４０  ソレノイド
４２  上ヨーク
５０  吸入孔
５２  外側開口部
５４  チェックボール
５６  ばね
５８  止め輪
５９  内側開口部
６０  吐出孔
６３  内側開口部
６４  チェックボール
６６  ばね
６８  止め輪
６９  外側開口部
７０  中心部
７２  可動部
７４  外周縁部
７４ａ  一方側部分
７４ｂ  他方側部分
７４ｃ  内側端面
７５  支持棒
７６，７７  両凹部
７８  当接壁
７９  可動子
８０ａ，８０ｂ   逃げ空間
８２  励磁コイル
８３  絶縁部材
８４  下ヨーク
８４ａ  側壁部
８７  ガイドパイプ
８８  小径部
８９  ばね
９０  大径部
９２  防振ゴム
９５  ばね収納部
９６  爪部
【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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