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JP2852032B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents
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JP2852032B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

ダイヤフラムポンプ

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JP2852032B2
JP2852032B2 JP9189323A JP18932397A JP2852032B2 JP 2852032 B2 JP2852032 B2 JP 2852032B2 JP 9189323 A JP9189323 A JP 9189323A JP 18932397 A JP18932397 A JP 18932397A JP 2852032 B2 JP2852032 B2 JP 2852032B2
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    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212—Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14224—Diaphragm type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤフラムポンプ
（Ｄｉａｐｈｒａｇｍ Ｐｕｍｐ）に係り，より詳細に
は，ダイヤフラムポンプのへッド側吐出孔と連通され排
出側吐出孔が形成されているエアチャンバをポンプヘッ
ドの側壁に設置して，吐出される流体の脈動現象を効果
的に防止するダイヤフラムポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤフラムポンプは，モータの回転運
動をカムのような器具を通してダイヤフラムの直線往復
運動に変換させることにより流体をポンピングする装置
として，吐出流量の変動が少ないから液状の化学薬品か
薬剤等の定量注入において一般的に用いられている。
【０００３】以下，図９〜図１４を参照しながら，従来
のダイヤフラムポンプについて説明する。
【０００４】図９〜図１３は従来のダイヤフラムポンプ
の一例を説明するための概略図である。図示されるよう
に，ポンプヘッド１００の開口部には，ダイヤフラム１
１０がサポートリング１２０により圧着設置されポンプ
室１３０が形成されて，胴体１０２の下部及び上部には
吸入孔１０５及び吐出孔１０６が形成されて，吸入孔１
０５及び吐出孔１０６はそれぞれチェックボール１４０
により開閉されている。
【０００５】また，ポンプヘッド１００の吸入孔１０５
の吸入端部及び吐出側コネクタ１６０の端部には，図１
１に図示されるように，十字溝形状の開放側弁座１４１
が形成されて，ポンプヘッド１００の吐出孔１０６の吐
出端部及び吸入側コネクタ１５０の端部にはテーパ形状
の閉鎖側弁座１４２が形成されている。
【０００６】前記のように構成される従来の一般的なダ
イヤフラムポンプの作動について概路的に説明すると次
のようである。
【０００７】なお，図９はダイヤフラムが後進作動され
た状態，即ち，吸入行程を示す要部斜視図であり，図１
０はダイヤフラムが前進作動された状態，即ち，吐出行
程を示す要部斜視図である。
【０００８】ポンプを駆動させるためモータ（図示せ
ず）を作動させると，モータの回転運動は偏心カム等の
器具によりダイヤフラム軸１１１の往復運動に変換され
てダイヤフラム１１０は前進及び後進作動するようにな
る。
【０００９】この時，前記吸入行程時には，ポンプ室内
の負圧により吸入側及び吐出側チェックボール１４０が
全べてポンプヘッド１００の中心方向に移動するので，
ポンプヘッド１００の吸入孔１０５の吸入端部には開放
側弁座１４１が形成されて流体が十字溝に沿ってポンプ
室１３０内に吸入され，吐出孔１０６はチェックボール
１４０により閉鎖される。また，吐出行程時には，吸入
側及び吐出側チェックボール１４０が全べてポンプヘッ
ド１００の外側方向に移動するので，吸入孔１０５は閉
鎖されて吐出孔１０６だけが開放され，ポンプ室内の流
体が吐出側コネクタ１６０に形成されている十字溝に沿
って外部に吐出される。
【００１０】図１２及び図１３は，それぞれ吐出される
流量で発生する脈動現象を説明するためのグラフ，及び
脈動現象を減少させた場合吐出される流量の形態を示す
グラフであり，図１４は，従来の流体管路の中間にエア
チャンバが設置されている構成の一例を示す図面であ
る。
【００１１】前記のような従来のダイヤフラムポンプ
は，長時間においては平均的な吐出量がほぼ一定である
という長所を有しているが，ポンビング作用が吸入行程
及び吐出行程で区分され断続的に行われるため，図１２
に図示されるように，吐出される流量に脈動現象が発生
するという根本的な問題点があった。
【００１２】このような吐出流量の脈動を防止するた
め，図１３に図示されるように，従来では，ポンプを二
以上並列に連結してその行程を相異させることにより脈
動を減少させる方式か，あるいは，図１４に図示される
ように，流体管路の中間にエアチャンバ２００を設置し
て，吐出行程中にはエアチャンバ２００内の空気を圧縮
することにより吐出配管２１０側への吐出量を減少さ
せ，吸入行程中には圧縮された空気の膨脹力により吐出
行程中のエアチャンバ２００に貯蔵された流体を吐出配
管２１０側へ吐出させる方式が用いられている。なお，
未説明の符号２０１は圧力計である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし，従来のポンプ
を二以上並列で連結する方式では，その効果に比して設
置費用が急激に上昇する問題点があり，流体管路の中間
にエアチャンバを設置する方式の場合は，設置作業が複
雑であるだけではなくポンプのコネクタ及び流体管路が
チューブタイプである場合には設置が困難であった。
【００１４】また，ポンプ作動中のエアチャンバの振動
によりその連結部が破損されることが多く，また，ポン
プでの吐出流量自体の脈動が根本的に除去できないた
め，脈動による水撃作用が発生して，過圧時に配管等が
破損されるおそれがあった。
【００１５】本発明は，従来の装置が有する上記問題点
に鑑みて成されたものであり，したがって，その目的
は，吐出される流体の脈動現象が効果的に防止でき，し
かも簡単な構造の，新規かつ改良されたダイヤフラムポ
ンプを提供することにある。
【００１６】上記課題を解決するため，請求項１によれ
ば，液体の吐出が断続的に行われるダイヤフラムポンプ
において：内部にダイヤフラム（１１０）が設置されて
第１吐出孔（１６）及び吸入孔（４１）が形成された第
１基体（１０）と；前記第１吐出孔（１６）と連通され
るキャビティが形成されて，前記キャビティと外部を連
通する第２吐出孔（５１）が形成されて，前記第１基体
（１０）の側壁に結合される第２基体（２０）と；を含
み，前記キャビティは，前記キャビティの内部に形成さ
れて，下部が開口された円筒形の隔板（２３）をさらに
含み，該隔板（２３）により，円筒形状の第１空間
（Ｂ，Ｃ）と，前記第１空間（Ｂ，Ｃ）を覆うように形
成された第２空間（Ａ）とに区画されて，前記第１吐出
孔（１６）から前記キャビティに吸入された液体のう
ち，所定量は前記第２吐出孔（５１）より外部に吐出さ
れ，残存した前記液体は前記第１空間（Ｂ，Ｃ）に貯溜
されることにより前記第１空間（Ｂ，Ｃ）内の空気を圧
縮することを特徴とする，ダイヤフラムポンプが提供さ
れる。なお，前記第１空間（Ｂ，Ｃ）と前記第２空間
（Ａ）とは，請求項２に記載のように，吐出パイプ（２
４）により連通されるようにしてもよい。かかる構成を
有するキャビティにおいて，脈動低減の効果を最大限に
発揮させるためには，バッファ用の空気が充填される第
１空間（Ｂ，Ｃ）の体積を，制御対象である流体が流動
する第２空間（Ａ）の体積よりも大きくとることが好ま
しいが，上記構成のように，円筒形状の第１空間（Ｂ，
Ｃ）を第２基体（２０）の略中央に配置し，その周囲を
囲むように第２空間（Ａ）を配することにより，キャビ
ティが形成される第２基体（２０）自体の体積の増加は
最小限に抑えつつ，第２空間（２０）に対する第１空間
（Ｂ，Ｃ）の体積比を最大化することが可能となり，ポ
ンプの脈動を効果的に防止することが可能である。さら
に，前記第１吐出孔（１６）から前記キャビティの第２
空間（Ａ）に吸入された液体のうち，所定量は前記第２
吐出孔（５１）より外部に吐出され，残存した前記液体
は前記第１空間（Ｂ，Ｃ）に貯溜されることにより前記
第１空間（Ｂ，Ｃ）内の空気を圧縮するため，吐出工程
時には，吐出流量の急激な変動が防止される。さらに，
吸入工程時には，以前の吐出工程時に圧縮された第１空
間（ Ｂ，Ｃ）内の空気圧により第１空間（Ｂ，Ｃ）内部
に貯溜された流体は持続的に第２吐出孔（５１）を通し
て吐出される。したがって，吐出流量が急激に減少する
ことがないという効果を奏する。
【００１７】さらに，請求項３によれば，前記第２吐出
孔（５１）は，前記第２基体（２０）の下部に形成され
ることを特徴とする。かかる構成は，ダイヤフラムポン
プに吸入される流体が液体であることを利用したもので
ある。
【００１８】さらに，請求項４によれば，前記第２吐出
孔（５１）は，前記第２基体（２０）に結合された吐出
コネクタ（５０）内に形成され，請求項５に記載のよう
に，前記第２吐出孔（５１）の出口側の直径は，入口側
の直径より小径で形成されることを特徴とする。かかる
構成によれば，吐出パイプ（２４）内部を通過する流体
の吐出量に微少変化があってもその変動の振幅が小径の
出口側を通過して小さくなって吐出される流体の脈動現
象はより減少されるという効果を奏する。
【００１９】さらに，請求項６によれば，前記第２基体
（２０）は，前記第１基体（１０）の側壁の外側に一体
に形成されることを特徴とする。かかる構成によれば，
第２基体を新たに備え付ける場合と異なり，ダイヤフラ
ムポンプ全体の容積の縮小を図ることができるととも
に，組立作業の簡便化及び迅速化を図ることが可能であ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下，添附図面を参照して本発明
の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】図１及び図２は，本発明の第１の実施形態
によるダイヤフラムポンプの構成及び作用を説明するた
めの図面で，図１は要部縦断面図であり，図２は図１の
Ｂ−Ｂ’線に沿って切断したエアチャンバの正面図であ
る。
【００２２】以下の説明において，従来と同一な構成で
本発明を理解するにおいて重要ではない事項について
は，同一符号を付することによりその詳細な説明を省略
する。
【００２３】図示されるように，ポンプヘッド１０の胴
体１２の上部及び下部にはチェックボール１５により開
閉される吸入孔１３及びヘッド側吐出孔１４がそれぞれ
形成されて，吸入孔の外側には吸入通路４１が形成され
ている吸入側コネクタ４０が結合されて，ヘッド側吐出
孔１４の外側にはキャップ１７が結合されている。
【００２４】また，ポンプヘッド１０の側壁１１にはエ
アチャンバ２０が設置されて，エアチャンバ２０は前記
ポンプヘッド１０の側壁に形成されている連通孔１６及
びエアチャンバ２０の胴体２２の側端に形成されている
連通溝２５を通してヘッド側吐出孔１４と連通される。
ここで，前記エアチャンバ２０の内径を大きくして胴体
２２の内側壁が連通孔１６の外側に位置するようにする
と連通溝２５は省略できる。
【００２５】また，エアチャンバ２０の側壁２１には，
下端が開口されている円筒形の隔板２３が形成されて，
胴体２２の上部には排出側吐出孔５１が形成されている
吐出側コネクタ５０が結合されて，排出側吐出孔５１の
出口側の直径は入口側の直径より小径に形成されてい
る。この実施形態では隔板２３の下部が直線状で全体幅
にわたって開口されているが開口部は円弧形状で形成す
ることが加工において容易である。
【００２６】吐出側コネクタ５０の下部には吐出パイプ
２４がパッキング３３を介して圧入結合され隔板２３を
貫通してエアチャンバの下部まで延長される。
【００２７】図面中符号３１，３２は空気及び流体の流
出を防止するためのパッキング，２７はエアチャンバを
ポンプヘッドに結合させるためのボルト穴，６０はドレ
ン弁，５２はエアベント弁である。
【００２８】前記のように構成されたダイヤフラムポン
プの動作及び作用について説明すると次のようである。
【００２９】図２に図示されるように，動作状態でのエ
アチャンバ２０は，隔板２３と胴体２２との間の空間Ａ
及び隔板２３内部の下部空間Ｂにはポンピング対象流体
が充填されて，隔板２３内部の上部空間Ｃには空気が充
填される。この時，空間Ｃに充填されている空気はパッ
キング３２，パッキング３３及び下部の流体により外部
と完全遮断されることにより，常に一定量の空気量を維
持するようになる。
【００３０】図１の状態でダイヤフラム１１０が前進す
ると，即ち，吐出工程時には，吐出側チェックボール１
５が上方に移動してヘッド側吐出孔１４が開放されると
共に以前の吸入工程時にポンプ室１３０内に流入された
流体がヘッド側吐出孔１４及び連通孔１６を通してエア
チャンバ２０内に吐出される。したがって，エアチャン
バ２０内の流体の圧力が上昇して空間の空気が圧縮され
て隔板２３内部の流体の水位が上昇するようになる。即
ち，連通孔１６を通してエアチャンバ２０内に流入され
る流体が全て吐出パイプ２４及び排出側吐出孔５１を通
して吐出されることではなく，その中で一部は隔板内部
の流体の水位上昇及び空気の圧力増加に影響を及ぼすこ
とにより吐出流量の急激な変動が防止される。
【００３１】また，吸入工程時にはヘッド側吐出孔１４
が閉鎖されエアチャンバ２０内部の流体の逆流が防止さ
れると共にエアチャンバ２０への流体の吐出が停止され
る。しかし，以前の吐出工程時に圧縮されたエアチャン
バ内の空気圧によりエアチャンバ内部の流体は持続的に
吐出パイプ２４及び排出側吐出孔５１を通して吐出され
ると共に隔板内部の流体の水位は点差減少する。したが
って，吐出流量が急激に減少しなく吐出工程時とほぼ均
等になる。
【００３２】この時，排出側吐出孔５１の出口側の直径
は入口側の直径より小径に形成されることにより，吐出
パイプ２４内部を通過する流体の吐出量に微少変動があ
ってもその変動の振幅が小径の出口側を通過して小さく
なって吐出される流体の脈動現象はより減少される。
【００３３】以下，本発明の他の実施形態について説明
する。但し，図１の実施形態とその作動原理が同一であ
る点については具体的な説明は省略する。
【００３４】図３と図４及び図５〜図８は本発明の他の
実施形態を示す断面図である。
【００３５】図３の実施形態によると，チャンバ２０の
胴体２２及び隔板２３はポンプヘッド１０の側壁１１に
一体に形成されて，その開口部には別に形成された側壁
２１が合結される。これに対して，図４の実施形態によ
ると，吐出パイプ２４は吐出側コネクタ５０及び隔板２
３に圧入式ではなく螺合方式で結合される。
【００３６】ここで，図５及び図６は排出側吐出孔がエ
アチャンバの上部に形成されている実施形態を示す。
【００３７】図５の実施形態では，隔板が省略されて，
エアチャンバ下部のポンピング対象流体は吐出パイプを
通してエアチャンバ上部の排出側吐出孔に誘導され吐出
される。
【００３８】図６の実施形態では，隔板が設置される場
合，排出側吐出孔が空気ではなく隔板外部のポンピング
対象流体と直接的に接するようになるので，吐出パイプ
を省略することができる。
【００３９】図７及び図８は，排出側吐出孔がエアチャ
ンバの下部に形成されている実施形態を示す。
【００４０】図７の実施形態では，連通溝２５はエアチ
ャンバの上部に形成され，吐出側コネクタ５０及び排出
側吐出孔はエアチャンバの下部にそれぞれ形成されてお
り，隔板２３及び吐出パイプ２４全べてを具備してい
る。
【００４１】これに対して，図８の実施形態のように，
排出側吐出孔がエアチャンバの下部に形成された場合に
は，別の隔板がなくても排出側吐出孔がポンピング対象
流体と直接的に接するようになるため，隔板及び吐出パ
イプの全てが省略できる。
【００４２】ここで，図５及び図６に示す実施形態のよ
うに隔板を省略する場合には，吸入行程によるチェック
ボールの閉鎖作動時に微少量の空気が連通孔を通してポ
ンプ室に漏出されるおそれがあるが，吸入行程時には吸
入孔を通して流体が流入される状態であるので，微少量
の空気がエアチャンバからポンプ室に漏出されても吸入
孔を通して外部に漏出されず，次の吐出行程特に流体と
共に再度エアチャンバ内に吐出されるので，空気漏出に
よるエアチャンバ内の空気量の減少は微少である。
【００４３】以上，本発明の一実施形態であるダイヤフ
ラムポンプに即して本発明の説明を行ったが，本発明は
かかる例に限定されず，他の形態のダイヤフラムポンプ
であって，吸入及び送出が断続的に行われることにより
流量の脈動が発生する場合に，適用できることは言うま
でもない。
【００４４】また，上記実施形態は例示的な実施形態で
あり，当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例
に想到し得ることは言うまでもないが，それらについて
も当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。例えば，当業者であれば，上記実施形態に示した連
通孔を別のパイプで形成したり，隔板の形状を変更した
り，吐出側コネクタの形状を変更したりすることが可能
であるが，それらについても当然に本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
【００４５】
【発明の効果】以上のように，本発明によるダイヤフラ
ムポンプによると，吐出される流体の脈動現象が効果的
に防止でき，別のエアチャンバ及び配管部品を設置する
必要がないので，装備の設置作業を単純化させるととも
に，設置費用を節減することができる。
【００４６】また，従来装置では，エアチャンバを設置
して流体の脈動現象を減少させてもダイヤフラムポンプ
自体から断続的に流体が吐出されることにより水撃作用
による配管の破損と騒音が激しかったが，本発明による
ダイヤフラムポンプは自ら流体の脈動を減少させ吐出す
るので，配管系の破損を未然に防止することが可能であ
り，騒音を顕著に減少させることができるという優れた
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるダイヤフラムポンプの実施の一
形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のダイヤフラムポンプのＢ−Ｂ’線に沿っ
て切断したエアチャンバの正面図である。
【図３】本発明にかかるダイヤフラムポンプの他の実施
の形態の概略構成を示す断面図である
【図４】本発明にかかるダイヤフラムポンプのさらに他
の実施の形態の概略構成を示す断面図である
【図５】本発明にかかるダイヤフラムポンプのさらに他
の実施の形態の概略構成を示す断面図である
【図６】本発明にかかるダイヤフラムポンプのさらに他
の実施の形態の概略構成を示す断面図である
【図７】本発明にかかるダイヤフラムポンプのさらに他
の実施の形態の概略構成を示す断面図である
【図８】本発明にかかるダイヤフラムポンプのさらに他
の実施の形態の概略構成を示す断面図である
【図９】従来のダイヤフラムポンプの構造及び動作を説
明するための要部断面図である。
【図１０】従来のダイヤフラムポンプの構造及び動作を
説明するための要部断面図である。
【図１１】従来のダイヤフラムポンプに使用される十字
溝形状の開放側ベルブ弁座の構成を示す平面図である。
【図１２】従来のダイヤフラムポンプの吐出時に発生す
る脈動現象を説明するグラフである。
【図１３】従来のダイヤフラムポンプにおいて，脈動現
象を減少させた場合の吐出流量の変化させた様子を示す
グラフである。
【図１４】従来の流体管路の中間にエアチャンバが設置
されている構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，１００：ポンプヘッド １１：ポンプヘッドの側壁 １２，２２，１０２：胴体 １３，１０５：吸入孔 １４：ヘッド側吐出孔 １５，１４０：チェックボール １６：連通孔 １７：キャップ ２０，２００：エアチャンバ ２１：エアチャンバの側壁 ２３：隔板 ２４：吐出パイプ ２５：連通溝 ３２，３３：パッキング ４０，１５０：吸入側コネクタ ４１：吸入通路 ５０，１６０：吐出側コネクタ ５１：排出側吐出孔 １０６：吐出孔 １１０：ダイヤフラム １１１：ダイヤフラム軸 １２０：サポートリング １３０：ポンプ室 １４１：開放側弁座 １４２：閉鎖側弁座 ２１０：吐出配管
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04B 43/02 F04B 11/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体の吐出が断続的に行われるダイヤフ
    ラムポンプにおいて： 内部にダイヤフラムが設置されて第１吐出孔及び吸入孔
    が形成された第１基体と； 前記第１吐出孔と連通されるキャビティが形成されて，
    前記キャビティと外部を連通する第２吐出孔が形成され
    て，前記第１基体の側壁に結合される第２基体と；を含
    み， 前記キャビティは，前記キャビティの内部に形成され
    て，下部が開口された円筒形の隔板をさらに含み，該隔
    板により，円筒形状の第１空間と，前記第１空間を覆う
    ように形成された第２空間とに区画されて， 前記第１吐出孔から前記キャビティに吸入された液体の
    うち，所定量は前記第２吐出孔より外部に吐出され，残
    存した前記液体は前記第１空間に貯溜されることにより
    前記第１空間内の空気を圧縮することを特徴とする，ダ
    イヤフラムポンプ。
  2. 【請求項２】 前記第１空間と前記第２空間とは，吐出
    パイプにより連通されることを特徴とする，請求項１に
    記載のダイヤフラムポンプ。
  3. 【請求項３】 前記第２吐出孔は，前記第２基体の下部
    に形成されることを特徴とする，請求項１または２に記
    載のダイヤフラムポンプ。
  4. 【請求項４】 前記第２吐出孔は，前記第２基体に結合
    された吐出コネクタ内に形成されることを特徴とする，
    請求項１，２または３のいずれかに記載のダイヤフラム
    ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記第２吐出孔の出口側の直径は，入口
    側の直径より小径で形成されることを特徴とする，請求
    項１，２，３または４のいずれかに記載のダイヤフラム
    ポンプ。
  6. 【請求項６】 前記第２基体は，前記第１基体の側壁の
    外側に一体に形成されることを特徴とする，請求項１，
    ２，３，４または５のいずれかに記載のダイヤフラムポ
    ンプ。
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