JP2012197700A - 消音チャンバー及び消音チャンバーを備えたポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引ガスに液体状物質が含まれている場合であっても、脈動による騒音の消音効果にほとんど影響を受けない消音チャンバーを提供すること。
【解決手段】液体状物質を含む気体を吸引するポンプに取り付けられる消音チャンバー２０において、ポンプの吐出口に連通される第１室２２と、該第１室２２に隣接する第２室２４と、第１室２２及び第２室２４の間に設けられた第１の仕切り２８と、を備えており、第１の仕切り２８は、第１室２２の底面に隣接し第１室２２及び第２室２４を連通する第１通路と、該第１通路よりも上方位置にあり第１室２２及び第２室２４を連通する第２通路とを有し、第２室２４は、気体を該第２室２４の外に排出する気体排出口４６、及び該消音チャンバー２０内で気体から分離し凝集した液体を第２室２４の外に排出する液体排出口４２を有するようになされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ポンプに取り付ける消音チャンバー及び該消音チャンバーを備えたポンプ装置に関する。

例えば、医療用低周波治療器においては、低周波の電気信号を人体に伝える電極である導子を真空ポンプによる吸引力で人体に吸着させて、治療中に導子が患部からずれないようにすることが行われている。

この場合に使われる真空ポンプとしては、ダイヤフラム式真空ポンプが多く用いられるが、ダイヤフラム式真空ポンプは、吐出ガスに脈動が発生しやすく、大きな騒音が発生するという問題がある。この騒音を低減する手段として、ダイヤフラム式ポンプの吐出口からのガスを、上流側から下流側に順次配置され連通された複数のチャンバーに通してから排出するようにすることにより脈動エネルギーを低減するようにしたものがある（特許文献１）。また、複数のチャンバー間に設けられた通気孔の形状及びサイズをより効率的なエネルギー低減が可能なように設計したものも提案されている（特許文献２）。

特開２０００−１８６６７３ 特許２７０３５１５

上述した低周波治療器においては、導子と皮膚との間の導電性を良くするために皮膚にジェルが塗られる。このため、真空ポンプで吸引され吐出されるガス（空気）にはジェルの粒子が連行され、吐出されたガスを上述の如き複数のチャンバーを通した場合、ジェル粒子がチャンバー間の通気孔等に付着してしまい消音効果の低下や、ポンプ効率の低下などの不都合が生じる虞がある。

本発明は、このような点に鑑み、吸引ガスに液体状物質が含まれている場合であっても、吐出ガスの脈動による騒音の消音効果にほとんど影響を受けない消音チャンバー又は、該消音チャンバーを備えたポンプ装置を提供することを主要な目的とする。

すなわち、本発明は、
液体状物質を含む気体を吸引するポンプに取り付けられる消音チャンバーであって、
前記ポンプの吐出口に連通される第１室と、該第１室に隣接する第２室と、前記第１室及び第２室の間に設けられた第１の仕切りと、を備え、
前記第１の仕切りは、前記第１室の底面に隣接し前記第１室及び第２室を連通する第１通路と、該第１通路よりも上方位置にあり前記第１室及び第２室を連通する第２通路とを有し、
前記第２室は、前記気体を該第２室の外に排出する気体排出口、及び該消音チャンバー内で前記気体から分離し凝集した液体を前記第２室の外に排出する液体排出口を有する、消音チャンバーを提供する。

この消音チャンバーにおいては、ポンプにより吸引された上述のジェルなどの液体状物質を含む気体は、ポンプの吐出口から第１室に吐出された際に第１室内で液体と気体とに分離される。分離した液体は第1の仕切りの第１室の底面に隣接した位置にある第１通路を通って第２室に流入し、気体は第１通路の上方にある第２通路を主に通って第２室に流入する。このように、液体は第２通路を通ることなく第１通路のみを通って第２室に流入するため、該液体が第２通路に付着して、又は第２通路が塞がれるなどして消音効果やポンプ効率が低減することがない。

具体的には、前記第２通路は前記第２室内に突出しており、且つ前記第１通路よりも長い通路であるようにすることができる。

気体が通過する第２通路を第２室内に突出させるようにすることで、第２室の容積を大きくとりつつも、第２通路から出る気体を第２室の壁に当てて気体を拡散させるような設計が容易になる。また第２通路をより長くすることができ、消音効果を高めることが可能となる。

さらに具体的には、前記第２通路はＬ字状の通路であり、該第２通路の出口が前記第２室内で前記気体排出口とは反対側を向いているようにすることができる。

気体がＬ字状通路の屈曲部を通過する際に脈動が低減する効果を得られるので、脈動による騒音を更に低減させることが可能となる。また、Ｌ字状通路の出口が第２室の気体排出口の反対側を向いていることで、Ｌ字状通路から出た気体に残っている脈動を第２室内で広く拡散させて、さらに騒音を小さくすることが可能となる。

より具体的には、前記第２通路は、弾性材料からなる管を前記第１の仕切りに取り付けて形成されているようにすることができる。

第２通路が弾性材料で形成されていることにより、該通路を脈動気体が通過する際に気体の脈動エネルギーが弾性材料に吸収されるので、消音効果を更に高めることが可能となる。また、別部材とすることで材料選択の幅が広がるとともに、経路を複雑な形状とする場合でも設計製作が容易となる。

また、前記気体排出口と前記液体排出口とが、ひとつの排出口で構成されているようにすることができる。

排出口の構成が単純化されて製造が容易になる。また消音チャンバーを周辺配管等と接続する際の手間が省ける。

さらには、前記第１室の底面は、前記第１通路に向かって低くなるように傾斜しており、
前記第２室の底面は、前記第１の仕切りに沿って前記液体排出口まで延在する液体排出溝を有し、また前記第１の仕切りに向かって低くなるように傾斜しているようにすることができる。

第１室で分離凝集した液体がより確実に第１通路を通って第２室に流入するようになり、また第２室に流入した液体がより確実に液体排出口から排出されるようになるので、チャンバー内の液体を効率的にチャンバー外に排出することが可能となる。

本発明はまた、
前記ポンプの吸引口に連通される第３室を備えるとともに前記第２室及び第３室の間に設けられた第２の仕切りを更に備えた請求項１乃至６のいずれかに記載の消音チャンバーと、ポンプと、を備えたポンプ装置であって、
前記第３室は、前記液体状物質を含む気体を吸引する吸入口を有し、
前記ポンプは、該ポンプの前記吸引口が前記第３室と連通し且つ該ポンプの前記吐出口が前記第１室に連通するように前記消音チャンバーに取り付けられている、ポンプ装置を提供する。

上記の消音チャンバーに第３室を更に設けた消音チャンバーとポンプとを一体としてポンプ装置とすることで、液体状物質を含む気体を吸引する吸入口から、該気体を排出する排出口までの流路及びチャンバー設計を最適化するなどして、ポンプ装置全体としての騒音低減を図ることが可能となる。

本発明に係るポンプ装置の平面図である。 本発明に係るポンプ装置の正面図である。 図１のポンプ装置のIII−III線の断面図である。 本発明に係る消音チャンバーの平面図である。 図３の消音チャンバーの第１室を示すＶ−Ｖ線の断面図である。 図３の消音チャンバーの第２室を示すVI−VI線の断面図である。

以下、本発明に係る消音チャンバー及び消音チャンバーを備えたポンプ装置の実施形態を図面に基づき説明する。

図１及び図２に示す本発明の実施形態に係るポンプ装置１は、ポンプ１０と、該ポンプを支持する基台としての消音チャンバー２０とからなる。ポンプ１０はダイヤフラム式真空ポンプで、図３に示すように、水平方向で往復動する可動子１６の両端に固着された一対のダイヤフラム１７を備える一対のポンプ室１８を備えており、該一対のポンプ室１８がそれぞれの可動子１６の往復動に伴って、気体を相互に逆位相で吸引吐出するようになっている。消音チャンバー２０は、ポンプ１０の各ポンプ室１８からの一対の吐出ダクト１４の吐出口から吐出される気体を受け入れて、その膨張作用等により、当該気体の脈動エネルギーを減衰して排出プラグ５２から外部に排出するものであるが、吸入プラグ５０を備えた吸気チャンバーをも備え、ポンプ１０は該吸気チャンバーから各ポンプ室に延びる吸引ダクト１２を介して気体を吸引するようになっている。

図４に示すように、本発明に係る消音チャンバー２０には、ポンプの一対の吐出ダクト１４の吐出口から吐出される気体を受け入れる第１室２２と、該第１室２２に連通しており排出プラグ５２が取り付けられる排出口４６を有する第２室２４とを備え、吐出ダクト１４から吐出される気体を膨張させて該気体の脈動エネルギーを減衰するようになっており、更に、前述の吸入プラグ５０が取り付けられる吸入口４４を有しポンプの吸引ダクト１２に連通された吸気チャンバーとしての第３室２６を備えている。

第１室２２と第２室２４との間は第１の仕切り２８によって区切られており、第２室２４と第３室２６との間は第２の仕切り３０によって区切られている。第１の仕切り２８には第１室２２と第２室２４を連通させる第１通路３２及び第２通路３４が設けられている。該第１通路３２は第１室の底面３８に隣接する位置に配置され、第２通路３４は該第１通路３２の上方に設けられた切り欠き部に弾性材料であるゴム材で形成されたＬ字状円管部材３６を嵌め込むことで構成されている。

当該ポンプ装置１が吸引した気体に液体状物質が含まれている場合には、ポンプの吐出ダクト１４から該気体が第１室２２に吐出された際に、気体は膨張し流速が低下し、気体に含まれる液体状物質は、その大部分が、第１室の底面３８に沈殿して凝集する。凝集した液体は第１室の底面３８に沿って流れ、該底面３８に隣接した高さにある第１通路３２を通って第２室３４に流入する。ここで、本明細書における液体状物質とは、水滴のような粘度の比較的低い液体から、ジェル状の粘度の比較的高い液体まで、その粒子径を問わず気体中に存在しうる液体を意味する。

第２通路３４を形成するＬ字状円管部材３６は、第２室２４内に突出するように配置されている。第２通路３４が屈曲部を有するＬ字状であることにより、気体が通路内を通過する間に脈動エネルギーをより効率的に減衰させることが可能となる。また、該第２通路３４の出口は、第２室２４に設けられた排出口４６とは反対側の壁に向かうように配置されている。このような構造により、第２通路３４の出口から出る気体が排出口４６に直接向かわずに、一旦第２室内の壁に当って拡散し気体が有していた脈動エネルギーを大きく減衰させ、さらに拡散後の気体は排出口４６に至るまでの長い距離を流れる間にスムーズな流れとなるため、脈動による騒音を小さくすることが可能となる。なお、本実施形態では第２通路３４をＬ字状としたが、単にまっすぐな通路として気体を第２の仕切り３０に当てるようにすることも可能である。

第１通路３２及び第２通路３４は、ポンプの２つの吐出ダクト１４の吐出口からの距離が等しくなる位置、すなわち第１の仕切り２８の中央に設けられている。これにより、２つの吐出ダクト１４の吐出口からの同周期でほぼ逆位相の脈動を互いに干渉させて脈動を相殺する効果が得られる。

第１室の底面３８は、図５で見て、該底面の左右両側からそれぞれ第１通路３２に向かって低くなるような傾斜が形成されており、第１室２２で分離した液体を効率的に第１通路３２に集めるようになっている。また、第２室の底面４０は、図６に示すように、該底面４０の幅方向で第１の仕切り２８に向かって低くなるような傾斜が形成されているので、第２室内で底面４０上に付着又は凝集した液体が第１の仕切り２８に向かって流れ、該第１の仕切り２８に沿って形成された液体排出溝４２に集められて、第２室２４の排出口４６から効率的に排出されるようにされている。加えて、第２室内の壁に当って排出口４６に向かう気体の流れは、液体が液体排出溝４２及び排出口４６に向かって流れるのを促進し、また第２室２４内の圧力は、液体が排出口４６から第２室２４外に排出されるのを促進する。このように、気体の流れ及び圧力によっても液体が効率的に排出されるようになる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、第２室の底面４０や液体排出溝４２は排出口４６に向かって低くなるような傾斜としていないが、もちろんそのようにしても良い。また、第２室２４に配置された１つの排出口４６が液体排出口と気体排出口を兼ねているが、液体と気体を別々の排出口から第２室２４の外に排出するようにしても良い。さらには、第２室の排出口４６に連通する消音用の第４室をさらに設けるようにしても良い。

ポンプ装置１； ポンプ１０； 吸引ダクト１２； 吐出ダクト１４； 可動子１６； ダイヤフラム１７； ポンプ室１８； 消音チャンバー２０； 第１室２２； 第２室２４； 第３室２６； 第１の仕切り２８； 第２の仕切り３０； 第１通路３２； 第２通路３４； Ｌ字状円管部材３６； 第１室の底面３８； 第２室の底面４０； 液体排出溝４２； 吸入口４４； 排出口４６； 吸入プラグ５０； 排出プラグ５２

Claims (7)

1. 液体状物質を含む気体を吸引するポンプに取り付けられる消音チャンバーであって、
   前記ポンプの吐出口に連通される第１室と、該第１室に隣接する第２室と、前記第１室及び第２室の間に設けられた第１の仕切りと、を備え、
   前記第１の仕切りは、前記第１室の底面に隣接し前記第１室及び第２室を連通する第１通路と、該第１通路よりも上方位置にあり前記第１室及び第２室を連通する第２通路とを有し、
   前記第２室は、前記気体を該第２室の外に排出する気体排出口、及び該消音チャンバー内で前記気体から分離し凝集した液体を前記第２室の外に排出する液体排出口を有する、消音チャンバー。
2. 前記第２通路は前記第２室内に突出しており、且つ前記第１通路よりも長い通路である、請求項１に記載の消音チャンバー。
3. 前記第２通路はＬ字状の通路であり、該第２通路の出口が前記第２室内で前記気体排出口とは反対側を向いている、請求項２に記載の消音チャンバー。
4. 前記第２通路は、弾性材料からなる管を前記第１の仕切りに取り付けて形成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の消音チャンバー。
5. 前記気体排出口と前記液体排出口とが、ひとつの排出口で構成されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の消音チャンバー。
6. 前記第１室の底面は、前記第１通路に向かって低くなるように傾斜しており、
   前記第２室の底面は、前記第１の仕切りに沿って前記液体排出口まで延在する液体排出溝を有し、また前記第１の仕切りに向かって低くなるように傾斜している、請求項１乃至５のいずれかに記載の消音チャンバー。
7. 前記ポンプの吸引口に連通される第３室を備えるとともに前記第２室及び第３室の間に設けられた第２の仕切りを更に備えた請求項１乃至６のいずれかに記載の消音チャンバーと、ポンプと、を備えたポンプ装置であって、
   前記第３室は、前記液体状物質を含む気体を吸引する吸入口を有し、
   前記ポンプは、該ポンプの前記吸引口が前記第３室と連通し且つ該ポンプの前記吐出口が前記第１室に連通するように前記消音チャンバーに取り付けられている、ポンプ装置。