JP2000130338A - 電磁式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁石と振動子との接触を生じることなく耐
久性に優れ、かつ製造コストの低減が可能な電磁式ダイ
ヤフラムポンプを提供する。 【解決手段】 片面の端部寄りに間隙規制用の凸部が設
けられた筒状形態の電磁石ボビンと、この電磁石ボビン
に巻き回された電磁石コイルと、電磁石ボビンの筒状開
口に嵌合された電磁石コアとを備える一対の電磁石を、
上記の間隙規制用の凸部によって対向する電磁石の間隙
が所定の大きさとなるようにして筐体状の電磁石ケース
内に配置し、この一対の電磁石の対向面の間に振動子を
介在させ、電磁石の極性変化に伴って電磁石の対向方向
に対して直角方向に往復運動可能とし、この振動子の両
端部に対向するように一対の弾性を有するダイヤフラム
を配置し、このダイヤフラムにより電磁石ケースと隔離
され、かつ吸入弁および吐出弁を有する弁ケース本体を
設けて電磁式ダイヤフラムポンプとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁式ダイヤフラ
ムポンプに関し、特に、対向する電磁石に交流電流を通
電させることにより、対向する電磁石の間に介在された
振動子を交流電源と同じ周波数で往復運動させ、振動子
の両端部に対向するように配置された一対のダイヤフラ
ムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内
の容積変化と、弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出
させる電磁式ダイヤフラムポンプに関する。このような
電磁式ダイヤフラムポンプは、例えば、曝気式浄化槽の
曝気用、養魚の酸素補給用、泡風呂等のエアー噴気用、
小型コンプレッサー等に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、浄化槽の曝気用や養
魚の酸素補給用のポンプの一つとして、電磁式ダイヤフ
ラムポンプが使用されている。

【０００３】このような電磁式ダイヤフラムポンプは、
例えば、実開平２−８３３８７号公報等に開示されてい
るように、上部を開放した箱状の電磁石ケースと、この
電磁石ケースの中に対向するように配置され固着された
一対の電磁石と、この一対の電磁石の対向面の間に介在
され電磁石の極性変化に伴い往復運動する振動子を備え
ており、さらに、該振動子の両端部には、対向するよう
に配置された一対のダイヤフラムが形成されている。

【０００４】そして、電磁式ダイヤフラムポンプは、電
磁石の極性変化に伴い振動子が往復運動し、この振動子
に連結されたダイヤフラムを振動させることによって、
外部空気の圧縮室内への吸入、および吸入した空気の圧
縮吐出という動作が連続的に繰り返されるように作用す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような電磁式ダイ
ヤフラムポンプでは、永久磁石を備えた振動子に往復運
動を行わせるための一対の電磁石が、電磁石どうしの吸
引力により徐々に接近し、振動子を介在させるための間
隙が減少して、ついには電磁石と振動子とが接触してし
まい、動作が停止してしまうという問題がある。

【０００６】このような問題を解消するために、電磁石
ケースの剛性および電磁石ボビンの剛性を向上させ、電
磁石どうしの吸引力に対抗して電磁石の接近を防止する
ことが考えられるが、電磁石ケースや電磁石ボビンの剛
性向上は電磁式ダイヤフラムポンプの製造コストの増大
に直結する。

【０００７】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであり、その目的は、電磁石と振動子との接触を
生じることなく耐久性に優れ、かつ製造コストの低減が
可能な電磁式ダイヤフラムポンプを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、筐体状の電磁石ケースと、該電磁
石ケースの中に対向するように配置された一対の電磁石
と、該一対の電磁石の対向面の間に介在され電磁石の極
性変化に伴い、電磁石の対向方向に対して直角方向に往
復運動する振動子と、該振動子の両端部に対向するよう
に配置された一対の弾性を有するダイヤフラムと、該ダ
イヤフラムにより隔離され、かつ吸入弁および吐出弁を
有する弁ケース本体とを有する電磁式ダイヤフラムポン
プであって、前記一対の電磁石は、電磁石コイルが巻き
回された筒状形態の電磁石ボビンと、該電磁石ボビンの
筒状開口に嵌合された電磁石コアとを備え、少なくとも
一方の電磁石ボビンの対向面側の端部寄りに間隙規制用
の凸部が設けられているような構成とした。

【０００９】また、本発明は、前記電磁石ボビンが両端
にフランジ部を備え、前記間隙規制用の凸部は前記フラ
ンジ部の対向面側に設けられているような構成とした。

【００１０】さらに、本発明は、前記一対の電磁石ボビ
ンがそれぞれ前記間隙規制用の凸部を備え、電磁石を対
向するように配置したときに前記凸部どうしが当接する
ような構成、または、前記一対の電磁石ボビンがそれぞ
れ前記間隙規制用の凸部を備え、電磁石を対向するよう
に配置したときに前記凸部が対向する電磁石ボビンの対
向面に当接するような構成とした。

【００１１】このような本発明では、電磁石を対向して
配置したときに、電磁石ボビンに設けられた間隙規制用
の凸部が、対向する電磁石の間隙を一定に保つ作用をな
す。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について添付図面に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の電磁式ダイヤフラムポン
プ１を、個々の主要パーツに分解させた状態を概略的に
示す斜視図である。

【００１４】図２は、本発明の電磁式ダイヤフラムポン
プの主要部分の必要箇所を、断面で示した正面図、図３
は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必
要箇所を、断面で示した平面図である。

【００１５】図１に示されるように、下部タンク容器５
の上面には、板状の底部基台プレート７が、密封状態と
なるように被着固定される。この板状の底部基台プレー
ト７の略中央付近の上に、電磁石ケース１０が設置され
ている。電磁石ケース１０は、一般に、底部基台プレー
ト７の上に直接載置されるのではなく、実質的にクッシ
ョン作用が働くように、例えば、防振ゴム９を介して設
置されている。電磁石ケース１０は、本実施の形態の場
合、開口部を有する有底容器状の電磁石ケース本体１１
と、この開口部を覆うための板状の電磁石ケース蓋体１
５を有し構成される。

【００１６】電磁石ケース１０の中には、対向するよう
に配置された一対の電磁石２１，２５と、この一対の電
磁石２１，２５の対向面の間に介在され、電磁石の極性
変化に伴い、電磁石の対向方向に対して直角方向に往復
運動する振動子３０が挿着される。さらに、振動子３０
は、その両端部に連結用シャフト３１，３１が固定配置
されており、これにより振動子３０の両端部に対向する
一対のダイヤフラム４０が配置される。

【００１７】ダイヤフラム４０の中央部には、ダイヤフ
ラム電磁石側センタープレート７０と、ダイヤフラム弁
ケース側センタープレート８０とが、ダイヤフラム４０
を挟持した状態で固定されており、これらの結合プレー
ト７０，８０に実質的に振動子３０（連結用シャフト３
１，３１）が固定される。

【００１８】ダイヤフラム４０の外周面は電磁石ケース
１０の側面に固定され、このダイヤフラム４０を押しつ
けるように弁ケース本体５０および弁ケース蓋体６０
が、電磁石ケース１０の両側に固着される。

【００１９】弁ケース蓋体６０は、外部に突出したホー
ス連結部６１を備え、この連結部６１にＬ型ゴムホース
９０の上部口９１が挿着され、Ｌ型ゴムホース９０の下
部口９５は、底部基台プレート７の孔部７ａに挿着され
る。

【００２０】このようにして底部基台プレート７の上
に、配置された電磁石ケース１０およびそれに固着され
る上記の主要部材は、外包ケース１００によってすっぽ
りと覆われ、外包ケース１００の底部は、通常、下部タ
ンク容器５の周縁あるいは底部基台プレート７の周縁と
当接しつつ密封状態に固着される。外包ケース１００
は、エアーフィルタ（図示していない）をその上部備
え、外部空気がエアーフィルタを介して外包ケース１０
０内部に流入するようにエアーフィルタカバー１０１に
よりエアーフィルタの固着が行われている。

【００２１】次いで、図２および図３に基づき、本発明
の電磁式ダイヤフラムポンプの基本的構造をさらに詳細
に説明する。

【００２２】図２および図３に示されるように、対向し
て配置される一対の電磁石２１，２５は、それぞれ、Ｅ
型の電磁石コア２２，２６と、電磁石コイル２３，２７
が巻かれた電磁石ボビン２４，２８とを備えている。電
磁石ボビン２４，２８はそれぞれ、両端にフランジ部２
４ａおよび２８ａを有する筒状形態をなし、これらの電
磁石ボビン２４，２８の筒状開口には、それぞれ、Ｅ型
の電磁石コア２２，２６の中央コア２２ａ，２６ａが嵌
合された形態で組み立てられる。電磁石２１，２５の電
磁石コイル２３，２７には交流電源が接続され、交流電
源の周波数と同一回数の磁極の変化（極性変化）が生じ
るようになっている。

【００２３】このような一対の電磁石２１，２５の対向
面の間隙には、電磁石２１，２５の極性変化に伴い往復
運動する振動子３０が電磁石と接触しないように装着さ
れている。振動子３０は、本実施の形態の場合、プレー
ト本体部３５と、その両端に形成される連結用シャフト
３１，３１を有し、プレート本体部３５には、四角状の
４つの極性の異なる永久磁石３６，３６（例えばＮ
極），３７，３７（例えばＳ極）が埋設されている。

【００２４】振動子３０の両端部には、一対の中央穴あ
き円盤状の弾性体（例えばゴム）ダイヤフラム４０が対
向するように配置されており、一対のダイヤフラム４０
の外周フランジ部４１は、電磁石ケース１０と、弁ケー
ス本体５０により挟持固定されている。ダイヤフラム４
０の内周部４５は、ダイヤフラム電磁石側センタープレ
ート７０と、ダイヤフラム弁ケース側センタープレート
８０とによって挟持された状態で固定されており、これ
らの結合プレート７０，８０に振動子３０が固定されて
いる（連結用シャフト３１，３１の先端部で螺子止めさ
れている）。

【００２５】図３に示されるように、電磁石ケース１０
に固着される弁ケース本体５０および弁ケース蓋体６０
により、吸気室１５０が形成され、この吸気室１５０
は、連通孔５９で電磁石ケース１０内部に連通してい
る。吸気室１５０を区画する弁ケース本体５０の吸気側
外側壁５１には、吸入弁１２０が内側から装着されてい
る。この吸入弁１２０の弁作用により、外側壁５１に形
成された弁通気孔１２１を通して、空気がダイヤフラム
室１６０に吸入される。ダイヤフラム室１６０は、ダイ
ヤフラム４０と、弁ケース本体５０の吸気側外側壁５１
と吐出側外側壁５５とによって区画されており、吐出側
外側壁５５には吐出弁１３０が外側から装着されてい
る。この吐出弁１３０の弁作用により、吐出側外側壁５
５に形成された弁通気孔１３１を通して、ダイヤフラム
室１６０の空気は、吐出室１７０に吐出されるようにな
っている。吐出室１７０に吐出された空気は、Ｌ型ゴム
ホース９０内を通過して、下部タンク容器５内に入り、
吐出口５ａ（図１）を通して吐出される。

【００２６】なお、吸入弁１２０および吐出弁１３０の
弁作用は、以下の動作に基づき行われる。すなわち、交
流電源に接続された電磁石２１，２５の極性変化に伴い
振動子３０は、交流電源と同じ周波数で図面の矢印
（イ）および矢印（ロ）方向に往復運動する。この振動
子３０の動きに同期して振動子３０の両端部に配置され
たダイヤフラム４０は、そのダイヤフラム４０の中央部
を中心にして振動子３０のストロークと同じ変位量で変
形する。これにより、ダイヤフラム室１６０の容量の変
化が生じ、図３の右方向側のダイヤフラム室１６０に注
目すると、ダイヤフラム４０が矢印（イ）方向に変形し
た場合、ダイヤフラム室１６０は膨張して負圧になり、
吸入弁１２０は開いて、空気がダイヤフラム室１６０内
に吸入される。この逆に、ダイヤフラム４０が矢印
（ロ）方向に変形した場合、ダイヤフラム室１６０は圧
縮され正圧になり、吐出弁１３０は開いて、空気がダイ
ヤフラム室１６０内から吐出室１７０に吐出される。こ
れらの動作が交互に連続的に行われ、圧縮空気が連続的
に吐出される。なお、このような弁機構を含む基本的な
動作原理そのものは、すでに公知の技術となっている。

【００２７】本発明における発明の要部は、電磁石２
１，２５の仕様にあり、本発明で用いられる電磁石２
１，２５は、電磁石ボビン２４，２８の少なくとも一方
の対向面側の端部寄りに間隙規制用の凸部が設けられ、
対向する電磁石２１，２５の間隙を常に一定に保つよう
になっている。

【００２８】図４は、本発明の電磁式ダイヤフラムポン
プ１に用いられる電磁石２１，２５を分解した状態を概
略的に示す斜視図である。図４において、電磁石２１，
２５の電磁石ボビン２４，２８は、それぞれ両端にフラ
ンジ部２４ａ，２８ａを有する筒状形態をなし、これら
の電磁石ボビン２４，２８の筒状開口２４ｂ，２８ｂ
に、それぞれＥ型の電磁石コア２２，２６の中央コア２
２ａ，２６ａが嵌合される。図示では、電磁石コイル２
３，２７が巻かれていない状態の電磁石ボビン２４，２
８が示されている。

【００２９】本発明では、電磁石ボビン２４，２８のフ
ランジ部２４ａ，２８ａの対向面側の端部寄り（図示例
では対向面の四隅）に、間隙規制用の凸部２４ｃ，２８
ｃが設けられている。図５は、このような電磁石２１，
２５を対向させたときの電磁石ボビン２４，２８の状態
を示す斜視図である。図５に示されるように、電磁石ボ
ビン２４の各凸部２４ｃは、対向する電磁石ボビン２８
の各凸部２８ｃと当接し、これにより、電磁石ボビン２
４，２８の間に一定の間隙部Ｓが形成される。そして、
この間隙部Ｓの中に介在される振動子３０を往復運動さ
せる電磁石２１，２５間に吸引力が作用しても、間隙規
制用の凸部２４ｃ，２８ｃが間隙部Ｓを常に一定に維持
する。このような凸部２４ｃ，２８ｃの突出長Ｌ１，Ｌ
２は、間隙部Ｓの大きさを規制するものであり、通常、
Ｌ１＝Ｌ２（＝１／２Ｓ）に設定する。なお、凸部２４
ｃ，２８ｃの形状には特に制限がなく、振動子３０を介
在させるために必要が空間が確保でき、かつ、強度的に
電磁石２１，２５間に作用する吸引力に対向できる形状
であればよい。

【００３０】図６は、本発明の電磁式ダイヤフラムポン
プ１に用いられる電磁石２１，２５を構成する電磁石ボ
ビン２４，２８の他の実施形態を示す分解斜視図であ
る。図６において、電磁石ボビン２４，２８は、フラン
ジ部２４ａ，２８ａの対向面側の端部寄り（図示例では
対向面の相互に異なる端辺の両端）に、間隙規制用の凸
部２４´ｃ，２８´ｃが設けられている。このような電
磁石ボビン２４，２８を対向させることにより、電磁石
ボビン２４の各凸部２４´ｃは、対向する電磁石ボビン
２８のフランジ部２８ａの対向面と当接し、電磁石ボビ
ン２８の各凸部２８´ｃは、対向する電磁石ボビン２４
のフランジ部２４ａの対向面と当接する。これにより、
電磁石ボビン２４，２８の間に一定の間隙部が形成さ
れ、間隙部の中に介在される振動子３０を往復運動させ
る電磁石２１，２５間に吸引力が作用しても、間隙規制
用の凸部２４´ｃ，２８´ｃが間隙部Ｓを常に一定に維
持する。この場合、凸部２４´ｃ，２８´ｃの突出長Ｌ
３，Ｌ４は、間隙部の大きさに設定する。なお、凸部２
４´ｃ，２８´ｃの形状には特に制限がなく、振動子３
０を介在させるために必要が空間が確保でき、かつ、強
度的に電磁石２１，２５間に作用する吸引力に対向でき
る形状であればよい。

【００３１】

【発明の効果】上述してきたように、本発明に用いられ
る一対の電磁石は、少なくとも一方の電磁石ボビンの対
向面側の端部寄りに間隙規制用の凸部が設けられている
ので、電磁石を対向して配置したときに、間隙規制用の
凸部によって対向する電磁石の間隙は所定の大きさに規
制されるとともに、この間隙に介在された振動子を往復
運動させる電磁石間に作用する吸引力に対抗して、間隙
規制用の凸部は電磁石の間隙を常に一定なものとし、こ
れにより、電磁石と振動子とが接触することが防止さ
れ、電磁式ダイヤフラムポンプの耐久性を大幅に向上さ
せることができる。また、電磁石ケースや電磁石ボビン
の剛性を高める必要はなく、電磁式ダイヤフラムポンプ
の製造コストの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプを個々の主
要パーツに分解させた状態を概略的に示す斜視図である

【図２】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分
の必要箇所を断面で示した正面図である。

【図３】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分
の必要箇所を断面で示した平面図である。

【図４】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプに用いられ
る電磁石の好適な実施形態を示す分解斜視図である。

【図５】図４に示される電磁石を対向させたときの電磁
石ボビンの状態を示す斜視図である。

【図６】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプに用いられ
る電磁石の電磁石ボビンの他の実施形態を示す分解斜視
図である。

【符号の説明】 １…電磁式ダイヤフラムポンプ １０…電磁石ケース １７…空気吸入口 ２１，２５…電磁石 ２２，２６…電磁石コア ２３，２７…電磁石コイル ２４，２８…電磁石ボビン ２４ａ，２８ａ…フランジ部 ２４ｂ，２８ｂ…筒状開口 ２４ｃ，２８ｃ…間隙規制用の凸部 ３０…振動子 ４０…ダイヤフラム ５０…弁ケース本体 ６０…弁ケース蓋体 ７０…ダイヤフラム電磁石側センタープレート ８０…ダイヤフラム弁ケース側センタープレート １００…外包ケース １２０…吸入弁 １３０…吐出弁 １５０…吸気室 １６０…ダイヤフラム室 １７０…吐出室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体状の電磁石ケースと、 該電磁石ケースの中に対向するように配置された一対の
   電磁石と、 該一対の電磁石の対向面の間に介在され電磁石の極性変
   化に伴い、電磁石の対向方向に対して直角方向に往復運
   動する振動子と、 該振動子の両端部に対向するように配置された一対の弾
   性を有するダイヤフラムと、 該ダイヤフラムにより隔離され、かつ吸入弁および吐出
   弁を有する弁ケース本体とを有する電磁式ダイヤフラム
   ポンプであって、 前記一対の電磁石は、電磁石コイルが巻き回された筒状
   形態の電磁石ボビンと、該電磁石ボビンの筒状開口に嵌
   合された電磁石コアとを備え、少なくとも一方の電磁石
   ボビンの対向面側の端部寄りに間隙規制用の凸部が設け
   られていることを特徴とする電磁式ダイヤフラムポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記電磁石ボビンは両端にフランジ部を
   備え、前記間隙規制用の凸部は前記フランジ部の対向面
   側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の
   電磁式ダイヤフラムポンプ。
3. 【請求項３】 前記一対の電磁石ボビンはそれぞれ前記
   間隙規制用の凸部を備え、電磁石を対向するように配置
   したときに前記凸部どうしが当接することを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の電磁式ダイヤフラムポ
   ンプ。
4. 【請求項４】 前記一対の電磁石ボビンはそれぞれ前記
   間隙規制用の凸部を備え、電磁石を対向するように配置
   したときに前記凸部が対向する電磁石ボビンの対向面に
   当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の電磁式ダイヤフラムポンプ。