JP2000130343A - 電磁式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁式ダイヤフラムポンプ専用に使用される
弁であって、耐久性、耐オゾン性に優れる吸入弁および
吐出弁の弁材質を特定し、長期間の安定した使用を保証
できる電磁式ダイヤフラムポンプを提供する。 【解決手段】 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、前記弁ケース本体に弁機能を有するように固着さ
れる吸入弁および吐出弁は、それぞれ、シリコーン系の
弾性体からなるように構成する。

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
ている。さらに、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おり、ダイ
ヤフラムの外周縁は、電磁石ケースと、吸入弁および吐
出弁を有する弁ケース本体とにより挟持・固定されてい
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吸入弁および吐出弁を介して連続的
に繰り返される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような電磁式ダイ
ヤフラムポンプに使用される吸入弁および吐出弁は、シ
ール性、応答性等の弁機能に優れるといわれるＥＰＤＭ
（エチレン−プロピレン共重合体エラストマー）の材質
を用いることが一般的であった。

【０００６】しかしながら、弁の耐久性に対する要求は
厳しく、従来から用いられているＥＰＤＭ等の材料で
も、耐久性が十分であるとは言えなかった。すなわち、
例えばブロアポンプのように５０Ｈｚ等の高い周波数
で、しかも７０℃近傍での高温雰囲気下で、長時間連続
使用した場合には、耐久性が十分とは言えず、シール不
良が発生し始めるまでの期間（シール寿命）が、例え
ば、２か月程度と短いのが現状であった。加えて、従来
の材料は耐オゾン性も十分とは言えない。

【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、電磁式ダイヤフラムポンプ
専用に使用される弁であって、耐久性、耐オゾン性に優
れる吸入弁および吐出弁の弁材質を特定し、長期間の安
定した使用を保証できる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、前記弁ケース本体に弁機能を有するように
固着される吸入弁および吐出弁は、それぞれ、シリコー
ン系の弾性体からなるように構成される。

【０００９】また、本発明のより好ましい態様として、
前記シリコーン系の弾性体は、シリコーンゴムからなる
ように構成される。

【００１０】また、本発明のより好ましい態様として、
前記シリコーン系の弾性体は、そのＪＩＳ Ａ硬度が、
４０〜７０となるように構成される。

【００１１】また、本発明のより好ましい態様として、
前記吸入弁および吐出弁は、それぞれ、肉薄円形状の弁
傘部と、この弁傘部の中央部から突出する弁固定軸とを
備えてなるように構成される。

【００１２】また、本発明のより好ましい態様として、
前記弁ケース本体は、弁取り付け孔部、および吸入また
は吐出のための連通孔が形成された隔壁を備え、前記弁
固定軸が弁取り付け孔部に挿着され、前記肉薄円形状の
弁本体が連通孔の通気の開閉弁機能を果たしてなるよう
に構成される。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】図４は、本発明の電磁式ダイヤフラムポン
プに用いられる吸入弁および吐出弁の代表的な形態を示
す斜視図である。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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に実質
的に振動子３０（連結用シャフト３１，３１）が固定さ
れる。

【００２０】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。

【００２１】弁ケース本体５０には、吸入弁１２０およ
び吐出弁１３０がそれぞれ各所定の機能（吸入および吐
出）を果たすように特定の向きに取りつけられている。
このことは、後述する図３の説明でより明らかになるで
あろう。

【００２２】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。

【００２３】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。図１におけ
る符号９９は、ゴム脚を示している。

【００２４】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。

【００２５】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は、それぞれ、Ｅ型の電磁石コア
２２，２６の中央コア２２ａ，２６ａに挿入された形態
で組み立てられる。電磁石２１，２５の電磁石コイル２
３，２７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。

【００２６】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。

【００２７】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）。

【００２８】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。

【００２９】吸入弁１２０の詳細な形態が、図４に示さ
れている。この図に示されるごとく吸入弁１２０は、肉
薄円形状の弁傘部１２１と、この弁傘部１２１の中央部
から突出する弁固定軸１２５を備えている。そして、弁
固定軸１２５が弁ケース本体５０に穿設された固定孔に
装着・固定される（図３）。図４に示されるごとく弁固
定軸１２５の先端部には、通常、固定後の抜け防止のた
めの突起状係止部１２６が形成されている。なお、弁傘
部１２１の弁固定軸１２５が位置する側の平面１２１ａ
が、いわゆる（弁）シール側の平面となる。このシール
側と反対側の平面１２１ｂの中央部（図面の点線で囲ま
れた部分）は、弁固定軸１２５との関係もあり、弁傘部
のなかでも強度を維持するためにやや肉厚となってい
る。

【００３０】この吸入弁１２０の弁作用により、図３に
示されるように外側壁５１に形成された弁通気孔１２
１’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。

【００３１】吐出弁１３０の形態そのものは、前述した
吸入弁１２０と基本的に同じであり、その構成は図４に
示されるごとく、肉薄円形状の弁傘部１３１と、この弁
傘部１３１の中央部から突出する弁固定軸１３５とを備
えている。そして、弁固定軸１３５が弁ケース本体５０
に穿設された固定孔に装着固定される（図３）。弁固定
軸１３５の先端部には、通常、固定後の抜け防止のため
の突起状係止部１３６が形成されている。弁傘部１３１
の弁固定軸１３５が位置する側の平面１３１ａが、シー
ル側の面となる。

【００３２】この吐出弁１３０の弁作用により、図３に
示されるように、吐出側外側壁５５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１
７０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。

【００３３】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。

【００３４】本発明における発明の要部は、前記弁ケー
ス本体５０に弁機能を有するように固着される吸入弁１
２０および吐出弁１３０が、それぞれ、シリコーン系の
弾性体の材料から構成されていることにある。シリコー
ン系の弾性体の最適例としては、シリコーンゴムが挙げ
られる。

【００３５】シリコーンゴムは、主鎖がオルガノシロキ
サン結合からなる合成ゴムである。一般に、シリコーン
ゴムは、重合度が数千以上の弾性のある透明体である生
ゴムに充填材を加え、過酸化物で加硫して製品とされ
る。シリコーンゴムとしては、側鎖を全部メチル基とし
たジメチルポリシロキサンシリコーンゴムがあり、さら
にメチル基の一部をビニル基に置換したビニルシリコー
ンゴム；ビニルシリコーンゴムの側鎖にふっ化アルキル
基を導入したふっ化シリコーンゴム等が挙げられる。

【００３６】このようなシリコーンゴムは、そのＪＩＳ
Ａ硬度が、４０〜７０、より好ましくは、５５〜６５
の範囲のものが電磁式ダイヤフラムポンプ用として好適
である。この値が、７０を超えると、弁傘部の変形がし
にくくなり、シール不良になり易いという不都合が生
じ、またこの値が、４０未満となると弁軸部の伸びが大
きくなりシール不良になり易く、また耐久性にも劣ると
いう不都合が生じる。

【００３７】なお、本発明で用いられる吸入弁１２０お
よび吐出弁１３０の具体的形態、例えば、弁傘部１２１
（１３１）の外径の大きさや厚さ等は、電磁式ダイヤフ
ラムポンプの仕様に応じて適宜設定するようにすればよ
い。また、用いる吸入弁１２０および吐出弁１３０の数
についても同様である。

【００３８】

【発明の効果】上述してきたように、本発明に用いられ
る電磁式ダイヤフラムポンプ用の吸入弁および吐出弁
は、シリコーン系の弾性体、特にシリコーンゴムから構
成されているので、耐久性、耐オゾン性に優れ、これに
より長期間の安定した使用を保証できる電磁式ダイヤフ
ラムポンプを提供することができる。特に、５０Ｈｚ〜
６０Ｈｚ等の高い周波数で、しかも７０℃近傍での高温
雰囲気下での長時間連続使用において極めて優れた耐久
性を発揮する。

【００３９】ちなみに、振動数５０Ｈｚ，７０℃近傍で
の連続運転耐久性試験では、従来品（ＥＰＤＭ）のシー
ル寿命が約２ケ月程度であったのに対し、本発明品では
約６倍以上の１２ケ月以上に向上したという実験結果が
確認された。

【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
る吸入弁および吐出弁の代表的な形態を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…電磁式ダイヤフラムポンプ ５…下部タンク容器 ７…底部基台プレート １０…電磁石ケース １１…電磁石ケース本体 １５…電磁石ケース蓋体 １７…空気吸入口 ２１，２５…電磁石 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 ９０…Ｌ型ゴムホース １００…外包ケース １０５…空気導入口 １２０…吸入弁 １２１…弁傘部 １２１’…弁通気孔 １２５…弁固定軸 １３０…吐出弁 １３１…弁傘部 １３１’…弁通気孔 １３５…弁固定軸 １５０…吸気室 １６０…ダイヤフラム室 １７０…吐出室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H058 AA14 BB23 CA23 CD10 CD25 EE04 EE05 EE13 EE14 3H077 AA12 CC02 CC09 CC17 DD05 EE23 EE40 FF12 FF32

Claims (5)

【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、 前記弁ケース本体に弁機能を有するように固着される吸
   入弁および吐出弁は、それぞれ、シリコーン系の弾性体
   からな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】 前記シリコーン系の弾性体は、シリコー
   ンゴムである請求項１に記載の電磁式ダイヤフラムポン
   プ。
3. 【請求項３】 前記シリコーン系の弾性体は、そのＪＩ
   Ｓ Ａ硬度が、４０〜７０である請求項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】 吸入弁および吐出弁は、それぞれ、肉薄
   円形状の弁傘部と、この弁傘部の中央部から突出する弁
   固定軸とを備えてなる請求項１ないし請求項３のいずれ
   かに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
5. 【請求項５】 前記弁ケース本体は、弁取り付け孔部、
   および吸入または吐出のための連通孔が形成された隔壁
   を備え、前記弁固定軸が弁取り付け孔部に挿着され、前
   記肉薄円形状の弁本体が連通孔の通気の開閉弁機能を果
   たしてなる請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
   電磁式ダイヤフラムポンプ。