JP2000145645A - 電磁式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸排気される空気の流れをスムースにするこ
とにより、騒音の低減化、吸排気効率の向上、およびダ
イヤフラムの耐久性を図ることが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
ラムを電磁石ケース側に押し付けるように配置された弁
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、前記ダイヤフラムの中央部には、センタープレート
が設置され、当該センタープレートは、実質的に振動子
と固着されるとともに、弁機能を有するように吸入弁が
取り付けられており、前記弁ケース本体には、弁機能を
有するように吐出弁が取り付けられているように構成す
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、このような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】このような従来の電磁
式ダイヤフラムポンプにおいて、吸排気を行うための吸
入弁および吐出弁は、実開平２−８３３８７号公報等に
も見られるように密閉室の同一の壁面に各々セットとし
て形成されるのが一般的である。

【０００６】しかしながら、このような従来の吸入弁お
よび吐出弁の設置仕様では、吸排気される空気の流れが
屈曲して複雑となるために、騒音の低減化を図ったり、
吸排気効率を向上させるためには決して有利に働らくも
のではない。また、吸排気時にゴム製ダイヤフラムの偏
りが微妙に生じてダイヤフラムの耐久性を阻害させる原
因ともなり得る。

【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、吸排気される空気の流れを
スムースにすることにより、騒音の低減化、吸排気効率
の向上、およびダイヤフラムの耐久性を図ることができ
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
イヤフラムを電磁石ケース側に押し付けるように配置さ
れた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、前記ダイヤフラムの中央部には、センタープ
レートが設置され、当該センタープレートは、実質的に
振動子と固着されるとともに、弁機能を有するように吸
入弁が取り付けられており、前記弁ケース本体には、弁
機能を有するように吐出弁が取り付けられているように
構成される。

【０００９】本発明のより好ましい態様として、前記弁
ケース本体は、前記センタープレートと対向するように
配置された区画壁を有し、当該区画壁に弁機能を有する
ように吐出弁が取り付けられて構成される。

【００１０】本発明のより好ましい態様として、前記セ
ンタープレートは、ダイヤフラム電磁石側センタープレ
ートと、ダイヤフラム弁ケース側センタープレートを備
え、これらがダイヤフラムの中央部を挟持するように組
み合わされて構成される。

【００１１】本発明のより好ましい態様として、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】本発明のより好ましい態様として、前記セ
ンタープレートは、弁取り付け孔部、吸入のための連通
孔を有し、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】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。

【００１４】本発明のより好ましい態様として、前記セ
ンタープレートに形成される吸入弁は、肉薄リング状の
弁体からなり、リング状内周縁を固定するようにディス
ク状のセンタープレートに同心円状に取り付けられるよ
うに構成される。

【００１５】本発明のより好ましい態様として、前記セ
ンタープレートは、リング状の弁体に合わせて、ディス
ク状のセンタープレートに同心円状に吸入のための連通
孔を有してなるように構成される。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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を有し構成されている。

【００２１】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が挿着されている。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。

【００２２】ダイヤフラム４０の中央部には、ディスク
状のセンタープレート、すなわち、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、これらのセンタープレート７０，８０には、実質的
に振動子３０（連結用シャフト３１，３１）が固定され
ている。

【００２３】本発明におけるディスク状のセンタープレ
ートには、吸入弁１２０が吸入機能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。

【００２４】また、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の両側に順次、固着される。

【００２５】本発明における弁ケース本体５０には、吐
出弁１３０のみが吐出機能を果たすように特定の向きに
取りつけられている。このこともやはり、後述する図３
の説明でより明らかになるであろう。

【００２６】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。

【００２７】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）をその上部に備
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１１０は、ゴム脚を示している。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】ダイヤフラム４０の内周部４５には、セン
タープレート７０，８０が取りつけられている。すなわ
ち、本実施例の場合、センタープレートは、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との組み合わせにより構成
されており、これらに挟持された状態でダイヤフラム４
０の内周部４５が固定され、さらに、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）。

【００３３】本発明における第一の特徴は、図３に示さ
れてようにセンタープレート（７０，８０）に、弁機能
を有するように吸入弁１２０が取り付けられている点に
ある。この吸入弁１２０の詳細な形態が、図４に示され
ている。図４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。この一方で、図
３に示されるごとく吸入弁１２０が取り付けられるセン
タープレート（７０，８０）には、吸入弁１２０を設置
するための弁取り付け孔部７１、吸入のための連通孔７
５が形成されている。そして、弁取り付け孔部７１に吸
入弁１２０の弁固定軸１２５が挿着され、肉薄円形状の
弁傘部１２１が連通孔７５の通気の開閉弁機能を果たす
ように設置されている。吸入機構を維持するために吸入
弁１２０の取り付けは、ダイヤフラム弁ケース側センタ
ープレート８０方向から行われる。

【００３４】本実施の形態では、図面からの理解を容易
にするために吸入弁１２０を一個のみ設けた例を示して
いるが、これに限定されることなく吸入弁１２０の数は
２個以上の複数としてもよいことはもちろんである。ま
た、吸入弁１２０の設置箇所はできるだけ中央部分に近
い箇所とすることが望ましい。吸入のための連通孔７５
の数にも特に制限はなく（本実施形態では２個）、ポン
プ仕様等に応じて適宜設定すればよい。また、吸入弁１
２０の固定方法も特に制限はなく、用いるセンタープレ
ートの形態等に応じて適宜選定すればよい。なお、図２
においては、断面の取り方により吸入弁１２０は図面
上、現れていない。

【００３５】さらに本発明では、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、ダイヤフラム室１６０お
よび吐出室１７０が形成され、これらを区画する区画壁
５１には、吐出弁１３０が外側から装着されている。す
なわち、弁ケース本体５０には、弁機能を有するように
吐出弁１３０が取り付けられている。

【００３６】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が区画壁５１（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。

【００３７】この吐出弁１３０の弁作用により、図３に
示されるように、区画壁５１に形成された弁通気孔５３
を通して、ダイヤフラム室１６０の空気は、吐出室１７
０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。

【００３８】本実施の形態では、図面からの理解を容易
にするために吐出弁１３０を一個のみ設けた例を示して
いるが、これに限定されることなく吐出弁１３０の数は
２個以上の複数としてもよいことはもちろんである。ま
た、吐出弁１３０の設置箇所はできるだけ中央部分に近
い箇所とすることが望ましい。吐出のための連通孔５３
の数にも特に制限はなく（本実施形態では２個）、ポン
プ仕様等に応じて適宜設定すればよい。

【００３９】さらに弁機構を詳しく説明すると、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（図３）。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。ダイヤフラ
ム４０が矢印（イ）方向に変形した場合、電磁石ケース
１０内の圧力が正圧になり、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。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１７
０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。

【００４０】ところで、上述してきた吸入弁（吐出弁）
の構造は、図４に示されるように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
ものを好適例として挙げてきたが、この形態に限定され
ることなく種々の変形態様をとることが可能である。例
えば、吸入弁（吐出弁）を肉薄リング状の弁体のみのも
のとしてもよく、その好適な変形態様が図５に示され
る。

【００４１】図５は、センタープレート７０，８０に肉
薄リング状の弁体を取り付けた変形態様例を示す断面図
である。この図において、センタープレート（７０，８
０）に形成される吸入弁１２０ａは、肉薄リング状の弁
体１２０ａ（内径Ｄi ，外径Ｄo のゴムリング）からな
り、リング状内周縁１２０ａ’は、固定部材２２０によ
ってぐるりと内周が一周、固定されている。固定部材２
２０による固定方法は、特に限定されることなく例え
ば、ビス止め、溶着止め、リベット等いずれであっても
よい。

【００４２】このような弁体１２０ａは、ディスク状の
センタープレート（７０，８０）に同心円状に取り付け
られる。また、吸入のための連通孔７５は、リング状の
弁体１２０ａが弁機構できるように、ディスク状のセン
タープレート（７０，８０）に同心円状に複数個形成さ
れる。連通孔７５の数は図面上、２個しか表れていない
が、通常４〜１２個程度、同心円状に設けられる。この
ようなリング状の弁体は、吐出弁側にも応用することが
できる。

【００４３】上述してきたように本発明においては、吸
入弁１２０（１２０ａ）をセンタープレート（７０，８
０）に取り付け、吐出弁１３０を弁ケース本体５０側に
取り付けているので、吸排気される空気の流れを極めて
スムースにすることができる（従来に比べて屈曲の程度
が極端に小さい）。これにより、騒音の低減化、吸排気
効率の向上、およびダイヤフラムの耐久性を図ることが
できる。

【００４４】

【発明の効果】上述してきたように、本発明の電磁式ダ
イヤフラムポンプは、吸入弁をセンタープレートに取り
付け、吐出弁を弁ケース本体側に取り付けるように構成
されているので、吸排気される空気の流れを極めてスム
ースにすることができる。これにより、従来なし得なか
った騒音の低減化、吸排気効率の向上、およびダイヤフ
ラムの耐久性を図ることができるという極めて優れた効
果が発現する。

【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。

【図５】センタープレートに肉薄リング状の弁体を取り
付けた変形例を示す断面図である。

【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 ２１，２５…電磁石 ３０…振動子 ４０…ダイヤフラム ５０…弁ケース本体 ５３…連通孔 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 ７５…連通孔 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 １２５…弁固定軸 １３０…吐出弁 １３１…弁傘部 １３５…弁固定軸 １６０…ダイヤフラム室 １７０…吐出室

Claims (8)

【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、 該ダイヤフラムを電磁石ケース側に押し付けるように配
   置された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、 前記ダイヤフラムの中央部には、センタープレートが設
   置され、当該センタープレートは、実質的に振動子と固
   着されるとともに、弁機能を有するように吸入弁が取り
   付けられており、 前記弁ケース本体には、弁機能を有するように吐出弁が
   取り付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】 前記弁ケース本体は、前記センタープレ
   ートと対向するように配置された区画壁を有し、当該区
   画壁に弁機能を有するように吐出弁が取り付けられてい
   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】 前記センタープレートは、ダイヤフラム
   電磁石側センタープレートと、ダイヤフラム弁ケース側
   センタープレートを備え、これらがダイヤフラムの中央
   部を挟持するように組み合わされている請求項１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】 前記センタープレートは、弁取り付け孔
   部、吸入のための連通孔を有し、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４に記載の電
   磁式ダイヤフラムポンプ。
6. 【請求項６】 前記弁ケース本体は、弁取り付け孔部、
   および吐出のための連通孔が形成された区画壁を備え、
   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４に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
7. 【請求項７】 前記センタープレートに形成される吸入
   弁は、肉薄リング状の弁体からなり、リング状内周縁を
   固定するようにディスク状のセンタープレートに同心円
   状に取り付けられる請求項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。
8. 【請求項８】 前記センタープレートは、リング状の弁
   体に合わせて、ディスク状のセンタープレートに同心円
   状に吸入のための連通孔を有してなる請求項７に記載の
   電磁式ダイヤフラムポンプ。