JP2000170662A - 電磁式ダイヤフラムポンプおよびその振動系の固有振動数の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力で必要風量が得られる電磁式ダイ
ヤフラムポンプを提供する。また、製品の部品ロットば
らつきにより、例えばダイヤフラムの張力が変化する場
合でも容易に振動系の固有振動数の調整ができる電磁式
ダイヤフラムポンプおよびその調整方法を提供する。 【解決手段】 センタープレートと振動子の間に、振動
系の固有振動数を調整するためのバランサを設ける構成
を採択する。

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、センタープレ
ートを介して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
にセンタープレートを介して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】このような従来の電磁
式ダイヤフラムポンプにおいて、ダイヤフラムポンプ振
動系の固有振動数の調整という考え方はなんら提案され
ておらず、例えば所定の風量を得る場合、必要以上の余
分な電力を費やしているのが実情であった。また、固有
振動数の調整という考え方を導入した場合に、製品の部
品ロットのばらつきにより、例えばダイヤフラムの張力
が変化するという問題もあり、実際には固有振動数の調
整調整が簡易に行えないという不都合が生じており、こ
のような不都合点のさらなる改善も要望されている。

【０００６】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、上記従来の問題点を解決す
るためにダイヤフラムポンプ振動系の固有振動数の調整
という考え方を導入し、低消費電力で必要風量が得られ
る電磁式ダイヤフラムポンプを提供することにある。ま
た、製品の部品ロットばらつきにより、例えばダイヤフ
ラムの張力が変化する場合でも容易に振動系の固有振動
数の調整ができる電磁式ダイヤフラムポンプおよびその
調整方法を提供することにある。

【０００７】

【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
イヤフラムの中央部を挟持するように配置され、実質的
に振動子と連結されるセンタープレートと、前記ダイヤ
フラムにより隔離され、かつ弁機構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
センタープレートと振動子の間に、振動系の固有振動数
を調整するためのバランサが設けられているように構成
される。

【０００８】本発明の好ましい態様として、前記バラン
サは、連結貫通孔を備える板状体からなり、連結貫通孔
の中に振動子の端部が挿着されるように構成される。

【０００９】本発明の好ましい態様として、前記振動系
の固有振動数は、使用電源の周波数仕様に実質的に合致
するようにバランサの重量が選定される。

【００１０】本発明の好ましい態様として、前記振動系
の固有振動数は、ダイヤフラムの張力、センタープレー
トの重量、振動子の重量を基本的に調整して行い、さら
に、バランサの付加により固有振動数の微調整が行われ
て構成される。

【００１１】また、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、該ダイヤフラムの中央部を挟持するように配置さ
れ、実質的に振動子と連結されるセンタープレートと、
前記ダイヤフラムにより隔離され、かつ弁機構を有する
弁ケース本体とを有する電磁式ダイヤフラムポンプの振
動系の固有振動数の調整方法であって、該調整方法は、
ダイヤフラムの張力、センタープレートの重量、振動子
の重量を調整して、振動系の固有振動数を使用電源の周
波数仕様に実質的に合致するように設定するように構成
される。

【００１２】本発明の好ましい態様として、前記センタ
ープレートと振動子の間に、振動系の固有振動数を調整
するためのバランサを設け、ダイヤフラムの張力、セン
タープレートの重量、振動子の重量を基本的に調整して
行い、さらに、バランサの付加により固有振動数の微調
整を行なうように構成される。

【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、本発明において好適に用いられる
振動系の固有振動数調整のためのバランサの一例を示す
概略斜視図である。

【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。この際、板状の
バランサ２００の連結貫通孔２１０の中に振動子３０の
端部が挿着されるとともに、その端部がセンタープレー
ト７０，８０を介してダイヤフラム４０と連結されるこ
とによって、板状のバランサ２００が振動系に保持され
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、前述のごとくこれらの結合プレート７
０，８０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。

【００２２】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１１０は、ゴム脚を示している。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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）。

【００２７】この際、図４に示されるような板状のバラ
ンサ２００の連結貫通孔２１０の中に、振動子３０の端
部が挿入されるとともに、その振動子３０の端部がセン
タープレート７０，８０を介してダイヤフラム４０と連
結されることによって、板状のバランサ２００が振動系
に組み込まれ保持されるようになっている（図２，図
３）。このような挿入によるバランサ２００の挿着は、
バランサ２００の装着−脱着が容易かつ迅速に行えるの
で、微調整に特に適した形態となっている。

【００２８】本発明においては、まず最初に、ダイヤフ
ラムの張力、センタープレートの重量、振動子の重量
等、振動系の固有振動数に影響を及ぼす部材因子を調整
して、振動系の固有振動数を使用電源の周波数仕様（例
えば５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）に実質的に合致するように設
定することが基本である。『実質的に合致』とは、完全
に同一とまではいかないまでも合致させようとする行為
そのものをも含む意味であり、定量的には、誤差範囲±
１０％とする。

【００２９】上記振動系の固有振動数に影響を及ぼす部
材因子は、各々必要特性があるためにその機能を維持し
つつ重量調整を同時にしようとした場合、他の特性に弊
害を及ぼすことも想定できる。また、製品の部品ロット
のばらつきにより、例えばダイヤフラムの張力が変化す
るという問題もあり、固有振動数の調整調整が簡易に行
えない場合も生じ得る。従って、さらに好ましい態様と
して、上述のごとくセンタープレート７０，８０と振動
子３０の間に、振動系の固有振動数を調整するためのバ
ランサ２００を設け、ダイヤフラムの張力、センタープ
レートの重量、振動子の重量を基本的に調整して行い、
さらに、選定されたバランサ２００の付加により固有振
動数の微調整が行われることが望ましい。この場合もも
ちろん、振動系の固有振動数は使用電源の周波数仕様に
実質的に合致するように設定される。

【００３０】バランサ２００は、鋼板など比較的比重の
大きい材質から形成することが望ましい。もちろん調整
用のバランサ２００は、重量の異なる種々のものをあら
かじめ準備しておくことが必要となる。このようなバラ
ンサ２００は、電源周波数５０Ｈｚから６０Ｈｚ、６０
Ｈｚから５０Ｈｚの変更用バランサとして用いてもよ
い。

【００３１】バランサ２００の形態は、図４に示される
ように連結貫通孔２１０を備える板状バランサとするこ
とが好ましいが、この形態に限定されるものではなく、
振動系に簡易に取り付けられる形態のものであればよ
い。

【００３２】引き続き、ポンプの基本的構造を説明する
と、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１
５０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。

【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。

【発明の効果】上述してきたように、本発明の電磁式ダ
イヤフラムポンプにおいては、前記センタープレートと
振動子の間に、振動系の固有振動数を調整するためのバ
ランサを設ける構成を採択しているので、低消費電力で
必要風量が得られる電磁式ダイヤフラムポンプを提供す
ることができる。また、製品の部品ロットばらつきによ
り、例えばダイヤフラムの張力が変化する場合でも容易
に振動系の固有振動数の調整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】本発明において好適に用いられる振動系の固有
振動数調整のためのバランサの一例を示す概略斜視図で
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 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 １２０…吸入弁 １３０…吐出弁 １５０…吸気室 １６０…ダイヤフラム室 １７０…吐出室 ２００…バランサ ２１０…連結貫通孔

Claims (6)

【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、 該ダイヤフラムの中央部を挟持するように配置され、実
   質的に振動子と連結されるセンタープレートと、 前記ダイヤフラムにより隔離され、かつ弁機構を有する
   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、 前記センタープレートと振動子の間に、振動系の固有振
   動数を調整するためのバランサ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】 前記バランサは、連結貫通孔を備える板
   状体からなり、連結貫通孔の中に振動子の端部が挿着さ
   れる請求項１に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
3. 【請求項３】 前記振動系の固有振動数が、使用電源の
   周波数仕様に実質的に合致するようにバランサの重量が
   選定される請求項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】 前記振動系の固有振動数は、ダイヤフラ
   ムの張力、センタープレートの重量、振動子の重量を基
   本的に調整して行い、さらに、バランサの付加により固
   有振動数の微調整が行われてなる請求項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】 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、 該ダイヤフラムの中央部を挟持するように配置され、実
   質的に振動子と連結されるセンタープレートと、 前記ダイヤフラムにより隔離され、かつ弁機構を有する
   弁ケース本体とを有する電磁式ダイヤフラムポンプの振
   動系の固有振動数の調整方法であって、 該調整方法は、ダイヤフラムの張力、センタープレート
   の重量、振動子の重量を調整して、振動系の固有振動数
   を使用電源の周波数仕様に実質的に合致するように設定
   することを特徴とする電磁式ダイヤフラムポンプの振動
   系の固有振動数の調整方法。
6. 【請求項６】 前記センタープレートと振動子の間に、
   振動系の固有振動数を調整するためのバランサを設け、
   ダイヤフラムの張力、センタープレートの重量、振動子
   の重量を基本的に調整して行い、さらに、バランサの付
   加により固有振動数の微調整が行われる請求項５に記載
   の電磁式ダイヤフラムポンプの振動系の固有振動数の調
   整方法。