JP2003301779A - 電磁振動型ダイヤフラムポンプ - Google Patents
電磁振動型ダイヤフラムポンプInfo
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Abstract
ることができる電磁振動型ダイヤフラムポンプを提供す
る。 【解決手段】 フレーム内に対向して配置されている電
磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁
石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結
される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラ
ムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダ
イヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部と
からなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフ
ラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポン
プ室を有している。
Description
ラムポンプに関する。さらに詳しくは、主として室内用
エアマットやエアベッドへのエアの吸排、養魚用水槽や
家庭浄化槽などにおける酸素補給、または公害監視にお
ける検査ガスのサンプリングなどに利用される電磁振動
型ダイヤフラムポンプに関する。
作用に基づく、該磁石を備えた振動子の振動を利用して
流体を吸引、吐出する電磁振動型ポンプとして、たとえ
ば図28に示されるようなダイヤフラム式のポンプがあ
る。
て配置されている鉄心151aと捲線コイル部151b
とからる電磁石151cを有する電磁石部151と、該
電磁石のあいだの空隙部に配置される、磁石152を備
えた振動子153と、該振動子153の両端に連結され
たダイヤフラム154と、前記電磁石部の両端部にそれ
ぞれ固定されたポンプケーシング部155とから構成さ
れている。
右振動により、吸入口156から吸入された空気は、前
記電磁石部151の吸入タンク部157に一旦貯えられ
たのち、ポンプケーシング部155の吸引室158、ポ
ンプ室(圧縮室)159および吐出室160を経由し、
ついで吐出タンク部161に一旦貯えられたのち、吐出
口162から吐出される。
ダイヤフラムポンプ構造では、中圧(50〜100Kp
a程度)を発生させるのがむずかしいという課題があ
る。
生することができるが、ピストンの摩耗があるため、ダ
イヤフラムポンプより寿命が短いとともに、効率が低い
という問題がある。
〜100Kpa程度)を発生させることができる電磁振
動型ダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。
ヤフラムポンプは、フレーム内に対向して配置されてい
る電磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持さ
れ、磁石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順
次連結される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイ
ヤフラムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記
大径ダイヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシン
グ部とからなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダ
イヤフラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応す
るポンプ室を有してなることを特徴とする。
ンプは、前記ポンプケーシング部が、大径ダイヤフラム
用ポンプケーシングと小径ダイヤフラム用ポンプケーシ
ングとからなり、該大径ダイヤフラム用ポンプケーシン
グのポンプ室と小径ダイヤフラム用ポンプケーシングの
ポンプ室とが隣接するとともに、小径ダイヤフラムで仕
切られているのが好ましい。
ンプは、左側の大径ダイヤフラムのポンプ室で発生した
低圧の空気を右側の小径ダイヤフラムのポンプ室に導く
とともに、右側の大径ダイヤフラムポンプのポンプ室で
発生した低圧の空気を左側の小径ダイヤフラムのポンプ
室に導くことにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生さ
せるべく、空気回路としては2回路の2段圧縮にされて
いるのが好ましい。
ンプは、左右の大径ダイヤフラムのポンプ室を接続する
とともに、左右の小径ダイヤフラムのポンプ室を接続す
ることにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生させるべ
く、空気回路として1回路の4段圧縮にされているのが
好ましい。
ンプは、前記フレームが前記電磁石の外表面にモールド
された樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋
がる、吸引口と吐出口に連通する第1通気用タンク部と
第2通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り
付けるリング状溝が同時成形されているのが好ましい。
ンプは、前記左右のポンプ室間が通気管により接続され
ているのが好ましい。
ンプは、前記フレームが前記電磁石の外表面にモールド
された樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋
がる、吸引口と吐出口に連通する第1通気用タンク部と
第2通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り
付けるリング状溝が同時成形されており、前記左右の大
径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に繋が
る、吸引室と第1通気用タンク部および吐出室と第2通
気用タンク部がフレームおよび大径ダイヤフラム用ポン
プケーシングに形成される通路により連通するととも
に、前記左右の小径ダイヤフラム用ポンプケーシングの
ポンプ室に連通する、吐出室と第1通気用タンク部およ
び吸引室と第2通気用タンク部が大径ダイヤフラムおよ
び小径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される通
路により連通しているのが好ましい。
ンプは、前記第1通気用タンク部が仕切部により分離さ
れているのが好ましい。
ンプは、前記電磁石部と大径ダイヤフラムにより密閉さ
れる密閉空間に連通する連通孔が前記第2通気用タンク
部に形成されており、該連通孔を通して前記大径ダイヤ
フラムで発生した圧力を該大径ダイヤフラムに背圧とし
て印加するのが好ましい。
ンプは、前記左右のポンプケーシング部における小径ダ
イヤフラムのポンプ部を少なくとも2個備えており、多
段圧縮とされているのが好ましい。
ンプは、前記電磁石が、対向して配置される一対の鉄心
および該鉄心の内周凹部に組み込まれる捲線コイル部か
らなるのが好ましい。
ンプは、前記電磁石が、対向して配置される一対の小径
鉄心、該一対の小径鉄心とは直交する位置に配置される
一対の大径鉄心および該大径鉄心の内周凹部に組み込ま
れる捲線コイル部からなるのが好ましい。
ンプは、前記振動子の磁石の数が4個であって、両端部
の2個の磁石の幅寸法が中央部の2個の磁石の幅寸法の
約1/2であり、前記鉄心がE形であり、かつ前記磁石
と対向するセンターポール部および2つのサイドポール
部の極幅寸法がともにほぼ同寸法であるのが好ましい。
ンプは、前記小径ダイヤフラムがコルゲーション形ダイ
ヤフラムであるのが好ましい。
明の電磁振動型ダイヤフラムポンプを説明する。
かわる電磁振動型ダイヤフラムポンプは、ポンプ本体カ
バー1、電磁石部2、振動子3、該振動子3の両端部に
順次連結される円盤状の大径ダイヤフラム4と小径ダイ
ヤフラム5および前記電磁石部2の両端部に固定され
る、該大径ダイヤフラム4と小径ダイヤフラム5のポン
プケーシング部6から構成されている。前記電磁石部2
としては、本発明において、とくに限定されるものでは
なく、本実施の形態1では、E型鉄心とこれに巻き回さ
れる捲線コイル部からなる一対の電磁石7をフレーム8
内に対向して配置されるものを用いている。前記振動子
2は、電磁石部1内の空隙部に挿入されており、所定の
間隔を置いて配置される、2個の平板状磁石、フェライ
ト磁石または稀土類磁石などの磁石9を保持板10に保
持したものである。この振動子2は、保持板10の端部
ねじ部に保持金具類11、12により前記ダイヤフラム
4、5に固着され、電磁石部1内に支持されている。本
実施の形態1にかかわるポンプは、外観のデザイン上、
ポンプ本体全体を覆い、騒音を遮断するためにポンプ本
体カバー1が装着されているが、該カバー1は性能面に
関係がないので、省くこともできる。なお、1aは前記
フレーム8に固着された段付きクッションであり、これ
によりポンプ部の振動を吸収するようにしている。
され、振動子2が左右方向に移動すると、左右のダイヤ
フラム4、5が左右に動作し、空気吸入と空気圧縮の作
用をする。
大径ダイヤフラム4用ポンプケーシング13aおよび小
径ダイヤフラム5用ポンプケーシング13bと、それぞ
れのポンプケーシング13a、13b内に形成される吸
引室14a、14b、吐出室15a、15bおよび左側
のポンプ室LPL、MPL、右側のポンプ室LPR、M
PRからなるポンプ部とからなり、ポンプケーシング1
3aのポンプ室LPL、MPLとポンプケーシング13
bのポンプ室LPR、MPRとが隣接するとともに、小
径ダイヤフラム5で仕切られている。また、前記吸引室
14a、14bは、前記ポンプ室LPL、MPL、LP
R、MPRと連通するために、吸入口16aと吸入弁1
6bを、前記吐出室15a、15bは吐出口17aと吐
出弁17bをそれぞれ備えている。また、大径ダイヤフ
ラム4の外径部は、前記フレーム8に固定されるダイヤ
フラム台18とポンプケーシング13aにより挟着され
て支持されている。また、前記小径ダイヤフラム5の外
径部は、前記ポンプケーシング13aに形成されるダイ
ヤフラム台部19にスペーサ20を介してポンプケーシ
ング13bにより挟着されて支持されている。前記吸引
室14a、14bおよび吐出室15a、15bには、そ
れぞれ吸引部21a、21bおよび吐出部22a、22
bが設けられている。そして、左側の吐出部22aと右
側の吸引部21bとが通気管(チューブ)23により接
続されているとともに、左側の吸引部21bと吐出部2
2aとが通気管24により接続されている。本実施の形
態1では、通気管23、24の接続がしやすいように、
ポンプ室LPL、MPL、LPR、MPRの吸入弁16
bと吐出弁17bは、各ポンプ室の上部および底部(下
部)(図2の紙面上下部)には取り付けられず、水平方
向、すなわちポンプ室LPL、LPRの前部と背部およ
びポンプ室MPL、MPRの側部に取り付けられてい
る。これにより、ポンプ高さを低くすることができる。
ポンプ室LPL、LPRでは、低圧が発生し、小径ダイ
ヤフラム5により形成されるポンプ室MPL、MPRで
は、中圧が発生する。
磁振動型ダイヤフラムポンプは、図1および図4〜5に
示されるように、低圧を発生する2個のポンプ室LP
L、LPRと、これと接続される2個の中圧のポンプ室
MPL、MPRとからなり、左側の大径ダイヤフラム4
のポンプ室LPL(低圧ポンプ室)で発生した低圧の空
気を右側の小径ダイヤフラム5のポンプ室MPR(中圧
ポンプ室)に導き、右側の大径ダイヤフラムポンプ4の
ポンプ室LPR(低圧ポンプ室)で発生した低圧の空気
を左側の小径ダイヤフラム5のポンプ室MPL(中圧ポ
ンプ室)に導き、ポンプ作用で中圧の空気を発生するよ
うに構成される、空気回路としては2回路とした2段圧
縮方式のポンプである。
ように、電磁石7が通電され、まず振動子2が右方向に
移動すると、左側のダイヤフラム4、5が右側に動作
し、吸引部21aから大気がポンプ室LPLに吸入され
る(の空気の流れ)。このときのポンプ室LPLの圧
力は0(ゼロ)である。ついで振動子2が左方向に移動
すると、左側のダイヤフラム4、5の左側動作によりポ
ンプ室LPLで圧縮された空気(圧力20kPa)は通
気管23から吸引室14bを経由してポンプ室MPRに
導かれる。ついで振動子2が右方向に移動して、右側の
ダイヤフラム4、5が右側に動作することにより、ポン
プ室MPRの空気はさらに圧縮されて圧力98kPaの
圧縮空気として吐出部22bから吐出される。このとき
のポンプ室MPLの吸入空気およびポンプ室LPRの圧
縮空気は、ともに圧力20kPaである。
うに、電磁石7が通電され、まず振動子2が左方向に移
動すると、右側のダイヤフラム4、5が左側に動作し、
吸引部21aから大気がポンプ室LPRに吸入される
(の空気の流れ)。このときのポンプ室LPRの圧力
は0(ゼロ)である。ついで振動子2が右方向に移動す
ると、右側のダイヤフラム4、5の右側動作によりポン
プ室LPRで圧縮された空気(圧力20kPa)は通気
管24から吸引室14bを経由してポンプ室MPLに導
かれる。ついで振動子2が左方向に移動して、左側のダ
イヤフラム4、5が左側に動作することにより、ポンプ
室MPLの空気はさらに圧縮されて圧力98kPaの圧
縮空気として吐出部22bから吐出される。このときの
ポンプ室LPLの圧縮空気およびポンプ室MPRの吸入
空気は、ともに圧力20kPaである。
されることにより、協調して作動することから、大気は
二段圧縮された状態となり、交互に圧搾空気を吐出す
る。また、左右交互に吐出するため、振動バランスは保
たれている。
プ部間の接続を変更して、片側ポンプ部同士、すなわち
ポンプ室LPLとポンプ室MPL、ポンプ室LPRとポ
ンプ室MPRをそれぞれ接続することにより、圧力は出
せるが、流量が半減する。
0Hzにおけるポンプの流量―圧力特性について説明す
る。まず低圧側ポンプ室と中圧側ポンプ室を直列に接続
した本実施の形態1にかかわるポンプについて流量Qと
圧力Hの関係を調べた。その結果を図8に示す。図8に
おいて、曲線C1は50Hzの特性(実施例1)であ
り、曲線C2は60Hzの特性(実施例2)である。つ
いで左右の低圧側ポンプ室と左右の中圧側ポンプ室につ
いて、通気管を並列状態、すなわち図1において、通気
管23の一端(右端部)を吸引部21bから外してポン
プ室LPRの吸引部21aに接続する状態に配管した低
圧側ポンプと通気管24の一端(右端部)を吐出部22
aから外してポンプ室MPRの吐出部22bに接続する
とともに、通気管24の他端(左端部)を吸引部21b
から外してポンプ室MPLの吐出部22bに接続する状
態に配管した中圧側ポンプについて流量Qと圧力Hの関
係を調べた。その結果を図8に示す。図8において、曲
線C3は低圧側ポンプの50Hzの特性であり、曲線C
4は低圧側ポンプの60Hzの特性である。また、曲線
C5は中圧側ポンプの50Hzの特性であり、曲線C6
は中圧側ポンプの60Hzの特性である。図8から、本
実施の形態1にかかわるポンプは、明らかに低圧側ポン
プの圧力と中圧側ポンプの圧力が重畳されて、中圧が発
生していることがわかる。
なるように構成されているが、本実施の形態2では、左
右のポンプ部間の接続をすべて直列とし、空気回路が4
段圧縮の1回路とされている。すなわち図9に示される
ように、(大気)→LPL→LPR→MPL→MPR→
(中圧空気)または図10に示されるように、(大気)
→LPL→LPR→MPR→MPL→(中圧空気)とす
ることにより、4段圧縮となり、前記実施の形態1にか
かわるポンプの2倍の圧力を発生させることができる。
ただし、流量は約1/2となる。このように、左右のポ
ンプ部間の接続を変更(配管の組替え)することによっ
て、圧力と流量(ポンプ特性)の切り替えができる。
て、図9に示される接続は、図10に示される接続に比
べ左右の推力(負荷)のバランスがわるく、振動の中心
点が電磁石の中央からずれるため、図10に示される接
続の方が好ましい。
数50Hz、60Hzにおけるポンプの流量―圧力特性
について説明する。図11に示されるように、本実施の
形態2にかかわる直列接続のポンプの曲線CC3(50
Hz)、CC4(60Hz)の流量―圧力特性(実施例
3、4)は、並列接続のポンプ(前記実施例1、2とは
測定時の電圧が異なるポンプ)の曲線CC1(50H
z)、CC2(60Hz)よりも圧力が約2倍に向上し
ており、流量は約1/2となっている。
電磁石部31が、対向して配置される一対のE型鉄心3
2および該鉄心32の内周凹部に組み込まれる捲線コイ
ル部33からなる電磁石34と、前記一対のE型鉄心3
2の内周部に配置される四角管状の鉄心保持具(中子)
35と、前記電磁石34の外表面にモールドされた樹脂
成形体であるフレーム36とから構成されている。前記
鉄心保持具35の材質としては、モールド時の150度
位の熱に耐えられる耐熱性樹脂またはアルミニウムなど
の非磁性体金属などを用いることができる。また、前記
フレーム36の材質としては、成形材料である耐熱性で
低収縮率のBMC(バルクモールドコンパウンド)が望
ましく、たとえば不飽和ポリエステル系のBMCなどを
用いることができる。このフレーム36には、左右のポ
ンプケーシング13aに接続される吸引通気管38aと
吐出通気管39aおよび左右のポンプケーシング13b
に接続される吸引通気管38bと吐出通気管39bによ
り、左右の低圧側ポンプ室LPL、LPRおよび中圧側
ポンプ室MPL、MPRに繋がる第1通気用タンク部4
0と第2通気用タンク部41および大径ダイヤフラム4
を取り付けるリング状溝42が同時成形されている。こ
の吸引通気管38a、38bおよび吐出通気管39a、
39bは、前記実施の形態1と同様に左右のポンプ部と
第1および第2通気用タンク部40、41との接続を考
慮して、配置してある。なお、前記第1通気用タンク部
40は、一室の空間部とすることができるが、本実施の
形態3では、仕切部43により吸引タンク部40aと吐
出タンク部40bに分離されて(仕切られて)いる。ま
た、この吸引タンク部40aと吐出タンク部40bに
は、それぞれに連通する吸引口44aおよび吐出口44
bを有する蓋45が固着されている。前記第2通気用タ
ンク部41には、密閉蓋46が固着されているととも
に、前記鉄心保持具35を貫通し、前記電磁石部31と
大径ダイヤフラム4により密閉される密閉空間Sに連通
する連通孔(細孔)47が形成されている。この連通孔
47の孔径は、本発明において、とくに限定されるもの
ではなく、ポンプ出力などにより適宜選定することがで
きるが、たとえば約2〜4mmとすることができる。ま
た、連通孔47の形成位置もとくに限定されるものでは
なく、第2通気用タンク部41内の適宜の位置に選定す
ることができる。
体であるので、機械加工がほとんどないとともに、ダイ
ヤフラム台の部品が減るため、部品コストおよび組立コ
ストを低減させることができる。また、樹脂成形体であ
るため、低騒音であるとともに、2重絶縁による安全性
を向上させることもできる。
41と密閉空間Sとは連通孔47で繋がっているので、
ポンプ室LPL、LPRで発生した圧力(空気圧)はポ
ンプ室MPR、MPLに伝達されるとともに、この圧力
が連通孔47を通して前記密閉空間Sに分岐されて、前
記大径ダイヤフラム4に背圧として加えられる。
面に掛かる圧力は、略同一(差圧=0)になる。これは
丁度電気回路における負帰還のような働きをし、大径ダ
イヤフラム4に掛かる応力は減少する。通常大径ダイヤ
フラム4は、弾性変形可能なゴムであるので、ゴム自体
の非線形性質が大径ダイヤフラム4のバネ特性に反映さ
れることから、大径ダイヤフラム4の片側(ポンプ室
側)のみに圧力が掛かると、バネ定数の非直線性を大き
くする。これにより、背圧を加えない場合、大径ダイヤ
フラム4のバネ特性が非線形であるため、異常現象であ
る非線形振動が発生するが、本実施の形態3では、前記
背圧を大径ダイヤフラム4に加えることにより、異常現
象である非線形振動を抑制し、安定した運転を行なうこ
とができる。
脂成形体にされているが、本発明においては、これに限
定されるものではなく、アルミニウムダイカストまたは
押出し加工により成形された成形体とすることもでき
る。
心(主鉄心)および捲線コイル部から構成される2次元
形電磁石を用いているが、本発明においては、これに限
定されるものではなく、図14に示されるように、対向
して配置される一対のE型小径鉄心(補助鉄心)51、
該一対のE型小径鉄心51とは直交する位置に配置され
る一対のE型大径鉄心(主鉄心)52および該E型大径
鉄心52の内周凹部52aに組み込まれる捲線コイル部
(図示せず)からなる電磁石53を用いることができ
る。かかる電磁石53を用いる場合、振動子54の磁石
形状は立方体となる。すなわち磁石55は、シャフト5
6に直接取り付けられた外形形状が四角(角柱タイプ)
にされている。そして一対の磁石55のうち、一方の磁
石55が周方向の4箇所にN極とS極の極性が交互に極
異方性磁極に着磁され、もう一方の磁石55の極性が対
向する磁石55とは逆に周方向の4箇所にS極とN極の
極性が交互に極異方性磁極に着磁されている。
ヤフラム4の一部が疲労などで破損すると、ポンプ室L
PLの圧力が漏れ、前記密閉空間Sの空気圧力が増大す
る。このため、前記電磁石部31と大径ダイヤフラム4
によって密閉される密閉空間Sに連通する第2の連通孔
(図示せず)をフレーム36に形成するとともに、該第
2の連通孔を通して前記密閉空間Sの圧力上昇により作
動し、大径ダイヤフラム4の破損を検出することができ
る、センサやスイッチなどのダイヤフラム式圧力検知手
段をフレーム36に内蔵することもできる。この検知手
段としては、たとえば第2の連通孔を通して検出ダイヤ
フラムが押されたのち、接点スイッチが変形して短絡を
行なうものを用いることができる。
フラム4に背圧が加えられるように、連通孔47を形成
しているが、振動の振幅を狭めて、バネ定数の変化を押
さえたポンプ運動を行なう場合、この連通孔47を省く
こともできる。この場合、前記第2通気用タンク部の空
間を省き、すなわち第2通気用タンク部を樹脂で満たし
て空間をなくすことにより、当該フレーム樹脂部に左右
のポンプ部からの2本の通気管を接続させるための2個
の通気用貫通部を形成するだけでよい。
とからなり、低圧側のダイヤフラム台やダイヤフラムの
取付け溝は電磁石部側に設けられている。また、低圧ポ
ンプ室と中圧ポンプ室とは中圧用の小径ダイヤフラムで
仕切られている。また、各ダイヤフラムは振動子の端部
に強固に取付けられており、両ポンプ室間の漏れは最小
限に押さえられている。
あり、振動子を支持できる弾性的強度を必要とするが、
中圧側の小径ダイヤフラムは振動子への支持力はそれほ
ど必要ではなく、ストロークが長く取れることが必要で
ある。この中圧側ダイヤフラムの径寸法により、特性を
自由に変更できるが、たとえば図15に示されるよう
に、ストロークを長く取れるように弾性変形が可能な波
状(S字状)のコルゲート部61が形成されたコルゲー
ション形ダイヤフラム62を用いるのが好ましい。
タンク部は通気管で接続されているが、本発明において
は、通気管を省き配管を省略することができる。すなわ
ち本実施の形態5では、図16〜23に示されるよう
に、フレーム65aが前記電磁石32の外表面にモール
ドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室L
PL、MPL、LPR、MPRに繋がる、吸引口66a
と吐出口66bに連通する第1通気用タンク部67と第
2通気用タンク部68および前記大径ダイヤフラム4を
取り付けるリング状溝69が同時成形されている。この
第1通気用タンク部67には、前記吸引口66aと吐出
口66bを有する蓋66が取り付けられるとともに、第
2通気用タンク部68には、蓋70が取り付けられてい
る。前記左右の大径ダイヤフラム用ポンプケーシング7
1aのポンプ室LPL、LPRに繋がる、吸引室72a
と第1通気用タンク部67および吐出室72bと第2通
気用タンク部68がフレーム65aおよびポンプケーシ
ング71aにそれぞれ形成される通路73、74により
連通している。また、左右の小径ダイヤフラム用ポンプ
ケーシング71bのポンプ室MPL、MPRに繋がる、
吐出室75bと第1通気用タンク部67および吸引室7
5aと第2通気用タンク部68がフレーム65aおよび
ポンプケーシング71a、71bに形成される通路7
3、74、76により連通している。また、ポンプケー
シング71bの吸引室お75aよび吐出室75bを塞ぐ
パッキン77とポンプケーシング71a、71bを覆う
カバー78が取り付けられている。
71aには、フレーム65aとポンプケーシング71b
との通路の位置決めのために、前記通路74の両端部に
フレーム65aの通路73およびポンプケーシング71
bの吸引室75aと吐出室75bに繋がるように通路7
6に差し込められる貫通パイプ部79が形成されてい
る。なお、空気漏れを防止するため、該貫通パイプ部7
9の外周基部にOリングやパッキンなどを取り付けるの
が好ましい。
び第2通気用タンク部に直接左右のポンプ室に連通する
通路を形成しているので、該タンク部の深さを浅くで
き、ポンプ高さの寸法を小さくすることができる。
ンク部67が仕切部80により吸引タンク部67aと吐
出タンク部67bに分離されているが、本発明において
は、この仕切部80を省くこともできる。
ム4により密閉される密閉空間Sに連通する連通孔65
cが前記第2通気用タンク部68に形成されており、該
連通孔65cを通して前記大径ダイヤフラム4で発生し
た圧力を該大径ダイヤフラム4に背圧として加えるよう
にしているが、本発明においては、この連通孔65cを
省くこともできる。
中圧を発生させるようにしているが、本発明において
は、振動子の磁束を増加し、推力を増大させることによ
り、圧力を増大させることができる。本実施の形態6で
は、図24に示されるように、振動子81の一対の磁石
82の両側にそれぞれ1個の磁石82を増やして、計4
個に増加した場合、該4個の磁石82と一対のE型鉄心
83および捲線コイル部84からなる電磁石85とで構
成する磁気回路を1回路から2回路に増加させている。
すなわち前記E型鉄心83のサイドポール部(側極)8
3aの極幅寸法は中央のセンターポール部(主極)83
bの極幅寸法とほぼ同寸法とされ、4個の磁石82のう
ち、両端部の磁石82の幅寸法は中央部の磁石82の幅
寸法の1/2とされている。これは、中央部の2つの磁
石82と異なり、両端部の磁石82は、中央部の磁石の
幅寸法の1/2に相当する部分が磁路の形成にあづかる
ためである(たとえば振動子が左に寄ったとき、最右側
の磁石82は磁路を形成し、最左側の磁石は磁路を形成
しない。振動子が右に寄ったとき、最左側の磁石82は
磁路を形成し、最右側の磁石は磁路を形成しない。すな
わち中央部の磁石82は振動子の左右移動に際し、常に
磁石の幅の両側が磁路形成に関与しているのに対し、両
端左右の磁石は1/2幅(片側寸法)のみが磁路形成に
関与しているためである)。これにより、磁気回路は2
回路に構成される。
流量−圧力特性について説明する。図25に示されるよ
うに、本実施の形態6にかかわるポンプの曲線CD1
(50Hz)、CD2(60Hz)は並列接続であっ
て、それぞれ50Hz、60Hzで130V通電時の特
性である(実施例5、6)。比較のため、すでに説明し
た実施の形態1にかかわるポンプの曲線C1、C2(実
施例1、2)の特性を併記する。図25から、本実施の
形態6にかかわるポンプでは、明かに側極磁石の効果が
現れ、圧力が磁石量にほぼ比例して増加しており、並列
接続で圧力100kPa時、流量が50/60Hzでそ
れぞれ6、8L/minが得られている。また、流量6
〜8L/minの範囲で側極なしのポンプに比し、1.
3〜1.6倍圧力が増大している。また、実施の形態2
の直列接続のデータでは、100kPa時の流量が50
/60Hzでそれぞれ4.0/5.5L/minである
ので、同等以上の性能が得られており、100kPa以
下の圧力範囲では流量も多く優れている。
で実施の形態1では得られなかった特性が得られてい
る。なお、磁石材質(性能)や組合せを変更することに
より、特性の変更ができる。たとえば中央部側の磁石材
質と外側の磁石材質の変更や厚さの変更で希望とする特
性を出すこともできる。たとえば磁石材質を変更し、空
隙の寸法を変更した一例を説明する。図26に示される
ように、本実施の形態6における電磁石と磁石におい
て、まず磁石の材質を35MGOeからエネルギー積の
高い材質46MGOeに変更するとともに、電磁石と磁
石とのあいだの空隙の寸法を(片側+1mm)に変更し
たポンプの流量−圧力特性を調べた。図26において、
ポンプの曲線CE1、CE2は並列接続であり、ポンプ
の曲線CF1、CF2は直列接続であって、それぞれ5
0Hz、60Hzで130V通電時の特性である(実施
例7、8、9、10)。図26から、実施例7、8の並
列接続のポンプは、空隙の影響(拡大)もあって、10
0kPa時の流量は増大していないが、実施例9、10
の直列接続のポンプでは、前記実施の形態2におけるポ
ンプの曲線CC1、CC2の1.5倍以上向上してい
る。
石を用いているが、本発明においては、これに限定され
るものではなく、3次元形電磁石(一対のE型小径鉄
心、一対のE型大径鉄心および捲線コイル部からなる電
磁石)を用いることができる。かかる3次元形電磁石を
用いる場合、振動子の磁石形状は立方体となる。
式のポンプであり、実施の形態2にかかわるポンプは、
左右のポンプ部間の接続を全て直列とした4段圧縮方式
のポンプにされている。かかる圧縮の段数は、本発明に
おいては、これら以外の多段とすることができる。たと
えば小径ダイヤフラムの数を増やして(小径ダイヤフラ
ムのポンプ部の増加により)、圧縮の段数を増やすこと
ができる。たとえば図27に示されるように、中圧用ポ
ンプ室NPL、NPRを追加することにより、圧縮は3
段となり3段圧縮方式のポンプを得ることができる。ま
たは左右のポンプ部間を全て直列に接続して6段として
6段圧縮方式のポンプを得ることができる。ただし、内
部構造および寸法の制限から鑑み、実用上は2段または
4段程度が好ましい。
中圧(50〜100Kpa程度)を発生させることがで
きる。
がないので、効率がよく、ポンプが長寿命となる。そし
て、ダイヤフラムはピストンよりストロークが短いた
め、電磁石の体積が小さく、ピストン式ポンプよりポン
プが小型になる。
イヤフラムポンプを示す部分切欠き横断面図である。
である。
図である。
ンプ室の流量―圧力特性を示す図である。
イヤフラムポンプの4段圧縮を示す概略図である。
ある。
0Hz)、CC4(60Hz)および並列接続のポンプ
(実施例1、2とは測定時の電圧が異なるポンプ)の曲
線CC1(50Hz)、CC2(60Hz)の流量―圧
力特性を示す図である。
ダイヤフラムポンプを示す図13のA−A線断面図であ
る。
ダイヤフラムポンプのコルゲート付ダイヤフラムを示す
断面図である。
ダイヤフラムポンプを示す横断面である。
である。
である。
振動子を示す図である。
ある。
変更したときの流量―圧力特性を示す図である。
ダイヤフラムポンプを示す概略面である。
を示す縦断面図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 フレーム内に対向して配置されている電
磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁
石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結
される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラ
ムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダ
イヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部と
からなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフ
ラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポン
プ室を有してなる電磁振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項2】 前記ポンプケーシング部が、大径ダイヤ
フラム用ポンプケーシングと小径ダイヤフラム用ポンプ
ケーシングとからなり、該大径ダイヤフラム用ポンプケ
ーシングのポンプ室と小径ダイヤフラム用ポンプケーシ
ングのポンプ室とが隣接するとともに、小径ダイヤフラ
ムで仕切られてなる請求項1記載の電磁振動型ダイヤフ
ラムポンプ。 - 【請求項3】 左側の大径ダイヤフラムのポンプ室で発
生した低圧の空気を右側の小径ダイヤフラムのポンプ室
に導くとともに、右側の大径ダイヤフラムポンプのポン
プ室で発生した低圧の空気を左側の小径ダイヤフラムの
ポンプ室に導くことにより、ポンプ作用で中圧の空気を
発生させるべく、空気回路としては2回路の2段圧縮に
されてなる請求項1または2記載の電磁振動型ダイヤフ
ラムポンプ。 - 【請求項4】 左右の大径ダイヤフラムのポンプ室を接
続するとともに、左右の小径ダイヤフラムのポンプ室を
接続することにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生さ
せるべく、空気回路として1回路の4段圧縮にされてな
る請求項1または2記載の電磁振動型ダイヤフラムポン
プ。 - 【請求項5】 前記フレームが前記電磁石の外表面にモ
ールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ
室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第1通気用タン
ク部と第2通気用タンク部および前記大径ダイヤフラム
を取り付けるリング状溝が同時成形されている請求項
1、2、3または4記載の電磁振動型ダイヤフラムポン
プ。 - 【請求項6】 前記左右のポンプ室間が通気管により接
続されてなる請求項1、2、3、4または5記載の電磁
振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項7】 前記フレームが前記電磁石の外表面にモ
ールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ
室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第1通気用タン
ク部と第2通気用タンク部および前記大径ダイヤフラム
を取り付けるリング状溝が同時成形されており、前記左
右の大径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に
繋がる、吸引室と第1通気用タンク部および吐出室と第
2通気用タンク部がフレームおよび大径ダイヤフラム用
ポンプケーシングに形成される通路により連通するとと
もに、前記左右の小径ダイヤフラム用ポンプケーシング
のポンプ室に連通する、吐出室と第1通気用タンク部お
よび吸引室と第2通気用タンク部が大径ダイヤフラムお
よび小径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される
通路により連通してなる請求項1、2または3記載の電
磁振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項8】 前記第1通気用タンク部が仕切部により
分離されてなる請求項5、6または7記載の電磁振動型
ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項9】 前記電磁石部と大径ダイヤフラムにより
密閉される密閉空間に連通する連通孔が前記第2通気用
タンク部に形成されており、該連通孔を通して前記大径
ダイヤフラムで発生した圧力を該大径ダイヤフラムに背
圧として印加する請求項5、6、7または8記載の電磁
振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項10】 前記左右のポンプケーシング部におけ
る小径ダイヤフラムのポンプ部を少なくとも2個備えて
おり、多段圧縮とされてなる請求項1または2記載の電
磁振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項11】 前記電磁石が、対向して配置される一
対の鉄心および該鉄心の内周凹部に組み込まれる捲線コ
イル部からなる請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9または10記載の電磁振動型ダイヤフラムポン
プ。 - 【請求項12】 前記電磁石が、対向して配置される一
対の小径鉄心、該一対の小径鉄心とは直交する位置に配
置される一対の大径鉄心および該大径鉄心の内周凹部に
組み込まれる捲線コイル部からなる請求項1、2、3、
4、5、6、7、8、9または10記載の電磁振動型ダ
イヤフラムポンプ。 - 【請求項13】 前記振動子の磁石の数が4個であっ
て、両端部の2個の磁石の幅寸法が中央部の2個の磁石
の幅寸法の約1/2であり、前記鉄心がE形であり、か
つ前記磁石と対向するセンターポール部および2つのサ
イドポール部の極幅寸法がともにほぼ同寸法である請求
項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11ま
たは12記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。 - 【請求項14】 前記小径ダイヤフラムがコルゲーショ
ン形ダイヤフラムである請求項1、2、3、4、5、
6、7、8、9、10、11、12または13記載の電
磁振動型ダイヤフラムポンプ。
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