JP2005133587A - 電磁駆動式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁駆動式ポンプにおいて、電磁駆動部および圧縮機構部により発生する振動や騒音が外部に漏れることを少なくすることにある。
【解決手段】 圧縮機構部と電磁駆動部とにより構成される電磁駆動式ポンプにおいて、少なくとも前記電磁駆動部を筐体で覆って気密構造とし、この筐体の内部に外気の空気と異なる密度の気体を収容することによって、騒音が外部に漏れることを少なくしたり、騒音の音質を変えたりすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁駆動により動作してダイヤフラムなどの圧縮機構部により流体を圧縮または供給する電磁駆動式ポンプに関するものである。

従来の電磁駆動式ポンプには、電磁駆動部およびダイヤフラムなどの圧縮機構部により発生する振動や騒音の影響を少なくする対策として、電磁駆動部および圧縮機構部を密閉状態に覆って収納する外筐を設けたものが存在する。（例えば、特許文献１参照）

また、他の従来の電磁駆動式ポンプでは、図３に示すように、電磁駆動手段５０によって左右方向に振動する振動体５５が設けられ、この振動体５５に一体となった両端部の支持軸６０には、一対のダイヤフラム６５が取り付けられている。そして、一方方向にダイヤフラム６５が移動したときは、流体が開閉弁７０を押上げて吸入流路７５から圧縮室８０に吸入されるようになっている。また、他方方向にダイヤフラム６５が移動したときには、圧縮室８０の流体が開閉弁８５を押上げて圧縮室８０から吐出流路９０に排出するようになっている。これらの給排気機構の動作は、左右のダイヤフラム６５により交互に行われる。そして、電磁駆動手段５０およびダイヤフラム６５を含む給排気機構は、主筐体９５および副筐体１００からなる本体筐体１０５により覆われ、さらに、この本体筐体１０５の外周に存在する排気室１１０の全体は、カバー１２０により覆っている。（例えば、特許文献２参照）

しかしながら、これらの従来技術では、駆動時において発生した騒音や振動の殆どを吸収したり、人間に耳障りな低周波騒音を抑えることができなかった。

特開平３−２４９３８４号公報 特開平１１−３２４９２９号公報

解決しようとする問題点は、電磁駆動式ポンプにおいて、電磁駆動部および圧縮機構部により発生する振動や騒音が外部に漏れることを少なくすることにある。

本発明は、圧縮機構部と電磁駆動部とにより構成される電磁駆動式ポンプにおいて、少なくとも前記電磁駆動部を筐体により覆って気密構造とし、この筐体の内部に外気の空気と異なる密度の気体を収容したことを主要な特徴とするものである。

本発明の電磁駆動式ポンプは、電磁駆動部および圧縮機構部により発生した騒音が、外部に漏れることを少なくしたり、騒音の音質を変えることができる。

振動や騒音の発生源を筐体により覆い、その内部に収容された気体を外気の空気と異なる密度とすることにより、前記の効果を実現したものである。

図１により本発明の１実施例の内容を説明する。図１は本発明の１実施例である電磁駆動式ポンプ１の一部断面図である。この電磁駆動式ポンプ１には、一対のＥ型積層鉄心２が一定の間隔で対向して配置され、図示しない枠体に固定されている。このＥ型積層鉄心２のそれぞれの中央コアには、おのおのコイル３が巻かれ全体として互いに向かい合った２個の電磁石４を構成している。

これらの電磁石４の間には、離間する段部５に２個の永久磁石６がそれぞれ固定された振動子７が、左右方向にスライド自在に固定されている。この振動子７の両端には、薄いゴム製の円錐形状をしたダイヤフラム８が、リングとねじで挟持されてそれぞれ固定されている。図１では、振動子７の一端に固定された一方のダイヤフラム８のみを示しているが、この一方のダイヤフラム８は、振動子７の左方向へのスライドにより内側方向に変形することができる。これらの一対のＥ型積層鉄心２およびコイル３からなる電磁石４、永久磁石６、振動子７により、電磁駆動部９が構成されている。

一対の前記電磁石４は、その周囲を金属板の立方体からなる筐体１０により覆われているが、この筐体１０の両側部にはそれぞれ円形に開口したポンプ装着部１１を有している。このポンプ装着部１１には、中央部が貫通したポンプ支持体１２が嵌合し、その環状溝１９には、振動子７の一端に固定された前記ダイヤフラム８の外周が係合して支持されている。開口したポンプ装着部１１を、ポンプ支持体１２およびダイヤフラム８により気密に覆っていることにより、筐体１０の内部全体は、外部に対して気密状態に密封されている。

ポンプ支持体１２には、前後に吸入管１３および排出管１４が一体に突出して設けられた円筒状のポンプ本体１５が取り付けられている。このポンプ本体１５は、隔壁１６および仕切壁１７で区切られ、ダイヤフラム８に面するドーム状のポンプ室１８、および吸入管１３に連通する吸引室２０、ならびに排出管１４に連通する吐出室２１の３つの空間を備えている。これらのうち吸引室２０が位置する隔壁１６には、ポンプ室１８に連通させる円弧状に配置された複数個の吸気口２２と、これらの吸気口２２の中心に有する軸穴２３とが設けられている。一方吐出室２１に位置する隔壁１６には、ポンプ室１８に連通させる円弧状に配置された複数個の排気口２４と、これらの排気口２４の中心に有する軸穴２５とが設けられている。

前記隔壁１６には、ポンプ室１８側から吸気弁２６が、吐出室２１側から排気弁２７がそれぞれ移動可能に取り付けられている。すなわち、吸気弁２６および排気弁２７に有する円柱状の各可動軸２８、２９が、隔壁１６の各軸穴２３、２５に移動可能に嵌合しており、それらの可動軸２８、２９の一端には、全ての吸気口２２および排気口２４を交互に閉鎖可能な大きさを有する円盤状の弁部３０、３１がそれぞれ一体的に備えられている。これらの吸気弁２６および排気弁２７は、天然ゴムや柔軟な合成樹脂からなる素材により一体的に成形されている。

これらのポンプ支持体１２、ダイヤフラム８、およびポンプ本体１５からなる圧縮機構部３３は、振動子７の他端近傍の筐体１０にも同様な構造で対称的に設けられている。また、電磁駆動部９に電力を供給する図示しない電源コードの筐体１０からの引出し部は、ゴム製のパッキング（パッキン、ガスケット）を設けることにより気体の流入や漏洩を生じないように処理されている。

密閉された筺体１０の内部には、外気の空気とは異なる密度のヘリウムガス３５が充満されている。このヘリウムガス３５は、筐体１０の一部に設けた図示しない注入口から、内部の空気を排出しつつ筐体１０の外気と異なる密度の気体となるように充填したものである。

この外気と空気と異なる密度のヘリウムガス３５が、密閉された筐体１０の内部に存在することにより、電磁駆動部９の振動源から発生する音の疎密波伝播速度が変化し、空気より密度の小さいヘリウムガス３５の場合は、高い音に変換される。このため、低周波音が高周波音に変換されるので、受動的な騒音低減手段での騒音低減が可能となる。

この場合、密度の小さいヘリウムガス３５中を進む音速は早くなり、例えば空気中では毎秒約３３０メートルが、ヘリウムガス中では毎秒約９７０メートルの音速となる。この際の音の波長は変わらないので、音速３３０メートルの環境中に入っているときの振動数よりも、音速９７０メートルの環境中に入っている方が振動数が多くなり、このとき人間の耳には、同じ１秒間に聞き取る振動数が増加することで、高い音として聞こえることになる。これは、一般的に発音体の振動数が多い音ほど高く聞こえることと同じである。これにより人にとって耳障りでない音に変えることができる。

この実施例では、ヘリウムガス３５を筐体１０内に充填したが、筐体１０の外気と異なる密度の気体を収容するようにするのであれば、このガスに限定されるものではない。例えば、最初に存在する筐体１０内の空気を、真空ポンプなどにより吸引することにより、外気と異なった密度の気体である希薄な空気とすることができる。これにより音速を変化させ同様な効果をもたらすことができる。ただし、図１で示した筐体１０の内部を過度に減圧して極めて希薄な空気とした場合には、ダイヤフラム８の動作を妨げる可能性があるので、これらの点を考慮する必要がある。

図２により本発明の他の実施例について説明する。この図２において、図１と同一の構成は同一の番号で示している。

前記一対のＥ型積層鉄心２およびコイル３からなる電磁石４、永久磁石６、振動子７で構成される電磁駆動部９は、第１筐体としての内筐体４０により密閉状態に覆われている。さらに、この内筐体４０およびこれに固定されたポンプ支持体１２、ダイヤフラム８、ポンプ本体１５からなる圧縮機構部３３は、立方体からなる第２筐体としての外筐体４１により外気から気密状態となるよう覆われている。特に、吸入管１３および排出管１４と外筐体４１との接合部、および電磁駆動部９に電力を供給する外筐体４１からの図示しないコードの引出し部は、ゴム製のパッキングを設けることにより気体の流入や漏洩を生じないように処理されている。

内筐体４０の内部には、外気と密度が異なる第１気体３６であるヘリウムガスが充満されている。また、内筐体４０と外筐体４１との間の空間は、外筐体４１の外方から真空ポンプなどにより空気を吸引したことで、外気よりも希薄な空気、すなわち外気と密度の異なる第２気体３７となっている。

これらの内筐体４０の内部、および外筐体４１の内部に収容される第１気体３６および第２気体３７は、外筐体４１の外気である空気と密度が異なる気体であれば、同一の種類のものでも異なる種類のものであっても良い。これらの気体は、発生した騒音を減衰させたり、人に不快でない音に変換させるものを選択したり、組み合わせたりすることができる。

次に、図１に示す実施例１の電磁駆動式ポンプ１を駆動した場合について説明する。外部の電源スイッチを操作することにより電力を電磁駆動部９に供給すると、交流電流がコイル３を流れることにより、Ｅ型積層鉄心２の各コア先端の磁極は、Ｎ−Ｓ−ＮとＳ−Ｎ−Ｓとに交互に変化する。これにより、永久磁石６が固定された振動子７が左右に往復運動を繰り返し、ダイヤフラム８の中央部を左右に往復動させることになる。

このダイヤフラム８の中央部が図１の左方向に移動したときは、ポンプ室１８内に存在する空気などの気体が負圧（減圧）状態となることで吸気弁２６を左方向に移動させるとともに、Ａ方向から吸入管１３に流入した流体を、吸引室２０、吸気口２２を通過させポンプ室１８に流入させる。この際、排気弁２７は、排気口２４に密着して閉鎖し気体の流入を妨ぐ。

次に、ダイヤフラム８が右方向に移動したときは、ポンプ室１８内の空気などの気体が加圧状態となることにより、吸気弁２６を移動させて吸気口２２を閉鎖するとともに、気体が排気弁２７を押上げ、排気口２４、吐出室２１を通過させて排出管１４に向かって流出させ、さらにＢ方向に向かって送り出す。

以上の繰り返しにより、吸入管１３から流入させた流体（気体等）を、排出管１４に流出させることができる電磁駆動式ポンプ１を提供することができる。この間に、電磁駆動部９で発生した機械的動作により生じた騒音は、筐体１０およびこの内部に収容された外気と異なる密度を有するヘリウムガス３５の存在により、低周波音が高周波音に変換されることで低減することができる。

実施例２における電磁駆動式ポンプ１の動作は、上記実施例１と同様である。また、この場合の内筐体４０に収容された第１気体３６であるヘリウムガスによる作用は、上記実施例１の場合と同様である。

さらに、外筐体４１と内筐体４０との間に収容された第２気体３７による作用として、第１気体３６であるヘリウムガスの作用によって、内筐体４０の外面に達した振動および騒音、およびポンプ本体１５の稼動によって発生した振動および騒音は、外筐体４１およびこの外筐体４１と内筐体４０との間に収容された外気と密度の異なる第２気体３７により、さらに外筐体４１の周囲には聞こえない程度に消音することができる。

これらの第１気体３６および第２気体３７は、外筐体４１の外気である空気と異なる密度であれば、その密度の組合せは色々考えられる。例えば、第１気体３６と第２気体３７との気体の密度を同一としたり異ならせたり、また、そのために気体の種類を同一としたり異ならせたり、減圧により希薄な空気としたりすることができる。これにより、最も騒音の消音効果が生じるような騒音の音質に調整することができる。

また、内筐体４０を枠体で構成するなど気密構造とすることなく、この内筐体４０を覆う外筐体４１のみを気密構造として、内筐体４０をふくむ外筐体４１の内部にヘリウムガスを充填するなど外気と異なる密度の気体を収容することもできる。また、電磁駆動部および圧縮機構部の構造は、上記の実施例に限ることなく本発明を適用することができる。

本発明による１実施例の電磁駆動式ポンプを示す一部断面図である。（実施例１） 本発明による他の実施例の電磁駆動式ポンプを示す一部断面図である。（実施例２） 従来の電磁駆動式ポンプを示す断面図である。

符号の説明

１ 電磁駆動式ポンプ
９ 電磁駆動部（電磁石４、永久磁石６、振動子７）
１０ 筐体
３３ 圧縮機構部（ダイヤフラム８、ポンプ支持体１２、ポンプ本体１５）
３５ ヘリウムガス（気体）
３６ 第１気体
３７ 第２気体
４０ 内筐体
４１ 外筐体

Claims (5)

1. 永久磁石が設けられる振動子を有し、この振動子を往復動させる電磁石からなる電磁駆動部と、前記振動子の往復動両端側に設けられるダイヤフラムを有し、このダイヤフラムを往復動させて流体を吸入または吐出させる圧縮機構部とにより構成される電磁駆動式ポンプにおいて、
   少なくとも前記電磁駆動部を筐体により覆って気密構造とし、この筐体の内部に外気の空気と異なる密度の気体を収容したことを特徴とする電磁駆動式ポンプ。
2. 電磁駆動部を覆う筐体の内部に、外気の空気と異なる種類の気体を充填したことを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動式ポンプ。
3. 永久磁石が設けられる振動子を有し、この振動子を往復動させる電磁石からなる電磁駆動部と、前記振動子の往復動両端側に設けられるダイヤフラムを有し、このダイヤフラムを往復動させて流体を吸入または吐出させる圧縮機構部とにより構成される電磁駆動式ポンプにおいて、
   前記電磁駆動部を覆う第１筐体と、この第１筐体および前記圧縮機構部を覆う第２筐体とを設け、これらの第１筐体および第２筐体の少なくとも一方を気密構造とし、その機密構造とした筐体内部に、前記第２筐体の外気の空気と異なる密度の気体を収容したことを特徴とする電磁駆動式ポンプ。
4. 第１筐体および第２筐体の少なくとも一方に、この第２筐体の外気の空気と異なる種類の気体を充填したことを特徴とする請求項３に記載の電磁駆動式ポンプ。
5. 第１筐体に充填する第１気体と第２筐体に充填する第２気体とは、互いの密度が異なる気体により構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の電磁駆動式ポンプ。
   

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