JP2005264909A - 電磁振動式ポンプの制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの駆動により発生する振動の外部への伝達を大幅に低減させることができる電磁振動式ポンプの制振装置を提供する。
【解決手段】電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づいて、前記永久磁石を備えた振動子が電源周波数で駆動する電磁振動式ポンプに用いられる制振装置。前記ポンプの外側に配設される枠と、該枠と少なくとも一部が係合しており、前記ポンプを当該枠から吊り下げるための弾性体とを備えており、前記弾性体の周波数が前記ポンプの駆動周波数より小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は電磁振動式ポンプの制振装置に関する。さらに詳しくは、ポンプの駆動により発生する振動の外部への伝達を大幅に低減させることができる電磁振動式ポンプの制振装置に関する。

従来より、室内用エアマットやエアベッドへのエアの吸排、養魚用水槽や家庭用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電磁振動式ポンプが利用されている。

かかる電磁振動式ポンプとして、本出願人は、ポンプの小型化、低騒音化および生産コストの低減化を図ることができるポンプとして、電磁石部のケーシングが樹脂モールドにより形成されたポンプを提案した（特許文献１参照）。

特許文献１記載のポンプは、図１８に示されるように、外表面に樹脂がモールドされた框体部５０内に、図示されていない電磁石および磁石を備えた振動子が配設されている。そして、框体部５０の両端には、空気を吸引および吐出する吸引室および吐出室を備えたポンプケーシング５１が固定されている。

かかるポンプでは、前記ポンプケーシング５１の側面部にパッキン５２を挟んで側面蓋部５３が固着されており、この側面蓋部５３にはポンプ本体を容易に取付部位に取り付けられるように、取付け脚５４が一体化されている。そして、該取付け脚５４にポンプ部の振動を吸収するゴム製の段付きクッション５５が取り付けられている。なお、図１８において、５６および５７は、それぞれ空気の吸入部および排出部である。

特許文献１記載の電磁振動式ポンプは、振動子の推力、すなわち電磁石の鉄芯と振動子に固定された永久磁石との吸引反発力によって、振動子の両端に配設されたダイヤフラムが電源周波数に応じて振動し、ポンプ作用を成している。この振動によって、ポンプ本体そのものがＸ、ＹおよびＺ方向へ振動し、その振動が外部に伝達される。かかる振動の防止または軽減のために、特許文献１記載のポンプでは、ポンプ本体と外部取付台とのあいだに弾性を有する段付きクッションが取り付けられている。

また、ポンプの防振装置の他の例として、図１９に示されるような、ポンプ６０の外周、および該ポンプ６０を収容するケース６１の内周のあいだに介装される防振部品６２が提案されている（特許文献２参照）。

この特許文献２記載の防振部品６２は、ケース６１内にポンプ６０を支持するものであり、ポンプ６０の外面に適合する内周形状を有する内環部分６３と、ケース６１の内面に適合する該周形状を有する外環部分６４とを有している。そして、内環部分６３および外環部分６４は、非直線形状のブリッジ要素を含む複数のブリッジ６５で互いに連結されており、内環部分６３、外環部分６４およびブリッジ６５はゴムの一体成型により作製されている。

特開２０００−４２０７２号公報 特開２００３−２６９３３３号公報

しかしながら、特許文献１記載の電磁振動式ポンプの段付きクッション（制振装置）では、ポンプ本体から発生するＸ、ＹおよびＺ方向の振動を、ポンプの推力および重量の増大に応じて充分に防止または軽減することができないという問題がある。段付きクッションのばね定数をｋ、ポンプ本体の重量をｍとすると、弾性体の周波数ｆは、

により表わすことができるが、制振効果を高めるには段付きクッションのばね定数（ｋ）を小さくしなければならないのでポンプ本体の重量（ｍ）を段付きクッションが正常に支えて維持することができず、座屈した状態となり、逆効果である。そして、この振動が段付きクッションを介して外部へ伝達され、振動や音、および輪送時の振動によるポンプが筐体にあたるという問題が生じている。

また、特許文献２記載の防振部品は、ポンプの外周部分を複数のブリッジで支持しているので、ばね定数を小さくしポンプ外周を支持することはできるが、ブリッジの長さが構造上制限される（ブリッジを長くするとケースが大型化する傾向がある）ため制振効果が小さいという問題がある。

本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、ポンプの駆動により発生する振動の外部への伝達を大幅に低減させることができる電磁振動式ポンプの制振装置を提供することを目的とする。

本発明の電磁振動式ポンプの制振装置は、電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づいて、前記永久磁石を備えた振動子が電源周波数で駆動する電磁振動式ポンプに用いられる制振装置であって、
前記ポンプの外側に配設される枠と、
該枠と少なくとも一部が係合しており、前記ポンプを当該枠から吊り下げるための弾性体と
を備えており、前記弾性体の周波数が前記ポンプの駆動周波数より小さいことを特徴としている。

前記弾性体の周波数が前記ポンプの駆動周波数の１／１０〜１／５０であるのが好ましい。

前記枠が帯状の板材で作製されているのが好ましい。

前記枠に前記弾性体の係合部が形成されているのが好ましい。

前記枠が揺れ防止具を有しているのが好ましい。

前記弾性体がゴム製の帯体からなるのが好ましい。

前記弾性体がコイルばねからなるのが好ましい。

本発明によれば、枠の上部よりポンプ本体を弾性体で吊り下げるようにしており、弾性体の長さを確保することができ、これにより弾性体の周波数ｆ₁を容易に小さくすることができる。

その結果、電源駆動周波数をｆ₂とするとｆ₁＜＜ｆ₂という関係を容易に満たすことができ、ポンプの制振効果を高めることができる。

また、弾性体の長さとばね定数を変えることにより制振条件を容易に調節することができる。

つぎに図面を参照しながら本発明の電磁振動式ポンプの制振装置（以下、単に制振装置という）を詳細に説明する。

図１は本発明の制振装置の一実施の形態の斜視説明図、図２は図１に示される状態からポンプを取り除いた状態の斜視説明図、図３は図１に示される制振装置の一部破断正面図、および図４は図１に示される制振装置の側面説明図である。

図１〜４に示されるように、本発明の制振装置は、ポンプＰの外側に配設される枠１と、前記ポンプＰを該枠１から吊り下げるための弾性体１０とを備えている。

前記ポンプＰは、電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づいて、前記永久磁石を備えた振動子が電源周波数で駆動するタイプのポンプであり、本実施の形態では、前記振動子の両端にダイヤフラムが取り付けられたダイヤフラム式ポンプが用いられているが、本発明は、これに限定されるものではなく、電源周波数に同期して駆動するかぎり、ピストン式ポンプや、ベローズ式ポンプなど他のタイプのポンプに適用することが可能である。

前記枠１は、合成樹脂、または鉄、アルミニウムなどの金属で作製された帯状の板材からなっており、本実施の形態では、ポンプＰの駆動軸方向（図１のＡ参照）に沿って２個設けられている。枠１は、図４に示されるように、断面（ポンプＰの駆動軸方向に垂直な断面）がほぼ矩形を呈しており、底面１ａが外部取付台２にビス止め、溶着、接着などによって固定されている。なお、図１において、３および４は、それぞれ空気の吐出口および吸込口であり、この吐出口３にチューブ（図示せず）が接続され、空気がエアマットや養魚用水槽などの部位へ供給される。この枠１は、図に示されるような板材以外にも、たとえば棒状の部材（丸棒、角棒など）で作製することもできる。

前記枠１を構成する板材の幅および厚さは、吊り下げるポンプＰのサイズや重量に応じて選定することができるが、たとえば１８ｃｍ×７ｃｍ×７ｃｍの大きさで、重量が２ｋｇのポンプを金属製の枠２個で吊り下げる場合、通常、幅は１〜３ｃｍ程度、厚さは１〜３ｍｍ程度が目安である。

前記弾性体１０としては、ポンプＰを吊り下げることができるものであればどのような材質のものを用いてもよく、たとえば天然または合成のゴム、コイルばねなどの金属性ばね、合成樹脂製ばねなどを用いることができる。

また、形状についても、とくに限定されるものではなく、帯体もしくは細長体、ひも状のもの、チューブ状のもの、コイル状のもの、波形のもの（図８参照）などを用いることができる。

前記枠１には、弾性体１０を当該枠１に固定もしくは係止させるための係合部１ｂが形成されている。この係合部１ｂとしては、種々の形状のものを用いることができ、図１〜４に示される実施の形態のように、上下二段のスリット（枠１の縁につながる部分が幅狭であり、奥の部分が幅広となっているほぼＬ型のスリット）であってもよいし、図８に示されるような孔であってもよいし、また図９に示されるような、長円の一部の形を呈した切欠であってもよい。また、図１０に示されるようなほぼ一定幅のスリットであってもよい。図８に示される枠１においては、たとえば板ばねからなる弾性体１０を用いることができ、図９に示される枠１においては、たとえばチューブからなる弾性体１０を用いることができ、また図１０に示される枠１においては、たとえばゴム製の帯体からなる弾性体１０を用いることができる。さらに、図８と同じく孔からなる係合部を有する枠において、コイルばねからなる弾性体を用いることもできる（図１１参照）。

前記枠１の係合部１ｂに、その一部が係止され吊り下げられた状態の弾性体１０（図２参照）上に、ポンプＰの底面に設けられた脚部５が載置される。

本発明の弾性体を用いた制振装置における制振条件（振動を低減させることができる条件）は、弾性体の周波数をｆ₁、ポンプの電源駆動周波数をｆ₂とすると、ｆ₁＜＜ｆ₂である。すなわち、ｆ₁がｆ₂に比べて充分に小さいことであり、通常、ｆ₂は５０または６０（Ｈｚ）であるので、ｆ₁としては、１〜５（Ｈｚ）程度になるようにｆ₁を設定するのが好ましい。ｆ₁は、前述したように弾性体の長さやばね定数などを変えることにより調節することができる。

ポンプのＺ方向（図１において上下方向）の制振効果は、弾性体の伸縮により得ることができ、弾性体のばね定数をｋ、ポンプ本体の重量をｍとすると、弾性体の周波数ｆ₁は

で表わすことができる。また、ポンプのＸ、Ｙ方向の制振効果は、弾性体の振り子による制振および枠の弾性により得ることができ、加速度をｇ（９８０ｃｍ／ｓ²）、弾性体の長さをｌとすると、弾性体の周波数ｆ₁は

で表わすことができる。

なお、本実施の形態では、輪送時における揺れや衝突による前記弾性体の外れ（枠からの外れ）や変形、ポンプ本体の欠損、エアチューブの外れ、電源リード線の傷損などを防止するために振れ防止具２０が前記外部取付台に設けられている。

図２〜４に示される振れ防止具は、ほぼ

［外１］

を呈しており、金属性のプレートを折り曲げ加工することにより作製することができる。前記振れ防止具２０は、一方の折曲部２０ａがポンプ本体の孔部６に空隙をもって挿入され、他方の折曲部２０ａが外部取付台２に接着剤により固定されている。なお、接着剤を用いる代わりに、溶着や、ビスなどの固着手段により固定することもできる。

図２〜４に示される振れ防止具２０は、ポンプＰのＸ、ＹおよびＺ方向の異常揺れを防止するものである。そして、過大なＹ方向およびＺ方向の異常揺れは、枠１に配設された衝撃吸収体２１により防止することができる。衝撃吸収体２１の材質としては、たとえば発泡ウレタンやゲル状物質を用いることができる。衝撃吸収体２１は、たとえば接着剤により枠１の内周面に固着することができる。

なお、図１〜４に示される実施の形態では、振れ防止具２０を枠１とは別体の部材としているが、図５に示されるように枠１の一部を切断、および折り曲げ加工することにより振れ防止具２０を形成することもできる。

図６は本発明の制振装置の他の実施の形態を示しており、このものは、図１〜４に示される制振装置とは異なり、ポンプＰを取り付けるためのポンプ取付台２２を介してポンプＰを吊り下げる構成を採用している。また、ポンプ取付台２２の中央付近には、当該ポンプ取付台２２をコの字状に切断して起立させた振れ防止具３０が形成されている（図７参照）。この振れ防止具３０は、当該振れ防止具３０と対向する外部取付台２に形成された貫通孔３１内に、この貫通孔３１の内周縁と所定の空隙（たとえば３〜５ｍｍ程度）を有するように挿入されている。この振れ防止具３０と貫通孔３１により、ポンプＰのＸ方向およびＹ方向の異常揺れが防止される。そして、Ｚ方向の異常揺れは、図１〜４に示される実施の形態と同様、上部の枠１の内周面に設けられた衝撃吸収体（図示せず）により防止することができる。

なお、たとえばチューブ状またはひも状の弾性体１０を用いる場合、当該弾性体１０が当接するポンプＰの脚部５、ポンプ取付台２２などにずれ防止用の溝を設け、この溝内に弾性体１０を配設するようにしてもよい。

図１２〜１４は本発明の制振装置のさらに他の実施の形態を示しており、このものは、図１〜４に示される制振装置とは異なり、弾性体１０としてコイルばねが用いられている。このコイルばねは、図１２〜１４に示される例のように部分的にばね部１１が形成されているもの以外に、ほぼ全長にわたってばね部が形成されたものを用いることができ、ポンプＰの重量や必要なばね定数などを考慮してばね部の長さを選定することができる。

弾性体１０の上端に形成されたフック部１２ａは、枠１に形成された孔からなる係合部１ｂに係止されており、一方、下端に形成されたフック部１２ｂは、ポンプＰの底面に設けられた脚部５に形成された孔に係止されている。

本実施の形態では、枠１の底面１ａに壁１ｃが立設されており、この壁１ｃの内面および前記底面１ａに衝撃吸収体２１が固着されている。この衝撃吸収体２１としては、図４に示されたものと同様の材質からなるものを用いることができる。これら衝撃吸収体２１により、ポンプＰのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の過大な異常揺れを防止することができる。

つぎに本発明の制振装置と従来の段付きのクッションの制振効果について実験に基づいて説明する。

実施例
図１〜４に示される制振装置（吊り下げバランサ）を用いてポンプを吊り下げた。弾性体として外径６ｍｍ、内径４ｍｍのシリコーンチューブを用いた。吊り下げ長さ（上下２段の係合部のうち、下段の係合部からポンプ底面までの距離。図４のＬ参照）は９０ｍｍであり、またポンプの重量は２ｋｇであった。

比較例
図１４に関連して説明した段付きクッションを用いてポンプを支持した。段付きクッションの材質はＥＰＤＭであり、その硬度は５０Ｈｓであった。両端の支持部（最も太い部分）の直径は１２ｍｍ、中央の細くなった部分の直径は３ｍｍであり、また取付高さは１４ｍｍであった。ポンプの重量は２ｋｇであった。

前記実施例および比較例について、電源周波数を３０〜７０（Ｈｚ）のあいだで２Ｈｚきざみで変化させて、Ｘ、ＹおよびＺ方向の振動（Ｇ）を加速度振動計により測定した。なお、ポンプは定格負荷（通常使用負荷状態）にて駆動させた。

結果を表１に示す。また、表１の結果をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向について、それぞれグラフ化したものを図１５〜１７に示す。

また、定格負荷に加え、無負荷状態で駆動させたときの振動の大きさを求めた。結果を表２に示す。

表１〜２および図１５〜１７より明らかなように、吊り下げ方式による本発明の制振装置は、従来の段付きクッションに比べ、優れた制振効果が得られることがわかる。

なお、前述した実施の形態においては、ポンプの外側に配設される枠として、ポンプのほぼ四周を囲むものを用いているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、たとえばポンプの四隅付近に棒状または板状の枠を立設し、片側の枠の頂部近辺の係合部と、ポンプを挟んで対向して立設されている他方の側の枠の頂部近辺の係合部とを利用して弾性体を吊るし、この弾性体上にポンプを配設して吊り下げるようにしてもよい。

本発明の制振装置の一実施の形態の斜視説明図である。 図１に示される状態からポンプを取り除いた状態の斜視説明図である。 図１に示される制振装置の一部破断正面図である。 図１に示される制振装置の側面説明図である。 図１に示される制振装置の変形例の斜視説明図である。 本発明の制振装置の他の実施の形態の斜視説明図である。 図６に示される制振装置を底面側から見た説明図である。 本発明の制振装置における枠の例の説明図である。 本発明の制振装置における枠の他の例の説明図である。 本発明の制振装置における枠のさらに他の例の説明図である。 本発明の制振装置における弾性体の他の例の説明図である。 本発明の制振装置のさらに他の実施の形態の斜視説明図である。 図１２に示される制振装置の正面図である。 図１２に示される制振装置の側面説明図である。 本発明の制振装置と従来の段付きクッションの制振効果をＸ方向について比較したグラフである。 本発明の制振装置と従来の段付きクッションの制振効果をＹ方向について比較したグラフ図である。 本発明の制振装置と従来の段付きクッションの制振効果をＺ方向について比較したグラフ図である。 従来の電磁振動式ポンプの斜視説明図である。 従来の他のポンプにおける制振部品の断面説明図である。

符号の説明

Ｐ ポンプ
１ 枠
１０ 弾性体

Claims (7)

1. 電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づいて、前記永久磁石を備えた振動子が電源周波数で駆動する電磁振動式ポンプに用いられる制振装置であって、
   前記ポンプの外側に配設される枠と、
   該枠と少なくとも一部が係合しており、前記ポンプを当該枠から吊り下げるための弾性体と
   を備えており、前記弾性体の周波数が前記ポンプの駆動周波数より小さいことを特徴とする電磁振動式ポンプの制動装置。
2. 前記弾性体の周波数が前記ポンプの駆動周波数の１／１０〜１／５０である請求項１記載の制動装置。
3. 前記枠が帯状の板材で作製されている請求項１または２記載の制振装置。
4. 前記枠に前記弾性体の係合部が形成されている請求項１、２または３記載の制振装置。
5. 前記枠が揺れ防止具を有している請求項１、２、３または４記載の制振装置。
6. 前記弾性体がゴム製の帯体からなる請求項１、２、３、４または５記載の制振装置。
7. 前記弾性体がコイルばねからなる請求項１、２、３、４または５記載の制振装置。

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