JP2807746B2 - 振動型ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は振動型ポンプに関する。さらに詳しくは、部
品点数が少なく構造が簡単な振動型ポンプに関する。本
発明のポンプは低圧のポンプとして、浄化槽用、養魚
用、理化学用などの空気や水を供給する分野に適用が可
能である。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 従来より、電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基
づく、該永久磁石を備えた振動子の振動を利用して流体
を吸引、吐出する振動型ポンプとして、第４図に示され
る形のものが一般に用いられている。

第４図に示されるポンプは、Ｅ型鉄板積層鉄心（51）
にコイルを捲線して完成した２個の電磁石（52）を鉄フ
レーム（59）上に対向して設置し、該２個の電磁石（5
2）間に形成された３箇所の作動空隙に永久磁石（54）
を備えた振動子（55）をゴム製ダイヤフラム（56）で懸
架して配置している。そして、電磁石（52）に印加され
る商用交番電圧に応じて発生する作動空隙磁束と永久磁
石との吸引反発力によって前記振動子（55）は、左右
（第４図において）に振動する。この振動子（55）の振
動に対応するダイヤフラム（56）の変位に応じてポンプ
圧縮室（57）の容積が変化し、これによって流体を送出
または吸引するポンプ作用が行われる。

しかしながら、前記従来型のポンプは構造上電磁石
（52）と鉄フレーム（53）を兼用することができず、し
たがって部品点数が多くなるとともに、構造が複雑であ
るという欠点があった。

本発明は、叙上の事情に鑑み、ポンプ本体の機能およ
び特性を低下させることなく、部品点数を可及的に少数
にし、構造を簡単にすることのできる振動型ポンプを提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の振動型ポンプは、（ａ）有底円筒体からなる
外筒と、（ｂ）該外筒内に外筒と同軸に配置された内筒
と、（ｃ）前記外筒と内筒の空隙内に設けられており、
略コ型断面を有する円環状磁極内にコイルが円筒状に捲
回された少なくとも１個の円筒型電磁コイルと、（ｄ）
径方向に着磁された円筒状磁石が前記円筒型電磁コイル
と同数だけベル形フレームに装着されてなる磁石振動体
と、（ｅ）該磁石振動体を支持すべく前記磁石振動体の
中心軸方向に取り付けられたダイヤフラムとからなり、
前記電磁コイルはその外周面が外筒の内周面に接するよ
う配置されており、前記磁石振動体は、円筒状磁石が前
記電磁コイルの内周面と空隙を隔てて対向するよう外筒
と内筒の空隙内に挿入されており、かつ、前記内筒の外
側または前記磁石振動体のフレームの内側に、円筒状の
スライドベアリングが設けられてなることを特徴として
いる。

［実施例］ 以下、添付図面に基づき本発明の振動型ポンプを詳細
に説明する。

第１図は略コ型断面の磁極をもたない、本発明の参考
例である振動型ポンプの一例の概略説明図、第２図は本
発明にかかわる振動型ポンプの一実施例の概略説明図、
第３図は本発明にかかわる振動型ポンプの他の実施例の
概略説明図である。

まず、略コ型断面の磁極をもたない、本発明の参考例
であるポンプについて説明する。

第１図において、（１）は底部（２）を有する薄肉円
筒体からなる外筒であり、厚さ１〜2mm程度の鉄板を成
形加工したものである。外筒（１）内には、同じく薄肉
円筒体からなる内筒（３）が外筒（１）と同軸に配置さ
れている。外筒（１）と内筒（３）の空隙（４）内に
は、銅線などを捲回した円筒状の電極コイル（５）が配
置されている。

（６）はベル形フレーム（７）の外周に径方向に着磁
された円筒状磁石（８）が装着された構造の磁石振動体
である。この磁石振動体（６）はその一部が外筒（１）
と内筒（３）の空隙（４）内に挿入されている。なお、
第１図に示される円筒状磁石（８）は内側がＮ極で外側
がＳ極に着磁されているが、もちろん逆に着磁された磁
石を用いることも可能である。円筒状磁石（８）として
はフェライト磁石や希土類磁石などを用いることができ
る。

磁石振動体（６）は、センタープレート（９）を介し
てEPDMなどからなるダイヤフラム（10）に連結されてお
り、このダイヤフラム（10）によって磁石振動体（６）
が支持されている。センタープレート（９）はダイヤフ
ラム（10）の両面に設けられており、該ダイヤフラム
（10）を押し引きして上下（第１図において）に変位さ
せる要素である。磁石振動体（６）は、取付け座（11）
を介してボルト（12）とナット（13）によってダイヤフ
ラム（10）に固定されている。

ダイヤフラム（10）の外周端部（14）は、外筒（１）
の延長部分にボルトで固定されたPBTなどからなるダイ
ヤフラム台（15）とポンプケーシング（16）とにより嵌
装されている。ダイヤフラム（10）とポンプケーシング
（16）の凹部によりポンプ圧縮室（17）が形成されてい
る。ポンプケーシング（16）は、さらに吸引室（18）お
よび吐出室（19）を有しており、吸引室（18）は吸入口
（20）と吸入弁（21）を、吐出室（19）は吐出口（22）
と吐出弁（23）をそれぞれ備えている。吐出口（22）に
はチューブ（図示せず）などが接続される。吸入弁（2
1）および吐出弁（23）は、第１図に示される唇状弁以
外にも、たとえば円型弁など他の種類の弁を採用するこ
とも可能である。

ポンプケーシング（16）はPBTなどで作成されてお
り、第１図に示される例ではダイヤフラム台（15）とと
もにボルトによって外筒（１）の延長部に固定されてい
るが、接着剤により固定するようにしてもよい。

第１図に示される例では、円筒（３）の内側にスプリ
ング（24）が配設されている。該スプリング（24）は磁
石振動体（６）の振動効率を改良する役割を果たしてい
る。すなわち、磁性および磁路の構成上、吸引力の方が
反発力よりも大きくなるのであるが、スプリング（24）
によって吸引時のエネルギーの一部を貯えるようにし
て、この貯えたエネルギーを反発時に放出することによ
ってエネルギーの有効利用を図り、振動効率が高められ
るのである。また、スプリング（24）のバネ常数を調整
することによって、電源の周波数とポンプ可動部の固有
振動数を同調させることができるので、これによっても
ポンプ出力を増大させることができる。

また、ポンプケーシング（16）の外部に該ポンプケー
シングを覆うようにハウジング（42）を設けることによ
り流体の吸引、吐出に伴う音を低減することができる。
第１図に示される実施例ではハウジング（42）はポンプ
外筐としての役割とともに消音タンクとしての役割を果
しており、部品点数の低減に役立っている。

つぎに第１図に示される例の動作について簡単に説明
する。

電磁コイル（５）に交流電流を流すと交流電流の変化
に周期して外筒（１）および内筒（３）はＮ極またはＳ
極に磁化される。第１図は外筒（１）がＮ極に、内筒
（３）がＳ極に磁化しているばあいをあらわしている。
このとき、円筒状磁石（８）の外側部分と外筒（１）、
および円筒状磁石（８）の内側部分と円筒（３）は互い
に吸引し合い、磁石振動体（６）は矢印で示されるよう
に第１図において下方に移動する。そして磁石振動体
（６）の動きに連動してダイヤフラム（10）も下方に移
動してポンプ圧縮室（17）内に空気などの流体が吸引さ
れる。つぎに、交流電源の極性が反転すると外筒（１）
および内筒（３）の極性が前とは反対になるので、今度
は磁石振動体（６）は反発されて上方に動きダイヤフラ
ム（10）を押し上げる。その結果、空気圧縮室（17）内
に吸引された流体は吐出室（19）より吐出される。この
ようにして、ダイヤフラム（10）の振動（変位）によっ
てポンプ圧縮室（17）の容積が変化して、空気や水など
の流体が吸入、吐出される。

つぎに、本発明のポンプにかかわるポンプについて説
明する。

第２図に示されるポンプは電磁コイル（31）として略
コ型断面を有する円環状磁極（32）内にコイルが円筒状
に捲回されたものが用いられている。そして、この電磁
コイル（31）は外筒（33）の内周面に接するよう配置さ
れている。電磁振動体（34）は、その円筒状磁石（35）
が前記電磁コイル（31）の内周面と空隙を隔てて対向す
るように外筒（33）と内筒（36）の空隙内に挿入されて
いる。

このように、第２図に示される実施例では吸引または
反発する箇所が軸方向に２箇所できるような構成となっ
ている。このため、第１図に示される略コ型磁極なしの
例に比べて、ポンプ圧力ないし出力を増大させることが
できる。また、第２図に示されるポンプは、吸引力と反
発力をほぼバランスさせることができるので、第１図に
示されるポンプのようにスプリングを設けなくともよ
い。ただし、スプリングを設けたばあいは、同調周波数
の調整が容易になるというメリットがある。

磁石振動体（34）は、ダイヤフラム（37）によって片
側だけ支持されており不安定であるので、振動に際し
て、円筒状磁石（35）と円環状磁極（32）、またはベル
形フレーム（38）と内筒（36）とが接触して摩耗や音が
発生する惧れがある。このため、内筒（36）の外側また
はベル形フレーム（38）の内側に円筒状のスライドベア
リングが設けられている。

さらに、外筒（33）の底部（39）にバルブ（40）を設
けておき、運転時にポンプ本体が発生する空気圧と逆位
相の空気圧を取り出し、両空気圧を合成混合するのが好
ましく、これによりポンプ流量を約２倍にすることがで
きる。また、出力空気をパイプ（41）でハウジング（4
7）に導くことで、消音効果を上げることができる。

第３図に示される実施例は、ベル形フレーム（44）に
円筒状磁石（45）が２個取り付けられており、またこれ
に対応して電磁コイル（46）も２個設けられている。こ
のため第２図に示される実施例に比較してさらに出力を
アップさせることができる。なお、図示しないが、円筒
状磁石と電磁コイルを３組以上設けることも可能であ
る。

第２〜３図に示されるポンプの動作は第１図に示され
るものと基本的に同様であり、たとえば第２図に示され
る状態のときは磁石振動体（34）が下方（第２図におい
て）に移動し、逆の極性のときは上方へ移動して、流体
の吸入、吐出が行われる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明のポンプによれば部品点
数を減らしてポンプの構造を簡略化できるという効果が
ある。その結果、製作工程が簡単になり、材料費の低減
とも併せて、製品のコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は略コ型断面の磁極をもたない、本発明の参考例
である振動型ポンプの一例の概略説明図、第２図は本発
明にかかわる振動型ポンプの一実施例の概略説明図、第
３図は本発明にかかわる振動型ポンプの他の実施例の概
略説明図、第４図は従来の振動型ポンプの概略説明図で
ある。 （図面の主要符号） （１）、（33）：外筒 （３）、（36）：内筒 （５）、（31）、（46）：電磁コイル （６）、（34）：磁石振動体 （７）、（38）、（44）：ベル形フレーム （８）、（35）、（45）：円筒状磁石 （10）、（37）：ダイヤフラム （16）：ポンプケーシング

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）有底円筒体からなる外筒と、 （ｂ）該外筒内に外筒と同軸に配置された内筒と、 （ｃ）前記外筒と内筒の空隙内に設けられており、略コ
   型断面を有する円環状磁極内にコイルが円筒状に捲回さ
   れた少なくとも１個の円筒型電磁コイルと、 （ｄ）径方向に着磁された円筒状磁石が前記円筒型電磁
   コイルと同数だけベル形フレームの外周面に装着されて
   なる磁石振動体と、 （ｅ）該磁石振動体を支持すべく前記磁石振動体の中心
   軸方向に取り付けられたダイヤフラムとからなり、前記
   電磁コイルはその外周面が外筒の内周面に接するよう配
   置されており、前記磁石振動体は、円筒状磁石が前記電
   磁コイルの内周面と空隙を隔てて対向するよう外筒と内
   筒の空隙内に挿入されており、かつ、前記内筒の外側ま
   たは前記磁石振動体のフレームの内側に、円筒状のスラ
   イドベアリングが設けられてなることを特徴とする振動
   型ポンプ。
2. 【請求項２】外筒の底部にバルブが設けられており、運
   転時にポンプ本体が発生する空気圧と逆位相の空気圧を
   取り出し、両空気圧を合成混合するよう構成されてなる
   請求項１記載のポンプ。
3. 【請求項３】空気室を構成するポンプケーシングの外部
   に該ポンプケーシングを覆うようにハウジングが設けら
   れてなる請求項１または２記載のポンプ。
4. 【請求項４】前記内筒の内側または外側にスプリングが
   配設されてなる請求項１記載のポンプ。