JP3005780U - 振動型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ本体の機能および特性を低下させるこ
となく、部品点数が少数で簡単な構造であり、かつ摩
擦、または当り音が発生しない静かな振動型ポンプを提
供する。 【構成】 円環状磁極内にコイルが円筒状に巻回された
円筒型の電磁コイル１と、該電磁コイル１内に、当該電
磁コイルと同軸に配設される円筒型の永久磁石２と、該
永久磁石２を支持体３を介して支持する振動体４と、該
振動体４の両端に連結されるダイヤフラム５、６を有し
ており、前記電磁コイル１と前記永久磁石２を中空ドー
ナッツ形状を呈する円環状ヨーク７内に配設するととも
に、前記電磁コイル１、振動体４、円環状ヨーク７がそ
れぞれ左右対称形であり、かつ前記両ダイヤフラム５、
６間の真ん中を通る線に関して左右対称となるように配
設されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案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 単なうえに、騒音の少ない振動型ポンプに関する。本考案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。

【０００２】

【従来の技術】

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 た振動体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、図２に示 される形のものが知られている（特願平２−１８５９４０号参照）。

【０００３】 図２において、５１は底部５２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５１内には、同じく薄肉円 筒体からなる内筒５３が外筒５１と同軸に配置されている。外筒５１と内筒５３ の空隙内には、銅線などを巻回した円筒状の電磁コイル５４が配置されている。 電磁コイル５４としては、略コ型断面を有する円環状磁極５５内にコイルが円筒 状に巻回されたものが用いられている。そして、この電磁コイル５４は外筒５１ の内周面に接するよう配置されている。

【０００４】 ５６はベル形フレーム５７の外周に径方向に着磁された円筒状永久磁石５８が 装着された構造の磁石振動体である。磁石振動体５６は、その円筒状永久磁石５ ８が前記電磁コイル５４の内周面と空隙を隔てて対向するように外筒５１と内筒 ５３の空隙内に挿入されている。そして、図２に示される円筒状永久磁石５８は 内側がＳ極で外側がＮ極に着磁されている。磁石振動体５６は、センタープレー ト５９を介して、ＥＰＤＭなどからなるダイヤフラム６０に連結されており、こ のダイヤフラム６０によって磁石振動体５６が支持されている。センタープレー ト５９はダイヤフラム６０の両面に設けられており、該ダイヤフラム６０を押し 引きして上下（図２において）に変位させる要素である。磁石振動体５６は、取 付け座６１を介してボルトとナットによってダイヤフラム６０に固定されている 。

【０００５】 ダイヤフラム６０の外周端部６２は、外筒５１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６３とポンプケーシング６４とにより嵌装 されている。ダイヤフラム６０とポンプケーシング６４の凹部によりポンプ圧縮 室６５が形成されている。ポンプケーシング６４は、さらに吸引室６６および吐 出室６７を有しており、吸引室６６は吸入口６８と吸入弁６９を、吐出室６７は 吐出口７０と吐出弁７１をそれぞれ備えている。

【０００６】 ポンプケーシング６４はＰＢＴなどで作成されており、ダイヤフラム台６３と ともにボルトによって外筒５１の延長部に固定されている。ポンプケーシング６ ４の外部には、該ポンプケーシング６４を覆うようにハウジング７２が設けられ ており、流体の吸引、吐出に伴う音を低減することができる。ハウジング７２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。

【０００７】 図２に示される振動型ポンプでは、電磁コイル５４に交流電流を流すと交流電 流の変化に周期して、電磁コイル５４の内側上下（図２において）端部はＮ極ま たはＳ極に磁化される。図２は上部がＮ極に、下部がＳ極に磁化しているばあい をあらわしている。このとき、円筒状永久磁石５８の外側部分（Ｎ極）と電磁コ イル５４の下部（Ｓ極）は吸引し合い、円筒状永久磁石５８の外側部分（Ｎ極） と電磁コイル５４の上部（Ｎ極）は反発し合い、磁石振動体５６は矢印で示され るように図２において下方に移動する。そして、磁石振動体５６の動きに連動し てダイヤフラム６０も下方に移動してポンプ圧縮室６５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電磁コイルの上下端部で極性が 前とは反対となるので、今度は磁石振動体５６は上方に動きダイヤフラム６０を 押し上げる。その結果、空気圧縮室６５内に吸引された流体は吐出室６７より吐 出される。このようにして、ダイヤフラム６０の振動（変位）によってポンプ圧 縮室６５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。

【０００８】 このように、図２に示される振動型ポンプは、電磁コイルと永久磁石とのあい だで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、ポンプ圧力ないし出力を増大させることができる。

【０００９】 また、図２に示されるポンプを改変したものとして図３に示されるような振動 型ポンプが考えられる。図３に示されるポンプは、図２の振動型ポンプの取付座 ６１に相当する部分に軸８１を取り付け、この軸８１の一方の端にもう一つ、ダ イヤフラム６０と左右対称にダイヤフラム８２を設けたものである。これによっ て、ポンプ圧縮室６５と同様なポンプ圧縮室８３が右側にもう一つ形成されるの で、ポンプ容量が２倍になるという利点がある。

【００１０】 なお、図３の振動型ポンプでは、図２の外筒５１が図３の外側ヨーク８４に該 当し、図２の内筒５３が図３の内側ヨーク８５に該当する。これら、外側ヨーク ８４と内側ヨーク８５は、外筒５１および内筒５３と同じく強磁性体により形成 されており、電磁コイル５４によって発生する磁束をこれら強磁性体内に確保し て空間に漏洩する磁束を防ぎ有効磁束蜜度を高めるためのものである。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

前述の図２に示される振動型ポンプは、部品点数が少なく構造が簡単であるが ポンプ圧縮室６５が一つであり、ポンプ容量が少ないという欠点の他に、磁石振 動体５６がダイヤフラム６０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、円筒状永久磁石５８と円環状磁極５５、またはベル形フレーム ５７と内筒５３とが接触して摩耗や音が発生するおそれがあるという問題がある 。

【００１２】 また、図３に示される振動型ポンプでは、ポンプ圧縮室６５、８３が２つあり ポンプ容量は大きい。しかし、円筒状永久磁石５８の右側では、外側ヨーク８４ と内側ヨーク８５とが連結され、磁束を空間に逃がさないようになっているが、 左側では、連結されていないため磁束が漏洩し、有効磁束密度が少くなっている 。そのため、円筒状永久磁石の右側の吸引力の方が、左側の反発力より大きく、 均衡しないため、円筒状永久磁石５８と内側ヨーク８５とのあいだで摩擦、また は当り音が発生するという問題がある。

【００１３】 本考案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、部品点数が少数で簡単な構造であり、かつ摩擦、または当り音が発生しない 静かな振動型ポンプを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の振動型ポンプは、円環状磁極内にコイルが円筒状に巻回された円筒型 の電磁コイルと、 該電磁コイル内に、当該電磁コイルと同軸に配設される円筒型の永久磁石と、 該永久磁石を支持体を介して支持する振動体と、 該振動体の両端に連結されるダイヤフラム を有しており、 前記電磁コイルと前記永久磁石を中空ドーナッツ形状を呈する円環状ヨーク内に 配設するとともに、前記電磁コイル、振動体、円環状ヨークがそれぞれ左右対称 形であり、かつ前記両ダイヤフラム間の真ん中を通る線に関して左右対称となる ように配設されてなることを特徴としている。

【００１５】

【作用】

本考案の振動型ポンプでは、２個のダイヤフラムを備えるとともに、電磁コイ ル、振動体、およびこれらを内包する円環状ヨークがそれぞれ左右対称形であり 、かつ両ダイヤフラム間のまん中を通る線に関して左右対称となるように取り付 けられているので磁石の吸引力と反発力とがちょうど釣り合う。また、電磁コイ ルによって発生する磁束を円環状ヨーク内に確保して空間に漏洩する磁束を防ぎ 有効磁束を高めることができる。

【００１６】

【実施例】

以下、添付図面を参照しつつ本考案の振動型ポンプを説明する。図１は本考案 の振動型ポンプの一実施例の説明図である。

【００１７】 図１において、本考案の振動型ポンプは、電磁コイル１と、永久磁石２と、永 久磁石２を支持体３を介して支持する振動体４と、該振動体４の両端に連結され たダイヤフラム５、６を備えている。そして、電磁コイル１と永久磁石２は円環 状ヨーク７内に配設される。

【００１８】 また、電磁コイル１、永久磁石２および円環状ヨーク７はそれぞれ左右対称形 に形成されており、両ダイヤフラムのまん中を通る線に関して左右対称となるよ うに配設される。つまり、図１に示される例では電磁コイル１、永久磁石２およ び円環状ヨーク７がそれぞれ１つずつ設けられて、それぞれの中心線が両ダイヤ フラムのまん中を通る線と一致するようになっている。しかし、電磁コイル１、 永久磁石２および円環状ヨーク７を１ユニットとして、２ユニットあるいはそれ 以上のユニットを振動体の周りに配設することも可能であり、そのばあいも、両 ダイヤフラムのまん中を通る線に関してユニットが対称となるように設ける。

【００１９】 電磁コイル１は、振動体４の軸８を中心とする円筒形状を呈するものであり、 向き合う２つの略コ型断面を有する円環状磁極９、１０内にコイルが円筒状に巻 回されている。

【００２０】 永久磁石２は、軸８を中心とする円筒形状を呈するものであり、その内径は軸 ８の外径よりも大きく、軸８の中央に設けられた支持体３によって軸８より浮い た状態に支持される。支持体３としては円環状や放射線状のものなどを採用する ことができる。

【００２１】 円環状ヨーク７は、中空のドーナッツ形状を呈するものであり、内部に電磁コ イル１と永久磁石２が配設される。すなわち、内部の外径側に電磁コイル１の円 環状磁極９、１０が密着されて保持され、内径側の中央部は、永久磁石２の振幅 の幅より少し大きめに軸方向に幅Ａの開口部７ａを有している。支持体３は開口 部７ａを貫通して永久磁石２を円環状ヨーク７の内径側に支持しており、永久磁 石２は円環状ヨーク７内を振動する。このような円環状ヨーク７は普通鉄板や低 珪素鋼板（プレス加工）などの磁性体により製作され、電磁コイル１によって発 生する磁束を円環状ヨーク内に確保して空間に漏洩する磁束を防ぎ有効磁束を高 めることができる。

【００２２】 永久磁石２はたとえば、図１に示されるように内側がＳ極で、外側がＮ極とな るように着磁されている。そして、外側の磁極（Ｎ極）と、電磁コイル１の円環 状磁極９、１０とのあいだで引力および斥力が生じる。もちろん逆に内側がＮ極 に、外側がＳ極に着磁された磁石を用いることも可能である。永久磁石２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。なお、軸８は、軽 量化のためＰＢＴなどの合成樹脂で作製するのが好ましい。

【００２３】 振動体４は軸８とセンタープレート１３でダイヤフラム５、６を挟み、ネジ１ ４でダイヤフラム５、６に取り付けられている。しかし、図２に示されるように ２枚のセンタープレート５９で挟むようにして取り付けてもよい。

【００２４】 ダイヤフラム５、６は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、エラストマー などからなり、弾性を有している。ダイヤフラム５の外方には、ポンプ圧縮室２ ０が形成されている。ダイヤフラム６の外方も同様である。

【００２５】 ダイヤフラム５の外周端部５ａは、電磁コイル１を支持する外筒２１の端部と ポンプケーシング２２とによって挟持されている。外筒２１とポンプケーシング ２２はＰＢＴなどによって形成され、螺着、貼着などにより互いに固定されてい る。そして、ダイヤフラム５とポンプケーシング２２の凹部によりポンプ圧縮室 ２０が形成されている。ポンプケーシング２２は、さらに吸引室２３および吐出 室２４を有しており、吸引室２３は吸入口２５と吸入弁２６を、吐出室２４は吐 出口２７と吐出弁２８をそれぞれ備えている。吐出口２７にはチューブ（図示せ ず）などが接続される。吸入弁２６および吐出弁２８は、図１に示される円型弁 以外にも、たとえば唇状弁など他の種類の弁を採用することも可能である。

【００２６】 また、ポンプケーシング２２の外部に該ポンプケーシング２２を覆うようにハ ウジング（図示せず）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。

【００２７】 次に図１に示される振動型ポンプの動作を説明する。

【００２８】 本考案の振動型ポンプでは、電磁コイル１に交流電流を流すと交流電流の変化 に同期して、電磁コイル１の内側左右（図１において）端部はＮ極またはＳ極に 磁化される。図１は左がＮ極に、右がＳ極に磁化しているばあいをあらわしてい る。このとき、永久磁石２の外側部分（Ｎ極）と電磁コイル１の右（Ｓ極）は吸 引し合い、円筒状永久磁石２の外側部分（Ｎ極）と電磁コイル１の左（Ｎ極）は 反発し合い、振動体４は矢印で示されるように図１において右方向に移動する。 そして、振動体４の動きに連動してダイヤフラム５も右方向に移動してポンプ圧 縮室２０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 と電磁コイルの上下端部で極性が前とは反対となるので、今度は振動体４は左方 向に動きダイヤフラム５を介してポンプ圧縮室２０を圧縮する。その結果、空気 圧縮室２０内に吸引された流体は吐出室２８より吐出される。ダイヤフラム６側 のポンプ圧縮室３０においてはちょうど逆の動作がなされ、振動体４の振動によ って空気や水などの流体の吸引と吐出が連続して行なわれる。

【００２９】 このように本考案の振動型ポンプでは、従来の図２に示される振動型ポンプと 比較すると２倍のポンプ容量を有し、右方向力と左方向力とをほぼバランスさせ ることができるため、振動による騒音が少ない。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したとおり、本考案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のほかに、左右対称であるため、右左の方向力がち ょうど釣り合い、振動体が径方向に移動して電磁コイルなどにぶつかるなど余分 な動きがない。したがって騒音がなく静かである。また、電磁コイルによって発 生する磁束を円環状ヨーク内に確保して空間に漏洩する磁束を防ぎ有効磁束を高 めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の振動型ポンプの一実施例を示す側断面
図である。

【図２】従来の振動型ポンプの一例を示す側断面図であ
る。

【図３】従来の振動型ポンプの他の例を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 電磁コイル ２ 永久磁石 ４ 振動体 ５、６ ダイヤフラム ７ 円環状ヨーク ９、１０ 磁極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状磁極内にコイルが円筒状に巻回さ
   れた円筒型の電磁コイルと、 該電磁コイル内に、当該電磁コイルと同軸に配設される
   円筒型の永久磁石と、 該永久磁石を支持体を介して支持する振動体と、 該振動体の両端に連結されるダイヤフラムを有してお
   り、 前記電磁コイルと前記永久磁石を中空ドーナッツ形状を
   呈する円環状ヨーク内に配設するとともに、前記電磁コ
   イル、振動体、円環状ヨークがそれぞれ左右対称形であ
   り、かつ前記両ダイヤフラム間の真ん中を通る線に関し
   て左右対称となるように配設されてなることを特徴とす
   る振動型ポンプ。