JP3337360B2 - 流体ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体ポンプに係り、
特に、観賞魚用水槽のエアポンプとして好適なポンプの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、観賞魚用水槽のエアポンプとして
は、図６に示すように、図示しない一方向弁を内蔵し、
流入口６１及び流出口６２を備えた本体部６０に、ゴム
膜等からなる可撓性の碗状の作動膜（ダイヤフラム）６
３を取付け、この作動膜６３が本体部６０の内部に形成
された流通路に臨むように構成されたものがある。

【０００３】作動膜６３には、取付部材６４が取付けら
れ、この取付部材６４に駆動アーム６５の略中央部が係
合されている。駆動アーム６５の基端６５ａは、ゴム管
等の緩衝部材６６を介して図示しないケース体の支点部
６７に固定されている。駆動アーム６５の先端６５ｂに
は永久磁石６８が固着され、この永久磁石６８は、電磁
コイル体６９の磁極６９ａに対向配置されている。

【０００４】このエアポンプにおいては、電磁コイル体
６９を交流電力により駆動すると、磁極６９ａにＮ極及
びＳ極が交互に励磁されるので、永久磁石６８が磁力に
より左右に往復運動する。この永久磁石６８の往復運動
により、駆動アーム６５及び取付部材６４を介して作動
膜６３が出没動作し、この出没動作によって流入口６１
から空気が本体部６０の内部へと引き込まれるととも
に、本体部６０の内部の空気が流出口６２から吐出され
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記エアポンプにおい
ては、電磁コイル体６９の大きさ又は駆動アーム６５の
長さをある程度確保しないと、作動膜６３を出没動作さ
せるための駆動力及び駆動ストロークが充分にとれない
ため、ポンプの小型化が困難であるという問題点があ
る。

【０００６】また、駆動アーム６５を往復運動させてい
るために、緩衝部材６６を介在させてもケース体に振動
が伝播してしまい、動作時の振動及び騒音を低減するこ
とが困難であるという問題点がある。この振動及び騒音
を低減するために、図６に示すポンプを２つ対向配置
し、駆動アーム６５の動作方向を逆にし、相互に同移送
になるように駆動する場合がある。この場合には、振動
自体は若干低減されるが、騒音は却って大きくなり、し
かも２つのポンプを内蔵するために小型化には逆行する
ものとなる。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するも
のであり、その課題は、ポンプの小型化と動作時の振動
及び騒音の低減とを図ることのできる新規の構造を実現
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、流入口から流出口までの流通
路の途中に流体の流通方向を規制する一方向弁を備えた
本体部と、該本体部に取付され、前記流通路に臨む可撓
性の作動膜と、該作動膜自体に採用され又は前記作動膜
に固定された磁性体と、該磁性体の対向位置に磁極を有
する電磁装置とを設け、該電磁装置を駆動することによ
り前記磁性体が前記作動膜とともに出没動作して流体を
前記流入口から前記流通路を介して前記流出口へと流動
させるように構成され、前記本体部には、前記流入口か
らその軸線に沿って伸び、前記作動膜の内側に向けて貫
通するように形成された流入路と、該流入路の周囲に前
記作動膜の内側に向けた開口部を有し、前記流入路を画
成する円筒壁の周囲に形成されて前記流出口に通ずる流
出路と、が設けられ、前記本体部の内部には、中心部に
軸孔が形成されているとともに数カ所に周縁孔が形成さ
れた支持枠が前記作動膜の内側に臨むように配置され、
前記軸孔は前記流入路の開口部に、前記周縁孔は前記流
出路の開口部に、それぞれ臨み、前記支持枠の前記作動
膜側には、前記一方向弁を構成するための可撓性の流入
弁シートが前記本体部の内壁と前記支持枠との間に挟持
されるとともに前記作動膜の内側に露出するように配置
され、前記支持枠の前記作動膜側とは反対側には、前記
一方向弁を構成するための可撓性の流出弁シートが前記
本体部の内壁と前記支持枠との間に挟持された状態で配
置され、前記流入弁シートには前記流出路の開口部に対
応する位置にスリットを備え、前記流出弁シートには前
記流入路の開口部に対応する位置に貫通孔が形成され、
前記流入弁シートは前記支持枠の前記軸孔を開閉する流
入側の前記一方向弁として構成され、前記流出弁シート
は前記支持枠の前記周縁孔を開閉する流出側の前記一方
向弁として構成されていることを特徴とする流体ポンプ
である。

【０００９】本発明において、前記作動膜及び前記磁極
を相互に前記出没方向に配列されるようにそれぞれ一対
対向配置し、前記磁性体及び前記磁極により前記一対の
作動膜が相互に逆方向に変形作動するように前記電磁装
置を駆動することが好ましい。

【００１０】本発明において、前記電磁装置の両端に前
記一対の磁極を設け、前記電磁装置の両側に前記一対の
作動膜を備えた一対の本体部を設けたことが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明に係る流体ポンプの実施形態について説明する。以下
に示す各実施形態は、観賞魚用エアポンプとして形成す
る場合の例を示すが、本発明はこのような場合に限られ
ず、空気以外の種々の流体を送り出すための様々な用途
に用いられる種々の流体ポンプに適用することができる
ものである。

【００１２】（第１比較例） 図１には第１比較例のエ
アポンプの主要部の構造を示す。このエアポンプは、硬
質樹脂製の本体部１０と、この本体部１０の左右両側に
取付けられた軟質樹脂若しくはゴム製の作動膜（ダイヤ
フラム）１３，１４と、作動膜１３，１４の左右に配置
された電磁コイル体１７，１８とから概略構成される。

【００１３】本体部１０には、流入口１１及び流出口１
２が設けられ、流入口１１には外部から内部空間Ａにの
み空気を流通可能に形成された一方向弁１１ａが取付け
られ、流出口１２には内部空間Ａから外部にのみ空気を
流通可能に形成された一方向弁１２ａが取付けられてい
る。本体部１０の左右の端部には内部が開口部となって
いるフランジ部１０ａ，１０ｂが形成され、これらのフ
ランジ部１０ａ，１０ｂに碗状の作動膜１３，１４が取
付けられ、内部空間Ａが完全に閉ざされるように構成さ
れている。

【００１４】作動膜１３の左端部の内面上には取付部１
３ａが形成され、この取付部１３ａに円盤状の永久磁石
１５が固着されている。同様に、作動膜１４の右端部の
内面上には取付部１４ａが形成され、取付部１４ａに円
盤状の永久磁石１６が固着されている。

【００１５】永久磁石１５，１６に作動膜１３，１４の
左右端部を介して対向する位置に、それぞれ電磁コイル
体１７，１８の磁極１７ａ，１８ａが配置されている。
駆動時においては、電磁コイル体１７，１８にはそれぞ
れ交流電圧が供給され、その磁極１７ａ，１８ａにはＮ
極とＳ極とが交互に励磁される。ここで、２つの電磁コ
イル体１７，１８の代わりに、単一の電磁コイルとコ字
状の鉄心を用いて形成された一つの電磁コイル体を用い
てもよい。この場合には、２つの磁極は互いに逆極性と
なるので、２つの永久磁石の当該磁極に対向する面の極
性も互いに逆極性とする必要がある。

【００１６】このエアポンプにおいては、永久磁石１５
と電磁コイル体１７、永久磁石１６と電磁コイル体１８
により、それぞれ、作動膜１３と１４を逆方向に変形動
作させるように駆動する。すなわち、この実施形態にお
いては、作動膜１３と１４を同位相（即ち、作動膜１３
が突出しているときには作動膜１４も突出し、作動膜１
３が没しているときには作動膜１４も没している）で動
作させることとなる。このように動作させることによ
り、作動膜１３，１４が突出側に変形する際には内部空
間Ａが拡大するために一方向弁１２ａは閉じるが一方向
弁１１ａが開いて流入口１１より外部から空気が流入
し、作動膜１３，１４が没する側に変形する際には内部
空間Ａが縮小されるために一方向弁１１ａは閉じるが一
方向弁１２ａは開いて流出口１２より内部空間Ａから外
部へと空気が流出する。この繰り返しにより流出口１２
からは逐次空気が吐出されることとなる。

【００１７】この第１比較例では、作動膜１３，１４に
永久磁石（単なる磁性体でもよい。）が固定されている
ため、駆動アームが不要となり、ポンプ全体の体積を著
しく低減でき、小型化を図ることができる。また、磁力
を直接作動膜１３，１４に伝達することができるので、
不要な振動や騒音を発生することなく、効率良くポンプ
を駆動することができる。特に、作動膜が可撓性材で形
成されることから、動作部分が可撓性を有する部分のみ
あることとなり、振動や騒音の発生が従来のものと較べ
て著しく低減される。さらに、構成部品を低減すること
ができるので、ケース体等に設ける部品の取付部も少な
くて済み、部品の製造、組立も容易になるなど、製造コ
ストを低減することができる。特に、作動膜１３と１４
とは常に逆方向に動作するため、振動や騒音を打ち消し
合う効果があり、振動及び騒音の低減を図ることができ
る。

【００１８】（第１実施形態） 次に、図２を参照して
本発明の第１実施形態について説明する。この実施形態
は、流入口２１及び流出口２２を備えた本体部２０と、
これに接続された作動膜２６と、作動膜に対向配置され
た電磁コイル体２８とから概略構成される。本体部２０
には、流入口２１からその軸線に沿って伸び、作動膜２
６の内側に向けて貫通するように形成された流入路２０
ａと、流入路の周囲に開口部を有し、流入路２０ａを画
成する円筒壁の周囲に形成されて流出口２２に通ずる流
出路２０ｂとが形成されている。

【００１９】本体部２０における作動膜２６の側には円
盤状の支持枠２３が嵌合されている。支持枠２３には、
中心部に軸孔２３ａが形成されているとともに、その周
囲の数ヵ所に周縁孔２３ｂが形成されている。軸孔２３
ａの流入路２０ａの開口部に、周縁孔２３ｂは流出路２
０ｂの開口部に、それぞれ臨んでいる。支持枠２３の表
裏には、それぞれ薄いゴム板等からなる可撓性の流入弁
シート２４及び流出弁シート２５が、本体部２０の内壁
と支持枠２３との間に挟持されている。

【００２０】流入弁シート２４は流出路２０ｂの開口部
に対応する位置にスリットを備え、流出弁シート２５は
流入路２０ａの開口部に対応する位置に貫通孔を備えて
いる。流入弁シート２４は、通常時には支持枠２３の軸
孔２３ａを閉鎖しており、流入口２１から空気が吸入さ
れたときのみ作動膜２６の側に押されて変形し流入路２
０ａを開く一方向弁として機能する。流出弁シート２５
は、通常時には支持枠２３の周縁孔２３ｂを閉鎖してお
り、作動膜２６の側から流出口２２へと空気が押し出さ
れるときのみ変形して、流出路２０ｂを開く一方向弁と
して機能する。

【００２１】作動膜２６の内側には、上記比較例と同様
の取付部２６ａが形成され、ここに永久磁石２７が固着
されている。永久磁石２７は作動膜２６を介して電磁コ
イル体２８の磁極２８ａに対向している。電磁コイル体
２８に交流電力が供給されると、磁極２８ａにＮ極とＳ
極とが交代で励磁され、これに伴って永久磁石２７が作
動膜２６とともに出没動作するようになっている。

【００２２】この実施形態においては、作動膜２６が出
没動作することによって、作動膜２６が突出側へ変形し
ている際には内部空間Ｂが拡大するので流入弁シート２
４の中心部が内側へ変形し、流入口２１から流入路２０
ａを経て内部空間Ｂに空気が流入する。次に、作動膜２
６が没する側へ変形している際には内部空間Ｂが縮小す
るため流出弁シート２５の周縁部が外側へ変形し、流出
路２０ｂが開いて空気が内部空間Ｂから流出口２２へと
流出し、流出口２２から空気が吐出される。

【００２３】この実施形態では、一方向弁として機能す
る流入弁シート２４及び流出弁シート２５の近傍の流通
路の流通断面を広くとることができるので、空気の吐出
量及び吐出強度を増大することができる。この実施形態
では作動膜２６、永久磁石２７及び磁極２８ａを一組だ
け設けているため、吐出能力に対する振動や騒音に関し
ては上記比較例よりも一般的に不利であると考えられる
が、実際には流通断面が大きいことにより弁体の動作音
を低減できるとともに、機械効率も高くなり、しかも、
上記比較例よりも小型化することができるという利点が
ある。

【００２４】図３は上記実施形態に採用できる作動膜の
他の構造を示すものである。作動膜３０は上記と同様に
椀状の可撓性材で形成され、その先端側の中心部に軸孔
を有する突出縁部３０ａが形成されている。この軸孔に
は永久磁石３１を係合した固定ネジ３２が挿通され、固
定ネジ３２は、作動膜３０の内側で座金３３を介してナ
ット３４により締結されている。

【００２５】永久磁石３１は電磁コイル体３５の磁極３
５ａに対向し、電磁コイル体３５の交代磁界により作動
膜３０を出没動作させる。この実施形態では、永久磁石
３１が作動膜３０を介在させずに直接に磁極３５ａに対
向しているので、磁力を効率良く受けることができ、効
率的にポンプを動作させることができる。

【００２６】ここで、上記実施形態では碗状の作動膜
（ダイヤフラム）を用いているが、作動膜としては碗状
である必要はなく、その変形により結果として流通路の
空気を流動させるように作用するものであれば、平板状
その他任意の形状に形成してもよい。

【００２７】（第２実施形態） 図４には、第２実施形
態の構造を示す。この実施形態においては、中央に電磁
コイル体４０を配置し、両端に磁極４０ａ，４０ｂを形
成する。磁極４０ａ，４０ｂは、相互に同極性になるよ
うにヨーク等を工夫してもよいが、一般には磁心の両端
に形成される磁極を用いることにより相互に逆極性にな
る。磁極４０ａには、上記第１実施形態におけるものと
同様の本体部４１及び作動膜４３からなるポンプ体を対
向配置し、磁極４０ｂには、同様の本体部４２及び作動
膜４４からなるポンプ体を対向配置する。そして、磁極
４０ａには作動膜４３に固着された永久磁石４６が対向
するように構成する。

【００２８】この実施形態によれば、一つの電磁コイル
体４０により２つのポンプ体を駆動することができると
ともに、永久磁石４５における磁極４０ａに対向する面
の極性と、永久磁石４６における磁極４０ｂに対向する
面の極性とが逆になるように構成する（２つの磁極が相
互に逆極性の場合）ことにより、永久磁石４５の移動方
向と永久磁石４６の移動方向とが逆方向となり、作動膜
４３と４４とが同位相で動作するので、相互に振動や騒
音を打ち消し合うようにできる。

【００２９】（第２比較例） 図５には、第２比較例の
構造を示す。この第２比較例においては、第１比較例と
同様の本体部５１，５２と作動膜５３，５４とを備えた
ポンプ体を一対背中合わせに固定し、作動膜５３，５４
にそれぞれ永久磁石５５，５６を固着して、それぞれ電
磁コイル体５７，５８の磁極５７ａ，５８ａに対向配置
させたものである。

【００３０】この第２比較例においては、２つの電磁コ
イル体５７，５８を設ける必要があるが、振動や騒音の
発生部分が中心部に集中するため、ケース体の材質、搭
載構造等の工夫により振動や騒音を低減することが容易
である。また、この場合には、本体部５１と本体部５２
において、それらの流入口と流出口の位置が逆になるよ
うに配置したので、空気の流動方向も逆方向となり、流
通路から出る振動や騒音をさらに低減することができ
る。

【００３１】なお、上記各実施形態の永久磁石の代りに
単なる磁性体を用いても同様に動作させることができ
る。また、作動膜自体を磁性体で形成することによって
も同様に動作させることが可能である。

【００３２】以上説明したように本発明によれば、ポン
プの小型化と動作時の振動及び騒音 の低減とを図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る流体ポンプの第１比較例の主要
部分の構造を示す横断面図である。

【図２】 本発明に係る流体ポンプの第１実施形態の主
要部分の構造を示す横断面図である。

【図３】 上記実施形態における作動膜と磁性体との固
定構造を示す横断面図である。

【図４】 本発明に係る流体ポンプの第２実施形態の主
要部分の構造を示す横断面図である。

【図５】 本発明に係る流体ポンプの第２比較例の主要
部分の構造を示す横断面図である。

【図６】 従来の流体ポンプの主要部分の構造を示す一
部断面平面図である。

【符号の説明】

２０ 本体部 ２０ａ 流入路 ２０ｂ 流出路 ２１ 流入口 ２２ 流出口 ２３ 支持枠 ２３ａ 軸孔 ２３ｂ 周縁孔 ２４ 流入弁シート ２５ 流出弁シート ２６ 作動膜 ２７ 永久磁石 ２８ 電磁コイル体

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口から流出口までの流通路の途中に
   流体の流通方向を規制する一方向弁を備えた本体部と、
   該本体部に取付され、前記流通路に臨む可撓性の作動膜
   と、該作動膜自体に採用され又は前記作動膜に固定され
   た磁性体と、該磁性体の対向位置に磁極を有する電磁装
   置とを設け、該電磁装置を駆動することにより前記磁性
   体が前記作動膜とともに出没動作して流体を前記流入口
   から前記流通路を介して前記流出口へと流動させるよう
   に構成され、 前記本体部には、前記流入口からその軸線に沿って伸
   び、前記作動膜の内側に向けて貫通するように形成され
   た流入路と、該流入路の周囲に前記作動膜の内側に向け
   た開口部を有し、前記流入路を画成する円筒壁の周囲に
   形成されて前記流出口に通ずる流出路と、が設けられ、 前記本体部の内部には、中心部に軸孔が形成されている
   とともに数カ所に周縁孔が形成された支持枠が前記作動
   膜の内側に臨むように配置され、前記軸孔は前記流入路
   の開口部に、前記周縁孔は前記流出路の開口部に、それ
   ぞれ臨み、前記支持枠の前記作動膜側には、前記一方向弁を構成す
   るための可撓性の流入弁シートが前記本体部の内壁と前
   記支持枠との間に挟持されるとともに前記作動膜の内側
   に露出するように配置され、前記支持枠の前記作動膜側
   とは反対側には、前記一方向弁を構成するための可撓性
   の流出弁シートが前記本体部の内壁と前記支持枠との間
   に挟持された状態で配置され、 前記流入弁シートには前記流出路の開口部に対応する位
   置にスリットを備え、前記流出弁シートには前記流入路
   の開口部に対応する位置に貫通孔が形成され、前記流入
   弁シートは前記支持枠の前記軸孔を開閉する流入側の前
   記一方向弁として構成され、前記流出弁シートは前記支
   持枠の前記周縁孔を開閉する流出側の前記一方向弁とし
   て構成されていることを特徴とする流体ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記作動膜及び前記
   磁極を相互に前記出没方向に配列されるようにそれぞれ
   一対対向配置し、前記磁性体及び前記磁極により前記一
   対の作動膜が相互に逆方向に変形作動するように前記電
   磁装置を駆動することを特徴とする流体ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記電磁装置の両端
   に前記一対の磁極を設け、前記電磁装置の両側に前記一
   対の作動膜を備えた一対の本体部を設けたことを特徴と
   する流体ポンプ。