JP3415450B2 - 電磁ダイアフラム式ポンプ - 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、電磁ダイアフラム
式ポンプに関し、特に、小型で、かつ、流体吐出量の大
きい電磁ダイアフラム式ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁ダイアフラム式ポンプは、中央部に
極性を互いに異ならせた２つの永久磁石を保持するとと
もに両端をダイアフラムで支持させた振動子を有し、さ
らに、該振動子を間に挟んで電磁石を対向配置させてい
る。前記電磁石に交流を入力すると、その周波数に応じ
て電磁石の極性が交互に変化し、電磁石の極性が変化す
る毎に前記永久磁石が該電磁石に吸引・反発されてダイ
アフラムは振動する。

【０００３】前記ダイアフラムは振動子の支持部材であ
るとともに、圧縮室の１つの壁面を構成している。ダイ
アフラムの振動によって圧縮室の容積は拡大・縮小し、
該圧縮室の壁面に設けられた吸入口から流体を吸入し、
吐出口から該流体を吐出する。

【０００４】上記形式のポンプを使用して大きい吐出量
を得ようとする場合、該ポンプを複数台連結することが
考えられる。例えば、単体で４０リットル／分の吐出量
が得られるポンプを２台連結することによって８０リッ
トル／分の吐出量が得られる。ポンプを複数台連結する
ものとして、特開昭６１−２０７８８３号公報に電磁往
復動式のポンプが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電磁ダイアフラム式ポ
ンプを複数台連結する場合に、次のような問題点があ
る。複数台のポンプを一体に連結することによって吐出
量を増大することはできるが、それに伴って寸法が大き
くなる。例えば、複数台のポンプを一体に組み込んで屋
外用のブロワ等として使用することを想定した場合、防
滴のためにハウジングを設ける必要がある。このような
場合に、特に、ハウジングをも含めた装置全体が大型化
して設置場所が制限されることから、小型化の要請があ
る。また、複数台のポンプ同士の電気配線が複雑になる
という問題点もある。

【０００６】さらに、ポンプに使用されているダイアフ
ラムは長時間の使用によって摩耗するため、定期的に新
品と交換する必要があるが、複数台のポンプを単に連結
したものでは、ダイアフラムの交換のために個々のケー
シングを分解することになり、工数が増えるという問題
点がある。

【０００７】本発明は、上記問題点を解消し、複数の圧
縮部を有する小型・大吐出量の電磁ダイアフラム式ポン
プを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、複数の圧縮部を有する電
磁ダイアフラム式ポンプにおいて、前記複数の圧縮部が
単一のケーシングで覆われ、該各圧縮部が、永久磁石を
保持した振動子と、周縁部がケーシングに固定され、中
心部が前記振動子の両端に固定されたダイアフラムであ
って、前記振動子を前記ケーシングに対して該ダイアフ
ラムの直交方向に振動自在に支持するための一対のダイ
アフラムと、前記振動子を挟み、前記永久磁石に対して
前記振動子の振動方向に予定量偏倚させて磁極が配置さ
れたフィールドコアと、前記フィールドコアに巻回され
たコイルと、前記ダイアフラムを一壁面とし、前記振動
子の振動方向両側に配置された圧縮室と、前記圧縮室に
設けられた弁付き吸入口と、前記圧縮室に設けられた弁
付き吐出口とをそれぞれの圧縮部毎に具備するととも
に、前記フィールドコアのうち、隣接する圧縮部の各振
動子間に配置されたもの同士は一体的に形成されてお
り、かつ、前記コイルに交流を供給して前記フィールド
コアの磁極を励磁し、前記永久磁石を該磁極に交互に吸
引・反発させることによって前記ダイアフラムを振動さ
せる電源回路手段を具備した点に第１の特徴がある。

【０００９】この第１の特徴によれば、交流によって励
磁された磁極に振動子の永久磁石が交互に吸引・反発さ
れて振動子は振動する。この振動子をケーシングに支持
するダイアフラムが振動子とともに振動して圧縮室は拡
張・収縮される。これによって圧縮室に流体が吸入さ
れ、圧縮された吐出口から吐出される。

【００１０】また、本発明は、前記電源回路手段が、前
記複数の振動子のうちの少なくとも１つが、他のものと
は偏倚方向が反対方向になるように前記コイルに交流電
流の半波を供給するよう構成されている点に第２の特徴
がある。

【００１１】この第２の特徴によれば、複数フィールド
コアのいくつかが、振動子のうち少なくとも１つが他と
反対方向に偏倚されるように交流が供給されるので、す
べての振動子が同時に同方向に偏倚するのと異なり、発
生する振動が互いに相殺され、低減される。

【００１２】また、本発明は、隣接する前記複数のダイ
アフラムを一体的に覆って前記圧縮室の他の壁面を形成
するヘッドカバーを具備し、前記吸入口および吐出口を
前記ヘッドカバーに形成した点に第３の特徴がある。第
３の特徴によれば、隣接する圧縮部の圧縮室の壁面はダ
イアフラムと単一のヘッドカバーとで形成されている。
したがって、この単一のヘッドカバーを取り外すことに
よって前記ダイアフラムにアクセスすることが可能であ
る。

【００１３】また、本発明は、前記振動子を挟んで両側
に配置されたフィールドコアのうち、該振動子の一方側
に配置されたものに前記コイルを巻回している点に第４
の特徴がある。この第４の特徴によれば、複数のフィー
ルドコアにはコイルが巻回されていないフィールドコア
を含んでいるので、より軽量・小型化が図られている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図１は一実施形態に係る
電磁ダイアフラム式ポンプ（以下、単に「ポンプ」とい
う）の平面断面図、図２は同側面断面図である。同図に
おいて、ポンプ１は２つの圧縮部を有する２連形式に構
成されている。２つの圧縮部は同様に構成されているの
で、両者のうち同一または同等部分については、特に示
さない限り、同符号をもって説明する。

【００１５】ポンプ１は、フレーム２および防音カバー
３、ならびにフレーム２の前後に配されたヘッドカバー
４，５とで筐体（ケーシング）を形成している。フレー
ム２の底部にはコアホルダ６，７が固定され、このコア
ホルダ６，７によってフィールドコア８が保持されてい
る。フィールドコア８は、センタコア８１とサイドコア
８２，８３とからなり、センタコア８１にはコイル９
０，９１が、サイドコア８２にはコイル９２が、サイド
コア８３にはコイル９３が、それぞれ巻回されている。

【００１６】センタコア８１およびサイドコア８２間
と、センタコア８１およびサイドコア８３間とにはそれ
ぞれ振動子１０が設けられている。振動子１０の両端に
は２枚ずつ１組となったディスク１１，１２がそれぞれ
固定されていて、それぞれの組のディスク１１，１２に
はダイアフラム１３，１４が挟み込まれている。ダイア
フラム１３，１４はディスク状であって、その外周つま
りリム部は、フレーム２に嵌め込まれたリング１５，１
６と前記ヘッドカバー４，５とによって挟み込まれてい
る。すなわち、振動子１０はその両端がダイアフラム１
２，１３によってフレーム２に固定、支持されている。

【００１７】振動子１０の両端には、前記ダイアフラム
１３，１４とヘッドカバー４，５とによって囲まれた圧
縮室１７，１８が形成されている。圧縮室１７，１８の
壁面には流体（例えば空気）を圧縮室１７に取り込むた
めの２個１組の吸入口１９と、圧縮室１８に流体を取り
込むための２個１組の吸入口２０とが設けられている。
吸入口１９，２０には、圧縮室１７，１８側に撓んで該
吸入口１９，２０を開く弁２１，２２が設けられてい
る。

【００１８】一方、圧縮室１７から流体を吐出するため
の２個１組の吐出口２３と、圧縮室１８から流体を吐出
する２個１組の吐出口２４とが設けられている。吐出口
２３，２４には、圧縮室１７，１８外側に撓んで該吐出
口２３，２４を開く弁２５，２６が設けられている。

【００１９】ヘッドカバー４，５には流体を取り込むた
めの吸入ニップル２７，２８と、流体を吐出するための
吐出ニップル２９，３０とが設けられている。吸入ニッ
プル２７，２８と前記吸入口１９，２０との間には吸入
室３１，３２が設けられ、吐出ニップル２９，３０と前
記吐出口２３，２４との間には吐出室３３，３４、なら
びに連通路３５，３６が設けられている。

【００２０】前記振動子１０には、極性が互いに逆にな
るように設定された永久磁石３７，３８が固定されてい
る。該永久磁石３７，３８の極性についてはさらに後述
する。前記コイル９０，９１，９２，９３には電線３９
を通じて、図示しない交流電源から電流が供給される。
電線３９は、後述する磁界の向きが得られるように前記
各コイル９０，９１，９２，９３に対して結線される。
ポンプ１は防振のためゴム等の弾性体からなる脚４０を
介してブラケット４１に固定されている。このブラケッ
ト４１を所望の場所に取り付けてポンプを運転する。

【００２１】次に、前記フィールドコア８の磁極と永久
磁石３７，３８の極性について説明する。図３は、フィ
ールドコア８と永久磁石３７，３８の極性、および交流
波形との関係を示す図である。ここでは、振動子１０お
よび永久磁石３７，３８は、２つの圧縮部毎に符号を分
けて説明する。同図において、振動子１０ａ，１０ｂに
嵌め込まれた永久磁石３７ａ，３８ａは互いに極性が異
なるように設定されている。すなわち、永久磁石３７
ａ，３７ｂはサイドコア８２，８３側がＳ極、センタコ
ア８１側がＮ極になるように配置され、これとは逆に、
永久磁石３８ａ，３８ｂはサイドコア８２，８３側がＮ
極、センタコア８１側がＳ極になるように配置されてい
る。

【００２２】前記電線３９は、永久磁石３７ａ，３８
ａ，３７ｂ，３８ｂの磁極の向きを考慮し、コイル９
０，９１，９２，９３に交流を供給することによって、
振動子１０ａ，１０ｂが該交流の各半波毎に互いに異な
る方向に偏倚するようにコイル９０等と結線する。

【００２３】例えば、図３（ｂ）に示した交流の一方の
半波１００で、サイドコア８２のセンタポール８２ａを
Ｓ極に磁化し、他方の半波２００では該センタポール８
２ａをＮ極に磁化するようにコイル９２に通電する。こ
のとき、サイドコア８２のサイドポール８２ｂはセンタ
ポール８２ａとは逆の極性に磁化される。前記半波１０
０による磁極の極性は符号Ｎ，Ｓに数字「１」を付加
し、半波２００による磁極の極性は符号Ｎ，Ｓに数字
「２」を付加して表している。以下、同様の表記法を採
用する。

【００２４】一方、サイドコア８２の磁化方向とは逆方
向に磁化されるように、前記半波１００でセンタコア８
１のセンタポール８１ａがＮ極に磁化され、他方の半波
２００では該センタポール８１ａがＳ極に磁化されるよ
うにコイル９０に交流を供給する。このとき、センタコ
ア８１のサイドポール８１ｂはセンタポール８１ａとは
逆の極性に磁化される。

【００２５】また、サイドコア８３の１センタポール８
３ａを前記半波１００でＮ極に磁化させ、他方の半波２
００では該センタポール８３ａをＳ極に磁化させるよう
にコイル９３に通電する。このとき、サイドコア８３の
サイドポール８３ｂはセンタポール８３ａとは逆の極性
に磁化される。

【００２６】一方、サイドコア８３の磁化方向とは逆方
向に磁化されるように、前記半波１００でセンタコア８
１の他方のセンタポール８１ｃをＳ極に磁化し、他方の
半波２００では該センタポール８１ｃがＮ極に磁化され
るようにコイル９１に交流を供給する。このとき、セン
タコア８１のサイドポール８１ｄはセンタポール８１ｃ
とは逆の極性に磁化される。

【００２７】以上のような交流波形と磁化方向との関係
が得られるように電線３９を結線した状態で電線３９を
通じてコイル９０，９１，９２，９３に交流を供給する
と、例えば、振動子１０ａ側では、前記半波１００によ
って永久磁石３７ａはセンタコア８１のセンタポール８
１ａおよびサイドコア８２のセンタポール８２ａに反発
される一方、永久磁石３８ａはセンタコア８１のセンタ
ポール８１ａおよびサイドコア８２のセンタポール８２
ａに吸引される。その結果、振動子１０ａは矢印Ｆ方向
に偏倚する。

【００２８】一方、前記半波２００によって永久磁石３
７ａはセンタコア８１のセンタポール８１ａおよびサイ
ドコア８２のセンタポール８２ａに吸引される一方、永
久磁石３８ａはセンタコア８１のセンタポール８１ａお
よびサイドコア８２のセンタポール８２ａに反発され
る。その結果、振動子１０ａは矢印Ｂ方向に偏倚する。

【００２９】これに対して、振動子１０ｂ側では、前記
半波１００によって永久磁石３７ｂはセンタコア８１の
センタポール８１ｃおよびサイドコア８３のセンタポー
ル８３ａに吸引される一方、永久磁石３８ｂはセンタコ
ア８１のセンタポール８１ｃおよびサイドコア８３のセ
ンタポール８３ａに反発される。その結果、振動子１０
ａは矢印Ｂ方向に偏倚する。

【００３０】一方、前記半波２００によって永久磁石３
７ｂはセンタコア８１のセンタポール８１ｃおよびサイ
ドコア８３のセンタポール８３ａに反発される一方、永
久磁石３８ｂはセンタコア８１のセンタポール８１ｃお
よびサイドコア８３のセンタポール８３ａに吸引され
る。その結果、振動子１０ｂは矢印Ｆ方向に偏倚する。

【００３１】続いて、ポンプの動作を説明する。前記電
線３９を通じてコイル９０，９１，９２，９３に交流が
供給されると、その交流の半波毎に、上述のように２つ
の振動子１０（１０ａ，１０ｂ）は互いに交互に偏倚し
て振動する。したがって、振動子１０の振動数は交流周
波数によって決定される。

【００３２】振動子１０が振動すると、これに伴ってダ
イアフラム１３，１４が振動する。このダイアフラム１
３，１４の振動に応じて圧縮室１７，１８は拡張・収縮
するので、該圧縮室１７，１８の拡張時に吸入口１９，
２０の弁２１，２２が開き、吸入ニップル２７，２８な
らびに吸入室３１，３２を通じて流体が圧縮室１７，１
８に流入する。そして、圧縮室１７，１８の収縮時に
は，弁２１，２２が閉じる一方で吐出口２３，２４の弁
２５，２６が開き、吐出室３３，３４ならびに吐出ニッ
プル２９，３０を通じて流体が圧縮室１７，１８から流
出する。

【００３３】前記２つの振動子１０，１０の振動方向は
互いに相反するように交流電源が供給されるので、振動
子１０，１０の振動によるポンプ１全体の振動は相殺さ
れて低減する。なお、上述のポンプでは交流の全波を使
用してコイルを付勢しているので電力の効率的利用も可
能である。

【００３４】上記実施形態のポンプ１では、さらに、部
品数の削減によって組立の簡素化が図られたり、メンテ
ナンス性が向上したりする等の効果がある。すなわち、
センタコア８１を２つの圧縮部で共用しているので、単
体のポンプを２台連結するのと比べてフィールドコアの
個数を低減できる。また、ヘッドカバー４，５が各圧縮
部にまたがってそれぞれ一体に形成されているので、ダ
イアフラム１３，１４の交換時の分解が容易である。一
般に複数台のポンプを同時に運転している場合、ダイア
フラムは、同時期に交換が必要となる。この場合、単体
のポンプを複数台連結しようしていると、それぞれのポ
ンプのヘッドカバーを取り外し・取り付けしてダイアフ
ラムを交換することになり、手間がかかる。これに対し
て本実施形態のようにヘッドカバーが複数の圧縮部で共
通になっていると、取り外し・取り付けするヘッドカバ
ーの数が少ないため、手間が省かれる。

【００３５】さらに、単一のケーシング内に複数の圧縮
部が収容されているので、各コイル９０，９１，９２，
９３同士の配線が容易となる。すなわち、ケーシングを
個別に有する単体のポンプを複数台連結する場合には、
各コイル間の電気配線のためにコネクタを必要とする
等、配線が複雑になるが、本実施形態のポンプではこの
ような不具合が解消される。

【００３６】また、単体のポンプを複数台連結したポン
プの場合には、衝撃や振動によるポンプ同士の衝突を防
止するために各ポンプ間に緩衝用部材を詰める必要があ
るが、単一のケーシング内に複数の圧縮部を収容した本
実施形態のポンプではこのような緩衝用部材を必要とし
ない利点もある。

【００３７】続いて、フィールドコア８の変形例を説明
する。図４はフィールドコア８の変形例を示す平面図で
ある。この変形例は、図３に示したものと異なり、サイ
ドコアに代えてコイルを省略したバックフィールドコア
８４，８５を設けている。コイル９０，９１に交流を供
給することによって、センタコア８１ならびにバックフ
ィールドコア８４，８５をそれぞれ通過する磁界が形成
されて、振動子１０ａ，１０ｂを吸引・反発して振動さ
せる磁極が形成される。この変形例では、コイル数を少
なくした分だけ重量は軽減し、設置スペースも低減する
ことができる。

【００３８】図５は、フィールドコアのさらなる変形例
を示す平面図である。同一形状のフィールドコア８６，
８７，８８のうちフィールドコア８６，８７にはコイル
９０，９１が巻回されている。この変形例では先の変形
例と同様、軽量化が図られるが、さらに、すべてのフィ
ールドコア８６，８７，８８を同一形状とすることによ
って、フィールドコアの量産効果が向上するという利点
がある。

【００３９】以上は、圧縮部を２つ有する２連型のポン
プを例にした説明したが、本発明はこれに限らず、さら
に多数の圧縮部を有するポンプに変形することもでき
る。図６は、圧縮部を３つ有する３連型のポンプに係る
要部平面図である。同図において、フィールドコア８
は、それぞれ２つのコイルを有する第１および第２のセ
ンタコア８Ａ，８Ｂと、両端に配置されてそれぞれ１つ
ずつのコイルを有するサイドコア８Ｃ，８Ｄとからな
る。センタコア８Ａとセンタコア８Ｂとの間には振動子
１０ｂが配置され、センタコア８Ａとサイドコア８Ｃと
の間には振動子１０ａが配置され、センタコア８Ｂとサ
イドコア８Ｄとの間には振動子１０ｃが配置されてい
る。この変形例では、両端の振動子１０ａ，１０ｃが交
流の同一半波で同方向に付勢されるように構成し、中央
の振動子１０ｂは交流の他の半波で、前記振動子１０
ａ，１０ｃとは反対方向に付勢されるように構成する。

【００４０】このように、圧縮部の連結数を増やすこと
によって、より大きい吐出量を得ることができるが、さ
らに、複数の圧縮部の振動子のうちいずれかを選択的に
付勢することができるようにフィールドコアに巻回され
るコイルの結線中に切替え用のスイッチを設けることに
より、吐出量を制限することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜４の発明によれば、複数の圧縮部を設けているので
吐出量を増大できる。そして、吐出量の増大にかかわら
ず、フィールドコアの個数を減少させられるので小型・
軽量化を図ることができる。また、複数の圧縮室がヘッ
ドカバーとダイアフラムとによって形成されているの
で、ヘッドカバーをとりはずすことでダイアフラムにア
クセスでき、ダイアフラムの交換作業が容易になる。さ
らに、複数の振動子はすべてが同時に同方向に振動する
のものと異なり、ポンプ全体の振動を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る２つの圧縮部を有す
るポンプの平面断面図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る２つの圧縮部を有す
るポンプの側面断面図である。

【図３】 フィールドコアの磁極の極性を示す図であ
る。

【図４】 フィールドコアの変形例を示す平面図であ
る。

【図５】 フィールドコアの他の変形例を示す平面図で
ある。

【図６】 ３つの圧縮部を有するポンプの要部平面図で
ある。

【符号の説明】

１…ポンプ、 ２…フレーム、 ３…防音カバー、
４，５…ヘッドカバー、８…フィールドコア、 ９０，
９１，９２，９３…コイル、 １０…振動子、１３，１
４…ダイアフラム、 １７，１８…圧縮室、 １９，２
０…吸入口、２３，２４…吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−299970（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−169564（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83171（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−28280（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−83190（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−36247（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 43/00 - 47/14 F04B 53/00 - 53/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧縮部を有する電磁ダイアフラム
   式ポンプにおいて、 前記複数の圧縮部が単一のケーシングで覆われ、 前記各圧縮部が、 永久磁石を保持した振動子と、 周縁部が前記ケーシングに固定され、中心部が前記振動
   子の両端に固定されたダイアフラムであって、前記振動
   子を前記ケーシングに対して該ダイアフラムの直交方向
   に振動自在に支持するための一対のダイアフラムと、 前記振動子を挟み、前記永久磁石に対して前記振動子の
   振動方向に予定量偏倚させて磁極が配置されたフィール
   ドコアと、 前記フィールドコアに巻回されたコイルと、 前記ダイアフラムを一壁面とし、前記振動子の振動方向
   両側に配置された圧縮室と、 前記圧縮室に設けられた弁付き吸入口と、 前記圧縮室に設けられた弁付き吐出口とをそれぞれ具備
   するとともに、 前記フィールドコアのうち、隣接する圧縮部の各振動子
   間に配置されたもの同士は一体的に形成されており、 かつ、前記コイルに交流を供給して前記フィールドコア
   の磁極を励磁し、前記永久磁石を該磁極に交互に吸引・
   反発させることによって前記ダイアフラムを振動させる
   電源回路手段を具備したことを特徴とする電磁ダイアフ
   ラム式ポンプ。
2. 【請求項２】 前記電源回路手段が、 前記複数の振動子のうちの少なくとも１つが、他のもの
   の偏倚方向とは反対方向になるように前記コイルに交流
   電流の半波を供給するよう構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の電磁ダイアフラム式ポンプ。
3. 【請求項３】 隣接する前記複数のダイアフラムを一体
   的に覆って前記圧縮室の他の壁面を形成するヘッドカバ
   ーを具備し、 前記吸入口および吐出口を前記ヘッドカバーに形成した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁ダ
   イアフラム式ポンプ。
4. 【請求項４】 前記振動子を挟んで両側に配置されたフ
   ィールドコアのうち、該振動子の一方側に配置されたも
   のに前記コイルを巻回していることを特徴とする請求項
   １〜請求項３のいずれかに記載の電磁ダイアフラム式ポ
   ンプ。