JP5091315B2 - 膜ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、膜ポンプであって、膜、該膜の駆動要素としての可動の接極子を含む往復駆動電磁石装置、及び前記接極子の往復動距離調節のためのストッパー部材を有しており、前記接極子（８）と前記ストッパー部材（９）との間に少なくとも１つの弾性的なダンパー（３６）を設けてある形式のものに関する。

上記形式の膜ポンプは、例えば米国特許第６５６８９２６Ｂ１号明細書、若しくは米国特許第４１４３９９８号明細書により公知であり、多様に用いられるものである。さらに、フランス国特許出願公開第２４８５１０８Ａ号明細書及び米国特許第６７５８６５７Ｂ１号明細書にも上記形式の膜ポンプを開示してある。この種のポンプにおいては、構造に起因する高い騒音が発生している

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の膜ポンプ（ダイヤフラムポンプ）を改善して、膜ポンプの運転騒音を著しく減少させることである。

前記課題を解決するために、本発明の構成によれば、弾性的なダンパーは、少なくとも１つの圧縮室を有しており、該圧縮室は、少なくとも１つの弾性的な画定壁面と、前記接極子及び／又は前記ストッパー部材の少なくとも１つの剛性的な画定壁面とによって形成（画成）されるようになっている。この場合に、Ａ及び／又はＢの記載は、ＡとＢの少なくともいずれか一方を意味するものでる。また、ダンパーは減衰器又は緩衝器とも称され、画定壁面は、単に画定壁又は画成壁とも称される。本発明の有利な実施態様では、弾性的な画定壁面は、弾性的な材料から成るリング（弾性的なリング）又はＯリング或いは平形リングによって形成（画成）されている。

弾性的なリングは、磁石装置の可動の接極子（磁石可動子）、つまり駆動要素の下降運動時に、第１のダンパーとして作用するものである。リングが相対する画定壁面と接触することにより、リングの内側に圧縮室が形成され、該圧縮室は、駆動要素の下降運動を、リング自体の弾性的な圧縮変形に基づく制動又は減衰に加えて、付加的に制動するようになる。圧縮室内における空気の圧縮は、漸増的な減衰作用を生ぜし、その結果、接極子とストッパー部材との間の間隔の減少に伴って、減衰作用は次第に増大される。駆動要素がストッパー部材に当接するまでに、駆動要素は、騒音がわずかしか発生しない程度にまで制動される。このように、圧縮室を有するダンパーは、ガスばねとして作用するものである。つまり圧縮室内に形成さて駆動要素の運動を制動する空気クッションにより、弾性的なリングの負荷は軽減され、ひいてはリングの耐用年数は長くなる。

ポンプの運転のために弾性的なダンパーは、駆動要素によって生ぜしめられる各ポンプ行程又は各往復運動に際して駆動要素（駆動エレメント）とストッパー部材（ストッパー要素又はストッパーエレメント）との間に１回の接触を生じるように、寸法を規定されている。このような構成により、駆動要素は、規定された行程又は駆動運動を生ぜし、ポンプは、正確に規定された容積（流体）を吐出するようになり、該容積は、ダンパーの故障の場合にも一定に保たれるものである。

本発明の殊に有利な実施態様によれば、接極子（駆動要素）及び／又はストッパー部材（ストッパー要素）の剛性的な画定壁面は、環状の溝又は環状の段部（突起部若しくはリブ）を有しており、該溝又は段部に弾性的なリングを装着し、つまり前記溝内に弾性的なリングを嵌め込み、又は、前記段部上に弾性的なリングを被せ嵌めるようになっている。このような構成により、リングの組み付けは簡単になり、運転時におけるリングの滑りずれ若しくは損傷は避けられるようになっている。本発明の実施態様によれば、弾性的なリングは、接極子及び／又はストッパー部材の剛性的な画定壁面を越えて突出し、つまり、画定壁面を越えて位置している。

本発明の別の実施態様によれば、弾性的なリングは、殊に弾性的なプレート又はプレート状の部材に一体成形され、或いはプレート又はプレート状の部材と一体にシャーレ状の成形部材を形成している。本発明のさらに別の実施態様によれば、接極子及び／又はストッパー部材の少なくとも１つの剛性的な画定壁面は、リングの内側領域に凹設部を有しており、該凹設部は、圧縮室の空気容積を増大し、ひいては減衰特性、つまり減衰作用を調整するために用いられるものである。さらなる利点として、凹設部を設けることにより、小さい面積において有効な圧縮容積を増大することに基づき、駆動要素とストッパー部材との間の作業間隙は、空気圧縮作用による付加的な制動、つまり付加的な減衰を損なうことなしに、小さく保たれ、換言すれば、作業間隙を小さく保つと共に、付加的な制動（付加的な減衰）をも達成することができるようになっている。作業間隙を小さくすることにより、画定壁面にほぼ垂直にかつ駆動要素とストッパー部材との間の作業間隙を横切って流れる磁束に対する抵抗も減少され、かつ、ポンプは短い行程で高い圧力を形成できるようになっている。

本発明において磁束の改善に寄与する別の実施態様では、接極子及び／又はストッパー部材の一方又は１つの剛性的な画定壁面は、該画定壁面の環状の溝又は段部に装着された弾性的なリングと同一面を成し、又は、前記弾性的なリングを軸線方向で越えて位置しており（換言すれば、リングは、剛性的な画定壁面から突出しないように、つまり、剛性的な画定壁面から引っ込められた状態で配置されており）、かつ前記一方又は１つの剛性的な画定壁面と相対する他方又は別の剛性的な画定壁面に、前記弾性的なリングと整合する環状のリングフランジ又は環状の突起部を配置してあり、該リングフランジ又は突起部は、運転時に前記弾性的なリングと接触して該弾性的なリングを負荷（押圧）するようになっている。

本発明の別の実施態様では、電磁石装置の接極子の外周にスリーブを設け、つまり接極子に被せ嵌められるスリーブを設けてあり、該スリーブは、接極子とストッパー部材との間にある作業間隙（作業空隙又は作業ギャップ）に対する通気のための通気開口部を有している。少なくとも１つの圧縮室を膜室（作業室又は作業容積）の領域に設けてあり、このために、膜室に開口する弁接続通路は、その開口部の全周にわたって延びていて膜室内へ突出するシール縁部又はシール隆起部を有している。

本発明のすべての実施態様において、弾性的なリングは、円形に限定されるものではなく、リングの平面側の閉鎖により該リングの内側に空気容積を画定できるかぎりにおいて、閉じた任意の形を有していてよいものである。

本発明に基づく膜ポンプの断面図である。 本発明に基づく膜ポンプのポンプ部分の拡大断面図である。 膜ポンプの弾性的なダンパーの領域の拡大断面図である。 弾性的なダンパーの別の実施形態を示す図である。 弾性的なダンパーのさらに別の実施形態を示す図である。 弾性的なダンパーのさらに別の実施形態を示す図である。 弾性的なダンパーのさらに別の実施形態を示す図である。 弾性的なダンパーのさらに別の実施形態を示す図である。

図１には、全体を符号１で表す膜ポンプを示してある。ポンプ１は、駆動部分２及びポンプ部分３を有している。駆動部分２は、往復駆動電磁石装置（行程電磁石装置又はストロークマグネット）を有しており、該往復駆動電磁石装置は電磁コイル５を備えており、該電磁コイルは、磁路薄板６によって取り囲まれ、かつ駆動部ケーシング７内に保持されていて、駆動部の固定子を形成している。

電磁コイル５の内側に、駆動要素としての接極子８を往復動可能に配置してあり、該接極子（駆動要素）は、駆動スリーブ１０を介して膜１１に結合されている。接極子８は、矢印Ｐｆ１で示す作業行程方向（吐出行程方向）に圧縮ばね３０により負荷（付勢）されており、したがって接極子８は膜１１を伴って膜室３７に向けて運動させられるようになっている。電磁コイル５への給電に際して、接極子８は、矢印Ｐｆ１とは逆向きに、つまり吸込行程方向に運動（移動）させられる。

接極子８の、膜１１とは反対側の端面は、強磁性材料から成るストッパー部材９に向けられており、該ストッパー部材はスリーブ４と相対回動不能に結合されている。スリーブ４は、ストッパー部材９を越えて膜に向かって延びており、この場合にスリーブ４の内側に接極子８を案内してある。スリーブ４は、ポンプヘッド側の端部でねじ山１４を介してポンプケーシング２９とねじ結合されている。スリーブ４の段部に圧縮ばね３０を支持してある。ストッパー部材９を回動させ、ひいてはスリーブ４をねじ山１４内にねじ込むことにより、ストッパー部材９の軸線方向の位置を調節でき、ひいては接極子８とストッパー部材９との間の作業間隙２８を調節できるようになっている。作業間隙８は、接極子８の最大の行程に相当していて、行程当たりの吐出容積を規定している。ストッパー部材９は、該ストッパー部材の外側（下方）の端部に作用する皿ばね１８によって引っ張り力で負荷（付勢）され、つまり引っ張り負荷されている。

スリーブ４と接極子８との間に環状間隙１７を形成（画成）してあり、したがって接極子８はスリーブ４内を容易に移動できるようになっている。環状間隙１７は追加的に通気通路を成しており、その結果、接極子８がストッパー部材９に接近する際に、つまりストッパー部材９に向かって移動する際に接極子８によって作業間隙２８内で押し退けられる空気は、前記通気通路、つまり環状間隙１７を介して逃がされるようになっている。

膜ポンプ１のポンプ部分３は、該ポンプ部分を分かりやすくするために図１ａに拡大して示してある。環状（リング状）の膜１１は、該膜の外周縁でもってポンプケーシング２９の縁部に接触していて、そこに膜覆い１２を用いて緊定されている。膜１１の内周縁には、懸架保持部３２を係合させてあり、該懸架保持部（締め付け固定部）は締め付けねじ３３によって膜覆い（膜カバー）１２に向けて引き寄せられ、その結果、膜１１の内周縁を緊定している。膜１１は、膜覆い１２と一緒に膜室３７を画成し、つまり本来の作業容積を画定している。入口弁２２及び出口弁１９を膜覆い１２内、並びに該膜覆い上に接触するポンプカバー１３内に配置してあり、該入口弁２２及び出口弁１９はそれぞれ一方で膜室３７に接続され、かつ他方でポンプの入口開口部２１又は出口開口部２０に接続されている。運転時に接極子８は、膜１１を伴って往復運動を行うようになっており、該往復運動は膜覆い１２とストッパー部材９とによって画定されている。

本発明に基づき、下方の死点領域で接極子８とストッパー部材９との間に弾性的なダンパー３６を設けてあり（図１）、該ダンパー３６は弾性的なリング１５を有しており、該リング１５は、接極子８の、画定壁面を成す下方の端壁面に設けられた環状の溝３１内に装着されている。弾性的なリング１５は、図２に破線で示してあるように、接極子の段部３１ａに被せ嵌められていてもよいものである。電磁コイル５に給電した場合の接極子８の下降運動は、弾性的なリング１５とストッパー部材９の画定壁面（端壁面）との間の接触によって減衰されるようになっている。図２に示してあるように、リング１５とストッパー部材９の画定壁面との間の接触に際して、接極子８の画定壁面とストッパー部材９の画定壁面との間のリング内室には圧縮室２６が画定され、該圧縮室内に空気が密封されるようになっている。圧縮室内に密封されていて圧縮される空気は、リング１５の弾性的な変形に加えて減衰作用を生ぜしめるようになっており、該減衰作用は両方の画定壁面が互いに接近するほどに高められる。付加的な凹設部１６（図２）によって圧縮容積を拡大して、各使用条件に適合させることができるようになっている。作業間隙２８の、リングの外側の部分は、環状間隙１７を介して通気されていて、したがって減衰作用に影響を及ぼさないようになっている。このような構成により、周囲条件にほとんど左右されることのない規定された減衰作用を保証している。

上方の死点では、接極子８の運動（上昇運動）は、弾性的な膜１１によって制動並びに減衰される。ポンプ領域にも、減衰部を、図１ａに示してあるように圧縮室の原理に基づき設けることができる。このために、膜覆い１２に、弁接続通路３９の開口部の縁の全周に沿って形成されたシール縁部２３，２３ａを配置してあり、該シール縁部（シール隆起部）は膜室３７内へ突出している。膜１１とシール縁部２３，２３ａとの接触に基づき、膜室３７は外部に対して密閉され、その結果、圧縮室３４を形成して、上昇運動（行程運動）を上方の死点の近傍で減衰するようになっている。

図３にはダンパー３６の別の実施形態を示してある。図２に示す実施形態に対する相違点として、弾性的なリング１５は、ストッパー部材９の画定壁面に設けられた環状の溝３１内に装着されている。このような構成により、リング１５は運転時に加速力を受けず、したがって溝３１内におけるリング１５の座着も保証されるようになっている。

図３に示す実施形態においては、作業間隙２８に対する通気のために、スリーブ４に側方の開口部２７を設けてあり、接極子８により押し退けられる空気は、接極子の運動に制動作用を生ぜしめることなく、前記開口部２７を介して逃がされるようになっている。

弾性的なダンパー３６のさらに別の実施形態を、図４に示してある。この場合には、接極子８内のリング１５に対応して、別の弾性的なリング３５をストッパー部材９に配置してあり、このような構成により、運転時に圧縮室（圧縮容積）は両方のリング間に形成されるようになっている。このようにゴム対ゴムの接触により、運転騒音がさらに減少されると共に、摩耗も減少されるようになっており、それというのは、接極子又はストッパー部材の剛性の画定壁面（端壁面）との摩擦が避けられているからである。

弾性的なダンパー３６の、図５に示す実施形態において、弾性的なリング１５ａは、断面が方形又は長方形である平形リング又は平角線形リングとして形成されている。このような扁平なリングは、例えば弾性的な板材から打ち抜き加工又は切り出し加工により成形され得るものである。また、リングを任意の寸法で簡単に製造できるので、減衰作用の精密な規定を可能にしている。該実施形態の減衰部は、リングの平らで広い接触面に基づき、弾性変形量がＯリング又は断面円形のリングに比べて小さく、著しく頑丈になっており、短い作動距離での大きな減衰作用を可能にしている。このような構成により、減衰作用を極めて短い作動距離で生ぜしめるようにして、作業間隙２８を高い吐出圧のために小さく形成することができるようになっている。

図６には弾性的なダンパー３６のさらに別の実施態様を示してあり、この場合には、接極子８の端面側の画定壁面は、溝３１内に配置された弾性的なリング１５を越えた位置にあり、つまり、リング１５は、接極子８の端面側の画定壁面から沈み込むように溝３１内に挿入されている。ストッパー部材９の、接極子の画定壁面と相対する画定壁面には、リングフランジ２４を、リング１５と実質的に整合（合致）するように、つまりリング１５と実質的に重なり合うように設けてあり、該リングフランジ２４は、リング１５との接触位置で、リング１５を負荷（押圧）し、つまり、リング１５との接触に際してリング１５と一緒に圧縮室を画定（画成又は形成）するようになっている。リング１５を溝３１内に完全に埋め込んだ状態で配置してあるので、リング１５はより確実に保持されている。

図７に示す実施形態において、弾性的なダンパー３６は、小鉢状若しくはシャーレ状に成形された部材（部品）、つまり小鉢状若しくはシャーレ状の成形部材によって形成されており、該成形部材（成形部品）は、プレート２５と該プレートの外周縁部に一体成形されたリング１５ｂとを有し、つまり、互いに一体成形されたプレート状の部分（構成要素）とリング状の部分（構成要素）とを含み、弾性的な材料から成っている。小鉢状若しくはシャーレ状の成形部材は、接極子８の凹設部３１ｂ内にはめ込まれている。図示を省略してあるものの、別の実施態様では、プレート（プレート状の部品又は構成要素）２５のみを、つまり、弾性的なリング１５ｂが一体成形（一体結合）されていないプレート状の構成要素２５を、例えば図２に示す凹設部１６と一緒に用いることも可能であり、或いは減衰部を、専らプレート状の構成要素２５と該構成要素自体に設けられた凹設部とによって形成することも可能である。

付言すれば、スペースの大きさに応じて複数の圧縮室２６を設けることが可能である。例えば、図１に示す中央の１つのリング１５の代わりに、３つのリング１５を接極子８の下方の端面に並べて配置して、ストッパー部材９の端面との間に３つの圧縮室を形成（画成）することも可能である。

１ 膜ポンプ、 ２ 駆動部分、 ３ ポンプ部分、 ４ スリーブ、 ５ 電磁コイル、 ６ 磁路薄板、 ７ 駆動部ケーシング、 ８ 接極子、 ９ ストッパー部材、 １２ 膜覆い、 １３ ポンプカバー、 １５ リング、 １７ 環状間隙、 １９ 出口弁、 ２０ 出口開口部、 ２１ 入口開口部、 ２２ 入口弁、 ２６ 圧縮室、 ２７ 開口部、 ２８ 作業間隙、 ２９ ポンプケーシング、 ３０ 圧縮ばね、 ３１ 溝、 ３２ 懸架保持部、 ３３ 締め付けねじ、 ３５ リング、 ３６ ダンパー、 ３７ 膜室、 ３９ 弁接続通路

Claims (8)

1. 膜ポンプ（１）であって、膜（１１）、該膜（１１）の駆動要素としての可動の接極子（８）を含む往復駆動電磁石装置、及び前記接極子（８）の往復動距離調節のためのストッパー部材（９）を有しており、前記接極子（８）と前記ストッパー部材（９）との間に少なくとも１つの弾性的なダンパー（３６）を設けてある形式のものにおいて、前記弾性的なダンパー（３６）は、少なくとも１つの圧縮室（２６）を有しており、該圧縮室は、少なくとも１つの弾性的な画定壁面と、前記接極子（８）及び／又は前記ストッパー部材（９）の少なくとも１つの剛性的な画定壁面とによって画定、形成されるようになっており、前記弾性的な画定壁面は、弾性的なリング（１５）によって形成されており、前記接極子（８）及び／又は前記ストッパー部材（９）の前記少なくとも１つの剛性的な画定壁面は、溝（３１）を有しており、該溝内に前記弾性的なリング（１５）をはめ込んであり、又は、段部（３１ａ）を有しており、該段部に前記弾性的なリング（１５）を被せ嵌めてあることを特徴とする膜ポンプ。
2. 前記溝（３１）内にはめ込まれた前記弾性的なリング（１５）又は前記段部（３１ａ）に被せ嵌められた前記弾性的なリング（１５）は、前記剛性的な画定壁面を越えて突出している請求項１に記載の膜ポンプ。
3. 前記１つの剛性的な画定壁面は、前記溝（３１）内にはめ込まれた前記弾性的なリング（１５）又は前記段部（３１ａ）に被せ嵌められた前記弾性的なリング（１５）と同一面を成しており、又は、前記溝（３１）内にはめ込まれた前記弾性的なリング（１５）又は前記段部（３１ａ）に被せ嵌められた前記弾性的なリング（１５）を越えて位置しており、かつ前記１つの剛性的な画定壁面と相対する前記別の前記剛性的な画定壁面に、前記弾性的なリング（１５）との接触位置で該リングを負荷する環状のリングフランジ（２４）を配置してある請求項１に記載の膜ポンプ。
4. 前記弾性的なリング（１５ｂ）は、弾性的なプレート（２５）に一体成形されている請求項１から３のいずれか１項に記載の膜ポンプ。
5. 前記弾性的なリング（１５ｂ）は、前記弾性的なプレート（２５）と一体にシャーレ状の成形部材を形成している請求項４に記載の膜ポンプ。
6. 前記接極子及び／又は前記ストッパー部材の前記少なくとも１つの剛性的な画定壁面は、前記リング（１５）の内側領域に凹設部（１６）を有している請求項１から５のいずれか１項に記載の膜ポンプ。
7. 前記接極子（８）を取り囲むスリーブ（４）を設けてあり、該スリーブは、前記接極子（８）と前記ストッパー部材（９）との間にある作業間隙（２８）に対する通気のための、空気逃し開口部（２７）を有している請求項１から６のいずれか１項に記載の膜ポンプ。
8. 前記膜（１１）は、膜覆い（１２）と一緒に膜室（３７）を画成しており、別の少なくとも１つの圧縮室（３４）を前記膜室（３７）の領域に設けてあり、前記膜室（３７）に開口する弁接続通路（３９）は、前記膜室（３７）内へ突出するシール縁部（２３，２３ａ）を有している請求項１から７のいずれか１項に記載の膜ポンプ。

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