JP5550625B2 - 電磁式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、家庭用燃料電池向け電磁式ダイヤフラムポンプ、流体として ＬＰＧ等の燃料ガスや空気を圧送用の電磁式ダイヤフラムポンプに関し、特に、長時間使用によっても吐出量が変化せず、さらにはダイヤフラムを保持している部品が他の部品と激突するおそれのない電磁式ダイヤフラムポンプに関する。

従来より、電磁石により振動子を振動させてダイヤフラムを変位させて、流体を吸入および吐出（排出）させる電磁式ダイヤフラムポンプが知られている。

このような電磁式ダイヤフラムポンプにおいて、通常、ダイヤフラムは外周部に形成されたビード（固定用の突出物）を外周方向に引っ張った状態でポンプ本体に組みつけられている。

しかしながら、長時間駆動させているとダイヤフラムは、揺動中心となっている中心部に引っ張られていき徐々にダイヤフラムの外周部から緩みが生じることがある。このようにしてダイヤフラムの外周部から緩みが生じると、本来のダイヤフラムの振幅量が得られず吐出流量が低下したり、ダイヤフラムを保持している部品が他の部品と激突したりする等の問題が生じるおそれがある。

このような問題に対してダイヤフラムを保持する保持部にリブを設けて、このリブによってダイヤフラムをより強く挟み込ませてダイヤフラムの緩み対策を施した技術が開示されている。例えば、特開２００６−１１２３６８号公報（特許文献１）には、脈動式ダイヤフラム燃料ポンプについて、簡易な構成を用い、製造コストを低廉としながら、内装したダイヤフラムのずれや緩みの発生を回避して、気密性を確保するとともに適度なダイヤフラムの張力を維持させることを目的とし、ポンプ本体とダイヤフラムカバー体との重ね合わせ部において、一方の端面に環状に穿設された係合凹部、およびもう一方の端面に環状に突設され係合凹部と断面形状が略一致してダイヤフラムを挟んで係合する係合凸部、とからなる係合構造の提案がなされている。さらに、ダイヤフラムはビードを有さない平板状とされ、ポンプ本体とダイヤフラムカバー体との接合時にこの係合構造でダイヤフラムの周縁部を挟み込むことでダイヤフラムを遠心方向に伸展させて所定の張力を与えながら固定してなる係合構造の提案がなされている。

特開２００６−１１２３６８号公報 しかしながら、上記の特許文献１に開示されている２重に突設されたずれ防止用のリブは、その断面形状がいずれも湾曲形状のものである。そのため、当該リブのみによってダイヤフラムの周縁部を強固に保持してずれを防止することは困難といえる。このような保持力不足を助けるために、特許文献１では、係合凸部と係合凹部との係合終了時に、当該係合構造によりダイヤフラムを２箇所でほぼ直角に屈曲された状態で固定するようになっており、これにより、挟み込みによる固定を強固なものとし、長期間に亘る使用にもずれやガタツキが生じることなく良好な張力を維持することができるとされている。しかしながら、内面側でほぼ直角に屈曲された箇所では応力集中が生じやすく、この部分でのダイヤフラムの切れが発生しやすくなるという問題が生じ得る。

このような実状のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、ビードを有するダイヤフラムを用いた電磁式ダイヤフラムポンプにおいて、ダイヤフラムの外周周縁部をより頑強に保持することができダイヤフラムの外周部から緩みが生じることを防止して、長時間使用によっても吐出量が変化せず、漏れ防止効果も向上し、さらにはダイヤフラムを保持している部品が他の部品と激突するおそれのない電磁式ダイヤフラムポンプを提供することにある。ちなみに、上記の先行技術文献１は、ビードを有さない平板状のダイヤフラムを対象とするものであり、しかも、本願が対象としている電磁式のポンプとは異なる脈動式ダイヤフラムポンプである。

このような課題を解決するために、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプは、電磁石と、電磁石の極性変化に伴い振動する振動子と、振動子の端部に配置されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定する第１の挟持部材および第２の挟持部材とを有し、前記ダイヤフラムは対向する第１の膜面と第２の膜面を有し、その外周端部よりも内側の周縁部において、第１の膜面に対して垂直方向に突出したリング状のビード部を有し、前記第１の挟持部材は、前記ビード部を収納する凹部と、該凹部の周縁部に、ダイヤフラムの前記外周端部を収納する凹部と、を有し、前記第２の挟持部材は、前記ビード部が形成されていないダイヤフラムの第２の膜面を押圧する押圧面を有し、当該第２の挟持部材の前記押圧面は、断面形状が湾曲形状部を有する第１の押圧凸部と、断面形状が鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部と、を有し、前記第１の押圧凸部は、前記第２の押圧凸部よりも内側に配置されており、第１の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあり、前記第１の押圧凸部の幅をＷ１とし、前記ビード部の基部が占めるエリアの幅をＷｂとした場合、Ｗ１＜Ｗｂであり、前記第２の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアを外れた外側のダイヤフラムを押圧するように位置しているように構成される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記第１の押圧凸部および前記第２の押圧凸部は、前記第２の挟持部材の押圧面にリング状に配置される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記第１の押圧凸部および前記第２の押圧凸部は、前記第２の挟持部材の押圧面に同心円となるように配置される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記ダイヤフラムは、その周縁部において、内側に突出したリング状のビード部を備え、前記第１の挟持部材は、ダイヤフラムの内側に位置するダイヤフラム台であり、前記第２の挟持部材は、ダイヤフラムの外側に位置するダイヤフラム保持部であるように構成される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記ダイヤフラムは、その周縁部において、外側に突出したリング状のビード部を備え、前記第１の挟持部材は、ダイヤフラムの外側に位置するダイヤフラム保持部であり、前記第２の挟持部材は、ダイヤフラムの内側に位置するダイヤフラム台であるように構成される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記ダイヤフラム保持部は、弁を備える弁ケース本体として機能を有し、吸入弁および吐出弁を有するように構成される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、吸入弁および吐出弁は、それぞれ、肉薄円形状の弁傘部と、この弁傘部の中央部から突出する弁固定軸とを備えてなるように構成される。

また、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの好ましい態様として、前記弁ケース本体は、弁取り付け孔部、および吸入または吐出のための連通孔が形成された隔壁を備え、前記弁固定軸が弁取り付け孔部に挿着され、前記肉薄円形状の弁本体が連通孔の通気の開閉弁機能を果たしてなるように構成される。

本発明の電磁式ダイヤフラムポンプは、電磁石と、電磁石の極性変化に伴い振動する振動子と、振動子の端部に配置されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定する第１の挟持部材および第２の挟持部材とを有し、前記ダイヤフラムは、その周縁部において、第１の膜面に対して垂直方向に突出したリング状のビード部を有し、前記第１の挟持部材は、前記ビード部を収納する凹部を有し、前記第２の挟持部材は、前記ビード部が形成されていないダイヤフラムの第２の膜面を押圧する押圧面を有し、当該第２の挟持部材の前記押圧面は、断面形状が湾曲形状部を有する第１の押圧凸部と、断面形状が鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部と、を有し、前記第１の押圧凸部は、前記第２の押圧凸部よりも内側に配置されており、第１の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあるか、あるいはそのエリアの一部と重複する位置関係にあるように形成されているか、あるいは前記ビード部の基部が占めるエリアを完全に包含する位置関係にあるように構成されているので、ダイヤフラムの外周部周縁をより頑強に保持することができダイヤフラムの外周部から緩みが生じることを防止できるので、長時間使用によっても吐出量が変化せず、漏れ防止効果も向上し、さらにはダイヤフラムを保持している部品が他の部品と激突するおそれが生じないという極めて優れた効果が発現する。特に、第２の押圧凸部が第１の押圧凸部よりも外側に配置されているために、長時間の使用によっても、ダイヤフラムが当該押圧部から切れてしまうことがない。

図１は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプを、個々の主要パーツに分解した状態を概略的に示す斜視図である。 図２は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を断面で示した平面図である。 図３は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を断面で示した側面図である。 図４は、図２のＡ部の部分断面拡大図であり、第１の挟持部材および第２の挟持部材を用いて、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定しようとする直前の状態を示す部分断面拡大図である。この時点で、第１の挟持部材および第２の挟持部材とは接合していない。 図５は、図２のＡ部の部分断面拡大図であり、第１の挟持部材および第２の挟持部材を用いて、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定した状態を示す部分断面拡大図である。 図６は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。 図７は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。 図８は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。 図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、第１の押圧凸部の好適な形状を例示する断面図である。 図１０（Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ、第２の押圧凸部の形状を例示する断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。
なお、本発明は以下に説明する形態に限定されることはなく、技術思想を逸脱しない範囲において種々変形を行なって実施することが可能である。また、添付の図面においては、説明のために上下、左右の縮尺を誇張して図示することがあり、実際のものとは縮尺が異なる場合がある。

図１は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプ１を、個々の主要パーツに分解した状態を概略的に示す斜視図である。図２は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を断面で示した平面図、図３は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を断面で示した側面図である。

図１〜図３に示されるように、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプ１は、本体フレーム１０内に配置された一対の電磁石２０と、該一対の電磁石２０の対向面の間に介在された振動子３０と、この振動子３０の両端部に配置された一対のダイヤフラム４０と、ダイヤフラムの（外周）周縁部を挟持して固定する第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０とを有して構成されている。

本体フレーム１０は、図示される本実施の形態に限定されるものではないが、本実施形態では、一対の電磁石２０等を上部から挿入するための上部開口部１３と、振動子３０等が挿入できかつ第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０を内側に装着することのできる１対の側面開口部１５とを有している。また、本体フレーム１０の内部には、ポンプが運ぶ流動対象である流体を吸入するインプット連結口１８に連通している連通路（図示していない）および流体を吐出するアウトプット連結口１９に連通する連通路（図示していない）がそれぞれ別形態で形成されている。

本発明の構成を、さらに詳細に説明する。

本発明の電磁式ダイヤフラムポンプ１は、本体フレーム１０の内側に配置された一対の電磁石２０の極性変化に伴い、電磁石２０の対向する方向に対して振動子３０が略直角方向に往復運動できるように構成されている。振動子３０は、その両端部に連結用シャフト３１が固定配置されており、前述のごとく振動子３０の両端部には、対向する一対のダイヤフラム４０が配置・固定されている。

ダイヤフラム４０の内周部に位置する略中央部には、第１のセンタープレート７１と、第２のセンタープレート７５とが挟持された状態で固定されており、これらの結合されたセンタープレート７１，７５に実質的に振動子３０（連結用シャフト３１，３１）が固定される。

前述したようにダイヤフラム４０の周縁部は、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０によって挟持され固定される。さらに、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０は、本体フレーム１０の側面開口部１５内に装着され固定されるように構成されている。

図１〜３に示される実施形態においてその構成をより具体的にすると、ダイヤフラム４０は、その周縁部において、内側に突出したリング状のビード部４５を備え、第１の挟持部材５０は、ダイヤフラム４０の内側に位置するダイヤフラム台５０として構成されており、第２の挟持部材６０は、ダイヤフラム４０の外側に位置するダイヤフラム保持部６０として構成されている。

ダイヤフラム４０の外側に位置するダイヤフラム保持部６０は、弁を備える弁ケース本体として機能を有するとともに、ダイヤフラム４０の周縁部を押し付けるようにしてケーシングパッキン８０およびケーシングカバー８５とともに本体フレーム１０の側面に固着される。

弁ケース本体として機能を有するダイヤフラム保持部６０には、吸入弁１２０および吐出弁１３０がそれぞれ各所定の機能（吸入および吐出）を果たすように所定の向きに取りつけられている。これについては後に詳述する。

図２および図３を参照しつつ、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプ１の基本的構造についてさらに詳細に説明する。

図２に示されるように、対向して配置される一対の電磁石２０は、それぞれ、Ｅ型の電磁石コア２２と、このコア２２に電磁石用のコイル２３が巻かれた電磁石ボビン２４を有して構成される。電磁石２０の電磁石用のコイル２３には図示していない交流電源が接続され、交流電源の周波数と同一回数の磁極の変化（極性変化）が生じるようになっている。
前述したように一対の電磁石２０の対向面の間隙には、電磁石２０の極性変化に伴い往復運動する振動子３０が電磁石２０と接触しないように装入されている。振動子３０は、本実施の形態の場合、図３に示されるようにプレート本体部３５と、その両端に形成される連結用シャフト３１を有し、プレート本体部３５には、例えば四角状の極性の異なる永久磁石３６（例えばＮ極），３７（例えばＳ極）が取り付けられている。

図２に示されるように、本体フレーム１０の側面開口部１５の中に固着されるダイヤフラム保持部６０の凹部と、ケーシングパッキン８０を介して形成されるケーシングカバー８５とによって、区画された吸気室１５０が形成される。この吸気室１５０は、図示しない連通路を経由してインプット連結口１８に連通している。略同様な手法で、図２に示されるように、本体フレーム１０の側面開口部１５に固着されるダイヤフラム保持部６０と、ケーシングパッキン８０を介して形成されるケーシングカバー８５とによって、区画された吐出室１７０が形成される。この吐出室１７０は、図示しない連通路を経由してアウトプット連結口１９に連通している。吸気室１５０と吐出室１７０とは隔壁６９によって区画されている。

吸気室１５０を区画するダイヤフラム保持部６０の仕切り壁６１には、図示のごとく吸入弁１２０が内側から装着されている。吸入弁１２０は、シール弁として機能する肉薄円形状の弁傘部１２１と、この弁傘部１２１の中央部から突出する弁固定軸１２５を備えて構成される。弁固定軸１２５は仕切り壁６１に形成された固定孔に装着・固定される（図２）。図示していないが、弁固定軸１２５の先端部には、通常、固定後の抜け防止のための突起状の係止部を形成しておくことが望ましい。なお、弁傘部１２１の弁固定軸１２５が位置する側の平面が、いわゆる（弁）シール平面を構成する。

このような吸入弁１２０の弁作用により、図２に示されるように仕切り壁６１に形成された弁通気孔６２を通して、インプット連結口１８から流入される流体がダイヤフラム室１６０に吸入される。ダイヤフラム室１６０は、実質的にダイヤフラム４０と、ダイヤフラム保持部６０の内部の面（特に仕切り壁６１）とによって区画されている。そして、ダイヤフラム室１６０に吸入された流体は、ダイヤフラム保持部６０の仕切り壁６１に外側から装着された吐出弁１３０の弁作用によって、仕切り壁６１に形成された弁通気孔６３を通して、吐出室１７０に入り、図示しない連通路を経由してアウトプット連結口１９から吐出されるようになっている。

吐出弁１３０の形態そのものは、前述した吸入弁１２０と基本的に同じであり、その構成は図２に示されるごとく、シール弁として機能する肉薄円形状の弁傘部１３１と、この弁傘部１３１の中央部から突出する弁固定軸１３５とを備えて構成される。弁固定軸１３５は仕切り壁６１に形成された固定孔に装着・固定される（図２）。弁固定軸１３５の先端部には、通常、固定後の抜け防止のための突起状の係止部を形成しておくことが望ましい。なお、弁傘部１３１の弁固定軸１３５が位置する側の平面が、いわゆる（弁）シール平面を構成する。

吸入弁１２０および吐出弁１３０の弁作用についてさらに説明する。交流電源に接続された電磁石２０の極性変化に伴い振動子３０は、交流電源と同じ周波数で図２や図３に示される矢印（α）および矢印（β）方向に往復運動する。この振動子３０の動きに同期して振動子３０の両端部に配置されたダイヤフラム４０は、そのダイヤフラム４０の中央部を中心にして振動子３０のストロークと同じ変位量で変形する。これにより、ダイヤフラム室１６０の容量の変化が生じ、図２の（β）方向側のダイヤフラム室１６０に注目すると、ダイヤフラム４０が矢印（α）方向に変形した場合、ダイヤフラム室１６０は膨張して負圧になり、吸入弁１２０は開いて、流体がダイヤフラム室１６０内に吸入される。逆に、ダイヤフラム４０が矢印（β）方向に変形した場合、（β）方向側のダイヤフラム室１６０は圧縮され正圧になり、吐出弁１３０は開いて、流体がダイヤフラム室１６０内から吐出室１７０に吐出される。これらの動作が交互に連続的に行われ、流体が連続的に吐出される。

なお、本発明で用いられる吸入弁１２０および吐出弁１３０の具体的形態、例えば、弁傘部１２１（１３１）の外径の大きさや厚さ等は、電磁式ダイヤフラムポンプの仕様に応じて適宜設定するようにすればよい。また、用いる吸入弁１２０および吐出弁１３０の数についても同様である。吸入弁１２０および吐出弁１３０を構成するゴム材質に特に制限はない。例えば、ＥＰＤＭやシリコーンゴムが好適な例として挙げられる。

（本発明の要部の説明）
図１〜図７を参照しつつ本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの要部について説明する。

図４は、図２のＡ部近傍の部分断面拡大図であり、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０を用いて、ダイヤフラム４０の外周周縁部を挟持して固定しようとする直前の状態を示す部分断面拡大図である。この時点で、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０とは接合していない。

図５は、図２のＡ部近傍の部分断面拡大図であり、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０を用いて、ダイヤフラム４０の外周周縁部を挟持して固定した状態を示す部分断面拡大図である。

図６は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。図７は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。図８は、図５に準ずる図面であり、図５に示される状態の変形例を示す部分断面拡大図である。

本発明の要部は、膜面に垂直方向に突出したリング状のビード部４５を備えるダイヤフラム４０の周縁部を挟持して固定する固定部材、すなわち、第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０の構成にある。

図１〜図８に示される実施形態においては、ダイヤフラム４０の内側に位置するダイヤフラム台５０が第１の挟持部材５０に該当し、ダイヤフラム４０の外側に位置するダイヤフラム保持部６０が第２の挟持部材６０に該当する。

また、本実施形態におけるダイヤフラム４０は、その周縁部において、内側（第１の挟持部材５０側：ダイヤフラム台５０側）に突出したリング状のビード部４５を備えている。すなわち、ダイヤフラム４０の周縁部において、ダイヤフラム平面を構成する第１の膜面４１に対して垂直方向に突出したリング状のビード部４５を備えている。本実施形態における第１の膜面４１はダイヤフラム４０の内側面を示している。

ダイヤフラム４０を構成するゴム材質に特に制限はないが、耐熱性や耐蝕性に優れ、可撓性にも優れる、フッ素ゴム、ＮＢＲが好適例として挙げられる。

図４や図５に示されるように、ダイヤフラム台５０は、その周縁部にダイヤフラム４０のリング状のビード部４５を収納する凹部５５を備えている。さらに、本実施形態におけるダイヤフラム台５０は、その周縁部にダイヤフラム４０の外周端部４９を収納するための凹部５９を備え、凹部５９にダイヤフラム４０の外周端部４９を収納した際に、ビード部４５が形成されていない側であるダイヤフラムの第２の膜面４２とダイヤフラム台５０の最外面５２とが略同一平面となるように構成されている。

第２の挟持部材であるダイヤフラム保持部６０は、その周縁部において、ダイヤフラム４０の第２の膜面４２（ビード部４５が形成されていない側）を押圧することができる押圧面６２を備えている。この押圧面６２は、断面形状が湾曲形状部を有する第１の押圧凸部６６と、断面形状が鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部６７とを有している。

突出した形態である第１の押圧凸部６６および第２の押圧凸部６７は、ダイヤフラム保持部６０の周縁部に形成された押圧面６２にリング状に形成されている。特に、リング状に形成される第１の押圧凸部６６および第２の押圧凸部６７は、同心円となるように配置されていることが望ましい。

「断面形状が湾曲形状部を有する」とは、例えば、図９（Ａ）に示すごとくフライパン(pan)を被せたような形状や、図９（Ｂ）に示すごとく台形の上辺の角部に湾曲を形成させた形状や、図９（Ｃ）に示すごとく円または楕円の弧の一部を切り取った形状のもの、等が具体的な形態を示す好適例として挙げられる。

「断面形状が鋭角形状の突起を備える」とは、例えば、図１０（Ａ）に示すごとく断面三角形状のものが好適例として挙げられる。この場合、断面の三角形は正三角形や二等辺三角形に限定されることなく、これらを変形させた不均一な変形三角形とすることができる。

なお、鋭角の先端部の尖がり具合は、鋭角形状の作り方、例えば、成型手法等によって支配され得るが、本発明では特に樹脂成型を基本とするものであり、樹脂成型手法に基づく尖り具合を備えていればよい。図１０（Ａ）に示されるごとく先端の鋭角θは、３０〜９０度、好ましくは４５〜６０度とするのがよい。この角度が３０度未満となり、あまり小さくなり過ぎると、ダイヤフラムの断裂という不都合が生じる傾向がある。この一方で、この角度が９０度を越えて、角度が大きくなり過ぎると、押圧力の低下という不都合が生じる傾向がある。

なお、製造のし易さ、部材のコンパクト化を図るという観点を考慮すれば、第２の押圧凸部６７は図１０（Ａ）に示すがごとく一つの鋭角を備えるような構成が望まれるが、例えば、図１０（Ｂ）に示されるように複数の鋭角の部分（例えば、２以上）を備えるように構成することもできる。

第１の押圧凸部６６は、第２の押圧凸部６７よりも内側に配置されている。そして、第１の押圧凸部６６は、（１）ビード部４５の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあるか、（２）あるいはビード部４５の基部が占めるエリアの一部と重複する位置関係にあるか、（３）あるいはビード部４５の基部が占めるエリアを完全に包含する位置関係にあるように形成されている。これらのいずれかの関係を満たすことによって、ビード部４５を収納する凹部５５の中に弾性体であるビード部４５を押し広げるようにして凹部５５の壁面に押圧させて保持力を向上させるという効果が十分に発現される。

これらの関係について、さらに図５〜図８を参照しつつ詳細に説明する。
（１）第１の押圧凸部６６が、ビード部４５の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあるとは、例えば、図５に示される状態をいう。すなわち、図５の断面図において、ビード部４５の基部が占めるエリアの幅Ｗｂの中に、第１の押圧凸部６６の幅Ｗ１が完全に包含されている位置関係の状態をいう。つまり、Ｗｂ＞Ｗ１であって、第１の押圧凸部６６が押圧する場所の下には、必ずビード部４５が存在している場合である。

（２）第１の押圧凸部６６が、ビード部４５の基部が占めるエリアの一部と重複する位置関係にあるとは、例えば、図６または図７に示される状態をいう。すなわち、図６または図７の断面図において、ビード部４５の基部が占めるエリアの幅Ｗｂの中に、第１の押圧凸部６６の幅Ｗ１の一部が重なっている位置関係の状態をいう。つまり、第１の押圧凸部６６が押圧する場所の下には、必ずビード部４５の一部が存在している場合である。ちなみに、図６に示される状態は、第１の押圧凸部６６がビード部４５との関係において包含関係からわずかに外側にはみ出た場合であり、図７に示される状態は、第１の押圧凸部６６がビード部４５との関係において包含関係からわずかに内側にはみ出た場合である。組み立て部材のコンパクト化を図り、装置全体のコンパクト化を図るという点では、図７に示される状態にあるほうが好ましいと言える。つまり、ビード部４５よりもさらに外周側へ延設される長さの短縮化を図ることが可能となるからである。

なお、図６や図７示されるケースは、Ｗｂ＞Ｗ１であるから、幅Ｗｂ内への幅Ｗ１の重複割合、すなわち、幅Ｗ１のどの程度の割合が幅Ｗｂに入っているかを重複割合δ₀として表す。δ₀の値は、５０％以上、特に６０〜１００％とすることが好ましい。

（３）第１の押圧凸部６６が、ビード部４５の基部が占めるエリアを完全に包含する位置関係にあるとは、例えば、図８に示される状態をいう。すなわち、図８の断面図において、ビード部４５の基部が占めるエリアの幅Ｗｂは、第１の押圧凸部６６の幅Ｗ１によって完全に包含されている位置関係の状態をいう。つまり、Ｗｂ≦ Ｗ１であって、第１の押圧凸部６６が押圧する場所の下には必ずビード部４５の全体を含む。

なお、図８に示される状態から、第１の押圧凸部６６とビード部４５との相対的な位置関係を適当に図面の左右にずらすことによって、上記（２）で説明したごとく第１の押圧凸部６６が、ビード部４５の基部が占めるエリアの一部と重複する位置関係を形成することができる。なお、重複する位置関係を形成することとなった場合、図８に示される場合の幅Ｗｂ内への幅Ｗ１との重複割合は、Ｗｂ≦Ｗ１であるから、幅Ｗｂに対してどの程度の割合で幅Ｗ１が入っているかを重複割合δ₁として表す。δ₁の値は、５０％以上、特に６０〜１００％とすることが好ましい。

上記の（１）〜（３）なかで、特に、好ましいのは、（１）の態様である。ビード部４５を収納する凹部５５の中に弾性体であるビード部４５を押し広げるようにして凹部５５の壁面に押圧させて保持力を向上させるという効果が極めて顕著に発現される傾向があるからである。

この一方で、もう片方の鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部６７は、図５〜図８に示されるようにビード部４５の基部が占めるエリアを外れた外側（図面の右側）のダイヤフラムを押圧するように形成されている。つまり、ビード部４５の基部が占めるエリアの幅Ｗｂの中に、第２の押圧凸部６７の幅Ｗ２が包含されておらず、完全に外側の外れた位置に存在している（第２の押圧凸部６７が押圧する場所の下には、ビード部４５が存在していない）。このような位置構成とすることにより、第２の押圧凸部６７を効果的にダイヤフラム内に食い込ませることができ、上記の第１の押圧凸部６６との保持効果と相俟って、保持力増強の相乗的な効果を発現させる。

次いで、ビード部４５ならびに第１の押圧凸部６６および第２の押圧凸部６７の大きさ関係等について図５〜図８を参照しつつ説明する。

前述した第１の押圧凸部６６の幅をＷ１とし、ビード部４５の基部が占めるエリアの幅をＷｂとした場合、Ｗ１／Ｗｂ＝０．４〜１．０、より好ましくは、０．６〜０．８とされる。

Ｗ１／Ｗｂ＞１、Ｗ１／Ｗｂ＜１、Ｗ１＝Ｗｂ等の関係が考えられ得るが、ビード部４５を収納する凹部５５の中に弾性体であるビード部４５を押し広げるようにして凹部５５の壁面に押圧させて保持力を向上させるという観点からするとＷ１＜Ｗｂの関係とするようにすることが特に好ましい。

また、図５に示されるようにビード部４５それ自体の厚さをＴｂ、ダイヤフラム外周部の厚さをＴｈ、第１の押圧凸部６６の高さをＨ１、第２の押圧凸部６７の高さをＨ２とした場合、Ｈ１／（Ｔｂ＋Ｔｈ）＝０．０５〜０．１２の範囲、より好ましくは０．０８〜
０．１の範囲に設定するのがよく、Ｈ２／Ｔｈ＝０．１〜０．３の範囲、より好ましくは０．１５〜０．２５の範囲に設定するのがよい。

また、図５に示されるビード部４５を外れた外側（図面の右側）のダイヤフラム４０の長さＬｏと、ビード部４５それ自体の厚さＴｂとの比率は、Ｌｏ／Ｔｂ＝０．５〜１．０とするのがよい。

また、第１の押圧凸部６６の幅をＷ１、高さをＨ１とし、第２の押圧凸部６７の幅をＷ２、高さをＨ２とした場合、Ｈ１／Ｗ１＝０．２〜０．５、より好ましくは０．３〜０．４、Ｈ２／Ｗ２＝０．５〜２．０より好ましくは０．８〜１．２の範囲に設定するのがよい。

なお、第１の押圧凸部６６の幅Ｗ１および第２の押圧凸部６７の幅Ｗ２は、電磁式ダイヤフラムポンプの設計仕様に応じて適宜設定するようにすればよいが、通常、Ｗ１の値は、
１．０〜２．０ｍｍ程度とされ、Ｗ２の値は、０．３〜１．０ｍｍ程度とされる。

なお、上述してきた電磁式ダイヤフラムポンプの実施態様は、ダイヤフラム４０がその周縁部において、内側に突出したリング状のビード部４５を備え、第１の挟持部材がダイヤフラム４０の内側に位置するダイヤフラム台５０として構成され、第２の挟持部材がダイヤフラム４０の外側に位置するダイヤフラム保持部６０として構成されるものであった。

しかしながら、この実施形態に限定されることなく、ビード部４５の突出方向を１８０度変えたもの、すなわち、ダイヤフラム４０がその周縁部において、外側に突出したリング状のビード部を備え、第１の挟持部材をダイヤフラムの外側に位置するダイヤフラム保持部とし、第２の挟持部材をダイヤフラムの内側に位置するダイヤフラム台として構成するようにしてもよい。この場合ダイヤフラムの第１の膜面は外側の面となり、ダイヤフラム保持部にビード部を収納する凹部が形成され、ダイヤフラム台にダイヤフラムの第２の膜面を押圧する押圧面が形成され、この押圧面に第１の押圧凸部と、第２の押圧凸部とが形成される。

ちなみに、補足説明となるが、図１において、符号９１，９５は弁カバー、符号２０１はフレームパッキン、符号２０２はフレームカバー、符号２１１はタンクパッキン、符号２１２はタンクカバー、符号２２０は防振ゴム、符号２３０はブラケット、符号２４１，２４５はダイヤフラム保護シートを示す。

以下、具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
図５に示されるような本発明の要部構成である第１の挟持部材５０および第２の挟持部材６０を備える電磁式ダイヤフラムポンプを作製した（実施例１サンプル）。すなわち、第１の押圧凸部６６（図９（Ａ）に示される形態）は、（１）ビード部４５の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあり、もう片方の鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部６７（図１０（Ａ）に示される形態であり、θ＝５３° ）は、ビード部４５の基部が占めるエリアを外れた外側（図面の右側）のダイヤフラム（ＥＰＤＭ） を押圧するように構成した。

図５における各寸法比は以下の通りとした。

Ｗ１／Ｗｂ＝０．６
Ｈ１／Ｗ１＝０．３
Ｈ２／Ｗ２＝１．０
Ｈ１／（Ｔｂ＋Ｔｈ）＝０．１
Ｈ２／Ｔｈ＝０．２
Ｌｏ／Ｔｂ＝０．７

（比較例１）
上記の実施例１サンプルにおいて、第２の押圧凸部６７を設けなかった。すなわち、第１の押圧凸部６６のみ備える構成とした。それ以外は、上記の実施例１サンプルと同様にして電磁式ダイヤフラムポンプを作製した（比較例１サンプル）。

上記の実施例１サンプルおよび比較例１サンプルについて、長期の連続稼働の耐久性試験を行ったところ、明らかに優位差があり、実施例１サンプルの方が格段と耐久性が優れていることが確認された。

上記の結果より、本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、電磁石と、電磁石の極性変化に伴い振動する振動子と、振動子の端部に配置されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定する第１の挟持部材および第２の挟持部材とを有し、前記ダイヤフラムは、その周縁部において、第１の膜面に対して垂直方向に突出したリング状のビード部を有し、前記第１の挟持部材は、前記ビード部を収納する凹部を有し、前記第２の挟持部材は、前記ビード部が形成されていないダイヤフラムの第２の膜面を押圧する押圧面を有し、当該第２の挟持部材の前記押圧面は、断面形状が湾曲形状部を有する第１の押圧凸部と、断面形状が鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部と、を有し、前記第１の押圧凸部は、前記第２の押圧凸部よりも内側に配置されており、第１の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあるか、あるいはそのエリアの一部と重複する位置関係にあるように形成されているか、あるいは前記ビード部の基部が占めるエリアを完全に包含する位置関係にあるように構成されているので、ダイヤフラムの外周部周縁をより頑強に保持することができダイヤフラムの外周部から緩みが生じることを防止できるので、長時間使用によっても吐出量が変化せず、漏れ防止効果も向上し、さらにはダイヤフラムを保持している部品が他の部品と激突するおそれが生じないという極めて優れた効果が発現する。

本発明は、家庭用燃料電池向け電磁式ダイヤフラムポンプ、流体としてＬＰＧ等の燃料ガスや空気を圧送用の電磁式ダイヤフラムポンプ等、流体輸送に関する装置技術の分野に利用することができる。

１…電磁式ダイヤフラムポンプ
１０…本体フレーム
１５…側面開口部
２０…電磁石
３０…振動子
４５…ビード部
４０…ダイヤフラム
５０…第１の挟持部材
６０…第２の挟持部材
６６…第１の押圧凸部
６７…第２の押圧凸部

Claims (8)

1. 電磁石と、電磁石の極性変化に伴い振動する振動子と、振動子の端部に配置されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの周縁部を挟持して固定する第１の挟持部材および第２の挟持部材とを有し、
   前記ダイヤフラムは対向する第１の膜面と第２の膜面を有し、その外周端部よりも内側の周縁部において、第１の膜面に対して垂直方向に突出したリング状のビード部を有し、
   前記第１の挟持部材は、前記ビード部を収納する凹部と、該凹部の周縁部に、ダイヤフラムの前記外周端部を収納する凹部と、を有し、
   前記第２の挟持部材は、前記ビード部が形成されていないダイヤフラムの第２の膜面を押圧する押圧面を有し、
   当該第２の挟持部材の前記押圧面は、断面形状が湾曲形状部を有する第１の押圧凸部と、断面形状が鋭角形状の突起を備える第２の押圧凸部と、を有し、
   前記第１の押圧凸部は、前記第２の押圧凸部よりも内側に配置されており、第１の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアに完全に包含される位置関係にあり、前記第１の押圧凸部の幅をＷ１とし、前記ビード部の基部が占めるエリアの幅をＷｂとした場合、Ｗ１＜Ｗｂであり、
   前記第２の押圧凸部は、前記ビード部の基部が占めるエリアを外れた外側のダイヤフラムを押圧するように位置していることを特徴とする電磁式ダイヤフラムポンプ。
2. 前記第１の押圧凸部および前記第２の押圧凸部は、前記第２の挟持部材の押圧面にリング状に配置されている請求項１に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
3. 前記第１の押圧凸部および前記第２の押圧凸部は、前記第２の挟持部材の押圧面に同心円となるように配置されている請求項２に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
4. 前記ダイヤフラムは、その周縁部において、内側に突出したリング状のビード部を備え、
   前記第１の挟持部材は、ダイヤフラムの内側に位置するダイヤフラム台であり、前記第２の挟持部材は、ダイヤフラムの外側に位置するダイヤフラム保持部である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
5. 前記ダイヤフラムは、その周縁部において、外側に突出したリング状のビード部を備え、
   前記第１の挟持部材は、ダイヤフラムの外側に位置するダイヤフラム保持部であり、前記第２の挟持部材は、ダイヤフラムの内側に位置するダイヤフラム台である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
6. 前記ダイヤフラム保持部は、弁を備える弁ケース本体として機能を有し、吸入弁および吐出弁を有する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
7. 吸入弁および吐出弁は、それぞれ、肉薄円形状の弁傘部と、この弁傘部の中央部から突出する弁固定軸とを備えてなる請求項６に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
8. 前記弁ケース本体は、弁取り付け孔部、および吸入または吐出のための連通孔が形成された隔壁を備え、前記弁固定軸が弁取り付け孔部に挿着され、前記肉薄円形状の弁本体が連通孔の通気の開閉弁機能を果たしてなる請求項７に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。

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