JPH01237370A - ポンプのダイヤフラムの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はダイヤフラムポンプにおいて外周部の固定部が
ケーシングに固定にされ中央部に可動体が連結されて中
央部に駆動力を加えて往復動されるダイヤフラムの構造
に関するものである。

［従来の技術］ 従来のダイヤフラムＡ′は第１６図に示すように外周部
の固定部２を除いて全面に亘って比較的薄い肉厚にて形
成されていた。このダイヤフラムＡ′は固定部がケーシ
ングに固定され、ダイヤフラムＡ′の中央がセンタープ
レート３にて挟持され、往復駆動される可動体がセンタ
ープレート３を介してダイヤフラムＡ′の中央に連結さ
れていた。そして可動体でダイヤフラムＡ′を往復駆動
することによりダイヤフラムＡ′が振動して吸入した流
体を吐出するようになっていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例にあってはダイヤフラムＡ′が振動すること
によりセンタープレート３とダイヤフラムＡ′が接触す
ることにより摩耗したり、またダイヤフラムが局部的に
曲げを受けることにより屈曲疲労を受けたりし、早期に
ダイヤフラムＡ′の劣化が進み、破損するという問題が
あった。

本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、本発
明の目的をするところはダイヤフラムの摩耗や局部的屈
曲をなくすことによりダイヤフラムの寿命を延ばすこと
ができるポンプのダイヤフラムの構造を提供するにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成すため本発明ポンプのダイヤフラムの構
造は、往復駆動される可動体４が連結されるダイヤフラ
ムＡの中央部５の肉厚をダイヤフラムＡの外周の固定部
２と中央部５との間の本体部６の肉厚より厚くし、肉厚
の厚い中央部５と本体部６との間を弧状面７で連ねたこ
とを特徴とするものである。

また上記目的を達成するため、往復駆動される可動体４
が連結されるダイヤフラムＡの中央部５の硬度をダイヤ
フラムＡの本体部６の硬度よりゴム硬度で１０゛以上高
くすることも好ましい。

さらに上記目的を達成するため往復駆動される可動体４
が連結されるダイヤフラムＡの中央部５の肉厚をダイヤ
フラムの外周の固定部２と中央部５との間の本体部６の
肉厚より１．５〜３倍厚くし、中央部５の硬度を本体部
６の硬度よりゴム硬度で１０’　〜２０°高くすること
も好ましい。

［作用１ 上記のように構成したことによりダイヤフラムＡの中央
部５を従来のようにセンタープレートなしで可動体４に
連結できると共に中央部５も弧状に屈曲できるようにな
り、ダイヤフラムＡが摩耗する部分がなくなると共にダ
イヤフラムＡが局部的に屈曲するところもなくなった。

［実施例］ 先ず第１図に示す実施例から述べる。ダイヤフラムＡは
全体が円盤状になるようにゴムのような材料にて形成さ
れ、中央の中央部５と、外周の固定部２と、中央部５と
固定部２どの間の本体部６を有している。このダイヤフ
ラムＡの本体部６は従来と同様に比較的薄肉に形成され
でおり、固定部２と中央部５は厚肉に形成されている。

中央部５の厚さは好ましくは本体部６の肉厚の２〜３倍
程度であり、中央部５と本体部６との間は大きな曲率半
径の弧状面７にて連ねである。このダイヤフラムＡはダ
イヤフラムポンプに組み込んで使用されるものであり、
ダイヤフラムＡの外周の固定部２は圧縮室の外周でケー
シングに固定され、ダイヤフラムＡの中央部５には可動
体４が連結される。この可動体４には永久磁石を設けて
あり、この可動体４を電磁石の対向磁極間に配置し、電
磁石に通電することにより可動体４を往復駆動できるよ
うになっている。ダイヤフラムＡの中央ｓ５と可動体４
０端部とを連結する際、中央部５の肉厚が厚いので従来
のようにセンタープレートを用いないで直接連結するこ
とができる。しかして可動体４を往復駆動してダイヤフ
ラムＡを振動させるとポンプ作用をさせることができる
が、ダイヤフラムＡが振動して伸びた状態では第２図に
示すように本体部６が伸びると共に中央部５及び本体部
６の中央側の区間ａが断面円弧状に曲成される。

このためダイヤフラムＡに局部的に屈曲するところ゛が
なくなる。

なお、振幅時の区間ｔの円弧状の形状は、■中央部５の
肉厚と本体部６の肉厚との比、■厚肉となった中央部５
の径、■厚肉の中央部５と周辺の弧状面７の大きさによ
り変わり、これによりゴムの劣化のしやすさと空気のよ
うな流体の圧縮の効率も変わる。例えば流体の圧縮の効
率が下がってもゴム劣化しにくい形状は第３図に示すよ
うに断面円弧状になる区間αが広くなり緩やかなカーブ
になるようにしたものである。また流体の圧縮の効率ア
ップが必要でゴム寿命がそれほど必要でない形状は第４
図に示すように断面円弧状になる区間αを狭くなり振幅
しやすくしたものである。

次に第５図及び第６図に示す実施例について述べる。本
実施例の場合、ゴムにて形成せるダイヤフラムＡの中央
部５の硬度を本体部６の硬度に比べてゴム硬度で１０°
以上高くしである。このグイヤ７ラムＡを成形する場合
第６図に示すように上型８と下型９との間で加圧成形さ
れるのであるが、金型の中央には加硫促進剤などの硬度
をアップさせる材料を配合したゴムブロック１０ａを置
き、その外周部には通常の配合をしたゴムブロック１０
ｂを置き、この状態で加圧成形する。そして加硫するこ
とで形成される。このように形成したダイヤフラムＡは
中央部５が高硬度であり、本体部６が通常の硬度であり
、中央部５と本体部６との間の境界部１］は少しづつ硬
度が変化するやや硬い部分となる。このように形成され
たダイヤフラムＡも中央部５に可動体４が直接連結され
、ダイヤフラムＡが振幅したとき第５図に示すような形
状になり、中央部５及び境界部１］はゴム硬度に応じて
緩やかかな断面円弧状になり、局部的な屈曲を生じない
。

次に第７図に示す実施例について述べる。本実施例の場
合、ダイヤフラムＡの中央部５の肉厚を本体１！Ｉｓ　
６の肉厚に比べ１．５〜２倍程度厚くしてあり、また中
央部５の硬度を本体部６の硬度に比べてゴム硬度で１０
〜２０°程度高くしである。

中央部６と本体部６との開は弧状部７としてあり、本体
部６から中央部５に向けて徐々に硬度が高（なっている
。このように構成されたダイヤフラムＡは振動したとき
全体的に滑らかな断面円弧状の曲成され、局部的な屈曲
を生じない。この実施例のダイヤフラムＡのように中央
部５の肉厚を厚くすると共に硬度を高くする理由の次の
理由からである。第１図に示す実施例の場合、中央部５
が相当厚肉となるためゴム成形時間がかかるという問題
があると共に表面部と内部との加硫度のばらつきが生じ
やすいという問題がある。また第５図に示す実施例の場
合、本体部６に対する中央部５の硬度アップは現状では
２０゛程度が限度であり、滑らかな断面円弧状を作るに
はやや不足である。

また第８図はダイヤフラムＡの中央ｓ５の肉厚を厚くし
た場合の他の利点を示すものである。この場合も中央部
５と本体部６とは弧状部７で連なっている。ところで従
来のダイヤフラムＡ′にあっては、周縁の固定部２を除
いて同じ肉厚にしてあったので第１３図に示すようにダ
イヤフラムＡ′の中央部５′をセンタープレート３で挟
持し、可動体４に連結していた。そして電磁石に交流を
通電することにより可動体４を往復駆動し、ダイヤフラ
ムＡ′を振動させるようになっている。このとき交流の
電源周波数に応じ正弦波状に変化する駆動力と、ダイヤ
フラムＡ′自体のゴム反力との合成によりダイヤフラム
Ａ′は往復の振幅運動をするが、「正弦波で変わる駆動
力の周波数」とダイヤフラムＡ′が振動しやすい周波数
（これはゴム反力、可動体４重量等から決まる値）が一
致すると、共振状態となり、小さな力で大きな振幅をす
る状態となる。この状態ではポンプ効率（空気量／消費
電力の値）が高くなる。しかしゴム反力と振幅の関係は
（ゴム反力）に（振幅）３の関係にあり、従来の構造で
はゴム伸縮部は第１４図の区間ａのみであり、振幅によ
りゴム反力Ｆ１が大きく変動する。そして上記のように
電磁駆動されるポンプの場合、基本的には振幅が電源周
波数と反比例する関係を持っていることから、従来構造
では電源層波数によりゴム反力は大幅に変わる。従って
「ダイヤフラムＡ′が振動しやすい周波数」から少し移
動するとダイヤフラムＡ′は振動しにくくなる。

この結果「駆動力の周波数」と「ダイヤフラムＡ′が振
動しやすい周波数」が一致する共振周波数領域が狭（、
第１５図に示すようにポンプ効率が高い周波数領域は狭
い。第１５図で横軸は電源周波数で、縦軸は効率であり
、ｂ点は共振周波数であり、矢印方向に効率が低下する
。ところが第８図に示すような構造になっていると、次
のような動作をする。この構造でダイヤフラムＡの振幅
が小さい場合、第９図に示すように本体部６のみが伸び
、ゴム反力を生じる。一方ダイヤ７ラムＡの振幅が大き
い場合は第１０図に示すように本体ｓ６の伸びに加えて
厚肉の中央部５が断面円弧状に曲がるためゴム反力のア
ップは従来のダイヤフラムに比べて小さい。このような
ダイヤフラムＡの動きの結果から振幅によるゴム反力の
変動は第１］図に示すように従来より小さくなる。この
図で横軸は振幅で、縦軸はゴム反力であり、グラフの実
線が本発明のダイヤフラムＡで破線が従来のダイヤフラ
ムＡ′である。従って振幅によるゴム反力の変化が小さ
くなる結果電源周波数が変わり振幅の変動があってもダ
イヤフラムＡが振動しやすい状態から大きく外れること
はない。このため［駆動力の加わる周波数」と「ダイヤ
フラムＡが振動しやすい周波数」が一致する共振状態は
広い周波数範囲で生じ、ポンプ効率（空気量／消費電力
）が高い周波数は第１２図に示すように広くなる。第１
２図で横軸は電源周波数で縦軸は効率であり、グラフの
実線は本発明のダイヤフラムＡで破線は従来のダイヤフ
ラムＡ′である。

［発明の効果１ 本発明は叙述の如く往復駆動される可動体が連結される
ダイヤフラムの中央部の肉厚をダイヤフラムの外周の固
定部と中央部との間の本体部の肉厚より厚くし、肉厚の
−厚い中央部と本体部との間を弧状面で連ねているので
、中央部に従来のようにセンタープレートなしで直接可
動体を連結できると共に振動したとき中央部が緩やかな
断面円弧状に曲がるものであって、従来のように摩耗す
る部分がないと共に局部的な屈曲を生じなく、ダイヤフ
ラムの寿命を向上できるものであり、しかもセンタープ
レートを要しないためその取り付は工数も要せず低コス
トにできるものである。また請求項２の発明にあつては
往復駆動される可動体が連結されるダイヤフラムの中央
部の硬度をダイヤフラムの本体部の硬度よりゴム硬度で
１０°以上高くしているので、請求項１の発明と同様に
センタープレートなしで可動体を直接連結できると共に
振動したとき中央部が緩やかな断面円弧状に曲がるもの
であって、摩耗したり局部的な屈曲を生じたすせず、ダ
イヤフラムの寿命を向上できるものであり、またセンタ
ープレートなしで低コストにできるものである。さらに
請求項３の発明にあっては、往復駆動される可動体が連
結されるダイヤフラムの中央部の肉厚をダイヤフラムの
外周の固定部と中央部との間の本体部の肉厚より１．５
〜３倍厚くし、中央部の硬度を本体部の硬度よりゴム硬
度で１０゜〜２０°高くしているので、請求項１の発明
と請求項２の発明の両者の特徴を活かしてよりダイヤフ
ラムの寿命を向上できるものであり、しかもダイヤフラ
ムの中央部の硬度を高くするため中央部の肉厚を余り厚
くする必要がないのでダイヤフラムの肉厚変化が少なく
ゴムにて成形するときの成形が容易なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図、第３図及
び第４図は同上の動作を説明する断面図、＠５図は同上
の他の実施例の断面図、第６図は同上のダイヤフラムを
成形する状態の断面図、第７図は同上の他の実施例の断
面図、第８図は同上の他の例の断面図、第９図及び第１
０図は第８図の例の動作を説明する断面図、第１］図は
同上のダイヤフラムの振幅とゴム反力の関係を示すグラ
フ、第１２図は同上の電源周波数と効率を示すグラフ、
第１３図は第８図の例を説明するための従来例の断面図
、第１４図は第１３図の従来例の動作を説明する断面図
、第１５図は同上の電源周波数と効率を示すグラフ、第
１６図は従来例の断面図であっで、Ａはダイヤフラム、
２は固定部、５は中央部、６は本体部、７は弧状部であ
る。 代理人　弁理士　石　１）長　七 鴫１ｏ図 第１］図 ：１］ １反　幅　　（ｍｍ） 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］往復駆動される可動体が連結されるダイヤフラム
   の中央部の肉厚をダイヤフラムの外周の固定部と中央部
   との間の本体部の肉厚より厚くし、肉厚の厚い中央部と
   本体部との間を弧状面で連ねて成ることを特徴とするポ
   ンプのダイヤフラムの構造。 ［２］往復駆動される可動体が連結されるダイヤフラム
   の中央部の硬度をダイヤフラムの本体部の硬度よりゴム
   硬度で１０゜以上高くして成ることを特徴とするポンプ
   のダイヤフラムの構造。 ［３］往復駆動される可動体が連結されるダイヤフラム
   の中央部の肉厚をダイヤフラムの外周の固定部と中央部
   との間の本体部の肉厚より１．５〜３倍厚くし、中央部
   の硬度を本体部の硬度よりゴム硬度で１０゜〜２０゜高
   くして成ることを特徴とするポンプのダイヤフラムの構
   造。