JPH0413431Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はダイヤフラム型エアーポンプの電磁石
に関する。さらに詳しくは、複数個の主極を用い
ることにより、同一起磁力、すなわちアンペアタ
ーン1Nをうるのに１個の主極を用いるばあいに
比較して大幅に銅線使用量を減ずることができ、
さらに同一の部品を用いて小型から大型のポンプ
に至るまで各種のポンプを製造することを可能な
らしめるダイヤフラム型エアーポンプの電磁石に
関する。

［従来の技術および考案が解決しようとする問題
点］ 従来より、ダイヤフラム型エアーポンプは、主
として養魚水槽や、家庭用浄化槽などにおける酸
素補給、あるいは公害監視における検査ガスのサ
ンプリングなどに利用されている。

かかるダイヤフラム型エアーポンプにおける電
磁石としては、従来より、第６図に示されるよう
なＥ型積層鉄板からなるコア３０にコイル（図示
せず）を捲回したものが用いられている。第６図
において、３１は主極、３２は側極である。

このような構造を有する電磁石において、磁束
を増やしてポンプ出力をアツプさせるべくコイル
の巻数を増やそうとしても、巻線窓寸法（第６図
のａ参照）に制限があり、したがつてコイル巻数
の増加にも限界があつた。そのため、窓寸法を大
きくすることや、電磁石の奥行き（第６図のｂ参
照）を大きくすることが考えられるが、いずれの
ばあいにおいても以下に述べるごとき欠点があ
り、有効にポンプ能力をアツプさせることができ
なかつた。すなわち、窓寸法を大きくするとき
は、主極と側極との間隙が大きくなるため、間隙
空間磁束もしくは通過磁束の増加がおさえられ、
しかもこの両磁極に跨つて作動する永久磁石の巾
が大きくなり、その重量の増加が振動系の固有振
動数を下げるため、ポンプ能力はかえつて低下し
てしまうという欠点があつた。一方、奥行寸法を
大きくするときは、コアのパーミアンス係数が大
きくなるため漏洩磁束（φ₁）が大きくなり（第
７図参照）、また実効磁束（φ₂）も多くを期待で
きず、結局は磁束を効率よく利用することができ
ず、思うようにポンプ能力をアツプさせることが
できなかつた。

以上のごとき問題点を一挙に解決し、磁束の有
効利用によりポンプの能力を大巾にアツプさせる
べく、本出願人はさきに主極の先端と側極の先端
を接近せしめたダイヤフラム型エアーポンプを提
案し（昭和62年８月20日出願）、さらにかかるエ
アーポンプにおける電磁石の製作を可能にかつ容
易ならしめる電磁石の構造について提案した（昭
和62年９月４日出願）。このポンプは第３〜５図
に示されるごとき電磁石を用いており、電磁石の
主極と側極との間隙を大きくし、かつ、間隙空間
磁束を増加させるべく前記主極と側極の少なくと
も一方の極の先端を他の極の先端の方へ曲げる
か、突出せしめるか、または別体に形成し固着せ
しめて、両極の先端を互いに接近せしめたことを
特徴としている。

そして、第３〜５図に示されるごとき電磁石を
備えたダイヤフラム型エアーポンプにあつては、
主極と側極との間隙を大きくしているので、電磁
石のコアのパーミアンス係数が小さくなり、漏洩
磁束が減少し、さらに、主極と側極の両先端が互
いに接近するよう、主極および／または側極を曲
げるかまたは突出させているので、実効磁束を増
加させることができる。このように、磁束を有効
にもしくは効率よく利用することで、永久磁石と
の磁気的相互作用が強められ、ポンプ能力の向上
が図られるのである。

ところで、このような電磁石にあつては、その
窓巾が主極と側極の間隔、すなわちコイルボビン
を入れる寸法よりもはるかに大きく構成されてお
り、コイルボビンには起磁力を増やすべく銅線が
多く捲回されるため、従来のＥ型コアのようにコ
イルが捲回されたコイルボビンを主極前方より該
主極に装着することができない。

本出願人が昭和62年９月４日付で出願した電磁
石は、以上のごとき不都合を解消するためになさ
れたもので、第３〜５図に示されるように、電磁
石の主極と側極を別体に構成し、コイルが装着さ
れた主極を側極と合体せしめて電磁コイルを構成
することを特徴とするものである。

しかしながら、第３〜５図に示される電磁石で
あつても、ポンプの出力が２倍、３倍と大きくな
り、主極の断面積を大きくしていくと銅線の増加
比率が大きくなり、不経済かつ非効率的になつて
くるのである。つまり、主極の断面積が小さいあ
いだは巻線を１回巻くのに多くの銅線を必要とし
ないが、銅線を巻いていくにつれ主極の断面積が
大きくなり、徐々に１巻きあたりの銅線量が多く
なつてくるのである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、前記のごとき銅線の使用量が非効率
的に増加するという問題を解決するためになされ
たものであつて、電磁石のコアが側極と、該側極
よりも高さの小さな複数個の主極とからなり、該
複数個の主極が前記側極内において高さ方向に設
けられてなることを特徴としている。

［実施例］ つぎに図面にもとづき本考案の電磁石を説明す
る。

第１図はそれぞれ本考案の電磁石の実施例の概
略斜視図である。第１図において、１は横断面が
略Ｅ字状の電磁コイルのコアであり、該コア１は
横断面がコ字状の側極２と該側極２の中央に設け
られた２個の主極３とから構成されている。該主
極３は、ダイヤフラムポンプのロツド８（第２図
参照）の振動方向に垂直に設けられている。主極
の個数は、第１図に示されるように２個に限ら
ず、３個以上であつてもよい。主極３および／ま
たは側極２としては、第３図に示すように0.2〜
0.5mmの鉄板を２〜20層積層せしめた積層鉄板を
湾曲成形したものや、第４図に示されるように厚
さ0.5〜５mmの鉄板を屈曲成形したものや、第５
図に示されるように剪断成形された厚さ0.2〜１
mmの鉄板を10〜100層積層したものであつてもよ
い。さらに、図示されていないが、積層鉄板を屈
曲成形したものや、鉄板を湾曲成形したものや、
圧粉鉄心などの磁性粉末を集結成形したものであ
つてもよい。ここに「湾曲」とはアールをつけて
曲げるように曲げることをいい、「屈曲」とは実
質的にアールがなく、折り曲げるように曲げるこ
とをいう。

本考案の特徴は、複数個の主極３と側極２とで
電磁石コアが構成されている点にある。複数個の
主極を用いることで、同一起磁力、すなわちアン
ペアターン1Nに対して銅線使用量を減ずること
ができ、また、数を増減するだけで小型のポンプ
から大型のポンプに至るまで同一の部品からなる
主極を使用することが可能になるというメリツト
がある。

主極３と側極２とは、第１図に示される実施例
では、別体に構成して、コイルボビンを挿着した
主極３を側極２の上方から側極２間に挿入し、そ
ののち主極３と側極２をねじなどで合体させるの
が窓巾を有効に利用するうえで好ましい。

このばあいに、主極３と側極２の固定は、ねじ
によらずとも接着など他の方法を用いることもも
ちろん可能である。

つぎに第２図を中心に、本考案の電磁石が組み
込まれてなるダイヤフラム型エアーポンプの一実
施例について、その構成および作用を説明する。

第２図は本考案の電磁石が組み込まれてなるダ
イヤフラム型エアーポンプの一実施例の一部平面
図を含む断面図である。

第２図において１は横断面が略Ｅ字状の電磁コ
イルのコアであり、該コア１は横断面がコ字状の
側極２と、該側極２の中央に設けられた主極３と
から構成されている。

コア１内には、主極３に接する形で６，６ナイ
ロンなどからなるコイル枠５が設けられており、
該コイル枠５に銅線が捲回されてコイル６を構成
している。コア１、コイル枠５およびコイル６に
よつて電磁コイルＡが構成されている。

一対の電磁コイルＡの中間には、２個の永久磁
石７ａ，７ｂを備えたロツド８が設けられてい
る。

ロツド８の両端部は、センタープレート９を介
してEPDMなどからなるダイヤフラム１０に連
結されている。センタープレート９は、ダイヤフ
ラム１０の両面に設けられており、該ダイヤフラ
ム１０を押し引きして左右（第２図において）に
変位させる要素である。センタープレート９とダ
イヤフラム１０とは、ナツト１１と取り付け座１
２とのあいだに介装されており、ナツト１２によ
り締付けられることによりロツド８の先端部に固
定されている。

ダイヤフラム１０の外周端部１３は、側極２に
ボルトで固定されたPBTなどからなるダイヤフ
ラム台１４とケーシング１５とにより嵌装されて
いる。ダイヤフラム１０とケーシング１５の凹部
１６とにより作動室が形成されている。

ケーシング１５には、前記凹部１６以外に、吸
引室１７および吐出室１８が形成されており、吸
引室１７と作動室との隔壁には連通孔１７ａが形
成されており、また吐出室１８と作動室との隔壁
には連通孔１８ａが形成されている。連通孔１７
ａ部および連通孔１８ａ部には、それぞれ吸引弁
１７ｂおよび吐出弁１８ｂが設けられている。な
お１８ｃはチユーブ（図示せず）などが接続され
る吐出口である。

ケーシング１５はPBTなどで作製されており、
第２図に示される実施例においては、ダイヤフラ
ム台１４とともにボルトによつて側極に固定され
ている。なお、第２図においては右側のダイヤフ
ラム台およびケーシングが平面図として描かれて
おり、その内部の構造は示されていないが、前述
した左方の構成とまつたく対称的に同じものとな
つている。

つぎに本実施例のダイヤフラム型エアーポンプの
動作について簡単に説明する。

電磁コイルＡに交流電流を流すと交流電流の変化
に同期して電磁コイルＡの両端にＮ極およびＳ極
の磁極が交互に生じ、したがつて磁性体である主
極および側極も交流電流の変化に同期して磁化さ
れ、それらの先端にはそれぞれ異なる極性の磁極
が交互にあらわれる。

交流電流のある半波間において、主極および補
助磁路の先端がＮ極に磁化されているばあい、側
極の先端はＳ極に磁化される。このばあいに、永
久磁石７ａと側極の先端２０ａとのあいだ、およ
び永久磁石７ｂと主極および補助磁路の先端２１
ｂとのあいだには引力が作用する。一方、永久磁
石７ｂと側極の先端２０ｂとのあいだ、および永
久磁石７ａと主極および補助磁路の先端２１ａと
のあいだには斥力が作用する。これによつて、ロ
ツド８は第２図において左方へ移動する。つぎ
に、交流電流が前記半波間のつぎの半波間になつ
たばあいは前記斥力が引力に、また引力が斥力へ
と変化し、ロツドは右方へ移動する。

このようにしてロツド８が交流の周期と同期し
て左右方向に往復運動を行ない、これに連動して
ダイヤフラム１０が左右に振動する。そして、ロ
ツド８が右方へ移動したときに吐出弁１８ｂが閉
じたままで吸引弁１７ｂが開いて、吸入口１９
ａ、通気口１９ｂを通つて吸引室１７内に吸引さ
れた流体は、連通孔１７ａを通つて作動室内に流
入する。そして、つぎにロツド８が左方へ移動し
たときに吸引弁１７ｂが閉じるとともに吐出弁１
８ｂが開き、作動室内の流体が連通孔１８ａを通
つて吐出室１８を経て吐出口１８ｃより吐出され
る。このようにして、本実施例のダイヤフラム型
エアーポンプが駆動する。

本考案の趣旨は、複数個の主極を用いて、銅線
使用量を減ずるとともに、同一部品を種々の大き
さのポンプに用いる点にある。したがつて、実施
例のごとく、主極と側極を別体に構成したり、側
極の先端を主極の方に曲げたものに限定されるも
のでなく、たとえば、従来のＥ型コアに変えてく
し形のコアを用いるごとく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々の変更が考えられる。

［考案の効果］ 以上説明したとおり、本考案によれば、同一の
起磁力、すなわちアンペアターン1Nをうるのに、
銅線の使用量を減らすことができ、また、同一の
部品を、その使用個数を変えるだけで種々のサイ
ズのポンプに適用できるという効果を奏しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のダイヤフラム型エアーポンプ
の電磁石の一実施例の概略斜視図、第２図は本考
案の電磁石が組込まれてなるダイヤフラム型エア
ーポンプの一実施例の一部平面図を含む断面図、
第３〜５図はそれぞれ主極が１個である電磁石の
概略斜視図、第６図は従来のＥ型コアの斜視図、
第７図は第６図に示されるコアにおける磁束の様
子をあらわす説明図である。 図面の主要符号、１……コア、２……側極、３
……主極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 電磁石と永久磁石との磁気的相互作用にもと
   づく、前記永久磁石を備えたロツドの電磁振動
   によつて、前記ロツドに連結されたダイヤフラ
   ムを駆動するエアーポンプの電磁石であつて、
   前記電磁石のコアが側極と、該側極よりも高さ
   の小さな複数個の主極とからなり、該複数個の
   主極が前記側極内において高さ方向に設けられ
   てなることを特徴とするダイヤフラム型エアー
   ポンプの電磁石。 ２ 電磁石の複数個の主極と、側極とを別体に構
   成して、それぞれにコイルが装着された前記複
   数個の主極を側極と合体せしめて構成されてな
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のダイヤ
   フラム型エアーポンプの電磁石。