JPH0417829Y2 - - 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に関す
る。さらに詳しくは、電磁振動によりダイヤフラ
ムを往復振動させるエアーポンプに関する。

本考案のエアーポンプは、主として熱帯魚など
を入れた養魚槽にエアーを供給する用途に用いら
れるが、およそエアーを供給する目的であれば以
上に限られず、浄化槽、医療、理化学その他のあ
らゆる分野において利用することができる。

［従来の技術］ ダイヤフラム型エアーポンプの全体構成が第７
図に示されている。基台２０の上面には椀状のカ
バー２１が取りつけられており、その中にエアー
ポンプの本体が収納されている。エアーポンプ本
体は鋼板などをＵ字状に曲げて形成したフレーム
１５に取りつけられており、フレーム１５の間に
２個の電磁石３，３と駆動桿１が配置され、駆動
桿１の両端部にポンプ室５が配置されている。

このポンプの駆動原理には、電磁石と永久磁石
との間に作用する斥力と引力とが利用されてい
る。駆動桿１には永久磁石２が固着されており、
その駆動桿１は対向して置かれた２個の電磁石
３，３の間に配置されている。駆動桿１の両端の
それぞれにはダイヤフラム４が取れつけられてお
り、ダイヤフラム４の周縁はフレーム１５に固定
されている。したがつて駆動桿１はダイヤフラム
４を介して宙に浮いたかたちで支持されている。
以上の構成において、電磁石３に交流電流を印加
すれば、２個の電磁石３，３間に交番磁界が発生
して、永久磁石２が交互に斥力と引力を受ける。
そのため、駆動桿１が長手方向に往復振動を繰り
返す。これが駆動原理となつている。

なお従来のエアーポンプには、駆動桿１の一端
にのみダイヤフラム４が取りつけられ、ポンプ室
５が１個しか有しないものもある。このようなタ
イプのポンプにおいても、その駆動原理には電磁
振動が用いられており、たとえば駆動桿１の他端
をリターンスプリングなどで引つ張つておき、電
磁力を間欠的にかけて往復振動が生起するように
されている。

第８図には前記ポンプ室５まわりの詳細が示さ
れている。ダイヤフラム４の外側にはケーシング
１１で画室に形成されたポンプ室５が設けられて
いる。このポンプ室５には吸引室２２と吐出室２
３が設けられており、吸引室２２には吸引ポート
６ａが穿孔され、吐出室２３には吐出ポート７ａ
が穿孔されるとともにエアー供給パイプ（図示さ
れていない）を接続する接続口２４が形成されて
いる。吸引ポート６ａの内側には逆止弁６が取り
つけられ、吐出ポート７ａの外側には逆止弁７が
取りつけられている。逆止弁６はエアーの吸入の
みを許容して排出を阻止し、逆止弁７はエアーの
排出のみを許容して吸入を阻止するようになつて
いる。したがつて先に説明した駆動原理によつ
て、ダイヤフラム４が振動するとそれに伴つてポ
ンプ室５内の容積が変化し、エアーが吸引室２２
から吸引されるとともに吐出室２３から外部に吐
出される。

さて以上のごときダイヤフラム型エアーポンプ
において、ポンプ性能の良否は前記駆動桿１を含
めた振動系の動きの強弱に最も大きく依存してい
る。そこで振動系の動きを強くするため、ダイヤ
フラム４を半径方向外側に引張つた状態で装着す
ることが提案されている。そのようにダイヤフラ
ム４に張力を作用させておけば、電磁力による駆
動力にダイヤフラム４自体の弾発力が付加され
て、振動駆動力が向上するからである。

そこで従来のエアーポンプにおいては、つぎの
構成により、ダイヤフラム４に拡張力を作用させ
ている。第９図において、１０はフレーム１５に
固定されたダイヤフラム取付台であり、この取付
台１０には嵌合溝１０Ａが形成されている。一
方、ダイヤフラム４の一側面には嵌合突起４Ａが
形成されており、その内径ｄは嵌合溝１０Ａの内
径Ｄより小さくされている。したがつて前記嵌合
溝１０Ａに嵌合突起４Ａを嵌めると、ダイヤフラ
ム４は半径方向外側に引張られた状態となる。そ
して第８図に示されるように、ダイヤフラム４は
取付台１０とケーシング１１で挟まれて固定され
ている。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで前記従来の構成においては、ダイヤフ
ラム４の嵌合突起４Ａが形成されている一側面に
おいてのみ、ダイヤフラム４に拡張力をかけるよ
うになつているので、第１０図に示されるよう
に、ダイヤフラム４が半径方向側へ引つ張られる
力により嵌合突起４Ａの内側が嵌合溝１０Ａの角
を越えて変形を生じ拡張力を減ずることがある。
さらに第１１図に示されるように、ポンプ運転中
はダイヤフラム４が高速で往復振動するので、長
期間使用するうちに変形の度合が進むという問題
がある。

ダイヤフラム４に変形が生ずると、拡張するこ
とにより付与していた弾発力が低下するので、ポ
ンプ性能がしだいに低下してしまう。そしてこの
問題は、駆動桿１で２枚のダイヤフラム４を駆動
するものであつても、１枚のダイヤフラム４を駆
動するものであつても変るところはない。

そこで本考案者らはさきに実願昭55−116496号
実公昭62−37982号公報および実願昭59−104737
号実公昭62−21755号公報において、ダイヤフラ
ム拡張維持用の拡張リングを別体に構成し、それ
を嵌合することによりダイヤフラムの変形を防止
するようにした考案を提供した。

本考案はこれに加え、ダイヤフラムの変形を防
止し、弾発力を恒常的に所定値に維持しうるもの
であつて、拡張リングの必要をなくしたダイヤフ
ラム型エアーポンプを提供することを第１の目的
とする。

さらに本考案は、ダイヤフラムに作用させる半
径方向外側への拡張力を容易に変更しうるエアー
ポンプの提供を第２の目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案のダイヤフラム型エアーポンプは、電磁
振動によりポンプ室に設けたダイヤフラムを往復
振動させるエアーポンプであって、ダイヤフラム
の周縁部に嵌合部が形成されており、前記嵌合部
を嵌めうる嵌合溝が形成されたフレームと、前記
嵌合溝に嵌合しうる嵌合凸部が形成されたポンプ
室のケーシングとを備えており、フレームの嵌合
溝にダイヤフラムの嵌合部を嵌め、さらにケーシ
ングの嵌合凸部を前記嵌合溝に嵌めて固定するこ
とによりダイヤフラムを半径方向外側に拡張する
張力をかけ、かつその張力を所定値に維持するよ
うに構成されている。

本考案のダイヤフラム型エアーポンプは、ダイ
ヤフラムの振動により容積が変化する型式のポン
プをいい、そのような基体構成を有しておればダ
イヤフラムの装着数やポンプ室の形状を問わず、
本考案に含まれる。

［作用］ 本考案では、ダイヤフラムの嵌合部がフレーム
の嵌合溝に嵌められ、さらにその上からケーシン
グの嵌合凸部が押えることにより、ダイヤフラム
の両側面において半径方向外側に引つ張る張力が
付与されている。したがつて本考案ではダイヤフ
ラムの片面にのみ力がかかることがないので、ダ
イヤフラムに変形が生じることがない。またそれ
により、変形に伴う弾発力の低下も生じず、長期
にわたつて初期のポンプ性能を維持することがで
きる。

さらに、ケーシングの嵌合凸部の嵌合溝への嵌
合深さを浅くしたり深くすればダイヤフラムに付
与する拡張力を強くしたり弱くするよう調整する
ことができる。そのため環境温度や使用電源の交
流周波数に応じて最適の張力を付与することがで
きる。

［実施例］ つぎに本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案の実施例１のエアーポンプにお
けるポンプ室の断面図、第２図は装着前の状態の
ダイヤフラムを示す断面図、第３図は嵌合突起の
嵌合深さを調整した例を示す断面図、第４ａ図お
よび第４ｂ図は実施例２における要部断面図、第
５図は実施例３における要部断面図、第６図は実
施例４における要部断面図、第７図はダイヤフラ
ム型エアーポンプの基本構成を示す一部破断斜視
図、第８図はポンプ室の基本構成を示す断面図で
ある。

なお以下の各実施例においてエアーポンプの基
本構成は第７図に基づいて説明したところ同様で
あるので、要部以外の説明は省略する。また嵌合
溝１０Ａはいずれもフレーム５にボルトなどで固
定された取付台１０に形成されているが、これら
の嵌合溝はフレーム５に直接形成されていてもよ
い。したがつて、実用新案登録請求の範囲にいう
「フレームに設けられた嵌合溝」とは、フレーム
に固定された取付台に形成された嵌合溝およびフ
レームに直接形成された嵌合溝の両方を含む概念
である。

実施例 １ 第１図にはダイヤフラム４が装着された状態、
第２図にはダイヤフラム４が装着される前の状態
が示されている。

ダイヤフラム４は基本的には公知のダイヤフラ
ムと同様にゴムなどの弾性体を用いた円盤状の薄
膜である。本実施例のダイヤフラム４は周縁部に
断面Ｌ字形の嵌合部４Ａが形成されている。一
方、取付台１０には環状の嵌合溝１０Ａが形成さ
れている。前記嵌合部４Ａの幅は嵌合溝１０Ａの
幅とほぼ等しく、嵌合部４Ａの高さは嵌合溝１０
Ａの深さより短く形成されている。したがつてダ
イヤフラム４に何も力を加えない状態では、第２
図に示されるように、嵌合部４Ａの底面と嵌合溝
１０Ａの底面との間には空間Ｓが生じる。

第１図に示されるように、ケーシング１１の裏
面には環状の嵌合凸部１１Ａが形成されている。
嵌合凸部１１Ａの幅は嵌合部４Ａの表面側の幅と
ほぼ同じであり、その高さは嵌合溝１０Ａに嵌め
たとき、嵌合部４Ａを嵌合溝１０Ａの底面まで押
し下げうる高さである。

ダイヤフラム４の装着は、嵌合溝１０Ａに嵌合
部４Ａを入れ、その上からケーシング１１の嵌合
凸部１１Ａを嵌めて固定することにより行われ
る。

ケーシング１１の固定はビス１３などで取付台
１０に螺合するほか、適宜の手段をとることがで
きる。第１図に示されるように嵌合凸部１１Ａを
嵌合溝１０Ａ内に嵌入させると、ダイヤフラム４
の嵌合部４Ａが嵌合溝１０Ａの底面まで引張り込
まれるので、ダイヤフラム４の膜部は半径方向外
側に引張られ（矢印ｃ図示）、拡張力が付与され
る。このばあいの前記拡張力は嵌合部４Ａの表裏
両面が嵌合溝１０Ａと嵌合凸部１１Ａとで挟まれ
るので、ダイヤフラム４の表裏両面に等しく生ぜ
しめられる。このようにして本実施例では、ダイ
ヤフラム４に偏つた力が作用することがないので
ダイヤフラム４に変形が生ずることがない。

第１図に示した構成は、ダイヤフラム４に最大
の拡張力を付与した例であるが、本実施例におい
ては嵌合凸部１１Ａの嵌合深さを浅くすることに
より前記拡張力を弱めることができる。そのばあ
い、たとえばビス１３の締め込み加減を調節して
もよく、また第３図に示すように取付台１０とケ
ーシング１１の取付座１１Ｂとの間に適数枚のシ
ム１６を入れて加減してもよい。用いるシム１６
の厚さや枚数によつて嵌合深さを自由に変えるこ
とができ、それによりダイヤフラム４に付与する
張力を自由に加減し、弾発力を適切な値に設定す
ることができる。

つぎに本実施例の利点を説明する。

本考案のごとき電磁振動を駆動力とするポンプ
においては、振動系の固有振動数がポンプ性能を
大きく左右する。そのため設計時に適切な固有振
動数がえられるよう振動系の質量やダイヤフラム
４の弾発力が設定される。

しかして、本実施例ではダイヤフラム４に変形
が生じないので、常に同一の弾発力を維持するこ
とができる。そのため設計時の固有振動数が長期
間使用しても変動しないので、ポンプの初期性能
を長期にわたり安定時に維持することができる。

さらに既述のごとく、ダイヤフラム４の弾発力
を変えることができるので、環境温度の変化や使
用交流電源の周波数の相違に対応することができ
る。すなわちダイヤフラム４の硬さは温度により
変化し、夏期は柔らかく冬期は硬くなる傾向があ
る。したがつて夏期はは嵌合凸部１１Ａを深く嵌
め、冬期には浅く嵌めることにより年間を通じ
て、ほぼ一定した弾発力を付与することができ
る。また使用交流電源が60Hzのばあいは嵌合凸部
１１Ａを深く嵌め、50Hzのばあいは浅くして、電
源周波数がことなつても同一の性能を出すように
することができる。さらに、製作誤差による弾発
力の変位を同様にして解消することができる。

なお本考案において、ポンプの振動系の固有振
動数を電磁石３に印加する交流電流の電源周波数
に近づければ、共振作用が生ずことにより、ポン
プの駆動力を高めうるという効果を併せ奏するこ
とができる。

本考案では駆動力の増強を望むばあいは叙上の
ごとく、固有振動数と電源周波数とをできるだけ
近づけるよう設計すればよいが、そうしなくとも
実用上必要な駆動力がえられるばあいは、特定の
電源周波数に限られることなく使用するこくとが
できる。

実施例 ２ 第４ａ図に示されるように本実施例では、嵌合
部４Ａは表面側が段階状に形成され、嵌合凸部１
１Ａの下面側も段階状に形成され、たがいに嵌合
溝１０Ａ内で嵌め合わされるようになつている。
第４ｂ図に示されるように、嵌合凸部１１Ａを嵌
合溝１０Ａに嵌めると、嵌合部４Ａが嵌合溝１０
Ａの底に押し込められ、ダイヤフラム４の膜部４
Ｂに拡張力Ｃが付与される。その余の構成は実施
例１と同様であり、実施例１と同様の機能を奏す
る。

実施例 ３ 第５図に基づき本実施例を説明する。本実施例
の嵌合部４Ａは断面矩形であり、その表面に小さ
な凹部４３が形成されている。一方、ケーシング
１１には嵌合凸部１１Ａが形成され、さらにその
下面には小突起４４が形成されている。

本実施例において、ケーシング１１を取付台１
０に固定すれば、嵌合凸部１１Ａがダイヤフラム
４の嵌合部４Ａを嵌合溝１０Ａ内に押し込み、ダ
イヤフラム４の膜部４Ｂを矢印Ｃ方向に引張り、
拡張力を付与する。なお嵌合凸部１１Ａの小突起
４４が嵌合部４Ａの小凹部４３に嵌り合うので、
嵌合部４Ａの押さえつけを確実にし、ダイヤフラ
ム４の膜部４Ｂが半径方向内側に縮むのを防止す
る。

その余の構成は実施例１と同様であり、実施例
１と同様の機能を奏する。

実施例 ４ 第６図に基づき本実施例を説明する。本実施例
の嵌合部４Ａは断面平行四辺形であり、外側に向
けて上方に傾斜している。ケーシング１１の裏面
には嵌合凸部１１Ａが形成され、要すればその裏
面に小突起４４が設けられる。本実施例におい
て、ケーシング１１を取付台１０に固定すれば、
嵌合凸部１１Ａがダイヤフラム４の嵌合部４Ａを
嵌合溝１０Ａ内に押し込み、ダイヤフラム４の膜
部４Ｂを矢印Ｃ方向に引張り拡張力を付与する。
なお嵌合凸部１１Ａの小突起４４が嵌合部４Ａの
表面を強く圧するので、嵌合部４Ａの押さえつけ
を確実にし、ダイヤフラム４の膜部４Ｂが半径方
向内側に縮むのを防止することができる。

その余の構成は実施例１と同様であり、実施例
１と同様の機能を奏する。

以下に本考案の実施例を説明したが、本考案は
それらに限られずその要旨を逸脱しない範囲で
種々の変更例を採用することができる。

［考案の効果］ 本考案は、ダイヤフラムの変形を防止し、弾発
力を恒常的に所定値に維持することができる。ま
たダイヤフラムの弾発力を意図的に増減してポン
プ性能の一致、向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例１のエアーポンプにお
けるポンプ室の断面図、第２図は装着前の状態の
ダイヤフラムを示す断面図、第３図は嵌合突起の
嵌合深さを調整した例を示す断面図、第４ａ図お
よび第４ｂ図は実施例２における要部断面図、第
５図は実施例３における要部断面図、第６図は実
施例４における要部断面図、第７図はダイヤフラ
ム型エアーポンプの基体構成を示す一部破断斜視
図、第８図はポンプ室の基本構成を示す断面図、
第９図は従来例のダイヤフラム取付構造の説明
図、第１０〜１１図は従来例の問題点の説明図で
ある。 図面の主要符号、１……駆動桿、２……永久磁
石、３……電磁石、４……ダイヤフラム、４Ａ…
…嵌合部、４Ｂ……膜部、５……ポンプ室、１０
……取付台、１０Ａ……嵌合溝、１１Ａ……嵌合
凸部、１５……フレーム、１６……シム。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 電磁振動によりポンプ室に設けたダイヤフラ
   ムを往復振動させるエアーポンプであって、ダ
   イヤフラムの周縁部に嵌合部が形成されてお
   り、前記嵌合部を嵌めうる嵌合溝が形成された
   フレームと、前記嵌合溝に嵌合しうる嵌合凸部
   が形成されたポンプ室のケーシングとを備えて
   おり、フレームの嵌合溝にダイヤフラムの嵌合
   部を嵌め、さらにケーシングの嵌合凸部を前記
   嵌合溝に嵌めて固定することによりダイヤフラ
   ムを半径方向外側に拡張する張力をかけ、かつ
   その張力を所定値に維持するようにしてなるダ
   イヤフラム型エアーポンプ。 ２ ケーシングの嵌合凸部をフレームの嵌合溝に
   嵌合する深さを調節することにより、ダイヤフ
   ラムに作用させる前記張力を調整しうるように
   した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。