JPH1122649A - 複合型エアポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の駆動部材を備えた複合型エアポンプに
おいて、振動や騒音の打ち消し効果をさらに高めること
のできる構造を提供する。 【解決手段】 共通の基台１の上に搭載された２つのポ
ンプユニット１０，２０から構成され、各ポンプユニッ
ト１０，２０は相互に面対称の構造を備える。ポンプユ
ニット１０，２０においては、電磁コイル、コイルスプ
ール、ヨーク及び鉄芯とから構成される電磁石１１，２
１が基台１上に固定されている。基台１上には合成樹脂
製のユニットケース１２，２２も固定され、これらのユ
ニットケース１２，２２は電磁石１１，１２の対向面側
を包み込むように形成された下部から上方へと延び、上
部に肉厚に形成された側板部１２ａ，２２ａにおいて相
互に接着固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複合型エアポンプに
係り、特に、観賞魚用水槽などのエアレーションに用い
るためのエアポンプの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、観賞魚用水槽には、水槽内の水に
酸素を供給するためのエアレーションや水槽内に水流を
発生させるためのエアリフトを行うために、エアポンプ
に接続された樹脂製のエアチューブを導入することが多
い。

【０００３】エアポンプの構造としては、電磁コイルと
マグネットを備えた駆動部と、ダイヤフラムを備えたポ
ンプ室とを有する簡易な構造のものが多く採用されてい
る。電磁コイルにより構成された電磁石と、支点を中心
に回動自在に構成された駆動部材の先端に固着されたマ
グネットとを対向配置させ、電磁石に励磁された交代磁
界によって駆動部材を往復動作させるように構成されて
いる。駆動部材の支点と先端との中間位置にはダイヤフ
ラムの突端部が固着され、駆動部材の往復動作によって
ダイヤフラムが出没変形するようになっている。

【０００４】ダイヤフラムの繰り返し変形によってポン
プ室の容積が周期的に変化し、この容積変化によってポ
ンプ室に設けられた流入弁からのエアの流入と、流出弁
からのエアの排出とが交互に発生し、流出弁の先に接続
されたエアチューブを通して周期的にエアが供給するよ
うに構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のエア
ポンプにおいては、電磁石の磁力によってマグネットを
取り付けた駆動部材を往復動作させているために振動や
騒音が発生し、観賞魚用水槽の観賞性を損ねるという問
題点がある。この振動や騒音を低減するために従来から
エアポンプには種々の改良が施されている。たとえば、
ポンプ室の両側面に一対のダイヤフラムを取り付け、こ
れらのダイヤフラムのそれぞれを別々の駆動部材によっ
て出没変形させるように構成することによって、一対の
駆動部材の往復動作により発生する振動や騒音を互いに
打ち消し合うように作用させる複合型エアポンプが提案
されている。

【０００６】しかしながら、このような改良された構造
の複合型エアポンプにおいても、駆動部材の取付精度の
不足により、一対の駆動部材の往復動作にずれが生じ、
回転モーメントが発生して回転方向の振動が打ち消され
ず、また、騒音の打ち消し効果よりも駆動部材の増加に
よる騒音量の増大の方が却って大きくなってしまうとい
う問題点がある。

【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、複数の駆動部材を備えた複合型エ
アポンプにおいて、振動や騒音の打ち消し効果をさらに
高めることのできる構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、往復動作する駆動部材を備え
た駆動部と、前記駆動部材により出没変形するダイヤフ
ラム、エアを流入させる流入弁及びエアを流出させる流
出弁を備えたポンプ室とを有するエアポンプであって、
相互に対向する少なくとも一対の前記駆動部及び前記ダ
イヤフラムを備えたポンプ可動部を有し、少なくとも２
つの前記ポンプ可動部を、各ポンプ可動部における前記
駆動部及び前記ダイヤフラムの対向方向と略直交する方
向に並列配置して一体化したことを特徴とする複合型エ
アポンプである。

【０００９】この手段によれば、相互に対向する少なく
とも一対の駆動部及びダイヤフラムを備えていることに
よって駆動部材の往復動作及びダイヤフラムの変形など
のポンプ可動部の動作によって生ずる振動及び騒音が相
互に打ち消し合うため、振動及び騒音の低減が図られる
とともに、一対の駆動部及びダイヤフラムの取付誤差な
どによって生ずる対向方向以外の方向の振動や回転モー
メントについても、２つのポンプ可動部を一体化するこ
とによって相互に相殺或いは減殺するように構成するこ
とが可能になる。したがって、対向する駆動部及びダイ
ヤフラムなどのポンプ可動部の取付誤差に起因する振動
及び騒音の低減不良を抑制でき、さらなる静粛化を図る
ことができる。

【００１０】なお、駆動部とは電磁石と磁性体などのよ
うに動力を発生する駆動源と、駆動源によって発生した
動力をダイヤフラムに伝達する駆動部材などの動力伝達
系とを含むものである。また、ポンプ可動部とは、往復
動作する駆動部材と変形するダイヤフラムなど、ポンプ
機能を発揮するために動作する構成部材を含むものであ
る。

【００１１】ここで、前記ポンプ可動部毎に設けられた
前記ポンプ室の壁面同士を相互に固着してなることが好
ましい。

【００１２】この手段によれば、ポンプ可動部毎にポン
プ室が設けられている場合、ポンプ室の壁面同士を相互
に固着することによって、ポンプ可動部において発生す
る対向方向以外の方向の振動や回転モーメントを直接に
相殺若しくは減殺することが可能になるので、外部に放
出される振動や騒音の量をさらに低減できる。

【００１３】また、前記ポンプ可動部のいずれにも接続
された共通の前記ポンプ室を有することが好ましい。

【００１４】この手段によれば、ポンプ可動部のいずれ
にも接続された共通のポンプ室を設けることによって、
ポンプ可動部において発生する対向方向以外の方向の振
動や回転モーメントをポンプ室において直接に相殺若し
くは減殺することが可能になるので、外部に放出される
振動や騒音の量をさらに低減できる。

【００１５】さらに、２つの前記ポンプ可動部において
発生する回転モーメントが同時点において相互にほぼ逆
方向に発生するように構成することが好ましい。

【００１６】この手段によれば、各ポンプ可動部におい
て発生する回転モーメントを効率的に相殺若しくは減殺
することができるため、振動や騒音の量をさらに低減す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る複合型エアポンプの実施形態について説明する。
図１は本実施形態の複合型エアポンプの全体構造を示す
斜視図、図２は同実施形態の内部構成を示す概略構成図
である。

【００１８】本実施形態は、共通の基台１の上に搭載さ
れた２つのポンプユニット１０，２０から構成されてお
り、各ポンプユニット１０，２０は、相互に面対称の構
造を備えている。ポンプユニット１０，２０において
は、断面隅丸正方形状の電磁コイル、電磁コイルを巻回
するコイルスプール、コ字状のヨーク、及び、コイルス
プールを介して電磁コイルを貫通する鉄芯とから構成さ
れる電磁石１１，２１が基台１上に固定されている。

【００１９】なお、ポンプユニット１０と２０とは実際
には全く同一構造であり、全く同一のものを背中合わせ
にすることから、２つのポンプユニットが垂直軸の周り
に互いに回転対称（１８０度回転）の関係になるように
配置される。

【００２０】基台１上には合成樹脂製のユニットケース
１２，２２も固定されており、これらのユニットケース
１２，２２は、電磁石１１，１２の対向面側を包み込む
ように形成された下部から上方へと延び、上部に肉厚に
形成された側板部１２ａ，２２ａにおいて相互に接着固
定されている。ユニットケース１２，２２の上部には側
板部１２ａ，２２ａの外側にやや細幅の排気部１２ｂ，
２２ｂが設けられ、この排気部１２ｂ，２２ｂの下方に
は更に細幅の給気部１２ｃ，２２ｃが形成されている。

【００２１】給気部１２ｃ，２２ｃの両側には合成ゴム
などからなる椀状のダイヤフラム１３Ａ，１３Ｂ，２３
Ａ，２３Ｂが給気部１２ｃ，２２ｃに対して伏せ椀状に
取り付けられている。これらのダイヤフラム１３Ａ，１
３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの突端部は、それぞれ金属製の駆
動板１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの中間部分にボル
トなどによって固定されている。駆動板１４Ａ，１４
Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの上端は、上記排気部１２ｂ，２２
ｂの段部に収容された合成ゴムなどの吸振材からなる管
状部材１５Ａ，１５Ｂ，２５Ａ，２５Ｂに軸支され、駆
動板１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂの下端部はそれぞ
れ内側にほぼ直角に屈曲し、その下面にマグネット１６
Ａ，１６Ｂ，２６Ａ，２６Ｂが固着されている。

【００２２】図２に示すように、給気部１２ｃ，２２ｃ
の内部は両側に取り付けられたダイヤフラム１３Ａ，１
３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの内部に連通している。また、給
気部１２ｃ，２２ｃの下端部には空気の流入方向にのみ
開くように形成されたリード弁形式の一方向弁である流
入弁が取り付けられた流入口１２ｄ，２２ｄが設けられ
ている。さらに、給気部１２ｃ，２２ｃの上部には、空
気の流出方向にのみ開くように形成されたリード弁形式
の一方向弁である流出弁が取り付けられた流出口１２
ｅ，２２ｅが形成されている。

【００２３】上記給気部１２ｃ，２２ｃの流出口１２
ｅ，２２ｅはそのまま排気部１２ｂ，２２ｂの内部に連
通し、その上部に設けられた排気口１２ｆ，２２ｆに排
出されるように構成されている。排気口１２ｆ、２２ｆ
は、結合管２の端部２ａ，２ｂに接続され、結合管２の
結合部２ｃにて集合するように構成されている。

【００２４】この実施形態では、２つのポンプユニット
１０と２０とは全く同じ構造のものであり、側板部１２
ａ，２２ａを相互に接着することによってポンプユニッ
ト１０と２０とを一体化している。

【００２５】各ポンプユニット１０，２０においては、
それぞれ電磁石１１，２１の鉄芯とヨークの端部との間
にマグネット１６Ａ，１６Ｂ，２６Ａ，２６Ｂが対向配
置されており、電磁石１１，２１の電磁コイルに交流電
圧を印加することによって、駆動板１４Ａ，２４Ａと、
駆動板１４Ｂ，２４Ｂとが相互に同期して逆方向に移動
するように構成されている。このため、駆動板の往復動
作に起因する振動は基本的には互いに打ち消し合うよう
になっている。しかし、実際には、電磁石と駆動板との
相互配置や駆動板の取付姿勢などにはばらつきがあり、
各ポンプユニットにおいてそれぞれ駆動板の移動方向と
は垂直な方向の成分を有する振動が発生する場合があ
る。このような振動は、対向する２つの駆動板及びダイ
ヤフラムの組み合わせでは解消することができない。ま
た、同様の理由により、各ポンプユニットには、図４に
示す垂直軸１０Ｚ及び２０Ｚを中心とする周期的な回転
モーメントが発生する場合もあり、いわゆる籾摺り運動
のような振動も発生する。

【００２６】本実施形態では、同構造の２つのポンプユ
ニットを背中合わせに固着しているため、仮に駆動板の
移動方向に対して垂直な成分を有する振動が発生して
も、２つのポンプユニットによって互いに打ち消すこと
が可能になる。また、籾摺り運動のような振動において
も、２つのポンプユニットが相互に固着されていること
によって、それぞれのポンプユニットにおいて発生する
回転方向の振動が互いに干渉し合い、外部に表れる振動
量が低減される。

【００２７】本実施形態においては、回転方向の振動の
発生する２つのモードがある。一つは、２つのポンプユ
ニットのそれぞれにおいて垂直軸１０Ｚと２０Ｚを中心
に発生する回転方向の振動が相互に同期している場合、
すなわち、或る瞬間において２つのポンプユニットがそ
れぞれの垂直軸１０Ｚと２０Ｚを中心に共に同じ回転方
向に微少回動する場合（以下、単に「同期モード」とい
う。）である。他の一つは、垂直軸１０Ｚと２０Ｚを中
心に発生する回転方向の振動が相互に半周期位相がずれ
ている場合、すなわち、或る瞬間において２つのポンプ
ユニットがそれぞれの垂直軸を中心に逆の回転方向に微
少回動する場合（以下、単に「反同期モード」とい
う。）である。

【００２８】実際には、２つのポンプユニットの駆動部
の取付精度などによって、各ポンプユニットの電磁石を
同期して励磁させても、同期モードになる場合と、反同
期モードになる場合と、或いは、同期モードと反同期モ
ードとを任意の重みで重畳させた状態になる場合とがあ
る。仮に２つのポンプユニットが細部までも完全に同一
構造であるとすれば、それぞれの電磁石を同期して駆動
することによって同期モードとなる。

【００２９】同期モードと反同期モードとのいずれにお
いても、単独のポンプユニットにおいて発生する振動及
び騒音よりも低い振動及び騒音が得られる。特に、反同
期モードにすることによって、各ポンプユニットにて発
生する回転モーメントを互いに打ち消し合うことができ
るため、２つのポンプユニットを固着させた複合型エア
ポンプ全体の振動を大きく低減することができる。

【００３０】複合型エアポンプを反同期モードにて駆動
するには、上述に示すような複合型エアポンプ構造を形
成した後、各ポンプユニットの電磁石を一旦同期させて
稼動させ、同期モードと反同期モードのいずれに近い状
態になっているのかを調べた後、これに合わせて２つの
ポンプユニットの電磁石に供給する交流電力の位相を調
整すればよい。たとえば、２つの電磁石を同期して駆動
させると同期モードになっている場合には、２つの電磁
石に供給する交流電力の位相を互いに半周期（１８０
度）ずらすように構成すれば、２つのポンプユニットが
反同期モードで動作することになる。この場合、位相を
１８０度ずらすには、位相変換回路を介して電力供給を
行う他、たとえば、電力ラインの接続方向を相互に逆に
すればよい。

【００３１】通常、２つのポンプユニットが同期モード
或いは反同期モードのいずれかに完全になっていること
はほとんどないが、同期モード或いは反同期モードに近
い状態になっている場合には、それぞれ同期モード或い
は反同期モードであるとみなして電磁石の励磁の位相を
調整すればよい。また、同期モードでも反同期モードで
もなく、それらの中間の状態になっている場合もあり、
このような場合には、その回転モーメントの位相差に応
じて電磁石の励磁の位相を調整して、反同期モードにな
るように制御することができる。

【００３２】上記実施形態においては、ポンプユニット
１０と２０とを相互に固着して、それぞれのポンプユニ
ットから吐出される空気を結合管２によって集合させて
いるが、対向する２つの駆動板及びダイヤフラムからな
るポンプ可動部の組構造をさらにもう一組設けて、合計
４つのダイヤフラムに結合した一つの共通のポンプ室を
備えたものとして構成してもよい。

【００３３】上記実施形態においては、各ポンプユニッ
ト毎に流入弁及び流出弁を設けているが、各ポンプユニ
ット内におけるダイヤフラム毎に流入弁及び流出弁を設
けてもよく、或いはまた、２つのポンプユニット全体に
ついてひとつずつの流入弁及び流出弁を設けてもよい。

【００３４】上記実施形態においては、各ポンプユニッ
ト１０と２０の側板部１２ａと２２ａを相互に固着させ
ているが、これは、各ポンプユニットにおいて発生する
振動や騒音が直接に打ち消し合うように構成したもので
あり、たとえば、各ポンプユニット１０と２０をそれぞ
れ基台１に固着して、間接的に相互に固定されるように
構成した場合と較べて、外部に放出される振動及び騒音
の量を低減することができるという効果が得られるもの
である。

【００３５】図１に示す実施形態においては、基台１の
上に、上述の２つのポンプユニットを覆うように構成さ
れた有蓋角筒状のカバー３を取り付けることによって、
一つの複合型エアポンプとして完成させることができ
る。

【００３６】上記実施形態のように対向する駆動部材及
びダイヤフラムを一対備えた複合型エアポンプは、振動
及び騒音の発生において、従来の各種のエアポンプ構造
よりも格段に改善されたものである。このように構成さ
れた複合型エアポンプを複数組み集合させても、従来の
エアポンプとは異なり振動や騒音の増幅が少ない。たと
えば、水槽を複数配列して展示するような場所（たとえ
ば、観賞室、水族館、観賞魚の販売店など）において
は、エアポンプを一個所にまとめて配置することによっ
て、設置スペースの効率化や電源ラインの取り回しなど
に好都合であることが多い。このような場合には、図３
に示すように、上述のような複合型エアポンプの内部構
造を相互に規則的に配列させ、上記のカバー３の代わり
に、それらを一体に覆う大型のカバー４を取り付けて複
数の吐出口を有するエアポンプ集合体として構成するこ
とも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、対向する駆動部及びダ
イヤフラムなどのポンプ可動部の取付誤差に起因する振
動及び騒音の低減不良を抑制でき、さらなる静粛化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合型エアポンプの実施形態のカ
バーの内側の全体構造を示す概略斜視図である。

【図２】同実施形態における内部構造を模式的に示す概
略構成図である。

【図３】同実施形態を複数組み集合させた場合の構造を
示す概略斜視図である。

【図４】同実施形態の垂直軸を中心とする回転モーメン
トの発生状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 結合管 ３，４ カバー １０，２０ ポンプユニット １１，２１ 電磁石 １２，２２ ユニットケース １３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ ダイヤフラム １４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ 駆動板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動作する駆動部材を備えた駆動部
   と、前記駆動部材により出没変形するダイヤフラム、エ
   アを流入させる流入弁及びエアを流出させる流出弁を備
   えたポンプ室とを有するエアポンプであって、 相互に対向する少なくとも一対の前記駆動部及び前記ダ
   イヤフラムを備えたポンプ可動部を有し、 少なくとも２つの前記ポンプ可動部を、各ポンプ可動部
   における前記駆動部及び前記ダイヤフラムの対向方向と
   略直交する方向に並列配置して一体化したことを特徴と
   する複合型エアポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ポンプ可動部毎
   に設けられた前記ポンプ室の壁面同士を相互に固着して
   なることを特徴とする複合型エアポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記ポンプ可動部の
   いずれにも接続された共通の前記ポンプ室を有すること
   を特徴とする複合型エアポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１において、２つの前記ポンプ可
   動部において発生する回転モーメントが同時点において
   相互にほぼ逆方向に発生するように構成した複合型エア
   ポンプ。