JPS6316180A

JPS6316180A - 電磁振動型ダイヤフラム式エア−ポンプ

Info

Publication number: JPS6316180A
Application number: JP12652886A
Authority: JP
Inventors: Keizo Takahashi; 高橋　敬三; Noboru Bando; 板東　昇
Original assignee: TAKATSUKI DENKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: TAKATSUKI DENKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1986-05-31
Filing date: 1986-05-31
Publication date: 1988-01-23
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JP2547542B2

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〉この発明は、浄化層ばつＡｍなどの中型大風量用に使用
し得る長円形ダイヤフラムを装着した電磁振動型ダイヤ
７ラムエアーポンプに関する。

く従来の技術〉従来、°一般家庭などで用いる熱帯魚飼訂用のエアーポ
ンプは殆どが、電磁振動型駆動部を有するダイヤフラム
式であって、その吐出能力は水深５０ｃＩａの水圧下に
おいて毎分数リットル程度の低圧小型であった。

前記の従来の電磁振動型エアーポンプを第４図により説
明すると、Ｅ形フ７を有する電磁石（３１）を配置し、
緩衝用の円筒ゴムチューブ（１４）。

（１４ａ）を挿通した円柱状の基部（１３）、（１３ａ
）を振動支軸として、振動し得るようにした駆動レバー
　（３３）、（３３ａ）の先端にとりつけた永久磁石（
２２）？（２２ａ）を前記電磁石（１）の磁場空間内の
電磁石（３１）の磁極の間に磁極を相対せしめである。

第４図の従来例はポンプが上下対称であるので下の方の
ポンプについて説明する。

駆動レバー（３３ａ）の中程に、丸椀形のダイヤフラム
（１７ａ）の中心部をとりっけ、ダイヤフラム（１７ａ
）の周縁部は、ポンプのケーシング（２１ａ）の上部外
側縁部に嵌挿して、ケーシング（２１ａ）内の隔壁（２
４ａ）との間にポンプ室（１８ａ）を形成し、隔壁（２
４ａ　）には吸入化（３５ａ）、吐出孔（３６ａ）にそ
れぞれ通ずる吸入弁（２５ａ）、吐出弁　（２６ａ）と
が配置される。

而して、電磁石（３１）に商用周波数の電源電流を流す
と、磁極間の空間に磁場が発生し、その磁場によって、
駆動レバー（３３ａ）の先端にとりつけた永久磁石（２
２ａ）が駆動されて振動する。

それにつれて駆動レバー（３３ａ）にとりつけたダイヤ
フラム（１７ａ）が振動して、ポンプ室（１８ａ）内の
空気を圧縮、膨張する。ダイヤフラム（１７ａ）の振動
につれて吸入弁（２５ａ）及び吐出弁（２６ａ）が動作
しで、空気が吸入孔（３５ａ）からポンプ室（１８ａ）
内に流入し、吐出孔（３６ａ）から吐出される。

ケーシング（２１）の内部構造は前記のケーシング（２
１ａ）の内部構造と同様である。

このような低圧小吐出量の電磁振動型エアーポンプの実
数例を５０ｃｍ水深の水圧下において毎分３リツトルの
吐出量を得るエアーポンプから求めると、永久磁石（２
２）、（２２ａ）の寸法重量は１８ｍｌ６Ｘ１３＋ｍ論
×５１１ＩＩ１１の体積で、重量的５．５ｇｒであり、
ダイヤフラム（１７）、（１７ａ）の外径は３６＋ＩＩ
ｍφ、振動支点（’１３）＝（１３ａ）から、駆動レバ
（３３）＝（３３ａ）を含み、永久磁石（２２）、（２
２ａ）の先端すなわち振動駆動部の全長＜ｉ＞は５８ｍ
ｍとなり、振動支点（１３）、（１３ａ）を含んだ振動
系の固有振動数ｒ０は５０〜００Ｈ２となり、電源周波
数と同調して、振動効率の良好なポンプとして作動する
。

〈発明が解決しようとする問題点〉以上述べたような実数値の電磁振動型ダイヤフラム式エ
アーポンプを、より高圧大風量化しようとすると、第４
図に示す従来例において先ずダイヤフラム（１７）、　
（１７ａ）の振動直径を大きくして、振動する振巾を大
きくとらねばならないので、ダイヤフラム（１７）、（
１７ａ）を駆動する駆動レバー（３３）　、（３３ａ　
）も艮くしなければならず、さらに、駆動力を増すため
に電磁石（３１）のコアの積１γを大きくして大形かつ
強力にすることはもとより、それに対応する永久磁石（
２２）、　（２２ａ）も体積を大きくして、磁力を増さ
ねばならないので、従って永久磁石（２２）、（２２ａ
）の重量も増大する。

今仮に、前記の従来の電磁振動型ダイヤ７ラムエアーボ
ンプの出力を水深１　、５　ｍの水圧下で３０１／　＋
ｎ　ｉ　ｎの空気を吐出するように大形化しようとする
と、ダイヤフラム（’７Ｌ（１７ａ）の直径は従来の２
．１５倍すなわち３６ａ＋ａ＋φＸ２，１５＝７７．５
ｍ＋＊　　必要になり振動軸（１３）、（１３ａ）、駆
動レバー（３３）、　（３３ａ）、永久磁石（２２）、
　（２２ａ）を含んだ振動系の長さび）は第［２］０ｍ
ｍ以上必要となる。

一方において、ポンプの出力は吐出圧力と吐出風量の積
に比例するので、駆動源である永久磁石は１５倍にも増
量する必要があり、前述の２倍以上の長さ（２）になる
振動レバー（３３Ｌ（３３ａ）の先端にとりつけた場合
者しく大きな振動モーメントとなる。即ち、このような
振動系の固有振動数はとなり、電源周波数から、低く外れ、でしまうので、共
振勢力を利用できず、効率が者しく低下し、ポンプ出力
は各部寸法を大きくとった割合には大きくならない。

このように、吐出能力を増大しようとして、各部の寸法
だけ大きくしても、種々の面で障害があって、目的を達
し得ながった。

本発明は電磁振動型でありながらこのような問題点を、
ダイヤフラムの形状、駆動ＰＩｉ構、保持構造に抜本的
改良を加えて解決し、大きな水圧下で、大吐出量を得る
エアーポンプである。

以上のような問題点を解決するのにっぎのような対策が
考えられる。（第１図参照）（１）振動系の長さ＜Ｉ＞
を艮くしないで、すなわち、固有振動数を低下させない
で、ダイヤフラム（７）、（７ａ）の形状寸法を縦方向
に長い長円形にして、ダイヤフラム面積を大にする。

（２）振動系のうち永久磁石（２）、（２ａ）の形状が
大きくなって、重量が増大して固有振動周波数が低下す
る影響を、振動系の弾力を抑制することによって相殺す
るために以下に記すような方策が考えられる。

（その１）第１図に示すように、振動系の振動支点部（
３０）、　（３０ａ）の断面形状を円形以外の矩形成い
は方形等にして、支点部（３０）、　（３０ａ　）の外
周を包んで支点支持片（１５）、（１５ａ）との間に介
在して、支点部（３０）、　（３０ａ）を保持するゴム
などの弾性体（４）、（４ａ）の変形による弾発力を利
用する。

（その２）第２図（ｕ）、（ｂ）に示すように、ダイヤ
フラム（７）、（７ａ）の中心部をダイヤフラム（７）
。

（７ａ）の外周部と略同形としたアルミ、硬質樹脂など
の剛体板のピストン板（９）、（９ａ）で挟持してダイ
ヤフラム（７）、（７ａ）の屈曲する面積を小さくして
、振巾を抑止して制限することによってダイヤフラム（
７）、（７ａ）の振動復元力を強くする。

（その３）第２図（ｂ）に示すように、ダイヤフラム（
７）、（７ａ）の外側縁をダイヤフラム（７）、（７ａ
）の内周長さより、大きい外周長を有するポンプケーシ
ング（５）、（５ａ）の外周縁に張力を保持したままで
嵌着する。そして、ダイヤフラム（７）、（７ａ）の外
側外縁に設けた環状突起（１９）の内周に・ダイヤフラ
ム（７）、（７ａ）の内径よりやや大きい外径を有する
硬質プラスチックなどの剛体のグイヤフラム拡張リング
（１１）を装着することにより、ダイヤフラム（７）、
（７ａ）の振動部を内外より張力を保持してケーシング
（５）、（５ａ）に張着して、ダイヤフラム（７Ｌ（７
ａ）の収縮力を高める。

く問題点を解決するための手段〉上記の目的を達成するための本発明の構成を、実施例に
対応する第１〜３図について説明すると、本発明は電磁
石（１）の磁極間の磁場空間内に、磁極に鰐って、相対
して位置する永久磁石片（２）、（２ａ）を先端に固着
した駆動レバー（３）。

（３ａ）にとりつけたダイヤフラム（７）、（７ａ）に
よって作動する電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプ
において、ポンプ室を構成する吸入用及び吐出弁を有す
るポンプ室のケーシングと、ダイヤフラム（７）、（７
ａ）の形状を長円形に成形し、該ダイヤフラム（７）、
（７ａ）の駆動部を固着した駆動レバー（３）、（３ａ
）の方向をダイヤフラム（７）、（７ａ）の短径方向に
一致せしめてとりつけ、駆動レバー　（３）、（３ａ）
の回動支点部＜３０　）　、　（３０ａ　）の断面形状
を矩形又は方形として、ゴムなどの緩衝材（４）。

（４ａ）で包持して、ダイヤフラム（７Ｌ（７ａ）の外
周形と略同形のピストン板（９）、（９ａ）によって、
ダイヤフラム（７）＋（７ａ）を挟持した構造のもので
ある。

く作用〉従来のダイヤフラムの直径（２ｒ）の円形を短径（ｒ）
長径（４「）の長円形として拡大すると仮定して、吐出
量を増加しようとすると、ダイヤフラムの面積は約２．
２７倍となるとともに、重量もそれに比例して増大する
ので、駆動力を増大するのに、永久磁石も大きくとらね
ばならないので、振動系の固有振動数は低下するが、本
発明の電磁振動型ダイヤフラムエアーポンプは前記のよ
うな構成によって振動系の固有振動数は、電源周波数の
範囲内に納まり、高能率で作動する。

即ち、本発明は前記した構成によってダイヤフラム（７
）、（７ａ）の形状を長円形として面積が大となっても
、短径は従来と同様であるので、短径方向に駆動レバー
＜３）、（３ａ）を配置することによって駆動レバー（
３）ｔ（３ａ）の長さは同じになる。

つぎに、ダイヤフラム（７）、（７ａ）を挟持した剛体
ピストン板（９）、（９ｇ）は、ダイヤフラム（７）。

（７ａ）の可動範囲（振ｒｉ　）を小さく制限するので
、大きな振動面積を保ちながらダイヤフラム（７）＋（
７ａ）が収縮する方向にカが働いてダイヤフラム（７）
、（７ａ）の固有振動数を上昇させる作用をする。

さらに、第１図のような長円形ダイヤフラム（７）＊（
７ａ）の内径よりやや大きい外径のポンプケーシング（
５）＝（５ｕ）の端縁にダイヤフラム（７）、（７ａ）
を装着すると、ダイヤフラム（７）ｌ（７ａ）は張力を
保持したまま張られるので、内応力的に収縮力を増して
、固有振動周波数を高めるように作用する。　　また、
長円形ダイヤフラム（７）、（７ａ）の振動部の周縁部
の両側方に突出しで連設した環状突起（１９）、　（２
０）の外方の環状突起（１９）の内側に硬質プラスチ・
ンクなどの剛体のダイヤフラム拡張リング（１１）を装
着すると、ケーシング（５）。

（５ａ）と、拡張リング（１１）の両者からダイヤフラ
ム（７）、（７ａ）は高い緊張度を保持したまま装着さ
れることになり、使用中長期に渉って弛緩することなく
、固有振動数の低下を防止する。そして、拡張リング（
１１）はつねに、ダイヤフラム（７）、（７ｕ）の内方
向に向かう収縮力によって強く圧迫されているので、曲
率半径の大きい部分では、米層変形を起こして、本来の
機能を果たさなくなるので、第３図に示すようにその部
分だけに全周の拡張力を平均化するリブ（１２）をリン
グ（１１）の内側に形成して来月を防止する。

また、永久磁石（２）、（２ａ）が大きくなり、重量が
増して振動エネルギーが増大する分は、つぎに述べる構
成により防ぐことができる。即ち、まず、振動レバー（
３）、（３ａ）の振動支点（３０）。

（３０ａ）の形状を断面円形から、例えば断面矩形にす
ることにより、振動部、α（３０）、　（３０ａ）に嵌
挿シタコムチューブ等の１＆衝用弾性体（４）、（４ａ
）にがかる内応力は、振動支点（３０）＝（３０ａ）の
扁平部ノ角ニヨって、圧縮変形されて、発生する弾発力
によって駆動レバー（３）、（３ａ）を元に戻そうとす
る復元力が働いて大きな形状の水久磁６（２）。

（２ａ）を先端にとりつけた駆動レバー（３）、（３Ｍ
＞であっても振動系の固有振動周波数を高めるように作
用する。

本発明は以上により、固有振動数ｆ。を周波数の範囲内
に保つことができ、効率のよいポンプとして作動し得る
。

以上本発明の代表的と思われる実施例について説明した
が、本発明は必ずしもこれらの実施例構造のみに限定さ
れるものではなく、本発明にいうｈ１重要性を備えかっ
、本発明にいう目的を達成し、以下にいう効果を有する
範囲内において適宜改変して実施することがでさるもの
である。

〈発明の効果〉本発明は、上記の構成であるから、ダイヤフラム（７）
、（７ａ）の形状が長円形状であるから円形よりも大な
る面積が得られて空気の吐出量が増加することができ、
駆動レバー（３）、（３ａ）は長さが同じであるととも
に回動支持部（３０）　、（３０ａ　）断面形状が矩形
または方形であるので、包持するゴムなどの緩衝材（４
）、（４ａ）に扁平部の角が押圧する内応力による弾発
力に上って振動振巾を小さく抑えて、ダイヤフラム（７
）＝（７ａ）の固有振動周波数を高くできる。さらに、
２枚のピストン板（９）、（９ａ）によってダイヤフラ
ム（７）、（７ａ）を挟持することにより、ダイヤフラ
ム（７）、（７ａ）の屈曲伸張中を小さく制限すること
によって、ダイヤフラム（７）、（７ａ）の収縮力を強
くすることができる。

また、ダイヤフラム拡張リング（１１）を装着すること
によって、ポンプケーシング（５）、（５ａ）の端縁と
協動して、ダイヤフラム（７）、（７ｇ）の緊張度を高
めて張ることにより、ダイヤフラム（７）。

（７ａ）の収縮力を高めることができる。

以上述べた構成により本発明の電磁振動型ダイヤ７ラム
式エアーポンプは、電源周波数の範囲内に振動系の固有
振動周波数があるのでポンプ能率が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部の拡大横断面図、ｆ５２図（、）
は本発明のダイヤフラムの平面図、第２図（ｂ）はダイ
ヤフラム装着説明のための要部の拡大縦断面図、第３図
は拡張リングのリブの説明図面、第４図は従来のダイヤ
７ラムエアーボンブの一部欠截横断面図である。図中（１）は電磁石、（２）、（２ａ）は永久磁石片、
（３）、（３ａ）は駆動レバー、（４）、（４ａ）は緩
衝材、（７）、（７ａ）はダイヤフラム、（９）、（９
ａ）はピストン板、（１３）、（１３ａ）は回動支点部
である。第１図第２図（ｂ）第　３　図第４Ｕ２Ｊ（自発）手続補正書昭和６之１年７月壺了日巳コ

Claims

【特許請求の範囲】［１］電磁石（１）の磁極間の磁場空間内に、磁極に跨
って、相対して位置する永久磁石片（２）、（２ａ）を
先端に固着した駆動レバー（３）、（３ａ）にとりつけ
たダイヤフラム（７）、（７ａ）によって作動する電磁
振動型ダイヤフラム式エアーポンプにおいて、ポンプ室
を構成する吸入弁及び吐出弁を有するポンプ室のケーシ
ング（５）、（５ａ）と、ダイヤフラム（７）、（７ａ
）とを長円形に成形し、該ダイヤフラム（７）、（７ａ
）の駆動部を固着した駆動レバー（３）、（３ａ）の方
向をダイヤフラム（７）、（７ａ）の短径方向に一致せ
しめてとりつけ、駆動レバー（３）、（３ａ）の回動支
点部（３０）、（３０ａ）の断面形状を矩形又は方形と
して、ゴムなどの緩衝材（４）、（４ａ）で包持して、
ダイヤフラム（７）、（７ａ）の外周と略同形としたピ
ストン板（９）、（９ａ）によって、ダイヤフラム（７
）、（７ａ）を挟持してなる電磁振動型ダイヤフラム式
エアーポンプ。［２］ダイヤフラム（７）、（７ａ）の外側外縁に設け
た環状突起（１９）内周にダイヤフラム拡張リング（１
１）を装着した特許請求の範囲第［１］項に記載の電磁
振動型ダイヤフラム式エアーポンプ。［３］ダイヤフラム拡張リング（１１）の内側に補強リ
ブ（１２）を設けた特許請求の範囲第［１］項または第
［２］項に記載の電磁振動型ダイヤフラム式エアーポン
プ。