KR101547520B1

KR101547520B1 - 전자식 다이어프램 펌프

Info

Publication number: KR101547520B1
Application number: KR1020130096481A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 나카지마
Original assignee: 후지쿠라 고무 코교 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-08-26
Also published as: CN103790810B; CN103790810A; JP6050088B2; JP2014088841A; KR20140055960A

Abstract

본 발명은 전자석과, 전자석의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자와, 진동자의 단부에 배치된 다이어프램과, 다이어프램의 둘레가장자리부를 협지하여 고정할 수 있는 다이어프램대 및 다이어프램 유지부와, 진동자를 덮는 진동자 커버를 가지는 전자식 다이어프램 펌프로 하고, 한 쌍의 다이어프램대와 한 쌍의 다이어프램에 의해 다이어프램보다 내측에 한 쌍의 내측 격실이 형성되고, 한 쌍의 내측 격실을 연통시키도록, 다이어프램대와는 별체의 진동자 커버가 부착되도록 구성한다.

Description

전자식 다이어프램 펌프{ELECTROMAGNETIC DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은 예를 들면 가정용 연료전지를 위한 전자식 다이어프램 펌프, LPG 등의 연료 가스 압송용의 전자식 다이어프램 펌프에 관한 것으로, 특히, 다이어프램의 파손 등에 의해 유체가 펌프 내부로 누출된 경우에 있어서, 이 누출된 유체가 전기가 흐르는 통전 부위에 진입할 수 없는 격리 구성을 구비하고, 이 격리 구성에 의한 격리 작용을 확실하게 발현시켜 누설에 기인하는 사고 등의 발생을 미연에 방지하는 동시에, 전자식 펌프의 성능 저하를 억제할 수 있는 전자식 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

종래부터, 도 6의 개략 평면 단면도에 나타내는 바와 같이, 전자석(500)에 의해 진동자(510)를 도면의 상하 방향으로 진동시켜 다이어프램(520)을 변위시키고, 반송 대상으로 되어 있는 유체를 흡입 및 토출(배출)시키는 전자식 다이어프램 펌프가 알려져 있다.

이러한 전자식 다이어프램 펌프에 있어서, 통상, 진동자(510)의 양단부에는 대향하는 한 쌍의 다이어프램(520)이 배치되어 있다. 또, 진동자(510)의 측면에는 한 쌍의 전자석(500)이 소정의 간격을 비운 상태에서 진동자(510)의 측면을 따라 배치되어 있다. 그리고, 전자석(500)의 전자석용의 코일에는 도시하지 않는 교류 전원이 접속되어 있고, 교류 전원의 주파수와 동일 횟수의 자극의 변화(극성 변화)가 발생하도록 되어 있다. 따라서, 교류 전원에 접속된 전자석(500)의 극성 변화에 따라, 진동자(510)는 교류 전원과 동일한 주파수로 왕복 운동하도록 구성되어 있다.

이러한 진동자(510)의 왕복 운동에 동기하여 진동자(510)의 양단부에 배치된 다이어프램(520)은 그 다이어프램의 중앙부를 중심으로 하여 진동자(510)의 스트로크와 동일한 변위량으로 변형한다. 이것에 의해, 다이어프램실(530)의 용량의 변화가 발생하고, 역지 밸브인 흡입 밸브(535) 및 토출 밸브(536)를 통하여 유체의 흡입 및 토출의 조작, 즉 펌프 조작이 행해진다.

이러한 전자식 다이어프램 펌프에 있어서, 수송 대상이 가연성 가스인 경우에는, 예를 들면, 전기가 흐르는 부위를 가지는 전자석(500) 등으로부터 당해 가연성 가스를 완전히 셧아웃할 필요가 있다. 그 때문에, 도 6에 나타내는 예에서는, 전자석(500)과 진동자(510)를 격리하기 위해서, 진동자(510)를 둘러싸는 칸막이 통형상부(550)를 다이캐스트 부품으로서 만들고, 만에 하나 다이어프램(520) 등의 파손에 의해, 가연성 가스가 펌프 내부로 누출된 경우에도 누설된 가연성 가스가 진동자(510)를 둘러싸는 칸막이 통형상부(550)의 내부(550a)로부터 교류 전원이 접속되어 있는 전자석(500)측으로 유입되지 않는 구조가 채택되어 있다.

그러나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 진동자(510)를 둘러싸는 칸막이 통형상부(550)와 펌프 바디를 일체적으로 알루미늄 다이캐스트로 제조하는 경우, 칸막이 통형상부(550)의 중공 내부를 성형하기 위해서, 한 쌍의 이너 코어 부 재(도시하지 않음)를 장착할 필요가 있다. 그리고, 당해 한 쌍의 이너 코어 부재(도시하지 않음)에는 성형 후의 뽑기용 테이퍼(600)를 설치하면서, 또한, 양측으로부터 대향 배치되는 한 쌍의 이너 코어 부재(도시하지 않음)를, 도면의 라인(G)의 개소에서 맞대는 구조로 할 필요가 있다.

또한, 칸막이 통형상부(550)의 외측에 전자석(500)을 배치하기 위한 스페이스를 형성하기 위해서 당해 부분에 배치되는 코어 부재(도시하지 않음)에도, 칸막이 통형상부(550)의 외부 라인(H)의 도면의 지면 안쪽영역 방향을 따른 뽑기용 테이퍼가 필요하게 된다.

이렇게 칸막이 통형상부(550)의 내면에 뽑기용 테이퍼(600)를 설치하는 것, 및 칸막이 통형상부(550)의 외부 라인(H)의 지면 안쪽영역 방향을 따라 뽑기용 테이퍼를 설치하는 것에 의해, 칸막이 통형상부(550)는 대향 배치되는 전자석(500)의 면과 마주보는 면의 두께 분포가 일정하지 않고, 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 존재함과 아울러, 라인(H)에 대해서는 지면 안쪽영역 방향으로 경사가 발생하게 된다. 이러한 이유에 의해, 전자석(500)과의 간극을 좁게 할 수 없으므로, 전자석간 갭이 넓어지는 것에 의한 성능 저하, 즉, 전자석(500)으로부터 진동자(510)에 가해지는 힘을 크게 할 수 없다는 문제가 생긴다. 또, 뽑기용 테이퍼(600)에 의한 두께 분포가 일정하지 않은 개소에 있어서, 가능한 한 얇게 대응하고자 한 경우에, 기포 등의 발생에 기인하는 소위 주물의 블로홀이 발생하고 있는 경우에는, 칸막이 통형상부(550)의 벽부에 연통 구멍이 부분적으로 발생하는 경우가 있어, 가연성 가스가 전자석(500)측으로 유입해버릴 우려가 있다.

또, 칸막이 통형상부(550)의 성형시에, 내부의 맞댐면(라인(G)의 개소)에 버가 발생한 경우에는, 그 후의 버 제거 조작에 엄청난 공수(工數))가 필요하게 된다.

본원의 과제와는 상이하지만, 본원과 유사한 구성을 가진다고 생각되는 선행기술로서 JP 특허공개 2006-169988 공보가 있다.

인용된 JP 특허공개 2006-169988 공보에서의 발명은, 전자석의 권취 코일부에 전류를 흘림으로써 발생한 열이 진동자를 통하여 또는 직접 다이어프램에 전달되어 다이어프램이 뜨거워지고, 다이어프램이 고온에 노출되어 열 열화에 의해 장수명화를 도모할 수 없다는 문제를 해결하기 위해서 제안된 것이다. 이 발명은 케이스(20)의 내부에 가동자(30) 및 다이어프램(40)을 배치하고, 케이스(20)의 외부에 전자석부(50)를 배치하는 구성을 채택하고 있다. 이 때문에, 케이스(20)의 가동자 수납부(21)가 격벽이 되어, 전자석부(50)에서 발생하는 열 에너지를 차단하고, 다이어프램(40)이 뜨거워져서 열화하는 것을 방지할 수 있으며, 다이어프램(40)의 장수명화를 도모할 수 있는 것으로 되어 있다.

이러한 가동자 수납부(21)를 구비하는 케이스(20)는 비도전성 플라스틱 등 비도전성 부재로 구성되어 있고, 이 경우에도 역시 성형의 형편상, 상기한 뽑기용 테이퍼가 필요하게 되고, 대향 배치되는 전자석의 면과 마주보는 면의 두께 분포가 일정하지 않고, 반드시 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 존재하게 된다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이 전자석간 갭이 넓어지는 것에 의한 펌프 성능의 저하, 칸막이 통형상부의 내부에 맞댐면으로부터의 버 발생 등의 문제는 해소되어 있지 않다. 또한, 상기한 괄호 내의 숫자는 특허문헌 1에서 사용되고 있는 도면에 붙여진 숫자이다.

JP 특허공개 2006-169988 공보

이러한 실상하에서 본 발명은 창안된 것이며, 그 목적은, 예를 들면, 다이어프램의 파손 등에 의해 유체가 펌프 내부로 누출된 경우에 있어서, 누출된 유체가 전기가 흐르는 통전 부위에 진입할 수 없는 격리 구성을 구비하고, 이 격리 구성에 의한 격리 작용을 확실하게 발현시켜 누설에 기인하는 사고 등의 발생을 미연에 방지하는 동시에, 전자식 펌프의 성능 저하를 억제할 수 있는 전자식 다이어프램 펌프를 제공하는 것에 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프는, 전자석과, 전자석의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자와, 진동자의 단부에 배치되는 다이어프램과, 다이어프램의 둘레가장자리부를 협지하여 고정할 수 있는 다이어프램대 및 다이어프램 유지부와, 상기 진동자를 덮는 진동자 커버를 가지고, 한 쌍의 상기 다이어프램대와 한 쌍의 상기 다이어프램에 의해, 다이어프램보다 내측에 한 쌍의 내측 격실이 형성되고, 당해 한 쌍의 내측 격실을 연통시키도록, 상기 다이어프램대와는 별체의 진동자 커버가 부착되어 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 진동자 커버의 양단부는 각각 대향하는 한 쌍의 다이어프램대에, 접합 개소에 있어서의 기밀성을 유지하도록 고착되어 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 다이어프램대는 다이어프램의 둘레가장자리부를 협지하는 작용을 하는 협지 기부와, 진동자의 단부 부분을 통과시키는 개구부와, 당해 개구부의 외주부에 형성되고, 상기 진동자 커버의 단부를 진동자 커버 패킹과 함께 수납하는 수납부를 가지도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 수납부는 상기 개구부의 외주부에 형성된 진동자 커버 패킹을 탑재하는 패킹 탑재면과, 당해 패킹 탑재면의 외주부에 돌출되고, 진동자 커버의 단부를 삽입시킬 때의 가이드·끼움장착 부재가 되는 리브체를 가지도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 진동자 커버는, 길이방향에 대하여 수직 단면에서 본 경우, 전자석과 대향하도록 배치되는 한 쌍의 측면판부와 이들 측면판부를 연결하는 연결판부를 구비하는 일련의 구조체이며, 측면판부는 균일한 두께를 가지도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 진동자 커버는 인발 가공에 의해 형성된 비자성 재료로 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 진동자 커버는 압출 가공에 의해 형성된 비자성 재료로 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 비자성 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 진동자 커버의 단부를 삽입시킬 때의 가이드·끼움장착 부재가 되는 리브체는 폐루프의 볼록부의 일부를 절결한 절결부를 구비하고, 상기 진동자 커버 패킹은 폐루프의 시일부와, 당해 시일부로부터 바깥쪽으로 돌출하는 돌기부를 구비하고, 이 진동자 커버 패킹의 돌기부가 상기 리브체의 절결부 내에 끼움장착되도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 다이어프램의 외측에 배치된 다이어프램 유지부는 밸브를 구비하는 밸브 케이스 본체로서 기능을 가지고, 흡입 밸브 및 토출 밸브를 가지도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 흡입 밸브 및 토출 밸브는 각각 얇은 원형상의 밸브 우산부와, 이 밸브 우산부의 중앙부로부터 돌출하는 밸브 고정축을 구비하여 이루어지도록 구성된다.

또, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 바람직한 태양으로서, 상기 밸브 케이스 본체는 밸브 부착 구멍부, 및 흡입 또는 토출을 위한 연통 구멍이 형성된 격벽을 구비하고, 상기 밸브 고정축이 밸브 부착 구멍부에 삽입장착되고, 상기 얇은 원형상의 밸브 본체가 연통 구멍의 통기의 개폐 밸브 기능을 하여 이루어지도록 구성된다.

상기 서술한 바와 같은 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프는, 예를 들면, 다이어프램의 파손 등에 의해 유체가 펌프 내부로 누출된 경우에도, 누출된 유체가 전기가 흐르는 통전 부위에 진입할 수 없는 격리 구성이 형성되어 있으므로, 이 격리 구성에 의한 격리 작용이 확실하게 발현되어, 누설에 기인하는 사고 등의 발생을 미연에 막을 수 있다. 또한, 별체의 진동자 커버의 두께를 균일하게 할 수 있으므로, 전자식 펌프의 성능 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프를 각각의 주요 파트로 분해한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 주요 부분의 필요 개소를 단면으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 II-II선 화살표에서 본 단면으로 나타낸 정면도이며, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 주요 부분의 필요 개소를 나타낸 도면이다.
도 4A는 다이어프램대와 진동자 커버의 접합 부위 근방을 나타낸 단면도로서, 도 4C에 있어서의 A-A선 화살표에서 본 평면도(단면도)이다. 도 4B는 다이어프램대와 진동자 커버의 접합 부위 근방을 나타낸 단면도로서, 도 4C에 있어서의 B-B선 화살표에서 본 평면도(단면도)이다. 도 4C는 도 4A 및 도 4B에 있어서의 절단 위치(단면의 위치)를 설명하기 위한 도면이며, 도 3에 상당하는 단면도이다.
도 5는 다이어프램대와 진동자 커버가 진동자 커버 패킹을 통하여 조립되는 상황을 설명하기 위한 개략 사시도이다.
도 6은 종래의 전자식 다이어프램 펌프의 구조의 일례를 나타내는 평면 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명은 이하에 설명하는 형태에 한정되지 않고, 기술사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서 각종 변형을 행하여 실시하는 것이 가능하다. 또, 첨부하는 도면에 있어서는, 설명을 위해서 상하, 좌우의 축척을 과장하여 도시하는 경우가 있으며, 실제의 것과는 축척이 상이한 경우가 있다.

도 1은 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프를 각각의 주요 파트로 분해한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 주요 부분의 필요 개소를 단면으로 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 주요 부분의 필요 개소를 도 2의 II-II선 화살표에서 본 단면으로 나타낸 정면도이며, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프의 주요 부분의 필요 개소를 나타낸 도면이다.

또, 도 4A는 다이어프램대와 진동자 커버의 접합 부위 근방을 나타낸 단면도로서 도 4C에 있어서의 A-A선 화살표에서 본 평면도(단면도)이며, 도 4B는 다이어프램대와 진동자 커버의 접합 부위 근방을 나타낸 단면도로서 도 4C에 있어서의 B-B선 화살표에서 본 평면도(단면도)이다. 또, 도 4C는 도 4A 및 도 4B에 있어서의 절단 위치를 설명하기 위한 도면이며, 도 3에 상당하는 단면도이다. 도 5는 다이어프램대와 진동자 커버가 진동자 커버 패킹을 통하여 조립되는 상황을 설명하기 위한 개략 사시도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프(1)는 본체 프레임(10) 내에 배치된 한 쌍의 전자석(20)과, 이 한 쌍의 전자석(20)의 대향면의 사이에 개재된 진동자(30)와, 이 진동자(30)의 양단부에 배치된 한 쌍의 다이어프램(40)과, 다이어프램(40)의 (외주)둘레가장자리를 협지하여 고정할 수 있는 다이어프램대(50) 및 다이어프램 유지부(60)를 가지고 구성되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 진동자(30)를 일정한 간극을 비우고 덮는 대략 통형상의 진동자 커버(100)를 가지고 있다. 즉, 한 쌍의 상기 다이어프램대(50)와 한 쌍의 상기 다이어프램(40)에 의해, 당해 다이어프램(40)의 위치보다 내측의 위치에 한 쌍의 내측 격실(165)(도 2 참조)이 대향하도록 형성되고, 당해 한 쌍의 내측 격실(165)을 연통시키도록, 진동자 커버(100)가 부착되어 있다.

이러한 진동자 커버(100)는 다이어프램대(50)와 일체적으로 형성되어 있는 것이 아니라, 별도 부재로서 별체로 구성되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 본체 프레임(10)은 도시하는 본 실시형태에 한정되는 것은 아니지만, 본 실시형태에서는 전자석(20) 등을 상부로부터 삽입하기 위한 상부 개구부(13)와, 진동자(30) 등을 삽입할 수 있고 또한 다이어프램대(50) 및 다이어프램 유지부(60)를 내측에 장착할 수 있는 1쌍의 측면 개구부(15)를 가지고 있다. 또, 본체 프레임(10)의 내부에는 펌프가 운반하는 유동 대상인 유체를 흡입하는 인풋 연결구(18)에 연통하고 있는 연통로(도시하지 않음) 및 유체를 토출하는 아웃풋 연결구(19)에 연통하는 연통로(도시하지 않음)가 각각 별도의 형태로 형성되어 있다.

본 발명의 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 전자식 다이어프램 펌프(1)는 예를 들면 본체 프레임(10)의 내측에 배치된 한 쌍의 전자석(20)의 극성 변화에 따라, 전자석(20)의 대향하는 방향에 대하여 진동자(30)가 대략 직각 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구성되어 있다. 진동자(30)는 예를 들면 그 양단부에 연결용 샤프트(31)(도 1, 도 2 참조)가 고정 배치되어 있고, 상기 서술한 바와 같이 진동자(30)의 양단부에는 대향하는 한 쌍의 다이어프램(40)이 배치·고정되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 다이어프램(40)의 대략 중앙부에는 다이어프램(40)을 협지하도록 제1 센터 플레이트(71)와 제2 센터 플레이트(75)가 고정되어 있고, 이들 결합된 센터 플레이트(71, 75)에 실질적으로 진동자(30)(연결용 샤프트(31, 31))가 고정된다.

상기 서술한 바와 같이 다이어프램(40)의 둘레가장자리부는 다이어프램대(50) 및 다이어프램 유지부(60)에 의해 협지되어 고정된다. 또한, 다이어프램대(50) 및 다이어프램 유지부(60)는 본체 프레임(10)의 측면 개구부(15) 내에 장착되어 고정되어 있다. 도 2에 나타내는 실시형태에 있어서 그 구성을 보다 구체적으로 하면, 다이어프램(40)은 예를 들면 그 둘레가장자리부에 있어서, 내측으로 돌출된 링형상의 비드부(45)를 구비하고, 다이어프램대(50)는 다이어프램(40)의 내측에 위치하도록 배치되어 있다. 또, 다이어프램 유지부(60)는 다이어프램(40)의 외측에 위치하도록 배치되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 다이어프램(40)의 외측에 위치하는 다이어프램 유지부(60)는 밸브를 구비하는 밸브 케이스 본체로서의 기능을 가지는 동시에, 다이어프램(40)의 둘레가장자리부를 다이어프램대(50)에 누르도록 하여 케이싱 패킹(80) 및 케이싱 커버(85)와 함께 본체 프레임(10)의 측면에 고착되어 있다.

이와 같이 밸브 케이스 본체로서의 기능을 가지는 다이어프램 유지부(60)에는 흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)가 각각 각 소정의 기능(흡입 및 토출)을 하도록 소정의 방향으로 부착되어 있다. 이것에 대해서는 나중에 상세히 서술한다.

도 2 및 도 3을 참조하면서, 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프(1)의 기본적 구조에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 대향하여 배치되는 전자석(20)의 일방 또는 쌍방은, 예를 들면, E형의 전자석 코어(22)와, 이 코어(22)에 전자석용의 코일(23)이 감긴 전자석 보빈(24)을 가지고 구성된다. 전자석(20)의 전자석용의 코일(23)에는 교류 전원에 접속되는 리드선(25)(도 1 참조)이 접속되어 있고, 교류 전원의 주파수와 동일 횟수의 자극의 변화(극성 변화)가 발생되도록 되어 있다.

상기 서술한 바와 같이 한 쌍의 전자석(20)의 대향면의 간극에는 전자석(20)의 극성 변화에 따라 왕복 운동하는 진동자(30)가 전자석(20)과 접촉하지 않도록 장입되어 있다. 진동자(30)는 본 실시형태의 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이 플레이트 본체부(35)와, 그 양단에 형성되는 연결용 샤프트(31)를 가지고, 플레이트 본체부(35)에는 도시하지 않지만, 예를 들면 사각형상의 극성이 상이한 영구자석이 부착되어 있다.

<본 발명에 있어서의 주요부 구조의 설명>

본 발명에 있어서는, 상기한 바와 같이 진동자(30)를 일정한 간극을 비우고 덮도록 진동자 커버(100)가 설치되어 있다. 진동자 커버(100)의 길이방향에 대한 수직 단면의 형상은 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같은 장방형의 각이 둥글게 된 변형 장방형 링형상을 이루고 있지만, 이 형상에 한정되지 않고, 진동자의 단면 형상이나 양 사이드에 배치되는 전자석의 형태 등에 따라 적당히 선정할 수 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 진동자 커버(100)는 다이어프램대(50)와는 별체의 부재로 구성되어 있다. 본 발명에 있어서, 별체는 진동자 커버(100)와 다이어프램대(50)가 동일한 재질로 구성되어 있는지 여부로 판단되는 것이 아니라, 쌍방의 부재가 미리 분리되어 있었는지 여부로 판단된다. 일체 성형품은 별체의 구성이 아니다.

상기 서술한 바와 같이, 한 쌍의 다이어프램대(50)와 한 쌍의 다이어프램(40)에 의해 다이어프램(40)의 위치보다 내측의 위치에 한 쌍의 내측 격실(165)이 형성되고, 당해 한 쌍의 내측 격실(165)을 연통시키도록, 본 발명에 있어서의 진동자 커버(100)가 부착되어 있다(도 2 참조). 진동자 커버(100)의 양단부는 각각 대향하는 한 쌍의 다이어프램대(50)에 접합 개소에서의 기밀성을 유지하도록, 예를 들면, 진동자 커버 패킹(155)을 통하여 다이어프램대(50)와 고착되어 있다.

이와 같이 진동자 커버(100)와 접합되는 다이어프램대(50)는 다이어프램(40)의 둘레가장자리부를 협지하는 작용을 하는 협지 기부(51)와, 진동자(30)의 단부 부분을 통과시키는 개구부(53)와, 이 개구부(53)의 외주부에 형성되고, 진동자 커버(100)의 단부를 진동자 커버 패킹(155)과 함께 수납하는 수납부를 가진다.

이러한 수납부는 도 2나 도 5에 나타내는 바와 같이 개구부(53)의 외주부에 형성된 진동자 커버 패킹을 탑재하는 패킹 탑재면(53a)과, 이 패킹 탑재면(53a)의 외주부에 돌출되고, 진동자 커버(100)의 단부를 삽입시킬 때의 가이드·끼움장착 부재가 되는 리브체(55a)를 가지고 구성된다. 리브체(55a)는 폐루프의 연속된 볼록부로 구성해도 되지만, 본 발명에서는 적합한 실시형태로서, 폐루프의 볼록부의 일부를 절결한 절결부(55b)를 구비하도록 구성되어 있다. 이러한 리브체(55a)의 구조에 대응하도록 진동자 커버 패킹(155)이 형성된다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 실질적으로 리브체(55a)의 내측에 장착되고, 또한 패킹 탑재면(53a) 위에 탑재되는 진동자 커버 패킹(155)은 리브체(55a)의 내측에 수납되는 폐루프의 시일부(155a)와, 이 시일부(155a)의 대략 중앙부의 위치에 있어서 바깥쪽으로 돌출하도록 형성된 돌기부(155b)를 구비하고 있다. 그리고, 이 돌기부(155b)가 리브체(55a)의 틈으로 되어 있는 절결부(55b) 내에 끼움장착되도록 구성되어 있다.

본 발명의 실시형태는 이러한 특수한 절결부(55b)나 돌기부(155b)의 형태를 가지므로, 도 4C에 있어서의 A-A선과 B-B선의 2개소의 절결 위치에 있어서의 단면을 도 4A와 도 4B의 평면도로서 나타내고 있다. 도 4A에 있어서는, 리브체(55a)가 존재하지 않는 절결부(55b)의 개소에 있어서의 단면도이므로, 진동자 커버 패킹(155)을 통하여 진동자 커버(100)의 단부가 다이어프램대(50)와 맞닿는 위치에 있어서, 사선으로 그려진 단면으로서의 리브체(55a)는 존재하지 않는다. 또, 도 4A의 위치에 있어서의 진동자 커버 패킹(155)은 돌기부(155b)가 존재하고 있는 개소이므로, 도시하는 바와 같이 당해 패킹의 단면 폭은 넓은 폭으로 되어 있다(도 4B와의 비교에서). 한편, 도 4B는 리브체(55a)가 존재하고 있는 개소(절결부(55b)가 존재하지 않는 위치)에서의 단면도이므로, 사선으로 그려진 단면으로서의 리브체(55a)가 존재하고 있다. 또, 이 위치에 있어서의 진동자 커버 패킹(155)은 돌기부(155b)가 존재하고 있지 않기 때문에, 도시하는 바와 같이 당해 패킹의 단면 폭은 통상 폭인 좁은 폭으로 되어 있다(도 4A와의 비교에서).

또, 본 발명에 있어서의 진동자 커버(100)는 특히 전자석과 대향하는 측의 면에 있어서, 두께의 균일성과 평탄성이 우수하게 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 진동자 커버(100)는 도 3이나 도 5에 나타내는 바와 같이, 길이방향에 대하여 수직 단면에서 본 경우, 전자석과 대향하도록 배치되는 한 쌍의 측면판부(101)와 이들 측면판부(101)를 연결하는 연결판부(102)를 구비하는 일련의 구조체(대략 통형상체)이며, 측면판부(101)는 균일한 두께를 가지고 구성된다. 본 발명에서 말하는 균일한 두께는 종래의 의도한 뽑기용 테이퍼(뽑기용 구배)의 존재를 인식할 수 없을 정도의 균일한 레벨을 말한다.

이러한 두께의 정밀도를 구비함으로써, 균일한 얇은 측면판부(101)를 형성할 수 있고, 전자식 펌프의 성능 저하를 방지하는 것이 가능하게 된다.

상기와 같은 균일한 두께를 가지는 통형상의 진동자 커버(100)는 인발 가공에 의해 형성할 수 있다. 인발 가공은 소재를 가열하지 않고 실온에서 소재를 다이스의 좁은 구멍에 통과시켜 인발함으로써 가공하는 방법이다. 인발하는 소재는 일반적으로 압출재가 많이 사용되는데, 반드시 압출재를 초기의 베이스로 할 필요는 없다.

또, 인발 가공 대신에 압출 가공으로 진동자 커버(100)를 형성하도록 해도 된다. 압출 가공은 알루미늄이나 알루미늄 합금을 예를 들면 400~500℃의 열간에서 압출하는 방법이다. 일반적으로는 원기둥의 금속 덩어리(빌릿)가 압출기를 사용하여 강한 압력을 가하여 각종 형상을 가지는 다이스 구멍으로부터 압출되어, 가늘고 긴 압출재가 형성된다.

또한, 진동자 커버(100)는 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 비자성 재료로 구성된다. 또한, 전자식 다이어프램 펌프의 구성에 대한 설명을 덧붙인다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본체 프레임(10)의 측면 개구부(15)(도 1 참조) 중에 고착되는 다이어프램 유지부(60)의 오목부와, 케이싱 패킹(80)을 통하여 형성되는 케이싱 커버(85)에 의해, 구획된 흡기실(150)이 형성된다. 이 흡기실(150)은 도시하지 않는 연통로를 경유하여 인풋 연결구(18)에 연통되고 있다. 대략 동일한 수법으로 도 2에 나타내는 바와 같이 본체 프레임(10)의 측면 개구부(15)(도 1 참조)에 고착되는 다이어프램 유지부(60)와, 케이싱 패킹(80)을 통하여 형성되는 케이싱 커버(85)에 의해, 구획된 토출실(170)이 형성된다. 이 토출실(170)은 도시하지 않는 연통로를 경유하여 아웃풋 연결구(19)에 연통되고 있다. 또한, 흡기실(150)과 토출실(170)은 격벽(69)에 의해 구획되어 있다.

흡기실(150)을 구획하는 다이어프램 유지부(60)의 칸막이벽(61)에는 도시하는 바와 같이 흡입 밸브(120)가 내측으로부터 장착되어 있다. 흡입 밸브(120)는 시일 밸브로서 기능하는 얇은 원형상의 밸브 우산부(121)와, 이 밸브 우산부(121)의 중앙부로부터 돌출되는 밸브 고정축(125)을 구비하여 구성된다. 밸브 고정축(125)은 칸막이벽(61)에 형성된 고정 구멍에 장착·고정된다(도 2). 도시하지 않지만, 밸브 고정축(125)의 선단부에는 통상 고정 후의 빠짐 방지를 위한 돌기형상의 걸음부를 형성해두는 것이 바람직하다. 또한, 밸브 우산부(121)의 밸브 고정축(125)이 위치하는 측의 평면이 소위 (밸브)시일 평면을 구성한다.

이러한 흡입 밸브(120)의 밸브 작용에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이 칸막이벽(61)에 형성된 밸브 통기 구멍(62)을 통과시켜, 인풋 연결구(18)로부터 유입되는 유체가 다이어프램실(160)에 흡입된다. 다이어프램실(160)은 실질적으로 다이어프램(40)과, 다이어프램 유지부(60)의 내부의 면(특히 칸막이벽(61))에 의해 구획되어 있다. 그리고, 다이어프램실(160)에 흡입된 유체는 다이어프램 유지부(60)의 칸막이벽(61)에 외측으로부터 장착된 토출 밸브(130)의 밸브 작용에 의해, 칸막이벽(61)에 형성된 밸브 통기 구멍(63)을 통과시켜, 토출실(170)에 들어가고, 도시하지 않는 연통로를 경유하여 아웃풋 연결구(19)로부터 토출되도록 되어 있다.

토출 밸브(130)의 형태 그 자체는 상기 서술한 흡입 밸브(120)와 기본적으로 동일하며, 그 구성은 도 2에 나타내는 바와 같이, 시일 밸브로서 기능하는 얇은 원형상의 밸브 우산부(131)와, 이 밸브 우산부(131)의 중앙부로부터 돌출되는 밸브 고정축(135)을 구비하여 구성된다. 밸브 고정축(135)은 칸막이벽(61)에 형성된 고정 구멍에 장착·고정된다(도 2). 밸브 고정축(135)의 선단부에는 통상 고정 후의 빠짐 방지를 위한 돌기형상의 걸음부를 형성해두는 것이 바람직하다. 또한, 밸브 우산부(131)의 밸브 고정축(135)이 위치하는 측의 평면이 소위 (밸브)시일 평면을 구성한다.

흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)의 밸브 작용에 대해서 더욱 설명한다. 교류 전원에 접속된 전자석(20)의 극성 변화에 따라 진동자(30)는 교류 전원과 동일한 주파수로 도 2에 나타내는 화살표(α) 및 화살표(β) 방향으로 왕복 운동한다. 이 진동자(30)의 움직임에 동기하여 진동자(30)의 양단부에 배치된 다이어프램(40)은 그 다이어프램(40)의 중앙부를 중심으로 하여 진동자(30)의 스트로크와 동일한 변위량으로 변형한다. 이것에 의해, 다이어프램실(160)의 용량의 변화가 발생하고, 도 2의 (β)방향측의 다이어프램실(160)에 주목하면, 다이어프램(40)이 화살표(α) 방향으로 변형한 경우, 다이어프램실(160)은 팽창하여 부압이 되고, 흡입 밸브(120)는 열려, 유체가 다이어프램실(160) 내에 흡입된다. 반대로, 다이어프램(40)이 화살표(β) 방향으로 변형한 경우, (β)방향측의 다이어프램실(160)은 압축되어 정압이 되고, 토출 밸브(130)는 열려, 유체가 다이어프램실(160) 내로부터 토출실(170)에 토출된다. 이들 동작이 교대로 연속적으로 행해지고, 유체가 연속적으로 토출된다.

또, 본 발명에 있어서는, 만에 하나 다이어프램(40) 등의 파손에 의해, 유체(예를 들면, 가연성 가스)가 펌프 내부의 내측 격실(165)(도 2 참조)로 유입되어와도, 한 쌍의 내측 격실(165)은 진동자 커버(100)에 의해 기밀성을 유지한 채 연통되어 있으므로, 전원이 접속되어 있는 전자석측으로 유체가 유입될 수는 없다.

또한, 본 발명에서 사용되는 흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)의 구체적 형태, 예를 들면, 밸브 우산부(121(131))의 외경의 크기나 두께 등은, 전자식 다이어프램 펌프의 사양에 따라서 적당히 설정하도록 하면 된다. 또, 사용하는 흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)의 수에 대해서도 마찬가지이다. 흡입 밸브(120) 및 토출 밸브(130)를 구성하는 고무 재질에 특별히 제한은 없다. 예를 들면, EPDM이나 실리콘 고무를 적합한 예로서 들 수 있다.

또, 다이어프램(40)을 구성하는 고무 재질에 특별히 제한은 없지만, 내열성이나 내식성이 우수하고, 가요성도 우수한 불소 고무, NBR을 적합예로서 들 수 있다.

또한, 보충 설명이지만, 도 1에 있어서, 부호 201은 프레임 패킹, 부호 202는 프레임 커버, 부호 211은 탱크 패킹, 부호 212는 탱크 커버, 부호 220은 방진 고무, 부호 230은 브래킷, 부호 241, 245는 다이어프램 보호 시트를 나타낸다.

상기 서술한 본 발명의 전자식 다이어프램 펌프는 한 쌍의 상기 다이어프램대와 한 쌍의 다이어프램에 의해, 다이어프램보다 내측에 한 쌍의 내측 격실이 형성되고, 한 쌍의 내측 격실을 연통시키도록, 상기 다이어프램대와는 별체의 진동자 커버가 부착되도록 구성되어 있으므로, 예를 들면, 다이어프램의 파손 등에 의해 유체가 펌프 내부로 누출된 경우에 있어서, 누출된 유체가 전기가 흐르는 통전 부위에 진입할 수 없는 격리 구성이 형성되어 있고, 이 격리 구성에 의한 격리 작용을 확실하게 발현시켜 누설에 기인하는 사고 등의 발생을 미연에 막을 수 있다. 또한, 별체의 진동자 커버의 두께를 균일하게 할 수 있으므로, 전자식 펌프의 성능 저하를 억제할 수 있다.

본 발명은 가정용 연료전지를 위한 전자식 다이어프램 펌프, 유체로서 LPG 등의 연료 가스나 공기를 압송하기 위한 전자식 다이어프램 펌프 등, 유체 수송에 관한 장치 기술의 분야에 이용할 수 있다.

Claims

전자석과, 전자석의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자와, 진동자의 단부에 배치되는 다이어프램과, 다이어프램의 둘레가장자리부를 협지하여 고정할 수 있는 다이어프램대 및 다이어프램 유지부와, 상기 진동자를 덮는 진동자 커버를 가지고, 한 쌍의 상기 다이어프램대와 한 쌍의 상기 다이어프램에 의해, 다이어프램보다 내측에 한 쌍의 내측 격실이 형성되고, 당해 한 쌍의 내측 격실을 연통시키도록, 상기 다이어프램대와는 별체의 진동자 커버가 부착되고,
상기 다이어프램대는 다이어프램의 둘레가장자리부를 협지하는 작용을 하는 협지 기부와, 진동자의 단부 부분을 통과시키는 개구부와, 당해 개구부의 외주부에 형성되고, 상기 진동자 커버의 단부를 진동자 커버 패킹과 함께 수납하는 수납부를 가지는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 진동자 커버의 양단부는 각각 대향하는 한 쌍의 다이어프램대에 접합 개소에 있어서의 기밀성을 유지하도록 고착되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 수납부는 상기 개구부의 외주부에 형성된 진동자 커버 패킹을 탑재하는 패킹 탑재면과, 당해 패킹 탑재면의 외주부에 돌출되고, 진동자 커버의 단부를 삽입시킬 때의 가이드·끼움장착 부재가 되는 리브체를 가지고 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 진동자 커버는, 길이방향에 대하여 수직 단면에서 본 경우, 전자석과 대향하도록 배치되는 한 쌍의 측면판부와 이들 측면판부를 연결하는 연결판부를 구비하는 일련의 구조체이며, 측면판부는 균일한 두께를 가지고 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 진동자 커버는 인발 가공에 의해 형성된 비자성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 진동자 커버는 압출 가공에 의해 형성된 비자성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 비자성 재료가 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 3 항에 있어서, 상기 진동자 커버의 단부를 삽입시킬 때의 가이드·끼움장착 부재가 되는 리브체는 폐루프의 볼록부의 일부를 절결한 절결부를 구비하고,
상기 진동자 커버 패킹은 폐루프의 시일부와, 당해 시일부로부터 바깥쪽으로 돌출하는 돌기부를 구비하고, 이 진동자 커버 패킹의 돌기부가 상기 리브체의 절결부 내에 끼움장착되는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 다이어프램의 외측에 배치된 다이어프램 유지부는 밸브를 구비하는 밸브 케이스 본체로서 기능을 가지고, 흡입 밸브 및 토출 밸브를 가지는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 9 항에 있어서, 흡입 밸브 및 토출 밸브는 각각 얇은 원형상의 밸브 우산부와, 이 밸브 우산부의 중앙부로부터 돌출하는 밸브 고정축을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
제 10 항에 있어서, 상기 밸브 케이스 본체는 밸브 부착 구멍부, 및 흡입 또는 토출을 위한 연통 구멍이 형성된 격벽을 구비하고, 상기 밸브 고정축이 밸브 부착 구멍부에 삽입장착되고, 상기 얇은 원형상의 밸브 본체가 연통 구멍의 통기의 개폐 밸브 기능을 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 다이어프램 펌프.
삭제