KR20140088510A

KR20140088510A - 전자 진동형 다이어프램 펌프

Info

Publication number: KR20140088510A
Application number: KR1020147001215A
Authority: KR
Inventors: 히데키 이시이; 츠요시 타카미치
Original assignee: 테크노 타카츠키 주식회사
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2014-07-10
Also published as: KR101921992B1; WO2013065344A1; EP2639455A4; US9441623B2; EP2639455B1; JP2013096339A; JP5918970B2; DK2639455T3; US20140271274A1; EP2639455A1

Abstract

다이어프램과 센터 플레이트를 조립할 때 작업효율의 향상, 제조 비용의 삭감 및 제품간에서의 성능의 안정화가 가능한 전자 진동형 다이어프램 펌프를 제공한다. 원반상의 제2 플레이트(7b)는, 다이어프램(4)과 접하는 측의 면의 중앙부에, 오목부(20)가 형성된 십자형의 융기부(21)와 그 외경 측에 형성된 제2 환상 리브(29)를 가진다. 원반상의 제1 플레이트(7a)는, 다이어프램(4)과 접하는 측의 면의 중앙부에 제1 환상 리브가 형성되어 있고, 이 제1 환상 리브에 의해 오목부(20)에 압입 감합되는 볼록부를 구비한 조립 홈이 형성되어 있다. 원반상의 다이어프램(4)은 중앙의 관통공(26)의 주위에, 다이어프램(4)의 양면으로부터 각각 돌출되어, 외주 측에서 환상 리브가 계합되는 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 가진다.

Description

전자 진동형 다이어프램 펌프{ELECTROMAGNETIC VIBRATING DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은, 가정용 세정조의 폭기용, 양어용 수조의 산소 보급용, 거품욕조의 에어 분기용, 그 밖에 응용 기기 등에 이용하게 되는 전자 진동형 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

전자 진동형 다이어프램 펌프는 다이어프램에 연결된 영구자석이 부착된 진동자를, 그 진동자를 끼워 마련된 1개 또는 2개의 전자석과의 자기적 상호 작용에 의해 왕복진동시킴으로써 다이어프램을 구동시켜, 유체를 흡인하고 토출한다. 다이어프램은 한 쌍의 원반상의 플레이트로 구성된 센터 플레이트 사이에 끼워지고 센터 플레이트를 통해 진동자에 고정된다.

다이어프램을 센터 플레이트로 고정하는 방법으로는, 예를 들어, 특허 문헌 1에 공개하고 있듯이, 원반상의 센터 플레이트의 바깥쪽으로 원반상의 다이어프램을 포개고 센터 플레이트와 다이어프램의 접촉 부분을 초음파로 용착하고 고정하는 방법이 있다. 이 같은 초음파 용착에 의한 고정 방법에 대해 도 7을 참조해 상세히 설명한다. 또한 도 8에 도 7의 M방향 정면도를 나타내고, 도 8의 C-C단면도를 도 9에 나타내고, 도 10에 도 7의 N방향 정면도를 나타내었다.

도 7은 원반상의 다이어프램(104)과 다이어프램(104)을 끼운 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(107a,107b)를 나타내고 있다. 제1 플레이트 (107a)는, 원반상을 이루고 중심에 관통공(H1)이 형성되고, 도 11a 및 도 11b에서 나타낸 바와 같이, 후술하는 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)를 수용하는 수용 오목부(133)를 구비한다. 제2 플레이트(107b)는 원반상을 이루고 중심에 관통공(H2)가 형성됨과 동시에, 중심에 형성된 원통부(127)와 원통부(127)의 외주를 따라 형성된 홈(128)과 홈(128)의 원주방향에 90°간격으로 형성된 4개의 홀(129)과 홀(129)의 외경 측에 형성되어 다이어프램(104)의 표면을 압압하는 환상 리브(132)를 갖추고 있다. 또한 다이어프램(104)의 제2 플레이트(107b) 측에는 도 10에 나타낸 바와 같이 중심에 형성된 관통공(126)의 외경 측에, 이 관통공(126)에 따라 마련된 환상의 돌기(130)와 돌기(130)의 외주에서 원주방향에 90°간격으로, 돌기에서 뻗어나온 4개의 돌출부(131)를 구비하고 있다.

다이어프램(104)과 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(107a, 107b)가 도 7에서 나타낸 형상인 경우, 제2 플레이트(107b)와 다이어프램(104)과의 조립은, 다이어프램(104)의 관통공(126)에 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)를 삽입시켜 다이어프램(104)의 돌기(130)(도 10을 참조)를 제2 플레이트(107b)의 홈(128)에 감합(嵌合)하고 다이어프램(104)의 돌출부(13)(도 10을 참조)를 제2 플레이트(107b)의 홀(129)에 감합하는 것에 의해 행해진다. 또한, 제1 플레이트(107a)와 다이어프램(104)과의 조립은, 제2 플레이트(107b)의 제1 플레이트(107a) 측으로 돌출시킨 원통부(127)와 제1 플레이트(107a)를 초음파 용착으로 용착함으로써 행해진다.

이 초음파 용착을 도 11a 및 도 11b를 이용해 설명한다. 도 11a와 같이 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)의 바닥 부분은 테이퍼진 형태로 되어 있어 이 부분에 제1 플레이트(107a)의 수용 오목부(133)의 코너에 압력을 가하고, 이 압력을 가한 부분에 초음파를 가하여 용착시킨다(도면 중의 용착부). 이로써 도 11b와 같이 제2 플레이트(107b)의 테이퍼 형상을 이루는 바닥 부분에 있는 가융부분(meltable portion)이 용해되어(도면 중에 산재된 점 모양으로 나타냄), 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)와 수용 오목부(133) 사이의 틈새를 채운다. 이에 의해 제1 플레이트(107a)와 제2 플레이트(107b)를 조립할 수 있다.

특허문헌1 : 일본특허공개 2009-178981호 공보

그러나 특허 문헌 1이나 도 7에 개시된 기존 예처럼 초음파 용착으로 다이어프램과 센터 플레이트를 조립하는 경우, 가융부분의 성형 상태나 초음파 용착을 하기 전에 센터 플레이트를 구성하는 일방의 제1 플레이트(107a)에 타방의 제2 플레이트(107b)를 조립할 때의 조립방법 등에 의하여, 조립시 제1 플레이트(107a)와 제2 플레이트(107b) 사이의 배치 관계가 안정되지 않고, 제품 간에 다이어프램(104)과 센터 플레이트(제1 플레이트(107a), 제2 플레이트(107b))와의 조립상태나 용착에 격차가 생겨, 다이어프램 펌프의 성능이 제품 간에 안정되기 어렵다는 문제가 있다. 또한 초음파 용착을 위한 설비가 별도로 필요하기 때문에 제조 비용이 상승하고, 초음파 용착을 위한 공정이 별도로 필요하므로 다이어프램 펌프의 제조시의 작업 효율이 저하되는 문제가 있다.

또한 도 7과 같이 다이어프램(104)과 센터 플레이트(제1 플레이트(107a), 제2 플레이트(107b))를 용착에 의해 조립하는 경우, 센터 플레이트의 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)를 다이어프램(104)의 관통공(126)에 삽입하지만, 조립작업시에 다이어프램(104)에 대해 제1 플레이트 및 제2 플레이트(107a,107b)가 회전하기 쉬워 위치를 결정하기 곤란하여, 다이어프램(104)과 센터 플레이트(제1 플레이트(107a), 제2 플레이트(107b))와의 조립작업시의 작업 효율에 지장을 초래하는 문제가 있다. 또한 도 7에 나타난 조립방법처럼, 다이어프램(104)의 제2 플레이트(107b)와 접하는 쪽의 면에 설치한 돌출부(131, 도 10 참조)를 센터 플레이트의 제2 플레이트(107b)의 다이어프램(104)과 접하는 쪽의 면에 형성한 홀(129, 도 7 참조)에 감합하는 경우 다이어프램(104)과 센터 플레이트와의 접촉 면적이 충분하지 않아, 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(107a,107b)와 다이어프램(104) 사이의 조립상태의 유지력을 충분히 확보하기 힘들다. 그 때문에 제1 및 제2 플레이트(107a),(107b)가 다이어프램(104)의 관통공(126)에서 빠지는 등에 의해 다이어프램(104)에서 벗어나는 사태가 생기기 쉽다.

또한 제1 플레이트(107a)는, 제2 플레이트(107b)의 원통부(127)를 용착하는 것에 의해 다이어프램에 조립되어 있을 뿐이어서 다이어프램 펌프가 작동했을 때, 다이어프램(104)의 고무가 제2 플레이트(107b)의 홈(128)의 외경 측에 형성된 환상 리브(132)를 넘어 바깥쪽으로 삼출하는 문제가 있다. 이 결과, 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(107a,107b)와 다이어프램(104)을 홀딩하는 힘에서 제품 간에 격차가 발생하여, 이에 따라 펌프 작동시에 진동자가 진동하는 기준이 되는 중심위치(진동자의 진동 방향에서의 중심 위치)를 제품 간에 일정하게 하고, 펌프의 성능을 제품 간에 안정시키는 것이 어려워진다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 다이어프램과 센터 플레이트를 조립할 때의 작업 효율의 향상, 제조 원가 절감 및 제품 간에서의 성능 안정화가 가능한 전자 진동형 다이어프램 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프는, 자기적 작용에 의해 진동자를 왕복 진동시켜, 상기 진동자의 양끝에 마련된 한쌍의 원반상의 다이어프램을 구동하여, 유체를 흡인, 토출하는 전자 진동형 다이어프램 펌프로서, ,상기 원반상의 다이어프램이 각각 한쌍의 원반상의 플레이트로 구성된 센터 플레이트에 의해 양면에서 협지되고(sandwiched), 상기 센터 플레이트가 상기 다이어프램과 접하는 측면에 복수의 볼록부가 형성된 제1 플레이트와, 그 제1 플레이트와 마주 놓이게 배치되고 상기 볼록부가 압입되는 복수의 오목부가 형성된 제2 플레이트를 구비하고, 상기 다이어프램의 중앙부에 형성된 개구부를 통해 상기 제1 플레이트의 볼록부가 상기 제2 플레이트의 오목부에 압입 감합되고, 상기 다이어프램의 개구부의 주위에 상기 다이어프램의 양면에서 각각 돌출하는 원반상의 다이어프램 삼출방지 돌기가 형성되고, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 각각에, 상기 다이어프램 삼출방지 돌기에 상기 다이어프램의 지름방향 외측에서 계합하는 환상 리브가 형성되어 이루어진다.

나아가 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프는 상기 제1 플레이트가, 상기 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼워넣기 위한 조립 홈을 구비하고, 상기 제2 플레이트가, 상기 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼워넣기 위한 삽입 홈을 구비하고, 상기 환상 리브 중 상기 제1 플레이트 측에 형성된 제1 환상 리브는, 상기 조립 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성되고, 상기 제1 환상 리브는 상기 제1 플레이트에서의 제1 환상 리브보다 지름방향 외측에 형성된 면보다도 높게 돌출되고, 상기 환상 리브 중 상기 2 플레이트 측에 형성된 제2 환상 리브는, 상기 삽입 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성되고, 상기 제2 환상 리브는 제2 플레이트에서의 제2 환상 리브보다 지름 방향 외측에 형성된 면보다도 높게 돌출되는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프는 상기 다이어프램의 개구부 가장자리에, 상기 다이어프램의 지름 방향 안쪽으로 향해 돌출되어, 상기 센터 플레이트가 상기 다이어프램에 대하여 회전하는 것을 방지하는 회전정지 돌출부가 형성되고, 상기 제1 플레이트 또는 제2 플레이트에 상기 제1 플레이트 또는 제2 플레이트의 상기 다이어프램과 접하는 측의 면으로부터 수직 방향으로 연장한, 상기 회전정지 돌출부가 형성된 개구부에 대응하는 형상의 융기부가 형성되어, 그 융기부와 상기 회전정지 돌출부가 계합하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프에 의하면, 센터 플레이트와 다이어프램과의 조립을, 센터 플레이트를 구성하는 한 쌍의 플레이트 볼록부와 오목부에 의한 요철 감합에 의해 행하기 때문에, 종래의 초음파 용착에 의한 문제, 즉, 가융부분의 성형 상태나 초음파 용착을 하기 전에 센터 플레이트를 구성하는 일방의 플레이트에 타방의 플레이트를 조립할 때의 조립방법 등에 의해, 조립시의 일방의 플레이트와 타방의 플레이트 사이의 배치 관계가 안정되지 않고, 제품 간에 다이어프램과 센터 플레이트와의 조립상태나 용착에 격차가 생기는 문제가 발생하지 않기 때문에 다이어프램 펌프의 성능을 제품 간에 안정화시킬 수 있다. 또한, 다이어프램과 센터 플레이트를 초음파 등에 의해 용착하는 공정이 불필요하게 되어, 다이어프램과 센터 플레이트를 조립할 때의 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 게다가 용착 설비가 불필요하게 되어, 다이어프램 펌프를 제조할 때의 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 다이어프램의 개구부 주위에 형성되어, 다이어프램의 양면에서 각각 돌출하는 원반상의 다이어프램 삼출방지 돌기에, 제1 플레이트 및 제2 플레이트의 각각에 형성된 환상 리브를, 다이어프램의 지름방향 외측에서 계합하기 때문에, 환상 리브와 다이어프램 삼출방지 돌기 사이에 틈이 생기지 않게 되어, 펌프의 반복 사용에 의해 다이어프램의 고무가 스며나오는 것을 방지할 수 있어, 다이어프램의 변형을 방지할 수 있다. 그 결과, 펌프의 작동 시에 진동자가 진동하는 기준이 되는 중심 위치(진동자의 진동 방향에서의 중심 위치)를 제품 간에 일정하게 하여, 펌프의 성능을 제품 간에 안정시킬 수 있다.

또한 제1 플레이트는 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼워넣기 위한 조립 홈을 구비하고, 제2 플레이트는 상기 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼어넣기 위한 삽입 홈을 구비하여, 환상 리브 중, 제1 플레이트 쪽에 형성된 제1 환상 리브를, 조립 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성하고, 제1 환상 리브는 제1 플레이트의 제1 환상 리브보다 지름 방향 바깥쪽으로 형성된 면보다 높아지게 돌출시키고, 환상 리브 중 제2 플레이트 쪽에 형성된 제2 환상 리브를, 삽입 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성하고, 제2 환상 리브는 제2 플레이트의 제2 환상 리브보다 지름 방향 바깥쪽으로 형성된 면보다도 높아지게 돌출시킨다. 이 경우 다이어프램 삼출방지 돌기와 환상 리브의 축 방향(진동자의 진동 방향)접촉 면적이 커져, 이에 따라 다이어프램에서 삼출방지 돌기 가까이의 지름방향 바깥쪽 면과 제1 및 제2 센터 플레이트와의 접촉 면 압력이 기존보다 높아진다. 이 결과, 다이어프램의 고무의 삼출을 종래보다 확실히 방지하여 다이어프램의 변형을 방지할 수 있고, 나아가, 펌프 작동 시에 진동자가 진동하는 기준이 되는 중심 위치를 제품 간에 일정하게 하여, 펌프의 성능을 제품 간에 확실하게 안정시킬 수 있다.

또한 다이어프램의 개구부 가장자리에 형성되어, 다이어프램의 지름방향 안쪽을 향해 돌출한 회전정지 돌출부와, 제1 플레이트 또는 제2 플레이트에, 제1 플레이트 또는 제2 플레이트의 다이어프램과 접한 측의 면으로부터 수직 방향으로 연장되고, 회전정지 돌출부가 형성된 개구부에 대응하는 형상을 가진 융기부와 맞물리게 하기 때문에, 다이어프램과 센터 플레이트의 조립 작업시에, 다이어프램에 대해 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트의 위치가 정해져 회전이 어려워지기 때문에, 다이어프램에 센터 플레이트를 조립할 때의 작업 효율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 다이어프램 펌프에서, 다이어프램과 센터 플레이트와의 조립공정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 X방향 정면도이다.
도 4a는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 4b는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 5는 도 2에 나타난 다이어프램의 Y방향 정면도이다.
도 6은 도 2를 반대 방향에서 본 사시도이다.
도 7은 종래의 전자 진동형 다이어프램 펌프의 다이어프램과 센터 플레이트 및 그 조립공정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 도 7의 M방향 정면도이다.
도 9는 도 8의 C-C선 단면도이다.
도 10은 도 7에 나타난 다이어프램의 N방향 정면도이다.
도 11a는 종래의 다이어프램과 센터 플레이트의 조립방법을 나타내는 것으로, 다이어프램과 센터 플레이트를 초음파 용착에 의해 조립할 때의 공정을 설명하는 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 나타난 다이어프램과 센터 플레이트의 초음파 용착을 행한 후의 상태를 설명하는 단면도이다.
도 12는 본원발명의 실시예와 비교예의 비교 실험 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 13은 (a)는 실시예의 다이어프램의 진동자측의 면을 나타내는 사진, (b)는 실시예의 다이어프램의 압축실측의 면을 나타내는 사진, (c)는 실시예의 다이어프램을 외주면 측에서 촬영한 사진이다.
도 14는 (a)는 비교예의 다이어프램의 진동자측의 면을 나타내는 사진, (b)는 비교예의 다이어프램의 압축실측의 면을 나타내는 사진, (c)는 비교예의 다이어프램을 외주면 측에서 촬영한 사진이다.

이하 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프에 대하여, 도 1 ~ 도 6을 참조하여 설명한다.

도 1에 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 전자 진동형 다이어프램 펌프를 나타낸다. 이 전자 진동형 다이어프램 펌프(1)(이하, 간단하게 펌프(1)라 한다.)는 전자석 케이싱(11)과 전자석 케이싱(11)의 내부에 배치된 한 쌍의 전자석(2a, 2b)과 전자석 (2a, 2b) 사이에 전자석 (2a, 2b)에 접촉하지 않도록 배치된 진동자(3)와 진동자(3)의 양끝에 배치된 한 쌍의 원반상의 다이어프램(4)과 한 쌍의 원반상의 플레이트(제1 플레이트 (7a), 제2 플레이트 (7b))로 이루어지고, 다이어프램(4)을 끼워 고정하는 센터 플레이트로 주요부가 구성되어 있다. 다이어프램(4)은 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)나 불소 고무 등으로 성형이 가능하지만, 진동자(3)의 이동에 따른 탄성 변형이 가능한 재료이기만 하면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 제1 플레이트(7a) 및 제2 플레이트(7b)는 후술하는 것처럼 서로 조합할 수 있을 정도로 단단한 부재, 예를 들면 PBT(폴리 부틸렌 테레프탈레이트)등의 플라스틱으로 성형할 수 있다.

전자석(2a, 2b)은 E형의 전자석 코어(13)와 전자석 코어(13)에 조립된 전자 코일(14, 15)로 구성되어 있다. 진동자(3)의 전자 코일(14, 15)과 마주 놓인 부위에는 극성이 다른 영구 자석(16)(예를 들면 N극)과 영구 자석(17)(예를 들면 S극)이 배치되어 있다. 다이어프램(4)은 외주부에 플랜지(4a)를 가지고 있고, 이 플랜지(4a)가 전자석 케이싱(11)과 펌프 케이싱(18)으로 고정되어 있다. 또한 진동자(3)는 제2 플레이트(7b)에 고정되어 있다.

펌프 케이싱(18)은 3개의 격벽(50a, 50b, 50c)에 의해, 흡입실(51)과 토출실 (52)과 다이어프램(4)이 배치된 압축실(53)로 구획되어 있다. 격벽(50a)에는 흡입 밸브(54)가 압축실(53) 측으로부터 장착되어 있다. 이 흡입 밸브(54)가 열림으로써 격벽(50a)에 형성된 통기공(56)을 통해 공기 등의 유체가 압축실(53)에 흡입된다. 격벽(50c)에는 토출 밸브(55)가 토출실(52) 측으로부터 부착되어, 이 토출 밸브(55)가 열리는 것에 의해 격벽(50c)에 형성된 통기공(57)을 통해 압축실(53)의 공기는 토출실(52)로 배출되게 되어 있다.

다음에, 도 1에 나타내는 다이어프램(4)과 센터 플레이트(제1 플레이트(7a), 제2 플레이트(7b))와의 조립에 대해 도 2 ~ 도 6을 참조해 설명한다. 제2 플레이트(7b)는 도 2와 같이 중앙부가 솟아오른 원반상을 이루고, 중심에 관통공(H4)이 형성되고, 다이어프램(4)과 접하는 측면의 중앙부에 다이어프램(4) 측을 향하여 수직 방향으로 연장되고, 다이어프램(4) 중심의 후술하는 관통공(26)에 꽂아 넣는 십자형 융기부(21)와 융기부(21)의 외경 측에 형성되어 다이어프램(4)에 조립하기 위한 제2 환상 리브(29)와, 제2 환상 리브(29)와 융기부(21)로 형성되고 후술하는 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 끼우기 위한 삽입 홈(22)을 가진다. 제2 환상 리브(29)는 융기부(21)에서 센터 플레이트의 지름 방향 바깥쪽으로 이간되어 형성된다. 제2 환상 리브(29)는 도 2, 도 4a 및 도 4b와 같이 삽입 홈(22)의 주변부를 따라 솟아올라도록 형성되고, 제2 환상 리브(29)는 제2 플레이트(7b)에서의 제2 환상 리브(29)의 위치보다 지름 방향 바깥쪽으로 형성된 면보다 높아지게 돌출되어 있다(도 4a 및 도 4b 참조). 삽입 홈(22)은 제2 환상 리브(29)의 내주연과 융기부(21)의 외주연 사이의 오목 부분을 말하는 것이다. 또 융기부(21)는 제2 플레이트(7b)의 중심으로부터 연장되는 4개의 암(arm)을 가진다. 해당 암의 자유단 측에 각각 제1 플레이트(7a)와의 조립용 오목부(20)가 형성된다.

제1 플레이트(7a)는 도 6과 같이 중앙부가 파인 원반상을 이루고 중심에 관통공(H3)이 형성되고, 다이어프램(4)과 접하는 측면의 중앙부에 다이어프램(4) 측을 향하여 수직 방향으로 연장되고, 다이어프램(4)과 조립하기 위한 제1 환상 리브 (30)가 형성되어 있고, 이 제1 환상 리브(30)에 의해 후술하는 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 끼우기 위한 조립 홈(24)이 형성되고, 이 조립 홈(24)에 원주(둘레)방향에서 90°간격으로 제2 플레이트(7b)의 오목부(20)와 형상이 일치하여, 이 오목부(20)에 압입 감합하는 볼록부(25)가 형성된다. 제1 환상 리브(30)는 도 4a, 도 4b 및 도 6에 나타낸 바와 같이 조립 홈(24)의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성되고, 제1 환상 리브(30)는 제1 플레이트(7a)에서의 제1 환상 리브(30)의 위치보다 지름 방향 바깥쪽으로 형성된 면보다 높아지도록 돌출되어 있다(도 4a 및 도 4b 참조). 볼록부(25)는 오목부(20)에 감합되는 것이라면, 특별히 그 형상은 한정되지 않고, 오목부(20)의 형상도 마찬가지로 그 형상은 한정되는 것은 아니다.

다이어프램(4)은 도 2에 나타낸 바와 같이 중앙부에 관통공(26)(개구부)이 형성되어 있으며, 이 관통공(26)은 그 개구부 가장자리에, 다이어프램(4)의 지름방향 내측을 향하여 돌출한 회전방지 돌출부(27)가 형성되고, 그 개구 형상은 센터 플레이트를 구성하는 제2 플레이트(7b)의 융기부(21)에 대응한 십자형의 형상으로 되어 있다. 또한 다이어프램(4)은 관통공(26)의 주변에 다이어프램(4)의 양면에서 각각 돌출하고 회전방지돌기(27)와 일체로 된 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 가진다. 또한 도 2의 X방향 정면도를 도 3에 나타내고, 도 3의 A-A선 단면도를 도 4a에 나타내고, 도 3의 B-B선 단면도를 도 4b에 나타내고, 도 2의 Y방향 정면도를 도 5에 나타내었다.

다이어프램(4)과 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트 7a, 7b의 조립은, 예를 들어, 도 2에서 나타낸 바와 같이 제2 플레이트(7b)에 다이어프램(4), 제1 플레이트(7a)를 화살표 Z방향으로 순서대로 중첩함으로써 행한다. 세부적으로는 우선, 다이어프램(4)의 관통공(26)에 제2 플레이트(7b)의 융기부(21)를 삽입한다. 이것으로 제2 플레이트(7b)의 환상 리브(29)를 다이어프램(4)의 삼출방지 돌기(28)에 주위로부터 맞물리게 하여, 다이어프램(4)의 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 제2 플레이트(7b)의 삽입 홈(22)에 감합한다. 여기까지 작업에서, 다이어프램(4)과 제2 플레이트(7b)와 조립이 완료되어, 융기부(21)의 선단면(先端面)이 다이어프램(4)의 제1 플레이트(7a) 측의 삼출방지 돌기(28)의 선단면과 일치 상태가 된다. 다음으로 제2 플레이트(7b)의 융기부(21)에 형성된 오목부(20)에, 제1 플레이트(7a)의 볼록부(25)를 주입에 의한 감합, 제1 플레이트(7a)의 환상 리브(30)(도 6)를 다이어프램(4)의 삼출방지 돌기(28)에 주위로부터 맞물리게 한다. 이에 따라 다이어프램(4)의 제1 플레이트(7a)와 접하는 측면의 조립 홈(24)(도 6)에 다이어프램(4)의 삼출방지 돌기(28)를 감합시킨다. 이상의 작업에 의해 다이어프램(4)과 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)와의 조립이 완료된다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 전자 진동형 다이어프램 펌프(1)에 의하면, 센터 플레이트를 구성하는 일방의 제1 플레이트(7a)의 볼록부(25)를, 센터 플레이트를 구성하는 타방의 제2 플레이트(7b)의 오목부(20)에 압입에 의하여 감합하는 것으로, 제1 플레이트(7a), 제2 플레이트(7b)와 다이어프램(4)을 조립하고 있기 때문에, 종래의 초음파 용착에 의한 문제, 즉, 초음파 용착을 행하기 전에 센터 플레이트를 구성하는 일방의 제1 플레이트(7a)에 타방의 제2 플레이트(7b)을 조립하는 때의 조립방법 등에 의해, 조립시의 제1 플레이트(7a)와 제2 플레이트(7b) 사이의 배치 관계가 안정되지 않고, 제품 간에 다이어프램(4)과 센터 플레이트의 조립상태나 용착에 편차가 생긴다고 하는 일이 없기 때문에, 펌프(1)의 성능을 제품 간에서 안정되게 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)와 다이어프램(4)을 조립하는 때에 종래와 같은 초음파 용착 등을 행하는 공정이 불필요하게 된다. 그 때문에 제1 및 제2 플레이트 7a, 7b와 다이어프램(4)을 조립하는 때의 작업 효율이 향상된다. 또, 용착 설비 등도 불필요해지기 때문에, 펌프(1)의 제조에 필요한 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 도 2에 나타내는 본 발명의 실시 형태의 경우, 다이어프램(4)의 양면에 형성된 다이어프램 삼출방지 돌기(28)의 주위로부터 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)의 환상 리브(29, 30)를 계합시키고 있기 때문에, 환상 리브(29, 30)와 다이어프램 삼출방지 돌기(28)와의 사이에 틈이 생기지 않아, 펌프(1)의 작동시에 있어서, 다이어프램(4)의 고무가 환상 리브(29, 30)를 넘어서 외측으로 이동하는 사태가 생기기 어렵다. 또한, 삼출방지 돌기(28) 및 환상 리브(29, 30)에 의하여, 펌프(1)의 반복 사용에 의하여 다이어프램(4)의 고무가 삼출하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 다이어프램(4)의 변형을 방지할 수 있다. 이상의 결과, 펌프(1)의 작동시에, 진동자(3)가 진동하는 기준이 되는 중심 위치(진동자(3)의 진동 방향으로의 중심 위치)를 제품 간에 일정하게 하여, 펌프(1)의 성능을 제품 간에 안정되게 할 수 있다. 또한, 제1 플레이트(7a)가 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 끼워넣기 위한 조립 홈(24)을 구비하고, 제2 플레이트(7b)가 다이어프램 삼출방지 돌기(28)를 끼워넣기 위한 삽입 홈(22)을 구비하고, 환상 리브 (29, 30) 중 제1 플레이트(7a) 측에 형성된 제1 환상 리브(30)를, 조립 홈(24)의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성하고, 제1 환상 리브(30)는, 제1 플레이트(7a)에서의 제1 환상 리브(30)보다 지름 방향 외측에 형성된 면보다 높아지도록 돌출시키고, 환상 리브(29, 30) 중 제2 플레이트(7b) 측에 형성된 제2 환상 리브(29)는, 삽입 홈(22)의 주변부를 따라 솟아오르도록 형성하고, 제2 환상 리브(29)는 제2 플레이트(7b)에서의 제2 환상 리브(29)보다 지름 방향 외측에 형성하된 면보다 높아지도록 돌출시킨다. 이 경우, 다이어프램 삼출방지 돌기(28)와 제1 및 제2 환상 리브(29, 30)의 축방향(진동자의 진동 방향)으로의 접촉 면적이 커지고, 이것에 의해 다이어프램(4)에 있어서 삼출방지 돌기(28)에 가까운 다이어프램(4)의 지름 방향 외측의 면과 제1 및 제2 센터 플레이트(7a, 7b)의 접촉면압이 종래보다도 높아진다. 이 결과, 다이어프램(4)의 고무의 삼출을 종래보다도 확실히 방지하고, 다이어프램(4)의 변형을 방지할 수 있고, 나아가서는 펌프(1)의 작동시에 진동자(3)가 진동하는 기준이 되는 중심 위치를 제품 간에 일정하게 하여, 펌프(1)의 성능을 제품 간에 확실히 안정되게 할 수 있다.

또한, 다이어프램 삼출방지 돌기(28)의 외경은, 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)의 환상 리브(29, 30)를 다이어프램 삼출방지 돌기(28)에 주위로부터 계합시킬 수 있고, 다이어프램(4)과 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)와의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있으면, 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 2에 나타내는 본 발명의 실시 형태의 경우, 다이어프램(4)의 개구부 가장자리의 회전정지 돌출부(27)와, 센터 플레이트를 구성하는 제2 플레이트(7b)의 다이어프램(4) 측의 면으로부터 수직 방향으로 연장된 융기부(21)를 계합시키기 때문에, 다이어프램(4)과 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트 7a, 7b와의 조립 작업시에, 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)가 다이어프램(4)에 대하여 위치결정되어 회전이 어려워지기 때문에, 다이어프램(4)에 센터 플레이트를 조립하는 때의 작업 효율이 향상된다. 또한, 종래(도 7 참조)와 같이, 다이어프램(104)에 있어서 센터 플레이트의 제2 플레이트(107b)와 접하는 측의 면에 설치한 돌출부(131)(도 10 참조)를, 센터 플레이트의 제2 플레이트(107b)의 다이어프램(104)과 접하는 측의 면에 형성한 홀(129)에 끼우는 경우보다도, 다이어프램(4)과 제2 플레이트(7b)와의 접촉 면적이 커지기 때문에, 센터 플레이트를 구성하는 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)와 다이어프램(4) 사이의 조립 상태의 유지력을 종래보다도 향상시킬 수 있다. 그 결과, 제1 및 제2 플레이트(7a, 7b)가 다이어프램(4)의 관통공(26)으로부터의 빠짐 등에 의하여, 다이어프램(4)으로부터 벗어나는 사태가 생기기 어려워진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 플레이트(7a)가 볼록부(25)를 구비하고, 센터 플레이트(7b)가 오목부(20) 및 융기부(21)를 구비한 구성이지만, 제1 플레이트(7a)가 오목부(20) 및 융기부(21)를 구비하고, 제2 플레이트(7b)가 볼록부(25)를 구비하는 구성도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 플레이트(7a) 및 제2 플레이트(7b)에 설치하는 볼록부(25)나 오목부(20)를 복수(4개)로 하고 있지만, 4개 이외의 복수의 경우라도 이미 언급한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 다이어프램(4)의 관통공(26)에 설치하는 회전정지 돌출부(27)를 복수(4개)로 하고, 제2 플레이트(7b)의 융기부(21)를 회전정지 돌출부(27)를 설치한 십자형의 관통공(26)에 대응하게 하여 십자형으로 하고 있지만, 회전정지 돌출부(27)가 4개 이외의 복수의 경우라도, 이 회전정지 돌출부(27)를 설치한 관통공(26)에 대응하는 형상의 융기부(21)를 제2 플레이트(7b)에 설치하여, 이미 언급한 효과를 얻을 수 있다.

이하에, 본 발명의 전자 진동형 다이어프램 펌프에 있어서 센터 플레이트에 의하여 협지된 다이어프램(이하, 다이어프램과 센터 플레이트를 합하여 다이어프램 블록이라고 한다)을 이용한 실시예와 종래의 전자 진동형 다이어프램 펌프에 있어서 센터 플레이트에 의하여 협지된 다이어프램을 이용한 비교예에서, 가압 후의 다이어프램의 삼출정도를 비교한 실험 결과에 관해서 도 12 ~ 도 14(c)를 참조하여 설명한다.

도 12는 다이어프램의 삼출에 관하여 비교 실험을 행하는 방법의 개략도를 나타낸다. 이 개략도에 의한 실험 방법은, 실시예 및 비교예의 양쪽에 적용하였다. 우선, 통상의 전자 진동형 다이어프램 펌프에 사용되는, 공기를 흡입하고 토출하는 케이싱(205)을 준비하고, 센터 플레이트(207)에 의하여 다이어프램(206)을 협지하고, 해당 다이어프램(206)에 진동자(209)를 설치하고, 진동자(209)가 장착되고 센터 플레이트(207)에 의하여 협지된 다이어프램(206)을 케이싱(205)에 고정하였다. 케이싱(205)은, 케이싱(205) 내에 공기를 흡입하는 흡입구와 토출구(도시하지 않음)를 가지고, 흡입실(202), 압축실(203) 및 토출실(204)을 가지고 있다. 압축실(203)은, 밸브를 통하여 흡입실(202) 및 토출실(204)과 연통하고, 흡입구로부터 흡입하게 되는 공기는, 흡입실(202), 압축실(203), 토출실(204)의 순으로 흐르고 토출구로부터 배출하게 되고, 역류는 하지 않도록 되어 있다. 도시하지 않은 진동자(209)의 단부는, 다이어프램 등 다른 부재를 접속하지 않았다.

실시예의 다이어프램 블록(208)은, 다이어프램(206) 및 2개의 센터 플레이트(207)로서, 각각 도 1에 나타내는 실시 형태의 다이어프램(4) 및 센터 플레이트 (107a, 107b)를 사용했다. 또한, 비교예에서는, 도 7에 나타내는 다이어프램(104) 및 센터 플레이트(107a, 107b)로부터 구성된 다이어프램 블록(208)을 이용하고, 센터 플레이트(107a, 107b)의 접합은, 초음파 융착에 의하여 행하였다. 실시예 및 비교예 양쪽에 있어서, 다이어프램(206)은 EPDM(폴리에틸렌 프로필렌 고무)으로 성형하고, 센터 플레이트(207)는 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트)로 성형한 것을 사용했다. 또한, 다이어프램(206)의 외경은 실시예, 비교예에서 동일한 것으로 하고, 케이싱(205)에의 설치 조건도 동일하게 했다.

다음에, 에어 공급부(201)를 케이싱(205)의 흡입실(202)에 접속하고, 압력계 (210)를 토출실(204)에 접속했다. 압력계(210)의 말단은 폐쇄하고, 에어 공급부 (201)로부터 유입한 공기의 압력이 다이어프램(206)에 더해지게 했다.

다음에, 도 12 중 화살표로 나타낸 바와 같이, 케이싱(205)에 에어 공급 및 에어 토출을 행하는 것으로 120Kpa의 압력을 다이어프램 블록(208)에 가하여, 다이어프램 블록(208)의 다이어프램(206)을 도 12에서 좌측으로 휘게 하고, 이 상태를 5초간 유지한 뒤, 에어 공급부로부터의 공기의 공급을 정지했다. 그 뒤, 다이어프램 블록(208)을 케이싱(205)으로부터 꺼내고, 다이어프램(206)의 고무의 삼출 유무를 관찰했다.

본 발명에 따른 실시예는, 실시예의 다이어프램(206)의 진동자(209) 측의 면의 사진인 도 13(a), 실시예의 다이어프램(206)의 압축실(203) 측의 면의 사진인 도 13(b) 및 실시예의 다이어프램(206)을 외주면 측으로부터 촬영한 사진인 도 13(c)에 나타낸 바와 같이, 다이어프램(206)과 센터 플레이트(207)와의 사이로부터의 다이어프램(206)의 고무의 삼출이 보여지지 않고, 에어 공급부(201)로부터의 공기의 공급을 정지한 뒤에는, 원래의 형상으로 돌아왔다. 한편, 비교예는, 다이어프램(206)이 외주 측을 향하여 인장되는 방향의 부하를 받는 것으로, 도 14(a)에 사진으로 나타낸 바와 같이, 센터 플레이트(207)와 다이어프램(206)의 진동자(209) 측의 면과의 사이로부터 지름 방향 외측으로 삼출되고, 에어 공급부(201)로부터의 공기의 공급을 정지한 뒤에도, 다이어프램(206)은 변형된 그대로였다(도 14(a)~(c)참조). 즉, 비교예의 변형은, 다이어프램(206)의 진동자(209) 측의 면에서는, 센터 플레이트(207)의 환상 리브(132)(도 7 참조)와 다이어프램(206)의 돌기(130)(도 10 참조)와의 사이에 거리가 있는 것에 기인하고, 다이어프램(206)의 돌기(130)와 센터 플레이트(207)의 환상 리브(132) 사이의 고무가, 센터 플레이트(207)의 환상 리브(132)를 넘어 외경 측으로 삼출하는 것에 의한다. 또한, 이 삼출한 고무는, 에어 공급부(201)로부터의 공기의 공급을 정지한 뒤에는 원래대로 복원하려고 하지만, 이 복원력은 센터 플레이트(207)의 환상 리브(132)의 지지력(다이어프램(206)에 접촉하는 힘)보다도 작기 때문에 복원할 수 없고, 비교예의 다이어프램(206)의 진동자(209) 측의 면의 사진인 도 14(a) 및 비교예의 다이어프램(206)을 외주면 측으로부터 촬영한 사진인 도 14(c)에 나타낸 바와 같이, 다이어프램(206)이 변형한 대로 되어 버렸다. 이에 대해, 실시예에 있어서는, 환상 리브(29, 30)가 다이어프램 삼출방지 돌기(28)의 외주측에서 계합하고 비교예와 같이, 돌기(130)와 제2 센터 플레이트(107b)의 환상 리브(132)와의 사이에 틈(도 10 참조)이 마련되어 있지 않기 때문에, 다이어프램(4)의 고무가 삼출하여 다이어프램(4)이 변형한 대로 되는 것을 막을 수 있다.

이상의 비교 실험의 결과로부터, 본 발명은 종래 품과 비교하여 우수한 다이어프램의 삼출방지 기능을 발휘하고, 다이어프램의 고무의 삼출에 의한 다이어프램의 변형을 막을 수 있는 것이 판명됐다.

1 펌프
2a,2b 전자석
3 진동자
4 다이어프램
4a 플랜지부
7a 제1 플레이트(센터 플레이트)
7b 제2 플레이트(센터 플레이트)
13 전자석 코어
14,15 전자 코일
16,17 영구 자석
18 펌프케이싱
20 오목부
21 융기부
22 삽입 홈
24 조립 홈
25 볼록부
26 관통공(개구부)
27 회전정지 돌출부
28 다이어프램 삼출방지 돌기
29 제2 환상 리브(rib)
30 제1 환상 리브
50a, 50b, 50c 격벽
51 흡입실
52 토출실
53 압축실
54 흡입 밸브
55 토출 밸브
56, 57 통기공
201 에어 공급부
202 흡입실
203 압축실
204 토출실
205 케이싱
206 다이어프램
207 센터 플레이트
208 다이어프램 블록
209 진동자
210 압력계

Claims

자기적 작용에 의하여 진동자를 왕복 진동하게 하여, 상기 진동자의 양단에 설치된 한 쌍의 원반상의 다이어프램을 구동하여, 유체를 흡인, 토출하는 전자 진동형 다이어프램 펌프로서,
상기 원반상의 다이어프램의 각각은, 한 쌍의 원반상의 플레이트로 이루어지는 센터 플레이트에 의하여 양면에서 협지되고,
상기 센터 플레이트는 상기 다이어프램과 접하는 측의 면에 복수의 볼록부가 형성된 제1 플레이트와,
그 제1 플레이트와 대향하여 배치되고, 상기 볼록부가 압입되는 복수의 오목부가 형성된 제2 플레이트를 구비하고,
상기 다이어프램의 중앙부에 형성된 개구부를 통하여, 상기 제1 플레이트의 볼록부가, 상기 제2 플레이트의 오목부에 압입 감합되고,
상기 다이어프램의 개구부의 주위에, 상기 다이어프램의 양면으로부터 각각 돌출하는 원반상의 다이어프램 삼출방지 돌기가 형성되고,
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트의 각각에, 상기 다이어프램 삼출방지 돌기에 상기 다이어프램의 지름 방향 외측에서 계합하는 환상 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 전자 진동형 다이어프램 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 플레이트가 상기 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼워넣기 위한 조립 홈을 구비하고,
상기 제2 플레이트가 상기 다이어프램 삼출방지 돌기를 끼워넣기 위한 삽입 홈을 구비하고,
상기 환상 리브 중 상기 제1 플레이트 측에 형성된 제1 환상 리브는, 상기 조립 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성되고, 상기 제1 환상 리브는 상기 제1 플레이트에서의 제1 환상 리브보다 지름 방향 외측에 형성된 면보다도 높게 돌출되고,
상기 환상 리브 중 상기 제2 플레이트 측에 형성된 제2 환상 리브는, 상기 삽입 홈의 주변부를 따라 솟아올라오도록 형성되고, 상기 제2 환상 리브는 제2 플레이트에서의 제2 환상 리브보다 지름 방향 외측에 형성된 면보다도 높게 돌출되는 것을 특징으로 하는 전자 진동형 다이어프램 펌프.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 다이어프램의 개구부 가장자리에, 상기 다이어프램의 지름 방향 내측을 향하여 돌출한, 상기 센터 플레이트가 상기 다이어프램에 대하여 회전하는 것을 방지하는 회전정지 돌출부가 형성되고,
상기 제1 플레이트 또는 제2 플레이트에, 상기 제1 플레이트 또는 제2 플레이트의 상기 다이어프램과 접하는 측의 면으로부터 수직 방향으로 연장한, 상기 회전정지 돌출부가 형성된 개구부에 대응하는 형상의 융기부가 형성되어, 그 융기부와 상기 회전정지 돌출부가 계합하는 것을 특징으로 하는 전자 진동형 다이어프램 펌프.