JP2005273477A - 電磁式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの永久磁石から成る独立した２つの振動子を逆位相で往復運動させてポンプ作用を行い発生する振動を打ち消し合わせて振動を低減すようにした電磁式ダイヤフラムポンプを提供する。
【解決手段】 鉄心１１、１２にコイル１３、１４を巻回した一対の電磁石３、４を隙間Ｇを存して且つ磁極を対向させて配置し、隙間Ｇに永久磁石から成る振動子を移動自在に設け、振動子の両側を夫々両側に設けたポンプ室７、８のダイヤフラム１７、１８に固定し、電磁石の電磁力により振動子を往復運動させてポンプ作用を行う電磁式ダイヤフラムポンプにおいて、振動子５、６は、２つの永久磁石１７、１８から成る独立した２つの振動子とされ、２つの振動子の各一端をダイヤフラムに固定し、各他端を振動子の移動方向に沿って配置したガイドロッド２３、２４により移動可能に支持し、且つ２つの永久磁石を鉄心の磁極に向かって同じ磁極を揃えて配置した構成とし、２つの振動子を逆位相で往復運動させるように構成したものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁式ダイヤフラムポンプに関し、特に振動を低減させた電磁式ダイヤフラムポンプに関する。

電磁式ダイヤフラムポンプは、圧縮方式が潤滑を必要とするような金属面の摩擦が生じない柔軟なダイヤフラムを使用しているのでオイルレス構造として優れており、油分を含まない清浄な空気圧を吐出する機能を有している。図６は、従来の電磁式ダイヤフラムポンプの一例を示し、電磁式ダイヤフラムポンプ５１は、フレーム５２に離隔対向して配置された一対のＥ型（鉄心）コア５３、５３'及びコイル５４、５４'から成り、磁極を対向させて且つ隙間を存して配置した一対の電磁石５５、５５'の前記隙間に、２つの永久磁石５６、５６'を図示のようにＥ型コア５３、５３'の磁極に向かって一方の永久磁石５６がＮ極の場合他方の永久磁石５６'がＳ極となるように配置して樹脂部材等により一体にモールドして形成した振動子５７を配置し、この振動子５７の左右両側に設けた軸５８、５８'の先端を夫々左右のポンプ室５９、５９'に設けられたダイヤフラム６０、６０'の各中心位置に固定した構成とされている。

電磁石５５、５５'は、コイル５４、５４'に交流電圧が印加されると交番磁界を発生して永久磁石５６、５６'を同じ方向（同位相）に矢印で示すように反発・吸引し、その結果、振動子５７が矢印方向に往復運動してダイヤフラム６０、６０'を駆動させてポンプ室５９、５９'内の気体を減圧・圧縮してポンプ作用を行い、吸気口６０ａ、６０'ｂから吸気弁６１、６１'を通して外気を吸入し、圧縮した空気を排気弁６２、６２'を通して排気口６０'ａ、６０'ｂから吐出する。この電磁式ダイヤフラムポンプ５１は、単体で使用される場合の他に複数台連ねて使用される場合がある。

電磁式ダイヤフラムポンプを複数台連ねて使用する構成として一対のポンプ本体を２つの内ケースに個別に収納し、これら一対のポンプ本体における各可動子（振動子）の振動方向（往復運動）を同じ方向に向けた状態で、前記２つの内ケースを連結手段により連結すると共に、前記各可動子の振動方向を逆位相として、ダイヤフラムポンプの低振動化及び低騒音化を図るようにしたダイヤフラムポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３１８１５２号公報

しかしながら、上記図６に示す従来構造の電磁式ダイヤフラムポンプにおいては、ポンプ単体で使用する場合、或いは複数台連ねて使用する場合の何れにおいても振動子５７の往復運動によって振動が発生するため、組込機器等に使用する場合は、他の機器へ振動の伝達を押さえる目的で防振ゴムを使用する必要があり、組み込み作業に手間が掛かるばかりでなく、部品点数の増大、コスト高を来すという問題がある。

また、特許文献２に開示されているダイヤフラムポンプの構成においては、同じ容量及び特性のポンプを振動子の振動軸上に偶数台配置し、逆位相で作動させることによって振動を低減させることが可能であるが、二台分の設置スペースを必要としポンプが大型化すると共にコストが高くなるという問題がある。また、ポンプ単体では、振動低減を図ることができず、少なくとも同じ容量及び特性の一対（２台）のポンプを連ねて使用することが必要であるために不必要にポンプ容量の増大を来すという問題もある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、２つの永久磁石から成る独立した２つの振動子を逆位相で往復運動させてポンプ作用を行い発生する振動を打ち消し合わせて振動を低減すようにした電磁式ダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明によれば、鉄心にコイルを巻回した一対の電磁石を隙間を存して且つ磁極を対向させて配置し、前記隙間に永久磁石から成る振動子を移動自在に設け、前記振動子の両側を夫々両側に設けたポンプ室のダイヤフラムに固定し、前記電磁石の電磁力により前記振動子を往復運動させてポンプ作用を行う電磁式ダイヤフラムポンプにおいて、前記振動子は、２つの永久磁石から成る独立した２つの振動子とされ、前記２つの振動子の各一端を前記ダイヤフラムに固定し、各他端を前記振動子の移動方向に沿って配置したガイドロッドにより移動可能に支持し、且つ前記２つの永久磁石を前記鉄心の磁極に向かって同じ磁極を揃えて配置した構成としている。

電磁石のコイルに交流電圧を印加すると交番磁界が発生し、この交番磁界により永久磁石から成る２つの振動子が逆位相で往復運動し、この動作によりダイヤフラムが駆動されてポンプ作用を行う。前記２つの振動子は、逆位相で往復運動することで発生する振動を打ち消し合いポンプ全体の振動が低減する。
請求項２の発明は、前記２つの振動子の間にスプリングを縮設して往復運動を調整する構成としている。

２つの振動子は、これらの振動子間に縮設されているスプリングのばね力により往復運動におけるストローク等が調節される。これにより、ポンプの吐出量等を調整することが可能となる。

請求項１の発明によれば、ポンプより発生する振動を大幅に抑えることが可能となり、防振ゴム等を使用することなく機器に取り付けることができ、組付性の向上が図られる。また、ポンプ単体で振動を抑えることができるため、設置スペースを小さくすることができると共にコストの低減が図られる等の効果がある。
請求項２の発明によれば、縮設するスプリングのばね力を調節することでポンプの吐出量を調整することが可能となり、エアポンプの汎用性の向上が図られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電磁式ダイヤフラムポンプの正面図、図２は、図１の矢線II−II方向断面図、図３は、図１の矢線III−III方向断面図である。図１乃至図３に示すように電磁式ダイヤフラムポンプ１は、フレーム２に磁極が隙間をＧ存して対向して配置された一対の電磁石３、４と、前記隙間Ｇに電磁石３、４の磁極に沿って移動可能に配置された独立した２つの振動子５、６と、フレーム２の左右両側に設けられたポンプ室７、８とから成る。

電磁石３、４は、鉄心としての一対のＥ型コア１１、１２に夫々コイル１３、１４が巻回されて構成されており、各磁極が前記隙間Ｇを存して対向して水平に配置されている。ポンプ室７、８を構成するダイヤフラム１５、１６は、円板状をなし周縁部が夫々ポンプ室７、８に気密に固定されている。
２つの振動子５、６は、同一形状の直方体をす同一特性の永久磁石１７、１８を非磁性部材例えば、樹脂部材１９、２０でモールドされて形成され、ダイヤフラム１５、１６の中心位置と対向する面の中心位置に軸２１、２２が水平に設けられている。また、図２に示すように振動子５、６は、軸２１、２２と反対側の上下両端に夫々支持部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂが突設され、ガイド孔５ｃ、５ｄ、６ｃ、６ｄが設けられている。

図２に示すように離隔対向するＥ型コア１１、１２の磁極間の隙間Ｇの真上及び真下位置に長手方向（左右方向）に沿ってガイドロッド２３、２４が平行（水平）に配置されており、各両端が夫々フレーム２に固定されている。振動子５、６は、上下のガイド孔５ｃ、５ｃ、６ｄ、６ｄにガイドロッド２３、２４が挿通されて摺動自在に支持されており、各軸２１、２２の先端が対向するダイヤフラム１５、１６の中心位置に固定されている。そして、図３に示すように２つの振動子５、６の永久磁石１７、１８は、対向するＥ型コア１１、１２の磁極に向かって同じ磁極Ｎ、Ｎ、及びＳ、Ｓを揃えて対向して配置されている。これにより、永久磁石１７、１８が互いに反対方向に往復運動即ち、逆位相で往復運動をすることが可能となる。このようにして、２つの振動子６、７が逆位相で往復運動をするように構成されている。

これらの振動子６、７は、隙間ＧにＥ型コア１１、１２の対向する磁極と僅かな隙間を存してガイドロッド２３、２４に沿って摺動自在とされている。このようにして、２つの振動子６、７は、一側の中心位置が軸２１、２２によりダイヤフラム１５、１６に支持され、他側の上下両端がガイドロッド２３、２４により支持されてＥ型コア１１と１２との間の隙間Ｇ内を磁極に沿って平行に且つ独立して図中左右方向に移動可能とされている。

図３に示すようにポンプ室７には吸気口７ａ、排気口７ｂが設けられており、小孔７ｃ、７ｄを介して連通されている。そして、小孔７ｃには吸気弁２５が、小孔７ｄには排気弁２６が設けられている。ポンプ室８も同様に吸気口８ａ、排気口８ｂが設けられており、小孔８ｃ、８ｄを介して連通され、小孔８ｃには吸気弁２７が、小孔８ｄには排気弁２８が設けられている。このようにして、電磁式ダイヤフラムポンプ１が構成されている。

以下に作動を説明する。
電磁式ダイヤフラムポンプ１は、電磁石３、４のコイル１３、１４に励磁されていないときには図２及び図３に示すようにダイヤフラム１５、１６が平らな状態にあり、振動子５、６が左右に位置している。電磁石３、４は、コイル１３、１４に交流電圧が印加されるとこれに応じて交番磁界を発生し、永久磁石１７、１８から成る左右２つの振動子５、６が図２に矢印Ａ、Ｂ、及びＢ、Ａで示すように逆位相で往復運動して左右のダイヤフラム１５、１６を左右対称に駆動してポンプ作用を行い、ポンプ室７、８内の気体を減圧・圧縮し、吸気口７ａ、８ａから吸気弁２５、２７を通して外気を吸入し、圧縮した空気を排気弁２６、２８を通して排気口７ｂ、８ｂから吐出する。

２つの振動子５と６は、逆位相で往復運動するためこの往復運動により発生する振動が打ち消し合い、ポンプ全体で見た場合には振動が大幅（１／５〜１／１００程度）に低減される。これにより、防振ゴムを使用することなく機器等に電磁式ダイヤフラムポンプ１を組み込むことが可能となる。
図４及び図５は、本発明に係る電磁式ダイヤフラムポンプの第２実施形態を示し、図５は、図４の矢線Ｖ−Ｖ方向断面図である。尚、図４及び図５において図２及び図３と同一部材及び相当する部材には同一符号及び相当する符号を付して説明を省略する。

図４及び図５に示すように電磁式ダイヤフラムポンプ１'は、ガイドロッド３３、３４がＥ型コア１１、１２の磁極間の隙間Ｇの真上及び真下位置に長手方向（左右方向）に沿って平行（水平）に配置されており、各両端がフレーム２に固定されている。２つの振動子５、６は、係止部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂをガイドロッド３３、３４に摺動自在に支持されている。ガイドロッド３３、３４は、中央位置にばね座３３ａ、３４ａが設けられており、振動子５、６の対向する支持部５ａと６ａ、５ｂと６ｂとの間にスプリング３５、３６、３７、３８が縮設されている。

そして、振動子５、６は、これらのスプリング３５〜３８のばね力を調整することで往復運動のストロークが調節可能とされている。これにより、ポンプの吐出量を調節することが可能となり、エアポンプの汎用性が向上する。

本発明に係る電磁式ダイヤフラムポンプの第１実施形態の側面図である。 図１の矢線II−II方向断面図である。 図１の矢線III−III方向断面図である。 本発明に係る電磁式ダイヤフラムポンプの第２実施形態の断面図である。 図４の矢線Ｖ−Ｖ方向断面図である。 従来の電磁式ダイヤフラムポンプの断面図である。

符号の説明

１、１' 電磁式ダイヤフラムポンプ
２ フレーム
３、４ 電磁石
５、６ 振動子
７、８ ポンプ室
１１、１２ Ｅ型コア（鉄心）
１３、１４ コイル
１５、１６ ダイヤフラム
１７、１８ 永久磁石
２３、２４ ３３、３４ ガイドロッド
３５〜３８ スプリング

Claims (2)

1. 鉄心にコイルを巻回した一対の電磁石を隙間を存して且つ磁極を対向させて配置し、前記隙間に永久磁石から成る振動子を移動自在に設け、前記振動子の両側を夫々両側に設けたポンプ室のダイヤフラムに固定し、前記電磁石の電磁力により前記振動子を往復運動させてポンプ作用を行う電磁式ダイヤフラムポンプにおいて、
   前記振動子は、２つの永久磁石から成る独立した２つの振動子とされ、前記２つの振動子の各一端を前記ダイヤフラムに固定し、各他端を前記振動子の移動方向に沿って配置したガイドロッドにより移動可能に支持し、且つ前記２つの永久磁石を前記鉄心の磁極に向かって同じ磁極を揃えて配置した
   ことを特徴とする電磁式ダイヤフラムポンプ。
2. 前記２つの振動子の間にスプリングを縮設して往復運動を調整することを特徴とする請求項１記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。

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