JP2547542B2 - 電磁振動型ダイヤフラム式エア−ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、浄化層ばつ気用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
ヤフラムエアーポンプに関する。

＜従来の技術＞ 従来、一般家庭などで用いる熱帯魚飼育用のエアーポ
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50cm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。

従来例のエアーポンプを第６図、第７図について説明
すると、相対して配設した電磁石（141），（142）の磁
極間の磁場空間内に、磁極に跨って、位置する永久磁石
片（102），（102a）を中間に固着した駆動レバー（103
a）の両端にとりつけた、第７図に示すような円形に成
形したダイヤフラム（107），（107a）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（125）及び吐出弁（126）を有
するポンプ室のケーシング（105），（105a），（105
b），（105c）とを断面円形に、前記円形ダイヤフラム
の中心駆動部を固着した駆動レバー（103a）を前記円形
のダイヤフラムの中心に垂直方向にとりつけ、ダイヤフ
ラムを円形のピストン板（109），（109a）によって挟
持してなる電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプであ
る（第７図参照）。

而して、電磁石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
バーの中程にとりつけた永久磁石が駆動されて振動す
る。それにつれて駆動レバーの両先端にとりつけたダイ
ヤフラムが振動して、ポンプ室内の空気を圧縮、膨張す
る。ダイヤフラムの振動につれて吸入弁及び吐出弁が動
作して、空気が吸入孔からポンプ室内に流入し、吐出孔
から吐出される。

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リットルの吐
出量を得るエアーポンプから求めると、永久磁石（10
2），（102a）の寸法重量は18mm×13mm×5mmの体積で、
重量約5.5grであり、ダイヤフラム（107），（107a）の
外径は36mmφ、振動系の固有振動数f₀は50〜60Hz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、前
記の従来例において先ずダイヤフラム（107），（107
a）の振動面の直径を大きくして、振動する振巾を大き
くとらねばならないので、駆動力を増すために電磁石
（141），（142）のコアの積厚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（10
2），（102a）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（102），（102a）の重量
も増大する。

今仮に、前記のように従来の電磁振動型ダイヤフラム
エアーポンプの出力を水深1.5mの水圧下で30/min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（107），（107a）の直径は従来の2.15倍即ち36mmφ
×2.15＝77.5mm必要になる。

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、振動レバー（103a）の両先端にとり
つけた場合著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、低く外れてしまうので、共振
勢力を利用できず、効率が著しく低下し、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
達し得なかった。

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、駆動機構、保持構造に抜本的
改良を加え解決し、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次のような対策が
考えられる。

第１図は、本発明ポンプの要部を拡大した断面図、第
２図は、本発明のダイヤフラム（７），（7a）をピスト
ン板（９）に挟持して、環状突起（19）の内周にダイヤ
フラム拡張リング（11）を装着した平面図、第３図は、
拡張リング（11）のリブ（12）の一部欠截斜視図、第４
図は、従来例のダイヤフラム式エヤーポンプの一部欠截
断面図、第５図は、本発明の実施例の、永久磁石片（2
a），（2b）を串刺し状に固着した駆動レバー（3a）の
両端に、環状突起（19），（20）を突出して設けたダイ
ヤフラム（７），（7a）を取り付けたエヤーポンプの断
面図、第６図は、従来例の、永久磁石片（102），（102
a）を串刺し状に固着した駆動レバー（103a）の両端
に、平円板形ダイヤフラム（107），（107a）を、円形
ピストン板（109），（109a）によって挟持して取り付
けたエヤーポンプの断面図、第７図は、第６図に示す従
来例のダイヤフラム式エヤーポンプの矢示した断面の端
面図である。

（１） 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
るために本発明において以下に記すような方策が考えら
れる。

（その１） 第２図に示すように、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）の屈伸部分を短径部位で小さくして、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２） 本発明は第１図及び第２図に示すように、
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ダイヤフラム拡張
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
（７），（7a）の収縮力を高め得る。

＜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２図、第３図、第５図について説明する
と、本発明は電磁石（41），（42）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）を両先端に固着して、駆動レバー（3a）
の両先端にとりつけたダイヤフラム（７），（7a）によ
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（25）及び吐出弁（2
6）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）の形状を長円形に成形し、
該ダイヤフラム（７），（7a）の外周形と略同形の長方
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。

＜作用＞ 従来のダイヤフラムの直径（2r）の円形を短径（2r）
長径（4r）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。

つぎに、本発明においてダイヤフラム（７），（7a）
を挟持した剛体ピストン板（９），（9a）は、ダイヤフ
ラム（７），（7a）の可動範囲（振巾）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）が収縮する方向に力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２図に示すような本発明の長円形ダイヤ
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），（5a）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），
（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、本発明においては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て連設した環
状突起（19），（20）の外方の環状突起（19）の内側に
硬質プラスチッ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）は常に、ダイヤ
フラム（７），（7a）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、
坐屈変形を起こして、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
坐屈を防止する。

本発明は以上により、振動系の固有振動数f₀を駆動電
源周波数に効率よく追随して振動する範囲内に保つこと
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、本発明にいう構成要件を備えか
つ、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きるも
のである。

＜発明の効果＞ さらに、本発明は、ダイヤフラム（７），（7a）と略
同形の長方形の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）の屈曲伸張巾を小さく制限
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），（7a）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フ
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くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ポンプの要部を拡大した断面図、第２
図は、本発明のダイヤフラム（７），（７′）をピスト
ン板（９）に挟持して、環状突起（19）の内周にダイヤ
フラム拡張リング（11）を装着した平面図、第３図は、
拡張リング（11）のリブ（12）の一部欠截斜視図、第４
図は、従来例のダイヤフラム式エヤーポンプの一部欠截
断面図、第５図は、本発明の別実施例の、永久磁石片
（2a），（2b）を串刺し状に固着した駆動レバー（3a）
の両端に、環状突起（19），（20）を突出して設けたダ
イヤフラム（７），（7a）を取り付けたエヤーポンプの
縦断面図、第６図は、別の従来例のダイヤフラム式エヤ
ーポンプの縦断面図、第７図は、第６図に示す従来例の
ダイヤフラム式エヤーポンプの矢示した断面の端面図で
ある。 図中、（41），（42）は電磁石、（２），（2a）は永久
磁石、（３），（3a）は駆動レバー、（５），（5a）は
ケーシング、（７），（7a）はダイヤフラム、（９），
（9a）はピストン板、（11）はダイヤフラム拡張リン
グ、（12）は補強リブ、（19），（20）は環状突起であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対して配設した電磁石（41），（42）の
   磁極間の磁気空間内に、磁極に跨って位置する永久磁石
   片（２），（2a）を中間に固着した駆動レバー（3a）の
   両先端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）の外形と、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）の外側外縁に環状突起（19）を形成
   し、かつ、その内周に、内側に坐屈防止用の補強リブ
   （12）を長い辺に沿って設けたダイヤフラム拡張リング
   （11）を装着し、前記ダイヤフラム（７），（7a）の外
   周と略同形でかつ小形状の長円形に形成したピストン板
   （９），（9a）によって両面より挟持して、前記ダイヤ
   フラム拡張リング（11）との間に前記ダイヤフラム
   （７），（7a）により空気押圧部を形成して、前記長円
   形ダイヤフラム（７），（7a）の中心にとりつけ、前記
   ダイヤフラム（７），（7a）の駆動部に駆動レバー（3
   a）を固着してなる電磁振動型ダイヤフラム式エアーポ
   ンプ。