JPH07310668A - 電磁式エアーポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エアーポンプを小形に構成し得て、製品のコス
トダウンが図れる、電磁式エアーポンプを提供する。 【構成】外周部にコイル収納部が形成され、内周部に挿
通孔が形成された円筒形状のボビンを複数個連結し、互
いに隣合う両端部が同じ磁極となる如く、コイルをコイ
ル収納部にそれぞれ巻回した電磁コイルと、少なくとも
ボビンの両側端面に配置されたコアと、挿通孔内の略中
央位置に配置され、その中心軸にシャフトが固定された
永久磁石と、永久磁石のシャフトの両端部に取り付けら
れた一対のダイヤフラムと、ダイヤフラムを取り囲むよ
うにして設けられたポンプ室とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤフラムを有する
電磁式エアーポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用浄化槽、養魚水槽等に使用
される電磁式エアーポンプは、例えば特公平４−２１０
７５号公報に開示されている。この電磁式エアーポンプ
は、図７に示すように、円筒形状のボビン１０１にコイ
ル１０２が巻回された電磁コイル１０３を有している。
この電磁コイル１０３内には、シャフト１０４が挿通さ
れ、このシャフト１０４の両端には一対のダイヤフラム
１０５、１０６が取り付けられると共に、このダイヤフ
ラム１０５、１０６の内側には、一対の永久磁石１０
７、１０８が固定されている。

【０００３】また、電磁コイル１０３内には、磁性体か
らなる円筒状のステートコア１０９が介装されると共
に、ボビン１０１の両側端面には、プレートコア１１
０、１１１が配置されている。なお、コイル１０２の外
側面には、コイル１０２に直列接続されたサーモスタッ
ト１１２が固定されている。

【０００４】この電磁式エアーポンプ１００は、電磁コ
イル１０３に交流電流が供給されると、交流電流の変化
に同期して、コイル１０２の両端部に、Ｎ極及びＳ極の
磁極が交互に生じる。これにより、プレートコア１１
０、１１１も同期して磁化され、その内周端にＳ極及び
Ｎ極の磁極が交互に現れる。そして、この磁極と永久磁
石１０７、１０８の磁極とによる斥力及び引力によっ
て、永久磁石１０７、１０８、すなわち、シャフト１０
４が軸方向に往復移動し、ダイヤフラム１０５、１０６
が振動する。

【０００５】ダイヤフラム１０５、１０６が、例えば右
方向（矢印イ方向）に移動すると、左側のポンプ室１１
３内に吸引口１１５から外気が吸引されると共に、右側
のポンプ室１１４内の空気が吐出口１１８から外部に吐
出する。また、ダイヤフラム１０５、１０６が左方向
（矢印ロ方向）に移動すると、ポンプ室１１４内に吸引
口１１６から外気が吸引されると共に、ポンプ室１１３
内の空気が吐出口１１７から外部に吐出する。この動作
が交流電流の周波数に同期して行われ、空気が吐出口１
１７、１１８から交互に断続的に吐出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
磁式エアーポンプにあっては、ポンプ自体が大形化し、
製品のコストがアップし易いという問題点があった。す
なわち、プレートコア１１０、１１１を、ボビン１０１
の両側端面に配置し、このプレートコア１１０、１１１
の中心部に設けた孔内に、永久磁石１０７、１０８をそ
れぞれ配置しているため、永久磁石１０７、１０８が、
移動時にプレートコア１１０、１１１の外側にはみ出し
て移動する。そのため、この移動のための空間が必要と
なり、ポンプ１００自体が大形化する。その結果、部品
が大形化して部品代がかさむ等、製品のコストがアップ
することになる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、エアーポンプを小形に構成し得
て、製品のコストダウンが図れる、電磁式エアーポンプ
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の電磁式エアーポンプは、外周部に
コイル収納部が形成され、内周部に挿通孔が形成された
円筒形状のボビンを複数個連設し、互いに隣合う両端部
に同じ磁極が生じる如く、コイルをコイル収納部にそれ
ぞれ巻回した電磁コイルと、少なくともボビンの両側端
面に配置されたコアと、挿通孔内に配置され、その中心
軸にシャフトが固定された永久磁石と、永久磁石のシャ
フトの両端部に取り付けられた一対のダイヤフラムと、
ダイヤフラムを取り囲むようにして設けられた一対のポ
ンプ室と、を具備することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の電磁式エアーポンプ
は、永久磁石が複数個連設され、連設した磁石の両端部
に異なる磁極が位置することを特徴とし、請求項３記載
の電磁式エアーポンプは、コアが、ボビンの挿通孔内ま
で延長して設けられていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】まず、請求項１記載の電磁式エアーポンプによ
れば、電磁コイルの複数個のコイルに交流電流が供給さ
れると、その周波数に同期して、コイルの両端部にＮ極
及びＳ極の磁極が交互に生じ、この磁極により、ボビン
の両側端面に配置されたコアが磁化される。この磁化さ
れた磁極と、ボビンの挿通孔内に配置されている永久磁
石の両端部の磁極との斥力及び引力によって、永久磁石
がシャフトと共に往復移動する。これにより、ダイヤフ
ラムが振動し、ポンプ室から交流電流の周波数に同期し
てエアーが吐出する。永久磁石はボビン内で移動して、
ボビン外にはみ出すことがなくなり、エアーポンプの小
形化が図れる。

【００１１】また、請求項２記載の電磁式エアーポンプ
は、両端部に異なる磁極が位置する如く、永久磁石を複
数個連設することにより、磁化されたコアとの間に、永
久磁石の使用個数に応じた特性の斥力及び引力を生じさ
せることができる。また、請求項３記載の電磁式エアー
ポンプは、ボビン両端部のプレートコアを挿通孔内まで
延長して設けることにより、永久磁石の幅を小さくする
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１〜図３は、本発明に係わる電磁式エ
アーポンプを示し、図１はその断面図、図２は図１の平
断面図、図３は図２のＡーＡ線矢視断面図である。図に
おいて、電磁式エアーポンプ１（以下、単にエアーポン
プ１と言う）は、電磁コイル２と、この電磁コイル２内
に配置された永久磁石３と、一対のダイヤフラム４、５
と、ポンプ室６、７等を有している。

【００１３】電磁コイル２は、例えば４隅の角部をカッ
トして八角形状に形成された一対のボビン１０、１１を
有し、このボビン１０、１１の外周部には、断面Ｕ字状
のコイル収納部８が形成され、内周部には挿通孔９が形
成されている。コイル収納部８には、コイル１２、１３
がそれぞれ巻回されている。このコイル１２、１３は、
互いに逆方向に巻回され、後述する如く、例えば交流電
流の上側の半波電流が供給された場合に、隣合うコイル
１２の右端側とコイル１３の左端側に、同じＮ極が生
じ、交流電流の下側の半波電流が供給された場合に、コ
イル１２の右端側とコイル１３の左端側に同じＳ極が生
じる。

【００１４】電磁コイル２のボビン１０、１１間には、
ドーナツ板状のプレートコア１４、１５が配置されると
共に、ボビン１０の左側端面及びボビン１１の右側端面
には、中心にシャフト挿通孔１８、１９を有するプレー
トコア１６、１７が配置されている。このプレートコア
１４〜１７は、例えば複数枚の板状鉄心を積層すること
によって形成されると共に、ボビン１０、１１と同様、
その４隅はカットされて八角形状に形成されている。

【００１５】プレートコア１６、１７は、その外側面に
配置されたプレート２０、２１を介して、バンド２２に
よって締め付け固定されている。このバンド２２は、鉄
板を折り曲げることによって略コ字状に形成され、ボビ
ン１０、１１のコイル収納部８の上面及び両側面を覆っ
ている。なお、ボビン１０、１１、プレートコア１４〜
１７及びバンド２２の下面には、底板２３が連設され、
これにより、電磁コイル２は、その外側がバンド２２及
び底板２３によって略方形状に覆われることになる。ま
た、プレート２０、２１にも、後述するシャフト２６が
挿通する孔が穿設されている。

【００１６】２個のボビン１０、１１の挿通孔９内に配
置される永久磁石３は、例えばフェライトマグネットで
円柱状に形成され、左端側がＮ極で右端側がＳ極になる
如く、予め着磁されている。この永久磁石３の中心軸に
はシャフト２６が固定され、シャフト２６の両端部に
は、ＰＢＴもしくはＥＰＤＭ等からなる略円板形状のダ
イヤフラム４、５が取り付けられている。

【００１７】このダイヤフラム４、５は、その中心部分
が、シャフト２６に嵌装された取付座２７、２８と、こ
の取付座２７、２８に圧接固定された固定板２９、３０
とで、挟持されることによって取り付けられている。な
お、シャフト２６の両端には、ネジ部２６ａ、２６ｂが
形成され、このネジ部２６ａ、２６ｂにワッシャ３１を
介してナット３２を螺合することによって、固定板２
９、３０が取付座２７、２８に圧接されている。

【００１８】ポンプ室６、７は、ダイヤフラム４、５を
取り囲むように配置された内ケース３４、３５と外ケー
ス３６、３７を有している。内ケース３４、３５及び外
ケース３６、３７の外周部には、それぞれ４個のケース
固定部３４ａ、３５ａ及び３６ａ、３７ａ（３６ａは図
示せず）が形成されている。そして、このケース固定部
３４ａと３６ａ及びケース固定部３５ａと３７ａを、バ
ンド２２及びプレート２０、２１にネジ３８で固定する
ことによって、内ケース３４と外ケース３６が、また内
ケース３５と外ケース３７が、それぞれ一体となって取
り付けられている。内ケース３４、３５の外周部には、
円環状の凹部３９、４０（図１参照）が形成され、この
凹部３９、４０に、ダイヤフラム４、５の外周縁部に形
成された円環状の凸部４ａ、５ａが嵌装している。

【００１９】外ケース３６、３７には、図２に示すよう
に、空気吸引部４１、４２と空気吐出部４３、４４が設
けられている。そして、外ケース３６、３７の内部空間
Ｋ１、Ｋ２と空気吸引部４１、４２及び空気吐出部４
３、４４との側壁には、連通孔４５ａ、４５ｂ及び連通
孔４６ａ、４６ｂが形成されている。この連通孔４５
ａ、４５ｂ部には、逆止弁４７ａ、４７ｂが、また、連
通孔４６ａ、４６ｂ部には、逆止弁４８ａ、４８ｂが固
定されている。

【００２０】なお、逆止弁４７ａ、４７ｂは、例えば側
壁の内部空間Ｋ１、Ｋ２側にネジによって固定され、逆
止弁４８ａ、４８ｂは、側壁の空気吐出部４３、４４側
にネジによって固定されている。空気吸引部４１、４２
には吸引口４９、５０が設けられ、空気吐出部４３、４
４には吐出口５１、５２が設けられている。なお、この
ポンプ室６、７の構造は一例であって、他の適宜の構造
を採用し得るし、逆止弁４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８
ｂの側壁への取り付け構造も、例えば図７に示す従来例
の構造を採用しても良い。

【００２１】なお、図３に示すように、バンド２２の端
部２２ａと底板２３が連設される位置のコイル１３の外
側面には、温度ヒューズ５４が配設されている。この温
度ヒューズ５４は、コイル１３に直列接続され、この温
度ヒューズ５４によって、コイル１２、１３等が異常発
熱した場合に、コイル１２、１３への通電が遮断され
る。また、底板２３には、図１及び図３に示すように、
コイル１２、１３の端末に接続されたコード５５を、外
部に導出されるためのゴムブッシュ５６が装着されてい
る。この底板２３は、４隅に取付溝２３ａ（図２参照）
が形成され、この取付溝２３ａに取付部材５７を装着
し、これを取付板５８に固定することによって、エアー
ポンプ１が取付板５８に取り付けられる。

【００２２】次に、このエアーポンプ１の動作の一例
を、図４及び図５を参照して説明する。まず、図４に示
すように、電磁コイル２のコイル１２、１３に、交流電
源６０から、正弦波形の上側の半波電流が供給される
と、コイル１２の右端側とコイル１３の左端側にＮ極の
磁極が生じ、コイル１２の左端側とコイル１３の右端側
にＳ極の磁極が生じる、これにより、プレートコア１
４、１５はＳ極に磁化され、プレートコア１６、１７は
Ｎ極に磁化される。プレートコア１６、１７がＮ極に磁
化されることにより、永久磁石３の左端側（Ｎ極）には
斥力が作用し、右端側（Ｓ極）には引力が作用する。こ
れにより、永久磁石３が右方向（矢印ハ方向）に移動す
る。

【００２３】永久磁石３の移動により、これと一体とな
ってシャフト２６も移動する。シャフト２６の移動によ
り、ダイヤフラム４、５の中央部分、すなわち、取付座
２７、２８部分が右方向に移動する。ダイヤフラム４、
５は、外周縁部の凸部４ａ、５ａが内ケース３４、３５
の凹部３９、４０に嵌装されているため、取付座２７、
２８の外側部分が、その弾性によって変形することにな
る。この変形時、取付座２７、２８及び固定板２９、３
０の外周縁がアールになっているため、このアールに沿
ってダイヤフラム４、５がスムーズに変形する。

【００２４】この変形により、右側のポンプ室７の内部
空間Ｋ２が圧縮されて正圧となり、左側のポンプ室６の
内部空間Ｋ１は拡開されて負圧となる。内部空間Ｋ２が
正圧になることによって、逆止弁４８ｂが変位して連通
孔４６ｂが開き、内部空間Ｋ２の空気が空気吐出部４４
から、吐出口５２を介して外部に吐出する。また、内部
空間Ｋ１が負圧になることによって、逆止弁４７ａが変
位して連通孔４５ａが開き、内部空間Ｋ１内に吸引口４
９から空気吸引部４１を介して外気が吸引される。

【００２５】一方、図５に示すように、コイル１２、１
３に交流電流の下側の半波電流が供給されると、コイル
１２の右端側とコイル１３の左端側にＳ極が生じ、コイ
ル１２の左端側とコイル１３の右端側にＮ極が生じる。
これによって、プレートコア１６、１７はＳ極に磁化さ
れ、この磁化されたプレートコア１６、１７の磁極によ
り、永久磁石３の右端側（Ｓ極）に斥力が作用し、左端
側（Ｎ極）に引力が作用する。これにより、永久磁石３
が左方向（矢印ニ方向）に移動する。

【００２６】永久磁石３が左方向に移動することによ
り、シャフト２６を介して、ダイヤフラム４、５が変形
し、ポンプ室６の内部空間Ｋ１が正圧となり、ポンプ室
７の内部空間Ｋ２が負圧となる。内部空間Ｋ１が正圧に
なることによって、逆止弁４８ａが変位して連通孔４６
ａが開き、内部空間Ｋ１内の空気が、空気吐出部４３を
介して吐出口５１から外部に吐出する。また、内部空間
Ｋ２が負圧になることによって、逆止弁４７ｂが変位し
て連通孔４５ｂが開き、内部空間Ｋ２内に、吸引口５０
から空気吸引部４２を介して外気が吸引される。そし
て、この動作が、交流電源６０の周波数に同期して行わ
れ、吐出口５１、５２から空気が交互に断続的に吐出し
て、エアーポンプ１が作動する。

【００２７】このように、上記実施例においては、ボビ
ン１０、１１の挿通孔９内の中央位置に永久磁石３を配
置し、この永久磁石３が挿通孔９内で移動するため、移
動空間を別途設ける必要がなくなると共に、永久磁石３
が１個であり、シャフト２６の長さを短くすることがで
きて、エアーポンプ１の小形化が図れる。その結果、シ
ャフト２６、ボビン１０、１１及びバンド２２等の部品
が小形化され、部品コストが低減されると共に、従来例
に示すステートコア１０９が不要になって部品点数が削
減される等、エアーポンプ１のコストダウンが図れる。

【００２８】図６は、本発明に係わる電磁式エアーポン
プの他の実施例を示している。以下、上記実施例と同一
箇所には、同一符号を付して説明する。この実施例にお
けるエアーポンプ６１の特徴は、ボビン１０、１１内に
配置される永久磁石を３個連設すると共に、ボビン１
０、１１の両側端面に配置されるプレートコア１６、１
７を挿通孔９内まで延長した点にある。

【００２９】すなわち、シャフト２６の略中央に永久磁
石３ａを固定し、この永久磁石３ａの両側に若干の間隙
を有して永久磁石３ｂ、３ｃを固定する。各永久磁石３
ａ〜３ｃの磁極は、例えば図６に示す如く着磁され、永
久磁石３ｂの左端側にＳ極が、永久磁石３ｃの右端側に
Ｎ極が位置している。また、プレートコア１６、１７に
は、円筒形状のコア６２、６３が挿通孔９内に位置如く
連設されている。このコア６２、６３は、その先端が永
久磁石３ｂ、３ｃの位置まで延び、プレートコア１４、
１５との間に空間Ｋ３、Ｋ４が形成されている。

【００３０】このエアーポンプ６１は、コイル１２、１
３に交流電流が供給されると、コイル１２の右端側及び
コイル１３の左端側に、Ｎ極及びＳ極の磁極が交互に生
じる（図６はＳ極が生じている場合を示す）。これによ
り、コア６２の空間Ｋ３側及びコア６３の空間Ｋ４側
が、Ｓ極及びＮ極に交互に磁化される（図６はＮ極に磁
化されている場合を示す）。この磁極と永久磁石３ｂの
左端側の磁極（Ｓ極）、及び永久磁石３ｃの右端側の磁
極（Ｎ極）との間に斥力及び引力が作用し、この力によ
って、永久磁石３ａ〜３ｃが往復移動し、ダイヤフラム
４、５が振動する。なお、この実施例において、永久磁
石の対向面側を同じ磁極にして、複数個連設しても良い
し、対向面側を異なる磁極にして、複数個連設しても良
い。

【００３１】このように構成しても、永久磁石３ａ〜３
ｃをボビン１０、１１の挿通孔９内で移動させることが
でき、上記実施例と同様、エアーポンプ６１を小形に構
成することができ、製品のコストダウンが図れる。ま
た、連設する永久磁石の個数に応じた特性のエアーポン
プ６１を得ることができ、種々の用途に使用することが
できる。

【００３２】さらに、コア６２、６３を設けることによ
り、永久磁石３ａ〜３ｃの幅（図６のｈ）を小さくする
ことができ、移動体である永久磁石３ａ〜３ｃ等の重量
が軽くなるため、上記実施例のエアーポンプ１に比較し
て、応答性の優れたエアーポンプ６１が得られる。とこ
ろで、このエアーポンプ６１は、圧力対風量の性能曲線
において、従来例に示すエアーポンプ１００に比較し
て、圧力が約２倍向上し、永久磁石３ａ〜３ｃの磁力の
劣化も発生しないことが、実験的に確認されている。

【００３３】なお、上記各実施例における、ダイヤフラ
ムの固定構造、ボビンの個数、プレートコアの構成等は
一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々変更可能であることは言うまでもない。また、
上記各実施例における電磁式エアーポンプは、家庭用浄
化槽、養魚水槽のエアーポンプとして使用できる他、例
えば料理店の活魚用水槽、ボルト締め具、ふとん乾燥
機、エアーベット、風船膨らまし機等に使用されるエア
ーポンプとしても使用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の電磁式エ
アーポンプにあっては、永久磁石の移動空間を別途設け
る必要がなく、エアーポンプの小形化が図れて、製品の
コストダウンが図れる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電磁式エアーポンプの断面図

【図２】同図１の平断面図

【図３】同図２のＡーＡ線矢視断面図

【図４】同動作説明図

【図５】同動作説明図

【図６】本発明に係わる電磁式エアーポンプの他の実施
例を示す断面図

【図７】従来の電磁式エアーポンプを示す断面図

【符号の説明】

１、６１・・・・・電磁式エアーポンプ ２・・・・・・・・電磁コイル ３、３ａ〜３ｃ・・永久磁石 ４、５・・・・・・ダイヤフラム ６、７・・・・・・ポンプ室 ８・・・・・・・・コイル収納部 ９・・・・・・・・挿通孔 １０、１１・・・・ボビン １２、１３・・・・コイル １６、１７・・・・プレートコア ２６・・・・・・・シャフト ２７、２８・・・・取付座 ２９、３０・・・・固定板 ４１、４２・・・・空気吸引部 ４３、４４・・・・空気吐出部 ４９、５０・・・・吸引口 ５１、５２・・・・吐出口 ６０・・・・・・・交流電源 ６２、６３・・・・コア Ｋ１、Ｋ２・・・・内部空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部にコイル収納部が形成され、内周部
   に挿通孔が形成された円筒形状のボビンを複数個連設
   し、互いに隣合う両端部に同じ磁極が生じる如く、コイ
   ルを前記コイル収納部にそれぞれ巻回した電磁コイル
   と、少なくとも前記ボビンの両側端面に配置されたコア
   と、前記挿通孔内に配置され、その中心軸にシャフトが
   固定された永久磁石と、該永久磁石のシャフトの両端部
   に取り付けられた一対のダイヤフラムと、該ダイヤフラ
   ムを取り囲むようにして設けられた一対のポンプ室と、
   を具備することを特徴とする電磁式エアーポンプ。
2. 【請求項２】前記永久磁石が複数個連設され、連設した
   磁石の両端部に異なる磁極が位置することを特徴とす
   る、請求項１記載の電磁式エアーポンプ。
3. 【請求項３】前記コアが、前記ボビンの挿通孔内まで延
   長して設けられていることを特徴とする、請求項１もし
   くは請求項２記載の電磁式エアーポンプ。