JPH0435633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はダイヤフラムポンプの冷却通気回路に
関する。さらに詳しくは、可動磁石式ダイヤフラ
ムポンプにおける電磁コイルが発生した熱を効率
よく冷却しうる冷却通気回路に関する。

［従来の技術］ 一般に可動磁石式ダイヤフラムポンプは第６図
に示されるように、交番電流を流すことにより交
流磁界を発生する電磁コイル５１、電磁コイル５
１が発生する磁界を特定領域に集中させるための
ヨークコア５２およびヨークプレート５３、電磁
コイル５１の内部空間（以下、内室という）５４
に収容されると共にその両端の近辺に永久磁石５
５を備える棒状の振動子５６、その振動子の両端
を支持すると共に振動子の振動に応じてポンプ作
用を奏するダイヤフラム５７およびポンプ室５８
などから構成されている。

このものは電磁コイル５１が発生した熱が、ポ
ンプ内部、とくに内室５４や電磁コイル５１とヨ
ークコア５２の間の空間（以下、外室という）５
９にこもり、ポンプの温度を上昇させるので冷却
する必要がある。なおポンプ内の温度は電磁コイ
ル５１の絶縁性、通電可能な電流、永久磁石の磁
力などに重要な影響を及ぼすので、ポンプの吐出
量などの性能の向上にとつて冷却効率の向上はき
わめて重要な問題である。

ポンプを冷却する手段として、従来よりポンプ
室への空気の吸気路をポンプ内に通しておき、そ
れによりポンプ室の負圧で外気を一旦ポンプ内に
導入し、さらにポンプ室に吸引するという強制通
気冷却回路が採用されている。

たとえば第６図に示すダイヤフラムポンプでは
ボビン６０、ダイヤフラム台６１、サイドプレー
ト６２およびヨークプレート５３などのポンプ内
部の隔壁に孔６３を形成することによりポンプ内
部を１つの閉じた部屋Ｒとして構成すると共に、
その部屋Ｒと外部とを連通孔６４で連通し、さら
に部屋Ｒとそれぞれの吸引室６６とを前記孔６３
と連結する通気路６５で連通させている。すなわ
ちこのものは交互に生ずる２つのダイヤフラム５
７の吸引作用で外部からの空気を一旦部屋Ｒ内に
導いて部屋Ｒ内を強制的に通気冷却しようとする
ものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 第６図に示される冷却通気回路においては、第
７図に示すように連通孔６４から吸入された空気
が外室５９を通過したのちに通気路６５を通つて
そのまま吸引室６６に移動する。そのためダイヤ
フラム５７とサイドプレート６２との間の空間
（以下、側室という）６７，６８および内室５４
の空気は、孔６３でつながつてはいるが、外部か
らの空気の補給がないためほとんど移動せず熱が
こもることになる。

さらにたとえば前記孔６３と連通孔６５とをポ
ンプの中心線のまわりに180°ずらせることにより
第７図の２点鎖線で示すように側室６７，６８内
の空気の流通性をいくらか向上させえたとして
も、内室５４は依然として通気路内に直列的に介
在させることができない。

すなわち内室５４は第７図に示すように単に両
端で通気回路に接続しているだけであり、実際に
空気が流れる通気路の途中に介在されておらな
い。そのためダイヤフラム５７が交互に吸引吐出
をくり返しても、内室５４内の空気はその位置で
振動するだけで換気されない。そのため内室５４
の空気の温度が高温（たとえば98℃）に達し、ポ
ンプの効率を低下させ、あるいは使用電流が制限
され、永久磁石の磁力が低下するという問題があ
る。

かかる問題を解消するため、本出願人は先に、
第８図に示すようにポンプ内の通気路の右側のポ
ンプ室７０で矢印ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆと続く
内部通気回路および矢印ｕ−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ
と続く外部通気回路のたがいに独立の２系統の通
路に構成し、内室５４を前記内部通気回路で、外
室５９を外部通気回路でそれぞれ別個に冷却する
方法を提案している（実願昭62−5118号（実開昭
63−112287号公報）参照）。

このものは内室５４が通気回路内に組み込まれ
ているため、冷却効率はある程度向上する（たと
えば58℃まで低下した）。また外部通気回路は流
通抵抗が少なく、冷却効果も高い。しかしながら
内部通気回路では、ヨークプレート５３やステー
トコア６７と永久磁石５５との間隙Ｓが狭いう
え、空気を右方向（矢印ｂ〜ｄ方向）に流すため
には永久磁石５５を矢印Ａ方向に移動させてダイ
ヤフラム５７を左側にふくらませ、空気をｄ〜ｅ
方向に吸入しなければならず、永久磁石５５の移
動（矢印Ａ方向）が空気の流れ（矢印Ｃ方向）を
押し返すことになる。なおこの作用は左右の永久
磁石について同時に生じる。加えて第８図に示す
ポンプでは空気の流れが間欠的であるので、とく
に内室５４の冷却効果が不十分であるという問題
がある。

その上かかるポンプでは左右のダイヤフラム５
７に負荷される吸入抵抗のアンバランスにより振
動子が中心位置から片寄つた位置を中心として振
動するので、ダイヤフラム５７に大きい負担をか
けるという問題を生じている。

本発明は前記従来の方法および先の提案におけ
る問題を解消し、電磁コイル内部の空気流通性を
一層向上させると共に左右のポンプ室の負荷のバ
ランスがとれている冷却通気回路を提供すること
を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の冷却通気回路は円筒状のヨークコアと
該ヨークコアの内部に同心状に配置される電磁コ
イルの外表面との間に形成される外室と、前記電
磁コイルの内部に形成される内室と、該内室内に
設けられる振動子の両端にそれぞれ連結される２
枚のダイヤフラムによつて容積変化が生ずるポン
プ室と、前記電磁コイルの軸方向の中央部に形成
される、外室と内室とを連通する中央通気路と、
外室または内室のうち一方と外部とを連通する吸
入路と、外室または内室のうち他方と前記両方の
ポンプ室の吸引室とを連通する送出路とから構成
されている。

［作用］ 本発明の冷却通気回路においては、外部からの
空気は「吸入路」→「内室」→「中央通気路」→
「外室」→「送出路」または「吸入路」→「外室」
→「中央通気路」→「内室」→「送出路」の順に
直列的にすなわわち他のバイパス回路や袋小路に
入り込まないように通り抜ける。そのため内室内
の空気も確実に換気されるのですぐれた冷却換気
効果がえられる。

さらに左右のポンプ室が同じ冷却通気回路に接
続されており、通気回路自体が左右対称であるた
め、左右のダイヤフラムに対して通気抵抗のバラ
ンスがとれることになる。

［実施例］ つぎに図面を参照しながら本発明の冷却通気回
路を説明する。

第１図は本発明の通気回路を備えたダイヤフラ
ムポンプの一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図に示す通気回路のブロツク図、第３図は第１
図に示されるのステートコアの斜視図、第４図は
本発明の通気回路を備えたダイヤフラムポンプの
他の実施例を示す縦断面図、第５図は第４図に示
す通気回路のブロツク図である。

第１図において１は合成樹脂製のボビン２，３
に対してたがいに直列となるように巻かれた電磁
コイルである。２個のボビン２，３は第３図に示
すような１枚の板を隙間４ａを残して断面Ｃ字状
の筒状に巻いて形成したステートコア４の外周に
隙間５をあけて嵌着されている。

ステートコア４の長手方向の中心部、すなわち
前記隙間４ａと対応する部位には放射状に配列さ
れた多数の通孔６が形成されている。

なお第３図ではステートコア４としては断面Ｃ
型の開放型コア（両端縁が電気回路的に開いてい
るコア）が用いられているが、薄い板をうず巻状
に巻いて円筒状にした積層型の開放型コアを用い
てもよい。

しかし前記Ｃ型のステートコア４は弾力性を有
するので、２，４の組み立て作業が簡単になるた
め積層型のものに比して好ましい。なお前記通孔
６に代えてステートコア４を２つに分割し、その
間に隙間を設けることもできるが、ボビン２，３
の組み立て作業の点で１本のステートコア４のほ
うが好ましい。

また隙間５に代えて、前記ボビン２，３も１個
のボビンとして、磁気コイル１の巻き線中に放射
状に貫通孔を形成してもよい。

第１図に示すように、前記ボビン２，３の外周
面上には、電磁コイル１の外周面との間に隙間を
あけて円筒状のヨークコア７が嵌合されている。
したがつてボビン２，３の外側のフランジ部２
ａ，３ａと、電磁コイル１の外周面と、ヨークコ
ア７とによつて囲まれる空間が外室８として構成
される。

さらに前記フランジ部２ａ，３ａの端面と隣接
して前記ヨークコア７の内周に嵌合するように積
層型のヨークプレート９が設けられている。

前記ヨークコア７の両端にはそれぞれダイヤフ
ラム台１０，１１が嵌着されており、ダイヤフラ
ム台１０，１１の軸方向外側にはそれぞれダイヤ
フラム１２，１３を介在してケーシング１４，１
５が取りつけられている。ケーシング１４，１５
はダイヤフラム１２，１３との間にポンプ室１
６，１７を構成すると共に、吸引室１８，１９と
吐出室２０，２１を有しており、さらに吸引室１
８，１９とポンプ室１６，１７の間には吸引弁２
２，２３が設けられ、吐出室２０，２１とポンプ
室１６，１７の間には吐出弁２４，２５が設けら
れている。

前記ボビン２，３の内部で、後述する永久磁石
３０，３１で両端が区画される空間は内室２６を
構成し、左右のヨークプレート９、ダイヤフラム
台１０，１１、ダイヤフラム１２，１３および永
久磁石３０，３１によつて囲まれる左右の空間は
それぞれ側室２７，２８を構成している。

なお前記内室２６には両端がダイヤフラム１
２，１３に固着されて支持される支持軸２９と、
前記ヨークプレート９の内周縁９ａと対向する部
位に配置される永久磁石３０，３１とからなる振
動子３２が設けられている。

前記のごとく構成される内室２６は、第１図の
図面上左右の下側に示されるダイヤフラム台１
０、１１およびヨークコア７を貫通する連通孔３
３によつて構成される吸入路で外部と連通してお
り、さらにステートコア４の通孔６およびボビン
２，３同士の隙間５によつて形成される中央通気
路によつて外室８と連通している。

他方、外室８はボビン２，３のフランジ部２
ａ，３ａ、左右のヨークプレート９、ダイヤフラ
ム台１０，１１、ケーシング１４，１５をそれぞ
れ貫通する通気路３４によつて両側の吸引室１
８，１９と連通している。

なおそれぞれの吸引室１８，１９と連通する通
気路３４は、温度が上昇した空気がポンプ内部の
上方に溜るため、いずれもポンプの上部側に設け
られるのが好ましい。一方、外部との連通孔３３
は、図面では便宜上それぞれ下方に開口している
ように示されているが、とくにポンプ内部の上方
の空気を積極的に交換するため、通気路３４と対
角線位置まで180°ずらせて開口させるのが好まし
い。

叙上のごとく構成されるポンプでは、第２図に
示すように外部→連通孔３３→側室２７，２８→
内室２６→中央通気路（通孔６と隙間５）→外室
８→通気路３４→左右の吸引室１８，１９と続く
いわば直列の冷却通気回路が構成されている。

つぎに叙上のごとく構成される冷却通気回路の
作用を説明する。

第１図に示される電磁コイル１と永久磁石３
０，３１の相互作用で振動子３２が左側（矢印Ａ
方向）に移動すると、右側のダイヤフラム１３が
吸引作用を奏し、左側のダイヤフラム１２が吐出
作用を奏する。すなわち右側のポンプ室１７に生
じた負圧により、吸引バルブ２３が開き、実線の
矢印で示すように吸引室１９の空気を吸い込む。
したがつて外室８の空気も吸引室１９に吸い込ま
れ、同時に内室２６の空気が中央通気路を通つて
外室８に吸い込まれ、外部から連通孔３３および
側室２７，２８を通つて内室５内に空気が吸い込
まれる。そのばあい左側の永久磁石３０とヨーク
プレート９の孔の内周縁９ａとの隙間９ｂを流れ
る空気（矢印P₁）と永久磁石３０の移動方向と
は逆向きであり、流れの抵抗が大きい。しかし逆
に右側における隙間９ｃを流れる空気（矢印P₂）
と永久磁石３１の移動方向が同方向であるため、
その部分の流れの抵抗が小さくなつている。した
がつて全体として第８図に示すような内室５４を
一方向に流れるポンプに比して内室内の流れがス
ムーズであり、冷却通気効果が高いという利点が
ある。

なおそのとき左側のダイヤフラム１２も矢印Ａ
方向に移動するが、吸引弁２２が閉じているた
め、ポンプ室１６内の気圧が上昇しても左側の吸
引室１８は加圧されず、吸引室１８から外室８へ
空気が逆流することはない。前記ポンプ室１６内
の空気は吐出弁２４を通つて第２図に示すタンク
Ｔ内に送られる。なおタンクＴは両方のポンプ室
１６，１７から交互に間欠的に送られてくる空気
流をなだらかにして取り出すためのものである。

つぎに振動子２６が右側（矢印Ｂ方向）に移動
すると、左側のダイヤフラム１２が吸引作用を奏
し、右側のダイヤフラム１３が吐出作用を奏す
る。したがつて左側のポンプ室１６に生じた負圧
に基づき、前記と同じように外部からの空気は連
通孔３３および側室２７，２８を通つて内室２６
へ至り、さらに矢印Ｑで示すように左側の通気路
３４を通つて左側の吸引室１８に吸い込まれる。

なお左右のダイヤフラム１２，１３は両方同時
に右または左側に移動するため、内室２６と側室
２７，２８をあわせた内容積は変化しない。それ
ゆえ外部から側室２７，２８および内室２６への
吸引は吸引室１８，１９の負圧によつてのみ生ず
る。一方、側室２７，２８の内容積はダイヤフラ
ム１２，１３の排除容積と永久磁石の排除容積と
の差の分が変化するだけであるのでほとんど空気
の流れに影響しない。

叙上のごとく外室８内の空気および内室２６内
の空気は、ダイヤフラム１２，１３を駆動源とし
て通気回路内を一方向にのみ流れる空気流により
強制的に換気冷却されるので、ポンプ内に空気が
滞留せず、効率的に冷却が行なわれる。

ちなみに第６〜７図に示す従来の回路を用いた
ばあい内部の温度が98℃であつたポンプが本発明
の通気回路にかえることにより約45〜50℃と、ほ
ぼ50degの低減がみられた。

つぎに第４〜第５図を参照しながら本発明の通
気回路の他の実施例を説明する。

第４図に示すポンプの基本的な構成は第１図に
示すポンプと同じであるが、側室２７，２８はそ
れぞれ吸引室１８，１９と左右のダイヤフラム台
１０，１１およびケーシング１４，１５を貫通す
る通気路３４で連通され、外室８はステートコア
７に形成された連通孔３３で外部と連通してい
る。

このものは第５図に示すように外部→連通孔３
３→外室８→中央通気路（通孔６、隙間５）→内
室２６→側室２７，２８→通気路３４→吸引室１
８，１９と続く直列の冷却通気路を通つて空気が
流れるので内室２６に空気が滞留せずに効率的に
換気冷却される。

なお第４図に示す冷却通気回路においては、第
１図に示すばあいと異なり、それぞれの側室２
７，２８は内室２６から吸引室１８，１９へ至る
送出路の一部を構成しているため、ポンプ作用を
奏しているポンプ室側の側室（たとえば第４図で
振動子３２が矢印Ａ方向に動くばあいの右側の側
室２８のみが通路として働き、他方の側室（左側
の側室２７）には空気が流通せず、有効に利用さ
れない。さらに空気が流れている側の側室へは、
永久磁石３１の移動方向（矢印Ａ方向）と逆向き
に内室２６から空気が流れる。

以上のことから流れの抵抗の大きさの点では第
１図に示す冷却通気路のほうがすぐれているとい
える。

第４図に示す実施例では連通孔３３は、電磁コ
イル１の外周を広い面積で冷却しうるように左右
に離して設けているが、たとえば２点鎖線で示す
ように中央近辺に１個だけ設けてもよい。また有
効に働いている通気路３４は左右にそれぞれ１個
ずつであるが、左右にそれそぞれ２個ずつ通気路
３４を形成してもよい。このように連通孔や通気
路の個数や位置などはダイヤフラムポンプの種類
や電磁コイルの発熱量などに応じて適宜選択しう
る。

［発明の効果］ 本発明の冷却通気回路を採用すれば、電磁コイ
ルの内部が通気回路内に直列に組み込まれるの
で、ポンプ内部に空気の滞留する部分を少なくす
ることができ、しかも流れの抵抗を少なくするこ
とができる。それによりとくに電磁コイルの内部
の冷却換気効率を大きく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の通気回路を備えたダイヤフラ
ムポンプの一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図に示す通気回路のブロツク図、第３図は第１
図におけるステートコアの斜視図、第４図は本発
明の通気回路を備えたダイヤフラムポンプの他の
実施例を示す縦断面図、第５図は第４図に示す通
気回路のブロツク図、第６図および第７図はそれ
ぞれ従来の通気回路を備えたポンプの一例を示す
縦断面図およびブロツク図、第８図は従来の通気
回路の他の例を示す説明図である。 図面の主要符号、１……電磁コイル、５……隙
間、６……通孔、８……外室、１２，１３……ダ
イヤフラム、１６，１７……ポンプ室、２６……
内室、３２……振動子、３３……連通孔、３４…
…通気路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状のヨークコアと該ヨークコアの内部に
   同心状に配置される電磁コイルの外表面との間に
   形成される外室と、 前記電磁コイルの内部に形成される内室と、 該内室内に設けられる振動子の両端にそれぞれ
   連結される２枚のダイヤフラムによつて容積変化
   が生ずるポンプ室と、 前記電磁コイルの軸方向の中央部に形成され
   る、外室と内室とを連通する中央通気路と、外室
   または内室のうち一方と外部とを連通する吸入路
   と、 外室または内室のうち他方と前記両方のダイヤ
   フラム室の吸引室とを連通する送出路とからなる
   ダイヤフラムポンプの冷却通気回路。 ２ 前記電磁コイルが、その軸方向の中心部に放
   射状の通孔を有するステートコアと、該ステート
   コアの外周に隙間をあけて嵌着される２個のボビ
   ンとを備えている特許請求の範囲第１項記載の冷
   却通気回路。 ３ 前記内室とダイヤフラムとの間に内室と連通
   する側室が形成されており、前記吸入路が該側室
   と、側室に形成されている外部と連通する孔とか
   ら構成されると共に、前記送出路が外室と吸引室
   とを連通している特許請求の範囲第１項記載の冷
   却通気回路。