JPH08144959A - 振動型ダイヤフラムポンプに用いられるダイヤフラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が極めて簡単で低コスト化を図ることが
できるダイヤフラムを提供する。 【構成】 電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づ
く、前記永久磁石を備えた振動子の電磁振動によって、
吸入弁および吐出弁を備えたポンプ室の一方の壁を形成
するダイヤフラムを振動させる振動型ダイヤフラムポン
プに用いられるダイヤフラム。その中心部に円環状の溝
を有する本体と、その外周部が前記本体の円環状の溝に
嵌着され、その中心部に前記振動子と連結するための中
心孔を有してなる円盤状のセンタープレートからなるこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動型ダイヤフラムポン
プに用いられるダイヤフラム（以下、単にダイヤフラム
という）に関する。さらに詳しくは、構造が簡単なダイ
ヤフラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電磁石と永久磁石の磁気的相
互作用に基づいて、永久磁石を備えダイヤフラムに連結
された振動子が振動するのを利用した振動型ダイヤフラ
ムポンプが発明されている。このようなポンプはポンプ
室の一方の壁をダイヤフラムによって形成させており、
ダイヤフラムの振動によってポンプ室を圧縮、膨脹さ
せ、ポンプ室に流体を吸引、吐出するものである。図４
は、このような振動型ダイヤフラムポンプ（以下、単に
ポンプという）の一例を示すものである。

【０００３】このポンプは、振動子１００、電磁コイル
１１０、ダイヤフラム１２０およびポンプ部１３０から
なり、各部は以下のように構成されている。

【０００４】振動子１００は、永久磁石１０１、該永久
磁石１０１の両極にあって励磁される磁極片（ポールピ
ース）１０２、およびこれらを支持する軸１０３からな
る。軸１０３の両端はネジ加工されており、六角ナット
１０６によってダイヤフラム１２０に連結され、これに
よって振動子１００は支持される。また、振動子１００
は電磁コイル１１０の磁極の変化によって軸方向に振動
する。

【０００５】電磁コイル１１０は、円筒形状であり、ポ
ールピース１０２が内側に来るように配設される。ま
た、隣合う電磁コイル１１０において、導線１１２を流
れる電流が互いに逆回転をするように配線され、これに
よって出現する磁極は反発しあう。そして、電磁コイル
１１０は円筒状のケーシング１１５内に固定される。

【０００６】ダイヤフラム１２０はＥＰＤＭ（エチレン
−プロピレン−ジエンゴム）などからなり、弾性を有し
ている。

【０００７】ポンプ部１３０は、ダイヤフラム１２０の
外周部を把持するためのダイヤフラム台１３１とケーシ
ング１３２（図面左方向のみ図示されているが、図面右
方向にも左右対称に装着されている）から構成され、ケ
ーシング１３２はダイヤフラム１２０の振動によって圧
縮、膨脹するポンプ室１３３と、吸引室１３４および吐
出室１３５を形成する。吸引室１３４とポンプ室１３３
のあいだには吸引弁１３６が設けられ、吐出室１３５と
ポンプ室１３３のあいだには吐出弁（図示せず）が設け
られる。

【０００８】このような構成のダイヤフラムポンプで
は、２つの電磁コイル１１０に交流電流を流すと交流電
流の変化に同期して、電磁コイル１１０の内側左右端部
（図１において）はＮ極またはＳ極に磁化される。図４
において、たとえばある半周期のあいだＮ極に励磁され
ているとすると、永久磁石１０１によって磁化されてい
るＮ極のポールピース１０２がこれと反発し、かつ、Ｓ
極のポールピース１０２が吸引される。この反発力、吸
引力はともに同じ方向（矢印方向）を向いているため、
振動子１００は矢印方向に移動する。

【０００９】振動子１００が図１右側に移動すると、右
側のダイヤフラム１２０がポンプ室１３３（右側は図示
されていない）を圧縮し、ポンプ室１３３から空気が吐
出される。それと同時に、左側のダイヤフラム１２０が
ポンプ室１３３を膨脹させ、吸引口１３７から空気を吸
引する。つぎの半周期のあいだでは、電磁コイル１１０
の内側左右端部はＳ極に磁化され、振動子１００は逆に
移動し、逆のポンプ室１３３で吸引と吐出が行なわれ
る。

【００１０】このような振動型ダイヤフラムポンプに用
いられるダイヤフラムとしては、従来より、図５に詳細
に示されるようなダイヤフラム１２０が一般に使用され
ている。

【００１１】このダイヤフラム１２０は、ゴム製の本体
１２１を、２枚の円盤状のセンタープレート１２２で挟
持し、中心部をカシメピン１２３で連結してなるもので
ある。カシメピン１２３の中心部には孔１２３ａが設け
られており、該孔１２３ａに振動子１００の端部が挿入
されて、六角ナット１０６などで連結される。センター
プレート１５３と本体１５２とのあいだに、摩擦防止用
のフッ素系樹脂シートを設けているものもある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のダイヤフ
ラム１２０は、部品点数が多く、組み立ての工数も多く
手間であるという問題がある。

【００１３】本発明は叙上の事情に鑑み、構造が極めて
簡単で低コスト化を図ることができるダイヤフラムを提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のダイヤフラム
は、電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基づく、前
記永久磁石を備えた振動子の電磁振動によって、吸入弁
および吐出弁を備えたポンプ室の一方の壁を形成するダ
イヤフラムを振動させる振動型ダイヤフラムポンプに用
いられるダイヤフラムであって、その中心部に円環状の
溝を有する本体と、その外周部が前記本体の円環状の溝
に嵌着され、その中心部に前記振動子と連結するための
中心孔を有してなる円盤状のセンタープレートからなる
ことを特徴としている。

【００１５】また、前記センタープレートの中心孔に、
前記振動子の軸回りのずれを防ぎつつ、当該振動子を前
記センタープレートに連結する取付座金を設けてなるこ
とが好ましい。

【００１６】さらに、前記センタープレートに、前記吸
入弁を設けてなることが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明のダイヤフラムは、本体にセンタープレ
ートの外周部を嵌着させてなるものであり、センタープ
レートの中心孔に振動子の端部を挿入して螺着する。

【００１８】また、本発明のダイヤフラムは取付座金を
有するものであり、該取付座金に設けられた溝に振動子
の端部を嵌入して、軸が周方向（軸まわり）にずれない
ように固定する。

【００１９】さらに、本発明のダイヤフラムは、センタ
ープレートに吸入弁を設けてあるので、電磁コイルが収
納されている駆動部の空気を流動させ、温度上昇を防
ぐ。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明のポンプ
を説明する。

【００２１】図１は本発明のダイヤフラムの斜視説明
図、図２は本発明のダイヤフラムの他の実施例の斜視説
明図、図３は本発明のダイヤフラムのさらに他の実施例
の斜視説明図である。

【００２２】図１において、本発明のダイヤフラム１５
０は、図４を参照しつつ説明したように、吸入弁１３６
および吐出弁（図示せず）を備えてなるポンプ室１３３
の一方の壁を形成するものであり、振動子１００を支持
し、この振動によって駆動されるものである。

【００２３】本発明のダイヤフラム１５０は、本体１と
センタープレート２とからなる。

【００２４】本体１は、振動子１００の振動によってポ
ンプ室の容積を変化させうる弾性を要するとともに、振
動子１００を支持するための強度を必要とする。そのた
め、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、
天然ゴム、シリコンゴムなどの材料により製造されるこ
とが好ましい。

【００２５】また、本体１の外縁部３は、図４に示され
るように、ダイヤフラム台１３１に設けられた溝１３１
ａに嵌着させるために突起状に形成されており、ダイヤ
フラム台１３１に４角が螺着されるケーシング１３２と
によって挟持される。

【００２６】さらに、本体１の中心部には、円環状の溝
４が設けられている。この円環状の溝４は中心方向に開
口しており、センタープレート２の外周部を挟持する。

【００２７】センタープレート２は、振動子１００をダ
イヤフラム１２０に連結するための部材であり、振動子
軸との結合強度が充分であり、振動によって変形が生じ
ない材料から成形されることが好ましく、そのような観
点から黄銅板、鉄板、耐熱性合成樹脂（このばあいは、
取付座金と一体化してもよい）製であることが好まし
い。

【００２８】センタープレート２の中心部には中心孔５
が設けられており、図４に示されるように、振動子１０
０の端部が挿入され、六角ナット１０６によって螺着さ
れる。

【００２９】このような本体１とセンタープレート２と
からなるダイヤフラム１２０は、製造時に同時に形成さ
れる。すなわち、注型金型の内部にセンタープレートを
支持しておき、注入ゲートからゴム素材を高圧で注入充
填せしめて製作する。図１において、７は注入ゲートの
跡である。

【００３０】なお、センタープレート２の外径と本体１
のゴムの硬度とはポンプの性能により決められる。たと
えば、１５リットル／分程度の流量で０．１ｋｇ／ｃｍ
² 程度の圧力をうるポンプのばあい、ダイヤフラムの外
径は約４８ｍｍであり、センタープレートの外径は、約
１４ｍｍである。４０リットル／分の能力を有するポン
プでは、ダイヤフラムの外径は５０ｍｍであり、センタ
ープレートの外径は２５ｍｍである。ゴムの硬度は振動
子の構造によって異なるが、５５〜３０度（国際ゴム硬
度（ＩＲＨＤ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｕｂｂ
ｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｄｅｇｒｅｅｓ））くらいが
好ましい。

【００３１】このような構造のダイヤフラムは、部品点
数が２つと極めて少ない。そのため、従来例に比べる
と、その価格はおよそ１／２と安くなる。しかしなが
ら、性能、とくに寿命の方は従来例と同等である。

【００３２】また、本発明のダイヤフラム１５０は、図
１に示されるような取付座金１１を設けてもよい。この
取付座金１１は、中心孔１２と矩形の溝１３を有してい
る。振動子１００の端部は、取付座金１１の中心孔１２
を貫通し、六角ナットなどで螺着される。

【００３３】この取付座金１１は、とくに、図２に示さ
れるように、電磁石がＥ型鉄心１２からなるタイプの振
動型ダイヤフラムポンプ１５に好適に使用される。この
タイプの振動型ダイヤフラムポンプ１５の振動子１６の
軸１７は、断面が矩形であり、振動子１６が軸回りにず
れると、永久磁石１８がＥ型鉄心１２にぶつかるおそれ
があるからである。そのため、取付座金１１の溝１３は
軸１７の端部１７ａが嵌着する大きさを有しており、軸
１７はこれに嵌着されることによって軸回りにずれるこ
とはない。そのばあいも、軸１７の端部は六角ナット１
９によって螺着されることが好ましい。

【００３４】しかしながら、図４に示されるように、電
磁石が円筒形（電磁コイル１１０）であるタイプにも好
適に使用され、このタイプの振動子１００の、断面円形
の軸１０３の軸回りのずれを防ぐように嵌着することも
可能である。

【００３５】さらに、図３に基づいて本発明のダイヤフ
ラムの他の実施例を説明する。

【００３６】図３において、ダイヤフラム１４０のセン
タープレート１４１は通気用の孔１４２とゴム状の弁１
４３を有している。この弁１４３は、ケーシング１４５
によって形成されるポンプ室１４６側に空気を吸引する
吸引弁である。吐出弁とすることも可能であるが、吐出
する気体は、一定の方向に流す必要があるため、従来通
り、吐出室１４７を経由して吐出口１４８から吐出する
よう構成されることが好ましい。なお、１４９は吐出
弁、１４４は振動子の軸である。

【００３７】図３に示されるダイヤフラム１４０は、電
磁石などが装着された駆動部の空気を吸引するものであ
るので、駆動部の温度上昇を防ぐ効果がある。また、騒
音（吸入音）の低減にも効果を奏しうる。

【００３８】なお、本発明のダイヤフラムは、図２およ
び図４に挙げた振動型ダイヤフラムポンプ以外のタイプ
のものにも適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のダイヤフラムでは、構造が簡単
なので、低コスト化を図ることができる。また、センタ
ープレートに吸引弁を設けたものでは、駆動部の空気を
吸引することができるので、駆動部の温度上昇を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイヤフラムの一実施例の斜視説明図
である。

【図２】本発明のダイヤフラムの他の実施例の斜視説明
図である。

【図３】本発明のダイヤフラムのさらに他の実施例の斜
視説明図である。

【図４】従来の振動型ダイヤフラムポンプの斜視説明図
である。

【図５】従来のダイヤフラムの斜視説明図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ センタープレート ４ 溝 ５ 中心孔 １１ 取付座金 １６、１００ 振動子 １８、１０１ 永久磁石 １２、１１０ 電磁コイル １３３ ポンプ室 １３６ 吸引弁 １５０ ダイヤフラム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に
   基づく、前記永久磁石を備えた振動子の電磁振動によっ
   て、吸入弁および吐出弁を備えたポンプ室の一方の壁を
   形成するダイヤフラムを振動させる振動型ダイヤフラム
   ポンプに用いられるダイヤフラムであって、その中心部
   に円環状の溝を有する本体と、その外周部が前記本体の
   円環状の溝に嵌着され、その中心部に前記振動子と連結
   するための中心孔を有してなる円盤状のセンタープレー
   トからなることを特徴とするダイヤフラム。
2. 【請求項２】 前記センタープレートの中心孔に、前記
   振動子の軸回りのずれを防ぎつつ、当該振動子を前記セ
   ンタープレートに連結する取付座金を設けてなる請求項
   １記載のダイヤフラム。
3. 【請求項３】 前記センタープレートに、前記吸入弁を
   設けてなる請求項１または２記載のダイヤフラム。