JPH09144662A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動膜（ダイヤフラム）により動作する流体
ポンプにおいて、作動膜に磁性体を固定して、この磁性
体を電磁コイル体により駆動することにより、振動及び
騒音の少ない小型化容易なポンプを得る。 【解決手段】 本体部１０の両側には椀状の作動膜１
３，１４が取付けられ、その作動膜にはそれぞれ永久磁
石１５，１６が取付固定されている。永久磁石１５，１
６は電磁コイル体１７，１８の磁極１７ａ，１８ａに対
向配置されている。電磁コイル体１７，１８に交流を印
加することにより、作動膜は出没動作して流入口１１か
ら流出口１２へと空気が流動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体ポンプに係り、
特に、鑑賞魚用水槽のエアポンプとして好適なポンプの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鑑賞魚用水槽のエアポンプとして
は、図６に示すように、図示しない一方向弁を内蔵し、
流入口６１及び流出口６２を備えた本体部６０に、ゴム
膜等からなる可撓性の碗状の作動膜（ダイヤフラム）６
３を取付け、この作動膜６３が本体部６０の内部に形成
された流通路に臨むように構成されたものがある。

【０００３】作動膜６３には、取付部材６４が取付けら
れ、この取付部材６４に駆動アーム６５の略中央部が係
合されている。駆動アーム６５の基端６５ａは、ゴム管
等の緩衝部材６６を介して図示しないケース体の支点部
６７に固定されている。駆動アーム６５の先端６５ｂに
は永久磁石６８が固着され、この永久磁石６８は、電磁
コイル体６９の磁極６９ａに対向配置されている。

【０００４】このエアポンプにおいては、電磁コイル体
６９を交流電力により駆動すると、磁極６９ａにＮ極及
びＳ極が交互に励磁されるので、永久磁石６８が磁力に
より左右に往復運動する。この永久磁石６８の往復運動
により、駆動アーム６５及び取付部材６４を介して作動
膜６３が出没動作し、この出没動作によって流入口６１
から空気が本体部６０の内部へと引き込まれるととも
に、本体部６０の内部の空気が流出口６２から吐出され
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記エアポンプにおい
ては、電磁コイル体６９の大きさ又は駆動アーム６５の
長さをある程度確保しないと、作動膜６３を出没動作さ
せるための駆動力及び駆動ストロークが充分にとれない
ため、ポンプの小型化が困難であるという問題点があ
る。

【０００６】また、駆動アーム６５を往復運動させてい
るために、緩衝部材６６を介在させてもケース体に振動
が伝搬してしまい、動作時の振動及び騒音を低減するこ
とが困難であるという問題点がある。この振動及び騒音
を低減するために、図６に示すポンプを２つ対向配置
し、駆動アーム６５の動作方向を逆にし、相互に同位相
になるように駆動する場合がある。この場合には、振動
自体は若干低減されるが、騒音は却って大きくなり、し
かも２つのポンプを内蔵するために小型化には逆行する
ものとなる。

【０００７】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、ポンプの小型化と動作時の振動及
び騒音の低減とを図ることのできる新規の構造を実現す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、流入口から流出口までの流通
路の途中に流体の流通方向を規制する一方向弁を備えた
本体部と、該本体部に取付けされ、前記流通路に臨む可
撓性の作動膜と、該作動膜自体に採用され又は前記作動
膜に固定された磁性体と、該磁性体の対向位置に磁極を
有する電磁装置とを設け、該電磁装置を駆動することに
より前記磁性体が作動膜とともに出没動作して流体を前
記流入口から前記流通路を介して前記流出口へと流動さ
せるように構成するものである。

【０００９】この手段によれば、作動膜自体に磁性体を
採用し、又は作動膜に磁性体を固定しているため、従来
の駆動アームが不要となり、小型化が容易になるととも
に、可撓性の作動膜のみが出没動作するため、振動や騒
音が低減される。また、部品点数が削減され、部品の取
付構造等も簡易になるため、製造コストも低減すること
ができる。

【００１０】ここで、前記作動膜及び前記磁極を相互に
前記出没方向に配列されるようにそれぞれ一対対向配置
し、前記磁性体及び前記磁極により前記一対の作動膜が
相互に逆方向に変形動作するように前記電磁装置を駆動
することが好ましい。この場合には、作動膜が逆方向に
変形動作するため、相互に振動や騒音を打ち消し合うよ
うに作用するので、振動や騒音をさらに低減することが
できる。

【００１１】この場合にはさらに、前記電磁装置の両端
に前記一対の磁極を設け、前記電磁装置の両側に前記一
対の作動膜を備えた一対の本体部を設ける場合がある。
この場合には、一つの電磁装置に一対の磁極を設けるこ
とができるとともに、２つのポンプ体を設けることがで
きるため、ポンプ体の駆動効率及び体積効率を高めるこ
とができる。

【００１２】また、前記一対の磁極のそれぞれを備えた
一対の前記電磁装置を設け、該一対の電磁装置の間に両
側に前記一対の作動膜を設けた前記本体部を配置する場
合もある。この場合には、中央に本体部を配置したた
め、振動や騒音の発生源を中心位置に集中させることが
できるので、振動や騒音の低減対策を容易に行うことが
できる。

【００１３】さらに、前記一対の磁極のそれぞれを備え
た一対の前記電磁装置を設け、該一対の電磁装置の間に
両側に前記作動膜を向けた一対の前記本体部を配置する
場合もある。この場合には、２つのポンプ体を設けても
振動や騒音の発生源を中心位置に集中させることができ
るので、振動や騒音の低減対策を容易に行うことができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明に係る流体ポンプの実施形態について説明する。以下
に示す各実施形態は、鑑賞魚用エアポンプとして形成す
る場合の例を示すが、本発明はこのような場合に限られ
ず、空気以外の種々の流体を送り出すための様々な用途
に用いられる種々の流体ポンプに適用することができる
ものである。

【００１５】（第１実施形態）図１には第１実施形態の
エアポンプの主要部の構造を示す。このエアポンプは、
硬質樹脂製の本体部１０と、この本体部１０の左右両側
に取付けられた軟質樹脂若しくはゴム製の作動膜（ダイ
ヤフラム）１３，１４と、作動膜１３，１４の左右に配
置された電磁コイル体１７，１８とから概略構成され
る。

【００１６】本体部１０には、流入口１１及び流出口１
２が設けられ、流入口１１には外部から内部空間Ａにの
み空気を流通可能に形成された一方向弁１１ａが取付け
られ、流出口１２には内部空間Ａから外部にのみ空気を
流通可能に形成された一方向弁１２ａが取付けられてい
る。本体部１０の左右の端部には内部が開口部となって
いるフランジ部１０ａ，１０ｂが形成され、これらのフ
ランジ部１０ａ，１０ｂに碗状の作動膜１３，１４が取
付けられ、内部空間Ａが完全に閉ざされるように構成さ
れている。

【００１７】作動膜１３の左端部の内面上には取付部１
３ａが形成され、この取付部１３ａに円盤状の永久磁石
１５が固着されている。同様に、作動膜１４の右端部の
内面上には取付部１４ａが形成され、取付部１４ａに円
盤状の永久磁石１６が固着されている。

【００１８】永久磁石１５，１６に作動膜１３，１４の
左右端部を介して対向する位置に、それぞれ電磁コイル
体１７，１８の磁極１７ａ，１８ａが配置されている。
駆動時においては、電磁コイル体１７，１８にはそれぞ
れ交流電圧が供給され、その磁極１７ａ，１８ａにはＮ
極とＳ極とが交互に励磁される。ここで、２つの電磁コ
イル体１７，１８の代わりに、単一の電磁コイルとコ字
状の鉄心を用いて形成された一つの電磁コイル体を用い
ても良い。この場合には、２つの磁極は互いに逆極性と
なるので、２つの永久磁石の当該磁極に対向する面の極
性も互いに逆極性とする必要がある。

【００１９】このエアポンプにおいては、永久磁石１５
と電磁コイル体１７、永久磁石１６と電磁コイル体１８
により、それぞれ、作動膜１３と１４を逆方向に変形動
作させるように駆動する。すなわち、この実施形態にお
いては、作動膜１３と１４を同位相（即ち、作動膜１３
が突出しているときには作動膜１４も突出し、作動膜１
３が没しているときには作動膜１４も没している）で動
作させることとなる。このように動作させることによ
り、作動膜１３，１４が突出側に変形する際には内部空
間Ａが拡大するために一方向弁１２ａは閉じるが一方向
弁１１ａが開いて流入口１１より外部から空気が流入
し、作動膜１３，１４が没する側に変形する際には内部
空間Ａが縮小されるために一方向弁１１ａは閉じるが一
方向弁１２ａは開いて流出口１２より内部空間Ａから外
部へと空気が流出する。この繰り返しにより流出口１２
からは逐次空気が吐出されることとなる。

【００２０】この実施形態では、作動膜１３，１４に永
久磁石（単なる磁性体でもよい。）が固定されているた
め、駆動アームが不要となり、ポンプ全体の体積を著し
く低減でき、小型化を図ることができる。また、磁力を
直接作動膜１３，１４に伝達することができるので、不
要な振動や騒音を発生することなく、効率良くポンプを
駆動することができる。特に、作動膜が可撓性材で形成
されることから、動作部分が可撓性を有する部分のみで
あることとなり、振動や騒音の発生が従来のものと較べ
て著しく低減される。さらに、構成部品を低減すること
ができるので、ケース体等に設ける部品の取付部も少な
くて済み、部品の製造、組立も容易になるなど、製造コ
ストを低減することができる。特に、作動膜１３と１４
とは常に逆方向に動作するため、振動や騒音を打ち消し
合う効果があり、振動及び騒音の低減を図ることができ
る。

【００２１】（第２実施形態）次に、図２を参照して第
２実施形態について説明する。この実施形態は、流入口
２１及び流出口２２を備えた本体部２０と、これに接続
された作動膜２６と、作動膜に対向配置された電磁コイ
ル体２８とから概略構成される。本体部２０には、流入
口２１からその軸線に沿って伸び、作動膜２６の内側に
向けて貫通するように形成された流入路２０ａと、流入
路の周囲に開口部を有し、流入路２０ａを画成する円筒
壁の周囲に形成されて流出口２２に通ずる流出路２０ｂ
とが形成されている。

【００２２】本体部２０における作動膜２６の側には円
盤状の支持枠２３が嵌合されている。支持枠２３には、
中心部に軸孔２３ａが形成されているとともに、その周
囲の数カ所に周縁孔２３ｂが形成されている。軸孔２３
ａは流入路２０ａの開口部に、周縁孔２３ｂは流出路２
０ｂの開口部に臨んでいる。支持枠２３の表裏には、そ
れぞれ薄いゴム板等からなる可撓性の流入弁シート２４
及び流出弁シート２５が、本体部２０の内壁と支持枠２
３との間に挟持されている。

【００２３】流入弁シート２４は流出路２０ｂの開口部
に対応する位置にスリット２４ａを備え、流出弁シート
２５は流入路２０ａの開口部に対応する位置に貫通孔２
５ａを備えている。流入弁シート２４は、通常時には支
持枠２３の軸孔２３ａを閉鎖しており、流入口２１から
空気が吸入されたときのみ作動膜２６の側に押されて変
形し流入路２０ａを開く一方向弁として機能する。流出
弁シート２５は、通常時には支持枠２３の周縁孔２３ｂ
を閉鎖しており、作動膜２６の側から流出口２２へと空
気が押し出されるときのみ変形して、流出路２０ｂを開
く一方向弁として機能する。

【００２４】作動膜２６の内側には、上記第１実施形態
と同様の取付部２６ａが形成され、ここに永久磁石２７
が固着されている。永久磁石２７は作動膜２６を介して
電磁コイル体２８の磁極２８ａに対向している。電磁コ
イル体２８に交流電力が供給されると、磁極２８ａにＮ
極とＳ極とが交代で励磁され、これに伴って永久磁石２
７が作動膜２６とともに出没動作するようになってい
る。

【００２５】この実施形態においては、作動膜２６が出
没動作することによって、作動膜２６が突出側へ変形し
ている際には内部空間Ｂが拡大するので流入弁シート２
４の中心部が内側へ変形し、流入口２１から流入路２０
ａを経て内部空間Ｂに空気が流入する。次に、作動膜２
６が没する側へ変形している際には内部空間Ｂが縮小す
るため流出弁シート２５の周縁部が外側へ変形し、流出
路２０ｂが開いて空気が内部空間Ｂから流出口２２へと
流出し、流出口２２から空気が吐出される。

【００２６】この実施形態では、一方向弁として機能す
る流入弁シート２４及び流出弁シート２５の近傍の流通
路の流通断面を広くとることができるので、空気の吐出
量及び吐出強度を増大することができる。この実施形態
では作動膜２６、永久磁石２７及び磁極２８ａを一組だ
け設けているため、吐出能力に対する振動や騒音に関し
ては上記第１実施形態よりも一般的に不利であると考え
られるが、実際には流通断面が大きいことにより弁体の
動作音を低減できるとともに、機械効率も高くなり、し
かも、上記第１実施形態よりも小型化することができる
という利点がある。

【００２７】図３は上記各実施形態に採用できる作動膜
の他の構造を示すものである。作動膜３０は上記と同様
に碗状の可撓性材で形成され、その先端側の中心部に軸
孔を有する突出縁部３０ａが形成されている。この軸孔
には永久磁石３１を係合した固定ネジ３２が挿通され、
固定ネジ３２は、作動膜３０の内側で座金３３を介して
ナット３４により締結されている。

【００２８】永久磁石３１は電磁コイル体３５の磁極３
５ａに対向し、電磁コイル体３５の交代磁界により作動
膜３０を出没動作させる。この実施形態では、永久磁石
３１が作動膜３０を介在させずに直接に磁極３５ａに対
向しているので、磁力を効率良く受けることができ、効
率的にポンプを動作させることができる。

【００２９】ここで、上記各実施形態では碗状の作動膜
（ダイヤフラム）を用いているが、作動膜としては碗状
である必要はなく、その変形により結果として流通路の
空気を流動させるように作用するものであれば、平板状
その他任意の形状に形成してもよい。

【００３０】（第３実施形態）図４には、第３実施形態
の構造を示す。この実施形態においては、中央に電磁コ
イル体４０を配置し、両端に磁極４０ａ，４０ｂを形成
する。磁極４０ａと４０ｂは、相互に同極性になるよう
にヨーク等を工夫してもよいが、一般には磁心の両端に
形成される磁極を用いることにより相互に逆極性にな
る。磁極４０ａには、上記第２実施形態におけるものと
同様の本体部４１及び作動膜４３からなるポンプ体を対
向配置し、磁極４０ｂには、同様の本体部４２及び作動
膜４４からなるポンプ体を対向配置する。そして、磁極
４０ａには作動膜４３に固着された永久磁石４５が対向
し、磁極４０ｂには作動膜４４に固着された永久磁石４
６が対向するように構成する。

【００３１】この実施形態によれば、一つの電磁コイル
体４０により２つのポンプ体を駆動することができると
ともに、永久磁石４５における磁極４０ａに対向する面
の極性と、永久磁石４６における磁極４０ｂに対向する
面の極性とが逆になるように構成する（２つの磁極が相
互に逆極性の場合）ことにより、永久磁石４５の移動方
向と永久磁石４６の移動方向とが逆方向となり、作動膜
４３と４４とが同位相で動作するので、相互に振動や騒
音を打ち消し合うようにできる。

【００３２】（第４実施形態）図５には、第４実施形態
の構造を示す。この実施形態においては、第１実施形態
と同様の本体部５１，５２と作動膜５３，５４とを備え
たポンプ体を一対背中合わせに固定し、作動膜５３，５
４にそれぞれ永久磁石５５，５６を固着して、それぞれ
電磁コイル体５７，５８の磁極５７ａ，５８ａに対向配
置させたものである。

【００３３】この実施形態においては、２つの電磁コイ
ル体５７，５８を設ける必要があるが、振動や騒音の発
生部分が中心部に集中するため、ケース体の材質、搭載
構造等の工夫により振動や騒音を低減することが容易で
ある。また、この場合には、本体部５１と本体部５２に
おいて、それらの流入口と流出口の位置が逆になるよう
に配置したので、空気の流動方向も逆方向となり、流通
路から出る振動や騒音をさらに低減することができる。

【００３４】上記各実施形態においては、空気の吐出を
確実に行うために流入側と流出側とにそれぞれ一方向弁
を設けたが、一方向弁はいずれか一方のみでもポンプ体
として機能させることが可能である。また、永久磁石は
単なる磁性体でも同様に動作させることができる。さら
に、作動膜自体を磁性体で形成することによっても同様
に動作させることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
動膜自体に磁性体を採用し、又は作動膜に磁性体を固定
しているため、従来の駆動アームが不要となり、小型化
が容易になるとともに、可撓性の作動膜のみが出没動作
するため、振動や騒音が低減される。また、部品点数が
削減され、部品の取付構造等も簡易になるため、製造コ
ストも低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体ポンプの第１実施形態の主要
部分の構造を示す横断面図である。

【図２】本発明に係る流体ポンプの第２実施形態の主要
部分の構造を示す横断面図である。

【図３】上記実施形態における作動膜と磁性体との固定
構造を示す横断面図である。

【図４】本発明に係る流体ポンプの第３実施形態の主要
部分の構造を示す一部断面平面図である。

【図５】本発明に係る流体ポンプの第４実施形態の主要
部分の構造を示す一部断面平面図である。

【図６】従来の流体ポンプの主要部分の構造を示す一部
断面平面図である。

【符号の説明】

１０ 本体部 １１ 流入口 １１ａ，１２ａ 一方向弁 １２ 流出口 １３，１４ 作動膜 １５，１６ 永久磁石 １７，１８ 電磁コイル体 １７ａ，１８ａ 磁極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口から流出口までの流通路の途中に
   流体の流通方向を規制する一方向弁を備えた本体部と、
   該本体部に取付けされ、前記流通路に臨む可撓性の作動
   膜と、該作動膜自体に採用され又は前記作動膜に固定さ
   れた磁性体と、該磁性体の対向位置に磁極を有する電磁
   装置とを設け、該電磁装置を駆動することにより前記磁
   性体が作動膜とともに出没動作して流体を前記流入口か
   ら前記流通路を介して前記流出口へと流動させるように
   構成したことを特徴とする流体ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記作動膜及び前記
   磁極を相互に前記出没方向に配列されるようにそれぞれ
   一対対向配置し、前記磁性体及び前記磁極により前記一
   対の作動膜が相互に逆方向に変形動作するように前記電
   磁装置を駆動することを特徴とする流体ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記電磁装置の両端
   に前記一対の磁極を設け、前記電磁装置の両側に前記一
   対の作動膜を備えた一対の本体部を設けたことを特徴と
   する流体ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記一対の磁極のそ
   れぞれを備えた一対の前記電磁装置を設け、該一対の電
   磁装置の間に両側に前記一対の作動膜を設けた前記本体
   部を配置したことを特徴とする流体ポンプ。
5. 【請求項５】 請求項２において、前記一対の磁極のそ
   れぞれを備えた一対の前記電磁装置を設け、該一対の電
   磁装置の間に両側に前記作動膜を向けた一対の前記本体
   部を配置したことを特徴とする流体ポンプ。