JPS63227977A - ダイヤフラムポンプの冷却通気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（５１）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（５５）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
にとっ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ボンブ内に導入し、ざらにポンプ
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）、サイドブレー）　（
８２）およびヨークプレート（５３）などのポンプ内部
の隔壁に孔（Ｂ３）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
Ｍ　（Ｒ）とそれぞれの吸引室（６６）とを前記孔（６
３）と連結する通気路（８５）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（５７
）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コ 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（５
９）を通過したのちに通気路（６５）を通ってそのまま
吸引室（６Ｂ）に移動する。そのためダイヤフラム（５
７）とサイドプレート（Ｂ２）との間の空間（以下、側
室という）　（８７）、（６８）および内室（５４）の
空気は、孔（６３）でつながってはいるが、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（Ｂ３）と連通孔（Ｂ５）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を右側のポンプ室（７０）
で矢印（田−山）　−（Ｃ）　−（小−＋ｅ＞　−＋ｆ
＋と続く内部通気囲路および矢印（Ｌｌ）　−（Ｖ）−
（８）−（資）−Ｍ　−（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（
矢印中）〜面方向）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、空気を曲〜（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（５７）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
位置から片寄っ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って容積変化
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ずる中央通気路と、
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
引室とを連通ず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、外部がらの空気は「
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
冷却換気効果かえられる。

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
回路のブロック図、第３図は第１図に示されるステート
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ック図である。

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（２１、（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）は弾力性ををする
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（２１，（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（刀が嵌合されている。したが
ってボビン（２）、（３］の外側のフランジ部（２ａ）
、（３ａ）と、電磁コイル（１）の外周面と、ヨークコ
ア（′７）とによっ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（刀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（財）、０１）が嵌着されており、ダイヤフラム台
００）、０１）の軸方向外側にはそれぞれダイヤフラム
０２）Ｓ（＋３）を介在してケーシング（＋４）、旧が
取りつけられている。ケーシング■、旧はダイヤフラム
０２）、■との間にポンプ室□□□、面を構成すると共
に、吸引室の、□□□と吐出室■、のを有しており、さ
らに吸引室ａＳ、（ｇとポンプ室泗、面の間には吸引弁
（２２１Ｓ（２３が設けられ、吐出室■、Ｃ２１）とポ
ンプ室ａｅ、ｖの間には吐出弁□□□、四が設けられて
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のを構
成し、左右のヨークプレート（９）、ダイヤフラム台（
ト））、旧）、ダイフラム（１２）、（至）および永久
磁石（３０）、（３１）によって囲まれる左右の空間は
それぞれ側室ノ、ノを構成している。

なお前記内室のには両端がダイヤフラム（１２１，０３
に固着されて支持される支持軸□□□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（３
２）が設けられている。

前記のごとく構成される内室四は、第１図の図面上左右
の下側に示されるダイヤフラム台（財）、旧）およびヨ
ークコア（７）を貫通する連通孔（３３）によって構成
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）によって形成される中央通気路によって外
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（
２ａ）、（３ａ）、左右のヨークプレート（９）、ダイ
ヤフラム台（ト））、０１）、ケーシング０引、旧をそ
れぞれ貫通する通気路（３４）によって両側の吸引室旧
、０９と連通している なおそれぞれの吸引室暗、Ｃ９と連通ずる通気路（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）−側室の、の→内室四−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□□□、宿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（３０）
、（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■が吸引
作用を奏し、左側のダイヤフラム０２）が吐出作用を奏
する。すなわち右側のポンプ室口に生じた負圧により、
吸引バルブのが開き、実線の矢印で示すように吸引室０
９の空気を吸い込む。したがって外室（８）の空気も吸
引室（至）に吸い込まれ、同時に内室四の空気が中央通
気路を通って外室（８）に吸い込まれ、外部から連通孔
（３３）および側室力、囚を通って内室（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（Ｐｉ）　）と永久磁石（３
０）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ってい
る。したがって全体として第８図に示すような内室（５
４）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（＋２１も矢印（Ａ）
方向に移動するが、吸引弁のが閉じているため、ポンプ
室Ｏｆ３内の気圧が上昇しても左側の吸引室旧は加圧さ
れず、吸引室のから外室歯へ空気が逆流することはない
。前記ポンプ室圏内の空気は吐出弁Ｑ４を通って第２図
に示すタンク（Ｔ）内に送られる。なおタンク（Ｔ）は
両方のポンプ室叫、面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。

つぎに振動予力が右側（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■が吐出作用を奏する。したがって左側
のポンプ室−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■、■を通
って内室四へ至り、さらに矢印（Ｑ）で示すように左側
の通気路（３４）を通って左側の吸引室のに吸い込まれ
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、内室四と側室の、■をあ
わせた内容積は変化しない。それゆえ外部から側室の、
■および内室■への吸引は吸引室の、優の負正によって
のみ生ずる。一方、側室の、■の内容積はダイヤフラム
０２）、■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■内の空気
は、ダイヤフラム０２）、■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℃であっ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、はぼ５０ｄｅ１ｇ
の低減がみられた。

つぎに第４〜５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、側室ノ、ノはそれぞれ吸引室ａＦ３
、□□□と左右のダイヤフラム台（財）、旧）およびケ
ーシング（１４１ＳＱ５を貫通する通気路（３４）で連
通され、外室（８）はステートコア（刀に形成された連
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一連通孔（３３）峠
外室（８）→中央通気路（通孔（６）、隙間（５））−
内室（２）−側室の、■→通気路（３４）→吸引室泗、
０９と続く直列の冷却通気路を通って空気が流れるので
内室霞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、それぞれの側室力、のは内室■から
吸引室（至）、（至）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の）のみが通路として働き、他方の
側室（左側の側室力）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（至）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つる。

［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
回路のブロック図、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ック図、第６図および第７図
はそれセ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ック図、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）二連孔 （８）二外室 （１２１Ｓ０３．ダイヤフラム （５）、ａカニポンプ室 （２ｅ＝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
   イヤフラムによっ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。