JPS6355381A - ダイヤフラムエア−ポンプのダイヤフラム拡張支持装置 - 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、例えば養魚槽内に寂寥の水中にエアーを供給
する場合等に用いられるダイヤ７ラムエ７−ポンプで、
鰺しくは、グイヤ゛７ラムの外周に沿って同芯円状に一
体に突出連設した環゛状突起を、自由状態における前記
環状突起の内径よりちや４大なする内径を有する状態で
ダイヤフラム取付台側に形成した環状凹溝に嵌合するこ
とにより、ダイヤフラムを外周方向に拡張する力を加え
つつ前記取付台に装着するととも１゛二、ダイヤフラム
の振動による環状突起の収縮拡張運動に対して、形状の
変化で対画しつつ剛性番変え、ダイヤフラムの過大な弾
発力の増加を後布するリング部材を嵌着したダイヤフラ
ムエアーポンプのダイヤフラム拡張支持装置に関する。

く背景及び従来の技術〉 一″般にこの種のダイヤフラムエアーポンプは、第３図
で示すように、背反的に開閉作動する逆止弁（６）、（
７）付きの吸込口（６ａ）、吐出口（７ａ）を備えたカ
バーケーンング（１１）とダイヤフラム取付台（１０）
との間にゴム製のダイヤフラム（４）を張設することに
よりポンプ室（５）を形成し、前記ダイヤフラム（４）
の中火部に端部を固定連結した駆動棒（１）に固着した
永久磁石（２）とこれの外周に配置した電磁石（３）と
の相互作用により駆動棒（１）を電源周波数に応じてそ
の長手方向に往復移動させ、もってダイヤフラム（４）
を振動させてポンプ室（５）の容積を増減変化させるこ
とにより、逆止弁（６）’１（））を背反的に開閉作動
させてエアーの吸入・排出作用を行なうように構成され
ている。

而して、このようなポンプ性能の良否は前記駆動棒（１
）を含めた振動系の動きの強弱が最も大きな５！素であ
り、この振動系の動きは、該振動系の固有振動数が駆動
電源周波数に同調した時が最も能率よく作動するのであ
る。かかる観点に立脚して、冒述の構成手段を介して前
記ダイヤフラムを外周方向に拡張して装着することによ
り、振動系の質量に見合った弾発力を現出させて前記の
同調を得る手段が採用されている。

然し乍ら、従来のダイヤフラム拡張手段は、本件出願人
の出願に係る、実願昭５９−１０４７３７号（実開昭６
０−１３７１８４号）の＃Ｓ１図、第２図、及び本願第
３図、第４図に示すように、ダイヤフラム（４）表裏両
面の外周部位置に、外径が等しくかつ内径に差がある向
応円状の環状突起（４＾）、（４Ｂ）を一体に突出連設
し、ダイヤフラム取付台（１０）１１１Ｎに内径が小な
る前記−方の環状突起（４＾）が嵌合可能で、自由状態
における該環状突起（４＾）の内径よりもやや大なる内
径の環状凹溝（１０＾）を形成するとともに、自由状態
における他方の環状突起（４Ｂ）の内径よりもやや大な
る外径を有し、かつ該環状突起（４Ｂ）よりも７−プテ
ンン５ンが大きくて、前記環状突起（４Ｂ）の内面側に
嵌着離脱可能なリング部材（１２゛）を、前記ダイヤフ
ラム取付台（１０）及シカバーケーシング（１１）とは
別体に形成し、このリング部材（１２°）の内周面（１
２ａ’）を、前記ダイヤフラム取付台（１０）の内周面
（１０ａ’）に対し、前記ダイヤフラム（４）の装着静
止面を対称の中心として対称またはほぼ対称形状に構成
したものであった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 。そのため、ダイヤフラム（４）をそれ自身の弾性力に
抗して外周方向に拡張するように張力を加えながら、ダ
イヤフラム取付台（１０）に装着したとき、ｔｌ＆３．
４図に示すように、リング部材（１２’）が変形しない
固体であるので、、ダイヤフラム環状突起（４Ｂ）を強
固に取付台（１０）に押圧して固定するので、ダイヤフ
ラム（４）の中夫振動部が振動する際、外周部が内方へ
引っ張られる内応力が繰り返し加わっても、前記のよう
に剛体製のリング部材（１２）によってダイヤフラム環
状突起（４Ｂ）の自由な拡張、収縮運動が押圧され抑止
されるため、振巾が大きくとれない。従って、ポンプの
吐出風量Ｆ　−（ａ）Ｘ　（ｄ、）は（ｄｏ）が小さく
なるので、大きくならない。

また、同時に、ダイヤフラム（４）の中央部が振動する
際、剛体製リングのためダイヤフラム環状突起は強固に
張られているので、ダイヤ７ラムゴムはその平面部のみ
で伸縮振巾が制限されて振動系のステイ７ネスが大きく
なるので固有共振周波数が高くずれてしまい、駆動電源
周波数との同調が大きく狂うので、ポンプ効率は大巾に
低下する欠点があった。

本発明はかかる実情に鑑み、全く新しい技術思想のもと
に開発したリング部材によって、ポンプ性能の向上と長
期安定化を図らんとする点に目的を有する。

〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために案出された本発明に係るダ
イヤ７ラムエアーボンブのダイヤフラム拡張支持装置は
１．形状変化により剛性（突張り力）が変化するリング
部材（１２）を、ダイヤフラム（４）の外周部に一体的
に突出連設した環状突起（４Ｂ）の内側に嵌合装着した
ことを特徴とする。

く作用〉 上記のような特徴構成を有する本発明に係るダイヤフラ
ムエアーポンプのダイヤフラム拡張支持装置によ紅ば、
ダイヤフラム（４）他面側の環状突起（４Ｂ）の内面側
に前記の形状変化により剛性が変化するリング部材（１
２）を嵌着することにより、前記ダイヤフラム（４）の
環状突起付根部分の変形を矯正し、ダイヤフラム（４）
全体を所期通りに拡張して設計通りの弾発力を発揮させ
ることができ、また、その上、ポンプの実作動に伴なう
ダイヤフラム（４）の大振中振動を可能にして吐出風量
を増大するとともに、振動系の実効スティ７ネスが増大
しないので、固有共振周波数はグイプラム中心部の振動
中が増減しても、リング部材（１２）の直径を自動的に
変動することによって初期の設定値を長期に渉り一定に
維持できる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面（第１図、第２図、第５図、
第６図）に基づいて詳述する。

ゴム製のダイヤ７うλ（４）の−面側に、その外周に沿
って向応円状の環状突起（４＾）を一体に突出連設する
とともに、ダイヤフラム取付台（１０）１１Ｎには、前
記環状突起（４＾）の半径方向の肉厚と等しいか、また
はほぼ等しい巾を有するとともに、自由状態における前
記ダイヤフラム（４）の環状突起（４＾）の内径（ｄ）
よりもやや大なる内径（Ｄ）を有する環状凹溝（１０＾
）を形成し、もって前記環状突起（４＾）を環状凹溝（
１０＾）内に嵌合させることによりダイヤフラム（４）
を、前記内径（Ｄ）と（ｄ）の差（ΔＤ、＝Ｄ−ｄ）だ
け半径方向に拡張して取付台（１０）に装着可能にしで
ある。一方、前記ダイヤフラム（４）の他面側にも、そ
の外周に沿って向応円状の環状突起（４Ｂ）を一体に突
出連設するとともに、自由状態における前記ダイヤフラ
ム（４）の環状突起（４Ｂ）の内径（ｄ゛）よりもやや
大なろ外径（Ｄ゛）を有し、具体的には前者環状突起（
４＾）と環状凹溝（１０＾）との内径差（ΔＤ、）と等
しいか、又はほぼ等しい径の差（ΔＤ、＝Ｄ’−ｄ’）
を有し、かつ前記環状突起（４Ｂ）よりも７−プテンシ
１ンの大なるピアノ線で一部に幼欠部のあるリング部材
（１２）を、前記ダイヤフラム取付台（１０）及びカバ
ーケーシング（１１）とは別体に形成し、このリング部
材（１２）を、ダイヤフラム取付台（１０）に前者環状
突起（４＾）を、環状凹溝（１０＾）内に嵌合させる状
態で装着したダイヤフラム（４）の後者環状突起（４Ｂ
）の内面−に第１図の如く嵌着させ、かつ、その上から
カバーケーシング（１１）を、その端面において環状突
起（４Ｂ）及びリングク１２）を、少し間隙をあけて取
付台（１０）にボルトを介して固定連結することにより
ダイヤ７ラムエアーボンブを完成させたものである。そ
して、前記リング部材（１２）の内周面（１２ａ）は、
前記ダイヤフラム（４）の装着静止面を対称の中心とし
て、前記グイ’ｔ’７ラム取付台（１０）の内周面（１
０ａ）と対称、又はほぼ対称形状に構成されているので
ある。なお第１図において他の構成はこの種の一般わな
ポンプと全く同じである。

上記のような実施例においては、リング部材（１２）は
ダイヤフラム（４）の内部において、内方へ収縮する力
に抗して環状突起（４Ｂ）を内方から外方に向けて、７
−プテンシａンによる押圧力を加えつつ、ダイヤフラム
（４）を拡張支持している。

そして、−ンプの吐□出風量（Ｆ）は、第１図、第３図
、第５図に示すように、Ｆ＝ダイヤフラム実効面積（ａ
）Ｘ変位（ｄｏ）によって表わされている。そして、実
効面Ｍ（ａ）は外径が定まれば自ずと定まる定数であっ
て、振巾とは゛無関係である。振巾の変位（ｄｏ）はダ
イヤフラム（４）の振動系の実効スティ７ネス（Ｓ）に
よって定まる。

即ち、変位はダイヤフラム（４）の材質、厚さなどによ
るがそれらが、いずれも一定とすると、ダイヤフラム（
４）の内部の内応力による変化が大きい、この場合、第
３図のような従来例においては、ダイヤフラム（４）の
外周部の環状突起（４Ｂ）が、堅固にリング部材（１２
）によって抑止されているから、ダイヤフラム（４）の
振動につれて、外周部が内方へ引っ張られる応力が働い
ても、ダイヤフラム（４）は振巾を抑止されて、あ゛る
程度の振巾以上は振動しない。

即ち、振動系の実効スティ７ネス（Ｓ）が大きいので、
変位（ｄ２）は大きくならない、従って、Ｆ　＝　（ａ
）Ｘ　（ｄｚ）の値も大きくならないので、吐出風量は
小さい、つまり、第５図の点線で示すカーブのように、
振巾（ｄ２）が小さく押さえられるので、吐出風量）’
　＝　（ａ）Ｘ　（ｄｉ）は小さく能率が低い。

一方、この発明のポンプでは、ダイヤフラム（４）の外
周に一体形成した環状突起（４Ｂ）が、−部に切欠部を
有するリング部材（１２）によって内方より外方へ向け
て７−プテンシ１ンをもつで、加圧されているとともに
、環状突起（４Ｂ）の外周がダイヤフラム（４）の振動
によって、内方へ収縮する方向に、内応力が慟（と、そ
れに追随してリング部材（１２）の外周が収縮して、切
欠部（１５）の間隙が縮まって、環状突起（４Ｂ）の内
応力を吸収できる。またその逆に環状突起（４Ｂ）が外
方へ拡張すると、それに追随してリング材（１２）の切
欠部（１５）の間隙が拡がって、環状突起（４Ｂ）の内
応力による外形の変化を自由に行わしめる。

このように、ダイヤフラム（４）の環状突起（４Ｂ）の
収縮、拡張する運動は、応動するリング部材（１２）の
弾性によって抑制されずに自由に行えるので、ダイヤフ
ラム（４）の振動振巾（ｄ、）は第１図のように太き（
とれる、従って、ポンプの吐出風量Ｆ　＝　（ｉ）Ｘ　
（ｄ、　）は大きくとれる。即ち、高能率のポンプとな
る。

さらに、本発明を第６図について説明する。

従来のリング部材（１２’）の場合、ダイヤフラム（４
）の静止時の拡張量は２厘履程度であるが、ダイヤフラ
ム（４）の中央振動部の振動による変位に比例しで３〜
４ｗｍ＊で増大し、ダイヤフラム（４）の弾発力を必要
以上に強くするため、その振動系の固有周波数を引き上
げ、駆動電源周波数との同調を者しく狂わし、効率は下
り、吐出風量が大きく減少する。

これに対して、本発明の一部に切欠部を有するリング部
材（１２）の場合、静止時拡張量２．５ｚｍを理想拡張
量（３ｍｍ）Ｕｐち同調時の拡張量に近付けておいても
、最大振巾時でも、その切欠部（１５）が、ダイヤフラ
ム（４）の振動に応動して自動的に縮まって、拡張量の
増加を抑えて、最小限の張り（３，５ｍｍ）に止めるこ
とができるので、振動系の固有共振周波数の変動を極力
抑え、ポンプの効率をより良く維持することができ、吐
出風量が増長する。即ち、ダイヤフラム（４）の形状の
変化に応じて自己の外径を自動的に伸縮対応せしめて、
ダイヤフラム（４）の弾発力の変化を抑え、同調振動状
隼を広範囲駆動に亘って保ち、常に効率よ（最大の吐出
風量を得られる。

くその他の実施例〉 このように、この発明においては、ダイヤフラムの外周
部に形成された環状突起を、内方から外方へ押圧力を加
えながら保持し、ダイヤフラムの振動によって生ずる環
状突起の収縮、拡張運動に追随して、収縮、拡張する切
欠部を有するピアノ線のような剛体製の弾性体のリング
部材を用いることによって、ダイヤフラムの振動を自由
ならしめているが、これ以外に例えば、ウレタンゴムの
リング体、あるいはフィルスプリングをリング形状に巻
いたものなどを用いても、同等の効果を挙げることがで
きる。＊た、リング部材（１２）は、ダイヤフラム（４
）の上・下両面に嵌着することもでさる。

以上本発明の代表的と思われる実施例について説明した
が、本発明は必ずしもこれらの実施例構造のみに限定さ
れるものではなく、本発明にいう構成要件を備えかつ、
本発明にいう目的を達成し、以下にいう効果を有する範
囲内において適宜数量して実施することができるもので
ある。

〈発明の効果〉 従って、本発明による時は、 （１）　　ダイヤフラム取付台（１０）及びカバーケー
シング（１１）は、従来のダイヤフラム拡張支持装置の
場合と同様ケ構成で何等改造の要なく、形状変化により
剛性を変化するリング部材（ＩＺ）を付加するだけの簡
単でかつ安価な手段でありながら、 （２）振動系の質量に見合った弾発力を確実に現出しか
つ維持させて、該振動系の固有振動数と駆動電源周波数
との同調による最大効率のポンプ作動を長期に亘って安
定化できる。

（３）シかも、形状変化により剛性を変化する別体リン
グ部材（１２）の使用によって、例えばカバーケーシン
グ（１１）側にそれと同様な機能の環状突起を一体突出
形成する場合に比べて、寸′法的に高精度なものを得易
くて前記（２）項でいうところのポンプ性能を一段と向
上できるとともに、 （４）　　全体の組付けが容易である。

（５）加えて、装着状態では、ダイヤフラム（４）の装
着静止面を中心にして表裏両面の取付部形状が対称また
はほぼ対称であるから、ダイヤ７２ム（４）の振動に伴
なう偏摩耗、局部変形が極力抑制され、ダイヤフラム（
４）の耐久性も増大できるのである。

以上の如（、本発明のダイヤフラムエアーポンプのダイ
ヤフラム拡張支持装置は全く新しい技術思想に基づく、
形状の変形による剛性の変化に基づく弾力によって、収
縮、拡張運動に追随するリング部材を利用することによ
り、ダイヤ７ラムエアーボンブの性能を者しく向上させ
得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１
図のカバーケーシング（１１）を取り除いた平面図、第
３図は従来例の要部縦断面図、第４図は第３図のカバー
ケーシング（１１）を取り除いた平面図、第５図はこの
発明装置を有するポンプと、従来例の入カー振巾特性を
表す図、第６図はこの発明装置を有するポンプと従来例
の振巾−同調度及び振巾−拡張量の関係を比較して表し
た図である。 図中、（４）はダイヤフラム、（４Ｂ）は環状突起、（
１２）はリング部材である。 第１図 第２図 第　５図 第６図 振巾ｄ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］形状変化により剛性が変化するリング部材（１２
   ）を、ダイヤフラム（４）の外周部に一体的に突出連設
   した環状突起（４Ｂ）の内側に嵌合装着したことを特徴
   とするダイヤフラムエアーポンプのダイヤフラム拡張支
   持装置。 ［２］一部に切欠部を有するピアノ線、ステンレス線な
   どの剛体製の弾性体リングをリング部材（１２）とせる
   前記特許請求の範囲第［１］項に記載のダイヤフラムエ
   アーポンプのダイヤフラム拡張支持装置。 ［３］ウレタンゴム等の弾性体のリングをリング部材（
   １２）とせる前記特許請求の範囲第［１］項に記載のダ
   イヤフラムエアーポンプのダイヤフラム拡張支持装置。