(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内の容積変化と、弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出させるポンプ本体と、
該ポンプ本体より連続的に吐出される圧縮気体を通過させるとともにバッファ的機能を果たすタンク容器を備え、
前記タンク容器は少なくとも２つの吐出口を有しており、当該少なくとも２つの吐出口を交互に直接塞ぐことのできる吐出口封止切り換え機構部が設けられており、
前記吐出口封止切り換え機構部は、吐出口を直接塞ぐことができるシール突起部を吐出口の数にあわせて備える切り換え弁プレートと、切り換え弁プレートの回動運動の支軸となるプレート支持部材と、プレート支持部材を支軸として回動運動させるためにプレート支持部材に連接されるストローク装置とを有し構成されてなることを特徴とする電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
前記切り換え弁プレートのシール突起部は、吐出口に実質的に対向するように配置され、かつ回動運動の支軸となるプレート支持部材の両側にそれぞれ配置されてなる請求項１に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記ストローク装置は、ソレノイドを有し構成される請求項１または請求項２に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
前記ソレノイドと切り換え弁プレートの間には連結部材としてのジョイントアダプタが介在され、ジョイントアダプタと切り換え弁プレートとがリンク接続される請求項３に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
前記吐出口には、前記シール突起部とのシールを確実にするためのゴムシール部が形成される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
吐出口封止切り換えのための制御装置がさらに組み込まれてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内の容積変化と、弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出させる電磁式ダイヤフラムポンプに関する。このような電磁式ダイヤフラムポンプは、例えば、曝気式浄化槽の曝気用、養魚の酸素補給用、泡風呂等のエアー噴気用、小型コンプレッサー等に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、浄化槽の曝気用や養魚の酸素補給用のポンプの一つとして、電磁式ダイヤフラムポンプが使用されている。
【０００３】
電磁式ダイヤフラムポンプは、通常、箱状の電磁石ケースと、この電磁石ケースの中に対向するように配置され固着された一対の電磁石と、この一対の電磁石の対向面の間に介在され電磁石の極性変化に伴い往復運動する振動子を備えており、さらに、該振動子の両端部には、対向するように配置された一対のダイヤフラムが形成された構造を備えている。
【０００４】
そして、電磁式ダイヤフラムポンプは、電磁石の極性変化に伴い振動子が往復運動し、この振動子に連結されたダイヤフラムを振動させることによって、外部空気の圧縮室内への吸入、および吸入した空気の圧縮吐出という動作が連続的に繰り返されるように作用する。外部に空気を吐出させる際には、一般に電磁式ダイヤフラムポンプの下部に設けられたバッファ的機能を果たすタンク容器を介して実際の吐出操作が行われる。
【０００５】
このような電磁式ダイヤフラムポンプを、例えば浄化槽に利用する場合、タンク容器の吐出口を２つ設けて、制御装置等で時間的に吐出操作する吐出口を切り換える仕様が要望されることがある。この仕様のもとに、例えば、一方の吐出口は好気処理を行う好気濾床槽への暴気操作ができるように好気濾床槽に連通され、他方の吐出口は濾床の閉塞を防止するために、濾床の下方に設けられた吐出管から定期的に空気を吐出させる、いわゆる逆洗操作ができるように槽下部に連通される。
【０００６】
上記の要望に応じるべく、特開平１０−２３８４７３号公報には、空気流路切換装置を有するエアタンクを備えたダイアフラム型エアーポンプが提案されている。空気流路切換装置は、空気流路を塞ぐ分岐口と弁体をそなえ、空気流路の切替はコントロール装置を介して弁体の動作によって制御されるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に提案のものは、例えば、当該公報の図１（ａ），（ｂ）に示されように直接、吐出口を弁で塞ぐ構成を採択していない。すなわち、シリンダ内のピストン移動位置により、流路を分岐させており、分岐口から吐出口までは空気室で連通されており、吐出口は直接、弁で塞がれていない。そのため空気室の密封が部分的に不十分な場合には、流路の切り換え時に汚水が逆流するおそれがある（逆流した場合、空気流路切換装置の駆動系がダメージをうける）。
【０００８】
また、分岐口にて途中で流路を分岐させる方法では、所定個数の空気室を区分して設ける必要があり、エアタンクの仕切り構造が複雑になってしまう。
【０００９】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、使用する吐出口の切り換えに際して、逆流が生じるおそれがなく、しかも空気室の設定の制約が少なく構造のシンプル化を図ることが可能な電磁式ダイヤフラムポンプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内の容積変化と、弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出させるポンプ本体と、該ポンプ本体より連続的に吐出される圧縮気体を通過させるとともにバッファ的機能を果たすタンク容器を備え、前記タンク容器は少なくとも２つの吐出口を有しており、当該少なくとも２つの吐出口を交互に直接塞ぐことのできる吐出口封止切り換え機構部が設けられており、前記吐出口封止切り換え機構部は、吐出口を直接塞ぐことができるシール突起部を吐出口の数にあわせて備える切り換え弁プレートと、切り換え弁プレートの回動運動の支軸となるプレート支持部材と、プレート支持部材を支軸として回動運動させるためにプレート支持部材に連接されるストローク装置とを有し構成される。
【００１２】
本発明の好ましい態様として、前記切り換え弁プレートのシール突起部は、吐出口に実質的に対向するように配置され、かつ回動運動の支軸となるプレート支持部材の両側にそれぞれ配置されてなるように構成される。
【００１３】
本発明の好ましい態様として、前記ストローク装置は、ソレノイドを有し構成される。
【００１４】
本発明の好ましい態様として、前記ソレノイドと切り換え弁プレートの間には連結部材としてのジョイントアダプタが介在され、ジョイントアダプタと切り換え弁プレートとがリンク接続されるように構成される。
【００１５】
本発明の好ましい態様として、前記吐出口には、前記シール突起部とのシールを確実にするためのゴムシール部が形成される。
【００１６】
本発明の好ましい態様として、吐出口封止切り換えのための制御装置がさらに組み込まれてなるように構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの必要箇所を断面で示した半片正面図、図２は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主としてポンプ本体の必要箇所を断面で示した半片平面図である。図３は、本発明の要部であるタンク容器の概略斜視図である。
【００１８】
本発明の電磁式ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内の容積変化と弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出させるポンプ本体２と、該ポンプ本体２より連続的に吐出される圧縮気体を通過させるとともにバッファ的機能を果たすタンク容器２００とを主要構成部材として備えている。本発明の要部は、タンク容器２００の構成に係るものではあるが、この説明をする前に本質的なポンプ機能を果たすポンプ本体２の好適な一例を最初に簡単に説明しておく。
【００１９】
（ポンプ本体２の構成説明）
図１に示されるようにタンク容器２００の上面には、板状の底部基台プレート７が、密封状態となるように被着固定される。この板状の底部基台プレート７の略中央付近の上に、電磁石ケース１０が設置されている。電磁石ケース１０は、一般に、底部基台プレート７の上に直接載置されるのではなく、実質的にクッション作用が働くように、例えば、防振ゴム９を介して設置されている。
【００２０】
電磁石ケース１０は、本実施の形態の場合、開口部を有する有底容器状の電磁石ケース本体１１と、通常、この開口部を覆うための板状の電磁石ケース蓋体（図示していない）を有し構成される。
【００２１】
電磁石ケース１０の中には、図２に示されるように対向するように配置された一対の電磁石２１，２５と、この一対の電磁石２１，２５の対向面の間に介在され、電磁石の極性変化に伴い、電磁石の対向方向に対して直角方向に往復運動する振動子３０が挿着される。さらに、振動子３０は、その両端部に連結用シャフト３１が固定配置されており、これにより振動子３０の両端部に対向する一対のダイヤフラム４０が配置される。
【００２２】
ダイヤフラム４０の中央部には、ダイヤフラム電磁石側センタープレート７０と、ダイヤフラム弁ケース側センタープレート８０とが挟持された状態で固定されており、これらの結合プレート７０，８０に実質的に振動子３０（連結用シャフト３）が固定される。
【００２３】
ダイヤフラム４０の外周面は電磁石ケース１０の側面に固定され、このダイヤフラム４０を押しつけるように弁ケース本体５０および弁ケース蓋体６０が、電磁石ケース１０の両側に固着される。
【００２４】
弁ケース蓋体６０は、外部に突出したホース連結部６１を備え、この連結部６１にＬ型ゴムホース９０の上部口９１が挿着され、Ｌ型ゴムホース９０の下部口９５は、底部基台プレート７の孔部７ａに挿着される。
【００２５】
このようにして底部基台プレート７の上に、配置された電磁石ケース１０およびそれに固着される上記の主要部材は、通常、外包ケース（図示していない）によってすっぽりと覆われ、外包ケースの底部は、通常、下部のタンク容器２００の周縁あるいは底部基台プレート７の周縁と当接しつつ密封状態に固着される。
【００２６】
図１および図２に基づき、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの基本的構造をさらに詳細に説明する。
【００２７】
図１および図２に示されるように、対向して配置される一対の電磁石２１，２５は、それぞれ、Ｅ型の電磁石コア２２，２６と、電磁石コイル２３，２７が巻かれた電磁石ボビン２４，２８とを備えている。電磁石ボビン２４，２８はそれぞれ、両端にフランジ部２４ａおよび２８ａを有する筒状形態をなし、これらの電磁石ボビン２４，２８は、それぞれ、Ｅ型の電磁石コア２２，２６の中央コア２２ａ，２６ａに挿入された形態で組み立てられる。電磁石２１，２５の電磁石コイル２３，２７には交流電源が接続され、交流電源の周波数と同一回数の磁極の変化（極性変化）が生じるようになっている。
【００２８】
このような一対の電磁石２１，２５の対向面の間隙には、電磁石２１，２５の極性変化に伴い往復運動する振動子３０が電磁石と接触しないように装着されている。振動子３０は、本実施の形態の場合、プレート本体部３５と、その両端に形成される連結用シャフト３１を有し、プレート本体部３５には、四角状の４つの極性の異なる永久磁石、すなわち永久磁石３７，３７（例えばＳ極）、および中心線を基準に永久磁石３７，３７と鏡像関係に位置する図示していない永久磁石（例えばＮ極）が埋設されている
【００２９】
振動子３０の両端部には、一対の中央穴あき円盤状の弾性体（例えばゴム）ダイヤフラム４０が対向するように配置されており、一対のダイヤフラム４０の外周フランジ部４１は、電磁石ケース１０と、弁ケース本体５０により挟持固定されている。ダイヤフラム４０の内周部４５は、ダイヤフラム電磁石側センタープレート７０と、ダイヤフラム弁ケース側センタープレート８０とによって挟持された状態で固定されており、これらの結合プレート７０，８０に振動子３０が固定されている（連結用シャフト３１の先端部で螺子止めされている）。
【００３０】
図２に示されるように、電磁石ケース１０に固着される弁ケース本体５０および弁ケース蓋体６０により、吸気室１５０が形成され、この吸気室１５０は、連通孔５９で電磁石ケース１０内部に連通している。吸気室１５０を区画する弁ケース本体５０の吸気側外側壁５１には、吸入弁１２０が内側から装着されている。この吸入弁１２０の弁作用により、外側壁５１に形成された弁通気孔１２１を通して、空気がダイヤフラム室１６０に吸入される。ダイヤフラム室１６０は、ダイヤフラム４０と、弁ケース本体５０の吸気側外側壁５１と吐出側外側壁５５とによって区画されており、吐出側外側壁５５には吐出弁１３０が外側から装着されている。この吐出弁１３０の弁作用により、吐出側外側壁５５に形成された弁通気孔１３１を通して、ダイヤフラム室１６０の空気は、吐出室１７０に吐出されるようになっている。吐出室１７０に吐出された空気は、Ｌ型ゴムホース９０内を通過して、下部に位置するタンク容器２００内に入り、タンク容器２００に形成された吐出口（後述する）を通して吐出される。
【００３１】
なお、吸入弁１２０および吐出弁１３０の弁作用は、以下の動作に基づき行われる。すなわち、交流電源に接続された電磁石２１，２５の極性変化に伴い振動子３０は、交流電源と同じ周波数で図面の矢印（イ）および矢印（ロ）方向に往復運動する。この振動子３０の動きに同期して振動子３０の両端部に配置されたダイヤフラム４０は、そのダイヤフラム４０の中央部を中心にして振動子３０のストロークと同じ変位量で変形する。これにより、ダイヤフラム室１６０の容量の変化が生じ、図２の右方向側のダイヤフラム室１６０に注目すると、ダイヤフラム４０が矢印（イ）方向に変形した場合、ダイヤフラム室１６０は膨張して負圧になり、吸入弁１２０は開いて、空気がダイヤフラム室１６０内に吸入される。この逆に、ダイヤフラム４０が矢印（ロ）方向に変形した場合、ダイヤフラム室１６０は圧縮され正圧になり、吐出弁１３０は開いて、空気がダイヤフラム室１６０内から吐出室１７０に吐出される。これらの動作が交互に連続的に行われ、圧縮空気が連続的に吐出される。なお、このような弁機構を含む基本的な動作原理そのものは、すでに公知の技術となっている。また、上述してきたポンプ本体２の構成は好適な一例を例示したものであり、上記構成に限定されるものではない。
【００３２】
（タンク容器２００の構成説明）
図３には、本発明の要部であるタンク容器２００の概略斜視図が示されている。タンク容器２００は、前述したようにタンク容器２００の上部に位置するポンプ本体２から連続的に送り出される圧縮気体を通過させるとともに一時的に吐出すべき圧縮空気を滞留させて流体の流れを安定化させるバッファ的機能を果たし、最終的にタンク容器２００から外部に圧縮空気が吐出されるようになっている。
【００３３】
図３に示されるようにタンク容器２００は、外部に通じる２つの吐出口２１１，２１５を有している。３つ以上の吐出口を備える場合にも本発明の適用は可能であるが、ここでは発明の理解が容易となり、かつ実施の可能性の高い２つの吐出口の場合を例にとって説明している。タンク容器２００内には、吐出口封止切り換え機構部３００がタンク内に設置されており、これにより、２つの吐出口２１１，２１５を交互に直接塞ぐことができるようになっている。
【００３４】
吐出口封止切り換え機構部３００は、吐出口２１１，２１５をそれぞれ交互に直接塞ぐことができるシール突起部３１１，３１５を備える切り換え弁プレート３１０と、この切り換え弁プレート３１０の回動運動の支軸となるプレート支持部材３２０と、プレート支持部材３２０を支軸として回動運動させるためにプレート支持部材３１０の片端に実質的に連接されるストローク装置３５０を有し構成されている。
【００３５】
切り換え弁プレート３１０の所定位置に突出して形成されるシール突起部３１１，３１５は、吐出口２１１，２１５に実質的に略対向するように配置され、かつ回動運動の支軸となるプレート支持部材３２０を境にしてその両側にそれぞれ配置されている。そして、プレート支持部材３２０を支軸として切り換え弁プレート３１０を交互に逆方向に回動運動させる（揺動運動させる）ことにより、シール突起部３１１と吐出口２１１との嵌合による吐出口２１１の封止、あるいはシール突起部３１５と吐出口２１５との嵌合による吐出口２１５の封止が行われるようになっている。
【００３６】
ストローク装置３５０は、ソレノイド３５１を有し構成される。本発明の実施形態では、ソレノイド３５１と切り換え弁プレート３１０の間には連結部材としてのジョイントアダプタ３３０が介在され、ジョイントアダプタ３３０のＵ字部材３３０ａと切り換え弁プレート３１０の連結凸部３１０ａとがリンク接続されるように構成されている。なお、ソレノイド３５１に関しては、それ単独で矢印（イ）方向および（ロ）方向の両方に可動できる機構のものを用いても良いし、また、ソレノイド単独では（イ）方向のみの可動ができ、（ロ）方向への可動はソレノイド３５１の後部にリターンばねを設け、このリターンばねで（ロ）方向への移動を可能にするようにしてもよい。低コスト化のためには後者が好ましい。
前記吐出口２１１，２１５の実質的なシール部分には、前記シール突起部３１１，３１５とのシールを確実にするためのゴムシール部２１１ａ，２１５ａを形成しておくことが好ましい。
【００３７】
なお、図面では図示していないが、吐出口封止切り換えのための制御装置を本発明の電磁式ダイヤフラムポンプに組み込んで一体化しておくことが好ましい。装置のコンパクト化を図るためである。
【００３８】
上述してきたタンク容器２００の吐出口封止切り換え機構の動作を簡単に説明しておく。図３の状態は、２つの吐出口のうち、一方の吐出口２１１が開放されている状態にあり、他方の吐出口２１５は、シール突起部３１５により封止されている状態にある。ストローク装置３５０は（ロ）方向に移動（後退）した状態にある。ここで吐出口を変える場合、ストローク装置３５０は（イ）方向に前進し、これにより、切り換え弁プレート３１０はプレート支持部材３２０を支軸として回動運動し、シール突起部３１１を備えるプレート側は前進して吐出口２１１と嵌合して吐出口２１１が封止される。この一方で、シール突起部３１５を備えるプレート側は後退して吐出口２１５との嵌合が外れ、吐出口２１５が開放の状態になり、流路が変わる。
【００３９】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの変形を利用し、ダイヤフラムで仕切られるケース内の容積変化と、弁の作用により圧縮気体を連続的に吐出させるポンプ本体と、該ポンプ本体より連続的に吐出される圧縮気体を通過させるとともにバッファ的機能を果たすタンク容器を備え、前記タンク容器は少なくとも２つの吐出口を有しており、当該少なくとも２つの吐出口を交互に直接塞ぐことのできる吐出口封止切り換え機構部が設けられているように構成されるので、使用する吐出口の切り換えに際して、逆流が生じるおそれがない。しかも空気室の設定の制約が少なく構造のシンプル化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの必要箇所を断面で示した半片正面図である。
【図２】本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主としてポンプ本体の必要箇所を、断面で示した半片平面図である。
【図３】本発明の要部であるタンク容器の概略斜視図である。
【符号の説明】
１…電磁式ダイヤフラムポンプ
２…ポンプ本体
２００…下部タンク容器
２１１、２１５…吐出口
３１０…切り換え弁プレート
３１１、３１５…シール突起部
３２０…プレート支持部材
３５０…ストローク装置
【図１】
0003706316.tif 000002
【図２】
0003706316.tif 000003
【図３】
0003706316.tif 000004