(57)【要約】【課題】  電磁式ポンプの合理化を図るのに有効な技術を提供する。【解決手段】  本発明の電磁式ポンプ１００において、電磁石１２０，１３０をポンプ本体に固定する電磁石固定板１１１に止着されたダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１に、その延在方向に沿って外方へと開口する樹脂製の溝部を設ける。この溝部は、電磁石１２０，１３０を交流電源に接続する接続配線を直に嵌め込んだ状態で保持可能に構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の圧縮を行なう樹脂製の圧縮室と、
前記圧縮室を区画するとともに当該圧縮室における流体の吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラムに連結され当該ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動可能な振動子と、
前記振動子に対しダイアフラム駆動用の磁力を付与する電磁石と、
前記電磁石をポンプ本体に固定する金属製の電磁石固定部材と、
前記電磁石を交流電源に接続する接続配線と、
前記ダイアフラムの外周縁を保持した状態で前記電磁石固定部材に連接して配置される樹脂製のダイアフラム取付枠と、
を有する電磁式ポンプであって、
前記圧縮室及びダイアフラム取付枠のうちの少なくとも一方は、前記接続配線が延在する領域において当該接続配線を直に保持可能な樹脂製の保持部を備える構成であることを特徴とする電磁式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式ポンプの構築技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気等の流体を吸入して圧縮し高圧化して吐出する電磁式ポンプの構成が公知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の電磁式ポンプでは、電磁石コアに取り付けられた電磁コイル（励磁コイル）による極性変化に伴い振動子が往復動作し、この振動子に連結されたダイアフラムを振幅動作させ弾性変化させることによって、当該ダイアフラムにより区画される圧縮室の容積変化が発生する。これにより、圧縮室内への空気の吸入、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なっている。
ところで、上記のような構成の電磁式ポンプは、多数の構成パーツによって構成されており、当該電磁式ポンプにおいては、各構成パーツの構造を極力簡素化することによってポンプの合理化を図る要請が高い。
【特許文献１】特開平９−３１７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電磁式ポンプの合理化を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。
なお、本発明は、各種の流体を吸入・圧縮して高圧化し、所定の圧力、流量の流体を所望の供給先へと吐出する電磁式ポンプ等に適用され得る。電磁式ポンプの具体例としては、曝気式浄化槽の曝気用エア供給用、養魚の酸素補給用、泡風呂等のエア噴気用などの電磁式ポンプがある。
【０００５】
（本発明の第１発明）
前記課題を解決する本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの電磁式ポンプである。請求項１に記載のこの電磁式ポンプは、圧縮室、ダイアフラム、振動子、電磁石、電磁石固定部材、接続配線、ダイアフラム取付枠を少なくとも備える。
【０００６】
本発明の圧縮室は、流体の圧縮を行なう樹脂製の室であり、樹脂材料により形成されたケースなどによって構成される。この圧縮室において圧縮される「流体」には、空気をはじめとする気体、水をはじめとする液体など、各種の圧縮性流体が包含される。
【０００７】
本発明のダイアフラムは、流体の圧縮室を区画するとともに当該圧縮室における流体の吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能な機能を有するダイアフラム（diaphragm）である。弾性変形が可能な構成のダイアフラムを利用し、このダイアフラムで区画される圧縮室の容積を変化させることによって流体の吸入動作及び吐出動作を行う。典型的には、板状の弾性材料（ゴム材料、樹脂材料など）によって本発明のダイアフラムが構成される。
【０００８】
本発明の振動子は、前記構成のダイアフラムに連結され当該ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動可能な機能を有する振動子である。この振動子には、本発明の電磁石を介してダイアフラム駆動用の磁力が付与される。すなわち、この電磁石では、交流電源から接続配線を通じて電磁コイルに電力が供給されることによって磁力が発生する。これにより、振動子は、ダイアフラムを吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動させるように動作する。典型的には、振動子が直線的に往復動作することによって、ダイアフラムが吸入動作方向及び吐出動作方向へと駆動される。この電磁石は、本発明の金属製の電磁石固定部材によってポンプ本体に固定される。
【０００９】
本発明のダイアフラム取付枠は、前記構成のダイアフラムの外周縁を保持した状態で電磁石固定部材に連接して配置される樹脂製の取付枠として構成される。
【００１０】
特に、本発明の電磁式ポンプでは、樹脂製の圧縮室及びダイアフラム取付枠のうちの少なくとも一方が樹脂製の保持部を備える。本発明には、樹脂製の圧縮室及びダイアフラム取付枠のいずれか一方に樹脂製の保持部を設ける構成や、樹脂製の圧縮室及びダイアフラム取付枠の両方に樹脂製の保持部を設ける構成が包含される。また、本発明には、樹脂製の保持部の構成に関し、当該保持部が圧縮室やダイアフラム取付枠と同一の樹脂材料によって構成される態様、圧縮室やダイアフラム取付枠とは異なる樹脂材料によって構成される態様が包含される。
本発明において樹脂製の保持部は、接続配線が延在する領域において当該接続配線を直に保持可能な部位として構成される。本発明の保持部の構造に関しては、接続配線を直に嵌め込んで保持可能な溝状の部位、接続配線を直に引っ掛けて保持可能なかぎ状の部位などを用いることができる。これにより、接続配線を樹脂製の保持部によって直接的に保持することが可能となる。
【００１１】
以上のように、請求項１に記載の電磁式ポンプのこのような構成によれば、電磁石を交流電源に接続する接続配線を保持する保持構造を簡素化することが可能となり、これにより電磁式ポンプの合理化が図られる。また、本発明によれば、本来流体の圧縮を行なう機能を有する樹脂製の圧縮室や、本来ダイアフラムの外周縁を保持する機能を有する樹脂製のダイアフラム取付枠を、電磁石を交流電源に接続する接続配線を保持する手段として兼用することができ、合理的である。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の電磁式ポンプによれば、特に樹脂製の圧縮室及びダイアフラム取付枠のうちの少なくとも一方に樹脂製の保持部を設け、この保持部に接続配線を直に保持させるように構成することによって、電磁式ポンプの合理化を図ることが可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明における「電磁式ポンプ」の一実施の形態である電磁式ポンプ１００の構成等を図面に基づいて説明する。この電磁式ポンプ１００は、流体としての空気を吸入し、圧縮して高圧化し、吐出する機能を有し、いわゆる「電磁式ダイアフラム（diaphragm）」と称呼されるタイプのポンプを構成する。この電磁式ポンプ１００は、吐出する空気の風量や圧力によっては、電磁式ブロワ、電磁式コンプレッサーとも称呼される。この電磁式ポンプ１００は、典型的には、曝気式浄化槽の曝気用エア供給用、養魚の酸素補給用、泡風呂等のエア噴気用として用いられる。
【００１４】
図１には、本発明の電磁式ポンプの一実施の形態である電磁式ポンプ１００の平面図であって、その主要部分の断面構造が示される。
【００１５】
図１に示すように、電磁式ポンプ１００はそのケーシング１０１内に、ポンプ機構部１１０を収容する。このポンプ機構部１１０は、防振手段（防振ゴムなど）を介してポンプ基台プレート（図示省略）上に配置される。
【００１６】
ポンプ機構部１１０は、板状の電磁石固定板１１１を２片備え、これら電磁石固定板１１１，１１１を図１中の左右に互いに対向状に配置することによって金属製の電磁石固定部材が形成される。この金属製の電磁石固定部材によって区画される領域内には、図１中の上下に互いに対向状に配置された一対の電磁石（ソレノイド）１２０，１３０と、この一対の電磁石１２０，１３０の対向面の間に介在する振動子１４０が収容される。電磁石１２０，１３０の電磁石コア１２２，１３２は、２片の電磁石固定板１１１，１１１の各挟持片１１１ａによって両側（図１中の左右）から挟持された状態で、取付けボルト１２５によって当該電磁石固定板１１１，１１１に取付け固定されている。これら２片の電磁石固定板１１１，１１１によって形成される電磁石固定部材は、電磁石１２０，１３０をポンプ本体に固定する部材であり、本発明における「電磁石固定部材」に対応している。なお、この電磁石固定部材は、電磁石１２０，１３０を収容するようなケース状に構成されてもよい。
また、各電磁石固定板１１１の外側面には、ダイアフラム機構部１５０，１５０を介して、樹脂製の弁ケース体１１２，１１２が配置されている。なお、電磁石固定板１１１は、典型的には鉄材料（金属材料）によって構成され、電磁石１２０，１３０に接続されることによって当該電磁石１２０，１３０による磁気経路の一部を形成する。
【００１７】
電磁石１２０，１３０は、各々電磁コイル（励磁コイル）１２４，１３４が巻かれた電磁石ボビン１２３，１３３と、当該電磁コイル１２４，１３４に連接する電磁石コア１２２，１３２を備えている。この電磁石１２０，１３０が、本発明における「電磁石」に対応している。この電磁石１２０，１３０の電磁コイル１２４，１３４には交流電源（図示省略）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。この電磁石１２０，１３０は、電磁石コア１２２，１３２において振動子１４０に対しダイアフラム機構部１５０，１５０駆動用の磁力を付与する機能を有する。
【００１８】
振動子１４０は、一対の電磁石１２０，１３０の対向面の間隙においてこれら電磁石１２０，１３０と接触しないように装着されている。この振動子１４０には、その振動子本体に極性の異なる永久磁石（Ｎ極及びＳ極）が埋設されている。この振動子１４０は、一対の電磁石１２０，１３０の極性変化に伴い、図１中の矢印１０方向ないし矢印１２方向へ往復動作（振動）する構成になっている。また、この振動子１４０は、その両端に連結用シャフト１４１，１４１を備えており、各連結用シャフト１４１に対応した位置には、ダイアフラム機構部１５０が配置される。この振動子１４０が、本発明における「振動子」に対応している。
【００１９】
各ダイアフラム機構部１５０は、振動子１４０の延在方向と直交する方向に延在する円盤状（板状）のダイアフラム１５２を備え、このダイアフラム１５２の外周縁がダイアフラム取付枠１５１に保持された状態で止着されている。このダイアフラム１５２は、空気の吸入動作及び吐出動作を行うように弾性変形可能なゴム材料によって形成されている。このダイアフラム１５２が、本発明における「ダイアフラム」に対応している。また、このダイアフラム１５２は、その中心領域において両面が２つの円盤状のセンタープレート、すなわち、電磁石１２０，１３０側の第１センタープレート１５３と、弁ケース体１１２側の第２センタープレート１５４とによって挟持される構成になっており、これら第１センタープレート１５３及び第２センタープレート１５４が振動子１４０の連結用シャフト１４１に固定される。従って、ダイアフラム１５２は、第１センタープレート１５３及び第２センタープレート１５４によって挟持された状態で、実質的（間接的）に振動子１４０に連結される。
【００２０】
各弁ケース体１１２には、吸入室１１３、吐出室１１４、圧縮室１１５が形成される。各弁ケース体１１２において、吸入室１１３と圧縮室１１５とを区画する区画壁１１２ａには吸入弁１１６が設けられ、吐出室１１４と圧縮室１１５とを区画する区画壁１１２ｂには吐出弁１１７が設けられている。圧縮室１１５は、ダイアフラム１５２及び樹脂製の弁ケース体１１２によって区画される空気の圧縮領域であり、本発明における「圧縮室」に対応している。
【００２１】
吸入弁１１６は、弾性を有するゴム材料によって構成され、区画壁１１２ａに形成された連通孔を開放ないし閉鎖する吸入用の弁体（吸入弁機構）を有する。同様に、吐出弁１１７は、弾性を有するゴム材料によって構成され、区画壁１１２ｂに形成された連通孔を開放ないし閉鎖する吐出用の弁体（吐出弁機構）を有する。吸入弁１１６の弁体が開放された状態では、吸入室１１３と圧縮室１１５とが連通される一方、当該弁体が閉鎖された状態では、吸入室１１３と圧縮室１１５との連通が阻止される。吐出弁１１７の弁体が開放された状態では、吐出室１１４と圧縮室１１５とが連通される一方、当該弁体が閉鎖された状態では、吐出室１１４と圧縮室１１５との連通が阻止される。
【００２２】
ここで、本実施の形態の特徴部分である、図１中のダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１の構造を、図２を参照しながら説明する。図２には、図１中のダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１の斜視図が示される。
【００２３】
図２に示すダイアフラム取付枠１５１は、樹脂材料によって平板状に形成された樹脂板であり、各電磁石固定板１１１に止着される構成になっている。このダイアフラム取付枠１５１は、ダイアフラム１５２の外周縁を保持した状態で、電磁石固定板１１１，１１１によって形成される電磁石固定部材に連接される電磁石固定部材側の部材であり、本発明における「ダイアフラム取付枠」に相当する。このダイアフラム取付枠１５１は、その上方側（上縁部）に樹脂製の溝部１５５を備える構成になっている。この溝部１５５は、ダイアフラム取付枠１５１と同一の樹脂材料によって構成される。
【００２４】
ダイアフラム取付枠１５１の溝部１５５は、電磁石１２０，１３０の電磁コイル１２４，１３４を各々交流電源に接続する樹脂被覆構造の接続配線Ａ，Ｂ（本発明における「接続配線」）が延在する領域、本実施の形態では、ダイアフラム取付枠１５１の各部位のうち電磁式ポンプ１００上方側（電磁石１２０，１３０上方側）において、当該ダイアフラム取付枠１５１の延在方向（図２中の上下方向）に沿って当該ダイアフラム取付枠１５１の外方（図２中の上方）へと開口する。溝部１５５の第１溝１５５ａは、接続配線Ａの配線径よりも若干小さい溝幅を有するとともに、当該配線径よりも大きい溝深さを有する溝である。同様に、溝部１５５の第２溝１５５ｂは、接続配線Ｂの配線径よりも若干小さい溝幅を有するとともに、当該配線径よりも大きい溝深さを有する溝である。従って、第１溝１５５ａは、樹脂被覆構造の接続配線Ａが直に嵌め込まれた状態で当該接続配線Ａを保持する機能を有し、第２溝１５５ｂは、樹脂被覆構造の接続配線Ｂが直に嵌め込まれた状態で当該接続配線Ｂを保持する機能を有する。第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂのような樹脂製の溝状の部位は、樹脂被覆構造の接続配線Ａ，Ｂを高い保持力によって直に保持するのに効果的である。これら第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂからなる溝部１５５は、樹脂製のダイアフラム取付枠１５１自体を溝状に加工または成形することによって形成される溝状の部位であり、本発明における「樹脂製の保持部」に対応している。
【００２５】
上記構成の電磁式ポンプ１００において、ダイアフラム取付枠１５１の延在方向と交差する方向に沿って接続配線Ａ，Ｂを配置し、当該接続配線Ａ，Ｂをダイアフラム取付枠１５１の外方から樹脂製の溝部１５５の方向へ移動させ、そのまま当該溝部１５５の第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂに直に嵌め込む。これにより、接続配線Ａ，Ｂは、第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂの所定の保持力によってダイアフラム取付枠１５１に保持され、結果として当該ダイアフラム取付枠１５１が止着されている電磁石固定部材側に保持されることとなる。
一方、これら第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂは、接続配線Ａ，Ｂの保持力よりも大きな引張り力が溝開口方向（図２中の上方）へ作用した場合には、当該第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂからの接続配線Ａ，Ｂの離脱を許容する。これにより、第１溝１５５ａ及び第２溝１５５ｂと接続配線Ａ，Ｂとの係合のみならず、当該係合の解除を容易に行うことが可能となる。
【００２６】
従って、本実施の形態によれば、ダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１に溝部１５５を備える電磁式ポンプ１００を用いることによって、電磁石１２０，１３０の電磁コイル１２４，１３４を交流電源に接続する接続配線Ａ，Ｂを保持する保持構造を簡素化することが可能となる。また、本来ダイアフラム１５２の外周縁を保持する機能を有するダイアフラム取付枠１５１を、接続配線Ａ，Ｂを電磁石固定部材側に保持する手段として兼用することができる。これにより電磁式ポンプ１００の合理化が図られる。
【００２７】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００２８】
上記実施の形態では、接続配線Ａに対応した第１溝１５５ａ、及び接続配線Ｂに対応した第２溝１５５ｂの２つの溝からなる溝部１５５を、ダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１に設ける場合について記載したが、各溝の数や大きさは、接続配線の数、形状に対応して適宜設定可能である。また、１つの溝によって複数の接続配線を保持するように構成することもできる。具体的には、１つの接続配線の配線径に対応した溝幅の溝を１つ設け、その溝が複数個分の接続配線に対応した溝深さを有する構成とする。これにより、１つの溝によって複数の接続配線を保持する構成が可能とされる。
【００２９】
また、上記実施の形態では、樹脂製の溝部１５５がダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１と同一の樹脂材料によって構成される場合について記載したが、本発明では、ダイアフラム取付枠１５１のうち溝部１５５の部位を、当該ダイアフラム取付枠１５１とは異なる樹脂材料によって構成することもできる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、樹脂製のダイアフラム取付枠１５１に、接続配線Ａ，Ｂを保持する溝部１５５を設ける構成について記載したが、本発明ではダイアフラム取付枠１５１の溝部１５５にかえて、或いは当該溝部１５５に加えて、圧縮室１１５を区画する樹脂製の弁ケース体１１２に接続配線を保持する溝部を設けるようにしてもよい。
【００３１】
また、本発明における接続配線の保持構造は、図２に示す溝部１５５のような溝状の部位のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定可能である。ここで、図２に示す溝部１５５以外の接続配線の保持構造を、図３〜図７を参照しながら説明する。なお、図３〜図７に示すダイアフラム取付枠２５１〜６５１（本発明における「ダイアフラム取付枠」に対応している）は、いずれも図２に示すダイアフラム取付枠２５１と同様の樹脂材料によって構成されている。
【００３２】
図３に示すダイアフラム取付枠２５１は、その上面から更に上方へ突出する突出部２５１ａを備え、この突出部２５１ａに溝部２５５が設けられている。この溝部２５５は、接続配線Ａが直に嵌め込まれた状態で保持される第１溝２５５ａと、接続配線Ｂが直に嵌め込まれた状態で保持される第２溝２５５ｂとからなり、本発明の「保持部」に相当する。
図４に示すダイアフラム取付枠３５１は、その内側面から上方へ突出する突出部３５１ａを備え、この突出部３５１ａに溝部３５５が設けられている。この溝部３５５は、接続配線Ａが直に嵌め込まれた状態で保持される第１溝３５５ａと、接続配線Ｂが直に嵌め込まれた状態で保持される第２溝３５５ｂとからなり、本発明の「保持部」に相当する。
図５に示すダイアフラム取付枠４５１は、その内側面から内方へ突出する突出部４５１ａを備え、この突出部４５１ａに溝部４５５が設けられている。この溝部４５５は、接続配線Ａが直に嵌め込まれた状態で保持される第１溝４５５ａと、接続配線Ｂが直に嵌め込まれた状態で保持される第２溝４５５ｂとからなり、本発明の「保持部」に相当する。
図６に示すダイアフラム取付枠５５１は、その上面に内方に向けて突出するかぎ状部５５１ａを備え、このかぎ状部５５１ａに凹部５５５が設けられている。このかぎ状部５５１ａは、接続配線Ａや接続配線Ｂを直に引っ掛けて保持可能な機能を有し、本発明の「保持部」に相当する。
図７に示すダイアフラム取付枠６５１は、その上面に側方に向けて突出するかぎ状部６５１ａを備え、このかぎ状部６５１ａに凹部６５５が設けられている。このかぎ状部６５１ａは、接続配線Ａや接続配線Ｂを直に引っ掛けて保持可能な機能を有し、本発明の「保持部」に相当する。
上記図３〜図７に示すダイアフラム取付枠２５１〜６５１の構成によっても、図２に示す取付枠２５１と同様の作用効果を奏することとなる。
【００３３】
また、上記実施の形態では、流体として空気を吸入し、圧縮して高圧化し、吐出する電磁式ポンプ１００について記載したが、本発明を空気以外の気体や液体を扱う電磁式ポンプの構成に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の電磁式ポンプの一実施の形態である電磁式ポンプ１００の平面図であって、その主要部分の断面構造を示す図である。
【図２】図１中のダイアフラム機構部１５０のダイアフラム取付枠１５１の斜視図である。
【図３】別の実施の形態のダイアフラム取付枠２５１の一部を示す斜視図である。
【図４】別の実施の形態のダイアフラム取付枠３５１の一部を示す斜視図である。
【図５】別の実施の形態のダイアフラム取付枠４５１の一部を示す斜視図である。
【図６】別の実施の形態のダイアフラム取付枠５５１の一部を示す斜視図である。
【図７】別の実施の形態のダイアフラム取付枠６５１の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００…電磁式ポンプ
１０１…ケーシング
１１０…ポンプ機構部
１１１…電磁石固定板
１１１ａ…挟持片
１１２…弁ケース体
１１３…吸入室
１１４…吐出室
１１５…圧縮室
１１６…吸入弁
１１７…吐出弁
１２０，１３０…電磁石
１２２，１３２…電磁石コア
１２３，１３３…電磁石ボビン
１２４，１３４…電磁コイル
１４０…振動子
１４１…連結用シャフト
１５０…ダイアフラム機構部
１５１…ダイアフラム取付枠
１５２…ダイアフラム
１５３…第１センタープレート
１５４…第２センタープレート
１５５…溝部
１５５ａ…第１溝
１５５ｂ…第２溝
Ａ，Ｂ…接続配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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