(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体状の電磁石ケースと、
該電磁石ケースの中に対向するように配置された一対の電磁石と、
該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、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と、
該振動子の両端部に対向するように配置された一対の弾性を有するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムにより隔離され、かつ弁機構を有する弁ケース本体と、
前記振動子の異常動作を検出するための異常動作検出手段を有する電磁式ダイヤフラムポンプであって、
前記異常動作検出手段は、実質的に振動子と一体的に形成され、振動子の振動方向に長穴状に形成された検出窓部と、旋回軸受けされた検出棒体とを備え、当該検出棒体の先端棒状部が検出窓部に対して略直角方向に挿入されるとともに検出棒体の後端部が検出スイッチと接続され、振動子の異常動作が生じた時に、検出棒体の先端棒状部が検出窓部と係合するとともに、検出棒体の後端部の検出スイッチとの接続が解除されるようになってい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】
前記検出棒体は、旋回軸受けされるための球状部と、この球状部の前後にそれぞれ突出する棒状の先端棒状部と棒状の後端棒状部を備えており、前記球状部は、当該球状部を両側から挟み込むように立設された旋回軸受け部材により旋回可能に挟持されている請求項１に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記旋回軸受け部材には、前記検出棒体の球状部を旋回軸受けするためのディンプルが形成されている請求項２に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
前記旋回軸受け部材には、前記検出棒体の球状部を装着するための案内溝が形成されている請求項３に記載の電磁式ダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
前記長穴状に形成された検出窓部の大きさは、振動子の正常動作の際に検出棒体の先端棒状部が検出窓部と係合しない大きさとされる請求項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】
前記検出窓部は振動子の上部に突出して形成された板状体に形成され、前記検出棒体は、電磁石の上部に配置された基台の上に形成されてなる請求項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。
【請求項７】
前記電磁石ケースに異常動作検出手段の復帰操作可能な穴部が形成されている請求項１ないし請求項６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、電磁式ダイヤフラムポンプに関し、特に、対向する電磁石に交流電流を通電させることにより、対向する電磁石の間に介在された振動子を交流電源と同じ周波数で往復運動させ、振動子の両端部に対向するように配置された一対の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】
このような電磁式ダイヤフラムポンプは、例えば、実開平２−８３３８７号公報等に開示されているように、上部を開放した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、センタープレートを介して対向するように配置された一対のダイヤフラムが配置され、このダイヤフラムの外方には弁機構を有する弁ケース本体が被着されている。
【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、この振動子にセンタープレートを介して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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁式ダイヤフラムポンプにおいては、運転時、ダイアフラムの破損等により電磁式ダイヤフラムポンプの故障が生じたことを想定して安全性確保の観点から、異常動作を検出して電源との接続を遮断する異常動作検出手段が一般に備え付けられている。
【０００６】
しかしながら、従来より提案されている異常動作検出手段は、振動子の振動方向のみの異常検出や、さらに改善したとしても振動子の振動方向に対して上または下方向のみの異常検出を付加するにとどまり、上下左右方向に対応できる検出手段の提案はなされていなかった。
【０００７】
さらに、従来より提案されている異常動作検出手段は、異常動作検出手段そのもの構成が複雑であり、簡易な構造の検出手段の提案が要望されていた。
【０００８】
このような実情の基に本発明は創案されたものであり、その目的は、簡易な構造で、しかも上下左右方向の異常動作に対応できる異常動作検出手段を備える電磁式ダイヤフラムポンプを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明は、筐体状の電磁石ケースと、該電磁石ケースの中に対向するように配置された一対の電磁石と、該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、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と、該振動子の両端部に対向するように配置された一対の弾性を有するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムにより隔離され、かつ弁機構を有する弁ケース本体と、前記振動子の異常動作を検出するための異常動作検出手段を有する電磁式ダイヤフラムポンプであって、前記異常動作検出手段は、実質的に振動子と一体的に形成され、振動子の振動方向に長穴状に形成された検出窓部と、旋回軸受けされた検出棒体とを備え、当該検出棒体の先端棒状部が検出窓部に対して略直角方向に挿入されるとともに検出棒体の後端部が検出スイッチと接続され、振動子の異常動作が生じた時に、検出棒体の先端棒状部が検出窓部と係合するとともに、検出棒体の後端部の検出スイッチとの接続が解除されるように構成される。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様として、前記検出棒体は、旋回軸受けされるための球状部と、この球状部の前後にそれぞれ突出する棒状の先端棒状部と棒状の後端棒状部を備えており、前記球状部は、当該球状部を両側から挟み込むように立設された旋回軸受け部材により旋回可能に挟持されて構成される。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様として、前記旋回軸受け部材には、前記検出棒体の球状部を旋回軸受けするためのディンプルが形成されて構成される。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様として、前記旋回軸受け部材には、前記検出棒体の球状部を装着するための案内溝が形成されて構成される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様として、前記長穴状に形成された検出窓部の大きさは、振動子の正常動作の際に検出棒体の先端棒状部が検出窓部と係合しない大きさとされる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様として、前記検出窓部は振動子の上部に突出して形成された板状体に形成され、前記検出棒体は、電磁石の上部に配置された基台の上に形成されて構成される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様として、前記電磁石ケースには異常動作検出手段の復帰操作可能な穴部が形成されて構成される。
【００１６】
【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添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプ１を、個々の主要パーツに分解させた状態を概略的に示す斜視図である。
【００１８】
図２は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を、断面で示した正面図、図３は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を、断面で示した平面図である。
【００１９】
図４は、本発明の電磁式ダイヤフラムポンプに用いられるダイヤフラムと弁ケース本体との設定仕様を説明するための模式的断面図である。
【００２０】
図１に示されるように、下部タンク容器５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。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、この開口部を覆うための板状の電磁石ケース蓋体１５を有し構成される。
【００２１】
電磁石ケース１０の中には、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。電磁石２１の上部には、基台としての板状体２４０が立設して設けられ、この板状体２４０の上に検出棒体２５０が設置される。
【００２２】
さらに、振動子３０は、その両端部に連結用シャフト３１，３１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。さらに、振動子３０の上部中央には、検出窓部２０１を備える板状体２００が突出した状態で組み合わされて形成される。
【００２３】
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３１，３１）が固定される。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、外包ケース１００によってすっぽりと覆われ、外包ケース１００の底部は、通常、下部タンク容器５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。外包ケース１００は、エアーフィルタ（図示していない）をその上部備え、外部空気がエアーフィルタを介して外包ケース１００内部に流入するようにエアーフィルタカバー１０１によりエアーフィルタの固着が行われている。図１における符号１１０は、ゴム脚を示している。
【００２７】
次いで、図２および図３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。
【００２８】
図２および図３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。
【００２９】
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３１，３１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３６，３６（例えばＮ極），３７，３７（例えばＳ極）が埋設されている。
【００３０】
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３１，３１の先端部で螺子止めされている）。振動子３０の上部中央には、検出窓部２０１を備える板状体２００が突出して形成される（図２）。
【００３１】
図３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、下部タンク容器５内に入り、吐出口５ａ（図１）を通して吐出される。
【００３２】
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３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。
【００３３】
本発明における発明の要部は、振動子３０の異常動作を検出するための異常動作検出手段の構成にある。すなわち、本発明に用いられる異常動作検出手段は、実質的に振動子と一体的に形成され、振動子の振動方向に長穴状に形成された検出窓部と、旋回軸受けされた検出棒体との組み合わせにある。これらの構成について、図４および図５を用いてさらに詳細に説明する。図４は電磁石２１，２５の組立体の上部に、支持柱２３０を介して突出して形成された基台としての板状体２４０の上に検出棒体２５０を振動子（図示していない）と略直角方向に配置した状態を示す斜視図である。この図において、説明の便宜上、振動子は図示していないが、振動子の装着長手方向は（α）−（α）方向である。図５は、図４の状態からさらに実際に振動子３０を組み込み、異常動作検出手段を完成させた状態を示す要部拡大斜視図である。
【００３４】
図５に示されるように検出棒体２５０は、旋回軸受けされるための球状部２５２と、この球状部２５２の前後にそれぞれ突出する棒状の先端棒状部２５６と棒状の後端棒状部２５４を備えており、球状部２５２は、当該球状部２５２を両側から挟み込むように立設された板状の旋回軸受け部材２６１，２６２により旋回可能に挟持されている。この場合、旋回軸受け部材２６１，２６２の球状部２５２との接触部分には、検出棒体２５０の旋回が円滑に行えかつ検出棒体２５０が脱落しないように球状部２５２と略同一の曲面を有するディンプル２６１ａ，２６２ａを形成しておくことが望ましい。検出棒体２５０と旋回軸受け部材２６１，２６２は、樹脂材質から構成することが望ましく、旋回軸受け部材２６１，２６２の内面縦方向に形成された内側溝部２６１ｂ，２６２ｂを案内溝として球状部２５２を旋回軸受け部材２６１，２６２の間に上から無理やり押し込むことにより球状部２５２をディンプル２６１ａ，２６２ａ内に装着することができる。
【００３５】
このような構成により検出棒体２５０は球状部２５２を基準面として上下左右いずれの方向にも旋回できる。なお、上方向の移動をより確実にするために、図５に示されるように後端棒状部２５４の逃げ部分として板状体２４０の該当箇所に切り欠き部２４１を形成しておくことが望ましい。
【００３６】
また、後端棒状部２５４の後端部２５４ａは、その後部に位置する検出スイッチ２７０（例えば、リミットスイッチ）と当接した状態で接続され、その接続状態が維持される限りにおいてポンプの電源は駆動源（電磁石コイル２３，２７）と繋がっている。
【００３７】
さらに本発明における異常動作検出手段の構成部材として、振動子３０の上部中央には、図５に示されるような切り欠き枠形態の検出窓部２０１を備える板状体２００が突出して形成されており、前記検出棒体２５０の先端棒状部２５６が検出窓２０１部に対して略直角方向に挿入されるとともに、振動子３０の異常動作が生じた時に、検出棒体２５０の先端棒状部２５６が検出窓部２０１と係合するとともに、検出棒体２５０の後端部２５４ａの検出スイッチ２７０との接続が解除され、電磁石コイル２３，２７への通電を停止するようになっている。
【００３８】
検出窓部２０１は、振動子３０の正常動作の際（矢印（イ）−（ロ）方向への適切な振動）に検出棒体２５０の先端棒状部２５６が検出窓部２０１と係合しないような大きさとされる。つまり正常動作を維持するために振動方向に長穴状に形成される。より具体的な仕様は、検出棒体２５０の先端棒状部２５６の大きさや、振動子３０の振幅等を考慮しながら適宜設定すればよい。このような検出窓部２０１は、振動子３０と実質的に一体的に形成されており、図示のごとく別体の板状体２００を振動子３０に固着させてもよいし、板状体２００を振動子３０と一体的に成形してもよい。
【００３９】
ところで本発明における異常動作検出手段は、異常を検出すると、検出棒体２５０の後端部２５４ａと検出スイッチ２７０との接続が解除されたままの状態になり、再度、ポンプを稼働させようとすれば異常動作検出手段を検出前の状態（図５の状態）に復帰させなければならない。このような復帰作業を行なう際に、図１に示すように、磁石ケース蓋体１５を備える形態のものであれば問題ないのであるが、前記電磁石ケース１０を密閉型の電磁石ケースとした場合（図１における実施態様の電磁石ケース１０と電磁石ケース蓋体１５とが一体化されたもの）、復帰操作可能な穴部をケースに形成し、この穴部を通して作業者による復帰操作をするようにすることが望ましい。このような仕様とすることにより電磁石ケース１０をわざわざ開けて作業をすることもなくなるし、開閉でパッキンをだめにしてしまうことがない。通常、復帰操作の穴部は使用しない時は、取りはずし可能なゴム栓等で封止しておけばよい。
【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、振動子の異常動作を検出するための異常動作検出手段を有し、当該異常動作検出手段は、実質的に振動子と一体的に形成され、振動子の振動方向に長穴状に形成された検出窓部と、旋回軸受けされた検出棒体とを備え、当該検出棒体の先端棒状部が検出窓部に対して略直角方向に挿入されるとともに検出棒体の後端部が検出スイッチと接続され、振動子の異常動作が生じた時に、検出棒体の先端棒状部が検出窓部と係合するとともに、検出棒体の後端部の検出スイッチとの接続が解除されるように構成されているので、簡易な構造で、しかも上下左右方向の異常動作に対応できるという極めて優れた効果を発現する。
【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を、個々の主要パーツに分解させた状態を概略的に示す斜視図である。
【図２】  本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を、断面で示した正面図である。
【図３】  本発明の電磁式ダイヤフラムポンプの主要部分の必要箇所を、断面で示した平面図である。
【図４】  電磁石の組立体の上部に、支持柱を介して突出して形成された板状体の上に検出棒体を振動子と略直角方向に配置した状態を示す斜視図である。
【図５】  図４の状態からさらに実際に振動子を組み込み、異常動作検出手段を完成させた状態を示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１…電磁式ダイヤフラムポンプ
５…下部タンク容器
７…底部基台プレート
１０…電磁石ケース
１１…電磁石ケース本体
１５…電磁石ケース蓋体
２１，２５…電磁石
３０…振動子
４０…ダイヤフラム
５０…弁ケース本体
６０…弁ケース蓋体
７０…ダイヤフラム電磁石側センタープレート
８０…ダイヤフラム弁ケース側センタープレート
９０…Ｌ型ゴムホース
１００…外包ケース
１２０…吸入弁
１３０…吐出弁
１５０…吸気室
１６０…ダイヤフラム室
１７０…吐出室
２００…板状体
２０１…検出窓部
２４０…基台としての板状体
２４１…切り欠き部
２５０…検出棒体
２５２…球状部
２５４…後端棒状部
２５４ａ…後端棒状部の後端部
２５６…先端棒状部
２６１，２６２…旋回軸受け部材
２６１ａ，２６２ａ…ディンプル
２６１ｂ，２６２ｂ…溝部
２７０…検出スイッチ
【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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