(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム内に対向して配置されている電磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダイヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部とからなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポンプ室を有してなり、
前記フレームが前記電磁石の外表面にモールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第１通気用タンク部と、吸引口と吐出口に連通しない第２通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り付けるリング状溝が同時成形され、
前記第１通気用タンク部が、仕切部により吸引タンク部と吐出タンク部に分離され、前記吸引タンク部が吸引口に連通し、前記吐出タンク部が吐出口に連通することを特徴とする電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
フレーム内に対向して配置されている電磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダイヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部とからなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポンプ室を有してなり、
前記フレームが前記電磁石の外表面にモールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第１通気用タンク部と、吸引口と吐出口に連通しない第２通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り付けるリング状溝が同時成形され、
前記第１通気用タンク部が、仕切部により吸引タンク部と吐出タンク部に分離され、前記吸引タンク部が吸引口に連通し、前記吐出タンク部が吐出口に連通し、前記左右の大径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に繋がる、吸引室と第１通気用タンク部および吐出室と第２通気用タンク部がフレームおよび大径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される通路により連通するとともに、前記左右の小径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に連通する、吐出室と第１通気用タンク部および吸引室と第２通気用タンク部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される通路により連通してなることを特徴とする電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記ポンプケーシング部が、大径ダイヤフラム用ポンプケーシングと小径ダイヤフラム用ポンプケーシングとからなり、該大径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室と小径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室とが隣接するとともに、小径ダイヤフラムで仕切られてなる請求項１記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
左側の大径ダイヤフラムのポンプ室で発生した低圧の空気を右側の小径ダイヤフラムのポンプ室に導くとともに、右側の大径ダイヤフラムポンプのポンプ室で発生した低圧の空気を左側の小径ダイヤフラムのポンプ室に導くことにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生させるべく、空気回路としては２回路の２段圧縮にされてなる請求項１または３記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
左右の大径ダイヤフラムのポンプ室を接続するとともに、左右の小径ダイヤフラムのポンプ室を接続することにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生させるべく、空気回路として１回路の４段圧縮にされてなる請求項１または３記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項６】
前記左右のポンプ室間が通気管により接続されてなる請求項１、２、３、４または５記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項７】
前記電磁石部と大径ダイヤフラムにより密閉される密閉空間に連通する連通孔が前記第２通気用タンク部に形成されており、該連通孔を通して前記大径ダイヤフラムで発生した圧力を該大径ダイヤフラムに背圧として印加する請求項１または２記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項８】
前記小径ダイヤフラムがコルゲーション形ダイヤフラムである請求項１、２、３、４、５、６または７記載の電磁振動型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】
本発明は電磁振動型ダイヤフラムポンプに関する。さらに詳しくは、主として室内用エアマットやエアベッドへのエアの吸排、養魚用水槽や家庭浄化槽などにおける酸素補給、または公害監視における検査ガスのサンプリングなどに利用される電磁振動型ダイヤフラムポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電磁石と磁石との磁気的相互作用に基づく、該磁石を備えた振動子の振動を利用して流体を吸引、吐出する電磁振動型ポンプとして、たとえば図２８に示されるようなダイヤフラム式のポンプがある。
【０００３】
このポンプは、フレーム１５０内に対向して配置されている鉄心１５１ａと捲線コイル部１５１ｂとからる電磁石１５１ｃを有する電磁石部１５１と、該電磁石のあいだの空隙部に配置される、磁石１５２を備えた振動子１５３と、該振動子１５３の両端に連結されたダイヤフラム１５４と、前記電磁石部の両端部にそれぞれ固定されたポンプケーシング部１５５とから構成されている。
【０００４】
かかるポンプでは、前記振動子１５３の左右振動により、吸入口１５６から吸入された空気は、前記電磁石部１５１の吸入タンク部１５７に一旦貯えられたのち、ポンプケーシング部１５５の吸引室１５８、ポンプ室（圧縮室）１５９および吐出室１６０を経由し、ついで吐出タンク部１６１に一旦貯えられたのち、吐出口１６２から吐出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のダイヤフラムポンプ構造では、中圧（５０〜１００Ｋｐａ程度）を発生させるのがむずかしいという課題がある。
【０００６】
これに対し、ピストン式ポンプは中圧を発生することができるが、ピストンの摩耗があるため、ダイヤフラムポンプより寿命が短いとともに、効率が低いという問題がある。
【０００７】
本発明は、叙上の事情に鑑み、中圧（５０〜１００Ｋｐａ程度）を発生させることができる電磁振動型ダイヤフラムポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、フレーム内に対向して配置されている電磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダイヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部とからなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポンプ室を有してなり、前記フレームが前記電磁石の外表面にモールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第１通気用タンク部と、吸引口と吐出口に連通しない第２通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り付けるリング状溝が同時成形され、前記第１通気用タンク部が、仕切部により吸引タンク部と吐出タンク部に分離され、前記吸引タンク部が吸引口に連通し、前記吐出タンク部が吐出口に連通することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、フレーム内に対向して配置されている電磁石を有する電磁石部と、該電磁石部内に支持され、磁石を備えている振動子と、該振動子の両端部に順次連結される円盤状の大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムと、前記電磁石部の両端部に固定される、前記大径ダイヤフラムと小径ダイヤフラムのポンプケーシング部とからなり、該左右のポンプケーシング部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラムのそれぞれに対応するポンプ室を有してなり、
前記フレームが前記電磁石の外表面にモールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室に繋がる、吸引口と吐出口に連通する第１通気用タンク部と、吸引口と吐出口に連通しない第２通気用タンク部および前記大径ダイヤフラムを取り付けるリング状溝が同時成形され、
前記第１通気用タンク部が、仕切部により吸引タンク部と吐出タンク部に分離され、前記吸引タンク部が吸引口に連通し、前記吐出タンク部が吐出口に連通し、前記左右の大径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に繋がる、吸引室と第１通気用タンク部および吐出室と第２通気用タンク部がフレームおよび大径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される通路により連通するとともに、前記左右の小径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室に連通する、吐出室と第１通気用タンク部および吸引室と第２通気用タンク部が大径ダイヤフラムおよび小径ダイヤフラム用ポンプケーシングに形成される通路により連通してなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、前記ポンプケーシング部が、大径ダイヤフラム用ポンプケーシングと小径ダイヤフラム用ポンプケーシングとからなり、該大径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室と小径ダイヤフラム用ポンプケーシングのポンプ室とが隣接するとともに、小径ダイヤフラムで仕切られてなることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、左側の大径ダイヤフラムのポンプ室で発生した低圧の空気を右側の小径ダイヤフラムのポンプ室に導くとともに、右側の大径ダイヤフラムポンプのポンプ室で発生した低圧の空気を左側の小径ダイヤフラムのポンプ室に導くことにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生させるべく、空気回路としては２回路の２段圧縮にされてなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、左右の大径ダイヤフラムのポンプ室を接続するとともに、左右の小径ダイヤフラムのポンプ室を接続することにより、ポンプ作用で中圧の空気を発生させるべく、空気回路として１回路の４段圧縮にされてなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、前記左右のポンプ室間が通気管により接続されているのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、前記電磁石部と大径ダイヤフラムにより密閉される密閉空間に連通する連通孔が前記第２通気用タンク部に形成されており、該連通孔を通して前記大径ダイヤフラムで発生した圧力を該大径ダイヤフラムに背圧として印加することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、前記小径ダイヤフラムがコルゲーション形ダイヤフラムであることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプを説明する。
【００２３】
実施の形態１
図１〜３に示されるように、本発明の実施の形態１にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプは、ポンプ本体カバー１、電磁石部２、振動子３、該振動子３の両端部に順次連結される円盤状の大径ダイヤフラム４と小径ダイヤフラム５および前記電磁石部２の両端部に固定される、該大径ダイヤフラム４と小径ダイヤフラム５のポンプケーシング部６から構成されている。前記電磁石部２としては、本発明において、とくに限定されるものではなく、本実施の形態１では、Ｅ型鉄心とこれに巻き回される捲線コイル部からなる一対の電磁石７をフレーム８内に対向して配置されるものを用いている。前記振動子２は、電磁石部１内の空隙部に挿入されており、所定の間隔を置いて配置される、２個の平板状磁石、フェライト磁石または稀土類磁石などの磁石９を保持板１０に保持したものである。この振動子２は、保持板１０の端部ねじ部に保持金具類１１、１２により前記ダイヤフラム４、５に固着され、電磁石部１内に支持されている。本実施の形態１にかかわるポンプは、外観のデザイン上、ポンプ本体全体を覆い、騒音を遮断するためにポンプ本体カバー１が装着されているが、該カバー１は性能面に関係がないので、省くこともできる。なお、１ａは前記フレーム８に固着された段付きクッションであり、これによりポンプ部の振動を吸収するようにしている。
【００２４】
本実施の形態１では、前記電磁石７が通電され、振動子２が左右方向に移動すると、左右のダイヤフラム４、５が左右に動作し、空気吸入と空気圧縮の作用をする。
【００２５】
前記左右のポンプケーシング部６は、前記大径ダイヤフラム４用ポンプケーシング１３ａおよび小径ダイヤフラム５用ポンプケーシング１３ｂと、それぞれのポンプケーシング１３ａ、１３ｂ内に形成される吸引室１４ａ、１４ｂ、吐出室１５ａ、１５ｂおよび左側のポンプ室ＬＰＬ、ＭＰＬ、右側のポンプ室ＬＰＲ、ＭＰＲからなるポンプ部とからなり、ポンプケーシング１３ａのポンプ室ＬＰＬ、ＭＰＬとポンプケーシング１３ｂのポンプ室ＬＰＲ、ＭＰＲとが隣接するとともに、小径ダイヤフラム５で仕切られている。また、前記吸引室１４ａ、１４ｂは、前記ポンプ室ＬＰＬ、ＭＰＬ、ＬＰＲ、ＭＰＲと連通するために、吸入口１６ａと吸入弁１６ｂを、前記吐出室１５ａ、１５ｂは吐出口１７ａと吐出弁１７ｂをそれぞれ備えている。また、大径ダイヤフラム４の外径部は、前記フレーム８に固定されるダイヤフラム台１８とポンプケーシング１３ａにより挟着されて支持されている。また、前記小径ダイヤフラム５の外径部は、前記ポンプケーシング１３ａに形成されるダイヤフラム台部１９にスペーサ２０を介してポンプケーシング１３ｂにより挟着されて支持されている。前記吸引室１４ａ、１４ｂおよび吐出室１５ａ、１５ｂには、それぞれ吸引部２１ａ、２１ｂおよび吐出部２２ａ、２２ｂが設けられている。そして、左側の吐出部２２ａと右側の吸引部２１ｂとが通気管（チューブ）２３により接続されているとともに、左側の吸引部２１ｂと吐出部２２ａとが通気管２４により接続されている。本実施の形態１では、通気管２３、２４の接続がしやすいように、ポンプ室ＬＰＬ、ＭＰＬ、ＬＰＲ、ＭＰＲの吸入弁１６ｂと吐出弁１７ｂは、各ポンプ室の上部および底部（下部）（図２の紙面上下部）には取り付けられず、水平方向、すなわちポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲの前部と背部およびポンプ室ＭＰＬ、ＭＰＲの側部に取り付けられている。これにより、ポンプ高さを低くすることができる。
【００２６】
前記大径ダイヤフラム４により形成されるポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲでは、低圧が発生し、小径ダイヤフラム５により形成されるポンプ室ＭＰＬ、ＭＰＲでは、中圧が発生する。
【００２７】
したがって、本実施の形態１にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプは、図１および図４〜５に示されるように、低圧を発生する２個のポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲと、これと接続される２個の中圧のポンプ室ＭＰＬ、ＭＰＲとからなり、左側の大径ダイヤフラム４のポンプ室ＬＰＬ（低圧ポンプ室）で発生した低圧の空気を右側の小径ダイヤフラム５のポンプ室ＭＰＲ（中圧ポンプ室）に導き、右側の大径ダイヤフラムポンプ４のポンプ室ＬＰＲ（低圧ポンプ室）で発生した低圧の空気を左側の小径ダイヤフラム５のポンプ室ＭＰＬ（中圧ポンプ室）に導き、ポンプ作用で中圧の空気を発生するように構成される、空気回路としては２回路とした２段圧縮方式のポンプである。
【００２８】
たとえば図１および図６（ａ）に示されるように、電磁石７が通電され、まず振動子２が右方向に移動すると、左側のダイヤフラム４、５が右側に動作し、吸引部２１ａから大気がポンプ室ＬＰＬに吸入される（▲１▼の空気の流れ）。このときのポンプ室ＬＰＬの圧力は０（ゼロ）である。ついで振動子２が左方向に移動すると、左側のダイヤフラム４、５の左側動作によりポンプ室ＬＰＬで圧縮された空気（圧力２０ｋＰａ）は通気管２３から吸引室１４ｂを経由してポンプ室ＭＰＲに導かれる。ついで振動子２が右方向に移動して、右側のダイヤフラム４、５が右側に動作することにより、ポンプ室ＭＰＲの空気はさらに圧縮されて圧力９８ｋＰａの圧縮空気として吐出部２２ｂから吐出される。このときのポンプ室ＭＰＬの吸入空気およびポンプ室ＬＰＲの圧縮空気は、ともに圧力２０ｋＰａである。
【００２９】
つぎに図１および図６（ｂ）に示されるように、電磁石７が通電され、まず振動子２が左方向に移動すると、右側のダイヤフラム４、５が左側に動作し、吸引部２１ａから大気がポンプ室ＬＰＲに吸入される（▲２▼の空気の流れ）。このときのポンプ室ＬＰＲの圧力は０（ゼロ）である。ついで振動子２が右方向に移動すると、右側のダイヤフラム４、５の右側動作によりポンプ室ＬＰＲで圧縮された空気（圧力２０ｋＰａ）は通気管２４から吸引室１４ｂを経由してポンプ室ＭＰＬに導かれる。ついで振動子２が左方向に移動して、左側のダイヤフラム４、５が左側に動作することにより、ポンプ室ＭＰＬの空気はさらに圧縮されて圧力９８ｋＰａの圧縮空気として吐出部２２ｂから吐出される。このときのポンプ室ＬＰＬの圧縮空気およびポンプ室ＭＰＲの吸入空気は、ともに圧力２０ｋＰａである。
【００３０】
このように、左右各ポンプ部は直列に接続されることにより、協調して作動することから、大気は二段圧縮された状態となり、交互に圧搾空気を吐出する。また、左右交互に吐出するため、振動バランスは保たれている。
【００３１】
なお、図７に示されるように、左右のポンプ部間の接続を変更して、片側ポンプ部同士、すなわちポンプ室ＬＰＬとポンプ室ＭＰＬ、ポンプ室ＬＰＲとポンプ室ＭＰＲをそれぞれ接続することにより、圧力は出せるが、流量が半減する。
【００３２】
実施例１、２
つぎに通電電圧ＡＣ１２０Ｖおよび周波数５０Ｈｚ、６０Ｈｚにおけるポンプの流量―圧力特性について説明する。まず低圧側ポンプ室と中圧側ポンプ室を直列に接続した本実施の形態１にかかわるポンプについて流量Ｑと圧力Ｈの関係を調べた。その結果を図８に示す。図８において、曲線Ｃ１は５０Ｈｚの特性（実施例１）であり、曲線Ｃ２は６０Ｈｚの特性（実施例２）である。ついで左右の低圧側ポンプ室と左右の中圧側ポンプ室について、通気管を並列状態、すなわち図１において、通気管２３の一端（右端部）を吸引部２１ｂから外してポンプ室ＬＰＲの吸引部２１ａに接続する状態に配管した低圧側ポンプと通気管２４の一端（右端部）を吐出部２２ａから外してポンプ室ＭＰＲの吐出部２２ｂに接続するとともに、通気管２４の他端（左端部）を吸引部２１ｂから外してポンプ室ＭＰＬの吐出部２２ｂに接続する状態に配管した中圧側ポンプについて流量Ｑと圧力Ｈの関係を調べた。その結果を図８に示す。図８において、曲線Ｃ３は低圧側ポンプの５０Ｈｚの特性であり、曲線Ｃ４は低圧側ポンプの６０Ｈｚの特性である。また、曲線Ｃ５は中圧側ポンプの５０Ｈｚの特性であり、曲線Ｃ６は中圧側ポンプの６０Ｈｚの特性である。図８から、本実施の形態１にかかわるポンプは、明らかに低圧側ポンプの圧力と中圧側ポンプの圧力が重畳されて、中圧が発生していることがわかる。
【００３３】
実施の形態２
前記実施の形態１では、空気回路が２段圧縮の２回路になるように構成されているが、本実施の形態２では、左右のポンプ部間の接続をすべて直列とし、空気回路が４段圧縮の１回路とされている。すなわち図９に示されるように、（大気）→ＬＰＬ→ＬＰＲ→ＭＰＬ→ＭＰＲ→（中圧空気）または図１０に示されるように、（大気）→ＬＰＬ→ＬＰＲ→ＭＰＲ→ＭＰＬ→（中圧空気）とすることにより、４段圧縮となり、前記実施の形態１にかかわるポンプの２倍の圧力を発生させることができる。ただし、流量は約１／２となる。このように、左右のポンプ部間の接続を変更（配管の組替え）することによって、圧力と流量（ポンプ特性）の切り替えができる。
【００３４】
なお、前記左右のポンプ部間の接続として、図９に示される接続は、図１０に示される接続に比べ左右の推力（負荷）のバランスがわるく、振動の中心点が電磁石の中央からずれるため、図１０に示される接続の方が好ましい。
【００３５】
実施例３、４
つぎに図１０の接続で通電電圧ＡＣ１３０Ｖおよび周波数５０Ｈｚ、６０Ｈｚにおけるポンプの流量―圧力特性について説明する。図１１に示されるように、本実施の形態２にかかわる直列接続のポンプの曲線ＣＣ３（５０Ｈｚ）、ＣＣ４（６０Ｈｚ）の流量―圧力特性（実施例３、４）は、並列接続のポンプ（前記実施例１、２とは測定時の電圧が異なるポンプ）の曲線ＣＣ１（５０Ｈｚ）、ＣＣ２（６０Ｈｚ）よりも圧力が約２倍に向上しており、流量は約１／２となっている。
【００３６】
実施の形態３
本実施の形態３では、図１２〜１３に示されるように、電磁石部３１が、対向して配置される一対のＥ型鉄心３２および該鉄心３２の内周凹部に組み込まれる捲線コイル部３３からなる電磁石３４と、前記一対のＥ型鉄心３２の内周部に配置される四角管状の鉄心保持具（中子）３５と、前記電磁石３４の外表面にモールドされた樹脂成形体であるフレーム３６とから構成されている。前記鉄心保持具３５の材質としては、モールド時の１５０度位の熱に耐えられる耐熱性樹脂またはアルミニウムなどの非磁性体金属などを用いることができる。また、前記フレーム３６の材質としては、成形材料である耐熱性で低収縮率のＢＭＣ（バルクモールドコンパウンド）が望ましく、たとえば不飽和ポリエステル系のＢＭＣなどを用いることができる。このフレーム３６には、左右のポンプケーシング１３ａに接続される吸引通気管３８ａと吐出通気管３９ａおよび左右のポンプケーシング１３ｂに接続される吸引通気管３８ｂと吐出通気管３９ｂにより、左右の低圧側ポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲおよび中圧側ポンプ室ＭＰＬ、ＭＰＲに繋がる第１通気用タンク部４０と第２通気用タンク部４１および大径ダイヤフラム４を取り付けるリング状溝４２が同時成形されている。この吸引通気管３８ａ、３８ｂおよび吐出通気管３９ａ、３９ｂは、前記実施の形態１と同様に左右のポンプ部と第１および第２通気用タンク部４０、４１との接続を考慮して、配置してある。なお、前記第１通気用タンク部４０は、一室の空間部とすることができるが、本実施の形態３では、仕切部４３により吸引タンク部４０ａと吐出タンク部４０ｂに分離されて（仕切られて）いる。また、この吸引タンク部４０ａと吐出タンク部４０ｂには、それぞれに連通する吸引口４４ａおよび吐出口４４ｂを有する蓋４５が固着されている。前記第２通気用タンク部４１には、密閉蓋４６が固着されているとともに、前記鉄心保持具３５を貫通し、前記電磁石部３１と大径ダイヤフラム４により密閉される密閉空間Ｓに連通する連通孔（細孔）４７が形成されている。この連通孔４７の孔径は、本発明において、とくに限定されるものではなく、ポンプ出力などにより適宜選定することができるが、たとえば約２〜４ｍｍとすることができる。また、連通孔４７の形成位置もとくに限定されるものではなく、第２通気用タンク部４１内の適宜の位置に選定することができる。
【００３７】
本実施の形態３では、フレームが樹脂成形体であるので、機械加工がほとんどないとともに、ダイヤフラム台の部品が減るため、部品コストおよび組立コストを低減させることができる。また、樹脂成形体であるため、低騒音であるとともに、２重絶縁による安全性を向上させることもできる。
【００３８】
本実施の形態３では、第２通気用タンク部４１と密閉空間Ｓとは連通孔４７で繋がっているので、ポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲで発生した圧力（空気圧）はポンプ室ＭＰＲ、ＭＰＬに伝達されるとともに、この圧力が連通孔４７を通して前記密閉空間Ｓに分岐されて、前記大径ダイヤフラム４に背圧として加えられる。
【００３９】
このため、大径ダイヤフラム４の左右両側面に掛かる圧力は、略同一（差圧＝０）になる。これは丁度電気回路における負帰還のような働きをし、大径ダイヤフラム４に掛かる応力は減少する。通常大径ダイヤフラム４は、弾性変形可能なゴムであるので、ゴム自体の非線形性質が大径ダイヤフラム４のバネ特性に反映されることから、大径ダイヤフラム４の片側（ポンプ室側）のみに圧力が掛かると、バネ定数の非直線性を大きくする。これにより、背圧を加えない場合、大径ダイヤフラム４のバネ特性が非線形であるため、異常現象である非線形振動が発生するが、本実施の形態３では、前記背圧を大径ダイヤフラム４に加えることにより、異常現象である非線形振動を抑制し、安定した運転を行なうことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態３では、フレームが樹脂成形体にされているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、アルミニウムダイカストまたは押出し加工により成形された成形体とすることもできる。
【００４１】
また、本実施の形態３では、一対のＥ型鉄心（主鉄心）および捲線コイル部から構成される２次元形電磁石を用いているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、図１４に示されるように、対向して配置される一対のＥ型小径鉄心（補助鉄心）５１、該一対のＥ型小径鉄心５１とは直交する位置に配置される一対のＥ型大径鉄心（主鉄心）５２および該Ｅ型大径鉄心５２の内周凹部５２ａに組み込まれる捲線コイル部（図示せず）からなる電磁石５３を用いることができる。かかる電磁石５３を用いる場合、振動子５４の磁石形状は立方体となる。すなわち磁石５５は、シャフト５６に直接取り付けられた外形形状が四角（角柱タイプ）にされている。そして一対の磁石５５のうち、一方の磁石５５が周方向の４箇所にＮ極とＳ極の極性が交互に極異方性磁極に着磁され、もう一方の磁石５５の極性が対向する磁石５５とは逆に周方向の４箇所にＳ極とＮ極の極性が交互に極異方性磁極に着磁されている。
【００４２】
また、たとえばポンプ室ＬＰＬの大径ダイヤフラム４の一部が疲労などで破損すると、ポンプ室ＬＰＬの圧力が漏れ、前記密閉空間Ｓの空気圧力が増大する。このため、前記電磁石部３１と大径ダイヤフラム４によって密閉される密閉空間Ｓに連通する第２の連通孔（図示せず）をフレーム３６に形成するとともに、該第２の連通孔を通して前記密閉空間Ｓの圧力上昇により作動し、大径ダイヤフラム４の破損を検出することができる、センサやスイッチなどのダイヤフラム式圧力検知手段をフレーム３６に内蔵することもできる。この検知手段としては、たとえば第２の連通孔を通して検出ダイヤフラムが押されたのち、接点スイッチが変形して短絡を行なうものを用いることができる。
【００４３】
さらに、本実施の形態３では、大径ダイヤフラム４に背圧が加えられるように、連通孔４７を形成しているが、振動の振幅を狭めて、バネ定数の変化を押さえたポンプ運動を行なう場合、この連通孔４７を省くこともできる。この場合、前記第２通気用タンク部の空間を省き、すなわち第２通気用タンク部を樹脂で満たして空間をなくすことにより、当該フレーム樹脂部に左右のポンプ部からの２本の通気管を接続させるための２個の通気用貫通部を形成するだけでよい。
【００４４】
実施の形態４
これまでの実施の形態では、ポンプ室は低圧側と中圧側とからなり、低圧側のダイヤフラム台やダイヤフラムの取付け溝は電磁石部側に設けられている。また、低圧ポンプ室と中圧ポンプ室とは中圧用の小径ダイヤフラムで仕切られている。また、各ダイヤフラムは振動子の端部に強固に取付けられており、両ポンプ室間の漏れは最小限に押さえられている。
【００４５】
この低圧側の大径ダイヤフラムは円盤形であり、振動子を支持できる弾性的強度を必要とするが、中圧側の小径ダイヤフラムは振動子への支持力はそれほど必要ではなく、ストロークが長く取れることが必要である。この中圧側ダイヤフラムの径寸法により、特性を自由に変更できるが、たとえば図１５に示されるように、ストロークを長く取れるように弾性変形が可能な波状（Ｓ字状）のコルゲート部６１が形成されたコルゲーション形ダイヤフラム６２を用いるのが好ましい。
【００４６】
実施の形態５
これまでの実施の形態は、各ポンプケーシングと通気用タンク部は通気管で接続されているが、本発明においては、通気管を省き配管を省略することができる。すなわち本実施の形態５では、図１６〜２３に示されるように、フレーム６５ａが前記電磁石３２の外表面にモールドされた樹脂成形体であるとともに、左右のポンプ室ＬＰＬ、ＭＰＬ、ＬＰＲ、ＭＰＲに繋がる、吸引口６６ａと吐出口６６ｂに連通する第１通気用タンク部６７と第２通気用タンク部６８および前記大径ダイヤフラム４を取り付けるリング状溝６９が同時成形されている。この第１通気用タンク部６７には、前記吸引口６６ａと吐出口６６ｂを有する蓋６６が取り付けられるとともに、第２通気用タンク部６８には、蓋７０が取り付けられている。前記左右の大径ダイヤフラム用ポンプケーシング７１ａのポンプ室ＬＰＬ、ＬＰＲに繋がる、吸引室７２ａと第１通気用タンク部６７および吐出室７２ｂと第２通気用タンク部６８がフレーム６５ａおよびポンプケーシング７１ａにそれぞれ形成される通路７３、７４により連通している。また、左右の小径ダイヤフラム用ポンプケーシング７１ｂのポンプ室ＭＰＬ、ＭＰＲに繋がる、吐出室７５ｂと第１通気用タンク部６７および吸引室７５ａと第２通気用タンク部６８がフレーム６５ａおよびポンプケーシング７１ａ、７１ｂに形成される通路７３、７４、７６により連通している。また、ポンプケーシング７１ｂの吸引室お７５ａよび吐出室７５ｂを塞ぐパッキン７７とポンプケーシング７１ａ、７１ｂを覆うカバー７８が取り付けられている。
【００４７】
本実施の形態５におけるポンプケーシング７１ａには、フレーム６５ａとポンプケーシング７１ｂとの通路の位置決めのために、前記通路７４の両端部にフレーム６５ａの通路７３およびポンプケーシング７１ｂの吸引室７５ａと吐出室７５ｂに繋がるように通路７６に差し込められる貫通パイプ部７９が形成されている。なお、空気漏れを防止するため、該貫通パイプ部７９の外周基部にＯリングやパッキンなどを取り付けるのが好ましい。
【００４８】
本実施の形態５は、第１通気タンク部および第２通気用タンク部に直接左右のポンプ室に連通する通路を形成しているので、該タンク部の深さを浅くでき、ポンプ高さの寸法を小さくすることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態５では、第１通気用タンク部６７が仕切部８０により吸引タンク部６７ａと吐出タンク部６７ｂに分離されているが、本発明においては、この仕切部８０を省くこともできる。
【００５０】
また、前記電磁石部６５と大径ダイヤフラム４により密閉される密閉空間Ｓに連通する連通孔６５ｃが前記第２通気用タンク部６８に形成されており、該連通孔６５ｃを通して前記大径ダイヤフラム４で発生した圧力を該大径ダイヤフラム４に背圧として加えるようにしているが、本発明においては、この連通孔６５ｃを省くこともできる。
【００５１】
実施の形態６
これまでの実施の形態では、２段圧縮や４段圧縮により中圧を発生させるようにしているが、本発明においては、振動子の磁束を増加し、推力を増大させることにより、圧力を増大させることができる。本実施の形態６では、図２４に示されるように、振動子８１の一対の磁石８２の両側にそれぞれ１個の磁石８２を増やして、計４個に増加した場合、該４個の磁石８２と一対のＥ型鉄心８３および捲線コイル部８４からなる電磁石８５とで構成する磁気回路を１回路から２回路に増加させている。すなわち前記Ｅ型鉄心８３のサイドポール部（側極）８３ａの極幅寸法は中央のセンターポール部（主極）８３ｂの極幅寸法とほぼ同寸法とされ、４個の磁石８２のうち、両端部の磁石８２の幅寸法は中央部の磁石８２の幅寸法の１／２とされている。これは、中央部の２つの磁石８２と異なり、両端部の磁石８２は、中央部の磁石の幅寸法の１／２に相当する部分が磁路の形成にあづかるためである（たとえば振動子が左に寄ったとき、最右側の磁石８２は磁路を形成し、最左側の磁石は磁路を形成しない。振動子が右に寄ったとき、最左側の磁石８２は磁路を形成し、最右側の磁石は磁路を形成しない。すなわち中央部の磁石８２は振動子の左右移動に際し、常に磁石の幅の両側が磁路形成に関与しているのに対し、両端左右の磁石は１／２幅（片側寸法）のみが磁路形成に関与しているためである）。これにより、磁気回路は２回路に構成される。
【００５２】
つぎに本実施の形態６にかかわるポンプの流量−圧力特性について説明する。図２５に示されるように、本実施の形態６にかかわるポンプの曲線ＣＤ１（５０Ｈｚ）、ＣＤ２（６０Ｈｚ）は並列接続であって、それぞれ５０Ｈｚ、６０Ｈｚで１３０Ｖ通電時の特性である（実施例５、６）。比較のため、すでに説明した実施の形態１にかかわるポンプの曲線Ｃ１、Ｃ２（実施例１、２）の特性を併記する。図２５から、本実施の形態６にかかわるポンプでは、明かに側極磁石の効果が現れ、圧力が磁石量にほぼ比例して増加しており、並列接続で圧力１００ｋＰａ時、流量が５０／６０Ｈｚでそれぞれ６、８Ｌ／ｍｉｎが得られている。また、流量６〜８Ｌ／ｍｉｎの範囲で側極なしのポンプに比し、１．３〜１．６倍圧力が増大している。また、実施の形態２の直列接続のデータでは、１００ｋＰａ時の流量が５０／６０Ｈｚでそれぞれ４．０／５．５Ｌ／ｍｉｎであるので、同等以上の性能が得られており、１００ｋＰａ以下の圧力範囲では流量も多く優れている。
【００５３】
電磁石と振動子の形状、寸法の僅かな変更で実施の形態１では得られなかった特性が得られている。なお、磁石材質（性能）や組合せを変更することにより、特性の変更ができる。たとえば中央部側の磁石材質と外側の磁石材質の変更や厚さの変更で希望とする特性を出すこともできる。たとえば磁石材質を変更し、空隙の寸法を変更した一例を説明する。図２６に示されるように、本実施の形態６における電磁石と磁石において、まず磁石の材質を３５ＭＧＯｅからエネルギー積の高い材質４６ＭＧＯｅに変更するとともに、電磁石と磁石とのあいだの空隙の寸法を（片側＋１ｍｍ）に変更したポンプの流量−圧力特性を調べた。図２６において、ポンプの曲線ＣＥ１、ＣＥ２は並列接続であり、ポンプの曲線ＣＦ１、ＣＦ２は直列接続であって、それぞれ５０Ｈｚ、６０Ｈｚで１３０Ｖ通電時の特性である（実施例７、８、９、１０）。図２６から、実施例７、８の並列接続のポンプは、空隙の影響（拡大）もあって、１００ｋＰａ時の流量は増大していないが、実施例９、１０の直列接続のポンプでは、前記実施の形態２におけるポンプの曲線ＣＣ１、ＣＣ２の１．５倍以上向上している。
【００５４】
なお、本実施の形態６では、２次元形電磁石を用いているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、３次元形電磁石（一対のＥ型小径鉄心、一対のＥ型大径鉄心および捲線コイル部からなる電磁石）を用いることができる。かかる３次元形電磁石を用いる場合、振動子の磁石形状は立方体となる。
【００５５】
実施の形態７
前記実施の形態１、５にかかわるポンプは、２段圧縮方式のポンプであり、実施の形態２にかかわるポンプは、左右のポンプ部間の接続を全て直列とした４段圧縮方式のポンプにされている。かかる圧縮の段数は、本発明においては、これら以外の多段とすることができる。たとえば小径ダイヤフラムの数を増やして（小径ダイヤフラムのポンプ部の増加により）、圧縮の段数を増やすことができる。たとえば図２７に示されるように、中圧用ポンプ室ＮＰＬ、ＮＰＲを追加することにより、圧縮は３段となり３段圧縮方式のポンプを得ることができる。または左右のポンプ部間を全て直列に接続して６段として６段圧縮方式のポンプを得ることができる。ただし、内部構造および寸法の制限から鑑み、実用上は２段または４段程度が好ましい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、中圧（５０〜１００Ｋｐａ程度）を発生させることができる。
【００５７】
また、ピストン式ポンプと比較して、摩擦がないので、効率がよく、ポンプが長寿命となる。そして、ダイヤフラムはピストンよりストロークが短いため、電磁石の体積が小さく、ピストン式ポンプよりポンプが小型になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプを示す部分切欠き横断面図である。
【図２】図１のポンプの背面図である。
【図３】図１のポンプの右側面図である。
【図４】図１のポンプの概略図である。
【図５】図１の左右のポンプ室の接続を説明する模式図である。
【図６】図１のポンプの動作を説明する模式図である。
【図７】左右のポンプ室の接続の他の例を説明する模式図である。
【図８】図１のポンプ、低圧側ポンプ室および中圧側ポンプ室の流量―圧力特性を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプの４段圧縮を示す概略図である。
【図１０】実施の形態２の他の４段圧縮を示す概略図である。
【図１１】図１０の直列接続のポンプの曲線ＣＣ３（５０Ｈｚ）、ＣＣ４（６０Ｈｚ）および並列接続のポンプ（実施例１、２とは測定時の電圧が異なるポンプ）の曲線ＣＣ１（５０Ｈｚ）、ＣＣ２（６０Ｈｚ）の流量―圧力特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプを示す図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】図１２のポンプの横断面図である。
【図１４】３次元形電磁石を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態４にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプのコルゲート付ダイヤフラムを示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態５にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプを示す横断面である。
【図１７】図１６の縦断面図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９】図１６のＣ−Ｃ断面図である。
【図２０】図１６の低圧用ポンプケーシングの右側面図である。
【図２１】図２０のＤ―Ｄ線断面図である。
【図２２】図１６の中圧用ポンプケーシングの右側面図である。
【図２３】図２２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図２４】実施の形態６にかかわるポンプ内の電磁石と振動子を示す図である。
【図２５】図２４のポンプの流量―圧力特性を示す図である。
【図２６】図２４のポンプにおいて、磁石材質と空隙を変更したときの流量―圧力特性を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態７にかかわる電磁振動型ダイヤフラムポンプを示す概略面である。
【図２８】従来の電磁振動型ダイヤフラムポンプの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    ポンプ本体カバー
２    電磁石部
３    振動子
４    大径ダイヤフラム
５    小径ダイヤフラム
６    ポンプケーシング部
７    電磁石
８    フレーム
９    磁石
１０    保持板
１１、１２    保持金具類
１３ａ、１３ｂ  ポンプケーシング
１４ａ、１４ｂ  吸引室
１５ａ、１５ｂ  吐出室
２３、２４    通気管（チューブ）
ＬＰＲ、ＬＰＬ  ポンプ室（低圧ポンプ室）
ＭＰＬ、ＭＰＲ  ポンプ室（中圧ポンプ室）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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