電磁振動型ポンプ
【課題】簡単な構成でエアーの脈動による振動や騒音を防止することができる小型の電磁振動型ポンプを提供する。
【解決手段】電磁石２１、および永久磁石２２ａを固定した振動子２２を対向させて電磁石２１の極性を交流電源で変更することにより振動子２２を振動させてエアーを送り出すポンプ２に、ポンプ２から送り出されたエアーを一時的に貯留するタンク３が接続されている。そして、タンク室３１の一壁面にエアーの吐出管３３が設けられている。このタンク室３１内で、吐出管３３と直結するように、整流管１が設けられている。この整流管１は、筒状体１１または板状体に複数個の小孔が並列して吐出管３３に向って貫通するように設けられている。
【解決手段】電磁石２１、および永久磁石２２ａを固定した振動子２２を対向させて電磁石２１の極性を交流電源で変更することにより振動子２２を振動させてエアーを送り出すポンプ２に、ポンプ２から送り出されたエアーを一時的に貯留するタンク３が接続されている。そして、タンク室３１の一壁面にエアーの吐出管３３が設けられている。このタンク室３１内で、吐出管３３と直結するように、整流管１が設けられている。この整流管１は、筒状体１１または板状体に複数個の小孔が並列して吐出管３３に向って貫通するように設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプやピストンポンプのように、電磁石を交流電圧で駆動して電磁石の極性を変化させることにより、ダイヤフラムやベローズなどを振動させてエアーを送り出す電磁振動型ポンプに関する。さらに詳しくは、電磁振動によるエアーの脈動に伴う振動や騒音を抑制し、観賞用水槽、養魚用水槽、家庭浄化槽などへのエアーの供給を静かに行うことができる電磁振動型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁振動型ポンプは、たとえば両側にダイヤフラムを有するダイヤフラムポンプを想定した電磁振動型ポンプの概要図が図９に示されるように、ポンプ５１と、ポンプ５１の両側から吐出されるエアーを、吐出口５１ａを介して合流させる合流室５２および吐出口５３ａを経てエアーを一時的に貯留するタンク５３とを備え、タンク５３の１つの側壁に吐出管５４が設けられている。この吐出管５４にホースなどを接続して、図示しない、たとえば観賞用の水槽などにエアーを供給するように構成されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この電磁振動型ポンプは、前述のように、電磁石の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交番電界による極性の変化に基づき電磁石と対向して設けられる永久磁石の振動によりダイヤフラムなどを振動させ、そのダイヤフラムの振動に伴うエアーの圧縮、膨張によりエアーを送り出す構成になっている。そのため、ダイヤフラムの振動は交流電圧のサイン波形に沿って振動することになり、送り出されるエアーもサイン波形に沿って山の部分では強く、電圧が０の部分（電圧の極性が変る部分）では弱い送り出しになる。このように送り出されたエアーは、合流室５２を経てタンクに一時的に貯留され、ある程度の圧力がかかるようになっているが、吐出管５４からエアーが吐出されるということは、ポンプ５１からエアーが吐出されることにより、その圧力でタンク５３からエアーが吐出管５４に押し出されることにより行われる。そのため、タンク５３内に貯留されたエアーは一種の弾性体になり、吐出口５３ａに伝わった圧力の強弱は、タンク５３内のエアー全体を１つの弾性体として吐出管５４にそのまま伝わり、吐出管５４には、ポンプ５１からの吐出のタイミングに合せてエアーが吐出されることになる。その結果、たとえば図１０に示されるように、吐出管５４の吐出圧力は、電磁石の電圧の波形に合せて強いところと弱いところがある波形となり、一定の圧力にはならないで脈動する。
【０００４】
このような脈動を防止する方法として、たとえば４０リットル/minのポンプの場合、タンクの容量を５００ｍｌ（ミリリットル）とするなど大きくするか、図１１にタンク５３の一例の上面を除いた斜視図が示されるように、タンク５３内を仕切板５３１により小部屋５３３に仕切って、各小部屋５３３を順次エアーが進むように、仕切板５３１に切欠き部５３２を形成することが考えられている。
【０００５】
タンクの容量の大きさを変動したときの圧力変動値を、常用圧力（ポンプの負荷で吐出するエアーの平均圧力）が１２.８ｋＰａの場合で、後述する図４の構成により測定した結果（単位ｍＶ：４０ｍＶ＝１ｋＰａで変換した圧力差も併記）を表１に示す。なお、表１で、Ｃの場合は内径φ５０ｍｍで、長さ２５０ｍｍの塩化ビニールパイプをタンクとして用い、接続のノズル径は内径φ１３ｍｍ、外径φ１８mmで、Ｄの場合は内径φ８０ｍｍで長さが４００ｍｍの塩化ビニールパイプを用いノズル径は内径φ１３ｍｍ、外径φ１８ｍｍである。
【０００６】
【表１】
【０００７】
このように、タンクの容量を大きくすれば、ポンプ５１からの吐出圧力の差はタンク５３内の圧縮されたエアーにより吸収されて、吐出管５４では、脈動が小さくなり、余り脈動による振動や騒音の影響はなくなる。また、タンク５３内を仕切板５３１により小部屋に仕切れば、小部屋５３３をいくつも経由することにより、吐出圧力に差があっても、順次打ち消され、吐出管５４に到る頃には、その圧力差が小さくなり、図１０に示されるような圧力差は減少し、脈動を抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第３１６１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、タンクの容量を、たとえば５００ｍｌ程度に大きくすると、脈動をかなり抑えることができるが、電磁振動型ポンプ自体が大きくなり、ポンプの容積を小さくすることが望まれている近年の小型化の要求に逆行することになる。また、前述の仕切板によりタンクを小部屋に分割すれば、比較的小型で脈動を抑えることができるが、たとえばタンクの容量を１／２程度にしようとすると、仕切板を形成するのが困難となり、コストアップになるだけではなく、脈動の抑制も十分でなくなり、観賞用水槽や家庭用浄化槽などにエアーを供給する際に振動や騒音が生じ、不快感を与えるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡単な構成でエアーの脈動による振動や騒音を抑制することができる小型の電磁振動型ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電磁振動型ポンプは、電磁石、および永久磁石を固定した振動子を対向させて前記電磁石の極性を交流電源で変更することにより前記振動子を振動させてエアーを送り出すポンプと、前記ポンプから送り出されたエアーを一時的に貯留するタンクと、前記タンクの一壁面に設けられ、エアーを吐出する吐出管とを有する電磁振動型ポンプであって、前記タンク内で、前記吐出管と直結するように、整流管が設けられ、該整流管は、複数個の小孔が並列して前記吐出管に向って貫通するように設けられている。
【００１２】
前記整流管に設けられる小孔が、該小孔の直径Ｄと該小孔の長さＬとの関係で１０≦Ｌ／Ｄ≦３０であるように形成されることが、脈動を抑制するのに、とくに都合がよい。
【００１３】
前記タンクが、前記ポンプとホースを介して接続される外付けタンク、またはポンプと一体的に形成された小型タンクおよび該小型タンクとホースにより接続される外付けタンクとからなり、該外付けタンクに前記整流管が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数個の小孔が並列して設けられた整流管が、タンク内に吐出されたエアーが通過するように吐出管の前に設けられているため、ポンプの圧力で押し出されて、その押圧力に大小があるエアーによりタンク内に貯留されたエアーに伝達しても、押圧力に大小を有するエアーが整流管の各小孔に分離して侵入し、小孔をそれぞれ別個に吐出管に向って進むことにより、整流管のそれぞれの小孔を通過したエアーは、それぞれその押圧力が変化し、結果的に圧力変化は圧縮されて吐出管に達するエアー全体の脈動は小さくなる。
【００１５】
また、この小孔の長さＬに対する孔径Ｄ（Ｌ／Ｄ）が大きい程、押圧力の平均化に好ましいが、この値が余り大きくなると、圧力損失が大きくなって吐出するエアーの流量が低下する。この際、たとえば４０リットル／minの流量を吐出する電磁振動型ポンプでは、一般的には、その流量が１０％以上低下してはいけないとされており、Ｌ／Ｄが１０〜３０であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電磁振動型ポンプの一実施形態であるダイヤフラム型ポンプの一例を示す概略断面説明図である。
【図２】本発明の電磁振動型ポンプの整流管の例を示す説明図である。
【図３】本発明の電磁振動型ポンプの整流管の他の例を示す説明図である。
【図４】吐出管から一定距離における流体圧力の測定装置の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の整流管を用いた場合の脈動が抑制される原理を説明する図である。
【図６】本発明の整流管を用いた場合の騒音を測定する装置の概要を示す図である。
【図７】図１に示される本発明の電磁ポンプの騒音を、従来の２８０ｍｌで仕切板のないタンクを付けた構造の電磁振動型ポンプの騒音と対比して示す図である。
【図８】整流管の長さを変えたときの圧力変動（Δｐ）および風量低下の変化を示す図である。
【図９】従来の電磁振動型ポンプの概略を示す説明図である。
【図１０】従来の電磁振動型ポンプで生じる脈動を説明する図である。
【図１１】従来の電磁振動型ポンプで脈動を抑制する例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、本発明の電磁振動型ポンプについて、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明による電磁振動型ポンプの一実施形態であるダイヤフラム型電磁ポンプの概略説明図が示されている。図１において、電磁石２１、および永久磁石２２ａを固定した振動子２２を対向させて電磁石２１の極性を交流電源で変化させることにより振動子２２を振動させてエアーを送り出すポンプ２に、ポンプ２から送り出されたエアーを一時的に貯留するタンク３が接続されている。そして、タンク３の一壁面にエアーを吐出する吐出管３３が設けられている。本発明では、このタンク３内で、吐出管３３と直結するように、整流管１が設けられていることに特徴がある。この整流管１は、図２〜３に示されるように、筒状体１１または板状体に複数個の小孔１２が並列して吐出管３３に向って貫通するように設けられている。
【００１８】
整流管１は、図２（ａ）に示されるように、たとえばタンク３を鋳物などで製造する際に凹部を有する台座部分１２の凹部１２ａ内に複数個の小孔１１ａが形成されたハニカムパイプなどの筒状体１１または板状体を挿入することにより、吐出管３３の位置に小孔１１ａの部分が一致するように形成されている。そのため、この台座部分１２は、アルミダイカストまたはプラスティックなどにより形成されるが、筒状体１１や板状体は、シリコーンチューブやエラストマなどのプラスティック、またはアルミニウムやステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。小孔１１ａの加工のしやすい材料で、腐食のしにくい材料であればよい。
【００１９】
小孔１１ａの形状は、断面形状が円形でも、楕円形でも四角形でも、六角形の蜂の巣状でも、図２〜３に種々の例が示されるような任意の形状のものを作製することができる。また、複数個の小孔１１ａは、それぞれが同じ大きさのものを用いることができる。なお、図２（ｂ）に示される例は、断面がやや楕円形状の金属パイプ１１の外周部に小孔１１ａが周方向に沿って形成され、その中心部にエラストマなどのプラスティックに小孔１１ａ、１１ｂが形成されたプラスティック体１１ｃが挿入された構造である。このような金属パイプに設けられる小孔１１ａと、中心部のプラスティックに設けられる小孔１１ａとでは、同じ大きさの小孔でも、エアーの流れ方が若干異なるため、脈動を抑制することができると共に、さらに、この例に示されるように、小孔１１ａとそれよりも若干大きい小孔１１ｂとを混在させることにより、孔の大きさによりエアーの流れ方は異なり、より一層脈動を抑制することができる。この例で、前述のタンクの大きさを２８０ｍｌ程度にする場合、横方向の径（短径）Ｄ１は６〜８ｍｍ程度で、縦方向の径（長径）Ｄ２はφ８〜１０ｍｍ程度で、長さＬは、１０〜３０ｍｍ程度で、小孔１１ａの径はφ１〜１.２ｍｍ程度、小孔１１ｂの径は、φ１〜1.２ｍｍ程度の、小孔１１ａと同程度にすることもできるし、それとは異ならせた大きさにすることもできる。
【００２０】
図２（ｃ）に示される例は、たとえばエラストマなどからなるｔ＝３ｍｍ程度厚の板状体１１ｄに小孔１１ａが形成された例である。このような板状体１１ｄは、前述の筒状体１１の長さＬに比べて短いが、後述するように挿入効果はあり、このような板状体１１ｄを、複数枚間隔をあけて並べるか、連続して台座部分１２の凹部１２ａに挿入することにより、簡単に製造することができながら、円筒体１１と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図２（ｄ）に示される例は、たとえばシリコーン樹脂などからなる円筒体１１に同じ大きさの小孔１１ａが設けられた例であるが、図において、２本線で囲まれた部分が樹脂の部分であり、それ以外の部分は孔になっている。すなわち、円形の小孔１１ａが一定間隔で密集して形成され、その周囲に一定の幅でリング状の樹脂部分１１ｅがあり、隣接するその樹脂部分１１ｅの間隙部１１ｆも貫通孔になっている。しかし、円形の小孔１１ａの部分だけが貫通孔となり、隣接する小孔１１ａの部分は全て樹脂部分とする構成にすることもできる。製造工程の面からは、円柱状の柱体に多数の管通孔が形成された構造の方が簡単であるが、そのような構造でも、同様の効果が得られた。
【００２２】
図３（ｅ）〜図３（ｈ）も図２（ｄ）と同様の構成で、小孔１１ａの形状が異なるだけである。なお、１１ｇも貫通孔である。このように、小孔１１ａの大きさや形状は任意に選択することができる。
【００２３】
ポンプ２は、図１にその一例が示されるように、ケーシング（図では線だけで省略し書いてある）２０ａ内に電磁石２１が対向するように設けられ、その対向する電磁石２１の間に振動子２２が設けられ、その振動子２２に、図１に示される例では、板状の永久磁石２２ａがそれぞれ電磁石と対向するように２組固定されている。この振動子２２の両端には、ダイヤフラム２４が固定されると共に、ダイヤフラム２４の外周はケーシング２０ａに固着され、振動子２２の左右への振動に伴ってダイヤフラム２４が左右に揺れる構造になっている。ダイヤフラム２４の外側には、ケーシング２０ａと同様に図では線だけで省略して示されているが、ポンプケーシング２０ｂが設けられ、ポンプケーシング２０ｂ内には、ポンプ室２５、吸気室２６、吐出室２７が形成され、吸気室２６には、ポンプ室２５にエアーを送り込む吸入弁２６ａと外部からエアーを吸入する吸入口２６ｂとが設けられ、吐出室２７には、ポンプ室２５からエアーが送り込まれる吐出弁２７ａと合流室２８にエアーを吐出する吐出口２７ｂが形成されている。図１で左右の両ポンプ室２５の吐出口２７ａから吐出されたエアーは、合流室２８に送り出され、合流する。合流室２８は、エアーを貯留するタンク３１に連通口３２を介して連通しており、タンク３１内の圧力に応じて吐出管３３からエアーを吐出できる構造になっている。
【００２４】
このようにタンク３１を介して吐出されるが、前述のダイヤフラム２４の振動に伴う吐出によりタンク３１内のエアーが押し出されるため、前述のように、ダイヤフラム２４の振動に伴ってエアーは吐出され、整流管１を挿入しないと、脈動を抑制することができない。この例では、合流室２８で左右の吐出室２７からのエアーを集めいてタンク３１に送り出す構造であるが、このような合流室２８を敢えて設けないで、左右の吐出室２７から直接別々にタンク３１に送り出す構造にすることもできる。また、タンク３１も必ずしもポンプ２と一体的に構成されないで、ホースなどにより接続して外部に外付けタンクを設ける構造にすることもできる。
【００２５】
電磁石２１は、図１に示される例では、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃに励磁コイル２１ｂが巻回され、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃの先端部に励磁コイル２１ｂの電流の向きに応じてＮ極またはＳ極の極性が現れ、Ｅ型鉄心２１ａの両端部２１ｄの先端部に中心部２１ｃの先端部と逆の極性のＳ極またはＮ極が現れる。一方、振動子２２は、たとえばプラスティックまたはアルミニウムからなる棒または板状の振動軸２２ｂのコイル巻回部分に対向する位置の近傍に永久磁石２２ａが固着されことにより形成されている。図１に示されるように、２個の永久磁石で極性は異なる方向になるように固着する。この構成で、励磁コイル２１ｂに交流電圧を印加すると、交流の正側電圧と負側電圧で励磁コイル２１ｂに流れる電流の向きが変る。そのため、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃの先端に現れる磁極は、Ｎ極とＳ極が交流電圧の位相に合せて交互に現れる。その結果、たとえば図１に示されるように、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃに現れる磁極がＮ極の位相であれば、振動子２２の永久磁石２２ａのＳ極が中心側に引き寄せられ、Ｎ極は中心から遠ざかるように振動子２２が動く。交流電圧の位相が逆の位相になれば、電流の向きが反転して中心部２１ｃにＳ極が現れる。そのため、振動子２２の永久磁石のＮ極が引き寄せられ、Ｓ極は遠ざかるように振動子２２が移動する。なお、図１に示されるように、電磁石２１および永久磁石２２ａの極性は、振動軸２２ｂを挟んだ図の上部と下部とで、その極性が逆になるように構成されている。
【００２６】
その結果、交流電圧の位相に応じて振動子２２は振動し、たとえば図１で振動子２２が右側に移動した場合、右側のポンプ室２５が圧縮され、エアーが吐出弁２７ａを開けて吐出室２７側に移動する。交流電圧の位相が変って振動子２２が左側に動くと、右側のポンプ室２５は広がり、圧力が下がるため、吸気室２６から吸気弁２６ａを開けてエアーが流入する。吸気室２６は、吸気口２６ｂを介して外部からエアーが供給されるため、通常の気圧を保持する。この動作を交流電圧により繰り返すため、左右のポンプ室２５から次々とエアーが送り出され、合流室２８を介してタンク３１に供給される。その結果、タンク室３１の吐出管３３に接続されるバルブ（図示せず）で制御される圧力を超えた場合に吐出管３３からエアーが送り出される。本発明では、このタンク３からエアーを吐出する際に前述のような整流管１を介して吐出管３３に送り出すことに特徴がある。
【００２７】
図１に示されるポンプでは、左右両側にポンプ室２５を有するダイヤフラム型の電磁ポンプであったが、ダイヤフラム型であっても左右の一方だけにダイヤフラムが設けられる場合でも、また、ダイヤフラムを用いないでベローズなどを用いたピストン方式のポンプであっても、脈動は避けられず、本発明を同様に適用することができる。
【００２８】
図１に示される構造の電磁振動型ポンプで、前述の図２（ｂ）および（ｃ）に示される整流管１を用いた場合（（ｂ）の場合をＩ、（ｃ）の場合をIIとする）の、吐出管３３での脈動をエアーの圧力差Δｐ（最大圧力と最小圧力との差で、単位はｍＶ）を調べることにより、従来のタンク内に仕切板を設けないで、何らの対策をしてないもの（IIIとする）の脈動の程度と比較して調べた。なお、図２（ｂ）のハニカムチューブは、Ｄ１がφ８ｍｍで、小孔１１ａの径がφ１ｍｍ、長さＬが２０ｍｍの場合で、図２（ｃ）は、厚さｔが３ｍｍの場合である。また、図２（ｂ）の構造ではなく、図２（ｄ）と同様の構造で、円柱体に多数の貫通孔を形成した構造のものでも、殆ど同じ結果が得られた。その結果を、表２（５０Ｈｚ）および表３（６０Ｈｚ）に示す。なお、この測定は、図４に示されるような構成で調べた。すなわち、図４において、電磁振動型ポンプの吐出管３３に、内径φ１４ｍｍの塩化ビニール管を介して、バルブ４１とマスフロー４２を接続し、バルブ４１の前で吐出管３３からから約５０ｍｍの位置に、測定孔を形成して圧力センサ４３を接続し、その圧力センサ４３の出力をオシロスコープ４４で測定した。なお、オシロスコープ４４は、横河電機（株）製のデジタルオシロスコープＤＬ−１６４０を用い、安定化電源ＰＣＲ−１０００ＬＡ（ＫＩＫＵＳＵＩ）を介して接続し、圧力センサ４３は、キーエンス社製のＡＰ−Ｃ３０（１ｋＰａ／４０ｍＶＤＣ）を用いた。このとき、電磁振動型ポンプの駆動は、ＡＣ１００Ｖで周波数は５０Ｈｚ（表２）と６０Ｈｚ（表３）の両方で行った。なお、表で、Ｈ（ｋＰａ）はバルブ４１の制御によるエアーの圧力を示し、Ｑは、マスフローにより測定したそのときの流量を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】
このように脈動を抑制することができる理由としては、たとえば図５（ａ）に模式図が示されるように、吐出圧力に差があるエアーＡが送られてきた場合、本発明の整流管Ｂを通過すると、小孔内にエアーが分割して送り込まれるため、それぞれの小孔内を独自の圧力で進行し、その小孔を通過した後に再度合流すると、圧力差が緩和されたエアーの流れＣになるためと考えられる。一方、整流管がない図５（ｂ）に示される場合では、ダイヤフラムの振動により送り出されるエアーはそのままタンク内に貯留されたエアーに圧力としてかかるため、タンク内のエアーが１つの弾性体として働き、連通口３２に加わる強弱の強い押圧力がそのままタンク室３１内のエアーを介して吐出管３３に伝わるためと考えられる。
【００３２】
表２および表３から明らかなように、吐出圧力（吐出エアーの圧力）が通常仕様の１２.８ｋＰａの場合のみならず、２０ｋＰａと高圧で送り出す場合でも、従来の対策を施さない場合（III）より圧力差は非常に小さくなり、脈動を抑制することができる。その結果、タンク３１の大きさを２８０ｍｌ程度と非常に小さくしても、脈動による振動や騒音を抑制することができる。
【００３３】
この状態での実際の騒音の測定を行った。すなわち、図６に示されるように、電磁振動型ポンプの吐出管３３に接続したバルブ４１の後ろのパイプの出口４５から、１ｍの距離にマイク４７を設置し、そのマイク４７により検出した音量を、人間の耳の感覚に合せる補正値Ａで表す騒音値（ｄＢＡ）を騒音計４８により計測した。なお、この測定では、従来のタンクのみで何も対策を施していない場合と、図２（ｂ）に示されるハニカムチューブで、長さが４０ｍｍ（他の寸法は前述の２０ｍｍ長のものと同じ構造）の整流管１を用いた場合とで計測し、図７に対比して示す。なお、騒音計としてリオン社製のＮＬ−３２を用い、この場合も、バルブ４１の調整により、常用時のエアーの圧力が１２.８ｋＰａの場合と、バルブが開放時それぞれについて測定した。
【００３４】
図７から明らかなように、開放時でも、１２.８ｋＰａのいずれでも、また、５０Ｈｚでも６０Ｈｚのいずれでも、明らかに本発明の対策を行ったものでは、騒音値が減少している。
【００３５】
さらに、整流管１の長さによる圧力変動（Δｐ）を調べた。この場合、前述の表２〜３で用いたハニカムチューブのままで、その長さのみを１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍにして測定をした。なお、Ｌ＝２０ｍｍの場合のデータは、表２〜３と同じであるが、Ｌ＝１０ｍｍと、Ｌ＝２０ｍｍと、Ｌ＝４０ｍｍの場合とを、対比して、それぞれ表４（５０Ｈｚ）および表５（６０Ｈｚ）に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
表４および表５から明らかなように、長くなるほど脈動による圧力差は減少するが、それに伴い流量Ｑは低下することが分かる。これらの表から、吐出されるエアーの通常圧力が１２.８ｋＰａのときの圧力差Δｐ（ｍＶ）をＬの長さを変えたときの関係が、図８（ａ）に示されている。図８（ａ）から明らかなように、整流管の長さＬが長いほど整流作用は大きいが、表４および表５から明らかなように、流量Ｑが低下する。これは整流管１が余り長くなると、エアーの流れの抵抗が大きくなり、損失が大きくなるからであるが、この損失が大きくなると電力のロスになる。そのため、整流管を付けない場合（表２〜３）の約１０％より大きくなることは好ましくない。通常圧力が１２.８ｋＰａのときの表２〜３における流量Ｑに対して、Ｌ＝１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍの場合の風量低下の割合（％）を図８（ｂ）に示す。この風量低下が１０％程度を限界とすると、結局、Ｌ＝３０ｍｍ以下にする必要がある。
【００３９】
その結果、１０≦Ｌ／Ｄ≦３０が好ましいことが分かった。すなわち、図８（ａ）より整流管の長さを長くするほど、脈動を抑制することができる。しかし、整流管１の長さＬを余り長くすると、抵抗が大きくなり、流動損失が発生するという問題があるので、図８（ｂ）より３０ｍｍ以下が好ましい。
【００４０】
前述の各例では、ポンプとタンクとを一体にしたポンプ内蔵の例であったが、前述のように、タンクを外付けにすることもできる。たとえば、図１に示される吐出口３２に直接外付けタンクを接続する場合がある。このような外付けタンクにも、本発明の整流管を内蔵させることにより、同様に脈動による騒音や振動を生じさせないで、タンク容量を小さくすることができる。また、ポンプにタンクを内蔵する場合でも、そのタンクを非常に小さく（たとえば１００ｍｌ程度）して、同様に外付けタンクを設ける場合もあるが、そのような場合でもその外付けタンクに本発明の整流管を設けることにより、外付けタンクを小型にしながら、脈動による騒音や振動を抑制することができる。なお、外付けタンクの材質としては、プラスティックや金属などが用いられる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 整流管
２ ポンプ
３ タンク
２１ 電磁石
２１ａ Ｅ型鉄心
２１ｂ 励磁コイル
２２ 振動子
２２ａ 永久磁石
２２ｂ 心棒
２４ ダイヤフラム
２５ ポンプ室
２６ 吸気室
２７ 吐出室
３１ タンク室
３３ 吐出管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプやピストンポンプのように、電磁石を交流電圧で駆動して電磁石の極性を変化させることにより、ダイヤフラムやベローズなどを振動させてエアーを送り出す電磁振動型ポンプに関する。さらに詳しくは、電磁振動によるエアーの脈動に伴う振動や騒音を抑制し、観賞用水槽、養魚用水槽、家庭浄化槽などへのエアーの供給を静かに行うことができる電磁振動型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁振動型ポンプは、たとえば両側にダイヤフラムを有するダイヤフラムポンプを想定した電磁振動型ポンプの概要図が図９に示されるように、ポンプ５１と、ポンプ５１の両側から吐出されるエアーを、吐出口５１ａを介して合流させる合流室５２および吐出口５３ａを経てエアーを一時的に貯留するタンク５３とを備え、タンク５３の１つの側壁に吐出管５４が設けられている。この吐出管５４にホースなどを接続して、図示しない、たとえば観賞用の水槽などにエアーを供給するように構成されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この電磁振動型ポンプは、前述のように、電磁石の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交番電界による極性の変化に基づき電磁石と対向して設けられる永久磁石の振動によりダイヤフラムなどを振動させ、そのダイヤフラムの振動に伴うエアーの圧縮、膨張によりエアーを送り出す構成になっている。そのため、ダイヤフラムの振動は交流電圧のサイン波形に沿って振動することになり、送り出されるエアーもサイン波形に沿って山の部分では強く、電圧が０の部分（電圧の極性が変る部分）では弱い送り出しになる。このように送り出されたエアーは、合流室５２を経てタンクに一時的に貯留され、ある程度の圧力がかかるようになっているが、吐出管５４からエアーが吐出されるということは、ポンプ５１からエアーが吐出されることにより、その圧力でタンク５３からエアーが吐出管５４に押し出されることにより行われる。そのため、タンク５３内に貯留されたエアーは一種の弾性体になり、吐出口５３ａに伝わった圧力の強弱は、タンク５３内のエアー全体を１つの弾性体として吐出管５４にそのまま伝わり、吐出管５４には、ポンプ５１からの吐出のタイミングに合せてエアーが吐出されることになる。その結果、たとえば図１０に示されるように、吐出管５４の吐出圧力は、電磁石の電圧の波形に合せて強いところと弱いところがある波形となり、一定の圧力にはならないで脈動する。
【０００４】
このような脈動を防止する方法として、たとえば４０リットル/minのポンプの場合、タンクの容量を５００ｍｌ（ミリリットル）とするなど大きくするか、図１１にタンク５３の一例の上面を除いた斜視図が示されるように、タンク５３内を仕切板５３１により小部屋５３３に仕切って、各小部屋５３３を順次エアーが進むように、仕切板５３１に切欠き部５３２を形成することが考えられている。
【０００５】
タンクの容量の大きさを変動したときの圧力変動値を、常用圧力（ポンプの負荷で吐出するエアーの平均圧力）が１２.８ｋＰａの場合で、後述する図４の構成により測定した結果（単位ｍＶ：４０ｍＶ＝１ｋＰａで変換した圧力差も併記）を表１に示す。なお、表１で、Ｃの場合は内径φ５０ｍｍで、長さ２５０ｍｍの塩化ビニールパイプをタンクとして用い、接続のノズル径は内径φ１３ｍｍ、外径φ１８mmで、Ｄの場合は内径φ８０ｍｍで長さが４００ｍｍの塩化ビニールパイプを用いノズル径は内径φ１３ｍｍ、外径φ１８ｍｍである。
【０００６】
【表１】
【０００７】
このように、タンクの容量を大きくすれば、ポンプ５１からの吐出圧力の差はタンク５３内の圧縮されたエアーにより吸収されて、吐出管５４では、脈動が小さくなり、余り脈動による振動や騒音の影響はなくなる。また、タンク５３内を仕切板５３１により小部屋に仕切れば、小部屋５３３をいくつも経由することにより、吐出圧力に差があっても、順次打ち消され、吐出管５４に到る頃には、その圧力差が小さくなり、図１０に示されるような圧力差は減少し、脈動を抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第３１６１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、タンクの容量を、たとえば５００ｍｌ程度に大きくすると、脈動をかなり抑えることができるが、電磁振動型ポンプ自体が大きくなり、ポンプの容積を小さくすることが望まれている近年の小型化の要求に逆行することになる。また、前述の仕切板によりタンクを小部屋に分割すれば、比較的小型で脈動を抑えることができるが、たとえばタンクの容量を１／２程度にしようとすると、仕切板を形成するのが困難となり、コストアップになるだけではなく、脈動の抑制も十分でなくなり、観賞用水槽や家庭用浄化槽などにエアーを供給する際に振動や騒音が生じ、不快感を与えるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、簡単な構成でエアーの脈動による振動や騒音を抑制することができる小型の電磁振動型ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電磁振動型ポンプは、電磁石、および永久磁石を固定した振動子を対向させて前記電磁石の極性を交流電源で変更することにより前記振動子を振動させてエアーを送り出すポンプと、前記ポンプから送り出されたエアーを一時的に貯留するタンクと、前記タンクの一壁面に設けられ、エアーを吐出する吐出管とを有する電磁振動型ポンプであって、前記タンク内で、前記吐出管と直結するように、整流管が設けられ、該整流管は、複数個の小孔が並列して前記吐出管に向って貫通するように設けられている。
【００１２】
前記整流管に設けられる小孔が、該小孔の直径Ｄと該小孔の長さＬとの関係で１０≦Ｌ／Ｄ≦３０であるように形成されることが、脈動を抑制するのに、とくに都合がよい。
【００１３】
前記タンクが、前記ポンプとホースを介して接続される外付けタンク、またはポンプと一体的に形成された小型タンクおよび該小型タンクとホースにより接続される外付けタンクとからなり、該外付けタンクに前記整流管が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数個の小孔が並列して設けられた整流管が、タンク内に吐出されたエアーが通過するように吐出管の前に設けられているため、ポンプの圧力で押し出されて、その押圧力に大小があるエアーによりタンク内に貯留されたエアーに伝達しても、押圧力に大小を有するエアーが整流管の各小孔に分離して侵入し、小孔をそれぞれ別個に吐出管に向って進むことにより、整流管のそれぞれの小孔を通過したエアーは、それぞれその押圧力が変化し、結果的に圧力変化は圧縮されて吐出管に達するエアー全体の脈動は小さくなる。
【００１５】
また、この小孔の長さＬに対する孔径Ｄ（Ｌ／Ｄ）が大きい程、押圧力の平均化に好ましいが、この値が余り大きくなると、圧力損失が大きくなって吐出するエアーの流量が低下する。この際、たとえば４０リットル／minの流量を吐出する電磁振動型ポンプでは、一般的には、その流量が１０％以上低下してはいけないとされており、Ｌ／Ｄが１０〜３０であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電磁振動型ポンプの一実施形態であるダイヤフラム型ポンプの一例を示す概略断面説明図である。
【図２】本発明の電磁振動型ポンプの整流管の例を示す説明図である。
【図３】本発明の電磁振動型ポンプの整流管の他の例を示す説明図である。
【図４】吐出管から一定距離における流体圧力の測定装置の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の整流管を用いた場合の脈動が抑制される原理を説明する図である。
【図６】本発明の整流管を用いた場合の騒音を測定する装置の概要を示す図である。
【図７】図１に示される本発明の電磁ポンプの騒音を、従来の２８０ｍｌで仕切板のないタンクを付けた構造の電磁振動型ポンプの騒音と対比して示す図である。
【図８】整流管の長さを変えたときの圧力変動（Δｐ）および風量低下の変化を示す図である。
【図９】従来の電磁振動型ポンプの概略を示す説明図である。
【図１０】従来の電磁振動型ポンプで生じる脈動を説明する図である。
【図１１】従来の電磁振動型ポンプで脈動を抑制する例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、本発明の電磁振動型ポンプについて、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明による電磁振動型ポンプの一実施形態であるダイヤフラム型電磁ポンプの概略説明図が示されている。図１において、電磁石２１、および永久磁石２２ａを固定した振動子２２を対向させて電磁石２１の極性を交流電源で変化させることにより振動子２２を振動させてエアーを送り出すポンプ２に、ポンプ２から送り出されたエアーを一時的に貯留するタンク３が接続されている。そして、タンク３の一壁面にエアーを吐出する吐出管３３が設けられている。本発明では、このタンク３内で、吐出管３３と直結するように、整流管１が設けられていることに特徴がある。この整流管１は、図２〜３に示されるように、筒状体１１または板状体に複数個の小孔１２が並列して吐出管３３に向って貫通するように設けられている。
【００１８】
整流管１は、図２（ａ）に示されるように、たとえばタンク３を鋳物などで製造する際に凹部を有する台座部分１２の凹部１２ａ内に複数個の小孔１１ａが形成されたハニカムパイプなどの筒状体１１または板状体を挿入することにより、吐出管３３の位置に小孔１１ａの部分が一致するように形成されている。そのため、この台座部分１２は、アルミダイカストまたはプラスティックなどにより形成されるが、筒状体１１や板状体は、シリコーンチューブやエラストマなどのプラスティック、またはアルミニウムやステンレス鋼などの金属材料を用いることができる。小孔１１ａの加工のしやすい材料で、腐食のしにくい材料であればよい。
【００１９】
小孔１１ａの形状は、断面形状が円形でも、楕円形でも四角形でも、六角形の蜂の巣状でも、図２〜３に種々の例が示されるような任意の形状のものを作製することができる。また、複数個の小孔１１ａは、それぞれが同じ大きさのものを用いることができる。なお、図２（ｂ）に示される例は、断面がやや楕円形状の金属パイプ１１の外周部に小孔１１ａが周方向に沿って形成され、その中心部にエラストマなどのプラスティックに小孔１１ａ、１１ｂが形成されたプラスティック体１１ｃが挿入された構造である。このような金属パイプに設けられる小孔１１ａと、中心部のプラスティックに設けられる小孔１１ａとでは、同じ大きさの小孔でも、エアーの流れ方が若干異なるため、脈動を抑制することができると共に、さらに、この例に示されるように、小孔１１ａとそれよりも若干大きい小孔１１ｂとを混在させることにより、孔の大きさによりエアーの流れ方は異なり、より一層脈動を抑制することができる。この例で、前述のタンクの大きさを２８０ｍｌ程度にする場合、横方向の径（短径）Ｄ１は６〜８ｍｍ程度で、縦方向の径（長径）Ｄ２はφ８〜１０ｍｍ程度で、長さＬは、１０〜３０ｍｍ程度で、小孔１１ａの径はφ１〜１.２ｍｍ程度、小孔１１ｂの径は、φ１〜1.２ｍｍ程度の、小孔１１ａと同程度にすることもできるし、それとは異ならせた大きさにすることもできる。
【００２０】
図２（ｃ）に示される例は、たとえばエラストマなどからなるｔ＝３ｍｍ程度厚の板状体１１ｄに小孔１１ａが形成された例である。このような板状体１１ｄは、前述の筒状体１１の長さＬに比べて短いが、後述するように挿入効果はあり、このような板状体１１ｄを、複数枚間隔をあけて並べるか、連続して台座部分１２の凹部１２ａに挿入することにより、簡単に製造することができながら、円筒体１１と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
図２（ｄ）に示される例は、たとえばシリコーン樹脂などからなる円筒体１１に同じ大きさの小孔１１ａが設けられた例であるが、図において、２本線で囲まれた部分が樹脂の部分であり、それ以外の部分は孔になっている。すなわち、円形の小孔１１ａが一定間隔で密集して形成され、その周囲に一定の幅でリング状の樹脂部分１１ｅがあり、隣接するその樹脂部分１１ｅの間隙部１１ｆも貫通孔になっている。しかし、円形の小孔１１ａの部分だけが貫通孔となり、隣接する小孔１１ａの部分は全て樹脂部分とする構成にすることもできる。製造工程の面からは、円柱状の柱体に多数の管通孔が形成された構造の方が簡単であるが、そのような構造でも、同様の効果が得られた。
【００２２】
図３（ｅ）〜図３（ｈ）も図２（ｄ）と同様の構成で、小孔１１ａの形状が異なるだけである。なお、１１ｇも貫通孔である。このように、小孔１１ａの大きさや形状は任意に選択することができる。
【００２３】
ポンプ２は、図１にその一例が示されるように、ケーシング（図では線だけで省略し書いてある）２０ａ内に電磁石２１が対向するように設けられ、その対向する電磁石２１の間に振動子２２が設けられ、その振動子２２に、図１に示される例では、板状の永久磁石２２ａがそれぞれ電磁石と対向するように２組固定されている。この振動子２２の両端には、ダイヤフラム２４が固定されると共に、ダイヤフラム２４の外周はケーシング２０ａに固着され、振動子２２の左右への振動に伴ってダイヤフラム２４が左右に揺れる構造になっている。ダイヤフラム２４の外側には、ケーシング２０ａと同様に図では線だけで省略して示されているが、ポンプケーシング２０ｂが設けられ、ポンプケーシング２０ｂ内には、ポンプ室２５、吸気室２６、吐出室２７が形成され、吸気室２６には、ポンプ室２５にエアーを送り込む吸入弁２６ａと外部からエアーを吸入する吸入口２６ｂとが設けられ、吐出室２７には、ポンプ室２５からエアーが送り込まれる吐出弁２７ａと合流室２８にエアーを吐出する吐出口２７ｂが形成されている。図１で左右の両ポンプ室２５の吐出口２７ａから吐出されたエアーは、合流室２８に送り出され、合流する。合流室２８は、エアーを貯留するタンク３１に連通口３２を介して連通しており、タンク３１内の圧力に応じて吐出管３３からエアーを吐出できる構造になっている。
【００２４】
このようにタンク３１を介して吐出されるが、前述のダイヤフラム２４の振動に伴う吐出によりタンク３１内のエアーが押し出されるため、前述のように、ダイヤフラム２４の振動に伴ってエアーは吐出され、整流管１を挿入しないと、脈動を抑制することができない。この例では、合流室２８で左右の吐出室２７からのエアーを集めいてタンク３１に送り出す構造であるが、このような合流室２８を敢えて設けないで、左右の吐出室２７から直接別々にタンク３１に送り出す構造にすることもできる。また、タンク３１も必ずしもポンプ２と一体的に構成されないで、ホースなどにより接続して外部に外付けタンクを設ける構造にすることもできる。
【００２５】
電磁石２１は、図１に示される例では、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃに励磁コイル２１ｂが巻回され、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃの先端部に励磁コイル２１ｂの電流の向きに応じてＮ極またはＳ極の極性が現れ、Ｅ型鉄心２１ａの両端部２１ｄの先端部に中心部２１ｃの先端部と逆の極性のＳ極またはＮ極が現れる。一方、振動子２２は、たとえばプラスティックまたはアルミニウムからなる棒または板状の振動軸２２ｂのコイル巻回部分に対向する位置の近傍に永久磁石２２ａが固着されことにより形成されている。図１に示されるように、２個の永久磁石で極性は異なる方向になるように固着する。この構成で、励磁コイル２１ｂに交流電圧を印加すると、交流の正側電圧と負側電圧で励磁コイル２１ｂに流れる電流の向きが変る。そのため、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃの先端に現れる磁極は、Ｎ極とＳ極が交流電圧の位相に合せて交互に現れる。その結果、たとえば図１に示されるように、Ｅ型鉄心２１ａの中心部２１ｃに現れる磁極がＮ極の位相であれば、振動子２２の永久磁石２２ａのＳ極が中心側に引き寄せられ、Ｎ極は中心から遠ざかるように振動子２２が動く。交流電圧の位相が逆の位相になれば、電流の向きが反転して中心部２１ｃにＳ極が現れる。そのため、振動子２２の永久磁石のＮ極が引き寄せられ、Ｓ極は遠ざかるように振動子２２が移動する。なお、図１に示されるように、電磁石２１および永久磁石２２ａの極性は、振動軸２２ｂを挟んだ図の上部と下部とで、その極性が逆になるように構成されている。
【００２６】
その結果、交流電圧の位相に応じて振動子２２は振動し、たとえば図１で振動子２２が右側に移動した場合、右側のポンプ室２５が圧縮され、エアーが吐出弁２７ａを開けて吐出室２７側に移動する。交流電圧の位相が変って振動子２２が左側に動くと、右側のポンプ室２５は広がり、圧力が下がるため、吸気室２６から吸気弁２６ａを開けてエアーが流入する。吸気室２６は、吸気口２６ｂを介して外部からエアーが供給されるため、通常の気圧を保持する。この動作を交流電圧により繰り返すため、左右のポンプ室２５から次々とエアーが送り出され、合流室２８を介してタンク３１に供給される。その結果、タンク室３１の吐出管３３に接続されるバルブ（図示せず）で制御される圧力を超えた場合に吐出管３３からエアーが送り出される。本発明では、このタンク３からエアーを吐出する際に前述のような整流管１を介して吐出管３３に送り出すことに特徴がある。
【００２７】
図１に示されるポンプでは、左右両側にポンプ室２５を有するダイヤフラム型の電磁ポンプであったが、ダイヤフラム型であっても左右の一方だけにダイヤフラムが設けられる場合でも、また、ダイヤフラムを用いないでベローズなどを用いたピストン方式のポンプであっても、脈動は避けられず、本発明を同様に適用することができる。
【００２８】
図１に示される構造の電磁振動型ポンプで、前述の図２（ｂ）および（ｃ）に示される整流管１を用いた場合（（ｂ）の場合をＩ、（ｃ）の場合をIIとする）の、吐出管３３での脈動をエアーの圧力差Δｐ（最大圧力と最小圧力との差で、単位はｍＶ）を調べることにより、従来のタンク内に仕切板を設けないで、何らの対策をしてないもの（IIIとする）の脈動の程度と比較して調べた。なお、図２（ｂ）のハニカムチューブは、Ｄ１がφ８ｍｍで、小孔１１ａの径がφ１ｍｍ、長さＬが２０ｍｍの場合で、図２（ｃ）は、厚さｔが３ｍｍの場合である。また、図２（ｂ）の構造ではなく、図２（ｄ）と同様の構造で、円柱体に多数の貫通孔を形成した構造のものでも、殆ど同じ結果が得られた。その結果を、表２（５０Ｈｚ）および表３（６０Ｈｚ）に示す。なお、この測定は、図４に示されるような構成で調べた。すなわち、図４において、電磁振動型ポンプの吐出管３３に、内径φ１４ｍｍの塩化ビニール管を介して、バルブ４１とマスフロー４２を接続し、バルブ４１の前で吐出管３３からから約５０ｍｍの位置に、測定孔を形成して圧力センサ４３を接続し、その圧力センサ４３の出力をオシロスコープ４４で測定した。なお、オシロスコープ４４は、横河電機（株）製のデジタルオシロスコープＤＬ−１６４０を用い、安定化電源ＰＣＲ−１０００ＬＡ（ＫＩＫＵＳＵＩ）を介して接続し、圧力センサ４３は、キーエンス社製のＡＰ−Ｃ３０（１ｋＰａ／４０ｍＶＤＣ）を用いた。このとき、電磁振動型ポンプの駆動は、ＡＣ１００Ｖで周波数は５０Ｈｚ（表２）と６０Ｈｚ（表３）の両方で行った。なお、表で、Ｈ（ｋＰａ）はバルブ４１の制御によるエアーの圧力を示し、Ｑは、マスフローにより測定したそのときの流量を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】
このように脈動を抑制することができる理由としては、たとえば図５（ａ）に模式図が示されるように、吐出圧力に差があるエアーＡが送られてきた場合、本発明の整流管Ｂを通過すると、小孔内にエアーが分割して送り込まれるため、それぞれの小孔内を独自の圧力で進行し、その小孔を通過した後に再度合流すると、圧力差が緩和されたエアーの流れＣになるためと考えられる。一方、整流管がない図５（ｂ）に示される場合では、ダイヤフラムの振動により送り出されるエアーはそのままタンク内に貯留されたエアーに圧力としてかかるため、タンク内のエアーが１つの弾性体として働き、連通口３２に加わる強弱の強い押圧力がそのままタンク室３１内のエアーを介して吐出管３３に伝わるためと考えられる。
【００３２】
表２および表３から明らかなように、吐出圧力（吐出エアーの圧力）が通常仕様の１２.８ｋＰａの場合のみならず、２０ｋＰａと高圧で送り出す場合でも、従来の対策を施さない場合（III）より圧力差は非常に小さくなり、脈動を抑制することができる。その結果、タンク３１の大きさを２８０ｍｌ程度と非常に小さくしても、脈動による振動や騒音を抑制することができる。
【００３３】
この状態での実際の騒音の測定を行った。すなわち、図６に示されるように、電磁振動型ポンプの吐出管３３に接続したバルブ４１の後ろのパイプの出口４５から、１ｍの距離にマイク４７を設置し、そのマイク４７により検出した音量を、人間の耳の感覚に合せる補正値Ａで表す騒音値（ｄＢＡ）を騒音計４８により計測した。なお、この測定では、従来のタンクのみで何も対策を施していない場合と、図２（ｂ）に示されるハニカムチューブで、長さが４０ｍｍ（他の寸法は前述の２０ｍｍ長のものと同じ構造）の整流管１を用いた場合とで計測し、図７に対比して示す。なお、騒音計としてリオン社製のＮＬ−３２を用い、この場合も、バルブ４１の調整により、常用時のエアーの圧力が１２.８ｋＰａの場合と、バルブが開放時それぞれについて測定した。
【００３４】
図７から明らかなように、開放時でも、１２.８ｋＰａのいずれでも、また、５０Ｈｚでも６０Ｈｚのいずれでも、明らかに本発明の対策を行ったものでは、騒音値が減少している。
【００３５】
さらに、整流管１の長さによる圧力変動（Δｐ）を調べた。この場合、前述の表２〜３で用いたハニカムチューブのままで、その長さのみを１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍにして測定をした。なお、Ｌ＝２０ｍｍの場合のデータは、表２〜３と同じであるが、Ｌ＝１０ｍｍと、Ｌ＝２０ｍｍと、Ｌ＝４０ｍｍの場合とを、対比して、それぞれ表４（５０Ｈｚ）および表５（６０Ｈｚ）に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
表４および表５から明らかなように、長くなるほど脈動による圧力差は減少するが、それに伴い流量Ｑは低下することが分かる。これらの表から、吐出されるエアーの通常圧力が１２.８ｋＰａのときの圧力差Δｐ（ｍＶ）をＬの長さを変えたときの関係が、図８（ａ）に示されている。図８（ａ）から明らかなように、整流管の長さＬが長いほど整流作用は大きいが、表４および表５から明らかなように、流量Ｑが低下する。これは整流管１が余り長くなると、エアーの流れの抵抗が大きくなり、損失が大きくなるからであるが、この損失が大きくなると電力のロスになる。そのため、整流管を付けない場合（表２〜３）の約１０％より大きくなることは好ましくない。通常圧力が１２.８ｋＰａのときの表２〜３における流量Ｑに対して、Ｌ＝１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍの場合の風量低下の割合（％）を図８（ｂ）に示す。この風量低下が１０％程度を限界とすると、結局、Ｌ＝３０ｍｍ以下にする必要がある。
【００３９】
その結果、１０≦Ｌ／Ｄ≦３０が好ましいことが分かった。すなわち、図８（ａ）より整流管の長さを長くするほど、脈動を抑制することができる。しかし、整流管１の長さＬを余り長くすると、抵抗が大きくなり、流動損失が発生するという問題があるので、図８（ｂ）より３０ｍｍ以下が好ましい。
【００４０】
前述の各例では、ポンプとタンクとを一体にしたポンプ内蔵の例であったが、前述のように、タンクを外付けにすることもできる。たとえば、図１に示される吐出口３２に直接外付けタンクを接続する場合がある。このような外付けタンクにも、本発明の整流管を内蔵させることにより、同様に脈動による騒音や振動を生じさせないで、タンク容量を小さくすることができる。また、ポンプにタンクを内蔵する場合でも、そのタンクを非常に小さく（たとえば１００ｍｌ程度）して、同様に外付けタンクを設ける場合もあるが、そのような場合でもその外付けタンクに本発明の整流管を設けることにより、外付けタンクを小型にしながら、脈動による騒音や振動を抑制することができる。なお、外付けタンクの材質としては、プラスティックや金属などが用いられる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 整流管
２ ポンプ
３ タンク
２１ 電磁石
２１ａ Ｅ型鉄心
２１ｂ 励磁コイル
２２ 振動子
２２ａ 永久磁石
２２ｂ 心棒
２４ ダイヤフラム
２５ ポンプ室
２６ 吸気室
２７ 吐出室
３１ タンク室
３３ 吐出管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石、および永久磁石を固定した振動子を対向させて前記電磁石の極性を交流電源で変更することにより前記振動子を振動させてエアーを送り出すポンプと、
前記ポンプから送り出されたエアーを一時的に貯留するタンクと、
前記タンクの一壁面に設けられ、エアーを吐出する吐出管
とを有する電磁振動型ポンプであって、
前記タンク内で、前記吐出管と直結するように、整流管が設けられ、該整流管は、複数個の小孔が並列して前記吐出管に向って貫通するように設けられてなる電磁振動型ポンプ。
【請求項２】
前記整流管に設けられる小孔が、該小孔の直径Ｄと該小孔の長さＬとの関係で１０≦Ｌ／Ｄ≦３０であるように形成されてなる請求項１記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項３】
前記タンクが、前記ポンプとホースを介して接続される外付けタンク、またはポンプと一体的に形成された小型タンクおよび該小型タンクとホースにより接続される外付けタンクとからなり、該外付けタンクに前記整流管が設けられてなる請求項１または２記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項１】
電磁石、および永久磁石を固定した振動子を対向させて前記電磁石の極性を交流電源で変更することにより前記振動子を振動させてエアーを送り出すポンプと、
前記ポンプから送り出されたエアーを一時的に貯留するタンクと、
前記タンクの一壁面に設けられ、エアーを吐出する吐出管
とを有する電磁振動型ポンプであって、
前記タンク内で、前記吐出管と直結するように、整流管が設けられ、該整流管は、複数個の小孔が並列して前記吐出管に向って貫通するように設けられてなる電磁振動型ポンプ。
【請求項２】
前記整流管に設けられる小孔が、該小孔の直径Ｄと該小孔の長さＬとの関係で１０≦Ｌ／Ｄ≦３０であるように形成されてなる請求項１記載の電磁振動型ポンプ。
【請求項３】
前記タンクが、前記ポンプとホースを介して接続される外付けタンク、またはポンプと一体的に形成された小型タンクおよび該小型タンクとホースにより接続される外付けタンクとからなり、該外付けタンクに前記整流管が設けられてなる請求項１または２記載の電磁振動型ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−３６７８９（Ｐ２０１２−３６７８９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６２２９（Ｐ２０１０−１７６２２９）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（３９０００６２８６）株式会社テクノ高槻 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（３９０００６２８６）株式会社テクノ高槻 (17)
【Ｆターム（参考）】
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