JP2856483B2

JP2856483B2 - 電磁駆動型流体ポンプ

Info

Publication number: JP2856483B2
Application number: JP2048723A
Authority: JP
Inventors: 敬三高橋
Original assignee: TAKATSUKI DENKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: TAKATSUKI DENKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH03249384A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電磁駆動型流体ポンプに関する。さらに詳し
くは、ダイヤフラムに連結された永久磁石付振動子と、
この振動子をはさんで設けられた２個の電磁石との磁気
的相互作用によって振動子を往復運動させ、該往復運動
に連動してダイヤフラムを駆動させて流体を吸引し、吐
出する電極駆動型流体ポンプに関する。

本発明の流体ポンプは、空気を対象とするばあいは、
養魚水槽、家庭浄化槽、気体圧送などに利用され、一
方、水を対象とするばあいは、液体移送、噴霧、塗装、
理化学装置などに利用される。これらのポンプにおいて
は、とくに小型で簡易な構造であること、運転状態が静
かであること、および長寿命であることが要求されてい
る。

［従来の技術］従来より、この種のポンプは、第３図に示されるよう
に、Ｅ型鉄板積層鉄心（21）にコイルを捲線して完成し
た２個の電磁石（22）を鉄フレーム（23）上に対向して
設置し、該２個の電磁石（22）間に形成された３箇所の
作動空隙に永久磁石（24）を備えた振動子（25）をゴム
製ダイヤフラム（26）で懸架して配置している。そし
て、電磁石（22）に印加される商用交番電圧に応じて発
生する作動空隙磁束と永久磁石との吸引反発力によって
前記振動子（25）は左右（第３図において）に振動す
る。この振動子（25）の振動に対応するダイヤフラム
（26）の変位に応じてポンプ圧縮室（27）の容積が変化
し、これによって流体を送出または吸引するポンプ作用
が行われる。

［発明が解決しようとする課題］電磁ポンプは、前記のごとく磁力によってポンプ作用
が営まれるのであるが、発生する磁束のうち実際に吸引
力、反発力を生ぜしめるのは有効磁束のみである。しか
しながら、従来のポンプの磁気回路には多くの漏洩回路
があり、ポンプ作用に有効な作動空隙を通る磁束数は電
磁石の容量に比べて少なく非能率的である。第４図は漏
洩磁束のない理想的な磁束の流れを示す説明図であり、
第５図は現実に鉄フレームやコイル内に磁束が漏洩して
いる様子をあらわす説明図である。

すなわち、ポンプ作用をなす原動力は振動子の永久磁
石と該永久磁石が配置されている２個の電磁石間の作動
空隙の交番磁束との相互作用により生じるのであって、
ポンプ能力はその作動空隙磁束の多い少ないによって大
きく左右される。ところが電磁石によって発生した磁束
はすべてが必ずしも作動空隙を第４図に示されるように
通過することはない。現実には、磁力線は漏洩し、必要
箇所を通らない性質がある。従来のポンプは、構造的に
こういった欠点を各所に有しており、第５図に示される
ような磁束配分となっていた。そして、φ_３、φ_４およ
びφ_５の漏洩磁束によりφ_１およびφ_２は、理想時の磁
束２φおよびφよりもはるかに少なくなってしまうので
ある。

また、ポンプ圧縮室（27）が鉄フレーム（23）の外部
に設けられており、ポンプ全体が必要以上に大型化し不
経済である。さらに、ポンプ本体のままでポンプを作動
させると弁の開閉や振動子（25）の振動などによる騒音
が大きく、これをそのまま各家庭などで使用すること
は、実際問題として不可能であり、このためポンプ本体
を第３図に示されるようにアルミニウム製の外筐（29）
内に密閉状態で収納し、消音および防振を図っている。
そして、この外筐（29）のためにさらに構造が複雑にな
り大型化しており、コスト的にも問題となっていた。

本発明は、叙上の事情に鑑み、前記従来技術の有する
欠点が解消された電磁駆動型流体ポンプを提供すること
を目的とする。すなわち本発明の目的は、磁束を有効に
利用することができ、ポンプの小型化および簡略化を図
ることのできる電磁駆動型流体ポンプを提供することで
ある。

［課題を解決するための手段］本発明の電磁駆動型流体ポンプは、電磁石と永久磁石
との磁気的相互作用に基づく、前記永久磁石を備えた振
動子の電磁振動によって、前記振動子に連結されたダイ
ヤフラムを駆動する電磁駆動型流体ポンプであって、２
個の電磁石をそれぞれの一方の極が互いに異極となるよ
うに対向して配置し、前記２個の電磁石のあいだに作動
空隙を形成せしめ、前記２個の電磁石のそれぞれの他極
端面を磁性体部分を有するポンプ外筐に固着して閉回路
を構成せしめ、さらに、流体が出入する吸引室および吐
出室を有しかつ前記ダイヤフラムの変位によって流体の
圧縮を行なうポンプ圧縮室を有するポンプケーシング
が、前記ポンプ外筐内に設けられてなることを特徴とし
ている。

［実施例］以下、添付図面に基づき本発明の電磁駆動型流体ポン
プ（以下、流体ポンプという）を詳細に説明する。

第１図は本発明の流体ポンプの一実施例の水平断面
図、第２図は第１図に示される流体ポンプにおける磁力
線の様子をあらわす図である。

第１図において、（１）は電磁石であり、この電磁石
（１）は鉄芯（２）と該鉄芯（２）の周囲に設けられた
6,6ナイロンなどからなるコイル枠（３）と該コイル枠
（３）に捲回された銅線などからなるコイル（４）とか
ら構成されている。鉄芯（２）としては1.6mm^t程度の鉄
板を屈折して作製したものや硅素鋼板を複数枚積層した
ものなど、ポンプのサイズや能力に応じて種々のものを
用いることができる。

前記電磁石（１）は２個で１対であり、たとえば1.6m
m^tの鉄板製ポンプ外筐（５）の内側に、一方の極が互い
に異極となるように対向して配置されている。鉄芯
（２）のポンプ外筐（５）への固定は第１図に示される
ようにネジで行うようにしてもよいし、溶接や接着剤で
行うようにしてもよい。ポンプ外筐（５）は全体を磁性
体で作製する必要はなく、少なくとも一部分に磁性体を
有していればよい。すなわち、鉄芯（２）とポンプ外筐
（５）によって磁気回路が形成されていればよく、磁束
密度に応じてアルミニウム板などの金属材料、合成樹脂
などの非金属材料を適宜選定して使用することができ
る。

前記一対の電磁石（１）のあいだには作動空隙（６）
が形成されており、この作動空隙（６）内に２個の永久
磁石（７）（たとえばフェライト磁石）を備えた振動子
（８）が配置されている。この永久磁石（７）はＮ極と
Ｓ極とがお互いに逆になるように振動子（８）の中央部
分に取り付けられている（第１図参照）。

振動子（８）の両端部は、センタープレート（９）を
介してEPDMなどからなるダイヤフラム（10）に連結され
ている。センタープレート（９）は、ダイヤフラム（1
0）の両面に設けられており、該ダイヤフラムを押し引
きして左右（第１図において）に変位させる要素であ
る。センタープレート（９）とダイヤフラム（10）と
は、ナット（11）と取付け座（12）とのあいだに介装さ
れており、ナット（11）により締め付けられることによ
り振動子（８）の先端部に固定されている。

ダイヤフラム（10）はポンプ外筐（５）の左右（第１
図において）に形成されたポンプケーシング（13）に装
着されており、ポンプ圧縮室（14）を構成している。ダ
イヤフラム（10）の形状やポンプケーシング（13）への
装着方法は、第１図に示されるようにポンプ圧縮室（1
4）に被せて使用するもの以外に、第３図において（2
8）で示される形状のダイヤフラムを同図のポンプ圧縮
室（27）を構成するように、挾み込んで装着してもよ
い。また、ポンプ騒音を許容するならば、第１図に示さ
れるポンプン圧縮室（14）構成部を第３図に示されるよ
うにポンプ外筐（５）の外側面に装着するようにしても
よく、ポンプ圧縮室の配置は本発明においてとくに限定
されるものではない。ポンプケーシング（13）は、さら
に吸引室（15）および吐出室（16）を有しており、吸引
室（15）は吸入口（17）と吸入弁（18）を、吐出室（1
6）は吐出口（19）と吐出弁（20）をそれぞれ備えてい
る。吐出口（19）にはチューブ（図示せず）などが接続
される。吸入弁（18）および吐出弁（20）は、第１図に
示される唇状弁以外にも、たとえば円型弁など他の種類
の弁を採用することも可能である。

ポンプケーシング（13）はPBTなどで作製されてお
り、第１図に示される実施例ではボルトによってポンプ
外筐（５）に固定されているが、接着剤により固定する
ようにしてもよく、またインロー式に挿入し、挾着して
もよい。

第１図に示される流体ポンプの、磁路に沿って完結す
る磁束の通過は、第２図に示されるように一方の鉄芯
（30）から作動空間（31）、他方の鉄芯（32）、ポンプ
外筐（33）を経由して前記一方の鉄芯（30）に戻るよう
になっている。すなわち、２つの電磁石による発生磁束
はすべて作動空間（31）を通る磁束（φ）に等しく、全
く無駄のない、つまり漏洩磁束のない構造となってい
る。これは、２つの電磁石が磁性体部を有するポンプ外
筐に結合され、第２図に示されるようにただ１箇所の作
動空隙を形成する磁気回路が形成されているからであ
る。

つぎに本実施例の流体ポンプの動作について簡単に説
明する。

電磁石（１）に交流電流を流すと交流電流の変化に同
期して電磁石（１）の両端にＮ極およびＳ極の磁極が交
互に生じ、これにより磁性体である鉄芯（２）も交流電
流の変化に同期して磁化され、それらの先端にはそれぞ
れ異なる極性の磁極が交互にあらわれる。こうして、鉄
心（２）の先端と永久磁石（７）のあいだの引力および
斥力によって振動子（８）は第１図において左右方向に
往復運動を行い、これに連動してダイヤフラム（10）が
左右に振動する。そしてダイヤフラム（10）の振動（変
位）によってポンプ圧縮室（14）の容積が変化して、空
気や水などの流体が吸入、吐出される。

［発明の効果］以上説明したとおり、本発明の流体ポンプでは、電磁
石の鉄芯が磁性体部分を有するポンプ外筐に固定されて
おり、この鉄芯とポンプ外筐とで磁気回路を構成するよ
うにしているので、磁気回路が極めて単純となる。ま
た、従来のポンプにおけるがごとき漏洩磁束を無くすこ
とができるので、電磁石の効率が大幅に上昇し、小型で
も強力な出力をうることができる。さらに騒音や振動の
発生源であるポンプケーシングをポンプ外筐内に収容す
るときは、このポンプ外筐が防音効果を発揮するので、
さらに外側にケーシングを用いることなく騒音を小さく
抑えることができ、ポンプの小型化、軽量化および低コ
スト化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体ポンプの一実施例の水平断面図、
第２図は第１図に示される流体ポンプにおける磁力線の
様子をあらわす図、第３図は従来の流体ポンプの概略説
明図、第４図は従来の流体ポンプにおいて漏洩磁束のな
い理想的な磁束の流れを示す説明図、第５図は同じく現
実に鉄フレームやコイル内に磁束が漏洩している様子を
あらわす説明図である。（図面の主要符号）（１）：電磁石（２）：鉄芯（４）：コイル（５）：ポンプ外筐（７）：永久磁石（８）：振動子（10）：ダイヤフラム（13）：ポンプケーシング（14）：ポンプ圧縮室

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁石と永久磁石との磁気的相互作用に基
づく、前記永久磁石を備えた振動子の電磁振動によっ
て、前記振動子に連結されたダイヤフラムを駆動する電
磁駆動型流体ポンプであって、２個の電磁石をそれぞれ
の一方の極が互いに異極となるように対向して配置し、
前記２個の電磁石のあいだに作動空隙を形成せしめ、前
記２個の電磁石のそれぞれの他極端面を磁性体部分を有
するポンプ外筐に固着して閉回路を構成せしめ、さら
に、流体が出入する吸引室および吐出室を有しかつ前記
ダイヤフラムの変位によって流体の圧縮を行なうポンプ
圧縮室を有するポンプケーシングが、前記ポンプ外筐内
に設けられてなることを特徴とする電磁駆動型流体ポン
プ。
【請求項２】前記ポンプ外筐が磁性体部分と非磁性体部
分とからなる請求項１記載の電磁駆動型流体ポンプ。