JPH03124978A - Electromagnetic vibration type diaphragm pump - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the reduction of the driving force under a high-pressure load and improve the power factor by connecting capacitors in series with coils of electromagnets. CONSTITUTION:Capacitors are connected in series with coils 1112 and 1122 of electromagnets 111 and 112. The impedance of capacitors is large and the inductance of electromagnets 111 and 112 is small at the desired discharge pressure or below, thus the circuit becomes capacitive as a whole, and the current is ahead of the voltage in phase. As the discharge pressure is gradually increased, the inductance of electromagnets 111 and 112 is increased, the impedance is also increased, it is offset by the impedance of capacitors, the power factor 1 approaches 1, and a large current flows in electromagnets 111 and 112. Electromagnets 111 and 112 are made strong, the reduction of the driving force is prevented, and the load characteristic can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、駆動杆に設けた永久磁石と、永久磁石の外
周に配置した電磁石の相互作用によって駆動杆、ダイヤ
フラムを交流の周波数に応じて往復運動させて流体を送
り出す電磁振動型ダイヤフラム式ポンプに関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention operates the drive rod and diaphragm according to the frequency of alternating current through the interaction between a permanent magnet provided on the drive rod and an electromagnet placed around the outer circumference of the permanent magnet. This invention relates to an electromagnetic vibration diaphragm pump that sends out fluid through reciprocating motion.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第４図は電磁振動型ダイヤフラム弐ポンプの概略を示す
断面図、第５図は永久磁石と電磁石の配置関係を示す説
明図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing the electromagnetic vibration type diaphragm second pump, and FIG. 5 is an explanatory view showing the arrangement relationship between the permanent magnet and the electromagnet.

第４図、第５図において、１はケーシング、２Ｌ、２Ｒ
は取付台７Ｌ、７Ｒを介してケーシング■に取り付けら
れているケーシングカバーを示し、このケーシングカバ
ー２Ｌ、２Ｒには吸入孔３Ｌ１．３ＲＩおよび吐出孔４
Ｌ０，４ＲＯが形成され、吸入孔３ＬＩ、３ＲＩおよび
吐出孔４Ｌ０゜４ＲＯを開閉する逆止弁５Ｌ、５Ｒ，６
Ｌ、６Ｒが設けられている。In Figures 4 and 5, 1 is the casing, 2L, 2R
indicates a casing cover attached to the casing ■ via the mounting bases 7L and 7R, and the casing covers 2L and 2R have suction holes 3L1.3RI and discharge holes 4.
L0, 4RO are formed, and check valves 5L, 5R, 6 open and close the suction holes 3LI, 3RI and the discharge hole 4L0°4RO.
L and 6R are provided.

８Ｌ、８Ｒはダイヤフラムを示し、周縁部がケーシング
カバー２Ｌ、２Ｒと取付台７Ｌ、７Ｒとに挟持、固定さ
れるとともに、対向した状態に取り付けられている。Reference numerals 8L and 8R indicate diaphragms, and the peripheral edges thereof are sandwiched and fixed between the casing covers 2L and 2R and the mounting bases 7L and 7R, and are attached to face each other.

９はダイヤフラム８Ｌ、８Ｒの中央部分に両端が連結、
固定されている駆動杆を示し、永久磁石１０、．１０□
が取り付けられている。9 has both ends connected to the center part of diaphragms 8L and 8R,
The drive rods are shown fixed, with permanent magnets 10, . 10□
is installed.

Ｉｆ、、１１２は永久磁石１０１，１０２（７）両側に
対向するように配置されている電磁石を示し、コア１１
．、．１１□、と、コイル１１１ｇ、　１１ｚｚで構成
され、ケーシング１または図示を省略した部材に固定さ
れている。If, , 112 indicates electromagnets arranged to face both sides of the permanent magnets 101 and 102 (7), and the core 11
．． ,． 11□, and coils 111g and 11zz, and are fixed to the casing 1 or a member not shown.

第６図は従来の電磁振動型ダイヤフラム式ポンプの等価
回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional electromagnetic vibration type diaphragm pump.

第６図において、Ｌは電磁石１１．．１１□のインダク
タンスを示し、永久磁石１０１．１０□の位置によって
変動するものである。In FIG. 6, L is an electromagnet 11. ．． It exhibits an inductance of 11□, which varies depending on the position of the permanent magnet 101.10□.

ｒは損失を生じさせる電磁石１１．．１１□のコイル１
１゜、１１□２の抵抗、Ｒは仕事を生じさせる抵抗を示
し、この抵抗Ｒと電流■の積１．”Ｒが仕事量となる。r is an electromagnet 11 that causes loss. ．． 11□ coil 1
1°, 11□2 resistance, R represents the resistance that produces work, and the product of this resistance R and the current ■ is 1. ``R is the amount of work.

第７図は第６図の従来例における電圧と電流の関係を示
すベクトル図、第８図は第６図の従来例における吐出圧
力が増加した場合の電圧と電流の関係を示すベクトル図
であり、電流を基準ベクトルとして表した。FIG. 7 is a vector diagram showing the relationship between voltage and current in the conventional example shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a vector diagram showing the relationship between voltage and current when the discharge pressure increases in the conventional example shown in FIG. , the current is expressed as a reference vector.

第７図、第８図において、■は電圧、ｒ、、Ｉ２は電流
、ψ１　、ψ２は電圧Ｖに対する電流１１　９１２の位
相の遅れを示す角度、ωは角周波数を示す。In FIGS. 7 and 8, ■ is the voltage, r, I2 is the current, ψ1 and ψ2 are angles indicating the phase delay of the current 11912 with respect to the voltage V, and ω is the angular frequency.

第９図（ａ）〜（Ｃ）は第６図の従来例において、吐出
圧力に対する吐出流量、電流、力率の関係を示す負荷特
性図である。9(a) to 9(C) are load characteristic diagrams showing the relationship between the discharge pressure, the discharge flow rate, the current, and the power factor in the conventional example of FIG. 6.

次に、動作について説明する。Next, the operation will be explained.

まず、並列に接続されている電磁石１１．．１１□のコ
イル１１１□、１１□２の端子を交流電源に接続し、コ
イル１１＋□、Ｉ　Ｉｚ□に交流のある半サイクルを供
給した場合、例えば第５図に示すように電磁石１１．．
１１□の磁極が磁化されると、永久磁石１０１は電磁石
１１．．１１□のＳ極。First, electromagnets 11. ．． When the terminals of coils 111□ and 11□2 of 11□ are connected to an AC power source and a half cycle of alternating current is supplied to coils 11+□ and IIz□, for example, as shown in FIG. 5, electromagnet 11. ．．
When the magnetic pole of 11□ is magnetized, the permanent magnet 101 becomes an electromagnet 11. ．． S pole of 11□.

Ｎ極に吸引され、永久磁石１０□は電磁石１１゜１１□
のＮ極、Ｓ極に吸引されるので、永久磁石１０、．１０
２を取り付けた駆動杆９は第５図に矢印で示す下方向に
移動する。Attracted to the N pole, permanent magnet 10□ becomes electromagnet 11°11□
are attracted to the north and south poles of the permanent magnets 10, . 10
The drive rod 9 to which the drive rod 2 is attached moves in the downward direction shown by the arrow in FIG.

そして、コ・イル１１＋ｚ、１１ｚｚに交流の次の半サ
イクルを供給した場合、電磁石１１．．１１□の（ｉｎ
極の極性が反転するので、永久磁石１０゜１０□を取り
付けた駆動杆９は、第５図に矢印で示す下方向と反対の
上方向に移動する。Then, when the next half cycle of alternating current is supplied to the coils 11+z and 11zz, the electromagnet 11. ．． 11□ (in
Since the polarity of the poles is reversed, the drive rod 9 to which the permanent magnet 10° x 10 □ is attached moves in an upward direction opposite to the downward direction indicated by the arrow in FIG.

したがって、電磁石１１□　、１１２のコイル１１、ｚ
、１１□２に交流を供給することによって駆動杆９を往
復動させると、駆動杆９の端部に中央部分が固定され、
周縁部がケーシングカバー２Ｌ。Therefore, the coils 11,z of the electromagnets 11□, 112
, 11□2 to reciprocate the driving rod 9, the central portion is fixed to the end of the driving rod 9,
The periphery is the casing cover 2L.

２Ｒと取付台７Ｌ、７Ｒで固定されているダイヤプラム
８Ｌ、８Ｒが振動するため、吸入孔３ＬＩ　。Because the diaphragms 8L and 8R, which are fixed by 2R and the mounting bases 7L and 7R, vibrate, the suction hole 3LI.

３ＲＩから吸い込まれた流体は吐出孔４Ｌ０，４ＲＯか
ら吐出される。The fluid sucked from 3RI is discharged from discharge holes 4L0 and 4RO.

なお、第４図、第５図では電磁石１１．．１１□を並列
に接続したものを示したが、電磁石１１＋１１□が直列
に接続されているものもある。In addition, in FIGS. 4 and 5, the electromagnet 11. ．． Although the electromagnet 11□ is shown connected in parallel, there is also one in which the electromagnets 11+11□ are connected in series.

そして、第４図、第５図に示した電ｆｎ石１１１１１□
の他、円筒型のソレノイド（コイル）を用い、ソレノイ
ドの中空部に挿入した駆動杆に円形の永久磁石を取り付
けたものもあるが、動作原理は同様である。And the electric fn stone 11111□ shown in Figures 4 and 5
Other types use a cylindrical solenoid (coil) and have a circular permanent magnet attached to a drive rod inserted into the hollow part of the solenoid, but the operating principle is the same.

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の電磁振動型ダイヤフラム弐ポンプは、以上のよう
に構成され、第６図に示したように、誘導性であるため
、第７図に示すように、電圧■よりも電流Ｉ、の位相が
角度ψ、だけ遅れる。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional electromagnetic vibration type diaphragm pump is constructed as described above, and as shown in FIG. 6, it is inductive, so as shown in FIG. The phase of current I is delayed by an angle ψ compared to (2).

そして、吐出圧力が増加するにつれてダイヤフラム８Ｌ
、８Ｒを押し戻す反発力が増加し、駆動杆９および永久
磁石１０．．１０□の往復運動の振幅が小さくなるので
、電磁石ＩＩＩ、１１□の磁束が永久磁石１０．．１０
□を介して流れる割合が増加し、鎖交磁束が増加するた
め、電磁石１１、．１１□のインダクタンスＬが増加し
、より誘導性となる。As the discharge pressure increases, the diaphragm 8L
, 8R increases, driving rod 9 and permanent magnet 10. ．． Since the amplitude of the reciprocating motion of 10□ becomes smaller, the magnetic flux of electromagnets III and 11□ is increased by the magnetic flux of permanent magnet 10. ．． 10
□ increases, and the linkage magnetic flux increases, so the electromagnets 11, . The inductance L of 11□ increases and becomes more inductive.

したがって、電磁石１１．．１１□のインピーダンスω
Ｌが大きくなり、全体のインピーダンスＺ（＝ｒ＋Ｒ−
＋−ｊωＬ）が増加するので、コイル１１１□、１１□
２に流れる電流Ｉが減少し、吐出流量が減少する。Therefore, electromagnet 11. ．． 11□ impedance ω
L increases, and the overall impedance Z (=r+R-
+−jωL) increases, so the coils 111□, 11□
The current I flowing through the pump 2 decreases, and the discharge flow rate decreases.

この関係（特性）を示したものが、第９図（ａ）〜（Ｃ
）の負荷特性である。This relationship (characteristic) is shown in Figures 9(a) to (C
) is the load characteristic of

第９図（ａ）〜（ｅ）は吐出圧力が増加すると、急に吐
出流量が低下し、電流も減少するとともに、力率も低下
することを示している。FIGS. 9(a) to 9(e) show that when the discharge pressure increases, the discharge flow rate suddenly decreases, the current decreases, and the power factor also decreases.

この発明は、上記したような不都合を解消するためにな
されたもので、吐出圧力が高くなっても吐出流量が得ら
れる電磁振動型ダイヤフラム弐ポンプを提供するもので
ある。The present invention was made in order to eliminate the above-mentioned disadvantages, and provides an electromagnetic vibration type diaphragm two pump that can obtain a discharge flow rate even if the discharge pressure becomes high.

（課題を解決するための手段） この発明にかかる電磁振動型ダイヤフラム弐ボンブは、
電磁石のコイルにコンデンサを直列に接続したものであ
る。(Means for Solving the Problems) The electromagnetic vibration type diaphragm two bomb according to the present invention has the following features:
A capacitor is connected in series to an electromagnetic coil.

〔作　用］ この発明にかかる電磁振動型ダイヤフラム式ポンプは、
電磁石のコイルにコンデンサを直列に接続したので、高
圧力負荷時の電磁石のインダクタンスによるインピーダ
ンスをコンデンサのキャパシタンスによるインピーダン
スで相殺し、大きな電流が電磁石に流れる。[Function] The electromagnetic vibration type diaphragm pump according to the present invention has the following features:
Since a capacitor is connected in series with the electromagnet's coil, the impedance due to the inductance of the electromagnet during high pressure loads is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor, and a large current flows through the electromagnet.

したがって、高圧力負荷時の駆動力が低下しなくなる。Therefore, the driving force under high pressure load does not decrease.

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図はこの発明の一実施例による電磁振動型ダイヤフ
ラム式ポンプの等価回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an electromagnetic vibration diaphragm pump according to an embodiment of the present invention.

第１図において、Ｌは電磁石のインダクタンスを示し、
永久磁石の位置によって変動するものである。In Figure 1, L represents the inductance of the electromagnet,
It varies depending on the position of the permanent magnet.

ｒは損失を生じさせる電磁石のコイル１１１ｚ。r is an electromagnetic coil 111z that causes loss.

１１□２の抵抗、Ｒは仕事を生じさせる抵抗を示し、こ
の抵抗Ｒと電流■の積１”Ｒが仕事量となる。The resistance R of 11□2 indicates the resistance that produces work, and the product of this resistance R and the current ■, 1''R, is the amount of work.

Ｃは電磁石のコイルに接続したコンデンサを示す。C indicates a capacitor connected to the electromagnet coil.

第２図は第１図における電圧と電流の関係を示すベクト
ル図であり、電流を基準ベクトルとして表した。FIG. 2 is a vector diagram showing the relationship between voltage and current in FIG. 1, and the current is expressed as a reference vector.

第２図において、■は電圧、■は電流、ψは電圧■に対
する電流Ｉの位相の進みを示す角度、ωは角周波数を示
す。In FIG. 2, ■ is a voltage, ■ is a current, ψ is an angle showing the phase advance of the current I with respect to the voltage ■, and ω is an angular frequency.

第３図（ａ）〜（Ｃ）は第１図の実施例において、吐出
圧力に対する吐出流量、電流、力率の関係を示す負荷特
性図である。3(a) to 3(C) are load characteristic diagrams showing the relationship between discharge pressure, discharge flow rate, current, and power factor in the embodiment of FIG. 1.

次に、動作について説明する。Next, the operation will be explained.

まず、第１図に示す等価回路の全体のインピーダンスＺ
は、次式で表される。First, the overall impedance Z of the equivalent circuit shown in Figure 1
is expressed by the following formula.

Ｚ＝ｒ＋Ｒ＋ｊ　（（＋）Ｌ−１／ωｃ）したがって、
希望する吐出圧力で吐出量を得るためには、希望する圧
力における電磁石のインピーダンス（ωＬ）を、コンデ
ンサＣのインピーダンス（１／ωＣ）で相殺すれば、上
式に示す全体のインピーダンスＺは小さくなり、大きな
電流が電磁石に流れるとともに、力率ｃｏｓψも１に近
づくこととなる。Z=r+R+j ((+)L-1/ωc) Therefore,
In order to obtain the discharge amount at the desired discharge pressure, if the impedance of the electromagnet (ωL) at the desired pressure is canceled out by the impedance of the capacitor C (1/ωC), the overall impedance Z shown in the above equation will become smaller. , a large current flows through the electromagnet, and the power factor cos ψ approaches 1.

そして、希望する吐出圧力以下では、コンデンサＣのイ
ンピーダンスが大きく、電磁石のインダクタンスしは小
さいため、全体として容量性となり、電圧■に対して電
流■の位相が進む。Then, below the desired discharge pressure, the impedance of the capacitor C is large and the inductance of the electromagnet is small, so the entire system becomes capacitive, and the phase of the current (2) advances with respect to the voltage (2).

しかし、段々と吐出圧力が上昇するにつれ、前述したよ
うに電磁石のインダクタンスＬが増加してインピーダン
ス（ωＬ）も増加するが、コンデンサＣのインピーダン
ス（１／ωＣ）で相殺され、力率ｃｏｓψが１に近づく
とともに、大きな電流が電磁石に流れる。However, as the discharge pressure gradually increases, the inductance L of the electromagnet increases and the impedance (ωL) increases as described above, but this is canceled out by the impedance (1/ωC) of the capacitor C, and the power factor cosψ becomes 1. As it approaches , a large current flows through the electromagnet.

したがって、電磁石が強くなり、駆動力の低下が防止で
き、負荷特性が改善される。Therefore, the electromagnet becomes stronger, a reduction in driving force can be prevented, and load characteristics are improved.

この関係（特性）を示したものが、第３図（ａ）〜（Ｃ
）の負荷特性である。This relationship (characteristic) is shown in Figures 3(a) to (C
) is the load characteristic of

第３図（ａ）〜（Ｃ）は吐出圧力が増加しても吐出流星
の低下が少なく、吐出圧力の増加とともに電流が増加し
、駆動力が増加していることを示している。FIGS. 3(a) to 3(C) show that even if the discharge pressure increases, the number of discharged meteors decreases little, and as the discharge pressure increases, the current increases and the driving force increases.

また、コンデンサＣにより、力率が向上していることが
分かる。It can also be seen that the power factor is improved by the capacitor C.

なお、上記した電磁石は、Ｅ型をしたコアで電磁石を構
成してもよく、円筒型のソレノイドを使用して前述した
ように電磁石を構成してもよいことは言うまでもない。It goes without saying that the electromagnet described above may be configured with an E-shaped core, or may be configured with a cylindrical solenoid as described above.

そして、最終的な吐出圧力に応じて電磁石のコイルに接
続するコンデンサの値を、インダクタンスＬの値に応じ
て変えることにより、所期の目的が達成できる。The intended purpose can be achieved by changing the value of the capacitor connected to the electromagnet coil in accordance with the value of the inductance L in accordance with the final discharge pressure.

〔発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電磁石のコイルにコ
ンデンサを直列に接続したので、高圧力負荷時の電磁石
のインダクタンスによるインピーダンスをコンデンサの
キャパシタンスによるインピーダンスで相殺し、大きな
電流が電磁石に流れる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the capacitor is connected in series to the coil of the electromagnet, the impedance due to the inductance of the electromagnet during high pressure loads is canceled out by the impedance due to the capacitance of the capacitor, and a large current can be generated. flows through the electromagnet.

したがって、高圧力負荷時の駆動力が低下しなくなると
ともに、力率も向上するという効果がある。Therefore, there is an effect that the driving force under high pressure load does not decrease and the power factor also improves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明の一実施例による電磁振動型ダイヤフ
ラム式ポンプの等価回路図、 第２図は第１図における電圧と電流の関係を示すベクト
ル図、 第３図（ａ）〜（Ｃ）は第１図の実施例において、吐出
圧力に対する吐出流量、電流、力率の関係を示す負荷特
性図、 第４図は電磁振動型ダイヤフラム式ポンプの概略を示す
断面図、 第５図は永久磁石と電磁石の配置関係を示す説明図、 第６図は従来の電磁振動型ダイヤフラム式ポンプの等価
回路図、 第７図、第８図は第６図の従来例における電圧と電流の
関係を示すベクトル図、 第９図（ａ）〜（Ｃ）は第６図の従来例において、吐出
圧力に対する吐出流量、電流、力率の関係を示す負荷特
性図である。 １０、．１０□・・・永久磁石、１１．．１１□・・・
電磁石、１１ｚ、１１ｚ＋・・・コア、１１１２，１１
□２・・・コイル、Ｉ、・・・インダクタンス、ｒ、Ｒ
・・・抵抗、Ｃ・・・コンデンサ。Fig. 1 is an equivalent circuit diagram of an electromagnetic vibration diaphragm pump according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a vector diagram showing the relationship between voltage and current in Fig. 1, and Figs. 3 (a) to (C). is a load characteristic diagram showing the relationship between discharge pressure, discharge flow rate, current, and power factor in the embodiment shown in Figure 1; Figure 4 is a sectional view schematically showing the electromagnetic vibration diaphragm pump; Figure 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional electromagnetic vibration diaphragm pump. Figures 7 and 8 are vectors showing the relationship between voltage and current in the conventional example of Figure 6. 9(a) to 9(C) are load characteristic diagrams showing the relationship between the discharge pressure, the discharge flow rate, the current, and the power factor in the conventional example of FIG. 6. 10,. 10□...Permanent magnet, 11. ．． 11□...
Electromagnet, 11z, 11z+...core, 1112, 11
□2...Coil, I...Inductance, r, R
...Resistance, C...Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電磁石のコイルに、コンデンサを直列に接続したことを
特徴とする電磁振動型ダイヤフラム式ポンプ。An electromagnetic vibration diaphragm pump characterized by a capacitor connected in series to an electromagnetic coil.