JPH0442536Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電磁式フリーピストンポンプに関する
ものであり、特に、スプリングで所定方向のみに
摺動可能に構成されたピストン（フリーピスト
ン）を電磁石により往復動させ、該往復動により
圧力室内の容積を変化させて、流体の吸入及び吐
出を行う形式の電磁式フリーピストンポンプに関
するものである。

（従来の技術） 比較的小型の圧縮ポンプとして、従来より、ダ
イアフラムを永久磁石又は磁性体を有する可動体
と連結し、該可動体を、電磁回路を用いて作動さ
せることにより、前記ダイアフラムを一壁面とす
る圧力室内の容積を変化させ、空気等、流体の吐
出や吸引を行うように構成されたものがある。

このような形式のポンプ（以下、ダイアフラム
ポンプという）は、特開昭63−65182号公報、同
63−176680号公報、同63−227978号公報等に記載
されている。

（考案が解決しようとする課題） 前記ダイアフラムポンプは、次のような問題点
を有していた。

(1) 可動体が往復動動作のたびに、ダイアフラム
は撓むが、このダイアフラムは、可撓性を有す
る合成ゴム等の材料により形成されているの
で、破損しやすい。したがつて、そのメンテナ
ンスが面倒である。

破損を防止するために、ダイアフラムを耐久
性の高いものにすると、所望の圧力、流量が期
待できない上、高価なものとなり、またダイア
フラムの支持部の構造が複雑になつて、当該ダ
イアフラムポンプの構成が複雑化し、生産性が
低下する。

(2) 可動体の支持をダイアフラム自身で行なつて
いるので、ダイアフラムの撓みにより、可動体
が作動中にコア等に接触するおそれがあり、こ
の場合には、合心状態が崩れて騒音を発生した
り、ついにはダイアフラムポンプが破損する。

本考案は、前述の各問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、メンテナン
スが容易であり、かつ、構成が簡単で、低コス
トで製造ができ、耐久性の高いポンプ装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用） 前記の問題点を解決するために、本考案は、コ
イルを、該コイルの両端部内に概ね密閉圧力室が
形成されるような軸心長を有する円筒形状とし、
前記コイルの内周部に、少くともピストンの衝程
範囲に透磁率の低い非磁性材からなる肉薄の軸受
を配設し、前記ピストンは左右対称的にピストン
ヘツドと永久磁石を具え、そして左右の永久磁石
相互間が中空状態に連結されている組立体に、更
に、前記コイルの内周部に、前記ピストンを中立
位置に復帰させるスプリングを左右対称的に具
え、また、該コイル内周部の中央部と前記軸受と
の間にステートコアが配設された点に特徴があ
る。

前記コイルに交番電流を通電するば、洩れ磁束
によりマグネツトが吸引、反発され、これにより
ピストンに肉薄素材の筒状軸受によつて常に合心
状態を維持されて往復動して前記圧力室内の容積
を変化し、そして前記圧力室から流体が吸引、吐
出される。

（実施例） 以下、図面を参照して、本考案を詳細に説明す
る。

第１図は主要部を切断して示した本考案の実施
例の縦断側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線上で
切断した左半部の断面図、第３図はフラツトバル
ブの平面図、第４図はバルブシートを、第１図の
Ｂ方向から見た正面図で、各々の図において、同
一の符号は、それぞれ同一又は同等部分をあらわ
している。なお、第４図においては、フラツトバ
ルブ２が想像線で示されている。さらにまた、第
２図に示された基台３１は、第１図の防振ゴム１
７を収容するものであり、この基台３１は第１図
では省略されている。

第１図及び第２図において、樹脂により成型さ
れた糸巻状のボビン６には円筒コイル１０が巻回
されている。ボビン６の長さは後記するピストン
の衝程範囲、すなわち、往復動する距離よりも若
干短かく形成されている。

このボビン６の内側中央部には、低炭素鋼等の
磁性体で形成された筒状のステートコア１２が配
置されている。また、前記ステートコア１２の内
側には、肉厚を可能な限り薄くした硬質ガラス、
ステンレス、黄銅等により形成された軸受１３が
配置されている。この軸受の断面形状は後記ピス
トンの断面形状にあわせて円筒状に形成されてい
るが、ピストンの外周面を摺動自在に支承するに
ふさわしい面であれば円筒状でなくてもよいこと
はいうまでもない。

前記円筒コイル１０の外側には、低炭素鋼等の
磁性体で形成されたヨークコア５が配置されてい
る。

前記ボビン６、ステートコア１２はそれらの相
対位置関係が固定されるように、樹脂によりモー
ルド成形されている（符号３０）。このモールド
部３０は、軸受１３の内壁が露出するように行わ
れる。

前記軸受１３の内部には、ピストン２０が摺動
自在に配置されている。このピストン２０は、樹
脂、カーボン、アルミニウム等の非磁性材料によ
り形成された筒状のピストン本体１１を中央部に
有し、該ピストン本体１１の両端部に固定された
前後一対のフロントマグネツトヨーク７、永久磁
石すなわちマグネツト８及びリアマグネツトヨー
ク９とにより構成され、フロントマグネツトヨー
ク７がピストンヘツドを構成している。

前記フロントマグネツトヨーク７及びマグネツ
ト８及びリアマグネツトヨーク９は、低炭素鋼等
の磁性体により形成され、また前記マグネツト８
は、例えば希土類のもので形成されている。

また、前記リアマグネツトヨーク９は板状であ
り、ピストン本体１１の両端部に所要間隔を設け
て配置されている。そして、永久磁石８はその外
側に、フロントマグネツトヨーク７はさらにその
外側に配置され、それぞれが密着するように、前
記ピストン本体１１の両端部に固定されている。

また、前記永久磁石８，８の配置は、互いに対
向する側が同一極となるように行われている。第
１図に示された例においては、リアマグネツトヨ
ーク９が対向する側がＳ極となるように、各永久
磁石８が配置されている。

このピストン２０は、前記円筒コイル１０に通
電が行われていない状態においては、前記円筒コ
イル１０の中心部、すなわち前記ステートコア１
２の中央部に位置するように（ニユートラル位
置）、後述する一対のスプリング１４により、バ
ランスを保つて支持されている。

前記円筒コイル１０の両端部側には、Ｏリング
４、バルブシート３及びフラツトバルブ２を介し
て、樹脂等により形成されたヘツドカバー１が取
り付けられている。この取り付けは、ボルト１６
をヨークコア５に形成された雌ねじに螺合するこ
とにより行われている。

前記フラツトバルブ２は、合成ゴム等の可撓性
を有する材料により形成された板状のバルブであ
り、第３図に示されるように、一対の弁体（吸入
弁２Ａ及び吐出弁２Ｂ）を備えている。

バルブシート３は、樹脂等により成型されてい
て、第１図及び第４図に示されるように、前記フ
ラツトバルブ２を収容するための、該フラツトバ
ルブ２の厚みとほぼ同一の深さで、かつフラツト
バルブ２の外側の輪郭とほぼ同一の輪郭（この例
では小判形）で形成された第１凹部３Ａと、前記
吸入弁２Ａと対向する位置に、前記第１凹部３Ａ
よりも窪むように形成された第２凹部３Ｂと、該
第２凹部３Ｂに隣接するように、前記第２凹部３
Ｂよりも窪むように形成された第３凹部３Ｃとを
備えている。

前記バルブシート３の、第３凹部３Ｃが形成さ
れている部分には、吸入弁２Ａと対向しないよう
に、流体通路２１が形成されている。また、前記
バルブシート３の、第１凹部３Ａが形成されてい
る部分であつて、吐出弁２Ｂと対向する部分に
は、流体通路２２が形成されている。前記流体通
路２１及び２２は、バルブシート３を貫通してい
る。

前記ヘツドカバー１には、フラツトバルブ２の
吸入弁２Ａと対向する位置に吸入口１Ａが、そし
て吐出弁２Ｂと対向する位置には、該吐出弁２Ｂ
の輪郭よりも大きな凹部１Ｃが形成されている。
前記凹部１Ｃは、吐出口１Ｂに連通している。

第１図に示されるように、フラツトバルブ２
は、バルブシート３及びヘツドカバー１に押圧さ
れるようにして、取り付けられている。そして、
常時は、吸入弁２Ａがヘツドカバー１に形成され
た吸入口１Ａの周囲と密着するように、また吐出
弁２Ｂがバルブシート３に形成された流体通路２
２の周囲と密着するようになつている。

前記バルブシート３及びピストン２０間に配置
した前記スプリング１４は、ステンレス鋼線等に
より形成されたもので、符号１５は、このスプリ
ング１４を受けるための、ステンレス鋼板等によ
り形成されたスプリングシートである。

脚部１８は、前記モールド部３０の下部に該モ
ールド部３０と一体的に形成されていて、その底
部には防振ゴム１７が取り付けられている。前記
防振ゴム１７は、基台３１（第２図）内に収容さ
れている。

なお、第１図に示されるように、前記バルブシ
ート３を取り付けることにより、該バルブシート
３及びピストン２０の間には、密閉された圧力室
３２が形成される。

以上の構成を有する本考案の一実施例におい
て、円筒コイル１０に、商用交流電流等の交番電
流を流すと、ヨークコア５及びステートコア１２
間を磁束が通過して、磁気回路が形成される。こ
こで、ヨークコア５の、円筒コイル１０の両端部
に位置する端部（符号Ｌ及びＲで示される部分）
と、ステートコア１２の両端部との間には、磁性
材料が配置されておらず（すなわち、非磁性領域
が介在しており）、洩れ磁束が生じるので、前記
ヨークコア５の部分Ｌ及びＲ、並びにステートコ
ア１２の両端部には、交互にＳ及びＮの磁極が発
生する。

すなわち、例えば、交流の一方の半波で、部分
ＬにＳ極、ステートコア１２の左端にＮ極、該ス
テートコア１２の右端にＳ極、そして部分ＲにＮ
極が発生した場合には、マグネツト８の磁気作用
によりピストン２０は第１図左側に摺動する。

次に他方の半波では、前記各部分の磁極が反転
するので、前記ピストン２０は、同図右側に摺動
する。

したがつて、当該ポンプのピストン２０系の固
有振動数を、円筒コイル１０に通電される電源の
周波数とほぼ一致させておけば、ピストン２０は
共振状態となつて往復動する。

前記ピストン２０の往復動により、吸入口１Ａ
より、吸入弁２Ａ、第３凹部３Ｃ及び流体通路２
１を介して、圧力室３２内に空気等の流体が導入
され、そして、流体通路２２、吐出弁２Ｂ及び凹
部１Ｃを介して、吐出口１Ｂより該流体が吐出さ
れる。

（変形例） (1) 第１図に示されたポンプにおいて、ピストン
２０の両側に圧力室３２が形成されており、該
圧力室３２に連通するように、吸入口１Ａ及び
吐出口１Ｂが２組設けられており、２組の吸入
口１Ａ及び吐出口１Ｂは独立して存在している
が、２つの吸入口１Ａを共通接続すると共に、
２つの吐出口１Ｂを共通接続（すなわち、並列
接続）するようにしても良い。これにより、当
該ポンプの吐出口及び吸入口は、それぞれ１つ
にまとめられることになる。

また、一方の吐出口１Ｂを他方の吸入口１Ａ
に接続して、直列接続するようにしても良い。

これら、並列接続又は直列接続のための流体
通路は、前記モールド部３０内に形成されても
良い。

このような並列接続の実施例を、以下に説明
する。

第５図は主要部を切断して示した本考案の他
の実施例の縦断側面図、第６図は第５図の左側
面図、第７図は第５図の右側面図、第８図は第
５図をＣ−Ｃ線で切断した断面図、第９図は第
６図をＤ−Ｄ線で切断した断面図、そして、第
１０図は第７図をＥ−Ｅ線で切断した断面図で
ある。第７図においては、図を見易くするため
に、第６図に示されたようなフラツトバルブ
２、流体室５２Ａ，５２Ｂ、流体通路５３Ａ，
５３Ｂ等のかくれ線は省略されている。また、
第５図ないし第１０図において、第１図ないし
第４図と同一の符号は、同一又は同等部分をあ
らわしているので、その説明は省略する。ま
た、それぞれの図において、符号５５は、当該
電磁式フリーピストンポンプの円筒コイル１０
から引き出されたリード線である。

この実施例は、第１図に示された電磁式フリ
ーピストンポンプの両端部に配置された吸入口
１Ａ及び吐出口１Ｂを、後述する一対の流体室
５２Ａ及び一対の流体室５２Ｂにそれぞれ接続
し、そして、各流体室５２Ａ及び各流体室５２
Ｂを、後述する流体通路５３Ａ及び５３Ｂによ
り接続して、それぞれを、共通の吸入口及び吐
出口（第５，７図の符号１Ａ及び１Ｂ）に接続
したものである。

第５図ないし第１０図において、符号５２Ａ
及び５２Ｂは、ピストン２０の両端部側に配置
されたヘツドカバー１に形成された凹部であ
り、蓋５１によりそれぞれ閉塞されている。第
５図においては、同図右側に配置された流体室
５２Ａ及び５２Ｂの図示は省略されている。

ピストン２０の両端部に配置された圧力室３
２は、第１図に関して前述したのと同様の手法
により、フラツトバルブ２の吸入弁２Ａ及び吐
出弁２Ｂを介して、前記流体室５２Ａ及び流体
室５２Ｂに接続されている。

前記一対の流体室５２Ａ及び一対の流体室５
２Ｂは、それぞれ流体通路５３Ａ及び流体通路
５３Ｂにより連通されていて、それぞれは、さ
らに吸入口１Ａ及び吐出口１Ｂに接続されてい
る。

このように、ピストン２０の両端部にそれぞ
れ配置された吸入弁２Ａ及び吐出弁２Ｂを、そ
れぞれモールド部３０内に形成された流体通路
５３Ａ及び５３Ｂで連通しても良い。

(2) 第１図においては、ピストン２０を支持する
ためのスプリング１４が、該ピストン２０の両
端部に設けられているが、一方の端部のみに設
けられていても良い。この場合には、スプリン
グ１４は、スプリングシート１５及びピストン
２０の端部（この例においては、フロントマグ
ネツトヨーク７）から離脱しないように固定さ
れる必要がある。

(3) 第１図においては、ピストン２０の両端部に
マグネツト８が設けられているが、一方の端部
のみに設けられていても良い。

この場合、マグネツト８が設けられない側に
は、コアに非磁性領域を設けて磁極を形成する
必要がないので、ヨークコア５の一方の端部
（Ｌ部分又はＲ部分）とステートコア１２の端
部とを、磁性材料により接続する。これによ
り、洩れ磁束によるエネルギのロスを低減させ
ることができる。

(4) 第１図に示されたピストン２０では、その両
端部に配置されたフロントマグネツトヨーク７
が露出するように構成されているが、磁性体、
マグネツト等の露出がないように、第５図に符
号５４で示されたように、該ピストン２０の全
体を樹脂等によりモールド成形するようにして
も良い。この場合には、フロントマグネツトヨ
ーク７等における錆の発生が防止され、該ピス
トン２０の往復動が常に良好に行うことができ
る。

(5) 前述したポンプは、圧縮ポンプとしてだけで
はなく、小型の真空ポンプとしても適用でき
る。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、次のような効果が達成される。

(1) ダイアフラムを用いずに、ピストンの往復
動、並びに流体の吸入及び吐出を行うことがで
きるので、ダイアフラムの破損がなく、当該ポ
ンプ装置の耐久性が向上する。

(2) ピストンを、円筒コイルの内周に軸受を介し
て配置したので、該ピストンを常に合心状態に
保ち、安定して摺動させることができるので、
ポンプ装置の故障発生頻度は小さく、製作に当
つては構成が簡単であるので、生産コストを引
き下げることができる。

(3) ピストンが前後対称的な構造であり、その前
後両端部にそれぞれスプリングを付勢させたの
で、ピストンのストロークが一定する。しか
も、スプリングのばね定数の設定がダイアフラ
ムポンプに比べて容易であるので、終始安定し
た作動を期待することができる。

(4) ピストン両端に設けられた永久磁石により、
該ピストンの往復動を行うようにしたので、該
ピストンの往復動による左縮比が高くなり、当
該ポンプ装置の効率が向上すると共に、小型化
に貢献できる。

(5) ピストンの両端部に圧力室が設けられるの
で、ピストンの往復動作を効率良く流体の吸引
及び吐出動作に伝達でき、この結果、当該ポン
プ装置の効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断側面図で
ある。第２図は第１図のＡ−Ａ断面図及び側面図
である。第３図はフラツトバルブの平面図であ
る。第４図はバルブシートを第１図のＢ方向から
見た図である。第５図は主要部を切断して示した
本考案の他の実施例の縦断側面図である。第６図
は第５図の左側面図である。第７図は第５図の右
側面図である。第８図は第５図をＣ−Ｃ線で切断
した断面図である。第９図は第６図をＤ−Ｄ線で
切断した断面図である。第１０図は第７図をＥ−
Ｅ線で切断した断面図である。 １……ヘツドカバー、２……フラツトバルブ、
２Ａ……吸入弁、２Ｂ……吐出弁、３……バルブ
シート、５……ヨークコア、６……ボビン、７…
…フロントマグネツトヨーク、８……永久磁石、
９……リアマグネツトヨーク、１０……円筒コイ
ル、１１……ピストン本体、１２……ステートコ
ア、１４……スプリング、２０……ピストン、２
１，２２……流体通路、３０……モールド部、３
２……圧力室、５２Ａ，５２Ｂ……流体室、５３
Ａ，５３Ｂ……流体通路、５４……モールド部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 円筒形状の単相コイルと、 前記コイルの内側に、該コイルの中心軸方向に
   摺動自在に配置されたピストン本体及び、その両
   側の内端面部に取り付けられたマグネツトを備え
   たピストンと、 前記ピストンの摺動により、その容積が変化す
   るように構成された密閉圧力室と、 前記圧力室に接続された吸入口及び吐出口と、 前記圧力室と前記吸入口及び吐出口との間に配
   置された吸入弁及び吐出弁とを具備した電磁式フ
   リーピストンポンプにおいて、 前記コイルの内周部には、少くとも前記ピスト
   ンの衝程範囲に透磁率の低い非磁性材からなる肉
   薄の軸受が配設され、 前記ピストンは左右対称的にピストンヘツドと
   永久磁石を具え、左右の永久磁石相互間が中空状
   態に連結されている組立体であつて、 前記コイルの内周部には、前記ピストンを中立
   位置に復帰させるスプリングを左右対称的に具
   え、該コイル内周部の中央部と前記軸受との間に
   ステートコアが配設され、該コイルの外周にヨー
   クコアが配設されたことを特徴とする電磁式フリ
   ーピストンポンプ。