KR100729200B1 - Pump - Google Patents
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Abstract
진동판의 구동 효율을 향상시킬 수 있는 펌프를 제공한다.Provided is a pump that can improve the driving efficiency of a diaphragm.
왕복 구동 기구 (2) 를, 통형상 철심 (5) 의 외측에 원통형 코일 (7) 을 배치한 전자석 (12) 과, 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍 내에 왕복운동 가능하게 배치되며 일단에 진동판 (3) 이 연결된 가동축 (9) 과, 통형상 철심 (5) 을 사이에 두고 가동축 (9) 의 양단에 배치된 한 쌍의 자석 홀더 (24) 와, 축방향의 양단이 각 자석 홀더 (24) 에 끼워져 고리형으로 형성되는 동시에 축방향으로 착자되어 코일 (7) 의 축방향 양측에 동극 (同極) 이 대향하도록 배치된 한 쌍의 영구 자석 (26) 을 구비하는 구성으로 하여, 전자석 (12), 자석 홀더 (24) 및 영구 자석 (26) 에 의해 가동축 (9) 의 작동력을 증가시키는 작동력 증가수단 (29) 을 형성한다.The reciprocating drive mechanism 2 is disposed so as to reciprocate in the inner hole of the cylindrical iron core 5 and the electromagnet 12 in which the cylindrical coil 7 is disposed outside the cylindrical iron core 5, and at one end thereof. (3) The movable shaft 9 to which this is connected, the pair of magnet holders 24 arrange | positioned at the both ends of the movable shaft 9 via the cylindrical iron core 5, and the both ends of an axial direction are each magnet holders. And a pair of permanent magnets 26 formed in an annular shape and magnetized in the axial direction and arranged so that the opposite poles face each other in the axial direction of the coil 7, The electromagnet 12, the magnet holder 24 and the permanent magnet 26 form an actuation force increasing means 29 for increasing the actuation force of the movable shaft 9.
Description
도 1 은 본 발명에 관한 펌프의 실시형태의 유체 흡입상태에서의 요부를 나타내는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the principal part in the fluid suction state of embodiment of the pump which concerns on this invention.
도 2 는 도 1 의 유체측 자석 홀더 근방의 확대 단면도.FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the fluid-side magnet holder of FIG. 1; FIG.
도 3 은 유체의 토출 상태에서의 자기회로를 모식적으로 나타내는 설명도.3 is an explanatory diagram schematically showing a magnetic circuit in a discharge state of a fluid;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
1 : 펌프 2 : 왕복 구동 기구1
3 : 다이어프램 4 : 펌프 본체3: diaphragm 4: pump body
5 : 통형상 철심 6 : 플랜지5: cylindrical iron core 6: flange
6a 내단면 7 : 코일6a inner cross section 7: coil
8 : 코일 유지부재 9 : 가동축8
12 : 전자석 13 : 제 1 자극12: electromagnet 13: first stimulus
14 : 제 2 자극 19 : 내부 케이스14: second stimulus 19: inner case
20 : 외부 케이스 21 : 펌프실20: outer case 21: pump room
24, 24D, 24F : 자석 홀더 26 : 영구 자석24, 24D, 24F: Magnet Holder 26: Permanent Magnet
27 : 댐퍼 28, 28D, 28F : 맞닿음면27:
29 : 작동량 증가수단 30 : 흡입실29: operation amount increasing means 30: suction chamber
31 : 토출실 36 : 흡입 노즐31
37 : 토출 노즐 DS : 구동측37: discharge nozzle DS: drive side
FS : 유체측 FR : 척력FS: fluid side FR: repulsive force
FA : 인력 FB : 제 2 인력FA: Workforce FB: Second Workforce
본 발명은 왕복 구동 기구의 구동력으로 작동하는 진동판의 진동을 이용하여 유체의 흡입과 토출을 교대로 실시하는 데 적합한 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a pump suitable for alternately performing suction and discharge of a fluid by using vibration of a diaphragm operated by a driving force of a reciprocating drive mechanism.
종래부터, 펌프의 일종으로 전자코일과 진동자의 자기적 상호작용에 기초한 진동자의 전자진동을 이용하여 유체를 흡인, 토출하는 것이 알려져 있다 (예를 들어 일본 공개특허공보 2000-130344호 참조).Background Art Conventionally, a kind of pump has been known that draws and discharges a fluid using electromagnetic vibration of a vibrator based on magnetic interaction of an electromagnetic coil and a vibrator (see, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-130344).
이러한 펌프 중 하나로서, 본 출원인은 작은 소비전력으로 진동판을 진동시켜 유체를 효율적으로 외부로 토출할 수 있는 동시에 소형화가 가능한 펌프를 제안하였다 (예를 들어 일본 특허출원 2002-367621호 참조).As one of such pumps, the present applicant has proposed a pump capable of miniaturizing while vibrating a diaphragm with a small power consumption to efficiently discharge fluid to the outside (for example, see Japanese Patent Application No. 2002-367621).
이 펌프는, 전자석의 극성 전환에 의해 영구 자석을 구비한 가동축을 축방향으로 왕복진동이 자유롭게 형성한 것이며, 최근의 휴대 가능한 전자기기용 소형 연료전지에서의 메틸알코올 등의 유체로 이루어지는 연료공급펌프에 적합한 것이다.The pump is a reciprocating oscillation freely formed in the axial direction of the movable shaft with a permanent magnet by changing the polarity of the electromagnet. The pump is a fuel supply pump made of a fluid such as methyl alcohol in a small fuel cell for portable electronic devices. It is suitable.
그런데, 최근에는 각종 장치의 고성능화가 요구되고 있으며, 각종 장치의 고 성능화 중 하나로서 왕복 구동 기구의 구동력으로 작동하는 진동판의 진동을 이용하여 유체의 흡입과 토출을 교대로 실시하는 펌프에서도 고성능화가 요구되고 있어, 이러한 펌프의 고성능화 중 하나로서, 진동판의 구동 효율, 자세하게는 진동판에 연결된 가동축의 구동 효율의 향상이 요구되고 있다.However, in recent years, high performance of various devices has been required, and as one of the high performances of various devices, even a pump that alternately inhales and discharges fluid by using vibration of a diaphragm operated by a driving force of a reciprocating drive mechanism is improved. As one of the high performance of such a pump, the improvement of the drive efficiency of a diaphragm and the drive efficiency of the movable shaft connected to the diaphragm in detail is calculated | required.
본 발명은 이 점을 감안하여 이루어진 것으로, 진동판의 구동 효율을 향상시킬 수 있는 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of this point, Comprising: It aims at providing the pump which can improve the drive efficiency of a diaphragm.
상기 서술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 펌프의 특징은, 왕복 구동 기구의 구동력으로 작동하는 진동판의 진동에 의해 유체의 흡입과 토출을 교대로 실시할 수 있는 펌프로서, 상기 왕복 구동 기구가, 통형상 철심의 외측에 원통형 코일을 배치함으로써 형성된 전자석과, 상기 통형상 철심의 내부 구멍 내에 양단이 이 내부 구멍으로부터 돌출되도록 장착되어 축방향으로 왕복이동 가능하게 배치되는 동시에 일단에 상기 진동판이 연결된 가동축과, 상기 통형상 철심을 사이에 두고 상기 가동축의 축방향 양측에 배치된 한 쌍의 자석 홀더와, 축방향의 양단이 상기 각 자석 홀더에 끼워져 있으며, 고리형으로 형성되는 동시에 축방향으로 착자되어 상기 코일의 축방향 양측에 동극 (同極) 이 대향하도록 배치된 한 쌍의 영구 자석을 구비하며, 상기 전자석, 자석 홀더 및 영구 자석에 의해, 상기 가동축의 작동력을 증가시키는 작동력 증가수단이 형성되어 있는 점에 있다.In order to achieve the above-mentioned object, a characteristic of the pump of the present invention is a pump capable of alternately inhaling and discharging fluid by vibration of a diaphragm operated by a driving force of a reciprocating drive mechanism. And an electromagnet formed by arranging a cylindrical coil on an outer side of the cylindrical iron core, and both ends protrude from the inner hole in the inner hole of the cylindrical iron core so as to be reciprocally disposed in the axial direction, and the diaphragm connected to one end thereof. A pair of magnet holders arranged on both sides of the movable shaft with the movable shaft, the tubular iron core in the axial direction, and both ends in the axial direction are fitted to the respective magnet holders, and are formed in an annular shape and in the axial direction. A pair of permanent magnets magnetized so as to have opposite poles opposite to each other in the axial direction of the coil, The electromagnet, the magnet holder, and the permanent magnet are provided in that an actuation force increasing means for increasing the actuation force of the movable shaft is formed.
또한 본 발명의 펌프에서는, 상기 작동력 증가수단이, 상기 통형상 철심의 양 단면에 직경방향 외측을 향하도록 형성된 플랜지를 갖고, 이 플랜지의 직경방향 외측에 상기 영구 자석을 배치하는 동시에 상기 자석 홀더를 자성체로 형성하고, 상기 각 자석 홀더 중 한 쪽 자석 홀더의 영구 자석의 코일에 대향하는 내단면에 맞닿는 맞닿음면을, 한 쪽 자석 홀더측에 배치된 상기 플랜지의 내단면보다 축방향 안쪽에 배치시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다.In the pump of the present invention, the operating force increasing means has flanges formed on both end surfaces of the cylindrical iron core so as to face outward in the radial direction, and the magnet holder is disposed at the same time as the permanent magnet is disposed on the radially outer side of the flange. An abutting surface formed of a magnetic material and abutting the inner end surface of the magnet holder opposite to the coil of the permanent magnet of one of the magnet holders is disposed in the axial direction from the inner end surface of the flange disposed on one magnet holder side. It is preferable that it is formed by making it.
그리고 본 발명의 펌프에서는, 상기 코일 및 영구 자석의 직경방향 외측을 둘러싸는 통형상 외철심이 형성되어 있는 것이 바람직하다.And in the pump of this invention, it is preferable that the cylindrical outer iron core which surrounds the radial outer side of the said coil and a permanent magnet is formed.
이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 의해 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which shows this invention on drawing is demonstrated.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 관한 펌프의 실시형태를 나타내는 것이며, 도 1 은 유체 흡입상태에서의 요부를 나타내는 단면도, 도 2 는 도 1 의 유체측 자석 홀더 근방의 확대 단면도이다.1 and 2 show an embodiment of a pump according to the present invention, FIG. 1 is a sectional view showing a main portion in a fluid suction state, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the fluid-side magnet holder of FIG. 1.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 펌프 (1) 는 왕복 구동 기구 (2) 와, 이 왕복 구동 기구 (2) 의 구동력으로 작동하는 진동판으로서의 다이어프램 (3) 과, 이 다이어프램 (3) 의 진동에 의해 유체의 흡입과 토출을 교대로 실시할 수 있는 펌프 본체 (4) 를 구비하고 있다. 그리고, 펌프 (1) 는 도 1 우측이 왕복 구동 기구 (2) 가 배치되는 구동측 (DS) 이 되고, 도 1 좌측이 유체의 흡입과 토출을 실시하는 펌프 본체 (4) 가 배치되는 유체측 (FS) 으로 되어 있다.As shown in FIG. 1, the
상기 왕복 구동 기구 (2) 는 원통형으로 형성된 통형상 철심 (5) 을 갖고 있다. 이 통형상 철심 (5) 의 도 1 의 좌우 방향에 나타내는 축방향의 양단에는, 각각 직경방향 외측을 향한 고리형 플랜지 (6) 가 형성되어 있다. 그리고, 통형상 철심 (5) 의 외주에는 통형상 철심 (5) 의 외측에 원통형 코일 (7) 을 배치하 기 위한 코일 유지부재 (8) 가 고착되어 있고, 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍에는 가동축 (9) 이 축방향으로 슬라이딩 가능하고 또한 왕복이동 가능하게 지지되어 있다. 이 가동축 (9) 의 도 1 의 좌우방향에 나타내는 축방향의 길이 치수는 통형상 철심 (5) 의 길이 치수보다 길게 형성되어 있다.The
상기 코일 유지부재 (8) 는, 비자성체, 예를 들어 수지에 의해 형성되어 있다. 이 코일 유지부재 (8) 는 통형상 철심 (5) 의 외주에 고착되는 통형상 유지 본체 (10) 를 구비하고 있다. 이 유지 본체 (10) 의 외경 치수는 통형상 철심 (5) 의 양단에 형성되어 있는 플랜지 (6) 의 외경 치수보다 작게 형성되어 있다.The
또한, 유지 본체 (10) 외주의 양단 근방에는 각각 직경방향 외측을 향한 링형 접속벽 (11) 이 형성되어 있다. 이들 접속벽 (11) 의 외경 치수는 코일 (7) 의 외경 치수보다 크게 형성되어 있다.In addition, ring-shaped connecting
또, 각 접속벽 (11) 의 서로 대향하는 내단면의 간격은 코일 (7) 의 축방향 길이 치수보다 약간 크게 형성되어 있다. 그리고, 각 접속벽 (11) 의 내단면과 이들 내단면 사이에 위치하는 유지 본체 (10) 의 외주면에 의해 형성되는 오목부 공간 내에 도 1 의 2점 쇄선으로 나타내는 코일 (7) 이 전체적으로 거의 원통형을 이루도록 감겨 있다.Moreover, the space | interval of the inner end surfaces of each
상기 통형상 철심 (5), 코일 유지부재 (8) 및 코일 (7) 에 의해 본 실시형태의 통형상 철심 (5) 의 외측에 원통형 코일 (7) 을 배치함으로써 형성된 전자석 (12) 이 구성되어 있다.The
상기 전자석 (12) 은, 외부 전원에 의한 소정 주파수의 전압을 도시하지 않은 단자를 통하여 코일 (7) 에 인가함으로써 전자석 (12) 자극의 극성, 자세하게는 통형상 철심 (5) 의 우측단에 배치되어 있는 구동측 (DS) 의 플랜지 (6) 에 형성되는 제 1 자극 (13) 과, 통형상 철심 (5) 의 좌측단에 배치되어 있는 유체측 (FS) 의 플랜지 (6) 에 형성되는 제 2 자극 (14) 의 각각의 서로 다른 극성을 주기적으로 전환할 수 있게 되어 있다.The
즉, 코일 (7) 에 소정 주파수의 전압을 인가함으로써, 예를 들어 제 1 자극 (13) 의 극성을 S 극, N 극, S 극, N 극 ···의 순서로 주기적으로 전환할 수 있으며, 제 2 자극 (14) 의 극성을 제 1 자극 (13) 의 극성 전환과 동일한 타이밍으로 N 극, S 극, N 극, S 극 ···의 순서로 주기적으로 전환할 수 있게 되어 있다.That is, by applying a voltage of a predetermined frequency to the
상기 코일 유지부재 (8) 의 각 접속벽 (11) 의 축방향 외측에 위치하는 외단면의 외주에는, 각각 대직경 통형상부 (15) 가 축방향을 따라 형성되어 있다. 이들 대직경 통형상부 (15) 는 유지 본체 (10) 와 동축이 되도록 축방향 외측을 향해 연장 형성되어 있다. 그리고, 각 대직경 통형상부 (15) 의 외주에는 코일 (7) 의 외측에 배치된 원통 형상의 통형상 외철심 (16) 의 내부 구멍의 양단 부분이 고착되어 있다. 또한, 구동측 (DS) 에 위치하는 대직경 통형상부 (15) 의 선단은 유지 케이스 (17) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 내단면의 외주 근방에 형성된 부착홈 (17a) 에 고착되어 있다. 이 유지 케이스 (17) 는 수지 등의 비자성체에 의해 거의 고리형으로 형성되어 있고, 그 내부 구멍은 외기가 침입할 수 있는 통기구 (17b) 로 되어 있다.On the outer periphery of the outer end surface located in the axial direction outer side of each
상기 코일 유지부재 (8) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 대직경 통형상부 (15) 의 선단에는 접속 통형상부 (18) 가 형성되어 있다. 이 접속 통형상부 (18) 는 내경 치수가 대직경 통형상부 (15) 의 내경 치수와 거의 동일한 치수로 형성된 내측 통부 (18a) 와, 이 내측 통부 (18a) 의 외측에 간격을 두고 배치된 대직경의 외측 통부 (18b) 에 의해 2중 고리형으로 형성되어 있다. 게다가, 외측 통부 (18b) 의 길이 치수는 내측 통부 (18a) 의 길이 치수보다 길게 형성되어 있다.A connecting
상기 외측 통부 (18b) 의 내주측에는, 펌프 본체 (4) 의 일부를 구성하는 우측단이 개구로 된 거의 옆으로 누운 컵형상의 내부 케이스 (19) 의 개구단측이 고착되어 있고, 외측 통부 (18b) 의 외주에는, 내부 케이스 (19) 를 내부 공간에 수납할 수 있는 우측단이 개구로 된 거의 옆으로 누운 컵형상의 외부 케이스 (20) 가 부착되어 있다. 이 외부 케이스 (20) 는 펌프 본체 (4) 의 다른 일부를 구성하는 것이다. 그리고, 내측 통부 (18a) 와 내부 케이스 (19) 에 의해 다이어프램 (3) 의 외주부분이 끼워져 있는 동시에 다이어프램 (3) 에 의해 내부 케이스 (19) 의 내부공간에 의해 형성된 펌프실 (21) 의 구동측 (DS) 개구가 폐색되어 있다.On the inner circumferential side of the
상기 가동축 (9) 은 가동자로서 기능하는 것으로, 수지 또는 오스테나이트계 스테인리스 등의 비자성체로 형성되어 있다. 이 가동축 (9) 은, 축방향으로 소정의 스트로크, 예를 들어 0.6㎜ 정도의 스트로크로 왕복이동(진동) 가능하게 배치되어 있다. 또한, 가동축 (9) 은 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 거의 막대형으로 형성된 축 본체 (22) 를 갖고 있다. 이 축 본체 (22) 의 길이 치수는 통형상 철심 (5) 의 길이 치수보다 길게 형성되어 있고, 양단이 항상 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍에서 돌출되도록 형성되어 있다. 즉, 가동축 (9) 은 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍 내에 양단이 이 내부 구멍에서 돌출되도록 장착되어 있다.The
상기 축 본체 (22) 의 구동측 (DS) 에는, 축 본체 (22) 보다 직경이 작은 소직경부 (23) 가 형성되어 있고, 이 소직경부 (23) 에는 전체적으로 거의 통형상으로 형성된 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 의 내부 구멍이 고착되어 있다. 또한, 축 본체 (22) 의 유체측 (FS) 에는 전체적으로 거의 통형상으로 형성된 유체측 (FS) 자석 홀더 (24F) 의 내부 구멍이 고착되어 있고, 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F) 의 유체측 (FS) 외단면과, 가동축 (9) 의 유체측 (FS) 의 단부에 형성되어 있는 축 본체 (22) 보다 직경이 큰 헤드부 (25) 의 구동측 (DS) 에 배치된 내단면에 의해 다이어프램 (3) 의 내주 가장자리부분이 끼워져 있다. 이로 인해, 가동축 (9) 의 일단, 본 실시형태에서는 가동축 (9) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 단부에 다이어프램 (3) 이 연결되어 있다.On the driving side DS of the shaft
상기 다이어프램 (3) 은 비자성체이면서 탄성을 갖는 소재, 예를 들어 고무유사 탄성체, 수지, 오스테나이트계 스테인리스 등의 비자성금속 등에 의해 전체적으로 거의 고리형의 박막형으로 형성되어 있다. 또, 다이어프램 (3) 의 단면형상으로는, 설계 컨셉 등의 필요에 따라 파형 등의 종래 공지된 각종 형상에서 선택 사용할 수 있다.The
상기 자석 홀더 (24) (부호 24 는 구동측 (DS) 자석 홀더 (24D) 및 유체측 (FS) 자석 홀더 (24F) 를 총칭함) 는 자성체, 예를 들어 통형상 철심 (5) 과 같은 강자성체에 의해 전체적으로 거의 고리형으로 형성되어 있다. 이들 자석 홀더 (24) 는 코일 유지부재 (8) 의 각 대직경 통형상부 (15) 각각의 내부공간에 배치되어 있고, 통형상 철심 (5) 을 사이에 두고 가동축 (9) 의 축방향 양측에 배치되어 있다. 이들 각 자석 홀더 (24) 의 내단면 외주측에는 거의 고리형으로 형성된 영구 자석 (26) 의 축방향의 양단이 끼워져 있고, 내주측에는 방진 고무 등에 의해 거의 계단식 고리형으로 형성된 댐퍼 (27) 의 기부가 유지되어 있다. 이 댐퍼 (27) 의 선단은 통형상 철심 (5) 의 플랜지 (6) 단면에 대향하도록 배치되어 있다.The magnet holder 24 (
상기 각 자석 홀더 (24) 에 배치되어 있는 영구 자석 (26) 은, 전체적으로 거의 고리형으로 형성되어 있는 동시에 축방향으로 착자되어 있다. 이들 각 영구 자석 (26) 은, 각각 통형상 철심 (5) 의 플랜지 (6) 의 외주와 코일 유지부재 (8) 의 대직경 통형상부 (15) 의 내주 사이에 배치되어 있다. 또, 각 영구 자석 (26) 은 코일 (7) 의 양측, 즉 코일 유지부재 (8) 의 접속벽 (11) 을 사이에 두고 코일 (7) 의 단면과 마주 향하는 내측이 각각 동극, 예를 들어 S 극이 되도록 각 자석 홀더 (24) 에 고착되어 있다. 또한, 각 영구 자석 (26) 은 각각의 내주가 통형상 철심 (5) 의 플랜지 (6) 의 외주와 대향하도록 배치되어 있다. 또, 각 영구 자석 (26) 은 각각이 자석 홀더 (24) 에 유지됨으로써 가동축 (9) 및 자석 홀더 (24) 와 함께 축방향으로 왕복이동 가능하게 배치되어 있다.The
상기 각 자석 홀더 (24) 는, 각 자석 홀더 (24) 중 도 2 에 나타내는 흡입상태에서의 유체측 (FS) 자석 홀더 (24F) 의 영구 자석 (26) 의 코일 (7) 에 대향하 는 내단면에 맞닿는 맞닿음면 (28F) 이 통형상 철심 (5) 의 유체측 (FS) 의 플랜지 (6) 의 내단면 (6a) 보다 축방향 내측에 배치되어 있다.Each of the
또, 유체의 흡입상태에서는 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 의 영구 자석 (26) 의 코일 (7) 에 대향하는 내단면에 맞닿는 맞닿음면 (28D) 이 통형상 철심 (5) 의 구동측 (DS) 의 플랜지 (6) 의 내단면 (6a) 보다 축방향 외측에 배치되어 있고, 이 맞닿음면 (28D) 은, 뒤에 자세히 서술하겠지만 가동축 (9) 이 유체측 (FS) 으로 이동하여 유체의 토출상태로 된 경우에는 도 1 의 파선으로 나타내는 바와 같이 통형상 철심 (5) 의 구동측 (DS) 의 플랜지 (6) 의 내단면 (6a) 보다 축방향 내측에 배치되게 되어 있다.Moreover, in the fluid suction state, the
즉, 본 실시형태의 각 자석 홀더 (24) 는, 가동축 (9) 의 이동위치에 상관없이 각 자석 홀더 (24) 중 한 쪽 자석 홀더 (24) 의 영구 자석 (26) 의 코일 (7) 에 대향하는 내단면에 맞닿는 맞닿음면 (28) (부호 28 은 유체측 (FS) 의 맞닿음면 (28F) 및 구동측 (DS) 의 맞닿음면 (28D) 을 총칭함) 을 한 쪽 자석 홀더 (24) 측에 배치된 통형상 철심 (5) 의 플랜지 (6) 의 내단면 (6a) 보다 축방향 내측에 배치시킬 수 있게 구성되어 있다.That is, each
상기 통형상 철심 (5) 의 양단면에 직경방향 외측을 향하도록 형성된 플랜지 (6) 를 갖고, 이 플랜지 (6) 의 직경방향 외측에 영구 자석 (26) 을 배치하는 동시에, 자석 홀더 (24) 를 자성체로 형성하고 이들 자석 홀더 (24) 중 한 쪽 자석 홀더 (24) 의 영구 자석 (26) 의 코일 (7) 에 대향하는 내단면에 맞닿는 맞닿음면 (28) 을 한 쪽 자석 홀더 (24) 측에 배치된 통형상 철심 (5) 의 플랜지 (6) 의 내단면 (6a) 보다 축방향 내측에 배치시키는 구성에 의해, 본 실시형태의 전자석 (12), 자석 홀더 (24) 및 영구 자석 (26) 에 의해, 가동축 (9) 의 작동력을 증가시키는 작동력 증가수단 (29) 이 구성되어 있다.The
또, 본 실시형태의 왕복 구동 기구 (2) 는, 통형상 철심 (5) 의 외측에 원통형 코일 (7) 을 배치함으로써 형성된 전자석 (12) 과, 통형상 철심 (5) 의 내부 구멍 내에 양단이 이 내부 구멍에서 돌출되도록 장착되어 축방향으로 왕복이동 가능하게 배치되는 동시에 일단에 다이어프램 (3) 이 연결된 가동축 (9) 과, 통형상 철심 (5) 을 사이에 두고 가동축 (9) 의 축방향 양측에 배치된 한 쌍의 자석 홀더 (24) 와, 축방향의 양단이 각 자석 홀더 (24) 에 끼워져 있고, 고리형으로 형성되는 동시에 축방향으로 착자되어 코일 (7) 의 축방향 양측에 동극이 대향하도록 배치된 한 쌍의 영구 자석 (26) 을 갖는 구성으로 되어 있다.Moreover, the
상기 펌프 본체 (4) 는, 상기 내부 케이스 (19) 와 상기 외부 케이스 (20) 를 갖고 있고, 이들 케이스 (19, 20) 는 각각 우측단이 개구로 된 거의 옆으로 누운 컵형상으로 형성되어 있다. 그리고, 펌프실 (21) 의 왼쪽 옆에 위치하는 내부 케이스 (19) 와 외부 케이스 (20) 사이에는, 도 1 하방에 나타내는 흡입실 (30) 과 도 1 상방에 나타내는 토출실 (31) 이 각각 독립적으로 형성되어 있다. 그리고, 펌프실 (21) 과 흡입실 (30) 은 내부 케이스 (19) 의 유체측 (FS) 에 배치되어 있는 측벽 (19a) 에 그 두께 방향으로 관통하도록 형성된 흡입 구멍 (32) 에 의해 접속되어 있고, 펌프실 (21) 과 토출실 (31) 은 흡입 구멍 (32) 과 마찬가지로 측벽 (19a) 에 그 두께 방향으로 관통하도록 형성된 토출 구멍 (33) 에 의해 접속 되어 있다.The pump
상기 내부 케이스 (19) 측벽 (19a) 의 흡입 구멍 (32) 근방에는 고무유사 탄성체에 의해 거의 우산 형상으로 형성된 흡입 밸브 (34) 의 기축부 (基軸部) 가 유지되어 있다. 이 흡입 밸브 (34) 는 체크 밸브로서 기능하는 것이며, 펌프실 (21) 측에 배치된 우산부가 흡입 구멍 (32) 을 차폐할 수 있게 되어 있다.In the vicinity of the
상기 내부 케이스 (19) 의 측벽 (19a) 의 토출 구멍 (33) 근방에는, 고무유사 탄성체에 의해 거의 우산 형상으로 형성된 토출 밸브 (35) 의 기축부가 유지되어 있다. 이 토출 밸브 (35) 는 체크 밸브로서 기능하는 것이며, 토출실 (31) 측에 배치된 우산부가 토출 구멍 (33) 을 차폐할 수 있게 되어 있다.In the vicinity of the
상기 외부 케이스 (20) 의 측벽 (20a) 의 외단면에는 흡입실 (30) 에 연이어 통하는 흡입 노즐 (36) 과, 토출실 (31) 에 연이어 통하는 토출 노즐 (37) 이 축방향 외측을 향해 각각 돌출 형성되어 있다.On the outer end surface of the
이어서, 상기 서술한 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 작용에 관해 설명한다.Next, the effect | action of this embodiment which consists of a structure mentioned above is demonstrated.
도 1 은 본 실시형태의 펌프 (1) 에서의 유체의 흡입상태 (이하, 간단히 흡입상태라 함) 를 나타내고 있다. 이 흡입상태에서는, 가동축 (9) 이 구동측 (DS) 으로 이동(진동)되고 있으며, 이 가동축 (9) 이 구동측 (DS) 으로 이동함으로써 다이어프램 (3) 의 내주가 구동측 (DS) 으로 당겨져 변형되고 있다. 이 다이어프램 (3) 의 변형에 의해 펌프실 (21) 의 용적이 증가하여 펌프실 (21) 의 압력이 저하하고, 흡입 밸브 (34) 의 우산부 외주부가 내부 케이스 (19) 의 측벽 (19a) 의 구동측 (DS) 에 위치하는 내단면으로부터 이간되고 있다. 그 결과, 외부의 유체가 흡입 노즐 (36) 로부터 흡입실 (30) 로 흡입되는 동시에 흡입 구멍 (32) 을 통하여 펌프실 (21) 에 유입된다.1 shows a suction state of the fluid in the
또, 이러한 흡입동작 중에서의 펌프실 (21) 내의 압력 저하는 토출실 (31) 의 압력을 펌프실 (21) 내의 압력보다 높게 하기 때문에, 토출 밸브 (35) 의 우산부 외주부가 내부 케이스 (19) 의 측벽 (19a) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 외단면에 맞닿아 토출 구멍 (33) 을 차폐하여 토출실 (31) 의 내부에 존재하는 유체가 역류하여 펌프실 (21) 에 유입되는 것을 방지하고 있다.In addition, since the pressure drop in the
또, 흡입상태에서는 가동축 (9) 과 함께 각 자석 홀더 (24) 가 함께 구동측 (DS) 으로 이동하고 있으며, 이들 자석 홀더 (24) 의 구동측 (DS) 에 대한 최대 이동위치는, 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F) 에 배치된 댐퍼 (27) 의 선단면을 통형상 철심 (5) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 플랜지 (6) 의 단면에 맞닿게 함으로써 확실하고 용이하게 제어할 수 있게 되어 있다. 또, 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F) 의 맞닿음면 (28F) 은, 도 2 에 상세하게 나타낸 바와 같이 플랜지 (6) 의 축방향 내측에 위치하는 내단면 (6a) 보다 축방향 내측에 위치하고 있다.In addition, in the suction state, the
그리고, 흡입 구멍 (32) 을 통하여 용적이 증대한 펌프실 (21) 에 유체가 소정량 유입되면, 도시하지 않은 제어부에서의 제어지령에 기초하여 전자석 (12) 자극의 극성이 전환된다. 즉, 제 1 자극 (13) 을 S 극으로 하고 제 2 자극 (14) 을 N 극으로 하도록 코일 (7) 에 전류를 흐르게 한다.Then, when a predetermined amount of fluid flows into the
그러면, 통형상 철심 (5), 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F), 통형상 외철심 (16) 및 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 가 각각 자성체로 형성되어 있기 때문에, 통형상 철심 (5), 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F), 통형상 외철심 (16) 및 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 에는 도 3 에 모식적으로 나타내는 바와 같은 이상적인 자기회로가 형성된다.Then, since the
이러한 자기회로에 의해 전자석 (12) 의 제 1 자극 (13) 과 이 제 1 자극 (13) 에 대향하는 구동측 (DS) 에 위치하는 자석 홀더 (24D) 사이에는 도 3 의 흰 화살표로 나타내는 인력 (FA) 이 발생하고, 제 2 자극 (14) 과 이 제 2 자극 (14) 에 대향하는 유체측 (FS) 에 위치하는 자석 홀더 (24F) 사이에는 도 3 의 흰 화살표로 나타내는 척력 (FR) 이 발생한다. 이 인력 (FA) 과 척력 (FR) 에 의해 가동축 (9) 이 유체측 (FS) 으로 이동한다.The attraction force indicated by the white arrow in FIG. 3 is between the first
이 때, 본 실시형태에서는 작동력 증가수단 (29) 이 형성되어 있기 때문에, 도 3 에 나타내는 바와 같이 제 2 자극 (유체측 (FS) 에 위치하는 플랜지 (6) 의 외주 ; 14) 과, 유체측 (FS) 에 위치하는 자석 홀더 (24F) 의 내측 지지부 (영구 자석 (26) 의 코일 (7) 단면에 대향하는 단면에 맞닿아 있는 맞닿음면 (28F) 을 구비하는 부분 ; 24Fa) 의 내주 사이에 경사 자계가 발생한다. 이 자계는 제 2 자극 (14) 과 자석 홀더 (24F) 의 내측 지지부 (24Fa) 사이에 도 3 의 흰 화살표로 나타내는 경사 제 2 인력 (FB) 을 발생시킨다. 그리고, 제 2 인력 (FB) 의 축방향에 따른 수평성분이 가동축 (9) 을 유체측 (FS) 으로 이동시키는 힘으로 작용한다.At this time, in this embodiment, since the operating
즉, 본 실시형태의 펌프 (1) 에서는, 가동축 (9) 을 유체측 (FS) 으로 이동 시킬 때, 한 쌍의 영구 자석 (26) 과 전자석 (12) 의 상호간에 작용하는 인력 (FA) 및 척력 (FR) 에 더하여, 제 2 자극 (14) 과 유체측 (FS) 의 자석 홀더 (24F) 의 내측 지지부 (24Fa) 사이에 작용하는 제 2 인력 (FB) 의 수평성분이 가동축 (9) 을 유체측 (FS) 으로 이동시키는 힘으로서 가산되게 되므로, 가동축 (9) 의 구동력을 향상시킬 수 있다.That is, in the
또, 각 자석 홀더 (24) 를 비자성체로 형성하는 동시에 한 쌍의 영구 자석 (26) 사이에 단순히 전자석 (12) 을 배치한 구성에서는, 한 쌍의 영구 자석 (26) 과 전자석 (12) 상호간에 가동축 (9) 을 구동하기 위한 인력 (FA) 및 척력 (FR) 를 형성할 수는 있지만, 이상적인 자기회로 및 제 2 인력 (FB) 을 형성하는 자계를 형성할 수는 없다.In the configuration in which each
그리고, 가동축 (9) 의 유체측 (FS) 에 대한 이동에 의해 다이어프램 (3) 의 내주가 유체측 (FS) 으로 당겨져 변형되고, 이 다이어프램 (3) 의 변형에 의해 펌프실 (21) 의 용적이 감소하고 펌프실 (21) 의 압력이 상승하여 토출 밸브 (35) 의 우산부 외주부가 내부 케이스 (19) 의 측벽 (19a) 의 유체측 (FS) 에 위치하는 단면에서 이간된다. 그 결과, 펌프실 (21) 의 유체에 압력이 부여되어 펌프실 (21) 의 유체가 토출 구멍 (33) 을 통하여 토출실 (31) 로 토출되는 동시에 토출 노즐 (37) 을 통하여 외부로 토출되어, 펌프 (1) 는 유체를 토출하는 토출상태가 된다.Then, the inner circumference of the
또, 이러한 토출동작 중에서의 펌프실 (21) 내의 압력 상승은 흡입실 (30) 의 압력을 펌프실 (21) 내의 압력보다 높게 하기 때문에, 흡입 밸브 (34) 의 우산 부 외주부가 내부 케이스 (19) 의 측벽 (19a) 의 구동측 (DS) 에 위치하는 단면에 맞닿아 흡입 구멍 (32) 을 차폐하고 펌프실 (21) 의 내부에 존재하는 유체가 역류하여 흡입실 (30) 에 유입되는 것을 방지하고 있다.In addition, since the pressure rise in the
또, 유체의 토출상태 (이하, 간단히 토출상태라 함) 에서는, 각 자석 홀더 (24) 가 함께 유체측 (FS) 으로 이동하고 있으며, 이들 각 자석 홀더 (24) 의 유체측 (FS) 에 대한 최대 이동위치는, 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 에 배치된 댐퍼 (27) 의 선단면을 통형상 철심 (5) 의 구동측 (DS) 에 위치하는 플랜지 (6) 의 단면에 맞닿게 함으로써 확실하고 용이하게 제어할 수 있게 되어 있다. 이 때, 구동측 (DS) 의 자석 홀더 (24D) 의 맞닿음면 (28D) 은, 구동측 (DS) 의 플랜지 (6) 의 내단면보다 축방향 내측에 위치하게 된다.In the discharge state of the fluid (hereinafter, simply referred to as a discharge state), the
그리고, 토출 구멍 (33) 을 통하여 용적이 감소한 펌프실 (21) 의 유체가 외부로 소정량 유출되면, 도시하지 않은 제어부에서의 제어지령에 기초하여 전자석 (12) 자극의 극성이 전환된다. 즉, 제 1 자극 (13) 을 N 극, 제 2 자극 (14) 을 S 극으로 하도록 코일 (7) 에 전류를 흐르게 한다. 그러면, 각 부는 역방향으로 동작하여 도 1 에 나타내는 토출상태로 복귀한다.When the fluid in the
즉, 가동축 (9) 을 구동측 (DS) 으로 이동시킬 때에는, 전자석 (12) 의 제 1 자극 (13) 과 이 제 1 자극 (13) 에 대향하는 구동측 (DS) 에 위치하는 자석 홀더 (24D) 사이에는 척력 (FR) 이 발생하고, 제 2 자극 (14) 과 이 제 2 자극 (14) 에 대향하는 유체측 (FS) 에 위치하는 자석 홀더 (24F) 사이에는 인력 (FB) 이 발생하며, 구동측 (DS) 에 위치하는 자석 홀더 (24D) 의 내측 지지부 (24Da) 와의 사이에 가동축 (9) 을 구동측 (DS) 으로 이동시키는 수평성분을 포함하는 제 2 인력 (FB) 이 발생하게 된다.That is, when moving the
이하, 전자석 (12) 자극의 극성을 주기적으로 전환함으로써 가동축 (9) 을 축방향으로 왕복이동시킴으로써 다이어프램 (3) 을 진동시키고, 이로써 유체의 흡입과 토출을 교대로 반복할 수 있다.Hereinafter, the
이와 같이, 본 실시형태의 펌프 (1) 에 의하면, 하나의 전자석 (12) 의 자극의 전환에 동기하여 가동축 (9) 과 연동하여 왕복이동하는 한 쌍의 영구 자석 (26) 을, 전자석 (12) 과의 사이에 작용하는 인력 (FA) 및 척력 (FR) 을 이용하여 한 쪽 영구 자석 (26) 을 흡인하는 동시에 다른 쪽 영구 자석 (26) 을 반발시킴으로써 다이어프램 (3) 을 진동시키고 있기 때문에, 코일 (7) 에 인가되는 전력이 적더라도 다이어프램 (3) 을 확실하고 용이하게 고속 진동시킬 수 있다.As described above, according to the
그리고, 본 실시형태의 펌프 (1) 에 의하면, 한 쌍의 영구 자석 (26) 과 하나의 전자석 (12) 의 상호간에 작용하는 인력 (FA) 및 척력 (FR) 에 더하여, 작동력 증가수단 (29) 에 의해 수평성분이 가동축 (9) 을 이동시키는 방향으로 작용하는 제 2 인력 (FB) 을 발생시킬 수 있기 때문에, 가동축 (9) 의 구동 효율, 나아가서는 다이어프램 (3) 의 구동 효율을 용이하게 향상시킬 수 있다. 그 결과, 최근의 고성능화 요구에 확실하게 대응할 수 있다.And according to the
또, 본 실시형태의 펌프 (1) 에 의하면, 펌프실 (21) 이 하나이기 때문에 구조가 간단한 동시에 소형화를 용이하게 도모할 수 있다.Moreover, according to the
또, 본 실시형태의 펌프 (1) 의 작동력 증가수단 (29) 에 의하면, 수평성분 이 가동축 (9) 을 이동시키는 방향으로 작용하는 제 2 인력 (FB) 을 보다 용이하고 확실하게 발생시킬 수 있다.Further, according to the operating force increasing means 29 of the
또한, 본 실시형태의 펌프 (1) 의 통형상 외철심 (16) 에 의하면, 이상적인 자기회로를 명확하게 형성할 수 있기 때문에, 가동축 (9) 의 작동효율을 용이하게 향상시킬 수 있다. 그 결과, 소비전력을 작게 할 수 있다.Moreover, according to the cylindrical
게다가, 본 실시형태의 펌프 (1) 에 의하면, 가동축 (9) 의 이동범위를 자석 홀더 (24) 에 배치된 댐퍼 (27) 에 의해 확실하고 용이하게 제어할 수 있다. 그 결과, 영구 자석 (26) 과 이 영구 자석 (26) 에 대향하는 전자석 (12) 의 코일 (7) 의 단면과의 간격을 좁게, 그리고 간격의 편차를 용이하고 확실하게 1/10 이하의 고정밀도로 할 수 있다. 그 결과, 전자석 (12) 의 코일 (7) 에 공급하는 전력을 적게 하더라도 다이어프램 (3) 의 안정적인 동작을 용이하게 얻을 수 있다.In addition, according to the
본 발명의 펌프 (1) 는 소비전력이 작고 소형이기 때문에, 휴대 가능한 전자기기의 배터리로서 사용되는 소형 연료전지의 연료공급펌프 (1) 로서 적합하다. 즉, 본 발명의 펌프 (1) 는 소비전력이 작고 소형이기 때문에, 연료전지 자체의 전력에 의해 왕복 구동 기구 (2) 를 효율적으로 구동할 수 있다.Since the
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라 여러 가지 변경이 가능하다.In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible as needed.
본 발명에 관한 펌프에 의하면, 진동판의 구동 효율을 향상시킬 수 있는 등 매우 우수한 효과를 나타낸다.According to the pump which concerns on this invention, it is possible to improve the drive efficiency of a diaphragm, and shows the outstanding effect.
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