WO2005026545A1

WO2005026545A1 - 電磁式ポンプの駆動方法

Info

Publication number: WO2005026545A1
Application number: PCT/JP2004/012931
Authority: WO
Inventors: Fumihiro Yaguchi; Masaharu Tashima
Original assignee: Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US20070025861A1; CN100567731C; JP2005083309A; CN1867773A

Abstract

　ポンプ室内の急激な圧力変動に伴う騒音や振動を低減した電磁式ポンプの駆動方法を提供する。　電磁コイルの駆動用に正側と負側とで交互に印加されるパルス電圧の極性が反転する際の電圧変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電圧が印加される。

Description

明細書

電磁式ポンプの駆動方法

技術分野

[0001] 本発明は電磁式ポンプの駆動方法に関し、より詳細には気体、液体等の流体の輸送に使用する電磁式ポンプの駆動方法に関する。

背景技術

[0002] 本件出願人は先に固定子側のシリンダ内に磁性材よりなる可動子を往復動自在に収容し、シリンダの周囲に嵌め込まれた単相の電磁コイルに通電することにより、可動子の移動方向両側面とシリンダの両端面との間に形成されるポンプ室のうち、一方のポンプ室において、外部力第 1のバルブを通して流体を吸入し第 2のバルブを通して外部へ流体を送り出し、他方のポンプ室も同様のポンプ作用をなす小型化薄型化された電磁式ポンプを提案した。電磁コイルへ通電することにより、当該電磁コイルが磁界力電磁力を受ける力の反作用として可動子がシリンダの軸線方向へ移動する (特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特願 2002-286188 上記電磁式ポンプの駆動方法としては、電磁コィルの両端に図 14に示すような方形波電圧を印加して電磁コイルを流れる電流の通電方向を切り換えて可動子を駆動する方法がある。図 14において、ポンプ室に設けられた第 1の吸込弁及び第 1の吐出弁と、第 2の吸込弁及び第 2の吐出弁の開閉動作と駆動電圧との関係を示す。例えば電磁コイルに正側の方形波駆動電圧が印加されると、ポンプ室の第 1の吸込弁が開放し、次いで第 1の吐出弁が閉じて流体をボンプ室に流入させる。また、第 2の吐出弁が開放し、次いで第 2の吸込弁が閉じて流体をポンプ室力流出させる。一方、電磁コイルに負側の方形波駆動電圧が印加されると、ポンプ室の第 1の吐出弁が開放し、次いで第 1の吸込弁が閉じて流体をポンプ室より流出させる。また、第 2の吸込弁が開放し、次いで第 2の吐出弁が閉じて流体をポンプ室へ流入させる。

発明の開示

[0003] 上記電磁式ポンプの駆動方法においては、電磁コイルにも略方形波状の電流が流れ、可動子に発生する推力も略方形波状になる。したがって、駆動電圧の極性が正負で反転する際に、ポンプ室内に急激な圧力変動が生じて、ポンプ室の内面に作用する力の急激な変動によりシリンダ壁面が振動し、固定子側の電磁コイルに作用する電磁力の急激な変動により固定子の振動が発生する。また、第 1の吸込弁及び第 2 の吐出弁或いは第 1の吐出弁及び第 2の吸込弁が開放する際にポンプ室を形成するフレーム部の係止面に勢い良く突き当たって係止する際に騒音や振動が発生する更に、可動子の移動に伴うポンプ室内の圧力変化により、第 1の吸込'吐出弁及び第 2の吸込 ·吐出弁の開閉が行われるが、何れの弁においても閉じた状態力開く場合より開いた状態力閉じる際に、流体が直前の流れ方向とは一時的に逆方向に流れるため若干タイミングが遅れて弁が閉まる。このとき、逆方向に流れている流体が弁に衝突して狭い流路内で瞬時に高い流体圧部分が生ずるという水撃現象が起こる。この水撃現象による騒音や振動が発生する。例えば図 14に示す方形波駆動電圧を印加する駆動方法では 33dBの騒音値が検出された。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、電磁式ポンプの駆動に際し、ポンプ室内の急激な圧力変動に伴う騒音や振動を低減した電磁式ポンプの駆動方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。

シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプの駆動方法にお、て、電磁コイルの駆動用に正側と負側とで交互に印加されるパルス電圧の極性が反転する際の電圧変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電圧が印加されることを特徴とする。

また、他の方法としては、電磁コイルに通電する電流を検出して電流の極性が反転する際の電流変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電流が流れることを特徴とする。

また、他の方法としては、電磁コイルの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、電圧又は電流の値が零となる期間を有するパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする。

更に他の方法としては、電磁コイルの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以下のオフセット電圧が印加され又はオフセット電流が流れるように、ノルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする。

発明の効果

上述した電磁式ポンプの駆動方法を用いれば、電磁コイルの駆動用に正側と負側とで交互に印加されるパルス電圧の極性が反転する際の電圧変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電圧が印加されるか、或いは電磁コイルに通電する電流を検出して電流の極性が反転する際の電流変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電流が流れるように通電制御が行われるので、電磁コイルの励磁方向が急激に反転しない。したがって、可動子の移動速度を鈍らせてポンプ室の急激な圧力変動を小さくでき、ポンプ室の内面に作用する力の急激な変動によるシリンダ壁面の振動を低減できる。また、固定子側の電磁コイルに作用する電磁力の急激な変動による固定子の振動も低減できる。更に、流体の吸込弁又は吐出弁が閉じる際の逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。

また、電磁コイルの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、電圧又は電流の値が零となる期間を有するパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れるようにすると、ポンプ室の流体の吸込弁又は吐出弁が閉じる速度を遅くして逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。

更には、電磁コイルの駆動電圧又は通電電流の極性が反転する際に、予め最大電圧値又は最大電流値の 30%以下のオフセット電圧を印加するか又はオフセット電流が流れる期間を有するパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れること〖こよっても、極性が反転した最大電圧が印加若しくは最大電流が流れる前にポンプ室の流体の吸込弁又は吐出弁が閉じる速度を遅くして逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。無励磁状態で可動子に作用する推力の偏りを、オフセット電圧又はオフセット電流を調整して可動子に作用する推力の方向に対し逆方向へ弱い励磁を行うことで緩和することができる。

また、電圧又は電流の値が零となる期間の前に又はオフセット電圧を印加するか又はオフセット電流が流れる期間の前に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以上の微小パルス電圧が印加され又は微小パルス電流が流れるようにすることで、直前の電磁コイルの励磁状態を弱めるための励磁時間を短縮できるので、ポンプ効率の低下を軽減できる。

図面の簡単な説明

[0005] [図 1]第 1実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧波形図である。

[図 2]第 1実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧波形図である。

[図 3]第 1実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧波形図である。

[図 4]第 1実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧波形図である。

[図 5]第 2実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図である。

[図 6]第 2実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図である。

[図 7]第 3実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図である。

[図 8]第 3実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図である。

[図 9]第 3実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図並びに吸込弁及び吐出弁の開閉状態を示すタイミングチャートである。

[図 10]第 4実施例に係る電磁式ポンプの駆動電圧又は通電電流の波形図である。

[図 11]図 11 A及び図 11Bは、吐出弁の全開状態を示す説明図である。

[図 12]図 12A及び図 12Bは、吐出弁の全閉状態を示す説明図である。

[図 13]電磁式ポンプの全体構成を示す断面図である。

[図 14]従来の電磁式ポンプの駆動電圧の波形図並びに吸込弁及び吐出弁の開閉状態を示すタイミングチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0006] 以下、本発明に係る電磁式ポンプの駆動方法の最良の実施形態につ!、て、電磁式ポンプの構成と共に添付図面を参照しながら説明する。本実施形態の電磁式ボンプはシリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプに広く適用可能である。

図 13において、電磁式ポンプの代表的な構成について説明する。可動子 10は密閉されたシリンダ内に収容されてシリンダの軸線方向に往復動可能に設けられている。可動子 10は円板状に形成したマグネット 12とマグネット 12を厚さ方向に挟持する一対のインナーヨーク 14a、 14bとからなる。マグネット 12は一方の面を N極、他方の面を S極として、厚さ方向（図 13の上下方向）に磁ィ匕されている永久磁石である。インナーヨーク 14a、 14bは磁性材によって形成され、各々のインナーヨーク 14a、 14bは、マグネット 12よりも若干大径に形成された平板部 15aと、平板部 15aの周縁部に短筒状に起立したフランジ部 15bとを備える。フランジ部 15bの外周面はマグネット 12 から発生した磁束の可動子 10側の磁束作用面となる。

封止材 16はマグネット 12の外周側面を被覆するプラスチック等の非磁性材である。封止材 16はマグネット 12が鲭びたりしないようマグネット 12が外部に露出しないように被覆する作用と、マグネット 12とインナーヨーク 14a、 14bとを一体に形成する作用を有する。封止材 16はインナーヨーク 14a、 14bに挟まれたマグネット 12の外周側面を充填するように設けられている力封止材 16の外周径はインナーヨーク 14a、 14b の外周径よりも若干小径に形成されて、る。

次に、図 13において電磁式ポンプの固定子側の構成について説明する。一対の非磁性材カもなる上フレーム体 20aと下フレーム体 20bとを組み合わせて円筒状のシリンダが形成され、このシリンダ内で上述した可動子 10が往復動可能に収容されている。本実施形態においては、下フレーム体 20bのフレーム本体 22bに円筒状に形成したシリンダ部 24がー体に形成されて、る。このシリンダ部 24の端部を上フレーム体 20aのフレーム本体 22aに設けた嵌合溝 28に嵌合させることにより、一対のフレーム体 20a、 20bにより軸方向両端面が閉止されたシリンダが形成される。嵌合溝 28 のシリンダ部 24の端面が当接する部位にはシール材 29が設けられており、シリンダ部 24の端面をシール材 29に突き当てることにより、シリンダ内が外部からシールされる。なお、上フレーム体 20aからシリンダ部 24を延出させて下フレーム体 20bに嵌合させることもできる。また、シリンダ部 24を上フレーム体 20aと下フレーム体 20bとで別体に形成してもよい。

このように、シリンダの両端面は上フレーム体 20aと下フレーム体 20bによって閉止され、可動子 10の移動方向両側面と上下フレーム体 20a、 20bの内壁面との間に各々ポンプ室 30a、 30b力 S形成される。ポンプ室 30a、 30bは可動子 10の両端面と上フレーム 20aのフレーム本体 22a、下フレーム 20bのフレーム本体 22bとの間に形成される空隙部分に相当する。なお、可動子 10はシリンダ部 24の内面に接触した状態で、シリンダ部 24と気密あるいは液密にシールした状態で摺動する。可動子 10の摺動性を良好にするため、インナーヨーク 14a、 14bの外周面にフッ素榭脂コ一ティングゃ DLC (ダイヤモンド'ライク'カーボン)コーティング等の潤滑性と防鲭カを兼ね備えたコーティングを施す。また、可動子 10が周方向に回ることを防止する回り止めを設けることちでさる。

フレーム本体 22a、 22bの端面（内壁面）にはダンパー 32が取り付けられている。ダンパー 32は、インナーヨーク 14a、 14bがフレーム本体 22a、 22bの端面に当接した際の衝撃を吸収するために設けられている。なお、ダンパー 32はフレーム本体 22a、 22bの端面〖こ設ける力わり〖こ、インナーヨーク 14a、 14bの端面であって、フレーム本体 22a、 22bに当接する面に設けてもよい。

上フレーム 20aのフレーム本体 22a内には、第 1の吸入用バルブ 34a及び第 1の吐出用バルブ 36aがポンプ室 30aに連通して設けられて!/、る。下フレーム 20bのフレーム本体 22b内には、第 2の吸入用バルブ 34b及び第 2の吐出用バルブ 36bがポンプ室 30bに連通して設けられて!/、る。

上フレーム 20aと下フレーム 20bには、吸入用バルブ 34a、 34bに連通する吸入用流路 38a、 38bが設けられている。また、上フレーム 20aと下フレーム 20bには、第 1、第 2の吐出用バルブ 36a、 36bに連通する吐出用流路 40a、 40b力設けられている。上フレーム 20aの吸入用流路 38aと下フレーム 20bの吸入用流路 38bとは連通管 42 により連通しており、上フレーム 20aの吐出用流路 40aと下フレーム 20bの吐出用流路 40bとは連通管 44により連通している。これによつて、上フレーム 20aと下フレーム 20bの吸入用流路と吐出用流路が各々、一の吸入口 38と一の吐出口 40に連通する図 13において、シリンダの周囲には空芯の電磁コイル 50a、 50bが嵌め込まれている。電磁コイル 50a、 50bはシリンダの軸線方向に若干離間させ、シリンダの軸線方向の中心位置に対して均等位置となるように配置されている。電磁コイル 50a、 50b はインナーヨーク 14a、 14bのフランジ部 15bの可動範囲よりも軸線長を長く設定されている。なお、電磁コイル 50aと電磁コイル 50bとは巻き線方向が逆向きであり、同一電源による通電によって、互いに逆向きの電流が流れるように設定されている。電磁コイル 50a、 50bの巻き線方向を逆向きにしているのは、マグネット 12の磁束と鎖交する電磁コイル 50a、 50bに流れる電流に作用する力が重畳して、反力として可動子 10に作用し、この力が推力になるためである。

アウターヨーク 52は、電磁コイル 50a、 50bの外周囲を囲んで筒状に設けられている。アウターヨーク 52は、磁性材が用いられ、電磁コイル 50a、 50bに鎖交する磁束数を増やして電磁力を効果的に可動子 10に作用させるために設けられる。また、可動子 10を構成するインナーヨーク 14a、 14bの周辺部にフランジ部 15bを軸線方向に起立して設けられているので、マグネット 12から発生した磁束をインナーヨーク 14a 、 14bからアウターヨーク 52に至る磁気回路の磁気抵抗を下げることができる。これにより、可動子 10から作用する総磁束量を増加させる (磁路を確保する）と共に、マグネット 12が発生した磁束が電磁コイル 50a、 50bに流れる電流と軸線方向に対して直角に鎖交させることで、可動子 10に軸線方向の推力を効果的に発生させることができる。また、本構成による可動子 10は発生推力に比して質量が軽くなるため、高速応答が可能となり、出力流量も増加できる。

電磁コイル 50a、 50bおよびアウターヨーク 52は、上フレーム 20aと下フレーム 20b とを組み合わせる際に、上フレーム 20aと下フレーム 20bに設けた嵌合溝 28にァウタ一ヨーク 52を嵌合させることによってシリンダ部 24と同芯に組み付けることができる。可動子 10は、電磁コイル 50a、 50bに交番電流を通電することにより、電磁コイル 5 Oa、 50bによって発生する電磁力の作用により往復駆動（上下動）される。電磁コィル 50a、 50b〖こよる電磁力は、電磁コイル 50a、 50bへの通電方向によって可動子 10 を一方向と他方向へ押動するから、図示しない制御部により、電磁コイル 50a、 50b への通電時間、通電方向を制御することによって可動子 10を適宜ストロークで往復駆動させることができる。ダンパー 32は可動子 10がフレーム本体 22a、 22bの内面に当接した際の衝撃を吸収するものである。

本実施形態の電磁式ポンプのポンプ作用は、電磁コイル 50a、 50bによって可動子 10を往復動させることにより、ポンプ室 30a、 30bに交互に流体が吸入され、吐出される作用によってなされる。すなわち、図 13の状態で、可動子 10が下方に移動すると、一方のポンプ室 30aには流体が導入され、同時に他方のポンプ室 30bからは流体が吐出される。また、逆に可動子 10が上方に移動すると、一方のポンプ室 30aからは流体が吐出され、他方のポンプ室 30bに流体が導入される。こうして、可動子 10がどちらの側へ移動する際にも流体の吸排がなされ、流体の脈動を抑え、効率的に流体を輸送することが可能となる。

本実施形態の電磁式ポンプは気体あるいは液体の輸送に使用することができ、流体の種類が限定されるものではない。液体ポンプとして使用する際に、可動子 10が一つでは輸送圧力が不足するような場合には、マグネット 12とインナーヨーク 14a、 1 4bからなる同形の単位可動子を複数個連結した多段型の可動子 10を使用すればよい。単位可動子を多段に連結することによって、大きな推力を備えた可動子とすることができ、所要の輸送圧力を備えた電磁式ポンプとすることができる。

ここで、図 11A、 B及び図 12A、 Bを参照して、第 1、第 2の吐出用バルブ 36a、 36b を構成する吐出弁 55の一例について説明する。図 11は吐出弁 55の全開状態を示し、図 12は吐出弁 55の全閉状態を示す。吐出弁 55は、ポンプ室 30a、 30bと第 1、第 2の吐出用流路 40a、 40bとの間の流路を開閉する。吐出弁 55は、第 1、第 2の吐出用流路 40a、 40b側に配置された弁体 56とポンプ室 30a、 30b側に配置されたストッパー 57とが弁軸 58により一体に連結されている。上述した可動子 10の移動によるポンプ室 30a、 30bの圧力変化により吐出弁 55は弁軸方向に移動するようになっている。弁体 56には上下フレーム部 20a、 20bの一部に形成された弁座部 59に着座して閉止可能な着座面 (テーパー面） 60が形成されている。ストッパー 57は十字状に形成されており、上下フレーム部 20a、 20bの一部に形成された係止部 61に係止するようになっている。ストッパー 57が係止部 61に係止した状態では、図 11Bに示す弁孔 62を通して流体がポンプ室 30a、 30bより図 11Aの矢印 Pで示すように第 1、第 2の吐出用流路 40a 、 40b側へ流出可能になっている。弁体 56が開放する際に、ストッパー 57が勢い良く係止部 61に突き当たることで騒音が発生し易い。また、図 12Aにおいて、弁体 56 が着座部 59に当接した状態では、ポンプ室 30a、 30bと第 1、第 2の吐出用流路 40a 、 40bとの流路が遮断されるようになっている。このとき、流体の流路には、弁体 56の移動により図 12Aの破線矢印 Qに示す逆向きの流体の流れが生じて、その後弁が閉じる際に、破線矢印 Q方向へ流れる流体が弁に衝突して、狭い流路内で瞬時に高い流体圧部分が生ずると!ヽぅ水撃現象が生じ易！ヽ。

実施例 1

次に、上述した弁の開閉に伴う不具合を改善するため、電磁式ポンプの駆動方法の好適な実施例について図 1乃至図 4を参照して説明する。図 1乃至図 4は、各電磁コイル 50a、 50bの両端に印加される電圧波形を示すものである。尚、各電磁コイル 5 0a、 50bへの駆動電圧 (パルス電圧）は、図示しない駆動制御回路によって生成され、例えば直流電源電圧から直流パルス電圧を生成しても良ぐ或いは交流電源電圧を整流してから直流パルス電圧を生成しても良ヽ。

図 1は、各電磁コイル 50a、 50bの駆動用に正側と負側とで交互に印加されるパルス電圧の極性が反転する際の電圧変化が少なくとも正側と負側との間で線形的に連続する傾きを有するパルス電圧が印加されることを示す。図 2は、正側と負側との間で指数関数に倣って印加電圧の上限及び下限値へ滑らかに変化するパルス電圧が印加されることを示す。これにより各電磁コイル 50a、 50bの励磁方向が急激に反転しないため、可動子 10の移動速度を鈍らせてポンプ室 30a、 30bの急激な圧力変動を小さくでき、ポンプ室の内面に作用する力の急激な変動によるシリンダ壁面の振動を低減でき、固定子側の電磁コイル 50a、 50bに作用する電磁力の急激な変動による固定子の振動も低減できる。また、流体の吸込弁又は吐出弁が閉じる際の逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。例えば、図 2の駆動方法による騒音値は 28dBとなり、従来（33dB)に比べて低減できた。

図 3はパルス電圧のうち少なくとも正側と負側との間の励磁方向の切り換え部の傾きを部分的に小さくしたパルス電圧を印加することで、少なくとも弁が開閉する際のポンプ室 30a、 30bの圧力変動を緩和するようにしたものである。図 4は、図 3のパルス波形に加えて励磁方向の切り換え部の傾きが線形的に異なるパルス電圧を印加するようにして、ポンプ室 30a、 30bの急激な圧力変動を更に緩和するようにしたものである。これにより、ポンプ室の内面に作用する力の急激な変動によるシリンダ壁面の振動を低減でき、固定子側の電磁コイル 50a、 50bに作用する電磁力の急激な変動による固定子の振動も低減できる。

実施例 2

次に電磁式ポンプの駆動方法の他例について図 5及び図 6を参照して説明する。図 5及び図 6は、各電磁コイル 50a、 50bの両端に印加される電圧波形又は各電磁コィル 50a、 50bに流れる電流波形を示すものである。図 5は各電磁コイル 50a、 50bの駆動用に正弦波状のパルス電圧が印加されることを示す。正弦波状のパルス電圧を印加することで極性が反転する際の電圧変化が緩やかになり、可動子 10の移動速度を鈍らせてポンプ室 30a、 30bの急激な圧力変動を小さくできる。これにより、ボンプ室の内面に作用する力の急激な変動によるシリンダ壁面の振動を低減でき、固定子側の電磁コイル 50a、 50bに作用する電磁力の急激な変動による固定子の振動も低減できる。例えば図 5の駆動方法による騒音値は 26dBとなり、図 2の駆動方法より更に低減できた。

また、図 6は各電磁コイル 50a、 50bに印加される駆動電圧 V (t)の最大値を Vmax とすると、以下の式（1)で与えられる範囲で駆動電圧 V (t)が印加されることを示す。 0.8 · Vmax' sin ( co t) <V (t) < 1.5 'Vmax' sin ( co t)…式（1)

(t ;時間、 ω ;角速度）

図 6の波形図で、破線 Αは 0.8 'Vmax' sin ( co t)、破線 Βは 1.0 'Vmax' sin ( co t)、破線 Cは 1.5 'Vmax' sin ( co t)を各々示す。実線波形が駆動電圧波形である。即ち、正弦波である破線 Aと破線 Cとに囲まれた領域の中で連続して変化する波形となって!/ヽる。 Vmaxは正弦波電圧の最大値であるため、実際には ± 1.0 · Vmaxの範囲に制限される。このように。正弦波状のパルス電圧を印加することで極性が反転する際の電圧変化が緩やかになり、可動子 10の移動速度を鈍らせてポンプ室 30a、 30bの急激な圧力変動を小さくできる。また、正弦波の頭部が押し潰された電圧波形にすれば、最大電圧を抑えながらポンプ出力効率を向上させることができる。

尚、図 5及び図 6は電圧波形制御について説明した力各電磁コイル 50a、 50bに通電する電流を検出して電流波形の極性が反転する際の電流変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電流が流れるように通電制御が行われるようにしても良い。また、各電磁コイル 50a、 50bに正弦波状のパルス電流が流れるように通電制御されるようにしても良い。更には、図 6において、各電磁コイル 50a、 5 Obに流れる通電電流 I (t)の最大値を Imaxとすると以下の式（2)で与えられる範囲で通電電流 I (t)が通電制御されるようにしても良！ヽ。

0.8 ' Imax' sin ( co t) < I (t) < 1.5 ' Imax' sin ( co t)…式（2)

(t ;時間、 ω ;角速度）

実施例 3

次に、電磁式ポンプの駆動方法の他例について図 7乃至図 9を参照して説明する。図 7乃至図 9は、各電磁コイル 50a、 50bの両端に印加される電圧波形又は各電磁コィル 50a、 50bを流れる電流波形を示すものである。

図 7及び図 8は各電磁コイル 50a、 50bの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、電圧又は電流の値が零となる期間を有するパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを示す。図 8は、零電圧又は零電流となる前後の電圧電流変化に線形的に連続する傾きを設けたものである。これにより、弁が開閉する際の速度を遅くして逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。例えば図 7の駆動方法による騒音値は 23dBとなり、図 5の駆動方法より更に低減できた。

図 9は、電圧又は電流が零になる期間の前に、最大電圧値 Vmax又は最大電流値 I maxの 30%以上の微小パルス電圧が印加され又は微小パルス電流が流れるように、各電磁コイル 50a、 50bにパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを示す。図 9において、電圧又は電流の値が零になる期間の前に、直前の電圧又は電流とは逆向きの微小パルス電圧又は電流による励磁を行っているので、例えば第 1 の吐出弁と第 2の吸込弁が閉まり始め、弁が完全に閉まるときは無励磁にする。これにより、無励磁期間を短くすることができ、ポンプの効率低下を軽減できる。

実施例 4

次に、電磁式ポンプの駆動方法の他例について図 10を参照して説明する。図 10 は、各電磁コイル 50a、 50bの両端に印加される電圧波形又は各電磁コイル 50a、 5 Obを流れる電流波形を示すものである。

図 10は各電磁コイル 50a、 50bの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以下のオフセット電圧が印加され又はオフセット電流が流れるように、パルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを示す。このオフセット電圧若しくはオフセット電流により直前の電圧又は電流の向きと逆方向へ弱い励磁を行うことで、極性が反転した最大電圧 Vmaxが印加若しくは最大電流 Imaxが流れる前に、弁が開閉する速度を遅くして逆流を小さくして水撃現象を緩和でき、騒音や振動の発生を低減できる。また、無励磁の状態でも可動子 10のマグネット 12と固定子側のアウターヨーク 52間に吸引力が作用して可動子 10に推力が発生する。この可動子 10に作用する推力の影響を、オフセット電圧若しくはオフセット電流を調整して可動子 10に作用する推力の方向に対し逆方向へ弱い励磁を行うことで緩禾口することちできる。

図 10において、オフセット電圧が印加され又はオフセット電流が流れる期間の前に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以上の微小パルス電圧が印加され又は微小パルス電流が流れるようにしても良い（図 10の一点鎖線参照)。この場合には、可動子 10に作用する推力の影響を緩和する他に、可動子 10の移動終端を除く移動速度を低下させずに移動させることができる。

尚、図 1に示す電磁式ポンプは、可動子 10の一方側と他方側に設けられた吸入用流路 38a、 38bを連通し、可動子 10の一方側と他方側に設けられた吐出用流路 40a 、 40bを連通して、いわば、並列的に流路を連通させた例であるが、複数の電磁式ポンプを直列に流路を連通して使用することも可能である。この場合は、吐出用流路 4 0aを吸入用流路 38bに連通する力、吐出用流路 40bを吸入用流路 38aに連通させればよい。また、複数のポンプ室 30a、 30bに各々吸入用バルブ 34a、 34b及び吐出用バルブ 36a、 36bが設けられていた力ポンプ室と吸入用バルブ及び吐出用バルブが 1箇所に設けられた電磁式ポンプであっても良い。

Claims

請求の範囲

[1] シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプの駆動方法において、

前記電磁コイルの駆動用に正側と負側とで交互に印加されるパルス電圧の極性が反転する際の電圧変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電圧が印加されることを特徴とする電磁式ポンプの駆動方法。

[2] 前記電磁コイルの駆動用に正弦波状のパルス電圧が印加されることを特徴とする請求項 1記載の電磁式ポンプの駆動方法。

[3] 前記電磁コイルに印加される駆動電圧 V (t)の最大値を Vmaxとすると、以下の式（

1)で与えられる範囲で駆動電圧 V(t)が印加されることを特徴とする請求項 1記載の電磁式ポンプの駆動方法。

0.8· Vmax' sin ( co t) <V (t) < 1.5 'Vmax' sin ( co t)…式（1)

(t ;時間、 ω ;角速度）

[4] シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプの駆動方法において、

前記電磁コイルに通電する電流を検出して電流の極性が反転する際の電流変化が少なくとも正側と負側との間で連続する傾きを有するパルス電流が流れることを特徴とする電磁式ポンプの駆動方法。

[5] 前記電磁コイルに正弦波状のパルス電流が流れるように通電制御されることを特徴とする請求項 4記載の電磁式ポンプの駆動方法。

[6] 前記電磁コイルに流れる通電電流 I (t)の最大値を Imaxとすると以下の式（2)で与えられる範囲で通電電流 I (t)が通電制御されることを特徴とする請求項 4記載の電磁式ポンプの駆動方法。

0.8 'Imax' sin ( co t) <I (t) < 1.5 'Imax' sin ( co t)…式（2) (t ;時間、 ω ;角速度）

[7] シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプの駆動方法において、

前記電磁コイルの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、電圧又は電流の値が零となる期間を有するパルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする電磁式ポンプの駆動方法。

[8] 電圧若しくは電流の値が零となる期間の前に、最大電圧値又は最大電流値の 30 %以上の微小パルス電圧が印加され又は微小パルス電流が流れるように、ノルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする請求項 7記載の電磁式ポンプの駆動方法。

[9] シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプの駆動方法において、

前記電磁コイルの駆動電圧若しくは通電電流の極性が反転する際に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以下のオフセット電圧が印加され又はオフセット電流が流れるように、パルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする電磁式ポンプの駆動方法。

[10] オフセット電圧が印加され又はオフセット電流が流れる期間の前に、最大電圧値又は最大電流値の 30%以上の微小パルス電圧が印加され又は微小パルス電流が流れるように、パルス電圧が印加されるか又はパルス電流が流れることを特徴とする請求項 9記載の電磁式ポンプの駆動方法。