JP2003206868A - 電磁往復駆動装置およびダイヤフラム式エアーポンプ - Google Patents

電磁往復駆動装置およびダイヤフラム式エアーポンプ

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JP2003206868A
JP2003206868A JP2002009350A JP2002009350A JP2003206868A JP 2003206868 A JP2003206868 A JP 2003206868A JP 2002009350 A JP2002009350 A JP 2002009350A JP 2002009350 A JP2002009350 A JP 2002009350A JP 2003206868 A JP2003206868 A JP 2003206868A
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JP
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mover
electromagnetic
magnetic flux
air pump
stator
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JP2002009350A
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Norio Matsumoto
規雄 松本
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Neomax Kiko Co Ltd
Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
Hitachi Metals Kiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁往復駆動装置を駆動源とするダイヤフラ
ム式エアーポンプにおいては、ダイヤフラム破損時の電
源遮断用にスイッチ機構を設けているが、(1)スイッ
チ機構が作動したときにレバー部の一部を損傷すること
があり、その部品を交換しなければ元に復元出来ないこ
と、(2)通常ストロークとオーバーストロークの位置
を明確に設定することは困難であるため、かなり余裕を
みた位置設定とならざるを得ず作動が不確実である等の
問題点がある。 【解決手段】 電磁コイル5,5’を有する固定子を備
え、永久磁石3を備えた軸1を有する可動子4を前記電
磁コイルが形成する磁界との相互作用により軸方向往復
動自在に設けて成る電磁往復駆動装置であって、通常の
ストローク時とオーバーストローク時とで、検知される
可動子の磁束量が異なる位置に磁束検出手段20を設置
した電磁往復駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を可動子
とする電磁往復駆動装置を駆動源とするダイヤフラム式
エアーポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、永久磁石を可動子とする電磁往復
駆動装置を駆動源とするダイヤフラム式エアーポンプに
おいては、可動子を軸を介してダイヤフラムに固定し、
ダイヤフラムの張力により該可動子を弾性支持し、固定
子とは非接触に往復駆動させている。長期間運転中に
は、ダイヤフラムが劣化し、やがては破損につながる。
このとき、前述したように、可動子は、ダイヤフラムの
みにより支持されているため、ダイヤフラムが破損する
と、その支持を失い固定子に磁気吸着され、その状態で
往復駆動される。この状態になると、可動子と固定子
は、金属と金属あるいは金属と樹脂とのこすりあいとな
り、短時間で可動子あるいは固定子の破壊につながる。
通常、この種のエアーポンプはダイヤフラムを交換する
ことにより再生可能なことが常識であり、電磁往復駆動
装置の破損はあってはならないことである。従って、こ
の状態に至らないようダイヤフラムが破損したときに
は、ただちに電磁往復駆動装置への通電を遮断する機構
を設けている。その代表的機構は、ダイヤフラムが破損
すると可動子がオーバーストロークすることを利用し
て、電磁往復駆動装置への通電経路の一部にスイッチ機
構を設け、そのスイッチをOFFするレバー部を、上述
した可動子のオーバーストローク位置に設置して機械的
に通電を遮断する機構である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この機械的ス
イッチ機構には次のような問題点がある。 (1)スイッチ機構が作動したときにレバー部の一部を
損傷することがあり、その部品を交換しなければ元に復
元出来ないことがある。 (2)通常ストロークとオーバーストロークの位置を明
確に設定することは困難であるため、かなり余裕をみた
位置設定とならざるを得ず作動が不確実である。 (3)通常、電源電圧は100Vであり、この電圧を直
接にスイッチOFFするので、スイッチ機構は安全性等
を考慮するとかなり複雑で堅牢なものにならざるを得ず
コスト高になる。
【0004】本発明の目的は、ダイヤフラム破損時に簡
易な構成で安全かつ確実に電源をOFFすることのでき
る電源OFF手段を備えた電磁往復駆動装置およびダイ
ヤフラム式エアーポンプを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、通常のスト
ローク時とオーバーストローク時とで、検知される可動
子の磁束量が異なる位置に磁束検出手段を設置して可動
子から発生する磁束を電気量として検知することで、検
知回路を通して電源回路を遮断することができることを
見出して本発明に至った。
【0006】すなわち本願の第1の発明は、電磁コイル
を有する固定子を備え、永久磁石を備えた軸を有する可
動子を前記電磁コイルが形成する磁界との相互作用によ
り軸方向往復動自在に設けて成る電磁往復駆動装置であ
って、通常のストローク時とオーバーストローク時と
で、検知される可動子の磁束量が異なる位置に磁束検出
手段を設置した電磁往復駆動装置である。
【0007】本願の第2の発明は、電磁コイルを有する
固定子を備え、永久磁石を備えた軸を有する可動子を前
記電磁コイルが形成する磁界との相互作用により軸方向
往復動自在に設けて成る電磁往復駆動装置であって、通
常のストローク時とオーバーストローク時とで、検知さ
れる可動子の磁束量が異なる位置に磁束検出手段を設置
した電磁往復駆動装置をダイヤフラムの駆動源とするダ
イヤフラム式エアーポンプである。
【0008】本願の第3の発明は、軸を含む平面におけ
る縦断面形状を略E形に形成したヨーク内に、対をなす
電磁コイルを同極どうしが対向して発生するように配置
し、かつ軸方向に着磁した永久磁石とそれに隣接する可
動子磁極片とを有する可動子を軸方向往復動自在に設け
て形成した電磁往復駆動装置を駆動源とするダイヤフラ
ム式エアーポンプにおいて、前記可動子の軸方向端面に
対向する固定子端面に、前記可動子から発生する磁束と
鎖交するように検出コイルを設けたことを特徴とするダ
イヤフラム式エアーポンプである。
【0009】本発明の電磁往復駆動装置およびダイヤフ
ラム式エアーポンプにおいては、可動子は軸方向に着磁
されており、磁束検出手段には軸方向に磁束が通過す
る。また固定子の電磁コイルから発生する磁束も同様に
軸方向に通過する。したがって、軸を中心とする円筒状
コイルを磁束検出手段として採用すれば、円筒状コイル
これらの磁束に鎖交し、これらの磁束の変化量に応じた
電圧を発生する。検出コイルは、最低片側1個だけでも
磁束の変化量は検出可能であるが、検出電圧波形から、
可動子からの磁束量変化分を検出することは困難であ
る。従って、好適にはストロークの両側に、同じ検出コ
イルを設置するのがよい。両側に同じ検出コイルを設置
した場合、ダイヤフラムが正常に作動している場合には
両側の検出コイルには、位相は異なるが全く同じ電圧波
形が発生する。ダイヤフラムが破損等の異常時には、可
動子が中央位置よりシフトしてどちらか片側に近づいた
状態で作動するため、両側の検出コイルに鎖交する磁束
量が異なってくる。これによる両側の検出コイルの電圧
波形の差を異常としてとらえる検知回路をとおして電源
のリレーまたはブレーカー等を遮断することができる。
【0010】第3の発明では、前記検出コイルを、前記
固定子両端面に設け、かつ該2個の検出コイルを、前記
した固定子E形ヨーク内の対をなす電磁コイルから発生
する磁束の鎖交分が相殺されるように結線することで、
該可動子から発生する磁束のみを検出することができ
る。本願の電磁往復駆動装置は中央に対して対称な構造
であり、検出コイルを固定子両端の同じ位置に設けれ
ば、各々の検出コイルに鎖交する、各々の電磁コイルよ
り発生する磁束量は同じである。従って、鎖交する向き
が2個の検出コイルにおいて逆になるように結線すれ
ば、正常作動時に発生する電圧は、ほとんど零となる。
このことにより、検出コイルに発生する電圧波形は、ほ
とんど可動子の中央位置からのシフト量に応じた磁束変
化分によるもののみとなり、正常時と異常時の差がより
はっきりしたものとなる。
【0011】上記発明の電磁往復駆動装置およびダイヤ
フラム式エアーポンプでは、前記電磁往復駆動装置の略
E形に形成したヨークの軸方向両端部分を、該可動子の
軸方向端面と対向するよう延出させ、その延出部に、前
記検出コイルを配設することができる。ヨークを可動子
端面と対向する部位まで延出させることにより、可動子
より発生する磁束を、より効果的に検出コイルに導くこ
とが出来、検出コイルに発生する電圧を増加させるとい
う効果がある。ヨークは固定子のものを延出させずに別
にヨークを設けても同様の効果を得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を使って本発明の実施
の形態を説明する。図1は本願の第1の発明のダイヤフ
ラム式エアーポンプの一実施例を示す軸を含む縦断面図
である。縦断面形状を略E形に形成した固定子ヨーク6
内に、対をなす電磁コイル5,5´を同極が対向して発
生するように配置し、電磁往復駆動装置の固定子を形成
する。軸方向に着磁した永久磁石3とそれに隣接する可
動子磁極片2を軸1に固着して可動子4を形成する。軸
1の両端にダイヤフラム8をセンタープレート9を介し
て固着し、固定子ヨーク6,ダイヤフラムケース13を
介して、可動子4が固定子内径部の同心中央に位置する
よう、ダイヤフラム8の外周部を固定する。吸気弁1
0、吐出弁11を有する弁ケース12をダイヤフラム外
周に押さえつけて固定する。可動子4はダイヤフラムに
より、弾性支持され、固定子とは非接触に軸方向に往復
駆動する。検出コイル20はコイルボビン21内に納め
て固定子に固定する。コイルボビンは軸、および固定子
ヨークに対して同心に形成し、かつコイルの巻き回され
る部分も同心に形成する。このコイルボビンをオーバー
ストローク位置で固定子の両側に配置すれば、対をなす
電磁コイルおよび可動子に対して中心対称の配置とな
る。
【0013】図2は、本願の第2の発明の一実施例を示
す縦断面図である。図2において、部位30が略E形ヨ
ークの軸方向両端部分を可動子の軸方向端面と対向する
ように延出した部分である。検出コイル20はコイルボ
ビン21に巻き回されて可動子4と対向するよう部位3
0に固定される。
【0014】図3は、図2に示した実施例において、検
出コイルとして各々50ターンのコイルを巻き回し、か
つ対をなす電磁コイルよりの鎖交磁束により発生する電
圧を相殺するように直列に結線したときの、正常時およ
び異常時の出力電圧波形である。(a)正常時と(b)
ダイヤフラム破損によるオーバーストローク時の波形に
は充分な差異が認められる。
【0015】尚、本発明の説明では異常時の検出手段と
しての説明を行ってきたが、本発明の検出コイルに出力
される電圧は、可動子のストローク量に比例する。この
ことは、この電圧信号を使用して、可動子のストローク
量の制御、あるいはエアーポンプのエアーの吐出量の制
御も可能であることを意味する。また、本発明は上記実
施の形態に限定されることなく請求項の記載の範囲内に
おいて、各種の変更が可能なことはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
ダイヤフラム式エアーポンプは、ダイヤフラム破損時
に、機械的スイッチ機構を用いず、検出コイルを用いる
ことにより、電気的に安全、確実に電源をOFFする事
の出来る効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のダイヤフラム式エアーポンプの一実施
例を示す縦断面図である。
【図2】本発明のダイヤフラム式エアーポンプの他の実
施例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の検出コイルの出力電圧波形の一例を示
す。
【符号の説明】
1 軸 2 可動子磁極片 3 永久磁石 4 可動子 5,5′電磁コイル、 6 固定子ヨーク 8 ダイヤフラム 9 センタープレート 10 吸気弁 11 吐出弁 12 弁ケース 13 ダイヤフラムケース 20 磁束検出手段(検出コイル) 21 コイルボビン 30 ヨーク延出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H076 AA14 AA39 BB28 CC04 CC35 3H077 AA12 CC02 CC09 CC17 DD05 EE31 FF06 FF32 5H633 BB08 BB10 GG02 GG04 GG09 GG13 GG22 HH03 HH04 HH16 JA10 JB06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁コイルを有する固定子を備え、永久
    磁石を備えた軸を有する可動子を前記電磁コイルが形成
    する磁界との相互作用により軸方向往復動自在に設けて
    成る電磁往復駆動装置であって、通常のストローク時と
    オーバーストローク時とで、検知される可動子の磁束量
    が異なる位置に磁束検出手段を設置したことを特徴とす
    る電磁往復駆動装置。
  2. 【請求項2】 電磁コイルを有する固定子を備え、永久
    磁石を備えた軸を有する可動子を前記電磁コイルが形成
    する磁界との相互作用により軸方向往復動自在に設けて
    成る電磁往復駆動装置であって、通常のストローク時と
    オーバーストローク時とで、検知される可動子の磁束量
    が異なる位置に磁束検出手段を設置した電磁往復駆動装
    置をダイヤフラムの駆動源とすることを特徴とするダイ
    ヤフラム式エアーポンプ。
  3. 【請求項3】 軸を含む平面における縦断面形状を略E
    形に形成したヨーク内に、2個の電磁コイルを同極が対
    向して発生するように配置し、かつ軸方向に着磁した永
    久磁石とそれに隣接する可動子磁極片とを有する可動子
    を軸方向往復動自在に設けて形成した電磁往復駆動装置
    を駆動源とするダイヤフラム式エアーポンプにおいて、
    該可動子の軸方向端面に対向する固定子端面に、該可動
    子から発生する磁束と鎖交するように検出コイルを設け
    たことを特徴とするダイヤフラム式エアーポンプ。
  4. 【請求項4】 前記検出コイルを、前記固定子両端面に
    設け、かつ該2個の検出コイルを、前記した固定子E形
    ヨーク内の2個の電磁コイルから発生する磁束の鎖交分
    が相殺されるように結線し、該可動子から発生する磁束
    のみを検出するようにしたことを特徴とする請求項3記
    載のダイヤフラム式エアーポンプ。
  5. 【請求項5】 前記電磁往復駆動装置の略E形に形成し
    たヨークの軸方向両端部分を、該可動子の軸方向端面と
    対向するよう延出させ、その延出部に、前記検出コイル
    を配設したことを特徴とする請求項3又は4記載のダイ
    ヤフラム式エアーポンプ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005090786A1 (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha 電磁式ポンプ
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