JP2006037772A - 電磁往復動式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出圧力を検出し得る比較的安価な電磁往復動式ポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプ機構１２に接続された往復運動可能の可動子２４を介してポンプ機構１２を作動させるべく可動子２４を往復運動させるために所定の周期を有する電流の供給を受ける電磁コイル１３ｂが設けられた電磁往復動式ポンプ１０。電磁往復動式ポンプ１０は、可動子２４に設けられ該可動子と一体的に往復運動する永久磁石１３ａによる磁界の磁束変化量に応じた電圧を検出する電圧検出手段２８を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮空気の加圧力を利用してマッサージを行う健康機器のための加圧空気供給源として用いるのに好適な電磁往復動式ポンプに関する。

エアーマッサージ機のような加圧空気供給源には、例えば、ダイヤフラムポンプのようなエアーポンプが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラムに可動子が連結されており、該可動子には永久磁石が固定されている。また、この永久磁石と共にダイヤフラムを作動させる電磁駆動手段を構成する電磁コイルとして電磁石装置が設けられており、ダイヤフラムに連結された前記可動子は、該可動子に固定された前記永久磁石と、電磁コイルが発生する交番磁界との磁気作用により往復運動する。この可動子の往復運動に伴ってダイヤフラムが変形することにより、ダイヤフラム室の容積が増減し、これによりダイヤフラム室に大気が吸入され、またダイヤフラム室から加圧空気が排気されることから、ポンプ機能が果たされる。

ところで、エアーマッサージ機のような加圧空気供給源では、この加圧空気供給源から加圧空気の供給を受ける空気袋の空気圧を適正に維持する必要がある。

しかしながら、従来の前記ポンプには、該ポンプから排出される圧縮空気の圧力レベルを検出する手段は設けられていない。そのため、エアーマッサージ機の空気袋への空気圧の供給開始から所定の時間が経過すると前記電磁往復動式ポンプの作動が停止するように、該電磁往復動式ポンプの作動が開ループ制御を受けていた。
特開２０００−２８３０４７号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、加圧空気供給源から加圧空気の供給を受ける空気袋には、マッサージを受ける人の体重が作用するので、加圧空気の供給開始からの経過時間が例え同一であっても、この体重に応じて、すなわち、使用状況に応じて空気袋の空気圧は大きく異なる。

このような使用状況下での変化に拘わらず適正な加圧空気を供給するには、閉ループ制御のために、例えば加圧空気源の吐出圧を検出する圧力センサをこの加圧空気源に組み込むことが考えられるが、このような圧力センサは高価であるため、加圧空気源として用いられるポンプの価格の高騰を招く。

そこで、本発明の目的は、吐出圧力を検出し得る比較的安価な電磁往復動式ポンプを提供することにある。

本発明は、ダイヤフラムポンプあるいはプランジャポンプのようなポンプ機構に接続された往復運動可能の可動子を介してポンプ機構を作動させるべく可動子を往復運動させるために交流あるいはパルス電流のような所定の周期を有する電流の供給を受ける電磁駆動手段を有する電磁往復動式ポンプでは、吐出圧の増大に伴い可動子のストロークが減少することに着目し、このストロークの増減を電磁的に検出するという構想に立脚する。

この構想に基づき、本発明は、往復移動する可動子と、該可動子の往復移動により空気を吐出するポンプ機構と、前記可動子を往復運動させる電磁駆動手段とを備える電磁往復動式ポンプであって、前記可動子の負荷に応じた逆起電力を出力する電圧検出手段を設けたことを特徴とする。

本発明に係る電磁往復動式ポンプでは、可動子は、電磁駆動手段の電磁作用力によって往復運動することから、可動子は、そのストロークの増減に拘わらず変化することのない所定の値の作動周期で往復運動する。そのため、ポンプ機構の吐出圧の増減に応じて可動子のストロークが増減すると、このストロークの増減に伴い前記電圧検出手段により検出される検出電圧が増減する。すなわち、吐出圧の増大により可動子のストロークが減少すると、前記電圧検出手段によって検出される電圧値が減少し、吐出圧の低下によって可動子のストロークが増大すると、前記電圧検出手段によって検出される電圧値は増大する。このように、前記電圧検出手段によって検出される電圧値は、吐出圧の増減に応じて増減することから、前記電圧検出手段の検出電圧値から、高価な圧力センサを用いることなく、吐出圧及びその変化を知ることができる。

本発明によれば、前記したように、前記電圧検出手段によって検出される電圧値から吐出圧及びその変化を知ることができることから、該電圧検出手段からの情報に基づいてポンプ駆動を制御することができ、これにより、高価な圧力センサを用いることなく、適正な圧力で媒体を供給することのできる電磁往復動式ポンプを提供することができる。

以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。

本発明に係る電磁往復動式ポンプ１０は、図１に示すように、全体に矩形箱形のハウジング１１と、該ハウジングに組み込まれた一対のダイヤフラムポンプ機構１２、１２と、ハウジング１１内に収容された両ダイヤフラムポンプ機構１２、１２を作動させるための電磁駆動手段１３とを備える。

ハウジング１１の互いに対向する一対の側壁１１ａ、１１ａには、各ダイヤフラムポンプ機構１２、１２のための円形開口１４（一方の円形開口１４のみが示されている。）が形成されており、各円形開口１４にダイヤフラムポンプ機構１２が組み付けられている。

各ダイヤフラムポンプ機構１２のうち、図１中の右方に位置するダイヤフラムポンプ機構１２の内部構造が断面で示されている。各ダイヤフラムポンプ機構１２は、側壁１１ａの円形開口１４を横切って配置され、該開口の縁部に気密的に取り付けられたダイヤフラム１５と、該ダイヤフラムを覆うようにハウジング１１に取り付けられ、ダイヤフラム１５と共同してダイヤフラム室１６を規定するポンプハウジング１７とを有する。

ポンプハウジング１７には、ダイヤフラム室１６の吸入口１８を経て大気をダイヤフラム室１６内に導くための吸入管１９が設けられ、またダイヤフラム室１６の吐出口２０を経てダイヤフラム室１６内の空気が案内される吐出管２１が設けられている。吸入口１８及び吐出口２０には、従来よく知られているように、ダイヤフラム室１６からの空気の吐出を阻止する逆止弁２２及びダイヤフラム室１６への空気の流入を阻止する逆止弁２３がそれぞれ設けられている。

従って、各ダイヤフラムポンプ機構１２のダイヤフラム１５が、図１の断面図で示すように、該ダイヤフラム１５の中央部をポンプハウジング１７の頂壁から離れる方向へ変位させるように変形すると、ダイヤフラム室１６の容積が増大する。この容積の増大により、吸入管１９から吸入口１８の逆止弁２２を経てダイヤフラム室１６に大気が吸入される。また、ダイヤフラム１５がポンプハウジング１７の頂壁へ向けて前記した方向に対し逆方向へ変形すると、ダイヤフラム室１６の容積が減少する。この容積の減少により、ダイヤフラム室１６内の空気は圧縮され、この圧縮空気が吐出口２０の逆止弁２３を経て吐出管２１から排出される。

各吐出管２１からの圧縮空気は、図示しないが例えばＹ字状の合流管を経て、例えばエアーマッサージ機の施療子である空気袋に供給される。

一方のダイヤフラムポンプ機構１２がそのダイヤフラム室１６の容積を増大させる吸入行程にあるとき、他方のダイヤフラムポンプ機構１２がそのダイヤフラム室１６の容積を減少させる吐出行程にあるように、各ダイヤフラム１５は、可動子２４を介して、それぞれの中央部で相互に連結されている。これにより、可動子２４をその軸線方向へ往復運動させることにより、両ダイヤフラムポンプ機構１２、１２が吸入行程及び吐出行程において相互に１８０度の位相のずれを以て動作するように連動させることができる。

この可動子２４の往復運動のために、可動子２４には一対の永久磁石１３ａ、１３ａが固定され、また該永久磁石と共に前記電磁駆動手段１３を構成する電磁コイルとして、一対の電磁石装置１３ｂ、１３ｂが可動子２４の両側に互いに間隔をおいて配置されている。各電磁石装置１３ｂ、１３ｂは、従来よく知られているように、一対の磁極面２５ａ、２５ａを有するヨーク２５と、該ヨークに巻かれたコイル２６とを備える。両電磁石装置１３ｂ、１３ｂは、それぞれの磁極面２５ａ、２５ａが可動子２４の往復運動を許すように相互に間隔をおいて対向して配置されている。また、両電磁石装置１３ｂの互いに対向するそれぞれの磁極面２５ａ、２５ａの極性が相互に異なるように、それぞれのコイル２６が直列に接続され、リード線２６ａを経て商用電源２７からの給電を受ける。

また、一対の永久磁石１３ａ、１３ａは、それらの磁極面を両側に位置するヨーク２５の各磁極面２５ａに対向させかつ一対の永久磁石１３ａ、１３ａの磁化方向が相互に逆方向となるように、可動子２４に固定されている。

従って、両電磁石装置１３ｂに商用電源２７からの交流電流が供給されると、この交流電流の周期に応じて、電磁石装置１３ｂの互いに対向する磁極面２５ａ、２５ａの極性が交番する。可動子２４に固定された一対の永久磁石１３ａ、１３ａと、電磁石装置１３ｂの磁極面２５ａ、２５ａとの間には、電磁石装置１３ｂの磁極面２５ａ、２５ａの極性に応じて、可動子２４の長手方向に沿って磁気吸引力及び磁気反発力が作用することから、両電磁石装置１３ｂへの商用電源２７からの交流電流の供給によって可動子２４がその長手方向へ往復運動し、この往復運動によって前記したとおり、両ダイヤフラムポンプ機構１２、１２が交互に連動し、各ダイヤフラムポンプ機構１２から加圧空気が前記空気袋に供給される。

この可動子２４の往復運動のストロークの変化を永久磁石１３ａによって形成される磁界の磁束変化として検出するための電磁ソレノイドコイル２８が、図示の例では一方の電磁石装置１３ｂ上に可動子２４の移動経路に沿って配置されている。一対の永久磁石１３ａ、１３ａが可動子２４と一体的に移動すると、この永久磁石１３ａの移動によって電磁ソレノイドコイル２８に電圧が励起される。この電磁ソレノイドコイル２８の電圧は、前記したように可動子２４が商用電源２７の周波数に応じた所定の周期で往復運動することから、可動子２４のストロークに応じて変化する。すなわち、ストロークが増大すると電磁ソレノイドコイル２８に励起される電圧は増大し、また可動子２４のストロークが減少すると電磁ソレノイドコイル２８に励起される電圧は減少する。

また、各ダイヤフラムポンプ機構１２、１２から前記空気袋に供給される加圧空気の圧力が増大すると、この圧力の増大に伴って前記したように可動子２４のストロークは減少する。このことから、電圧検出手段である電磁ソレノイドコイル２８に励起される電圧を電磁ソレノイドコイル２８からハウジング１１外に伸びるリード線２８ａを経て検出することにより、ダイヤフラムポンプ機構１２、１２からの加圧空気の吐出圧を知ることができる。

従って、高価な圧力センサを電磁往復動式ポンプ１０に組み込むことなく、この電磁往復動式ポンプ１０の吐出圧に応じて商用電源２７から電磁駆動手段１３の電磁石装置１３ｂへの供給電流を適正に制御することができる。

例えば、ダイヤフラム１５の欠損によってダイヤフラム室１６の加圧空気が漏れると、ダイヤフラム室１６内の圧力の低下によって可動子２４のストロークが増大するが、このような異常がソレノイドコイル２８の励起電圧の上昇によって検出することも可能となる。

ソレノイドコイル２８のコアとして電磁石装置１３ｂのヨーク２５の一部を利用することができる。

また、ソレノイドコイル２８を図１に示したように可動子２４の移動経路に沿って配置することに代えて、図２に示すように、一方の永久磁石１３ａを取り巻くように配置することができる。

電磁駆動手段１３の電磁石装置１３ｂの電源として、商用電源２７を用いた例を示したが、矩形パルス電流を用いることができる。

前記したところでは、電磁駆動手段１３の永久磁石１３ａを利用して該永久磁石の磁界変化を検出した例を示したが、電磁駆動手段１３の永久磁石１３ａを利用することなく、他の永久磁石を可動子２４に固定し、この永久磁石の磁界の磁束変化を電磁ソレノイドコイル２８で捉えることができる。

また、本発明をダイヤフラムポンプ機構に適用した例に沿って説明したが、これに代えて、本発明をプランジャポンプあるいはピストンポンプのような往復ポンプ機構に適用することができる。また、本発明に係る電磁往復動式ポンプは、エアーマッサージ機の他、種々の加圧空気源に用いることができる。

本発明に係る電磁往復動式ポンプの一実施例を示す縦断面図である。 本発明に係る電磁往復動式ポンプの他の実施例を示す図１と同様な図面である。

符号の説明

１０ 電磁往復動式ポンプ
１１ ハウジング
１２ ダイヤフラムポンプ機構
１３ 電磁駆動手段
１３ａ 永久磁石
１３ｂ （電磁コイル）電磁石装置
１５ ダイヤフラム
２４ 可動子
２８ （電圧検出手段）電磁ソレノイドコイル

Claims (2)

1. 往復移動する可動子と、該可動子の往復移動により空気を吐出するポンプ機構と、前記可動子を往復運動させる電磁駆動手段とを備える電磁往復動式ポンプであって、前記可動子の負荷に応じた逆起電力を出力する電圧検出手段を設けたことを特徴とする電磁往復動式ポンプ。
2. 前記電圧検出手段はコイルである請求項１に記載の電磁往復動式ポンプ。

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