JP3178542B2

JP3178542B2 - ポンプ

Info

Publication number: JP3178542B2
Application number: JP24830791A
Authority: JP
Inventors: 輝夫森; 重夫岡本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1991-09-02
Publication date: 2001-06-18
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH0560059A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁界が加えられると伸
びる特性の磁歪材（正磁歪材）を使用したポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来のポ
ンプには下記のような種々のタイプのものがあり、それ
ぞれ付記する問題点がある。（１）遠心型ポンプ：電動機により羽根等を回転させて
液体を移送するタイプのものであるが、高い吐出圧が得
にくく、また、負荷の変化で流量が変化するという問題
点がある。（２）チューブポンプ：ゴム等でなるチューブに移動ロ
ーラで押し付けることにより、チューブ内の液体を移送
するもので、チューブが傷みやすく、耐久性に問題があ
る。また、高粘性液体の移送に適してはいるものの、低
粘性液体の移送では移送量に誤差を生じやすい。（３）ダイヤフラムポンプ：ダイヤフラムをモータやシ
リンダで膨張、収縮させて、ダイヤフラムに接続した逆
止弁付き吸入部から液体を吸い込み、逆止弁付き吐出部
から吐出するものであり、吐出圧は高いが、負荷側の圧
に対し、流量を制御できない。また、これら（１）〜
（３）のポンプは、総じて構造が複雑で大型になるとい
う欠点がある。

【０００３】（４）磁歪材使用のポンプ：この磁歪材使
用のポンプは、筒形巻線の中心に超磁歪材と称される磁
歪材を設け、巻線に交流電流を流すことにより磁歪材を
伸縮させると共に、大きな流量を得るため、磁歪材の動
きを梃子により大きくし、梃子の原位置への復帰にはコ
イルばねを使用し、前記梃子の先端の動きでダイヤフラ
ムを膨張、収縮させて前記ダイヤフラムポンプの原理で
液体を移送するものである。

【０００４】この磁歪材使用のポンプは、モータ使用の
もののような慣性がほとんどなく、応答性が良く、力が
強く、流量精度が良好であり、高精度移送を必要とする
分野での使用が期待されるものの、前記従来構成によれ
ば、梃子等による磁歪材の動きを拡大する部分およびコ
イルにスペースを必要とし、小型化できないという問題
点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、磁歪材の特
徴を生かし、力が強く、高圧移送が可能で、流量精度が
良好であるポンプを、小型に構成することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、筒状またはリング状正磁歪材と、該磁歪材
に加える交番磁界を発生させる電流を流す巻線と、前記
磁歪材および巻線を収容したハウジングと、該ハウジン
グの片側にあって前記磁歪材の一端を受ける固定部材
と、該ハウジングの他側にあって、ハウジング内に磁歪
材伸縮方向に移動自在に設けられ、前記磁歪材の他端を
受ける可動部材と、該可動部材とハウジングとの間に設
けられた加圧室と、前記磁歪材を収縮させる方向に付勢
する弾性材と、前記磁歪材内を貫通し、一端を前記加圧
室に連通させ、他端をハウジングの外部に突出させて設
けた液体移送の役目を果たすパイプと、前記ハウジング
における前記パイプ突出側端部およびその反対側端部の
いずれか一方に設けられた吸込部と、他方に設けられた
吐出部と、前記吸込部および吐出部にそれぞれ設けられ
た逆止弁とからなることを特徴とする。

【請求項２】請求項１において、前記磁歪材に定磁界を
加えておく永久磁石を備えたことを特徴とする

【０００７】

【作用】本発明は、上記構成を有するので、巻線に交流
電流または脈流電流を通電すると、磁界強度が増大する
間は磁性材が伸び、これにより、可動部材が押され、そ
の結果、液体が入った加圧室が加圧され、吐出部の逆止
弁を通して加圧室内の液体が吐出される。反対に、電流
を減少させている間は弾性材により可動部材が前記と逆
方向に押されて加圧室が膨張することにより、吸入部か
らそこに設けられた逆止弁を通して液体が吸入され、こ
の繰り返しによって液体が前記パイプ内を移送される。

【０００８】

【実施例】図１（Ａ）は本発明によるポンプの一実施例
を示す縦断面図、同（Ｂ）はその動作特性図である。１
はハウジングであり、本例のハウジングは、有底筒状の
下部筒１ｄとこれにねじ部ａで螺合する上部筒１ｃとに
より構成されている。２は筒形ボビン３に巻かれた巻線
である。４は筒状またはリング状に構成する正磁歪材、
５は筒状またはリング状に構成する永久磁石であり、こ
れらはボビン３の中心穴内に軸線方向に積層されて積層
体を構成し、収容されている。

【０００９】前記ハンジング１の一端側にハウジングの
軸心方向に突出させて後述の加圧室１１に連通させて吸
入部１３を設け、他端側に吐出部１４を設ける。２３は
ハウジング１内のボビン３の下部にボビン固定用板ばね
９を介して設けた可動部材としてのシリンダ、２４はハ
ウジング１の底部に固定され、前記シリンダ２３を上下
動自在に嵌合したガイドパイプであり、これらの間に加
圧室１１が構成される。２５はシリンダ２３の下辺とガ
イドパイプ２４の底面との間に介在させたゴムでなるシ
ールリング、２６はシリンダ２３とガイドパイプ２４と
の間に介在させたコイルばねであり、前記シールリング
２５にこの弾性材の作用を受け持たせれば、このコイル
ばね２６は省略できる。ガイドパイプ２４の中心には、
下部筒１ｄの底部ｆを貫通する逆止弁１５が一体に設け
られる。

【００１０】前述のように、磁歪材４と永久磁石５とは
中央に穴を有する筒状あるいはリング状に形成すると共
に、上部筒１ｃの上板部ｅおよび上板部ｅに固定するボ
ビン保持片２７の中央にも穴２８を設け、これらの穴２
８および前記磁歪材４と永久磁石５の積層体内に液体移
送の役目を果たすパイプ３０を挿入し、前記パイプ３０
の下端鍔部を、シリンダ２３の中央に設けた筒部にリン
グ状ナット３１により、ワッシャ３２およびシール３３
を介して固定する。該パイプ３０のハウジング１の上部
より突出した部分に逆止弁１６を接続する。

【００１１】このポンプは、図１（Ｂ）に示すように、
永久磁石５による磁界強度を、磁歪材４の伸長量λが最
大伸長量の約半分程度になるように設定しておき、巻線
２に永久磁石５の磁界に加わる方向とこれ相殺する方向
の磁界を交互に発生させる交流電流を流すことにより、
作動させる。すなわち、巻線２に永久磁石５の発生磁界
と逆方向の磁界を発生させる電流が流れると、磁歪材４
が収縮し、シリンダ２３はコイルばね２６により押し上
げられ、その結果、加圧室１１が膨張し、逆止弁１５が
開いて吸入管１８から加圧室１１内に液体が吸入され
る。次に電流の向きが反転し、巻線２に永久磁石５の発
生磁界と同方向の磁界を発生させる電流がながれると、
磁歪材４が伸長するが、磁歪材４と永久磁石５の積層体
の上端はボビン保持片２７および上板部ｅで受けられ、
ハウジング１に対して相対的に上昇する動きが阻止され
るから、シリンダ２３が押し上げられ、コイルばね２６
が縮む。その結果、加圧室１１内の液体は加圧され、吐
出部１４の逆止弁１６が開いてパイプ３０より吐出され
る。

【００１２】このように構成すれば、可動部材であるシ
リンダ２３を磁歪材４により直接押すので、機械的減衰
が少ない。また、磁歪材４と永久磁石５との積層体の断
面積をＡ、シリンダ２３の断面積をＢとしたとき、磁歪
材４の上下の変位量Ｌに対し、Ｌ×Ｂの吐出流量が得ら
れ、磁歪材４の変位量が少ないにもかかわらず、増大さ
せた流量を得ることができる。また、変位量Ｌ（振幅）
は電流値を変えることにより制御出来、流量制御が容易
である。また、前記比Ｂ／Ａの設定により、吐出圧が設
定できる。また、磁歪材４等の伸縮という単純動作でポ
ンプ作用が得られるので、過負荷設計（安全設計）が容
易に行なえる。また、磁歪材４の特性に基づく長所、す
なわち応答性が良好であり、力が強く、流量精度が良い
という長所を有する。

【００１３】また、液体の直線的配管の途中にこのポン
プを同芯状に挿入することが可能となり、設置スペース
上有利である。

【００１４】上記実施例においては、磁歪材５を磁歪材
４と組合わせたが、本発明は、永久磁石５を無くしたも
のにも適用できる。また、磁歪材の形状、構造として
は、上記以外に種々のものが採用可能であり、例えば円
孤を分割した断面形状の複数個の磁歪材を組合わせても
良く、複数本のロッド状磁歪材あるいは板状磁歪材を組
合わせても良い。また、ハウジングとしては、例えば複
数本のロッドにより両側端板を結合した構造のもの等を
用いることが可能である。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

【００１５】

【発明の効果】請求項１によれば、磁歪材の変形により
可動部材を直接押して加圧室を加圧する構成としたの
で、従来の磁歪材振動振幅を梃子で増大させるものに比
較し、機械的減衰が少ない。また、梃子やコイルばね等
が不要となるので、応答性が良好で流量精度の良好でし
かも力の大きなポンプを、より小型に構成できる。ま
た、加圧室の断面積と磁歪材の断面積の比の設定によ
り、大きな吐出流量のものが提供できる。また、吐出流
量は巻線に流す電流値に依存するので、流量制御が容易
である。また、磁歪材等の伸縮という単純動作でポンプ
作用が得られるので、過負荷設計（安全設計）が容易に
行なえる。また、磁歪材を筒状またはリング状に形成し
てその中にパイプを通してハウジングの一端側から突出
させ、他端側にはハウジングから軸心方向に延出させて
吸込部を設けたので、液体の直線的配管の途中にこのポ
ンプを同芯状に挿入することが可能となり、設置スペー
ス上有利である。

【００１６】請求項２によれば、巻線で発生する磁界を
小さくできるので、巻線を小形化でき、全体形状を小形
化でき、大きな吐出量のものが得易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明によるポンプの一実施例を示す
縦断面図、（Ｂ）はその動作特性図である。

【符号の説明】

１ハウジング２巻線３ボビン４磁歪材５永久磁石９ボビン固定用板ばね１１加圧室１３吸入部１４吐出部１５、１６逆止弁２３シリンダ（可動部材）２４ガイドパイプ２５シールリング２６コイルばね３０パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−81974（ＪＰ，Ａ) 特開平１−122377（ＪＰ，Ａ) 特開平２−237477（ＪＰ，Ａ) 特開平３−169087（ＪＰ，Ａ) 特開平３−169923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 9/00 H01L 41/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状またはリング状正磁歪材と、該磁歪材
に加える交番磁界を発生させる電流を流す巻線と、前記
磁歪材および巻線を収容したハウジングと、該ハウジン
グの片側にあって前記磁歪材の一端を受ける固定部材
と、該ハウジングの他側にあって、ハウジング内に磁歪
材伸縮方向に移動自在に設けられ、前記磁歪材の他端を
受ける可動部材と、該可動部材とハウジングとの間に設
けられた加圧室と、前記磁歪材を収縮させる方向に付勢
する弾性材と、前記磁歪材内を貫通し、一端を前記加圧
室に連通させ、他端をハウジングの外部に突出させて設
けた液体移送の役目を果たすパイプと、前記ハウジング
における前記パイプ突出側端部およびその反対側端部の
いずれか一方に設けられた吸込部と、他方に設けられた
吐出部と、前記吸込部および吐出部にそれぞれ設けられ
た逆止弁とからなることを特徴とするポンプ。
【請求項２】請求項１において、前記磁歪材に定磁界を
加えておく永久磁石を備えたことを特徴とするポンプ。