JP3363931B2 - 可動磁石式ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体、とくに水、灯油
等の液体を揚液する用途に適した小型の可動磁石式ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型ポンプとしては、磁性ピスト
ンを一方向に駆動する励磁コイルと、その磁性ピストン
を元の位置に復帰させる復帰用ばねとを有する電磁ポン
プ（ソレノイドポンプ）が知られいる（特開昭５５−１
４２９８１号等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁性ピスト
ンと励磁コイルとを組み合わせた従来の電磁ポンプは、
ばね等の機械的復帰機構が必要不可欠で、機構の複雑化
や形状の大型化を招く問題があり、また、ピストンの操
作力を増大させるためには磁性ピストン及び励磁コイル
が大型化してしまう。このため、従来一般的な電磁ポン
プでは小型乃至超小型で充分な揚液能力を持つポンプを
実現するのは困難であった。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑み、貫通流体通路
を形成した磁石可動体を流体導入室内で往復動させる構
成とし、機械的復帰機構を不要として機構の簡略化を図
るとともに、小型にして揚液能力の増大を図り得る可動
磁石式ポンプを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の可動磁石式ポンプは、少なくとも２個
の軸方向に着磁した永久磁石を有していて軸方向に貫通
流体通路を形成してなる磁石可動体を、流体導入室内に
摺動自在に設け、該流体導入室を囲む如く複数のコイル
を固定配置し、かつ前記複数のコイルを隣合う部分に同
極が発生するように結線し、前記流体導入室に連通する
流体通路に少なくとも１個の第１の逆流防止弁を設ける
とともに、前記磁石可動体に第２の逆流防止弁を設け、
各コイルに通電された交流電流と各コイルと鎖交する前
記磁石可動体側の磁束との相互作用で前記磁石可動体を
往復動させることを特徴とする可動磁石式ポンプであっ
て、前記磁石可動体は同極対向された少なくとも２個の
永久磁石間に磁性体を設けて構成されており、前記複数
のコイルは少なくとも３連であって、当該少なくとも３
連のコイルは、各永久磁石の磁極間を境にして相異なる
方向に電流が流れる如く結線されていることを特徴とし
ている。

【０００６】

【作用】本発明の可動磁石式ポンプにおいては、貫通流
体通路を形成した磁石可動体を流体導入室内に摺動自在
に設け、該磁石可動体とコイル間のフレミングの左手の
法則に基づいて与えられる推力に準ずる操作力にて当該
磁石可動体を駆動している。このため、交流電圧にて磁
石可動体を直接電磁往復動させられるため、ばね等の機
械的復帰機構が不要で機構の簡略化ができ、磁石可動体
の往復運動の方向に垂直な方向の偏りも発生せず、円滑
に磁石可動体を作動させることができる。また、磁石可
動体の操作力は、従来の電磁ポンプの磁性ピストンと励
磁コイル間の力よりも格段に大きくでき、小型乃至超小
型にして充分大きな揚液能力のポンプを実現できる。

【０００７】図６は本発明の基になる参考例の場合にお
ける磁石可動体の往復動動作についての動作原理を説明
するための概略構成図であり、図７は比較例の場合にお
ける磁石可動体の往復動動作についての動作原理を説明
するための概略構成図であり、図８は本発明の実施例の
場合における磁石可動体の往復動動作についての動作原
理を説明するための概略構成図である。

【０００８】図６の参考例の動作原理を示す概略構成図
において、１０は軸方向に着磁した棒状の永久磁石から
なる磁石可動体であり、両端面に磁極を有している。コ
イル１１Ａ，１１Ｂは、磁石可動体１０の端部外周側を
それぞれ環状に周回するように巻回され、隣合う部分に
同極が発生するようになっている。なお、図示は省略し
てあるが、コイル１１Ａ，１１Ｂは通常磁石可動体１０
を軸方向に移動自在にガイドするためのガイド筒体に装
着される。そして、磁石可動体１０の各端面からの磁束
がそれぞれコイル１１Ａ，１１Ｂと鎖交している。

【０００９】図７の比較例の概略構成図において、磁石
可動体２０は同極対向配置の２個の棒状永久磁石２１
Ａ，２１Ｂと、これらの永久磁石２１Ａ，２１Ｂ間に固
着される棒状軟磁性体２２とを固着一体化したものであ
り、コイル２３は磁石可動体２０の中間部外周側をそれ
ぞれ環状に周回するように巻回されている。なお、図示
は省略してあるが、コイル２３は通常磁石可動体２０を
軸方向に移動自在にガイドするためのガイド筒体に装着
される。そして、磁石可動体２０の同極対向した永久磁
石端面からの磁束がコイル２３と鎖交している。

【００１０】図８の実施例の動作原理を示す概略構成図
において、磁石可動体３０は同極対向配置の２個の円柱
状永久磁石３１Ａ，３１Ｂと、これらの永久磁石３１
Ａ，３１Ｂ間に固着される円柱状軟磁性体３２とを一体
化したものであり、３連のコイル３３Ａ，３３Ｂ，３３
Ｃは、磁石可動体３０の外周側を周回する如く巻回さ
れ、磁石可動体３０を構成する永久磁石３１Ａの左端、
永久磁石３１Ａ，３１Ｂの同極対向端、及び永久磁石３
１Ｂの右端の磁極からの磁束とそれぞれ鎖交するように
配置されている。これらのコイル３３Ａ，３３Ｂ，３３
Ｃは永久磁石３１Ａ，３１Ｂの磁極間を境にして相異な
る方向に電流が流れる如く結線されている（磁極間の境
は磁極と磁極の間であれば必ずしも磁極中間位置になく
ともよい。）。なお、図示は省略してあるが、コイル３
３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは通常磁石可動体３０を軸方向に
移動自在にガイドするためのガイド筒体に装着される。
コイル３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃと磁石可動体３０との位
置関係は、当該磁石可動体３０の停止時を含む大部分の
可動位置において、永久磁石磁極間を境にして各コイル
に流れる電流が相互に逆向きとなるように設定してお
く。

【００１１】ところで、参考例、実施例及び比較例にお
いて、磁石可動体１０，２０，３０に発生する推力は、
基本的にはフレミングの左手の法則に基づいて与えられ
る推力に準ずるものである（フレミングの左手の法則は
コイルに対して適用されるが、ここではコイルが固定の
ため、磁石可動体にコイルに作用する力の反力としての
推力が発生する。）。したがって、推力に寄与するの
は、磁石可動体が有する永久磁石の磁束の垂直成分（永
久磁石の軸方向に直交する成分）である。

【００１２】そこで、１個の永久磁石の場合、あるいは
２個の同極対向配置の永久磁石の場合について、磁束の
垂直成分がどのようになるのかそれぞれ解析してみた。

【００１３】図９は、単独の永久磁石の長手側面に沿っ
て表面磁束密度の垂直成分を磁場解析した結果を示す。
但し、永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５m
m、長さ６mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm
離れた位置を計測した。

【００１４】図１０は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、かつ直接接合した場合において、２個の永久磁石
の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場解析
した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石で
あって、直径２.５mm、長さ３mm（２個で６mm）で、永
久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測し
た。

【００１５】図１１は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、かつ対向間隔を１mmとした場合において、２個の
永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を
磁場解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永
久磁石であって、直径２.５mm、長さ３mmで、永久磁石
表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１６】図１２は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、かつ対向間隔を２mmとした場合において、２個の
永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を
磁場解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永
久磁石であって、直径２.５mm、長さ３mmで、永久磁石
表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１７】図１３は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、かつ対向間隔を３mmとした場合において、２個の
永久磁石の長手側面に沿って表面磁束密度の垂直成分を
磁場解析した結果を示す。但し、各永久磁石は希土類永
久磁石であって、直径２.５mm、長さ３mmで、永久磁石
表面から０.２５〜０.４５mm離れた位置を計測した。

【００１８】図１４は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、両永久磁石間に長さ１mmの軟磁性体を配置した場
合において、２個の永久磁石の長手側面に沿って表面磁
束密度の垂直成分を磁場解析した結果を示す。但し、各
永久磁石は希土類永久磁石であって、直径２.５mm、長
さ３mmで、永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた
位置を計測した。

【００１９】図１５は、２個の永久磁石を同極対向配置
とし、両永久磁石間に長さ１mmの軟磁性体を配置し、さ
らに２個の永久磁石の外周に対向させて軟磁性体ヨーク
を配設した場合において、２個の永久磁石の長手側面に
沿って表面磁束密度の垂直成分を磁場解析した結果を示
す。但し、各永久磁石は希土類永久磁石であって、直径
２.５mm、長さ３mmで、ヨークは永久磁石を取り囲む円
筒形状で厚み０.５mm、長さ１０mmで永久磁石外周から
１.２５mm離間した位置となっており、表面磁束密度の
垂直成分は永久磁石表面から０.２５〜０.４５mm離れた
位置を計測した。

【００２０】上述したように、磁石可動体に発生する推
力は、基本的にはフレミングの左手の法則に基づいて与
えられる推力に準ずるものであり、コイルと鎖交する永
久磁石の磁束の垂直成分（永久磁石の軸方向に直交する
成分）が多いことが望まれるが、図６の参考例の動作原
理図では、表面磁束密度の垂直成分は図９のようにな
り、図１０乃至図１５の２個の永久磁石を同極対向配置
とした場合に比較して垂直成分が少ないが、励磁コイル
で磁性ピストンを吸引する従来の電磁ポンプに比べると
大きな操作力が得られている。例えば、磁石可動体１０
を直径２.５mm、長さ６mmの希土類永久磁石で構成し、
２個のコイル１１Ａ，１１Ｂの隣合う部分に同極が発生
するように各コイル１１Ａ，１１Ｂに４０ｍＡの電流を
流したときに発生する推力Ｆ１は４.７（gf）であっ
た。各コイルの電流を反転させれば磁石可動体１０の推
力の向きも反転する。交流電流を流した場合には、一定
周期で振動を繰り返す往復動アクチュエータとして働
く。

【００２１】また、図７の比較例では、２個の同極対向
の永久磁石間に軟磁性体を配した磁石可動体２０を用い
ており、磁束密度の垂直成分は図１４に示す如くなり、
同極対向の永久磁石２１Ａ，２１Ｂの磁極から出る磁束
は１個の永久磁石の場合（図９参照）や２個の永久磁石
のみの場合（図１０乃至図１３参照）よりも多くなる
が、コイルが磁石可動体２０の中間部を囲む１個のみで
あり、磁石可動体２０の両端面の磁極による磁束は有効
に利用していない。このため、図７の比較例の場合は２
個の永久磁石を組み合わせた割には推力の向上は少な
い。例えば、図７の比較例において磁石可動体２０とし
て直径２.５mm、長さ３mmの希土類永久磁石を２個用い
（希土類永久磁石の性能は参考例と同じとする）、かつ
両者間に長さ１mmの軟磁性体を配置したものを用い、図
６の参考例と同じ消費電力となるように作成したコイル
２３に４０ｍＡの電流を流し、参考例と同じ消費電力と
したときに発生する推力Ｆ２は５.６（gf）であった。

【００２２】さらに、図８の実施例の動作原理図では、
磁石可動体３０の構造は、図１４のように２個の永久磁
石を同極対向させかつ永久磁石間に軟磁性体を配置した
ものである。この図１４のときは軟磁性体位置に相当す
る領域Ｑの表面磁束密度の垂直成分は、軟磁性体の無い
図１０乃至図１３よりも優れている（磁束密度０.３Ｔ
以上のピークの幅が広くかつピークが高い。）。

【００２３】このように、２個の永久磁石３１Ａ，３１
Ｂを同極対向させかつ永久磁石間に軟磁性体３２を設け
た磁石可動体３０は、フレミングの左手の法則に基づく
推力に寄与できる磁石可動体３０の長手方向に垂直な磁
束成分を大きくでき、かつ３連のコイル３３Ａ，３３
Ｂ，３３Ｃは永久磁石の全磁極の磁束と有効に鎖交する
ので、３連のコイル３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに交互に逆
極性の磁界を発生する向きに電流を通電することによ
り、参考例や比較例では到達し得ない大きな推力を発生
することができる。各コイルの電流を反転させれば磁石
可動体３０の推力の向きも反転する。交流電流を流した
場合には、一定周期で振動を繰り返す往復動アクチュエ
ータとして働く。図８の実施例の動作原理図の場合、例
えば、磁石可動体３０として直径２.５mm、長さ３mmの
希土類永久磁石を２個用い（希土類永久磁石の性能は参
考例や比較例と同じとする）、かつ両者間に長さ１mmの
軟磁性体を配置したものを用い、図６、図７の参考例、
比較例と同じ消費電力となるように作成した３連のコイ
ル３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに４０ｍＡの電流を流し、同
じ消費電力としたときに発生する推力Ｆ３は６.７（g
f）であった。これは、同一消費電力の参考例の場合の
約１.４２倍の推力であり、また比較例の約１.２倍の推
力であり、参考例及び比較例に比較して格段に優れてい
ることが判る。

【００２４】図１６の曲線（イ）は図８（ヨーク無し）
の場合の磁石可動体３０の軸方向変位量と推力（gf）と
の関係を示す。但し、永久磁石の寸法、特性は図１４に
示したものとするとともに、磁石可動体３０の中間点が
中央のコイル３３Ｂの中間点に位置するときを変位量零
とし、各コイルの電流は４０ｍＡとした。

【００２５】図１６の曲線（ロ）は図８の動作原理図に
磁性ヨークを付加した場合（但し、永久磁石及びヨーク
の寸法、配置及び永久磁石の特性は図１５の通り）の磁
石可動体３０の軸方向変位量と推力（gf）との関係であ
って変位量零の点から離れる方向に磁石可動体が動作す
るときを示す。また、曲線（ハ）は同じ構成における磁
石可動体３０の軸方向変位量と推力（gf）との関係であ
って変位量零の点に近付く方向に動作するときを示す。
但し、磁石可動体３０の中間点が中央のコイル２Ｂの中
間点に位置するときを変位量零とし、各コイルの電流は
４０ｍＡとした。このように、磁石可動体３０が変位量
零の点に近付くか又は離れるかによって推力が相違する
のは、磁石可動体３０の永久磁石の磁極とヨークとの間
に磁石可動体３０を変位量零点に戻す磁気吸引力が働い
ているからである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明に係る可動磁石式ポンプの実施
例を図面に従って説明する。

【００２７】図１は本発明の基になる参考例を示す。こ
の図に示すように、参考例の可動磁石式ポンプは、軟磁
性体の円筒状ヨーク１と、該円筒状ヨーク１の内側に配
置された２連のコイル１１Ａ,１１Ｂと、磁石可動体１
０とを有し、２連のコイル１１Ａ,１１Ｂは内周面が磁
石可動体１０を摺動自在に案内する流体導入室２となっ
たガイド筒体４で円筒状ヨーク１に固定されている。そ
のガイド筒体４は絶縁樹脂等の絶縁部材 (非磁性材）で
ある。図示の通り、磁性体ヨークである円筒状ヨーク１
はコイル１１Ａ,１１Ｂの外周側のみに設けられてい
て、前記磁石可動体の軸方向に垂直な方向の磁束成分を
増加させるための磁気回路を構成している（図１５参
照）。

【００２８】前記磁石可動体１０は、両端面に磁極を有
する如く軸方向に着磁された円柱状希土類永久磁石２７
を非磁性筒状ホルダ２８で覆ったもので、中央部を軸方
向に貫通するように貫通流体通路３が形成されている。
この筒状ホルダ２８は磁石可動体１０の外周面、両端面
を構成するように永久磁石２７を覆うが、貫通流体通路
３の内周面まで覆うことが (すなわち磁石可動体１０の
全表面が非磁性ホルダ２８で構成されていることが）、
最も望ましい。

【００２９】前記コイル１１Ａ,１１Ｂは、磁石可動体
１０の端部外周側をそれぞれ環状に周回するように巻回
され、隣合う部分に同極が発生するように結線されてお
り、磁石可動体１０の各端面からの磁束がそれぞれコイ
ル１１Ａ,１１Ｂと鎖交している。

【００３０】前記流体導入室２を形成したガイド筒体４
の一端には流体導入側部材５がＯリング６１及びストッ
パ板６２を介し水密に固定されている。流体導入側部材
５は一端が流体導入口７として開口し、他端が流体導入
室２に連通した流体導入路８を有し、その中間部に形成
された大径部６に第１の逆流防止弁１２が設けられてい
る。すなわち、第１の逆流防止弁１２は、大径部６の弁
座部となる部分に固定配置されたゴム等のシール材１４
と、該シール材１４に圧接したときに流体導入路８を閉
塞する鋼球等の磁性弁体１５と、流体導入側部材５の外
側に配置された弁体吸引用永久磁石１６とからなってい
る。したがって、磁性弁体１５は弁体吸引用永久磁石１
６で前記シール材１４に圧接する向きに付勢されてい
る。流体導入側部材５は非磁性材が望ましい。

【００３１】なお、前記ストッパ板６２の磁石可動体１
０への対向面には当該磁石可動体１０の行程を規制する
ためのクッション材６３が固着されている。

【００３２】前記流体導入室２を形成したガイド筒体４
の他端には流体吐出側部材１７がＯリング６４を介して
水密に固定されている。すなわち、流体吐出側部材１７
のフランジ部を上から押さえる押さえ板６５をボルト６
６で円筒状ヨーク１のフランジ部に装着して締め付け
る。この流体吐出側部材１７は流体導入室２に連通した
流体吐出路１９を有している。流体吐出側部材１７の先
端側部には流体吐出路１９に連通する流体吐出口１８を
持つノズル部材６７が固着されている。

【００３３】さらに、磁石可動体１０の流体吐出側端面
との間で第２の逆流防止弁２５を構成するように鋼球等
の磁性弁体２６が設けられている。該磁性弁体２６は磁
石可動体１０内の永久磁石２７によって貫通流体通路３
を閉塞する向きに吸引されている。なお、磁石可動体１
０の流体吐出側端面にはゴム等のシール材７０が固着さ
れている。また、弁体２６及び磁石可動体１０の行程を
規制するクッション材６８が流体吐出側部材１７の内側
凹部に固定されている。

【００３４】この参考例の構成において、図６の動作原
理図の所で説明したように、相隣合う部分に同極が発生
する如く２個のコイル１１Ａ,１１Ｂを結線して交流電
流を通電することにより磁石可動体１０を流体導入室２
内で往復動させることができる。この結果、磁石可動体
１０が流体吐出側に移動する行程では第２の逆流防止弁
２５の磁性弁体２６が貫通流体通路３を閉塞した状態で
当該磁石可動体１０が移動するため、流体導入室２内に
流体 (例えば水、灯油等の液体）が流体導入口７、流体
導入路８及び第１の逆流防止弁１２の経路を通して導入
される。そして、磁石可動体１０が流体導入側に移動す
る行程では第１の逆流防止弁１２の磁性弁体１５が流体
導入路８を閉塞した状態で当該磁石可動体１０が移動す
るため、流体導入室２内の流体は第２の逆流防止弁２５
を通して磁石可動体１０の流体吐出側に移動し、その後
の磁石可動体１０の流体吐出側への移動に伴い流体吐出
路１９を通り流体吐出口１８から吐出される。

【００３５】この参考例によれば、磁石可動体１０の永
久磁石からの磁束と、これと鎖交する２個のコイル１１
Ａ,１１Ｂの電流間に働くフレミングの左手の法則に基
づく推力に準ずる力で磁石可動体１０を効率的に往復動
させることができ、復帰用ばね等の機構は不要となり、
機構の簡略化を図り得る。また、磁石可動体１０の往復
動作は、コイル１１Ａ,１１Ｂに通電する電流の周波数
に対する追従性が良く円滑に行われ、周波数を高くする
ことで高速動作も可能となる。さらに、磁石可動体１０
に貫通流体通路３が貫通しているため、磁石可動体１０
の冷却が効果的に行われる利点もある。また、第１及び
第２の逆流防止弁１２,２５は鋼球等の磁性弁体１５,２
６を永久磁石で吸引する簡単な構造であり、この点でも
機構の簡略化を図っている。

【００３６】図２は本発明の実施例を示す。この図に示
すように、実施例の可動磁石式ポンプは、軟磁性体の円
筒状ヨーク４１と、該円筒状ヨーク４１の内側に配置さ
れた３連のコイル３３Ａ,３３Ｂ,３３Ｃと、磁石可動体
３０とを有し、３連のコイル３３Ａ,３３Ｂ,３３Ｃは内
周面が磁石可動体３０を摺動自在に案内する流体導入室
４２となったガイド筒体４４で円筒状ヨーク４１に固定
されている。そのガイド筒体４４は絶縁樹脂等の絶縁部
材 (非磁性材）である。

【００３７】前記磁石可動体３０は、同極対向配置の２
個の円柱状希土類永久磁石３１Ａ,３１Ｂと、これらの
永久磁石３１Ａ,３１Ｂ間に配置される円柱状軟磁性体
３２と、非磁性筒状ホルダ４７とからなり、それらの中
央部を軸方向に貫通するように貫通流体通路４３が形成
されている。それらの永久磁石３１Ａ,３１Ｂ、軟磁性
体３２は筒状ホルダ４７内に収納されて固定、一体化さ
れている。この筒状ホルダ４７は磁石可動体３０の外周
面、両端面を構成するように永久磁石及び軟磁性体を覆
うが、貫通流体通路４３の内周面まで覆うことが (すな
わち磁石可動体３０の全表面が非磁性ホルダ４７で構成
されていることが）、最も望ましい。

【００３８】前記３連のコイル３３Ａ,３３Ｂ,３３Ｃは
環状に周回するように巻回され、永久磁石３１Ａ,３１
Ｂの磁極間を境にして相異なる方向に電流が流れる如く
結線されている。すなわち、中央のコイル３３Ｂは軟磁
性体３２及び永久磁石３１Ａ,３１ＢのＮ極を含む端部
を囲み、両側のコイル３３Ａ,３３Ｃは、永久磁石３１
Ａ,３１ＢのＳ極を含む端部をそれぞれ囲むことができ
るようになっており、かつ中央のコイル３３Ｂに流れる
電流の向きと、両側のコイル３３Ａ,３３Ｃの電流の向
きとは逆向きである (図２の各コイルに付したＮ,Ｓを
参照）。

【００３９】前記流体導入室４２を形成したガイド筒体
４４の一端には流体導入側部材４５がＯリング６１及び
ストッパ板６２を介し水密に固定されている。流体導入
側部材４５は一端が流体導入口４７として開口し、他端
が流体導入室４２に連通した流体導入路４８を有し、そ
の中間部に形成された大径部４６に第１の逆流防止弁５
２が設けられている。すなわち、第１の逆流防止弁５２
は、大径部４６の弁座部となる部分に固定配置されたゴ
ム等のシール材５４と、該シール材５４に圧接したとき
に流体導入路４８を閉塞する鋼球等の磁性弁体５５と、
流体導入側部材４５の外側に配置された弁体吸引用永久
磁石５６とからなっている。したがって、磁性弁体５５
は弁体吸引用永久磁石５６で前記シール材５４に圧接す
る向きに付勢されている。流体導入側部材４５は非磁性
材が望ましい。

【００４０】なお、前記ストッパ板６２の磁石可動体３
０への対向面には当該磁石可動体３０の行程を規制する
ためのクッション材６３が固着されている。

【００４１】前記流体導入室４２を形成したガイド筒体
４４の他端には流体吐出側部材５７がＯリング６４を介
して水密に固定されている。すなわち、流体吐出側部材
５７のフランジ部を上から押さえる押さえ板６５をボル
ト６６で円筒状ヨーク４１のフランジ部に装着して締め
付ける。この流体吐出側部材５７は流体導入室４２に連
通した流体吐出路５９を有している。流体吐出側部材５
７の先端側部には流体吐出路５９に連通する流体吐出口
５８を持つノズル部材６７が固着されている。

【００４２】さらに、磁石可動体３０の流体吐出側端面
との間で第２の逆流防止弁７５を構成するように鋼球等
の磁性弁体７６が設けられている。該磁性弁体７６は磁
石可動体３０内の永久磁石３１Ａによって貫通流体通路
４３を閉塞する向きに吸引されている。なお、磁石可動
体３０の流体吐出側端面にはゴム等のシール材７０が固
着されている。また、弁体７６及び磁石可動体３０の行
程を規制するクッション材６８が流体吐出側部材５７の
内側凹部に固定されている。

【００４３】この実施例の構成において、図８の動作原
理図の所で説明したように、３連のコイル３３Ａ,３３
Ｂ,３３Ｃに対して、交互に逆極性の磁界を発生する向
きに交流電流を通電することにより磁石可動体３０を流
体導入室４２内で往復動させることができる。この結
果、磁石可動体３０が流体吐出側に移動する行程では第
２の逆流防止弁７５の磁性弁体７６が貫通流体通路４３
を閉塞した状態で当該磁石可動体３０が移動するため、
流体導入室４２内に流体 (例えば水、灯油等の液体）が
流体導入口４７、流体導入路４８及び第１の逆流防止弁
５２の経路を通して導入される。そして、磁石可動体３
０が流体導入側に移動する行程では第１の逆流防止弁５
２の磁性弁体５５が流体導入路４８を閉塞した状態で当
該磁石可動体３０が移動するため、流体導入室４２内の
流体は第２の逆流防止弁７５を通して磁石可動体３０の
流体吐出側に移動し、その後の磁石可動体３０の流体吐
出側への移動に伴い流体吐出路５９を通り流体吐出口５
８から吐出される。

【００４４】この実施例によれば、磁石可動体３０の各
永久磁石からの磁束と、これと鎖交する３連のコイル３
３Ａ,３３Ｂ,３３Ｃの電流間に働くフレミングの左手の
法則に基づく推力に準ずる力で磁石可動体３０を極めて
効率的に往復動させることができる。図８の動作原理図
の所で説明したように、同極対向の永久磁石間に軟磁性
体を挟んだ構造体で磁石可動体３０を構成しており、永
久磁石の着磁方向（軸方向）に垂直な磁束密度成分を充
分大きくできかつ永久磁石の全ての磁極の発生する磁束
を有効利用できるので、磁石可動体３０を取り巻くよう
に周回した３連のコイル３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに流れ
る電流との間のフレミングの左手の法則に基づく推力を
充分大きくでき、磁石可動体３０を小型にした場合であ
ってもその駆動力を極めて大きくできる。なお、その他
の作用効果は前述した参考例と同様である。

【００４５】図３は参考例又は実施例における第２の逆
流防止弁の変形例であり、磁石可動体１０，３０の流体
吐出側に非磁性筒状ホルダ２８，４７の延長部１００を
設け、該延長部１００にてばね１０１及び球状等の弁体
１０２を押える構成となっている。したがって、弁体１
０２は磁石可動体１０，３０の流体吐出側端面のシール
材７０に圧接する方向にばね１０１で付勢され、貫通流
体通路３，４３を閉塞する。この図３の構成の場合、弁
体１０２は磁性体でなくともよい。

【００４６】図４は参考例又は実施例における第２の逆
流防止弁のもう１つの変形例であり、磁石可動体１０，
３０の流体吐出側に凹部８０を形成し、ここに貫通流体
通路３，４３を開口させ、該開口をばね８１で付勢され
た球状等の弁体８２で閉塞する構成となっている。な
お、磁石可動体１０，３０の流体吐出側端面にはばね押
さえ８３が固着されている。この図４の構成の場合、弁
体８２は磁性体でなくともよい。

【００４７】図５は参考例又は実施例における第１の逆
流防止弁の変形例であり、流体導入部材５，４５の大径
部６，４６の弁座部となる部分にゴム等のシール材１
４，５４が固定配置され、これに圧接するように球状等
の弁体９０がばね９１によって付勢されている。なお、
ストッパ板６２はばね押さえとしても機能している。な
お、１，４１はヨーク、８，４８は流体導入路である。
この図５の場合も、弁体９０は磁性体でなくともよい。

【００４８】なお、第１及び第２の逆流防止弁の構造
は、さらに図３乃至図５以外の構造を採用することもで
きる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の可動磁石
式ポンプによれば、貫通流体通路を形成した磁石可動体
と複数のコイルに通電する交流電流との間の電磁力（フ
レミングの左手の法則に基づいて与えられる推力に準ず
る操作力）を利用して当該磁石可動体を流体導入室内で
往復動させる構成としたので、機械的復帰機構を不要と
して機構の簡略化を図ることができ、小型で大きな揚液
能力を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可動磁石式ポンプの基になる参考
例を示す正断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す正断面図である。

【図３】参考例又は実施例における第２の逆流防止弁の
変形例を示す部分断面図である。

【図４】参考例又は実施例における第２の逆流防止弁の
もう１つの変形例を示す部分断面図である。

【図５】参考例又は実施例における第１の逆流防止弁の
変形例を示す部分断面図である。

【図６】参考例の動作原理を説明するための概略構成図
である。

【図７】比較例を示す概略構成図である。

【図８】実施例の動作原理を説明するための概略構成図
である。

【図９】単一の永久磁石の長手側面（永久磁石の着磁方
向に平行な面）の表面磁束密度の垂直成分（長手側面に
垂直な成分）を示すグラフである。

【図１０】２個の同極対向の永久磁石を直接的に対接状
態とした場合の長手側面の表面磁束密度の垂直成分を示
すグラフである。

【図１１】２個の永久磁石を１mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１２】２個の永久磁石を２mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１３】２個の永久磁石を３mmのエアーギャップを介
し同極対向状態とした場合の長手側面の表面磁束密度の
垂直成分を示すグラフである。

【図１４】２個の永久磁石を軟磁性体を介し同極対向状
態とした場合の長手側面の表面磁束密度の垂直成分を示
すグラフである。

【図１５】２個の永久磁石を軟磁性体を介し同極対向状
態とし、かつ軟磁性体ヨークを配置した場合の長手側面
の表面磁束密度の垂直成分を示すグラフである。

【図１６】図８の実施例の動作原理図における磁石可動
体の変位量と推力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１，４１ 円筒状ヨーク ２，４２ 流体導入室 ３，４３ 流体導入路 ４，４４ ガイド筒体 １０，３０ 磁石可動体 １１Ａ，１１Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ コイル １２，５２ 第１の逆流防止弁 ２５，７５ 第２の逆流防止弁 ３１Ａ，３１Ｂ 円柱状永久磁石 ３２ 円柱状軟磁性体 ４７ 円筒状ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 重男 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−27168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−165953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−107413（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−31379（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−85404（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−159582（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−165775（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 17/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２個の軸方向に着磁した永久
   磁石を有していて軸方向に貫通流体通路を形成してなる
   磁石可動体を、流体導入室内に摺動自在に設け、該流体
   導入室を囲む如く複数のコイルを固定配置し、かつ前記
   複数のコイルを隣合う部分に同極が発生するように結線
   し、前記流体導入室に連通する流体通路に少なくとも１
   個の第１の逆流防止弁を設けるとともに、前記磁石可動
   体に第２の逆流防止弁を設け、各コイルに通電された交
   流電流と各コイルと鎖交する前記磁石可動体側の磁束と
   の相互作用で前記磁石可動体を往復動させることを特徴
   とする可動磁石式ポンプであって、 前記磁石可動体は同極対向された少なくとも２個の永久
   磁石間に磁性体を設けて構成されており、前記複数のコ
   イルは少なくとも３連であって、当該少なくとも３連の
   コイルは、各永久磁石の磁極間を境にして相異なる方向
   に電流が流れる如く結線されていることを特徴とする可
   動磁石式ポンプ。
2. 【請求項２】 前記コイル外周側に磁性体ヨークを設け
   て、前記磁石可動体の軸方向に垂直な方向の磁束成分を
   増加させるための磁気回路を構成した請求項１記載の可
   動磁石式ポンプ。
3. 【請求項３】 前記第１の逆流防止弁は第１の磁性弁体
   と弁体吸引用永久磁石とを備え、該弁体吸引用永久磁石
   により前記流体導入室に連通する前記流体通路を閉塞す
   る向きに前記第１の磁性弁体を付勢するものである請求
   項１又は２記載の可動磁石式ポンプ。
4. 【請求項４】 前記第２の逆流防止弁は第２の磁性弁体
   を有し、前記磁石可動体の永久磁石で前記貫通流体通路
   を閉塞する向きに前記第２の磁性弁体を付勢するもので
   ある請求項１又は２記載の可動磁石式ポンプ。