JP4296902B2 - 流体駆動装置、及び、熱輸送システム - Google Patents
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Description
大石由紀子、他3名,「長ストローク化を考慮したリニア振動アクチュエータの設計」電気学会マグネティックス・リニアドライブ合同研究会資料、社団法人電気学会、1994年10月、MAG−94−118、LD−94−63、p.1−7
この他、可動子は、上記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、その両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備えた構成にすることができる。
このように筒状体の内部に永久磁石を収容すれば、永久磁石の寸法誤差が大きくても、可動子の寸法を高い精度に保つことができる。つまり、永久磁石を、可動子表面に露出させた場合には、可動子の外形について、永久磁石の寸法精度に応じた個体差が生じるが、永久磁石を筒状体内に収容すれば、永久磁石が可動子の表面に露出されないので、可動子の外形を個体毎に均一にすることができ、流体駆動装置の性能を均一にすることができる。
従って、このように可動子を構成すれば、永久磁石の公差を大きくすることができ、製品の歩留まり等を向上させることができる。また、永久磁石が可動子収容部内の流体と接触することで腐食が進むのを抑制することができ、耐久性が高く品質のよい製品を安価に提供することができる。
その他、可動子は、両端部の一時磁石と、その両端部の一時磁石を接続する接続体と、からなる可動子本体、を一体成型し、可動子本体の接続体を包囲するように永久磁石を設けてなる構成にされてもよい。この際には、接続体の可動子摺動方向とは垂直な径方向の長さを、一時磁石より小さくする。
尚、摺動材としては、テフロン(登録商標)、カーボン、或いはニッケルめっき材(好ましくはニッケルリン(NiP)めっき材)等を用いることができる。特に熱輸送システムにおいては、熱輸送能力との関係から流体の種類に制限を受けるから、摺動能力の高い上記材料を用いると効果的である。
更に言えば、上記摺動材は、可動子中央より摺動方向に沿って両側に対称的な位置の夫々に設けられると良い。
このように、摺動材を可動子の中心より対称的な位置に一対設けて、その位置に可動子の摺動面を形成すれば、可動子の偏心を抑制することができる。従って、可動子を適切に摺動方向に往復運動させることができる。尚、摺動材は、可動子の両端部に設けられると一層好ましい。このようにすれば、偏心量を一層小さくすることができる。
即ち、熱輸送システムは、上述した本発明の流体駆動装置と、その流体駆動装置の可動子収容部に連通する流路を備え、流体駆動装置の動作によって流路内で振動する流体と熱交換して、外部の熱源から流体に供給される熱を、低温部へと輸送する熱輸送体と、を備えた構成とすることができる。
図1に示す本実施例の熱輸送システム1は、発熱体3の冷却システムとして機能するものである。この熱輸送システム1は、流体5を振動させるための流体駆動装置10と、その流体駆動装置10に繋がる流路23を備える熱輸送デバイス20と、から構成される。
上述のようにソレノイドコイル47には交流電圧が印加されるため、駆動回路53により、ソレノイドコイル47を包囲するヨーク51の孔部51c内面(即ち、ヨーク51のシリンダ41に対向する面)には、磁極としてのN極及びS極が交互に周期的に生成される。この際、ソレノイドコイル47の一端側に位置するヨーク51の孔部51cにはN極が形成され、ソレノイドコイル47の他端側に位置する孔部51cにはそれとは反対のS極が形成される。
Claims (26)
- 流路内に充填された流体を、該流路方向に振動させるための流体駆動装置であって、
前記流路の両端部に連通され、可動子を摺動自在に収容すると共に、前記流路内の流体を、該可動子の摺動方向両端部と前記流路の各端部との間に介在する空間に収容する可動子収容部と、
前記可動子を前記可動子収容部内で摺動方向に往復運動させる駆動手段と、
を備え、前記駆動手段を用いて前記可動子を往復運動させることで、前記流路内に充填された流体を前記流路方向に振動させる構成にされ、
更に、
前記可動子は、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、該両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備え、前記永久磁石の両端に、前記一時磁石が回動可能に枢設された構成にされ、
前記駆動手段は、前記可動子を磁力により往復運動させる構成にされていること
を特徴とする流体駆動装置。 - 前記可動子の表面には、当該可動子の摺動方向両端部から中央部に向けて溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の流体駆動装置。
- 前記可動子の表面に形成された溝は、当該可動子の摺動方向に沿う側面を周回する螺旋溝であることを特徴とする請求項2に記載の流体駆動装置。
- 流路内に充填された流体を、該流路方向に振動させるための流体駆動装置であって、
前記流路の両端部に連通され、可動子を摺動自在に収容すると共に、前記流路内の流体を、該可動子の摺動方向両端部と前記流路の各端部との間に介在する空間に収容する可動子収容部と、
前記可動子を前記可動子収容部内で摺動方向に往復運動させる駆動手段と、
を備え、前記駆動手段を用いて前記可動子を往復運動させることで、前記流路内に充填された流体を前記流路方向に振動させる構成にされ、
更に、
前記可動子の表面には、当該可動子の摺動方向両端部から中央部に向けて、当該可動子の摺動方向に沿う側面を周回する螺旋溝が形成されていること
を特徴とする流体駆動装置。 - 前記可動子は、磁性体を備え、
前記駆動手段は、前記可動子を磁力によって往復運動させること
を特徴とする請求項4に記載の流体駆動装置。 - 前記可動子は、前記磁性体として、永久磁石を備えることを特徴とする請求項5に記載の流体駆動装置。
- 前記可動子は、前記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、該両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備えた構成にされていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の流体駆動装置。
- 前記可動子は、
前記永久磁石を収容するための筒状体、
を備え、該筒状体の内部に前記永久磁石が収容され、前記永久磁石における可動子摺動方向の両端部に前記一時磁石が対向配置された構成にされていること
を特徴とする請求項7に記載の流体駆動装置。 - 前記可動子は、
前記両端部の一時磁石と、前記可動子摺動方向とは垂直な径方向の長さが前記一時磁石より小さくされ、該両端部の一時磁石を接続する接続体と、からなる可動子本体、を一体成型し、該可動子本体の前記接続体を包囲するように前記永久磁石を設けてなること
を特徴とする請求項7に記載の流体駆動装置。 - 前記可動子は、摺動材を備えており、
前記可動子の摺動面は、該摺動材により構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記可動子は、自身中央より摺動方向に沿って両側に対称的な位置に、一対の前記摺動材を備えることを特徴とする請求項10に記載の流体駆動装置。
- 前記駆動手段は、
前記可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を備え、該励磁コイルを用いて前記可動子収容部内に磁束を形成し、前記可動子を磁力によって往復運動させること
を特徴とする請求項1〜請求項3及び請求項5〜請求項9のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記駆動手段は、前記可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を一対備え、該一対の励磁コイルが前記可動子摺動方向に沿って並列配置された構成にされており、該一対の励磁コイルを用いて、前記可動子を磁力により往復運動させることを特徴とする請求項1〜請求項3及び請求項5〜請求項9のいずれかに記載の流体駆動装置。
- 前記可動子は、前記可動子収容部内において、一方の前記励磁コイルにおける前記流路側の端部と、他方の前記励磁コイルにおける前記流路側の端部と、に包囲された領域内で、往復運動することを特徴とする請求項13に記載の流体駆動装置。
- 前記駆動手段は、前記可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を一対備え、該一対の励磁コイルが前記可動子摺動方向に沿って並列配置された構成にされ、該一対の励磁コイルを用いて、前記可動子を磁力により往復運動させ、
前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さより短いことを特徴とする請求項1〜請求項3及び請求項7〜請求項9のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さの16%〜42%であることを特徴とする請求項15に記載の流体駆動装置。
- 前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さの25%であることを特徴とする請求項16に記載の流体駆動装置。
- 前記永久磁石は、可動子摺動方向に垂直な径方向について、前記一時磁石の最外面よりも可動子の中心側に設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3及び請求項7及び請求項9のいずれかに記載の流体駆動装置。
- 前記可動子収容部の開口端に嵌合され、前記流路と前記可動子収容部とを連通するようにして、該流路の端部と前記可動子収容部とを接続する流路接続材と、
該流路接続材と前記可動子収容部の嵌合部位に介挿される弾性シール材と、
を備え、
前記流路接続材は、前記弾性シール材の弾性力によって前記可動子収容部に固定されていることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記可動子収容部の開口端に嵌合され、前記流路と前記可動子収容部とを連通するようにして、該流路の端部と前記可動子収容部とを接続する流路接続材と、
該流路接続材と前記可動子収容部の嵌合部位に介挿される弾性シール材と、
を備え、
前記流路接続材は、前記弾性シール材の弾性力によって前記可動子収容部に固定されており、
前記励磁コイルは、前記流路接続材によって、前記可動子収容部の側面に対し空隙を有した状態で固定されていることを特徴とする請求項12〜請求項17のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記可動子収容部内には、前記可動子の往復運動によって発生する振動音を抑制するための振動音抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項20のいずれかに記載の流体駆動装置。
- 前記可動子収容部内には、前記可動子の摺動範囲を規制するためのバネ材が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項20のいずれかに記載の流体駆動装置。
- 前記可動子収容部は、前記流路の両端部に連通された筒状のシリンダであり、
前記可動子は、該シリンダ内を、前記摺動方向としてのシリンダ軸線方向に沿って往復運動するピストンであることを特徴とする請求項1〜請求項22のいずれかに記載の流体駆動装置。 - 前記可動子収容部における可動子摺動方向に垂直な断面の面積は、前記流路の断面積より大きいことを特徴とする請求項1〜請求項23のいずれかに記載の流体駆動装置。
- 請求項1〜請求項24のいずれかに記載の流体駆動装置と、
該流体駆動装置の前記可動子収容部に連通する流路を備え、前記流体駆動装置の動作によって該流路内で振動する流体と熱交換して、外部の熱源から前記流体に供給される熱を、低温部へと輸送する熱輸送体と、
を備えることを特徴とする熱輸送システム。 - 前記熱輸送体は、隣接する流路で流体の移動方向が互いに逆方向となる構成にされており、前記流体駆動装置の動作によって該流路内で振動する流体と熱交換して、流体が有する熱を隣接する流路の流体に輸送し、外部の熱源から前記流体に供給される熱を、低温部へと輸送することを特徴とする請求項25に記載の熱輸送システム。
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