JP6691233B2 - 電磁ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、流体搬送の技術分野に関し、例えば電磁ポンプに関する。

電磁ポンプは、磁界における通電流体が電磁力により一定の方向へ流れるポンプである。電磁ポンプは、磁界と導電性流体における電流との相互作用により流体が電磁力の作用を受けて圧力勾配を発生させ、それにより流体を運動するように推進させる装置である。実際に使用する場合、電磁ポンプは、液体金属を圧送するために用いられることが多いため、液体金属電磁ポンプとも呼ばれる。

電磁ポンプは、コイルに交番電流を導入して交番磁界を発生することで、液体金属をコイルが発生する交番磁界の駆動で定方向へ流動するものである。このような電磁ポンプは、電流及び電圧に対する要求が高く、安全面でリスクが存在する。

本発明は、安全で確実である利点を備える電磁ポンプを提供するものである。

本発明に係る電磁ポンプは、駆動機構及び磁気アセンブリを含み、前記磁気アセンブリは、前記駆動機構の駆動で変動磁界を発生するように設置される。

好ましくは、前記磁気アセンブリは、少なくとも１つの磁性体グループを含み、前記磁性体グループは、間隔をあけて設置された第１の磁性体及び第２の磁性体を含み、前記第１の磁性体が前記磁性体グループの所定端に近接する磁極極性と、前記第２の磁性体が前記磁性体グループの所定端に近接する磁極極性とは逆であり、
前記磁性体グループは、前記駆動機構の駆動で前記磁気アセンブリの軸線回りに回動するように設置される。

好ましくは、前記第１の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極極性と、前記第２の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極極性とが逆であることは、前記第１の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＳ極であり、且つ前記第２の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＮ極であること、或いは、前記第１の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＮ極であり、且つ前記第２の磁性体が前記磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＳ極であることを指す。

好ましくは、前記磁気アセンブリは、少なくとも２つの磁性体グループを含み、隣り合う２つの磁性体グループの間に間隔が設けられている。

好ましくは、前記磁気アセンブリは、前記駆動機構と連結されたベース及び前記ベースに固定された位置決めスリーブを更に含み、
前記位置決めスリーブに間隔をあけて設置された第１の配置溝及び第２の配置溝が設置され、前記第１の磁性体は、前記第１の配置溝に位置し、前記第２の磁性体は、前記第２の配置溝に位置する。

好ましくは、収容箱及び液体吐出装置を含み、
前記収容箱の底部の出液領域に第１の凹溝及び前記第１の凹溝の外部に周回する第２の凹溝が設けられ、前記第２の凹溝の第１の端は、前記第１の凹溝と連通され、
前記液体吐出装置は、前記出液領域の上方に密着し設置された封板及び前記封板の上方に位置するガイドコラムを含み、前記封板に前記第２の凹溝の第２の端と連通された第１の貫通孔が設けられ、前記ガイドコラムの底部は前記第１の凹溝と連通されている。

好ましくは、前記磁気アセンブリは、前記収容箱の下方に位置し、且つ前記ガイドコラムの軸線と前記磁気アセンブリの軸線とは一直線にあり、
前記磁気アセンブリと前記収容箱との間に隙間が設けられている。

好ましくは、前記収容箱の上部に供給管が設けられている。

好ましくは、前記収容箱の下部にスラグ排出管が設けられている。

好ましくは、前記液体吐出装置は、前記収容箱の外部に位置するノズルを更に含み、
前記ガイドコラムが前記第１の凹溝から離れている一端は、前記ノズルと連通されている。

好ましくは、前記駆動機構は、モータを含み、
前記磁気アセンブリの軸線と前記モータの軸線とは一直線にある。

好ましくは、前記駆動機構は、クランクロッド機構を含み、
前記クランクロッド機構は、シリンダ及び連結ロッドを含み、前記連結ロッドの第１の端と前記シリンダの駆動端とはヒンジ連結され、前記連結ロッドの第２の端と前記磁気アセンブリとはヒンジ連結されている。

本発明に係る電磁ポンプは、駆動機構を設置して磁気アセンブリを駆動することによって交番磁界を発生するため、高圧変換による安全リスクを回避できる。

実施例１に係る電磁ポンプの構造模式図である。 実施例１に係る電磁ポンプの半断面模式図である。 実施例１に係る出液領域の構造模式図である。 実施例１に係る磁気アセンブリの構造模式図である。 実施例１に係る電磁ポンプの磁界模式図である。 実施例２に係るクランクロッド機構の構造模式図である。

１ モータ
２ 磁気アセンブリ
２０１ ベース
２０２ 位置決めスリーブ
２０３ 第１の磁性体
２０４ 第２の磁性体
３ 収容箱
３０１ 第１の凹溝
３０２ 第２の凹溝
３０３ 供給管
４ 液体吐出装置
４０１ 封板
４０１１ 第１の貫通孔
４０２ ガイドコラム
４０３ ノズル
５ シリンダ
６ 連結ロッド

実施例１
図１〜図４に示すように、電磁ポンプは、駆動機構及び駆動機構の駆動で変動磁界を発生する磁気アセンブリ２を含む。そのうち、駆動機構は、モータ１であってもよい。図４を参照し、磁気アセンブリ２は、ベース２０１、位置決めスリーブ２０２及び間隔をあけて設置された複数の磁性体グループを含む。各磁性体グループは、いずれも間隔をあけて設置された第１の磁性体２０３及び第２の磁性体２０４を含み、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端に近接する磁極極性と、第２の磁性体２０４が磁性体グループの第１の端に近接する磁極極性とは逆である。ベース２０１は、磁性体グループが駆動機構の駆動で磁気アセンブリ２の軸線回りに回動することを保証するように、モータ１の出力軸と固定連結されている。位置決めスリーブ２０２は、ベース２０１に固定され、位置決めスリーブ２０２には、間隔をあけて設置され、且つ磁気アセンブリ２の軸線回りに配列された複数の第１の配置溝及び第２の配置溝が設置され、第１の磁性体２０３は、第１の配置溝に位置し、第２の磁性体２０４は、第２の配置溝に位置する。好ましくは、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端（モータ１から離れている一端）に近接する磁極極性と、第２の磁性体２０４が磁性体グループの第１の端（モータ１から離れている一端）に近接する磁極極性とが逆であるということは、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＳ極であり、且つ第２の磁性体２０４が磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＮ極であり、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端から離れている磁極がＮ極であり、且つ第２の磁性体２０４が磁性体グループの第１の端から離れている磁極がＳ極であること、或いは、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＮ極であり、且つ第２の磁性体２０４が磁性体グループの第１の端に近接する磁極がＳ極であり、第１の磁性体２０３が磁性体グループの第１の端から離れている磁極がＳ極であり、且つ第２の磁性体２０４が磁性体グループから離れている第１の端の磁極がＮ極であることを指す。

好ましくは、モータ１が作動する際に、磁気アセンブリ２は、自体の軸線回りに回動し、第１の磁性体２０３及び第２の磁性体２０４もそれと伴って回動する。第１の磁性体２０３と第２の磁性体２０４との同一端の磁極極性が異なるため、第１の磁性体２０３及び第２の磁性体２０４が回動すると、磁気アセンブリ２は、交互変動する磁界を発生できる。第１の磁性体２０３及び第２の磁性体２０４は、磁気アセンブリ２の軸線回りに配列されるため、磁気アセンブリ２が発生する磁界の状態の変化も周期的である。磁気アセンブリ２が一回転することを１周期とするため、磁気アセンブリ２の回動は、安定した磁界を発生できる。従来技術に係る電磁ポンプは、交番電流によって交番磁界を発生することに対して、本実施例に係る電磁ポンプは、磁性体で変動磁界（磁界の強さも方向も変化あり）を直接発生するため、消費電力がより少なく、変換効率がより高い。本実施例に係る電磁ポンプは、高電圧を使用することなく強い磁界を発生でき、製造工程がより安全で、信頼性がより高い。

電磁ポンプは、収容箱３及び液体吐出装置４を更に含む。非磁性の材料で製造された収容箱３の上部に供給管３０３が設けられ、収容箱３の下部にスラグ排出管が設けられ、収容箱３の底部の出液領域に第１の凹溝３０１及び第１の凹溝３０１の外部に周回する第２の凹溝３０２が設けられ、第２の凹溝３０２の第１の端は、第１の凹溝３０１と連通されている。液体吐出装置４は、出液領域の上方に密着し設置され且つ磁性材料で製造された封板４０１及び封板４０１の上方に位置するガイドコラム４０２を含み、液体吐出装置４は、収容箱３の外部に位置するノズル４０３を更に含み、ガイドコラム４０２が第１の凹溝３０１から離れている一端はノズル４０３と連通されている。封板４０１に第２の凹溝３０２の第２の端と連通された第１の貫通孔４０１１が設けられ、ガイドコラム４０２の底部は、第１の凹溝３０１と連通されている。磁気アセンブリ２は、収容箱３の下方に位置し、且つガイドコラム４０２の軸線と磁気アセンブリ２の軸線とは一直線にあり、磁気アセンブリ２と収容箱３との間に隙間が設けられ、磁気アセンブリ２と収容箱３とは接触しないため、摩擦を減少できる。好ましくは、供給材料は、供給管３０３から収容箱３に進入し、供給材料の液体状態を保持することを保証するように、収容箱３に加熱装置が設けられている。磁気アセンブリ２が回動して安定した磁界を発生すると、収容箱３における液体金属は、磁界の駆動で第１の貫通孔４０１１を経て第２の凹溝３０２に流入した後、第２の凹溝３０２から第１の凹溝３０１に流入し、その後第１の凹溝３０１からガイドコラム４０２に流入し、ガイドコラム４０２における液体金属は、磁界の駆動で重力や摩擦力等の抵抗力を克服してノズル４０３から流出し、ノズル４０３を経る際に、圧力が増大するため、増圧の目的を実現する。

本実施例では、磁界の強さ及び交互変化の速度は、主に磁性体グループの数及びモータ１の回転数に関する。設計上の必要に応じて、磁性体グループを１つ、２つ、３つ、４つ、更に多く設置してもよい。好ましくは、対称性を保証するために、第１の磁性体２０３の数と第２の磁性体２０４の数とは同じである。

本実施例では、ガイドコラム４０２の軸線、磁気アセンブリ２の軸線及びモータ１の軸線は一直線にある。他の実施例において、ガイドコラム４０２は磁性体グループが発生する磁界に位置すればよく、必ず磁気アセンブリ２と同軸とするとは限らない。他の実施例において、モータ１は、歯車又はチェーン等の伝導手段で磁気アセンブリ２を磁気アセンブリ２の軸線回りに回動するように駆動し、モータ１と磁気アセンブリ２とは同軸とはならない。

図５に示すように、磁束線は、第１の磁性体２０３から上部へ運動し、非磁性材料で製造された収容箱３を通過して収容箱３の内部に進入し、収容箱３における液体金属を通過した後に、磁性材料で製造された封板４０１に進入し、そして左右両方向へ運動し、再び液体金属及び収容箱３を経た後に、第２の磁性体２０４に進入し、第２の磁性体２０４からの磁束線が磁性材料で製造されたベース２０１を経て第１の磁性体２０３に戻り、循環を完了する。収容箱３が磁性材料で製造されれば、磁束線が収容箱３で左右両方向へ運動し、大量の磁束線が液体金属を通過しない恐れがあり、電磁ポンプの失効を招く恐れがある。そのため、収容箱３は、非磁性材料で製造されてもよい。封板４０１が非磁性材料で製造されれば、第１の磁性体２０３からの磁束線は、上部へ封板４０１を通過し、封板４０１において左右両方向へ運動しないため、磁束線回路を延長させ、作動効率を低下させる。そのため、封板４０１は、磁性材料で製造されてもよい。同様に、ベース２０１は、磁性材料で製造されてもよい。

実施例２
図６に示すように、本実施例と実施例１との区別は以下の通りである。
駆動機構がクランクロッド機構であり、クランクロッド機構は、シリンダ５及び連結ロッド６を含み、連結ロッド６の一端は、シリンダ５の駆動端とヒンジ連結され、連結ロッド６の他端は、磁気アセンブリ２の底部とヒンジ連結されている。

好ましくは、連結ロッド６は、シリンダ５の直線運動を磁気アセンブリ２の円運動に変換でき、変動磁界を発生するように、磁気アセンブリ２を磁気アセンブリ２の軸線回りに回動する。

本明細書における「第１の」、「第２の」等は、単に説明上区別するために用いているものに過ぎず、特別な意味を持たない。
上記具体的な実施方式において説明した複数の技術的特徴は、矛盾しない限り、何れかの適切な手段により組み合わせることができ、不要な繰り返しを回避するため、本発明の複数の可能な組合せについては説明を行わない。

本発明に係る電磁ポンプは、磁性体で変動磁界（磁界の強さも方向も変化あり）を直接発生し、消費電力がより少なく、変換効率がより高い。

Claims (9)

1. 駆動機構、磁気アセンブリ、収容箱及び液体吐出装置を含み、
   前記磁気アセンブリは、前記駆動機構の駆動で変動磁界を発生するように設置され、
   前記収容箱の底部の出液領域に、第１の凹溝及び前記第１の凹溝の外部に周回する第２の凹溝が設けられ、前記第２の凹溝の第１の端は、前記第１の凹溝と連通され、
   前記液体吐出装置は、前記出液領域の上方に密着し設置された封板及び前記封板の上方に位置するガイドコラムを含み、前記封板に前記第２の凹溝の第２の端と連通された第１の貫通孔が設けられ、前記ガイドコラムの底部は前記第１の凹溝と連通されている、電磁ポンプ。
2. 前記磁気アセンブリは、少なくとも１つの磁性体グループを含み、前記磁性体グループは、間隔をあけて設置された第１の磁性体及び第２の磁性体を含み、前記第１の磁性体が前記磁性体グループの所定端に近接する磁極極性と前記第２の磁性体が前記磁性体グループの所定端に近接する磁極極性とは逆であり、
   前記磁性体グループは、前記駆動機構の駆動で前記磁気アセンブリの軸線回りに回動するように設置される、請求項１に記載の電磁ポンプ。
3. 前記磁気アセンブリは、少なくとも２つの磁性体グループを含み、隣り合う２つの磁性体グループの間に間隔が設けられている、請求項２に記載の電磁ポンプ。
4. 前記磁気アセンブリは、前記駆動機構と連結されたベース及び前記ベースに固定された位置決めスリーブを更に含み、
   前記位置決めスリーブに間隔をあけて設置された第１の配置溝及び第２の配置溝が設置され、前記第１の磁性体は、前記第１の配置溝に位置し、前記第２の磁性体は、前記第２の配置溝に位置する、請求項２又は３に記載の電磁ポンプ。
5. 前記磁気アセンブリは、前記収容箱の下方に位置し、且つ前記ガイドコラムの軸線と前記磁気アセンブリの軸線とは一直線にあり、
   前記磁気アセンブリと前記収容箱との間に隙間が設けられている、請求項１に記載の電磁ポンプ。
6. 前記収容箱の上部に供給管が設けられている、請求項１に記載の電磁ポンプ。
7. 前記液体吐出装置は、前記収容箱の外部に位置するノズルを更に含み、
   前記ガイドコラムは前記第１の凹溝から離れている一端が、前記ノズルと連通されている、請求項１に記載の電磁ポンプ。
8. 前記駆動機構は、モータを含み、
   前記磁気アセンブリの軸線と前記モータの軸線とは一直線にある、請求項１に記載の電磁ポンプ。
9. 前記駆動機構は、クランクロッド機構を含み、
   前記クランクロッド機構は、シリンダ及び連結ロッドを含み、前記連結ロッドの第１の端と前記シリンダの駆動端とがヒンジ連結され、前記連結ロッドの第２の端と前記磁気アセンブリとがヒンジ連結されている、請求項１に記載の電磁ポンプ。

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