JPH03134300A - ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 本発明は、流体通路に沿って磁気又は電気エネルギーに
より変形の生じる歪変形体を複数配置し、それら歪変形
体を吸入口側から吐出口側に所定の順序で順次稼働させ
、流体を吸入口側から吐出口側に移動させるものである
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、流体を吸入し排出するポンプに関する。

〔従来の技術］ 従来、自動車などにおいて、燃料タンク内の燃料をエン
ジンに供給する燃料ポンプとして、羽根車などの回転に
より燃料を送り出す構造のポンプが使用されている。

第８図は、従来のポンプの一例を示す図である。

ポンプ内部には、マグネット２１と電機子２２等からな
る直流モータが内蔵されている。外部から電流が供給さ
れて電機子２２が回転すると、その電機子２２の軸に固
定されている羽根車２３が回転して、吸入口２４から流
入する流体に圧力エネルギーが与えらる。そして、羽根
車２３の回転により圧力エネルギーが与えられた流体は
、案内羽根２５を経てポンプ内部に流入し、ポンプの他
端に設けられた吐出口２６から吐出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来構造のポンプでは、流体に圧力エネルギーを与
える羽根車と、その羽根車を回転させる為のモータ等が
必要となる。その為、ポンプ本体を小型化、軽量化する
ことが難しかった。しかも、流体を吸い込むときの機械
的な回転運動により振動、騒音等が発生するという問題
点もあった。

また、羽根車を回転させるモータとしてＤＣモータを使
用した場合には、モータのブラシで発生するスパークな
どにより電磁ノイズが発生するという問題があった。さ
らに、ブラシ、軸受は等の可動部分の摩耗により、ポン
プ本体の寿命が制限されるという問題点があった。

本発明の課題は、小型、軽量化が可能で、長寿命のポン
プを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

吸入口１（例えば、実施例の第１図及び第２図参照、以
下同じ）から流入する流体を流体通路２に沿って吐出口
３側に移動させるポンプにおいて、歪変形体４は、磁気
又は電気エネルギーにより変形が生じる材料からなり、
流体通路２に沿って複数配置されている。

歪変形体４は、例えば一定の磁気エネルギーを加えたと
き変形が生じる磁歪材料などからなっている。

〔作　　　用］ 上記構成において、歪変形体４を順次変形させ、例えば
歪変形体４を長手方向に伸ばすことにより、流体通路２
の断面積を順次変化させることができる。この流体通路
２の断面積の変化により、流体通路２内の流体に流体通
路２に沿った方向のカが作用し、流体が吸入口側がら吐
出口側に移動する。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例のポンプの横断面図である
。

このポンプの流体通路２は、断面が長方形で全体が円環
状の形状をしており、この流体通路２に沿った円周上に
１６個の磁歪素子４が配置されている。

磁歪素子４とは、一定の磁場をかけたとき伸縮する特性
を持つ素子であり、テルビウム、ディスプロシウムなど
の金属化合物などからなっている。

第２図は、第１図のＡ−Ａ断面図であり、ポンプ本体６
下部には、吸入口ｌが設けられ・本体６上部には吐出口
３が設けられている。ポンプ本体６内部には、断面が長
方形で全体の形状が円環状の上下２層の流体通路２が設
けられており、上記吸入口１と吐出口３と連絡している
。

上下２層の流体通路２の間には、コイル７の巻かれた１
６個の磁歪素子４がセラミック又はガラス・エポキシ基
板８上に固定されて配置されている。

図示していないが、基ｌｌ１Ｂ上に固定されているコイ
ル７の引き出し線は、基板８の導体パターンに接続され
ており、それらのパターンを経てコイル７の励磁電流が
供給される。

第３図は、円周上に配置されている磁歪素子４の配置状
態を直線に展開したときの磁歪素子４の構成を説明する
図である。

各磁歪素子４は、コイル７が非励磁のとき上下の流体通
路２のほぼ端面の位置にあり、コイル７が励磁されると
磁歪素子４が伸び流路の断面積を狭めるようになってい
る。詳しくは後述するが、これら磁歪素子４を順次励磁
又は非励磁の状態とし、流路の容積を変化させることに
より、流体を右方向又は左方向に移行させる圧力を加え
ることができる。

また、上記磁歪素子４、基板８及びコイル７は、内部ケ
ース９内に柔軟性を有する樹脂により封入されている。

内部ケース９内に充填されている樹脂充填層１１は、磁
歪素子４、コイル７等を補助的に支持すると共に、磁歪
素子４の伸びを妨げないような働きをしている。

第４図（ａ）、ら）、（Ｃ）は、それぞれポンプ本体６
の吐出口３＠がら見たときの平面図、樹脂充填部の横断
面図、吸入口１側から見たときの平面図である。

上側の流体通路２と下側の流体通路２とは、第４図（ロ
）に示す連結ロエ２により連結されており、吸入口１が
ら吸入され下側の流体通路２を進んだ流体は、連結口１
２を経て上側の流体通路２に入り通路内を進み吐出口３
がら排出される。

次に以上のような構成のポンプの動作を、第５図を参照
して説明する。

同図は、円周上に配置された１６個の磁歪素子４を直線
に展開したときの断面を示しても洩る。

第５図（１）は、１６個のコイルし＋〜Ｌ１６が全て非
励磁のときの磁歪素子４の状態を示しており、各磁歪素
子４は流体通路２のほぼ端部に位置してＩ、ｚる。

本実施例においては、連続して配置された４個の磁歪素
子４を１組として、１６個の磁歪素子４を４つのブロッ
クに分割して制御している。

すなわち、コイルＬＩ−Ｌ４の巻かれた磁歪素子のブロ
ックと、それぞれコイルし５〜ＬＩＩ％コイルし、〜Ｌ
Ｉ□、及びコイルＬ１３〜Ｌ＋６の巻かれた磁歪素子の
ブロックとの４つのプロ・ツクに分割し、ブロック単位
で同じ条件で励磁を行っている。

各ブロック内の対応するコイル、すなわち１番目に位置
するコイルＬ＋　、　Ｌｓ　、Ｌ９　、Ｌ１３．２番目
に位置するコイルし２、Ｌ６、Ｌ、。、Ｌ１４．３番目
に位置するコイルＬ３　、Ｌ７　、ＬＩＩＸＬ＋ｓ、及
び４番目に位置するコイルＬ４、Ｌａ　、Ｉ、＋□、Ｌ
１２を、それぞれ同じ条件で励磁するようにしている。

以下、１番目のブロックの磁歪素子４の動作を例にとり
説明する。

先ず、コイルＬ１を励磁し、コイルＬ２、Ｌ３、Ｌ４を
非励磁とすると、コイルＬ＋に対応する磁歪素子Ｉｔ　
　（以下、ｎ番目のコイルＬｎに対応する磁歪素子を■
。とする）が長手方向（第５図の上下方向）に伸び、流
路の断面積が小さくなり上下の流体通路２にある流体に
圧力が加わる。

この状態で次に、コイルＬ２を励磁すると、コイルＬ２
に対応する磁歪素子Ｉ２が長手方向に伸びる。

これにより、磁歪素子ＩＩからＩ５により囲まれる流路
の容積及び位置が変化し、その流路にある流体が、第５
図（２）に示す位置から第５図（３）に示す位置に移動
する。

次に、コイルＬ３を励磁し、同時にコイルし。

を非励磁とすると、磁歪素子■３が長手方向に伸びると
共に、次のブロックの磁歪素子Ｉ５が縮む。

これにより、磁歪素子■１〜■５により囲まれる流路の
容積及び位置が変化し、その流路にある流体が、第５図
（３）に示す位置から第５図（４）Ｇこ示す位置に移動
する。

このようにコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を順次励磁す
ることにより、それらのコイルに対応する磁歪素子１１
〜Ｉ４を伸縮させ、流体通路２内の流体を矢印方向（第
５図）に移動させることができる。

他のブロックのコイルし５〜ＬＩ６についても、上述し
たコイルし１〜Ｌ４の励磁と同じ条件で励磁が行われ、
磁歪素子４の変形により流体に矢印方向の力が作用する
。

これにより、全体として流体通路２内の流体を一定方向
に進めることができ、流体を吸入口１側から吐出口３側
に移動させることができる。

また、上記実施例では、磁歪素子４自体が逆止弁として
作用するので、逆止弁を省略することもできる。

さらに、流体通路２を上下２層としているので、ポンプ
の外形を大きくせずに高い揚程力を得ることができる。

また、磁歪素子４は圧電素子のような高電圧を印加する
必要がないので車載用や、特に燃料ポンプなどに使用す
る場合に安全性の面で有効である。

次に、第６図は本発明の第２の実施例のポンプのアクチ
ュエータ部の横断面図であり、第７図は、そのＡ−Ａ断
面図である。

第２の実施例は、流体通路１２を直線状に形成したもの
であり、磁歪素子４もその流体通路１２に沿って直線上
に配置されている。

また、第７図のＡ−Ａ断面図に示すように流体通路１２
は磁歪素子４の上下にそれぞれ設けられている。コイル
が励磁されて磁歪素子４が上下に伸び、上下の流体通路
１２内の流体を同時に移動させるようになっている。

例えば、流体通路１２の右側を吸入側、左側を吐出側と
すると、前述した第１の実施例と同様にして、複数のブ
ロックに分割した磁歪素子４の右側の磁歪素子から順に
磁界を加え、磁歪素子４を長手方向に伸ばすことにより
、流体を第７図の左方向に移動させることができる。

また、左側の磁歪素子４から順に磁界を加え磁歪素子４
を変形させれば、第７図において流体通路１２の左側か
ら右側に流体を移動させることができる。すなわち、吸
入、吐出を可逆的に行うこともできる。

尚、上記第１及び第２の実施例では、流体通路を上下２
層の構造としたが、もちろん１層としても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、羽根車、モータなどを使用せずに流体
を吸入し、吐出することができるのでポンプを大幅に小
型化することができる。さらに、機械的な回転部分がな
いので、振動、騒音等が発生せず、また部品の摩耗等に
よりポンプの寿命が制限されることもなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例のポンプの横断面図、 第２図は、第１図の縦断面図、 第３図は、磁歪素子の構成を説明する図、第４図（ａ）
、　（Ｃ）は、吐出口側及び吸入口側から見た平面図、
同図（ｂ）は連結口を含む面の横断面図、第５図は、磁
歪素子の作用を説明する図、第６図は、本発明の第２の
実施例のポンプの横断面図、 第７図は、第６図の縦断面図、 第８図は、従来のポンプの一例を示す図である。 １・・・吸入口、 ２・・・流体通路、 ３・・・吐出口、 ４・・・歪変形体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸入口から流入する流体を流体通路に沿って吐出口側に
   移動させるポンプにおいて、 磁気又は電気エネルギーにより変形の生じる歪変形体を
   前記流体通路に沿って複数配置し、前記歪変形体を吸入
   口側から吐出側に所定の順序で順次稼働させ、流体を吸
   入口側から吐出口側に移動させることを特徴とするポン
   プ。