JPH0727041A - 往復動ポンプ - Google Patents

往復動ポンプ

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JPH0727041A
JPH0727041A JP16562093A JP16562093A JPH0727041A JP H0727041 A JPH0727041 A JP H0727041A JP 16562093 A JP16562093 A JP 16562093A JP 16562093 A JP16562093 A JP 16562093A JP H0727041 A JPH0727041 A JP H0727041A
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piston
magnetic
magnetic flux
reciprocating pump
guide
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Shunsaku Nakauchi
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Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
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Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
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  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の駆動手段側への漏出を確実に防止する
ことができ、しかも高能率な往復動ポンプを得る。 【構成】 吸入口12Aから吐出口12Bに至る流路1
4,16の途中の一部を構成し、流路14,16内の流
体を外部と遮断する筒状の非磁性体から成るピストンガ
イド18と、ピストン20の一端部及び他端部に当該ピ
ストン20の摺動方向(矢印A方向及び反矢印A方向)
に略直交して磁束をそれぞれ通過させ、これらの磁束量
を交互に増減変化させてピストン20の一端部を通る磁
束量と他端部を通る磁束量との差を利用して非接触でピ
ストン20を往復駆動するピストン駆動手段26と、が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、往復動ポンプに係り、
更に詳しくはピストンを往復動すると共に弁を開閉して
流体を圧送する往復動ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、流路内を摺動するピストンの往復
動により流体を圧送する往復動ポンプでは、ピストンは
コネクティングロッドを介して流路外の駆動手段により
駆動されるようになっていた。この種の往復動ポンプで
は、流路内部と外部との境界部分にゴムパッキン等のシ
ール部材を装着し、これによりピストンガイド(通常
は、シリンダ)側から駆動手段側への流体の漏出を防止
することがなされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たゴムパッキン等を用いて流体の漏出を完全に防止する
ことは困難であり、流体の漏出を完全に防止することが
できる往復動ポンプの出現が待望されていた。
【0004】上記の問題を解決するための一手法とし
て、非磁性の金属等でピストンガイド内部と駆動手段と
を物理的に遮断し、ピストンの駆動を非磁性の金属等の
外部から磁力を用いて行おうとする試みがなされている
が、現在の所、高能率のものは見受けられない。
【0005】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、流体の駆動手段側への漏出を確実に防
止することができ、しかも高能率な往復動ポンプを提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の往復動ポ
ンプは、吸入口から吐出口に至る流路の途中の一部を構
成し、前記流路内の流体を外部と遮断する筒状の非磁性
体から成るピストンガイドと、前記ピストンガイド内に
摺動自在に装備された磁性体から成るピストンと、前記
ピストンガイドの吸入口側及び吐出口側にそれぞれ配置
され、前記流路を開閉する吸入弁及び吐出弁と、前記ピ
ストンの一端部及び他端部に当該ピストンの摺動方向に
略直交して磁束をそれぞれ通過させ、これらの磁束量を
交互に増減変化させて前記ピストンの一端部を通る磁束
量と他端部を通る磁束量との差を利用して非接触で前記
ピストンを往復駆動するピストン駆動手段と、を有す
る。
【0007】請求項2記載の往復動ポンプは、吸入口か
ら吐出口にそれぞれ至る二つの流路をそれぞれの途中で
分岐すると共に相互に連結し、前記二つの流路内の流体
を外部と遮断する筒状の非磁性体から成るピストンガイ
ドと、前記ピストンガイド内に摺動自在に装備された磁
性体から成るピストンと、前記二つの流路の分岐路部分
より吸入口側及び吐出口側にそれぞれ配置され、前記流
路を開閉する吸入弁及び吐出弁と、前記ピストンの一端
部及び他端部に当該ピストンの摺動方向に略直交して磁
束をそれぞれ通過させ、これらの磁束量を交互に増減変
化させて前記ピストンの一端部を通る磁束量と他端部を
通る磁束量との差を利用して非接触で前記ピストンを往
復駆動するピストン駆動手段と、を有する。
【0008】請求項3記載の往復動ポンプは、請求項2
記載の往復動ポンプにおいて、前記二つの流路がそれぞ
れ吸入口及び吐出口を各別に有することを特徴とする。
【0009】請求項4記載の往復動ポンプは、請求項1
ないし3の何れか一つに記載の往復動ポンプにおいて、
前記ピストン駆動手段が、前記ピストンの長手方向一端
部,他端部近傍で前記ピストンガイドを介して一方と他
方側に且つ相互に対峙して配置された二組の磁性体と、
前記ピストンガイドの一方側に配置された磁性体から前
記ピストンガイドの他方側に配置された磁性体に向かっ
て前記各磁性体と前記ピストンガイドとの間の間隙に磁
束を通過させる永久磁石と、前記ピストンの長手方向一
端部近傍で前記ピストンガイドを介して一方と他方側に
配置された磁性体間には前記永久磁石の磁束と加算され
る方向に通過する磁束を形成し且つ前記ピストンの長手
方向他端部近傍で前記ピストンガイドを介して一方と他
方側に配置された磁性体間には前記永久磁石の磁束と減
算される方向に通過する磁束を形成する励磁コイルと、
を有することを特徴とする。
【0010】即ち、この請求項4記載の往復動ポンプ
は、上記の課題を解決するため、往復動ポンプのピスト
ンを磁性体で形成し、これを有極リニヤアクチュエータ
の可動部とし、これを動かすピストン駆動手段との間の
間隙に非磁性の金属の壁を設けたものである。
【0011】請求項5記載の往復動ポンプは、請求項1
ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポンプにおい
て、前記ピストンが、移動方向両端部にそれぞれ配置さ
れた2つの磁性体とこれらの磁性体を連結する連結棒と
から構成されたことを特徴とする。
【0012】請求項6記載の往復動ポンプは、請求項1
ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポンプにおい
て、ピストンガイドが前記一方側と他方側の磁性体間に
複数設けられ、当該各ピストンガイド内にピストンがそ
れぞれ摺動自在に装備されたことを特徴とする。
【0013】請求項7記載の往復動ポンプは、請求項1
ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポンプにおい
て、前記ピストンが、固定支持棒に沿って摺動する中空
の棒状磁性体により形成されことを特徴とする。
【0014】請求項8記載の往復動ポンプは、請求項1
ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポンプにおい
て、前記ピストンの断面形状が矩形状とされたことを特
徴とする。
【0015】
【作用】請求項1記載の往復動ポンプによれば、ピスト
ン駆動手段と流路内の流体とがピストンガイドにより隔
絶されているので、流路内の流体がピストンの駆動によ
ってピストン駆動手段側に漏出することはない。また、
ピストン駆動手段がピストンを一の方向へ駆動し、この
ピストンの移動によりピストンガイド内の圧力が減少し
吸入口側に対し負圧となった場合には、吸入弁が流路を
開き吸入口側からピストンガイド内へ流体が流入する。
次いでピストン駆動手段がピストンを他の方向へ駆動
し、このピストンの移動によりピストンガイド内の圧力
が増加し吐出口側に対し正圧になった場合には、吸入弁
が閉じると共にピストンガイド内の流体が吐出弁を開い
て吐出口側へ流れる。従って、ピストン駆動手段による
ピストンの往復駆動により、吸入弁,吐出弁が交互に開
き、流体が流路内を吸入口から吐出口に圧送される。な
お、吸入弁,吐出弁は、ピストンガイド内の圧力の増減
により自動的に開閉する方式のものでも、ピストンの動
きに連動して外部制御により開閉される方式のいずれの
方式であってもよい。
【0016】請求項2記載の往復動ポンプによれば、ピ
ストンガイドによりピストン駆動手段が二つの流路内の
流体から隔絶されているので、流路内の流体がピストン
の駆動によってピストン駆動手段側に漏出することはな
い。また、ピストン駆動手段がピストンを往復駆動する
度に、ピストンガイド内のピストンの一方の流路側と他
方の流路側とが交互に正圧,負圧となり、これにより一
方の流路側と他方の流路側の吸入弁、一方の流路側と他
方の流路側の吐出弁とが交互に開閉し、流体が二つの流
路内を吸入口から吐出口に向けて圧送される。なお、吸
入弁,吐出弁は、ピストンガイド内の圧力の増減により
自動的に開閉する方式のものでも、ピストンの動きに連
動して外部制御により開閉される方式のいずれの方式で
あってもよい。
【0017】請求項3記載の往復動ポンプによれば、二
つの流路がそれぞれ吸入口及び吐出口を各別に有するこ
とから、別々の場所から流体を吸引し、別々の場所へ吐
出する往復動ポンプが構成される。
【0018】請求項4記載の往復動ポンプでは、ピスト
ン駆動手段が、ピストンの長手方向一端部,他端部近傍
でピストンガイドを介して一方と他方側に且つ相互に対
峙して配置された二組の磁性体と、ピストンガイドの一
方側に配置された磁性体からピストンガイドの他方側に
配置された磁性体に向かって前記各磁性体とピストンガ
イドとの間の間隙に磁束を通過させる永久磁石と、ピス
トンの長手方向一端部近傍でピストンガイドを介して一
方と他方側に配置された磁性体間には永久磁石の磁束と
加算される方向に通過する磁束を形成し且つピストンの
長手方向他端部近傍でピストンガイドを介して一方と他
方側に配置された磁性体間には永久磁石の磁束と減算さ
れる方向に通過する磁束を形成する励磁コイルと、を有
する。
【0019】即ち、本発明の往復動ポンプでは、ピスト
ンとピストン駆動手段により有極リニアアクチュエータ
が構成されており、ピストンがこの有極リニアアクチュ
エータの可動部となっている。
【0020】各磁性体における磁極とピストンガイドと
の間隙(以下、適宜「ギャップ」という)には、永久磁
石による磁束が通されており、これに励磁コイルによる
磁束が重畳される。このピストン駆動手段では、これら
永久磁石及び励磁コイルの磁束によって磁気回路を構成
しており、ピストンの長手方向一端部近傍でピストンガ
イドを介して一方と他方側に配置された磁性体における
磁極間では、永久磁石による磁束と励磁コイルによる磁
束とが加算されるように、ピストンの長手方向他端部近
傍でピストンガイドを介して一方と他方側に配置された
磁性体における磁極間では永久磁石による磁束と励磁コ
イルによる磁束が減算されるように磁気回路を構成す
る。この磁気回路において励磁コイルの磁束の通る磁路
中に永久磁石が含まれないようにする。これによって、
励磁コイルの回路のパーミアンスを大きくすることがで
き、小電力で励磁コイルによる磁束を大きくすることが
でき、小さな電力で大きな吸引力が得られる。
【0021】上記磁極とピストンとの間の境界面(ギャ
ップの方向に沿う面)と直角に磁束が通っている場合に
おける磁束と直角の方向にピストンが引き込まれる力
(吸引力F)は、以下の式(1)に示すように、ギャッ
プδ、ピストンの移動方向と直角な長さb、及び磁束密
度Bに関係がある。
【0022】 F ∝ (B2 ・δ・b)/(2・μ) ……… (1) 各磁性体の励磁が励磁コイルだけで行われているとする
と、ピストン駆動手段(有極アクチュエータ)の定格が
決まれば磁束密度Bは励磁アンペアターンに比例して決
定される。即ち、磁束密度Bは励磁電力の2乗に比例す
る。例えば、1Wの励磁電力で得られる磁束密度を0.
5テスラとすれば1.5テスラを得るためには9Wを必
要とする。ここで、永久磁石による磁束が通っているギ
ャップに励磁コイルによる磁束が重畳された場合、永久
磁石による磁束密度をB0 、励磁コイルによる磁束密度
をB1 とすると吸引力は(B0 ±B12 で決定され
る。即ち永久磁石の磁束密度B0 の設定によってB0
だけ励磁コイルの電力を節約できる。例えば、磁束密度
0 を1テスラとすると、0.5テスラ分の磁束を作れ
るだけの電力、即ち1Wの電力で1.5テスラの磁束を
得ることができる。つまり1Wの電力で9Wの吸引力を
得る事ができる。このとき、無電力の時でも1テスラ分
の吸引力Fは残るが、両方の磁性体を通る永久磁石によ
る磁束密度は原則としてストロークの何処でも同じよう
になるように構成できるので、永久磁石による吸引力は
両方の磁性体でバランスしており、ピストンは全ストロ
ークの何処でも力を受けず、外部に吸引力は発生せず、
何らの問題はない。
【0023】従って、永久磁石の磁束の回路と励磁コイ
ルの磁束の回路が互いにギャップの所で重なり合い、他
の所では重ならず、励磁コイルの回路中に磁気抵抗の高
い永久磁石が入らない構造にすれば、励磁コイルによる
磁束が効率良くギャップの所を通り、有極にすることに
よって少ない電力で大きい吸引力を得ることができる。
【0024】本発明では、二つの磁性体を対峙して形成
し、その各々の磁性体が有する相対する磁極間の吸引力
の差が外部に動作力となる構造としている。
【0025】また、励磁コイルによる磁束はピストンの
一端部側の磁性体では永久磁石の磁束と加算され、ピス
トンの他端部側の磁性体では減算される構造としている
ので、一端部側の磁性体における励磁コイルによる磁束
密度を磁束密度B1 、他端部側の磁性体における励磁コ
イルによる磁束密度を磁束密度B2 とすると、励磁コイ
ルが動作した時の吸引力Fは、次式(2)で表すことが
できる。
【0026】 F∝{(B0 +B12 −(B0 −B22 } ………(2) この式(2)は、以下の式(3)のように変換される。
【0027】 F∝{2・B0 ・(B1 +B2 )+(B1 2−B2 2)} ………(3) このとき、各磁束密度にB0 ≫B1 、B0 ≫B2 の関係
がある場合、即ち永久磁石の磁束密度に比べて励磁コイ
ルによる磁束密度が十分小さいときは式(3)の右辺第
2項は無視されて第1項で吸引力が決まる。この場合は
励磁コイルだけの場合よりずっと大きい吸引力を得るこ
とができる。またこの場合の吸引力は励磁コイルの磁束
に対して一次比例となる。励磁コイルに交流を流すと、
その電流値の変化にほぼ比例した吸引力が発生し、ピス
トンはピストンガイドに沿って摺動する。B0 を大きく
すると、同じ電力で従来のソレノイドより大きな力を発
揮できる。
【0028】請求項5記載の往復動ポンプによれば、ピ
ストンを構成する連結棒には磁束を通す必要がないの
で、当該連結棒を非磁性体,例えばプラスチック等の軽
量部材により形成することができる。従って、応答速度
を上げることができる。
【0029】請求項6記載の往復動ポンプによれば、ピ
ストン駆動に要する磁力を増加させることなく且つ流量
を減らすことなく、ピストンが流体に及ぼす圧力を上げ
ることが可能になる。
【0030】その理由は、ピストンを駆動するのに必要
な磁力はピストンの表面積によって定まる磁束の量によ
って決まり、ピストンの表面積はピストンが丸棒である
場合にはその半径に比例する。この一方、ピストンが流
体に及ぼす圧力はその半径の二乗に比例する軸直交断面
の断面積に反比例するからである。従って、本発明で
は、各ピストンとして断面積の小さなものを使用し、必
要な流量を確保できる本数を使用すれば、ピストン駆動
に要する磁力を増加させることなく且つ流量を減らすこ
となく、ピストンが流体に及ぼす圧力を上げることがで
きる。
【0031】請求項7記載の往復動ポンプによれば、周
面の表面積が同じ中実棒のピストンに比べ軸直交断面の
断面積が小さくなるので、大きな圧力をピストンは流体
に及ぼすようになる。
【0032】請求項8記載の往復動ポンプによれば、前
記ピストンの断面形状が矩形状とされたていることか
ら、励磁コイルより磁性体のピストンガイド対向面に形
成された励磁磁極に対向するピストンの対向面積(これ
により、ピストンの駆動力は定まる)をピストンの断面
積を増加させることなく増加させることができる。従っ
て、効率的なピストン駆動が可能となる。
【0033】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1ないし図2
に基づいて説明する。
【0034】図1には、第1実施例に係る往復動ポンプ
10の断面図が示されており、図2には、図1のII−II
線断面図が示されている。
【0035】この往復動ポンプ10は、吸入口12Aか
ら吐出口12Bに至る第1の流路14と第2の流路16
とをそれぞれの中間部で分岐すると共に相互に連結する
筒状の非磁性体から成るピストンガイド18と、ピスト
ンガイド18内に摺動自在に装備された磁性体から成る
ピストン20と、第1の流路14,第2の流路16内に
それぞれ配設された吸入弁22A,吐出弁24A及び吸
入弁22B,吐出弁24Bと、ピストンガイド18によ
り前記二つの流路14,16内の流体から隔絶され、ピ
ストン20を磁力により非接触で図1矢印A及び反矢印
A方向へ往復駆動するピストン駆動手段26と、を有す
る。
【0036】前記吸入弁22A,吐出弁24A及び吸入
弁22B,吐出弁24Bは、第1の流路14,第2の流
路16のそれぞれの分岐路部分より吸入口12A側及び
吐出口12B側にそれぞれ配置され、ピストン20の往
復動によるピストンガイド18内の圧力の増減に応じて
第1の流路14,第2の流路16を開閉するようになっ
ている(これについては後述する)。
【0037】前記ピストン駆動手段26は、図1,図2
に示されるように、内部が中空の四角柱形状の外部継鉄
8を備えており、外部継鉄8の内面上部及び内面下部に
は厚み方向に着磁された板状の永久磁石1U ,1D が取
り付けられている。これらの永久磁石1U ,1D には、
磁路形成部材2U ,2D が取り付けられている。磁路形
成部材2U は、磁束を通す継鉄5U の長手方向両端に磁
気抵抗の小さい磁性体9UR,9ULが取り付けられて断面
コ字状の形状をしており、各磁性体9UR,9ULには励磁
用のコイル4UR,4ULが各々巻き付けられている。これ
らの磁性体9UR,9ULのピストン20側の端部は、当該
磁性体を通過する磁束によって磁極28 UR,28ULとな
る。同様に、磁路形成部材2D は、継鉄5D の長手方向
両端に磁性体9DR,9DLが取り付けられた断面コ字形状
で、各磁性体9DR,9DLには励磁用のコイル4DR,4DL
が各々巻き付けられている。また、磁性体9DR,9DL
ピストン20側の端部は、この磁性体を通過する磁束に
よって磁極28DR,28DLとなる。
【0038】前記各磁性体9UR,9UL,9DR,9DLとピ
ストンガイド18との間には、図1に示される一定の空
隙(以下、「ギャップ」という)11UR,11UL,11
DR,11DLが設けられている。
【0039】ピストンガイド18は、溶接等によって、
継ぎ目なく第1の流路14,第2の流路16を構成する
パイプに接続されており、内部の流体が外部に漏れるこ
とがないようにされている。このピストンガイド18の
長手方向の両端縁内周部には、必要に応じてピストン2
0が必要以上に長手方向両側に突出して前記吸入弁22
A,22B及び吐出弁24A、24Bの動きを妨げない
ようにするためのストッパを設けても良い。
【0040】次に、上述のようにして構成された往復動
ポンプ10の作用を説明する。まず、ピストン駆動手段
26によるピストン20の駆動原理について説明する。
【0041】永久磁石1U ,1D による、その磁束は実
線矢印Cでしめされる方向に通っている(図1参照)。
即ち、二つの磁路形成部材2U ,2D の上下の磁極28
UR、28DR及び磁極28UL、28DLの間に流れる磁束は
同じ方向である。この場合、磁極28UR、28UL、はN
極であり、磁極28DR、28DLはS極である。
【0042】4個の励磁コイル4UR、4UL、4DR、4DL
について、励磁コイル4UR、4DRに同じ方向の電流を通
電し、それと反対の向きの電流を励磁コイル4UL、4DL
に通電することによって励磁されて生じる磁束は、点線
矢印Dの方向になる。このとき、永久磁石の磁束及び励
磁コイルの磁束は、ピストンガイド18と上部磁路形成
部材2U との間のギャップ11UR、11UL及びピストン
ガイド18を通り、ピストンガイド18と下部磁路形成
部材2D の間のギャップ11DR、11DL及びピストンガ
イド18を通るが、図1における左方の磁路形成部材2
U ,2D 間(磁極18UL,18DLの間)のギャップ11
UL、11DLではこの二つの磁束は加算され、図1におけ
る右方の磁路形成部材2U ,2D 間(磁極28UR,28
DRの間)のギャップ11UR、11DRでは減算される方向
に流れる。
【0043】従って、ピストン20と磁路形成部材
U ,2D との間の左右のギャップで、左のギャップ1
UL、11DLの磁束密度は右のギャップ11UR、11DR
の磁束密度より大となり、ピストン20は左方向(図1
反矢印A方向)に吸引される。この場合、ピストン20
は本第1実施例では丸棒状のものが使用されているが
(図2参照)、これに代えて板状のものを使用しても良
い。
【0044】励磁コイルの電流の方向を上述の場合と逆
方向に流せば、ギャップの磁束密度は左右が逆転してピ
ストン20は右方向(図1矢印A方向)に移動する。ピ
ストン20が受ける力は作用の所で述べたように、永久
磁石による磁束密度Bと、励磁コイル(電磁石)による
起磁力による磁束と、ピストン20の移動方向と直角方
向の幅、との函数になる。即ち、このピストン20が受
ける力は永久磁石の磁束と励磁アンペアターンとの積で
表され、前記ギャップ11DR,11DL,11UR,11DR
の大小とは関係しない。ギャップが大きいときは、大き
な永久磁石を使って同一の磁束密度を確保するようにす
れば、同じ励磁アンペアターンでギャップの小さい時と
同じようにピストン駆動力を得ることができる。このこ
とは、ピストンガイド18の肉厚に対する制限を緩和す
るので大変有利な事となる。
【0045】ここで、励磁コイル4UR、4UL、4DR、4
DLによる磁束は、磁気抵抗の大きい永久磁石1U ,1D
を通過せずに磁路形成部材2U ,2D 、即ち、磁気抵抗
の小さい磁性体9UR、9UL、9DR、9DL、継鉄5U ,5
D とピストン20を通るので、容易に磁気回路を形成で
き、少ない電力で所望の磁束を得ることができる。
【0046】次に、上述した原理により、ピストン駆動
手段26がピストン20を一の方向(図1における反矢
印A方向)へ駆動すると、このピストン20の移動によ
り、ピストン20より矢印A側のピストンガイド18内
の圧力が減少し吸入口12A側に対し負圧となると同時
に、ピストン20より反矢印A側のピストンガイド18
内の圧力が上昇し吐出口12B側に対し正圧となる。こ
のため、第1の流路14側の吸入弁22Aと第2の流路
側の吐出弁24Bが開き、その他の弁は閉じる(あるい
は閉じたままである)。これにより、第1の流路14側
では吸入口12Aを介して流体が吸い込まれ、この吸い
込まれた流体がピストンガイド18内へ流入し、第2の
流路16側ではピストンガイド18内の流体が吐出口1
2B側へピストン20により圧送される。
【0047】次いで、ピストン駆動手段26がピストン
20を他の方向(図1における矢印A方向)へ駆動する
と、このピストン20の移動により、ピストン20より
反矢印A側のピストンガイド18内の圧力が減少し吸入
口12A側に対し負圧となると同時に、ピストン20よ
り矢印A側のピストンガイド18内の圧力が上昇し吐出
口12B側に対し正圧となる。このため、第2の流路1
6側の吸入弁22Bと第1の流路14側の吐出弁24A
が開き、その他の弁は閉じる(あるいは閉じたままであ
る)。これにより、第2の流路16側では吸入口12A
を介して流体が吸い込まれ、この吸い込まれた流体がピ
ストンガイド18内へ流入し、第1の流路14側ではピ
ストンガイド18内の流体が吐出口12B側へピストン
20により圧送される。
【0048】従って、ピストン駆動手段26がピストン
20を往復駆動する度に、ピストンガイド18内のピス
トン20の第1の流路側と第2の流路側とが交互に正
圧,負圧となり、これにより第1の流路側と第2の流路
側の吸入弁22Aと22B、第1の流路側と第2の流路
側の吐出弁24Aと24Bとが交互に開閉し、流体が第
1,第2の流路内を吸入口12Aから吐出口12Bに向
けて圧送される。
【0049】以上説明したように、本第1実施例による
と、ピストン駆動手段26と第1,第2の流路14,1
6内の流体とがピストンガイド18により隔絶されてい
るので、流路内の流体がピストン20の駆動によってピ
ストン駆動手段側26に漏出することはなく、また、ピ
ストン駆動手段26を構成する励磁コイルに流れる電流
の向きを交互に変更する(例えば、交流電源を使用す
る)だけで、高能率でピストン20を往復駆動すること
ができる。
【0050】次に、本発明の第2実施例を図3に基づい
て説明する。本第2実施例では、前述した第1実施例に
おいてピストン駆動手段26を構成する上下に2個設け
られた永久磁石が4個にされ、励磁コイルが4個から2
個に減少された点に特徴を有する。なお、この第2実施
例は、上記第1実施例と略同様の構成であるため、同一
部分には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【0051】磁路形成部材2U は、断面H字状の形状を
しており、磁束を通す継鉄32U の長手方向両端に磁気
抵抗の小さい磁性体9UR,9ULが取り付けられている。
第2実施例では、継鉄32U に励磁用のコイル4U が巻
回されている。同様に、磁路形成部材2D は、継鉄32
D の長手方向両端に磁性体9DR,9DLが取り付けられ、
この継鉄22D には励磁用のコイル4D が巻回されてい
る。磁路形成部材2Uには、板状の永久磁石1UR,1UL
が設けられて外部継鉄8に取り付けられる。同様に、磁
路形成部材2D には、板状の永久磁石1DR,1DLが設け
られて外部継鉄8に取り付けられる。また、磁性体
UR,9ULのピストン側の端部は、この磁性体を通過す
る磁束によって磁極28UR,28ULとなり、磁性体
DR,9DLのピストン側の端部は、この磁性体を通過す
る磁束によって磁極28DR,28DLとなる。
【0052】このように、第2実施例では、第1実施例
の上下に2個設けられた永久磁石を分割し4個にして、
磁路形成部材の継鉄の各々に励磁コイルを設けているた
め、励磁コイルの数を減少できると共にピストン駆動手
段26に内蔵することができ、小型化を図ることができ
る。
【0053】なお、第2実施例のピストン駆動手段26
の作動は、内部に流れる磁束の向きと共に、第1実施例
と同様のため、詳細な説明は省略する。また、その他の
部分の構成も第1実施例と同様のため、説明を省略す
る。
【0054】以上のようにして構成された本第2実施例
によっても第1実施例と同等の作用効果を奏する他、励
磁コイルを内蔵することができるため、大きさを小さく
形成することができる。但し、励磁コイルの漏洩磁束は
増加する。
【0055】なお、上記第1,第2実施例では、第1の
流路及び第2の流路の吸入口及び吐出口が共通である場
合を例示したが、これらの流路が吸入口及び吐出口を各
別に有するにようにしても良く、このようにすれば、別
々の箇所から別々の箇所へ同時に流体を圧送することも
可能である。
【0056】次に、本発明の第3実施例を図4に基づい
て説明する。図4には、第3実施例の主要部が示されて
いる。この第3実施例は、前述した第1実施例における
ピストン20に代えてピストン30が設けられている点
に特徴を有する。
【0057】このピストン30は、移動方向(軸方向)
両端部にそれぞれ配置された2つの短柱状の磁性体31
A,31Bとこれらの磁性体31A,31Bを連結する
連結棒33とから構成されている。
【0058】図1からも明らかなように、磁性体9UL
DLと磁性体9UR,9DRの間の部分には、ピストン部分
に磁束が通っていない。従って、この部分に対応する連
結棒33は磁性材料で作る必要はなく、ピストン30に
働く力に耐えるだけの太さの軽量部材,例えばプラスチ
ック等により形成される。その他の部分の構成は、第1
実施例と同一である。
【0059】従って、本第3実施例によっても、第1実
施例と同等の作用・効果を奏する他、ピストン30の重
量が減少した分だけ、応答速度を上げることができる。
【0060】次に、本発明の第4実施例を図5に基づい
て説明する。この第5実施例は、前述した第1実施例に
おけるピストンガイド18に代えて小径のピストンガイ
ド43が、上側磁路形成部材2U を構成する磁性体
UR,9ULと下側磁路形成部材2 D を構成する磁性体9
DR,9DLとの間に、3つ設けられ、当該各ピストンガイ
ド43内に小計のピストン41がそれぞれ摺動自在に装
備された点に特徴を有する。
【0061】各磁性体の3つのピストン41の対向面に
は、先端が凹状とされた突起44がそれぞれ形成されて
いる。これにより、各ピストンガイド43と各突起44
との間の間隙(ギャップ)は一定寸法に維持される。そ
の他の部分の構成は、第1実施例と同一である。
【0062】従って、この第4実施例によっても第1実
施例と同等の作用・効果を奏する他、ピストン41の駆
動に要する全磁力を増加させることなく且つ流量を減ら
すことなく、ピストン41が流体に及ぼす圧力を上げる
ことが可能になる。
【0063】その理由は、ピストンを駆動するのに必要
な磁力はピストンの表面積によって定まる磁束の量によ
って決まり、ピストンの表面積はピストンが丸棒である
場合にはその半径に比例する。この一方、ピストンが流
体に及ぼす圧力はその半径の二乗に比例する軸直交断面
の断面積に反比例するからである。
【0064】次に、本発明の第5実施例を図6に基づい
て説明する。この第5実施例は、前述した第1実施例に
おけるピストン20に代えて、中空の棒状磁性体により
形成されたピストン51が設けられている点に特徴を有
する。
【0065】このピストン51は、第1実施例のピスト
ン20と同一の外径を有しており、両端が第1の流路1
4及び第2の流路に固定された固定支持棒52に沿って
摺動するように構成されている。その他の部分の構成
は、第1実施例と同一である。
【0066】従って、本第5実施例によっても第1実施
例と同等の作用・効果を奏する他、ピストン51の周面
の表面積は第1実施例のピストン20と同一であるが、
軸直交断面の断面積が小さくなるので、大きな圧力をピ
ストン51は流体に及ぼすようになる。また、固定支持
棒52の両端は固定されているので、ピストン51の滑
らかな運動が確保される。
【0067】次に、本発明の第6実施例を図7に基づい
て説明する。この第6実施例は、前述した第1実施例の
ピストン20に代えて断面矩形のピストン61が設けら
れ、ピストンガイド18もこれに併せて矩形のものが使
用されている点に特徴を有する。その他の部分の構成は
第1実施例と同一である。
【0068】従って、本第6実施例によると、ピストン
61の断面形状が矩形状とされていることから、励磁コ
イルより磁性体磁性体9UR,9UL,9DR,9DLのピスト
ンガイド対向面に形成された磁極に対向するピストン6
1の対向面積(これにより、ピストンの駆動力は定ま
る)をピストンの断面積を増加させることなく増加させ
ることができる。従って、効率的なピストン駆動が可能
となる。
【0069】上記各実施例の往復動ポンプでは、ピスト
ンが往復動するとき、第1の流路側では流体を吸入し、
第2の流路側では吐出するという減少が同時進行の形で
なされるので、吐出圧力の時間変化は図8に示したよう
になる。この図8において、(a)はピストンが一つの
場合、(b)はピストン2個が2相運転をしている場
合、(c)はピストン3個が3相運転をしている場合を
それぞれ示す。
【0070】なお、上記実施例では、第1の流路及び第
2の流路の2つの流路が設けられている場合を例示した
が、流路を3つ以上設け、隣接する流路相互間をピスト
ンガイドで相互に接続し、各ピストンガイド内にピスト
ンを各一つ摺動自在に装備すれば、吸入口吐出口との間
が多数に分岐したような多気筒、大出力のポンプを構成
することも可能である。
【0071】また、上記実施例では、吸入弁及び吐出弁
がピストンガイド内部の圧力の増減に応じて開閉する場
合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ピストンの動きに連動して開閉するものであれば、
外部制御により開閉するものであってもよい。
【0072】さらに、ピストン駆動手段の構成も上記実
施例で例示したものに限定されるものではなく、例え
ば、永久磁石と磁路形成部材を一組のみ設けたり、ピス
トンの軸心を永久磁石で構成したり、色々なバリエーシ
ョンが可能である。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ピ
ストンが駆動されるピストンガイド内とピストン駆動手
段とが、ピストンガイドにより、物理的に完全に隔絶さ
れているので、流体がピストン駆動手段側に漏出するの
を確実に防止することができ、また、ピストンの移動方
向に交差するように磁束を設定及び生じさせかつ、磁束
が加算される方向及び減算される方向に磁束を生じさせ
ることができるため、少ない電力で大きな吸引力を得ら
れる効率の良いピストン駆動手段を得ることができ、ま
た、大きなストロークであっても大きな吸引力を得られ
ることから、ピストン駆動手段によりピストンの往復動
を高能率に実現できるという従来にない優れた効果があ
る。
【0074】なお、本発明の往復動ポンプは、吸収型冷
房機の冷媒用ポンプ、水中ポンプ及び高圧の押上ポンプ
等に利用でき、その経済効果は大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成を示す概略断面図で
ある。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】第2実施例の構成を示す概略断面図である。
【図4】第3実施例の主要部の構成を示す概略断面図で
ある。
【図5】第4実施例の主要部の構成を示す概略断面図で
ある。
【図6】第5実施例の主要部の構成を示す概略断面図で
ある。
【図7】第6実施例の主要部の構成を示す概略断面図で
ある。
【図8】本発明に係る往復動ポンプの吐出圧力の時間的
変化を示す線図である。
【符号の説明】
UR,4UL,4DR,4DL 励磁コイル 5U ,5D 永久磁石 9UR,9UL,9DR,9DL 磁性体 11UR,11UL,11DR,11DL ギャップ(間隙) 10 往復動ポンプ 12A 吸入口 12B 吐出口 14 第1の流路 16 第2の流路 18 ピストンガイド 20 ピストン 22A,22B 吸入弁 24A,24B 吐出弁 26 ピストン駆動手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸入口から吐出口に至る流路の途中の一
    部を構成し、前記流路内の流体を外部と遮断する筒状の
    非磁性体から成るピストンガイドと、 前記ピストンガイド内に摺動自在に装備された磁性体か
    ら成るピストンと、 前記ピストンガイドの吸入口側及び吐出口側にそれぞれ
    配置され、前記流路を開閉する吸入弁及び吐出弁と、 前記ピストンの一端部及び他端部に当該ピストンの摺動
    方向に略直交して磁束をそれぞれ通過させ、これらの磁
    束量を交互に増減変化させて前記ピストンの一端部を通
    る磁束量と他端部を通る磁束量との差を利用して非接触
    で前記ピストンを往復駆動するピストン駆動手段と、 を有する往復動ポンプ。
  2. 【請求項2】 吸入口から吐出口にそれぞれ至る二つの
    流路をそれぞれの途中で分岐すると共に相互に連結し、
    前記二つの流路内の流体を外部と遮断する筒状の非磁性
    体から成るピストンガイドと、 前記ピストンガイド内に摺動自在に装備された磁性体か
    ら成るピストンと、 前記二つの流路の分岐路部分より吸入口側及び吐出口側
    にそれぞれ配置され、前記流路を開閉する吸入弁及び吐
    出弁と、 前記ピストンの一端部及び他端部に当該ピストンの摺動
    方向に略直交して磁束をそれぞれ通過させ、これらの磁
    束量を交互に増減変化させて前記ピストンの一端部を通
    る磁束量と他端部を通る磁束量との差を利用して非接触
    で前記ピストンを往復駆動するピストン駆動手段と、 を有する往復動ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記二つの流路がそれぞれ吸入口及び吐
    出口を各別に有することを特徴とする請求項2記載の往
    復動ポンプ。
  4. 【請求項4】 前記ピストン駆動手段が、前記ピストン
    の長手方向一端部,他端部近傍で前記ピストンガイドを
    介して一方と他方側に且つ相互に対峙して配置された二
    組の磁性体と、前記ピストンガイドの一方側に配置され
    た磁性体から前記ピストンガイドの他方側に配置された
    磁性体に向かって前記各磁性体と前記ピストンガイドと
    の間の間隙に磁束を通過させる永久磁石と、前記ピスト
    ンの長手方向一端部近傍で前記ピストンガイドを介して
    一方と他方側に配置された磁性体間には前記永久磁石の
    磁束と加算される方向に通過する磁束を形成し且つ前記
    ピストンの長手方向他端部近傍で前記ピストンガイドを
    介して一方と他方側に配置された磁性体間には前記永久
    磁石の磁束と減算される方向に通過する磁束を形成する
    励磁コイルと、を有することを特徴とする請求項1ない
    し3の何れか一つに記載の往復動ポンプ。
  5. 【請求項5】 前記ピストンが、移動方向両端部にそれ
    ぞれ配置された2つの磁性体とこれらの磁性体を連結す
    る連結棒とから構成されたことを特徴とする請求項1な
    いし4のいずれか一つに記載の往復動ポンプ。
  6. 【請求項6】 ピストンガイドが前記一方側と他方側の
    磁性体間に複数設けられ、当該各ピストンガイド内にピ
    ストンがそれぞれ摺動自在に装備されたことを特徴とす
    る請求項1ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポン
    プ。
  7. 【請求項7】 前記ピストンが、固定支持棒に沿って摺
    動する中空の棒状磁性体により形成されことを特徴とす
    る請求項1ないし4のいずれか一つに記載の往復動ポン
    プ。
  8. 【請求項8】 前記ピストンの断面形状が矩形状とされ
    たことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに
    記載の往復動ポンプ。
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