JPH07301175A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部への流体の漏れが起こらず、かつ吐出流
体の脈動が少ないポンプ装置を提供する。 【構成】 このポンプ装置は、ポンプ２１とその駆動回
路を備えている。ポンプ２１は、円環状のシリンダ２２
を備えており、その中に二つのピストン２４、２６が収
納されている。両ピストンは、複数の小歯を有するラッ
ク状の磁性体２８を有している。シリンダ２２には、流
体２０の吸入口３４および吐出口３６が連通されてい
る。シリンダ２２外の周囲には複数の電磁石４０が設け
られており、それらの背面部に永久磁石５０が設けられ
ている。シリンダ２２の壁面部には、ピストン２４、２
６を検出するセンサ５４、５６が設けられている。駆動
回路は、このセンサからの信号に応答して電磁石４０へ
の通電を制御し、ピストン２４、２６を交互に１回転ず
つ旋回させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば水のような液
体、空気のような気体、微粒子のような粒子状体等の流
体を送出するポンプに関し、より具体的には、円環状の
シリンダ内で磁力によって旋回させられる二つのピスト
ンを有するポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３５は、従来のポンプ装置の一例を示
す概略図である。このポンプ装置は、ポンプ１とそれを
駆動するモータ１１とから成り、ポンプ１は、円筒状の
シリンダ２と、その中に収納された円筒状のピストン４
と、それを上下させるクランク８と、それを回転させる
駆動軸１０と、シリンダ２の上部に設けられた流体２０
の吸入口１２および吐出口１６と、それらの入口部に設
けられた吸入弁１４および吐出弁１８とを備えている。
ピストン４とシリンダ２間はパッキン６によってシール
されている。駆動軸１０にはモータ１１が結合されてい
る。

【０００３】流体２０は、例えば水、油のような液体、
空気、各種ガスのような気体、微粒子のような粒子状体
等である。

【０００４】このポンプ装置においては、モータ１１に
よってポンプ１の駆動軸１０およびクランク８を回転さ
せ、その働きでピストン４を上下させる。ピストン４が
下降する時、吸入弁１４が開き、吸入口１２からシリン
ダ２内に流体２０が吸入される。その時、吐出弁１８は
閉じていて流体２０の吐出はしない。ピストン４が上昇
する時、吸入弁１４は閉じて吐出弁１８が開く。これに
より、吸入口１２からの流体２０の吸入は停止して、吐
出口１６から流体２０の吐出が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ポンプ装置におい
ては、ポンプ１のパッキン６が摩耗すると、シリンダ２
内の流体２０がパッキン６の部分を通してクランク部へ
漏れ、ひいては外部へ漏れ出るという問題がある。

【０００６】このような流体、取り分け液体の漏れは、
例えば電気配線に近い所に配置されるポンプ、医療機械
用のポンプ、化学機械用のポンプ等においては特に深刻
な問題となる。

【０００７】また、上記ポンプ装置では、流体２０の吸
入中は吐出ができず、流体２０の吐出中は吸入ができな
いので、１サイクル中の吐出期間の割合は約５０％であ
り、そのため吐出する流体２０の脈動が大きいという問
題がある。

【０００８】このような脈動を軽減するためには、従来
は吐出口１６の先に平滑装置を設ける必要があり、その
ようにすると構成が複雑化する。

【０００９】そこでこの発明は、外部への流体の漏れが
起こらず、かつ吐出流体の脈動が少ないポンプ装置を提
供することを主たる目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のポンプ装置は、（イ）円環状のシリンダ
と、このシリンダに沿う円弧状をしていて同シリンダ内
にその円周方向に旋回可能に収納された二つのピストン
であってその外周部に複数の互いに等間隔に並ぶ小歯を
有するラック状の磁性体をそれぞれ有するものと、シリ
ンダに連通した吸入口および吐出口であって互いにシリ
ンダの円周方向に各ピストンの長さと同程度以上の間隔
をあけて設けられたものと、シリンダの外周部近傍の回
りに互いに等間隔に設けられた複数の電磁石であって、
その各々が、シリンダ内の各ピストンの磁性体に対向す
る二つの歯を有するコ字状のコアと、このコアの二つの
歯に互いに逆向きに巻かれたコイルとを有するものと、
この各電磁石の背面部にそれぞれ設けられていて隣合う
もの同士が逆極性である複数の永久磁石と、シリンダの
壁面部であって吸入口と吐出口との間に設けられていて
各ピストンがその前に来たことを検出する第１のセンサ
と、シリンダの壁面部であって吐出口のピストン旋回方
向とは逆の側方に設けられていて各ピストンがその前に
来たことを検出する第２のセンサとを備えるポンプと、
（ロ）前記ポンプの複数の電磁石の内の一つを所定の順
序でかつ所定の通電極性で切り換えながら励磁すること
によって二つのピストンの磁性体に旋回力をそれぞれ生
じさせる機能を有すると共に、前記ポンプの両センサか
らの信号に応答して、吸入口と吐出口との間に位置する
所定の電磁石を励磁したままにすることによって二つの
ピストンの内の一方を吸入口と吐出口との間に停止させ
ておき、その間に他方のピストンをシリンダ内で旋回さ
せる動作を、二つのピストンで交互に行わせる機能を有
する駆動回路、とを備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記ポンプ装置を構成するポンプにおいては、
複数の電磁石および永久磁石が駆動部となり、ラック状
の磁性体を有する二つのピストンがそれぞれ移動部とな
って、一種のステッピングモータが構成されている。

【００１２】従って、駆動回路によってポンプの電磁石
への通電を上記のように制御すると、二つのピストンは
シリンダ内で交互に１回転ずつ旋回する。しかも、旋回
しない方のピストンは、吸入口と吐出口との間に停止さ
せられて、両者間を仕切る弁の働きをする。

【００１３】このような二つのピストンの作用によっ
て、吸入口から流体が吸入されるのと同時に、吐出口か
ら流体が吐出される。

【００１４】しかも、このポンプ装置においては、二つ
のピストンを円環状のシリンダ内に収納し、当該ピスト
ンへの動力の伝達をシリンダ外から磁力によって行うよ
うにしていて、ピストンは閉じられたループ内を旋回す
るので、外部への流体の漏れが起こらない。

【００１５】また、１サイクル中に流体を吸入かつ吐出
できない期間は、二つのピストンが旋回を交代するわず
かな期間であるため、１サイクル中の吐出期間の割合が
非常に大きく、従って吐出流体の脈動が少ない。

【００１６】

【実施例】図１は、この発明に係るポンプ装置を構成す
るポンプの一例を示す概略横断面図である。図２は、ピ
ストンの磁性体と電磁石のコアとの関係の一例を示す図
である。

【００１７】この実施例のポンプ装置は、上記図に示す
ようなポンプ２１と、その駆動用の図３に示すような駆
動回路６０とを備えている。

【００１８】まずポンプ２１について説明すると、この
ポンプ２１は、円環状のシリンダ２２を備えており、そ
の中に、シリンダ２２に沿う円弧状をした二つのピスト
ン２４および２６が、シリンダ２２の円周方向に旋回可
能に収納されている。図１中の矢印Ｒはその旋回方向の
一例を示す。シリンダ２２を形成する材料は、例えばス
テンレス、真鍮、樹脂等の非磁性体から成る。

【００１９】両ピストン２４、２６は、その外周部に、
図２にも示すように、複数の互いに等間隔に並ぶ小歯３
０を有するラック状の磁性体２８をそれぞれ有してい
る。この各磁性体２８の小歯３０の数は、後述するよう
な理由から、８以上とするのが好ましい。

【００２０】各ピストン２４、２６の両端部には、この
例では、シリンダ２２内で流体２０をより効率的に駆動
するために、各ピストン２４、２６とシリンダ２２の壁
面間をシールするパッキン３２をそれぞれ設けている。
パッキン３２は、例えばＯリングであり、各ピストン２
４、２６の溝に嵌め込まれている。もっとも、ピストン
２４、２６の加工精度を高めてそれら自身でシリンダ２
２の壁面との間をシールする機能をある程度有している
等の場合は、パッキン３２を設けなくても良い場合もあ
る。

【００２１】シリンダ２２には、より具体的にはその底
面部には、シリンダ２２に連通した流体２０の吸入口３
４および吐出口３６が設けられている。この吸入口３４
と吐出口３６は、互いにシリンダ２２の円周方向に各ピ
ストン２４、２６の長さと同程度以上の間隔があけられ
ている。これは、ピストン２４および２６によって交互
に、吸入口３４と吐出口３６との間を仕切る弁の作用を
させるためである。

【００２２】流体２０は、例えば水、油のような液体、
空気、各種ガスのような気体、微粒子のような粒子状体
である。

【００２３】シリンダ２２の外周部近傍の周りには、複
数の、この実施例では１番目から２４番目（電磁石の番
号はその外周部に示している）までの２４個の電磁石４
０が互いに等間隔に設けられている。各電磁石４０は図
２および図４等にも拡大して示すが、シリンダ２２内の
各ピストン２４、２６の磁性体２８に対向する二つの歯
４４を有するコ字状のコア４２と、このコア４２の二つ
の歯４４に互いに逆向きに巻かれたコイル４６とをそれ
ぞれ有している。従って、コイル４６に電流を流すと、
二つの歯４４の部分には、互いに逆向きの磁束が発生す
る。コア４２は、例えば積層鉄心であるが、その他の磁
性体でも良い。

【００２４】この実施例では電磁石４０は２４個あるか
ら、隣合う電磁石４０の歯４４間の角度は、図２に示す
ように、３６０／２４＝１５度であり、その間に磁性体
２８の小歯３０は３．５個存在する。磁性体２８の各小
歯３０の幅と電磁石４０の各歯４４の幅とは互いに等し
い。

【００２５】各電磁石４０の背面部には、永久磁石５０
がそれぞれ取り付けられている。各永久磁石５０は、そ
の極性、より具体的にはその電磁石４０側の極性が、隣
合うもの同士で逆極性になるように配置されている。

【００２６】各永久磁石５０の背面部はリング状のヨー
ク５２によって互いに接続されており、それによって、
各永久磁石５０の磁束を外部へ漏らさずに電磁石４０の
方へ集中させることができる。

【００２７】このポンプ装置においては、上記のような
複数の電磁石４０および永久磁石５０が駆動部となり、
ラック状の磁性体２８を有する二つのピストン２４、２
６が移動部となって、ソーヤの原理に従って動く一種の
ステッピングモータが構成されている。ソーヤの原理
は、周知であり、その詳細が例えば特公昭４９−４１６
０２号公報に開示されている。

【００２８】シリンダ２２の内側の壁面部であって吸入
口３４と吐出口３６との間には、各ピストン２４、２６
がその前に来たことを検出する第１のセンサ５４が設け
られている。このセンサ５４によるピストン２４、２６
のより正確な検出位置については後述する。

【００２９】シリンダ２２の内側の壁面部であって吐出
口３６の矢印Ｒに示すようなピストン旋回方向とは逆の
側方には、各ピストン２４、２６がその前に来たことを
検出する第２のセンサ５６が設けられている。このセン
サ５６によるピストン２４、２６のより正確な検出位置
についても後述する。

【００３０】両センサ５４、５６は、この実施例ではい
ずれも磁気センサであり、両ピストン２４、２６の内周
部の互いに同じ個所に、両磁気センサ５４、５６により
検出される磁石片５８をそれぞれ設けている。このよう
な構成によって、ピストン２４、２６が前述したような
位置に来たことを磁気的に検出するようにしている。

【００３２】もっとも、センサ５４、５６には、磁気セ
ンサ以外のセンサ、例えば光によってピストン２４、２
６が前述したような位置に来たことを検出する光センサ
を用いても良い。その場合は、シリンダ２２の壁面に光
センサの光が透過する透明の窓材のようなものを設けて
おくと共に、ピストン２４、２６に当該光の反射板を設
けておけば良い。

【００３３】次に、駆動回路６０について説明すると、
図３に示すように、この駆動回路６０は、上記のような
センサ５４、５６からの信号を受けて各電磁石４０への
通電を制御する制御回路６２と、その制御回路６２から
の制御信号を増幅して励磁電流を電磁石４０に供給する
ドライバ６４とを備えている。制御回路６２は、例えば
マイクロコンピュータを備えている。

【００３４】制御回路６２、ひいてはこの駆動回路６０
は、前記ポンプ２１の複数の電磁石４０の内の一つを所
定の順序でかつ所定の通電極性で切り換えながら励磁す
ることによって二つのピストン２４、２６の磁性体２８
に旋回力を生じさせる機能を有すると共に、両センサ５
４、５６からの信号に応答して、吸入口３４と吐出口３
６との間に位置する所定の電磁石４０を励磁したままに
することによって二つのピストン２４、２６の内の一方
を吸入口３４と吸入口３６との間に停止させておき、そ
の間に他方のピストンをシリンダ２２内で旋回させる動
作を、二つのピストン２４、２６で交互に行わせる機能
を有している。

【００３５】この駆動回路６０による電磁石４０への通
電制御の詳細例を以下に説明する。

【００３６】まず、シリンダ２２内でピストン２４、２
６を旋回させる通電制御について説明すると、電磁石４
０への通電モードは、その通電極性が二通りあり、永久
磁石５０の極性配置が二通りあるから、両者の組み合わ
せから、図４ないし図７に示す四つの通電モードＡ〜Ｄ
がある。

【００３７】通電モードＡは、図４に示すように、Ｎ極
の前方にある電磁石４０の反旋回方向側（ちなみにこの
実施例で旋回方向は、図１中に矢印Ｒで示すように時計
方向である）の歯４４ａに巻かれたコイル４６側に正電
圧を印加して励磁するモードであり、このように励磁す
ると、歯４４ａではコイル４６による磁束と永久磁石５
０による磁束が加算されて磁束φが出て行くことにな
り、旋回方向側の歯４４ｂではコイル４６による磁束と
永久磁石５０による磁束が相殺して磁束が出入りしなく
なる。つまり、コイル４６による磁束密度と永久磁石５
０による磁束密度とは互いに同じになるように設定され
ている。これは全ての電磁石４０および永久磁石５０に
おいてそうである。

【００３８】通電モードＢは、図５に示すように、Ｓ極
の前方にある電磁石４０の旋回方向側の歯４４ｂに巻か
れたコイル４６側に正電圧を印加して励磁するモードで
あり、このように励磁すると、歯４４ａではコイル４６
による磁束と永久磁石５０による磁束が加算されて磁束
φが入り込むことになり、旋回方向側の歯４４ｂではコ
イル４６による磁束と永久磁石５０による磁束が相殺し
て磁束が出入りしなくなる。

【００３９】通電モードＣは、図６に示すように、Ｎ極
の前方にある電磁石４０の旋回方向側の歯４４ｂに巻か
れたコイル４６側に正電圧を印加して励磁するモードで
あり、このように励磁すると、歯４４ｂではコイル４６
による磁束と永久磁石５０による磁束が加算されて磁束
φが出て行くことになり、反旋回方向側の歯４４ａでは
コイル４６による磁束と永久磁石５０による磁束が相殺
して磁束が出入りしなくなる。

【００４０】通電モードＤは、図７に示すように、Ｓ極
の前方にある電磁石４０の反旋回方向側の歯４４ａに巻
かれたコイル４６側に正電圧を印加して励磁するモード
であり、このように励磁すると、歯４４ｂではコイル４
６による磁束と永久磁石５０による磁束が加算されて磁
束φが入り込むことになり、反旋回方向側の歯４４ａで
はコイル４６による磁束と永久磁石５０による磁束が相
殺して磁束が出入りしなくなる。

【００４１】シリンダ２２内でピストン２４、２６を旋
回させることは、上記のような四つの通電モードＡ〜Ｄ
を、図８から図３３に示す合計２６ステップを一群とし
て、図番の順で繰り返すことによって行うことができ
る。各ステップを以下に順次説明する。なお、図８〜図
３３においてはピストン２４について説明しているが、
ピストン２６についても全く同じである。

【００４２】図８は、動作モードＡの場合であり、Ｎ極
の前にある電磁石４０に図示のように通電すると、その
一方の歯４４から出た磁束φは対向する小歯３０に入っ
て磁性体２８内を通り、隣の通電されていない電磁石４
０に入る。このとき、磁束φが出る歯４４と小歯３０と
が正対し（即ち真っ直ぐに向き合い）安定な状態になる
までピストン２４は旋回する。

【００４３】図８の状態から旋回方向側隣の電磁石４０
に通電極性を反転して通電を切り換えると、図９に示す
動作モードＢとなり、ピストン２４は１ステップ旋回し
て、磁束φが入る歯４４と小歯３０が正対して安定な状
態になる。この１ステップは、小歯３０の幅の半分、即
ち小歯３０のピッチをＰ（図２参照）とした場合、Ｐ／
４である（以下も同様）。

【００４４】図９の状態から反旋回方向側隣の電磁石４
０に通電極性をそのままにして通電を切り換えると、図
１０に示す動作モードＣとなり、ピストン２４は１ステ
ップ旋回して、磁束φが出る歯４４と小歯３０が正対し
て安定な状態になる。

【００４５】図１０の状態から旋回方向側隣の電磁石４
０に通電極性を反転して通電を切り換えると、図１１に
示す動作モードＤとなり、ピストン２４は１ステップ旋
回して、磁束φが入る歯４４と小歯３０が正対して安定
な状態になる。

【００４６】以降同様にして、通電する電磁石４０およ
び通電極性を図１２〜図２０に示すように切り換える
と、ピストン２４はそれぞれ１ステップずつ旋回して、
図２０の状態になる。即ち、図８から図２０までの１３
回の通電で、ピストン２４は１３ステップ旋回し、その
間にピストン２４は電磁石４０の一つ分、即ち前述した
ように１５度旋回する。換言すれば、ピストン２４は１
ステップで１５／１３≒１．１５度旋回する。

【００４７】この１３ステップが終了したら、即ち図２
０の通電が終了したら、旋回方向側隣の電磁石４０に通
電極性を反転して通電を切り換えると、図２１に示す動
作モードＢとなり、ピストン２４は１ステップ旋回し
て、磁束φが入る歯４４と小歯３０が正対して安定な状
態になる。これ以降、図３３までの１３ステップを更に
繰り返す。

【００４８】即ち、図２１の状態から旋回方向側隣の電
磁石４０に通電極性を反転して通電を切り換えると、図
２２に示す動作モードＡとなり、ピストン２４は１ステ
ップ旋回して、磁束φが出る歯４４と小歯３０が正対し
て安定な状態になる。

【００４９】図２２の状態から反旋回方向側隣の電磁石
４０に通電極性をそのままにして通電を切り換えると、
図２３に示す動作モードＤとなり、ピストン２４は１ス
テップ旋回して、磁束φが入る歯４４と小歯３０が正対
して安定な状態になる。

【００５０】図２３の状態から旋回方向側隣の電磁石４
０に通電極性を反転して通電を切り換えると、図２４に
示す動作モードＣとなり、ピストン２４は１ステップ旋
回して、磁束φが出る歯４４と小歯３０が正対して安定
な状態になる。

【００５１】以降同様にして、通電する電磁石４０およ
び通電極性を図２５〜図３３に示すように切り換える
と、ピストン２４はそれぞれ１ステップずつ旋回して、
図３３の状態になる。

【００５２】即ち、図２１から図３３までの１３回の通
電で、ピストン２４は更に１３ステップ旋回し、その間
にピストン２４は電磁石４０の一つ分、即ち更に１５度
旋回する。

【００５３】この図３３の通電モードが終了したら、先
の図８の通電モードに戻って、以降上記と同様の通電制
御を必要なだけ繰り返せば良い。

【００５４】なお、上では便宜上図８の通電モードから
説明を始めたが、図８〜図３３のどの通電モードから通
電を始めても、上記順番を守ればピストン２４を１ステ
ップずつ旋回させることができる。

【００５５】また、上記の通電制御は、一見すると複雑
であるけれども、要は、旋回方向側隣の電磁石４０に
通電極性を反転して通電を切り換える動作と、反旋回
方向側隣の電磁石４０に通電極性をそのままにして通電
を切り換える動作とを６回ずつ繰り返した後に、通電す
る電磁石４０を旋回方向側隣に一つ移して、再び上記
およびの動作を６回ずつ繰り返す、という動作の繰り
返しであり、前述した駆動回路６０内の制御回路６２に
例えばマイクロコンピュータを用いる等すれば、比較的
簡単に制御することができる。

【００５６】また、磁性体２８の小歯３０および電磁石
４０の歯４４のピッチ等について図２を参照して整理す
ると、この実施例では前述したように、一つ隣の電磁石
４０までの１５度を１３ステップで旋回するものであ
り、１ステップは小歯３０の１／４ピッチである。各電
磁石４０の二つの歯４４間は６ステップ分離れており、
隣の電磁石４０の歯４４との間は７ステップ分離れてい
る。

【００５７】また、上記図８ないし図１０の通電モード
の切り換え、あるいは図２１ないし図２３の通電モード
の切り換えを見れば分かるように、ラック状の磁性体２
８の小歯３０は、少なくとも、隣接する三つの電磁石４
０間に位置する数だけ必要であり、それはこの実施例で
は８個以上である。

【００５８】また、第１のセンサ５４は、ピストン２４
または２６が吸入口３４と吐出口３６との間にあって、
しかもその磁性体２８の位置が前述した１３ステップの
内の特定の１ステップにあることを検出できるものが好
ましく、より具体的にはこの実施例では図１に示すよう
に、ピストン２４または２６の磁性体２８の旋回方向側
から数えて４番目の小歯３０が、１番目の電磁石４０の
旋回方向側の歯４４に正対する位置に来たときにオンす
るように設定されている。

【００５９】また、第２のセンサ５６は、ピストン２４
または２６が吐出作用を終了した位置であって、しかも
その磁性体２８の位置が前述した１３ステップの内の特
定の１ステップにあることを検出できるものが好まし
く、より具体的にはこの実施例では図１に示すように、
ピストン２６または２４の磁性体２８の旋回方向側から
数えて３番目の小歯３０が、２１番目の電磁石４０の旋
回方向側の歯４４に正対する位置に来たときにオンする
ように設定されている。

【００６０】次に、駆動回路６０によってポンプ２１に
ポンプ作用をさせる通電制御の一例を、図３４を参照し
ながら説明する。

【００６１】この図３４のフローチャートは、大別すれ
ば、ピストン２４および２６の原点出し動作（ステッ
プ７０〜７５）、および二つのピストン２４、２６を
交互に旋回させてポンプ作用をさせる動作（ステップ７
６〜８２）から成る。

【００６２】原点出し動作について説明すると、これ
は、ピストン２４、２６がシリンダ２２内のどこにある
か分からないときに行うものであり、通常はこれを行
う。

【００６３】まず、ポンプ２１の各電磁石４０に、ピス
トン２４、２６を旋回させるモードで通電を行う（ステ
ップ７０）。より具体的には、センサ５４の前の１番目
の電磁石４０の一つ隣の２４番目の電磁石４０から、先
に図８ないし図３３で説明したような通電モードで通電
を開始する。

【００６４】上記のような通電を続けて、どこかに止ま
っているピストン２４、２６の所まで通電が移動して来
ると、その電磁石４０とピストン２４、２６の磁性体２
８との前述したような相互作用によって、ピストン２
４、２６に旋回力が働き、ピストン２４、２６は旋回を
始める。

【００６５】一方のピストンがセンサ５４の前に来る
と、センサ５４がそれを検出してオンするので（ステッ
プ７１）、センサ５４の前にある１番目の電磁石４０に
通電モードＤで通電して当該ピストンをそこに保持する
（ステップ７２）。図１はこの状態を示す。

【００６６】この時点でセンサ５６がオンしている場合
とそうでない場合とがある。オンしている場合は、ステ
ップ７０の通電で二つのピストンが共に旋回して、他方
のピストンがセンサ５６の前へ来ている場合である。図
１はこの状態を示す。

【００６７】そこで、ステップ７３においてセンサ５６
がオンしているか否かを判断し、オンしていなければ、
他方のピストンを捜してそれを旋回させるため、４番目
の電磁石４０から前述したようなピストンを旋回させる
モードで通電を行う（ステップ７４）。より具体的に
は、図８に示した通電モードＡから通電制御を開始す
る。４番目の電磁石４０から通電を開始するのは、セン
サ５４の前に保持している一方のピストンに影響を与え
ないためである。

【００６８】上記のような通電制御を行うと、他方のピ
ストンが旋回を始め、やがてセンサ５６の前へ来てセン
サ５６がオンする（ステップ７５）。

【００６９】以上の動作によって、センサ５４および５
６が共にオンし、二つのピストン２４、２６（または２
６、２４）がセンサ５４、５６の前へ、即ち原点へそれ
ぞれ来たことになり、これによって原点出し動作は終了
する。

【００７０】なお、他の何らかの手段によって両ピスト
ン２４、２６を上記のような原点に位置させておける場
合は、上記のような原点出し動作は必ずしも必要ではな
い。

【００７１】次に、ピストン２４、２６を交互に旋回さ
せてポンプ作用をさせる動作について説明する。

【００７２】まず、上記と同様にして、ポンプ２１の各
電磁石４０に、両ピストン２４、２６を旋回させるモー
ドで通電を行う（ステップ７６）。より具体的には、先
頭のピストン２４に対しては、１番目の電磁石４０から
図２３に示した通電モードＤで通電を開始し、後方のピ
ストン２６に対しては、２１番目の電磁石４０から図１
９に示した通電モードＤで通電を開始する。これによっ
て、両ピストン２４、２６は旋回を開始する。

【００７３】そして、先頭のピストン２４がセンサ５４
の前を通り過ぎるとセンサ５４がオフになり（ステップ
７７）、更に後方のピストン２６がセンサ５４の前に来
るとセンサ５４がそれを検出してオンするので（ステッ
プ７８）、２１番目の電磁石４０から始めた旋回通電制
御を停止してピストン２６を停止させ（ステップ７
９）、更にセンサ５４の前にある１番目の電磁石４０に
通電モードＤで通電して当該ピストン２６をそこに保持
する（ステップ８０）。この状態で、ピストン２６は吸
入口３４と吐出口３６との間を仕切る弁の働きをする。

【００７４】その間も、１番目の電磁石４０から始めた
旋回通電制御は継続しており、先頭のピストン２４は旋
回を続けており、それによってピストン２４の後方側が
負圧になると共に、前方側が正圧になるので、吸入口３
４から流体２０が吸入されると共に、先に吸入されてい
た流体２０が吐出口３６から吐出される。即ち、ピスト
ン２４によってポンプ作用が行われる。

【００７５】ピストン２４が１周近く旋回すると、それ
がセンサ５６の前へ来てセンサ５６がオンになる（ステ
ップ８１）。これは、図１でピストン２４と２６の前後
が入れ替わっただけの原点の状態であり、ポンプ動作を
停止させない場合は（ステップ８２）、ステップ７６に
戻って上記と同様の動作が再び繰り返される。即ち今度
は、ピストン２４が吸入口３４と吐出口３６との間を仕
切る弁の働きをし、ピストン２６によってポンプ作用が
行われる。更にそれ以降は、上記のような動作が繰り返
される。

【００７６】このように、このポンプ装置においては、
二つのピストン２４、２６を円環状のシリンダ２２内に
収納し、当該ピストン２４、２６への動力の伝達をシリ
ンダ２２外から磁力によって行うようにしていて、ピス
トン２４、２６は閉じられたループ内を旋回するので、
即ち従来例のようにシリンダの内外を支持するパッキン
を用いていないので、外部への流体２０の漏れが起こら
ない。

【００７７】しかも、１サイクル中に流体２０を吸入か
つ吐出できない期間は、二つのピストン２４、２６が旋
回を交代するわずかの期間であるため、１サイクル中の
吐出期間の割合が非常に大きく、従って吐出流体の脈動
が少ない。

【００７８】例えば、ピストン２４とピストン２６とが
旋回を交代する期間は、それらの回転角度で言うと、両
ピストン２４、２６の中心間の角度であり、これは両ピ
ストン２４、２６のシリンダ円周方向の長さによって決
まるが、４５度程度以下にすることは十分に可能であ
り、その場合、１サイクル中の吐出期間の割合は、（３
６０−４５）／３６０なる計算から約８８％にもなり、
従来例の約５０％に比べて遙かに大きい。

【００７９】上記交代期間が４５度より大きくなったと
しても、１サイクル中の吐出期間の割合として、８０％
程度以上確保することは、このポンプ装置においては、
容易である。

【００８０】また、このポンプ装置においては、ピスト
ン２４、２６の旋回駆動に、ソーヤの原理を応用した一
種のステッピングモータ方式を採用しているので、流体
２０の吐出量等のきめ細かな制御が可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、二つの
ピストンを円環状のシリンダ内に収納し、当該ピストン
への動力の伝達をシリンダ外から磁力によって行うよう
にしていて、ピストンは閉じられたループ内を旋回する
ので、外部への流体の漏れが起こらない。

【００８２】しかも、１サイクル中に流体を吸入かつ吐
出できない期間は、二つのピストンが旋回を交代するわ
ずかの期間であるため、１サイクル中の吐出期間の割合
が非常に大きく、従って吐出流体の脈動が少ない。

【００８３】また、ピストンの旋回駆動に一種のステッ
ピングモータ方式を採用しているので、流体の吐出量等
のきめ細かな制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るポンプ装置を構成するポンプの
一例を示す概略横断面図である。

【図２】ピストンの磁性体と電磁石のコアとの関係の一
例を示す図である。

【図３】駆動回路の一例を示すブロック図である。

【図４】電磁石への通電モードＡを示す図である。

【図５】電磁石への通電モードＢを示す図である。

【図６】電磁石への通電モードＣを示す図である。

【図７】電磁石への通電モードＤを示す図である。

【図８】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状態
の例を示す図である。

【図９】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状態
の例を示す図である。

【図１０】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１１】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１２】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１３】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１４】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１５】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１６】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１７】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１８】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図１９】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２０】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２１】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２２】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２３】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２４】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２５】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２６】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２７】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２８】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図２９】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図３０】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図３１】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図３２】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図３３】図１中のポンプを構成する電磁石への通電状
態の例を示す図である。

【図３４】図３の駆動回路による通電制御の一例を示す
フローチャートである。

【図３５】従来のポンプ装置の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】 ２０ 流体 ２１ ポンプ ２２ シリンダ ２４，２６ ピストン ２８ 磁性体 ３０ 小歯 ３４ 吸入口 ３６ 吐出口 ４０ 電磁石 ４２ コア ４４ 歯 ４６ コイル ５０ 永久磁石 ５４ 第１のセンサ ５６ 第２のセンサ ６０ 駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 尚孝 大阪府大阪市淀川区三国本町１丁目10番40 号 和泉電気株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）円環状のシリンダと、このシリンダ
   に沿う円弧状をしていて同シリンダ内にその円周方向に
   旋回可能に収納された二つのピストンであってその外周
   部に複数の互いに等間隔に並ぶ小歯を有するラック状の
   磁性体をそれぞれ有するものと、シリンダに連通した吸
   入口および吐出口であって互いにシリンダの円周方向に
   各ピストンの長さと同程度以上の間隔をあけて設けられ
   たものと、シリンダの外周部近傍の回りに互いに等間隔
   に設けられた複数の電磁石であって、その各々が、シリ
   ンダ内の各ピストンの磁性体に対向する二つの歯を有す
   るコ字状のコアと、このコアの二つの歯に互いに逆向き
   に巻かれたコイルとを有するものと、この各電磁石の背
   面部にそれぞれ設けられていて隣合うもの同士が逆極性
   である複数の永久磁石と、シリンダの壁面部であって吸
   入口と吐出口との間に設けられていて各ピストンがその
   前に来たことを検出する第１のセンサと、シリンダの壁
   面部であって吐出口のピストン旋回方向とは逆の側方に
   設けられていて各ピストンがその前に来たことを検出す
   る第２のセンサとを備えるポンプと、 （ロ）前記ポンプの複数の電磁石の内の一つを所定の順
   序でかつ所定の通電極性で切り換えながら励磁すること
   によって二つのピストンの磁性体に旋回力をそれぞれ生
   じさせる機能を有すると共に、前記ポンプの両センサか
   らの信号に応答して、吸入口と吐出口との間に位置する
   所定の電磁石を励磁したままにすることによって二つの
   ピストンの内の一方を吸入口と吐出口との間に停止させ
   ておき、その間に他方のピストンをシリンダ内で旋回さ
   せる動作を、二つのピストンで交互に行わせる機能を有
   する駆動回路、とを備えることを特徴とするポンプ装
   置。