JPS63167662A - 積層型電磁流体ポンプ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、流体の圧送にもちいる電動ポンプ装置に係る
ものであり、原理上からは、フレイミングの法則に基づ
くところの電磁力作用の応用による電磁流体ポンプに係
るものである。

（ロ）従来の技術 従来、水など流体の圧送に用いられる電動ポンプの多く
は、電動機（以下、モーターと略す）により電力を機械
エネルギーに変換し、その機械エネルギーを流体ポンプ
機ｔＩＩ￥（以下ポンプと略す）を用いて流体に運動エ
ネルギーとして与え、仕事を行なっている。すなわち、
モーターとポンプの組合せで間接的に目的を達している
。

これに対し、７レイミングの法則を応用した電磁流体ポ
ンプ（以下、電磁ポンプと略す）は、電力を直接流体の
運動エネルギーに変換し、しかもその構造が非常に簡単
で制御性も良く、親頼性の高いポンプとして開発され、
例えば原子炉のナトリウム循環用ポンプなどとして使用
されている。

ところが欠点として■電源に極端な低電圧大電流を必要
とするため、汎用の電源装置および制御装置が適用でき
ず、それらが高価になること、および■配線ケーブルが
大径化し、その電流損失が大きく、経済的な長い配線が
困難であり、その普及をさまたげている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 電磁ポンプの普及をさまたげている前記■および■の問
題点を解決する。言いかえると、電磁ポンプ内の電気回
路を改良し、汎用の商用電源（電池を含む）、制宿ｆ回
路および配線が適用される電磁ポンプを開発し、この解
決を図る。

（ニ）問題点を解決するための手段および作用本発明は
、前記の問題点を解決するために種々検討した結果、電
磁ポンプ内部で電磁流体ポンプの作動部を積層すること
により解決することを見い出し、さらには電磁ポンプを
高圧ポンプ域にも性能を拡大することができることがわ
かり、本発明を完成した。

それは、流体の流路をコイル状とし、その一部に電流用
電極を周期的にとりつけて積層し、流路と電流および磁
界がそれぞれ直角な方向である構造とすることを特徴と
する電磁流体ポンプ装置である。さらに詳細にのべると
従来の電磁ポンプの作動部すなわちフレイミングの法則
：電流−磁界−力（ここでは流体の流れ）の作動部が一
箇所であったものを複数化し、積層することにより、作
動電域を広げ、これに伴って流体への力の作用も加算さ
れて高圧化されることがわたった。

言いかえると、電磁ポンプの流路を電動モーターの励磁
コイルの電流路（電線）にたとえると、従来の電磁ポン
プはそのコイル（を線）の巻数が１回にすぎない電動モ
ーターにたとえられる。そのためコイルの巻数ｎが大き
い通常のモーターに比較して、ｎ倍の電流ｉが必要とな
り、電圧は１／ｎの電源が必要となる（コイルの磁界の
強さはｎＸ１）。

本発明では、電磁ポンプの作動部をｎ回積層すると、そ
の分だけ通常の電動モ・−ターの励磁コイル回路（７Ｃ
Ｌ流回路）に近づく理由である。また、その作動部の力
が加算され、流体の高圧化につながる装置となる。

従って、積層した作動部の電流用電極は（以下、電極と
略す）は直列又は並列ないしはその組合せに結線するこ
とが好ましい。又電極と流体との接触面は電気分解を生
じやすいので、接触抵抗の小さい、又分解を生じない電
極と流体との組合せが必要であり、電極はＰｔ、Ａｕ、
　Ａｇ、　Ｃｕ、　Ｈｇ。

Ｃ９およびそれらの合金などの耐電解性物質が好ましく
、表面をこれらの物質でコーティングしてもよい。

又、電磁ポンプの特徴として制御性が良いことが広く認
められており、電流をコントロールすることが卯流体の
コントロール（流量、正、逆）になるが、本発明では電
流が１７ｎに減少することにより、・電流制御回路およ
び配線ケーブルが従来のそれより小さくてすみ、又電流
損失も少なくなる。

そのため、安価な汎用電源装置の適用が容易となり、そ
の普及が図れる。

流体は電気伝導性を有する流体であれば、いずれもこの
電磁ポンプで圧送出来る。特に流体圧機Ｓ（油圧機器）
の循環系ポンプなどとして使用する場合、その流体は、
粘性が低くて電気伝導性が高いほど好ましい。例えば水
、海水、高電解性物質の水溶液、有機溶液、および電気
伝導性液体化合物であることが好ましい。

本発明の電磁ポンプの構造例は、図１に示すように流体
１の流路を電気絶縁性のパイプ２（断面が丸形ないしは
角形）で作り、このパイプをコイル状に巻く。このコイ
ル状パイプ３の１周毎に千振と一極電極４，４′をもう
け、その一対の電極を、流れる電流の方向が流体の流れ
と直交するように並べて積層する。　磁界５は、その磁
力の方向が流体の流れ方向（パイプの方向）および電流
ｉの流れ方向とそれぞれ直角の方向になるように加える
。

すなわち、それらの位置関係はフレイミングの左手の法
則に示す方向とする。その磁界５は、永久磁石ないしは
電磁石で加えるが、小型装置では永久磁石、大型装置で
は電磁石が好ましい。

なお、図１に示す作動部を積層したブロックはさらにこ
れを集積して適正な入力電圧および流体の吐出圧力、流
量に対処する。

装置の電流電極に加える電流ｉは直流が好ましいが、電
極表面の分解などによる抵抗を増加させないため、パル
ス状直流（脈直流）、又は交流を重複させた直流である
ことが好ましい。流体の制御は電流の極性および電流量
でコントロールすることはいうまでもない。

また、装置に加える電流は交流であっても使用できる。

ただし、その場合は交流のブラシュをモーター回路のよ
うに、電磁石で磁界を与える構造とし、その電磁石の電
流回路と、ポンプの電流回路との位相を一致させ、流体
に与える力の方向が一方向になるようにする。

なお、電磁ポンプは流体の流路が単なるパイプ状である
ことが多く、流路抵抗が極めて小さいのが特徴である。

そのため、背圧を受は止める必要がある流路の場合は、
流体の流路に逆止弁ないしは電磁バルブを付す必要があ
り、その作動は電流電極への通電と関連させる。

（ホ）実施例 内径２ｍｍΦの軟質ビニールチューブを巻径約５０ｍｍ
のコイル状（っるまき状）に１ｏ回巻きその円周の一部
にそえ板（長さ５０ｍｍ、　ＩＩＩＷ２８　ｍｍ、厚さ
０．８ｍｍのベークライト板）を付して接着剤で固定し
た。その固定した、そえ板部分のチューブを１０　ｍｍ
　９Ｊ断じて除き、この部分に図１に示すように銅板（
高さ３　ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ０．６　ｍｍ　）をチ
ューブ内面に電流電極として対向する位置に固定した。

この電極の上面は２枚目のそえ坂を（ベークライト板）
を貼り付け、さらに流体が流路から漏らないように継ぎ
目などをエポキシ樹脂で固着した。このブロックを平板
状永久磁石ではさみ、電流電極の両端に乾電池で１．５
■の直流電圧を加えて小型の電磁流体ポンプを試作した
。

この小型試作ポンプのビニールチューブの一方の端に注
射器を取り付けて、チューブの他端をビーカー中の飽和
塩化カリ水溶液に入れ、注射器のピストンを動かして塩
化カリ水溶液を吸引し、ビニールチューブの中にその液
を満たした。電流電極に０．Ｉ　Ａの電流が流れ、試作
ポンプはそれに従って液が流れ注射器のピストンが移動
し、その移動量から液の流量は０．１　ｍｃ／ｍｉｎで
あった。

尚、電気分解によるガスの発生は僅少であった。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の実施形態の一例を示すものであり、図２
は、その結線図と動作原理図を示す。 記号は次の通りである。 １　　　：　流体（電導性液体） ２　　　：　流路（電気絶縁性のパイプなど）３　　　
：　　コイル状流路 ４　　　：　電流電極 ５Ｎ、Ｓ：　　磁界 ｉ　　　：　電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体の流路をコイル状とし、その一部に電流用電極
   を周期的にとりつけて積層し、流路と電流および磁界が
   それぞれ直角な方向である構造とすることを特徴とする
   積層型電磁流体ポンプ。 ２、積層した電流用電極を直列又は並列ないしはその組
   合わせに接続することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のポンプ。 ３、電流用電極の表面がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｈｇ
   、Ｃおよびそれらの合金など耐電解性の電導性物質であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のポンプ
   。 ４、電流用電極に通じる電流をコントロールすることに
   より、流体の流れを制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のポンプ。 ５、流体が粘性の低い電導性の液体、好ましくは、電解
   質を含む、水、無機液体、有機液体又は電導性液体化合
   物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ポンプ。