KR100757639B1 - 리니어 액츄에이터를 이용한 펌프 장치 및 연료 전지 - Google Patents

Abstract

<과제> 소형화한 경우라도 큰 추력을 얻을 수 있고, 또한 양산에 적합한 리니어 액추에이터 및 밸브 장치를 제공하는 것.

<해결 수단> 밸브 장치(100)에 사용한 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 고정체(3)는, 코일(33)과, 코일(33)의 외주면으로부터 코일(33)의 축선 방향의 양측을 돌아 들어가서 선단부(36a, 36b)가 코일(33)의 내주측으로부터 슬릿(37)을 통하여 축선 방향으로 대향하는 고정체측 요크(35) 구비하고 있다. 가동체(5)는, 제1의 가동체측 요크(51)와, 그 축선 방향의 양측에 적층된 한 쌍의 자석(53a, 53b)과, 그 제1의 가동체측 요크(51)와는 반대측의 단면에 적층된 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)를 구비하고 있다. 자석(53a, 53b)은 축선 방향으로 착자되어 있고, 제1의 가동체측 요크(51) 쪽으로 동극(同極)을 향하게 하고 있다.

Description

리니어 액츄에이터를 이용한 펌프 장치 및 연료 전지{PUMP APPARATUS USING LINEAR ACTUATOR AND FUEL CELL}

도 1의 (a), (b)는 각각 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터의 주요부를 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도, 및 이 리니어 액추에이터의 자력선을 나타내는 설명도이다.

도 2의 (a), (b), (C)는, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 있어서의 고정체의 변형예이다.

도 3의 (a), (b), (c)는, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 있어서의 가동체의 변형예이다.

도 4는 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 있어서의 가동체의 변형예이다.

도 5의 (a), (b), (c)는 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 있어서의 가동체의 변형예이다.

도 6의 (a), (b)는 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 가압 부재를 설치한 경우의 변형예이다.

도 7은 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 가압 부재를 설치한 경우의 변형예이다.

도 8은 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터를 구동장치로서 사용한 밸브장치를, 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도이다.

도 9는 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터를 구동장치로서 사용한 밸브 장치를, 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도이다.

도 10은 본 발명을 적용한 펌프 장치의 기본 구성을 나타내는 개념도이다.

도 11은 도 10에 나타내는 펌프 장치(10)의 제어 방법을 설명하는 타이밍챠트이다.

도 12의 (a), (b)는 본 발명을 적용한 펌프 장치의 사시도 및 그 유로 등을 평면적으로 나타내는 설명도이다.

도 13은 본 발명의 실시 형태에 관련되는 펌프 장치를 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 분해 사시도이다.

도 14는 본 발명의 실시 형태에 관련되는 펌프 장치를 경사 아래쪽으로부터 보았을 때의 분해 사시도이다.

도 15는 본 발명의 실시 형태에 관련되는 펌프 장치의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.

도 16은 본 발명을 적용한 펌프 장치를 세로로 분할한 상태의 분해 사시도이다.

도 17의 (a), (b)는 도 16에 나타내는 펌프 장치에 있어서 펌프실의 내부 용적을 팽창시킨 상태를 나타내는 설명도, 및 펌프실의 내부 용적을 수축시킨 상태를 나타내는 설명도이다.

도 18의 (a), (b), (c)는 각각 도 16에 나타내는 펌프 기구의 회전체에 사용한 로터의 사시도, 평면도, 및 단면도이다.

도 19의 (a), (b), (c)는 각각 도 16에 나타내는 펌프 기구의 회전체에 이용한 이동체의 사시도, 평면도 및 단면도이다.

도 20은 본 발명을 적용한 펌프 장치의 패시브 밸브(15, 6)로서 사용한 밸브의 주요부를, 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도이다.

도 21은 도 20에 나타내는 밸브의 자력선을 나타내는 설명도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 리니어 액추에이터

2 : 펌프실

3 : 고정체

4(4a∼4h) : 유출로

5 : 가동체

6(6a∼6h) : 유출측 액티브 밸브

8 : 제 1 유로

9 : 제 2 유로

10 : 펌프 장치

13 : 유입로

15 : 유입측 액티브 밸브

17 : 펌프 장치 본체

31 : 보빈

33 : 코일

35 : 고정체측 요크

36a, 36b : 고정체측 요크의 선단부

37 : 슬릿

40(40a∼40h) : 유출구

51 : 제1의 가동체측 요크

53a, 53b : 자석

55a, 55b : 제2의 가동체측 요크

57a, 57b : 지축

71a, 71b : 베어링판

74 : 배선 기판

75 : 베이스

76 : 케이스

77 : 플레이트

78 : 액밀 시트

79 : 커버

80 : 유입구

90 : 환류구

91, 92 : 코일 스프링(가압 부재)

93 : 짐벌 스프링(가압 부재)

100 : 밸브 장치

103 : 회전체

105 : 구동 기구

110, 111 : 패시브 밸브

113 : 펌프 기구

120 : 스테이터

121 : 코일

130 : 로터

140 : 변환 기구

141 : 동력 전달 기구

149 : 동반 회전 방지 기구

150 : 로터 마그넷

160 : 이동체

170 : 다이어프램 밸브

201 : 리니어 액추에이터

203 : 고정체

205 : 가동체

233 : 코일

235 : 고정체측 요크

236a, 36b : 고정체측 요크의 선단부

251 : 제1의 가동체측 요크

253a, 253b : 자석

255a, 255b : 제2의 가동체측 요크

291 : 코일 스프링(가압 부재)

260 : 다이어프램 밸브

본 발명은 리니어 액추에이터, 및 그것을 사용한 밸브 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 펌프 장치, 특히 펌프 장치 본체에 유입구 및 복수의 유출구가 개구되는 펌프 장치에 관한 것이다.

종래, 펌프 등에 있어서의 밸브 장치 등에 사용되는 리니어 액추에이터로서는, 자석을 사용하지 않고 솔레노이드를 이용한 것이 있으나, 이와 같은 타입의 것은, 소형화가 진행되면 체적 감소에 비해 추력이 급감한다고 하는 문제점이 있다. 또, 단시간이면, 코일에 전류를 많이 투입함으로써 추력을 높일 수 있으나, 코일에 전류를 많이 투입한 상태로 연속 운전하면 발열이 현저하여 위험하다.

그래서, 하나의 자석을 환상 코일의 내측에 구비한 가동체가 배치된 것이 제 안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

<특허 문헌 1> 특개 2002-206484호 공보

또, 액체를 높은 정밀도로 토출 가능하게 하기 위해서는 밸브체를 높은 정밀도로 왕복 이동시킬 필요가 있기 때문에, 모터의 회전을 감속윤열(減速輪列)을 통하여 회전통에 전달하고, 또한 회전통의 회전을 나사 기구를 통하여 이동체의 왕복 운동으로 변환하는 시린지 펌프가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

<특허 문헌 2> 특개평 10-184534호 공보

또, 최근의 정보화 사회를 지탱하는 휴대 전자 기기의 전원으로서, 혹은 대기 오염이나 지구 온난화에 대처하기 위한 전원으로서 연료 전지에 대한 기대가 높아지고 있다. 이 연료 전지 중에서도, 메탄올로부터 직접 플로톤을 인출함으로써 발전을 행하는 다이렉트 메탄올형 연료 전지(이하, DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)는, 개질기(改質器)가 불필요하며 체적 에너지 밀도가 높다고 하는 특징을 가지기 때문에, 휴대 전자 기기에의 응용의 기대가 높아지고 있다.

이러한 DMFC로서는, 기전부(起電部)(셀)를 갖는 기전 장치와, 메탄올 혹은 메탄올 수용액(이하, 본 명세서에서는, 메탄올이라 한다.)의 수용 용기와, 이 수용 용기로부터 메탄올을 압송(壓送)하는 송액 펌프를 구비한 것이 여러 가지 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2, 3 및 4 참조).

셀은, 애노드(anode) 집전체와 애노드 촉매층을 갖는 애노드 극(연료 극)과, 캐소드(cathode) 집전체와 캐소드 촉매층을 갖는 캐소드 극(공기 극)과, 애노드 극과 캐소드 극의 사이에 배치되는 전해질 막을 구비하고 있다. 애노드 극에는 송액 펌프에 의해 메탄올이 공급되고, 캐소드 극에는 공기 이송 펌프 혹은, 블로워에 의해 공기가 공급된다.

<특허 문헌 3> 특개 2004-71262호 공보

<특허 문헌 4> 특개 2004-127618호 공보

<특허 문헌 5> 특개 2004-152741호 공보

하나의 자석을 사용한 리니어 액추에이터에서는, 예를 들면, 이하의 문제점이 있다. 먼저, 하나의 자석을 축선 방향으로 착자(着磁)한 경우에는, 소형화할수록 자속의 이용 효율이 저하되고 말아, 큰 추력을 얻을 수 없게 된다고 하는 문제점이 있다. 또, 하나의 자석을 반경 방향으로 착자하면, 반경 방향으로 자속을 발생시키기 때문에 비교적 큰 추력을 얻을 수 있으나, 반경 방향의 착자 자체가 어렵다. 특히, 자석을 소형화한 경우에는, 자석의 형상에 따라서는, 예를 들면 외경 치수가 작고 축선 방향의 치수가 긴 형상의 자석의 경우에는, 그것을 반경 방향으로 착자하는 것이 지극히 곤란하고, 착자 장치 자체를 구성할 수 없는 경우도 있는 등 양산이 곤란하다.

또, 특허 문헌 2에 기재된 펌프 장치와 같이, 감속윤열을 통하여 전달하는 방식으로는 소형화가 곤란하다. 또, 펌프 장치에서는 다이어프램 밸브가 다용(多用)되지만, 다이어프램 밸브를 사용한 경우에는, 그 변형을 정밀도 좋게 제어할 수 없기 때문에, 높은 정밀도로 정량(定量) 토출하는 것이 곤란하다.

한편, 상술한 DMFC의 기전부인 셀의 애노드 극에서는, 메탄올 산화의 활성이 낮아서 전압 로스를 수반하고 만다. 또, 캐소드 극에서도 전압 로스가 있다. 그 때문에, 하나의 셀로부터 인출할 수 있는 출력은 지극히 낮게 되어 있다. 따라서, 소정의 출력을 얻기 위해, DMFC에서는 복수의 셀이 사용되어 있다.

또, 애노드 극에 과잉 메탄올이 공급되면, 그 메탄올의 일부가 미반응 상태로 전해질 막을 투과하여 캐소드 극에 누설되고 마는, 이른바 크로스오버가 발생한다. 이 크로스오버는, 캐소드 극의 전위를 저하시키고 말기 때문에, 상술한 캐소드 극에서의 전압 로스의 한 요인으로도 되고 있다. 또, 캐소드 극에 이른 미반응의 메탄올은, 발전에는 관여하지 않고 산소와 반응하여 열을 발생시키기 때문에, 크로스오버에 의해 셀에 있어서의 발전 효율이 현저하게 저하되게 된다. 따라서, 애노드 극에는, 과잉 메탄올을 공급하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이상으로부터, 셀의 애노드 극에 메탄올을 공급하는 펌프 장치로서는, 복수의 셀에 토출이 가능하고, 또한 적정량의 메탄올을 정밀도 좋게 토출할 수 있다고 하는 특성을 구비한 펌프 장치가 요망된다. 그렇지만, 이와 같은 특성을 구비한 펌프 장치에 관해서는, 구체적인 제안이 이루어지지 않고 있다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는 소형화한 경우라도 큰 추력을 얻을 수 있고, 또한 양산에 적합한 리니어 액추에이터 및 이 리니어 액추에이터를 구비한 밸브 장치를 제공하는 것에 있다.

또, 다른 본 발명의 과제는, 소형이며 또한 높은 정밀도로 정량 토출을 행할 수 있는 펌프 장치를 제공하는 것에 있다. 또, 다이어프램 밸브를 사용한 경우라도, 높은 정밀도로 정량 토출할 수 있는 펌프 장치를 제공하는 것에 있다.

또, 다른 본 발명의 과제는, 유체를 토출하는 복수의 유출로를 구비하면서, 적정량의 유체를 정밀도 좋게 토출할 수 있는 펌프 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련되는 리니어 액추에이터에서는, 환상으로 감겨진 코일을 구비한 고정체와, 상기 코일의 내측 혹은 외측에서 해당 코일과 둘레면끼리가 대향하는 제1의 가동체측 요크, 및 이 제1의 가동체측 요크 쪽으로 동극을 향하여 해당 제1의 가동체측 요크에 대해 축선 방향의 양측에 적층된 한 쌍의 자석을 구비한 가동체를 가지며, 상기 코일에의 통전에 의해 상기 가동체가 축선 방향으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 가동체에 있어서 한 쌍의 자석은 각각 동극을 향하게 하고 있고, 자기적 반발력이 작용하고 있으나, 자석의 사이에 제1의 가동체측 요크가 배치되어 있기 때문에, 한 쌍의 자석을 동극을 향하게 한 상태로 고정할 수 있다. 또, 가동체에 있어서 한 쌍의 자석은 각각 동극을 제1의 가동체측 요크를 향하게 하고 있기 때문에, 제1의 가동체측 요크로부터는 반경 방향으로 강한 자속이 발생한다. 따라서, 제1의 가동체측 요크와 코일의 둘레면 끼리를 대향시켜 두면, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또, 자석을 축선 방향으로 착자하면 되므로, 자석을 반경 방향으로 착자하는 경우와 달라서, 소형화한 경우라도 착자가 용이하고, 양산에 적합하다.

본 발명에 있어서, 상기 고정체는 상기 코일의 내측에 배치되고, 상기 제1의 가동체측 요크의 외주면이 상기 코일의 내주면에 대향하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 자석을 코일의 외주측에 배치한 구성과 비교하여 자로(磁路)를 폐쇄하기 쉽다. 또, 코일보다 자석을 내측에 배치하면, 코일보다 자석을 외측에 배치한 경우와 비교하여, 자석이 작아도 되므로 리니어 액추에이터를 염가로 구성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정체는, 상기 코일의 외주면으로부터 해당 코일의 축선 방향의 양측을 돌아 들어가서 한쪽의 선단부와 다른 쪽의 선단부가 상기 제1의 가동체측 요크의 외주면과 상기 코일의 내주면의 간극 내에 위치하는 고정체측 요크를 구비하고, 해당 고정체측 요크의 상기 선단부는, 슬릿을 통하여 축선 방향으로 대향하고, 해당 고정체측 요크와 상기 가동체의 사이에는 간극이 확보되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 자로를 폐쇄할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 고정체측 요크에는, 상기 축선 방향에 있어서의 적어도 한쪽의 단면에, 상기 코일로부터 코일선의 단말을 인출하는 코일선 인출부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 고정측 요크의 상기 선단부는, 예를 들면 상기 가동체측에서의 슬릿 폭을 상기 코일측에서의 슬릿 폭과 동등, 혹은 상기 코일측에서의 슬릿 폭보다 좁게 하는 형상을 구비하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 선단부끼리의 사이에는, 해당 선단부 끼리를 연결시키는 비자성체로 이루어지는 스페이서가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 선단부가 자석에 흡인되어 변형되고 마는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1의 가동체측 요크의 외주면은, 상기 한 쌍의 자 석의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 고정체측 요크를 설치한 경우라도, 가동체에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 따라서, 조립 작업을 행하기 쉽고, 또한 가동체가 기울어지기 어렵다고 하는 이점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 자석의 각각에는, 상기 제1의 가동체측 요크와는 반대측에 제2의 가동체측 요크가 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우도, 상기 제2의 가동체측 요크의 외주면은, 상기 한 쌍의 자석의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 고정체측 요크를 설치한 경우라도, 가동체에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 따라서, 조립 작업을 행하기 쉽고, 또한 가동체가 기울어지기 어렵다고 하는 이점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가동체는 축선 방향의 적어도 한 방향으로 뻗은 지축(支軸)을 구비하고, 상기 고정체에 있어서 축선 방향으로 개구되는 개구부에는 상기 지축을 축선 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베어링 부재가 유지되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 베어링 부재를 별도 배치할 필요가 없다. 또, 고정체를 기준으로 베어링 부재를 고정할 수 있으므로, 지축이 기울어지지 않는다고 하는 이점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가동체는 축선 방향의 적어도 한 방향으로 뻗은 지축을 구비하는 한편, 적어도 상기 제1의 가동체측 요크 및 상기 자석에는, 상기 지축이 삽입되는 관통 구멍 혹은 비관통 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 와 같이 구성하면, 지축, 제1의 가동체측 요크, 및 자석의 심지 내기를 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가동체에 대해서는 해당 가동체를 축선 방향에 있어서의 적어도 한 방향으로 가압하는 가압 부재가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 관련되는 액추에이터는, 예를 들면 밸브 장치의 구동장치로서 사용할 수 있다. 이 경우, 액추에이터에의 통전 등에 의한 상기 가동체의 축선 방향의 동작에 의해 유로를 개폐 혹은 상기 유로의 단면적을 증감하여 유체의 송출의 제어를 행한다. 또, 가동체에는, 유로를 개폐 혹은 상기 유로의 단면적을 증감하여 유체의 송출의 제어를 행하기 위한 밸브체가 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 밸브체를 직접 리니어 구동할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 밸브체는, 상기 가동체의 축선 방향의 양측의 각각에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 이와 같이 구성하면, 두 개의 유로에 대해 유체의 송출 제어가 가능해진다.

또, 본 발명의 펌프 장치는, 유체의 흡입구 및 토출구에 연통하는 펌프실이 구성된 고정체와, 상기 펌프실의 내부 용적을 팽창 수축시켜서 유체의 흡입 및 토출을 행하기 위한 밸브체와, 이 밸브체를 구동하는 구동 기구를 갖는 펌프 장치에 있어서, 상기 구동 기구는, 코일을 구비한 환상의 스테이터와, 이 스테이터와 둘레면끼리가 대향하는 로터 마그넷을 구비한 회전체와, 상기 밸브체가 고정된 이동체와, 상기 회전체의 회전을 변환하여 상기 이동체를 축선 방향으로 이동시키는 변환 기구를 가지며, 상기 변환 기구는, 상기 회전체와 상기 이동체의 사이에서 나사 홈 혹은 캠 홈을 구비한 동력 전달 기구와, 상기 이동체가 상기 회전체에 연동하여 동 반 회전하는 것을 방지하는 동반 회전 방지 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련되는 펌프 장치에서는, 구동 기구에 사용한 회전체의 회전을 나사 홈 혹은 캠 홈을 이용한 동력 전달 기구를 구비한 변환 기구를 통하여, 밸브체가 고정된 이동체에 전달하여 이 이동체를 왕복 직선 운동시킨다. 이 때문에, 구동 기구로부터 밸브체까지 필요 최소한의 부재로 동력을 전달하므로, 펌프 장치의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또, 동력 전달 기구의 리드 각을 작게 하는 것만으로 높은 정밀도로 정량 토출을 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 회전체는, 상기 스테이터의 내측에 동축 형상으로 배치된 원통체로서, 해당 회전체의 내측에 상기 이동체가 동축 형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 밸브체는 상기 펌프실을 구획 형성하는 다이어프램 밸브이며, 해당 다이어프램 밸브의 외주 가장자리가 상기 고정체에 고정되어 있는 한편, 해당 다이어프램 밸브의 중앙이 상기 이동체에 고정되고, 상기 고정체는 상기 이동체에 있어서 축선 방향으로 뻗은 제1의 벽면과 대향하며 해당 제1의 벽면과의 사이에 환상 공간을 구성하는 제2의 벽면을 구비하고, 상기 다이어프램 밸브에 있어서의 중앙부와 외주 가장자리의 사이의 환상 부분은, 상기 환상 공간 내에서 단면 U자 형상으로 되접힌 상태로 유지되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성한 경우에는, 다이어프램 밸브를 사용한 경우라도, 그 변형을 환상 공간에 의해 제어할 수 있다. 따라서, 다이어프램 밸브를 사용한 경우라도, 높은 정밀도로 정량 토출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이동체는 외주측으로 넓어진 플랜지부를 구비하는 동시에, 이 플랜지부에는 둘레 방향으로 복수의 구멍이 형성되고, 상기 제2의 벽면은, 상기 고정체에 있어서 둘레 방향의 복수 개소로부터 축선 방향으로 뻗는 복수 개의 돌기로 구성되며, 상기 복수 개의 돌기는, 상기 복수의 구멍에 각각 끼워져서 상기 동반 회전 방지 기구를 구성하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 새로운 부품을 추가하는 일 없이 동반 회전 방지 기구를 구성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 회전체는 상기 고정체에 대해 베어링 볼을 통하여 축선 주위로 회전 가능하게 지지되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 회전체의 정지 위치를 규정하기 위한 스토퍼가 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 펌프 장치에서는, 펌프 장치 본체에는, 유입구에 연통하는 유입로와, 이 유입로에 배치된 유입측 액티브 밸브와, 상기 유입로에 접속된 펌프실과, 이 펌프실에 배치된 펌프 기구와, 상기 펌프실로부터 뻗어서 복수의 유출구의 각각에 연통하는 복수의 유출로와, 이 복수의 유출로의 각각에 배치된 유출측 액티브 밸브가 구성되고, 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브는, 상기 펌프실의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 유출측 액티브 밸브를 통하여 펌프실에 접속된 복수의 유출로를 구비하고 있기 때문에, 유출측 액티브 밸브를 닫고 있는 동안은 유체의 역류를 확실히 방지할 수 있다. 또, 유출로로부터 토출하는 유체의 토출 끝을 유출측 액티브 밸브에 의해 제어할 수 있다. 또한, 하나의 펌프 기구에 의해 각 유출로로부터 유체를 토출하기 때문에 토출 성능이 균일하다. 또, 복수의 유출측 액티브 밸브는, 펌프실의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있기 때문에, 복수의 유출로의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있다. 따라서, 각 유출로로부터의 토출량의 편차를 억제하여 적정량의 유체를 정밀도 좋게 토출할 수 있다. 또한, 복수의 유출로를 구비하고 있는 만큼, 복수의 유출측 액티브 밸브를 필요로 하지만, 복수의 유출측 액티브 밸브를 펌프실의 둘레에 평면 형상으로 배치되어 있기 때문에, 복수의 유출로의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있는 만큼, 펌프 장치를 소형화할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 복수의 유출로에서는 펌프실로부터 상기 유출측 액티브 밸브까지의 유로의 길이를 동등하게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 유로 저항이 동등해져서 각 유출로를 통한 토출량을 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 유입구 및 상기 복수의 유출구는, 상기 펌프 장치 본체의 동일한 면에서 개구하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 펌프 장치와 외부의 접속이 용이하다.

본 발명에 있어서, 상기 유입측 액티브 밸브, 상기 펌프 기구 및 상기 유출측 액티브 밸브에 대한 배선 기판은, 상기 펌프 장치 본체에 있어서, 상기 유입구 및 상기 복수의 유출구가 개구하고 있는 면과는 다른 면에 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 유입구나 유출구에 배관을 접속할 때, 배선 기판이 평면으로 되어 배선이나 접속이 용이하게 되는 등의 이점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 펌프 장치 본체는, 상기 유출로가 한쪽 면측에 홈 형상으로 형성된 플레이트와, 이 플레이트의 상기 한쪽 면측에 겹쳐서 배치된 시트 형상 밀봉 부재를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 채용하면, 복잡한 유로라도 용이하게 구성할 수 있으므로, 펌프 장치의 소형화, 박형화 및 저비용화를 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 펌프 장치 본체는 상기 펌프 기구가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있는 동시에, 해당 케이스에 상기 플레이트가 적층되어 있고, 상기 펌프 기구는 다이어프램 밸브를 구비하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 해당 다이어프램 밸브는, 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트의 사이에 협지되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 다이어프램 밸브 자체로 케이스와 플레이트의 액밀(液密)을 유지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 펌프 장치 본체는 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있는 동시에, 해당 케이스에 상기 플레이트가 적층되어 있고, 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브는 각각 다이어프램 밸브를 구비하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 해당 다이어프램 밸브는 모두, 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트의 사이에 협지되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 구조를 간소화할 수 있는 동시에 다이어프램 밸브 자체로 케이스와 플레이트의 액밀을 유지할 수 있다.

<발명을 실시하기 위한 최상의 형태>

도면을 참조하여, 먼저 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터에 대해 설명한 다.

(전체 구성)

도 1의 (a), (b)는 각각, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터의 주요부를 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도, 및 이 리니어 액추에이터의 자력선을 나타내는 설명도이다.

도 1의 (a), (b)에 있어서, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)는, 각종 유체를 공급하기 위한 밸브 장치나 컴프레서 장치 등에 사용되는 것으로, 원통형의 고정체(3)와, 이 고정체(3)의 내측에 배치된 대략 원기둥 형상의 가동체(5)를 가지고 있다. 고정체(3)는, 보빈(31)에 환상으로 감겨진 코일(33)과, 코일(33)의 외주면으로부터 코일(33)의 축선 방향의 양측을 돌아 들어가서 한쪽의 선단부(36a)와 다른 쪽의 선단부(36b)가 코일(33)의 내주측에서 슬릿(37)을 통하여 축선 방향으로 대향하는 고정체측 요크(35)를 구비하고 있다. 가동체(5)는, 원판 형상의 제1의 가동체측 요크(51)와, 이 제1의 가동체측 요크(51)에 대해 축선 방향의 양측에 적층된 한 쌍의 자석(53a, 53b)을 가지고 있다. 한 쌍의 자석(53a, 53b)으로서는, Nd-Fe-B계나 Sm-Co계의 희토류 자석, 혹은 수지 자석을 사용할 수 있다. 또, 가동체(5)에 있어서, 한 쌍의 자석(53a, 53b)의 각각에는, 제1의 가동체측 요크(51)와는 반대측의 단면에 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)가 적층되어 있다.

본 형태에서는, 한 쌍의 자석(53a, 53b)은, 모두 축선 방향으로 착자되어 있고, 제1의 가동체측 요크(51) 쪽에 동극을 향하게 하고 있다. 이하, 본 형태에서는, 한 쌍의 자석(53a, 53b)은 각각 제1의 가동체측 요크(51) 쪽으로 N극을 향하게 하고, 축선 방향에 있어서의 외측으로 S극을 향하게 하고 있는 것으로 하여 설명하지만, 착자 방향에 대해서는 그 반대라도 된다.

여기서, 제1의 가동체측 요크(51)의 외주면은, 한 쌍의 자석(53a, 53b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있다. 또, 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 외주면도, 한 쌍의 자석(53a, 53b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있다.

또한, 제1의 가동체측 요크(51)의 축선 방향에 있어서의 양단면에는 오목부가 형성되고, 이들 오목부에 대해 한 쌍의 자석(53a, 53b)이 각각 끼워 넣어지고, 접착제 등으로 고정되어 있다. 또한, 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 고정에 대해서는, 접착, 압입, 혹은 그들을 병용한 구성을 채용하면 된다.

또, 고정체(3)의 축선 방향에 있어서의 양측의 개구부에는 베어링판(71a, 71b)(베어링 부재)이 고정되어 있고, 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)로부터 축선 방향의 양측으로 돌출한 지축(57a, 57b)은, 모두 베어링판(71a, 71b)의 구멍에 슬라이딩 자재로 삽입되어 있다. 이와 같이 하여, 가동체(5)는 축선 방향으로 왕복 이동 가능한 상태로 고정체(3)에 지지되어 있다. 이 상태로, 가동체(5)는 외주면이 고정체(3)의 내주면에 소정의 간극을 통하여 대향하고, 또한 고정체측 요크(35)의 선단부(36a, 36b)끼리는, 제1의 가동체측 요크(51)의 외주면과 코일(33)의 내주면의 간극 내에서 축선 방향으로 대향하는 상태에 있다. 또, 가동체(5)와 고정체측 요크(35)의 사이에는 간극이 확보되어 있다. 또한, 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)와 지축(57a, 57b)의 고정에는, 접착, 압입, 혹은 그들을 병용한 구성을 채용하면 된다.

(동작)

이와 같이 구성한 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 도면을 향하여 좌측에서는 대향측으로부터 바로 앞쪽으로 향하여 코일(33)에 전류가 흐르고, 도면을 향하여 우측에서는 바로 앞쪽으로부터 대향측으로 코일(33)에 전류가 흐르는 기간에서는, 자력선은, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이 표시된다. 따라서, 가동체(5)는 먼저 화살표 U로 나타내는 바와 같이, 로렌츠 힘에 의해 축선 방향에 있어서 위쪽으로 추력을 받아 상승한다. 이에 대해, 코일(33)에의 통전 방향을 반전시키면, 가동체(5)는, 화살표 D로 나타내는 바와 같이, 축선 방향에 따라 하강한다. 그러므로, 코일(33)에 교번(交番) 전류를 인가하면, 가동체(5)는 축선 방향에 있어서 왕복 직선 운동을 행하게 된다.

(본 형태의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는 가동체(5)에 있어서 한 쌍의 자석(53a, 53b)은 각각 동극을 향하게 하고 있고 자기적 반발력이 작용하고 있으나, 자석(53a, 53b)의 사이에 제1의 가동체측 요크(51)가 배치되어 있기 때문에, 한 쌍의 자석(53a, 53b)을 동극을 향하게 한 상태로 고정할 수 있다.

또, 가동체(5)에 있어서 한 쌍의 자석(53a, 53b)은 각각 동극을 제1의 가동체측 요크(51)를 향하게 하고 있기 때문에, 제1의 가동체측 요크(51)로부터는, 반경 방향으로 강한 자속이 발생한다. 따라서, 제1의 가동체측 요크(51)와 코일(33)의 둘레면 끼리를 대향시켜 두면, 가동체(5)에 큰 추력을 부여할 수 있다.

또한, 자석(53a, 53b)을 축선 방향으로 착자하면 되므로, 자석(53a, 53b)을 반경 방향으로 착자하는 경우와 달라서, 소형화한 경우라도 착자가 용이하고 양산에 적합하다.

게다가, 본 형태에서는, 제1의 가동체측 요크(51)의 외주면이, 한 쌍의 자석(53a, 53b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있기 때문에, 고정체측 요크(35)를 설치한 경우라도, 가동체(5)에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 동일하게, 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 외주면이, 한 쌍의 자석(53a, 53b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있기 때문에, 고정체측 요크(35)를 설치한 경우라도, 가동체(5)에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 따라서, 조립 작업을 행하기 쉽고, 또한 가동체(5)가 기울어지기 어렵다고 하는 이점이 있다.

또, 본 형태에 있어서, 자석(53a, 53b)을 코일(33)의 외주측에 배치했기 때문에, 코일(33)보다 자석(53a, 53b)을 외측에 배치한 경우와 비교하여, 자석(53a, 53b)이 작아도 되므로, 리니어 액추에이터(1)를 염가로 구성할 수 있다. 또, 코일(33)을 외측에 배치했으므로, 고정측 요크만으로 자로를 폐쇄할 수 있다.

또한, 고정체(3)에 있어서, 축선 방향으로 개구하는 개구부에는 지축(57a, 57b)을 축선 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베어링판(71a, 71b)이 유지되어 있기 때문에, 베어링 부재를 별도 배치할 필요가 없다. 또, 고정체(3)를 기준으로 베어링판(71a, 71b)을 고정할 수 있으므로, 지축(57a, 57b)이 기울지 않는다고 하는 이점이 있다.

[다른 실시의 형태]

이하에 설명하는 변형예는, 모두 기본적인 구성이 상기 실시의 형태와 공통되어 있으므로, 공통되어 있는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 도시하기로 하고, 그들의 설명을 생략한다.

(고정체(3)의 변형예)

도 2의 (a), (b), (C)는 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터(1)에 있어서의 고정체(3)의 변형예이다.

도 1의 (a), (b)에 나타내는 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 고정체측 요크(35)의 한쪽의 선단부(36a, 36b)가 대향하는 위치는, 축선 방향에 있어서의 대략 중앙이었으나, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 선단부(36a, 36b)가 대향하는 위치(슬릿(37))를 축선 방향에 있어서의 중앙 위치로부터 한쪽편, 예를 들면 하부측으로 처지게 해도 된다. 이와 같이 구성하면, 가동체(5)의 상승 속도와 하강 속도를 서로 다르게 할 수 있다. 따라서, 후술하는 밸브 장치 등에 있어서, 펌프실에 유체를 인도할 때의 속도와 펌프실로부터 유체를 배출할 때의 속도를 조절시키는 것 등을 할 수 있다. 또, 고정체측 요크(35)의 선단부(36a, 36b)의 형상에 대해서는, 단면에 대해 외주측으로부터 내주측으로 향하여 테이퍼를 설치하고, 내주측(가동체(5)에 근접하는 측)에서 선단부(36a, 36b)끼리가 근접하고 있는 구성을 채용해도 된다. 이와 같이 구성하면, 고정측 요크의 선단부(36a, 36b)에 있어서는, 가동체(5)측에서의 슬릿(37) 폭이 코일(33)측에서의 슬릿(37) 폭보다 좁게 할 수 있다.

도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 리니어 액추에이터(1)의 고정체측 요 크(35)에 대해서는, 축선 방향으로 배열된 2개의 요크 부재에 의해 구성해도 된다. 이 경우에는, 코일(33)을 감은 보빈(31)을 축선 방향의 양측으로부터 끼우도록 하여 고정체(3)를 조립할 수 있고, 조립 작업의 효율을 높일 수 있다. 또, 리니어 액추에이터(1)의 고정체측 요크(35)의 선단부(36a, 36b)의 형상에 대해서는, 외주측보다 내주측에서 돌출하는 것과 같은 계단부를 설치함으로써, 내주측(가동체(5)에 근접하는 측)에서 선단부(36a, 36b)끼리가 근접하고 있는 구성을 채용해도 된다. 이와 같이 구성하면, 고정측 요크의 선단부(36a, 36b)에 있어서는, 가동체(5)측에서의 슬릿(37) 폭이 코일(33)측에서의 슬릿(37) 폭보다 좁게 할 수 있다.

도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 리니어 액추에이터(1)의 고정체측 요크(35)의 선단부(36a, 36b)의 형상에 대해서는, 단면에 대해 외주측으로부터 내주측으로 향하여 테이퍼를 설치하고, 또한 그 도중 위치에 환상의 홈(361a, 361b)을 형성한 상태로, 내주측(가동체(5)에 근접하는 측)에서 선단부(36a, 36b)끼리가 근접하고 있는 구성을 채용해도 된다. 또, 선단부(36a, 36b)의 사이에 환상의 홈(361a, 361b)에 계합하는 비자성체로 이루어지는 스페이서를 끼우면, 선단부(36a, 36b)끼리를 연결할 수 있다. 그 결과, 선단부(36a, 36b)가 자석(53a, 53b)에 흡인되어 변형되고 마는 것을 방지할 수 있다.

(가동체(5)측의 변형예)

도 3의 (a), (b), (c), 도 4, 도 5의 (a), (b), (C)는, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터(1)에 있어서의 가동체(5)의 변형예이다.

도 1의 (a), (b)에 나타내는 리니어 액추에이터(1)에서는, 제1의 가동체측 요크(51)의 축선 방향에 있어서의 양단면에 자석(53a, 53b)이 끼워 넣어지는 오목부가 형성되어 있었으나, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1의 가동체측 요크(51)의 축선 방향에 있어서의 양단면이 평탄하며, 이들의 평탄한 단면에 자석(53a, 53b)이 접착제 등으로 고정되어 있는 구성이라도 된다.

도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)는, 축선 방향으로 이간한 상태로 접착제(59) 등으로 고정되어 있는 구성이라도 된다.

도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 중앙에, 각각 소정 사이즈의 관통 구멍이 형성되고, 이들 관통 구멍에 대해 계단식의 지축(57)이 끼워져 있는 구성이라도 된다. 여기서, 관통 구멍은 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 순으로 작아지고 있고, 지축(57)의 지름은 중앙으로부터 양축단으로 향하여 가늘어지고 있다. 이와 같이 구성하면, 계단식의 지축(57)의 양축단으로부터 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)를 순차 삽입하는 것만으로, 서로의 위치를 용이하게 결정할 수 있고, 또한 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 심지 내기를 효율적으로 행할 수 있다.

지축(57)에 대해서는, 환봉(丸棒)에 한하지 않고, 도 4에 나타내는 바와 같이 육각봉 등의 각봉으로 이루어지는 지축(57)을 사용해도 되며, 그 경우에는 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)에 대해, 지축(57a, 57b)에 대응하는 형상의 관통 구멍을 형성해 두면 된다. 또, 지축(57)을 지지하는 베어링판(71a, 71b)에도, 지축(57a, 57b)에 대응하는 형상의 베어링 구멍을 형성해 두면 된다. 이와 같이 구성하면, 가동체(5)의 축선 주위의 회전을 방지할 수 있다.

또한, 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)에 대해 관통 구멍을 형성하고, 제1의 가동체측 요크(51)에 대해서는 비관통 구멍을 형성하고, 축선 방향의 양측으로부터 지축을 삽입하는 구성이라도 된다.

상기 형태의 어느 것에 있어서도, 제1의 가동체측 요크(51), 한 쌍의 자석(53a, 53b), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)가 모두 원기둥 형상이었으나, 예를 들면, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1의 가동체측 요크(51), 및 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)가 육각기둥 등의 각기둥 형상이라도 된다.

또, 예를 들면 도 5의 (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)가 원기둥 형상이 아니고, 그 단면이 만곡되어 있는 것과 같은 구성이라도 되고, 그 평면 형상은 타원, 긴 원, 혹은 한쪽으로 치우쳐서 뻗은 이형(異形) 형상 등이라도 된다.

(가압 부재의 부가)

도 6의 (a), (b) 및 도 7은 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터(1)의 변형예이다.

도 1의 (a), (b)에 나타내는 리니어 액추에이터(1)에서는, 가동체(5)를 자력만으로 추진하는 구성이었으나, 예를 들면 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축선 방향의 한쪽에 있어서, 베어링판(71a, 71b)과 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 사이에, 가압 부재로서의 원추대 형상의 코일 스프링(91)을 배치해 두고, 예를 들면 가동체(5)가 하강할 때에는, 압축 스프링을 변형시키면서 저속으로 이동하고, 가동체(5)가 상승할 때에는, 압축 스프링의 형상 복귀력이 보조하여 고속으로 이동하도록 구성해도 된다.

또, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 축선 방향의 양측에 있어서, 베어링판(71a, 71b)과 제2의 가동체측 요크(55a, 55b)의 사이에 가압 부재로서의 코일 스프링(91, 92)을 배치해 두고, 가동체(5)를 항상 축선 방향에 있어서의 중심 위치(원점 위치)에 유지하는 것과 같은 가압력을 인가해도 된다.

또한, 가동체(5)를 축선 방향으로 가압함에 있어서는, 도 6의 (a), (b)에 나타낸 코일 스프링(91, 92)에 대신하여, 도 7에 나타내는 짐벌 스프링(93), 혹은 평판 스프링, 죽순 스프링 등을 배치해도 된다.

또, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 고정체측 요크(35)에는, 적어도 1개소, 예를 들면 축선 방향에 위치하는 단부에 코일(33)로부터 코일선의 단말을 인출하는 코일선 인출 구멍(350)이 형성되어 있고, 이 코일 인출 구멍(350)에 보빈(31)의 통부(筒部)(310)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 코일선의 단말을 용이하게 인출할 수 있다.

(그 외의 변형예)

상기 형태에서는, 고정체(3)의 내측에 가동체(5)가 배치된 구성이었으나, 환상의 가동체의 내측에, 환상으로 감겨진 코일을 구비한 고정체가 배치되어 있는 구 성이라도 된다. 이 경우, 코일의 외주면과 가동체의 내주면이 대향하는 이외에, 기본적으로는 상기 실시의 형태와 동등한 구성을 가진다.

[밸브 장치의 구성예]

본 발명에 관련되는 리니어 액추에이터(1)는, 도 8 및 도 9를 참조하여 이하에 설명하는 바와 같이, 밸브 장치(100)의 구동장치로서 사용할 수 있다. 또한, 이하에 설명하는 밸브 장치(100)에 사용한 리니어 액추에이터(1)는, 기본적인 구성이 도 1의 (a), (b)를 참조하여 설명한 것과 공통되어 있으므로, 공통되어 있는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 도시하는 것으로 하고, 리니어 액추에이터(1)의 설명에 대해 그 주요부만을 생략한다.

도 8 및 도 9는 모두, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터(1)를 구동장치로서 사용한 밸브 장치(100)를 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도이다.

도 8에 나타내는 밸브 장치(100)에서는, 본 발명을 적용한 리니어 액추에이터(1)가 원통 형상의 하우징(110)에 에워싸인 상태로 사용되고, 그 아래쪽에서는, 유로 구성 부재(130)에 의해 화살표 Lin 및 화살표 Lout으로 나타내는 방향으로 유체가 흐르는 유로를 구비한 펌프실(170)이 형성되어 있다.

여기에 사용된 리니어 액추에이터(1)는, 도 1의 (a), (b)를 참조하여 설명한 바와 같이, 코일(33)에의 통전을 제어함으로써, 가동체(5)가 축선 방향으로 왕복 이동한다. 여기서, 한쪽의 지축(57a, 57b)의 하단부는, 다이어프램 밸브(150)의 중앙 부분에 접속되어 있다. 다이어프램 밸브(150)의 외주측에는 O링으로서 기능하는 환상의 두꺼운 부분(151)이 형성되어 있고, 다이어프램 밸브(150)에 있어서, 이 환상의 두꺼운 부분(151)을 포함하는 외주측이 하우징(110)과 유로 구성 부재(130)의 사이에 끼워져서 액밀이 확보되어 있다. 또한, 유로의 내측 및 외측에는 역지 밸브(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 여기서, 내측은, 외측에 대해 별도 준비한 압력 발생 수단(도시하지 않음)에 의해 고압 상태로 대체로 유지되어 있다. 또, 내측의 유로는, 그 개구부에 있어서, 다이어프램 밸브(150)의 바닥부가 대체로 밀착함으로써 대체로 액밀 밀봉되어 있다. 여기서, 다이어프램 밸브(150)의 화살표 U로 나타내는 방향의 동작은, 내측 유로의 개구부를 열고, 외측으로 신속하게 액체를 도통시킨다. 반대로 다이어프램 밸브(150)의 화살표 D로 나타내는 방향의 동작은, 내측 유로의 개구부를 닫고, 혹은 그것을 열려고 하는 내측으로부터의 압력을 극복하여, 외측으로의 액체의 도통을 신속하게 정지시킨다. 이 같은 동작은, 가압 스프링을 적절히 사용하면 유효하게 보조할 수 있다. 그 때, 지축(57a, 57b)에는 다이어프램 밸브(150)가 직접 연결되어 있으므로, 다이어프램 밸브(150)를 직접 리니어 구동할 수 있다.

또한, 밸브체에 대해서는, 다이어프램 밸브(150)에 한정하지 않고, 벨로우즈 밸브, 그 외의 밸브체를 사용해도 된다. 또, 지축(57a, 57b)과 밸브체에 대해서는 별체의 것을 결합시킨 구성이라도, 지축(57a, 57b)과 밸브체가 일체로 형성되어 있는 구성이라도 된다.

도 9에 나타내는 밸브 장치(100)는, 기본적인 구성이, 도 8을 참조하여 설명한 밸브장치(100)와 동일하기 때문에, 하우징(110)이나 유로 구성 부재(130) 등의 설명을 생략하지만, 리니어 액추에이터(1)의 양측의 지축(57a, 57b)이 각각 다이어프램 밸브(150)에 고정되어 있다. 이 때문에, 가동체(5)가 화살표 U로 나타내는 방향 혹은 화살표 D로 나타내는 방향으로 이동했을 때, 2개의 다이어프램 밸브(150)가 역방향으로 변형한다. 따라서, 상하 2개의 펌프실(170)에서는, 상기한 동작(액체의 흡인 및 배출)이 배타적으로 행해지게 된다.

또한, 밸브 장치(100)의 구성에 의해서는, 상하 2개의 펌프실(170)에 있어서 팽창 및 수축을 동일하게 행하게 하는 것도 가능하다.

[다른 기기에의 적용]

도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명에 관련되는 리니어 액추에이터(1)를 밸브 장치(100)에 사용한 예를 설명하였으나, 본 발명에 관련되는 리니어 액추에이터(1)는, 송액용의 밸브 장치(100)에 한하지 않고 공기 밸브 장치(100) 등, 각종의 동압(動壓) 제어 등에 사용해도 된다. 또, 리니어 액추에이터(1) 단일체로 소형 리니어 추진 장치로서 사용해도 된다.

[펌프 장치의 기본 구성]

다음에, 도 10은 본 발명을 적용한 펌프 장치의 기본 구성을 나타내는 개념도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 펌프 장치(10)는, 예를 들면 휴대 전자 기기에 사용되는 DMFC에 있어서, 메탄올을 압송하는 송액 펌프로서 사용되는 것이며, 펌프 장치 본체(17)에서는, 하나의 유입구(80)와 복수의 유출구(40)(40a∼40h)가 개구되어 있다. 또, 펌프 장치 본체(17)에는, 펌프실(2)과, 펌프실(2) 및 유입구(80)에 접속된 유입로(13)와, 펌프실(2) 및 복수의 유출구(40)에 접속된 복 수의 유출로(4)(40a∼40h)가 구성되어 있다. 또한, 펌프 장치 본체(17)에는, 유입로(13)에 유입측 액티브 밸브(15)가 구성되고, 펌프실(2)에 펌프 기구(113)가 구성되며, 복수의 유출로(4)의 각각에 유출측 액티브 밸브(6)(6a∼6h)가 구성되어 있다. 여기서, 8개의 유출구(40a∼40h) 및 유출로(4a∼4h)는 각각 DMFC의 기전부인 8개의 셀(도시 생략)에 접속 가능하게 되어 있고, 유출로(4a∼4h)로부터 토출된 메탄올은 셀의 애노드 극에 공급 가능하게 되어 있다.

유입로(13)에는, 펌프실(2)에의 유입 방향을 향하여 개방되는 패시브 밸브(110)를 구비한 제 1 유로(8)와, 펌프실(2)로부터의 유출 방향을 향하여 개방되는 패시브 밸브(111)를 구비한 제 2 유로(9)가 접속되어 있고, 제 1 유로(8)의 단부에 의해 유입구(80)가 구성되고, 제 2 유로(9)의 단부에 의해 환류구(還流口)(90)가 구성되어 있다. 여기서, 제 1 유로(8) 및 제 2 유로(9)는, 메탄올 수용 용기(도시 생략, 이하 수용 용기라 한다.)에 접속 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 제 1 유로(8)가 수용 용기의 아래쪽에, 제 2 유로(9)가 수용 용기의 위쪽에 접속 가능하게 되어 있다. 패시브 밸브(110)는, 예를 들면 고무제의 밸브이며, 펌프실(2)로 향하는 메탄올의 흡입 방향으로 압력이 생기면 개방되지만, 수용 용기로 향하는 메탄올의 토출 방향으로 압력이 생겨도 개방되지 않도록 되어 있다. 따라서, 유입구(80), 제 1 유로(8) 및 유입로(13)를 통하여 메탄올이 수용 용기로부터 펌프실(2)에 흡입되고, 또, 유입로(13), 제 2 유로(9) 및 환류구(90)를 통하여 메탄올이 펌프실(2)로부터 수용 용기에 토출되게 되어 있다.

이와 같이 구성한 펌프 장치(10)에 있어서, 유입측 액티브 밸브(15)는, 후술 하는 구동 액추에이터(도 1에서는 도시 생략)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 또, 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)도, 유입측 액티브 밸브(15)와 동일하게, 후술하는 구동 액추에이터(도 1에서는 도시 생략)에 의해 개별적으로 개폐 가능하게 되어 있다.

이와 같이 구성된 펌프 장치(10)에서는, 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)가 닫힌 상태로, 또한 유입측 액티브 밸브(15)가 열린 상태일 때, 펌프 기구(113)가 펌프실(2)을 확장하면 메탄올이 펌프실(2)에 흡입된다. 또, 유입측 액티브 밸브(15)가 닫힌 상태로, 또한 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)의 적어도 하나가 열린 상태일 때에, 펌프 기구(113)가 펌프실(2)을 수축시키면 메탄올이 펌프실(2)로부터 셀로 향하여 토출된다. 또한, 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)가 닫힌 상태로, 또한 유입측 액티브 밸브(5a)가 열린 상태일 때, 펌프 기구(13)가 펌프실(2)을 수축시키면 메탄올이 수용 용기에 토출된다.

[펌프 장치의 제어 방법]

도 11은 도 10에 나타내는 펌프 장치(10)의 제어 방법을 설명하는 타이밍 차트이다. 본 형태에 있어서, 펌프 장치(10)는 도 11에 나타내는 바와 같이, 유입측 액티브 밸브(15)를 열어서, 펌프 기구(113)의 흡입 동작으로, 제 1 유로(8)로부터 펌프실(2)에 메탄올을 흡입하는 흡입 스텝 S1과, 흡입 스텝의 후에, 펌프 기구(113)의 토출 동작으로, 제 2 유로(9)에 펌프실(2)로부터 메탄올을 토출하여 펌프 장치(10)의 백래쉬를 해소한 후에, 유입측 액티브 밸브(15)를 닫는 초기 토출 스텝 S2와, 초기 토출 스텝 S2의 후에, 소정의 유출측 액티브 밸브(6)를 순차적으 로 열어서, 펌프 기구(113)의 토출 동작으로 소정량의 메탄올을 토출하는 토출 스텝 S3을 구비한 제어 방법에 의해 제어되고 있다. 이하, 그 제어 방법을 상세하게 설명한다.

도 11의 상단에 나타내는 차트에서는, 중심선으로부터 하부측으로 뻗어있는 부분은, 펌프 기구(113)가 토출 방향으로 동작하는 토출 동작 상태를 나타내고, 중심선으로부터 상부측으로 뻗어있는 부분은, 펌프 기구(113)가 흡입 방향으로 동작하는 흡입 동작 상태를 나타내고 있다. 또, 도 11의 하단에 나타내는 액티브 밸브(110, 6)의 액추에이터의 타이밍 차트에서는, 상부측으로 뻗어있는 부분이 각 액티브 밸브(110, 6)가 열려 있는 상태를 나타내고 있다.

초기 상태에서는, 유입측 액티브 밸브(15) 및 유출측 액티브 밸브(6)는 모두 닫힌 상태로 되어 있다. 그 상태로 먼저, 유입측 액티브 밸브(15)를 열린 상태로 한다. 그 후, 펌프 기구(113)를 메탄올의 토출 방향으로 작동시킨다. 이 펌프 기구(113)의 토출 동작을 상사점(원점)까지 행하고, 펌프 기구(113)의 원점 복귀를 행한다(원점 복귀 스텝 S0). 또한, 이 때에는, 펌프실(2)로부터, 열린 상태로 된 패시브 밸브(111)를 통하여 제 2 유로(9)에 메탄올을 토출한다.

계속하여, 펌프실(2)에 메탄올을 흡입한다(흡입 스텝 S1). 보다 구체적으로는, 유입측 액티브 밸브(15)를 열린 상태로 한 채, 펌프 기구(113)를 메탄올의 흡입 방향으로 동작시킨다. 이 펌프 기구(113)의 흡입 동작을, 예를 들면 펌프 기구(113)의 하사점까지 행한다. 펌프 기구(113)의 흡입 동작으로, 열린 상태로 된 패시브 밸브(110)를 통하여 제 1 유로(8)로부터 메탄올을 펌프실(2)에 흡입한다.

계속하여, 펌프 기구(113)의 토출 동작으로 펌프실(2)로부터 메탄올을 토출하여 펌프 장치(10)의 백래쉬를 해소한 후에, 유입측 액티브 밸브(15)를 닫는다(초기 토출 스텝 S2). 보다 구체적으로는, 유입측 액티브 밸브(15)를 개방 상태로 한 채, 펌프 장치(10)의 백래쉬를 해소할 때까지 펌프 기구(113)를 메탄올의 토출 방향으로 동작시킨다. 이 펌프 기구(113)의 토출 동작으로, 열린 상태로 된 패시브 밸브(111)를 통하여 제 2 유로(9)에 메탄올을 토출하고, 그 후 유입측 액티브 밸브(15)를 닫힌 상태로 한다.

계속하여, 소정의 유출측 액티브 밸브(6)를 순차적으로 열어서, 펌프 기구(113)의 토출 동작으로 소정량의 메탄올을 토출한다(토출 스텝 S3). 보다 구체적으로는, 먼저 유출측 액티브 밸브(6f)를 열린 상태로 한 후, 펌프 기구(113)로 토출 동작을 행하게 하여 소정량의 메탄올을 유출로(4f)로부터 토출한다. 다음에, 유출측 액티브 밸브(6f)를 닫힌 상태, 유출측 액티브 밸브(6g)를 열린 상태로 한 후, 펌프 기구(113)에 토출 동작을 행하게 하여, 소정량의 메탄올을 유출로(4g)로부터 토출한다. 이와 같이, 유출측 액티브 밸브(6f, 6g, 6h, 6a, 6b, 6C, 6d, 6e)의 개폐 동작을 이 순번으로 순차적으로 행하면서 펌프 기구(113)에 토출 동작을 행하게 하면, 유출로(4f, 4g, 4h, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e)로부터 이 순번으로 소정량의 메탄올을 토출할 수 있다.

여기서, 펌프실(2)에 기포의 유무를 검출하는 검출기를 설치한 경우에 있어서, 이 검출기가 기포를 검출했을 때에는, 예를 들면 유입측 액티브 밸브(15)를 열린 상태로 하고, 펌프 기구(113)의 토출 동작을 행하는 것으로 열린 상태로 된 패 시브 밸브(111)를 통하여, 제 2 유로(9)에 기포를 배출할 수 있다. 또, 펌프 장치(10)의 기동시 혹은 수용 용기의 교환 후에는, 동일한 동작으로 기포를 배출하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 형태의 펌프 장치(10)는, 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)를 구비하고 있기 때문에, 유출로(4a∼4h)로부터 펌프실(2)에의 메탄올의 역류를 확실히 방지할 수 있다. 또, 유출로(4a∼4h)로부터 토출하는 메탄올의 토출 끝을 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)로 제어할 수 있다. 또한, 펌프 장치(10)에서는, 하나의 펌프 기구(113)의 토출 동작에 의해 각 유출로(4a∼4h)로부터 메탄올을 토출한다. 그 때문에, 각 유출로(4a∼4h)마다 펌프 기구가 설치되어 있는 경우와 비교하여, 토출 성능이 균일하게 되고, 각 유출로(4a∼4h)로부터의 토출량의 편차를 억제할 수 있다. 따라서, 펌프 장치(10)에서는, 적정량의 메탄올을 정밀도 좋게 토출할 수 있다.

또, 유입로(113)는, 유입측 액티브 밸브(15)를 통하여 펌프실(2)에 접속되어 있기 때문에, 펌프실(2)로부터 유입로(13)에의 역류를 확실히 방지할 수 있다.

또, 본 형태의 펌프 장치(10)의 제어 방법에서는, 흡입 스텝 S1과 토출 스텝S3의 사이에, 펌프 장치(10)의 백래쉬를 해소하는 초기 토출 스텝 S2가 설정되어 있다. 그 때문에, 토출 스텝 S3에서는, 당초부터 펌프 기구의 이동량과 유출로(4a∼4h)로부터의 토출량과의 관계를 리니어로(선형으로) 유지할 수 있다. 따라서, 펌프 기구의 이동량을 적절히 제어해 주면, 토출 스텝 S3에서 최초로 유체가 토출되는 유출로(4f)로부터의 토출량도 정밀도 좋게 제어할 수 있고, 각 유출로(4a∼4h) 로부터의 토출량의 편차를 저감시킬 수 있다.

또한, 토출 스텝 S3에서, 유출로(4a∼4h)로부터 복수 회에 걸쳐서 토출하기 위해 필요한 메탄올을 흡입 스텝 S1에서 흡입하고 있다. 그 때문에, 각 유출로(4a∼4h)로부터 토출하는 메탄올의 토출량이 현저하게 미량이라고 해도 흡입량을 어느 정도 확보할 수 있다. 예를 들면, 각 유출로(4a∼4h)로부터의 각 토출량이 각각 1㎕ 라고 해도 흡입량은 8㎕로 할 수 있다. 따라서, 펌프 장치(10)의 용량을 크게 할 수 있고, 자급 성능을 구비하는 것이 용이하게 된다.

[펌프 장치의 구체적인 구성]

도 12의 (a), (b)는, 본 발명을 적용한 펌프 장치의 사시도 및 그 유로 등을 평면적으로 나타내는 설명도이다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시의 형태에 관련되는 펌프 장치를 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 분해 사시도 및 경사 아래쪽으로부터 보았을 때의 분해 사시도이다. 도 15는 본 발명을 적용한 펌프 장치의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.

도 12의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 펌프 장치(10)는 박스 형상의 장치 본체(17)의 한쪽의 면(171)에, 도 10을 참조하여 설명한 유입구(80), 환류구(90), 유출구(40)를 구성하는 파이프가 접속되어 있다.

이와 같은 구성의 펌프 장치(10)를 구성함에 있어서, 본 형태에서는 후술하는 펌프 기구(113)나 액티브 밸브(15, 6)에 대한 배선 기판(74), 베이스(75), 케이스(76), 후술하는 유로가 홈 형상으로 형성된 플레이트(77), 이 플레이트의 상부면을 덮음으로써 유로의 상부면을 막는 액밀 시트(78), 상기 파이프가 연결된 커 버(79)가 이 순으로 적층되어서 펌프 장치 본체(17)가 구성되어 있다.

도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 케이스(76)에는, 후술하는 펌프 기구(113)나 액티브 밸브(15, 6)의 배치 공간 등을 구성하기 위한 구멍(137, 57, 67a∼67h)이 형성되어 있다. 또, 플레이트(77)에 있어서, 그 중심 위치에는 펌프실(2)을 구성하기 위한 둥근 관통 구멍(21)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(21)의 주위에는, 플레이트(77)의 하부면측에 액티브 밸브(15, 6)의 밸브실을 구성하는 오목부(58, 68a∼68h)가 형성되어 있다.

또, 관통 구멍(21)으로부터는 9개의 홈(131, 41a∼41h)이 방사상으로 뻗어 있다. 또, 플레이트(77)의 홈(131, 41a∼41h)의 근방에는 홈(82, 92, 42a, 42b ‥) 등이 형성되어 있다.

본 형태에서는, 9개의 홈(131, 41a∼41h) 중, 홈(131)에 의해 유입로(13)가 구성되어 있다. 즉, 케이스(76), 플레이트(77) 및 액밀 시트(78)를 겹친 상태에서는, 홈(131)의 상부면이 막혀지는 동시에, 유입로(13)에 대해 유입측 액티브 밸브(15)가 배치된 상태로 된다. 또, 케이스(76), 플레이트(77) 및 액밀 시트(78)를 겹치면, 홈(41a∼41h, 42a, 42b‥)에 의해 유출로(4a∼4h)가 형성되는 동시에, 각 유출로(4a∼4h)에 유출측 액티브 밸브(6a∼6h)가 배치된 상태로 된다. 또한, 케이스(76), 플레이트(77) 및 액밀 시트(78)를 겹치면, 홈(82), 케이스(76)의 오목부(83), 및 플레이트(77)의 오목부(84)에 의해 제 1 유로(8)가 구성되고, 홈(91), 케이스(76)의 오목부(도시하지 않음) 및 플레이트(77)의 오목부(94)에 의해 제 2 유로(9)가 구성된다. 또한, 패시브 밸브(110, 111)는, 제 1 유로(8) 및 제 2 유 로(9) 중 플레이트(77)의 오목부(84, 94)에 설치된다.

이와 같이 본 형태에서는, 유출측 액티브 밸브(6)(6a∼6h)는, 펌프실(2)의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있기 때문에, 복수의 유출로(4)(4a∼4h)의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있고, 펌프 장치(10)의 박형화를 도모할 수 있다. 또, 각 유출로(4)(4a∼4h)로부터의 토출량의 편차를 억제할 수 있으므로, 적당량의 유체를 정밀도 좋게 토출할 수 있다. 또한, 복수의 유출로(4)(4a∼4h)를 구비하고 있는 만큼, 복수의 유출측 액티브 밸브(6)(6a∼6h)를 필요로 하지만, 복수의 유출측 액티브 밸브(6)(6a∼6h)가 펌프실(2)의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있기 때문에, 복수의 유출로(4)(4a∼4h)의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있는 만큼, 펌프 장치(10)를 소형화할 수 있다. 또, 본 형태에 있어서, 복수의 유출로(4)(4a∼4h)에서는 펌프실(2)로부터 유출측 액티브 밸브(6)(6a∼6h)까지의 유로의 길이가 동등하다. 이 때문에, 각 유출로(4)(4a∼4h)를 통한 토출량을 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

또, 본 형태에 있어서, 유입구(80), 환류구(90) 및 복수의 유출구(40)(40a∼40h)는, 펌프 장치 본체(17)의 동일한 면(271)에서 개구하고 있기 때문에 펌프 장치(10)와 외부와의 접속이 용이하다.

또한, 유입측 액티브 밸브(15), 펌프 기구(113) 및 유출측 액티브 밸브(6)에 대한 배선 기판(74)은, 펌프 장치 본체(17)에 있어서 유입구(80), 환류구(90) 및 복수의 유출구(40)(40a∼40h)가 개구되어 있는 면과는 반대측의 면에 적층되어 있기 때문에, 유입구(80), 환류구(90) 및 복수의 유출구(40)(40a∼40h)에 대해 배관 을 접속할 때, 배선 기판(74)과 각 액티브 밸브(15, 6)나 펌프 기구(113)와의 배선이 용이하게 되는 등의 이점이 있다.

그리고 또, 펌프 장치 본체(17)는, 유입로(13) 및 유출로(4)가 한쪽 면측에 홈 형상으로 형성된 플레이트(77)와, 이 플레이트(77)의 한쪽 면측에 겹쳐서 배치된 액밀 시트(78)를 구비하고 있기 때문에, 소형의 장치 본체(17)에 대해 다수의 유로를 형성할 수 있고, 또한 펌프 장치(10)를 효율적으로 생산할 수 있다.

[펌프 기구의 구성]

(펌프 기구의 전체 구성)

이하, 본 발명을 적용한 펌프 장치(10)에 사용한 펌프 기구(113)의 일례를 설명한다. 도 16은 본 발명을 적용한 펌프 장치를 세로로 분할한 상태의 분해 사시도이다. 도 17의 (a), (b)는 도 16에 나타내는 펌프 장치에 있어서 펌프실의 내부 용적을 팽창시킨 상태를 나타내는 설명도, 및 펌프실의 내부 용적을 수축시킨 상태를 나타내는 설명도이다. 도 18의 (a), (b), (c)는 각각 도 16에 나타내는 펌프 기구의 회전체에 사용한 로터의 사시도, 평면도, 및 단면도이다. 도 19의 (a), (b), (c)는 각각 도 16에 나타내는 펌프 기구의 회전체에 사용한 이동체의 사시도, 평면도 및 단면도이다.

도 16 및 도 17의 (a)에 있어서, 본 형태의 펌프 기구(113)는, 대체로 유입로(13) 및 유출로(4)에 연통하는 펌프실(2)의 내부 용적을 팽창 수축시켜서 액체의 흡입 및 토출을 행하는 밸브체로서의 다이어프램 밸브(170)와, 다이어프램 밸브(170)를 구동하는 구동 기구(105)로 구성되어 있다.

펌프 장치 본체(17)의 고정체측 부분은, 구동 기구(105)가 탑재되는 판 형상의 베이스(75)와, 이 베이스(75)와의 사이에 구동 기구(105)를 수납하는 케이스(76)와, 케이스(76)의 상부면에 적층된 플레이트(77)와, 이 플레이트(77)의 상부면에 액밀 시트(78)를 통하여 적층된 커버(79)로 구성되어 있다. 플레이트(77)의 상부면에는 홈(131, 41)이 형성되어 있고, 그 상부면이 커버(79)로 덮인 상태로, 홈(131) 등은 유로를 구성한다. 플레이트(77)에서는, 홈(131)의 한쪽 단부에 관통 구멍(151)이 형성되어 있고, 베이스(75), 케이스(76), 플레이트(77), 액밀 시트(78) 및 커버(79)를 겹친 상태로, 관통 구멍(151)은 케이스(76) 및 베이스(75)에 형성된 관통 구멍(271, 211)에 연통하며, 이들 관통 구멍(151, 271, 211)에 의해 유체 흡입구(6)가 구성된다. 또, 플레이트(77)에서는, 홈(41)의 다른 쪽 단부에도 관통 구멍(153)이 형성되어 있고, 베이스(75), 케이스(76), 플레이트(77), 액밀 시트(78) 및 커버(79)를 겹친 상태로, 관통 구멍(153)은 케이스(76) 및 베이스(75)에 형성된 관통 구멍(133, 123)에 연통하며, 이들 관통 구멍(153, 133, 123)에 의해 유체 토출구(7)가 구성된다. 또한, 유체 흡입구(6) 및 유체 토출구(7)의 각각에는 역지 밸브(도시하지 않음)(이)가 배치된다.

플레이트(77)에서는, 홈(131)의 도중 위치에도 관통 구멍(21)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(21)은, 플레이트(77)에 커버(79)를 겹친 상태로 상부면이 커버(79)로 덮이고, 또한 다이어프램 밸브(170)에 의해 하부면이 덮여서 펌프실(2)을 구성하고 있다.

본 형태에 있어서, 구동 기구(105)는 이하에 설명하는 바와 같이, 환상의 스테이터(120)와, 이 스테이터(120)의 내측에 동축 형상으로 배치된 회전체(103)와, 이 회전체(103)의 내측에 동축 형상으로 배치된 이동체(160)와, 회전체(103)의 회전을 이동체(160)를 축선 방향으로 이동시키는 힘으로 변환하여 이동체(160)에 전달하는 변환 기구(140)를 구비하고 있다. 여기서, 구동 기구(105)는 케이스(76)에 형성된 공간 내에 있어서, 바닥판(75)과 케이스(76)의 사이에 탑재된 상태에 있다.

구동 기구(105)에 있어서, 스테이터(120)는, 보빈(123)에 감겨진 코일(121), 및 코일(121)을 덮도록 배치된 2매의 요크(125)로 이루어지는 유닛이 축선 방향으로 2단으로 적층된 구조로 되어 있다. 이 상태로, 상하 2단의 어느 유닛에 있어서도, 2매의 요크(125)의 내주 가장자리로부터 축선 방향으로 돌출한 극치(極齒)가 둘레 방향으로 교호적으로 정렬된 상태로 된다.

도 16, 도 17 및 도 18의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 회전체(103)는, 위쪽으로 개구하는 컵 형상 부재(130)와, 이 컵 형상 부재(130)의 원통 형상의 동체부(131)의 외주면에 고착된 환상의 로터 마그넷(150)을 구비하고 있다. 컵 형상 부재(130)의 바닥벽(133)의 중앙에는, 축선 방향 위쪽으로 오목한 오목부(135)가 형성되고, 바닥판(75)에는, 오목부(135) 내에 배치된 볼(118)을 받아내는 베어링부(751)가 형성되어 있다. 또, 케이스(76)의 상단측의 내면에는 환상 계단부(766)가 형성되어 있는 한편, 컵 형상 부재(130)의 상단 부분에는, 동체부(131)의 상단 부분과 환상의 플랜지부(134)에 의해, 케이스(76)측의 환상 계단부(766)에 대향하는 환상 계단부가 형성되어 있으며, 이들 환상 계단부로 구획 형성된 환상 공간 내에는, 환상의 리테이너(181) 및 이 리테이너(181)에 의해 둘레 방향으로 이간된 위치에 유지된 베어링 볼(182)로 이루어지는 베어링(180)이 배치되어 있다. 이와 같이 하여, 회전체(103)는 축선 주위로 회전 가능한 상태로 펌프 장치 본체(17)에 지지된 상태로 있다.

회전체(103)에 있어서, 로터 마그넷(150)의 외주면은 스테이터(120)의 내주면을 따라 둘레 방향으로 늘어서는 극치에 대향하고 있다. 여기서, 로터 마그넷(150)의 외주면에서는, S극과 N극이 둘레 방향으로 교호적으로 늘어서 있으며, 스테이터(120)와 컵 형상 부재(130)는 스테핑 모터를 구성하고 있다.

도 16, 도 17 및 도 19의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 이동체(160)는 바닥벽(161)과, 바닥벽(161)의 중앙으로부터 축선 방향으로 돌출한 원통부(163)와, 이 원통부(163)의 주위를 에워싸도록 원통 형상으로 형성된 동체부(165)를 구비하고 있고, 동체부(165)의 외주에는 수 나사(167)가 형성되어 있다.

본 형태에서는, 회전체(103)의 회전에 의해 이동체(160)를 축선 방향으로 왕복 이동시키기 위한 변환 기구(140)를 구성함에 있어서, 먼저 도 16, 도 17, 도 18의 (a), (b), (C), 및 도 19의 (a), (b), (C)에 나타내는 바와 같이, 컵 형상 부재(130)의 동체부(131)의 내주면에는, 둘레 방향으로 이간하는 4개소에 암 나사(137)를 형성하는 한편, 이동체(160)의 동체부(165)의 외주면에는, 컵 형상 부재(130)의 암 나사(137)에 계합하여 동력 전달 기구(141)를 구성하는 수 나사(167)가 형성되어 있다. 따라서, 수 나사(167)와 암 나사(137)가 서로 맞물리도록 컵 형상 부재(130)의 내측에 이동체(160)를 배치하면, 이동체(160)는 컵 형상 부재(130)의 내측에 지지된 상태로 된다. 또, 이동체(160)의 바닥벽(161)에는, 둘레 방향으로 6개의 긴 구멍(169)이 관통 구멍으로서 형성되어 있는 한편, 케이스(76)로부터는 6개의 돌기(769)가 뻗어서, 돌기(769)의 하단부가 긴 구멍(169)에 끼워짐으로써, 동반 회전 방지 기구(149)가 구성되어 있다. 즉, 컵 형상 부재(130)가 회전했을 때, 이동체(160)는 돌기(769)와 긴 구멍(169)으로 이루어지는 동반 회전 방지 기구(149)에 의해 회전이 저지되어 있으므로, 컵 형상 부재(130)의 회전은, 그 암 나사(137) 및 이동체(160)의 수 나사(167)로 이루어지는 동력 전달 기구(141)를 통하여 이동체(160)에 전달되는 결과, 이동체(161)는 회전체(103)의 회전 방향으로 따라 축선 방향의 한쪽 및 다른 쪽으로 직선 이동하게 된다.

또한, 본 형태에 있어서는, 컵 형상 부재(130)의 동체부(131)의 내주면에 둘레 방향으로 이간하는 4개소에 암 나사(137)를 형성하고 있으나, 둘레 방향으로 이간한 복수 개소에 암 나사가 형성되어 있으면 된다. 또, 본 형태에 있어서는, 컵 형상 부재(130)의 동체부(131)의 내주면에 둘레 방향으로 이간하는 4개소에 암 나사(137)를 형성하고 있으나, 이동체(160)의 동체부(165)의 외주면의 수 나사(167)를 둘레 방향으로 이간한 4개소 혹은 복수 개소에 형성해도 된다.

(밸브체의 구성)

다시 도 16 및 도 17의 (a)에 있어서, 본 형태에서는 이동체(160)에는 다이어프램 밸브(170)가 직접 연결되어 있다. 다이어프램 밸브(170)는, 바닥벽(171)과, 바닥벽(171)의 외주 가장자리로부터 축선 방향으로 일어서는 원통 형상의 동체부(173)와, 이 동체부(173)의 상단으로부터 외주측으로 넓어지는 플랜지부(175)를 구비한 컵 형상을 가지고 있고, 바닥벽(171)의 중앙 부분이 이동체(160)의 원통부(163)에 덮인 상태로, 그들의 상하 방향으로부터 멈춤 나사(178)와 캡(179)에 고정되어 있다. 또, 다이어프램 밸브(170)의 플랜지부(175)의 외주 가장자리는, 액밀성과 위치 결정으로서 기능하는 두꺼운 부분으로 되어 있고, 이 두꺼운 부분은 플레이트(77)의 관통 구멍(21)의 주위에 있어서, 케이스(76)와 플레이트(77)의 사이에 고정되어 있다. 이와 같이 하여, 다이어프램(170)은 펌프실(2)의 하부면을 규정하고, 또한 펌프실(2)의 주위에 있어서 케이스(76)와 플레이트(77) 사이의 액밀을 확보하고 있다.

이 상태로, 다이어프램 밸브(170)의 동체부(173)는, 단면 U자 형상으로 되접힌 상태에 있고, 되접힘 부분(172)은, 이동체(160)의 위치에 의해 형상이 변화하게 된다. 그런데 본 형태에서는, 이동체(160)의 원통부(163)의 외주면으로 이루어지는 제1의 벽면(168)과, 케이스(76)로부터 뻗은 돌기(769)의 내주면으로 이루어지는 제2의 벽면(768)과의 사이에 구성된 환상 공간 내에, 다이어프램 밸브(170)의 단면 U자 형상의 되접힘 부분(172)을 배치하고 있다. 따라서, 도 17의 (a), (b)에 나타내는 상태, 및 도 17의 (a), (b)에 나타내는 상태로 이행하는 도중 상태의 어느 것에 있어서도, 다이어프램 밸브(170)의 되접힘 부분(172)은 환상 공간 내에 유지된 상태인 채, 제1의 벽면(168) 및 제2의 벽면(768)에 따라 전개 혹은 감아 올리도록 변형한다.

또, 본 형태에서는, 도 16, 도 17의 (a), 및 도 18의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 컵 형상 부재(130)의 바닥벽(133)에는, 둘레 방향에 있어서의 270 °의 각도 범위에 걸쳐서 하나의 홈(136)이 형성되어 있는 한편, 이동체(160)의 바닥면으로부터는 아래쪽으로 향하여 돌기(166)가 형성되어 있다. 여기서, 이동체(160)는 축선 회전하지는 않으나 축선 방향으로 이동하는 것에 대해, 회전체(103)는 축선 회전하지만 축선 방향으로 이동하지 않는다. 따라서, 돌기(166)와 홈(136)은, 회전체(103) 및 이동체(160)의 정지 위치를 규정하는 스토퍼로서 기능한다. 즉, 홈(136)은, 둘레 방향에 있어서 깊이가 변화하고 있고,, 이동체(160)가 축선 방향의 아래쪽으로 이동하면, 돌기(166)가 홈(136) 내에 끼워지는 동시에, 회전체(103)의 회전에 의해 홈(136)의 단부가 돌기(166)에 맞닿아 접한다. 그 결과, 회전체(103)의 회전이 저지되고, 회전체(103) 및 이동체(160)의 정지 위치, 즉 다이어프램 밸브(170)의 내부 용적의 최대 팽창 위치가 규정되게 된다.

(동작)

이와 같이 구성한 펌프 기구(113)에 있어서, 스테이터(120)의 코일(121)에 급전하면, 컵 형상 부재(130)가 회전하고, 그 회전이 변환 기구(140)를 통하여 이동체(160)에 전달된다. 따라서, 이동체(160)는 축선 방향으로 왕복 직선 운동을 행한다. 그 결과, 다이어프램 밸브(170)가 이동체(160)의 이동에 맞추어서 변형되고, 펌프실(2)의 내부 용적을 팽창, 수축시키므로, 펌프실(2)에서는 유입로(13)로부터의 액체의 유입과 유출로(4)를 향한 액체의 유출을 행한다. 그 사이, 다이어프램 밸브(170)의 되접힘 부분(172)은 환상 공간 내에 유지된 상태인 채, 제1의 벽면(168) 및 제2의 벽면(768)을 따라 전개 혹은 감아 올리도록 변형되어, 무리한 슬라이딩이 발생하지 않는다. 게다가, 다이어프램 밸브(170)는, 펌프실(2)의 유체로 부터 압력을 받아도, 환상 공간 내에 내외측 공히 규정되어 있기 때문에 그 변형은 극히 작다. 또한, 이동체(160)의 아래쪽 위치는, 컵 형상 부재(130)의 홈(136) 및 이동체(160)의 돌기(166)에 의해 구성된 스토퍼에 의해 규정되게 된다. 따라서, 컵 형상 부재(130)의 회전에 따라, 다이어프램 밸브(170)는 고정밀도로 용적 변화를 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 펌프 기구(113)에서는, 스테핑 모터 기구에 의한 회전체(103)의 회전을, 수 나사(167) 및 암 나사(137)로 이루어지는 동력 전달 기구(141)를 이용한 변환 기구(140)를 통하여 이동체(160)에 전달하고, 다이어프램 밸브(170)가 고정된 이동체(160)를 왕복 직선 운동시킨다. 이 때문에, 구동 기구(105)로부터 다이어프램 밸브(170)까지, 필요 최소한의 부재로 동력을 전달하므로, 펌프 기구(113)의 소형화, 박형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또, 동력 전달 기구(141)에 있어서의 수 나사(167) 및 암 나사(137)의 리드 각을 작게 하고, 혹은 구동측의 스테이터의 극치를 증가시키는 것으로, 이동체(160)의 미소 이송을 행할 수 있다. 따라서, 펌프실(2)의 용적을 엄밀하게 제어할 수 있으므로, 높은 정밀도로 정량 토출을 행할 수 있다.

또한, 본 형태에서는 다이어프램 밸브(170)를 사용하고 있으나, 이 다이어프램 밸브(170)의 되접힘 부분(172)은, 환상 공간 내에 유지된 상태인 채, 제1의 벽면(168) 및 제2의 벽면(768)에 따라 전개 혹은 감아 올리도록 변형되어, 무리한 슬라이딩이 발생하지 않는다. 따라서, 쓸데없는 부하가 발생하지 않고, 또한 다이어프램 밸브(170)의 수명이 길다. 또, 다이어프램 밸브(170)는, 펌프실(2)의 유체로 부터 압력을 받아도 극히 변형이 적다. 그러므로, 본 형태의 펌프 기구(113)에 의하면, 높은 정밀도로 정량 토출을 행할 수 있고, 또한 신뢰성도 높다.

그리고 또, 회전체(103)는, 펌프 장치 본체(17)에 대해 베어링 볼(182)을 통하여 축선 주위에 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 슬라이딩 로스가 작고, 또한 회전체(103)는 축선 방향으로 안정적으로 유지되므로, 축선 방향에 있어서의 추력이 안정되어 있다. 그러므로, 구동 기구(105)의 소형화, 내구성의 향상, 토출 성능의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 형태에서는 변환 기구(140)의 동력 전달 기구(141)로서 나사를 이용하였으나, 캠 홈을 이용해도 된다. 또한, 상기 형태에서는 밸브체로서 컵 형상의 다이어프램 밸브를 사용하였으나, 그 외의 형상의 다이어프램 밸브, 혹은 O링을 구비한 피스톤을 사용해도 된다.

또, 상기 형태에서는, 유입구(80)가 하나, 유출구(40)가 8개의 예를 들었으나, 유입구(80)는 복수라도 무방하다. 또, 유입구(80), 펌프 기구(113), 유출구(40)가 각각 하나라도 되고, 또 그것들을 편성해도 된다. 또, 상기 형태에서는, 유출로(4)를 균등한 길이로 하였으나, 균등이 아닌 용도에 의해 배치해도 된다. 또한, 상기 형태에서는 환류구(90)가 설치되어 있으나 불필요한 경우는 없어도 된다. 그리고 또, 상기 형태에서는, 상부면을 막는 액밀 시트(78), 상기의 파이프가 연결된 커버(79)가 별체로 도시되어 있으나, 커버(79)의 파이프가 없고, 액밀 시트(78)에 유출 구멍만을 개구하고, 씰 부재를 통하여 접속하도록 구성해도 된다. 또한, 씰 부재는, 플레이트(77)와 커버(79)를 직접 접합해도 되고, 또, 플레이트(77)의 유로의 단부에 씰 부재를 설치하도록 해도 된다.

[액티브 밸브의 구성]

도 20 및 도 21은 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치(10)를 액티브 밸브(5, 6)로서 사용한 밸브의 주요부를 축선 방향으로 절단한 것을 경사 위쪽으로부터 보았을 때의 설명도, 및 이 밸브의 자력선을 나타내는 설명도이다.

도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 액티브 밸브(15, 6)는, 케이스(76)의 구멍(57, 67a∼67h) 내에 리니어 액추에이터(201)를 구비하고 있고, 이 리니어 액추에이터(201)는, 원통 형상의 고정체(203)와, 이 고정체(203)의 내측에 배치된 대략 원기둥 형상의 가동체(205)를 가지고 있다. 고정체(203)는, 보빈(231)에 환상으로 감겨진 코일(233)과, 코일(233)의 외주면으로부터 코일(233)의 축선 방향의 양측을 돌아서 한쪽의 선단부(236a)와 다른 쪽의 선단부(236b)가 코일(233)의 내주측에서 슬릿(237)을 통하여 축선 방향에서 대향하는 고정체측 요크(235)를 구비하고 있다. 가동체(205)는, 원판 형상의 제1의 가동체측 요크(251)와, 이 제1의 가동체측 요크(251)에 대해 축선 방향의 양측에 적층된 한 쌍의 자석(253a, 253b)을 가지고 있다. 한 쌍의 자석(253a, 253b)으로서는, Nd-Fe-B계나 Sm-Co 계의 희토류 자석, 혹은 수지 자석을 사용할 수 있다. 또, 가동체(205)에 있어서, 한 쌍의 자석(253a, 253b)의 각각에는, 제1의 가동체측 요크(251)와는 반대측의 단면에 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)가 적층되어 있다.

본 형태에서는, 한 쌍의 자석(253a, 253b)은 모두 축선 방향으로 착자되어 있고, 제1의 가동체측 요크(251) 쪽으로 동극을 향하게 하고 있다. 이하, 본 형태 에서는, 한 쌍의 자석(253a, 253b)은 각각 제1의 가동체측 요크(251) 쪽으로 N극을 향하게 하고, 축선 방향에 있어서의 외측으로 S극을 향하게 하고 있는 것으로 하여 설명하지만, 착자 방향에 대해서는 그 반대라도 된다.

여기서, 제1의 가동체측 요크(251)의 외주면은 한 쌍의 자석(253a, 253b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있다. 또, 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)의 외주면도 한 쌍의 자석(253a, 253b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있다.

또한, 제1의 가동체측 요크(251)의 축선 방향에 있어서의 양단면에는 오목부가 형성되고, 이들 오목부에 대해 한 쌍의 자석(253a, 253b)이 각각 끼워지며, 접착제 등으로 고정되어 있다. 또한, 제1의 가동체측 요크(251), 한 쌍의 자석(253a, 253b), 및 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)의 고정에 대해서는, 접착, 압입, 혹은 그것들을 병용하여 일체화한 구성을 채용하면 된다.

또, 고정체(203)의 축선 방향에 있어서의 양측의 개구부에는 베어링판(271a, 271b)(베어링 부재)이 고정되어 있고, 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)로부터 축선 방향의 양측으로 돌출한 지축(257a, 257b)은, 모두 베어링판(271a, 271b)의 구멍에 슬라이딩 자재로 삽입되어 있다. 이와 같이 하여, 가동체(205)는, 축선 방향으로 왕복 이동 가능한 상태로 고정체(203)에 지지되어 있다. 이 상태로, 가동체(205)는 외주면이 고정체(203)의 내주면에 소정의 간극을 통하여 대향하고, 또한 고정체측 요크(235)의 선단부(236a, 236b)끼리는, 제1의 가동체측 요크(251)의 외주면과 코일(233)의 내주면과의 간극 내에서 축선 방향으로 대향하는 상태에 있다. 또, 가동체(205)와 고정체측 요크(235)의 사이에는 간극이 확보되어 있다. 또한, 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)와 지축(257a, 257b)의 고정에는, 접착, 압입, 혹은 그것들을 병용하여 일체화한 구성을 채용하면 된다.

이와 같이 구성한 리니어 액추에이터(201)에 있어서, 도면을 향하여 우측에서는 대향측으로부터 앞쪽으로 향하여 코일(233)에 전류가 흐르고, 도면을 향하여 좌측에서는 앞쪽으로부터 대향측으로 코일(233)에 전류가 흐르는 기간에서는, 자력선은 도 12에 나타내는 바와 같이 표시된다. 따라서, 가동체(5)는, 먼저 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 로렌츠 힘에 의해 축선 방향에 있어서 추력을 받아 이동한다. 이에 대해, 코일(233)에의 통전 방향을 반전시키면, 가동체(205)는 화살표 B로 나타내는 바와 같이 축선 방향에 따라 하강한다.

또한, 본 형태의 리니어 액추에이터(201)에서는, 가동체(205)를 자력으로 추진하는 동시에, 축선 방향의 한쪽에 있어서, 베어링판(271a)과 제2의 가동체측 요크(255a)의 사이에, 가압 부재로서의 원추대(圓錐臺) 형상의 코일 스프링(291)을 배치하고 있다, 따라서 가동체(205)가 하강할 때에는, 압축 스프링을 변형시키면서 이동하고, 가동체(205)가 상승할 때에는, 압축 스프링의 형상 복귀력이 보조하여 고속으로 이동한다.

이와 같이 구성한 리니어 액추에이터(201)에 있어서, 본 형태에서는 한쪽의 지축(257b)의 단부에는, 밸브실(270)(오목부(58, 68a∼68h))에 배치된 다이어프램 밸브(260)의 중앙 부분이 접속되어 있다. 다이어프램 밸브(260)의 외주측에는, 액밀성과 위치 결정으로서 기능하는 환상의 두꺼운 부분(261)이 형성되어 있고, 다이어프램 밸브(260)에 있어서, 이 환상의 두꺼운 부분(261)을 포함하는 외주측이 케이스(76)와 플레이트(77)의 사이에 끼워져서 액밀이 확보되어 있다.

또한, 밸브체에 대해서는 다이어프램 밸브(260)에 한하지 않고, 벨로우즈 밸브, 그 외의 밸브체를 사용해도 된다. 또, 지축(257a, 257b)과 밸브체에 대해서는 별체의 것을 결합시킨 구성이거나, 지축(257a, 257b)과 밸브체가 일체로 형성되어 있는 구성이라도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 가동체(205)에 대해 한 쌍의 자석(253a, 253b)은 각각 동극을 향하게 하고 있고, 자기적 반발력이 작용하고 있으나, 자석(253a, 253b)의 사이에 제1의 가동체측 요크(251)가 배치되어 있기 때문에, 한 쌍의 자석(253a, 253b)을 동극을 향하게 한 상태로 고정할 수 있다.

또, 가동체(205)에 있어서 한 쌍의 자석(253a, 253b)은 각각, 동극을 제1의 가동체측 요크(251)를 향하게 하고 하기 때문에, 제1의 가동체측 요크(251)로부터는 반경 방향으로 강한 자속이 발생한다. 따라서, 제1의 가동체측 요크(251)와 코일(233)의 둘레면 끼리를 대향시켜 두면, 가동체(205)에 큰 추력을 부여할 수 있다.

또한, 자석(253a, 253b)을 축선 방향으로 착자하면 되므로, 자석(253a, 253b)을 반경 방향으로 착자하는 경우와 달라서, 소형화한 경우라도 착자가 용이하고, 양산에 적합하다.

게다가, 본 형태에서는, 제1의 가동체측 요크(251)의 외주면이, 한 쌍의 자석(253a, 253b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있기 때문에, 고정체측 요 크(235)를 설치한 경우라도, 가동체(205)에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 동일하게, 제2의 가동체측 요크(255a, 255b)의 외주면이, 한 쌍의 자석(253a, 253b)의 외주면으로부터 외주측으로 뻗어 나와 있기 때문에, 고정체측 요크(235)를 설치한 경우라도, 가동체(205)에 대해 축선 방향과 수직 방향으로 작용하는 자기 흡인력을 작게 할 수 있다. 따라서, 조립 작업을 행하기 쉽고, 또한 가동체(205)가 기울어지기 어렵다고 하는 이점이 있다.

또, 본 형태에 있어서, 자석(253a, 253b)을 코일(33)의 외주측에 배치했기 때문에, 코일(233)보다 자석(253a, 253b)을 외측에 배치한 경우와 비교하여 자석(253a, 253b)이 작아도 되므로, 액티브 밸브(5, 6)를 염가로 구성할 수 있다. 또, 코일(233)을 외측에 배치하였으므로, 고정측 요크만으로 자로를 폐쇄할 수 있다.

또한, 고정체(203)에 있어서, 축선 방향으로 개구하는 개구부에는 지축(257a, 257b)을 축선 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베어링판(271a, 271b)이 유지되어 있기 때문에, 베어링 부재를 별도 배치할 필요가 없다. 또, 고정체(203)를 기준으로 베어링판(271a, 271b)을 고정할 수 있으므로, 지축(257a, 257b)이 기울어지지 않는다고 하는 이점이 있다.

[그 외의 실시 형태]

또, 용도도 연료 전지에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 화학물질의 분석 장치 분야에 있어서는, 미량 시약의 적하 장치에 사용되는 복수의 시린지 펌프의 대용으로서 사용해도 된다.

본 발명에서는, 가동체에 있어서 한 쌍의 자석은 각각 동극을 제1의 가동체측 요크에 향하게 하고 있기 때문에, 제1의 가동체측 요크로부터는 반경 방향으로 강한 자속이 발생한다. 따라서, 제1의 가동체측 요크와 코일의 둘레면 끼리를 대향시켜 두면, 가동체에 큰 추력을 부여할 수 있다. 또, 자석을 축선 방향으로 착자하면 되므로, 자석을 반경 방향으로 착자하는 경우와 달라서, 소형화한 경우라도 착자가 용이하고 양산에 적합하다. 게다가, 자기 회로의 구성이 간소하기 때문에, 소형화에 적합하다. 또한, 솔레노이드 방식과 달라서, 자속의 대부분을 자석이 감당하기 때문에 소비 전류가 적어도 되고, 또한 동일한 스트로크·추력을 얻는데 약 1/2의 체적으로 되는 등 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명에 관련되는 펌프 장치에서는, 구동 기구에 사용한 회전체의 회전을, 나사 홈 혹은 캠 홈을 이용한 동력 전달 기구를 구비한 변환 기구를 통하여 밸브체가 고정된 이동체에 전달하여 이 이동체를 왕복 직선 운동시킨다. 이 때문에, 구동 기구로부터 밸브체까지 필요 최소한의 부재로 동력을 전달하므로, 펌프 장치의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또, 동력 전달 기구의 리드 각을 작게 하는 것만으로 높은 정밀도로 정량 토출을 행할 수 있다.

또, 본 발명의 펌프 장치에서는, 유출측 액티브 밸브를 통하여 펌프실에 접속된 복수의 유출로를 구비하고 있기 때문에, 유출측 액티브 밸브를 닫고 있는 동안은 유체의 역류를 확실히 방지할 수 있다. 또, 유출로로부터 토출하는 유체의 토출 끝을 유출측 액티브 밸브에 의해 제어할 수 있다. 또한, 하나의 펌프 기구에 의 해 각 유출로로부터 유체를 토출하기 때문에 토출 성능이 균일하다. 또, 복수의 유출측 액티브 밸브는, 펌프실의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있기 때문에, 복수의 유출로의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있어서 유로 저항이 안정된다. 따라서, 각 유출로로부터의 토출량의 편차를 억제하고, 적정량의 유체를 정밀도 좋게 토출할 수 있다. 또한, 복수의 유출로를 구비하고 있는 만큼 복수의 유출측 액티브 밸브를 필요로 하지만, 복수의 유출측 액티브 밸브를 펌프실의 주위에 평면 형상으로 배치하고 있기 때문에, 복수의 유출로의 각각에 있어서 유로를 짧게 할 수 있는 만큼, 펌프 장치를 소형화, 박형화할 수 있다.

Claims (15)

1. 펌프 장치 본체에, 유입구에 연통하는 유입로와, 이 유입로에 배치된 유입측 액티브 밸브와, 상기 유입로에 접속된 펌프실과, 이 펌프실에 배치된 펌프 기구와, 상기 펌프실로부터 뻗어서 복수의 유출구의 각각에 연통하는 복수의 유출로와, 이 복수의 유출로의 각각에 배치된 유출측 액티브 밸브가 구성되고,

   상기 유출측 액티브 밸브는, 상기 펌프실의 주위에 평면 형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 유출로에서는, 상기 펌프실로부터 상기 유출측 액티브 밸브까지의 유로의 길이가 동등한 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유입구 및 상기 복수의 유출구는, 상기 펌프 장치 본체의 동일 면에서 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 유입측 액티브 밸브, 상기 펌프 기구 및 상기 유출측 액티브 밸브에 대한 배선 기판은, 상기 펌프 장치 본체에 있어서, 상기 유입구 및 상기 복수의 유출 구가 개구되어 있는 면과는 다른 측의 면에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 펌프 장치 본체는, 상기 유출로가 한쪽 면측에 홈 형상으로 형성된 플레이트와, 이 플레이트의 상기 한쪽 면측에 겹쳐서 배치된 시트 형상 밀봉 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 펌프 장치 본체는, 상기 펌프 기구가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있는 동시에, 해당 케이스에 상기 플레이트가 적층되어 있고,

   상기 펌프 기구는 다이어프램 밸브를 구비하며,

   해당 다이어프램 밸브는, 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트의 사이에 협지(狹持)되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 펌프 장치 본체는, 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브 기구가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있는 동시에, 해당 케이스에 상기 플레이트가 적층되어 있고,

   상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브는 각각, 다이어프램 밸브를 구비하며,

   해당 다이어프램 밸브는 모두, 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트의 사이에 협지되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 장치.
8. 적어도 기전부(機電部)를 가지는 기전장치와, 연료를 수용하는 수용용기와, 이 수용용기로부터 상기 연료를 공급하는 펌프 장치를 가지는 연료 전지로서,

   상기 펌프 장치는, 유입구에 연통하는 유입로와, 이 유입로에 배치된 유입측 액티브 밸브와, 상기 유입로에 접속된 펌프실과, 이 펌프실에 배치된 펌프 기구와, 상기 펌프실로부터 연장되어 복수의 유출구의 각각에 연통하는 복수의 유출로를 가지고,

   이 복수의 유출로의 각각에 배치된 유출측 액티브 밸브는 상기 펌프실의 주위에 평면상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
9. 제8항에 있어서, 상기 펌프 장치의 상기 복수의 유출로에서는 상기 펌프실로부터 상기 유출측 액티브 밸브까지의 유로의 길이가 같은 것을 특징으로 하는 연료 전지.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 펌프장치의 상기 유입구 및 상기 복수의 유출구는 상기 펌프 장치 본체의 동일한 면에서 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
11. 제10항에 있어서, 상기 유입측 액티브 밸브, 상기 펌프 기구 및 상기 유출측 액티브 밸브에 대한 배선 기판은, 상기 펌프 장치에 있어서, 상기 유입구 및 상기 복수의 유출구가 개구하고 있는 면과는 다른 측의 면에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
12. 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 장치는 상기 유출로가 한쪽면 측에 홈 형상으로 형성된 플레이트와, 이 플레이트의 상기 한쪽면 측에 겹쳐서 배치된 시트 형상 밀봉부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
13. 제12항에 있어서, 상기 펌프 장치는, 상기 펌프기구가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있음과 동시에 당해 베이스판에 상기 플레이트가 적층되어 있고,

    상기 펌프 기구는 다이어프램 밸브를 구비하고,

    상기 다이어프램 밸브는 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트와의 사이에 끼워 지지되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
14. 제12항에 있어서, 상기 펌프 장치는, 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브 기구가 내부에 수납된 케이스를 가지고 있음과 동시에, 상기 케이스에 상기 플레이트가 적층되어 있고, 상기 유입측 액티브 밸브 및 상기 유출측 액티브 밸브 각각은 다이어프램 밸브를 구비하고,

    당해 다이어프램 밸브는 어느 것도, 외주 부분이 상기 케이스와 상기 플레이트와의 사이에 끼워 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
15. 제10항에 있어서, 상기 펌프 장치는 상기 유출로가 한쪽면 측에 홈 형상으로 형성된 플레이트와, 이 플레이트의 상기 한쪽면 측에 겹쳐서 배치된 시트 형상 밀봉부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.

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