JPH0633768B2

JPH0633768B2 - 電磁往復動式ポンプ

Info

Publication number: JPH0633768B2
Application number: JP60046494A
Authority: JP
Inventors: 史郎高橋
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: US4718832A; JPS61207883A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電磁往復動式ポンプに関するものであり、特
に、吸入量もしくは吐出量、または真空度もしくは圧縮
度を多段階に選択することのできる電磁往復動式ポンプ
に関するものである。

（従来の技術）電磁往復動式ポンプあるいはコンプレッサなどの流体機
械は、例えば特公昭57−30984号明細書、あるいは実願
昭59−141664号明細書に記載されているように、流体の
移送を掌るシリンダとピストン、および前記ピストンと
一体的に形成された磁性アマチュアを有している。

そして、該磁性アマチュアの回りには、それを駆動する
固定電磁石を設け、該固定電磁石に半波交流またはパル
ス電流を印加することによって、前記磁性アマチュアを
軸心方向に吸引し、前記固定電磁石の消磁時に、同アマ
チュアを復帰ばねの反発作用で復動させることにより、
この磁性アマチュアと一体的に形成されたピストンを往
復動させて流体の移送を可能としている。

したがって、前記ピストンの振動数は、固定電磁石に印
加される半波交流の周波数に等しい。また、当該電磁往
復動式ポンプを高率良く駆動させるためには、前記交流
の周波数と、ピストンおよび磁性アマチュアならびに復
帰ばねで構成される振動系の固有振動数とがほぼ一致す
る必要がある。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

当該電磁往復動式ポンプの吸収量もしくは吐出量、また
は真空度もしくは圧縮度を変化させたいという要望が利
用者にあるが、前記要望を実現するためには、固定電磁
石に印加される半波交流の周波数を変える必要がある。

ところが、固定電磁石に印加される半波交流の周波数
が、ピストンおよび磁性アマチュアならびに復帰ばねで
構成される振動系の固有振動数に一致しない場合は、エ
ネルギのロスが大きくなり、当該電磁往復動式ポンプを
高率良く駆動させることができない。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題点を解決するために、本発明は、２台のポン
プを、それぞれのピストンが共通の一直線上を往復動す
るように、かつ各ピストンが各独立の復帰ばねにより同
一方向に付勢されるように、一体に固着し、各ポンプの
固定電磁石を交流の半波で交互に励磁するようにすると
いう手段を講じ、前記の各ポンプの吸入口および吐出口
の接続状態を変えることができるようにし、その結果、
交流電源のエネルギをロスさせることなく、吸入量もし
くは吐出量、または真空度もしくは圧縮度を多段階に選
択できるという作用、効果を生じさせた点に特徴があ
る。

また、各ポンプのピストンが、互いに逆方向に運動する
ので、各ポンプの振動が互いに相殺され、騒音が少なく
なる。

（実施例）以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例の概略縦断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線で切断した概略横断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ線で切断した概略横断面図である。

まず、第１図において、前部シリンダ５２は前部蓋１２
０に固着されていて、該前部シリンダ５２の内面および
前部蓋１２０により、圧縮室７４が規定されている。同
様に、前部シリンダ５３は中央胴体１２５の仕切板１２
６に固着され、該前部シリンダ５３の内面および仕切板
１２６により、圧縮室７５が規定されている。

前記前部シリンダ５２，５３には、吐出孔５６，５７が
形成されている。そして、前記前部シリンダ５３には、
第２図に示すように、圧縮室７５の圧力が吐出室５９の
圧力よりも低いときに、吐出孔５７を閉塞するように、
取付ねじ６８により吐出弁３３が取付けられている。同
様に前記前部シリンダ５２にも、圧縮室７４の圧力が吐
出室５８の圧力よりも低いときに、吐出孔５６を閉塞す
るように、吐出弁が取付けられている。

前部胴体１２１および後部胴体１２３は、各々一方の側
に後部シリンダ支持部材６６および６７を備えていて、
またその他方の側は、前記前部蓋１２０および前部シリ
ンダ５２、ならびに前記中央胴体１２５および前部シリ
ンダ５３に固着されている。前記後部シリンダ支持部材
６６，５７の先端には、さらに取付ボルト４２，４３に
より、後部シリンダ６２，６３が固着されている。

ピストン２７０，２７１は、前部ピストン７０，７１、
磁性アマチュア８０，８１および後部ピストン９０，９
１により構成されている。前記前部ピストン７０，７
１、磁性アマチュア８０，８１および後部ピストン９
０，９１は、各々軸心が一致するように、取付ねじ４
０，４１により固着されている。

前記ピストン２７０，２７１が、その軸心方向に摺動可
能となるように、前記前部ピストン７０，７１のピスト
ンヘッド７２，７３および前記後部ピストン９０，９１
は、各々前部シリンダ５２，５３および後部シリンダ６
２，６３内に挿入されている。

前記前部ピストン７０，７１のピストンヘッド７２，７
３には、吸入孔７８，７９が形成されている。そして、
前記ピストンヘッド７２，７３には、該ピストンヘッド
７２，７３から吸入プラグ１５０，１５１側の圧力が、
その反対側の圧力よりも低いときに、前記吸入孔７８，
７９を閉塞するように、吸入弁７６，７７が取付けられ
ている。

後部シリンダ６２，６３に螺合したキャップ４４，４５
および前記後部ピストン９０，９１の間には、図示され
るように復帰ばね８２，８３が配置され、該復帰ばね８
２，８３により、前記前部ピストン７０，７１、磁性ア
マチュア８０，８１および後部ピストン９０，９１は、
矢印Ｃ方向に偏倚されている。

固定電磁石２１は、第３図に示されるように、一対の磁
極１６２を有し、該磁極１６２には、各各励磁コイル１
６１が巻回されている。固定電磁石２０も、前記固定電
磁石２１と同様に、磁極および励磁コイル１６０を備え
ている。

前記固定電磁石２０，２１は、前記前部胴体１２１と１
２２との間、および後部胴体１２３と１２４との間に、
それぞれ配置されている。そして、前記前部胴体１２２
および後部胴体１２４には、前記中央胴体１２５および
後部蓋１３０が固着されている。

前記中央胴体１２５の、仕切板１２６から前部ピストン
７０側の外壁には、吸入プラグ１５０が固着されてい
る。また、前記中央胴体１２５の、仕切板１２６から前
部ピストン７１側の外壁には、吐出プラグ１５３が固着
されている。さらに、前部蓋１２０の外壁には吐出プラ
グ１５２が、また後部蓋１３０の外蓋には吸入ブラグ１
５１が固着されている。

前記中央胴体１２５の、仕切板１２６から前部ピストン
７０側の内部、および後部蓋１３０の内部には、各々フ
ィルタ１５４および１５５が配置されている。前記フィ
ルタ１５４，１５５は、吸入プラグ１５０，１５１から
吸入される気体の埃やごみ等を除去するためのものであ
る。

第４図は本発明の一実施例の概略電気結線図である。図
において、第１図および第３図と同一の符号は、同一ま
たは同等部分をあらわしている。

第４図において、固定電磁石２０（第１図）の磁極に巻
回される励磁コイル１６０、および固定電磁石２１（第
１図）の磁極１６２（第３図）に巻回される励磁コイル
１６１は、交流電源２８に並列に接続されている。そし
て、前記励磁コイル１６０および１６１には、それぞれ
極性が逆向きになるように、整流器３０，３１が直列に
接続されている。

第４図から明らかなように、前記励磁コイル１６０およ
び１６１には、それぞれ、交流電源２８から出力される
交流電流が半波ずつ交互に流れる。

以上の構成を有する本発明の一実施例の動作を、つぎに
説明する。

第５図(A)〜(C)は本発明の一実施例の動作を説明するた
めの概略構成図である。各々の図において、第１図ない
し第４図と同一の符号は、同一または同等部分をあらわ
している。

電源スイッチ２００が投入されていない状態では、ポン
プ１のピストン２７０およびポンプ２のピストン２７１
は、復帰ばね８２，８３により矢印Ｃ方向（第５図
(B)，(C)）に偏倚されている。

電源スイッチ２００が投入されると、第５図(A)に示さ
れるように、例えばまず、交流の一極性の半波で励磁コ
イル１６０に通電され、ポンプ１のピストン２７０は矢
印Ｄ方向に吸引される。このとき、ピストン２７０の吸
入弁７６が開き、外気は圧縮室７４内に流入する。

つぎに同図(B)に示すように、交流の残る半波、すなわ
ち交流の反対極性の半波において、励磁コイル１６１に
通電されると、ポンプ２のピストン２７１が矢印Ｄ方向
に吸引される。このとき、ピストン２７１の吸入弁７７
が開き、外気は圧縮室７５内に流入する。

励磁コイル１６１に通電が開始されると、励磁コイル１
６０へ行なわれた通電が解除される。そして、ポンプ１
のピストン２７０は、復帰ばね８２のバイアス力によ
り、矢印Ｃ方向に復帰する。このとき、吐出弁３２が開
き、圧縮室７４内の流体が排出される。

その後、同図(C)に示すように、再び励磁コイル１６０
に通電され、ピストン２７０が矢印Ｄ方向に吸引される
と同時に吸入弁７６が開き、外気が圧縮室７４内に流入
する。

励磁コイル１６０に通電が開始されると、励磁コイル１
６１へ行なわれた通電が解除される。そして、ポンプ２
のピストン２７１は、復帰ばね８３のバイアス力によ
り、矢印Ｃ方向に復帰する。このとき、吐出弁３３が開
き、圧縮室７５内の流体が排出される。

このように、交流の半波ごとにすなわち一極性の半波及
びその反対極性の半波で、交互に励磁コイル１６０およ
び１６１に通電され、そして固定電磁石２０および２１
が交互に励磁される。この結果、一方のポンプのピスト
ンが固定電磁石の励磁により吸引されると、他方のポン
プのピストンが、復帰ばねの弾発力により、前記吸引の
方向と逆方向に復帰する。

すなわち、第１および第２のポンプ内の各ピストンは、
互いに逆方向に振動する。これにより、各ピストンの振
動が相互に吸収、相殺されるので、本実施例のポンプ全
体としては、振動が少なくなると共に、騒音の発生も少
なくなる。

また、交流の両波を用いて、固定電磁石を励磁するの
で、入力エネルギである交流電力の有効利用が図れ、当
該の電磁往復動式ポンプの駆動を極めて効率的に行なう
ことができる。

第６図(A)〜(C)は本発明の一実施例の吸入口（吸入プラ
グ１５０，１５１）および吐出口（吐出プラグ１５２，
１５３）の接続例を示す概略図である。第６図におい
て、第１図と同一の符号は、同一または同等部分をあら
わしている。

まず、第６図(A)では、ポンプ１およびポンプ２の流体
通路が直列に接続されている。すなわち、ポンプ２の吐
出プラグが、接続管１７１を介して、ポンプ１の吸入プ
ラグに接続されている。

前記接続管１７１には、第７図(A)に関して後述する構
造を有するソケット２６０が固着されていて、該ソケッ
ト２６０が吸入プラグ１５０および吐出プラグ１５３に
接続されている。

また、吸入管１７３に固着されたソケット２６０は、吸
入プラグ１５１に接続され、さらに吐出管１７２に固着
されたソケット２６０は、吐出プラグ１５２に接続され
ている。

このように、ポンプ１およびポンプ２の流体通路を直列
に接続すれば、吸入管１７３から吸引される気体（流
体）は、吐出管１７２から排出され、その真空度（ある
いは圧縮度）は、ポンプ１またはポンプ２を単独で使用
する場合のほぼ２倍となる。

第６図(B)では、ポンプ１およびポンプ２の流体通路は
並列に接続されている。すなわち、ポンプ１およびポン
プ２の吸入プラグ１５０，１５１は、二股接続管１７５
に固着されたソケット２６０に接続され、そして、ポン
プ１およびポンプ２の吐出プラグ１５２，１５３は、二
股接続管１７４に固着されたソケット２６０に接続され
ている。

この例では、二股接続管１７５から吸引される気体は、
二股接続管１７４から排出され、その吸入量（あるいは
吐出量）は、ポンプ１またはポンプ２を単独で使用する
場合の２倍となる。

第６図(C)では、前記ポンプ１およびポンプ２は、それ
ぞれ独立して機能する。すなわち、ポンプ１およびポン
プ２の吸入プラグ１５０，１５１および吐出プラグ１５
２，１５３は、それぞれ独立した管１７２，１７３，１
７８，１７９に固着されたソケット２６０に接続されて
いる。

この例では、例えば、一方のポンプを真空ポンプ、他方
のポンプをコンプレッサとして使用することができる。

つぎに、前記プラグ１５０ないし１５３およびソケット
２６０の構造、ならびに該プラグとソケットとの接続方
法を、第７図(A)〜(D)を用いて説明する。

まず、第７図(A)において、プラグ１５０ないし１５３
は、筒状であり、その一方の側には、各ポンプのケーシ
ングに形成されためねじに螺合するための、取付用おね
じ２５１が形成され、また他方の側には、ソケット２６
０に挿入されるための挿入端２５４が形成されている。

前記取付用おねじ２５１および挿入端２５４の間には、
フランジ２５２が形成されている。また、前記挿入端２
５４には、該挿入端２５４の外径よりもその底面の径が
小さくなるように、溝部２５３が形成されている。

ソケット２６０は、ソケット本体２６１，スリーブ２６
２，圧縮コイルばね２６３，ボール２６４，ストップリ
ング２６５、およびＯリング２６６により構成されてい
る。

前記ソケット本体２６１は筒状であり、その一方の側の
内面には、接続管、吐出管、吸入管等に形成されるおね
じに螺合するためのめねじ２６９が形成され、また、そ
の他方の側には、１あるいは複数のボール穴２６７が形
成されている。また、前記ボール穴２６７およびめねじ
２６９の間には、環状に溝が設けられ、該溝の中にＯリ
ング２６６が嵌入している。

スリーブ２６２は筒状であり、図示されるように、前記
ソケット本体２６１の、ボール穴２６７が形成された側
の外側を覆うように配置され、ソケット２６０の軸心の
方向に摺動可能となっている。前記スリーブ２６２の内
面には、その円周方向に山形部２６８が形成されてい
る。

前記スリーブ２６２の山形部２６８とソケット本体２６
１との間には、圧縮コイルばね２６３が配置されてい
る。前記圧縮コイルばね２６３は、矢印Ｅと反対の方向
にスリーブ２６２を付勢しているが、該スリーブ２６２
の山形部２６８の側面と、前記ソケット本体２６１の、
ボール穴２６７からＯリング２６６が固着されていない
側に固着されたストップリング２６５とが当接するの
で、前記スリーブ２６２は、ソケット本体２６１から離
脱することはない。

前記スリーブ２６２が第７図(A)に示す位置にある場合
において、ボール２６４は、前記ボール穴２６７と前記
スリーブ２６２の山形部２６８とにより支持されてい
る。前記ボール２６４の外径は、前記ボール穴２６７の
径よりも大きく設定されているので、該ボール２６４
は、前記ボール穴２６７からスリーブ２６２の内側に抜
け出ることはない。

また、この場合、ボール２６４は、スリーブ２６２の山
形部２６８との当接により、その一部が、ソケット本体
２６１の内部に突出している。そして、ソケット本体２
６１の軸心方向に突出した各ボール２６４の先端を含む
円の外径は、前記プラグ１５０，１５１，１５２，１５
３の挿入端２５４の外径よりも小さく、溝部２５３の外
径よりも大きい。

つぎに前記プラグ１５０ないし１５３とソケット２６０
との接続方法を説明する。

まず、第７図(A)において、ソケット２６０のスリーブ
２６２を、圧縮コイルばね２６３の反発力に打ち勝つよ
うに、矢印Ｅ方向に付勢し、摺動させる。前記摺動によ
り、山形部２６８がボール２６４から離れ、該ボール２
６４は、ソケット本体２６１の軸心から遠ざかる方向へ
移動することが可能になる。

この状態を保ちながら、ソケット２６０を矢印Ｆ方向に
移動させ、該ソケット２６０をプラグの挿入端２５４に
嵌合させる。この状態が、第７図(B)に示されている。
同図から明らかなように、ボール２６４は、挿入端２５
４との当接により、ソケット２６０の内壁から外側へ向
かうように押され、その後、前記ソケット２６０の移動
と共に、該ボール２６４は、挿入端２５４の表面を移動
する。

ソケット２６０をさらに矢印Ｆ方向に移動させると、同
図(C)から明らかなように、挿入端２５４が、ソケット
２６０内周面に配置されたＯリング２６６と密着し、前
記プラグとソケット２６０との間の気密が保たれる。そ
して、その後、前記ボール２６４は、溝部２５３に達
し、プラグの上部に位置するボールは、該溝部２５３に
落ちる。

この状態で、スリーブ２６２の付勢を解除し、該スリー
ブ２６２を矢印Ｆ方向に復帰させると、プラグの下部に
位置するボールは、スリーブ２６２の山形部２６８によ
り、溝部２５３内に押上げられると共に、プラグの上部
に位置するボール２６４も、前記ボールと同様に、山形
部２６８により、溝部２５３から離脱することがないよ
うに保持される。この状態が、第７図(D)に示されてい
る。

以上の説明から明らかなように、プラグ１５０，１５
１，１５２，１５３とソケット２６０との接続は、極め
て簡単に、かつ気密良く行なうことができる。また、プ
ラグおよびソケットの取りはずしも、前述した操作を逆
に行なうことにより、極めて容易に行なうことができ
る。

第７図に示したプラグおよびソケット（ワンタッチ継
手）を用いて、ポンプ１および２の吸入口および吐出口
を接続するように、当該電磁往復動式ポンプを構成すれ
ば、該吸入口および吐出口の接続およびその接続換えを
容易に行なうことができる。すなわち、第６図(A)ない
し(C)に示された管路の接続形態を任意に選択し、該管
路の接続または切換え、もしくは取りはずしを極めて容
易に行なうことができる。

なお、第１，５図に示された圧縮室７４及び７５は、ポ
ンプ１及び２を真空ポンプとして機能させる場合には、
膨脹室として機能する。すなわち、ポンプ１及び２の前
部シリンダ５２及び５３、並びにピストンヘッド７２及
び７３で囲まれた領域は、該ポンプ１及び２の作動室を
形成している。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

(1)２台のポンプを、それぞれのピストンが共通の一直
線上を往復動するように、かつ各ピストンが各独立の復
帰ばねにより同一方向に付勢されるように、一体に接続
したので、前記各ポンプの吸入口および吐出口の接続状
態を、任意に選択することができる。この結果、ポンプ
の固定電磁石へ供給される交流電源のエネルギをあまり
損失させることなく、吸入量もしくは吐出量、または真
空度もしくは圧縮度を多段階に選択することができる。

また、各ポンプのピストンが、互いに逆方向に運動する
ので、各ポンプの振動が互いに相殺され、また騒音が少
なくなる。

さらに、各ポンプの固定電磁石を、交流の一極性の半波
及び反対極性の半波で交互に励磁するので、当該電磁往
復動式ポンプの駆動用交流電源を有効利用することがで
きる。

さらにまた、一方の固定電磁石で発生した逆起電力は、
他方の固定電磁石への通電時に消費されるので、該逆起
電力消費用の抵抗素子等を、整流用ダイオードに並列に
接続する必要がない。これにより、回路の構成が簡略化
され、また発熱の低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線で切断した概略横断面図、第３図は第１
図のＢ−Ｂ線で切断した概略横断面図、第４図は本発明
の一実施例の概略電気結線図、第５図(A)〜(C)は本発明
の一実施例の動作を説明するための概略構成図、第６図
(A)〜(C)は本発明の一実施例の吸入口および吐出口の接
続例を示す概略図、第７図(A)〜(D)はプラグおよびソケ
ットの構造ならびにそれらの接続方法を説明するための
該プラグおよびソケットの一部破断側面図である。１，２……ポンプ、２０，２１……固定電磁石、３３…
…吐出弁、５２，５３……前部シリンダ、７２，７３…
…ピストンヘッド、７６，７７……吸入弁、８０，８１
……磁性アマチュア、８２，８３……復帰ばね、１５
０，１５１……吸入プラグ、１５２，１５３……吐出プ
ラグ、２６０……ソケット、２７０，２７１……ピスト
ン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンヘッドおよび磁性アマチュアを有
するピストンと、前記ピストンヘッドを収容し、前記ピ
ストンと協動して作動室を形成するシリンダと、前記ピ
ストンヘッドおよび作動室の隔壁に各対応して貫通する
ように設けられた吸入孔および吐出孔と、前記ピストン
の軸心方向の往復動に応じて、前記吸入孔および吐出孔
を選択的に開閉し、前記作動室を介して流体を予定方向
へ移送するように、前記吸入孔および吐出孔に各対応し
て設けられた吸入弁および吐出弁と、前記ピストンを前
記作動室の方向へ付勢する復帰ばねと、前記磁性アマチ
ュアを前記作動室から遠ざける方向へ吸引する固定電磁
石と、前記吸入孔に連通されて流体を吸入する吸入口
と、前記吐出孔に連通されて流体を排出する吐出口とを
備えたポンプを２台組み合わせて一体に固着した電磁往
復動式ポンプにおいて、前記各ポンプは、それぞれのピストンが共通の一直線上
を往復動するように、かつ各ピストンが各独立の復帰ば
ねにより同一方向へ付勢されるように配列され、各吸入口および各吐出口は、直列もしくは並列に配管を
もって接続可能であると共に、前記各固定電磁石のうち、一方のピストンに対応するも
のは交流の一極性の半波で、また他方のピストンに対応
するものは交流の反対極性の半波で、それぞれ交互に励
磁されることを特徴とする電磁往復動式ポンプ。
【請求項２】前記吸入口および吐出口には、ワンタッチ
継手のプラグおよびソケットの一方が固着されたことを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の電磁往復動
式ポンプ。