JPH09291881A - 流体移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動力が大きく無音で作動する動力源とポン
プが１体化された流体の移送装置を得ることである。 【解決手段】軟磁性体で作られた円筒内周に外周面が固
定された円環状の軟磁性体磁極とその励磁コイルと、同
軸で所定の長さで、所定の軸間距離だけ離間した第１，
第２の軟磁性体円柱の外側面が軟磁性体磁極面と僅かな
空隙を介して軸方向に移動する装置と、励磁コイルに通
電することにより第１，第２の磁性体円柱が軟磁性体磁
極に吸引されて、スプリングの弾撥力に抗して移動し、
通電を断つことによりスプリングバックする装置と、前
記した円筒の両側に嵌着された側板と、第１，第２の軟
磁性体円柱の往復動により、側板に設けた複数個の流体
を１方向に排出する弁を開閉して流体を導管を介して移
送する装置とに構成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】円筒形のリニヤ駆動電動機駆
動力とスプリングの弾撥力を利用して電動機本体を流体
の移送手段として利用したものである。

【０００２】

【従来の技術】同じ目的の技術は、流体移送のポンプと
その駆動電動機は独立して設けられ、駆動電動機により
ポンプを駆動している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の周知の同じ目的
の機器には次に述べる解決すべき課題がある。第１の課
題 駆動部とポンプが分離されているので、大型高価と
なる問題点がある。作動時に衝激音を発生する問題点が
ある。第２の課題 最も出力を必要とする作動の初期に
最も駆動力が小さく、出力を必要としない作動の終了時
に最も駆動力が大きくなる。第３の課題 同じ大きさで
従来の手段より６〜１０倍の出力のものが期待されてい
るがこの手段がない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の手段 同軸で固着
された所定の長さで、所定の軸間距離だけ離間した第
１，第２の軟磁性体円柱と、円筒形の軟磁性体円筒なら
びにその両側に嵌着された第１，第２の側板と、軟磁性
体円筒の内側に外周面が固着され、所定の離間距離で装
着された円環状の軟磁性体で作られた第１，第２の磁極
と、第１，第２の磁極間に装着された円環状の励磁コイ
ルと、第１，第２の磁極面と僅かな空隙を介して前記し
た軟磁性体円柱外周面を対向せしめ、スプリングにより
１方向に軟磁性体円柱を弾撥して係止部材により停止し
て保持し、励磁コイルに通電することにより、第１，第
２の磁極により第１，第２の軟磁性体円柱を磁気的に吸
引して、スプリングの弾撥力に抗して駆動する装置と、
第１，第２の軟磁性体円柱の往復動により、側板に設け
た第１，第２，第３，第４の流体を１方向に排出する弁
を開閉して、流体を導管を介して移送する装置とにより
構成されたものである。第２の手段 同軸で固着された
所定の長さで、所定の軸間距離だけ離間した第１，第２
の軟磁性体円柱と、円筒形の軟磁性体円筒ならびにその
両側に嵌着された第１，第２の側板と、軟磁性体円筒の
内側に外周面が固着され、所定の軸間距離で装着された
円環状の軟磁性体で作られた第１，第２の磁極と、第
１，第２の磁極間に装着された円環状の励磁コイルと、
第１，第２の磁極面と僅かな空隙を介して前記した軟磁
性体円柱外周面を対向せしめ、スプリングにより１方向
に軟磁性体円柱を弾撥して係止部材により停止して保持
し、励磁コイルに通電することにより、第１の磁極によ
り第１の軟磁性体円柱を磁気的に吸引して、スプリング
の弾撥力に抗して駆動するとともに第２の磁極と第２の
軟磁性体円柱は該駆動時に完全に対向して保持されてい
る装置と、第１，第２の軟磁性体円柱の往復動により、
側板に設けた第１，第２，第３，第４の流体を１方向に
のみ排出する弁を開閉して、流体を導管を介して移送す
る装置とにより構成されたものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１以降について本発明の詳細を
説明する。各図面の同一記号のものは同じ作用をする部
材なので、その重複した説明は省略する。図１は外観を
示す図である。円柱状の外筺となる記号２の左右には側
板を兼ねる部材３ａと部材３ｂが固着され、側板３ａ，
３ｂには突出された筺体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが装着
され、流体を移送するパイプ１０ａ，１１ａを接続す
る。流体は矢印Ｂ方向より流入し矢印Ａ方向に流出す
る。

【０００６】図２は図１の横断面図である。図２におい
て、軟磁性体の円筒状の外筺２の内側面には円環状の軟
磁性体（例えば軟鋼）で作られた磁極（コア）４ｂ，４
ｃの外周面が固定されている。磁極４ｂ，４ｃの内側の
凹部には円環状に巻かれた励磁コイル５ａが装着され
る。同軸に軟磁性体円柱１ａ，１ｂ，１ｃを構成する。
後述するように円柱１ａ，１ｂ，１ｃが磁極４ｂ，４ｃ
の磁極面内周を滑動せしめると側板３ａ，３ｂによる軸
受手段は不要となる。

【０００７】円柱１ａ，１ｂの外周と磁極４ｂ，４ｃの
磁極面は僅かな空隙を介して摺動するが、図６，図７，
図８について後述するように径方向の磁気級引力は相殺
するので、摺動面の圧接力はなく従って摺動は円滑とな
る。摺動面に周知のコーテイング剤をコーテイングする
と、酸化による事故を防止することができる。又減摩擦
の効果もある。励磁コイル５ａに通電すると、記号４
ｂ，４ｃの磁極により円柱１ａ，１ｂが吸引されて左方
に移動し磁極巾だけ移動して停止する。このときに電磁
プランジャのように機械的な衝突がないので無音で作動
する効果がある。励磁コイル５ａの通電を停止すると、
スプリング１５の弾撥力により円柱１ａ，１ｂ，１ｃは
右方に復帰し、抑止部材１５ａにより移動が停止され
る。励磁コイル５ａの通電電流を制御することにより円
柱１ａ，１ｂ，１ｃの駆動力を制御できる。制御手段に
ついては後述する。

【０００８】側板３ａ，３ｂには円形の空孔３ｃ，３
ｄ，３ｅ，３ｆが設けられる。各空孔には点線６ａ，６
ｂ，７ａ，７ｂで示す装置が付加される。すべて同じ構
成なので、図４につき記号７ｂで示す流体の弁の装置に
ついて説明する。図４において、側仮３ｂに設けた支軸
１３ａにより、開閉板１３は回動自在に支持され、図示
しないスプリングにより円孔３ｆに圧接されている。従
って矢印１４ａの方向に流体圧があると流体は弁を開い
て流入するが、矢印１４ｂの方向に流体圧があると弁は
閉じられて流体の侵入が阻止される。図３の記号６ａ，
６ｂ，７ａで示す装置もすべて同じ構成の弁で、矢印で
示す方向に流体の流入を許容するが、反対の方向の流入
は阻止される構成となっている。

【０００９】点線１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは図
１の同一記号のパイプで矢印方向に円孔３ｃ，３ｄ，３
ｅ，３ｆを介して流体を通過せしめる流管となってい
る。前述した手段により円柱１ａ，１ｂを左右に往復動
せしめると、各弁を介して流体は矢印方向に流れて、流
体容器１２ｂの流体は流体容器１２ａに流入する。周知
の装置は電動機によりポンプを作動した上述した操作を
行なっているが、本発明の手段によると、ポンプと電動
機が１体となり小型化され、又廉価に構成される特徴が
ある。

【００１０】上述した励磁コイルの通電電流値と通電周
期は手動で制御してもよいが自動化することもできる。
例えば次の手段がある。円柱１ｂが抑止部材１５に圧接
されたときに閉じられる第１の電気スイッチを設け、該
電気スイッチが閉じられると電源より励磁コイル５ａの
通電が開始され、円柱１ａ，１ｂ，１ｃは左方に移動
し、円柱１ａが磁極４ｂの巾だけ移動すると、円柱１ａ
の左端に圧接される第２の電気スイッチを閉じる構成と
する。フリップフロップ回路を利用し、第１の電気スイ
ッチのオン信号によりフリップフロップ回路を付勢して
励磁コイル５ａを通電し、第２の電気スイッチのオン信
号によりフリップフロップ回路を付勢して励磁コイル５
ａの通電を停止することにより円柱１ａ，１ｂ，１ｃを
往復動せしめることができる。従って前述したように流
体の移送を行なうことができる。

【００１１】次に他の手段を図３につき説明する。図２
では円柱１ａ，１ｂが磁極４ｂ，４ｃに吸引されて駆動
力を得ている。図３では円柱１ｂが磁極４ｃに吸引され
て駆動力を得ているが、円柱１ａは駆動力が発生しな
い。円柱１ａが左方に移動するときに円柱１ａの外周面
は磁極４ｂの全巾と対向しているので駆動力が発生しな
い。従って円柱１ｂと磁極４ｃの駆動力のみとなるが、
この駆動力が図２の実施例の１０倍位となる。この理由
を図６，図７につき次に説明する。

【００１２】図６において、磁極４ｃ，円柱１ｂは図２
の同一記号の部材を示す。励磁コイル５ａの通電により
磁極４ｃはＮ極に磁化され、円柱１ｂはＳ極に磁化され
るので、矢印９ａ，９ｂ，９ｃの磁束が発生する。磁束
９ａは極面に垂直となるので矢印Ｃ方向の磁気吸引力は
ない。磁束９ｃ，９ｂで示す洩れ磁束により、矢印Ｃ方
向の吸引力が発生して円柱１ｂは矢印Ｃ方向に駆動され
る。図２の磁極４ｂと円柱１ａについても上記した事情
は全く同じで矢印Ｃ方向の駆動力が発生する。この駆動
力の特性を図５につき説明する。

【００１３】図５は駆動力の特性を示すグラフである。
図５において、よこ軸は作動子の移動ストローク、たて
軸は駆動力である。従来の電磁プランジャの場合には曲
線７となり、同形の本発明装置の場合には曲線８とな
る。本発明装置では初期の駆動力が著しく大きくなり有
効な手段を得ることができる。次に図３に示す断面図に
つき他の実施例の説明をする。図２と同じ記号のものは
同じ部材でその作用効果も同じなので説明を省略する。
異なっているのは図２の円柱１ａの巾が大きくされ、図
７において同一記号の円柱１ａとして示される。円柱１
ａの外周は動作中に磁極４ｂと完全に対向しているので
矢印Ｃ方向の駆動力は無く、磁極４ｃと円柱１ｂとによ
る磁束９ｂ，９ｃによる矢印Ｃ方向の駆動力のみとな
る。このときに磁極４ｂと円柱１ａの対向面積が大きく
磁気抵抗が小さいので大きい磁束量となる。

【００１４】かかる磁束量は減少することなく、磁極４
ｃと円柱１ｂ間の洩れ磁束９ｂ，９ｃとなる。従って円
柱１ｂと磁極４ｃ間の著しく大きい磁気吸引力に転化す
る。矢印Ｃ方向の駆動力は図２の場合の１０倍以上とな
る作用効果がある。従って流体の移送に有効な手段を得
ることができる。上述した各実施例において、磁極と円
柱の対向面の磁束を垂直とすると励磁電流と駆動トルク
が直線的となる。この為には対向面の磁束を対向面に垂
直とする必要がある。

【００１５】対向面の磁束を対向面に垂直とする為には
対向面間の距離を０．２ミリメートル以下とすることが
実測により確認されている。磁束の径方向の分力を全円
周につき合成すると、本発明装置はすべて円形の磁性体
なので零となる。従って円柱１ａ，１ｂに作用する径方
向の合力は零となるので、円柱１ａ，１ｂの軸方向の移
動が円滑となる作用効果がある。図８にその詳細を示
す。図８において、磁極４ｃとと軟鋼円柱１ｂとの空隙
間の磁束は矢印で示され、径外側方向（矢印Ｅ方向）と
なり、軸対称となっているので合成磁束は消滅する。こ
の為には次の条件が必要となる。第１に純度の高い軟鋼
を使用して、磁気誘導のヒステリシスを除去することに
より、磁界が零となると残留磁束も零となるものが必要
である。第２に径方向の磁束が方向によって差がなく、
合成磁束が零となることが必要となる。この為に加工終
了後にアニールをして、磁気誘導常数を一定の値とする
必要がある。

【００１６】

【実施例】図２に示した実寸のものを試作した実測値に
よると、作動子１の左右の駆動力は１０ｋｇｗの駆動力
を得ることができ、起動時に短時間大電を通電すると、
その１０倍の駆動力を得ることができる。図３の実施例
の場合においては、上述した駆動力より更に大きい駆動
力となり、対応する大きい流体圧で流体を移送すること
ができる。

【００１７】

【発明の効果】電磁プランジャの如き従来の手段と比較
して、初期の駆動力は５０倍位となり、その後も１０倍
位の駆動力を得ることができるので、流体の移送に利用
すると同様に従来の手段と比較して１０倍位の流体圧の
移送ができる。この場合に電動機自身が移送ポンプを兼
ねているので構成が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の外観図

【図２】本発明装置の横断面図

【図３】本発明装置の他の実施例の横断面図

【図４】流体を１方向にのみ移送する弁の説明図

【図５】電磁プランジャと本発明装置の駆動力のグラフ

【図６】本発明装置の駆動力発生の説明図

【図７】本発明装置の他の実施例の駆動力発生の説明図

【図８】径方向の磁束による吸引力の説明図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ 軟磁性体円柱 ２ 外筺 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 筺体 ３ａ，３ｂ 側板 ３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ 円孔 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 弁 ４ｂ，４ｃ 磁極 ５ａ 励磁コイル １０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 導管 １２ａ，１２ｂ 流体容器 １５ スプリング １３，１３ａ 開閉弁とその支軸 ９ａ，９ｂ，… 磁極を示す矢印

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸で固着された所定の長さで、所定の軸
   間距離だけ離間した第１，第２の軟磁性体円柱と、円筒
   形の軟磁性体円筒ならびにその両側に嵌着された第１，
   第２の側板と、軟磁性体円筒の内側に外周面が固着さ
   れ、所定の離間距離で装着された円環状の軟磁性体で作
   られた第１，第２の磁極と、第１，第２の磁極間に装着
   された円環状の励磁コイルと、第１，第２の磁極面と僅
   かな空隙を介して前記した軟磁性体円柱外周面を対向せ
   しめ、スプリングにより１方向に軟磁性体円柱を弾撥し
   て係止部材により停止して保持し、励磁コイルに通電す
   ることにより、第１，第２の磁極により第１，第２の軟
   磁性体円柱を磁気的に吸引して、スプリングの弾撥力に
   抗して駆動する装置と、第１，第２の軟磁性体円柱の往
   復動により、側板に設けた第１，第２，第３，第４の流
   体を１方向に排出する弁を開閉して、流体を導管を介し
   て移送する装置とにより構成されたことを特徴とする流
   体移送装置。
2. 【請求項２】同軸で固着された所定の長さで、所定の軸
   間距離だけ離間した第１，第２の軟磁性体円柱と、円筒
   形の軟磁性体円筒ならびにその両側に嵌着された第１，
   第２の側板と、軟磁性体円筒の内側に外周面が固着さ
   れ、所定の軸間距離で装着された円環状の軟磁性体で作
   られた第１，第２の磁極と、第１，第２の磁極間に装着
   された円環状の励磁コイルと、第１，第２の磁極面と僅
   かな空隙を介して前記した軟磁性体円柱外周面を対向せ
   しめ、スプリングにより１方向に軟磁性体円柱を弾撥し
   て係止部材により停止して保持し、励磁コイルに通電す
   ることにより、第１の磁極により第１の軟磁性体円柱を
   磁気的に吸引して、スプリングの弾撥力に抗して駆動す
   るとともに第２の磁極と第２の軟磁性体円柱は該駆動時
   に完全に対向して保持されている装置と、第１，第２の
   軟磁性体円柱の往復動により、側板に設けた第１，第
   ２，第３，第４の流体を１方向にのみ排出する弁を開閉
   して、流体を導管を介して移送する装置とにより構成さ
   れたことを特徴とする流体移送装置。