JP2005315093A - Electromagnetic displacement type pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電磁式容積型ポンプに関し、より詳細には気体、液体等の流体の輸送に使用されるポンプ室内で電磁駆動により可動子を往復動させて流体を送出及び吸込する動作を繰り返す電磁式容積型ポンプに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic positive displacement pump, and more specifically, an electromagnetic type that repeats the operation of sending and sucking fluid by reciprocating a mover by electromagnetic drive in a pump chamber used for transporting fluid such as gas and liquid. The present invention relates to a positive displacement pump.
ポンプ室の容積変化により流体を送出若しくは吸込が行われる容積型ポンプにおいては、例えばシリンダ内に往復動可能に設けられた可動子を作動させると、ポンプ室内の流体を送出及び吸込が行われる。この流体の送出及び吸込が行われるポンプ室の流路(シリンダ開口部)には逆止弁が向きを逆にして設けられる。一般に逆止弁は、弁体をピンなどを支点軸にして開閉するもの(図示せず)や図7(a)においてゴム板などの弾性変形可能な弁体101をシリンダ開口部が形成された弁座102に開閉するように設けられるスイング弁、図7(b)においてシリンダ室103の内壁に形成された弁座104に球状の弁体105を流体圧に応じてシリンダ室103内を自由に移動可能に設けられるボール弁(特許文献1参照)、図7(c)において鋼球等の弁体106がコイルバネ107により付勢されて弁座108を閉止し流体圧により開弁する強制弁(特許文献2参照)、或いは通電により電磁力を弁体(可動子)に作用させて弁を開閉する電磁弁(図示せず)などが用いられる。
上述した容積型ポンプに設けられる逆止弁において、例えば吸込側の逆止弁が開弁して流体がポンプ室内へ順方向に流れ込んでいる場合、可動子(ピストン)の動作が反転すると、順方向に流れていた流体が一時的に逆方向に流れて弁が閉じる。弁が閉じると、逆方向に流れていた流体が弁に衝突して閉弁する弁の周囲に高い流体圧が発生して水撃作用が生ずる。この水撃作用による高い圧力変動により流路を構成する部品を破損させたり、騒音の原因となったりする。特に、ボール弁は、流体の流体圧のみによって閉弁するために、逆方向の流れが大きくなり、圧力変動に伴う水撃音が大きく耳障りな騒音となり易い。 In the check valve provided in the positive displacement pump described above, for example, when the check valve on the suction side is opened and the fluid is flowing in the forward direction into the pump chamber, the operation of the mover (piston) is reversed. The fluid flowing in the direction temporarily flows in the opposite direction, and the valve closes. When the valve is closed, a fluid that has flowed in the opposite direction collides with the valve and a high fluid pressure is generated around the valve that is closed to cause a water hammer effect. The high pressure fluctuation due to the water hammer action may damage the parts constituting the flow path or cause noise. In particular, since the ball valve is closed only by the fluid pressure of the fluid, the flow in the reverse direction is large, and the water hammer sound accompanying the pressure fluctuation is large, which tends to be annoying noise.
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、弁の開閉に伴う流体の水撃作用を緩和して静音化を図った電磁式容積型ポンプを提供することにある。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic positive displacement pump in which the water hammer action of the fluid accompanying the opening and closing of the valve is mitigated to achieve noise reduction. There is.
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
第1の構成は、ポンプ室内で電磁駆動により可動子を往復動させて流体を送出及び吸込する動作を繰り返す電磁式容積型ポンプにおいて、ポンプ室の流体送出側開口部と流体吸込側開口部とで流体圧の変化のみで開閉する逆止弁が逆向きに設けられ、弁体が弁座に対して相対的移動して接離動する当該弁体が最も開弁した位置で弁部と着座部との隙間が最小となる部位の流れに直交する流路断面積が、弁に形成される流路のうち最小径となる流路断面積と同等に形成されることを特徴とする。
また、弁体が接離動する弁座に連続して弁体の移動方向を流体の流れの向きに一致させるためのガイド部が弁体の移動範囲より長く形成されていることを特徴とする。
また、弁体が最も開弁した位置でガイド部との間に形成される流路断面積が、弁体と着座部との間に形成される流路断面積より大きくなるようにガイド部が形成されることを特徴とする。
第2の構成は、ポンプ室内で電磁駆動により可動子を往復動させて流体を送出及び吸込する動作を繰り返す電磁式容積型ポンプにおいて、ポンプ室の流体送出側開口部と流体吸込側開口部とで流体圧の変化のみで開閉する逆止弁が逆向きに設けられ、弁座に着座する弁体の弁部は可撓性を有し、当該弁部が接離動する着座部の形状はテーパー面若しくはR面形状に形成されていることを特徴とする。
また、弁体の平面視外形が円形の一部に凹部又は凸部が形成されているか若しくは楕円形であることを特徴とする。或いは、弁体が弁座に着座する着座部の平面視外形が円形の一部に凹部又は凸部が形成されているか若しくは楕円形であることを特徴とする。
また、第3の構成は、ポンプ室の送出側開口部と吸込側開口部とで流体圧の変化のみで開閉する逆止弁が逆向きに設けられ、当該ポンプ室内で電磁駆動により可動子を往復動させて流体を送出及び吸込する動作を繰り返す電磁式容積型ポンプにおいて、電磁駆動により往復動する可動子が反転する際に、当該可動子に作用する推力が平均推力の1/3以下になるように駆動電圧又は駆動電流が調整されることを特徴とする。
また、可動子が反転した直後の当該可動子に作用する推力が平均推力以下となるように駆動回路又は磁気回路が調整されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
A first configuration is an electromagnetic positive displacement pump that repeats the operation of sending and sucking fluid by reciprocating a mover by electromagnetic drive in a pump chamber. In the electromagnetic positive displacement pump, the fluid delivery side opening and the fluid suction side opening of the pump chamber A check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure is provided in the opposite direction, and the valve body moves relative to the valve seat and moves toward and away from the valve body. The channel cross-sectional area perpendicular to the flow of the portion where the gap with the part is minimum is formed to be equal to the channel cross-sectional area having the minimum diameter among the channels formed in the valve.
In addition, a guide portion for making the moving direction of the valve body coincide with the direction of fluid flow is formed longer than the moving range of the valve body continuously to the valve seat on which the valve body contacts and separates. .
Further, the guide portion is formed so that the flow passage cross-sectional area formed between the valve body and the guide portion at the position where the valve body is most opened is larger than the flow passage cross-sectional area formed between the valve body and the seating portion. It is formed.
The second configuration is an electromagnetic positive displacement pump that repeats the operation of sending and sucking fluid by reciprocating the mover by electromagnetic drive in the pump chamber, and includes a fluid delivery side opening and a fluid suction side opening in the pump chamber. A check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure is provided in the opposite direction, the valve part of the valve body seated on the valve seat has flexibility, and the shape of the seat part on which the valve part contacts and separates is It is characterized by being formed in a tapered surface or an R-surface shape.
Further, the outer shape of the valve body in plan view is characterized in that a concave portion or a convex portion is formed in a part of a circle, or an elliptical shape. Or the planar view external shape of the seating part which a valve body seats to a valve seat has the recessed part or convex part formed in a part of circular shape, or is characterized by the ellipse.
In the third configuration, a check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure is provided in the pump chamber on the delivery side opening and the suction side opening, and the mover is moved electromagnetically in the pump chamber. In the electromagnetic positive displacement pump that repeats the reciprocating operation to send and suck the fluid, when the movable element that reciprocates by electromagnetic drive is reversed, the thrust acting on the movable element becomes 1/3 or less of the average thrust. The drive voltage or drive current is adjusted so that
Further, the drive circuit or the magnetic circuit is adjusted so that the thrust acting on the mover immediately after the mover is inverted is equal to or less than the average thrust.
上述した電磁式容積型ポンプを用いれば、弁体が弁座に対して相対的移動して接離動する当該弁体が最も開弁した位置で弁部と着座部との隙間が最小となる部位の流れに直交する流路断面積が、弁に形成される流路のうち最小径となる流路断面積と同等に形成されるため、弁体と着座部との隙間を小さくして流体が逆流する時間を短くし閉弁する際の流体の速度を遅くすることにより、水撃作用による圧力上昇を軽減して水撃音を小さくし、静音化を図ることができる。また、弁体が最も開弁した位置において弁部と着座部との隙間が最小となる部位の流れに直交する流路断面積を小さくすればするほど、弁体を通過する際の流体の圧力損失が増加してポンプ効率が低下するが、当該流路断面積が弁に形成される流路断面積のうち最小径となる流路断面積と同等に形成されていれば、閉弁する際に弁体と着座部との隙間を順方向に流れる流体の流速が必要以上に大きくならず、圧力損失をあまり増加せずに水撃作用に伴う騒音を低減することができる。
また、弁座に着座する弁体の弁部は可撓性を有しているので、弁体が着座する際に撓むことにより流路の体積変化が緩やかになり、更には弁部が着座する着座部の形状はテーパー面若しくはR面形状に形成されていることによっても閉弁する際の流路の体積変化が緩やかになり、経時的に圧力上昇の傾きが緩やかに推移するため、水撃作用により発生する騒音の周波数を耳障りにならない程度まで低減することができる。
加えて、弁体の平面視外形が円形の一部に凹部又は凸部が形成されているか若しくは楕円形であると、或いは弁体が弁座に着座する着座部の平面視外形が円形の一部に凹部又は凸部が形成されているか若しくは楕円形であると、弁部の一部が着座部へ着座しても弁体が完全に閉弁するまでに当該着座した弁部が撓む必要があるため、流速がゆっくり変化して零になるため圧力上昇が緩和され、水撃音を低減することができる。
また、弁体が接離動する弁座に連続して弁体の移動方向を流体の流れの向きに一致させるためのガイド部が弁体の移動範囲より長く形成されている場合には、閉弁する際に弁体の軸方向の移動をガイド部でガイドすることで、弁体が逆流する流体の流れを受け易く弁が短時間で閉じ、これにより弁体が閉じるときの流速を小さくして、水撃による圧力上昇を軽減して騒音を小さくすることができる。また、弁体が最も開弁した位置でガイド部との間に形成される流路断面積が、弁体と着座部との間に形成される流路断面積より大きくなるようにすると、流路の圧力損失を軽減できる。
また、電磁駆動により往復動する可動子が反転する際に、可動子に作用する推力が平均推力の1/3以下になるように駆動電圧又は駆動電流を調整したり、電磁コイルに流れる交番電流の通電方向を切り換える際に、可動子に作用する推力が平均推力より小さくなるように駆動電圧又は駆動電流を調整することによっても、弁体が開弁して流体が順方向へ流れている状態から可動子の移動方向を反転させる際に、一時的に逆流する流体の流速を小さくして水撃作用による圧力上昇を軽減し、静音化を図ることができる。
以上のように、弁の流路断面積を調整する第1の構成、弁体が開閉する際の流路の体積変化を許容する第2の構成、可動子が反転する際の推力を調整する第3の構成の何れによっても、更にはこれらの組み合わせによる相乗効果によって、弁の開閉に伴う流体の水撃作用を緩和して静音化を図ることができる。
When the electromagnetic positive displacement pump described above is used, the gap between the valve portion and the seating portion is minimized at the position where the valve body is moved relative to the valve seat to move toward and away. Since the cross-sectional area of the flow path orthogonal to the flow of the part is formed to be equal to the cross-sectional area of the smallest diameter of the flow paths formed in the valve, the gap between the valve body and the seating portion is reduced to reduce the fluid By reducing the backflow time and slowing down the fluid speed when closing the valve, the pressure rise due to the water hammer action can be reduced, the water hammer sound can be reduced, and the noise can be reduced. In addition, the smaller the flow path cross-sectional area perpendicular to the flow of the part where the gap between the valve part and the seating part is the smallest at the position where the valve body is most opened, the more the pressure of the fluid when passing through the valve body Loss increases and pump efficiency decreases, but if the channel cross-sectional area is formed to be equal to the channel cross-sectional area that is the smallest diameter among the channel cross-sectional areas formed in the valve, In addition, the flow velocity of the fluid flowing in the forward direction through the gap between the valve body and the seating portion does not increase more than necessary, and the noise associated with the water hammer action can be reduced without increasing the pressure loss so much.
Further, since the valve portion of the valve body seated on the valve seat is flexible, the volume change of the flow path becomes gentle by bending when the valve body is seated, and further, the valve portion is seated. The shape of the seating portion to be formed is a tapered surface or an R-surface shape, so that the volume change of the flow path when the valve is closed becomes gradual, and the slope of the pressure rise gradually changes over time. It is possible to reduce the frequency of noise generated by the hitting action to such an extent that it does not become annoying.
In addition, the planar view of the valve body has a concave or convex portion formed in a part of a circle, or is oval, or the planar view of the seat portion where the valve body sits on the valve seat has a circular shape. If the concave or convex part is formed in the part or is oval, the seated valve part needs to bend before the valve body is completely closed even if a part of the valve part is seated on the seat part. Therefore, since the flow velocity changes slowly and becomes zero, the pressure rise is alleviated and the water hammer sound can be reduced.
In addition, when the guide part for making the moving direction of the valve body coincide with the direction of fluid flow is formed longer than the moving range of the valve body, the valve body is closed. By guiding the axial movement of the valve element with the guide when valved, the valve closes in a short time because it is easy to receive the flow of fluid that the valve element flows backward, thereby reducing the flow rate when the valve element closes. Thus, the pressure rise due to water hammer can be reduced and the noise can be reduced. In addition, if the flow passage cross-sectional area formed between the valve body and the guide portion at the position where the valve body is most opened is larger than the flow passage cross-sectional area formed between the valve body and the seating portion, Road pressure loss can be reduced.
In addition, when the mover that reciprocates by electromagnetic drive is reversed, the drive voltage or drive current is adjusted so that the thrust acting on the mover is 1/3 or less of the average thrust, or the alternating current that flows through the electromagnetic coil When switching the energization direction, the valve element opens and the fluid flows in the forward direction by adjusting the drive voltage or drive current so that the thrust acting on the mover becomes smaller than the average thrust. Therefore, when the moving direction of the mover is reversed, the flow rate of the fluid that temporarily flows backward can be reduced to reduce the pressure increase due to the water hammer effect, thereby reducing the noise.
As described above, the first configuration for adjusting the flow path cross-sectional area of the valve, the second configuration for allowing the volume change of the flow channel when the valve body opens and closes, and the thrust when the mover is reversed are adjusted. According to any of the third configurations, the water hammer effect of the fluid accompanying the opening and closing of the valve can be mitigated by the synergistic effect of these combinations, and the noise can be reduced.
以下、本発明に係る電磁式容積型ポンプの最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態の電磁式容積型ポンプは円筒状に形成したシリンダ内にマグネット(永久磁石)を備えた可動子をシリンダの軸線方向に摺動可能に配置し、シリンダの外周に配置した電磁コイルの電磁力を可動子に作用させ、可動子を往復動させることによってポンプ作用をなすように構成したものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best embodiment of an electromagnetic positive displacement pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the electromagnetic positive displacement pump of this embodiment, a mover having a magnet (permanent magnet) is slidably disposed in the cylinder axial direction in a cylinder formed in a cylindrical shape, and an electromagnetic coil disposed on the outer periphery of the cylinder. The electromagnetic force is applied to the mover, and the mover is reciprocated to perform a pump action.
図1において、電磁式容積型ポンプの全体構成について説明する。先ず可動子10の構成について説明する。可動子10は密閉されたシリンダ内に収容されてシリンダの軸線方向に往復動可能に設けられている。可動子10は円板状に形成したマグネット12とマグネット12を厚さ方向に挟持する一対のインナーヨーク14a、14bとからなる。マグネット12は一方の面をN極、他方の面をS極として、厚さ方向(図1の上下方向)に磁化されている永久磁石である。インナーヨーク14a、14bは磁性材によって形成され、各々のインナーヨーク14a、14bの周縁部に短筒状に起立したフランジ部14cの外周面はマグネット12から発生した磁束の可動子10側の磁束作用面となる。
In FIG. 1, the overall configuration of the electromagnetic positive displacement pump will be described. First, the configuration of the
次に、図1において固定子16の構成について説明する。一対の非磁性材からなる上ケース18aと下ケース18bとの間に非磁性材料(例えば樹脂材、ステンレスなどの金属材)からなる筒状のシリンダ筒20が嵌め込まれて上下開口端が閉止されたシリンダが形成される。このシリンダ筒20内に上述した可動子10が往復動可能に収容されている。なお、シリンダは上ケース18aと下ケース18bとを組み合せて熱圧着して形成することもできる。
Next, the configuration of the
このように、シリンダの両端面は上ケース18aと下ケース18bによって閉止され、可動子10の移動方向両側面と上下ケース18a、18bの内壁面との間に各々ポンプ室22a、22bが形成される。なお、可動子10はシリンダ筒20の内面に接触した状態で、気密あるいは液密にシールした状態で摺動する。この可動子10の摺動性を良好にするため、インナーヨーク14a、14bの外周面にフッ素樹脂コーティングやDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)コーティング等の潤滑性と防錆力を兼ね備えたコーティングを施すことや、可動子10が周方向に回ることを防止する回り止めを設けても良い。
Thus, both end surfaces of the cylinder are closed by the
尚、上下ケース18a、18bの端面(内壁面)には図示しないダンパーが取り付けられていても良い。可動子10のインナーヨーク14a、14bの端面であって、上下ケース18a、18bの内壁面に当接する部位に設けてもよい。
A damper (not shown) may be attached to the end surfaces (inner wall surfaces) of the upper and
シリンダの上端面に相当する上ケース18aの吸込用開口部及び送出用開口部には、吸込用逆止弁24a及び送出用逆止弁26aがポンプ室22aを開閉可能に設けられている。シリンダの下端面に相当する下ケース18bの吸込用開口部及び送出用開口部には、吸込用逆止弁24b及び送出用逆止弁26bがポンプ室22bを開閉可能に設けられている。吸込用逆止弁24a、24bと送出用逆止弁26a、26bとは開口部に逆向きに各々取り付けられている。
A
上ケース18aには循環する流体のポンプへの吸込口32と、ポンプより流体を送り出す送出口34が形成されている。上ケース18aと下ケース18bには、吸込口32と吸込用逆止弁24a、24bとの間を連通する吸込用流路28a、28bが各々設けられている。また、上ケース18aと下ケース18bには、送出用逆止弁26a、26bと送出口34との間を連通する送出用流路30a、30bが各々設けられている。
The
図1において、シリンダ筒20の周囲には空芯の電磁コイル36a、36bが嵌め込まれている。電磁コイル36a、36bはシリンダの軸線方向に若干離間させ、シリンダ筒20の軸線方向の中心位置に対して均等位置となるように配置されている。なお、電磁コイル36aと電磁コイル36bとは巻き線方向が逆向きであり、同一電源による通電によって、互いに逆向きの電流が流れるように設定されている。電磁コイル36a、36bの巻き線方向を逆向きにしているのは、マグネット12の磁束と鎖交する電磁コイル36a、36bに流れる電流に作用する電磁力が重畳して反力として可動子10に作用し、この反力が推力になるためである。
In FIG. 1, air core electromagnetic coils 36 a and 36 b are fitted around a
アウターヨーク38は、電磁コイル36a、36bの外周囲を囲んで筒状に設けられている。アウターヨーク38には磁性材が用いられ、電磁コイル36a、36bに鎖交する磁束数を増やして電磁力を効果的に可動子10に作用させるために設けられる。また、可動子10を構成するインナーヨーク14a、14bの周辺部にフランジ部14cを軸線方向に起立して設けられているので、マグネット12から発生した磁束をインナーヨーク14a、14bからアウターヨーク38に至る磁気回路の磁気抵抗を下げるためである。これにより、可動子10から作用する総磁束量を増加させる(磁束が通過する磁路を確保する)と共に、マグネット12が発生した磁束が電磁コイル36a、36bに流れる電流と軸線方向に対して直角に鎖交させることで、可動子10に軸線方向の推力を効果的に発生させることができる。また、本構成による可動子10は発生推力に比して質量が軽くなるため、高速応答が可能となり、出力流量も増加できる。
電磁コイル36a、36bおよびアウターヨーク38は、上ケース18aと下ケース18bとを組み合わせる際に、上ケース18aと下ケース18bに設けた嵌合溝にシリンダ筒20を嵌合させることによって、該シリンダ筒20と同芯に組み付けることができる。
The
When the
可動子10は、電磁コイル36a、36bに交番電流を通電することにより、電磁コイル36a、36bによって発生する電磁力の作用により往復駆動(上下動)される。電磁コイル36a、36bに作用する電磁力は、電磁コイル36a、36bへの通電方向によって可動子10を一方向と他方向へ押動するから、図示しない制御部により、電磁コイル36a、36bへの通電時間、通電方向を制御することによって可動子10を適宜ストロークで往復駆動させることができる。
The
なお、シリンダ内における可動子10の移動位置を検出するセンサを設けておき、センサの検知信号に基づいて可動子10の往復動を制御することもできる。例えば、シリンダ筒20の外部に可動子10の移動位置を検知する磁気検知センサを設ける方法、図示しないダンパーに感圧センサを設けて、可動子10がダンパーに接触した時点を検知する方法等が可能である。本実施形態の電磁式ポンプでは可動子10の移動ストロークが比較的小さいがポンプ室22a、22bは比較的広い面積を確保することができるから、可動子10を高速で往復動させることによって一定の流量を確保することが可能である。
A sensor for detecting the moving position of the
次に、弁の開閉に伴う水撃作用を緩和するためのポンプ室22a、22bに設けられる逆止弁の構成及び可動子の駆動動作について図2乃至図6を参照して説明する。以下では、4箇所に設けられた逆止弁のうち、ポンプ室22aの送出側に設けられる送出用逆止弁26aを例にして説明する。
Next, the structure of the check valve provided in the
図2(a)(b)において、弁体40は弁座41に着座して流路を遮る弁部42と、弁体40が流体圧で流されるのを防止する抜けとめ部43とが設けられている。弁体40は弁座41に接離動する弁部42とそれ以外の部位とが複数の部品から構成されていても良い。また、弁体40の平面形状は流体の流路と平行な一の軸芯(本実施例では抜け止め部43に相当)を有する円形状に形成されている。弁部42と抜けとめ部43とは異種材料若しくは硬度が異なるゴム材料の組み合せが用いられる。具体的には弁座41に着座する弁部42は可撓性を有する変形し易い材料若しくは軟質ゴム材などが好適に用いられる。また、抜け止め部43には変形し難い材料若しくは硬質ゴム材などが用いられる。弁部42は、ゴム材の硬度を変えるほかにゴム材の厚さを薄く形成するようにしても良い。
2 (a) and 2 (b), the
また、弁体40が弁座41に対して相対的移動して接離動する当該弁体40が最も開弁した位置で弁部42と着座部44との隙間が最小となる部位の流れに直交する流路断面積A(図2(a)参照)が、弁に形成される流路のうち最小径となる流路断面積B(図2(b)斜線部参照)と同等になるように形成される。弁体40と着座部44との隙間を小さくして流体が逆流する時間を短くして閉弁する際の弁体40の速度を遅くすることにより、水撃作用による圧力上昇を軽減して水撃音を小さくし、静音化を図ることができる。上記流路断面積A小さくすればするほど、弁体40を通過する際の流体の圧力損失が増加してポンプ効率が低下するが、当該流路断面積Aが弁に形成される流路のうち最小径となる流路断面積Bと同等に形成されていれば、開弁した状態で、弁体40と着座部44との隙間を順方向へ流れる流体の流速が必要以上に大きくならず、圧力損失をあまり増加せずに水撃作用に伴う騒音を低減することができる。この流路断面積AとBとを同等にすることは弁を通過する流体の圧力損失を低減させるうえで重要である。即ち、流路の圧力損失は流速変化量の二乗に比例する。弁の流速は、弁の前後の流路の流速より速くなるので、弁の圧力損失は、(弁の中の(弁を通過する)最大流速−弁の前後の流路の流速)のニ乗に比例する。弁の中の最大流速が大きくならなければ、弁の圧力損失はあまり大きくならない。例えば逆止弁26aが開いたとき弁部42と着座部44との流路断面積Aが、Aを除いた部分の流路断面積の中で最も小さい流路断面積B(流体の入口部分)より小さければ弁の中での最大流速は流路断面積Bにより決まるので、弁の圧力損失はあまり大きくならない。流路断面積Aが流路断面積Bより小さくなると、弁の圧力損失は流路断面積Aによりきまるので流路断面積Aが小さくなるのに伴い弁の圧力損失は急激に大きくなる。尚、弁体40の外径寸法や開口部寸法には公差があり、特に弁部42は可撓性を有して変形することから流路断面積A≒流路断面積Bであり、少なくとも±30%の公差範囲に収まるようにするのが望ましい。
In addition, the
また、弁座41に着座する弁体40の弁部42は可撓性を有しているので、図3のように弁体40が着座部44へ着座した後、弁体40付近の流体圧が一時的高くなるが図4のように弁部42が撓むことにより流路の体積変化が緩やかになり、更には弁部40が着座する着座部44の形状が図2(a)のようなテーパー面若しくはR面形状に形成されていることによっても、閉弁する際の流路の体積変化が緩やかになり、経時的に圧力上昇の傾きが緩やかに推移するため、水撃作用により発生する騒音の周波数を耳障りにならない程度まで低減することができる。例えば、閉弁する際に発生する水撃音の周波数が2kHz〜4kHz程度の人間の耳には耳障りな音に対して、あまり耳障りでない300Hz程度になることにより、静音化することができる。
Further, since the
加えて、図5に示すように弁体40の平面視外形(弁部42の外形)が円形の一部に凹部又は凸部42aが形成されているか若しくは楕円形である(或いは弁体40が弁座に着座する着座部44の平面視外形が円形の一部に凹部又は凸部が形成されているか若しくは楕円形である)と、弁部42の凸部42aが着座部44へ着座しても(図3参照)、弁体40が完全に閉弁するまでに当該凸部42aが撓む必要があるため(図4参照)、流速がゆっくり変化して零になるため圧力上昇が緩和され、水撃音を低減することができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the outer shape of the
また、図2(a)において、弁体40が接離動する弁座41に連続して弁体40の移動方向を流体の流れの向きに一致させるためのガイド部45が弁体40の移動範囲より長く形成されている。閉弁する際に弁体40の軸方向の移動をガイド部45でガイドすることで、弁体40が逆流する流体の流れを受け易く弁が短時間で閉じ、これにより弁体40が閉じるときの流速を小さくして、水撃による圧力上昇を軽減して騒音を小さくすることができる。また、流路の圧力損失を軽減するため、弁体40が最も開弁した位置でガイド部45との間に形成される流路断面積Cは、弁体40と着座部44との間に形成される流路断面積Aより大きくなるように(C>A)ガイド部45は形成される。但し、流路断面積Cは、あまり大きくすると弁体40のガイド機能が損なわれるのでガイド機能が維持できる範囲とする必要がある。
Further, in FIG. 2A, a
また、図1において、電磁駆動により往復動する可動子10が反転する際に、可動子10に作用する推力が平均推力の1/3以下になるように駆動電圧又は駆動電流を調整するのが好ましい。更には、可動子10が反転した直後の当該可動子10に作用する推力が平均推力以下となるように駆動回路又は磁気回路が調整されているのが望ましい(図6参照)。ここで磁気回路とは可動子10や固定子16の構造をいい、例えば電磁コイル36a、36bに流れる電流値が同じでも、可動子10が移動範囲の上方若しくは下方に移動した際の推力を中央位置より減じるような構成にする(例えば磁束密度を減らすようにする)ことが考えられる。
これにより、弁体40が開弁して流体が順方向へ流れている状態から可動子10の移動方向を反転させる際に、一時的に逆流する流体の流速を小さくして水撃作用による圧力上昇を軽減し、静音化を図ることができる。
In FIG. 1, when the
Thereby, when the moving direction of the needle |
上述した電磁式容積型ポンプの動作について説明すると、電磁コイル36a、36bによって可動子10を往復動させることにより、ポンプ室22a、22bに交互に流体が吸込され、送出される作用によってなされる。すなわち、図1の状態で、可動子10が下方に移動すると、一方のポンプ室22aには吸込用逆止弁24aが流体圧により開弁して流体が導入され、同時に他方のポンプ室22bの送出用逆止弁26bが流体圧により開弁して流体が送出される。また、逆に可動子10が上方に移動すると、一方のポンプ室22aの送出用逆止弁26aが流体圧により開弁して流体が送出され、他方のポンプ室22bの吸込用逆止弁24bが開弁して流体が導入される。こうして、可動子10がどちらの側へ移動する際にも流体の吸込排出がなされ、流体の脈動を抑え、効率的に流体を輸送することが可能となる。
The operation of the above-described electromagnetic positive displacement pump will be described by the action of reciprocating the
また、本実施形態の電磁式容積型ポンプは気体あるいは水や不凍液などの流体の輸送に使用することができ、流体の種類が限定されるものではない。また流体輸送用ポンプとして使用する際に、可動子10が一つでは輸送圧力が不足するような場合には、マグネット12とインナーヨーク14a、14bからなる同形の単位可動子を複数個連結した多段型の可動子10を使用するようにしても良い。単位可動子を多段に連結することによって、大きな推力を備えた可動子10とすることができ、所要の輸送圧力を備えた電磁式容積型ポンプとすることができる。
Further, the electromagnetic positive displacement pump of the present embodiment can be used for transporting gas or fluid such as water or antifreeze, and the type of fluid is not limited. Further, when the transport pressure is insufficient with a
また、電磁コイル26a、26bの軸線方向端面には磁性材からなるヨークを介在させても良い。この場合には、電磁コイル26a、26bの軸方向両端面に隣接するヨークとアウターヨーク38により磁気回路が形成されるので漏れ磁束を減らして磁束を有効に活用でき、電磁コイル26a、26bへの通電により鎖交する磁束数を確実に増やしてポンプ出力効率の改善を図ることができる。
Further, a yoke made of a magnetic material may be interposed between the axial end surfaces of the
10 可動子
12 マグネット
14a、14b インナーヨーク
14c フランジ部
16 固定子
18a 上ケース
18b 下ケース
20 シリンダ筒
22a、22b ポンプ室
24a、24b 吸込用逆止弁
26a、26b 送出用逆止弁
28a、28b 吸込用流路
30a、30b 送出用流路
32 吸込口
34 送出口
36a、36b 電磁コイル
38 アウターヨーク
40 弁体
41 弁座
42 弁部
42a 凸部
43 抜け止め部
44 着座部
45 ガイド部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ポンプ室の流体送出側開口部と流体吸込側開口部とで流体圧の変化のみで開閉する逆止弁が逆向きに設けられ、弁体が弁座に対して相対的移動して接離動する当該弁体が最も開弁した位置で弁部と着座部との隙間が最小となる部位の流れに直交する流路断面積が、弁に形成される流路のうち最小径となる流路断面積と同等に形成されることを特徴とする電磁式容積型ポンプ。 In the electromagnetic positive displacement pump that repeats the operation of reciprocating the mover by electromagnetic drive in the pump chamber to send and suck fluid,
A check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure at the fluid delivery side opening and the fluid suction side opening of the pump chamber is provided in the opposite direction, and the valve body moves relative to the valve seat and moves toward and away. The flow path cross-sectional area perpendicular to the flow of the part where the gap between the valve part and the seating part is the smallest at the position where the valve body is opened is the smallest diameter of the flow paths formed in the valve. An electromagnetic positive displacement pump characterized by being formed to have the same cross-sectional area.
ポンプ室の流体送出側開口部と流体吸込側開口部とで流体圧の変化のみで開閉する逆止弁が逆向きに設けられ、弁座に着座する弁体の弁部は可撓性を有し、当該弁部が接離動する着座部の形状はテーパー面若しくはR面形状に形成されていることを特徴とする電磁式容積型ポンプ。 In the electromagnetic positive displacement pump that repeats the operation of reciprocating the mover by electromagnetic drive in the pump chamber to send and suck fluid,
A check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure is provided in a reverse direction at the fluid delivery side opening and the fluid suction side opening of the pump chamber, and the valve part of the valve body seated on the valve seat has flexibility. And the shape of the seating part to which the said valve part contacts / separates is formed in the taper surface or R surface shape, The electromagnetic positive displacement pump characterized by the above-mentioned.
電磁駆動により往復動する可動子が反転する際に、当該可動子に作用する推力が平均推力の1/3以下になるように駆動電圧又は駆動電流が調整されることを特徴とする電磁式容積型ポンプ。 A check valve that opens and closes only by a change in fluid pressure is provided in the pump chamber on the delivery side opening and the suction side opening, and the mover is reciprocated by electromagnetic drive in the pump chamber to deliver fluid. In the electromagnetic positive displacement pump that repeats the suction operation,
The electromagnetic volume, wherein the driving voltage or the driving current is adjusted so that the thrust acting on the moving element is reduced to 1/3 or less of the average thrust when the moving element reciprocating by electromagnetic driving is reversed. Type pump.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP (1) | JP2005315093A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0314978A (en) * | 1989-06-12 | 1991-01-23 | Nippondenso Co Ltd | Flow controller for fuel pump |
JPH03105776U (en) * | 1990-02-16 | 1991-11-01 | ||
JPH04254076A (en) * | 1990-09-26 | 1992-09-09 | Intevep Sa | Check valve |
JPH10213072A (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Tec Corp | Air pump |
JP2000045933A (en) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Mitsubishi Motors Corp | Electromagnetic reciprocating pump |
-
2004
- 2004-04-27 JP JP2004131039A patent/JP2005315093A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0314978A (en) * | 1989-06-12 | 1991-01-23 | Nippondenso Co Ltd | Flow controller for fuel pump |
JPH03105776U (en) * | 1990-02-16 | 1991-11-01 | ||
JPH04254076A (en) * | 1990-09-26 | 1992-09-09 | Intevep Sa | Check valve |
JPH10213072A (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Tec Corp | Air pump |
JP2000045933A (en) * | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Mitsubishi Motors Corp | Electromagnetic reciprocating pump |
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