(57)【要約】【課題】  電磁式ピストンポンプの軸方向の長さを小さくすると共に、一旦吸入された流体が非所望に吸入口外に逆流されることを防止した電磁式ピストンポンプを提供する。【解決手段】  電磁式ピストンポンプ1は、吸入口4と吐出口2とを有するケーシング3、ケーシング3内に、吸入・排出弁11付き中空状のピストン12、ボビン8に巻回された励磁コイル5、フランジ凸部61とフランジベース部62とからなる軟鉄製のフランジ6、ピストン12を往復動可能に支持する支軸9、支軸9の一端に取り付けられた永久磁石７、支軸9の他端に嵌着されたピストンシャフト10、ピストン12を弾性支持する円錐形コイルバネ15と18、複数の突起部161を有してピストン12に固着された抑板16、流体を吸入口4から吸入する吸入室13、流体を吐出口2から吐出するポンプ室17、を有し、かつ膨張行程の初期において吸入口4がピストン12により閉塞されるようにされている。【選択図】  図１
2011106324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が吸入される吸入口（４）と、流体が吐出される吐出口（２）とを有する中空筒状に形成されたケーシング（３）と、
前記ケーシング（３）内に流体を吸入し、前記ケーシング（３）外に吐出する吸入・排出弁（１１）付き中空状のピストン（１２）と、
前記ピストン（１２）が一端に嵌着され、前記ピストン（１２）を往復動可能に支持する支軸（９）と、
前記支軸（９）を挿通する支軸挿通孔（６３）が形成され、前記ケーシング（３）内に設けられる磁性材料よりなるフランジ（６）と、
励磁コイル（５）を巻回され、前記ケーシング（３）内に設けられたボビン（８）と、
前記支軸（９）の他端に固着され、かつ前記ボビン（８）内を往復動する永久磁石（７）と、を有する電磁式ピストンポンプ（１）であって、
前記フランジ（６）の一部として柱状に形成され、前記ボビン（８）に巻回された前記励磁コイル（５）が交番電流の供給を受けて、前記ボビン（８）に交番磁界を発生させ、該交番磁界に応じて磁化されるフランジ凸部（６１）と、
前記フランジ（６）の一部として盤状に、かつ前記フランジ凸部（６１）と一体に形成され、前記フランジ凸部（６１）と共に前記フランジ（６）を構成し、前記ケーシング（３）内に固着されるフランジベース部（６２）と、
前記支軸（９）によって貫通されて支えられ、前記永久磁石（７）と前記フランジ凸部（６１）との間に介装される円錐形コイルバネ（１５）と、
前記支軸（９）によって貫通されて支えられ、前記ピストン（１２）と前記フランジベース部（６２）との間に介装される円錐形コイルバネ（１８）と、
前記ピストン（１２）が前記フランジベース部（６２）に接触する前の位置にある状態で前記ピストン（１２）に開口を閉塞され、前記ピストン（１２）が当該位置から離れて移動している途上の位置にある状態で開口されるように形成される前記吸入口（４）と、
前記ケーシング（３）内に前記吸入口（４）から流体を吸入する吸入室（１３）と、
前記吐出口（２）から流体を吐出するために、前記吸入室（１３）から流体を流入するポンプ室（１７）と、
前記ポンプ室（１７）から流体が流通可能に連結され、前記ポンプ室（１７）から吐出されるように形成される前記吐出口（２）と、
前記ケーシング（３）内の空間を前記吸入室（１３）と前記ポンプ室（１７）とに２分せしめて、前記ケーシング(３)の内壁を摺動する前記ピストン（１２）と、
前記ピストン（１２）と前記支軸（９）の一端とを連結するピストンシャフト（１０）と、
前記ピストン（１２）の前記吸入室（１３）側に形成されるピストンボトム部（１２１）と、
前記ピストン（１２）の前記ポンプ室（１７）側に形成されるピストンヘッド部（１２３）と、
前記ピストンボトム部（１２１）の開口部と前記ピストンヘッド部（１２３）の開口部とを貫通するように形成される貫通孔（１２２）と、
盤状に形成され、かつ前記ピストンヘッド部（１２３）側に配置され、固着される抑板（１６）と、
前記抑板（１６）の中央に孔として形成される抑板孔（１６２）と、
前記抑板（１６）の前記貫通孔（１２２）側の端面に、複数の突起として形成される突起部（１６１）と、
前記貫通孔（１２２）の端部と前記抑板（１６）の前記突起部（１６１）との間を移動自在となるように前記ピストンヘッド部（１２３）内に収納される前記吸入・排出弁（１１）と、を有する
ことを特徴とする電磁式ピストンポンプ。
【請求項２】
前記円錐形コイルバネ（１５）は、非磁性材料からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁式ピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの往復動によって流体を吸入および吐出する電磁式ピストンポンプに関し、特に、ピストンを往復動可能に支持するバネとして円錐形コイルバネを用いるようにした電磁式ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプとして、ピストンの往復動によって流体を吸入・吐出する電磁式ピストンポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。このような電磁式ピストンポンプにおいては、シリンダ内に配設されたピストンにピストンロッドが連結されていて、このピストンロッドが、従来、円筒形コイルバネによってケーシングに対し軸方向に移動可能なように弾性支持されている。例えば可動線輪タイプのもので、ピストンロッドに設けられた電磁コイルとケーシング側に固定された永久磁石とからなるリニアモータによって、ピストンロッドを介してピストンを往復動させ、シリンダ内にピストンによって区画形成されるポンプ室の容積を変化させることで、ポンプ室内の流体を吐出している。
【０００３】
なお、特許文献１に示されるものは、大型の冷却機に係るものであるが、円筒形コイルバネが用いられている。
【０００４】
前述のように、比較的大型の強力な吐出口を有する電磁式ピストンポンプが知られており、また一般に使用されているが、比較的小型の、いわばハンディ・タイプの電磁式ピストンポンプについては、手ごろなものがなく、その開発が望まれている。即ち、例えば親指大の程度で、小型の半導体電子機器の冷却に利用できるような電磁式ピストンポンプを安価に提供することが期待されている。なお、もちろん握り拳の大きさ程度まで適用できることは言うまでもない。
【０００５】
このためには、まず、所要の交番電圧を生成するための特別な電源手段を必要とせず、一般の商用電源の５０Ｈｚや６０Ｈｚの周波数の下で運転できるものであることが必要となる。このような電磁式ピストンポンプを提供するに当たっては、可動子に対して特別な給電手段を必要とせず、かつ固定子に商用電源の周波数の下で交番磁界を発生する励磁コイルを持つ、可動永久磁石型の電磁式ピストンポンプが考慮される。
【０００６】
商用電源の周波数の下で励磁コイルが駆動されることから、永久磁石で構成される可動子は当該周波数に見合う周期で往復動される必要があり、ポンプを構成するピストンを含めた機械系の慣性の大きさを考慮しかつ振動周期をそれに見合うものとすることとなる。
【０００７】
また、一方、振動するストロークは流体の吐出量に見合うものであることが必須の要件であって、当該ストロークの下で前記の機械系の振動周期を得ることが絶対要件となる。
【０００８】
また、ポンプを構成するピストンの往復動に応じて、流体供給源から吸入口よりポンプで吸入室に吸入された流体は、効果的に吐出口に吐出されることが強く望まれる。更に言えば、特に膨張行程の際に、吸入口から吸入室に吸入された流体がピストンの往復動に応じて、吸入口から流体供給源の側に非所望に逆流されることを可能な限り抑止することが必要となる。
【０００９】
前述の特許文献１にも開示されているように、可動子を振動可能に支えるバネとしては、いわゆる円筒形コイルバネが用いられている。しかし、発明者の経験によれば、当該円筒形コイルバネの場合には、最圧縮された際のバネの圧縮方向での長さは非圧縮状態の下での例えば１／３程度となり、振動ストロークをより大きいものとしようとしても限界があるものとなる。また、円筒形コイルバネの場合には、圧縮に対応する反発力は、圧縮した長さに比例するものとなる。このために、圧縮の際に当該圧縮の途中から反発力が増大してゆき、かつバネの圧縮が解放される際の解放初期において強力な反発力を特別に発生させようとしても発生させることが期待できないことが判った。
【００１０】
比較的小型の電磁式ピストンポンプにおいて、機械系の振動周期を商用電源の周波数に見合うものとし、振動ストロークを可能な限り大きくすることを期待し、更に、ポンプのピストンの膨張行程の際に、流体が蓄えられている吸入室内の流体が吸入口を介して逆流しないように当該吸入口をピストンの移動によって可能な限り急速に閉塞できるようにしようとするに当たっては、前記円筒形コイルバネに代わるバネ体を用いる必要があることが判明した。
【００１１】
更に言えば、電磁式ピストンポンプの弁の動きが、ポンプ内で流体が流動する状態に伴う増・減圧に大きく影響されることなく、自由にかつ迅速な動きとなるように工夫する必要があることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−３２６６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１に開示される如き電磁式ピストンポンプでは、円筒形コイルバネの収納空間が形成され、円筒形コイルバネはハウジングの端面板とピストンの収納空間の底部に取り付けられる。しかし、このような電磁式ピストンポンプにおいては、ハウジングの端面板とピストンの外端面との間には、円筒形コイルバネが最も収縮した状態の長さである密着高さ（圧縮高さ）と、ピストンが往復動するストロークとを加えた距離を少なくとも確保する必要がある。また、ピストンの推力には、円筒形コイルバネの弾性力も加わって作用するものの、円筒形コイルバネの弾性力はバネの変位長に対してほぼ線形に比例するものとなる。そのため、ピストンが往復動する軸方向の距離を小さくして装置を小型化するに従ってストロークが小さくなることや、バネの圧縮が解放される解放初期において特に強力な反発力を得ることを期待しても期待できないものとなる。この結果、電磁式ピストンポンプを小型化するのに問題があった。
【００１４】
本発明は、電磁式ピストンポンプのピストン往復動の軸方向の長さを小さくすると共に、ピストンの推力およびピストンの往復動の軸方向にストロークを確保することができる電磁式ピストンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の電磁式ピストンポンプは、流体が吸入される吸入口と、流体が吐出される吐出口とを有する中空筒状に形成されたケーシングと、ケーシング内に流体を吸入し、ケーシング外に吐出する吸入・排出弁付き中空状のピストンと、ピストンが一端に嵌着され、ピストンを往復動可能に支持する支軸と、支軸を挿通する支軸挿通孔が形成され、ケーシング内に設けられる磁性材料よりなるフランジと、励磁コイルを巻回され、ケーシング内に設けられたボビンと、支軸の他端に固着され、かつボビン内を往復動する永久磁石と、を有する電磁式ピストンポンプであって、フランジの一部として柱状に形成され、ボビンに巻回された励磁コイルが交番電流の供給を受けて、ボビンに交番磁界を発生させ、該交番磁界に応じて磁化されるフランジ凸部と、フランジの一部として盤状に、かつフランジ凸部と一体に形成され、フランジ凸部と共にフランジを構成し、ケーシング内に固着されるフランジベース部と、支軸によって貫通されて支えられ、永久磁石とフランジ凸部との間に介装される第１の円錐形コイルバネと、支軸によって貫通されて支えられ、ピストンとフランジベース部との間に介装される第２の円錐形コイルバネと、ピストンがフランジベース部に接触する前の位置にある状態でピストンに開口を閉塞され、ピストンが当該位置から離れて移動している途上の位置にある状態で開口されるように形成される前記吸入口と、ケーシング内に前記吸入口から流体を吸入する吸入室と、吐出口から流体を吐出するために、吸入室から流体を流入するポンプ室と、ポンプ室から流体が流通可能に連結され、ポンプ室から吐出されるように形成される前記吐出口と、ケーシング内の空間を吸入室とポンプ室とに２分せしめて、ケーシングの内壁を摺動する前記ピストンと、前記ピストンと支軸の一端とを連結するピストンシャフトと、前記ピストンの吸入室側に形成されるピストンボトム部と、前記ピストンのポンプ室側に形成されるピストンヘッド部と、ピストンボトム部の開口部とピストンヘッド部の開口部とを貫通するように形成される貫通孔と、盤状に形成され、かつピストンヘッド部側に配置され、固着される抑板と、抑板の中央に孔として形成される抑板孔と、抑板の貫通孔側の端面に、複数の突起として形成される突起部と、貫通孔の端部と抑板の突起部との間を移動自在となるようにピストンヘッド部内に収納される前記吸入・排出弁と、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電磁式ピストンポンプによれば、円錐形コイルバネを用いることにより、円筒形コイルバネ等を用いる場合に比べてピストンの往復動の軸方向により小さい距離で必要なストロークを確保することができる。従って、電磁式ピストンポンプを小型化することができる。
【００１７】
また、ピストンの往復動の際に円錐形コイルバネがピストンの軸方向の移動に大きな推力を補助的に与えることができるため、ピストンが吸入口を急速に閉塞することができ、一旦吸入された流体が吸入口から流体供給源の側に逆流する時間を短くすることができる。これにより、流体が吸入口から逆流されることを抑えることができ、吸入および吐出効率に優れた電磁式ピストンポンプを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電磁式ピストンポンプの構成を示す縦断面図である。
【図２】電磁式ピストンポンプの構成を示す縦断面図である。
【図３】電磁式ピストンポンプの横断面図である。
【図４】円錐形コイルバネの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１および図２は本発明の一実施態様による電磁式ピストンポンプ１の構成を示す縦断面図である。特に、図１には電磁式ピストンポンプ１の圧縮行程時における構成部品の配置を示し、図２には膨張行程時における構成部品の配置を示す。
【００２０】
図１および図２に示す電磁式ピストンポンプ１は、小型化を図るために可動部に小型永久磁石を配置した可動磁石型に構成されている。当該電磁式ピストンポンプ１においては、例えば中空円筒状に形成されたケーシング３と、ケーシング３内にピストン１２と、ボビン８に巻回した励磁コイル５と、ピストン１２を支持する支軸９と、支軸９の一端に取り付けられた永久磁石７と、支軸９の他端にピストン１２を駆動するために設けられたピストンシャフト１０と、フランジ凸部６１とフランジベース部６２とからなる軟鉄製のフランジ６と、円錐形コイルバネ１５、１８とを有する。そして、ケーシング３に対応する蓋体１９を有する。
【００２１】
上記ケーシング３内に、ピストン１２、支軸９、フランジ６、円錐形コイルバネ１５、永久磁石７、ボビン８が、各々、以下に示すように取り付けられる。
【００２２】
ピストン１２は、中空円筒状のケーシング３内に流体を吸入させ、ケーシング３外に流体を排出（吐出）させるため、ケーシング３内に摺動自在に嵌挿される。なお、ピストン１２の詳細な説明については後述する。
【００２３】
支軸９は、例えば非磁性金属等からなり、支軸９の外径は、フランジ６に設けられた支軸挿通孔６３の径よりもやや小さいものとされる。支軸９は、フランジベース部６２およびフランジ凸部６１の支軸挿通孔６３に挿通され、円錐形コイルバネ１５を介在させて永久磁石７を一端に固着される。支軸９の他端にはピストンシャフト１０が略十字型に嵌合される。
【００２４】
永久磁石７は、例えば円筒状に形成され、例えば支軸９に固着された側をＮ極とした場合に、他側をＳ極に着磁される。
【００２５】
ピストン１２が軸方向（図１および図２に示す１点鎖線Ｔ−Ｔ’の方向）に往復動可能となるように、ピストン１２と、支軸９と、永久磁石７とが一体に移動可能なように、各々、ケーシング３内に同軸上に設けられ、円錐形コイルバネ１５は、フランジ凸部６１と永久磁石７との間に介装される。
【００２６】
フランジ凸部６１は円柱状に形成され、フランジベース部６２は円盤状に形成される。なお、フランジ６は、フランジ凸部６１とフランジベース部６２とが一体に形成されたものである。フランジ６は、例えば軟鉄からなり、励磁コイル５に導通される交番電流に応じてフランジ凸部６１の端面にＮ極またはＳ極を交互に生成させる。言うまでもなく、フランジ凸部６１に発生する磁極に応じて、この磁極と永久磁石７の磁極との方向が同極の場合には反発力が作用し、異極の場合には吸引力が作用する。
【００２７】
ボビン８は、中空円筒状の樹脂材料からなり、予め定めた巻き数の励磁コイル５が巻回される。励磁コイル５が巻回されたボビン８は、ケーシング３の中空円筒の内周面に固着される。なお、励磁コイル５には、交番電流が導通するように接続端子が設けられ、接続端子（図示せず）を介して商用電源からの５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交番電流が供給される。ギャップ部１４は、ボビン８と永久磁石７との間が所定の距離を隔てている空隙である。
【００２８】
上記ケーシング３内に、ピストン１２とフランジベース部６２との間に吸入室１３が区画形成され、フランジ凸部６１の凸方向が吸入室１３と反対方向となるように、フランジ６が上記同軸上になるように嵌着される。ボビン８は、同軸上に、かつ、ボビン８の中空の内径より小さい外径のフランジ凸部６１を被うようにケーシング３内に固着される。
【００２９】
円錐形コイルバネ１５は、ピストン１２と支軸９と永久磁石７とを一体として軸方向に往復動可能に弾性支持する弾性体である。円錐形コイルバネ１５は、非磁性材料からなり、圧縮状態で各コイルバネが重ならないように各コイルバネの巻径と線径とで渦巻状でかつ全体が円錐形に形成されている。このため、円錐形コイルバネ１５は、最圧縮状態の下で非磁化板として働く。即ち、円錐形コイルバネ１５が最圧縮された場合の厚みが、永久磁石７とフランジ凸部６１との間の間隙材として働き、磁力の強さを制御できることになる。
【００３０】
図４は、円錐形コイルバネ１５の一例を示す図であり、特に、左図に円錐形コイルバネ１５の円錐頂点側から見た上面図（黒塗り線で示す）示し、右図に円錐形コイルバネ１５の側面図（白抜き線で示す）を示す。なお、図４では、説明を簡単にするために円錐形コイルバネ１５の巻き数を少なくして示しており、実際には図示された巻き数よりも多い巻き数とされる。円錐形コイルバネ１５の円錐頂点側である一端は永久磁石７に接するように支持され、円錐底辺側である他端は円錐形コイルバネ１５の圧縮状態の下でフランジ凸部６１に接触するようにされる。円錐形コイルバネ１５は、その軸上に支軸９が挿通されて永久磁石７とフランジ凸部６１との間に介装される。円錐形コイルバネ１５は、図４に示すように、各コイルバネが重ならないようになっているため、最圧縮時に円錐形コイルバネ１５自体の線径に相当する厚みにまで圧縮できる。
【００３１】
吸入口４は、流体供給源（図示せず）から電磁式ピストンポンプ１に吸入される流体をケーシング３内の吸入室１３に通す管である。吸入口４は、ピストン１２がフランジベース部６２に接触する前の位置にある状態でピストン１２により吸入口４の開口を閉塞され、ピストン１２が当該位置から図示のＴ方向に移動している途上の位置にある状態で吸入口４が開口されるように形成される。
【００３２】
吸入室１３は、ケーシング３内にフランジベース部６２の吸入口４側の端部とピストン１２のピストンボトム部１２１との間に区画形成されるスペースである。吸入室１３と吸入口４とは、流体が流通可能に連結されている。即ち、吸入室１３に吸入された流体は、ピストン１２が図２に示す位置から図１に示す位置に移動されることによって吸入口４から吸入される。そしてこの間に、ポンプ室１７内の流体は、吐出口２から吐出される。
【００３３】
円錐形コイルバネ１８は、ピストン１２がフランジベース部６２に衝突することを回避するための緩衝材として用いられる。円錐形コイルバネ１８は、非磁性材料からなり、圧縮状態で各コイルバネが重ならないように各コイルバネの巻径と線径とで渦巻状でかつ全体が円錐形に形成されている。円錐形コイルバネ１８の円錐底側の一端はフランジベース部６２に固着され、他端は解放される。円錐形コイルバネ１８は、ピストン１２の膨張行程の際に、フランジベース部６２とピストンシャフト１０との間に図２に示すように挟まれて圧縮される。これにより、ピストン１２とフランジベース部６２との衝突を回避する。
【００３４】
ピストン１２は、ケーシング３内に流体を吸入させ、ケーシング３外に流体を吐出させるため、ピストン１２のボトム側に所定のボトムスペースを有するピストンボトム部１２１と、流体が吸入室１３とポンプ室１７との間を流入出する貫通孔１２２と、ピストン１２のヘッド側に所定のスペースを有するピストンヘッド部１２３とからなる。なお、ピストン１２のボトム側は、ケーシング３の軸方向に吸入室１３側であり、ヘッド側はポンプ室１７側である。
【００３５】
図３はピストン１２の横断面を示す図であり、特に、図３（Ａ）は図１に示す破線部Ｐ−Ｐ’の横断面、図３（Ｂ）は同様に破線部Ｑ−Ｑ’の横断面、図３（Ｃ）は同様に破線部Ｒ−Ｒ’の横断面を示す図である。
【００３６】
図３（Ａ）に示すように、ピストンボトム部１２１がピストン１２の外径よりも小さい口径で中空壷状に形成され、そのピストンボトム部１２１内にピストンシャフト１０が固着される。ピストンシャフト１０は、ピストン１２と支軸９とを連結するための丸棒状の形状を有する部材である。ピストンシャフト１０の丸棒状が支軸９の一端を貫通し、ピストン１２のボトム方向を長手方向とするように当該支軸９の一端と略十字型を成して多少摺動可能に嵌合され、ピストンシャフト１０の丸棒状の両端がピストンボトム部１２１に固着される。
【００３７】
図３（Ｂ）に示すように、貫通孔１２２は、ピストンボトム部１２１とピストンヘッド部１２３の中空壷状の開口部とを貫通するように、ピストンボトム部１２１の開口部の内径およびピストンヘッド部１２３の開口部の内径よりもいずれも小さい口径の円筒状の貫通孔として形成される。貫通孔１２２を挟んで、ピストンボトム部１２１側の端部は平面であり、一方、ピストンヘッド部１２３側の端部は中空円筒形状の凸状に形成される。
【００３８】
ピストンヘッド部１２３は、ピストン１２のヘッド側（ポンプ室１７側）に中空壷状に形成される。図３（Ｃ）に示すように、ピストンヘッド部１２３は、中空壷状内に中空壷状内を塞ぐように抑板１６が固着される。
【００３９】
抑板１６は、同心円上の中央にピストン１２の貫通孔１２２の口径と同程度の口径の抑板孔１６２を有し、貫通孔１２２の端部と対面する側に複数の突起部１６１を有する円盤状の部材である。抑板１６は、ピストン１２のピストンヘッド部１２３にあるスペース内に配置され、ピストン１２に固着される。突起部１６１は、抑板１６の貫通孔１２２側の端面に丸みを帯びて形成された突起であり、吸入・排出弁１１の外径より小さい径の円周上に均等に配置される。前記複数の突起部１６１は、吸入・排出弁１１が図２に示すように抑板１６側に移動した際に、吸入・排出弁１１が抑板１６に密着しないようにするものである。
【００４０】
吸入・排出弁１１は、円盤状の部材であり、この円盤状の外径は貫通孔１２２の口径よりも大きいものとされる。吸入・排出弁１１は、貫通孔１２２の端部と抑板１６に設けられている突起部１６１との間を移動自在となるようにピストンヘッド部１２３内に収納される。
【００４１】
ポンプ室１７は、ケーシング３内の吐出口２側の端部とピストン１２のピストンヘッド部１２３との間に区画形成されるスペースである。ポンプ室１７と吐出口２とは、流体が流通可能に連結されている。即ち、ポンプ室１７に流入された流体は、ピストン１２が図２に示す位置から図１に示す位置に移動されることによって吐出口２から吐出される。そしてこの間に、流体は吸入口４から吸入室１３内に吸入される。
【００４２】
以下に、図１および図２に示す電磁式ピストンポンプ１のポンプ動作について説明する。図１が示す場合のピストン１２が吐出口２の軸方向に移動する圧縮行程では、励磁コイル５に所定周期の半サイクルの交番電流が通電されることにより、この交番電流による磁界の極性に応じてフランジ凸部６１がＳ極に磁化される。
【００４３】
即ち、図１に示す例のように、ボビン８の交番磁界によりフランジ凸部６１がＳ極に磁化された場合に、磁化されたフランジ凸部６１と永久磁石７との磁界により永久磁石７を図示右方向（図示Ｔ方向）に移動させる吸引力が発生する。図１に示すように、ピストン１２は、この吸引力により永久磁石７が固着される支軸９と連動してポンプ室１７を圧縮する軸方向（図示Ｔ方向）に移動する。なお、この方向の移動を復動とする。このピストン１２の復動により、永久磁石７とフランジ凸部６１との間の円錐形コイルバネ１５は圧縮される。
【００４４】
この圧縮行程の期間において、ピストン１２の移動（復動）と共に吸入室１３の容積が増加する。吸入口４は、圧縮行程の期間の初期において開口され、吸入・排出弁１１は貫通孔１２２の端部に密着する。ピストン１２の圧縮方向の初期移動により吸入口４が開口されると、吸入口４から吸入室１３に流体が吸入され、同時に貫通孔１２２の端部が吸入・排出弁１１により塞がれたままの状態でポンプ室１７の容積が減少するため、ポンプ室１７の容積減少分に応じて流体がポンプ室１７から吐出口２を介して吐出される。
【００４５】
次に、図２が示すようなピストン１２の膨張行程では、励磁コイル５に所定周期の上記圧縮行程と異なる半サイクルの交番電流が通電されることにより、この交番電流による磁界の極性に応じてフランジ凸部６１がＮ極に磁化される。
【００４６】
即ち、図２に示す例のように、ボビン８の交番磁界によりフランジ凸部６１がＮ極に磁化された場合に、磁化されたフランジ凸部６１と永久磁石７との磁界により反発力が発生する。ピストン１２は、この反発力により永久磁石７が固着される支軸９と連動してポンプ室１７を膨張する軸方向（図示Ｔ’方向）に移動する。なお、この方向の移動を往動とする。このピストン１２の往動により、永久磁石７とフランジ凸部６１との間の円錐形コイルバネ１５に蓄えられた反発力が急速に解放され、円錐形コイルバネ１５は急速に伸長される。この伸長により、永久磁石７が図示したＴ’方向に移動される速度を、より急速にする。
【００４７】
この膨張行程の期間において、ピストン１２の移動（往動）と共にポンプ室１７の容積が増加する。これにより、吸入・排出弁１１は抑板１６の突起部１６１に移動して接触する。この抑板１６の突起部１６１により、吸入・排出弁１１が抑板１６の突起部１６１側に移動した場合でも、抑板１６の突起部１６１と吸入・排出弁１１との間に間隙ができるため、圧縮行程の初期において、吸入・排出弁１１が非所望に抑板１６に密着されて図示Ｔ’方向への移動が遅れてしまうことがなくなる。
【００４８】
また、前述したように円錐形コイルバネ１５の働きにより、ポンプ室１７が膨張する膨張行程でのピストン１２の速度をより大きな速度とすることができるため、ピストン１２が吸入口４を急速に閉塞することができ、一旦吸入室１３に吸入された流体が吸入口４から流体供給源（図示せず）の側に逆流する時間を短くすることができる。これにより、流体が吸入口４から逆流されることを抑えることができる。
【００４９】
ピストン１２の膨張行程の終期において、ピストン１２に固着されたピストンシャフト１０の移動に応じて円錐形コイルバネ１８が、図２に示すように、所定の圧縮距離まで圧縮される。なお、永久磁石７がケーシング３内の端部に衝突しないように所定の圧縮距離を定め、この所定の圧縮距離に基づいた円錐形コイルバネ１８を用いる。この円錐形コイルバネ１８は、緩衝材としての機能とともに圧縮状態の初期において円錐形コイルバネ１８の復元力がピストン１２に強く作用するため、ピストン１２の圧縮行程の初期の動作をさらに急速に行わせる効果を有する。また、膨張行程の終期において、円錐形コイルバネ１５は、図２に示すように、フランジ凸部６１の端部と、最左端に移動した永久磁石７との間の拡大した距離の下で、実質上、非圧縮状態となって伸長している。
（全体の動作）
本願実施例に示す電磁式ピストンポンプ１は、上記構成により、ボビン８に交番電流を通電することにより、永久磁石７を往復動させ、ピストン１２を往復動させる。前述したようにピストン１２の膨張行程の初期において、円錐形コイルバネ１５の圧縮からの伸長による弾性力を利用する。
【００５０】
円錐形コイルバネ１５の場合には、円錐形コイルバネ１５の圧縮距離Ｌ（ｍ）とし、圧縮距離０（ｍ）での弾性力ｆ＝０（Ｎ）とした場合に、円錐形コイルバネ１５による圧縮時の弾性力ｆ＝ｆo（Ｎ）はほぼ圧縮距離Ｌの２乗に比例するものとなる。これにより、円錐形コイルバネ１５が最大限に圧縮されたピストン１２の膨張行程の初期では、フランジ凸部６１による磁界と永久磁石７の磁界との反発力と共に円錐形コイルバネ１５の弾性力ｆが働き、ピストン１２を図２図示の左方向（図示Ｔ’方向）に移動させる際の加速度がきわめて大きくなる。従って、次のポンプ室１７が膨張する膨張行程において、ピストン１２により大きな速度を与えることができ、ピストン１２が吸入口４を急速に閉塞することが可能となる。これにより、吸入室１３の体積が減少することにともなって流体はポンプ室１７側に移送され、吸入室１３に一旦吸入された流体が吸入口４から逆流することを急速に抑え、流体を効率よくポンプ室１７に送ることができる。また、円錐形コイルバネ１５を用いることによって、例えば弾性体として円筒形コイルバネ等を用いる場合に比べて必要なストロークを大にすることができる。即ち、必要なストロークを確保するためのケーシング３内の軸方向の長さをより小さくすることができる。これにより、電磁式ピストンポンプ１の小型化が可能となる。
【００５１】
以上のように、電磁式ピストンポンプ１において、ケーシング３内に吸入される冷媒等の流体は、ピストン１２の往復動によるポンプ作用により吸入口４からケーシング３内に流入し、吸入室１３、ピストンボトム部１２１、貫通孔１２２、ピストンヘッド部１２３、ポンプ室１７を経て、吐出口２から吐出される。
【００５２】
以上説明したように、本発明の一実施態様の電磁式ピストンポンプ１によれば、円錐形コイルバネ１５を用いることにより、円筒形コイルバネ等を用いる場合に比べて軸方向により小さい距離で必要なストロークを確保することができて、電磁式ピストンポンプ１を小型化することができる。また、本発明の場合には、円錐形コイルバネ１５の働きによって、膨張行程においてピストン１２が吸入口４を急速に閉塞することができることから、吸入口４から吸入室１３に吸入された流体を効率よく吐出口２に送り出すことが可能になる。また、抑板１６に突起部１６１が存在しているために、ピストン１２の膨張行程から圧縮行程に変化する場合に、吸入・排出弁１１が抑板１６の側に吸着されて離れ難くならず、直ちに貫通孔１２２の端部に押し流されて吸着される。これにより、吸入・排出弁１１は、圧縮行程の際に貫通孔１２２の端部を閉塞した状態で、ピストン１２の復動によりポンプ室１７の流体を吐出口２から吐出させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１      電磁式ピストンポンプ
２      吐出口
３      ケーシング
４      吸入口
５      励磁コイル
６      フランジ
７      永久磁石
８      ボビン
９      支軸
１０    ピストンシャフト
１１    吸入・排出弁
１２    ピストン
１３    吸入室
１４    ギャップ部
１５、１８  円錐形コイルバネ
１６    抑板
１７    ポンプ室
１９    蓋体
６１    フランジ凸部
６２    フランジベース部
６３    支軸挿通孔
１２１  ピストンボトム部
１２２  貫通孔
１２３  ピストンヘッド部
１６１  突起部
１６２  抑板孔
【図１】
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【図２】
2011106324.tif 000004
【図３】
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【図４】
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