(57)【要約】【課題】従来よりも高いポンプ効率で動作し、安価に製造することができる構造の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプを提供する。【解決手段】コア２２を有する一対の電磁石２と、永久磁石３１を有し永久磁石３１が一対の電磁石２に対向するように配置される振動子３と、一対の電磁石２および振動子３が配置されるフレーム４と、振動子３の少なくとも一端に設けられたダイヤフラム５と、フレーム４の少なくとも一方の側に固定されるポンプケーシング６と、電磁石収容部７とを有し、振動子３が挿通される振動子通路８が、電磁石収容部７の電磁石収容空間７１との間を振動子通路８内の流体の漏洩を防ぐ隔壁９によって隔てて設けられ、隔壁９が振動子通路８側を向く稜線状の頂部１０を含み、コア２２の頂部１０に対向する部分がコア２２の両端部よりも振動子通路８側に延長して形成されている。【選択図】図１
2015169101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回されるコアを有し交流電力により励磁される一対の電磁石と、永久磁石を有し該永久磁石が前記一対の電磁石に対向するように該一対の電磁石の間に往復運動可能に配置される振動子と、前記一対の電磁石および前記振動子が内側に配置されるフレームと、前記振動子の少なくとも一端に設けられるダイヤフラムを介して前記フレームの少なくとも一方の側に固定され、前記振動子の往復運動により内部に流体が吸入され、該流体が該内部から吐出されるポンプケーシングを有する電磁振動型ダイヤフラムポンプであって、
前記フレームの内部にさらに、前記一対の電磁石を収容する電磁石収容空間を有する電磁石収容部が設けられ、
該電磁石収容部を貫通し、前記振動子が挿通される振動子通路が設けられており、
該振動子通路は前記ポンプケーシングから該振動子通路内に侵入する前記流体の漏洩を防ぐ隔壁によって前記電磁石収容空間との間を隔てて設けられ、
前記振動子が挿通されたときに前記永久磁石と対向する部分の前記隔壁が、前記振動子通路側を向く稜線状の頂部を含む形状に形成されており、
前記コアが、前記一対の電磁石が前記電磁石収容空間に収容されたときに前記頂部の該電磁石収容空間側と対向する部分を、前記振動子通路の貫通方向における該コアの両端部よりも前記振動子通路側に延長して形成されてなる流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項２】
前記隔壁の前記電磁石収容空間側が、前記隔壁の前記振動子通路側の形状に沿った形状に形成されてなる請求項１記載の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項３】
前記コアが、前記導線が巻回される中央磁極と該中央磁極の両側に設けられる２つの端部磁極とを含む平面形状がＥ型の形状に形成され、該Ｅ型の開口側の面を前記振動子通路側に向けて、かつ、前記中央磁極を前記頂部の前記電磁石収容空間側に対向させて該電磁石収容空間に収容されており、前記中央磁極が前記端部磁極よりも前記振動子通路側に延長して形成されてなる請求項１または２記載の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項４】
前記中央磁極の端面および前記２つの端部磁極それぞれの端面が、それぞれの磁極の延長線上の前記隔壁の前記振動子通路側の起伏に沿った形状に形成されてなる請求項３記載の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項５】
燃料電池システムの燃料の昇圧に用いられる請求項１〜４のいずれかに記載の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプに関する。さらに詳しくは、振動子が挿通される通路からの流体の漏洩を防止する隔壁の形状に応じて電磁石のコアの振動子側の端部を振動子に近づけることにより、ポンプ効率を高めることができる流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁振動型ダイヤフラムポンプとして、図８に示されるものが知られている。図８には、ダイヤフラムの軸方向と平行でダイヤフラムの中心軸を含む面の断面が概略的に示されており、図８に示される電磁振動型ダイヤフラムポンプ１０１は、一対の電磁石１０２が交流電力で励磁されることにより生じる磁界と一対の電磁石１０２の間に配置された振動子１０３の永久磁石１０４による磁界との相互作用により振動子１０３を往復運動させ、ダイヤフラム１０５を振動させることにより外部の流体を吸入口１０６からポンプケーシング１１３内の圧縮室１０９に吸入し、吸入された流体を圧縮し、および、圧縮された流体を吐出口１１０から外部へ吐出している。
【０００３】
また、図８に示される電磁振動型ダイヤフラムポンプ１０１では、ダイヤフラム１０５が劣化したり損傷したりして気密性が保てなくなったときに流体が振動子１０３側に侵入することに備えて、一対の電磁石１０２が収容される電磁石収容空間１１６を有する電磁石収容部１１５がフレーム１１４内に配置され、一対の電磁石１０２は振動子１０３が挿通される振動子通路１１８の一部を画定する２枚の隔壁１１９を介して対向するように配置され、振動子１０３は振動子通路１１８の中を往復運動するように構成されている。このような構造にすることにより、ガスなどの可燃性の気体や水などの液体が振動子通路１１８内に浸入した場合でも、侵入した流体が振動子通路１１８から漏洩して一対の電磁石１０２と接触することがないようにして、爆発や漏電が起こらないようにしている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１９７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電磁振動型ダイヤフラムポンプは、より高いポンプ効率で電磁振動型ダイヤフラムポンプを駆動できるように、すなわち、一対の電磁石１０２へ印加する電力が小さくても、一対の電磁石１０２と永久磁石１０４とによって大きな相互作用を発生させることができ、高い圧力で多量の流体を吐出できるように、振動子１０３に可能な限り近く、かつ、接触しない位置に一対の電磁石１０２のそれぞれの電磁石が配置される。
【０００６】
図８に示される流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ１０１の電磁石収容部１１５は、成型加工、切削加工、またはそれらを組み合わせた方法など、あらゆる方法で製造することが可能であるが、成型加工により製造することが、簡単に安く製造できる点で好ましい。この場合、振動子通路１１８を形成するために、図８にＤ１およびＤ２で示される方向に沿って組み合わされる一対のサイド型と、電磁石収容空間１１６を形成する上型とを組み合わせて成型加工することが一般的である。図９には、このように金型を組み合わせて電磁石収容部１１５が成形された状態における、図８の電磁石収容部１１５と同じ位置の断面が概略的に示されており、図９上、上下方向から組み合わされた２つのサイド型１２０と上型１２１との間に生じる空間に、振動子通路１１８（図８参照）と電磁石収容部１１５の電磁石収容空間１１６（図８参照）とを隔てる隔壁１１９が形成されている。
【０００７】
このように金型を組み合わせて成型加工を行うには、成形された電磁石収容部１１５からのスムーズな離型のために、図９に示されるように、サイド型１２０の挿抜方向に対するサイド型１２０の断面がサイド型１２０の先端部１２０ａ側から根元部１２０ｂ側になるに従って大きくなるような勾配Ｓ１をサイド型１２０の側面に持たせておく必要がある。このため、サイド型１２０の側面に接して形成される隔壁１１９の振動子通路１１８側の面も、中央部から両端部それぞれにかけて、勾配Ｓ１と略同じ勾配Ｓ２を持つように形成されることとなる。なお、図９に示される上型１２１は、隔壁１１９の厚さが均一になるように、振動子通路１１８側の面を対向するサイド型１２０の面に沿った形状に形成されている。なお、図９では、説明を解りやすくするために、一般的に設けられる勾配よりもＳ１およびＳ２が誇張して示されており、他の図においても同様に誇張して示されている。
【０００８】
図１０には、このような勾配Ｓ２を持つ隔壁１１９に対向して配置された一対の電磁石１０２の一方と振動子１０３との位置関係が、図８に示される断面と同じ位置の断面において概略的に示されている。図１０に示されるように、隔壁１１９の振動子通路１１８側の面が、図１０上、左右の端部それぞれから中央部にかけて勾配Ｓ２を持つことになるため、左右の勾配Ｓ２の頂部１１７が、振動子通路１１８に挿通される振動子１０３の往復運動中の横揺れなどを考慮しても振動子１０３に接触することのない位置Ｌ１に位置するように電磁石収容部１１５が形成されている。一方、隔壁１１９の、図１０上、左右の両端部分１１９ａが存在するため、電磁石１０２を、この両端部分１１９ａよりも振動子１０３側に位置させることはできない。このため、前述のように、一対の電磁石１０２を振動子１０３になるべく近い位置に配置するのが好ましいにも関わらず、図１０に示されるように、電磁石１０２は、図１０にＬ２で示される長さも含めて振動子１０３と間を空けて配置されることとなる。このため、一対の電磁石１０２と永久磁石１０４とによって生じる磁気的相互作用が、振動子通路１１８側の面が平坦な場合に比べて弱まることとなる。前述のように、電磁石収容部１１５は、成型加工と後加工との組み合わせによって製造することも可能であり、たとえば成型加工後に勾配Ｓ２を形成している部分を切削加工により除去することも可能であるが、成型加工だけで製造するよりもコストが上がるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、従来よりも高いポンプ効率で動作し、しかも安価に製造することができる流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラム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】
【００１０】
本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプは、導線が巻回されるコアを有し交流電力により励磁される一対の電磁石と、永久磁石を有し該永久磁石が前記一対の電磁石に対向するように該一対の電磁石の間に往復運動可能に配置される振動子と、前記一対の電磁石および前記振動子が内側に配置されるフレームと、前記振動子の少なくとも一端に設けられるダイヤフラムを介して前記フレームの少なくとも一方の側に固定され、前記振動子の往復運動により内部に流体が吸入され、該流体が該内部から吐出されるポンプケーシングを有する電磁振動型ダイヤフラムポンプであって、前記フレームの内部にさらに、前記一対の電磁石を収容する電磁石収容空間を有する電磁石収容部が設けられ、該電磁石収容部を貫通し、前記振動子が挿通される振動子通路が設けられており、該振動子通路は前記ポンプケーシングから該振動子通路内に侵入する前記流体の漏洩を防ぐ隔壁によって前記電磁石収容空間との間を隔てて設けられ、前記振動子が挿通されたときに前記永久磁石と対向する部分の前記隔壁が、前記振動子通路側を向く稜線状の頂部を含む形状に形成されており、前記コアが、前記一対の電磁石が前記電磁石収容空間に収容されたときに前記頂部の該電磁石収容空間側と対向する部分を、前記振動子通路の貫通方向における該コアの両端部よりも前記振動子通路側に延長して形成されている。
【００１１】
前記隔壁の前記電磁石収容空間側が、前記隔壁の前記振動子通路側の形状に沿った形状に形成されていてもよい。
【００１２】
前記コアが、前記導線が巻回される中央磁極と該中央磁極の両側に設けられる２つの端部磁極とを含む平面形状がＥ型の形状に形成され、該Ｅ型の開口側の面を前記振動子通路側に向けて、かつ、前記中央磁極を前記頂部の前記電磁石収容空間側に対向させて該電磁石収容空間に収容されており、前記中央磁極が前記端部磁極よりも前記振動子通路側に延長して形成されていてもよい。
【００１３】
前記中央磁極の端面および前記２つの端部磁極それぞれの端面が、それぞれの磁極の延長線上の前記隔壁の前記振動子通路側の起伏に沿った形状に形成されることが、ポンプ効率をより高めることができるため好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振動子通路と電磁石収容空間とを隔てる隔壁の頂部に対向する位置にある電磁石のコアの一部分が、振動子通路側に延長して形成されているので、振動子の永久磁石と電磁石との相互作用を高めることができる。このため、同じ供給電力のもとで従来よりも多い流量および／または高い圧力の流体を吐出する、すなわち、従来よりも高いポンプ効率で動作し、かつ、振動子通路からの流体の漏えいを防止でき、しかも安価で製造することができる流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプの一実施形態を概略的に示す断面説明図である。
【図２】図１のダイヤフラムポンプの電磁石収容部の分解斜視説明図である。
【図３】図１のダイヤフラムポンプの電磁石のコアの形状の他の例を概略的に示す説明図である。
【図４】本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプの特性を測定する装置の概略を示すブロック図である。
【図５】本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプの一実施形態における、二次圧に対する流量および消費電力の測定結果を示す図である。
【図６】本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプの一実施形態における、供給電力の周波数に対するポンプの消費電力の測定結果を示す図である。
【図７】本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプの他の実施形態を概略的に示す断面説明図である。
【図８】従来の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプを概略的に示す断面説明図である。
【図９】図８のダイヤフラムポンプの電磁石収容部を成型加工で製造する場合の成形時の状態を示す断面説明図である。
【図１０】図９の成型加工で成形された電磁石収容部および電磁石と振動子との位置関係を説明する断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、本発明の電磁振動型流体ポンプの一実施形態について、図１〜６を参照しながら説明する。
【００１７】
図１および図２に示されるように、本発明の一実施形態の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ（以下、単にポンプという）１は、導線２１が巻回されるコア２２を有し、交流電力により励磁される一対の電磁石２と、永久磁石３１を有し、永久磁石３１が一対の電磁石２に対向するように一対の電磁石２の間に往復運動可能に配置される振動子３と、一対の電磁石２および振動子３が内側に配置されるフレーム４と、本実施形態では振動子３の両端に設けられたダイヤフラム５を介して、本実施形態ではフレーム４の両側に固定されるポンプケーシング６とを有している。また、ポンプ１には、フレーム４の内部にさらに、一対の電磁石２を収容する電磁石収容空間７１を有する電磁石収容部７が設けられ、電磁石収容部７を貫通し、振動子３が挿通される振動子通路８が、ポンプケーシング６から振動子通路８内に侵入する流体の漏洩を防ぐ隔壁９によって電磁石収容空間７１との間を隔てて設けられている。そして、永久磁石３１と対向する部分の隔壁９が、振動子通路８側を向く稜線状の頂部１０を含む形状に形成されており、本発明では、コア２２が、隔壁９の頂部１０の電磁石収容空間７１側と対向する部分（本実施形態では中央磁極２２ａ）を、振動子通路８の貫通方向におけるコア２２の両端部（本実施形態では端部磁極２２ｂ）よりも振動子通路８側に延長して形成されることに特徴がある。ここに、「稜線状の頂部」とは、傾斜角度の異なる２つの面が直接接している部分だけではなく、アール面、または、この２つの面と傾斜角の異なる中継面を間に介して接している部分も含む意味である。
【００１８】
すなわち、図１に示される実施形態では、振動子通路８と電磁石収容空間７１とを隔てる隔壁９が、たとえば成形加工で電磁石収容部７が製造されることにより、振動子通路８側に向かう稜線状の頂部１０を有する形状に形成されていても、コア２２の、頂部１０に対向する中央磁極２２ａが、端部磁極２２ｂよりも振動子３側に延長して形成されているので、一対の電磁石２と振動子３の永久磁石３１との間で、従来に比べて大きな磁気的相互作用を生じさせることができ、同じ供給電力のもとで、より高圧で多量の流体をポンプから出力させることができる。なお、図１に示される実施形態では、フレーム４の内側に一対の電磁石２および振動子３が配置され、振動子３の両端にダイヤフラム５が設けられ、振動子３の両側にポンプケーシング６を有する構成になっているが、電磁石２が１つだけ配置されていてもよく、また、振動子３のいずれか一方だけにダイヤフラム５およびポンプケーシング６を有する構成であってもよい。
【００１９】
電磁石収容部７は、図１および図２に示されるように、一対の電磁石２を収容する電磁石収容空間７１を有しており、電磁石収容部７には、振動子３の往復運動の方向に電磁石収容空間７１を貫通するように、かつ、電磁石収容空間７１との間を隔壁９で隔てるように振動子通路８が形成されている。隔壁９によって、たとえばダイヤフラム５の損傷などにより振動子通路８内に侵入した流体の振動子通路８からの漏洩が防止される。電磁石収容部７は、成型加工、切削加工、またはそれらを組み合わせた方法など、あらゆる方法で製造することが可能であるが、成型加工により製造することが、簡単に安く製造できる点で好ましい。そして本発明では、電磁石収容部７が成型加工により製造され、隔壁９が頂部１０を有する形状に形成されていても、前述のように、一対の電磁石２と振動子３の永久磁石３１との間で、従来に比べて大きな磁気的相互作用を生じさせることができる。
【００２０】
電磁石収容部７は、本実施形態では、全体形状が、略直方体の形状に形成されているが、内部に一対の電磁石２を収容することができ、振動子通路８を形成することができ、かつ、フレーム４内に設け得るものであれば、立方体であっても、一部の壁面が曲面や凹凸を有する形状に形成されたものであっても構わない。また、電磁石収容部７および隔壁９の材質は、特に限定されることはないが、磁気透過性のある非磁性材料が好ましく、アルミニウム、銅、非磁性ステンレスなどの金属材料を用いることができ、また、一対の電磁石２と永久磁石３１との磁気的相互作用に影響を与えるような電磁誘導効果を生じることのないプラスチックなどの合成樹脂材料が、より好ましい。
【００２１】
図１に示される実施形態では、隔壁９は、図１上、上下方向の中央に振動子通路８側に向かう稜線状の頂部１０を含み、頂部１０から、図１上、上下方向の両端部に向かってそれぞれ勾配Ｓ２で傾斜する形状に形成されている。勾配Ｓ２は、これに限定されるものではないが、振動子３の往復運動の方向に対して、０．５°〜２°の傾きとなっている（前述のように、図１においては誇張して示されている）。本実施形態では、隔壁９の電磁石収容空間７１側が、振動子通路８側の形状に沿った形状に形成されている。このため、隔壁９は厚さが略均一になるように形成されており、磁気透過性の面から、１〜２ｍｍの厚みに形成されるのが好ましい。しかしながら、隔壁９の厚さはこれに限定されず、また、厚さが均一でなくても良い。たとえば、磁気透過性への影響や、電磁石収容部７の成型加工時のヒケなどの問題が生じないのであれば、隔壁９の電磁石収容空間７１側を振動子通路８側の勾配Ｓ２に沿わせずに全体的に平坦な面に形成し、これにより肉厚に形成されることになる頂部１０付近において、コア２２の中央磁極２２ａと対向する電磁石収容空間７１側の部分だけを、中央磁極２２ａが振動子通路８側に延長して形成されても衝突しないように、振動子３側に凹ませて形成してもよい。また、同様に隔壁９の電磁石収容空間７１側を全体的に平坦な面に形成し、隔壁９の頂部１０の厚さに対して、たとえば１／２や２／３など所定の比率の厚さ以上に厚い部分だけを振動子３側に凹ませて形成してもよい。
【００２２】
電磁石収容部７は、図２に示されるように、電磁石収容空間７１に一対の電磁石２が収容された後、本実施形態では、開口した上部に蓋７２をネジなどの固定手段７３を用いて固定することにより密封されている。電磁石収容部７は、固定手段７３を用いた密封構造の他、溶接法などによって密封されてもよい。また、固定手段７３はネジなどに限定されず、接着剤などが単独で、または併せて用いられてもよく、パッキンなどのシール部材が併用されてもよい。このように電磁石収容部７が密封されると、振動子通路８内に侵入した流体と一対の電磁石２との接触が確実に防止される点で好ましい。しかしながら、これに限定されず、電磁石収容部７が密封されなくてもよく、蓋７２が用いられなくても良い。また、図２に示されるように、本実施形態では、蓋７２が電磁石収容部７の上面の開口に固定されているが、これに限定されず、開口は下面や側面であってもよい。なお、電磁石収容部７や蓋７２にブッシング（図示せず）を設け、このブッシングに一対の電磁石２の導線２１の端部を電磁石収容空間７１側から接続しておくことにより、たとえば、電磁石収容部７内部を密封した状態においても、ブッシングを介して一対の電磁石２と電磁石収容部７の外部とを電気的に接続することができるが、電磁石２と電磁石収容部７の外部との電気的な接続構造は、このような構造に限定される訳ではない。
【００２３】
振動子通路８には、図１および図２に示されるように、振動子３が挿通され、振動子３は、一対の電磁石２と永久磁石３１との相互作用により、振動子通路８内で往復運動するように構成されている。振動子通路８は、本実施形態では、矩形の断面形状に形成されているが、振動子３の形状に応じて、断面形状を円形、楕円形または多角形の形状に形成されてもよい。
【００２４】
電磁石２のコア２２は、図１に示されるように本実施形態では、基部２２ｃと、基部２２ｃに対して略垂直に延び、導線２１が巻回される中央磁極２２ａと、中央磁極２２ａの両側に設けられる２つの端部磁極２２ｂとを含む、図１上、上方からの平面形状がＥ型の形状に形成されている。そして、Ｅ型の開口側の面を振動子通路８側に向けて、かつ、中央磁極２２ａを頂部１０の電磁石収容空間７１側に対向させて電磁石収容空間７１に収容されている。
【００２５】
また、図１に示される実施形態では、中央磁極２２ａが、端部磁極２２ｂよりも、電磁石２が電磁石収容空間８に配置されたときに振動子通路側となる方向に延長して形成されている。このため、中央磁極２２ａの端部と振動子３とを近づけることができ、従来技術のように、中央磁極２２ａが各端部磁極２２ｂと同じ長さに形成されたものよりも、電磁石２と振動子３の永久磁石３１との磁気的相互作用を大きくすることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、中央磁極２２ａの端面および２つの端部磁極２２ｂそれぞれの端面が、それぞれの延長線上の隔壁９の振動子通路８側の起伏に沿った形状、すなわち、隔壁９の頂部１０に対応する位置にある中央磁極２２ａの端面は頂部１０の形状に、隔壁９の勾配Ｓ２を持つ傾斜部分に対応する位置にある各端部電極２２ｂの端面はＳ２と略同程度の勾配をもつ傾斜面に形成されている。このような形状に形成されることが、中央磁極２２ａおよび各端部磁極２２ｂの端面が平坦面に形成されているよりも、電磁石２と振動子３の永久磁石３１との磁気的相互作用を大きくすることができる点で好ましい。しかしながら、図３（ａ）に示されるように、中央磁極２２ａの端面および各端部磁極２２ｂの端面の両方が共に平坦であっても、また、図３（ｂ）に示されるように、中央磁極２２ａの端面だけが、中央磁極２２ａの延長上の隔壁９の振動子通路８側の起伏に沿った形状に形成されていてもよい。また、コア２２の形状も、Ｅ型の平面形状に限定されるものではなく、中央部と両端部に相反する磁極が表れる形状であればよい。
【００２７】
コア２２の中央磁極２２ａが各端部磁極２２ｂよりも延長される長さは、隔壁９の勾配Ｓ２の大きさおよびコア２２の大きさなどにより適宜設定することができるが、たとえば、０．１７〜０．７０ｍｍの範囲から選択することができる。
【００２８】
コア２２の製法は、特に限定されないが、たとえば、コア２２の平面形状の形状に形成した厚さ０．５ｍｍ程度の板状材を、コア２２の所定の厚さになるまで積層して形成してもよい。また、コア２２の材料は、電磁石２に交流電力が印加されることにより所定の磁界を形成できるものであれば特に限定されないが、鉄、ケイ素鋼などの軟磁性材料が好ましい。
【００２９】
本実施形態のポンプ１のその他の構造は、従来の電磁振動型ダイヤフラムポンプと同じであるが、簡単に説明する。図１に示されるように、フレーム４の振動子３の往復運動の方向の両側には振動子３の両端に設けられたダイヤフラム５を介してポンプケーシング６がそれぞれ固定されている。各ポンプケーシング６の内部には、ダイヤフラム５によってフレーム４の内部と連通する開口部を密封された圧縮室１１と、圧縮室１１と吸入弁１２を介して接続される吸入室１３と、吸入室１３と連通し、ポンプケーシング６の外部に対して開口する吸入口１４と、圧縮室１１と吐出弁１５を介して接続される吐出室１６と、吐出室１６と連通し、ポンプケーシング６の外部に対して開口する吐出口１７とが設けられている。
【００３０】
振動子３の永久磁石３１は、フェライト磁石または稀土類磁石などを用いて平板状の形状に形成されており、２つの永久磁石３１が、互いに異なる極性に着磁された一方の面を一対の電磁石２の一方に対向させて、その裏側の他方の面を一対の電磁石２の他方に対向させて、振動子３を往復運動させる方向に並べて配置されている。一対の電磁石２に交流電力が印加されると、たとえば一方の電磁石は、中央磁極２２ａがＮ極、各端部磁極２２ｂがＳ極となり、他方の電磁石は、中央磁極２２ａがＳ極、各端部電極２２ｂがＮ極となり、これらＮ極およびＳ極の変換が繰り返し行なわれる。これにより振動子３の永久磁石３１との間で、磁気的相互作用による吸引、反発力が反復して生じ、振動子３を２つの永久磁石３１の配列方向に往復運動させ、これによりダイヤフラム５を振動させる。
【００３１】
このようにダイヤフラム５が振動することにより圧縮室１１の容積が大きくなって圧力が下がると、吸入弁１２が開いて、ポンプケーシング６の外部の流体が吸入口１４および吸入室１３を経由して圧縮室１１に流れ込む。そして、ダイヤフラム５の振動により圧縮室１１の容積が小さくなって圧力が上がると、吸入弁１２が閉になる一方で、吐出弁１５が開になり、圧縮室１１の流体が、吐出室１６および吐出口１７を経由してポンプケーシング６の外部に吐出されるようになっている。
【００３２】
つぎに、図１に示される本発明の一実施形態のポンプのポンプ性能を測定した結果について説明する。測定は、図４に概略的にブロック図で示される測定装置を用いて実施した。図４（ａ）には、ポンプ１の吐出口側の圧力である二次圧に対する吐出流体の流量の測定、および、二次圧に対するポンプ１の消費電力の測定に用いた装置が示されており、図４（ｂ）には、ポンプ１に供給する交流電力の周波数に対するポンプ１の消費電力の測定に用いた装置が示されている。図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるいずれの装置においても、ポンプ１の吐出口にバッファタンク４１が接続され、バッファタンク４１にはバルブ４２を介して、吐出される流体の流量を測定するマスフローメータ４３が接続されており、さらにバッファタンク４１には、二次圧を測定する圧力計４４が接続されている。また、図４（ａ）に示される装置では、電源４５および制御電圧源４６が接続されたドライバ（テクノ高槻製ＦＣ−ＤＲ−０１−０１）４７が、電力計４８を介してポンプ１に接続されている。ドライバ４７は、制御電圧源４６から供給される制御電圧に応じた電圧で、矩形波の交流をポンプ１に供給する。また図４（ｂ）に示される装置では、ドライバ４７に代えて、正弦波の交流電力を供給する安定化電源４９がポンプ１に接続されている。
【００３３】
測定に用いたポンプ１の電磁石２は、直径０．５０ｍｍの導線２１が中央磁極２２ａに３７０回巻回されていた。また、ポンプ１の隔壁９は樹脂製で、一番薄い部分が１．３ｍｍで両端のダイヤフラム側に向かうほど厚くなるように形成されていた。また、振動子３の永久磁石３１から中央磁極２２ａの端面までの距離および端部磁極２２ｂの端面までの距離が、それぞれ３．５ｍｍおよび４．０ｍｍに設定されていた。また、比較のために、永久磁石３１から中央部磁極２２ａの端面および端部磁極２２ｂの端面までの距離が、いずれも４．０ｍｍであることを除いて本発明のポンプ１と全く同じように形成された従来技術によるポンプについても測定を行った。
【００３４】
図５（ａ）には、ポンプ１の吐出口側の圧力である二次圧に対する吐出流体の流量の測定結果が示されており、図５（ｂ）には、二次圧に対するポンプ１の消費電力が示されている。図５（ａ）において、符号５１ａ〜５１ｄで示される折れ線は、順に、制御電圧２Ｖ、３Ｖ、４Ｖおよび５Ｖのときの本発明のポンプ１の流量の測定値を示しており、符号５２ａ〜５２ｄで示される折れ線は、順に制御電圧２Ｖ、３Ｖ、４Ｖおよび５Ｖのときの従来技術によるポンプの流量の測定値を示している。なお、本発明のポンプ１の流量の測定値と従来技術によるポンプの流量の測定値とがほぼ同じ値のため、符号５１ａ〜５１ｄで示される折れ線と符号５２ａ〜５２ｄで示される折れ線とが、大半の部分で互いに重なって示されている。また、図５（ｂ）において、符号５３ａ〜５３ｄで示される折れ線は、順に、制御電圧２Ｖ、３Ｖ、４Ｖおよび５Ｖのときの本発明のポンプ１の消費電力の測定値を示しており、符号５４ａ〜５４ｄで示される折れ線は、順に制御電圧２Ｖ、３Ｖ、４Ｖおよび５Ｖのときの従来技術によるポンプの消費電力の測定値を示している。また、図６において、符号５５で示される折れ線は本発明のポンプ１の消費電力を、符号５６で示される折れ線は従来技術によるポンプの消費電力をそれぞれ示している。なお、図６に測定結果が示される測定では、安定化電源４９により周波数を変化させて電圧を印加し、各周波数において、電圧を、１５ｋＰａの二次圧で４ＮＬ／ｍｉｎの流量が得られるように調整し、そのときの消費電力を測定した。
【００３５】
図５（ａ）および図５（ｂ）から明らかなように、本発明のポンプ１は、各二次圧および各制御電圧においていずれも、従来技術によるポンプと同じ吐出流量が、従来技術によるポンプよりも少ない消費電力で得られている。また、図６から明らかなように、いずれの周波数においても、本発明のポンプ１は従来技術によるポンプよりも電力消費が少なく、本発明のポンプ１は、印加される交流電力の周波数によらず、低消費電力性能を発揮し得ることがわかる。
【００３６】
なお、図１および図２に示される実施形態では、電磁石収容部７が、フレーム４と別体に形成されているが、図７に示される本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ１の他の実施形態のように、電磁石収容部７がフレーム４と一体に形成されてもよい。図７に示される実施形態では、フレーム４と電磁石収容部７とが一体に形成されるので、ポンプ１の部品点数を減らすことができ、また、電磁石収容部７をフレーム４に取り付けるための固定手段なども不要となる。
【００３７】
以上、説明したように、本発明によれば、電磁石のコアの、隔壁の頂部に対応する部分がコアの両端部よりも振動子側に延長して形成されているため、従来よりも大きな、振動子の永久磁石と電磁石との磁気的相互作用を生じさせることができ、その結果、従来よりも高いポンプ効率で動作する流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプを、コストを上昇させることなく製造することができる。本発明の流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプは、可燃性のガスや水などの液体の他、あらゆる流体を吐出するポンプに用いることができ、高いポンプ効率が求められ、燃焼性や爆発の危険性の高いガスを扱う燃料電池システムなどに用いることもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１    流体漏洩防止機能付き電磁振動型ダイヤフラムポンプ
２    電磁石
２１  導線
２２  コア
２２ａ  コアの中央磁極
２２ｂ  コアの端部磁極
３    振動子
３１  永久磁石
４    フレーム
５    ダイヤフラム
６    ポンプケーシング
７    電磁石収容部
７１  電磁石収容空間
８    振動子通路
９    隔壁
１０  頂部
１１  圧縮室
１２  吸入弁
１３  吸入室
１４  吸入口
１５  吐出弁
１６  吐出室
１７  吐出口
５１ａ〜５１ｄ  本発明のポンプ１の流量
５２ａ〜５２ｄ  従来技術ポンプの流量
５３ａ〜５３ｄ  本発明のポンプ１の消費電力
５４ａ〜５４ｄ  従来技術のポンプの消費電力
５５  本発明のポンプ１の効率
５６  従来技術のポンプの効率
Ｓ２  隔壁９の勾配
Ｌ１  振動子３と接触しない位置
【図１】
2015169101.tif 000003
【図２】
2015169101.tif 000004
【図３】
2015169101.tif 000005
【図４】
2015169101.tif 000006
【図５】
2015169101.tif 000007
【図６】
2015169101.tif 000008
【図７】
2015169101.tif 000009
【図８】
2015169101.tif 000010
【図９】
2015169101.tif 000011
【図１０】
2015169101.tif 000012