JP6421098B2 - 電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば暖房、給湯、調理などに用いられる燃焼装置への燃料供給、洗浄装置への洗浄液供給など、多様な液体供給に用いられる電磁ポンプに関する。

従来、この種の電磁ポンプは、シリンダ内にフリーピストン状のプランジャを電磁力で往動させ、かつこれをばね圧で復動させており、このプランジャの往動時に、プランジャで加圧された流体燃料の圧力で吐出用逆止弁を押し開かせながら流体燃料を吐出口より吐出させている。このような電磁ポンプについて図面を参照して説明する。

図６は従来の電磁ポンプを示す。この電磁ポンプは、例えば流体燃料を燃焼装置に供給するためのものである。図６において、電磁ポンプ１０１は、シリンダ１０２内にフリーピストン状のプランジャ１０３がばね１０４で所定位置に配設されている。プランジャ１０３内には球状の逆止弁１０６がばね１０７で軽く付勢された状態で弁座部１０８を開閉自在に配設されている。図示の下方が吸入口であり、上方の吐出継ぎ手１０９側にも、逆止弁１１０がばね１１１で軽く付勢された状態でその弁座部１１２を開閉自在に配設されている。電磁ポンプ１０１のシリンダ１０２の外周部にはコイルボビン１１３が配設されており、コイルボビン１１３に巻回されて電磁コイル１１４が配設されている。コイルボビン１１３の内側には磁極部材１１５、１１６が配設され、コイルボビン１１３及び電磁コイル１１４の外側には、磁極部材１１５、１１６と磁路を形成する磁路部材としての磁気金具１１７が配設されている。

上記構成において、電磁ポンプ１０１の電磁コイル１１４に通電すると、電磁コイル１１４で発生する電磁力による磁気回路を磁極部材１１５、１１６と磁気金具１１７で形成し、プランジャ１０３に電磁力を強力に作用させ、プランジャ１０３をばね１０４の付勢力に抗して吐出継ぎ手１０９側に移動させる。この往動時に、プランジャ１０３内の逆止弁１０６は加圧された流体燃料の圧力で閉じたままであるが、吐出継ぎ手１０９側の逆止弁１１０を流体燃料の圧力で押し開かせながら流体燃料を吐出継ぎ手１０９より吐出させる。

次に、電磁コイル１１４に駆動パルスが通電されていない状態となり、このときは電磁力が働かないので、プランジャ１０３はばね１０４の付勢力で復動して吐出継ぎ手１０９側とは反対側に移動する。この復動時に、プランジャ１０３内の逆止弁１０６はその内部の流体燃料が減圧することで開いて、その弁座部１０８を介して液体燃料が内部に流入すると共に、吐出継ぎ手１０９側の逆止弁１１０は閉じられる。以上の動作を繰り返すことによって液体燃料の吐出制御が成される（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来の、アキュムレータ付き電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置を示す。脈動水吐出装置は、例えば洗浄装置の洗浄液供給に使用される。図７において、脈動水吐出装置１２１は、内装の電磁ポンプと一体的に形成されたアキュムレータ１２２を備え、流量調整手段（図示せず）から供給される水が流入する入水口１２４と、脈動水が吐出する出水口１２５とを備える。

脈動水吐出装置１２１は、電磁コイルへの通電制御により電磁ポンプのシリンダ内で往復動するプランジャである可動部１２６を備える。可動部１２６は、図示の軸１２８と平行方向、すなわち水の流れと平行方向に脈動する。これにより、脈動水吐出装置１２１は、内部を流れる水に脈動を与えることができ、出水口１２５から吐水される水に脈動を与えることができる（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−０３７８５４号公報 特開２０１１−５８２０６号公報

しかしながら、前者の従来の電磁ポンプ１０１は、電磁コイル１１４を配設したコイルボビン１１３の外側に磁路部材としての磁気金具１１７を設け、磁気金具１１７は、コイルボビン１１３を軸心方向から挟み込むように構成されている。磁気金具１１７は、磁極部材１１５、１１６とでもって、電磁コイル１１４で発生する電磁力による磁気回路を形成している。磁気金具１１７は、吸入継ぎ手又は吐出継ぎ手の外径形状に比べ、大きく構成されている。

しかも、磁気金具１１７は、コイルボビン１１３を挟み込むように矩形板状部材をＵ字形状に折り曲げ形成されるため、コイルボビン１１３に巻回される円筒状の電磁コイル１１４に対して余分に大きく構成されており、その結果、吸入継ぎ手又は吐出継ぎ手の外径より大幅に大きくなってしまい、電磁ポンプ１０１を装置に取り付けるために大きなスペースを必要とする問題があった。また、電磁ポンプ１０１を小径化すると、電磁コイルの能力が低下する。

また、後者の脈動水吐出装置１２１においては、電磁コイルが大きいだけでなく、該吐出装置に一体的に形成されたアキュムレータ１２２は、入水口１２４に対し形状が大きく形成されており、電磁コイル及びアキュムレータ１２２の形状によって該吐出装置が大幅に大きくなってしまい、該吐出装置を洗浄装置に取り付けるために大きなスペースを必要とする問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、電磁ポンプの外径が吸入継ぎ手や吐出継ぎ手の外径より大幅に大きくなることがなく、しかも電磁コイルの能力を高めた、円筒状でコンパクトな電磁ポンプ及びそれを用いた脈動水吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の電磁ポンプは、液体の吸入流路を形成する吸入継ぎ手と、液体の吐出流路を形成する筒状の吐出継ぎ手と、これら吸入継ぎ手と吐出継ぎ手との間にあって液体流路を形成する筒状のシリンダと、前記シリンダ内にあって軸心方向に往復動するプランジャと、前記シリンダの外周にあって通電による磁力で前記プランジャを往復動させる電磁コイルと、前記電磁コイルの外周にあって前記電磁コイルに通電したときの磁力による磁気回路を形成する磁気金具とを備え、前記磁気金具は、前記電磁コイルの外周に沿って形成され、前記吸入継ぎ手及び前記吐出継ぎ手の外周と外接する略半円筒形状の側壁と、前記吸入継ぎ手及び前記吐出継ぎ手を前記電磁コイルとともに軸心方向両側から挟み込むように前記側壁の軸心方向端部を折り曲げて形成した押さえ壁とを備え、前記側壁と前記押さえ壁との当接部は、前記側壁の軸心方向端部形状に沿う略半円弧形状である。

前記電磁コイルの外径が、吸入継ぎ手又は吐出継ぎ手の外周と外接する大きさの円形状であり、かつ電磁コイルの軸心方向の長さが、前記外径の略１．５倍以上であることが望ましい。

前記吸入継ぎ手に、所定長の弾性体チューブで形成されたアキュムレータを連結することが望ましい。
また、本発明は、前記電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置である。

本発明の電磁ポンプによれば、磁気金具は、電磁コイルの外周に沿い、かつ吸入継ぎ手及び吐出継ぎ手の外周と外接する略半円筒形状の側壁と、吸入継ぎ手及び吐出継ぎ手を電磁コイルとともに軸方向両側から挟み込む押さえ壁とを備えているので、電磁ポンプ外径を吸入継ぎ手及び吐出継ぎ手から大幅に大きくすることのないコンパクトな構成とすることができ、簡単に組み立てることができる。しかも、電磁コイルの外径を小さくして同じ電磁力を得るため電磁コイルの軸心方向の長さを外径に対して長くすることが容易に可能となり、これにより、電磁コイルの巻き線径を小さくして巻き線長さが短くなることで、巻き線の抵抗値が下がるとともに巻き線の露出表面積の体積比が大きくなって電磁コイルの通電時の温度上昇を低減でき、電磁コイルの能力を高めることができる。
また、本発明の脈動水吐出装置によれば、電磁ポンプがコンパクトな略円筒形状となるので、電磁ポンプが装着される機器の吐出部構成部品に該ポンプを一体化することが容易となり、従って、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクト化することが容易となる。

本発明の実施の形態１における電磁ポンプの要部断面図。 同電磁ポンプの部品斜視図。 本発明の実施の形態２における電磁ポンプの要部断面図。 本発明の実施の形態３における脈動水吐出装置の要部断面図。 同脈動水吐出装置の部品斜視図。 従来の電磁ポンプの断面図。 従来の、アキュムレータ付き電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置の断面図。

本発明による電磁ポンプは、液体の吸入流路を形成する筒状の吸入継ぎ手と、液体の吐出流路を形成する筒状の吐出継ぎ手と、これら吸入継ぎ手と吐出継ぎ手との間にあって液体流路を形成する筒状のシリンダと、シリンダ内にあって軸心方向に往復動するプランジャと、シリンダの外周にあって通電による磁力でプランジャを往復動させる電磁コイルと、電磁コイルの外周にあって電磁コイルに通電したときの磁力による磁気回路を形成する磁気金具とを備え、磁気金具は、電磁コイルの外周を覆い、かつ吸入継ぎ手及び吐出継ぎ手の外周と外接する略円筒形状のパイプで構成されている。

（コンパクト性）上記構成においては、磁気金具に電磁コイルで発生する電磁力による強力な磁気回路を形成し、電磁コイルで発生する電磁力によってプランジャを十分なストロークを確保して往復動をさせることができ、しかも電磁ポンプを吸入継ぎ手と吐出継ぎ手の外径から大幅に大きくなることのない略円筒状でコンパクトな形状とすることができる。このため、例えば、電磁ポンプを装着した機器の吐出部構成部品に電磁ポンプを一体化することが容易となり、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクト化できる。

（磁力ＵＰ）また、電磁コイルの外径を小さくして同じ電磁力を得るため電磁コイルの軸心方向の長さを外径に対して長くすることになるため、電磁コイルの巻き線径が小さくなって巻き線長さが短くなることで巻き線の抵抗値が下がるとともに巻き線の露出表面積の体積比が大きくなって、電磁コイルの通電時の温度上昇を低減でき、電磁コイルの能力を高めることができる。

このため、電磁コイルの巻き数を少なくすることができ、相乗的に電磁コイルの外径をより小さくすることができるので、よりコンパクトに構成できる。

（傷付き防止）さらに、磁気金具により電磁コイルが保護され傷付き防止ができ、電磁コイルの周囲に保護テープなどの保護部材が不要となり、安全かつ安価に構成できる。

前記磁気金具と吸入継ぎ手の間、及び磁気金具と吐出継ぎ手の間に、Ｏリング等の密封手段を配設してもよい。

（密封構造、安全性向上）この構成によれば、電磁コイルが磁気金具によって覆われ、密封手段によって外気と遮断されるため、電磁コイルが外気の水分などに接する虞が少なくなり、電磁コイルの漏電やショートの心配がなくなり、安全性が大幅に向上する。

本発明による電磁ポンプは、液体の吸入流路を形成する筒状の吸入継ぎ手と、液体の吐出流路を形成する筒状の吐出継ぎ手と、これら吸入継ぎ手と吐出継ぎ手との間にあって液体流路を形成する筒状のシリンダと、シリンダ内にあって軸心方向に往復動するプランジャと、シリンダの外周にあって通電による磁力でプランジャを往復動させる電磁コイルと、電磁コイルの外周にあって電磁コイルに通電したときの磁力による磁気回路を形成する磁気金具とを備え、磁気金具は、電磁コイルの外周に沿って形成され、吸入継ぎ手及び吐出継ぎ手の外周と外接する略半円筒形状の側壁と、電磁コイルを軸心方向両側から挟み込むように側壁の軸心方向端部を折り曲げて形成した押さえ壁と、を備え、側壁と押さえ壁との当接部は、側壁の軸心方向端部形状に沿う略半円弧形状としてある。

上記構成においては、磁気金具に電磁コイルで発生する電磁力による強力な磁気回路を形成することができ、これによって、電磁コイルで発生する電磁力によってプランジャを十分なストロークを確保して往復動をさせることができる。しかも、電磁ポンプを吸入継ぎ手と吐出継ぎ手の外径から大幅に大きくなることのない略円筒状でコンパクトな形状とすることができ、例えば、電磁ポンプを装着した機器の吐出部構成部品に電磁ポンプを一体化することが容易となり、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクト化できる。

また、電磁コイルの外径を小さくして同じ電磁力を得るため電磁コイルの軸心方向の長さを外径に対して長く構成することになるため、電磁コイルの巻き線径が小さくなって巻き線長さが短くなることで、巻き線の抵抗値が下がるとともに巻き線の露出表面積の体積比が大きくなって、電磁コイルの通電時の温度上昇を低減でき、電磁コイルの能力を高めることができる。

このため、電磁コイルの巻き数を少なくすることができ、相乗的に電磁コイルの外径をより小さくすることができ、よりコンパクトに構成できる。

（強度ＵＰ）磁気金具の押さえ壁が電磁コイルを挟み込む強度は構造的に高くなり、電磁コイルと吸入継ぎ手又は吐出継ぎ手若しくは両方同時に挟み込むように構成する場合、電磁コイルで発生する電磁力が磁気金具とプランジャで形成される磁気回路を損なわなければよく、磁気金具の板厚を薄くでき、安価に構成できる。

前記電磁コイルの外径が、吸入継ぎ手又は吐出継ぎ手の外周と外接する大きさの円形状であり、かつ電磁コイルの軸心方向の長さが、前記外径の略１．５倍以上の構成とすればよい。

この構成においては、電磁コイルの外径を小さくして同じ電磁力を得るため電磁コイルの軸心方向の長さを外径に対して長く構成しているので、電磁コイルによる必要な磁力を確保するための電磁コイルの巻き線長さが短くなることで、電磁コイルの露出表面積の体積比が大きくなり、電磁コイルの通電時の温度上昇を低減でき、電磁コイルの能力を高めることができる。このため、相乗的に電磁コイルの外径をより小さくすることができ、よりコンパクトに構成できる。

前記吸入継ぎ手に、所定長の弾性体チューブで形成されたアキュムレータを連結した構成とすればよい。

この構成においては、チューブの厚み及び強度だけでなく、その長さを調節することによって、蓄圧能力を極めて容易に精度良く調節でき、かつ吸入継ぎ手の外径に等しい形状でアキュムレータ機能を得ることができる。このため、アキュムレータを含む電磁ポンプを吸入継ぎ手と吐出継ぎ手の外径から大幅に大きくなることのない略円筒状でコンパクトな形状とすることができ、取り付けスペースを広げることなく、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクト化できる。

本発明は、上記の電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置とするものである。これにより、電磁ポンプを送液経路の径に近い形状の円筒状でコンパクトな形状とすることができ、例えば、電磁ポンプを装着した機器の吐出部構成部品に一体化でき、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクトに簡素化した脈動水吐出装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電磁ポンプを示し、図２は同電磁ポンプの部品を示す。

図１、図２に示されるように、電磁ポンプ１は、円筒状のシリンダ２と、このシリンダ２に内装されて軸心方向に揺動可能なプランジャ３と、を備える。プランジャ３は、その両端を２つのばね４、５によって復帰位置に移動させるように付勢されている。このプランジャ３には、球状の吸入逆止弁６が内装され、ばね７で軽く付勢された状態で弁座部８を開閉する。シリンダ２には、その外周に、コイルボビン９に巻き回された電磁コイル１０が設けられている。シリンダ２の吸入側には、円筒状の吸入継ぎ手１１が配設され、シリンダ２の吐出側には、円筒状の吐出継ぎ手１２が配設されている。この吐出継ぎ手１２には吐出逆止弁１３が配設され、この吐出逆止弁１３は、ばね１４で軽く付勢された状態で弁座部１５を開閉する。

吸入継ぎ手１１には、電磁ポンプ１に流体を供給する吸入管１６が接続されている。吐出継ぎ手１２には、流体を吐出する吐出管１７が接続されている。電磁ポンプ１によって、流体は吸入管１６から電磁ポンプ１に吸引され、吐出管１７へ吐出される。

電磁コイル１０は、その外径（軸心方向に直交する）が、吸入継ぎ手１１又は吐出継ぎ手１２の外周と外接する大きさの円形状とされ、軸心方向の長さを外径の略１．５倍以上になるように、所定の線材が円筒状の非磁性体から成るコイルボビン９に巻き付けられて形成されている。コイルボビン９の軸心方向端部にはそれぞれ鍔部が設けられ、線材をこれら鍔部間に巻成することにより電磁コイル１０が形成されている。コイルボビン９は、内径寸法がシリンダ２の外径寸法より若干大きめに寸法設定され、これによってコイルボビン９とシリンダ２との間に環状隙間が形成されるようにしている。

この環状隙間には、吐出継ぎ手１２側からフランジ１８ａを有する円筒状の吐出部磁性体１８が嵌め込まれ、吸入継ぎ手１１側からフランジ１９ａを有する円筒状の吸入部磁性体１９が嵌め込まれ、シリンダ２とともに電磁ポンプ１の内部磁路を形成している。

電磁コイル１０の外周には、吸入継ぎ手１１又は吐出継ぎ手１２の外周と外接する円筒形状のパイプで形成した磁性材料からなる磁気金具２０が配設されている。この磁気金具２０は、電磁ポンプ１の外部磁路を形成する構造材とされ、吐出部磁性体１８及び吸入部磁性体１９とで磁気回路を形成する。この磁気回路は、電磁コイル１０で発生する磁力を、吐出部磁性体１８からフランジ１８ａを介して磁気金具２０に伝え、さらに、磁気金具２０からフランジ１９ａを介して吸入部磁性体１９に伝えるものである。吐出部磁性体１８及び吸入部磁性体１９は、シリンダ２に外嵌された状態で各先端部が所定長だけ離間するように長さ寸法が設定され、これによって吐出部磁性体１８及び吸入部磁性体１９に、ばね４、５の付勢力に抗してプランジャ３を移動させる強力な磁束が生成されるようにしている。

磁気金具２０は、本実施形態では、その軸心方向両側端が内方に折り曲げ又は絞り加工されて、吸入継ぎ手１１の鍔部と吐出継ぎ手１２の鍔部とを軸心方向両側から挟み込む構成とされているが、それに限られない。磁気金具２０は、全体として、吸入継ぎ手１１及び吐出継ぎ手１２の外周と外接する円筒形状のパイプ構造であればよい。なお、吸入継ぎ手１１の鍔部はフランジ１９ａと、吐出継ぎ手１２の鍔部はフランジ１８ａとそれぞれ当接されている。電磁コイル１０は、駆動制御部２１に接続されており、電磁コイル１０が間欠的に励磁されるようになっていて、生じる磁力でプランジャ３を往復動させる。

上記実施形態の電磁ポンプの動作を説明する。駆動制御部２１から供給される駆動パルスによって、電磁コイル１０が間欠的に励磁され、それによって生じる磁力は、吐出部磁性体１８からフランジ１８ａを介して磁気金具２０へ、さらに磁気金具２０からフランジ１９ａを介して吸入部磁性体１９に向かう磁気回路が形成される。これにより、ばね４、５の付勢力に抗してプランジャ３を移動させる強力な磁束が生成され、プランジャ３をばね４、５の付勢力に抗して吐出継ぎ手１２側に移動させる。この往動時に、プランジャ３内の吸入逆止弁６は加圧された流体の圧力で閉じたままであるが、吐出継ぎ手１２側の吐出逆止弁１３を流体の圧力で押し開かせながら流体を吐出継ぎ手１２より吐出させることができる。

その後、電磁コイル１０に駆動パルスが通電されていない状態になると、電磁力が働かないので、プランジャ３はばね４、５の付勢力で復動して吐出継ぎ手１２側とは反対側に移動することになる。この復動時に、プランジャ３内の吸入逆止弁６はその内部の流体が減圧することで開いて、液体が内部に流入すると共に、吐出継ぎ手１２側の吐出逆止弁１３は閉じられることになる。以上の動作を繰り返すことによって液体の吐出制御が成される。

ここに、磁気金具２０は、電磁コイル１０の外周を覆い吸入継ぎ手１１及び吐出継ぎ手１２の外周と外接する円筒形状のパイプで形成してあるので、磁気金具２０に電磁コイル１０で発生する電磁力による強力な磁気回路を形成し、電磁コイル１０で発生する電磁力によってプランジャ３を十分なストロークを確保して往復動をさせることができ、電磁ポンプ１を吸入継ぎ手１１と吐出継ぎ手１２の外径から大幅に大きくなることのない略円筒状でコンパクトな形状とすることができ、電磁ポンプ１を含む送液経路をコンパクト化できる。

また、電磁コイル１０の外周を覆うように磁気金具２０を配設しているので、電磁コイル１０が保護され傷付き防止ができ、電磁コイル１０の周囲に保護テープなどの保護部材が不要となり、安全かつ安価に構成できる。

さらに、電磁コイル１０の外径は、吸入継ぎ手１１又は吐出継ぎ手１２の外周と外接する大きさの円形状とされているため、電磁コイル１０の外径を小さくして同じ電磁力を得るため電磁コイル１０の軸心方向の長さを外径に対して長く構成するように、軸心方向の長さを外径の略１．５倍以上としてある。これにより、電磁コイル１０による必要な磁力を確保するための電磁コイル１０の巻き数を確保でき、電磁コイル１０の外径を小さくすることができ、しかも電磁コイル１０の表面積が大きくなることで、電磁コイル１０の通電時の温度上昇を低減でき、電磁コイル１０の能力を高めることができる。

また、電磁コイル１０の外径を小さくすると、巻き線長さが短くなり、巻き数が同じでも、電磁コイル１０の抵抗は低くなって電流が流れ易くなり、その分磁力は増えるので、電磁コイル１０の必要な磁力を得るのに、電磁コイル１０の巻き数を減らすか、電磁コイル１０の巻き線径を細くするなどの調整をすることができる。

つまり、電磁コイル１０の外周を覆うように磁気金具２０を配設するとともに電磁コイル１０の軸心方向の長さを長くすることで、電磁コイル１０の能力をよりＵＰできようになり、電磁コイル１０の巻き数を少なくすることができ、相乗的に電磁コイル１０の外径をより小さくすることができ、よりコンパクトに構成できるようになる。

なお、電磁ポンプは、逆止弁を有する構成で説明したが、これは、逆止弁を有さない構成でもよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であれば、その構成はどのようなものであってよい。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における電磁ポンプを示す。なお、本実施の形態は、密封手段が付加された構成が実施の形態１と異なるだけで、同一の部材には同一の番号を付与し、異なる部分についてのみ説明する。

図３に示されるように、磁気金具３１は、電磁コイル３２の外周を覆い吸入継ぎ手３３及び吐出継ぎ手３４の外周と外接する略円筒形状のパイプで形成され、また、磁気金具３１と吸入継ぎ手３３の間に密封手段として吸入Ｏリング３３ａが設けられ、磁気金具３１と吐出継ぎ手３４の間に密封手段として吐出Ｏリング３４ａが設けられている。

この構成においては、電磁コイル３２が磁気金具３１によって覆われ、密封手段によって外気と遮断される。このため、電磁コイル３２が外気の水分などに接する虞が少なくなり、電磁コイル３２の漏電やショートの心配がなくなり、安全性が大幅に向上する。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における脈動水吐出装置を示し、図５は同脈動水吐出装置の部品を示す。

図４に示されるように、脈動水吐出装置４１は、脈動発生用電磁ポンプ４３（電磁ポンプという）と、アキュムレータ４４とを備える。アキュムレータ４４は、水道水の給水管４２と、給水された水を電磁ポンプ４３の内部に導く吸入継ぎ手４５との間に連結され、所定長の弾性体チューブで形成されている。

電磁ポンプ４３は、円筒状のシリンダ４６（断面ハッチング省略）と、このシリンダ４６に内装されて軸心方向に揺動可能なプランジャ４９と、を備える。プランジャ４９は、その両端を２つのばね４７、４８によって復帰位置に移動させるように付勢された状態で配設されている。このプランジャ４９は、その中央にバイパス路４９ａを備え、このバイパス路４９ａはシリンダ４６内の通路の吸入継ぎ手４５側と電磁ポンプ４３の吐出継ぎ手５０側とを連通する。

バイパス路４９ａは、給水されている状態において駆動制御部５１からのパルス電圧の給電に応じてプランジャ４９が吐出継ぎ手５０側に動いた時にシリンダ４６下流側へと水を動かす吐出圧力の最大値が給水される水流の圧力以上で、駆動制御部５１からのパルス電圧の給電を停止してプランジャ４９が元に戻る際の吐出圧力の最小値が給水される水流の圧力より低くなるように設定されている。

シリンダ４６内の吐出継ぎ手５０側には、径中心部に給水された水流の通路を形成する貫通孔を有した磁気ヘッド５２が内設されている。磁気ヘッド５２は、シリンダ４６の外周に設けられた電磁コイル５４の作用により磁化される。電磁コイル５４は、シリンダ４６の外周に設けられ、所定の線材が円筒状の非磁性体からなるコイルボビン５３に巻き付けられて形成されている。

電磁ポンプ４３は、円筒状の吸入部磁性体５５と、リング状の吐出部磁性体５６とを備える。吸入部磁性体５５は、吸入継ぎ手４５側のシリンダ４６の外周とコイルボビン５３との間に配設され、コイルボビン５３の側壁に接するフランジ５５ａを有する。吐出部磁性体５６は、磁気ヘッド５２が位置する吐出継ぎ手５０側のシリンダ４６の外周にコイルボビン５３の側壁に接するように配設されている。

さらに電磁ポンプ４３は、電磁コイル５４の外周に沿って、電磁コイル５４の通電の磁力による磁気回路を形成する磁気金具５７を備える。磁気金具５７は、図５に示されるように、吸入継ぎ手４５又は吐出継ぎ手５０の外周と外接する半円筒形状の側壁５７ａと、側壁ａの端部を軸心方向から電磁コイル５４を挟み込むように折り曲げて形成した押さえ壁５７ｂとを備えている。側壁５７ａと押さえ壁５７ｂとの当接部５７ｃは、絞り曲げ又は溶接で一体形成され、側壁５７ａの端部の形状に沿うように略半円弧状とされている。

脈動水吐出装置４１は、吐出継ぎ手５０側に洗浄用ノズル５８を備えている。洗浄用ノズル５８は、電磁コイル５４の外周に沿って形成した半円筒形状の磁気金具５７とほぼ同じ外径とされ、プランジャ４９の往復動によって生じる脈動圧により、大小の水玉状の脈動水を吐出する。

磁気金具５７の押さえ壁５７ｂは、吸入継ぎ手４５及び吐出継ぎ手５０を電磁コイル５４とともに軸心方向から挟み込むことで、他の部品を必要とせず、安価で簡単な組み立て構成としてある。

上記のような脈動水吐出装置４１において、給水されている状態において駆動制御部５１からのパルス電圧の給電に応じてプランジャ４９が吐出継ぎ手５０側に動いた時にシリンダ４６の下流側へと水を動かす吐出圧力の最大値が、給水される水流の圧力以上となり、駆動制御部５１からのパルス電圧の給電を停止してプランジャ４９が元に戻る際の吐出圧力の最小値が、給水される水流の圧力より低くなるように設定しておく。これにより、均一の圧力で供給される水流に脈動圧を付加できる。

得られた脈動水は、洗浄用ノズル５８から吐出されると、大小の水玉状の脈動水となって噴出され、その結果、洗浄用として少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じる。

本実施形態においては、吐出時に閉じ、吐出後にプランジャ４９が復帰位置に戻る際に開く逆止弁がプランジャ４９に設けられていないため、プランジャ４９は復帰位置に戻る際に吐出継ぎ手５０へと流れている水流を不必要にかき乱すことがない。この結果、電磁ポンプ４３による脈動圧で洗浄用ノズル５８からきれいな大小の水玉状の脈動水を形成することができる。このことは、少ない水量でも脈動による明確な衝撃を生じ、洗浄用に用いたときの洗浄効果を高めることができる。

ここに、磁気金具５７は、電磁コイル５４の外周に沿って、吸入継ぎ手４５又は吐出継ぎ手５０の外周と外接する半円筒形状の側壁５７ａを設けてあるので、磁気金具５７に電磁コイル５４で発生する電磁力による強力な磁気回路を形成する。このため、プランジャ４９を十分なストロークを確保して往復動をさせることができ、また、電磁ポンプ１を送液経路の径に近い形状の円筒状でコンパクトな形状とすることができ、吐出継ぎ手５０に一体化でき、電磁ポンプ４３を含む送液経路をコンパクト化できる。

また、磁気金具５７の側壁５７ａと押さえ壁５７ｂとの当接部５７ｃは、絞り曲げ又は溶接で一体形成して略半円弧状としてあるので、押さえ壁５７ｂが電磁コイル５４を挟み込む強度は構造的に高くなる。このため、電磁コイル５４と吸入継ぎ手４５及び吐出継ぎ手５０を両方同時に挟み込むように構成する場合、電磁コイル５４で発生する電磁力が磁気金具５７とプランジャ４９で形成される磁気回路を損なわなければよく、磁気金具５７の板厚を薄くでき、安価に構成できる。

吸入継ぎ手４５に、弾性体チューブで形成されたアキュムレータ４４を連結した構成としてあるので、チューブの厚み及び強度だけでなく、その長さを調節することによって、蓄圧能力を容易に精度良く調節でき、また、吸入継ぎ手４５の外径に等しい形状でアキュムレータ４４機能を得ることができる。このため、アキュムレータ４４を含む電磁ポンプ４３を送液経路の径に近い略円筒状でコンパクトな形状とすることができ、脈動水吐出装置４１の取り付けスペースを広げることなく、送液経路をコンパクト化できる。

また、弾性体チューブで形成されたアキュムレータ４４は、給水管４２と吸入継ぎ手４５を緩やかな曲率で接続できて、送液経路に自由度を持たせることができる。

一般の弾性膜を用いるアキュムレータでは、膜厚、その膜強度又は膜の大きさを変えて蓄圧能力を調節する必要があり、精度良く調節することが難しく、さらに、構成上、送液経路に対して形状が大きくなる問題があった。それに対して、弾性体チューブは、チューブの厚み及び強度だけでなく、その長さを調節することによって、取り付けスペースを広げることなく、蓄圧能力を容易に精度良く調節できる利点が得られる。

なお、上記では、逆止弁を有していない電磁ポンプ４３を説明したが、従来のノズル状のゴムチューブ製のダックビル弁を逆止弁として有する電磁ポンプを用いてもよく、磁気金具をコイル外径に沿わせて形成して、電磁ポンプを含む送液経路をコンパクト化できる形状の範囲であれば、その構成はどのようなものであってもよい。その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であれば、任意に変更することができる。また、磁気金具が略円筒形状の構成は、磁気金具がパイプ又は深絞り加工で製作されれば円筒形状となるが、平板から加工した場合、必ずしも円筒形状にならないことによる。磁気金具の形状は、発明の趣旨に添って、そのような場合をも含み、外径を小さくした形状であればよい。また、電磁コイルの長さが外径の略１．５倍以上は、従来技術ではコイル径と長さは１：１（1倍）であったのに対して、本実施形態では、１．５倍以上であれば発明の効果が得られたことによる。

本発明の電磁ポンプ及びこれを用いた脈動水吐出装置は、洗浄機能付きの機器に使用できる他、例えば、ジェットバス、手洗い用のハンドシャワー、脈動水を歯に当てて歯磨きを行うバブルジェット式の歯磨き装置等、脈動する水流が望まれる個所に用いることができる。

１ 電磁ポンプ
２，４６ シリンダ
３、４９ プランジャ
１０、３２，５４ 電磁コイル
１１、３３、４５ 吸入継ぎ手
１２、３４、５０ 吐出継ぎ手
２０、３１、５７ 磁気金具
３３ａ 吸入Ｏリング（密封手段）
３４ａ 吐出Ｏリング（密封手段）
４４ アキュムレータ
５７ａ 磁気金具の側壁
５７ｂ 磁気金具の押さえ壁
５７ｃ 当接部

Claims (4)

1. 液体の吸入流路を形成する吸入継ぎ手と、液体の吐出流路を形成する筒状の吐出継ぎ手と、これら吸入継ぎ手と吐出継ぎ手との間にあって液体流路を形成する筒状のシリンダと、前記シリンダ内にあって軸心方向に往復動するプランジャと、前記シリンダの外周にあって通電による磁力で前記プランジャを往復動させる電磁コイルと、前記電磁コイルの外周にあって前記電磁コイルに通電したときの磁力による磁気回路を形成する磁気金具とを備え、
   前記磁気金具は、前記電磁コイルの外周に沿って形成され、前記吸入継ぎ手及び前記吐出継ぎ手の外周と外接する略半円筒形状の側壁と、前記吸入継ぎ手及び前記吐出継ぎ手を前記電磁コイルとともに軸心方向両側から挟み込むように前記側壁の軸心方向端部を折り曲げて形成した押さえ壁とを備え、前記側壁と前記押さえ壁との当接部は、前記側壁の軸心方向端部形状に沿う略半円弧形状である電磁ポンプ。
2. 前記電磁コイルの外径が、前記吸入継ぎ手又は前記吐出継ぎ手の外周と外接する円に近似した形状とされ、前記電磁コイルの軸心方向の長さが、前記外径の略１．５倍以上である請求項１に記載の電磁ポンプ。
3. 前記吸入継ぎ手に、所定長の弾性体チューブで形成されたアキュムレータを連結した請求項１又は２に記載の電磁ポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁ポンプを用いた脈動水吐出装置。