专利名称：线性作动器及使用它的阀装置、泵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及线性作动器及使用该线性作动器的阀装置。本发明还涉及泵装置，尤其是在泵装置本体开设有流入口及多个流出口的泵装置。
背景技术：
以往，作为用于泵等中的阀装置等的线性作动器，有一种不使用磁铁、而是利用电磁铁的结构，但这样的类型，随着小型化，存在推力与体积的减小相比急剧减小的问题。若是短时间的话，可通过对线圈输入较大的电流来提高推力，但在对线圈输入较大电流的状态下连续运行的话，会使发热显著而产生危险。
为此，有一种配置有在环状线圈内侧具有1个磁铁的可动体的结构的提案(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本专利特开2002-206484号公报为了能将液体高精度地排出，需要使阀体高精度地进行往复移动，为此，有一种将电动机的旋转通过减速齿轮组传递给旋转筒、进一步将旋转筒的旋转通过螺纹机构变换为移动体的往复运动的注射泵的提案(例如，参照专利文献2)。
专利文献2日本专利特开平10-184534号公报作为支撑近年来的信息化社会的便携式电子设备的电源，或作为对付大气污染和地球变暖用的电源，对燃料电池的期待逐渐高涨。在该燃料电池中，通过从甲醇中直接取出质子来进行发电的直接甲醇型燃料电池(以下，称为DMFCDirect Methanol Fuel Cell)因为具有不需要改质器、体积能量密度大这样的特殊性质，因而应用于便携式电子设备的期待逐渐高涨。
作为上述DMFC，已有各种有关包括具有起电部(单电池)的起电装置、甲醇或甲醇水溶液(以下，本说明书中称为甲醇)的盛放容器、从该盛放容器压送甲醇的送液泵的结构的提案(例如，参照专利文献2，3及4)。
单电池，包括具有阳极集电体和阳极催化层的阳极(燃料极)；具有阴极集电体和阴极催化层的阴极(空气极)；配置在阳极与阴极之间的电解质膜。甲醇通过送液泵向阳极供给，空气通过送气泵或鼓风机向阴极供给。
专利文献3日本专利特开2004-71262号公报专利文献4日本专利特开2004-127618号公报专利文献5日本专利特开2004-152741号公报在利用1个磁铁的线性作动器中，例如存在以下的问题。首先，将1个磁铁在轴线方向上磁化时，越是小型化，磁通的利用效率越是下降，存在无法得到大的推力的问题。当将1个磁铁在径向磁化时，因为在径向产生磁通，因而能得到较大的推力，但径向磁化本身较难。尤其是将磁铁小型化时，因不同的磁铁形状、例如外径尺寸小、轴线方向尺寸大的形状的磁铁时，将其在径向磁化极其困难，也有可能无法构成磁化装置本身等的情况，难以批量生产。
另外，如专利文献2记载的泵装置那样，通过减速齿轮组进行传递的方式难以小型化。而且，泵装置中多用隔膜阀，但使用隔膜阀的情况下，无法高精度地控制其变形，故难以高精度地定量排出。
而在上述DMFC的起电部、即单电池的阳极中，甲醇氧化的活性差，伴随有电压损失。而阴极也有电压损失。因此，能从1个单电池取出的输出电力极小。因此，为了得到规定的输出电力，DMFC中要使用多个单电池。
当向阳极供给过剩的甲醇时，其一部分甲醇在未反应的状态下透过电解质膜泄漏至阴极，发生所谓的交叠(日文クロスオ一バ)。该交叠导致阴极的电位下降，故也成为上述阴极处电压损失的原因之一。到达阴极后的未反应甲醇与发电无关地与氧发生反应而产生热量，故单电池的发电效率因交叠而显著下降。因此，最好不要向阳极供给过剩的甲醇。
如上所述，作为向单电池的阳极供给甲醇的泵装置，需要具有能向多个单电池排出且能高精度地排出合适量的甲醇这样的特性的泵装置。但是，目前还没有有关具有这样的特性的泵装置的具体的提案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种即使小型化时也能得到大的推力且适合批量生产的线性作动器及具有该线性作动器的阀装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种小型且能高精度地进行定量排出的泵装置。而且，还在于提供一种即使使用隔膜阀时也能高精度地进行定量排出的泵装置。
本发明的又一目的在于，提供一种在具有排出流体用的多个流出通道的同时能高精度地排出合适量的流体的泵装置。
为了解决上述问题，本发明的线性作动器，其特征在于，包括具有卷绕成环状的线圈的固定体；可动体、其具有在所述线圈的内侧或外侧与该线圈圆周面相互相对的第1可动体侧轭铁、以及将同极朝向该第1可动体侧轭铁并相对于该第1可动体侧轭铁在轴线方向的两侧层叠而成的一对磁铁，通过对所述线圈通电使所述可动体沿轴线方向得到驱动。
本发明中，在可动体中一对磁铁分别以同极相对，故作用有磁性排斥力，但因为在磁铁之间设置了第1可动体侧轭铁，因而可将一对磁铁以同极相对的状态加以固定。而且，在可动体中，一对磁铁分别以同极朝向第1可动体侧轭铁，因而从第1可动体侧轭铁沿径向产生强的磁通。因此，只要使第1可动体侧轭铁与线圈的圆周面相互相对，就可对可动体施加大的推力。而且，只要对磁铁在轴线方向进行磁化即可，与对磁铁在径向磁化的场合不同，即使小型化时也容易磁化，适合于批量生产。
本发明中，所述固定体最好配置在所述线圈的内侧，所述第1可动体侧轭铁的外周面与所述线圈的内周面相对。作成如此结构，与将磁铁配置在线圈外周侧的结构相比磁路容易封闭。当将磁铁配置在线圈的内侧时，与将磁铁配置在线圈外侧的情况相比磁铁可减小，因而可廉价构成线性作动器。
本发明中，所述固定体具有固定体侧轭铁，该固定体侧轭铁，最好从所述线圈的外周面绕过该线圈的轴线方向的两侧，一方的前端部和另一方的前端部位于所述第1可动体侧轭铁的外周面与所述线圈的内周面的间隙内，该固定体侧轭铁的所述前端部隔着狭槽在轴线方向上相对，该固定体侧轭铁与所述可动体之间确保间隙。作成如此结构，能封闭磁路。
本发明中，最好在所述固定体侧轭铁的所述轴线方向上的至少一方的端面上形成从所述线圈将线圈线的末端引出的线圈线引出部。
本发明中，所述固定体侧轭铁的所述前端部例如具有将所述可动体侧的狭槽宽度做成与所述线圈侧的狭槽宽度同等、或比所述线圈侧的狭槽宽度狭窄的形状。
本发明中，在所述前端部相互之间最好配置有由连接该前端部的非磁性体构成的隔板。作成如此结构，可防止前端部被磁铁吸引而变形。
本发明中，所述第1可动体侧轭铁的外周面最好从所述一对磁铁的外周面朝外周侧凸出。作成如此结构，即使在设有固定体侧轭铁的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体的磁性吸引力。因此，具有容易进行组装作业以及可动体不易倾斜的优点。
本发明中，在所述一对磁铁上，最好在与所述第1可动体侧轭铁的相反侧层叠第2可动体侧轭铁。该场合，所述第2可动体侧轭铁的外周面最好从所述一对磁铁的外周面向外周侧凸出。作成如此结构，即使在设有固定体侧轭铁的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体的磁性吸引力。因此，具有容易进行组装作业以及可动体不易倾斜的优点。
本发明中，所述可动体具有沿轴线方向的至少一个方向延伸的支轴，在所述固定体中，最好将所述支轴沿轴线方向可移动地加以支承的轴承构件保持在沿轴线方向开口的开口部内。作成如此结构，不需要另外配置轴承构件。而且，能以固定体为基准固定轴承构件，因而具有支轴不会倾斜的优点。
本发明中，所述可动体最好具有沿轴线方向的至少一个方向延伸的支轴，同时至少在所述第1可动体侧轭铁及所述磁铁上形成所述支轴插入用的通孔或不贯通的孔。作成如此结构，能容易地进行支轴、第1可动体侧轭铁及磁铁的对中心。
本发明中，最好配置有相对于所述可动体、将该可动体沿轴线方向上的至少一个方向施力的施力构件。
本发明的作动器，例如可用作阀装置的驱动装置。该场合，通过对作动器的通电等所引起的所述可动体在轴线方向上的动作，使流道开闭或增减所述流道的截面积，从而控制流体的送出。最好将使流道开闭或增减所述流道的截面积从而控制流体送出用的阀体与可动体连接。作成如此结构，能将阀体直接进行直线驱动。在该场合，所述阀体最好分别配置在所述可动体的轴线方向的两侧，作成如此结构，可对于2个流道进行流体送出控制。
本发明的泵装置，包括构成连通流体吸入口及排出口的泵室的固定体；使所述泵室的内容积膨胀收缩从而使流体吸入及排出用的阀体；驱动该阀体的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括具有线圈的环状定子；具有圆周面与该定子相对的转子磁铁的旋转体；固定有所述阀体的移动体；将所述旋转体的旋转加以变换、使所述移动体在轴线方向上移动的变换机构，所述变换机构包括在所述旋转体与所述移动体之间具有螺纹槽或凸轮槽的动力传递机构；防止所述移动体与所述旋转体连动而共同旋转的同转防止机构。
本发明的泵装置中，将用作驱动机构的旋转体的旋转通过具有利用了螺纹槽或凸轮槽的动力传递机构的变换机构，传递给固定有阀体的移动体，使该移动体作往复直线运动。因此，从驱动机构至阀体以所需的最低限度的构件传递动力，故可实现泵装置的小型化及低成本化。只要减小动力传递机构的导程角就能高精度地进行定量排出。
本发明中，所述旋转体是同轴状地配置在所述定子内侧的圆筒体，所述移动体最好同轴状地配置在该旋转体的内侧。
本发明中，所述阀体是划分所述泵室而形成的隔膜阀，将该隔膜阀的外周缘固定在所述固定体上，而该隔膜阀的中央固定在所述移动体上，所述固定体具有第2壁面，该第2壁面与在所述移动体上沿轴线方向延伸的第1壁面相对且在与该第1壁面之间构成环状空间，所述隔膜阀上的中央部与外周缘之间的环状部分，最好在所述环状空间内以折返成截面为U字形的状态保持。作成如此结构，即使使用隔膜阀的情况下，也可利用环状空间控制其变形。因此，即使使用隔膜阀时，也能高精度地定量排出。
本发明中，所述移动体具有朝外周侧扩大的凸缘部，同时在该凸缘部的圆周方向上形成多个孔，所述第2壁面由在所述固定体上从圆周方向的多个部位沿轴线方向延伸的多个突起构成，所述多个突起最好分别嵌入所述多个孔内，构成所述同转防止机构。作成如此结构，不用补充新的构件就可构成同转防止机构。
本发明中，所述旋转体最好通过轴承滚珠绕轴线可旋转地支承于所述固定体上。
本发明中，最好构成限定所述旋转体的停止位置用的挡块。
本发明的泵装置，其特征在于，泵装置本体由连通流入口的流入通道、配置在该流入通道内的流入侧主动阀(日文アクテイブバルブ)、与所述流入通道连接的泵室、配置在该泵室内的泵机构、从所述泵室延伸并与多个流出口分别连通的多个流出通道、分别配置在该多个流出通道内的流出侧主动阀构成，所述流入侧主动阀及所述流出侧主动阀平面状地配置在所述泵室周围。
本发明中，具有通过流出侧主动阀与泵室连接的多个流出通道，故在关闭流出侧主动阀期间，能可靠地防止流体的回流。能通过流出侧主动阀对从流出通道排出的流体的排出目的地加以控制。而且，通过1个泵机构从各流出通道排出流体，故排出性能均匀。另外，多个流出侧主动阀平面状地配置在泵室周围，故可缩短多个流出通道中的各流道长度。因此，能抑制从各流出通道排出的排出量的偏差，高精度地排出合适量的流体。尽管因具有多个流出通道而需要多个流出侧主动阀，但因为多个流出侧主动阀平面状地配置在泵室周围，故可缩短多个流出通道中的各流道长度，由此，可使泵装置小型化。
本发明中，所述多个流出通道中，最好使从泵室至所述流出侧主动阀的流道长度相等。作成如此结构，流道阻力成为相等，能高精度地控制通过各流出通道的排出量。
本发明中，所述流入口及所述多个流出口最好在所述泵装置本体的同一个面上开口。作成如此结构，泵装置与外部的连接容易。
本发明中，对于所述流入侧主动阀、所述泵机构及所述流出侧主动阀的配线基板，在所述泵装置本体中，最好层叠在与所述流入口及所述多个流出口所开口的面不同的面上。作成如此结构，将配管与流入口和流出口连接时，配线基板成为平面，具有容易配线和连接等优点。
本发明中，所述泵装置本体最好包括在一面侧将所述流出通道形成为槽状的板；与该板的所述一面侧重叠配置的薄片状密封构件。若采用这样的结构，即使是复杂的流道也可容易地构成，可实现泵装置的小型化、薄型化及低成本化。
本发明中，所述泵装置本体，有时具有使所述泵机构收容在内部的壳体，同时所述板层叠在该壳体上，所述泵机构具有隔膜阀。该场合，该隔膜阀，最好外周部分被夹持在所述壳体与所述板之间。作成如此结构，能使结构简化，且由隔膜阀本身将壳体与板保持液体密封。
本发明中，所述泵装置本体，有时具有内部收容有所述流入侧主动阀及所述流出侧主动阀的壳体，同时所述板层叠在该壳体上，所述流入侧主动阀及所述流出侧主动阀分别具有隔膜阀。该场合，该隔膜阀，最好都是外周部分被夹持在所述壳体与所述板之间。作成如此结构，能使结构简化，且由隔膜阀本身将壳体与板保持液体密封。
本发明中，在可动体中，一对磁铁分别以同极朝向第1可动体侧轭铁，故从第1可动体侧轭铁沿径向产生强磁通。因此，只要将第1可动体侧轭铁与线圈的圆周面相互相对，就可对可动体施加大的推力。而且，只要对磁铁在轴线方向上磁化即可，与对磁铁在径向磁化的情况不同，即使小型化时也能容易磁化，适合批量生产。而且，磁路的结构简化，故适合小型化。而且，与电磁铁方式不同，大部分磁通由磁铁产生，因而消耗电流小，且只要大约1/2的体积就可得到相同的行程·推力等，可实现小型化。
本发明的泵装置中，将用作驱动机构的旋转体的旋转通过具有利用了螺纹槽或凸轮槽的动力传递机构的变换机构，传递给固定有阀体的移动体，使该移动体作往复直线运动。因此，从驱动机构至阀体以所需的最低限度的构件传递动力，故可实现泵装置的小型化及低成本化。只要减小动力传递机构的导程角就能高精度地进行定量排出。
本发明的泵装置中，具有通过流出侧主动阀与泵室连接的多个流出通道，故在关闭流出侧主动阀期间，能可靠地防止流体的回流。能通过流出侧主动阀对从流出通道排出的流体的排出目的地加以控制。而且，通过1个泵机构从各流出通道排出流体，故排出性能均匀。另外，多个流出侧主动阀平面状地配置在泵室周围，故可缩短多个流出通道中的各流道长度，稳定流道阻力。因此，能抑制从各流出通道排出的排出量的偏差，高精度地排出合适量的流体。尽管因具有多个流出通道而需要多个流出侧主动阀，但因为多个流出侧主动阀平面状地配置在泵室周围，故可缩短多个流出通道中的各流道长度，由此，可使泵装置小型化、薄型化。
图1(a)、(b)分别是将应用了本发明的线性作动器的主要部分沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图、及表示该线性作动器的磁力线的说明图。
图2(a)、(b)、(c)是表示应用了本发明的线性作动器的固定体的变形例。
图3(a)、(b)、(c)是表示应用了本发明的线性作动器的可动体的变形例。
图4是表示应用了本发明的线性作动器的可动体的变形例。
图5(a)、(b)、(c)是表示应用了本发明的线性作动器的可动体的变形例。
图6(a)、(b)是在应用了本发明的线性作动器上设置了施力构件时的变形例。
图7是在应用了本发明的线性作动器上设置了施力构件时的变形例。
图8是将应用了本发明的线性作动器用作驱动装置的阀装置沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图。
图9是将应用了本发明的线性作动器用作驱动装置的阀装置沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图。
图10是表示应用了本发明的泵装置的基本结构的概念图。
图11是说明图10所示的泵装置10的控制方法的时间图。
图12(a)、(b)是应用了本发明的泵装置的立体图及俯视表示其流道等的说明图。
图13是从斜上方看到本发明的实施形态的泵装置时的分解立体图。
图14是从斜下方看到本发明的实施形态的泵装置时的分解立体图。
图15是表示本发明的实施形态的泵装置的截面结构的说明图。
图16是将应用了本发明的泵装置纵向分割后的状态的分解立体图。
图17(a)、(b)是表示图16所示的泵装置中使泵室的内容积膨胀后的状态的说明图、及表示使泵室的内容积收缩后的状态的说明图。
图18(a)、(b)、(c)分别是图16所示的泵机构的旋转体中使用的转子的立体图、俯视图及剖视图。
图19(a)、(b)、(c)分别是图16所示的泵机构的旋转体中使用的移动体的立体图、俯视图及剖视图。
图20是将应用了本发明的泵装置作为被动阀15、6使用的阀的主要部分沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图。
图21是图20所示的阀的磁力线的说明图。
具体实施例方式
首先参照附图对应用了本发明的线性作动器进行说明。
(整体结构)图1(a)、(b)分别是将应用了本发明的线性作动器的主要部分沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图、及表示该线性作动器的磁力线的说明图。
在图1(a)、(b)中，本形态的线性作动器1是用于供给各种流体用的阀装置和压缩机装置等，具有圆筒状的固定体3、配置在该固定体3的内侧的大致圆柱状的可动体5。固定体3包括环状地卷绕在卷筒31上的线圈33；从线圈33的外周面绕过线圈33的轴线方向的两侧、一方的前端部36a和另一方的前端部36b在线圈33的内周侧隔着狭槽37在轴线方向上相对的固定体侧轭铁35。可动体5包括圆板状的第1可动体侧轭铁51；相对于该第1可动体侧轭铁51在轴线方向的两侧层叠的一对磁铁53a、53b。作为一对磁铁53a、53b，可使用Nd-Fe-B系或Sm-Co系的稀土类磁铁、或树脂磁铁。可动体5上，在一对磁铁53a、53b的第1可动体侧轭铁51的相反侧的端面上分别层叠有第2可动体侧轭铁55a、55b。
本形态中，一对磁铁53a、53b都在轴线方向上磁化，并以同极朝向第1可动体侧轭铁51。以下，本形态中，以一对磁铁53a、53b分别将N极朝向第1可动体侧轭铁51、将S极朝向轴线方向上的外侧的结构进行说明，但对于磁化方向也可与其相反。
在此，第1可动体侧轭铁51的外周面从一对磁铁53a、53b的外周面向外周侧凸出。而第2可动体侧轭铁55a、55b的外周面也从一对磁铁53a、53b的外周面向外周侧凸出。
在第1可动体侧轭铁51的轴线方向的两个端面上形成凹部，一对磁铁53a、53b分别嵌入这些凹部内，利用粘结剂等固定。对于第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b的固定可采用粘结、压入或合用这些方法的结构。
在固定体3的轴线方向上的两侧的开口部内固定有轴承板71a、71b(轴承构件)，从第2可动体侧轭铁55a、55b沿轴线方向的两侧伸出的支轴57a、57b都滑动自如地插入轴承板71a、71b的孔内。这样，可动体5以在轴线方向上可往复移动的状态支承于固定体3。该状态下，可动体5的外周面与固定体3的内周面通过规定间隙相对、且固定体侧轭铁35的前端部36a、36b在第1可动体侧轭铁51的外周面与线圈33的内周面的间隙内处于轴线方向上相对的状态。在可动体5与固定体侧轭铁35之间确保间隙。对第2可动体侧轭铁55a、55b与支轴57a、57b的固定可采用粘结、压入或合用这些方法的结构。
(动作)在如此构成的线性作动器1中，朝向图纸，在左侧从对面侧朝向跟前侧电流在线圈33中流动，朝向图纸，在右侧从跟前侧朝向对面侧电流在线圈33中流动的期间，磁力线如图1(b)所示。因此，可动体5首先如箭头U所示那样，通过洛伦兹力，在轴线方向上受到朝上方的推力而上升。而当对线圈33的通电方向翻转，则可动体5如箭头D所示那样沿轴线方向下降。因此，若对线圈33施加交变电流，可动体5就在轴线方向上进行往复直线运动。
(本形态的主要效果)以上说明的那样，本形态中，在可动体5中一对磁铁53a、53b分别同极相对，故作用有磁性排斥力，但因为在磁铁53a、53b之间设置了第1可动体侧轭铁51，因而可将一对磁铁53a、53b以同极相对的状态加以固定。
而且，在可动体5中，一对磁铁53a、53b分别以同极朝向第1可动体侧轭铁51，因而从第1可动体侧轭铁51沿径向产生强的磁通。因此，只要使第1可动体侧轭铁51与线圈33的圆周面相互相对，就可对可动体5施加大的推力。
而且，只要对磁铁53a、53b在轴线方向进行磁化即可，与对磁铁53a、53b在径向磁化的场合不同，即使小型化时也容易磁化，适合于批量生产。
而且，本形态中，第1可动体侧轭铁51的外周面从一对磁铁53a、53b的外周面朝外周侧凸出，故即使在设有固定体侧轭铁35的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体5的磁性吸引力。同样，第2可动体侧轭铁55a、55b的外周面从一对磁铁53a、53b的外周面朝外周侧凸出，故即使在设有固定体侧轭铁35的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体5的磁性吸引力。因此，具有容易进行组装作业以及可动体5不易倾斜的优点。
本形态中，因为将磁铁53a、53b配置在了线圈33的外周侧，故与将磁铁53a、53b配置在线圈33的外侧的情况相比磁铁53a、53b可减小，因而可廉价构成作动器1。而且，线圈33配置在外侧，因而可仅由固定侧轭铁封闭磁路。
而且，在固定体3中，由于将支轴57a、57b沿轴线方向可移动地加以支承的轴承板71a、71b保持在沿轴线方向开口的开口部内，故不需要另外配置轴承构件。而且，能以固定体3为基准固定轴承板71a、71b，因而具有支轴57a、57b不会倾斜的优点。
(其他实施形态)以下说明的变形例，其基本的结构都与上述实施形态相同，对共同的部分标上相同的符号加以图示，省略对它们的说明。
(固定体3的变形例)图2(a)、(b)、(c)是表示应用了本发明的线性作动器1的固定体3的变形例。
图1(a)、(b)所示的线性作动器1中，固定体侧轭铁35的一方的前端部36a、36b所相对的位置是轴线方向上的大致中央，但也可如图2(a)所示，将前端部36a、36b所相对的位置(狭槽37)从轴线方向上的中央位置朝一方侧例如下方侧偏移。作成如此结构，可使可动体5的上升速度和下降速度不同。因此，在后述的阀装置等中，可调节将流体引向泵室时的速度和从泵室将流体排出时的速度等。对于固定体侧轭铁35的前端部36a、36b的形状，也可采用对于端面从外周侧朝向内周侧设置锥面、前端部36a、36b在内周侧(接近可动体5的一侧)相互接近的结构。作成如此结构，在固定体侧轭铁的前端部36a、36b，能使可动体5侧的狭槽37的宽度比线圈33侧的狭槽37的宽度狭窄。
如图2(b)所示，对于线性作动器1的固定体侧轭铁35，也可通过轴线方向上排列的2个轭铁构件构成。该场合，能将卷绕有线圈33的卷筒31以从轴线方向的两侧夹住的形态组装固定体3，可提高组装作业的效率。对于线性作动器1的固定体侧轭铁35的前端部36a、36b的形状，也可采用通过设置有内周侧比外周侧突出的台阶部、在内周侧(接近可动体5的一侧)前端部36a、36b相互接近的结构。作成如此结构，在固定体侧轭铁的前端部36a、36b，能使可动体5侧的狭槽37的宽度比线圈33侧的狭槽37的宽度狭窄。
如图2(c)所示，对于线性作动器1的固定体侧轭铁35的前端部36a、36b的形状，也可采用对于端面从外周侧朝向内周侧设置锥面、且在其中途位置形成环状的槽361a、361b的状态下、前端部36a、36b在内周侧(接近可动体5的一侧)相互接近的结构。若在前端部36a、36b之间嵌入与环状的槽361a、361b卡合的由非磁性体构成的隔板，就可将前端部36a、36b相互连接。其结果，能防止前端部36a、36b被磁铁53a、53b吸引而变形。
(可动体5侧的变形例)图3(a)、(b)、(c)；图4；图5(a)、(b)、(c)是表示应用了本发明的线性作动器1的可动体5的变形例。
图1(a)、(b)所示的线性作动器1中，在第1可动体侧轭铁51的轴线方向的两个端面上形成磁铁53a、53b嵌入用的凹部，但如图3(a)所示，第1可动体侧轭铁51的轴线方向上两个端面是平坦的，磁铁53a、53b可利用粘结剂等固定在这些平坦的端面上。
如图3(b)所示，第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b在轴线方向上分离的状态下也可由粘结剂59等固定。
如图3(c)所示，第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b也可在中央分别形成各规定尺寸的通孔，带台阶的支轴57嵌入这些通孔内。在此，通孔按第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b的顺序依次减小，支轴57的直径从中央向两个轴端变细。作成如此结构，只要从带台阶的支轴57的两个轴端将第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b依次插入，就可容易地确定相互的位置，且能高效地进行第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b的对中心。
对于支轴57并不局限于圆棒，如图4所示，也可使用由六角棒等角棒构成的支轴57，该场合，对于第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b，只要事先形成与支轴57a、57b对应的形状的通孔即可。也可在对支轴57进行支承的轴承板71a、71b上事先形成与支轴57a、57b对应的形状的轴承孔。作成如此结构，可防止可动体5绕轴线旋转。
也可是对一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b形成通孔、对第1可动体侧轭铁51形成不贯通的孔、将支轴从轴线方向的两侧插入的结构。
上述形态的第1可动体侧轭铁51；一对磁铁53a、53b及第2可动体侧轭铁55a、55b全都是圆柱状，但也可如图5(a)所示，第1可动体侧轭铁51及第2可动体侧轭铁55a、55b是六角柱等角柱状。
也可如图5(b)、(c)所示，第2可动体侧轭铁55a、55b不是圆柱状，其端面是弯曲的结构，其俯视形状也可是椭圆、长圆或偏向一侧延伸的异形形状等。
(附加施力构件)图6(a)、(b)及图7是应用了本发明的线性作动器1的变形例。
图1(a)、(b)所示的线性作动器1中，是仅由磁力推动可动体5的结构，但如图6(a)所示，也可构成为在轴线方向的一侧，在轴承板71a、71b与第2可动体侧轭铁55a、55b之间事先配置作为施力构件的圆锥梯形的螺旋弹簧91，例如，在可动体5下降时，使压缩弹簧一边变形一边低速移动，在可动体5上升时，压缩弹簧的形状恢复力进行辅助，从而高速移动。
也可如图6(b)所示，在轴线方向的两侧，在轴承板71a、71b与第2可动体侧轭铁55a、55b之间事先配置作为施力构件的螺旋弹簧91、92，施加使可动体5始终保持在轴线方向上的中心位置(原点位置)的弹力。
对可动体5沿轴线方向的施力，也可取代图6(a)、(b)所示的螺旋弹簧91、92，通过配置图7所示的平衡环弹簧93或平板弹簧、锥形螺旋板弹簧等来进行。
如图6及图7所示，最好在固定体侧轭铁35上的至少1处、例如位于轴线方向的端部形成将线圈线的末端从线圈33引出的线圈线引出孔350，将卷筒31的筒部310配置在该线圈线引出孔350内。作成如此结构，能容易地引出线圈线的末端。
(其他变形例)
上述形态中，是可动体5配置在固定体3的内侧的结构，但也可是在环状的可动体的内侧配置具有卷绕成环状的线圈的固定体的结构。该场合，除了线圈外周面与可动体的内周面相对以外，基本上具有与上述实施形态相同的结构。
(阀装置的结构例)本发明的线性作动器1，参照图8及图9及以下所说明的那样，可用作阀装置100的驱动装置。以下进行说明的阀装置100中使用的作动器1的基本结构与参照图1(a)、(b)所说明的结构相同，因而对共同的部分标上相同的符号加以图示，对于线性作动器1的说明，仅省略其主要部分。
图8及图9都是将应用了本发明的线性作动器1用作驱动装置的阀装置100沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图。
图8所示的阀装置100中，应用了本发明的线性作动器1被围在圆筒状的外壳110内的状态下使用，在其下方，通过流道组成构件130，形成具有流体沿箭头Lin及箭头Lout所示的方向流动的流道的泵室170。
在此使用的线性作动器1，参照图1(a)、(b)所说明的那样，通过对线圈33的通电加以控制，使可动体5在轴线方向上往复移动。在此，一方的支轴57a、57b的下端部与隔膜阀150的中央部分连接。在隔膜阀150的外周侧形成起到O形环作用的环状厚壁部151，在隔膜阀150中，将包括该环状厚壁部151在内的外周侧夹在外壳110与流道组成构件130之间以确保液体密封。在流道的流入侧及流出侧设有止回阀(未图示)。在此，流入侧相对于流出侧，通过另外准备的压力发生装置(未图示)大致保持在高压状态。流入侧的流道在其开口部通过隔膜阀150的底部大致紧密接触，从而大致液体密封。在此，隔膜阀150朝箭头U所示的方向的动作打开流入侧流道的开口部，快速地将液体向流出侧导通。相反，隔膜阀150朝箭头D所示的方向的动作则关闭流入侧流道的开口部，或克服来自欲打开它的流入侧的压力，使向流出侧的液体的导通迅速停止。这样的动作如合理地使用施力弹簧，能有效地加以辅助。此时，隔膜阀150直接与支轴57a、57b连接，故可直接直线驱动隔膜阀150。
对于阀体，并不局限于隔膜阀150，也可使用伸缩阀及其他阀体。支轴57a、57b与阀体既可是分体结合的结构，也可是支轴57a、57b与阀体一体形成的结构。
图9所示的阀装置100，其基本结构与参照图8所说明的阀装置100相同，故省略外壳110和流道组成构件130等的说明，但线性作动器1的两侧的支轴57a、57b分别固定在隔膜阀150上。因此，可动体5朝箭头U所示的方向或箭头D所示的方向移动时，2个隔膜阀150朝相反的方向变形。因此，上下2个泵室170中，上述动作(液体的吸入及排出)相反地进行。
不过，利用不同的阀装置100结构，也可使上下2个泵室170中膨胀及收缩同样地进行。
(向其他设备的应用)参照图8及图9对将本发明的线性作动器1用于阀装置100的例子进行了说明，但本发明的线性作动器1并不局限于送液用的阀装置100，也可用于空气阀装置100等各种动压控制等。也可将线性作动器1单体用作小型直线推进装置。
(泵装置的基本结构)下面，图10是表示应用了本发明的泵装置的基本结构的概念图。如图10所示，本形态的泵装置10，例如，在便携式电子设备中所使用的DMFC中，用作压送甲醇的送液泵，在泵装置本体17中，开设有1个流入口80和多个流出口40(40a～40h)。在泵装置本体17中，包括泵室2、与泵室2及流入口80连接的流入通道13、与泵室2及多个流出口40连接的多个流出通道4(40a～40h)。而且，在泵装置本体17中，流入通道13中具有流入侧主动阀15，泵室2中具有泵机构113，多个流出通道4中各具有流出侧主动阀6(6a～6h)。在此，8个流出口40a～40h及流出通道4a～4h分别可与DMFC的起电部、即8个单电池(未图示)连接，从流出通道4a～4h排出的甲醇可供给单电池的阳极。
具有朝着泵室2流入的方向打开的被动阀110的第1流道8、具有朝着从泵室2流出的方向打开的被动阀111的第2流道9与流入通道13连接，通过第1流道8的端部构成流入口80，通过第2流道9的端部构成回流口90。在此，第1流道8及第2流道9可与甲醇盛放容器(未图示，以下称为盛放容器)连接。具体地说，第1流道8可与盛放容器的下方连接，第2流道9可与盛放容器的上方连接。被动阀110例如是橡胶制成的阀，当在朝向泵室2的甲醇的吸入方向上产生压力就会打开，但即使在朝向盛放容器的甲醇排出方向产生压力也不会打开。因此，甲醇通过流入口80、第1流道8及流入通道13从盛放容器吸入泵室2内，甲醇通过流入通道13、第2流道9及回流口90从泵室2向盛放容器排出。
在如此构成的泵装置10中，流入侧主动阀15通过后述的驱动作动器(图1中省略了图示)可开闭。流出侧主动阀6a～6h也与流入侧主动阀15同样，通过后述的驱动作动器(图1中未图示)可个别地开闭。
如此构成的泵装置10中，流出侧主动阀6a～6h为关闭状态、且流入侧主动阀15为打开状态时，当泵机构113使泵室2扩大，则甲醇被吸入泵室2。流入侧主动阀15为关闭状态、且流出侧主动阀6a～6h的至少1个为打开状态时，当泵机构113使泵室2缩小，则甲醇从泵室2向单电池排出。而且，流出侧主动阀6a～6h为关闭状态、且流入侧主动阀5a为打开状态时，当泵机构13使泵室2缩小，则甲醇向盛放容器排出。
(泵装置的控制方法)图11是说明图10所示的泵装置10的控制方法的时间图。本形态中，泵装置10如图11所示，由以下的控制方法控制。该控制方法包括打开流入侧主动阀15、通过泵机构113的吸入动作将甲醇从第1流道8吸入泵室2的吸入步骤S1；吸入步骤后、通过泵机构113的排出动作使甲醇从泵室2向第2流道9排出、消除了泵装置10的机械间隙(日文バツクラツシュ)后关闭流入侧主动阀15的初期排出步骤S2；初期排出步骤S2后、依次打开规定的流出侧主动阀6、通过泵机构113的排出动作将规定量的甲醇排出的排出步骤S3。以下对该控制方法进行详细说明。
图11的上段所示的图中，从中心线向下延伸的部分表示泵机构113向排出方向动作的排出动作的状态，从中心线向上延伸的部分表示泵机构113向吸入方向动作的吸入动作的状态。图11的下段表示的主动阀110、6的作动器的时间图中，朝上延伸的部分表示各主动阀110、6打开的状态。
初期状态中，流入侧主动阀15及流出侧主动阀6全部是关闭状态。在该状态下，首先，使流入侧主动阀15成为开状态。然后，使泵机构113朝甲醇的排出方向动作。将该泵机构113的排出动作一直进行到上死点(原点)为止，进行泵机构113的原点回归(原点回归步骤S0)。此时，甲醇从泵室2通过已成为打开状态的被动阀111向第2流道9排出。
接着，将甲醇吸入泵室2(吸入步骤S1)。更具体地说，在打开流入侧主动阀15的状态下将泵机构113朝甲醇的吸入方向动作。将该泵机构113的吸入动作例如进行至泵机构113的下死点为止。甲醇利用泵机构113的吸入动作，通过已成为打开状态的被动阀110从第1流道8吸入泵室2。
接着，通过泵机构113的排出动作使甲醇从泵室2排出、消除了泵装置10的机械间隙后关闭流入侧主动阀15(初期排出步骤S2)。更具体地说，在打开流入侧主动阀15的状态下将泵机构113朝甲醇的排出方向动作直到泵装置10的机械间隙消除为止。利用该泵机构113的排出动作，将甲醇通过已成为打开状态的被动阀111向第2流道9排出，然后，使流入侧主动阀15成为关闭状态。
接着，依次打开规定的流出侧主动阀6，通过泵机构113的排出动作排出规定量的甲醇(排出步骤S3)。更具体地说，首先，使流出侧主动阀6f成为打开状态后，利用泵机构113进行排出动作，将规定量的甲醇从流出通道4f排出。接着，使流出侧主动阀6f成为关闭状态、流出侧主动阀6g成为打开状态后，使泵机构113进行排出动作，将规定量的甲醇从流出通道4g排出。这样，一边按以下顺序依次进行流出侧主动阀6f、6g、6h、6a、6b、6c、6d、6e的开闭动作，一边使泵机构113进行排出动作，则可从流出通道4f、4g、4h、4a、4b、4c、4d、4e按此顺序排出规定量的甲醇。
在此，在泵室2内设有检测有无气泡的检测器的情况下，当该检测器检测出气泡时，例如，使流入侧主动阀15成为打开状态，通过使泵机构113进行排出动作，借助已成为打开状态的被动阀111，可将气泡向第2流道9排出。而泵装置10起动时或盛放容器更换后，也可通过同样的动作排出气泡。
这样，本形态的泵装置10，因为具有流出侧主动阀6a～6h，故能可靠地防止甲醇从流出通道4a～4h向泵室2的回流。通过用流出侧主动阀6a～6h对从流出通道4a～4h排出的甲醇的排出目的地加以控制。而且，泵装置10中，通过1个泵机构113的排出动作，将甲醇从各流出通道4a～4h排出。因此，与在各流出通道4a～4h设置泵机构的场合相比，排出性能均匀，可抑制从各流出通道4a～4h排出的排出量的偏差。因此，泵装置10中，能高精度地排出合适量的甲醇。
流入通道113通过流入侧主动阀15与泵室2连接，故能可靠地防止从泵室2向流入通道13的回流。
本形态的泵装置10的控制方法中，在吸入步骤S1和排出步骤S3之间设有消除泵装置10的机械间隙的初期排出步骤S2。因此，排出步骤S3中，可从最初就将泵机构的移动量与从流出通道4a～4h排出的排出量的关系保持为线性。因此，只要对泵机构的移动量进行适当的控制，就可在排出步骤S3中对从最初排出流体的流出通道4f的排出量进行高精度的控制，可降低从各流出通道4a～4h排出的排出量的偏差。
而且，在排出步骤S3中，因为从流出通道4a～4h多次排出，故将所需的甲醇在吸入步骤S1吸入。因此，即使从各流出通道4a～4h排出的甲醇的排出量极其微小，也可一定程度地确保吸入量。例如，即使从各流出通道4a～4h排出的各排出量分别是1μl，也可使吸入量为8μl。因此，可增大泵装置10的容量，容易具有自给性能。
(泵装置的具体结构)图12(a)、(b)是应用了本发明的泵装置的立体图及俯视表示其流道等的说明图。图13及图14是从斜上方看到本发明的实施形态的泵装置时的分解立体图及从斜下方看时的分解立体图。图15是表示应用了本发明的泵装置的截面结构的说明图。
如图12(a)、(b)所示，本形态的泵装置10，参照图10所说明的构成流入口80、回流口90、流出口40的管子与盒状的泵装置本体17的一方的面171连接。
构成如此结构的泵装置10时，本形态中，相对于后述的泵机构113和主动阀15、6的配线基板74、底板75、壳体76、后述的流道形成为槽状的板77、通过覆盖该板的上面而堵塞流道的上面的液体密封薄片78、连接所述管子的盖板79，以此顺序层叠，构成泵装置本体17。
如图13及图14所示，在壳体76上形成构成后述的泵机构113和主动阀15、6的配置空间等用的孔137、57、67a～67h。在板77上，在其中心位置形成构成泵室2用的圆形通孔21，在该通孔21的周围，在板77的下面侧形成构成主动阀15、6的阀室的凹部58、68a～68h。
9个槽131、41a～41h从通孔21辐射状地延伸。在板77的槽131、41a～41h边上形成槽82、92、42a、42b…等。
本形态中，9个槽131、41a～41h中，由槽131构成流入通道13。即，在壳体76、板77及液体密封薄片78重叠的状态下，堵塞槽131的上面，同时成为相对于流入通道13配置有流入侧主动阀15的状态。当将壳体76、板77及液体密封薄片78重叠，则通过槽41a～41h、42a、42b…形成流出通道4a～4h，同时成为在各流出通道4a～4h配置有流出侧主动阀6a～6h的状态。当将壳体76、板77及液体密封薄片78重叠，则通过槽82、壳体76的凹部83及板77的凹部84构成第1流道8，通过槽92、壳体76的凹部(未图示)及板77的凹部94构成第2流道9。被动阀110、111被设置在第1流道8及第2流道9中的板77的凹部84、94中。
这样，本形态中，流出侧主动阀6(6a～6h)平面状地配置在泵室2周围，故在多个流出通道4(4a～4h)中的各个流道能变短，能使泵装置10实现薄型化。而且，能抑制从各流出通道4(4a～4h)排出的排出量的偏差，故能高精度地排出合适量的流体。而且，尽管因具有多个流出通道4(4a～4h)而需要多个流出侧主动阀6(6a～6h)，但因为多个流出侧主动阀6(6a～6h)平面状地配置在泵室2周围，故可缩短多个流出通道4(4a～4h)中的各流道长度，由此，可使泵装置10小型化。本形态中，多个流出通道4(4a～4h)中，从泵室2至流出侧主动阀6(6a～6h)的流道长度相等。因此，能高精度地控制通过各流出通道4(4a～4h)的排出量。
本形态中，流入口80、回流口90及多个流出口40(40a～40h)在泵装置本体17的同一个面271上开口，故泵装置10容易与外部连接。
而且，对于流入侧主动阀15、泵机构113及流出侧主动阀6的配线基板74，在泵装置本体17中，层叠在流入口80、回流口90及多个流出口40(40a～40h)所开口的面的相反侧的面上，故具有将配管与流入口80、回流口90及多个流出口40(40a～40h)连接时，配线基板74与各主动阀15、6及泵机构113的配线变得容易等优点。
而且，泵装置本体17，具有流入通道13及流出通道4在一面侧形成为槽状的板77、重叠配置在该板77的一面侧的液体密封薄片78，故对于小型的泵装置本体17能形成许多个流道，且能高效地生产泵装置10。
(泵机构的结构)(泵机构的整体结构)以下，对应用了本发明的泵装置10中使用的泵机构113的一例加以说明。图16是将应用了本发明的泵装置纵向分割后的状态的分解立体图。图17(a)、(b)是表示图16所示的泵装置中使泵室的内容积膨胀后的状态的说明图、及表示使泵室的内容积收缩后的状态的说明图。图18(a)、(b)、(c)分别是图16所示的泵机构的旋转体中使用的转子的立体图、俯视图及剖视图。图19(a)、(b)、(c)分别是图16所示的泵机构的旋转体中使用的移动体的立体图、俯视图及剖视图。
在图16及图17(a)中，本形态的泵机构113，主要由使与流入通道13及流出通道4连通的泵室2的内容积膨胀收缩从而吸入及排出液体的作为阀体的隔膜阀170、驱动隔膜阀170的驱动机构105构成。
泵装置本体17的固定体侧部分，由装载有驱动机构105的板状的底板75、将驱动机构105收放在与该底板75之间的壳体76、层叠在壳体76的上表面的板77、通过液体密封薄片78重叠在该板77的上表面的盖板79构成。在板77的上表面形成槽131、41，其上面由盖板79覆盖的状态下，槽131等构成流道。板77上，在槽131的一方端上形成通孔151，在将底板75、壳体76、板77、液体密封薄片78及盖板79重叠的状态下，通孔151与形成于壳体76及底板75的通孔271、211连通，通过这些通孔151、271、211构成流体吸入口6。板77上，在槽41的另一端也形成通孔153，在将底板75、壳体76、板77、液体密封薄片78及盖板79重叠的状态下，通孔153与形成于壳体76及底板75的通孔133、123连通，通过这些通孔153、133、123构成流体排出口7。在流体吸入口6及流体排出口7分别配置止回阀(未图示)。
板77上，在槽131的中途位置还形成通孔21。在将盖板79重叠在板77上的状态下，该通孔21的上面由盖板79覆盖，且下面由隔膜阀170覆盖，构成泵室2。
本形态中，驱动机构105如以下说明的那样，包括环状的定子120；同轴状地配置在该定子120的内侧的旋转体103；同轴状地配置在该旋转体103的内侧的移动体160；将旋转体103的旋转变换为使移动体160沿轴线方向移动的力后传递给移动体160的变换机构140。在此，驱动机构105在基板76上形成的空间内处于装载在底板75与基板76之间的状态。
在驱动机构105中，定子120成为由卷绕在卷筒123上的线圈121以及配置成覆盖线圈121的2个轭铁125构成的单元在轴线方向上2层层叠的结构。该状态下，上下2层的任1个单元都成为从2个轭铁125的内周缘沿轴线方向突出的极齿在圆周方向上交替排列的状态。
如图16、图17及图18(a)、(b)、(c)所示，旋转体103具有朝上方开口的杯状构件130、固定在该杯状构件130的圆筒状的筒体部131的外周面上的环状转子磁铁150。在杯状构件130的底壁133的中央形成朝轴线方向上侧凹陷的凹部135，在底板75上形成承接配置在凹部135内的滚珠118的轴承部751。在基板76的上端侧内面形成环状台阶部766，而在杯状构件130的上端部分，通过筒体部131的上端部分和环状的凸缘部134，形成与基板76侧的环状台阶部766相对的环状台阶部，在由这些环状台阶部划分形成的环状空间内，配置有由环状的护圈181及通过该护圈181在圆周方向上被保持在分开的位置上的轴承滚珠182构成的轴承180。这样，旋转体103处于可绕轴线旋转的状态支承于泵装置本体17的状态。
在旋转体103中，转子磁铁150的外周面与沿定子120的内周面在圆周方向上排列的极齿相对。在此，在转子磁铁150的外周面，S极和N极在圆周方向上交替排列，由定子120和杯状构件130构成步进电动机。
如图16、图17及图19(a)、(b)、(c)所示，移动体160包括底壁161；从底壁161的中央沿轴线方向突出的圆筒部163；以围住该圆筒部163周围的形态形成为圆筒状的筒体部165，在筒体部165的外周形成阳螺纹167。
本形态中，为了构成通过旋转体103的旋转使移动体160在轴线方向上进行往复移动用的变换机构140，首先，如图16、图17及图18(a)、(b)、(c)及图19(a)、(b)、(c)所示，在杯状构件130的筒体部131内周面的圆周方向上分开的4个部位上形成阴螺纹137，而在移动体160的筒体部165的外周面上形成与杯状构件130的阴螺纹137卡合从而构成动力传递机构141的阳螺纹167。因此，若使阳螺纹167与阴螺纹137啮合地将移动体160配置在杯状构件130的内侧的话，移动体160成为支承于杯状构件130的内侧的状态。圆周方向上的6个长孔169作为通孔形成在移动体160的底壁161上，另一方面，6个突起769从基板76延伸，由于突起769的下端部嵌入长孔169，故构成同转防止机构149。即，杯状构件130旋转时，移动体160通过由突起769和长孔169构成的同转防止机构149阻止旋转，故杯状构件130的旋转通过由其阴螺纹137及移动体160的阳螺纹167构成的动力传递机构141传递给移动体160，其结果，移动体161根据旋转体103的旋转方向朝轴线方向的一方侧及另一方侧进行直线移动。
本形态中，在杯状构件130的筒体部131内周面的圆周方向上分开的4个部位上形成了阴螺纹137，但只要在圆周方向上分开的多处形成阴螺纹即可。本形态中，在杯状构件130的筒体部131内周面的圆周方向上分开的4个部位上形成了阴螺纹137，但也可将移动体160的筒体部165的外周面的阳螺纹167形成在圆周方向上分开的4处或多处。
(阀体的结构)回到图16及图17(a)，本形态中，隔膜阀170直接与移动体160连接。隔膜阀170呈具有底壁171、从底壁171的外周缘朝轴线方向竖起的圆筒状的筒体部173、从该筒体部173的上端朝外周侧扩大的凸缘部175的杯状，底壁171的中央部分在被移动体160的圆筒部163覆盖的状态下，从它们的上下方向被止动螺钉178和罩子179固定。隔膜阀170的凸缘部175的外周缘成为起到液体密封性和定位功能的厚壁部，该厚壁部在板77的通孔21的周围，固定在壳体76与板77之间。这样，隔膜阀170对泵室2的下面加以限制，且在泵室2的周围确保壳体76与板77之间的液体密封。
该状态下，隔膜阀170的筒体部173处于折返成截面U字形的状态，折返部分172根据移动体160的位置使形状发生变化。本形态中，将隔膜阀170的截面U字形的折返部分172配置在由移动体160的圆筒部163的外周面构成的第1壁面168与由从壳体76延伸的突起769的内周面构成的第2壁面768之间所构成的环状空间内。因此，在图17(a)、(b)所示的状态及向图17(a)、(b)所示的状态转移的途中的任何状态下，隔膜阀170的折返部分172在保持在环状空间内的状态下，沿着第1壁面168及第2壁面768展开或卷起地进行变形。
本形态中，如图16、图17及图18(a)、(b)、(c)所示，在杯状构件130的底壁133的圆周方向上的270°的角度范围内形成1个槽136，另一方面，在移动体160的底面形成朝下方的突起166。在此，移动体160不绕轴线旋转，但能在轴线方向上进行移动，相比之下，旋转体103绕轴线进行旋转，但在轴线方向上不移动。因此，突起166和槽136起到限制旋转体103及移动体160的停止位置的挡块的功能。即，槽136在圆周方向上深度发生变化，当移动体160朝轴线方向的下方移动时，突起166嵌入槽136内，同时槽136的端部通过旋转体103的旋转与突起166抵接。其结果，旋转体103的旋转被阻止，旋转体103及移动体160的停止位置、即隔膜阀170的内容积的最大膨胀位置受到限制。
(动作)如此构成的泵机构113中，当对定子120的线圈121供电，则杯状构件130旋转，其旋转通过变换机构140传递给移动体160。因此，移动体160在轴线方向上进行往复直线运动。其结果，隔膜阀170根据移动体160的移动而变形，使泵室2的内容积膨胀、收缩，因而在泵室2中，进行来自流入通道13的液体的流入及朝向流出通道4的液体的流出。在此期间，隔膜阀170的折返部分172，在保持在环状空间内的状态下，沿着第1壁面168及第2壁面768展开或卷起地进行变形，不会发生无用的滑动。而且，隔膜阀170，即使从泵室2的流体受到压力，内外侧都被限制在环状空间内，故其变形极小。而且，移动体160的下方位置被杯状构件130的槽136及由移动体160的突起166构成的挡块限制。因此，隔膜阀170随着杯状构件130的旋转，容积高精度地发生变化。
以上说明的那样，本形态的泵机构113中，将步进电机机构引起的旋转体103的旋转通过利用了由阳螺纹167及阴螺纹137构成的动力传递机构141的变换机构140传递给移动体160，使固定有隔膜阀170的移动体160进行往复直线运动。因此，从驱动机构105至隔膜阀170，利用所需最小限度的构件传递动力，因而能使泵机构113小型化、薄型化及低成本化。通过减小动力传递机构141中阳螺纹167及阴螺纹137的导程角或增加驱动侧的定子的极齿，可进行移动体160的微小的进给。因此，能严格地控制泵室2的容积，能高精度地进行定量排出。
而且，本形态中使用了隔膜阀170，但该隔膜阀170的折返部分172在保持在环状空间内的状态下，沿着第1壁面168及第2壁面768展开或卷起地进行变形，不会发生无用的滑动。因此，不会发生无用的负荷，且隔膜阀170的寿命长。而且，隔膜阀170即使从泵室2的流体受到压力，变形也极小。采用本形态的泵机构113，能高精度地进行定量排出，且可靠性高。
而且，旋转体103通过轴承滚珠182可绕轴线旋转地支承于泵装置本体17，故滑动损失小，且旋转体103被稳定地保持在轴线方向上，在轴线方向上的推力稳定。因此，能实现驱动机构105的小型化、提高耐久性、提高排出性能。
上述形态中，作为变换机构140的动力传递机构141使用了螺纹，但也可使用凸轮槽。而且，上述形态中，作为阀体使用了杯状的隔膜阀，但也可使用其他形状的隔膜阀或具有O形环的活塞。
上述形态中，揭示了流入口80为1个、流出口40为8个的例子，但流入口80也可是多个。流入口80、泵机构113、流出口40也可分别是1个，或将它们进行组合。上述形态中，流出通道4作成了均等的长度，但也可不是均等，根据用途来配置。而且，上述形态中，设有回流口90，但在不需要的情况下也可不设置。而且，上述形态中，分体图示了堵塞上面的液体密封薄片78、上述连接有管子的盖板79，但也可没有盖板79的管子、而在液体密封薄片78上仅开设流出孔，通过密封构件进行连接。密封构件，既可将板77与盖板79直接结合，也可在板77的流道的端部设置密封构件。
(主动阀的结构)图20及图21分别是将应用了本发明的泵装置10用作主动阀5、6的阀的主要部分沿轴线方向剖切后从斜上方看到时的说明图及该阀的磁力线的说明图。
如图11及图12所示，主动阀15、6在基板76的孔57、67a～67h内具有线性作动器201，该线性作动器201具有圆筒状的固定体203、配置在该固定体203的内侧的大致圆柱状的可动体205。固定体203包括环状地卷绕在卷筒231上的线圈233；从线圈233的外周面绕过线圈233的轴线方向的两侧、一方的前端部236a和另一方的前端部236b在线圈233的内周侧隔着狭槽237在轴线方向上相对的固定体侧轭铁235。可动体205包括圆板状的第1可动体侧轭铁251；相对于该第1可动体侧轭铁251在轴线方向的两侧层叠的一对磁铁253a、253b。作为一对磁铁253a、253b，可使用Nd-Fe-B系或Sm-Co系的稀土类磁铁、或树脂磁铁。可动体205上，在一对磁铁253a、253b的第1可动体侧轭铁251的相反侧的端面上分别层叠有第2可动体侧轭铁255a、255b。
本形态中，一对磁铁253a、253b都在轴线方向上磁化，并以同极朝向第1可动体侧轭铁251。以下，本形态中，以一对磁铁253a、253b分别将N极朝向第1可动体侧轭铁251、将S极朝向轴线方向上的外侧的结构进行说明，但对于磁化方向也可与其相反。
在此，第1可动体侧轭铁251的外周面从一对磁铁253a、253b的外周面向外周侧凸出。而第2可动体侧轭铁255a、255b的外周面也从一对磁铁253a、253b的外周面向外周侧凸出。
在第1可动体侧轭铁251的轴线方向的两个端面上形成凹部，一对磁铁253a、253b分别嵌入这些凹部内，利用粘结剂等固定。对于第1可动体侧轭铁251；一对磁铁253a、253b及第2可动体侧轭铁255a、255b的固定可采用粘结、压入或合用这些方法的结构。
在固定体203的轴线方向上的两侧的开口部内固定有轴承板271a、271b(轴承构件)，从第2可动体侧轭铁255a、255b沿轴线方向的两侧伸出的支轴257a、257b都滑动自如地插入轴承板271a、271b的孔内。这样，可动体205以在轴线方向上可往复移动的状态支承于固定体203。该状态下，可动体205的外周面与固定体203的内周面通过规定间隙相对、且固定体侧轭铁235的前端部236a、236b在第1可动体侧轭铁251的外周面与线圈233的内周面的间隙内相互处于轴线方向上相对的状态。在可动体205与固定体侧轭铁235之间确保间隙。对第2可动体侧轭铁255a、255b与支轴257a、257b的固定可采用粘结、压入或合用这些方法的结构。
在如此构成的线性作动器201中，朝向图纸，在右侧从对面侧朝向跟前侧电流在线圈233中流动，朝向图纸，在左侧从跟前侧朝向对面侧电流在线圈233中流动，磁力线如图12所示。因此，可动体5首先如箭头A所示那样，通过洛伦兹力，在轴线方向上受到推力而移动。而当对线圈233的通电方向翻转，则可动体205如箭头B所示那样沿轴线方向下降。
本形态的线性作动器201中，由磁力推动可动体205，同时在轴线方向的一侧，在轴承板271a与第2可动体侧轭铁255a之间配置作为施力构件的圆锥梯形的螺旋弹簧291。因此，在可动体205下降时，使压缩弹簧一边变形一边移动，在可动体205上升时，压缩弹簧的形状恢复力进行辅助，从而高速移动。
本形态中，如此构成的线性作动器201，配置在阀室270(凹部58、68a～68h)中的隔膜阀260的中央部分与一方的支轴257b的端部连接。在隔膜阀260的外周侧形成起到液体密封性和作为定位功能的环状厚壁部261，在隔膜阀260中，将包括该环状厚壁部261在内的外周侧夹在基板76与流道构成板77之间以确保液体密封。
对于阀体，并不局限于隔膜阀260，也可使用伸缩阀及其他阀体。支轴257a、257b与阀体既可是分体结合的结构，也可是支轴257a、257b与阀体一体形成的结构。
以上说明的那样，本形态的可动体205中，一对磁铁253a、253b分别以同极相对，作用有磁性排斥力，但因为在磁铁253a、253b之间设置了第1可动体侧轭铁251，因而可将一对磁铁253a、253b以同极相对的状态加以固定。
而且，在可动体205中，一对磁铁253a、253b分别以同极朝向第1可动体侧轭铁251，因而从第1可动体侧轭铁251沿径向产生强的磁通。因此，只要使第1可动体侧轭铁251与线圈233的圆周面相互相对，就可对可动体205施加大的推力。
而且，只要对磁铁253a、253b在轴线方向进行磁化即可，与对磁铁253a、253b在径向磁化的场合不同，即使小型化时也容易磁化，适合于批量生产。
而且，本形态中，第1可动体侧轭铁251的外周面从一对磁铁253a、253b的外周面朝外周侧凸出，故即使在设有固定体侧轭铁235的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体205的磁性吸引力。同样，第2可动体侧轭铁255a、255b的外周面从一对磁铁253a、253b的外周面朝外周侧凸出，故即使在设有固定体侧轭铁235的情况下，也可减小与轴线方向垂直的方向上作用于可动体205的磁性吸引力。因此，具有容易进行组装作业以及可动体205不易倾斜的优点。
本形态中，因为将磁铁253a、253b配置在了线圈33的外周侧，故与将磁铁253a、253b配置在线圈233的外侧的情况相比磁铁253a、253b可减小，因而可廉价构成主动阀5、6。而且，线圈233配置在外侧，因而可仅由固定体侧轭铁封闭磁路。
而且，在固定体203中，将支轴257a、257b沿轴线方向可移动地加以支承的轴承板271a、271b保持在沿轴线方向开口的开口部内，故不需要另外配置轴承构件。而且，能以固定体203为基准固定轴承板271a、271b，因而具有支轴257a、257b不会倾斜的优点。
(其他实施形态)用途也不局限于燃料电池，例如，也可在化学物质的分析装置领域中，用作微量试药滴下装置中所使用的多个注射泵的代替品。
权利要求
1.一种线性作动器，其特征在于，包括具有卷绕成环状的线圈的固定体；以及可动体，其具有在所述线圈的内侧或外侧与该线圈之间圆周面相互相对的第1可动体侧轭铁、同极朝向该第1可动体侧轭铁并相对于该第1可动体侧轭铁而在轴线方向的两侧层叠而成的一对磁铁，通过对所述线圈通电，使所述可动体沿轴线方向得到驱动。
2.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，所述固定体配置在所述线圈的内侧，所述第1可动体侧轭铁的外周面与所述线圈的内周面相对。
3.如权利要求2所述的线性作动器，其特征在于，所述固定体具有固定体侧轭铁，该固定体侧轭铁从所述线圈的外周面绕过该线圈的轴线方向的两侧，且一方的前端部和另一方的前端部位于所述第1可动体侧轭铁的外周面与所述线圈的内周面之间的间隙内，该固定体侧轭铁的所述前端部相互隔着狭槽在轴线方向上相对，该固定体侧轭铁与所述可动体之间确保有间隙。
4.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，在所述固定体侧轭铁上形成有从所述线圈引出线圈线末端的线圈线引出部。
5.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，所述固定体侧轭铁的所述前端部具有使所述可动体侧的狭槽宽度与所述线圈侧的狭槽宽度同等、或比所述线圈侧的狭槽宽度狭窄的形状。
6.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，在所述固定体侧轭铁的所述前端部相互之间配置有由连接该前端部的非磁性体构成的隔板。
7.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，所述第1可动体侧轭铁的外周面从所述一对磁铁的外周面朝外周侧凸出。
8.如权利要求3所述的线性作动器，其特征在于，在所述一对磁铁上，在与所述第1可动体侧轭铁的相反的一侧层叠有第2可动体侧轭铁。
9.如权利要求8所述的线性作动器，其特征在于，所述第2可动体侧轭铁的外周面从所述一对磁铁的外周面向外周侧凸出。
10.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，所述可动体具有沿轴线方向的至少一个方向延伸的支轴，在所述固定体中，将所述支轴沿轴线方向可移动地加以支承的轴承构件保持在沿轴线方向开口的开口部内。
11.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，所述可动体具有沿轴线方向的至少一个方向延伸的支轴，另一方面，至少在所述第1可动体侧轭铁及所述磁铁上形成有插入所述支轴用的通孔或不贯通的孔。
12.如权利要求1所述的线性作动器，其特征在于，将对该可动体沿轴线方向的至少一个方向施力的施力构件配置在所述可动体上。
13.一种具有权利要求1至12中任一项所述的线性作动器的阀装置，其特征在于，通过通电等所引起的所述可动体在轴线方向上的动作，开闭流道或增减所述流道的截面积，从而控制流体的送出。
14.如权利要求13所述的阀装置，其特征在于，开闭流道或增减所述流道的截面积从而控制流体送出用的阀体与所述可动体连接。
15.如权利要求13所述的阀装置，其特征在于，所述阀体分别配置在所述可动体的轴线方向的两侧。
16.一种泵装置，具有构成连通流体吸入口及排出口的泵室的固定体；使所述泵室的内容积膨胀收缩从而吸入及排出流体用的阀体；驱动该阀体的驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括具有线圈的环状定子；具有与该定子之间圆周面彼此相对的转子磁铁的旋转体；固定有所述阀体的移动体；将所述旋转体的旋转加以变换、使所述移动体沿轴线方向移动的变换机构，所述变换机构包括在所述旋转体与所述移动体之间具有螺纹槽或凸轮槽的动力传递机构；防止所述移动体与所述旋转体连动而共同旋转的同转防止机构。
17.如权利要求16所述的泵装置，其特征在于，所述旋转体是同轴状配置在所述定子内侧的筒状体，所述移动体同轴状配置在该旋转体的内侧。
18.如权利要求17所述的泵装置，其特征在于，所述阀体是划分所述泵室而形成的隔膜阀，将该隔膜阀的外周缘固定在所述固定体上，而该隔膜阀的中央固定在所述移动体上，所述固定体具有第2壁面，该第2壁面与在所述移动体上沿轴线方向延伸的第1壁面相对且在与该第1壁面之间构成环状空间，所述隔膜阀上的中央部与外周缘之间的环状部分在所述环状空间内以折返成截面为U字形的状态得到保持。
19.如权利要求18所述的泵装置，其特征在于，所述移动体具有朝外周侧扩大的凸缘部，同时在该凸缘部的圆周方向上形成多个孔，所述第2壁面由在所述固定体上从圆周方向的多个部位沿轴线方向延伸的多个突起构成，所述多个突起分别嵌入所述多个孔内，构成所述同转防止机构。
20.如权利要求16所述的泵装置，其特征在于，所述旋转体通过轴承滚珠可绕轴线旋转地支承于所述固定体上。
21.如权利要求16至20中任一项所述的泵装置，其特征在于，构成有限定所述旋转体的停止位置用的挡块。
22.一种泵装置，其特征在于，泵装置本体包括连通流入口的流入通道、配置在该流入通道内的流入侧主动阀、与所述流入通道连接的泵室、配置在该泵室内的泵机构、从所述泵室延伸并与多个流出口分别连通的多个流出通道、分别配置在该多个流出通道内的流出侧主动阀，所述流出侧主动阀平面状配置在所述泵室周围。
23.如权利要求22所述的泵装置，其特征在于，所述多个流出通道中，从所述泵室至所述流出侧主动阀的流道长度相等。
24.如权利要求22所述的泵装置，其特征在于，所述流入口及所述多个流出口在所述泵装置本体的同一个面上开口。
25.如权利要求24所述的泵装置，其特征在于，用于所述流入侧主动阀、所述泵机构及所述流出侧主动阀的配线基板，在所述泵装置本体中，层叠在与所述流入口及所述多个流出口所开口的面不同的一侧的面上。
26.如权利要求22所述的泵装置，其特征在于，所述泵装置本体包括所述流出通道在一面形成槽状的板；与该板的所述一面重叠配置的薄片状密封构件。
27.如权利要求26所述的泵装置，其特征在于，所述泵装置本体具有在内部收容所述泵机构的壳体，同时在该壳体上层叠所述板，所述泵机构具有隔膜阀，该隔膜阀的外周部分夹持在所述壳体与所述板之间。
28.如权利要求26所述的泵装置，其特征在于，所述泵装置本体具有内部收容所述流入侧主动阀及所述流出侧主动阀机构的壳体，并且在该壳体上层叠所述板，所述流入侧主动阀及所述流出侧主动阀分别具有隔膜阀，该隔膜阀都是外周部分被夹持在所述壳体与所述板之间。
全文摘要
本发明的泵装置(1)，包括泵室(2)；与泵室(2)连接的流入通道(3)；通过流出侧主动阀(6)与泵室(2)连接的多个流出通道(4)；使泵室(2)容积变化的泵机构(13)。多个流出侧主动阀(6)配置在泵室(2)的周围，从泵室(2)至流出侧主动阀(6)的尺寸在各个流出通道(4)都相等。本发明能提供一种在具有排出流体用的多个流出通道的同时能高精度地排出合适量的流体的泵装置。
文档编号F04B35/04GK1782386SQ20051012880
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者村松健次, 横沢满雄, 高沢清继, 杉原广志 申请人:日本电产三协株式会社