JP2005133566A

JP2005133566A - メタリング用電磁ポンプ及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2005133566A
Application number: JP2003367478A
Authority: JP
Inventors: Teruya Sawada; 輝也澤田; Takashi Nakamura; 敬中村
Original assignee: Nippon Control Ind Co Ltd
Current assignee: Nippon Control Ind Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】電磁ポンプにあって、印加するパルス電流の周波数に比して吐出し量を調量せしめることでメタリング用ポンプとしての使用を可能とすることを目的とする。
【解決手段】パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルにて往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁とを備え、前記プランジャの一方側に弾装のスプリングにより押圧され当該プランジャが当接するストッパーを有すると共に、前記プランジャのスプリング側に該プランジャを吸引する磁極を設けたメタリング用電磁ポンプを設ける。そして、このメタリング用電磁ポンプの電磁コイルに印加されるパルス電流のパルス幅が当該パルス電流の周波数の増加に比して増大させるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体の吐出し量をパルス数に比して調量できるメタリング用電磁ポンプ及びその駆動方法に関する。

電磁ポンプは、電磁コイルに印加するパルス電流により断続的な磁気が発生し、この断続する磁気によって、プランジャが往復動し、これと連動するピストンがシリンダ内を往復動し、もって吸入弁と吐出弁とでポンプ作用が行われていた。例えば、特許文献１、特許文献２を示すことができる。
特公昭５２−３８２４３特開２００１−２８９１５７

電磁ポンプの構造上から、電磁コイルに印加されるパルス電流の周波数の増加に比して吐出し量は増加せずに、当該吐出し量の増加率は低減してしまう特性を持っている。そこで狭い範囲の周波数の変更例は存在するが、周波数を広域に亘って変化させ、もって吐出し量を調量することが不向きであり、調量ポンプとしての利用は行われていなかった。

そこで、この発明は、電磁ポンプの構造の変更及び電磁ポンプの電磁コイルに印加するパルス電流のパルス幅の可変とにより周波数の広域に亘り調量が可能なメタリング用電磁ポンプ及びその駆動方法を提供するものである。

この発明に係るメタリング用電磁ポンプは、パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルにて往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁とを備え、前記プランジャの一方側に弾装の戻しスプリングにより押圧され当該プランジャが当接するストッパーを有すると共に、前記プランジャのスプリング側に該プランジャを吸引する磁極を設けたものである（請求項１）。これにより、印加されるパルスにより、プランジャは常にストッパから移動が開始される利点を持つもので、ストローク量を一定とし、パルス当たりの吐出し量が一定となる利点を有し、したがって、周波数を可変としても、それに比して吐出し量を可変とすることが出来、調量ポンプとして使用が開かれたものである。

またこの発明に係るメタリング用電磁ポンプは、パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルにて往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁とを備え、前記プランジャの一方側に弾装の戻しスプリングにより押圧され当該プランジャが当接するストッパーを有すると共に、前記プランジャのスプリング側に該プランジャを吸引する磁極を設けたメタリング用電磁ポンプにおいて、前記メタリング用電磁ポンプの電磁コイルに印加されるパルス電流の周波数が可変され、当該パルス電流の周波数の増加に比してパルス幅を増大させるようにしたことにある（請求項２）。これにより、請求項１で示したメタリング用電磁ポンプにおける高い周波数域での増加率の減少をパルス幅の変化によりプランジャに対する吸磁力を増加せしめることができるために、低域から高域まで、周波数の増減に比して吐出し量を可変させることができる。

以上のように、この発明によれば、請求項１のメタリング用電磁ポンプでは、プランジャのストロークがストッパより常に一定となり、パルス数（周波数）に比例して動かされ、もって吐出し量を変化させることができる。また、請求項１の発明が周波数が高域となると、吐出し量の増加率が低下するようになるが、この欠点を請求項２の駆動方法の発明を用いることで解決することができる。即ち、パルス幅を周波数に比例して増大させることで、吐出し量の減少を防いで、調量ポンプの機能を果たすことができる。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

図１において、メタリング用電磁ポンプ１は、鉄などの磁性材で形成されたケース４が吐出継手４０にその開口端が取付られ、該ケース４内で図示しないコントロールユニットからパルス電流が印加される電磁コイル６を有している。

この電磁コイル６は樹脂製のボビン３に電線が巻回されて形成されるもので、
このボビン３中央に貫通して形成された貫通孔８には、非磁性材のガイドパイ
プ９が嵌挿されている。このボビン３の右端及び左端には、右板１０及び左板
１１が配されており、前記ケース４と共に磁気回路を構成している。

前記ガイドパイプ９の右方には、磁極となる磁気ロッド１３が配され、また
このガイドパイプ９の左端はストッパ１４が嵌挿されている。前記磁気ロッド
１３は、鉄等の磁性材から形成されており、その略左半分はオーリング１５を
介して前記ガイドパイプ９に嵌挿され、残りの右半分はオーリング１６を介し
て下記する吸入継手１９の胴部１９に嵌挿されており、またその内部には左右
方向に貫通する通孔１８が形成され、この通孔１８は図示しない液体のタンク
に接続されている。２４は通孔１８に設けられたフィルタである。

前記磁気ロッド１３に形成された通孔２０内には、ゴム、樹脂からなる逆止弁（吸入弁）２１が配置され、この逆止弁２１はスプリング２２の押圧力により通孔２０に設けられた弁座２３に着座されている。

前記ガイドパイプ９内には、鉄等の磁性材により形成された電磁プランジャ２７が配される電磁プランジャ作動室２８が形成されており、前記電磁プランジャ２７は、大径部２７ａと、それに連なり右方へ突出の小径部２７ｂとより構成され、該大径部２７ａと小径部２７ｂの軸方向に貫通孔２９が形成され、前記小径部２７ｂの貫通孔２９には、逆止弁（吐出弁）３０が配され、スプリング３１により弁座３２に着座されている。また、この小径部２７ｂは、前記磁気ロッド１３にオーリング３４ａを介して装着のシリンダ３４に摺動自在に挿入されている。

また電磁プランジャ２７は、力の強い戻しスプリング３５にて押圧され、対向するスプリング３７があるにもかかわらず、その左端は、前記ストッパ１４に当接されている。即ち、電磁コイル６に非通電時に、ストッパ１４に当接するように電磁プランジャ２７は戻されて、パルスが印加されると、常に電磁プランジャ２７はストッパ１４から移動が開始される。なお、前記スプリング３７は力の弱いもので、設計条件では省略して良いものである。

前記電磁プランジャ作動室２８の左端は、前記ストッパ１４の孔３８を介して吐出継手４０に形成の吐出流路４１に連通され、オリフィス４２を介して外部機器に連通される。

以上のように構成のメタリングポンプ１には、電磁コイル６に５ＨＺから５０ＨＺまで可変のパルス電流が流され、これにより電磁プランジャ２７は往復動する。即ち、パルスが供給されると、磁気ロッド１３が磁化され、吸引力にて電磁プランジャ２７は戻しスプリング３５に抗してストッパ１４から移動が開始される。

そしてパルスが消えると、戻しスプリング３５に貯えられたエネルギーにて該電磁プランジャ２７の左端がストッパ１４に当接まで戻される。そして、再びパルスが電磁コイル６に印加されると、前述したように電磁プランジャ２７は再びストッパ１４から移動を開始するようになり、その動作が繰りかえされて逆止弁２１，３０とでポンプ作用が行われる。即ち、印加周波数にほぼ比例して電磁プランジャ２７のストローク回数が行われ、液体が所望量が吐出流路４１から外部機器へ吐出しされる。

電磁コイル６に印加されるパルスが５ＨＺから５０ＨＺまでの広域で使用されるが、電磁ポンプの性質上から周波数の増加に見合う吐出し量の増加が周波数の増加のみでは図れない。そこで、周波数の比率よりも吐出量の比率を大きくとるためパルス幅を周波数に比例して可変させ、前記のように周波数の比率よりも吐出量の比率を大きくできるようにしたパルス幅に依存する定容積形電磁ポンプをメタリングポンプとしている。特性は図２の実線のように示され、例えば５ＨＺでは、パルス幅が４．４（ｍｓ）で、吐出し量１．５（ｇ／ｍｉｎ）であり、２０ＨＺでは、パルス幅が５．８（ｍｓ）で、吐出し量３０．０（ｇ／ｍｉｎ）であり、５０ＨＺでは、パルス幅が８．８（ｍｓ）で、吐出し量が１２３．４（ｇ／ｍｉｎ）となっている。なお、流体が水であれば吐出し量はｇとｃｃは均等であり、ｃｃと読み替えることができる。

メタリング用電磁ポンプ１の電磁コイル６に印加されるパルス電流のパルス幅は図３に示すように決定される。まず、制御条件入力にて必要とする液体の噴射量（供給量）が入力される（１００）。そして、前記入力条件により周波数が決定される（１０１）。周波数の決定により予め定めた値（マップ制御を利用）を選択してパルス幅が決定される（１０２）。それから、決定されたパルス幅を前記周波数のパルスに補正することで完了する（１０３）。

この発明に係るメタリング用電磁ポンプの断面図である。同上の周波数とパルス幅、吐出し量の関係を示す特性線図である。パルス電流のパルス幅をその周波数の増減に比して変化させる機能ブロック図である。

符号の説明

１メタリング用電磁ポンプ
６電磁コイル
１３磁気ロッド
１４ストッパ
１９吸入継手
２１逆止弁
２７電磁プランジャ
３０逆止弁
３５戻しスプリング
４１吐出流路

Claims

パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルにて往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁とを備え、前記プランジャの一方側に弾装の戻しスプリングにより押圧され当該プランジャが当接するストッパーを有すると共に、前記プランジャのスプリング側に該プランジャを吸引する磁極を設けたことを特徴とするメタリング用電磁ポンプ。
パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルにて往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁とを備え、前記プランジャの一方側に弾装の戻しスプリングにより押圧され当該プランジャが当接するストッパーを有すると共に、前記プランジャのスプリング側に該プランジャを吸引する磁極を設けたメタリング用電磁ポンプにおいて、前記メタリング用電磁ポンプの電磁コイルに印加されるパルス電流の周波数が可変され、当該パルス電流の周波数の増加に比してパルス幅を増大させるようにしたことを特徴とするメタリング用電磁ポンプの駆動方法。