JP2006070893A - プランジャポンプ及びその吐出制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の圧縮率が得られ、プランジャのストロークやプランジャの摺動孔の内径を変えることなく簡単に吐出量を変えることができるとともに、流体漏れを防止して一定量の流体を正確に吐出できるプランジャポンプ及びその吐出制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】 プランジャポンプ１は、流体を吸入する吸入口８と吸入した流体を吐き出す吐出口１０とを有するシリンダ２と、シリンダ２内に形成され吐出口１０に連通する通孔６と、通孔６内に摺動可能に嵌挿され且つ流体を吸入して吐き出すためのポンプ室２０を吐出口１０との間に形成するプランジャ４と、シリンダ２に形成され且つポンプ室２０と吸入口８とを接続する流体吸入流路１２とを備え、ポンプ室２０に開口する流体吸入流路１２の開口部１９が、通孔６内で摺動するプランジャ４自体によって開閉されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体源から一定量の流体を吸入して吐出するためのプランジャポンプ及びその吐出制御方法に関する。

プランジャの往復動によって流体を吸入・吐出するプランジャポンプは、プランジャの駆動形式や弁の配置形式などに関し、従来から様々な形態のものが提案されている。例えば、特許文献１ないし特許文献３には、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力によってプランジャを往復動させるプランジャ型の電磁ポンプが開示されている。

図８には、特許文献１ないし特許文献３に開示された電磁ポンプと同じ種類のプランジャ型電磁ポンプが概念的に示されている。図示のように、このプランジャポンプ１００は、シリンダ１０２と、シリンダ１０２内に摺動可能に嵌挿されたプランジャ１０４とを備えている。具体的には、シリンダ１０２は吸入側Ｓと吐出側Ｄとを有しており、シリンダ１０２の吸入側Ｓに形成された通孔１０６内にプランジャ１０４が摺動可能に嵌挿されている。プランジャ１０４には、リザーバタンク等の図示しない流体源から潤滑油等の流体を吸入するための吸入口１０８が設けられ、また、シリンダ１０２には、その吐出側Ｄに、吸入口１０８を通じて吸入した流体を吐き出すための吐出口１１０が、通孔１０６に連通して設けられている。

また、プランジャ１０４は、図示しないソレノイドの電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力によって通孔１０６内で摺動され、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室１２０を吐出口１１０との間に形成できるようになっている。

また、プランジャ１０４には、ポンプ室１２０と吸入口１０８とを接続する流体吸入流路１１２が、その軸方向に沿って形成されている。この場合、ポンプ室１２０に開口する流体吸入流路１１２の開口部１１２ａは、プランジャ１０４の摺動に伴って吸入弁１２５により開閉されるようになっている。吸入弁１２５は、ポンプ室１２０内に設けられており、開口部１１２ａに当接してこれを閉塞可能な球状の弁体１２５ａと、弁体１２５ａと吐出口１１０との間に介挿され且つ弁体１２５ａをシリンダ１０２に対して支持するバネ１２５ｂとから成る。

また、吐出口１１０には、逆止弁（ワンウェイバルブ）を形成する吐出弁１３０が配設されている。吐出弁１３０は、球状の弁体１３０ａと圧縮バネ１３０ｂとから成るとともに、圧縮バネ１３０ｂの付勢力により弁体１３０ａを吐出口１１０の弁座１１０ａに対して押し当てて吐出口１１０を常時閉じており、圧縮バネ１３０ｂの付勢力に打ち勝つ圧力がポンプ室１２０内に生起された時にのみ吐出口１１０を開くようになっている。

以上のような構成のプランジャポンプ１００においては、前記電磁コイルに通電がなされていない（ＯＦＦ状態）と、図示しないソレノイドの駆動軸（コア）が退避して、図８の（ａ）に示されるように、プランジャ１０４がそのストロークの下死点まで引き戻されるため、吸入弁１２５の弁体１２５ａが流体吸入流路１１２の開口部１１２ａから離間して開口部１１２ａが開き、ポンプ室１２０と吸入口１０８とが連通する。したがって、前記流体源からの流体がポンプ室１２０内に流入する。

その後、所定のタイミングで前記電磁コイルに対して通電がなされる（ＯＮ状態）と、ソレノイドの駆動軸（コア）が前進してプランジャ１０４が通孔１０６内に押込まれ、流体吸入流路１１２の開口部１１２ａに吸入弁１２５の弁体１２５ａが当て付いて開口部１１２ａが閉じられる。そして、更にバネ１２５ｂの付勢力に抗してプランジャ１０４が押込まれると、開口部１１２ａの閉状態がバネ１２５ｂによって維持されたまま、ポンプ室１２０内の圧力が増大し、その圧力が吐出弁１３０のバネ１３０ｂの付勢力を上回ると、弁体１３０ａが弁座１１０ａから離間して吐出口１１０が開き、ポンプ室１２０内の流体が吐出口１１０から吐き出される。なお、吐出口１１０から吐き出された流体は、シリンダ１０２の吐出側Ｄに設けられた管状の接続口金１３５を介して、エンジン等の作動体の潤滑対象部位へと導かれるようになっている。

また、以上のようにしてプランジャ１０４が通孔１０６内に押込まれ、プランジャ１０４がそのストロークの上死点に達すると、その時点で、前記電磁コイルに対する通電が停止（ＯＦＦ状態）され、ソレノイドの駆動軸（コア）の退避動作によってプランジャ１０４がそのストロークの下死点へと再び引き戻される。そして、プランジャ１０４が吸入弁１２５の弁体１２５ａから離間して流体吸入流路１１２の開口部１１２ａが開かれると、ポンプ室１２０と吸入口１０８とが連通して、前述した吸入動作へと移行する。

なお、以上のような一連の吸引・吐出動作は、図８の（ｄ）に示されるように、電磁コイルに対する通電のＯＮ／ＯＦＦを１サイクルとして繰り返し行なわれる。
特許第３３４５３３２号 特許第３４２９７１９号 特開平８−２７０５７１号公報

ところで、図８に示される従来のポンプ構造においては、吸入側Ｓおよび吐出側Ｄの両方に、球状の弁体とバネとからなる２部品構造の弁（吸入弁１２５および吐出弁１３０）が設けられているため、部品点数が多く、弁構造が複雑になるとともに、組立が煩雑になり、プランジャポンプ全体も大型化してしまうという問題がある。しかも、このような大型化は、吸入弁１２５および吐出弁１３０が流体の吸入・吐出方向に沿って直列に配置されることにより、更に促進される。

また、図８に示される従来のポンプ構造においては、吸入弁１２５がポンプ室を形成するポンプ室１２０内に配置されているため、ポンプ室１２０のデッドボリューム（死空間）が増大し、ポンプ室１２０の内容積全体をポンプ室として有効に利用することができない。そのため、圧縮率が低下し、吐出圧の上昇およびエアー排除において大きな弊害となってしまう。

また、図８に示される従来のポンプ構造においては、プランジャ１０４が吸入弁１２５の弁体１２５ａに対して繰り返し当て付く（プランジャ１０４によって弁体１２５ａを叩く）ことにより、開口部１１２ａの開閉が行なわれるため、騒音や振動が生じるだけでなく、吸入弁１２５の摩耗等によりポンプ室１２０のシール性が損なわれる虞がある。

また、図８に示される従来のポンプ構造において、吐出流量を変えるためには、プランジャ１０４のストロークや通孔１０６の内径を変えなければならないが、通孔１０６の内径を変える場合には、加工が煩雑になる。

また、以上説明した一連の問題は、図８に示されるようなポンプ構造を複数備えることにより複数の吐出口から流体を同時に吐出させる多吐出型のプランジャポンプにおいて更に顕著となる。特に、このような多吐出型のプランジャポンプにおいて、複数のプランジャ１０４を１つの共通の駆動部で同時に作動させるとともに、全てのプランジャ１０４のストロークを同一にした一定の吐出ピッチで各吐出口１１０から異なった流量を供給しようとする場合には、前述したように、各プランジャ１０４毎にその対応する通孔１０６の内径を変える必要があり、そうした場合、加工工程が煩雑化するだけでなく、組立工程も複雑になり、更には、管理工程が増大することになりかねない。

また、図８に示される従来のポンプ構造においては、消費電力低減のため、前記電磁コイルに対する通電時間（ＯＮ状態の持続時間）を必要最低限の長さで固定し、電磁コイルに対する通電停止時間（ＯＦＦ状態の持続時間）を調整することにより、ソレノイドの駆動周波数を決定している（図８の（ｄ）参照）。そのため、必然的に、流体の吸入工程時間である通電ＯＦＦ時間が長くなってしまっている。しかしながら、このように通電ＯＦＦ時間が長くなると、１つの問題が生じる。すなわち、流体の吸入工程時（通電ＯＦＦ状態）においては、ポンプ内で流体の流通路を閉じているのが吐出弁１３０だけであるため、吐出側Ｄの圧力が吸入側Ｓの圧力よりも小さくなった場合にあっては、吐出弁１３０の開弁圧が低下し、弁座１１０ａの部位で流体の微小漏れ（吐出弁１３０および吸入弁１２５が共に開くことにより、流体源からの流体が吸入口１０８から吸入されて吐出口１１０からそのまま漏れる、いわゆる吹き抜け現象）が発生してしまう虞がある。そのため、流体の吸入工程時間（通電ＯＦＦ時間）が長くなると、微小漏れの可能性が増大し、一定量の流体を正確に供給することが困難になり流体が浪費されてしまう。なお、図８の従来のポンプ構造においては、吐出工程中においても、吸入側Ｓと吐出側Ｄとの差圧により吸入弁１２５が開く可能性があるため、前記吹き抜け現象が起こり得る。

本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、所望の圧縮率が得られ、プランジャのストロークやプランジャの摺動孔の内径を変えることなく簡単に吐出量を変えることができるとともに、流体漏れを防止して一定量の流体を正確に吐出できるプランジャポンプ及びその吐出制御方法を提供することにある。また、組立が簡単で且つ小型化を図ることができると共に、高価なオイルや燃料の浪費を防止するプランジャポンプ及びその吐出制御方法の提供も目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載されたプランジャポンプは、流体源から流体を吸入するための吸入口と、吸入した流体を吐き出すための吐出口とを有するシリンダと、前記シリンダ内に形成され、前記吐出口に連通する通孔と、前記通孔内に摺動可能に嵌挿され、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室を前記吐出口との間に形成するプランジャと、前記シリンダ又は前記プランジャに形成され前記ポンプ室に流体を吸入する流体吸入流路と、を備え、前記ポンプ室に開口する前記流体吸入流路の開口部が、前記通孔内で摺動する前記プランジャ自体によって開閉されることを特徴とするものである。

この請求項１に記載されたプランジャポンプによれば、ポンプ室に開口する流体吸入流路の開口部がプランジャ自体によって開閉されるため、すなわち、プランジャ自体が弁機能を備える（プランジャが流体吸入側の吸入弁を兼ねる）ため、流体吸入側に専用の弁（例えば、図８に示される吸入弁１２５）を設ける必要がなくなる。そのため、従来に比べて部品点数が削減されて、弁構造が簡略化されるとともに、組立が簡単になり、また、プランジャポンプ全体の小型化を図ることも可能になる。

また、流体吸入流路の開口部の開閉に伴ってプランジャと衝突する部材（例えば、図８に示される吸入弁１２５の弁体１２５ａ）も存在しないため、ポンプ作動時の振動や騒音を最小限に抑えることができ、また、弁構造の摩耗やそれに伴うポンプ室内のシール不良を生じさせないで済む。

なお、前記流体吸入流路の大きさや数は、必要な吐出量に応じて任意に設定すれば良い。また、プランジャの駆動機構としては、ソレノイド、モータやエンジン等で駆動されるカムなど、従来から知られる任意の形態を採用することができる。更に、前記流体吸入流路は、通孔の内面に沿って形成されて通孔の軸方向と平行に延びていても良いが、通孔の軸方向に対して直交する方向に延びていても良く、あるいは、通孔の軸方向に対して斜めに延びていても良い。

また、請求項２に記載されたプランジャポンプは、前記吐出口を閉じるように設けられ、前記吐出口に向かう前記プランジャの摺動に伴って前記ポンプ室内に生起される所定の圧力を受けた時にのみ前記吐出口を開く弁体とを備える。これにより、本プランジャポンプにおいては、ポンプ室を形成するポンプ室内に弁部材を必要としないため、ポンプ室のデッドボリューム（死空間）の問題も解消され、ポンプ室の内容積全体をポンプ室として有効に利用することができる。そのため、圧縮率（ポンプ性能）が向上し、吐出圧の上昇およびエアー排除において望ましい構造を実現することができる。

さらに、請求項３に記載されたプランジャポンプは、請求項１に記載されたプランジャポンプにおいて、前記プランジャのストロークの上死点と前記流体吸入流路の前記開口部の位置とによって、前記吐出口から吐き出される流体の吐出量が規定されることを特徴とする。

この請求項３に記載されたプランジャポンプによれば、請求項１に記載されたプランジャポンプと同様の作用効果が得られるとともに、プランジャのストロークの上死点と流体吸入流路の前記開口部の位置とによって、前記吐出口から吐き出される流体の吐出量が規定されるため、プランジャのストローク（の量）や通孔の内径を変えなくても、前記開口部の位置を単に変えるだけで（したがって、簡単な加工で）、吐出量を簡単に変える（所要の吐出流量を得る）ことができる。すなわち、前記開口部の位置を変えるだけで、プランジャの全ストロークに対する吸入ストロークと吐出ストロークとの割合を変更することができる。なお、本明細書において、「上死点」とは、プランジャが通孔内に最も押し込まれた位置のことである。

また、請求項４に記載されたプランジャポンプは、請求項１に記載のプランジャポンプにおいて、前記流体吸入流路は、前記通孔の内面にその軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。

この請求項４に記載されたプランジャポンプによれば、請求項１に記載されたプランジャポンプと同様の作用効果が得られるとともに、前記流体吸入流路が前記通孔の内面にその軸方向に沿って形成されているため、流体吸入流路の延在方向と通孔の延在方向とが一致し、流体吸入流路の加工を通孔の加工方向と同じ方向から行なうことができるので加工が容易である。

なお、上記構成においては、前記プランジャを前記通孔内で摺動させるための駆動部が更に設けられていても良い。この場合、前記駆動部は、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により前記プランジャを前記通孔内で摺動させても良い。また、前記流体としては、潤滑油を含むオイルまたはガソリン等、あらゆる流体を想定することができる。

また、請求項７に記載されたプランジャポンプにおける前記駆動部は、前記プランジャをそのストロークの上死点位置で所定時間保持することを特徴とする。

この請求項７に記載されたプランジャポンプによれば、プランジャがそのストロークの上死点位置で所定時間保持されるため、吸引・吐出動作の１サイクルにおいて、プランジャをそのストロークの下死点位置（ポンプ吸入側と吐出側との差圧によって吐出口の弁体が開くことにより、流体源からの流体が吸入口から吸入されて吐出口からそのまま漏れる、いわゆる吹き抜け現象が生じる虞がある位置）に保持する時間を最小限に抑えることが可能になる。すなわち、ポンプ吸入側と吐出側との差圧により吹き抜け現象が起こる時間割合を極力少なくすることができ、適正な吐出量を確保することが可能になる。これは、特に、ポンプの駆動周波数を変えて流量制御を行なう場合においては駆動周波数が小さいほど効果的である。流量が小さい程微小漏れの影響が大きく、また、吹き抜けや抑止時間（ＯＦＦ時間）が長いため、小吐出量時（１サイクルの設定吐出量が少ない時）において有益である。

なお、プランジャがそのストロークの上死点位置で保持されている間は、ポンプ室であるポンプ室が密閉状態で保持されるため（プランジャによって流体吸入流路の開口部が閉じられており、基本的に吸入口と吐出口とが連通することがないため）、吹き抜け現象は抑制される。この場合、プランジャとシリンダとの間のクリアランスシールが吹き抜け現象の抑制に大きく寄与する。これに対し、図８の従来の構造では、プランジャがそのストロークの上死点位置で保持されたとしても、吸入側Ｓと吐出側Ｄとの差圧や振動により吸入弁１２５が開く可能性があるため、吹き抜け現象を完全に抑制することは難しい。

また、請求項８に記載されたプランジャポンプにおける前記駆動部は、前記プランジャがそのストロークの上死点位置に達した後、前記プランジャを上死点位置へ摺動させるために必要な前記電磁コイルへの印加電圧よりも低い電圧を維持することにより、前記プランジャを上死点位置で所定時間保持することを特徴とする。

この請求項８に記載されたプランジャポンプによれば、プランジャを上死点位置で所定時間保持するために電磁コイルへ印加する電圧（吐出完了状態を維持する電力）が、プランジャを上死点位置へ摺動させるために必要な印加電圧（吐出始めに必要な電力）よりも低いため、省電力化を図ることができる（消費電力を低減できる）。吐出完了状態では、電磁プランジャ部の推力が最大となるため、作動電圧を下げても吐出完了状態を十分に維持することができる。

また、請求項１０に記載された多吐出型プランジャポンプは、流体源から流体を吸入するための吸入管路と、前記吸入管路に連通する吸入口と、吸入した流体を吐き出すための吐出口とをそれぞれが有する複数のシリンダ部と、前記各シリンダ部内に形成され、前記吐出口に連通する通孔と、前記各通孔内に摺動可能に嵌挿されるとともに、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室を、前記吐出口との間に形成するプランジャと、前記各シリンダ部又は前記各通孔内に嵌挿されるプランジャに形成され、前記ポンプ室に流体を吸入する複数の流体吸入流路と、を備え、前記ポンプ室に開口する前記流体吸入流路の開口部が、前記各通孔内で摺動する前記プランジャ自体によって開閉されることを特徴とする。

この請求項１０に記載された多吐出型プランジャポンプによれば、請求項１と同様の作用効果が得られるとともに、特に、複数のプランジャを１つの共通の駆動部で同時に作動させるとともに、全てのプランジャのストロークを同一にした一定の吐出ピッチで各吐出口から異なった流量を供給しようとする場合であっても、各プランジャ毎にその対応する通孔の内径を変えることなく、単に各流体吸入流路の開口部の位置を変えるだけで済むため、加工が容易である。すなわち、複数のプランジャを連動させる多吐出構造において、各流体吸入流路の開口部の位置を変えるだけで各ポンプ室で流量設定を変えることができるため、ポンプとしてのバリエーションを格段に広げることができる。

さらに、本発明は、上記構成のプランジャポンプを用いた吐出制御方法を提供するものである。

本発明のプランジャポンプ及びその吐出制御方法によれば、所望の圧縮率が得られ、プランジャのストロークやプランジャの摺動孔の内径を変えることなく簡単に吐出量を変えることができると共に、流体漏れを防止して一定量の流体を正確に吐出できた。また、使用時の騒音と振動を共に著しく低減化させることができた。さらに、部品点数が少なく組立が簡単で且つサイズ（特に長さ方向）を小さくして小型化することができた。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るプランジャポンプ１が示されている。図示のように、本実施形態のプランジャポンプ１は、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動可能に嵌挿された円柱状のプランジャ４とを備えている。具体的には、シリンダ２は吸入側Ｓと吐出側Ｄとを有しており、シリンダ２の吸入側Ｓに形成された断面が円形の通孔６内にプランジャ４が摺動可能に嵌挿されている。プランジャ４には、リザーバタンク等の図示しない流体源から潤滑油等の流体を吸入するための吸入口８が設けられ、また、シリンダ２には、その吐出側Ｄに、吸入口８を通じて吸入した流体を吐き出すための吐出口１０が、通孔６に連通して設けられている。

また、プランジャ４は、図示しないソレノイド（駆動部）の電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力によって通孔６内で摺動され、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室２０を吐出口１０との間に形成できるようになっている。

また、シリンダ２には、ポンプ室２０と吸入口８とを接続する流体吸入流路１２が少なくとも１つ形成されている。特に本実施形態において、流体吸入流路１２は、通孔６の内面にその軸方向に沿って形成されており、通孔６の周方向に沿って略等しい角度間隔で３つ（無論、この数は任意であり、１つだけであっても構わない）設けられている。具体的に、各流体吸入流路１２は、通孔６の内面の一部を径方向外側に切り欠くことにより、通孔６を形成するシリンダ２の内面とプランジャ４の外面との間に形成されるとともに、その一端が吐出口１０から軸方向に所定距離だけ離間した位置で終端し、その他端が通孔６の端部で終端して吸入口８を形成している。したがって、ポンプ室２０に開口する流体吸入流路１２の開口部１９は、通孔６内で摺動するプランジャ４自体によって開閉され、また、ポンプ室２０に対する流体吸入流路１２の開口部１９の開度は、プランジャ４の摺動に伴って変化する。
ところで、本発明においては、ポンプ室２０と吸入口８とを接続する流体吸入流路１２を、上記したようにシリンダ２側に形成しても良いがプランジャ４内に形成しても良く、同様の作用効果を得ることができる。

また、吐出口１０には、逆止弁（ワンウェイバルブ）を形成する吐出弁３０が配設されている。吐出弁３０は、球状の弁体３０ａと圧縮バネ３０ｂとから成るとともに、圧縮バネ３０ｂの付勢力により弁体３０ａを吐出口１０の弁座１０ａに対して押し当てて吐出口１０を常時閉じており、圧縮バネ３０ｂの付勢力に打ち勝つ圧力がポンプ室２０内に生起された時にのみ吐出口１０を開くようになっている。

次に、上記構成のプランジャポンプ１の動作を、前記電磁コイルへの電圧制御とともに説明する。
まず、前記電磁コイルに通電がなされていないＯＦＦ状態（図１の（ｄ）参照）においては、図示しないソレノイドの駆動軸（コア）が退避して、プランジャ４がそのストロークの下死点（プランジャ４のストローク範囲のうち、プランジャ４が吐出口１０から最も離間する位置）へと引き戻されるため、図１の（ａ）に示されるように、プランジャ４によって流体吸入流路１２の開口部１９が開かれ、ポンプ室２０と吸入口８とが連通する。したがって、前記流体源からの流体がポンプ室２０内に流入する。

その後、所定のタイミングで前記電磁コイルに対して通電がなされる（ＯＮ状態・・・図１の（ｄ）参照）と、ソレノイドの駆動軸（コア）が前進してプランジャ４が通孔６内に押込まれ、流体吸入流路１２の開口部１９がプランジャ４によって閉じられる。したがって、この状態では、ポンプ室２０が密閉状態に保持される。そして、この状態から更にプランジャ４が押込まれると、ポンプ室２０内の圧力が増大し、その圧力が吐出弁３０のバネ３０ｂの付勢力を上回ると、弁体３０ａが弁座１０ａから離間して吐出口１０が開き、ポンプ室２０内の流体が吐出口１０から吐き出される（図１の（ｂ）の状態）。なお、吐出口１０から吐き出された流体は、シリンダ２の吐出側Ｄに設けられた管状の接続口金３５を介して、エンジン等の作動体の潤滑対象部位へと導かれる。

以上のようにしてプランジャ４が通孔６内に押込まれ、プランジャ４がそのストロークの上死点に達した段階で、予め定められた設定吐出量の全てが吐出口１０から吐き出される。無論、この場合の設定吐出量は、プランジャ４のストロークの上死点と流体吸入流路１２の開口部１９の位置とによって規定される。

また、プランジャ４がそのストロークの上死点に達すると、その上死点位置でプランジャ４が所定時間保持される。この場合、前記電磁コイルに印加される電圧は、プランジャ４を上死点位置へ摺動させるために必要な電圧値Ｖ_１よりも低い電圧値Ｖ_２に維持される（図１の（ｄ）参照）。すなわち、プランジャ４がそのストロークの上死点に達した時点で、電磁コイルに印加される電圧がＶ_１からＶ_２に下げられ、この値Ｖ_２で所定時間保持される。本構成において吐出工程を電磁力で行ない且つ吸入工程をスプリング力で行なう場合、吐出完了状態（プランジャ４が上死点位置に達した状態）では、電磁プランジャ部の推力が最大となるため、作動電圧をＶ_１からＶ_２まで下げても吐出完了状態を十分に維持することができる。ここで、プランジャ４を上死点位置に保持する時間Ｔ_２は、吸入・吐出動作の１サイクルに対応する時間の例えば略半分であっても良く、ＯＮ時間Ｔ_１と上死点保持時間Ｔ_２とを合わせた時間がＯＦＦ時間Ｔ_３を上回るように設定されることが好ましい。要は、吸入・吐出工程に必要な時間を除く時間を吐出完了状態に維持すれば良い。

なお、このようにプランジャ４がそのストロークの上死点位置で保持されている間は、ポンプ室であるポンプ室２０が密閉状態で保持され（プランジャ４によって流体吸入流路１２の開口部１９が閉じられており、基本的に吸入口８と吐出口１０とが連通することがないため）、また、プランジャ４とシリンダ２との間のクリアランスシールにより、吐出側Ｄの圧力が吸入側Ｓの圧力よりも低くなった場合に流体源からの流体が吸入口８から吸入されて吐出口１０からそのまま漏れる、いわゆる吹き抜け現象を抑制できる。これに対し、図８の従来の構造では、プランジャ１０４がそのストロークの上死点位置で保持されたとしても、吸入側Ｓと吐出側Ｄとの差圧により吸入弁１２５が開く可能性があるため、吹き抜け現象を完全に抑制することは難しい。

以上のようにしてプランジャ４がそのストロークの上死点位置で所定時間保持されると、その後、所定のタイミングで、電磁コイルに対する通電が停止（ＯＦＦ状態）され、ソレノイドの駆動軸（コア）の退避動作によってプランジャ４がそのストロークの下死点へと再び引き戻される。そして、プランジャ４によって流体吸入流路１２の開口部１９が開かれると、ポンプ室２０と吸入口８とが連通して、前述した吸入動作へと移行する。そして、このような一連の吸引・吐出動作は、図１の（ｄ）に示されるように、電磁コイルに対する通電のＯＮ／ＯＦＦを１サイクルとして繰り返し行なわれる。なお、このような電圧制御を実現する手段としては、ソレノイド以外に、機械式によるカムタイミングの調整や、電気制御可能なアクチュエータのプログラム制御などを挙げることができる。

以上説明したように、本実施形態のプランジャポンプ１では、ポンプ室２０に開口する流体吸入流路１２の開口部１９がプランジャ４自体によって開閉されるため、すなわち、プランジャ４自体が弁機能を備える（プランジャ４が吸入側Ｓの吸入弁を兼ねる）ため、吸入側Ｓに弁（例えば、図８に示される吸入弁１２５）を設ける必要がなくなる。そのため、従来に比べて部品点数が削減されて、弁構造が簡略化されるとともに、組立が簡単になり、また、プランジャポンプ１全体の小型化を図ることも可能になる。

また、ポンプ室２０内に弁等の部材が一切存在しないため、ポンプ室２０のデッドボリューム（死空間）の問題も解消され、ポンプ室２０の内容積全体を有効に利用することができる。そのため、圧縮率（ポンプ性能）が向上し、吐出圧の上昇およびエアー排除において望ましい構造を実現することができる。

また、流体吸入流路１２の開口部１９の開閉に伴ってプランジャ４と衝突する部材（例えば、図８に示される吸入弁１２５の弁体１２５ａ）も存在しないため、ポンプ作動時の振動や騒音を最小限に抑えることができ、また、弁構造の摩耗やそれに伴うポンプ室２０内のシール不良を生じさせないで済む。

また、本実施形態のプランジャポンプ１では、プランジャ４のストロークの上死点と流体吸入流路１２の開口部１９の位置とによって、吐出口１０から吐き出される流体の吐出量が規定されるため、プランジャ４のストロークや通孔６の内径を変えなくても、開口部１９の位置を単に変えるだけで（したがって、簡単な加工で）、吐出量を簡単に変える（所要の吐出流量を得る）ことができる。すなわち、開口部１９の位置を変えるだけで、プランジャ４の全ストロークに対する吸入ストロークと吐出ストロークとの割合を変更することができる。

また、本実施形態のプランジャポンプ１では、流体吸入流路１２が通孔６の内面にその軸方向に沿って形成されているため、流体吸入流路１２の延在方向と通孔６の延在方向とが一致し、流体吸入流路１２の加工を通孔６の加工方向と同じ方向から行なうことができる。

また、本実施形態のプランジャポンプ１では、プランジャ４がそのストロークの上死点位置で所定時間保持されるため、吸引・吐出動作の１サイクルにおいて、プランジャ４をそのストロークの下死点位置すなわち吹き抜け現象が生じる虞がある位置に保持する時間を最小限に抑えることが可能になる。すなわち、吸入側Ｓと吐出側Ｄとの差圧により吹き抜け現象が起こる時間割合を極力少なくすることができ、適正な吐出量を確保することが可能になる。

また、本実施形態では、プランジャ４を上死点位置で所定時間保持するために電磁コイルへ印加する電圧Ｖ_２が、プランジャ４を上死点位置へ摺動させるために必要な印加電圧Ｖ_１よりも低く設定されているため、省電力化を図ることができる（消費電力を低減できる）。

なお、本実施形態のプランジャポンプ１によって吸入・吐出される流体としては、潤滑油を含むオイルやガソリン等、あらゆる流体を想定することができる。また、本実施形態において、流体吸入流路１２の大きさや数は、必要な吐出量に応じて任意に設定することができる。また、流体吸入流路１２は、本実施形態においては通路６の内面にその軸方向に沿って形成されているが、図２に示されるように、通路６とは別個に形成されていても良い。すなわち、図２に示される流体吸入流路１２’は、通路６とは別個にシリンダ２内に形成され且つ通路６と平行に延びる第１の流路１２ａと、第１の流路１２ａと直交する方向に延び且つ第１の流路１２ａをポンプ室２０内に連通させる横穴としての第２の流路１２ｂとから成る。

図３〜図５には、図１に示されたプランジャポンプ１を複数備える多吐出型プランジャポンプ５０が示されている。この多吐出型プランジャポンプ５０は、プランジャポンプ１を７つ備えた（したがって、吐出口を７つ有する）例えば２サイクルエンジン分離給油用７吐出電磁オイルポンプとして形成されており、図示しない油源（流体源）に通じる共通の１つの吸入管路５２を有している。各プランジャポンプ１のシリンダ（シリンダ部）２は、多吐出型プランジャポンプ５０のハウジング５４と一体に形成されている。なお、各プランジャポンプ１の構造および動作は既に図１において説明したので、ここでは、同一符号を付してその説明を省略する。

図５に明確に示されるように、吸入管路５２は各プランジャポンプ１に共通の吸入ポンプ室５６に連通しており、この吸入ポンプ室５６には各プランジャポンプ１の吸入口８が開口している。各プランジャポンプ１のプランジャ４は、これらを同時に一体で摺動させる共通の駆動プランジャ６２に取り付けられており、ソレノイドを形成する電磁コイル５８への電圧印加に伴うソレノイド駆動軸（コア）６０の作動により駆動プランジャ６２が進退されることによって往復動されるようになっている。

本実施形態において、吸入管路５２を通じて多吐出型プランジャポンプ５０の一方側から吸入された流体は、吸入ポンプ室５６を経て反転されつつ各プランジャポンプ１の流体吸入流路１２からポンプ室２０内に入り、吸入管路５２が位置する前記一方側から再び吸入方向と逆方向に吐出される。

また、本実施形態において、７つある吐出口１０のうちの少なくとも幾つかは、吐き出される流体の吐出量が互いに異なっている。具体的には、流体吸入流路１２の開口部１９の位置がプランジャポンプ１間で異なっている。

このように、図１の構造のプランジャポンプ１を用いると、本実施形態のように、複数のプランジャ４を１つの共通の駆動部で同時に作動させるとともに、全てのプランジャ４のストロークを同一にした一定の吐出ピッチで各吐出口１０から異なった流量を供給しようとする場合であっても、各プランジャ４毎にその対応する通孔６の内径を変えることなく、単に各流体吸入流路１２の開口部１９の位置を変えるだけで済むため、加工が容易である。すなわち、複数のプランジャ４を連動させる多吐出構造において、各流体吸入流路１２の開口部１９の位置を変えるだけで各ポンプ室２０で流量設定を変えることができるため、ポンプとしてのバリエーションを格段に広げることができる。

図６および図７には、例えば船外機に使用できる多吐出型プランジャポンプの他の実施形態が示されている。この多吐出型プランジャポンプ７０は、その基本的な構造が図３〜図５の多吐出型プランジャポンプ５０と同様であり、したがって、同一の参照符号を付してその説明を省略するが、流体の吸入・吐出方向が直線的である点が多吐出型プランジャポンプ５０と異なる。すなわち、吸入管路５２を通じて多吐出型プランジャポンプ７０の一方側から吸入された流体は、吸入ポンプ室５６を経て直線的に流されて各プランジャポンプ１の流体吸入流路１２からポンプ室２０内に入り、吸入管路５２が位置する側と反対側の他方側から吸入方向と同じ方向で吐出される。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、前述した各実施形態においては、各プランジャ４に対して吐出口１０が１つだけ設けられているが、各プランジャ４に対して吐出口１０が複数設けられていても良い。無論、この場合も、各吐出口１０にそれぞれ吐出弁３０が設けられる。

本発明は、流体源から一定量の流体を吸入して吐出するプランジャポンプ及びその吐出制御方法に関するものであり、産業上に利用可能性を有する。本プランジャポンプは、様々な流体を吸入して吐出する種々のプランジャポンプに対して適用可能である。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るプランジャポンプの吸入工程時の断面図、（ｂ）は本発明の一実施形態に係るプランジャポンプの吐出工程時の断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｄ）は吸入・吐出制御に伴って電磁コイルに対して印加される電圧の波形図である。 （ａ）は図１のプランジャポンプの変形例に係る断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 一実施形態に係る多吐出型プランジャポンプの側面図である。 図３のＡ方向矢視図である。 図３の多吐出型プランジャポンプの要部断面図である。 他の実施形態に係る多吐出型プランジャポンプの断面図である。 図６のＢ方向矢視図である。 （ａ）は従来のプランジャポンプの吸入工程時の断面図、（ｂ）は従来のプランジャポンプの吐出工程時の断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｄ）は従来の吸入・吐出制御に伴って電磁コイルに対して印加される電圧の波形図である。

符号の説明

１ プランジャポンプ
２ シリンダ
４ プランジャ
６ 通孔
８ 吸入口
１０ 吐出口
１２ 流体吸入流路
１９ 開口部
２０ ポンプ室
３０ 弁体
５０，７０ 多吐出型プランジャポンプ
５２ 吸入管路

Claims (22)

1. 流体源から流体を吸入するための吸入口と、吸入した流体を吐き出すための吐出口とを有するシリンダと、
   前記シリンダ内に形成され、前記吐出口に連通する通孔と、
   前記通孔内に摺動可能に嵌挿され、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室を前記吐出口との間に形成するプランジャと、
   前記シリンダ又は前記プランジャに形成され、前記ポンプ室に流体を吸入する流体吸入流路と、を備え、
   前記ポンプ室に開口する前記流体吸入流路の開口部が、前記通孔内で摺動する前記プランジャ自体によって開閉されることを特徴とするプランジャポンプ。
2. 前記吐出口を閉じるように設けられ、前記吐出口に向かう前記プランジャの摺動に伴って前記ポンプ室内に生起される所定の圧力を受けた時にのみ前記吐出口を開く弁体を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
3. 前記プランジャのストロークの上死点と前記流体吸入流路の前記開口部の位置とによって、前記吐出口から吐き出される流体の吐出量が規定されることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
4. 前記流体吸入流路は、前記通孔の内面にその軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載のプランジャポンプ。
5. 前記プランジャを前記通孔内で摺動させるための駆動部を、更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
6. 前記駆動部は、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により前記プランジャを前記通孔内で摺動させることを特徴とする請求項５に記載のプランジャポンプ。
7. 前記駆動部は、前記プランジャをそのストロークの上死点位置で所定時間保持することを特徴とする請求項５に記載のプランジャポンプ。
8. 前記駆動部は、前記プランジャがそのストロークの上死点位置に達した後、前記プランジャを上死点位置へ摺動させるために必要な前記電磁コイルへの印加電圧よりも低い電圧を維持することにより、前記プランジャを上死点位置で所定時間保持することを特徴とする請求項７に記載のプランジャポンプ。
9. 前記流体が潤滑油を含むオイルまたはガソリンであることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
10. 流体源から流体を吸入するための吸入管路と、
    前記吸入管路に連通する吸入口と、吸入した流体を吐き出すための吐出口とをそれぞれが有する複数のシリンダ部と、
    前記各シリンダ部内に形成され、前記吐出口に連通する通孔と、
    前記各通孔内に摺動可能に嵌挿されるとともに、流体を吸入して吐き出すためのポンプ室を、前記吐出口との間に形成するプランジャと、
    前記各シリンダ部又は前記各通孔内に嵌挿されるプランジャに形成され、前記ポンプ室に流体を吸入する複数の流体吸入流路と、
    を備え、
    前記ポンプ室に開口する前記流体吸入流路の開口部が、前記各通孔内で摺動する前記プランジャ自体によって開閉されることを特徴とする多吐出型プランジャポンプ。
11. 前記各吐出口に対してこれを閉じるように設けられ、前記吐出口に向かう前記プランジャの摺動に伴って前記ポンプ室内に生起される所定の圧力を受けた時にのみ前記吐出口を開く弁体と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の多吐出型プランジャポンプ。
12. 前記各プランジャのストロークの上死点と前記各流体吸入流路の前記開口部の位置とによって、前記各吐出口から吐き出される流体の吐出量が規定されることを特徴とする請求項１１に記載の多吐出型プランジャポンプ。
13. 前記吐出口のうちの少なくとも幾つかは、吐き出される流体の吐出量が互いに異なることを特徴とする請求項１２に記載の多吐出型プランジャポンプ。
14. 前記各流体吸入流路は、前記各通孔の内面にその軸方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかの項に記載の多吐出型プランジャポンプ。
15. 前記各プランジャを前記各通孔内で摺動させるための駆動部を更に備えていることを特徴とする請求項１１に記載の多吐出型プランジャポンプ。
16. 前記駆動部は、全てのプランジャを同時に一体で摺動させることを特徴とする請求項１５に記載の多吐出型プランジャポンプ。
17. 前記駆動部は、電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により前記各プランジャを前記各通孔内で摺動させることを特徴とする請求項１５に記載の多吐出型プランジャポンプ。
18. 前記駆動部は、前記各プランジャをそのストロークの上死点位置で所定時間保持することを特徴とする請求項１５に記載の多吐出型プランジャポンプ。
19. 前記駆動部は、前記各プランジャがそのストロークの上死点位置に達した後、前記各プランジャを上死点位置へ摺動させるために必要な前記電磁コイルへの印加電圧よりも低い電圧を維持することにより、前記各プランジャを上死点位置で所定時間保持することを特徴とする請求項１８に記載の多吐出型プランジャポンプ。
20. 前記流体が潤滑油を含むオイルまたはガソリンであることを特徴とする請求項１０に記載の多吐出型プランジャポンプ。
21. 流体源から流体を吸入するための吸入口および吸入した流体を吐き出すための吐出口を有するシリンダと、前記シリンダ内に形成され且つ前記吐出口に連通する通孔と、前記通孔内に摺動可能に嵌挿され且つ流体を吸入して吐き出すためのポンプ室を前記吐出口との間に形成するプランジャと、前記吐出口を閉じるように設けられ且つ前記吐出口に向かう前記プランジャの摺動に伴って前記ポンプ室内に生起される所定の圧力を受けた時にのみ前記吐出口を開く弁体と、前記シリンダ又は前記プランジャに形成され、前記ポンプ室に流体を吸入する流体吸入流路と、を備え、前記ポンプ室で開口する前記流体吸入流路の開口部が、前記通孔内で摺動する前記プランジャ自体によって開閉されるプランジャポンプの吐出制御方法において、
    前記プランジャがそのストロークの上死点位置に達した後、その上死点位置でプランジャを所定時間保持することを特徴とする吐出制御方法。
22. 電磁コイルへの通電により発生する電磁起動力により前記プランジャを前記通孔内で摺動させ、
    前記プランジャがそのストロークの上死点位置に達した後、前記プランジャを上死点位置へ摺動させるために必要な前記電磁コイルへの印加電圧よりも低い電圧を維持することにより、前記プランジャを上死点位置で所定時間保持することを特徴とする請求項２１に記載の吐出制御方法。

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