JP2011247250A - 容積型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】流体入口側の圧力が上昇しても、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことがない容積型ポンプを提供すること。
【解決手段】ポンプ室８と流体入口６ａの間に配置されたアクティブバルブ４は、弁体４３が弁座４４よりも流体の流通方向の上流側に位置している。また、弁体４３は、流体の流通方向の上流側から弁座４４に当接して下端開口４２３ａを閉鎖する閉鎖位置４３Ａと、閉鎖位置４３Ａよりも流通方向の上流側に離れて下端開口４２３ａを開放する開放位置４３Ｂの間を移動する。この結果、流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６は、弁体４３を閉鎖位置４３Ａに向かって移動させる方向に働くので、流体入口６ａの側の圧力が上昇すると、流体の流体圧に起因する力Ｆ６よって弁体４３は閉鎖位置４３Ａに付勢される。よって、流入側流路９は開かない。
【選択図】図１３

Description

本発明は、流体入口からポンプ室に至る上流側流路に配置されたアクティブバルブと、ポンプ室から流体出口に至る下流側流路に配置されたパッシブバルブとを有する容積型ポンプに関する。より詳細には、流体入口側の圧力が上昇した場合でも、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことがない容積型ポンプに関する。

容積型ポンプとしては、特許文献１に記載されているように、流体入口からポンプ室に至る上流側流路に配置されたアクティブバルブと、この流路のポンプ室から流体出口に至る下流側流路に配置されたパッシブバルブとを有するものが知られている。特許文献１のポンプ装置では、アクティブバルブは、圧電素子によって撓められる可撓性の弁体と、弁体によって開閉される流体流通口と、流体流通口が開口している弁座を備えている。弁体は、弁座よりもポンプ室の側に配置されており、ポンプ室の側から弁座に当接して流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、弁座からポンプ室の側に撓んで流体流通口を開放する開放位置との間を移動する。弁体は、アクティブバルブが駆動されていない状態では、磁気的な吸引力を利用して閉鎖位置に保持されており、上流側流路を閉じている。

特表２００８−５２７２３２号公報

ここで、特許文献１のポンプ装置では、アクティブバルブが駆動されておらず上流側流路が閉じ状態となっている場合において、流体入口側の圧力が流体出口側の圧力よりも想定以上に上昇すると、磁気的な吸引力に抗して弁体が弁座からポンプ室の側に撓み、流体流通口を開放し、上流側流路を開き状態としてしまう可能性がある。ここで、上流側流路を開き状態となると、ポンプ室を経由して下流側流路に向かう流体の流体圧によってパッシブバルブが駆動され、下流側流路も開き状態となってしまう。すなわち、特許文献１のポンプ装置では、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを駆動していないにも拘わらず、流体入口から容量可変のポンプ室を経由して流体出口に至る流路内を流体が流通してしまうという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、流体入口側の圧力が上昇した場合でも、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことがない容積型ポンプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の容積型ポンプは、
流体入口から容量可変のポンプ室に至る流入側流路に配置されたアクティブバルブと、
前記ポンプ室から流体出口に至る流出側流路に配置されたパッシブバルブとを有し、
前記アクティブバルブは、弁体、当該弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、前記弁体を前記弁座に付勢している付勢手段を備えており、
前記弁体は、流体の流通方向において前記弁座よりも上流側に配置され、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置、および、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能となっており、
前記アクティブバルブが駆動されていない状態では、前記弁体は前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置に保持されて前記流入側流路を閉じ状態としており、前記アクティブバルブが駆動されると、前記弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動して前記流入側流路を開き状態とすることを特徴とする。

本発明によれば、アクティブバルブの弁体は、弁座よりも流体の流通方向の上流側に位置しており、流体の流通方向の上流側から弁座に当接して流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、閉鎖位置よりも弁座から流体の流通方向の上流側に離れて流体流通口を開放する開放位置との間を移動する。従って、アクティブバルブが上流側流路に配置されているときに、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力は、弁体を閉鎖位置に向かって移動させる方向に働く。この結果、アクティブバルブが駆動されていない場合、すなわち、付勢手段の付勢力によって弁体が閉鎖位置に保持されて上流側流路が閉じ状態となっている場合に、流体入口側の圧力が上昇すると、弁体は流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力によって閉鎖位置に付勢され、上流側流路の閉じ状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを駆動していないにも拘わらず、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことを回避できる。

また、本発明によれば、容積型ポンプが駆動されていない待機状態において、流体入口の側の圧力および流体出口の側の圧力に係らず、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことを回避できる。すなわち、流体入口の側の圧力が高くなった場合には、アクティブバルブの弁体は、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力によって、閉鎖位置に付勢され、上流側流路は閉じ状態に維持される。流体出口側の圧力が高くなった場合には、流出側流路に流出方向とは反対方向に圧力がかかるので、パッシブバルブは流出側流路を閉じ状態を維持する。さらに、待機状態では、パッシブバルブからポンプ室を介してアクティブバルブに至る流路部分が気密状態あるいは液密状態に保持されているので、流体入口の側の圧力および流体出口側の圧力の双方が低下してもアクティブバルブが上流側流路を開き状態とすることがなく、パッシブバルブが流出側流路を開き状態とすることもない。

本発明において、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力を弁体に働かせるためには、アクティブバルブは、流体の流通方向における前記弁座の上流側に前記流体流通口と同軸に設けられた流体流路を有しており、前記弁体は、前記流体流路内を前記閉鎖位置および前記開放位置の間で移動可能となっていることが望ましい。

本発明において、前記アクティブバルブは、前記弁体を前記閉鎖位置および前記開放位置の間で移動させるための駆動機構を有しており、前記駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビン、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイル、および、前記筒状胴部の内側に挿入されたマグネットを備えており、前記筒状胴部の内側は、前記流体流路となっており、前記マグネットは、前記弁体に搭載されており、前記アクティブバルブが駆動されると、前記駆動コイルへの給電が行なわれ、前記弁体が前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することが望ましい。このような構成では、前記アクティブバルブが駆動されて駆動コイルへの給電が行なわれると、駆動コイルを流れる電流の向きとマグネットの磁界の方向とが直交するので、ローレンツ力が発生する。ローレンツ力によれば、大きな推力を得ることができるので、付勢手段による付勢力および流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力に抗して弁体を閉鎖位置から開放位置へ移動することが容易となる。

この場合において、より大きな推力を得るためには、前記マグネットは、前記弁体の移動方向に沿って配列された複数のマグネット片、および、前記複数のマグネット片において隣り合うマグネット片の間に配置された磁性板を備え、前記駆動コイルは、前記弁体の移動方向に沿って複数配列されており、前記隣り合うマグネット片同士は、互いに同一の極を相手方のマグネット片の方に向けており、前記複数の駆動コイルにおいて隣り合うコイル同士は巻き回し方向が反対であることが望ましい。

また、この場合において、前記付勢手段は、流体の流通方向における前記弁座よりも下流側に、前記マグネットとの間で磁気的な吸引力を発生させる磁性片または第２のマグネットを備えていることが望ましい。このようにすれば、駆動機構のマグネットを利用して弁体を弁座に付勢する付勢手段を構成できるので、アクティブバルブを構成する部品の部品点数を抑えることができる。また、磁性片または第２のマグネットを弁座よりも下流側に配置しておけば、弁体と磁性片または第２のマグネットとが接触し、吸着してしまうことがないので、駆動手段によって弁体を閉鎖位置から開放位置へ移動させることが容易となる。

本発明において、前記パッシブバルブは、第２流体流通口が設けられた第２弁座と、前記第２弁座に流体の流通方向の下流側から当接して前記第２流体流通口を塞いでいる弾性材料からなる第２弁体と、流体の流通方向において前記第２弁体の下流側から当該第２弁体に当接して、前記第２弁体を所定の付勢力で前記第２弁座に付勢する第２付勢手段とを備え、前記第２弁体が前記第２流体流通口を開閉することにより、前記流出側流路を開閉することが望ましい。このようなパッシブバルブを用いれば、第２弁体は、弾性材料からなる第２弁体自体の弾性力だけではなく、付勢手段による付勢力で第２流体流通口を塞ぐ。この結果、第２弁体自体の形状のばらつきによって第２流体流通口の開閉動作が受ける影響を低減できる。従って、パッシブバルブによるシール性を向上させることができる。

本発明によれば、アクティブバルブの弁体は、弁座よりも流体の流通方向の上流側に位置しており、流体の流通方向の上流側から弁座に当接して流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、閉鎖位置よりも弁座から流体の流通方向の上流側に離れて流体流通口を開放する開放位置との間を移動する。従って、アクティブバルブが上流側流路に配置されているときに、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力は、弁体を閉鎖位置に向かって移動させる方向に働く。この結果、アクティブバルブが駆動されていない場合、すなわち、付勢手段の付勢力によって弁体が閉鎖位置に保持されて上流側流路が閉じ状態となっている場合に、流体入口側の圧力が上昇すると、弁体は流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力によって閉鎖位置に付勢され、上流側流路の閉じ状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを駆動していないにも拘わらず、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことを回避できる。

また、本発明によれば、容積型ポンプが駆動されていない待機状態において、流体入口の側の圧力および流体出口の側の圧力に係らず、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流通してしまうことを回避できる。

本発明を適用した容積型ポンプの外観斜視図である。 図１の容積型ポンプの縦断面図である。 図１の容積型ポンプの分解斜視図である。 移動体が上昇位置にある状態の電磁式アクチュエータ周辺の部分断面図である。 図４のＡ−Ａ´線における電磁式アクチュエータの断面図である。 電磁式アクチュエータの駆動制御および動作を説明するための説明図である。 移動体が下降位置にある状態の電磁式アクチュエータ周辺の部分断面図である。 電磁式アクチュエータへの励磁電流の電流値を示すタイムチャートである。 移動体の位置と推力との関係を検証したグラフである。 ダイヤフラムの反力を考慮した状態における移動体の位置と推力との関係を検証したグラフである。 弁室周辺の部分断面図である。 流入側流路を閉じている状態のアクティブバルブ周辺の部分断面図である。 アクティブバルブの弁体に働く力を説明するための説明図である。 流入側流路を開いている状態のアクティブバルブ周辺の部分断面図である。

図面を参照しながら、本発明を適用した容積型ポンプを説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用した容積型ポンプの外観斜視図である。図２は図１の容積型ポンプの縦断面図である。容積型ポンプ１は、ポンプユニット２と、このポンプユニット２の下方に並列に配置された電磁式アクチュエータ３およびアクティブバルブ４を備えている。なお、以下の説明では、電磁式アクチュエータ３およびアクティブバルブ４が並んでいる方向を装置幅方向（図１では左右方向として示す）とし、この装置幅方向および上下方向と直交する方向を装置前後方向とする。電磁式アクチュエータ３は装置幅方向の左側に配置されており、アクティブバルブ４は装置幅方向の右側に配置されている。

ポンプユニット２の左側部分には上方に突出する流出管５が設けられており、流出管５の上端開口は流体出口５ａとなっている。アクティブバルブ４の下方には、流入管６が設けられており、流入管６の下端開口は流体入口６ａとなっている。

図２に示すように、ポンプユニット２の内部にはポンプ室８が形成されている。流体入口６ａとポンプ室８の間には流入側流路（上流側流路）９が形成されており、流入側流路９には、この流入側流路９を開閉するアクティブバルブ４が配置されている。ポンプ室８と流体出口５ａの間には流出側流路（下流側流路）１０が形成されている。流出側流路１０には流体の逆流を防止するための逆止弁１１が配置されている。なお、本実施形態では、逆止弁１１はアクティブバルブ４に対してパッシブバルブとして機能している。

ポンプ室８の底面はダイヤフラム（可動体）１２によって規定されており、電磁式アクチュエータ３によってダイヤフラム１２を往復動させることによりポンプ室８の容積が変化する。すなわち、容積型ポンプ１は、アクティブバルブ４を開けてポンプ室８の容積を拡大することによって流体入口６ａからポンプ室８に流体を吸引し、アクティブバルブ４を閉めてポンプ室８の容積を縮小することによってポンプ室８に吸引した流体を流体出口５ａから吐出する。

（ポンプユニット）
図３は容積型ポンプ１の分解斜視図である。図２、図３を参照して、ポンプユニット２を説明する。ポンプユニット２は、上側ハウジング２１と、上側ハウジング２１の下方に配置された下側ハウジング２２を有している。

上側ハウジング２１は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。流出管５は、上側ハウジング２１の上端面の左側部分から上方に突出している。上側ハウジング２１の下端面の左側部分には、図２に示すように、上方に窪む円形の第１凹部２１１が設けられている。第１凹部２１１の天井面の中央部分には流出管５に連通する第１流路２１２の下端開口２１２ａが露出している。

下側ハウジング２２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。上端面の左側部分には上側ハウジング２１の第１凹部２１１と嵌合する円形の上側突出部２２１が形成されている。上側突出部２２１の中央部分には、下方に窪む円形の第２凹部２２２が形成されている。上側突出部２２１は第１凹部２１１に嵌め込まれており、上側ハウジング２１の第１凹部２１１と下側ハウジング２２の第２凹部２２２によって流出管５と同軸に弁室１３が形成されている。上側突出部２２１の外周面と第１凹部２１１の内周面との間にはＯリング１４が配置されている。弁室１３内には逆止弁（パッシブバルブ）１１が構成されている。

下側ハウジング２２の左側部分の下面には、円形の下側突出部２２３が形成されている。下側突出部２２３の中心には、上方に窪む円形の第３凹部２２４が設けられている。第３凹部２２４の天井面２２４ａは中心部分に向かって上方に傾斜するテーパー面となっており、中心部分には、弁室１３に連通している第２流路２２５の下端開口２２５ａが露出している。第２流路２２５の上端開口２２５ｂは弁室１３の円形底面１３ａの中央部分に露出している。第３凹部２２４の天井面２２４ａおよび内周側面は、ポンプ室８の天井面および内周面を規定している。ポンプ室８、第２流路２２５、弁室１３、第１流路２１２、および流出管５は同軸上に形成されており、第２流路２２５、弁室１３、第１流路２１２、流出管５によって流出側流路１０が構成されている。

下側突出部２２３の下方にはポンプ室８の底面を規定するダイヤフラム１２が配置されている。ダイヤフラム１２は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などからなるゴム製の弾性体であり、上方から見たときに円形の平面形状を備えている。ダイヤフラム１２は、中央部分と外周縁部分が厚肉に形成されており、中央部分と外周縁部分との間には、上方に膨らむように湾曲する一定厚さの連結膜部分を備えている。ダイヤフラム１２の中央部分の下側部分には、電磁式アクチュエータ３を接続する接続部１２ａが設けられている。

電磁式アクチュエータ３は、下側突出部２２３の外周側を利用して下側ハウジング２２に取り付けられている。電磁式アクチュエータ３が取り付けられると、ダイヤフラム１２は、その外周縁部分が、下側突出部２２３の円環状下端面と、電磁式アクチュエータ３との間に挟まれた状態となり、固定される。

下側ハウジング２２の右側部分の下面には、上方に窪む円形の第４凹部２２６が形成されている。第４凹部２２６は下側から、扁平な大径部２２６ａと、大径部分よりも小径の小径部２２６ｂを備えている。第４凹部２２６にはアクティブバルブ４の上端側部分がＯリング１５を介して挿入されている。

アクティブバルブ４を第４凹部２２６に挿入した状態では小径部２２６ｂの上端部分２２６ｃには空間が形成されるようになっており、この上端部分２２６ｃとポンプ室８の間には、これらの間を連通させる第３流路２２７が形成されている。第３流路２２７の右端開口は小径部２２６ｂの上端部分２２６ｃの内周側面に露出しており、第３流路２２７の左端開口は、ポンプ室８の天井面および第２流路２２５の下端部分に露出している。

（電磁式アクチュエータ）
図３〜図５を参照して電磁式アクチュエータ３を説明する。図４は移動体３３が上昇位置にある状態の電磁式アクチュエータ３の周辺の部分断面図である。図５は図４のＡ−Ａ´線における電磁式アクチュエータ３の断面図である。

電磁式アクチュエータ３は、下端が開口となっている箱型の上側ケース３１と、上側ケース３１の下端の開口を閉鎖するように取り付けられている下側ケース３２を有している。上側ケース３１および下側ケース３２の内部には、上下方向に直動可能な移動体３３と、この移動体３３を移動させるための固定体３４が配置されている。移動体３３はその上端部分がダイヤフラム１２の接続部１２ａに固定されており、移動体３３が上下方向に往復移動すると、ダイヤフラム１２は上下方向に往復動してポンプ室８の容積を変化させる。固定体３４は、装置幅方向において移動体３３の左側に配置されている第１固定体３５と、右側に配置されている第２固定体３６を備えている。

移動体３３は、図３に示すように、側面がこの移動体３３の移動方向と平行になるように配置された直方体形状のマグネット３３１を備えている。マグネット３３１は２極着磁されており、装置幅方向を向いている左右の側面が異なる極に着磁された磁極面３３１ａ、３３１ｂとなっている。本実施形態では、磁極面３３１ａがＳ極に着磁され、３３１ｂがＮ極に着磁されている（図６参照）。また、移動体３３は、マグネット３３１の磁極面３３１ａ、３３１ｂを除く外周面部分を保持しているマグネットホルダ３３２を備えている。

マグネットホルダ３３２は、マグネット３３１の前後の側面を装置前後方向から保持している前後の縦枠部３３２ａと、前後の縦枠部３３２ａの上端部を連結している上側枠部３３２ｂと、前後の縦枠部３３２ａの下端部を連結している下側枠部３３２ｃを備えている。前後の縦枠部３３２ａには、それぞれ、磁極面３３１ａ、３３１ｂと平行に突出するガイド突部３３３、３３３が設けられている。各ガイド突部３３３は直方体形状をしており、上下方向に所定の長さ寸法を備えている。上側枠部３３２ｂには、ダイヤフラム１２との接続部３３４が上方に突出するように設けられている。下側枠部３３２ｃには、下方に突出するガイド軸３３５が設けられている。

第１固定体３５および第２固定体３６は、それぞれ、ヨーク３７、３７およびヨーク３７、３７に巻き回されている駆動コイル３８、３８を備えている。図５に示すように、第１固定体３５は、その駆動コイル３８が移動体３３の磁極面３３１ａと一定のギャップを開けて対向するように配置されており、第２固定体３６は、その駆動コイル３８が磁極面３３１ｂと一定のギャップを開けて対向するように配置されている。

図４に示すように、各ヨーク３７、３７は、それぞれ、上下方向に延びる軸部３７１と、軸部３７１の上端部分から内側に突出している第１突部３７２、３７２、および、軸部３７１の下端部分から内側に突出している第２突部３７３、３７３を備えている。

各駆動コイル３８、３８は、ヨーク３７、３７における第１突部３７２、３７２と第２突部３７３、３７３との間の部位に、移動体３３の移動方向（上下方向）と直交する方向に巻き回されている。図５に示すように、各駆動コイル３８、３８は、移動体３３の移動方向と直交する平面による断面形状が長方形となっており、断面形状の一方の長辺となっている外周面部分３８ａ、３８ａがマグネット３３１の各磁極面３３１ａ、３３１ｂと対向している。

ここで、移動体３３のマグネット３３１の装置前後方向の幅寸法は、外周面部分３８ａ、３８ａの装置前後方向の幅寸法よりも短く設定されている。また、移動体３３のマグネット３３１の上下方向の長さ寸法ａは、各ヨーク３７、３７における第１突部３７２、３７２と第２突部３７３、３７３との間の長さ寸法ｂよりも短い長さ寸法とされている（図４参照）。マグネット３３１の長さ寸法ａは、上下方向において所定の移動範囲を移動体３３が移動した際、マグネット３３１と第１突部３７２、３７２、第２突部３７３、３７３との間で磁気的な吸引力が働かない、または磁気的な吸引力の影響が小さい領域を有するようになっている。具体的には、図９に示すほぼ直線の範囲（変位量が−０．３ｍｍ〜０．２ｍｍあたり）である。

さらに、図３に示すように、各ヨーク３７、３７の下端部分は下側ケース３２によって保持されており、各ヨーク３７、３７の上端部分は枠状のスペーサ３９によって支持されている。これにより、第１固定体３５の駆動コイル３８と第２固定体３６の駆動コイル３８は、移動体３３の移動方向に沿って一定の間隔で維持されている。また、ヨーク３７、３７において、第１突部３７２、３７２および第２突部３７３、３７３の移動体３３側の端は、駆動コイル３８、３８の外周面部分３８ａ、３８ａよりも移動体３３の側に位置しており、軸部３７１から移動体３３の側に突出する第１突部３７２、３７２の突出量と第２突部３７３、３７３の突出量は同一になっている。

下側ケース３２は、扁平な直方体形状をしており、上端面にヨーク３７、３７の保持部となる一対の凹部３２２、３２２が形成されている。装置幅方向における一対の凹部３２２、３２２の間には装置前後方向に延びる溝３２３が形成されており、溝３２３の中央部分には円形の貫通孔３２４が形成されている。貫通孔３２４にはマグネットホルダ３３２のガイド軸３３５が挿入されている。装置幅方向における一対の凹部３２２、３２２の外側には上方に突出する一対の係合突起３２５、３２５が形成されている。

上側ケース３１は、図３に示すように、矩形の上板３１１と、上板３１１の四方の縁から下方に延びる４枚の側板３１２〜３１５を備えている。上板３１１には、その上端面から上方の突出する矩形の接続部３１６が設けられている。接続部３１６の中央部分には貫通孔３１６ａが形成されており、この貫通孔３１６ａの上端部分には外側に広がる段部３１６ｂが設けられている。下側ハウジング２２に電磁式アクチュエータ３が取り付けられた状態では、図４に示すように、段部３１６ｂの内側に下側ハウジング２２の下側突出部２２３が挿入され、下側突出部２２３の円環状下端面と段部３１６ｂの円環状端面との間にダイヤフラム１２の周縁部分が挟み込まれた状態となる。

装置幅方向で平行に延びている２枚の側板３１２、３１４には、上下方向に延びる係合凹部３１７、３１７が形成されている。上側ケース３１が下側ケース３２に被せられると、一対の係合突起３２５、３２５が側板３１２、３１４の係合凹部３１７、３１７と係合して上側ケース３１を下側ケース３２に固定する。

装置前後方向で平行に延びている２枚の側板３１３、３１５には、装置幅方向の中央部分の下端縁から一定の幅で上方に延びるガイド溝３１８、３１８が形成されている。ガイド溝３１８、３１８は、装置幅方向において第１固定体３５と第２固定体３６の中央に位置している。上側ケース３１が下側ケース３２に被せられる際には、図１に示すように、上側ケース３１の前後のガイド溝３１８、３１８に、移動体３３の前後のガイド突部３３３、３３３が挿入される。ここで、ガイド突部３３３、３３３およびガイド溝３１８、３１８は、移動体３３を、各磁極面３３１ａ、３３１ｂと各駆動コイル３８、３８の間のギャップを一定に維持した状態で上下方向に案内するガイド機構４０、４０を構成しており、移動体３３は、ガイド機構４０、４０によって、ポンプ室８、第２流路２２５、弁室１３、第１流路２１２および流出管５の軸線上を案内される。

各ガイド溝３１８、３１８の上端縁３１８ａ、３１８ａは、移動体３３の移動範囲の上限を規定している。すなわち、移動体３３が図４に示す上昇位置（第１位置）３３Ａよりも上方に移動しようとすると、各ガイド溝３１８、３１８の上端縁３１８ａ、３１８ａに各ガイド突部３３３、３３３が当接して、その移動を阻止する。上昇位置３３Ａでは、移動体３３のマグネット３３１の上端面３３１ｃは、各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２の上端面よりも下方に位置している。また、移動体３３が上昇位置３３Ａに位置した状態では、ダイヤフラム１２は、ポンプ室８の容積を最小の第１容積としている。なお、移動体３３の各ガイド突部３３３、３３３が上側ケース３１のガイド溝３１８、３１８の上端縁３１８ａ、３１８ａに当接することにより、移動体３３が上昇位置３３Ａに位置決めされるように構成することもできる。すなわち、上端縁３１８ａ、３１８ａを、移動体３３の移動範囲の上限を規定する移動体位置決め部としての機能を備えるようにしてもよい。

また、下側ケース３２の上端面３２ａ、３２ａは、移動体３３の移動範囲の下限を規定している。すなわち、移動体３３は下降位置（第２位置）３３Ｂ（図７参照）よりも下方に移動しようとすると、各ガイド突部３３３、３３３が下側ケース３２の上端面３２ａ、３２ａに当接して、その移動を阻止する。下降位置３３Ｂでは、移動体３３のマグネット３３１の下端面３３１ｄは、各ヨーク３７、３７の第２突部３７３、３７３の下端面よりも上方に位置している。また、移動体３３が下降位置３３Ｂに位置した状態では、ダイヤフラム１２は、ポンプ室８の容積を最大の第２容積に拡大させている。なお、移動体３３の各ガイド突部３３３、３３３が下側ケース３２の上端面３２ａ、３２ａに当接することにより、移動体３３が下降位置３３Ｂに位置決めされるように構成することもできる。すなわち、上端面３２ａ、３２ａを、上述した上端縁３１８ａ、３１８ａと対をなし、移動体３３の移動範囲の下限を規定する移動体位置決め部としての機能を備えるようにしてもよい。

また、移動体３３が上昇位置３３Ａと下降位置３３Ｂとの間を移動する間、マグネットホルダ３３２から下方に延びているガイド軸３３５が貫通孔３２４に挿入された状態が維持される。これにより、移動体３３は移動方向に対して傾斜することなく、その姿勢が維持された状態で直動する。

（電磁式アクチュエータの駆動制御および動作）
図２、図６〜図１０を参照して、電磁式アクチュエータ３の駆動制御および動作を説明する。図６は電磁式アクチュエータの駆動制御および動作を説明するための説明図であり、移動体３３が上昇位置３３Ａにある状態を示している。図７は移動体３３が下降位置３３Ｂにある状態の電磁式アクチュエータ周辺の部分断面図である。図８は電磁式アクチュエータ３へ印加する励磁電流の電流値を示すタイムチャートであり、移動体３３を上昇位置３３Ａと下降位置３３Ｂとの間で往復移動させる間における励磁電流の電流値を示している。図９は移動体３３の位置と推力との関係を駆動コイル３８、３８へ供給する励磁電流の電流値を変えて検証したグラフである。図９には移動体３３の位置とダイヤフラム１２から移動体３３に働く反力との関係を示すグラフも示してある。図１０はダイヤフラム１２の反力を考慮した状態において移動体３３の位置と推力との関係を駆動コイル３８、３８へ供給する励磁電流の電流値を変えて検証したグラフである。

なお、図９および図１０における変位量０ｍｍの位置では、移動体３３およびダイヤフラム１２は図２に示す位置にあり、移動体３３の移動方向（上下方向）でマグネット３３１の中心と駆動コイル３８、３８の中心とが一致している。変位量０．６ｍｍの位置では移動体３３は図６に示す上昇位置３３Ａに位置しており、変位量−０．６ｍｍの位置では移動体３３は図７に示す下降位置３３Ｂに位置している。また、図９において、推力０ｍＮ、変位量０ｍｍを通過する右上がりのグラフは駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていない状態で、移動体３３の各位置（変位）における推力を測定したものである。図９において、推力０ｍＮ、変位量０ｍｍを通過する右下がりグラフは、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていない状態で、移動体３３の各位置（変位）においてダイヤフラム１２から移動体３３に働く反力を測定したものである。電流値に付与された−の符合は励磁電流を流す方向を示すものであり、図６に示す方向に励磁電流を流すことを意味している。＋の符合は図６に示す方向とは反対方向に励磁電流を流すことを意味している。また、推力に付与された符合は推力の働く方向を示すものであり、＋の符合は上方を示しており、−の符合は下方を示している。

まず、図６に示すように、容積型ポンプ１が作動し、電磁式アクチュエータ３が動作している場合において、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていないので、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２との磁気的な吸引力Ｆ１とダイヤフラム１２の反力Ｒ１の作用によって、上昇位置３３Ａで停止する。

また、本例では、容積型ポンプ１が作動していない状態では、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていないので、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２との磁気的な吸引力Ｆ１とダイヤフラム１２の反力Ｒ１の作用によって、上昇位置３３Ａに保持されている。

本例では、移動体３３が上昇位置３３Ａにあるときには、図９の電流値０ｍＡのグラフに示すように、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２との磁気的な吸引力Ｆ１によって約２００ｍＮの推力が上向きに発生している。一方、移動体３３が上昇位置３３Ａにあるときには、図６に示すように、ダイヤフラム１２はポンプ室８の容積を最小の第１容積に縮小しており、その中心部分が外周縁部分に対して上方に変位した状態となっている。従って、ダイヤフラム１２は約１００ｍＮの反力Ｒ１を下向きに発生させている。この結果、図１０に示すように、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２との磁気的な吸引力Ｆ１からダイヤフラム１２の反力Ｒ１を差し引いた上向きの力（約１００ｍＮ）によって、上昇位置３３Ａで停止する。

次に、移動体３３を上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ移動させる際には、駆動コイル３８、３８への給電を行なう。本例では、図６に示すように、移動体３３のマグネット３３１は、左側の磁極面３３１ａがＳ極に着磁されており、右側の磁極面３３１ｂがＮ極に着磁されているので、磁極面３３１ａと対向する左側の駆動コイル３８には、磁極面３３１ａと対向している外周面部分３８ａを構成している巻線部分を流れる励磁電流が装置前方から装置後方に向かう方向に励磁電流が流される。右側の磁極面３３１ｂと対向する右側の駆動コイル３８には、磁極面３３１ｂと対向している巻線部分を流れる励磁電流が装置前方から装置後方に向かう方向に励磁電流が流される。

ここで、駆動コイル３８、３８の外周側には移動体３３のマグネット３３１が位置しているので、給電によって駆動コイル３８、３８を流れる励磁電流の向きとマグネット３３１による磁界の向きが直交する。この結果、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれると、フレミングの左手の法則により、駆動コイル３８、３８とマグネット３３１の磁界との間に働くローレンツ力が、移動体３３を下方に移動させる力Ｆ２として働く。

また、アンペールの右ネジの法則により、駆動コイル３８、３８への給電によって、駆動コイル３８、３８およびヨーク３７、３７は電磁コイル（電磁石）として機能する。すなわち、移動体３３の左側に配置されている第１固定体３５は、上側をＳ極とし、下側をＮ極とする電磁コイルとして機能する。移動体３３の右側に配置されている第２固定体３６は、上側をＮ極とし、下側をＳ極とする電磁コイルとして機能する。この結果、移動体３３のマグネット３３１と、第１固定体３５および第２固定体３６の間には、上側において電磁的な反発力が発生し、下側において、電磁的な吸引力が発生する。これら電磁的な反発力および吸引力の合力Ｆ３は、移動体３３を下方に移動させる力Ｆ２とともに、移動体３３を下に向かって移動させるための推力となる。

移動体３３を下方に移動させる力Ｆ２および電磁的な反発力および吸引力の合力Ｆ３による推力は、図９において電流値０ｍＡのグラフと各電流値のグラフの推力の差として現れている。本例では、駆動コイル３８、３８へ−１０ｍＡの励磁電流を供給した場合には、電流値０ｍＡのグラフと電流値−１０ｍＡのグラフの差として現れているように、１００ｍＮ弱の下向きの推力が得られる。同様に、駆動コイル３８、３８へ−３０ｍＡの励磁電流を供給した場合には、２００ｍＮを超える下向きの推力が得られる。駆動コイル３８、３８へ−５０ｍＡの励磁電流を供給した場合には、３００ｍＮを超える下向きの推力が得られる。なお、電流値に付与された−の符合は励磁電流を流す方向を示すものであり、図６に示す方向に励磁電流を流すことを意味している。

ここで、本例では、移動体３３は、上昇位置３３Ａにおいて約１００ｍＮの上向きの力で上昇位置３３Ａに保持されている。従って、本例では、図１０に示すように移動体３３が上昇位置３３Ａから離れる第１区間Ｐ１では、図８に示すように駆動コイル３８、３８へ−３０ｍＡの第１励磁電流Ｉ１を供給して１００ｍＮを超える下向きの推力を発生させる。これにより、移動体３３は上昇位置３３Ａから離れて、下方に向かって移動する。

次に、移動体３３が上昇位置３３Ａから離れると、マグネット３３１が各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２から離れるので、図９の電流値０ｍＡのグラフに示すように、これらの間に働いていた磁気的な吸引力Ｆ１は距離の二乗に反比例して減少する。そして、移動体３３が変位量０．２ｍｍ〜−０．２ｍｍの範囲では、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２の間に磁気的な吸引力Ｆ１の影響をほとんど受けず、すなわち、磁気的な吸引力Ｆ１が実質的に零となる。換言すれば、この範囲では、移動体３３の移動は、駆動コイル３８、３８への供給電流で制御される。

また、移動体３３が変位量０ｍｍの位置にあるときには、図２に示すように、ダイヤフラム１２は上下方向に変位していない。従って、図９のダイヤフラム１２からの反力Ｒ１のグラフに示すように、ダイヤフラム１２から移動体３３へ反力Ｒ１（ダイヤフラム１２が有する弾性力）が働かない状態となる。従って、移動体３３が変位量０ｍｍの位置の近傍を通過する第２区間Ｐ２では、移動体３３に対して僅かな推力を付与するだけで、移動体３３を下降させることが可能となる。

そこで、本例では、図８、図１０に示すように、移動体３３が変位量０ｍｍの位置の近傍を通過する第２区間Ｐ２では、駆動コイル３８、３８へ、第１励磁電流Ｉ１よりも小さな−１０ｍＡの第２励磁電流Ｉ２を供給することにより１００ｍＮ弱の下向きの推力を発生させ、これにより移動体３３を下降させる。なお、図４において、マグネット３３１の上下方向の寸法ａを第１突部３７２、３７２と第２突部３７３、３７３との間の寸法ｂよりも、さらに短く設定することにより、マグネット３３１と第１突部３７２、３７２および第２突部３７３、３７３との間に働く磁気的な吸引力が実質的に零の状態となる第２区間Ｐ２を長くすることが可能である。

その後、移動体３３が下降位置３３Ｂに接近すると、マグネット３３１が第２突部３７３、３７３に接近するので、マグネット３３１と第２突部３７３、３７３との間の磁気的な吸引力Ｆ４が働き出し、その吸引力Ｆ４の大きさは距離の二乗に反比例して増加する。また、吸引力Ｆ４は下向きに働く力なので、吸引力Ｆ４が移動体３３を下に向かって移動させる推力となる。ここで、移動体３３が下降位置３３Ｂに接近すると、図７に示すようにダイヤフラム１２はその中心部分が外周縁部分に対して下方に変位した状態となるので、図９のダイヤフラム１２からの反力Ｒ１のグラフに示すように、ダイヤフラム１２から移動体３３への反力Ｒ１は上向きに働く。しかし、図９に示されるように、ダイヤフラム１２から移動体３３に働く反力Ｒ１は、マグネット３３１と第２突部３７３、３７３との間の磁気的な吸引力Ｆ４と比較して小さいので、移動体３３は吸引力Ｆ４によって下降位置３３Ｂまで下降する。

すなわち、本例では、移動体３３が下降位置３３Ｂに接近した第３区間Ｐ３では、吸引力Ｆ４のみによって移動体３３が下降する。従って、本例では、図８、図１０に示すように、移動体３３が下降位置３３Ｂに接近した第３区間Ｐ３においては、駆動コイル３８、３８へ供給する第３励磁電流Ｉ３を零とし、すなわち、駆動コイル３８、３８への給電を停止して吸引力Ｆ４のみによって移動体３３を下降させる。

しかる後に、移動体３３が図７に示す下降位置３３Ｂに至ると、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第２突部３７３、３７３との磁気的な吸引力Ｆ４と、移動体３３によって下方に変位させられたダイヤフラム１２からの反力Ｒ１とがバランスして、移動体３３が停止する。

下降位置３３Ｂでは、ダイヤフラム１２は、ポンプ室８の容積を最大の第２容積に拡大させる。すなわち、下降位置３３Ｂでは、容積型ポンプ１が作動し、電磁式アクチュエータ３が動作している場合において、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていないので、移動体３３のマグネット３３１と、各ヨーク３７、３７の第２突部３７３、３７３と間に磁気的な吸引力Ｆ４とダイヤフラム１２からの反力Ｒ１とが作用し、移動体３３が停止する。また、本例では、容積型ポンプ１が作動していない状態では、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれていないので、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第２突部３７３、３７３との磁気的な吸引力Ｆ４とダイヤフラム１２の反力Ｒ１の作用によって、移動体３３は下降位置３３Ｂに保持される。

移動体３３を下降位置３３Ｂから上昇位置３３Ａへ移動させる際には、移動体３３を上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ移動させる間とは同様の力が反対方向に働く。従って、図８に示すように、移動体３３を上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ移動させる場合と反対方向の第１〜第３励磁電流Ｉ１〜Ｉ３をこの順番で駆動コイル３８、３８へ供給する。これにより、移動体３３は、給電によって発生するローレンツ力および電磁的な吸引力および電磁的な吸引力の合力、および、マグネット３３１と第１突部３７２、３７２との間に磁気的な吸引力Ｆ１を推力として上昇し、上昇位置３３Ａに至る。

その後、移動体３３が上昇位置３３Ａに位置すると、マグネット３３１と各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２との磁気的な吸引力Ｆ１と、移動体３３によって上方に変位させられたダイヤフラム１２からの反力Ｒ１とがバランスして、移動体３３が停止する。また、本例では、容積型ポンプ１が作動していない状態では、駆動コイル３８、３８への給電が行なわれておらず、上昇位置３３Ａでは、移動体３３のマグネット３３１と、各ヨーク３７、３７の第１突部３７２、３７２と間に磁気的な吸引力Ｆ１が働いているので、移動体３３は上昇位置３３Ａに保持される。

ここで、図１０に示すように、本例では、移動体３３を確実に移動させるために、移動体３３が上昇位置３３Ａから変位量０．２ｍｍの位置へ移動するまでを第１区間Ｐ１として−３０ｍＡの第１励磁電流Ｉ１を供給している。移動体３３が変位量０．２ｍｍの位置から変位量−０．４ｍｍの位置へ移動するまでを第２区間Ｐ２として−１０ｍＡの第２励磁電流Ｉ２を供給している。移動体３３が変位量−０．４ｍｍを通過して下降位置３３Ｂに至るまでを第３区間Ｐ３として給電を停止している。

一方、図１０への記載は省略するが、移動体３３を下降位置３３Ｂから上昇位置３３Ａへ移動させる際には、移動体３３が下降位置３３Ｂから変位量−０．２ｍｍの位置へ移動するまでを第１区間Ｐ１として３０ｍＡの第１励磁電流Ｉ１を供給し、移動体３３が変位量−０．２ｍｍの位置から変位量０．４ｍｍの位置へ移動するまでを第２区間Ｐ２として１０ｍＡの第２励磁電流Ｉ２を供給し、移動体３３が変位量０．４ｍｍを通過して上昇位置３３Ａに至るまでを第３区間Ｐ３として給電を停止している。ここで、移動体３３を下降位置３３Ｂから上昇位置３３Ａへ移動させる際には、図６に示す方向とは反対方向に励磁電流を流している。

なお、本例では、移動体３３を上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ移動させる際に、移動体３３が上昇位置３３Ａから変位量０．４ｍｍの位置へ移動するまでを第１区間Ｐ１として−３０ｍＡの第１励磁電流Ｉ１を供給し、移動体３３が変位量０．４ｍｍの位置から変位量０ｍｍの位置へ移動するまでを第２区間Ｐ２として−１０ｍＡの第２励磁電流Ｉ２を供給し、移動体３３が変位量０ｍｍを通過した後に給電を停止してもよい。このようにしても、移動体３３を下方に移動させる推力を得ることができるので、移動体３３を上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ移動させることができる。また、本例では、第３励磁電流Ｉ３を零としてあるが、移動体３３を確実に移動させるために、第３励磁電流Ｉ３として第２励磁電流Ｉ２よりも小さい第３励磁電流Ｉ３を駆動コイル３８、３８へ供給してもよい。

（パッシブバルブ）
図１１は弁室１３周辺の部分断面図である。本実施形態では、パッシブルバルブは逆止弁１１を用い、この逆止弁１１がアクティブバルブ４に対してパッシブバルブとして機能している。図１１に示すように、パッシブバルブ１１は、第２流路２２５の上端開口（第２流体流通口）２２５ｂが形成されている弁座（第２弁座）１１１と、この弁座１１１に流体の流通方向の下流側から当接して上端開口２２５ｂを塞いでいる弁体（第２弁体）１１２と、弁体１１２と弁室１３の円形天井面１３ｂとの間に挿入され、弁体１１２を所定の付勢力で弁座１１１に付勢している付勢手段（第２付勢手段）を備えている。付勢手段は圧縮コイルバネ１１３であり、弁座１１１は弁室１３の円形底面１３ａである。

弁体１１２は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などのゴム製の弾性材料からなり、弁座１１１に対向している円形の平板形状の閉鎖部１１２ａと、この閉鎖部１１２ａの下面から下方に向けて突出する円環状突部１１２ｂとを備えている。円環状突部１１２ｂは閉鎖部１１２ａと同軸上に形成されており、弁座１１１において、第２流路２２５の上端開口２２５ｂの周りに当接している。円環状突部１１２ｂは、閉鎖部１１２ａの下面の外周縁から外側に向かって下方に傾斜するように形成されており、閉鎖部１１２ａから離れるのに従って厚さ寸法が減少するように先細りになっている。

また、弁体１１２は、閉鎖部１１２ａの弁座１１１とは反対側に位置する上面に、圧縮コイルバネ１１３の当接位置を位置決めするための位置決め部１１２ｃを備えている。位置決め部１１２ｃは圧縮コイルバネ１１３の下端開口１１３ａの内径に対応する外径を備える円柱形状の突部であり、円環状突部１１２ｂと同軸上に形成されている。

圧縮コイルバネ１１３は、上方に向かって内径の寸法が増加している。下端開口１１３ａの内径は、第２流路２２５の上端開口２２５ｂの開口径よりも大きく、位置決め部１１２ｃを挿入可能な大きさに設定されている。位置決め部１１２ｃに圧縮コイルバネ１１３の下端開口１１３ａを挿入した状態でパッシブバルブ１１を弁室１３内に配置すると、圧縮コイルバネ１１３は、上端の円形端部が弁室１３の円形天井面１３ｂの第１流路２１２の下端開口２１２ａの周りに当接し、下端の円形端部が、閉鎖部１１２ａの上面に当接し、圧縮された状態となる。これにより、圧縮コイルバネ１１３は、弁体１１２を弁座１１１に向けて付勢する。なお、圧縮コイルバネ１１３は、下端の円形端部が、閉鎖部１１２ａの上面において円環状突部１１２ｂと対応する位置またはその近傍に当接するように配置することが好ましい。

逆止弁（パッシブバルブ）１１は、ポンプ室８の容積がダイヤフラム１２によって縮小されることによりポンプ室８が高圧になった場合などに、流出側流路１０において圧縮コイルバネ１１３による所定の付勢力以上の所定圧力が流出方向にかかると、第２流路２２５の上端開口２２５ｂを開き、流出側流路１０を開き状態とする。また、流出側流路１０に流出方向とは反対方向に圧力がかかると、第２流路２２５の上端開口２２５ｂを閉じ、流出側流路１０を閉じ状態とする。

（アクティブバルブ）
次に、図２、図３、図１２を参照してアクティブバルブ４を詳細に説明する。図１２は流入側流路９を閉じている状態のアクティブバルブ４の周辺の部分断面図である。図３に示すように、アクティブバルブ４は、円筒形状の胴部４１と、胴部４１から上方に同軸で延びているオリフィス構成部４２と、胴部４１から下方に同軸で延びている流入管６を備えている。

オリフィス構成部４２は胴部４１よりも小径であり、流入管６はオリフィス構成部４２よりも小径である。流入管６は容積型ポンプ１の流入管６を兼ねるものであり、下流端が流体入口６ａとなっている。図２に示すように、アクティブバルブ４は、オリフィス構成部４２が下側ハウジング２２の第４凹部２２６の小径部２２６ｂに挿入され、胴部４１の上端部分が大径部２２６ａに挿入された状態で下側ハウジング２２に取り付けられている。

図１２に示すように、オリフィス構成部４２は、円柱形状部分４２１と、この円柱形状部分４２１の下端の外周側に形成された円環状のフランジ部分４２２を備えている。円柱形状部分４２１には、その中心軸に沿って上下方向に貫通するオリフィス４２３が形成されている。オリフィス４２３の下端開口（流体流通口）４２３ａは円柱形状部分４２１の下端面に露出している。また、円柱形状部分４２１の下端面には、オリフィス４２３の下端開口４２３ａの周りに円環状凹部４２４が形成されており、これにより、オリフィス４２３の下端開口４２３ａの周縁は環状突部となっている。環状突部はオリフィス４２３の下端開口４２３ａを開閉する弁体４３の弁座４４となる。

胴部４１は、内側に、流入管６とオリフィス４２３とを連通させる流体流路４５を備えている。流体流路４５は、オリフィス４２３および流入管６と同軸上に設けられている。アクティブバルブ４が下側ハウジング２２に固定されると、第３流路２２７、第４凹部２２６の上端部分２２６ｃおよびアクティブバルブ４によって、ポンプ室８から流体入口６ａに至る流入側流路９が構成される。流体流路４５内には軸線方向に往復移動可能な状態で弁体４３が挿入されている。弁体４３はオリフィス４２３の流体流路４５の側の下端開口４２３ａを開閉することによって流入側流路９を開閉する。

弁体４３は、円柱形状をしている。弁体４３はステンレス製のパイプ４３１と、パイプ４３１の内側に上下方向に配列された円柱状の４つのマグネット（マグネット片）４３２、隣り合うマグネット４３２との間に各々配置された３枚の円板状の磁性板４３３、上端および下端にそれぞれ配置された２枚の円盤状の磁性板４３４、上端の磁性板４３４の上に配置されたステンレス製の蓋板４３５、下端の磁性板４３４の下に配置されたステンレス製の底板４３６を備えている。なお、パイプ４３１、蓋板４３５、底板４３６として樹脂製のものを用いることもできる。蓋板４３５の上面には、円形のゴムシート４３７が接着等の方法で取り付けられている。ここで、隣り合うマグネット４３２は、互いに同一の極を相手方のマグネットの方に向けている。より詳細には、上端のマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されており、その下方に隣接配置されているマグネット４３２は上がＮ極、下がＳ極となるように配置されており、さらにその下方に配置されているマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されており、下端のマグネット４３２は上がＮ極、下がＳ極となるように配置されている。この結果、弁体４３では、磁性板４３３が位置する個所に磁力線が集中している。

流体流路４５は、弁体４３を駆動するための駆動コイル４６を巻き回しているコイルボビン４７の内側に形成されている。コイルボビン４７の外周側には円筒形のヨーク４８が配置されている。

コイルボビン４７は樹脂製であり、コイルボビン４７の上端部分にはオリフィス構成部４２を取り付けるための円環状の係合凹部４７１が形成されている。係合凹部４７１には、ゴムパッキン４９を介してオリフィス構成部４２のフランジ部分４２２が挿入されて固定される。オリフィス構成部４２の円柱形状部分４２１の外周側には円環状の押さえ板（磁性片）５０が上方から嵌め込まれており、この押さえ板５０がコイルボビン４７の上端面およびヨーク４８の上端面に固定されることにより、オリフィス構成部４２はコイルボビン４７およびヨーク４８に固定されている。押さえ板５０は磁性材料から形成されている。

なお、押さえ板５０が磁性材料から形成されることで、押さえ板５０は、弁体４３に搭載されているマグネット４３２との間で磁気的な吸引力を発生することができるようになっている。すなわち、磁性材料で形成された押さえ板５０は、マグネット４３２と共に弁体４３を弁座４４に磁気的に付勢している第１の付勢手段５１を構成する。

また、コイルボビン４７は、上下方向に延びる筒状胴部４７２と、筒状胴部４７２の外周面で拡径する６つのフランジ部４７３を備えている。コイルボビン４７の筒状胴部４７２および６つのフランジ部４７３によって囲まれた５つの空間は、駆動コイル４６が巻回される５つの巻線部となっている。本実施形態では、コイルボビン４７に巻回された５つの駆動コイル４６は、弁体４３のマグネット４３２と共に弁体４３を移動させるための駆動機構５２を構成する。

コイルボビン４７に巻回された５つの駆動コイル４６は、励磁電流の向きを逆にするために、隣り合う駆動コイル４６同士の巻回方向が逆である。また、５つの駆動コイル４６は、例えば、直列に電気的に接続される。あるいは、軸線方向の内側に位置する３つの駆動コイル４６を並列に電気的に接続し、それらの接続部分に対して、軸線方向の両側の駆動コイル４６を直列に電気的に接続した構成を採用することもできる。また、本例では、上端および下端の駆動コイル４６の上下方向の寸法は、その間に位置している３つの駆動コイル４６の上下方向の寸法の１／２としてある。弁体４３において、上端および下端のマグネット４３２の上下方向の寸法は、その間の２つのマグネット４３２の上下方向の寸法の１／２としてある。この結果、弁体４３が弁座４４に当接して、オリフィス４２３の下端開口４２３ａを閉鎖している状態では、磁性板４３３および磁性板４３４は、いずれも上下方向において駆動コイル４６の中央位置に位置している。

ここで、弁体４３の外径寸法は、コイルボビン４７の筒状胴部４７２の内径寸法よりもわずかだけ小さく、弁体４３がコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内側の空間内に挿入された状態では、弁体４３の外周側面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内周面との間を流体が流れる。

（アクティブバルブの動作）
図１２〜図１４を参照してアクティブバルブ４の動作を説明する。図１３はアクティブバルブ４の弁体４３に働く力を説明するための説明図である。図１４は流入側流路９を開いている状態のアクティブバルブ４の周辺の部分断面図である。アクティブバルブ４は、不図示の駆動制御機構によって駆動コイル４６への給電が制御されることにより、駆動制御される。

図１３に示すように、駆動コイル４６への給電が行なわれていない状態では、弁体４３は、弁体４３のマグネット４３２と押さえ板５０との磁気的な吸引力Ｆ５によって閉鎖位置４３Ａに保持されている。閉鎖位置４３Ａでは、弁体４３はコイルボビン４７の内側の流体流路４５を上端まで移動しており、弁体４３の上端面にあるゴムシート４３７が弁座４４に当接し、オリフィス４２３の下端開口４２３ａを塞いでいる。これにより流入側流路９は閉じ状態となる。また、弁体４３の磁性板４３３および磁性板４３４は、いずれも上下方向において駆動コイル４６の中央位置に位置している。

ここで、弁体４３は、オリフィス４２３の下端開口４２３ａが設けられている弁座４４よりも流体の流通方向の上流側に位置しており、オリフィス４２３と同軸に形成されている流体流路４５の中を流体の流通方向に移動するように構成されている。このため、流体入口６ａからアクティブバルブ４の中へ流れ込む流体の流体圧（背圧）が弁体４３を閉鎖位置４３Ａに向かって移動させる方向に力Ｆ６を働かせている。

次に、流入側流路９を開き状態とする際には、駆動コイル４６への給電を行なう。アクティブバルブ４では、マグネット４３２の外周側に筒状に巻き回された駆動コイル４６が配置されているので、給電によって駆動コイル４６を流れる励磁電流の向きとマグネット４３２による磁界の向きが直交する。この結果、図１４に示すように、駆動コイル４６への給電が行なわれると、マグネット４３２の磁束と駆動コイル４６との間に働くローレンツ力が弁体４３を閉鎖位置４３Ａから下方に移動させる力Ｆ７として働く。ここで、駆動コイル４６への給電の開始時点では、弁体４３の磁性板４３３および磁性板４３４は、いずれも上下方向において駆動コイル４６の中央位置に位置しており、駆動コイルと鎖交する磁界を効率よく形成しているので、力Ｆ７として大きな推力が発生する。従って、弁体４３は、図１３に示されている押さえ板５０との間の磁気的な吸引力Ｆ５および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６に抗して下方の開放位置４３Ｂに移動する。

弁体４３が開放位置４３Ｂに移動すると、弁体４３が弁座４４から流体の流通方向の上流側に離れ、ゴムシート４３７がオリフィス４２３の下端開口４２３ａから離間する。これにより、流入側流路９は開き状態となる。開放位置４３Ｂでは、弁体４３は、その下端部がコイルボビン４７の内部に形成された突状部４７４に当接し、あるいは当接せずにバランスして停止した開き位置に至る。開放位置４３Ｂでは、流体入口６ａから流入管６を介して流入した流体は、流体流路４５の弁体４３の外周面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２との間に流れ込み、下端開口４２３ａを介して、オリフィス４２３を通過し、ポンプ室８へ向かう。

また、流入側流路９を閉じ状態とする際には、駆動コイル４６への給電を停止する。駆動コイル４６への給電を停止すると、図１３に示されている押さえ板５０との間の磁気的な吸引力Ｆ５および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６により、弁体４３は閉鎖位置４３Ａに移動し、弁体４３は弁座４４に当接し、上端のゴムシート４３７でオリフィス４２３の下端開口４２３ａを塞いだ状態に戻る。
従って、流入側流路９は閉じ状態となる。

なお、流入側流路９を閉じ状態とする際には、弁体４３を閉じ位置から開き位置へ移動させる場合と反対方向の励磁電流を駆動コイル４６へ供給するようにしてもよい。このようにすれば、弁体４３は、弁体４３のマグネット４３２と駆動コイル４６との間に発生するローレンツ力、弁体４３と押さえ板５０との間の磁気的な吸引力Ｆ５および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６によって上方に移動する。弁体４３が閉じ位置に至った後には、駆動コイル４６への給電を停止すれば、弁体４３は閉鎖位置４３Ａに保持される。

（容積型ポンプの動作）
次に、容積型ポンプ１の動作を説明する。容積型ポンプ１の電磁式アクチュエータ３とアクティブバルブ４とは、不図示の駆動制御機構によって同期して駆動制御される。

電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８およびアクティブバルブ４の駆動コイル４６に給電されていない状態では、図１２に示すように、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置４３Ａに保持されており、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉じ状態としている。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は、図４に示すように、上昇位置３３Ａに保持されており、ダイヤフラム１２はポンプ室８の容積を最小の第１容積としている。逆止弁（パッシブバルブ）１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって第２流路２２５の上端開口２２５ｂを塞ぎ、流出側流路１０を閉じ状態としている。

ポンプ室８内への流体の吸引が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電によって弁体４３が閉鎖位置４３Ａから開放位置４３Ｂへ駆動され、流入側流路９が開き状態とされる。すなわち、アクティブバルブ４は図１４に示す状態となる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８、３８への給電が行なわれ、これにより、移動体３３が上昇位置３３Ａから下降位置３３Ｂへ駆動される。この結果、図７に示すように、ポンプ室８の容積は最大の第２容積に拡大する。

移動体３３が下降してダイヤフラム１２が下方に変位すると、ポンプ室８には負圧が発生するので、流体はポンプ室８内に吸い込まれる。ポンプ室８内に負圧が発生した状態では、逆止弁（パッシブバルブ）１１は第２流路２２５の上端開口２２５ｂを閉鎖し、流出側流路１０を閉じ状態としている。

次に、ポンプ室８からの流体の吐出が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電が停止される。この結果、図１３に示すように、弁体４３は開放位置４３Ｂから閉鎖位置４３Ａに上昇して、流入側流路９が閉じ状態となる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８、３８への給電が行なわれる。すなわち、流体の吸引時とは逆方向の励磁電流が駆動コイル３８、３８に供給され、移動体３３が下降位置３３Ｂから上昇位置３３Ａへ駆動される。この結果、図４、図６に示すように、ポンプ室８の容積は最小の第１容積に縮小する。

ここで、ポンプ室８の容積が縮小されるとポンプ室８は高圧となるので、流出側流路１０では、圧縮コイルバネ１１３による弁体１１２の付勢力と対応する所定圧力以上の力が流出方向にかかる。この結果、流体は、弁体１１２を流出方向に移動させて、第２流路２２５の上端開口２２５ｂから流出し、流体出口５ａから吐出される。

その後に容積型ポンプ１が待機状態となると、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置４３Ａに保持され、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉じ状態とする。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は上昇位置３３Ａに保持され、ダイヤフラム１２は、ポンプ室８の容積を第１容積とする。逆止弁（パッシブバルブ）１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって第２流路２２５の上端開口２２５ｂを塞ぎ、流出側流路１０を閉じ状態とする。

（作用効果）
本例の容積型ポンプ１では、流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６は、アクティブバルブ４の弁体４３を閉鎖位置４３Ａに向かって移動させる方向に働く。この結果、アクティブバルブ４が駆動されておらず流入側流路９が閉じ状態となっている場合、すなわち、付勢手段５１の付勢力によって弁体４３が閉鎖位置４３Ａに保持されて流入側流路９が閉じ状態となっている場合に、流体入口６ａの側の圧力が上昇すると、弁体４３は、流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６によって、閉鎖位置４３Ａに付勢され、流入側流路９の閉じ状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブ４を駆動していないにも拘わらず、流体が流体入口６ａからポンプ室８を経由して流体出口５ａへ流通してしまうことを回避できる。

ここで、本例の容積型ポンプ１では、容積型ポンプ１が駆動されていない待機状態において、流体入口６ａの側の圧力および流体出口５ａの側の圧力に拘わらず、流体が流体入口６ａからポンプ室８を経由して流体出口５ａへ流通してしまうことを回避できる。

すなわち、流体入口６ａの側の圧力が高くなった場合には、アクティブバルブ４の弁体４３は、流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力Ｆ６によって、閉鎖位置４３Ａに付勢され、流入側流路９は閉じ状態に維持される。流体出口５ａ側の圧力が高くなった場合には、流出側流路１０に流出方向とは反対方向に圧力がかかるので、逆止弁（パッシブバルブ）１１は流出側流路１０を閉じ状態を維持する。さらに、待機状態では、逆止弁（パッシブバルブ）１１が閉鎖している第１流路２２５の上端開口２２５ｂから、ポンプ室８を介して、弁体４３が閉鎖しているオリフィス４２３の下端開口４２３ａに至るまでの流路部分が気密状態あるいは液密状態に保持されているので、流体入口６ａの側の圧力および流体出口５ａ側の圧力の双方が低下してもアクティブバルブ４が流入側流路９を開き状態とすることがなく、逆止弁（パッシブバルブ）１１が流出側流路１０を開き状態とすることもない。

また、本例では、アクティブバルブ４が駆動されて駆動コイル４６への給電が行なわれると、駆動コイル４６を流れる電流の向きとマグネット４３２の磁界の方向とが直交するので、ローレンツ力が発生する。ローレンツ力によれば、大きな推力を得ることができるので、付勢手段５１による付勢力および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力に抗して弁体４３を閉鎖位置４３Ａから開放位置４３Ｂへ移動することが容易となる。さらに、弁体４３は、弁体４３の移動方向に沿って配列された複数のマグネット４３２、および、複数のマグネット４３２において隣り合うマグネット４３２の間に配置された磁性板４３３を備え、駆動コイル４６は、弁体４３の移動方向に沿って複数配列されており、隣り合うマグネット４３２同士は、互いに同一の極を相手方のマグネット４３２の方に向けており、複数の駆動コイル４６において隣り合うコイル同士は巻き回し方向が反対としてあるので、駆動コイル４６への給電が行なわれたときに、大きな推力を発生させることができる。

また、本例では、アクティブバルブ４において、流体の流通方向における弁座４４よりも下流側にマグネット４３２との間で磁気的な吸引力を発生させる磁性材料からなる押さえ板５０を備えることにより、弁体４３を弁座４４に付勢する付勢手段５１を構成している。すなわち、駆動機構５２のマグネット４３２を利用して付勢手段５１を構成したので、アクティブバルブ４を構成する部品の部品点数を抑えることができる。また、押さえ板５０は弁座４４よりも下流側に配置してあるので、弁体４３と押さえ板５０とが接触し、吸着してしまうことがない。従って、駆動機構５２によって弁体４３を閉鎖位置４３Ａから開放位置４３Ｂへ移動させることが容易となる。なお、押さえ板５０を磁性材料から形成するのに替えて、押さえ板５０の上面に第２のマグネットを配置し、マグネット４３２と第２のマグネットとの間の磁気的な吸引力により弁体４３を弁座４４に付勢することもできる。

さらに、本例の容積型ポンプ１では、パッシブバルブ１１は、第１流路２２５の上端開口２２５ｂが設けられた弁座１１１と、弁座１１１に流体の流通方向の下流側から当接して上端開口２２５ｂを塞いでいる弾性材料からなる弁体１１２と、流体の流通方向において弁体１１２の下流側からこの弁体１１２に当接して、弁体１１２を所定の付勢力で弁座１１１に付勢する圧縮コイルバネ１１３とを備えており、弁体１１２が上端開口２２５ｂを開閉することにより、流出側流路１０を開閉する。このようなパッシブバルブ１１によれば、弁体１１２は、弾性材料からなる弁体１１２自体の弾性力だけではなく、圧縮コイルバネ１１３による付勢力で上端開口２２５ｂを塞ぐ。この結果、弁体１１２自体の形状のばらつきによって上端開口２２５ｂの開閉動作が受ける影響を低減できる。従って、パッシブバルブ１１によるシール性が高い。

１・容積型ポンプ、２・ポンプユニット、３・電磁式アクチュエータ、４・アクティブバルブ、５・流出管、５ａ・流体出口、６・流入管、６ａ・流体入口、８・ポンプ室、９・流入側流路、１０・流出側流路、１１・逆止弁（パッシブバルブ）、１２・ダイヤフラム、１２ａ・接続部、１３・弁室、１３ａ・円形底面、１３ｂ・円形天井面、１４・１５・Ｏリング、２１・上側ハウジング、２２・下側ハウジング、３１・上側ケース、３２・下側ケース、３２ａ・上端面、３３・移動体、３３Ａ・上昇位置、３３Ｂ・下降位置、３４・固定体、３５・第１固定体、３６・第２固定体、３７・ヨーク、３８・駆動コイル、３８ａ・外周面部分、３９・スペーサ、４０・ガイド機構、４１・胴部、４２・オリフィス構成部、４３・弁体、４３Ａ・閉鎖位置、４３Ｂ・開放位置、４４・弁座、４５・流体流路、４６・駆動コイル、４７・コイルボビン、４８・ヨーク、４９・ゴムパッキン、５０・押さえ板、５１・付勢手段、５２・駆動機構、１１１・弁座、１１２・弁体、１１２ａ・閉鎖部、１１２ｂ・円環状突部、１１２ｃ・位置決め部、１１３・圧縮コイルバネ（第２付勢手段）、１１３ａ・下端開口、２１１・第１凹部、２１２・第１流路、２１２ａ・下端開口、２２１・上側突出部、２２２・第２凹部、２２３・下側突出部、２２４・第３凹部、２２４ａ・天井面、２２５・第２流路、２２５ａ・下端開口、２２５ｂ・上端開口（第２流体流通口）、２２６・第４凹部、２２６ａ・大径部、２２６ｂ・小径部、２２６ｃ・上端部分、２２７・第３流路、３１１・上板、３１２〜３１５・側板、３１６・接続部、３１６ａ・貫通孔、３１６ｂ・段部、３１７・係合凹部、３１８・ガイド溝、３１８ａ・上端縁、３２２・凹部、３２３・溝、３２４・貫通孔、３２５・係合突起、３３１、マグネット、３３１ａ・３３１ｂ・磁極面、３３２・マグネットホルダ、３３２ａ・縦枠部、３３２ｂ・上側枠部、３３２ｃ・下側枠部、３３３・ガイド突部、３３４・接続部、３３５・ガイド軸、３７１・軸部、３７２・第１突部、３７３・第２突部、４２１・円柱形状部分、４２２・フランジ部分、４２３・オリフィス、４２３ａ・下端開口（流体流通口）、４２４・円環状凹部、４３１・パイプ、４３２・マグネット、４３３・磁性板、４３４・磁性板、４３５・蓋板、４３６・底板、４３７・ゴムシート、４７１・係合凹部、４７２・筒状胴部、４７３・フランジ部、４７４・突状部、Ｉ１〜Ｉ３・励磁電流、Ｐ１〜Ｐ３・区間

Claims (6)

1. 流体入口から容量可変のポンプ室に至る流入側流路に配置されたアクティブバルブと、
   前記ポンプ室から流体出口に至る流出側流路に配置されたパッシブバルブとを有し、
   前記アクティブバルブは、弁体、当該弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、前記弁体を前記弁座に付勢している付勢手段を備えており、
   前記弁体は、流体の流通方向において前記弁座よりも上流側に配置され、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置、および、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能となっており、
   前記アクティブバルブが駆動されていない状態では、前記弁体は前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置に保持されて前記流入側流路を閉じ状態としており、前記アクティブバルブが駆動されると、前記弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動して前記流入側流路を開き状態とすることを特徴とする容積型ポンプ。
2. 請求項１において、
   アクティブバルブは、流体の流通方向における前記弁座の上流側に前記流体流通口と同軸に設けられた流体流路を有しており、
   前記弁体は、前記流体流路内を前記閉鎖位置および前記開放位置の間で移動可能となっていることを特徴とする容積型ポンプ。
3. 請求項２において、
   前記アクティブバルブは、前記弁体を前記閉鎖位置および前記開放位置の間で移動させるための駆動機構を有しており、
   前記駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビン、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイル、および、前記筒状胴部の内側に挿入されたマグネットを備えており、
   前記筒状胴部の内側は、前記流体流路となっており、
   前記マグネットは、前記弁体に搭載されており、
   前記アクティブバルブが駆動されると、前記駆動コイルへの給電が行なわれ、前記弁体が前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することを特徴とする容積型ポンプ。
4. 請求項３において、
   前記マグネットは、前記弁体の移動方向に沿って配列された複数のマグネット片、および、前記複数のマグネット片において隣り合うマグネット片の間に配置された磁性板を備え、
   前記駆動コイルは、前記弁体の移動方向に沿って複数配列されており、
   前記隣り合うマグネット片同士は、互いに同一の極を相手方のマグネット片の方に向けており、
   前記複数の駆動コイルにおいて隣り合うコイル同士は巻き回し方向が反対であることを特徴とする容積型ポンプ。
5. 請求項３または４において、
   前記付勢手段は、流体の流通方向における前記弁座よりも下流側に、前記マグネットとの間で磁気的な吸引力を発生させる磁性片または第２のマグネットを備えていることを特徴とする容積型ポンプ。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記パッシブバルブは、第２流体流通口が設けられた第２弁座と、前記第２弁座に流体の流通方向の下流側から当接して前記第２流体流通口を塞いでいる弾性材料からなる第２弁体と、流体の流通方向において前記第２弁体の下流側から当該第２弁体に当接して、前記第２弁体を所定の付勢力で前記第２弁座に付勢する第２付勢手段とを備え、前記第２弁体が前記第２流体流通口を開閉することにより、前記流出側流路を開閉することを特徴とする容積型ポンプ。

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