JP2022108471A - 電磁駆動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの上端面と口金の下端面の張り付きを防ぎ、流体を安定して吐出することが可能な電磁駆動ポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる電磁駆動ポンプ１００の構成は、ハウジング１１０と、ハウジング１１０内に配置された電磁コイル１２０と、電磁コイル１２０の内側に配置されハウジング１１０内を移動可能なプランジャ１４０と、プランジャ１４０内に流体を吸い込む吸込弁１５０と、プランジャ１４０内の流体を吐き出す吐出弁１６０と、プランジャ１４０の吐出弁１６０側に当接する口金１９０と、を備え、プランジャ１４０の吐出弁１６０側（上端面１４０ａ）には絞り１４８が形成されていて、口金１９０のプランジャ１４０側の面（１９０ａ）には、絞り１４８に連通する溝が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁コイルを動力として用いる電磁駆動ポンプに関するものである。

従来から、流体を移送するポンプとして、電磁コイルを動力に用いる電磁駆動ポンプが知られている。電磁駆動ポンプは、ハウジングの内部をプランジャが往復することにより、流体を移送する。特許文献１の高圧燃料ポンプは、ポンプ室内を往復移動するプランジャと、吸入側通路および吐出側通路のそれぞれに設けられたチェック弁とを含んで構成される。そして、プランジャの昇圧工程の所定期間、ポンプ室内の燃料を電磁スピル弁により漏洩させ、吐出燃料の最大圧力を調整している。

特許文献１の高圧燃料ポンプでは、電磁スピル弁のバルブの先端平面部に凹部１ｂが設けられている。一方、バルブ当接部のバルブ当接面外には、ポンプ室とバルブ室とを連通する複数の連通孔が設けられている。また電磁スピル弁のバルブの下面には、バルブがプレートに当接したとき、凹部とバルブ室とを連通する連通溝が設けられている。

特許文献１の技術によれば、バルブの先端平面部と当接面との当接面積、すなわち、貼り付き面積が減少するので貼り付きが減少する。また、バルブの先端平面部と当接面との隙間は、凹部および連通溝により燃料で満たされているので、それらが離れる際、両面間に負圧が生じない。このためポンプ室からの燃料の流れに影響が低減される。したがって、高圧燃料ポンプの最大吐出圧力を適正に調整することが可能であるとしている。

特開２００１－１７３５４０号公報

ここで、従前から電磁駆動ポンプでは、プランジャの上端面と口金の下端面とが張り付いてしまうという問題があった。特に微少流量の電磁駆動ポンプではプランジャを動作させる駆動力（コイルによる磁力）が小さいため、貼り付いてしまったプランジャを動かしにくい。プランジャの上端面と口金の下端面とが張り付くと、プランジャが動作しなくなり、流体の吐出が不安定になってしまう。ここで特許文献１と同様の技術を適用しようとしても、プランジャの上端面に設けられた絞り（連通孔）は口金の下端面によって塞がれてしまうため、特許文献１の技術をそのまま適用することはできない。したがって、更なる改良の余地があった。

本発明は、このような課題に鑑み、プランジャの上端面と口金の下端面の張り付きを防ぎ、流体を安定して吐出することが可能な電磁駆動ポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明にかかる電磁駆動ポンプの代表的な構成は、ハウジングと、ハウジング内に配置された電磁コイルと、電磁コイルの内側に配置されハウジング内を移動可能なプランジャと、プランジャ内に流体を吸い込む吸込弁と、プランジャ内の流体を吐き出す吐出弁と、プランジャの吐出弁側に当接する口金と、を備え、プランジャの吐出弁側には絞りが形成されていて、口金のプランジャ側の面には、絞りに連通する溝が形成されていることを特徴とする。

上記構成では、口金のプランジャ側の面に、プランジャの絞りに連通する溝が設けられている。これにより、プランジャの絞りを通過した流体が、溝を通じてプランジャの上端面と口金の下端面の間に流れ込む。このように流体が流れ込むことで、プランジャの上端面と口金の下端面の張り付きを防ぐことができる。したがって、プランジャを円滑に動作させることができ、流体を安定して吐出することが可能となる。また口金に溝を形成することで上述した効果が得られる。したがって、部品の追加が不要であり、装置コストの増大を防ぐことができる。

上記絞りは円形に配置された複数の小径穴であり、溝は放射状に複数本配置されていて、絞りと溝の数は異なっているとよい。かかる構成によれば、ハウジング内でプランジャが回転した場合であっても、複数の小径穴からなる絞りと、放射線状に複数本配置された溝のいずれかが連通した状態となる。したがって、上述した効果を確実に得ることが可能である。

本発明によれば、プランジャの上端面と口金の下端面の張り付きを防ぎ、流体を安定して吐出することが可能な電磁駆動ポンプを提供することができる。

本実施形態にかかる電磁駆動ポンプを説明する図である。 プランジャの詳細を説明する図である。 口金の詳細を説明する図である。 プランジャおよび口金の張り付きを説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１は、本実施形態にかかる電磁駆動ポンプ１００を説明する図である。図１に示すように、本実施形態の電磁駆動ポンプ１００は、ハウジング１１０の内に電磁コイル１２０が配置されている。電磁コイル１２０の内側には固定鉄心１３０、シリンダー状のガイド１４２、およびガイド１４２に案内されるプランジャ１４０が配置されている。固定鉄心１３０はハウジング１１０と一体に成型されていて、電磁コイル１２０の内側に配置されている。プランジャ１４０はガイド１４２に案内されてハウジング１１０内を移動可能である。

図１に示すように、固定鉄心１３０の内部には吸込弁１５０が配置されていて、プランジャ１４０の内部には吐出弁１６０が配置されている。吸込弁１５０はプランジャ１４０内に流体を吸い込み、吐出弁１６０はプランジャ１４０内の流体を吐き出す。電磁コイル１２０への電流のＯＮ／ＯＦＦを交互運転することにより、プランジャ１４０がハウジング１１０内を往復駆動する。これにより、プランジャ１４０が駆動したとき（図示下方向に移動したとき）にはポンプ室１１２内の流体（例えば水）が吐出弁１６０から吐き出される。

プランジャ１４０がスプリング１４４によって戻るとき（図示上方向に移動したとき）には吸込弁１５０からポンプ室１１２内に流体が吸い込まれる。吐出弁１６０は、吐出口本体１７０の吐出口１７２と連通していて、シリンダー状のガイド１４２の一端（吐出弁１６０側の一端）を封止している。これにより、吐出弁１６０から吐出された流体は、吐出口１７２を通じて電磁駆動ポンプ１００の外部に移送される。

また本実施形態の電磁駆動ポンプ１００では、プランジャ１４０の吐出弁１６０側に当接する位置に取り付けられる口金１９０を備える。口金１９０としては、例えばステンレス等の金属を好適に用いることができる。

図２は、プランジャ１４０の詳細を説明する図である。図２（ａ）－図２（ｃ）は、プランジャ１４０の３面図である。図２（ｄ）は、図２（ｃ）のＡ－Ａ断面図である。図２（ａ）に示すように、プランジャ１４０は円筒形の部材である。図２（ｄ）に示すように、プランジャ１４０には流体通路１４６が形成されていて、かかる流体通路１４６を流体が通過する。また流体通路１４６には、図１に示す吐出弁１６０やスプリング１４４等の部品が収容される。

本実施形態では、図２（ｄ）に示すように、プランジャの吐出弁側の端面（図1の姿勢では上端面）には絞り１４８が形成されている。絞り１４８は流体通路１４６と連通されていて、流体通路１４６を通過した流体はかかる絞り１４８を通じてプランジャ１４０の外部に流出する。特に本実施形態では、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、絞り１４８は、プランジャ１４０の中心Ｐ１に対して円形に配置された複数の小径穴である（本実施形態ではプランジャ１４０の中心Ｐ１に対して上下左右に絞り１４８が４つ配置されている。）。

図３は、口金１９０の詳細を説明する図である。図３（ａ）は、口金１９０の正面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、口金１９０の中心には、流体が通過するオリフィス穴１９２が形成されている。

また図３（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の電磁駆動ポンプ１００では、口金１９０のプランジャ１４０側の面には、絞り１４８に連通する溝１９４が形成されている。溝１９４は、オリフィス穴１９２に対して放射状に複数本配置されている（本実施形態では、オリフィス穴１９２に対して放射状に６本の溝１９４が配置されている）。

図４は、プランジャ１４０および口金１９０の張り付きを説明する図である。図１に示したように、口金１９０はプランジャ１４０の上方に配置される。図４（ａ）に示すように、プランジャ１４０の上端面１４０ａと口金１９０の下端面１９０ａが当接している状態では、口金１９０の溝１９４が、プランジャ１４０の絞り１４８に連通している。

上記構成によれば、プランジャ１４０がコイルの磁力によって下方に移動しようとするとき、プランジャ１４０の絞り１４８を通過した流体が、溝１９４を通じてプランジャ１４０の上端面１４０ａと口金１９０の下端面１９０ａの間に流れ込む。このように流体が流れ込むことで、プランジャ１４０の上端面１４０ａと口金の下端面１９０ａの張り付きを防ぐことができる。したがって、プランジャ１４０を円滑に動作させることができ、微少流量であっても流体を安定して吐出することが可能となる。また口金１９０に溝１９４を形成することで上述した効果が得られるため、部品の追加による装置コストの増大を防ぐことができる。

更に本実施形態の電磁駆動ポンプ１００では、絞り１４８はプランジャ１４０に４つ形成されていて、溝１９４は口金１９０に６本形成されている。すなわち本実施形態では、絞り１４８と溝１９４の数が異なっている。図４（ｂ）では、左端の図を０°としたとき、プランジャ１４０と口金１９０が相対的に３０°回転した場合と６０°回転した場合を示している。このように、ハウジング１１０内でプランジャ１４０が回転した場合であっても、複数の小径穴からなる絞り１４８と、放射線状に複数本配置された溝１９４のいずれかが連通した状態となる。したがって、上述した効果を確実に得ることが可能である。

なお、本実施形態では、プランジャ１４０の絞り１４８の数が４つであり、口金１９０の溝１９４が６本である構成を例示したが、これに限定するものではなく、絞り１４８および溝１９４の数は適宜変更可能である。

絞り１４８と溝１９４の数についてさらに検討する。目的としては、プランジャ１４０と口金１９０が相対的に回転しても、いずれかの絞り１４８と溝１９４が連通することである。例えば絞り１４８と溝１９４が１つずつだと、少しでも回転すると連通しなくなってしまう。また、例えば絞り１４８と溝１９４が３つずつや４つずつのように同数であると、溝間に絞り１４８が位置したときに連通しなくなってしまう。したがって、上述したように絞り１４８および溝１９４の数は異なっていることが好ましい。さらに言えば、絞り１４８および溝１９４の太さについても、いかなる位相でも連通するように適切な太さにする必要があるが、太さについてはこれらの数に応じて適宜設定する設計事項である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、電磁コイルを動力として用いる電磁駆動ポンプに利用することができる。

１００…電磁駆動ポンプ、１１０…ハウジング、１１２…ポンプ室、１２０…電磁コイル、１３０…固定鉄心、１４０…プランジャ、１４０ａ…上端面、１４２…ガイド、１４４…スプリング、１４６…流体通路、１４８…絞り、１５０…吸込弁、１６０…吐出弁、１７０…吐出口本体、１７２…吐出口、１９０…口金、１９０ａ…下端面、１９２…オリフィス穴、１９４…溝

Claims (2)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置された電磁コイルと、
   前記電磁コイルの内側に配置され前記ハウジング内を移動可能なプランジャと、
   前記プランジャ内に流体を吸い込む吸込弁と、
   前記プランジャ内の流体を吐き出す吐出弁と、
   前記プランジャの吐出弁側に当接する口金と、
   を備え、
   前記プランジャの吐出弁側には絞りが形成されていて、
   前記口金のプランジャ側の面には、前記絞りに連通する溝が形成されていることを特徴とする電磁駆動ポンプ。
2. 前記絞りは円形に配置された複数の小径穴であり、
   前記溝は放射状に複数本配置されていて、
   前記絞りと前記溝の数は異なっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動ポンプ。

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