KR20030045825A - 전자구동형 플런저펌프 - Google Patents

Abstract

실린더(10)와, 플런저(20)와, 산형의 추력을 미치는 자기회로와, 송출행정으로 플런저(20)에 가세력을 미치는 송출 스프링(50)을 구비하여, 통전으로 플런저를 이동시켜 연료를 흡인하여 송출 스프링(50)에 에너지를 축적시키고, 비통전으로 송출 스프링(50)의 가세력에 의하여 플런저(20)를 이동시켜 연료를 송출하는 구성에 있어서, 송출 스프링(50)을 산형의 추력의 초기영역에 있어서 추력보다도 큰 가세력을 발생하는 스프링정수로 설정하고, 적어도 초기영역의 범위에 있어서 송출 스프링 (50)의 가세력과 대항하는 방향으로 가세력을 미쳐 그 가세력을 추력보다도 작게 하는 제 2 스프링(60)를 설치하였다.

이에 의하여 비통전 송출식의 전자구동형 플런저펌프에 있어서, 유효 스트로크를 크게 하여 송출량을 증가시킨다.

Description

전자구동형 플런저펌프{ELECTROMAGNETIC DRIVE TYPE PLUNGER PUMP}

비통전 송출타입의 종래의 전자구동형 플런저펌프는 예를 들면 실린더(통체)내에 왕복운동 자유롭게 배치된 플런저와, 이 플런저의 양측으로부터 플런저에 항상걸어 맞추어져 소정의 가세력을 미치는 1쌍의 스프링과, 유체를 흡인할 때에 플런저에 추력(전자력)을 미치는 솔레노이드 코일, 요크 등을 포함하는 자기회로와, 여러가지 체크밸브 등에 의하여 구성되어 있다.

1쌍의 스프링은 항상 플런저에 걸어 맞춰지도록 배치되어 있고, 스프링의 에너지가 해방된 비통전의 휴지(休止)상태에서 플런저를 소정의 휴지위치에 유지하여 그 진동을 억제하기 위하여, 또는 동시에 송출을 위한 에너지를 축적하는 송출 스프링으로서의 역할을 하는 것이다.

또 자기회로에 의하여 발생되는 추력(전자력)은 도 7에 나타내는 바와 같이 자기회로를 형성하는 요크(1)의 갭 근방에 1쌍의 스프링(2)에 의하여 가세된 플런저 (3)가 위치할 때, 가장 커지는 특성을 나타낸다. 즉, 얻어지는 추력은 그 초기영역및 후기영역에 있어서 작고, 중간영역에 있어서 커지는 산형의 특성이 된다.

그런데 이 전자구동형 플런저펌프에 있어서는 도 8에 나타내는 바와 같이 목표의 토출압력(송출압력)과 플런저의 지름(면적)에 의하여 획정(劃定)되는 한계값 (Fo)이 존재하여, 스프링(2)의 가세력이 이 한계값(Fo)을 초과하지 않으면 플런저 (3)를 송출방향으로 이동시킬 수 없다.

한편, 플런저(3)의 이동 스트로크를 가능한 한 크게 하여 송출되는 유체의 양 (토출량)을 많게 하기 위해서는 도 8의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 스프링(2)의 스프링 정수(ki)를 비교적 작게 설정하고, 가능한 한 큰 유효 스트로크(Si)를 확보하는 것이 이상적이나, 이 경우 도 8에 있어서 사선으로 나타내는 바와 같이 추력의 초기영역에 있어서 스프링(2)의 가세력이 추력보다도 커진다. 그 결과 흡인행정에 있어서 통전을 행하여도 플런저(3)를 작동시킬 수 없어 스프링 (2)의 압축, 즉 에너지의 축적을 행할 수 없다.

따라서 유체의 토출압력(송출압력)을 비교적 조금 높게(예를 들면 200kPa∼ 300kPa) 설정하여 사용하는 경우, 제품의 크기 등의 제약도 아울러 도 8에 나타내는 바와 같이 스프링(2)의 스프링정수(k)는 비교적 조금 크게 설정되어 있고, 그 때문에 플런저(3)의 유효 스트로크(S)는 폭이 좁은 것으로 되어 있다. 그 결과, 토출량 (송출량)을 크게 할 수 없고, 한편, 소요의 토출량을 얻기 위해서는 소비전력의 증가 또는 솔레노이드 코일의 대형화가 필요하였다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은구조의 간략화, 소형화, 저소비 전력화, 저소음화 등을 도모하면서, 플런저의 유효 스트로크를 크게 하여 고효율의 토출(송출)성능을 얻을 수 있는 전자구동형 플런저펌프를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 엔진의 연료 등의 유체를 흡인 및 송출하는 전자구동형 플런저펌프에 관한 것으로, 특히 통전에 의하여 플런저를 이동시켜 유체의 흡인을 행함과 동시에 스프링에 에너지를 축적하고, 비통전시에 그 축적된 에너지로 유체를 송출하는 비통전 송출식의 전자구동형 플런저펌프에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 전자구동형 플런저펌프의 일 실시형태를 나타내는 단면도,

도 2는 도 1에 나타내는 전자구동형 플런저펌프의 작동특성을 나타내는 특성도,

도 3은 도 1에 나타내는 전자구동형 플런저펌프의 작동을 설명하기 위한 일부확대 단면도로서, (a)는 휴지상태, (b)는 제 2 스프링이 자유길이까지 신장한 상태, (c)는 플런저가 다시 이동하여 제 2 스프링로부터 이탈한 상태를 나타낸다.

도 4는 전자구동형 플런저펌프의 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도,

도 5는 전자구동형 플런저펌프의 또 다른 실시형태를 나타내는 단면도,

도 6은 전자구동형 플런저펌프의 또 다른 실시형태를 나타내는 부분 단면도,

도 7은 종래의 전자구동형 플런저펌프의 추력특성을 나타내는 특성도,

도 8은 종래의 전자구동형 플런저펌프의 작동특성을 나타내는 특성도이다.

본 발명의 전자구동형 플런저펌프는 유체의 통로를 형성하는 통체와, 이 통체의 통로내에 밀접하여 소정범위내를 왕복운동 자유롭게 배치된 플런저와, 유체의 흡인행정에 있어서 플런저에 대하여 그 이동에 따라 산형의 추력을 미치는 솔레노이드 코일을 포함하는 자기회로와, 유체의 송출행정에 있어서 플런저에 대하여 가세력을 미치는 송출 스프링을 구비하여, 통전으로 플런저를 이동시켜 유체를 흡인함과 동시에 송출 스프링에 에너지를 축적시키고, 비통전으로 이 에너지를 해방함으로써 플런저를 이동시켜 유체를 송출하는 전자구동형 플런저펌프로서, 송출 스프링은 산형의 추력의 초기영역에 있어서, 이 추력보다도 큰 가세력을 발생하는 스프링정수로 설정되고, 적어도 이 초기영역의 범위에 있어서, 플런저에 대하여 송출 스프링의 가세력과 대항하는 방향으로 가세력을 미쳐, 송출 스프링의 가세력을 추력보다도 작게 하는 제 2 스프링을 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 의하면 산형을 이루는 추력의 특성곡선 중, 비교적 추력이 작은 초기영역에 있어서, 이 추력을 초과하도록 설정된(스프링정수가 비교적 작은) 송출 스프링의 가세력(하중)이, 이것과 대항하는 방향으로 작용하는 제 2 스프링의 가세력(하중)에 의하여 약해져서 추력보다도 작아진다. 따라서 이 초기영역에 있어서는 추력에 의한 플런저의 이동이 가능하게 됨과 동시에, 송출 스프링과 제 2 스프링과의 스프링특성에 의하여 플런저의 이동 스트로크가 커져, 즉 송출 스프링에 축적되는 에너지가 커진다. 이에 의하여 고효율의 토출(송출)특성이 얻어져 유체의 토출량(송출량)이 증가한다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링은 적어도 초기영역에 있어서 플런저에 걸어맞추어져 가세력을 미치고, 또한 적어도 초기영역 이외의 영역에 있어서 플런저로부터 이탈하도록 배치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면 적어도 추력의 초기영역에 있어서만, 제 2 스프링이 플런저에 걸어 맞추어져 송출 스프링과 대항하는 방향의 가세력이 작용하고, 그 이외의 영역에서는 송출 스프링의 가세력만이 플런저에 작용하기 때문에, 제 2 스프링이 항상 걸어 맞추어져 있는 경우에 비하여 송출 스프링에 축적되는 에너지를 높일 수 있다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링은 자유길이까지 신장한 시점에서 플런저로부터 이탈하는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면, 제 2 스프링이 가세력을 발생하지 않는 자유길이까지 신장한 시점에서 플런저로부터 자연스럽게 이탈하기 때문에, 간단한 구조로 할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링의 스프링정수는 송출 스프링의 스프링정수보다도 크게 설정되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면, 제 2 스프링의 밀착길이를 짧게 하면서 원하는 가세력을 얻을 수 있어 펌프를 더욱 소형화할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링은 플런저를 사이에 두고 송출 스프링과 반대측에 배치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면 스프링에 의하여 플런저를 양측으로부터 지지하는 구성이 되어 간단한 구조로 하여 저소음화를 행할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링은 송출 스프링을 둘러 싸도록 그 지름방향 바깥쪽에 배치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면, 제 2 스프링을 배치하는 스페이스분만큼 플런저가 풀 스트로크(full stroke)하였을 때의 압축용적을 축소할 수 있어, 송출되는 유체의 압축율을 높일 수 있다. 이에 의하여 자흡(自吸)능력을 향상시킬 수 있다.

상기 구성에 있어서, 플런저에는 그 축선방향에 있어서 관통하는 유체통로가 형성되고, 또한 흡인행정시에 유체통로를 개방하고, 송출행정시에 유체통로를 폐쇄할 수 있는 밸브체가 설치되어 있으며, 이 밸브체는 바깥쪽을 향하여 이동함으로써 개방동작을 행하는 포핏밸브인 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면 포핏밸브의 바깥쪽의 영역이 압축되는 공간이 되기 때문에, 상기와 마찬가지로 플런저가 풀 스트로크하였을 때의 압축용적을 축소할 수 있어, 송출되는 유체의 압축율을 높일 수 있다. 이에 의하여 자흡능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 구성에 있어서, 제 2 스프링으로서 그 단면이 직사각형 형상(각진 형)을 이루는 코일 스프링을 채용할 수 있다.

이 구성에 의하면, 제 2 스프링의 세팅길이를 짧게 할 수 있다. 그 때문에플런저가 풀 스트로크하였을 때의 압축용적을 축소할 수 있어, 송출되는 유체의 압축율을 높일 수 있다. 이에 의하여 자흡능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 전자구동형 플런저펌프의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다. 이 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프는, 유체로서 엔진 등의 연료를 송출하는 것이고, 도 1에 나타내는 바와 같이 원통형상을 이루는 통체로서의실린더(10)와, 이 실린더(10)의 통로내에 밀접하여 왕복운동 자유롭게 배치된 플런저 (20)와, 플런저(20)에 대하여 추력을 미치기 위한 전자력을 발생하는 솔레노이드 코일(30) 및 요크(40) 등을 포함하는 자기회로와, 유체를 송출할 때의 에너지를 축적하는 송출 스프링(50)과, 이 송출 스프링(50)의 가세력과 대항하는 방향의 가세력을 발생하는 제 2 스프링(60) 등을 그 기본구성으로서 구비하고 있다.

플런저(20)는 소정의 길이를 가지는 가동체로서, 실린더(10)내를 그 축방향으로 슬라이딩하여 소정범위에 걸쳐 왕복운동 자유롭게 되어 있다. 이 플런저(20)에는 그 왕복운동방향(축선방향)으로 관통한 유체통로로서의 연료통로(20a)가 형성되어 있고, 또 그 한쪽 끝측(연료의 흐름방향 하류측)에는 연료통로(20a)를 지름방향으로 확대한 유체통로로서의 지름확대 통로(20b)가 형성되어 있다.

그리고 이 지름확대 통로(20b)내에는 체크밸브(21) 및 이 체크밸브(21)를 상류측, 즉 연료통로(20a)를 향하여 가세하는 코일 스프링(22)이 배치되어 있고, 이 지름확대 통로(20b)의 바깥쪽 끝부에 플런저(20)의 일부를 형성함과 동시에 중앙부에 체크밸브(21)의 축부(21a)를 안내하는 안내로(23a)를 가지는 밸브 가이드(23)가 끼워 맞춰지고, 이 밸브 가이드(23)의 안쪽 끝면(23b)에 의하여 코일 스프링(22)의 한쪽 끝측이 유지되어 있다. 또한 이 밸브 가이드(23)에는 안내로(23a)의 지름방향 바깥쪽에 연료통로(23c)가 형성되어 있다.

즉, 플런저(20)의 연료통로(20a)는 코일 스프링(22)에 의하여 가세된 체크밸브(21)에 의하여 항상 폐쇄되도록 되어 있고, 체크밸브(21)를 사이에 두는 양측의 공간[연료통로(20a)와 지름확대 통로(20b)]에 소정 이상의 압력차[연료통로(20a)측의 압력 > 지름확대 통로(20b)측의 압력]가 생겼을 때에 체크밸브(21)가 연료통로 (20a)를 개방하도록 되어 있다. 또한 체크밸브(21)로서는 도시하는 바와 같이 반구형상의 것에 한하지 않고, 구형상(球狀)의 것 또는 원반형상의 것이어도 좋고, 또 재질은 고무 등의 수지 또는 금속재료이어도 좋다.

실린더(10)의 바깥쪽에는 원통부(40a) 및 플랜지부(40b)로 이루어지는 링형상의 1쌍의 요크(4O)가 소정 갭을 두고 대향하도록 배치되어 있고, 이들 요크(40)의 원통부(40a)에는 보빈(41)이 설치되고, 이 보빈(41)의 주위에 여자용 솔레노이드 코일(30)이 감겨져 있다.

그리고 솔레노이드 코일(30)에 소정방향의 전류를 흘림으로써 1쌍의 요크 (40), 플런저(20) 등을 지나는 자력선이 발생하여, 플런저(20)를 도 1에 있어서의 왼쪽으로 이동시키는 추력(전자력)이 생기도록 되어 있다. 이 추력특성은 도 2에 나타내는 바와 같이 플런저(20)의 이동 스트로크에 따라 산형의 형상을 이루는 것이다.

실린더(10)의 양쪽 끝부에는 입구측 밸브 지지부재(70) 및 출구측 밸브 지지부재(80)가 각각 끼워맞춤에 의하여 고정되어 있고, 입구측 밸브 지지부재(70)와 플런저(20)의 한쪽 끝부와의 사이에는 송출 스프링(50)이 배치되고, 출구측 지지부재 (80)와 플런저(20)의 다른쪽 끝부와의 사이에는 제 2 스프링(60)이 배치되어 있다.

입구측 밸브 지지부재(70)는 체크밸브(71) 및 코일 스프링(72)을 수용함과 동시에 연료통로(73a)를 가지는 밸브케이스(73)와, 체크밸브(71)의 축부(71a)를 안내하는 안내로(74a)를 가지는 밸브 가이드(74)에 의하여 형성되고 있고, 이 밸브 가이드(74)의 안쪽 끝면(74b)에 의하여 코일 스프링(72)의 한쪽 끝측이 유지되어 있다. 또한 밸브케이스(73)는 Ｏ링(75)을 거쳐 실린더(10)에 끼워 맞춰져 있고, 이 밸브케이스(73)에 끼워 맞춰진 밸브 가이드(74)에는 안내로(74a)의 지름방향 바깥쪽으로 연료통로(74c)가 형성되어 있다.

즉, 밸브케이스(73)의 연료통로(73a)는 코일 스프링(72)에 의하여 가세된 체크밸브(71)에 의하여 항상 폐쇄되도록 되어 있고, 체크밸브(71)를 사이에 두는 양측의 공간[연료통로(73a)를 사이에 둔 상류측의 통로와 하류측의 통로]에 소정이상의 압력차[상류측의 압력 > 하류측의 압력]가 생겼을 때에 체크밸브(71)가 연료통로 (73a)를 개방하도록 되어 있다. 또 체크밸브(71)로서는 도시하는 바와 같이 반구형상의 것에 한하지 않고, 구형상의 것 또는 원반형상의 것이어도 좋으며, 또 재질은 고무 등의 수지 또는 금속재료이어도 좋다.

출구측 밸브 지지부재(80)는 체크밸브(81) 및 코일 스프링(82)을 수용함과 동시에 연료통로(83a)를 가지는 밸브 케이스(83)와, 체크밸브(81)의 축부(81a)를 안내하는 안내로(84a)를 가지는 밸브 가이드(84)에 의하여 형성되고 있고, 이 밸브 가이드(84)의 안쪽 끝면(84b)에 의하여 코일 스프링(82)의 한쪽 끝측이 유지되어 있다. 또한 밸브 케이스(83)는 Ｏ링(85)을 거쳐 실린더(10)에 끼워 맞춰져 있고, 이 밸브 케이스(83)에 끼워 맞춰진 밸브 가이드(84)에는 안내로(84a)의 지름방향 바깥쪽으로 연료통로(84c)가 형성되어 있다.

즉, 밸브 케이스(83)의 연료통로(83a)는 코일 스프링(82)에 의하여 가세된체크밸브(81)에 의하여 항상 폐쇄되도록 되어 있고, 체크밸브(81)를 사이에 두는 양측의 공간[연료통로(83a)를 사이에 둔 상류측의 통로와 하류측의 통로]에 소정 이상의 압력차[상류측의 압력 > 하류측의 압력]가 생겼을 때에 체크밸브(81)가 연료통로 (83a)를 개방하도록 되어 있다. 또한 체크밸브(81)로서는 도시하는 바와 같이 반구형상의 것에 한하지 않고, 구형상의 것 또는 원반형상의 것이어도 좋으며, 또 재질은 고무 등의 수지 또는 금속재료이어도 좋다.

또한 입구측 밸브 지지부재(70)의 바깥쪽에는 Ｏ링(90)을 거쳐 입구측 접속 파이프(91)가 결합되어 있고, 이 입구측 접속 파이프(91)는 축방향으로 관통하는 연료통로(91a)를 획정하고 있다. 또 출구측 밸브 지지부재(80) 및 실린더(10)를 둘러싸도록 Ｏ링(92)을 거쳐 출구측 접속 파이프(93)가 결합되어 있고, 이 출구측 접속 파이프(93)는 축방향으로 관통하는 연료통로(93a)를 획정하고 있다.

송출 스프링(50)은 코일형상의 압축 스프링이고, 그 한쪽 끝부(50a)가 플런저 (20)의 한쪽 끝면(20d)에 항상 맞닿고, 그 다른쪽 끝부(50b)가 밸브 케이스(73)의 안쪽 끝면(73b)에 항상 맞닿아져 있다. 이 송출 스프링(50)은 도 2에 나타내는 바와 같이 산형의 추력의 왼쪽 끝부인 초기영역과 오른쪽 끝부인 후기영역에 있어서, 이 추력(하중)보다도 큰 가세력(하중)(F1)을 발생하는 비교적 작은 스프링정수 (k1)로 설정되어 있다.

제 2 스프링(60)은 코일형상의 압축 스프링이고, 그 한쪽 끝부(60a)가 플런저 (20)의 다른쪽 끝면(20e)에 대하여 걸어맞춤 및 이탈 자유롭게 맞닿고, 그 다른쪽 끝부(60b)가 밸브 케이스(83)의 고리형상 홈 바닥부(83b)에 맞닿음과 동시에 이탈하지 않도록 고정되어 있다. 이 제 2 스프링(60)은 도 2에 나타내는 바와 같이 산형의 추력의 왼쪽 끝부인 초기영역 및 중간영역의 일부의 범위에 있어서, 플런저 (20)에 대하여 송출 스프링(50)의 가세력(F1)과 대항하는 방향으로 가세력(하중) (F2)을 미치는 비교적 큰[송출 스프링(50)의 스프링정수(k1)보다도 큰] 스프링정수 (k2)로 설정되어 있다.

상기 제 2 스프링(60)의 역할을 설명하면, 그 가세력(F2)은 송출 스프링(50)의 가세력(F1)과 반대방향이기 때문에, 상기 소정의 범위에 있어서 송출 스프링 (50)의 가세력을 상쇄하도록 작용한다.

따라서 가세력(F1)과 가세력(F2)과의 합력(F)은 가세력(F1)을 나타내는 직선과 가세력(F2)을 나타내는 직선과의 교점(交點)의 위치에 있어서 0(P0점)이 되고, 제 2 스프링(60)의 가세력(F2)이 0 이 되는 위치에 있어서 송출 스프링(50)의 가세력(F1)(P1점)만큼이 되고, 그후 추력과의 교점(P2점)을 지나는 송출 스프링(50)의 가세력(F1)을 나타내는 직선을 따르는 전체로서 다각형의 직선이 된다.

이에 의하여 송출 스프링(50)의 가세력(F1)이 추력보다도 크게 설정된 초기영역에 있어서, 결과적으로 송출 스프링(50)의 가세력이 추력보다도 작아지고, 이 추력에 의한 플런저(20)의 구동이 가능하게 된다.

또 플런저(20)의 이동 스트로크(Sn)는 합력(F)을 나타내는 다각형의 직선과 한계값을 나타내는 직선과의 교점인 P3점과, P2점을 지나는 수직선과 한계값을 나타내는 직선과의 교점인 P4점과의 사이의 거리가 되어 종래에 있어서의 스트로크(S)보다도 커진다. 또한 송출 스프링(50)에 축적되는 유효에너지는 종래의 것에 비하여 P1, P2, P5, P3의 각 점으로 둘러 싸이는 면적의 분만큼 증가하게 된다. 이에 의하여 고효율의 토출(송출)특성이 얻어져, 연료의 토출량(송출량)이 종래의 것에 비하여 증가한다.

다음에 상기 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프의 동작에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 먼저 솔레노이드 코일(30)이 통전되지 않는 비통전의 상태에 있어서, 송출 스프링(50)과 제 2 스프링(60)과의 가세력이 균형을 이루는 위치(P0점)에서 플런저(20)는 정지하고 있다.

상기 휴지상태에 있어서, 솔레노이드 코일(30)이 통전되어 전자력(추력)이 발생하면, 플런저(20)는 상류측을 향하여(도 1에 있어서의 왼쪽을 향하여) 끌어 당겨져 왕동작을 개시한다. 이때 상류측 공간(Su)은 축소되고, 한편, 하류측 공간(Sd)은 확장되나, 도 1 및 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 체크밸브(81)가 연료통로(83a)를 폐쇄하고 있기 때문에, 하류측 공간(Sd)은 압력이 저하하여 간다. 그리고 상류측 공간(Su)의 압력이 하류측 공간(Sd)의 압력에 대하여 소정값 이상 커진 시점에서 체크밸브(21)가 코일 스프링(22)의 가세력에 저항하여 연료통로(20a)를 개방한다. 이에 의하여 상류측 공간(Su)에 있는 연료가 연료통로(20a)를 지나 하류측 공간(Sd)내로 흡입된다.

그리고 플런저(20)가 소정의 거리만큼 이동하여 P1'점에 이르면, 도 2 및 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 제 2 스프링(60)이 자유길이까지 신장하여 플런저(20)에 가세력을 미치지 않게 된다. 동시에 플런저(20)에는 스프링의 가세력으로서 송출 스프링(50)의 가세력(F1)만이 작용하기 시작한다.

플런저(20)가 다시 이동하면, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 제 2 스프링 (60)의 자유단부(60a)는 플런저(20)의 끝면(20e)으로부터 완전히 이탈한다. 그리고 도 2에 있어서의 P2'점에 이른 시점에서 전자력에 의한 추력과 송출 스프링(50)의 가세력(F1)이 균형(P2점)을 이루어 플런저(20)가 정지함과 동시에 체크밸브(21)가 연료통로(20a)를 폐쇄한다. 상기 플런저(20)의 이동(왕동작)이 연료의 흡인행정에 상당하고, 이 흡인행정시에 송출 스프링(50)이 압축되어 탄성변형에 의한 에너지가 축적되게 된다.

계속해서 솔레노이드 코일(30)에 대한 통전이 끊기면, 전자력에 의한 추력이 소멸하고, 압축에 의하여 높여진 송출 스프링(50)의 가세력(F1)만이 작용하여 플런저 (20)는 하류측을 향하여(도 1에 있어서의 오른쪽을 향하여) 왕동작을 개시한다. 이 플런저(20)의 왕동작에 의하여 하류측 공간(Sd)내로 흡입된 연료가 압축되기 시작하여 소정의 압력이 된 시점에서, 코일 스프링(82)의 가세력에 저항하여 체크밸브 (81)가 연료통로(83a)를 개방한다. 이에 의하여 하류측 공간(Sd)에 채워진 연료는 출구측 접속 파이프(93)를 거쳐 소정의 압력으로 토출(송출)된다.

한편, 상류측 공간(Su)은 확장되기 때문에, 상류측 공간(Su)의 압력이 입구측 접속 파이프(91)내의 연료통로(91a)의 압력에 대하여 소정값 이상 작아진 시점에서 체크밸브(71)가 코일 스프링(72)의 가세력에 저항하여 연료통로(73a)를 개방한다. 이에 의하여 입구측 접속 파이프(91)의 상류에 있는 연료가 연료통로(73a)를 통하여 상류측 공간(Su)내로 흘러 들어 다음의 흡인행정에 대비한다.

또한 체크밸브(71)는 소정압력 이상의 연료가 상류측 공간(Su)으로 유입하는것을 허용하고, 또 그 역류를 방지하기 위하여 자흡시간의 저감에 기여하는 것이다.

상기 플런저(20)의 이동(복동작)이 연료의 송출행정(토출행정)에 상당하고, 송출 스프링(50)에 축적된 에너지에 의해서만 그 동작이 행하여진다. 이 송출행정에 있어서는 도 2에 나타내는 바와 같이 플런저(20)의 유효 스트로크(Sn)가 종래의 유효 스트로크(S)에 비하여 크고, 송출 스프링에 축적되는 유효 에너지가 크기 때문에 고효율의 토출(송출)특성이 얻어져 연료의 토출량(송출량)이 종래에 비하여 증가한다.

도 4는 전자구동형 플런저펌프의 다른 실시형태를 나타내는 것으로, 상기한 실시형태에 대하여 플런저(20)의 연료통로(20a)를 개폐하는 체크밸브(21)를 변경한 것이다. 따라서 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프에 있어서는 플런저(20)의 지름확대 통로(20b)에 밸브 시트부재(100)가 끼워 맞춰져 있고, 이 밸브 시트부재(100)에 형성된 연료통로(101)의 끝부에 위치하는 시트면(101a)에 고정하도록 밸브체로서 포핏밸브(110)가 왕복운동 자유롭게 배치되고, 또 연료통로(101)를 항상 폐쇄하도록 포핏밸브(110)를 가세하는 코일 스프링(111)이 배치되어 있다.

이 구성에 있어서는 연료의 송출행정에 있어서, 지름확대 통로(20b)와 하류측 공간(Sd)이 차단되기 때문에, 이 지름확대 통로(20b)의 용적분만큼 연료의 압축율을 높일 수 있다. 따라서 자흡능력(셀프 프라이밍)을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 관한 전자구동형 플런저펌프의 또 다른 실시형태를 나타내는 것으로, 상기한 도 1 및 도 4에 나타내는 실시형태에 대하여 플런저(20)의 형상, 제 2 스프링(60)의 배치장소 등을 변경한 것이다. 따라서 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프에 있어서는, 실린더(10)내를 슬라이딩하는 플런저(120)가 축방향으로 신장하는 연료통로(120a)와, 이 연료통로 (120a)의 하류측에 위치하는 지름확대 통로(120b)와, 연료통로(120a)의 상류측에 위치하는 스프링 수용부(121)와, 상류측의 끝부에 위치하는 플랜지부(122) 등에 의하여 형성되어 있다.

그리고 지름확대 통로(120b)내에는 도 4에 나타내는 바와 같은 포핏밸브 (110) 및 코일 스프링(111)이 배치되고, 그 하류측에는 체크밸브(81) 및 코일 스프링(82)을 지지하는 출구측 밸브 지지부재(80)가 배치되고, 더욱 하류측에는 출구측접속 파이프(93)가 결합되어 있다.

실린더(10)의 상류측 끝부에는 고리형상의 스프링 지지부재(130)가 끼워 맞춰져 있고, 이 스프링 지지부재(130)의 바깥 둘레면에 끼워 맞추도록 입구측 접속 파이프(91')가 결합되어 있다. 그리고 플런저(120)의 스프링 수용부(121)내에는 송출 스프링(150)이 배치되어 있다. 이 송출 스프링(150)은 그 한쪽 끝부가 바닥면 (121a)에 맞닿고, 또한 그 다른쪽 끝부가 입구측 접속 파이프(91')의 안쪽 끝면 (91b')에 맞닿은 상태로 유지되어 있다.

또 플런저(120)의 바깥 둘레영역에 있어서, 스프링 지지부재(130)와 플랜지부 (122)와의 사이에는 제 2 스프링(160)이 배치되어 있다. 이 제 2 스프링(160)은 그 한쪽 끝부가 스프링 지지부재(130)의 끝면(130a)에 고정되고, 그 다른쪽 끝부가 플랜지부(122)에 걸어맞춤 및 이탈 자유롭게 맞닿아 있다.

송출 스프링(150) 및 제 2 스프링(160)은 도 2에 나타내는 바와 같은 특성으로 설정되어 있고, 그 작용도 상기한 실시형태와 동일하다.

이 구성에 있어서는 송출 스프링(150)을 둘러 싸도록 그 지름방향 바깥쪽에 제 2 스프링(160)이 배치되어 있기 때문에, 플런저(120)가 풀 스트로크하였을 때의 하류측 공간(Sd)을 아주 작게 할 수 있다. 이에 의하여 포핏밸브(110)의 효과를 아울러 연료의 압축율을 높일 수 있고, 자흡능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한 이 실시형태에 있어서는 상류측 공간(Su)의 입구측에 체크밸브를 설치하고 있지 않으므로, 연료통로(91a')와 상류측 공간(Su)은 항상 연통상태에 있고, 이 점을 제외한 다른 동작은 상기 실시형태와 동일하다.

도 6은 본 발명에 관한 전자구동형 플런저펌프의 또 다른 실시형태를 나타내는 것으로, 도 4에 나타내는 실시형태에 대하여 제 2 스프링(60)을 변경한 것이다. 따라서 상기한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

이 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프에 있어서는 플런저(20)의 하류측에 위치하는 하류측 공간(Sd)내에 단면이 직사각형 형상(각진 형)을 이루는 제 2 스프링(260)이 배치되어 있다. 이 제 2 스프링(260)은 상기한 제 2 스프링(60)과 동일한 특성으로 설정된 코일 스프링이고, 그 한쪽 끝부가 포핏밸브(110) 및 코일스프링(111)을 지지하는 밸브 시트부재(1OO)의 끝면(1OOa)에 대하여 걸어맞춤 및 이탈 자유롭게 맞닿고, 그 다른쪽 끝부가 출구측 밸브 지지부재(80)를 구성하는 밸브 케이스 (83)의 끝면(83b')에 고정되어 있다.

이 실시형태에 관한 전자구동형 플런저펌프에 있어서는, 플런저(20)의 하류측에 위치하는 하류측 공간(Sd)내에 단면이 직사각형 형상(각진 형)을 이루는 제 2 스프링(260)이 배치되어 있다. 이 제 2 스프링(260)은 상기한 제 2 스프링(60)과 동일한 특성으로 설정된 코일 스프링이고, 그 한쪽 끝부가 포핏밸브(110) 및 코일 스프링(111)을 지지하는 밸브 시트부재(1OO)의 끝면(1OOa)에 대하여 걸어맞춤 및 이탈 자유롭게 맞닿고, 그 다른쪽 끝부가 출구측 밸브 지지부재(80)를 구성하는 밸브 케이스(83)의 끝면(83b')에 고정되어 있다.

이 구성에 있어서는 제 2 스프링(260)을 직사각형 단면의 코일 스프링으로 하였기 때문에 그 밀착길이를 짧게 할 수 있어, 플런저(20)가 풀 스트로크하였을 때의 하류측 공간(Sd)의 용적을 더욱 좁힐(작게 함) 수 있다. 따라서 포핏밸브(110)에 의한 효과도 아울러 그 만큼 연료의 압축율을 높일 수 있다. 이에 의하여 자흡능력 (셀프 프라이밍)을 더 한층 향상시킬 수 있다.

상기 실시형태에 있어서는 플런저(20, 120, 220)로서 그 축방향으로 관통하는 연료통로가 형성된 것에 있어서, 본 발명을 적용한 실시형태를 나타내었으나, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 플런저가 솔리드이고, 플런저의 왕동작에 의하여 실린더(10)의 측면에 형성된 연료통로로부터 하류측 공간(Sd)내로 연료를 흡인하고, 그후 플런저의 복동작에 의하여 연료를 송출하는 형식의 것에 있어서,본 발명을 적용하는 것도 물론 가능하다.

또 상기 실시형태에 있어서는, 흡인 및 송출되는 유체로서 엔진 등의 연료(가솔린, 경유)를 처리하는 경우를 나타내었으나, 이것에 한정되는 것이 아니라, 유체인 한, 물, 오일 등 여러가지의 유체를 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전자구동형 플런저펌프에 의하면 비통전 송출(토출)을 행할 때의 구동력을 발생하는 송출 스프링을 플런저의 이동 스트로크에 대하여 산형을 이루는 추력(전자력)의 초기영역에 있어서 이 추력보다도 큰 가세력을 발생하는 스프링정수에 설정하고, 적어도 이 초기영역의 범위에 있어서 플런저에 대하여 송출 스프링의 가세력과 대항하는 방향으로 가세력을 미쳐 송출 스프링의 가세력을 추력보다도 작게 하는 제 2 스프링을 설치한 것에 의하여 이 초기영역에 있어서 추력에 의한 플런저의 이동이 가능하게 됨과 동시에, 송출 스프링과 제 2 스프링과의 스프링특성에 의하여 플런저의 이동 스트로크가 커져, 송출 스프링에 축적되는 에너지가 커진다. 이에 의하여 고효율의 토출(송출)특성이 얻어져 유체의 토출량(송출량)을 증가시킬 수 있다.

또 제 2 스프링의 가세력이 플런저에 대하여 작용하지 않게 되는 위치를 제 2 스프링이 자유길이까지 신장한 시점으로 함으로써, 구조의 간략화를 행할 수 있다.

또한 제 2 스프링을 송출 스프링의 지름방향 바깥쪽에 배치함으로써, 또 플런저의 하류측에 위치하는 밸브체로서 포핏밸브를 채용함으로써, 또는 제 2 스프링으로서 단면이 직사각형 형상의 코일 스프링을 채용함으로써, 플런저가 풀 스트로크하였을 때의 압축용적을 축소할 수 있어, 송출되는 유체의 압축율을 높일 수 있다. 이에 의하여 자흡능력을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 유체의 통로를 형성하는 통체와;

   상기 통체의 통로내에 밀접하여 소정범위내를 왕복운동 자유롭게 배치된 플런저와;

   유체의 흡인행정에 있어서 상기 플런저에 대하여 그 이동에 따라 산형의 추력을 미치는 솔레노이드 코일을 포함하는 자기회로와;

   송출행정에 있어서 상기 플런저에 대하여 가세력을 미치는 송출 스프링을 구비하여, 통전으로 상기 플런저를 이동시켜 유체를 흡인함과 동시에 상기 송출 스프링에 에너지를 축적시키고,

   비통전으로 상기 에너지를 해방함으로써, 상기 플런저를 이동시켜 유체를 송출하는 전자구동형 플런저펌프에 있어서,

   상기 송출 스프링은 상기 산형의 추력의 초기영역에 있어서, 상기 추력보다도 큰 가세력을 발생하는 스프링정수로 설정되고,

   적어도 상기 초기영역의 범위에 있어서, 상기 플런저에 대하여 상기 송출 스프링의 가세력과 대항하는 방향으로 가세력을 미쳐 상기 송출 스프링의 가세력을 상기 추력보다도 작게 하는 제 2 스프링을 설치한 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 스프링은 적어도 상기 초기영역에 있어서 상기 플런저에 걸어맞추어져 가세력을 미쳐, 적어도 상기 초기영역 이외의 영역에 있어서 플런저로부터 이탈하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 2 스프링은 자유길이까지 신장한 시점에서 상기 플런저로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스프링의 스프링정수는 상기 송출 스프링의 스프링정수보다도 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스프링은 상기 플런저를 사이에 두고 상기 송출 스프링과 반대측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스프링은 상기 송출 스프링을 둘러 싸도록 그 지름방향 바깥쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플런저에는 그 축선방향에 있어서 관통하는 유체통로가 형성되고, 또한 상기 흡인행정시에 상기 유체통로를 개방하여 상기 송출행정시에 상기 유체통로를 폐쇄할 수 있는 밸브체가 설치되어 있고, 상기 밸브체는 바깥쪽을 향하여 이동함으로써 개방동작을 행하는 포핏밸브인 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 스프링은 그 단면이 직사각형 형상을 이루는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 전자구동형 플런저펌프.