(57)【要約】【課題】加圧室内にダストの塊が生じ難い流体ポンプを提供する。【解決手段】流体ポンプ１は、加圧室２からのプランジャ４の退出により減圧された加圧室２内に吸入される流体が流れる吸入流路５と、加圧室２へのプランジャ４の進入により加圧されて加圧室２から吐出される流体が流れる吐出流路６とを備える。吸入流路５の延在方向に平行な吸入中心線９、及び吐出流路６の延在方向に平行な吐出中心線１１は、プランジャ４の中心軸線１０に対してねじれの位置にある。【選択図】図１
2020118069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧室が設けられた本体部と、
略円筒形状の外周面を有し、前記本体部により前記加圧室内に対して進退自在となるように保持されるプランジャと、
前記加圧室からの前記プランジャの退出により減圧された該加圧室内に吸入される流体が流れる吸入流路と、
前記加圧室への前記プランジャの進入により加圧されて該加圧室から吐出される流体が流れる吐出流路とを備える流体ポンプにおいて、
前記吸入流路は、前記加圧室まで延在し、該加圧室の壁面に開口した吸入開口部を経て該加圧室に接続しており、
前記吐出流路は、前記加圧室から延在し、該加圧室の壁面に開口した吐出開口部を経て該加圧室に接続しており、
前記吸入流路の延在方向と直交する吸入投影面に投影される前記吸入開口部の投影形状の面積中心である吸入開口中心を通りかつ該吸入流路の延在方向に平行な吸入中心線と、前記吐出流路の延在方向と直交する吐出投影面に投影される前記吐出開口部の投影形状の面積中心である吐出開口中心を通りかつ該吐出流路の延在方向に平行な吐出中心線との少なくとも一方は、前記プランジャの略円筒形状を有する外周面の中心軸線に対してねじれの位置にあることを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記吸入中心線及び前記吐出中心線は、いずれも前記プランジャの中心軸線に対してねじれの位置にあり、
前記中心軸線の一方から見た場合、
前記吸入中心線及び前記中心軸線間の最短距離は第１距離であり、前記吐出中心線及び該中心軸線間の最短距離は第２距離であり、該中心軸線を中心として該第１距離を半径とする円運動を行う第１点と、該中心軸線を中心として該第２距離を半径とする円運動を該第１点と同一の方向に行う第２点とが存在すると仮定すると、
前記第１点が前記吸入中心線上に位置するときの該第１点の速度ベクトルの方向は、前記吸入流路から前記加圧室に向かう方向であり、前記第２点が前記吐出中心線上に位置するときの該第２点の速度ベクトルの方向は、前記加圧室から前記吐出流路に向かう方向であることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加圧室で加圧して吐出する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加圧室が設けられた本体部と、該本体部により加圧室内に対して進退自在となるように保持されたプランジャとを備える流体ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような流体ポンプでは、流体は、プランジャの退出により減圧された加圧室内に吸入され、加圧室内へのプランジャの進入により加圧されて加圧室から吐出される。
【０００３】
特許文献１の流体ポンプは、内燃機関の高圧燃料ポンプとして用いられている。この高圧燃料ポンプでは、流体としての燃料が、吸入流路を経て加圧室内に吸入され、加圧室から吐出流路に吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７４７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の高圧燃料ポンプによれば、加圧室内に吸入された燃料が加圧室内で加圧される間、燃料は自らの粘性により運動エネルギーが減衰する。このため、加圧室内に燃料とともに吸入される燃料よりも比重の大きい微小なダストは、加圧室の外部に排出されづらくなる。高圧燃料ポンプの加圧室に至る流路内には微小なダストを捕えるフィルタが配置されることが一般的であるが、フィルタの濾過精度を上げることには限界があり、また高圧燃料ポンプ内部の磨耗によるダストも発生しうる。高圧ポンプのプランジャとプランジャを保持する保持面との間は極めて微細な隙間として設定されており、この隙間に微細なダストが侵入すると高圧燃料ポンプの機能に支障を来すおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、加圧室内のダストが排出されやすい流体ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流体ポンプは、
加圧室が設けられた本体部と、
略円筒形状の外周面を有し、前記本体部により前記加圧室内に対して進退自在となるように保持されるプランジャと、
前記加圧室からの前記プランジャの退出により減圧された該加圧室内に吸入される流体が流れる吸入流路と、
前記加圧室への前記プランジャの進入により加圧されて該加圧室から吐出される流体が流れる吐出流路とを備える流体ポンプにおいて、
前記吸入流路は、前記加圧室まで延在し、該加圧室の壁面に開口した吸入開口部を経て該加圧室に接続しており、
前記吐出流路は、前記加圧室から延在し、該加圧室の壁面に開口した吐出開口部を経て該加圧室に接続しており、
前記吸入流路の延在方向と直交する吸入投影面に投影される前記吸入開口部の投影形状の面積中心である吸入開口中心を通りかつ該吸入流路の延在方向に平行な吸入中心線と、前記吐出流路の延在方向と直交する吐出投影面に投影される前記吐出開口部の投影形状の面積中心である吐出開口中心を通りかつ該吐出流路の延在方向に平行な吐出中心線との少なくとも一方は、前記プランジャの略円筒形状を有する外周面の中心軸線に対してねじれの位置にあることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、吸入中心線がプランジャの中心軸線に対してねじれの位置にある場合は、吸入流路を経て加圧室に吸入された流体が、加圧室内において、プランジャの中心軸線の周りを旋回する旋回流となり、吐出中心線がプランジャの中心軸線に対してねじれの位置にある場合は、加圧室内の流体はプランジャの中心軸線の周りを旋回流となりつつ吐出流路から吐出される。
【０００９】
この間、加圧室内に吸入された流体よりも比重の大きい微小なダストは、旋回流により加圧室の壁面側に吹き寄せられ、壁面に開口した吐出流路の吐出開口部内やその近傍に送られて、吐出開口部から排出され易い状態となる。かかる状態となったダストは、加圧室内で加圧された流体が吐出流路から吐出されるとき、吐出される流体とともに、吐出開口部から加圧室の外部に容易に排出される。
【００１０】
したがって、加圧室内にダストが残留するのを極力回避することができる。これにより、本体部がプランジャを進退自在に保持している保持面にダストが侵入し保持面が磨耗することを軽減し、流体ポンプの耐久性を向上させることができる。
【００１１】
本発明において、前記吸入中心線及び前記吐出中心線は、いずれも前記プランジャの中心軸線に対してねじれの位置にあり、
前記中心軸線の一方から見た場合、
前記吸入中心線及び前記中心軸線間の最短距離が第１距離であり、前記吐出中心線及び該中心軸線間の最短距離が第２距離であり、該中心軸線を中心として該第１距離を半径とする円運動を行う第１点と、該中心軸線を中心として該第２距離を半径とする円運動を該第１点と同一の方向に行う第２点とが存在すると仮定すると、
前記第１点が前記吸入中心線上に位置するときの該第１点の速度ベクトルの方向は、前記吸入流路から前記加圧室に向かう方向であり、前記第２点が前記吐出中心線上に位置するときの該第２点の速度ベクトルの方向は、前記加圧室から前記吐出流路に向かう方向であるのが好ましい。
【００１２】
これによれば、吸入流路から加圧室内に流入した流体は、加圧室の壁面に沿ってプランジャの中心軸線の周りで旋回するので、勢いを保ったまま吐出流路から吐出される。このため、流体の運動エネルギーが加圧室内で減衰するのを抑制し、流体ポンプの効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体ポンプを模式的に示す断面図であり、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ−Ｂ−Ｂ線断面図（Ａ−Ａ線断面図とＢ−Ｂ線断面図を結合した断面図）である。
【図３】図１の流体ポンプの好ましい形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る流体ポンプを示す。この流体ポンプ１は、直噴エンジンの燃料供給システムにおける高圧燃料ポンプとして用いられる。高圧燃料ポンプは、燃料タンクから送られる流体としての燃料を、エンジンのカムシャフトの動力を利用して加圧室で加圧し、インジェクタに通じる高圧配管側に吐出するものである。
【００１５】
図１に示すように、流体ポンプ１は、加圧室２が設けられた本体部３と、本体部３によりバレル３ａを介して保持されるプランジャ４と、加圧室２内に吸入される燃料が流れる吸入流路５と、加圧室２から吐出される燃料が流れる吐出流路６とを備える。
【００１６】
プランジャ４は、略円筒形状の外周面を有し、加圧室２内に対してヘッド部が進退自在となるように保持される。プランジャ４には、例えば、スプリングばねにより加圧室２から退出する方向への付勢力が付与されるとともに、カムシャフトに設けられたカムの回転運動が進退方向への併進運動に変換されて付与される。これにより、プランジャ４は、加圧室２内に対する進退運動を行う。
【００１７】
加圧室２内への流体の吸入は、加圧室２からのプランジャ４の退出により加圧室２内が減圧されることによって行われる。加圧室２からの燃料の吐出は、加圧室２へのプランジャ４の進入により加圧室２が加圧されることによって行われる。
【００１８】
プランジャ４の進退動作に応じて加圧室２内への燃料の吸入及び加圧室２からの燃料の吐出が可能となるように、例えば、吸入流路５にはスピルバルブ設けられ、吐出流路６にはチェックバルブ（逆止弁）が設けられる。
【００１９】
スピルバルブは、プランジャ４の退出時に開弁状態となって加圧室２内への燃料の吸入を許容し、プランジャ４の進入時に閉弁状態となって加圧室２内の加圧を可能にするものである。チェックバルブは、プランジャ４の進入により加圧室２内が加圧され、加圧室２内の燃料の圧力が所定の開弁圧に到達すると、開弁状態となって、該燃料を加圧室２から吐出させる機能を有する。
【００２０】
吸入流路５は、加圧室２まで延在し、加圧室２の壁面に開口した吸入開口部７を経て加圧室２に接続している。吐出流路６は、加圧室２から延在し、加圧室２の壁面に設けられた吐出開口部８を経て加圧室２に接続している。
【００２１】
図２は、加圧室２へのプランジャ４の進入方向側（中心軸線１０の一方側）から見た場合の吸入流路５、加圧室２及び吐出流路６の形態を示す。図２において、吸入流路５の延在方向と直交する面を吸入投影面とし、この吸入投影面に投影される吸入開口部７の投影形状の面積中心（幾何中心）を吸入開口中心とする。そして、吸入開口中心を通り、吸入流路５の延在方向に平行な線を吸入中心線９とする。そうすると、吸入中心線９は、プランジャ４の外周面の略円筒形状の中心軸線１０に対してねじれの位置にある。
【００２２】
同様に、吐出流路６の延在方向と直交する面を吐出投影面とし、この吐出投影面に投影される吐出開口部８の投影形状の面積中心を吐出開口中心とする。そして、吐出開口中心を通り、吐出流路６の延在方向に平行な線を吐出中心線１１とすると、吐出中心線１１は、プランジャ４の中心軸線１０に対してねじれの位置にある。
【００２３】
図３は、プランジャ４の中心軸線１０に沿って見た場合の吸入流路５、加圧室２及び吐出流路６の形態をより具体的に示す。
【００２４】
すなわち、図３に示すように、吸入中心線９及び中心軸線１０間の最短距離を第１距離ｄ１とし、吐出中心線１１及び中心軸線１０間の最短距離を第２距離ｄ２とする。そして、中心軸線１０を中心とし、第１距離ｄ１を半径として円運動を行う第１点ｐ１と、中心軸線１０を中心とし、第２距離ｄ２を半径として第１点ｐ１と同一の方向に円運動を行う第２点ｐ２とが存在すると仮定する。
【００２５】
この場合、第１点ｐ１が吸入中心線９上に位置するときの第１点ｐ１の速度ベクトルｖ１の方向は、吸入流路５から加圧室２に向かう方向となる。また、第２点ｐ２が吐出中心線１１上に位置するときの第２点ｐ２の速度ベクトルｖ２の方向は、加圧室２から吐出流路６に向かう方向となる。
【００２６】
このような形態を有する吸入流路５、加圧室２及び吐出流路６は、吸入流路５から加圧室２に送られる燃料を、加圧室２内で内壁に沿って旋回させ、その運動エネルギーをさほど減衰させることなく、吐出流路６に吐出させるように機能する。
【００２７】
この構成において、カムシャフトの回転動作に応じてプランジャ４が加圧室２への進退動作を行う際に、プランジャ４が加圧室２から退出するとき、吸入流路５のスピルバルブが開いて吸入流路５から燃料が加圧室２内に吸入される。
【００２８】
その際、吸入される燃料は、吸入中心線９に沿って、吸入流路５から加圧室２に向かい、速度ベクトルｖ１に沿って加圧室２内を進む。この燃料は、加圧室２の壁面によって向きが変えられ、該壁面に沿って中心軸線１０の周りを旋回する旋回流となる。
【００２９】
このとき、この燃料の旋回流により、燃料中に含まれ、燃料よりも比重が大きい微小なダストが、旋回に伴う遠心力を受けながら、加圧室２の壁面の方に吹き寄せられる。これにより、吹き寄せられたダストは、旋回流とともに該壁面に沿って移動し、吐出開口部８近傍の吐出流路６内に少なからず集積され、吐出流路６を経て加圧室２の外部に排出され易い状態となる。
【００３０】
その後、プランジャ４が反転して加圧室２内に進入するとき、吸入流路５のスピルバルブが閉塞され、加圧室２内の燃料がプランジャ４により加圧される。そして、加圧室２内の燃料の圧力が一定の開弁圧に達すると、吐出流路６のチェックバルブが開き、該燃料が吐出流路６を経て吐出される。
【００３１】
このとき、燃料は、旋回しているので、加圧室２内で燃料が停滞していた従来の流体ポンプの場合に比べて、運動エネルギーを極力保持したまま、吐出流路６に向けて吐出される。そして、上記のように排出され易い状態となっているダストも、吐出される燃料とともに、加圧室２の外部に排出される。
【００３２】
以降、引き続くプランジャ４の加圧室２への進退動作によって燃料の吸入・吐出サイクルが繰り返される。そして、各サイクルにおける燃料の吐出に際しては、上記のように、燃料中のダストが効果的に排出されるので、加圧室２内でダストが残留することが極力回避される。これにより、加圧室２内に残留するダストによる磨耗が阻止される。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、吸入中心線９及び吐出中心線１１がプランジャ４の外周面の略円筒形状の中心軸線１０に対してねじれの位置にあるので、加圧室２内において、プランジャ４の中心軸線１０の周りを旋回する旋回流を発生させることができる。
【００３４】
これにより、加圧室２内に流入する燃料よりも比重の大きい微小なダストを、加圧室２の壁面側に吹き寄せて吐出開口部８から排出され易くすることができる。したがって、本体部３やバレル３ａとプランジャ４との間の摺動面等の磨耗を軽減し、流体ポンプ１の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
また、流体ポンプ１は、上述のように、第１点ｐ１及び第２点ｐ２が同一の方向に円運動を行うとすれば、第１点ｐ１の速度ベクトルｖ１が吸入流路５から加圧室２に向かい、第２点ｐ２の速度ベクトルｖ２が加圧室２から吐出流路６に向かうように構成される。
【００３６】
これにより、吸入流路５から加圧室２内に流入した燃料を、加圧室２の壁面に沿って中心軸線１０の周りで旋回させ、その運動の勢いを保ったまま吐出流路６から吐出させることができる。したがって、加圧室２内で燃料の運動エネルギーが減衰されるのを抑制し、流体ポンプ１の効率を高めることができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。例えば、吸入流路５及び吐出流路６のうち、いずれか１方のみがプランジャ４の中心軸線１０に対してねじれの位置にあってもよい。また、第２点ｐ２の速度ベクトルｖ２の方向が、上記実施形態の場合とは逆に、吐出流路６から加圧室２に向かう方向となるように吐出流路６を加圧室２に接続してもよい。
【００３８】
これらの場合においても、加圧室２内に吸入される燃料が旋回するので、燃料中のダストの排出を容易化することができる。
【００３９】
また、流体ポンプ１は、高圧燃料ポンプ以外の他のポンプとして使用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…流体ポンプ、２…加圧室、３…本体部、３ａ…バレル、４…プランジャ、５…吸入流路、６…吐出流路、７…吸入開口部、８…吐出開口部、９…吸入中心線、１０…中心軸線、１１…吐出中心線、ｄ１…第１距離、ｄ２…第２距離、ｐ１…第１点、ｐ２…第２点、ｖ１、ｖ２…速度ベクトル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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