(57)【要約】【課題】計量分配を正しく行うポンプを提供する。【解決手段】ポンプは、入口手段（３）と、出口手段（６）と、入口手段（３）と出口手段（６）との間に配置された内部容積部と、第１体積の流体を入口手段（３）から内部容積部内に圧送するように作動できる第１圧送手段（１２、３０、４５、４８）と、第２体積の流体を内部容積部から出口手段（６）内に圧送するように作動できる第２圧送手段（１２、５２）とを含む。ポンプの第１作動モードにおいて、第１体積の流体は、第２体積の流体よりも多く、使用時に、内部容積部内の流体の圧力を、入口手段（３）のところでの流体の圧力よりも高い所定のレベルまで上昇する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧送するためのポンプであって、該ポンプは、
入口手段（３）と、
出口手段（６）と、
前記入口手段（３）と前記出口手段（６）との間に配置された内部容積部と、
第１体積の流体を前記入口手段（３）から前記内部容積部内に圧送するように作動できる第１圧送手段（１２、３０、４５、４８）と、
第２体積の流体を前記内部容積部から前記出口手段（６）内に圧送するように作動できる第２圧送手段（１２、５２）とを備え、
前記ポンプの第１作動モードにおいて、前記第１体積の流体は、前記第２体積の流体よりも多く、それによって、使用時に、前記内部容積部内の前記流体の圧力を、前記入口手段（３）のところでの前記流体の圧力よりも高い所定のレベルまで上昇させる、ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記第１圧送手段は、前記入口手段（３）から流体を受け取るための入口ポンプチャンバ（３０）を備え、
前記第２圧送手段は出口ポンプチャンバ（５２）を備え、この出口ポンプチャンバ（５２）から流体は前記出口手段（６）まで圧送され、
前記入口ポンプチャンバ（３０）及び前記出口ポンプチャンバ（５２）の各々は、前記内部容積部の部分を夫々形成する、ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプにおいて、更に、
前記第１圧送手段（１２、３０、４５、４８）及び前記第２圧送手段（１２、５２）の両方を作動するように、第１位置と第２位置との間で移動するように作動できるアクチュエータ構造体（５、８、４０）を備えた、ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のポンプにおいて、
前記アクチュエータ構造体（５、８、４０）の作動に応じて移動するように構成されたプランジャー（１２）を備え、該プランジャー（１２）は、
前記入口ポンプチャンバ（３０）内で往復動するように構成された上流端と、
前記アクチュエータ構造体（５、８、４０）が前記第１位置から前記第２位置まで移動するとき、前記出口ポンプチャンバ（５２）の前記容積を減少するように構成された下流端とを備えた、ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載のポンプにおいて、
前記プランジャー（１２）は、その上流端に配置された環状プランジャーシール（４８）を備え、
前記プランジャーシール（４８）は、前記プランジャー（１２）の圧送ストローク中、前記プランジャーシール（４８）の上流に配置された前記入口ポンプチャンバ（３０）の一部と、前記プランジャーシール（４８）の下流に配置された前記入口ポンプチャンバ（３０）の一部との間の流体連通を阻止するため、前記入口ポンプチャンバ（３０）の隣接した壁と締まり嵌めするような大きさの外径を備えており、
前記入口ポンプチャンバ（３０）の前記下流部分の容積は、前記アクチュエータ構造体（５、８、１２、４０）が前記第１位置から前記第２位置まで移動するときに減少する、ポンプ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のポンプにおいて、
前記プランジャー（１２）は、
プランジャー脚部（４５）を形成する拡径部分をその上流端に備え、前記プランジャー脚部（４５）は、前記入口ポンプチャンバ（３０）の隣接した壁と隙間嵌めするような大きさを有しており、
また、前記プランジャー（１２）は、
プランジャー（１２）に取り付けられ且つ前記プランジャー脚部（４５）から下流方向に間隔を隔てて設けられた保持手段（４７）を備えており、前記保持手段（４７）の少なくとも一部が、前記プランジャー（１２）から前記入口ポンプチャンバ（３０）の隣接した壁に向かって半径方向に延びており、
前記プランジャーシール（４８）は、前記プランジャー脚部（４５）と前記保持手段（４７）との間に配置される、ポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載のポンプにおいて、
前記保持手段（４７）は、前記プランジャー脚部（４５）から、前記プランジャーシール（４８）の軸線方向厚さよりも大きい軸線方向距離だけ間隔が隔てられており、
前記プランジャーシール（４８）の内径は、前記プランジャー（１２）と隙間嵌めするような大きさであり、
また、前記プランジャーシール（４８）の内径は、前記プランジャー脚部（４５）前記直径よりも小さく、また、前記保持手段（４７）が前記入口ポンプチャンバ（３０）の前記隣接した壁に向かって半径方向に延びる距離よりも小さい、ポンプ。
【請求項８】
請求項２乃至７のうちのいずれか一項に記載のポンプにおいて、更に、
前記ポンプの前記内部容積部内の前記流体の圧力を所定値に調整するための圧力調整手段（１６）を備えた、ポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載のポンプにおいて、
前記圧力調整手段（１６）は、前記ポンプの第２作動モードにおいて、前記ポンプの前記内部容積部内の前記流体圧力が前記所定値を越えたとき、前記入口手段（３）から圧送される流体の第１体積を減少するように作動できる、ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載のポンプにおいて、
前記圧力調整手段（１６）は、開放位置と閉鎖位置との間で作動でき、前記圧力調整手段（１６）は、前記圧力調整手段（１６）を前記閉鎖位置に押圧するための押圧手段（２１）を備え、
前記圧力調整手段（１６）は、前記ポンプの前記内部容積部内の前記流体圧力が所定値を越えたとき、前記入口手段（３）から圧送された流体の前記第１体積を減少するように、前記押圧手段（２１）の押圧力に抗して前記開放位置に移動するように作動できる、ポンプ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のポンプにおいて、
前記圧力調整手段（１６）は、
前記第１ポンプ手段（１２、３０、４５、４８）によって前記入口手段から圧送された流体の第１体積を減少するように、前記入口ポンプチャンバ（３０）の上流部分と前記入口ポンプチャンバ（３０）の下流部分との間を流体連通するためのバイパス通路（３２）と、
前記圧力調整手段（１６）が前記閉鎖位置にあるとき、流体が前記バイパス通路（３２）を通って流れないように構成された閉鎖部材（２２、２３、２４）とを備えた、ポンプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のポンプにおいて、
閉鎖位置と開放位置との間で作動できる入口弁（２４）を備え、
前記入口弁（２４）は、前記入口弁（２４）が前記閉鎖位置にあるとき、前記入口手段（３）から前記内部容積部への流体の流れを阻止するように構成されており、
前記閉鎖部材は、前記入口弁（２４）及び／又は少なくとも一つのワッシャ（２２；２３）を備えた、ポンプ。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のうちのいずれか一項に記載のポンプにおいて、
前記圧力調整手段（１６）は、更に、前記内部容積部内の流体圧力が前記所定値を越えた場合に、流体を前記入口手段（３）にベンティングするためのベンティング手段（５６）を備えた、ポンプ。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項又は請求項１３に記載のポンプにおいて、
閉鎖位置と開放位置との間で作動できる入口弁（２４）を備え、
前記入口弁（２４）は、該入口弁（２４）が前記閉鎖位置にあるとき、前記入口手段（３）から前記内部容積部への流体の流れを阻止するように構成されている、ポンプ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載のポンプにおいて、
閉鎖位置と開放位置との間で作動できる送出弁（５４）を備え、
前記送出弁（５４）は、該送出弁（５４）が前記閉鎖位置にあるとき、前記内部容積部から前記出口手段（６）への流体の流れを制限するように構成されている、ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体を圧送するためのポンプに関する。更に詳細には、本発明は、内燃エンジンの排気ガス流中の窒素酸化物を選択的に触媒還元するための液体試薬を計量分配する（又は投与する）ためのポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒で排気ガス流中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元できるようにするため、尿素溶液等の試薬を内燃エンジンの排気システム内に計量分配することは公知である。試薬の計量分配（または投与）は、代表的には、流体計量分配ポンプ（ｆｌｕｉｄ  ｄｏｓｉｎｇ  ｐｕｍｐ）即ち流体計量分配装置（又は流体投与装置）を使用して行われる。
【０００３】
既知の流体計量分配ポンプの一例が、本出願人の、公開された、欧州特許公開第１８７８９２０号に記載されている。このような計量分配ポンプは、通常は、高温の排気システムに取り付けられており、従って、オーバーヒートが起こらないようにするために、ポンプを通して圧送される試薬流体によって提供される冷却効果と断熱体との組み合わせに頼っている。
【０００４】
最新のディーゼルエンジンの排気システムには、代表的には、排気ガス流から煤を除去するためにディーゼル粒状物フィルタ（ＤＰＦ）が装着されている。ＤＰＦは、定期的に「再生」を行う必要がある。これは、ＤＰＦに捕捉された煤を燃焼除去するため、排気ガスの温度を通常の温度よりも高い温度まで上昇することを必要とする。場合によっては、「限界再生（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」を必要とする。限界再生中、排気ガスの温度を通常の再生プロセス中よりも遥かに高い温度まで上昇する。
【０００５】
「限界再生」中、高い排気ガス温度により、ＳＣＲ触媒に蓄えられたアンモニアが放出される傾向があり、これにより、存在する全ての窒素酸化物を還元できる。従って、このような場合には、計量分配ポンプを使用して試薬を計量分配することは望ましくない。これは、ＳＣＲに試薬が必要とされず、試薬が無駄であるためである。しかしながら、計量分配を減少したり停止したりすることによって、計量分配ポンプに悪影響が及ぼされることがある。これは、排気ガスの温度が極めて高いこと、ポンプを通る試薬の冷却流が減少することが組み合わされるためである。こうした状況の下でのエンジン試験により、主ポンプ本体内の流体が沸騰してしまい、ポンプが計量分配を正しく行うことが妨げられることが確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許公開第１８７８９２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題点を実質的に解決する、又は緩和する流体計量分配ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば、流体を圧送するためのポンプは、入口手段と、出口手段と、入口手段と出口手段との間に配置された内部容積部と、第１体積の流体を入口手段から内部容積部内に圧送するように作動できる第１圧送手段と、第２体積の流体を内部容積部から出口手段内に圧送するように作動できる第２圧送手段とを含む。ポンプの第１作動モードにおいて、第１体積の流体は、第２体積の流体よりも多く、使用時に、内部容積部内の流体の圧力を、入口手段のところでの流体の圧力よりも高い所定のレベルまで上昇する。
【０００９】
本発明は、アクチュエータ構造体の各移動で、ポンプ出口に圧送されるよりも大きな体積の流体をポンプ入口から圧送することによって、前記内部容積部内に迅速に流体をプライミングできるポンプを提供する。更に、流体の第１体積が流体の第２体積よりも大きいため、ポンプの主本体内の流体が加圧され、ポンプの主本体内の流体の沸点が上昇する。従って、このようなポンプは、高温で作動する性能が向上する。
【００１０】
第１圧送手段は、入口手段から流体を受け取るための入口ポンプチャンバを含んでいてもよく、第２圧送手段は出口ポンプチャンバを含んでいてもよく、この出口ポンプチャンバから流体を出口手段まで圧送する。入口ポンプチャンバ及び出口ポンプチャンバの各々は、内部容積部の一部を夫々形成する。
【００１１】
本発明の好ましい実施例では、ポンプは、第１圧送手段及び第２圧送手段の両方を作動するように、第１位置と第２位置との間で移動するように作動できるアクチュエータ構造体を含む。
【００１２】
アクチュエータは、第１圧送手段及び第２圧送手段の両方の部分を形成するプランジャーを含んでいてもよい。
一実施例では、ポンプは、アクチュエータ構造体の作動に応じて移動するように構成されたプランジャーを含む。このプランジャーは、入口ポンプチャンバ内で往復動するように構成された上流端と、アクチュエータ構造体が第１位置から第２位置まで移動するとき、出口ポンプチャンバの容積を減少するように構成された下流端とを含んでいてもよい。
【００１３】
プランジャーは、その上流端に配置された環状プランジャーシールを含んでいてもよい。好ましくは、プランジャーシールは、プランジャーの圧送ストローク中、プランジャーシールの上流に配置された入口ポンプチャンバの一部と、プランジャーシールの下流に配置された入口ポンプチャンバの一部との間の流体連通を阻止するため、入口ポンプチャンバの隣接した壁と締まり嵌めするような大きさの外径を備えている。従って、入口ポンプチャンバの下流部分の容積は、アクチュエータ構造体が第１位置から第２位置まで移動するときに減少する。
【００１４】
一つの構成では、プランジャーは、入口ポンプチャンバの隣接した壁と隙間嵌めするような大きさを持つプランジャー脚部を形成する拡径部分をその上流端に有し、保持手段が、プランジャーに取り付けられており且つプランジャー脚部から下流方向に間隔が隔てられている。この場合、随意であるが、保持手段の少なくとも一部が、プランジャーから入口ポンプチャンバの隣接した壁に向かって半径方向に延びている。プランジャーシールは、好ましくは、プランジャー脚部と保持手段との間に配置される。
【００１５】
保持手段は、プランジャー脚部から、プランジャーシールの軸線方向厚さよりも大きい所定の軸線方向距離だけ間隔が隔てられていてもよく、プランジャーシールの内径は、プランジャーと隙間嵌めするような大きさであってもよいが、これはプランジャー脚部直径よりも小さく、保持手段が入口ポンプチャンバの隣接した壁に向かって半径方向に延びる距離よりも小さい。
【００１６】
ポンプは、ポンプの内部容積部内の流体圧力を所定値に調整するための圧力調整手段を含む。例えば、圧力調整手段は、ポンプの第２作動モードにおいて、ポンプの内部容積部内の流体圧力が所定値を越えたとき、入口手段から圧送される流体の第１体積を減少するように作動してもよい。
【００１７】
圧力調整手段は、開放位置と閉鎖位置との間で作動してもよく、圧力調整手段は、圧力調整手段を閉鎖位置に押圧するための押圧手段を含む。好ましくは、圧力調整手段は、ポンプの内部容積部内の流体圧力が所定値を越えたとき、入口手段から圧送された流体の第１体積を減少するように、押圧手段の押圧力に抗して開放位置に移動するように作動できる。
【００１８】
一実施例では、圧力調整手段は、第１ポンプ手段によって入口手段から圧送された流体の第１体積を減少するように、入口ポンプチャンバの上流部分と入口ポンプチャンバの下流部分との間を流体連通するためのバイパス通路を含む。圧力調整手段は、更に、圧力調整手段が閉鎖位置にあるとき、流体がバイパス通路を通って流れないように構成された閉鎖部材を含んでいてもよい。
【００１９】
ポンプは、閉鎖位置と開放位置との間で作動できる入口弁を備えることができ、この入口弁は、入口弁が閉鎖位置にあるとき、入口手段から内部容積部への流体の流れを阻止するように構成されている。閉鎖部材は、入口弁を含んでいてもよい。別の態様では、又は追加として、閉鎖部材は、少なくとも一つのワッシャを含んでいてもよい。
【００２０】
圧力調整手段は、更に、内部容積部内の流体圧力が所定値を越えた場合に流体を入口手段にベンティング（解放又は排出など）するためのベンティング手段を含んでいてもよい。
【００２１】
ポンプは、閉鎖位置と開放位置との間で作動できる入口弁を含んでいてもよく、この入口弁は、入口弁が閉鎖位置にあるとき、入口手段から内部容積部への流体の流れを阻止するように構成されている。
【００２２】
本発明の好ましい実施例では、ポンプは、閉鎖位置と開放位置との間で作動できる送出弁を含み、この送出弁は、送出弁が閉鎖位置にあるとき、内部容積部から出口手段への流体の流れを制限するように構成されている。
【００２３】
こうしたポンプの特定的利点は、ポンプが流体を保持しており、空気で充填されていないため、計量分配システムのプライミングを行う必要が低下するということである。
本発明の別の特徴では、ポンプは、入口手段と、出口手段と、入口手段と出口手段との間に配置された内部容積部と、第１体積の流体を入口手段から内部容積部内に圧送するように作動できる第１圧送手段と、第２体積の流体を内部容積部から出口手段内に圧送するように作動できる第２圧送手段とを含む。ポンプの第１作動モードにおいて、第１体積の流体は、第２体積の流体よりも多く、使用時に、内部容積部内の流体の圧力を、入口手段のところでの流体の圧力よりも高い所定のレベルまで上昇する。ポンプは、更に、第１圧送手段及び第２圧送手段の両方を作動するように、第１位置と第２位置との間で移動するように作動できるアクチュエータ構造体を含む。
【００２４】
本発明の更に別の特徴によれば、流体を圧送するためのポンプは、入口手段と、出口手段と、入口手段と出口手段との間に配置された内部容積部とを含む。使用の際は、内部容積部内の流体圧力が、前記入口手段での流体圧力よりも高いレベルまで上昇される。ポンプは、更に、前記ポンプの不使用時に内部容積部内の流体圧力を前記高いレベルに維持するための手段を含む。
【００２５】
流体は、選択的触媒還元用の液体試薬であってもよい。
本発明の範囲は、更に、本発明の第１の特徴によるポンプを備える計量分配デバイスにも及ぶ。
【００２６】
本発明の第１の特徴及びその他の特徴のうちの好ましい及び／又は随意の特徴を、このような計量分配デバイスに、単独で又は適当な組み合わせで組み込んでもよい。
次に、本発明の実施例を、添付図面を参照して、単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による流体計量分配ポンプの一実施例の断面図である。
【図２】図２は、第１作動モードでの圧送ストローク中の図１の流体計量分配ポンプを示す図である。
【図３】図３は、第２作動モードでの圧送ストローク中の図１の流体計量分配ポンプを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１乃至図３を参照すると、本発明による計量分配ポンプ（又は投与ポンプ）１は、主ハウジング２を含む。主ハウジング２は、計量分配ポンプ１の入口端即ち上流端に配置されたポンプ入口３を形成する。計量分配ポンプ１の下流端に配置された連結パイプ４が、計量分配ポンプ１のポンプ出口６をディスペンサー（図示せず）に連結する。
【００２９】
ディスペンサー（計量分配装置）は、内燃エンジンの排気システム内の排気ガスの流れ内に、ＳＣＲ触媒の上流に取り付けられており、そのスプレーが排気流と協働して排気ガスと試薬との間の最適の混合を提供するように構成されている。計量分配ポンプ１は、周囲冷却空気に露呈されることによる利点が得られるように、排気システムの外側に配置されている。
【００３０】
計量分配ポンプ１は、更に、主ハウジング２内に、ポンプ入口３とポンプ出口６との間に配置されたアクチュエータ構造体を含む。アクチュエータ構造体は、磁極エレメント５、巻型７、及びソレノイドコイル８を含む。磁極エレメント５は、ほぼ円筒形の内磁極ピース９と、外方に差し向けられたフランジ１０とを含む。磁極エレメント５は、軸線方向ボア１１を含む。プランジャー１２が、ボア１１内に摺動可能に収容されている。巻型７は、磁極エレメント５の内磁極ピース９の周囲に配置されており、巻型７と内磁極ピース９との間の環状キャビティによって、供給通路１４が形成される。
【００３１】
コイル８は、電源（図示せず）と導通している。電源は、コイル８の周囲に可変の磁界を誘導するように、コイル８に可変の電流を供給できる。
主ハウジング２は、内磁極ピース９の上流に、ほぼ円筒形のキャビティ１５を形成する。このキャビティ１５は、内磁極ピース９の軸線方向ボア１１と同軸となっている。キャビティ１５の上流端が、計量分配ポンプ１のポンプ入口３を形成する。計量分配ポンプ１は、更に、キャビティ１５内にポンプ入口３の下流に配置された、圧力調整手段１６と、ポンプチャンバエレメント１７とを備えている。
【００３２】
圧力調整手段１６は、圧力調整ばね座２０と、圧力調整ばね２１からなる押圧手段と、剛性ワッシャ２２と、シールワッシャ２３と、一方向弁２４と、バイパス通路３２とを備えている。
【００３３】
圧力調整ばね座２０は、液体試薬を流すことができる軸線方向ボアが設けられたほぼ円筒形の部材を備えている。圧力調整ばね座２０は、キャビティ１５の壁と締まり嵌めしている。図１の実施例では、ポンプ入口３に供給された液体試薬から粒状物をフィルタ除去するため、試薬フィルタ２５が、圧力調整ばね座２０の軸線方向ボア内に配置されている。
【００３４】
圧力調整ばね座２０の下流に面する表面は、圧力調整ばね２１の第１端を支持している。圧力調整ばね２１の第２端は剛性ワッシャ２２を支持しており、この剛性ワッシャ２２が、シールワッシャ２３を支持している。シールワッシャ２３の外径は、キャビティ１５の壁に締まり嵌めしており、これによって、液体試薬がこの間を通って流れないようにするシールを提供している。シールワッシャ２３は、フルオロカーボンゴムやシリコーンゴム等のゴム、又はＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ等のポリマーから形成されていてもよい。
【００３５】
一方向弁２４は、シールワッシャ２３の下流面に配置されている。本実施例では、一方向弁２４はフラップバルブであり、カットライン２７を持つディスク部材２６を備えている。カットライン２７は、図１乃至図３のＡ−Ａ線に沿った断面によって示すように、中央フラップ２８を形成している。フラップ２８は、一方向弁２４がその閉鎖位置にある場合に、シールワッシャ２３が形成する中央穴を覆うように構成されている。一方向弁２４は、ステンレス鋼、ポリイミド、又はポリエステル製のシート材料でで形成されていてもよい。
【００３６】
一方向入口弁２４は、この入口弁２４の上流側と下流側との間の圧力差が閾値を越えたときに開放するように作動できる。更に詳細には、入口弁２４の下流側に作用する流体圧力が、上流側に作用する流体圧力よりも十分に低い場合には、フラップ２８が持ち上がり、入口弁２４を通して流体を流すことができる。フラップ２８は、下流方向だけに開放するようにカットしてある（切ってある）。従って、入口弁２４の下流側に比較的高い流体圧力が作用している場合には、フラップ２８は閉じたままであり、流体が入口弁２４を通って上流方向への流れが妨げられる。
【００３７】
ポンプチャンバエレメント１７は、入口ポンプチャンバ３０を形成する軸線方向貫通穴（軸方向貫通ボア）が設けられたほぼ円筒形の部材を備えている。軸線方向貫通穴は、その下流端に縮径部分を有する。この縮径部分は、プランジャー戻しばね座３１を形成している。
【００３８】
ポンプチャンバエレメント１７には、ポンプチャンバエレメント１７の上流側から下流側まで延びるドリル穴の形態のバイパス通路３２が設けられている。このバイパス通路３２は、入口ポンプチャンバ３０から半径方向に間隔が隔てられている。
【００３９】
図３を参照すると、ポンプチャンバエレメント１７の上流面に形成された環状溝３３は、その両側に第１及び第２の環状座３４、３５を形成する。環状溝３３の半径は、バイパス通路３２の半径方向変位とほぼ同じである。従って、第１環状座３４は、バイパス通路３２の上流端とキャビティ壁１５との間の所定半径のところに形成されており、第２環状座３５は、バイパス通路３２の上流端と入口ポンプチャンバ３０の上流端との間に形成されている。
【００４０】
ディスク状アーマチュア４０が、プランジャー１２に取り付けられている。アーマチュア４０は、内磁極ピース９の上流端と、ポンプチャンバエレメント１７の下流端との間に形成された空間内で、往復動するように構成されている。アーマチュア４０は、キャビティ１５の隣接した壁と隙間嵌め（緩く嵌めること）するような大きさを備えている。アーマチュア４０は、更に、ドリル穴の形態の貫通穴４１を含む。この貫通穴４１は、アーマチュア４０の上流側から下流側まで延びており、プランジャー１２から半径方向に間隔が隔てられている。
【００４１】
貫通穴４１の目的は、アーマチュア４０の迅速な移動を可能にするように、アーマチュア４０が前後に移動する際にアーマチュア４０によって変位される流体をベンティング（解放又は排出など）することである。十分なベンティング領域を提供するため、また、アーマチュア４０に作用する流体力及び磁力のバランスをとるため、複数の貫通穴４１が、アーマチュアに設けられていてもよい。例えば、アーマチュア４０は、こうした貫通穴４１を７個備えていてもよい。これらの貫通穴４１は、アーマチュア４０の周囲に半径方向に間隔が隔てられて等間隔で設けられている。
【００４２】
プランジャー１２の上流端は、ポンプチャンバエレメント１７の入口ポンプチャンバ３０内に延びており、ここで、プランジャー脚部４５で終端する。プランジャー脚部４５の直径は、プランジャー１２の本体よりも大きいが、入口ポンプチャンバ３０の直径よりも小さい。従って、プランジャー脚部４５と入口ポンプチャンバ３０の壁との間に、環状隙間が形成されている。
【００４３】
圧縮コイルばねの形態のプランジャー戻しばね４６が、プランジャー１２の周囲に、入口ポンプチャンバ３０の内側に配置されている。プランジャー戻しばね４６の下流端は、プランジャー戻しばね座３１に着座する。プランジャー戻しばね４６の上流端は、プランジャー１２に取り付けられたクリップ（又は保持手段）４７に押し付けられている。クリップ４７は、当業者に周知のように、「ｅ」クリップとすることができる。クリップ４７は、プランジャー脚部４５から軸線方向に間隔が隔てられている。
【００４４】
プランジャーシール（又はピストンシール）４８が、クリップ４７とプランジャー脚部４５との間に配置されている。プランジャーシール４８は、プランジャーシール４８の外周が入口ポンプチャンバ３０の壁に締まり嵌めする大きさのワッシャ又はリングの形態である。プランジャーシール４８の内径は、プランジャー本体１２の直径よりも大きいが、プランジャー脚部４５又はクリップ４７のいずれかの直径よりも小さいような大きさを備えている。かくして、プランジャーシール４８は、プランジャー脚部４５及びクリップ４７によってプランジャー１２に保持されるが、プランジャーシール４８の内径とプランジャー本体１２の外面との間に半径方向隙間がある。更に、クリップ４７とプランジャー脚部４５との間の軸線方向隙間は、プランジャーシール４８の厚さよりも大きい。従って、図１に示すように、プランジャー１２が戻りストロークの終了時にあるとき、プランジャーシール４８とプランジャー脚部４５との間に軸線方向隙間がある。
【００４５】
プランジャーシール４８は、ＰＥＥＫ又はＰＴＦＥ等のポリマーから形成されていてもよい。更に、ポリマーは、磨耗や摩擦を低減するため、グラファイトや二硫化モリブデン等の添加剤を含んでいてもよい。
【００４６】
複数の充填ポート５０が、内磁極ピース９の下流端に向かって設けられている。各充填ポート５０は、軸線方向ボア１１から供給通路１４まで延びる半径方向貫通穴を備えている。充填ポート５０から下流に延びる軸線方向ボア１１の部分が、出口ポンプチャンバ５２を形成する。出口ポンプチャンバ５２の下流で、軸線方向ボア１１の拡径部分が、ポンプ出口６を形成する。ポンプ出口６は、一方向送出弁５４を含む。送出弁５４は、閉鎖位置にばね負荷（ばね付勢）されている。閉鎖位置では、ポンプ出口６と出口ポンプチャンバ５２との間の流体連通が阻止される。
【００４７】
上文中に説明した形体では、プランジャー１２の全てのストロークについて、流体の所定体積の一回の噴射（ショット）を送出弁５４を介して放出できる。プランジャー１２の往復動の回数が、計量分配流量を決定する。
【００４８】
次に、計量分配ポンプ１の作動を更に詳細に説明する。図１は、戻りストロークの終了時のポンププランジャー１２の位置を示す。この位置では、一方向入口弁２４及び送出弁５４は、両方とも、夫々の閉鎖位置にある。従って、ポンプ入口３に供給された試薬は、試薬フィルタ２５を通って流れることができる。試薬フィルタ２５は、沈殿物等の固体粒子を試薬流からフィルタ除去するのに役立つ。しかしながら試薬は、一方向入口弁２４が閉鎖状態にある間、入口ポンプチャンバ３０に入ることが阻止される。
【００４９】
未使用の計量分配ポンプ１を使用して試薬を圧送する場合、計量分配ポンプ１の内部容積部は、最初、空気で一杯である。計量分配ポンプ１の内部容積部は、入口ポンプチャンバ３０と、アーマチュア４０を取り囲む領域と、供給通路１４と、充填ポート５０とを備えている。
【００５０】
試薬を送出するため、ソレノイドコイル８に通電してコイル８を励磁（付勢）させ、コイル８の周囲に磁界を誘導する。かくして発生した磁界がアーマチュア４０に力を及ぼし、これによりプランジャー１２がポンプストロークを行う。
【００５１】
プランジャー１２が下流方向に移動するとき、プランジャー脚部４５とプランジャーシール４８との間の軸線方向隙間が閉鎖し、プランジャー脚部４５がプランジャーシール４８を下流方向に押圧する。従って、プランジャーシール４８の下流に配置された入口ポンプチャンバ３０の容積が減少し、これによって計量分配ポンプ１の内部容積部内の流体圧力が上昇する。
【００５２】
これと同時に、プランジャーシール４８の上流の入口ポンプチャンバ３０の容積部内の圧力が低下する。一方向入口弁２４の下流側に作用する圧力の低下により、フラップ２８が持ち上がる。従って、一方向入口弁２４の開放により、試薬が、ポンプ入口３から入口ポンプチャンバ３０の上流部分に自由に流入する。
【００５３】
プランジャー１２の上流端が充填ポート５０を覆っているとき、出口ポンプチャンバ５２内に配置された流体体積が圧縮され、従って、出口ポンプチャンバ５２内の流体圧力は、送出弁５４の閉鎖力に打ち勝つのに十分になるまで上昇し、これによって、送出弁５４が開く。送出弁５４が開放したとき、流体の所定体積の一回の射出（ショット）が、ポンプ出口６内に放出され、ここから、連結パイプ４を介して、エンジンの排気ガス流中に取り付けられたノズルディスペンサー（図示せず）に搬送される。
【００５４】
プランジャー１２がその圧送ストロークの末端に達したとき、出口ポンプチャンバ５２内の流体体積はもはや圧縮されず、送出弁５４が閉鎖される。コイル８を通る電流が切られたとき、コイル８の周囲の磁界は消失する。アーマチュア４０がプランジャー１２に作用する磁力が消失し、プランジャー戻しばね４６がプランジャー１２を上流方向に押圧する。
【００５５】
プランジャー１２が上流方向に移動を開始したとき、プランジャーシール４８は、プランジャー１２がクリップ４７とプランジャーシール４８との間の軸線方向距離と等しい軸線方向距離に亘って移動するまで、静止したままである。従って、プランジャー１２がその戻りストロークを続行しているとき、クリップ４７が、プランジャーシール４８を上流方向に押圧する。従って、プランジャー１２の戻りストローク中、プランジャー脚部４５とプランジャーシール４８との間の軸線方向隙間が再度開放する。これと同時に、一方向入口弁２４のフラップ２８は、プランジャーシール４８の上流移動によって生じたプランジャーシール４８の上流の入口ポンプチャンバ３０内の圧力の上昇により、その閉鎖位置に移動される。圧送ストローク中に入口ポンプチャンバ３０の上流部分に流入した試薬は、プランジャー１２が上流方向に移動するとき、プランジャー脚部４５とプランジャーシール４８との間の軸線方向隙間を通して圧送される。
【００５６】
プランジャーシール４８の外径は、入口ポンプチャンバ３０の直径とほぼ同じであり、プランジャー１２の上流端の直径よりも大きい。プランジャー１２の上流端の直径は、出口ポンプチャンバ５２の直径とほぼ同じである。従って、ポンプの第１作動モードにおいて、一回の圧送ストローク中のプランジャー１２の所与の軸線方向変位について、一方向入口弁２４を通って入口ポンプチャンバ３０内に吸引された流入の流体の体積は、送出弁５４を通って出口ポンプチャンバ５２から放出される流入の体積よりも大きい。これらの容積容量が異なるため、プランジャー１２の各圧送ストローク及び戻しストロークにより、ポンプ１の内部容積部内の流体圧力の正味の上昇が生じる。
【００５７】
上述のように、ポンプの内部容積部が、最初、空気で一杯である場合には、プランジャー１２を繰り返し作動することにより、送出弁５４を通して空気を放出し、内部容積部を試薬で充填する。十分な空気を放出したとき、続いてプランジャー１２を作動することにより、液体試薬を送出弁５４から放出する。更に、プランジャー１２を作動し続けることにより、ポンプの内部容積部内の試薬の流体圧力を、調整手段１６によって決定される閾値まで連続的に上昇する。
【００５８】
次に、ポンプの内部容積部内の流体圧力の調整を更に詳細に説明する。
図３を参照すると、ポンプの内部容積部内の流体圧力が所望のレベルに達したとき、一方向入口弁２４、シールワッシャ２３、及び剛性ワッシャ２２が、圧力調整ばね２１の作用に抗してレギュレータ座３４、３５から持ち上げられる。これによりバイパス通路３２の上流端を開放する。これにより、流体を、プランジャーシール４８の上流にある入口ポンプチャンバ３０の部分と、ポンプの内部容積部の残りとの間で、自由に往復動させることができる。
【００５９】
プランジャー１２の圧送ストローク中、入口ポンプチャンバ３０の上流部分の容積が、増大し、そのため、ポンプの内部容積部の残りよりも圧力が低くなる。従って、圧力調整手段１６が開放位置にある状態で、試薬は、バイパス通路３２を通って入口ポンプチャンバ３０の上流部分に流入できる。入口ポンプチャンバ３０の上流部分内への試薬の流入により、一方向入口弁２４が開放しないようにする。これは、入口弁２４の下流側に作用する流体圧力が、フラップ２８を持ち上げるのに十分に低下しないためである。かくして、ポンプのこの第２作動モードでは、圧力調整手段１６が開放した圧送ストロークの部分に亘り、ポンプ入口３から吸引される試薬はない。ポンプ入口３からポンプの内部容積部内に圧送される試薬の量を減少することによって、ポンプの内部容積部内の流体圧力を所望のレベルに維持できる。
【００６０】
上文中に説明した圧力調整手段１６には多くの利点がある。
ポンプの内部容積部内で均衡圧力に達したとき、圧送ストローク中のプランジャー１２の初期移動中に圧力調整手段１６がレギュレータ座３４、３５から持ち上げられて離れ、圧送ストロークの終了に向かって再び閉鎖する。圧力調整手段１６は、試薬が送出弁５４を通って放出されたとき、ポンプの内部容積部内の圧力が低下するため、圧送ストロークの終了近くで閉鎖する。その結果、プランジャー１２が急速に移動しているとき、及びソレノイドが最大力を利用可能である場合、ポンププランジャー１２に寄生力（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｆｏｒｃｅ）だけが現れる。これらの圧送力を使用して、プランジャー１２をストロークの終了時に減速し、アーマチュア４０がその端部ストッパに達したことによって発生する騒音を小さくする。
【００６１】
圧力調整手段１６が提供する別の利点は、システム（計量分配ポンプ１が取り付けられた内燃エンジン）のスイッチを切ったとき、排気システムからのヒートソーク（ｈｅａｔ  ｓｏａｋ）により計量分配ポンプ１内の温度及び圧力が通常よりも高くなった場合、圧力調整手段１６が持ち上がって流体の膨張を吸収するが、圧力調整手段１６は、流体が沸騰してポンプ１の入口３を通って流出できないようにすることである。従って、ポンプ１は常に流体で一杯の状態にある。ポンプ１が、使用間で、常に流体で一杯の状態にあるということは、計量分配ポンプ１を試薬でプライミングするために待機することを必要とせずに、エンジンの始動時から、試薬を計量分配できるということを意味する。
【００６２】
図３を参照すると、温度が過度に高くなった場合にポンプ１を保護するため、ベンティング手段５６が設けられていてもよい。ベンティング手段５６は、圧力調整手段１６と隣接してキャビティ１５の壁に形成された凹所を備えている。この凹所は、圧力調整手段１６が所定量よりも大きく持ち上がった場合に試薬をポンプ入口３に戻すように流すための経路を提供する。
【００６３】
上文中に説明した計量分配ポンプ１は、更に、既知の計量分配ポンプを越える多くのこの他の利点を有する。
プランジャー１２の各圧送ストロークの直前に開放する、プランジャーシール４８とプランジャー脚部４５との間の軸線方向隙間により、圧送負荷の開始前にプランジャー１２を加速でき、これによって、プランジャーの運動に作用する追加の圧送力の作用を小さくできる。これは、アクチュエータがソレノイドアクチュエータである場合に特に有用である。というのは、ソレノイドコイル８が発生し、アーマチュア４０に作用する力が、圧送ストロークの開始時には、即ちアーマチュア４０が磁極エレメント５から最も大きく離れている場合には比較的低いためである。
【００６４】
計量分配ポンプ１の設計により、プランジャー１２の戻しストロークの終了時の騒音を減少できる。更に詳細には、プランジャー１２の戻しストローク中、プランジャー１２が入口ポンプチャンバ３０を通って移動するとき、プランジャーシール４８の上流に配置された入口ポンプチャンバ３０の部分内の試薬が、プランジャー１２とプランジャーシール４８との間の隙間を通って圧送される。従って、プランジャーシール４８とプランジャー脚部４５との間の軸線方向隙間と、プランジャーシール４８の内径とプランジャー本体１２との間の半径方向隙間とを、調節して、流体減衰を提供することにより、プランジャー１２の戻り速度を制限してもよい。に、シールワッシャ２３及び圧力調整ばね２１が、戻りストロークの終了時にプランジャー脚部４５に対してソフトな緩衝体を提供する。
【００６５】
上述のように、計量分配ポンプ１が、使用間で、試薬で一杯の状態にあるということは、ポンプのプライミングを通常は必要としないということを意味する。しかしながら、計量分配ポンプ１が、これまで、試薬の圧送に使用されてこなかった場合や、例えば計量分配ポンプ１の保守中でポンプ内の試薬が空である場合には、試薬の計量分配を行う前にプライミングを行う必要がある。しかしながら、上文中に説明した形体を持つ計量分配ポンプ１については、プランジャー１２の各圧送ストローク中に入口ポンプチャンバ３０に吸い込まれた流体の体積が、効率的に調整される。従って、計量分配ポンプ１は、計量分配ポンプ１が最初に空気で一杯である場合、このシステムのプライミングの速度を上昇するため、過剰の圧送容量を持つように設計することができる。
【００６６】
例えば、入口ポンプチャンバ３０は、圧送ストローク中に一方向入口弁２４を通して吸引された流体の体積が、同じストローク中に送出弁５４を通って放出された流体の体積の３倍であるような大きさを備えていてもよい。従って、流体調整手段１６を３バール（ｂａｒ）の絶対圧力で持ち上がるように設定した状態で、出口ポンプチャンバ５２の外に流体を圧送する作用による、それ自体の作用で、吸引されるよりも、３倍の体積の大気圧の空気が、ポンプ１の内部容積部内に圧送される。次いで、空気が、入口ポンプチャンバ３０内でのプランジャーシール４８の移動によって、この係数３だけ圧縮されるため（等温圧縮を仮定する）、計量分配ポンプ１は、この空気を全て、出口ポンプチャンバ５２を介してノズルに送出できる。
【００６７】
ばねチャンバが内磁極ピース９内に形成されているというよりも、プランジャー戻しばね４６及びプランジャー戻しばね座３１がアーマチュア４０の上流側に配置されているため、別の利点が提供される。その結果、アーマチュア４０は、内磁極ピース９の軸線方向ボア１１の直ぐ上流に配置されている。これにより、アーマチュア４０の案内を改善し、アーマチュア４０が偏心しているために生じる磁力による側方荷重の摩擦効果を低減する。更に、この構成により、ばねチャンバ内の流体の圧縮性はもはや問題でなく、そのため、圧送ストロークの終了近くでアーマチュア４０を減速するためにアーマチュア４０に作用するスクイズフィルム（ｓｑｕｅｅｚｅ  ｆｉｌｍ）減衰力の調節が容易になる。プランジャー１２の戻しストロークの終了時に使用されたソフトな緩衝体を使用することは、ここでは容易には適用できない。これは、圧送ストロークの終了時に緩衝体の圧縮の変化により、圧送される流体の体積が変化してしまうためである。
【００６８】
本発明の変形例（図示せず）では、プランジャーシール４８は、プランジャーシール４８とプランジャー脚部４５との間に軸線方向隙間がないように、プランジャー１２の端部に取り付けられていてもよい。この場合、プランジャーシール４８は、圧送ストローク及び戻りストロークの全体に亘って、プランジャー脚部４５と接触している。このような実施例を機能するためには、プランジャー戻しばね４６が発生する力は、プランジャー１２の戻しストローク中に圧力調整手段１６をレギュレータ座３４、３５から持ち上げるのに十分でなければならない。従って、圧送ストローク中に一方向入口弁２４を通して入口ポンプチャンバ３０に吸い込まれた流体を、戻しストローク中に下流方向にバイパス通路３２に沿って圧送する。戻しストロークを実際に柔らかに終了することが必要である場合、即ち計量分配ポンプ１の作動中の騒音を小さくするため、この形体が望ましい。
【００６９】
本発明の上述の実施例は、バイパス通路３２を一つしか備えていないが、ポンプチャンバエレメント１７は、圧力調整ばね２１に作用する流体力が対称であるように、一つ以上のバイパス通路を備えていてもよい。例えば、ポンプチャンバエレメント１７にはバイパス通路３２が三つ設けられていてもよい。これらのバイパス通路３２は、ポンプチャンバエレメント１７の周囲に亘って、等間隔で半径方向に間隔が隔てられていてもよい。
【００７０】
添付の特許請求の範囲に定義した本発明の範囲内で、上文中に説明した実施例の幾つかの他の変形及び変更を行うことができるということは理解されよう。例えば、ポンプには、上文中に説明した構成とは異なるように、ポンプ手段を、入口及び出口のところに設けてもよい。更に、本発明によるポンプは、入口及び出口の夫々に設けられたポンプ手段を作動するため、二つの別々のアクチュエータ構造体を備えていてもよいと考えることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  計量分配ポンプ（投与ポンプ）
２  主ハウジング
３  ポンプ入口
４  連結パイプ
５  磁極エレメント
６  ポンプ出口
７  巻型
８  ソレノイドコイル
９  内磁極ピース
１０  フランジ
１１  軸線方向ボア
１２  プランジャー
１４  供給通路
１５  キャビティ
１６  圧力調整手段１６
１７  ポンプチャンバエレメント
２０  圧力調整ばね座
２１  圧力調整ばね
２２  剛性ワッシャ
２３  シールワッシャ
２４  一方向弁
２５  試薬フィルタ
２６  ディスク部材
２７  カットライン
２８  中央フラップ
３０  入口ポンプチャンバ
３１  プランジャー戻しばね座
３２  バイパス通路
【図１】
2010121626.tif 000003
【図２】
2010121626.tif 000004
【図３】
2010121626.tif 000005
【外国語明細書】
2010121626000001.pdf