【手続補正書】
【提出日】平成16年11月17日(2004.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  電磁ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  略筒状のシリンダと、前記シリンダの一端に内嵌固定され、吐出側逆止弁を構成する弁座およびこの弁座に離接可能に当接する弁体と、前記シリンダの内部に往復動可能に嵌装され、前記弁座の嵌合穴部と摺動可能に嵌合する筒状の突出部を有するプランジャとを具備し、前記プランジャの突出部の外径及び前記弁座の嵌合穴部の内径を所望する吐出圧力に応じて設定され、前記突出部は、その先端により前記弁体を押し上げ得る寸法に設定されていることを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項２】  前記突出部は前記プランジャに対して着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１記載の電磁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料の他、薬品、洗浄液、消臭液、消毒液等の液体を供給するための電磁ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液体を貯蔵タンクから汲み上げて他の装置に供給するために、電磁ポンプが用いられている。図３に示すように、従来の電磁ポンプは、シリンダ１０内に嵌装され、かつ、上下に配置されたコイルばね１１，１２の付勢力の拮抗により平衡位置にあるプランジャ２０を、上記コイルばねの付勢力１１，１２に抗して電磁石装置５０により発生される磁束により所定方向（例えば、図中上方）に移動させ、ばね１１の応力により元の平衡位置に復元させるように構成されている。プランジャ２０の往動時には、シリンダ１０内に滞留していた液体を加圧し、液体の圧力で吐出側逆止弁３０を押し開き、液体を吐出させると共に、貯蔵タンク（図示せず）内の液体を吸引する。また、プランジャ２０の復動時には、吐出側の逆止弁３０を閉じ、一旦吐出した液体の逆流を防止すると共に、シリンダ２０内に吸引された液体をプランジャ２０の次の往動で吐出する態勢をとる。このように、プランジャ２０を連続的に往復動させることにより、液体が給送管を通って他の装置に供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁ポンプは、従来よりガンタイプバーナーや石油ファンヒータ等における灯油等の液体燃料の供給のために広く用いられているが、近年これら液体燃料以外の水、アルコール、薬品、洗浄液、消臭液、消毒液等の様々な液体を供給するための用途にも用いられている。そのため、電磁ポンプの用途に応じて様々な吐出圧力が要求される。一方、要求される各吐出圧力に応じてそれぞれ電磁ポンプを最初から設計し製造していたのでは品種が多数に及ぶと共に、大量生産による製造コスト低減をはかることが困難である。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、従来から量産されている電磁ポンプの部品の一部を交換するだけで、様々な吐出圧力を発生しうる電磁ポンプを提供することを第１の目的とし、液体をスムーズに供給することが可能な電磁ポンプを提供することを第２の目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電磁ポンプの第１の構成は、略筒状のシリンダと、前記シリンダの一端に内嵌固定され、吐出側逆止弁を構成する弁座およびこの弁座に離接可能に当接する弁体と、前記シリンダの内部に往復動可能に嵌装され、前記弁座の嵌合穴部と摺動可能に嵌合する筒状の突出部を有するプランジャとを具備し、前記プランジャの突出部の外径及び前記弁座の嵌合穴部の内径を所望する吐出圧力に応じて設定され、前記突出部は、その先端により前記弁体を押し上げ得る寸法に設定されていることを特徴とする。
【０００６】
また、上記構成において、突出部はプランジャに対して着脱可能に固定されているように構成しても良い。
【０００７】
一般に、電磁ポンプの駆動力、すなわち電磁石装置により発生される磁力が一定の場合、吐出圧力はプランジャの移動により容積が減少する部分の管の断面積にほぼ反比例する。例えば、図３に示す従来例では、プランジャ２０の移動によって容積が減少するのは、シリンダ１０の内部のうち、吐出側逆止弁３０の弁座３１とプランジャ２０との間の部分である。この部分の内径は、シリンダ１０の内径そのものである。一方、上記第１の構成では、プランジャの移動により容積が減少するのは弁座の突出部と嵌合しているプランジャの嵌合穴部である。従って、例えば、弁座の突出部の外径及びプランジャの嵌合穴部の内径をシリンダ内径の１／２にすると約４倍の吐出圧力が得られる。このように、プランジャ及び弁座以外の部品、例えば電磁石装置やばね等を共通化し、プランジャ及び弁座のみを交換することにより、様々な突出圧力を得ることが可能となる。
【０００８】
さらに、一定期間電磁ポンプを使用しなかったために、液体中に含まれる不純物や溶融物が析出し、吐出側逆止弁の弁座と弁体とが固着した場合であっても、プランジャの最初の駆動により、突出部が弁体を強制的に開くので、液体をスムーズに供給することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の電磁ポンプの第１の実施形態について、その断面構成を示す図１を参照しつつ説明する。第１実施形態の電磁ポンプは、略筒状のシリンダと、前記シリンダの一端に内嵌固定され、前記シリンダの他端側に突出する筒状の突出部を有し、吐出側逆止弁を構成する弁座と、前記シリンダの内部に往復動可能に嵌装され、前記弁座の突出部の外径部と摺動可能に嵌合する嵌合穴部を有するプランジャとを具備し、前記弁座の突出部の外径及び前記プランジャの嵌合穴部の内径を所望する吐出圧力に応じて設定することを特徴とするものである。
【００１０】
この電磁ポンプにおいて、前記突出部は前記弁座に対して着脱可能に固定されていてもよい。
【００１１】
図１に示すように、略筒状のシリンダ１０の内径部には、図中上下方向に往復動可能なようにプランジャ２０が嵌装されている。また、シリンダ１０の上端には、吐出側逆止弁３０を構成する弁座３１が嵌合固定されている。弁座３１には、シリンダ１０の内側で、かつプランジャ２０側に突出した突出部３４が形成されている。突出部３４の外径部３４ａは、プランジャ２０の嵌合穴部２０ａに所定の公差を介して嵌合する。突出部３４に設けられた貫通穴３４ｂの外径及びプランジャ２０の嵌合穴部２０ａの内径は、後述するように、所定の吐出圧力を発生するように、用途に応じて設定される。
【００１２】
シリンダ１０の下端には、吸入管１５が嵌合固定されている。シリンダ１０の内部において、弁座３１とプランジャ２０との間には第１のコイルばね１１が、またプランジャ２０と吸入管１５との間には第２のコイルばね１２が、それぞれ嵌装されている。その結果、プランジャ２０に磁力が作用していないときは、第１のコイルばね１１と第２のコイルばね１２のそれぞれの付勢力が拮抗した状態で、プランジャ２０は静止している。
【００１３】
シリンダ１０の上端には、さらに吐出継手１６が接続されており、吐出継手１６の内部には吐出側逆止弁３０を構成する弁体３２及び弁ばね３３が設けられている。吸入側逆止弁４０はプランジャ２０に設けられており、プランジャ２０の吸入側端部には弁座４１が嵌合固定されている。また、弁体４２及び弁ばね４３がプランジャ２０の内部に設けられている。
【００１４】
シリンダ１０の外径部には、第１のコイルばね１１の付勢力に逆らってプランジャ２０を図中上方に移動させるための磁束を発生する電磁石装置５０が嵌合固定されている。電磁石装置５０は、シリンダ１０の外径部に嵌合固定されたボビン５１と、ボビン５１に巻回されたコイル５２と、略コの字状断面を有するヨーク５３等で構成されている。
【００１５】
シリンダ１０の内部におけるプランジャ２０の往復動作は、弁座３１の突出部３４の外径部３４ａとプランジャ２０の嵌合穴部２０ａとの嵌合により規制される。そのため、プランジャ２０の外径部２０ｂとシリンダ１０の内径部１０ａとの間の公差を、例えば０．１ｍｍ程度に比較的大きくすることが可能である。一方、弁座３１の突出部３４の外径部３４ａとプランジャ２０の嵌合穴部２０ａとの間は、これらの間を通る液の逆流をできるだけ少なくするためにも、公差は小さい方が好ましい。従って、例えば寸法公差（設計値）を０．０２５〜０．０５ｍｍ程度とする。さらに、部品のはめ合い公差等を考慮してその値を決定してもよい。
【００１６】
突出部３４の外径について説明する。例えば、図３に示す従来の電磁ポンプとして、吐出圧力０．５ｋｇ／ｃｍ2、プランジャ２０のストローク０．６ｍｍ、シリンダの内径５．０ｍｍとする。この電磁ポンプをベースとして用い、吐出圧力として２．０ｋｇ／ｃｍ2を得る場合を考える。
【００１７】
電磁石装置５０により発生される磁力が一定の場合、吐出圧力はプランジャ２０の移動により容積が減少する部分の管の断面積にほぼ反比例する。図３に示す従来例では、プランジャ２０の移動によって容積が減少するのは、シリンダ１０の内部のうち、吐出側逆止弁３０の弁座３１とプランジャ２０との間の部分であった。この部分の内径は、シリンダ１０の内径であり、この場合５．０ｍｍである。
【００１８】
一方、第１の実施形態では、プランジャ２０の移動により容積が減少するのは弁座３１の突出部３４と嵌合しているプランジャ２０の嵌合穴部２０ａである。従って、４倍の吐出圧力を得るためには、弁座３１の突出部３４の外径３４ａ及びプランジャ２０の嵌合穴部２０ａの内径をシリンダ内径の１／２、すなわち２．５ｍｍにすればよい。
【００１９】
なお、プランジャ２０の１回の往復動作により一定の液体の吐出量を得ようとすると、プランジャ２０のストロークは２．４ｍｍとなる。従って、突出部３４の外径部３４ａとプランジャ２０の内径部２０ａとが嵌合し、かつ摺動可能な長さを２．４ｍｍ以上確保する必要がある。
【００２０】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。図１に示す吸入管１５は、例えば貯蔵タンク（図示せず）内の液体中に浸っているものとする。電磁石装置５０のコイル５２に通電すると磁束が発生し、第１のコイルばね１１の付勢力に逆らって、磁束によりプランジャ２０が図中上方に引き上げられる（往動）。このとき、シリンダ１０の内部で、かつプランジャ２０と吸入管１５との間の圧力が低下し、負圧が発生する。その結果、液体がシリンダ内部に吸入される。また、シリンダ１０の内部で、かつプランジャ２０と吐出側逆止弁３０との間（プランジャ２０と弁座３１の内部）に液体が滞留している場合、プランジャ２０の移動に伴って圧力（正圧）が発生し、吐出側逆止弁３０が開き、液体が所定の圧力で、吐出継手１６を介して他の装置、例えば水が加湿器の気化部等に吐出される。      【００２１】
コイル５２への通電を解除すると磁束が消滅し、第１のコイルばね１１の付勢力によりプランジャ２０が下降し（復動）、第１のコイルばね１１と第２のコイルばね１２の各付勢力が拮抗する位置で停止する。このとき、シリンダ１０の内部で、かつプランジャ２０と吐出側逆止弁３０との間には負圧が発生し、プランジャ２０と吸入管１５との間には正圧が発生する。そのため、吸入側逆止弁４０が開き、シリンダ１０の内部に吸入された液体が、さらに、プランジャ２０と吐出側逆止弁３０との間に吸引される。この動作を連続的に繰り返すことにより、液体が連続的に供給される。
【００２２】
なお、上記第１の実施形態において、突出部３４は弁座３１に一体的に形成したが、これに限定されるのもではなく、突出部３４を別部品とし、弁座３１に対して着脱可能に構成しても良い。これにより、弁座３１の本体部分と突出部３４とをそれぞれ別の材質とすることが可能となる。例えば、プランジャ２０の嵌合穴部２０ａと嵌合する突出部３４は真円度や真直度等の寸法精度が要求されるためこの部分を金属とし、弁座３１の本体部分は密閉度が要求されるためフッ素樹脂等の樹脂とすることも可能である。逆に、弁座３１の本体部分を金属とし、突出部３４を樹脂とすることも可能である。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の電磁ポンプの第２の実施形態について、その断面構成を示す図２を参照しつつ説明する。なお、上記第１の実施形態と共通する部分についてはその説明を省略する。
【００２４】
図２から明らかなように、第２の実施形態では、プランジャ２０の吐出側逆止弁３０側に突出部２１が固着されている。突出部２１の外径部２１ａは、吐出側逆止弁３０の弁座３１の嵌合穴部３１ａに所定の公差を介して嵌合する。突出部２１の外径及び弁座３１の嵌合穴部３１ａの内径は、上記第１の実施形態と同様に、所定の吐出圧力を発生するように、用途に応じて設定される。
【００２５】
シリンダ１０の内部におけるプランジャ２０の往復動作は、弁座３１の嵌合穴部３１ａとプランジャ２０の突出部２１の外径部２１ａとの嵌合により規制される。そのため、第１の実施形態と同様に、プランジャ２０の外径部２０ｂとシリンダ１０の内径部１０ａとの間の公差を、例えば０．１ｍｍ程度に比較的大きくすることが可能である。一方、プランジャ２０の突出部２１の外径部２１ａと弁座３１の嵌合穴部３１ａとの間は、これらの間を通る液の逆流をできるだけ少なくするためにも、公差は小さい方が好ましい。従って、例えば寸法公差（設計値）を０．０２５〜０．０５ｍｍ程度とする。さらに、部品のはめ合い公差等を考慮してその値を決定してもよい。
【００２６】
第２の実施形態の構成によれば、電磁石装置５０への通電時間を制御し、突出部２１を含むプランジャ２０のストロークを長くすることにより、突出部２１の先端により吐出側逆止弁３０を構成する弁体３２ｂを直接押し上げることが可能となる。
【００２７】
一般に、電磁ポンプを長時間停止すると、液体の種類によってはシリンダ１０の内部の液体が蒸発し、液体中の不純物又は混合物が析出して、弁座３１と弁体３２とが固着する場合がある。しかしながら、上記のようにプランジャ２０に設けられた突出部２１により弁体３２を押し上げることにより、固着した吐出側逆止弁３０を開くことができる。従って、電磁ポンプを再起動する際、最初の一定時間だけ電磁石装置５０への通電時間を長くすることにより、液体をスムーズに供給することが可能となる。
【００２８】
なお、上記第２の実施形態では、プランジャ２０に突出部２１を着脱可能なように固着している。この構成により、プランジャ２０の本体部分と突出部２１とをそれぞれ別の材質とすることが可能となる。プランジャ２０は電磁石装置５０から一定の磁束を受ける必要があるため、その本体部分は鉄等の磁性体で形成しなければならない。一方、弁座３１の嵌合穴部３１ａと嵌合する突出部２１は真円度や真直度等の寸法精度が要求されるため、加工の容易な真鍮等の他の金属や形状安定性の良いフッ素樹脂等の樹脂とすることが可能である。また、この構成に限定されず、プランジャ２０と突出部２１を鉄等の磁性体により一体的に形成しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電磁ポンプによれば、略筒状のシリンダと、シリンダの一端に内嵌固定され、吐出側逆止弁を構成する弁座と、シリンダの内部に往復動可能に嵌装され、弁座の嵌合穴部と摺動可能に嵌合する筒状の突出部を有するプランジャとを具備し、プランジャの突出部の外径及び弁座の嵌合穴部の内径を所望する吐出圧力に応じて設定するので、電磁ポンプの駆動力、すなわち電磁石装置により発生される磁束が一定の場合、プランジャの移動により容積が減少する部分の内径、プランじゃ突出部の外径及び弁座の嵌合穴部の内径を適宜設定することにより、プランジャ及び弁座以外の部品、例えば電磁石装置やばね等を共通化し、プランジャ及び弁座のみを交換することにより、所望する吐出圧力を得ることが可能となり、様々な吐出圧力を得ることができる。
【００３０】
さらに、一定期間電磁ポンプを使用しなかったために、液体中に含まれる不純物や溶融物が析出し、吐出側着止弁の弁座と弁体とが固着した場合であっても、プランジャの最初の駆動により、突出部が弁体を強制的に開くので、液体をスムーズに供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電磁ポンプの第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】  本発明の電磁ポンプの第２の実施形態の構成を示す断面図である。
【図３】  従来の電磁ポンプの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ：シリンダ
１１  ：第１のコイルばね
１２  ：第２のコイルばね
２０  ：プランジャ
２０ａ：嵌合穴部
２１  ：突出部
３０  ：吐出側逆止弁
３１  ：弁座
３１ａ：嵌合穴部
３２  ：弁体
３４  ：突出部
３４ａ：突出部の外径部
４０  ：吸入側逆止弁
５０  ：電磁石装置