(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復移動可能なプランジャと、
前記プランジャの往復移動によって燃料が加圧される加圧室を有するポンプボディと、
前記加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出弁と、
前記吐出弁の下流側の高圧側燃料通路と前記吐出弁の上流側の低圧側燃料通路とを連通するリターン流路の内壁に形成された弁座に着座することで前記リターン流路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記リターン流路を開放する弁体、および、前記弁体を所定の付勢力で前記弁座側へ付勢する付勢手段を有するリリーフ弁と、を備えた高圧ポンプにおいて、
前記リリーフ弁の前記弁体は、前記弁座に着座及び離座する弁シート、その弁シートから前記リターン流路の軸方向に延びる軸部、その軸部の前記弁シートと反対側から前記リターン流路の内壁側へ延びる受圧部、その受圧部の外縁から前記弁シートと反対側に延びて前記リターン流路の内壁に摺接するガイド部、および、前記弁座と前記受圧部との間に形成される流入室と前記弁体の下流側の前記リターン流路とを連通する連通孔を有し、
前記リリーフ弁は、前記プランジャ下降による吸入行程開始後の限られた時間に、前記プランジャの１圧送分の吐出量と同量またはそれに近い容量の燃料を、前記高圧ポンプの１回の吸入行程で前記高圧燃料通路から前記低圧燃料通路へ流すことが可能であることを特徴とする高圧ポンプ。
【請求項２】
前記弁体の前記受圧部は、前記軸部の前記弁シートと反対側から前記リターン流路の軸方向に対して略垂直に径方向外側へ延びることを特徴とする請求項１に記載の高圧ポンプ。
【請求項３】
前記弁体の前記連通孔は、前記流体室側から前記弁体の中心軸側に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ポンプ。
【請求項４】
前記弁体の前記連通孔は、下流側が前記弁体に設けられた凹部の内壁に開口することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
【請求項５】
前記弁体の前記連通孔は、前記流体室側が前記軸部に開口することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
【請求項６】
前記弁体の前記受圧部は、外縁部に軸方向弁座側へ突出する環状の凸壁部を有することを特徴とする請求項５に記載の高圧ポンプ。
【請求項７】
前記弁体の前記連通孔は、前記流体室側の内径が下流側の内径よりも大きいテーパ状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関へ燃料を供給する燃料供給系統には、燃料を加圧する高圧ポンプが設けられる。高圧ポンプから圧送される燃料は、デリバリパイプに蓄圧され、デリバリパイプに接続するインジェクタから内燃機関の各気筒内に噴射される。
特許文献１、２では、高圧ポンプの制御が故障したとき等にデリバリパイプの燃料圧力がインジェクタが噴射不能となる高圧になること、及びデリバリパイプ等が破損することを回避するため、燃料供給系統にリリーフ弁が設けられている。リリーフ弁は、高圧ポンプの加圧室で加圧された燃料を吐出する吐出弁よりも下流側の高圧側燃料通路と、吐出弁よりも上流側の低圧側燃料通路とを接続するリターン流路に設けられる。リリーフ弁は、高圧側燃料通路と加圧室との差圧がリリーフ弁に設定された所定圧よりも高くなるときに開弁し、高圧側燃料通路の燃料圧力を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８０６２号公報
【特許文献２】特表２００２−５１５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のリリーフ弁は、球状の弁体を用いているので、開弁時に燃料の流れる力（動圧）を弁体が受けにくい。このため、弁体が弁座から十分にリフトするのに時間を要する。したがって、高圧側燃料通路の燃料圧力を速やかに低下させることが困難になる。この結果、インジェクタが燃料を噴射可能な燃料圧力よりもデリバリパイプ内の燃料圧力が高くなり、インジェクタから燃料が噴射されなくなるおそれがある。また、デリバリパイプが破損するおそれがある。
【０００５】
特許文献２の図１に記載のリリーフ弁は、弁体が、弁座に着座する弁シート、この弁シートからリターン流路の軸方向に延びる円柱状の軸部、この軸部の弁シートと反対側から径方向外側に延びる円錐部、及びこの円錐部の外縁から軸方向に延びて流路の内壁に摺接するガイド部から構成されている。また、燃料の流通を制御する絞りエレメントが弁座の上流側に設けられている。これにより、リリーフ弁の開弁時に燃料の動圧を円錐部が受けにくいので、弁体が十分に開弁するのに時間を要する。したがって、高圧側燃料通路の燃料圧力を速やかに低下させることが困難になる。
【０００６】
さらに、引用文献２の図３に記載のリリーフ弁では、絞りエレメントが弁座の上流側と弁体の円錐部とに設けられている。このため、リリーフ弁の閉弁時、弁座の上流側の絞りエレメントと弁体の円錐部の絞りエレメントとの間に形成される流入室の燃料圧力が円錐部に作用し、弁体が弁座に着座するのに時間を要する。リリーフ弁がリターン流路を確実に閉塞していないと、デリバリパイプ内の燃料圧力に振動が生じる。また、高圧側燃料通路からリターン流路に伝播する圧力波によって、リリーフ弁が再度開弁し、デリバリパイプ内の燃料圧力が急激に低下する。この結果、インジェクタからの燃料噴射が悪化するおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、開弁時は流入室と弁体の下流側の流路との差圧を確保し、閉弁時は流入室と弁体の下流側の流路との差圧を急速に減少することの可能なリリーフ弁を備えた高圧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】
上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明によると、高圧ポンプは、吐出弁の下流側の高圧側燃料通路と吐出弁の上流側の低圧側燃料通路とを連通するリターン流路にリリーフ弁を備える。
リリーフ弁の弁体は、弁座に着座及び離座する弁シート、その弁シートからリターン流路の軸方向に延びる軸部、その軸部の弁シートと反対側からリターン流路の内壁側へ延びる受圧部、その受圧部の外縁から弁シートと反対側に延びてリターン流路の内壁に摺接するガイド部、および、弁座と受圧部との間に形成される流入室と弁体の下流側のリターン流路とを連通する連通孔を有する。
リリーフ弁は、プランジャ下降による吸入行程開始後の限られた時間に、プランジャの１圧送分の吐出量と同量またはそれに近い容量の燃料を、高圧ポンプの１回の吸入行程で高圧燃料通路から低圧燃料通路へ流すことが可能である。
【０００８】
高圧ポンプから吐出される燃料が制御目標値よりも増大した場合、高圧側燃料通路の燃料と低圧側燃料通路の燃料との差圧がリリーフ弁の開弁圧より大きくなると、弁座から弁シートが離座し、弁座より上流側の流路から流入室へ燃料が流入する。
請求項１に係る発明では、連通孔の大きさ、形状、位置、角度などを調節することで、開弁時における流入室と弁体の下流側の流路との差圧を確保することが可能である。これにより、弁座の上流側の流路から流入室へ流入した燃料の動圧が受圧部に作用し、弁体は短時間で適切なストローク量をリフトする。すなわち、弁体の開弁速度とストローク量とを調整することで、例えば退避運転時などに高圧ポンプの加圧室からデリバリパイプへ圧送される吐出量と同量、又はそれに近い容量を高圧側燃料通路側から低圧側燃料通路側へ流すことが可能になる。したがって、プランジャの往復移動の速度に対応し、高圧側燃料流路側の燃料圧力を素早く低下させることができる。
一方、高圧側燃料通路を流れる燃料と低圧側燃料通路を流れる燃料との差圧がリリーフ弁の閉弁圧よりも小さくなると、弁体は弁座側へ移動する。このとき、流入室の燃料は連通孔を経由し、弁体の下流側のリターン流路に素早く流れる。連通孔は、流入室の燃料を流すことに有効に機能する。このため、流入室と弁体の下流側の流路との差圧が瞬時に０又は０に近づく。これにより、弁体の閉弁速度を速くすることが可能になる。したがって、高圧側燃料通路に生じる圧力波等によるリリーフ弁の再開弁、及びデリバリパイプ内の燃料圧力の振動を抑制することができる。この結果、デリバリパイプ内の燃料圧力がリリーフ弁に設定した所定圧に維持されるので、インジェクタから燃料を適切に噴射させることができる。
【０００９】
ここで、高圧側燃料通路には、高圧ポンプの吐出弁が着座及び離座する吐出弁用弁座よりも燃料出口側の吐出通路、高圧ポンプの燃料出口とデリバリパイプとを接続する高圧燃料配管、及びデリバリパイプ等が相当する。一方、低圧側燃料通路には、高圧ポンプの加圧室、加圧室よりも燃料入口側の供給通路、高圧ポンプの燃料入口と燃料タンクとを接続する低圧燃料配管、デリバリパイプ等の余剰燃料を燃料タンクに戻す戻し配管、及び燃料タンク等が相当する。
また、リリーフ弁に設定される所定圧は、付勢手段の付勢力等によって任意に設定することが可能である。リリーフ弁の所定圧は、例えば内燃機関の通常運転における高圧側燃料通路の圧力以上、インジェクタが燃料噴射不能となる圧力未満に設定することが例示される。
【００１０】
請求項２に係る発明によると、弁体の受圧部は、軸部の弁シートと反対側からリターン流路の軸方向に対して略垂直に径外方向へ延びる。これにより、弁座の上流から流入室に流入する燃料は、その動圧が受圧部に確実に作用する。したがって、リリーフ弁の開弁速度とストローク量とが適切に調節される。
【００１１】
請求項３に係る発明によると、弁体の連通孔は、流体室側から弁体の中心軸側に向けて傾斜している。これは弁体を付勢する付勢手段と連通孔との干渉を防止するためである。このため、連通孔を流れる燃料が付勢手段によって阻害されることがない。また、連通孔と受圧面とのなす角が鋭角になる。このため、リリーフ弁の開弁時、弁座の上流から流入室に流入する燃料が連通孔に流れ難くなる。したがって、弁座の上流から流入室に流入する燃料の動圧が受圧部に確実に作用する。
【００１２】
請求項４に係る発明によると、弁体の連通孔は、下流側が弁体の下流側に設けられる凹部の内壁に開口する。これにより、連通孔の距離が短くなるので、連通孔と受圧面とのなす角を小さくすることができる。このため、リリーフ弁の開弁時、弁座の上流から流入室に流入する燃料が連通孔にさらに流れ難くなる。
【００１３】
請求項５に係る発明によると、弁体の連通孔は、流体室側が軸部に開口する。この構成によっても、リリーフ弁の開弁時、弁座の上流から流入室に流入する燃料が連通孔に流れ難くなり、燃料の動圧を受圧部に確実に作用させることができる。
【００１４】
請求項６に係る発明によると、弁体の受圧部は、外縁部に弁座側へ突出する環状の凸壁部を有する。これにより、受圧部の流体抵抗が大きくなるので、リリーフ弁の開弁時、弁座の上流から流入室に流入する燃料の動圧が受圧部に確実に作用する。
【００１５】
請求項７に係る発明によると、弁体の連通孔は、流体室側の内径が下流側の内径よりも大きいテーパ状に形成される。これにより、リリーフ弁の閉弁時、流入室の燃料が弁体の下流側へ流れやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の要部断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の高圧ポンプが用いられる燃料供給系統の構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態の高圧ポンプの断面図である。
【図４】図３のＩＶ方向の部分断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の開弁状態を示す要部断面図である。
【図６】図１のＶＩ方向の矢視図である。
【図７】本発明の第１実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の基本動作を示す特性図である。
【図８】本発明の第１実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁と比較例のリリーフ弁とを対比した特性図である。
【図９】本発明の第２実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の要部断面図である。
【図１０】図９のＸ方向の矢視図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の要部断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ方向の矢視図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の要部断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の平面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の平面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の平面図である。
【図１７】本発明の第８実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の平面図である。
【図１８】本発明の第９実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の高圧ポンプを図１〜図８を参照して説明する。
図２に示すように、本実施形態の高圧ポンプ１０は、内燃機関の燃料供給系統１に用いられる。燃料供給系統１では、燃料タンク２から低圧ポンプ３によって汲み上げられた燃料が低圧燃料配管６を経由し、高圧ポンプ１０の供給通路１００に供給される。高圧ポンプ１０は、供給通路１００から加圧室１２１に導入した燃料をプランジャ１３の軸方向の往復運動によって加圧し、吐出通路１１４から吐出する。吐出通路１１４から吐出された高圧燃料は、高圧燃料配管９を圧送され、デリバリパイプ４に蓄圧される。そしてこの高圧燃料は、デリバリパイプ４に接続するインジェクタ５から内燃機関の各気筒内に噴射される。
【００１８】
高圧ポンプ１０の吐出通路１１４と加圧室１２１とをリターン流路６０が接続している。このリターン流路６０にリリーフ弁５０は設けられている。リリーフ弁５０は、吐出通路１１４の燃料と加圧室１１２の燃料との差圧がリリーフ弁５０に設定された所定圧よりも高くなると開弁し、吐出通路側１１４から加圧室１２１側に燃料を通過させる。
【００１９】
高圧ポンプ１０の構成を図３および図４を参照して説明する。
高圧ポンプ１０は、ポンプボディ１１、プランジャ１３、パルセーションダンパ２１０、吸入弁部３０及びリリーフ弁５０などを備えている。
ポンプボディ１１には、円筒状のシリンダ１４が形成されている。シリンダ１４には、プランジャ１３が軸方向に往復移動可能に収容され、その深部に加圧室１２１が形成されている。プランジャ１３の加圧室１１２と反対側の端部には、スプリング座１８が取り付けられている。スプリング座１８と後述するオイルシールホルダ２５との間には、スプリング１９が設けられている。スプリング１９は、一端がオイルシールホルダ２５に当接し、他端がスプリング座１８に当接し、軸方向に伸びる力を有している。このため、プランジャ１３は、タペット８（図２参照）を介してカムシャフト７のカムと当接し、軸方向に往復移動する。プランジャ１３の往復移動により、加圧室１２１の容積が変化し、燃料が加圧される。
【００２０】
ポンプボディ１１には、ダンパ室２０１が形成されている。ダンパ室２０１は、図示しない燃料入口と図示しない燃料通路によって連通している。燃料入口は低圧燃料配管６（図２参照）と接続している。このため、ダンパ室２０１には燃料入口から燃料通路を経由して燃料タンク２の燃料が供給される。ダンパ室２０１には、燃圧脈動を低減するパルセーションダンパ２１０が設けられている。パルセーションダンパ２１０は、波ばね２１３の弾性力によってダンパ室２０１の凹部２０２に押圧される２個の支持部材２１１、２１２の間に支持されている。
【００２１】
吸入弁部３０は、弁ボディ３１、吸入弁３５、ストッパ４０及び電磁駆動部７０等から構成されている。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直に吸入通路１５１が形成されている。吸入通路１５１は、一端が加圧室１２１に連通し、他端が導入通路１１１を経由してダンパ室２０１に連通している。吸入通路１５１の加圧室１２１側には、弁ボディ３１が固定されている。弁ボディ３１の加圧室１２１側には、凹テーパ状の吸入弁用弁座３４が形成されている。
弁ボディ３１の内側に配置された吸入弁３５は、弁ボディ３１に形成された孔３２の内壁に案内されて往復移動する。吸入弁３５には、吸入弁用弁座３４に着座可能な凸テーパ状のシール面が形成されている。
【００２２】
ストッパ４０は、弁ボディ３１の内壁に固定され、吸入弁３５の開弁方向への移動を規制する。ストッパ４０には、吸入弁３５側に開口する容積室４１が形成され、弁ボディ側スプリング２１を収容している。弁ボディ側スプリング２１は、吸入弁３５を吸入弁用弁座３４側、すなわち閉弁方向へ付勢している。
【００２３】
ストッパ４０には、ストッパ４０の軸に対して傾斜する傾斜通路１０２複数形成されている。ダンパ室２０１から導入通路１１１を経由して吸入通路１５１に流入した燃料は、高圧ポンプ１０の吸入行程において、吸入弁３５の開弁時に傾斜通路１０２から加圧室１２１に流入する。
尚、供給通路１００は、燃料入口とダンパ室２０１とを連通する燃料通路、ダンパ室２０１、導入通路１１１、吸入通路１５１及び傾斜通路１０２を含むものである。
【００２４】
電磁駆動部７０は、コイル７１、固定コア７２及び可動コア７３などから構成されている。コイル７１は樹脂製のスプール７８に巻回されている。固定コア７２は磁性材料から形成され、スプール７８の径内側に設けられている。可動コア７３は磁性材料から形成され、固定コア７２の加圧室１２１側に軸方向に往復移動可能に設けられている。
固定コア７２と可動コア７３との間に電磁側スプリング２２が設けられている。この電磁側スプリング２２は、弁ボディ側スプリング２１よりも強い力で、可動コア７３を加圧室側、すなわち吸入弁３５の開弁方向へ付勢している。
電磁駆動部７０は、吸入通路１５１の加圧室１２１と反対側の開口を塞ぐ取付部材７５によってポンプボディ１１に取り付けられている。
ニードル３８は略円柱状に形成され、取付部材７５に設けられたガイド筒７６の内壁に案内され、軸方向に往復移動可能に設けられている。ニードル３８は、一端が可動コア７３と一体に組み付けられ、他端が吸入弁３５に当接可能である。
【００２５】
コイル７１に通電されていないとき、可動コア７３と一体のニードル３８が電磁側スプリング２２の付勢力により吸入弁３５を押圧することで吸入弁３５が開弁する。
コネクタ７７の端子７４からコイル７１に通電されると、コイル７１は磁界を発生し、固定コア７２、可動コア７３及び取付部材７５により形成される磁気回路に磁束が流れる。このため、可動コア７３は電磁側スプリング２２の付勢力に抗し、磁力によって固定コア７２に吸引される。これにより、可動コア７３と一体のニードル３８が固定コア側へ移動し、吸入弁３５が閉弁する。
【００２６】
吐出弁部９０は、吐出弁９２、規制部材９３、吐出弁スプリング９４などから構成されている。
ポンプボディ１１には、吸入通路１５１の加圧室１２１を挟んで反対側に吐出通路１１４が形成されている。吐出通路１１４は、加圧室１２１と燃料出口９１とを連通している。
吐出弁９２は有底筒状に形成され、吐出通路１１４に往復移動可能に設けられている。吐出弁９２は、吐出通路１１４の内壁に形成される吐出弁用弁座９５に着座することにより吐出通路１１４を閉鎖し、吐出弁用弁座９５から離座することにより吐出通路１１４を開放する。
規制部材９３は、吐出通路１１４の内壁に固定されている。吐出弁スプリング９４は、一端が規制部材９３に係止され、他端が吐出弁９２に係止されている。吐出弁スプリング９４は、吐出弁９２を吐出弁用弁座９５側へ付勢している。
【００２７】
吐出弁用弁座９５の下流側の燃料から吐出弁９２が受ける力と吐出弁スプリング９４の付勢力との和よりも加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力が大きくなると、吐出弁９２は吐出弁用弁座９５から離座する。これにより、加圧室１２１内の燃料は、吐出通路１１４を経由して燃料出口９１から高圧ポンプ１０の外部へ吐出される。
一方、吐出弁用弁座９５の下流側の燃料から吐出弁９２が受ける力と吐出弁スプリング９４の付勢力との和よりも加圧室１２１側の燃料から吐出弁９２が受ける力が小さくなると、吐出弁９２は吐出弁用弁座９５に着座する。これにより、吐出弁９２より下流側の燃料が加圧室１２１へ逆流することが防止される。
【００２８】
次に可変容積室１２２について説明する。
プランジャ１３は、加圧室１２１側に大径部１３３を有し、加圧室１２１と反対側に小径部１３１を有している。大径部１３３と小径部１３１との接続部分には段差面１３２が形成されている。
プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面がポンプボディ１１の端面に当接している。プランジャストッパ２３の中央部にはプランジャストッパ２３を板厚方向に通じる孔２３３が形成されている。この孔２３３にプランジャ１３の小径部１３１が挿通されている。プランジャストッパ２３は、加圧室１２１側の端面に、加圧室１２１と反対側へ略円板状に凹む凹部２３１と、凹部２３１から径方向外側へプランジャストッパ２３の外縁まで延びる溝路２３２とを有している。
【００２９】
ポンプボディ１１には、シリンダ１４が開口する側の外壁に、加圧室１２１側へ略円環状に凹む凹部１０５が設けられている。このポンプボディ１１の凹部１０５にオイルシールホルダ２５が嵌めこまれている。オイルシールホルダ２５の孔２５１には、プランジャ１３の小径部１３１が挿通されている。オイルシールホルダ２５は、ポンプボディ１１の端面との間にプランジャストッパ２３およびシール部材２４を挟み、ポンプボディ１１の凹部１０５の内壁に固定されている。
シール部材２４は、小径部１３１周囲の燃料油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動による内燃機関への燃料のリークを抑制する。オイルシールホルダ２５の加圧室１２１と反対側の端部には、オイルシール２６が装着されている。オイルシール２６は、小径部１３１周囲のオイル油膜の厚さを規制し、プランジャ１３の摺動によるオイルのリークを抑制する。
プランジャ１３の段差面１３２、小径部１３１の外壁、シリンダ１４の内壁、プランジャストッパ２３の凹部２３１およびシール部材２４に囲まれる空間により可変容積室１２２が形成される。
【００３０】
オイルシールホルダ２５とポンプボディ１１との間には、筒状通路１０６とこの筒状通路１０６に連通する環状通路１０７が形成されている。筒状通路１０６はプランジャストッパ２３の溝路２３２に連通している。環状通路１０７はポンプボディ１１に形成された戻し通路１０８を経由してダンパ室２０１に連通している。このように、溝路２３２、筒状通路１０６、環状通路１０７及び戻し通路１０８が順に連通することで、可変容積室１２２とダンパ室２０１とが連通する。
【００３１】
可変容積室１２２の容積は、プランジャ１３の往復移動に応じて容積が変化する。
調量行程でプランジャ１３が上昇すると、加圧室１２１の容積が減少し、可変容積室１２２の容積が増大する。加圧室１２１がダンパ室２０１側へ排出した低圧燃料の容積の約６０％が、ダンパ室２０１から可変容積室１２２に吸入される。これにより、燃圧脈動の伝達が約６０％低減される。
【００３２】
一方、吸入行程でプランジャ１３が下降すると、加圧室１２１の容積が増大し、可変容積室１２２の容積が減少する。加圧室１２１が吸入する燃料の約６０％が可変容積室１２２から供給され、残りの約４０％が燃料入口から吸入される。これにより、加圧室１２１への燃料の吸入効率が向上する。
【００３３】
次に、リリーフ弁５０について、図１、及び図４〜図６を参照して説明する。
ポンプボディ１１には、シリンダ１４の中心軸と略垂直にリターン流路６０が形成されている。リターン流路６０は、ポンプボディ１１の外壁の開口部６３から吐出弁用弁座９５よりも燃料出口９１側の吐出通路１１４へ通じる吐出弁側リターン流路６１と、同じポンプボディ１１の外壁の開口部６３から加圧室１２１へ通じる加圧室側リターン流路６２とにより構成されている。ポンプボディ１１の外壁の開口部６３は、プラグ８０によって閉塞されている。これにより、リターン流路６０は、吐出弁用弁座９５よりも燃料出口９１側の吐出通路１１４と加圧室１２１とを連通する。
【００３４】
リリーフ弁５０は、弁体５１、アジャストパイプ８１及びスプリング８２などから構成されている。弁体５１が特許請求の範囲に記載の「弁体」に相当し、スプリング８２が特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。
弁体５１は、リターン流路６０に往復移動可能に設けられている。リターン流路６０には、弁体５１より吐出通路側の内壁に凹テーパ状の弁座６４が形成されている。弁体５１には、凸テーパ状に形成された弁シート５２が形成されている。弁体５１は、弁シート５２が弁座６４に着座することでリターン流路６０を閉塞し、弁シート５２が弁座６４から離座することでリターン流路６０を開放する。
【００３５】
弁体５１は、弁シート５２からリターン流路６０の軸方向下流側に延びる軸部５３、この軸部５３の弁シート５２と反対側からリターン流路６０の内壁側へ延びる受圧部５４、及び受圧部５４の径外側の外縁から弁シート５２と反対側に延びるガイド部５５等を有し、一体に形成されている。
軸部５３は、略円柱状に形成されている。受圧部５４は、軸部５３に対し略垂直な平面状に形成されている。ガイド部５５は、筒状に形成され、その外径がリターン流路６０の内径より僅かに小さく形成されている。これにより、ガイド部５５はリターン流路６０の内壁と摺動し、軸方向に往復移動可能となる。ガイド部５５の径内側には、弁体５１の下流側のリターン流路６０に開口する凹部５６が形成されている。
【００３６】
弁体５１は、ガイド部５５の外壁に切欠部５７を有する。切欠部５７は、その外径がガイド部５５の外径よりも小さい。切欠部５７は、弁体５１の径方向外側の外壁の一部が平面状となっている。これにより、切欠部５７とリターン流路６０の内壁との間に外側流路６５が形成される。
切欠部５７には、外側流路６５と凹部５６の内側の流路とを径方向に連通する流通孔５８が設けられている。
弁座６４と受圧部５４との間には、軸部５３の径方向外側に、リリーフ弁の開弁時に弁座６４の上流側から燃料が流入する流入室６６が形成される。この流入室６６に流れる燃料の動圧が受圧部５４に作用する。切欠部５７により外側流路６５の流路断面積が設定される。外側流路６５の流路断面積を調整することで、リリーフ弁５０の開弁時における流入室６６と凹部５６の内側の流路との差圧が確保される。これにより、弁体５１の開弁速度とストローク量とを調整することができる。
【００３７】
弁体５１は、一方の側が受圧部５４に開口し、他方の側が凹部５６の内壁に開口する連通孔５９を有している。連通孔５９は、一方の側から弁体５１の中心軸側に傾斜している。連通孔５９と受圧部５４とのなす角は鋭角であり、好ましくは、約６０°以下、さらに好ましくは、約４５°以下である。
弁体５１を軸方向から見たとき、連通孔５９と切欠部５７とは径方向に異なる位置に設けられる。本実施形態では、２個の連通孔５９が弁体５１の中心軸を挟んで径方向に向き合うように設けられ、２個の切欠部５７が弁体５１の中心軸を挟んで径方向に向き合うように設けられている。２個の連通孔５９が向き合う方向と、２個の切欠部５７が向き合う方向とは略垂直に位置している。言い換えれば、連通孔５９の開口と切欠部５７とは約９０°の位相差で形成されている。なお、連通孔５９と切欠部５７との位置関係は、任意に設定することが可能である。
【００３８】
アジャストパイプ８１は、弁体５１のプラグ８０側で、リターン流路６０の内壁に固定されている。スプリング８２は、一端が弁体５１に係止され、他端がアジャストパイプ８１に係止されている。連通孔５９が弁体５１の中心軸側に傾斜していることで、スプリング８２の一端と連通孔５９との干渉が防止される。弁体５１は、スプリング８２の付勢力により、弁座６４側へ付勢されている。アジャストパイプ８１のリターン流路６０への圧入により、スプリング８２の荷重が調整される。
本実施形態では、例えばデリバリパイプの燃料圧力が内燃機関の通常運転の圧力以上、電磁式のインジェクタ５が燃料噴射不能となる圧力未満でリリーフ弁が動作するようにスプリング８２の荷重、受圧部５４の面積、及び切欠部５７の大きさが設定される。
【００３９】
次に高圧ポンプ１０の作動について説明する。高圧ポンプ１０は、吸入行程、調量行程、吐出行程を繰り返す動作をする。
（１）吸入行程
プランジャ１３が上死点から下死点に向かって下降することで、加圧室１２１の燃料が減圧される。このとき、コイル７１への通電が停止され、吸入弁３５は開弁状態となり、供給通路１００と加圧室１２１とが連通する。一方、吐出弁９２は吐出弁用弁座９５に着座し、吐出通路１１４を閉塞する。そのため、供給通路１００から加圧室１２１に燃料が吸入される。
【００４０】
（２）調量行程
プランジャ１３が下死点から上死点に向かって上昇するとき、所定の時期まではコイル７１への通電が停止され、吸入弁３５は開弁状態となっている。そのため、加圧室１２１の低圧燃料が吸入通路１５１及び導入通路１１１を経由してダンパ室２０１に戻される。
【００４１】
調量行程の途中の所定の時刻にコイル７１への通電を開始すると、コイル７１が磁界を生じる。これにより、可動コア７３及び可動コア７３と一体のニードル３８は磁力によって固定コア７２側へ移動する。このため、吸入弁３５は、弁ボディ側スプリング２１の付勢力、及び加圧室１２１からダンパ室２０１側へ排出される低圧燃料の流れによって生ずる力によって、吸入弁用弁座３４に着座する。
吸入弁３５が閉弁することにより、供給通路１００の燃料の流れが遮断され、加圧室１２１からダンパ室２０１へ低圧燃料を戻す調量行程は終了する。すなわち、コイル７１の通電時刻を調整することで、加圧室１２１からダンパ室２０１へ戻される低圧燃料の量が調整される。これにより、加圧室１２１で加圧される燃料の量が決定される。
【００４２】
（３）吐出行程
加圧室１２１とダンパ室２０１との間の燃料の流れが遮断された状態で、プランジャ１３がさらに上死点に向けて上昇すると、加圧室１２１の燃料の圧力は上昇する。加圧室１２１の燃料の圧力が所定の圧力以上になると、吐出弁９２が、吐出弁スプリング９４の付勢力、及び下流側からの燃料圧力に抗して開弁する。これにより、加圧室１２１で加圧された燃料は吐出通路１１４を経由して高圧ポンプ１０から吐出される。高圧ポンプ１０から吐出された燃料は、デリバリパイプ４に供給されて蓄圧され、インジェクタ５に供給される。
【００４３】
プランジャ１３が上死点まで上昇するとコイル７１への通電が停止され、吸入弁３５は再び開弁状態となる。そして、プランジャ１３は再び下降し、加圧室１２１の燃料の圧力は低下して、再び吸入行程が行われる。
このように（１）から（３）の行程を繰り返すことにより、高圧ポンプ１０は吸入した燃料を加圧して吐出する。なお、通常運転状態において、吐出通路１１４と加圧室１２１との差圧がリリーフ弁５０の開弁圧を超えない限り、リリーフ弁５０は閉弁している。また、吐出弁９２の開弁により加圧室１２１から吐出される燃料の圧力波は、高圧燃料配管９を経由してデリバリパイプ４の入口で反射し、重畳される。
【００４４】
本実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁の基本動作について図７を参照して説明する。なお、図７では、高圧ポンプ１０が全量吐出状態にある。
図７（Ａ）に示すように、カム角度が０〜６０（°）回転するとき、カムリフトが０〜６（ｍｍ）上昇する。これに伴ってプランジャ１３が下死点から上死点へ上昇し、吐出行程が行われる。カム角度が６０〜１２０（°）回転するとき、カムリフトが６〜０（ｍｍ）へ下降する。これに伴ってプランジャ１３が上死点から下死点へ下降し、吸入行程が行われる。
【００４５】
図７（Ｂ）に示すように、吐出行程時、デリバリパイプ４の圧力Ｐｃは約２０〜約２４（Ｍｐａ）に上昇する。吸入行程時、リリーフ弁５０の動作により、デリバリパイプ４の圧力Ｐｃは約２４〜約２０（Ｍｐａ）に下降する。なお、インジェクタ５から燃料噴射が行われた場合のデリバリパイプ４の圧力を点線で示している。
【００４６】
図７（Ｃ）に示すように、吐出行程時、吐出弁９２が開弁しているので、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとは略同じ圧力で推移する。
吸入行程時、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋはプランジャ１３の下降により減圧される。一方、吐出弁９２が閉弁し、吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖは、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋよりも高くなる。吐出通路１１４には、吐出燃料による圧力波が矢印Ｒ、Ｓで示すように表れる。吸入行程時、カム角度θ１でリリーフ弁５０が開弁した後、吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖは下降を始める。
【００４７】
図７（Ｄ）に示すように、吐出行程時、吐出弁９２が開弁しているので、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとの差圧は略０の値を示している。
吸入行程時、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとの差圧（Ｐｖ−Ｐｋ）は、カム角度θ１でリリーフ弁５０の開弁圧を超える。リリーフ弁５０が開弁すると、吐出通路１１４から加圧室１２１に燃料が流れ、加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとの差圧（Ｐｖ−Ｐｋ）が下降してゆく。
【００４８】
図７（Ｅ）に示すように、カム角度θ１で加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとの差圧（Ｐｖ−Ｐｋ）がリリーフ弁５０の開弁圧を超えると、リリーフ弁５０は開弁動作を開始する。流入室６６に流入した燃料の動圧が受圧部５４に作用すると、弁体５１の開弁速度が速くなる。カム角度θ２でリリーフ弁５０の弁体５１がフルリフトし、アジャストパイプ８１に当接する。
カム角度θ３で加圧室１２１の燃料圧力Ｐｋと吐出通路１１４の燃料圧力Ｐｖとの差圧（Ｐｖ−Ｐｋ）がリリーフ弁５０の閉弁圧より下がると、リリーフ弁５０は閉弁を開始する。流入室６６の燃料は外側流路６５及び連通孔５９を経由し、弁体５１の下流側のリターン流路に素早く流れる。このため、流入室６６と弁体５１の下流側の流路との差圧が瞬時に０又は０に近づく。これにより、閉弁速度が速くなり、カム角度θ４で弁体５１は弁座６４に着座する。
【００４９】
図５の矢印Ａに示すように、リリーフ弁５０が開弁するとき、弁座６４の上流側から弁座６４に沿って流入室６６に流入する。外側流路６５は、その流路断面積が調節されているので、流入室６６と弁体５１の下流側の流路との差圧が確保される。また、連通孔５９は、その断面積が外側流路６５の断面積よりも小さく、流入室６６を流れる燃料の向きと反対向きに傾斜しているので、流入室６６を流れる燃料は連通孔５９に流れ難い。このため、流入室６６に流入した燃料は、受圧部５４を径内方向に流れ、受圧部５４に動圧を与える。したがって、弁体５１は短時間で適切なストローク量をリフトする。
また、弁体５１を軸方向から見ると、図６の矢印Ｆに示すように、弁座６４より上流側から流入室６６に流入した燃料は、外側流路６５に向かって流れる。連通孔５９は切欠部５７と径方向に異なる位置に設けられているので、流入室６６を流れる燃料は連通孔５９に流れ難い。このため、流入室６６を流れる燃料の動圧は受圧部５４に確実に作用する。したがって、弁体５１は弁座６４から短時間でフルリフトし、吐出通路１１４から加圧室１２１に燃料を流す。
【００５０】
一方、リリーフ弁５０が閉弁を開始するとき、流入室６６の燃料は、外側流路６５と連通孔５９を経由して凹部５６の内側の流路へ流れる。連通孔５９は、流入室６６内の燃料を急速に弁体５１の下流側に流す。これにより、流入室６６の燃料圧力と弁体５１の下流側の燃料圧力とが瞬時に０または０に近づく。このため、流入室６６の燃料圧力によって弁体５１の移動が妨げられることなく、弁体５１は短時間で確実に弁座６４に着座する。したがって、圧力波等によるリリーフ弁５０の再開弁が抑制される。
【００５１】
図８は、高圧ポンプの電磁駆動部に常に通電され、高圧ポンプが全量吐出となった状態で退避走行運転を行うときの本実施形態のリリーフ弁５０と比較例のリリーフ弁とを対比した特性図である。本実施形態のリリーフ弁５０を燃料供給系統１に用いたときのデリバリパイプ４の燃料圧力を図８（Ａ）に示し、比較例のリリーフ弁を燃料供給系統に用いたときのデリバリパイプの燃料圧力を図８（Ｂ）に示す。比較例のリリーフ弁は、弁体に連通孔が形成されていないものである。
【００５２】
比較例では、図８（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ１で、デリバリパイプの燃料圧力が急激に低下している。これはリリーフ弁が閉弁後、吐出通路の生じる圧力波などにより再度開弁しているものと考えられる。また、時刻Ｔ２〜Ｔ３，及び時刻Ｔ４〜Ｔ５では、デリバリパイプの燃料圧力に振動が生じている。
これに対し、本実施形態では、図８（Ａ）に示すように、デリバリパイプ４の燃料圧力の急激な低下、又は燃料圧力の振動が抑制されている。
【００５３】
本実施形態では、切欠部５７及び連通孔５９の大きさ、形状、位置、角度などを調節することで、開弁時における流入室６６と弁体５１の下流側の流路との差圧が確保される。これにより、弁体５１の上流側の流路から流入室６６へ流入した燃料の動圧が受圧部５４に作用し、弁体５１は短時間で適切なストローク量をリフトする。
リリーフ弁５０がデリバリパイプ４側から加圧室１２１へ燃料を戻す時間は、吸入行程の開始後の限られた時間である。このため、リリーフ弁５０のストローク量と開弁速度とを調節することで、リリーフ弁を通過する流量と、加圧室１２１の容積変化とが適合する。よって、プランジャの１圧送分の吐出量と同量又はそれに近い容量を、１回の吸入行程でデリバリパイプ側から加圧室１２１へ戻すことが可能になる。したがって、吐出通路１１４から加圧室１２１へ燃料を速やかに流し、デリバリパイプ４の燃料圧力を素早く低下させることができる。
本実施形態では、軸部５３に略垂直に形成された受圧部５４と連通孔５９とのなす角が鋭角であり、かつ、連通孔５９と切欠部５７とが径方向に異なる位置に設けられている。このため、リリーフ弁５０の開弁時、弁座６４より上流側から流入室６６へ流入する燃料の動圧が平面状の受圧部５４に確実に作用する。
一方、リリーフ弁５０の閉弁時、流入室６６の燃料は外側流路６５および連通孔５９を経由して弁体５１の下流側に流れる。特に、連通孔５９により、流入室６６の径内側の燃料を急速に弁体５１の下流側に流すことが可能になる。このため、流入室６６の燃料圧力によって弁体５１の移動が妨げられることなく、リリーフ弁５０の閉弁速度が速くなる。したがって、リリーフ弁５０の再度開弁、及びデリバリパイプ４の燃料圧力の振動が抑制される。この結果、退避走行運転時において、デリバリパイプ４の燃料圧力がリリーフ弁５０に設定された所定圧に維持され、インジェクタ５から燃料を適切に噴射させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁を図９及び図１０を参照して説明する。
本実施形態では、弁体５１の連通孔８３は、受圧部５４側の内径が凹部５６側の内径よりも大きいテーパ状に形成されている。連通孔８３の中心軸は受圧部５４側から弁体５１の中心軸側に向かって傾斜している。連通孔８３の中心軸と受圧部５４とのなす角は鋭角である。また、弁体５１を軸方向から見たとき、連通孔８３と切欠部５７とが径方向に異なる位置に設けられている。
本実施形態では、連通孔８３の受圧部５４側の開口が大きいので、リリーフ弁の閉弁時、流入室６６の燃料が連通孔８３を経由して弁体５１の下流側に流れ易い。このため、流入室６６の燃料圧力によって弁体５１の移動が妨げられず、リリーフ弁の閉弁速度を速くすることができる。
【００５５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁を図１１及び図１２を参照して説明する。
本実施形態では、弁体５１の連通孔８４は、一方の側が弁体５１の軸部５３に開口し、他方の側が凹部５６の内壁に開口している。連通孔８４の中心軸は一方の側から弁体５１の中心軸側に向かって傾斜している。また、弁体５１を軸方向から見たとき、連通孔８４と切欠部５７とが径方向に異なる位置に設けられている。本実施形態では、２個の切欠部５７が中心軸を挟んで向き合う方向と、弁体５１の中心軸に対して連通孔８４の開口部８４１が設けられている方向とは略垂直に位置している。
【００５６】
リリーフ弁が開弁するとき、弁座６４の上流側から弁座６４に沿って流入室６６に流入した燃料は、受圧部５４を径内方向に流れ、受圧部５４に動圧を与える。連通孔８４は、一方の側が軸部５３に開口しているので、流入室６６を流れる燃料は連通孔８４に流れ難い。また、連通孔８４は受圧部５４に開口していないので、流入室６６を流れる燃料の動圧が受圧部５４に確実に作用する。したがって、弁体５１は短時間で適切なストローク量をリフトする。
一方、リリーフ弁が閉弁を開始するとき、流入室６６の燃料は連通孔８４を経由して凹部５６の内側の流路へ流れる。このため、流入室６６の燃料圧力によって弁体５１の移動が妨げられることなく、リリーフ弁の閉弁速度を速くすることができる。
【００５７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁を図１３を参照して説明する。
本実施形態では、弁体５１の受圧部５４は、外縁部に軸方向弁座６４側に突出する環状の凸壁部８５を有している。弁体５１の連通孔８４は、第３実施形態と同様、一方の側が弁体５１の軸部５３に開口し、他方の側が凹部５６の内壁に開口している。
リリーフ弁が開弁するとき、弁座６４より上流側から流入室６６に流入した燃料の動圧は、軸部５３と凸壁部８５との間の受圧部５４に作用する。また、連通孔８４は受圧部５４に開口していないので、流入室６６を流れる燃料の動圧が受圧部５４に確実に作用する。したがって、弁体５１は短時間で適切なストローク量をリフトする。
一方、リリーフ弁が閉弁を開始するとき、流入室６６の燃料は連通孔８４を経由して凹部５６の内側の流路へ流れる。このため、流入室６６の燃料圧力によって弁体５１の移動が妨げられることなく、リリーフ弁の閉弁速度を速くすることができる。
【００５８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁を図１４を参照して説明する。
本実施形態では、弁体５１の切欠部８６は、弁体５１の径方向外側の外壁の一部が曲面状となっている。切欠部８６とリターン流路６０の内壁との間に外側流路６５が形成される。切欠部８６には、外側流路６５と凹部５６の内側の流路とを径方向に連通する流通孔５８が設けられている。
本実施形態においても、切欠部８６により外側流路６５の流路断面積を設定することで、受圧部５４に作用する動圧を調節することができる。
【００５９】
（第６〜第９実施形態）
本発明の第６〜９実施形態の高圧ポンプが備えるリリーフ弁を図１５〜図１８を参照して説明する。
第６〜９実施形態では、切欠部５７、８６と連通孔５９、８３、８４とが径方向に重なる位置に設けられている。なお、切欠部５７、８６と連通孔５９、８３、８４とは、径方向に重なる位置に限られることなく、弁体５１の周方向に任意の位置に設けることが可能である。
【００６０】
リターン流路６０の内壁と切欠部５７、８６との間に形成される外側流路６５の流路断面積は、連通孔５９、８３、８４の流路断面積よりも小さい。切欠部５７、５８及び連通孔５９、８３、８４の大きさ、形状、位置、角度などを調節することで、リリーフ弁の開弁時における流入室６６と弁体５１の下流側の流路との差圧が確保される。このため、弁座６４の上流側から流入室６６へ流入した燃料の動圧が受圧部５４に確実に作用する。したがって、弁体５１は、短時間で適切なストローク量をリフトする。すなわち、リリーフ弁の開弁速度を速くすると共に、ストローク量を調整することが可能になる。よって、加圧室１２１の容積変化とリリーフ弁を通過する流量とが適合する。この結果、１回の吸入行程において、プランジャの１圧送分の吐出量と同量、又はそれに近い容量を、デリバリパイプ４側から加圧室１２１側へ速やかに流すことが可能になり、デリバリパイプ４の燃料圧力を素早く低下させることができる。
【００６１】
一方、リリーフ弁の閉弁時、流入室６６の燃料は、外側流路６５及び連通孔５９、８３、８４を通り弁体５１の下流側に流れる。特に、連通孔５９、８３、８４は、流入室６６の径内側の燃料を弁体５１の下流側の流路へ急速に流すことが可能である。このため、流入室６６と弁体５１の下流側の流路との差圧が瞬時に０、または０に近くなる。すなわち、リリーフ弁の閉弁速度を速くすることが可能になる。したがって、吐出通路に生じる圧力波等によってリリーフ弁５０が再度開弁すること、及びデリバリパイプ４の燃料圧力に振動が生じることを抑制することができる。
【００６２】
（他の実施形態）
上述した第１実施形態では、高圧ポンプ１０にリリーフ弁５０を内蔵した。これに対し、本発明は、デリバリパイプ４と燃料タンク２とをリターン流路で接続し、そのリターン流路にリリーフ弁５０を設けてもよい。また、高圧燃料配管９と高圧ポンプの供給通路１００とをリターン流路で接続し、そのリターン流路にリリーフ弁５０を設けてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態により実施することができる。
【符号の説明】
【００６３】
５０            ・・・リリーフ弁
５１            ・・・弁体
５２            ・・・弁シート
５３            ・・・軸部
５４            ・・・受圧部
５５            ・・・ガイド部
５６            ・・・凹部
５７、８６      ・・・切欠部
５８            ・・・流通孔
５９、８３、８４・・・連通孔
６０            ・・・リターン流路
６４            ・・・弁座
６６            ・・・流入室
８２            ・・・スプリング（付勢手段）
１１２          ・・・加圧室（低圧側燃料通路）
１１４          ・・・吐出通路（高圧側燃料通路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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