(57)【要約】【課題】ポンプ室内のデッドスペースを極力少なくすると共に、背圧の影響から流体が逆流することを防いで定吐出量を得ることができる電磁ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ室は、その一面を成す吐出弁の弁体の頂面とその弁座のポンプ室側面を面一とする。また同ポンプ室の他面を成す吸入弁の弁体の底面とその弁座のポンプ室側面を面一とする。これにより、ポンプ室のデッドスペースが少なくなる。前記ポンプ室で加圧された流体は、プランジャ駆動空間から外部機器へ流出させるが、前記プランジャ駆動空間に接続の吐出通路に逆流を防ぐ逆流防止弁を設けている。これにより背圧の影響を無くして定吐出量が維持される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入通路と吐出通路との間に設けられたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンに設けられた吐出弁と、この吐出弁に対し上流側に設けられた吸入弁と、前記ピストンを往復動させるプランジャとコイルとを備え、前記吸入弁と前記吐出弁と前記シリンダで構成されるポンプ室の容積変化でポンプ作用を行う電磁ポンプにおいて、
前記吐出弁は、弁体と弁座とより成り、該弁体の頂面が該弁座のポンプ室側面と面一となるようにし、前記吸入弁は、前記吐出弁よりも上流で、弁体と弁座とより成り、該弁体の底面と該弁座のポンプ室側の面と面一となるようにしたことを特徴とする定容積形電磁ポンプ。
【請求項２】
吸入通路と吐出通路との間に設けられたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンに設けられた吐出弁と、この吐出弁に対し上流側に設けられた吸入弁と、前記ピストンを往復動させるプランジャとコイルとを備え、前記吸入弁と前記吐出弁と前記シリンダで構成されるポンプ室の容積変化でポンプ作用を行う電磁ポンプにおいて、
前記吐出弁は、弁体と弁座とより成り、該弁体の頂面が該弁座のポンプ室側面と面一となるようにし、前記吸入弁は、前記吐出弁よりも上流で、弁体と弁座とより成り、該弁体の底面と該弁座のポンプ室側の面と面一となるようにすると共に、
前記プランジャは、吐出弁の下流側に形成されたプランジャの駆動空間内に配され、前記コイルの無励磁時に、戻しスプリングにより押圧され、その下流側端が弁座に着座されるように構成されると共に、その上流側端が所定距離を有して右側磁気筒に対峙し、前記コイルの励磁時に、吸磁されて移動し、その上流側端が右側磁気筒に当接して定ストロークするようにし、
前記プランジャの駆動空間に連通の吐出通路に流体の流れ方向と対向する方向に逆流防止弁を設けたことを特徴とする定容積形電磁ポンプ。
【請求項３】
前記プランジャの下流側端に閉止弁を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の定容積形電磁ポンプ。
【請求項４】
前記シリンダは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）より成ることを特徴とする請求項１，２又は３記載の定容積形電磁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインライン型の電磁ポンプ、特に定容量を安定して供給することが出来る電磁ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁ポンプは、ソレノイドに印加されるパルス電流によりプランジャが往復動され、これによりポンプ室内の圧力が変動し、もって、一対の逆止弁が協働することでポンプ作用が行われている。このような電磁ポンプにあって移送される液体は石油，化学薬品等であり、非圧縮性のためにスムーズに送り出されるが、空気が混入している場合には、該空気の圧縮性のためポンプ室内に所定の負圧又は正圧が発生せず、一対の逆止弁が作動しない現象であるエアーロック（ベーパーロック）が発生する問題があった。
【０００３】
そこで、その対策として、ポンプ室内のデッドスペース（ポンプ室の容積から液体の吐出量を引いた値）を極力減少することで対処することが提案されている。即ち、圧縮比を高めることで、混入の空気による不都合を解消しようとしている。
【０００４】
このような技術思想のもとに特許文献１が提案されている。これには、吐出プランジャ１１の下流側端部位に装着されて、その吸入弁座１７に係合する小片の吸入弁体１８と、これを収めた吸入弁筒１９の吸入弁体の背後に対向する内面との間に、吸入弁体とその開成時に支えかつ流体を形成保持する複数個の小突起４８を備え、吐出プランジャ１１が往復動するシリンダ１５の下流端部に備えた吐出弁座４９に吐出弁体２０を係設している。これにより、容積効率を高めて溶存する空気によるエアーロックを防止している。
【特許文献１】特開平１１−２１８０７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に示す容積型電磁ポンプにあっても、ポンプ室５０に継ながる弁筒口４７、吸入弁室４６はデッドスペースとなっていることから、溶存する空気によるエアーロックが起きる可能性を残している。
【０００６】
また、吐出通路に外部機器からの圧力（加圧された背圧）があると、吐出通路を介してプランジャ駆動空間やポンプ室内への逆流が起き、吐出量が均一でなくなると共に、吐出量が減少し、最悪の場合に吐出量が零となる恐れがある。
【０００７】
そこで、この発明は、流体中に溶存する空気によるエアーロックを防ぐために、吸入弁のみならず吐出弁の構造及び配置を新しくし、もってポンプ室内のデッドスペースを極力少なくすることを課題としている。
【０００８】
それから、この発明は、外部機器からの背圧の影響から流体が逆流することを防いで定吐出量を継続することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る定容積形電磁ポンプは、吸入通路と吐出通路との間に設けられたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンに設けられた吐出弁と、この吐出弁に対し上流側に設けられた吸入弁と、前記ピストンを往復動させるプランジャとコイルとを備え、前記吸入弁と前記吐出弁と前記シリンダで構成されるポンプ室の容積変化でポンプ作用を行う電磁ポンプにおいて、前記吐出弁は、弁体と弁座とより成り、該弁体の頂面が該弁座のポンプ室側面と面一となるようにし、前記吸入弁は前記吐出弁よりも上流で、弁体と弁座とより成り、該弁体の底面と該弁座のポンプ室側の面と面一となるようにしたことにある（請求項１）。
【００１０】
これにより、ポンプ室は、それを構成するピストン側と反ピストン側が共に面一の面となり、デッドスペースの減少に貢献することになるし、ピストンストローク（上死点位置）を吸入弁まで近づけることができる。
【００１１】
また、この発明は、吸入通路と吐出通路との間に設けられたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンに設けられた吐出弁と、この吐出弁に対し上流側に設けられた吸入弁と、前記ピストンを往復動させるプランジャとコイルとを備え、前記吸入弁と前記吐出弁と前記シリンダで構成されるポンプ室の容積変化でポンプ作用を行う電磁ポンプにおいて、前記吐出弁は、弁体と弁座とより成り、該弁体の頂面が該弁座のポンプ室側面と面一となるようにし、前記吸入弁は、前記吐出弁よりも上流で、弁体と弁座とより成り、該弁体の底面と該弁座のポンプ室側の面と面一となるようにすると共に、前記プランジャは、吐出弁の下流側に形成されたプランジャの駆動空間内に配され、前記コイルの無励磁時に、戻しスプリングにより押圧され、その下流側端が弁座に着座されるように構成されると共に、その上流側端が所定距離を有して右側磁気筒に対峙し、前記コイルの励磁時に、吸磁されて移動し、その上流側端が右側磁気筒に当接して定ストロークするようにし、前記プランジャの駆動空間に連通の吐出通路に流体の流れ方向と対向する方向に逆流防止弁を設けたことにある（請求項２）。
【００１２】
これにより、プランジャの上流側端と下流側端とが固定側に当接して規制され、定ストロークされ、ピストンに定ストロークが伝えられる。それから、吐出通路に逆流防止弁を設けているので、上昇工程初期時に、ピストンの動きでプランジャ駆動空間内の圧力が低下する（吐出弁の開弁のタイムラグによる）ことになるが、逆流防止弁が閉で、逆流が防がれる。即ち、吐出弁に背圧（外部機器からの圧力）がかからないようになっている。もし、背圧がかかると、吐出弁の開弁時が遅れたり、閉じられたままとなり、ポンプ作用が出来なくなる。
【００１３】
それから、ピストンの上昇が進んで、ポンプ室内の圧力が上昇し、プランジャ駆動空間との圧力差が生じると、吐出弁が開弁し、流体をプランジャ駆動空間内に流出させる。それと同時に、その空間内の圧力が上昇し、圧力差により逆流防止弁は開かれ、流体を外部機器へ流出させる。
【００１４】
上死点を過ぎ、下降工程時に、プランジャ駆動空間は内の圧力が低下して背圧と等しくなると、逆流防止弁は閉じられる。この逆流防止弁の閉弁は早くすることが逆流を防ぐために重要であり、このため弁座のシート径（シート孔）とばね荷重によって調整可能であるから、この部分での圧力損失は小さい。このような、構成作用により定吐出量が維持される。
【００１５】
前記プランジャの下流側端に閉止弁を設けたことにあり（請求項３）、クッション機能と、ポンプ停止時に内部の液が流出することを防いでいる。
【００１６】
前記シリンダは、ポリエーテルエーテルケトンより成ることから（請求項４）、移送される液体中にイオンの溶出を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、請求項１の発明によれば、ポンプ室のピストン側及び反ピストン側共に面一の面となり、該ポンプ室のデッドスペースの減少に寄与し、もって圧縮比の増大が図られる。またピストンの先端の吐出弁も面一となり、且つ吸入弁もまた面一となって、ピストンの先端を限りなく吸入弁まで近づかせることが出来るようになり、容積効率を高めることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、プランジャは、その往復動が上流側端と下流側端が固定側に当接して定ストロークされ、この動きがピストンに伝えられ、定容量が出力される。そして、逆流防止弁を有することで、吐出通路より下流に設けられる外部機器が有する圧力（背圧）の影響を受けなくすることができる。即ち、プランジャ駆動空間内圧力と外部機器の圧力差により逆流防止弁を開閉させて、逆流を防いで吐出弁の開弁に影響を与えず、所望の能力（定吐出量）を維持することができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、前記プランジャの下流側端に閉止弁を設けることが好ましく、これにより当接振動や騒音の発生を防ぐと共に、ポンプ停止時に内部の流体が流出することを防いでいる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、前記シリンダをポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製造することが好ましく、液体中にイオンの溶出を極力少なくすることができ、燃料電池等の流体の移送に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１、図２において、定容積形電磁ポンプ１が示され、鉄などの磁性材で製造されたケース２内にパルス電流が印加されるコイル３を備え、このコイル３は樹脂製のボビン４に電線が巻装されて構成され、ボビン４の中心を貫通して形成された貫通孔には、非磁性材より成るガイドパイプ６が嵌挿されている。
【００２３】
このガイドパイプ６の図１上の右側に磁性材より成る右磁極筒８、左側に磁性材より成る左磁極筒９がそれぞれ接続され、内部に下記するプランジャ４１の駆動空間１０が構成されている。前記右側磁極筒８の右側の開口には、吸入通路１３が形成の吸入継手１４が螺着されている。
【００２４】
右側磁極筒８はその中心で軸方向に形成の大径孔１６とこれに連なる弁孔１７とが形成され、この弁孔１７が前記吸入通路１３に連通している。前記弁孔１７は下記する吸入弁２０の弁座２２となっている。
【００２５】
吸入弁２０は、円錐弁で、弁体２１と弁座２２とより成り、弁体２１は、その底面２１ａがポンプ室３５側に面し、頂部にロッド２１ｂが固着され、ロッド２１ｂにスプリング受２１ｃが取付られている。この弁体２１は、前記スプリング受２１ｃと前記弁座２２との間に介在のスプリング２４により、弁座２２に着座されている。
【００２６】
弁座２２は、中心に弁孔１７を持つ右磁極筒８に形成され、前記弁体２１が着座するように、ポンプ室側が広く、反ポンプ室側が狭くなるような円錐面（弁孔）となっている。この弁座２２に弁体２１が着座されると、その底面２１ａが前記弁座２２のポンプ室側の面２２ａと面一となる。
【００２７】
シリンダ２６は、円筒形の部材で、イオンの溶出が少ないポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）より成り、前記右磁極筒８に形成の大径孔１６内に嵌合され、その先端が大径孔１６内に嵌挿され、前記吸入弁２０に至っている。
【００２８】
ピストン２７は、非磁性材で製造され、中心で軸方向に貫通孔２８を持つ円筒体で、前記シリンダ２６に摺動自在に挿入され、下記するプランジャ４１の往復動に従動される。このピストン２７の右端である先端に吐出弁２９が固着されている。
【００２９】
吐出弁２９は、弁体３０と弁座３１とより成り、弁体３０は、その頂面３０ｂがポンプ室３５に面し、底面３０ａから押圧されるスプリング３３により弁座３１に着座されている。
【００３０】
弁座３１は、前記ピストン２７の先端に固着され、弁孔３２を持ち、前記弁体３０が着座するように、ポンプ室側が狭く、反ポンプ室側が広くなる円錐面となっている。この弁座３１に弁体３０が着座されると、その頂面３０ｂが該弁座３１のポンプ室側の面３１ａと面一となる。
【００３１】
ポンプ室３５は、シリンダ２６と、この先端側の吸入弁２０の弁体２１と弁座２２と、ピストン２７の先端に固着の吐出弁２９の弁体３０と弁座３１とより成り、前記吸入弁２０の弁体２１の底面２１ａと、弁座２２のポンプ室側の面２２ａが面一となり、また吐出弁２９の弁体３０の頂面３０ｂと弁座３１のポンプ室側の面３１ａもまた面一となることから、ピストン２７を吸入弁２０側へ限りなく近づけることが可能となるし、またポンプ室３５のデッドスペースを限りなく縮小することができる。
【００３２】
前記シリンダ２６の図面上左端に、リテーナ３８とクッション３９が取付られ、下記するプランジャ４１の右方動を規制し、且つ騒音と振動を防いでいる。前記クッション３９は、弾性材のフッソゴムが用いられ、移送の流体にイオンが溶出することがないようにしている。
【００３３】
プランジャ４１は、磁性材により作られ、前記プランジャの駆動空間１０内に、前記シリンダ２６の左端との間に設けられた戻しスプリング４２により反シリンダ側に押圧されて配されている。このプランジャ４１は、内部に通孔４３が形成され、該通孔４３を用いてピストン２７が嵌着されている。従って、プランジャ４１の往復動がピストン２７に伝えられると共にピストン２７の貫通孔２８、通孔４３を通ってポンプ室３５からの流体が流され、プランジャの駆動空間１０内に至る。またプランジャ４１の左端（下流側端）には閉止弁４４が配され、コイル３への無通電時にこの閉止弁４４が弁孔４５を持つ弁座４６に着座され、弁孔４５を閉じている。この閉止弁４４と弁座４６とでプランジャ４１の反ピストン側への動きの規制と共に、ポンプ停止時にプランジャの駆動空間１０から流体の流出や逆に流体の流入を阻止している。
【００３４】
このプランジャ４１は、前記コイル３に通電されて励磁されると、戻しスプリング４２に抗してシリンダ側に変位し、その右端（上流側端）が前記クッション３９に至る。即ち、ストロークＡを変位する。前記コイル３が消励されると、戻しスプリング４２の力により戻され、その左端の閉止弁４４が弁座４６に着座される。
【００３５】
プランジャの駆動空間１０は、前述したごとく、ガイドパイプ６と左磁極筒９と右磁極筒８、シリンダ２６により構成され、前記吐出弁２９より後流側にあり、そして前記プランジャ４１の内部に配された通孔４３が開口し、該通孔を介して吐出流体が流入される。またプランジャの駆動空間１０は、左磁極筒９の左端に形成のシート孔４５を持つ弁座４６を介して下記する吐出通路４９に連通している。
【００３６】
吐出通路４９は、吐出継手５０に形成され、この内部に流体の流れ方向に対向するようにスプリング５２付勢の逆流防止弁５１が設けられ、前記弁座４６と重なって設けられシート孔５７を持つ弁座５３に着座されている。この逆流防止弁５１により閉止弁４４の開時にプランジャの駆動空間１０への逆流が防がれる。逆流防止弁５１は順方向への流体の流れを許し、プランジャ駆動空間１０との圧力差により開閉する。即ち、ピストン２７の下死点から上死点に向う上昇工程初期にプランジャ駆動空間１０内の圧力が低下するため、背圧が該室内に入り込み、吐出弁２９に圧力をかけることから、該吐出弁２９の開弁を遅らせる作用をし、最悪の場合には、開弁できなくなるが、その場合には、逆流防止弁５１が閉じて、背圧の流入が防がれ、該室１０内の圧力の上昇を防ぐ働きをするため、吐出弁２９の開弁は確実に作用し、ポンプ作用が確実に行われる。５４，５５は磁気プレート、５６は取付プレートである。
【００３７】
また、ピストン２７の上死点から下死点に向う下降工程時にも、背圧が吐出弁２９に加わらないように、逆流防止弁５１はすばやく閉弁することが吐出量の定量性の維持のためにも好ましい。このために、弁座４６，５３のシート径を大きくすること及びスプリング５２のバネ定数を高くすることで閉弁速度を増すことができる。なお、逆流防止弁５１の順方向の開弁圧は弁座４６，５３のシート径とスプリング５２の荷重によって調整可能でこの部分での圧力損失は少ない。
【００３８】
上述の構成において、コイル３に例えば５ＨＺのパルス電流を流すと、オン時にコイル３が励磁されると、右磁極筒８、左磁極筒９、プランジャ４１が磁化され、プランジャ４１が戻しスプリング４２に抗して右方へ動き、その右端がシリンダ２６に設けられたクッション３９に当接し、右方動が止められる。このプランジャ４１の動きは、ピストン２７に伝えられ、該ピストン２７は右方へ従動し、ポンプ室３５は図２の状態からデッドスペースが無きまで縮小する。これによりポンプ室３５内の圧力が上昇し、圧力差から吐出弁２９を開いて流体がプランジャ駆動空間１０、吐出通路４９から外部へ吐出される。このように圧縮比が大きくなると共に、容積効率も高く、溶存する空気の不都合の発生を回避できる。
【００３９】
パルス電流がオフとなると、右磁極筒８、左磁極筒９、プランジャ４１が消磁され、プランジャ４１は、戻しスプリング４２により、左方へ動き、閉止弁４４が弁座４６に当接して停止される。その際に、ポンプ室３５内の容積が拡大する。これにより、ポンプ室３５内の圧力が低下し、圧力差から吸入弁２０を開いて流体が吸入される。なお、この実施例では吸入通路１３の容積を極力減少させて形成され、吸入通路内での溶在空気が溜まるのを防いでいる。
【００４０】
そして、パルス電流が再びオンとなると、プランジャ４１及びピストン２７が右方動し加圧作用が開始される。このような作用が繰り返され、ポンプ作用が行われるが、所定のストロークＡを持って左右動されるため、定容量が吐出される。したがって、５ＨＺですと、ポンプ室３５の底面積にストローク寸法Ａと５回を乗した毎秒の吐出量が排出されることになる。そして、コイル３へのパルス電流の周波数を変えることで、吐出量を直線的に変化させることができる。なおこの実施例では背圧が３００Ｋｐａ程まで定容量を±３％程の範囲内で変化なく吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例を示す断面図である。
【図２】同上要部の拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      定容積形電磁ポンプ
２      ケース
３      コイル
６      ガイドパイプ
１０    プランジャの駆動空間
１３    吸入通路
１４    吸入継手
２０    吸入弁
２１    弁体
２１ａ  底面
２１ｂ  ロッド
２２    弁座
２２ａ  ポンプ室側の面
２６    シリンダ
２７    ピストン
２９    吐出弁
３０    弁体
３０ａ  底面
３０ｂ  頂面
３１    弁座  
３１ａ  ポンプ室側の面
３５    ポンプ室
３９    クッション
４１    プランジャ
４２    戻しスプリング
４４    閉止弁
４６    弁座
４９    吐出通路
５０    吐出継手
５１    逆流防止弁
【図１】
2007278148.tif 000003
【図２】
2007278148.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月26日(2007.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007278148.tif 000005