(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を導く吸入ラインと、前記吸入ラインから流体を吸入し所望の圧力にて吐出する圧送ポンプと、前記圧送ポンプにより吐出された吐出流体をさらに下流側に向けて圧送供給する吐出ラインと、前記吐出ラインの通路を閉鎖する方向に付勢されかつ前記吐出ラインに向けて吐出された吐出流体が所定の圧力以上のときに前記吐出ラインの通路を開放するように配された開閉弁と、を備えた流体ポンプであって、
前記開閉弁は、前記吐出ラインを上流側吐出ラインと下流側吐出ラインに分離するように介在すると共に前記吐出流体をその開閉方向から流入させて側方に流出させるように前記開閉方向の一端側の面が前記上流側吐出ラインの通路と対向し、かつ、前記開閉方向の他端側の面が前記吸入ラインの通路と対向するように形成されている、
ことを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記吸入ラインは、エンジンへの燃料を圧送する燃料ポンプの下流側に連通されている、
ことを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記開閉弁は、一端側の面に前記吐出流体の圧力が作用し、かつ、他端側の面にバネの付勢力及び前記吸入ライン内の流体の圧力が作用するように形成された往復動自在なピストンバルブを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記圧送ポンプは、回転駆動力により流体の吸入及び吐出を行なうプランジャを有するプランジャポンプであり、
前記ピストンバルブは、前記プランジャの軸線方向と平行に往復動自在となるように、前記プランジャポンプに一体的に組み込まれている、
ことを特徴とする請求項３記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記圧送ポンプは、電磁力により駆動されて往復動し流体の吸入及び吐出を行なうプランジャを有するプランジャポンプであり、
前記ピストンバルブは、前記プランジャの軸線方向と略直角方向に往復動自在となるように、前記プランジャポンプに一体的に組み込まれている、
ことを特徴とする請求項３記載の流体ポンプ。
【請求項６】
前記開閉弁は、一方側の面に前記吐出流体の圧力が作用し、かつ、他方側の面にバネの付勢力及び前記吸入ライン内の流体の圧力が作用するように形成されて、前記吐出ラインの通路を開閉するダイヤフラムを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の流体ポンプ。
【請求項７】
前記開閉弁は、伸縮自在に形成されたベローズと、一方側の面に前記吐出流体の圧力が作用しかつ他方側の面にバネの付勢力及び前記吸入ライン内の流体の圧力が作用するように前記ベローズの端部に形成されて前記吐出ラインの通路を開閉するシール部とを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を圧送する流体ポンプに関し、特に、流体の吸入ライン側において圧力変動を生じる流体供給系に好適な流体ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒータの燃料、エンジンの燃料、あるいはその他の流体を圧送する従来の流体（圧送）ポンプとしては、ダイヤフラムを往復動させる機械式ポンプ、あるいは、ローラベーン式、円周流式、プランジャを電磁力によりポンピング動作させるソレノイド式等の電気式ポンプ（プランジャポンプ）等が知られている。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンを搭載した車両において、エンジンへの燃料を供給する燃料供給系と、温気、温水等の暖房器に適用されるブースターヒータへの燃料を供給する燃料供給系として、図１１に示すものが知られている。この燃料供給系は、軽油が充填された燃料タンク１から、エンジン用の燃料を圧送する燃料ポンプ２及び噴射ポンプ３を介して、エンジン４の燃焼室に燃料が導かれる燃料供給経路と、燃料タンク１からヒータ用の燃料を圧送する流体ポンプとしての燃料ポンプ５を介して、ブースターヒータ６に燃料が導かれる燃料供給経路とにより形成されている。
すなわち、燃料ポンプ５は、その吸入側が燃料タンク１から導かれる吸入ライン７に直接接続され、その吐出側が吐出ライン８に接続されてブースターヒータ６に連通されている。したがって、燃料ポンプ５は、燃料ポンプ２あるいは噴射ポンプ３の影響を受けることなく、所望流量の燃料を吐出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記燃料供給系において、配管等の簡略化、共用化等により、図１１において二点差線で示すように、燃料ポンプ２の下流側に吸入ライン７´を接続し、この吸入ライン７´に燃料ポンプ５の吸入側を接続して、ブースターヒータ６に燃料を供給する燃料供給系が考えられる。
【０００５】
このような燃料供給系では、燃料ポンプ２あるいは噴射ポンプ３の作動特性により、吸入ライン７´内に圧力変動が生じる。そして、この圧力変動の影響により、燃料ポンプ５から吐出される燃料の吐出量にバラツキを生じる。それ故に、ブースターヒータ６には必要に応じた一定の燃料が供給されず、ヒータ特性が不安定になる。
特に、燃料ポンプ２により圧送される燃料の圧力が６００〜７００ｋＰａと高圧になるため、燃料ポンプ５から吐出される燃料の吐出量が著しく増加し、ヒータ６の燃焼には好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の小型化、簡略化等を図りつつ、上流側における吸入ライン内の圧力変動等の影響を受けることなく、燃料等の流体を所定の吐出量にて圧送供給できる流体ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体ポンプは、流体を導く吸入ラインと、吸入ラインから流体を吸入し所望の圧力にて吐出する圧送ポンプと、圧送ポンプにより吐出された吐出流体をさらに下流側に向けて圧送供給する吐出ラインと、吐出ラインの通路を閉鎖する方向に付勢されかつ吐出ラインに向けて吐出された吐出流体が所定の圧力以上のときに吐出ラインの通路を開放するように配された開閉弁とを備えた流体ポンプであって、上記開閉弁は、吐出ラインを上流側吐出ラインと下流側吐出ラインに分離するように介在すると共に吐出流体をその開閉方向から流入させて側方に流出させるように開閉方向の一端側の面が上流側吐出ラインの通路と対向し、かつ、開閉方向の他端側の面が吸入ラインの通路と対向するように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、吸入ラインから吸入された流体は、圧送ポンプにより所定の圧力に高められて吐出ラインに向けて吐出される。そして、吐出流体が所定の圧力以上のとき開閉弁が通路を開放して流体を下流側に向けて供給する。
この際に、開閉弁には、吸入ライン内の流体の圧力が通路を閉鎖する方向に作用しているため、吸入ライン内の圧力が変動しても、その変動圧力は開閉弁を開く方向と閉じる方向すなわちその開閉方向の両側から作用してお互いにキャンセルされる。故に、開閉弁は、吸入ラインの圧力変動の影響を受けることなく、所定の吐出圧力によって開弁動作を行ない、流体の吐出量が安定する。
【０００８】
上記構成において、吸入ラインは、エンジンの燃料を圧送する燃料ポンプの下流側に連通されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、流体ポンプは、エンジンの燃料を圧送する燃料ポンプの下流側で発生する圧力変動の影響を受けることなく、所望の対象物（例えば、ブースターヒータ）に対して安定した吐出量で燃料を供給することができる。
【０００９】
上記構成において、開閉弁は、一端側の面に前記吐出流体の圧力が作用し、かつ、他端側の面にバネの付勢力及び吸入ライン内の流体の圧力が作用するように形成された往復動自在なピストンバルブを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ピストンバルブの一端側の面に吐出流体の圧力が作用し他端側の面に吸入ライン内の流体の圧力とバネの付勢力とが作用する。この際、吸入ライン内の変動圧力は、ピストンバルブの両側に作用してキャンセルされるため、ピストンバルブは、予め設定されたバネの付勢力と流体の吐出圧力との力関係のみにより、通路の開閉動作を行なう。
【００１０】
上記構成において、圧送ポンプは、回転駆動力により流体の吸入及び吐出を行なうプランジャを有するプランジャポンプであり、ピストンバルブは、プランジャの軸線方向と平行に往復動自在となるように、プランジャポンプに一体的に組み込まれている、構成を採用できる。
この構成によれば、吸入ラインの圧力をキャンセルするピストンバルブを、プランジャポンプに一体的に組み込んだことにより、取り扱い上の利便性が向上し、供給ラインを簡素化できる。また、ロータリタイプのプランジャの軸線方向と平行にピストンバルブを配置したことにより、プランジャポンプを小型化できる。
【００１１】
また、上記構成において、圧送ポンプは、電磁力により駆動されて往復動し流体の吸入及び吐出を行なうプランジャを有するプランジャポンプであり、ピストンバルブは、プランジャの軸線方向と略直角に往復動自在となるように、プランジャポンプに一体的に組み込まれている、構成を採用できる。
この構成によれば、吸入ラインの圧力をキャンセルするピストンバルブを、プランジャポンプに一体的に組み込んだことにより、取り扱い上の利便性が向上し、供給ラインを簡素化できる。また、プランジャの軸線方向と略直角方向にピストンバルブを配置したことにより、例えば、吸入口と吐出口とを一直線上に有し、プランジャがその直線上に沿って往復動するプランジャポンプにおいて、その外径寸法を抑えつつ全長を極力短く設定でき、全体としてプランジャポンプを小型化できる。
【００１２】
また、上記構成において、開閉弁は、一方側の面に吐出流体の圧力が作用し、かつ、他方側の面にバネの付勢力及び吸入ライン内の流体の圧力が作用するように形成されて、吐出ラインの通路を開閉するダイヤフラムを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ダイヤフラムの一方側の面に吐出流体の圧力が作用し他方側の面に吸入ライン内の流体の圧力とバネの付勢力とが作用する。この際、吸入ライン内の変動圧力は、ダイヤフラムの両側の面に作用してキャンセルされるため、ダイヤフラムは、予め設定されたバネの付勢力と流体の吐出圧力との力関係のみにより、通路の開閉動作を行なう。特に、吐出ライン側と吸入ライン側とが、ダイヤフラムを介して完全に遮断されるため、両者間でのリーク（洩れ）を完全に防止でき、より安定した吐出量を確保することができる。
【００１３】
さらに、上記構成において、開閉弁は、伸縮自在に形成されたベローズと、一方側の面に吐出流体の圧力が作用しかつ他方側の面にバネの付勢力及び吸入ライン内の流体の圧力が作用するようにベローズの端部に形成されて吐出ラインの通路を開閉するシール部とを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ベローズの端部に位置するシール部の一方側の面に吐出流体の圧力が作用し他方側の面に吸入ライン内の流体の圧力とバネの付勢力とが作用する。この際、吸入ライン内の変動圧力は、同一の受圧面積をなすシール部の両側の面に作用してキャンセルされるため、ベローズは、予め設定されたバネの付勢力と流体の吐出圧力との力関係のみにより伸縮して、シール部が通路の開閉動作を行なう。特に、吐出ライン側と吸入ライン側とがベローズ及びシール部を介して完全に遮断されるため、両者間でのリーク（洩れ）を完全に防止でき、又、シール部において吐出側と吸入側との受圧面積を同一にすることが容易であり、これにより、より安定した吐出量を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図３は、本発明に係る流体ポンプの一実施形態を示すものであり、図１はシステム図、図２は動作説明図、図３は圧送ポンプの断面図である。
この実施形態に係る流体ポンプは、ディーゼルエンジンを搭載する車両のブースターヒータへの燃料供給に用いられるものである。図１に示すように、燃料の供給系は、軽油を充填した燃料タンク１０から燃料ポンプ２０及び噴射ポンプ３０を介して、エンジン４０の燃焼室に燃料が供給されるエンジン側供給経路と、燃料ポンプ２０の下流側でかつ噴射ポンプ３０の上流側から分岐し、流体ポンプ５０を介して、ブースターヒータ６０に燃料が供給されるヒータ側供給経路とにより構成されている。
【００１５】
流体ポンプ５０は、圧送ポンプとしてのプランジャポンプ９０と、吐出ライン８０の通路を開閉する開閉弁１００とにより構成されている。そして、プランジャポンプ９０の上流側（吸入側）が燃料ポンプ２０の下流側から分岐した吸入ライン７０に接続され、プランジャポンプ９０の下流側（吐出側）がブースターヒータ６０に連通する吐出ライン８０に接続されている。また、開閉弁１００は、その一端側が吐出ライン８０の途中に（上流側吐出ライン８１と下流側吐出ライン８２との間に）接続され、その他端側が吸入ライン７０に接続されている。
【００１６】
すなわち、開閉弁１００は、図１及び図２に示すように、シリンダボア１０１内を往復動自在に配された弁体としてのピストンバルブ１１０と、吐出ライン８０の通路を閉鎖（上流側吐出ライン８１と下流側吐出ライン８２とを遮断）する方向にピストンバルブ１１０を付勢するコイルバネ１２０と、シリンダボア１０１の側面に形成されかつ下流側吐出ライン８２に連通する連通路１３０とにより形成されている。
また、シリンダボア１０１の一端側は、上流側吐出ライン８１に連通され、シリンダボア１０１の他端側は、吸入ライン７０に連通されている。
【００１７】
したがって、プランジャポンプ９０から吐出され上流側吐出ライン８１内に導かれた吐出燃料（吐出流体）の圧力が、ピストンバルブ１１０の一端側端面１１１に作用し、吸入ライン７０内の燃料（流体）の圧力とコイルバネ１２０の付勢力とが、ピストンバルブ１１０の他端側端面１１２に作用するようように（吸入ライン７０内の燃料の圧力が吐出燃料の圧力に抗する向きから作用するように）なっており、両側から作用する力がバランスする位置にピストンバルブ１１０が留まるようになっている。
【００１８】
開閉弁１００の作用を説明すると、図２（ａ）に示すように、プランジャポンプ９０が非作動の状態あるいはプランジャポンプ９０から吐出される吐出燃料の圧力が所定レベル以下の場合は、ピストンバルブ１１０がコイルバネ１２０の付勢力により閉鎖方向に移動して、吐出ライン８０を閉鎖している。
【００１９】
一方、プランジャポンプ９０の揚程圧力をＰ、吸入ライン７０内の燃料の圧力をＰｓとすると、プランジャポンプ９０が作動して吐出燃料の圧力が所定の圧力（Ｐ＋Ｐｓ）以上のときに、ピストンバルブ１１０がコイルバネ１２０の付勢力に抗して移動し、吐出ライン８０の連通路１３０を開放する。このとき、図２（ｂ）に示すように、ピストンバルブ１１０に対しては、一端側端面１１１に吐出燃料の圧力Ｐ＋Ｐｓが作用し、他端側端面１１２に吸入ライン７０内の燃料の圧力Ｐｓとコイルバネ１２０の付勢力とが作用している。
【００２０】
したがって、吸入ライン７０内の燃料の圧力Ｐｓは、ピストンバルブ１１０の両側から作用するためお互いに打ち消し合い、ピストンバルブ１１０に対しては圧力Ｐとコイルバネ１２０の付勢力のみが作用することになり、両者のバランスにより予め設定された位置にピストンバルブ１１０が移動して、所定の吐出量にて燃料を下流側吐出ライン８２に向けて供給することになる。
【００２１】
ここで、吸入ライン７０内の燃料に圧力変動ΔＰが生じた場合、上流側吐出ライン８１内の吐出燃料の圧力Ｐ＋（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ１１０の一端側端面１１１に作用し、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ１１０の他端側端面１１２に作用することになり、上述同様に、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）はお互いに打ち消し合うことになる。
これにより、プランジャポンプ９０は、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動に影響されることなく、安定した吐出量にて燃料を供給することができる。また、開閉弁１００が、シリンダボア１０１内を摺動するピストンバルブ１１０とコイルバネ１２０とにより構成されることにより、流体ポンプ５０の小型化、構造の簡略化を行なうことができる。
【００２２】
圧送ポンプとしてのプランジャポンプ９０は、既知の構成をなすポンプであり、図３に示すように、吸入側パイプ９０ａ、アウタヨーク９０ｂ、エンドヨーク９０ｃ、励磁用のコイル９０ｄ、吐出側パイプ９０ｅ、スリーブ９０ｆ、スリーブ９０ｆ内に摺動自在に挿入されたプランジャ９１、プランジャ９１を上流側に向けて付勢するコイルバネ９２、プランジャ９１内の通路９１ａを開閉する吸入弁９３、吸入弁９３を閉鎖方向に付勢するコイルバネ９４、吐出弁９５、吐出弁９５を閉鎖方向に付勢するコイルバネ９６等により構成されている。
【００２３】
そして、コイル９０ｄが通電されると、プランジャ９１が下流側に移動し、この移動により圧縮された燃料は、コイルバネ９６の付勢力に抗して吐出弁９５を開放させ、吐出側パイプ９０ｅを経て吐出ライン８０に供給される。一方、コイル９０ｄへの通電が断たれると、吐出弁９５がコイルバネ９６の付勢力により通路を閉鎖すると共に、プランジャ９１はコイルバネ９２の付勢力により上流側に向けて移動する。このとき、吸入弁９３を境に、下流側の圧力が上流側の圧力よりも低くなり、吸入弁９３はコイルバネ９４の付勢力に抗して開放され、燃料が下流側に向けて吸入される。これら一連の動作により、所定の流量の燃料が吸入及び吐出されることになる。
【００２４】
図４は、吸入ライン７０内における燃料の圧力が変化した場合の吐出特性を示すグラフであり、図１１中の二点差線で示す吸入ライン７´に従来のプランジャポンプ９０のみを接続した場合の吐出特性を従来の特性として示し、プランジャポンプ９０に開閉弁１００を加えた本発明の流体ポンプ５０による吐出特性を本発明の特性として示している。尚、本発明の特性において、クリアランス大（例えば、１５μ程度）とクリアランス小（たとえば、５μ程度）とのグラフは、開閉弁１００のピストンバルブ１１０とシリンダボア１０１との間のクリアランス（隙間）の違いによる吐出特性を示したものである。
この結果から明らかなように、本発明の流体ポンプ５０によれば、吸入ライン７０内の圧力が変動しても、ほぼ一定の吐出量となる。
【００２５】
図５は、本発明に係る流体ポンプの他の実施形態を示すものである。この実施形態に係る流体ポンプ５０´は、圧送ポンプとしての前述のプランジャポンプ９０と、ダイヤフラム式の開閉弁２００とにより構成されている。
開閉弁２００は、図５に示すように、吐出側空間と吸入側空間とに二分するダイヤフラム２１０と、ダイヤフラム２１０を吐出側空間に向けて付勢するコイルバネ２２０とにより構成されている。吐出側空間には、上流側吐出ライン８１と下流側吐出ライン８２とが接続されており、ダイヤフラム２１０の上方に形成されたシール部２１１が上流側吐出ライン８１の開口部８１ａを開閉するようになっている。一方、吸入側空間には、コイルバネ２２０が配置され、又、吸入ライン７０が接続されている。
【００２６】
したがって、ダイヤフラム２１０の一方側の面には、プランジャポンプ９０から吐出される吐出燃料（吐出流体）の圧力が作用し、ダイヤフラム２１０の他方側の面には、コイルバネ２２０の付勢力と吸入ライン７０内の燃料の圧力とが作用するように（吸入ライン７０内の燃料の圧力が吐出燃料の圧力に抗する向きから作用するように）なっており、両側から作用する力関係により、シール部２１１が吐出ライン８０の通路を開閉するようになっている。
【００２７】
以上の構成からなる開閉弁２００を有する流体ポンプ５０´においても、前述の流体ポンプ５０と同様に、吸入ライン７０内の燃料に圧力変動ΔＰが生じた場合、上流側吐出ライン８１内の吐出燃料の圧力Ｐ＋（Ｐｓ＋ΔＰ）がダイヤフラム２１０の一方側の面に作用し、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）がダイヤフラム２１０の他方側の面に作用することになる。したがって、受圧面積の相違に応じた調整がされることにより、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）はお互いに打ち消されることになる。
これにより、プランジャポンプ９０は、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動に影響されることなく、安定した吐出量にて燃料を供給することができる。特に、ダイヤフラム２１０により、吐出側空間と吸入側空間とが完全に遮断されているため、両者間でのリーク（洩れ）が無く、より安定した吐出特性を得ることができる。
【００２８】
図６は、本発明に係る流体ポンプのさらに他の実施形態を示すものである。この実施形態に係る流体ポンプ５０´´は、圧送ポンプとしての前述のプランジャポンプ９０と、ベローズ式の開閉弁３００とにより構成されている。
開閉弁３００は、図６に示すように、吐出側空間と吸入側空間とに二分すると共に一方向に伸縮自在なベローズ３１０と、ベローズ３１０を吐出側空間に向けて付勢するコイルバネ３２０とにより構成されている。吐出側空間には、上流側吐出ライン８１と下流側吐出ライン８２とが接続されており、ベローズ３１０の上方端部に形成されたシール部３１１が上流側吐出ライン８１の開口部領域を開閉するようになっている。一方、吸入側空間には、コイルバネ３２０が配置され、又、吸入ライン７０が接続されている。
【００２９】
したがって、ベローズ３１０の上端に位置するシール部３１１においては、その上面には、プランジャポンプ９０から吐出される吐出燃料（吐出流体）の圧力が作用し、その下面には、コイルバネ３２０の付勢力と吸入ライン７０内の燃料の圧力とが作用するように（吸入ライン７０内の燃料の圧力が吐出燃料の圧力に抗する向きから作用するように）なっており、両側から作用する力関係により、シール部３１１が吐出ライン８０の通路を開閉するようになっている。
【００３０】
以上の構成からなる開閉弁３００を有する流体ポンプ５０´´においても、前述の流体ポンプ５０，５０´と同様に、吸入ライン７０内の燃料に圧力変動ΔＰが生じた場合、上流側吐出ライン８１内の吐出燃料の圧力Ｐ＋（Ｐｓ＋ΔＰ）がシール部３１１の一方側の面（上面）に作用し、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）がシール部３１１の他方側の面（下面）に作用することになる。この構成においては、特に、シール部３１１における吐出側と吸入側との受圧面積が同一であるため、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）は、このシール部３１１を境にお互いに打ち消されることになる。
これにより、プランジャポンプ９０は、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動に影響されることなく、安定した吐出量にて燃料を供給することができる。また、ベローズ３１０及びシール部３１１により、吐出側空間と吸入側空間とが完全に遮断されているため、両者間でのリーク（洩れ）が無く、より安定した吐出特性を得ることができる。
【００３１】
図７及び図８は、本発明に係る流体ポンプのさらに他の実施形態を示すものである。この実施形態に係る流体ポンプは、開閉弁を一体的に組み込んだプランジャポンプ（圧送ポンプ）５００からなるものである。
すなわち、プランジャポンプ５００は、回転及び往復動により燃料の吸入及び吐出を行なうロータリ形式のものであり、図７及び図８に示すように、吸入ライン７０に接続される吸入側パイプ５０１、吐出ライン８０に接続される吐出側パイプ５０２、燃料の通路を画定する本体５０３、本体５０３内に配置されたプランジャ５０４、圧力のキャンセル作用をなす開閉弁としてのピストンバルブ５０５及びコイルバネ５１７、プランジャ５０４に回転駆動力を及ぼすステップモータ５５０等を備えている。
【００３２】
図７及び図８に示すように、吸入側パイプ５０１には、吸入通路５０１ａが形成され、その途中にフィルタ５０１ｂが配置されている。吐出側パイプ５０２には、吐出通路５０２ａが形成され、その途中には、吐出通路５０２ａを開閉するストップ弁５０６及びストップ弁５０６を閉鎖方向に付勢するコイルバネ５０６ａが配置されている。ストップ弁５０６は、下流側が昇圧されたときに燃料の逆流を防止する。
【００３３】
本体５０３には、図７及び図８に示すように、吸入通路５０１ａ及び吐出通路５０２ａに対して略垂直方向に伸長する軸線をもつ円筒状の案内路５０７が形成され、案内路５０７の周りには燃料通路５０８が形成されている。そして、プランジャ５０４が案内路５０７に挿入されて、往復動かつ回動自在に支持されている。
【００３４】
プランジャ５０４は、図７及び図８に示すように、案内路５０７に摺動自在に嵌合された拡径部５０４ａと軸受５０９により回動自在に支持された縮径部５０４ｂとにより形成され、縮径部５０４ｂの先端にはマグネット５１０が固着されている。一方、拡径部５０４ａには、燃料通路５０４ｃが形成され、さらに燃料通路５０４ｃに連通すると共に端部にて開口する挿入部５０４ｄが形成され、挿入部５０４ｄには、サブプランジャ５１１が往復動自在に嵌合されている。
燃料通路５０４ｃは、プランジャ５０４が所定の回転角度の範囲にあるとき、案内路５０７に開口する連通孔５０７ａを通して、燃料通路５０８と連通し得るようになっている。
【００３５】
サブプランジャ５１１には、図８に示すように、その外側にキャップ５１２が固着され、キャップ５１２とプランジャ５０４（拡径部５０４ａ）との間にコイルバネ５１３が配置されている。サブプランジャ５１１の外側端面は、コイルバネ５１３の付勢力により、本体５０３に固着されたカバー５１４に当接した状態で保持されている。すなわち、サブプランジャ５１１は、コイルバネ５１３により、プランジャ５０４の挿入部５０４ｄから飛び出す方向に付勢されている。
【００３６】
プランジャ５０４の拡径部５０４ａと縮径部５０４ｂの境には、図８に示すように、プランジャ５０４の軸線方向においてカム作用をなすカム面５０４ｅが形成されている。カム面５０４ｅは、コイルバネ５１３の付勢力により、本体５０３に植設されたピン５１５に常時接触している。
したがって、プランジャ５０４が回転すると、カム面５０４ｅとピン５１５とのカム作用により、プランジャ５０４が軸線方向に往復動して、サブプランジャ５１１の右側端面５１１ａと燃料通路５０４ｃとの間に画定される挿入部５０４ｄの空間が膨縮するようになっている。
尚、プランジャ５０４の往復動による燃料の吸入及び加圧動作については、後述するプランジャポンプ５００の動作説明において詳細に示す。
【００３７】
案内路５０７の下方には、その軸線方向と平行に伸長する円筒状の案内路５１６が形成され、案内路５１６に対してピストンバルブ５０５が往復動自在に嵌合されている。また、案内路５１６の右側には上流側吐出ラインとしての燃料通路５１６ａが形成され、ピストンバルブ５０５の右側端面５０５ａが面している。そして、燃料通路５１６ａは、プランジャ５０４が所定の回転角度の範囲にあるとき、燃料通路５０４ｃと連通し得るようになっている。
【００３８】
一方、ピストンバルブ５０５の左側端面５０５ｂとカバー５１４との間には、コイルバネ５１７が配置されて、ピストンバルブ５０５が案内路５１６の内部に向けて付勢されている。案内路５１６の下側には、下流側吐出ラインとしての吐出通路５０２ａに通じる連通孔５１６ｂが形成されており、コイルバネ５１７の付勢力に抗して、ピストンバルブ５０５が左向きの所定位置まで移動すると、連通孔５１６ｂを介して燃料通路５１６ａと吐出通路５０２ａとが連通するようになっている。
【００３９】
したがって、プランジャ５０４が回転して、吸入通路５０１ａ、燃料通路５０８を介して燃料を吸入し、かつ、燃料通路５１６ａに向けて加圧した燃料を吐出すると、その吐出圧によりピストンバルブ５０５がコイルバネ５１７の付勢力に抗して左向きに移動させられる。そして、加圧された燃料が、連通孔５１６ｂを通して燃料通路５１６ａから吐出通路５０２ａに流れ出る。
【００４０】
この際、ピストンバルブ５０５の右側端面５０５ａ（一方側）には、プランジャ５０４のポンプ作用により吐出される燃料（吐出流体）の圧力が作用し、ピストンバルブ５０５の左側端面５０５ｂ（他端側）には、コイルバネ５１７の付勢力と燃料通路５０８内の燃料の圧力すなわち吸入ライン７０内の燃料の圧力とが、吐出燃料の圧力に抗する向きから作用するようになっており、吐出時において、ピストンバルブ５０５は両側から作用する力がバランスする位置に留まる。
【００４１】
ステップモータ５５０は、図７に示すように、モータ部５５１、ロータ５５２、ロータ５５２を囲繞する樹脂製のカバーキャップ５５３等により形成されている。ロータ５５２は円筒状をなし、その内周面には、プランジャ５０４のマグネット５１０と吸引及び反発をなすマグネットあるいは磁性材料からなる作用片５５２ａが固着されている。
【００４２】
カバーキャップ５５３は、プランジャ５０４のマグネット５１０を収容する凹部５５３ａを有し、シール部材５５４を介して、本体５０３に結合されている。上記のように結合されたステップモータ５５０は、プランジャ５０４に対して、非接触すなわちマグネットカップリングにより回転駆動力を及ぼすようになっている。したがって、燃料が仮に燃料通路５０８から軸受５０９を通って凹部５５３ａ内に漏れ出たとしても、凹部５５３ａから外部あるいはステップモータ５５０の内部には漏れないように密閉（シール）されている。
【００４３】
次に、上記プランジャポンプ（流体ポンプ）５００の動作について説明する。先ず、ステップモータ５５０が駆動されて、ロータ５５２が回転すると、マグネット５１０を介してプランジャ５０４が回転すると共に、カム面５０４ｅの作用によりプランジャ５０４が軸線方向右向きに移動し、サブプランジャ５１１の先端に位置する挿入部５０４ｄの空間が膨張し始める。これにより、吸入通路５０１ａから燃料通路５０８に導かれた燃料は、連通孔５０７ａを通って燃料通路５０４ｃ及び挿入部５０４ｄに吸入される。
【００４４】
さらにプランジャ５０４が回転すると、燃料通路５０４ｃが連通孔５０７ａから逸脱して案内路５０７の内壁面により閉塞されると共に、カム面５０４ｅの作用によりプランジャ５０４が軸線方向左向きに移動し、サブプランジャ５１１と協働して燃料通路５０４ｃ及び挿入部５０４ｄ内の燃料を圧縮し始める。
【００４５】
そして、プランジャ５０４が所定の回転角度位置に達した時点で、燃料通路５０４ｃが燃料通路５１６ａと連通する。これにより、加圧された燃料は、ピストンバルブ５０５の右側端面５０５ａに作用し、コイルバネ５１７の付勢力に抗してピストンバルブ５０５を軸線方向左向きに移動させる。
【００４６】
そして、ピストンバルブ５０５が所定量移動した時点で、燃料通路５１６ａが吐出通路５０２ａに連通する。これにより、加圧された燃料は、ストップ弁５０６を開放させて、吐出通路５０２ａから吐出ライン８０に圧送される。
【００４７】
上記のプランジャポンプ（流体ポンプ）５００においても、前述の流体ポンプ５０，５０´，５０´´と同様に、吸入ライン７０（吸入通路５０１ａ及び燃料通路５０８）内の燃料に圧力変動ΔＰが生じた場合、燃料通路５０４ｃ，５１６ａ内の吐出燃料の圧力Ｐ＋（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ５０５の右側端面５０５ａに作用し、吸入ライン７０（吸入通路５０１ａ及び燃料通路５０８）内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ５０５の左側端面５０５ｂに作用することになり、前述同様に、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）はお互いに打ち消し合うことになる。
【００４８】
これにより、プランジャポンプ５００は、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動等に影響されることなく、安定した吐出量にて燃料を供給することができる。また、開閉弁としてのピストンバルブ５０５及びコイルバネ５１７が、プランジャポンプ５００の一部として本体５０３内に組み込まれているため取り扱い上の利便性が向上すると共に、燃料の供給ラインを簡素化でき、又、案内路５０７すなわちプランジャ５０４の軸線方向と平行な方向に往復動自在となるように配置されているため、プランジャポンプ５００を小型化できる。
【００４９】
図９は、本発明に係る流体ポンプのさらに他の実施形態を示すものである。この実施形態に係る流体ポンプは、開閉弁が一体的に組み込まれかつ電磁力により往復動されるプランジャを備えたプランジャポンプ（圧送ポンプ）６００からなるものである。
このプランジャポンプ６００は、図９に示すように、吸入ライン７０に接続される吸入側パイプ６０１、燃料通路を画定するケース６０２、アウタヨーク６０３、インナーヨーク６０４，６０５、ケース６０２及びインナーヨーク６０４，６０５に嵌合されたスリーブ６０６、スリーブ６０６内でかつケース６０２及びインナーヨーク６０４に摺動自在に支持されて軸線方向に往復動自在なプランジャ６０７、インナーヨーク６０４内の燃料通路に配置された吸入弁６０８及び吐出弁６０９、スリーブ６０６の外側において巻回された励磁用のコイル６１０、インナーヨーク６０５を収容するケース６１１、インナーヨーク６０５内において往復動自在に配置された開閉弁としてのピストンバルブ６１２及びコイルバネ６１９、吐出ライン８０に接続される吐出側パイプ６１３、吐出側パイプ６１３内に配置されたストップ弁６１４等を備えている。ストップ弁６１４は、上流側が昇圧されたときに燃料の逆流を防止する。
【００５０】
吸入側パイプ６０１には、吸入通路６０１ａが形成され、その途中にフィルタ６０１ｂが配置されている。吐出側パイプ６１３には、吐出通路６１３ａが形成され、その途中には、吐出通路６１３ａを開閉するストップ弁６１４及びストップ弁６１４を閉鎖方向に付勢するコイルバネ６１４ａが配置されている。ストップ弁６１４には、吐出通路６１３ａと連通する燃料通路６１４ｂが形成され、燃料通路６１４ｂの上流側に、コイルバネ６１４ａが配置されている。
【００５１】
ケース６０２には、プランジャ６０７を摺動自在に案内する案内路６０２ａが形成され、案内路６０２ａの上流側には通路形成部材６１５及びそれに隣接してストッパゴム６１６が配置されている。通路形成部材６１５には、吸入通路６０１ａに連通する燃料通路６１５ａ及び燃料通路６１５ａから径方向に伸長する燃料通路６１５ｂが形成されている。
また、案内路６０２ａの内壁面には、スリーブ６０６により画定される燃料通路６０６ａと燃料通路６１５ｂとを連通させる溝状の燃料通路６０２ｂが形成されている。
【００５２】
インナーヨーク６０４には、プランジャ６０７を摺動自在に案内する案内路６０４ａが形成され、案内路６０４ａの下流側には、吸入弁６０８及び吸入弁６０８を上流側に向けて付勢するコイルバネ６０８ａが配置されている。インナーヨーク６０４の上流側端面には、ストッパゴム６１７が配置されている。また、インナーヨーク６０４の外周面には、燃料通路６０６ａに連通する溝状の燃料通路６０４ｂが形成されている。
【００５３】
プランジャ６０７には、軸心を貫通する燃料通路６０７ａが形成されており、燃料通路６０７ａの上流端は燃料通路６１５ａに連通し、一方、燃料通路６０７ａの下流端は、吸入弁６０８により開閉されるようになっている。プランジャ６０７とインナーヨーク６０４との間には、コイルバネ６１８が配置されて、プランジャ６０７を上流側に向けて常時付勢している。
【００５４】
インナーヨーク６０５には、燃料通路６０４ａに連通され得る燃料通路６０５ａ、燃料通路６０４ｂに連通する燃料通路６０５ｂ、ピストンバルブ６１２を摺動自在に案内する案内路６０５ｃ等が形成されている。案内路６０５ｃは、プランジャ６０７の軸線方向と略直角方向に、ピストンバルブ６１２を往復動自在に案内するように形成されている。
【００５５】
ピストンバルブ６１２は、その右側端面（一端側）６１２ａが上流側吐出ラインとしての燃料通路６０５ａに面し、その左側端面（他端側）６１２ｂが吸入ラインとしての燃料通路６０５ｂに面している。そして、左側端面６１２ｂには、ピストンバルブ６１２を常時右向きに付勢するコイルバネ６１９が配置されている。
ピストンバルブ６１２には、右側端面６１２ａに開口するＴ字状の燃料通路６１２ｃが形成されており、ピストンバルブ６１２がコイルバネ６１９の付勢力に抗して左向きに所定量移動することで、下流側吐出ラインとしての燃料通路６０５ｄを介して燃料通路６１４ｂに連通し得るようになっている。
【００５６】
すなわち、ピストンバルブ６１２の右側端面６１２ａには、プランジャ６０７のポンプ作用により吐出される燃料（吐出流体）の圧力が作用し、ピストンバルブ６１２の左側端面６１２ｂには、コイルバネ６１９の付勢力と燃料通路６０１ａ，６１５ａ，６１５ｂ，６０２ｂ，６０６ａ，６０４ｂ，６０５ｂ内の燃料の圧力すなわち吸入ライン７０内の燃料の圧力とが、吐出燃料の圧力に抗する向きから作用するようになっており、吐出時において、ピストンバルブ６１２は、両側から作用する力がバランスする位置に留まる。
【００５７】
次に、上記プランジャポンプ６００の動作について説明する。
先ず、コイル６１０への非通電状態において、プランジャ６０７はコイルバネ６１８に付勢されて移動範囲の上流端に（すなわち、ストッパゴム６１６に当接した位置に）位置し、ピストンバルブ６１２、吸入弁６０８、吐出弁６０９、及びストップ弁６１４は全て閉鎖位置に位置している。
【００５８】
ここで、コイル６１０が通電されると、アウターヨーク６０３〜ケース６０２〜プランジャ６０７〜インナーヨーク６０４〜インナーヨーク６０５〜ストップ弁６１４〜吐出側パイプ６１３〜アウターヨーク６０３において磁路が形成され、プランジャ６０７とインナーヨーク６０４との間で発生する電磁力（吸引力）により、プランジャ６０７はストッパゴム６１７に当接するまで下流側に向けて移動する。そして、電磁力によりストップ弁６１４も上流側へ移動して開弁し、燃料通路６０５ｄと吐出通路６１３ａとを連通させる。
【００５９】
これにより、燃料通路６０４ａ内の燃料が加圧されて吐出弁６０９が開弁し、かつ、加圧された燃料が右側端面６１２ａに作用し、コイルバネ６１９の付勢力に抗して、ピストンバルブ６１２を左向きに移動させる。このとき、ピストンバルブ６１２の左側端面６１２ｂには、燃料通路６１５ｂ，６０２ｂ，６０６ａ，６０４ｂ，６０５ｂを通して、吸入通路６０１ａ（吸入ライン７０）内の燃料の圧力が作用している。
そして、燃料通路６１２ｃが燃料通路６０５ｄに連通すると、加圧された燃料は、燃料通路６１４ｂに流れ込んで、吐出通路６１３ａから吐出ライン８０に向けて圧送される。
【００６０】
一方、コイル６１０への通電が断たれると、それに同期して、ストップ弁６１４がコイルバネ６１４ａの付勢力により上流側に移動して燃料通路を閉鎖し、吐出弁６０９がコイルバネ６０９ａの付勢力により燃料通路を閉鎖すると共に、プランジャ６０７はコイルバネ６１８の付勢力により上流側に向けて移動する。
このとき、吸入弁６０８を境に、下流側の圧力が上流側の圧力よりも低くなり、吸入弁６０８はコイルバネ６０８ａの付勢力に抗して開放され、燃料が下流側に向けて吸入される。これら一連の動作により、所定の流量の燃料が吸入及び吐出されることになる。
【００６１】
このプランジャポンプ（流体ポンプ）６００においても、前述の流体ポンプ５０，５０´，５０´´，５００と同様に、吸入ライン７０（吸入通路６０１ａ及び燃料通路６１５ａ）内の燃料に圧力変動ΔＰが生じた場合、燃料通路６０５ａ内の吐出燃料の圧力Ｐ＋（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ６１２の右側端面６１２ａに作用し、吸入ライン７０（吸入通路６０１ａ及び燃料通路６１５ａ）内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）がピストンバルブ６１２の左側端面６１２ｂに作用することになり、前述同様に、吸入ライン７０内の燃料の圧力（Ｐｓ＋ΔＰ）はお互いに打ち消し合うことになる。
【００６２】
これにより、プランジャポンプ６００は、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動等に影響されることなく、安定した吐出量にて燃料を供給することができる。特に、図１０に示すように、開閉弁としてのピストンバルブ６１２を組み込まない従来のプランジャポンプを流体ポンプとして適用した従来例に比べ、ピストンバルブ６１２を組み込んだプランジャポンプ６００を適用した本発明では、吸入ライン７０内の燃料の圧力変動に拘わらず、吐出される燃料流量が略一定となることが理解される。
【００６３】
また、開閉弁としてのピストンバルブ６１２及びコイルバネ６１９が、プランジャポンプ６００の一部としてインナーヨーク６０５内に組み込まれているため取り扱い上の利便性が向上すると共に燃料の供給ラインを簡素化でき、又、プランジャ６０７の往復動方向（軸線方向）と略直角方向に往復動自在となるように配置されているため、その外径寸法を抑えつつ全長を極力短く設定でき、全体としてプランジャポンプを小型化できる。
【００６４】
上記実施形態においては、流体ポンプ５０，５０´，５０´´の一部を構成する圧送ポンプとしてプランジャポンプ９０、あるいは、開閉弁を一体的に組み込んだプランジャポンプ５００，６００を示したが、これに限定されるものではなく、その他従来の機械式あるいは電気式の流体ポンプ（圧送ポンプ）を適用することができる。
【００６５】
また、上記実施形態においては、流体ポンプ５０，５０´，５０´´，５００，６００を適用する流体供給系として、ブースターヒータ６０に燃料を供給する燃料供給系を示したが、これに限定されるものではなく、吸入ラインにおいて圧力変動等の影響を受ける供給系であれば、流体が軽油に限らず、燃料としてのガソリン、あるいは、作動媒体としてのオイル、さらには、水、蒸気、ガス（気体）等を流体として供給する供給系にも適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の流体ポンプによれば、流体を導く吸入ラインと、吸入ラインから流体を吸入し所望の圧力にて吐出する圧送ポンプと、圧送ポンプにより吐出された吐出流体をさらに下流側に向けて圧送供給する吐出ラインと、吐出ラインの通路を閉鎖する方向に付勢されかつ吐出ラインに向けて吐出された吐出流体が所定の圧力以上のときに吐出ラインの通路を開放するように配された開閉弁とを備え、開閉弁は、吐出ラインを上流側吐出ラインと下流側吐出ラインに分離するように介在すると共に吐出流体をその開閉方向から流入させて側方に流出させるように開閉方向の一端側の面が上流側吐出ラインの通路と対向し、かつ、開閉方向の他端側の面が吸入ラインの通路と対向するように形成されている、すなわち、開閉弁に対して、吸入ライン内の流体の圧力が吐出流体の圧力に抗する向きから作用するように導かれていることにより、吸入ライン側に圧力変動を生じるような流体供給系においても、その圧力変動の影響を受けることなくあるいは影響が抑制されて、所望の安定した吐出量にて流体を供給することができる。
特に、車両におけるエンジンへの燃料供給系の途中から分岐した経路を吸入ラインとしたヒータへの燃料供給系に適用する場合は、燃料供給系での脈動等による圧力変動の影響を受けることなく、安定した燃料をヒータに供給することができる。
【００６７】
また、流体ポンプを構成する開閉弁を、ピストンバルブ及びバネ等により形成することにより、装置の小型化、簡略化が行なえ、又、ダイヤフラムあるいはベローズ等により形成することにより、吐出側と吸入側との間のリークを防止でき、より安定した吐出特性を得ることができる。
さらに、吸入ラインの圧力変動等をキャンセルする開閉弁をプランジャポンプに一体的に組み込んで流体ポンプを構成することにより、供給ラインの簡素化、取り扱い上の利便性の向上、流体ポンプの小型化等を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体ポンプを示す概略システム図である。
【図２】流体ポンプの一部を構成する開閉弁の作動原理を説明するものであり、（ａ）は圧送ポンプが非作動の状態における開閉弁の状態、（ｂ）は圧送ポンプが作動した状態における開閉弁の状態を示す図である。
【図３】流体ポンプの一部を構成する圧送ポンプを示す断面図である。
【図４】流体ポンプの吐出特性を示す図である。
【図５】本発明に係る流体ポンプの他の実施形態を示す概略システム図である。
【図６】本発明に係る流体ポンプのさらに他の実施形態を示す概略システム図である。
【図７】本発明に係る流体ポンプとして、開閉弁をプランジャポンプに一体的に組み込んだ実施形態を示す概略構成断面図である。
【図８】図７に示すプランジャポンプの一部を拡大した拡大断面図である。
【図９】本発明に係る流体ポンプとして、開閉弁をプランジャポンプに一体的に組み込んだ他の実施形態を示す概略構成断面図である。
【図１０】図９に示すプランジャポンプの吐出性能を示すグラフである。
【図１１】従来の燃料供給系における流体ポンプを示す概略システム図である。
【符号の説明】
１０  燃料タンク
２０  燃料ポンプ
３０  噴射ポンプ
４０  エンジン
５０，５０´，５０´´  流体ポンプ
６０  ブースターヒータ
７０  吸入ライン
８０  吐出ライン
８１  上流側吐出ライン
８２  下流側吐出ライン
９０  プランジャポンプ（圧送ポンプ）
１００  開閉弁
１０１  シリンダボア
１１０  ピストンバルブ
１１１  一端側端面
１１２  他端側端面
１２０，２２０，３２０  コイルバネ
１３０  連通路
２００，３００  開閉弁
２１０  ダイヤフラム
２１１  シール部
３１０  ベローズ
３１１  シール部
５００  プランジャポンプ（圧送ポンプ）
５０１ａ  吸入通路
５０２ａ  吐出通路
５０３  本体
５０４  プランジャ
５０４ｃ  燃料通路
５０４ｄ  挿入部
５０４ｅ  カム面
５０５  ピストンバルブ
５０５ａ  右側端面（一端側）
５０５ｂ  左側端面（他端側）
５０６  ストップ弁
５０６ａ，５１３，５１７  コイルバネ
５０７  案内路
５０７ａ  連通孔
５０８，５１６ａ，５１６ｂ，  燃料通路
５１０  マグネット
５１１  サブプランジャ
５１５  ピン
５１６，６０５ｃ  案内路
５５０  ステップモータ
６００  プランジャポンプ（圧送ポンプ）
６０１ａ  吸入通路
６０３  アウターヨーク
６０４，６０５  インナーヨーク
６０４ａ，６０４ｂ，６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｄ  燃料通路
６０６  スリーブ
６０６ａ，６０７ａ，６１２ｃ，６１４ｂ，６１５ａ，６１５ｂ  燃料通路
６０７  プランジャ
６０８  吸入弁
６０８ａ，６０９ａ，６１４ａ，６１８，６１９  コイルバネ
６０９  吐出弁
６１０  励磁用のコイル
６１２  ピストンバルブ
６１２ａ  右側端面（一端側）
６１２ｂ  左側端面（他端側）
６１３ａ  吐出通路
６１４  ストップ弁
６１５  通路形成部材
６１６，６１７  ストッパゴム
【図１】
0004119128.tif 000002
【図２】
0004119128.tif 000003
【図３】
0004119128.tif 000004
【図４】
0004119128.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004119128.tif 000007
【図７】
0004119128.tif 000008
【図８】
0004119128.tif 000009
【図９】
0004119128.tif 000010
【図１０】
0004119128.tif 000011
【図１１】
0004119128.tif 000012