JP2006002739A

JP2006002739A - メタリング用電磁ポンプ

Info

Publication number: JP2006002739A
Application number: JP2004182814A
Authority: JP
Inventors: Teruya Sawada; 輝也澤田; Takashi Nakamura; 敬中村
Original assignee: Nippon Control Ind Co Ltd
Current assignee: Nippon Control Ind Co Ltd
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】所定の駆動パルス幅を持って、所定範囲の液体の粘性および比重、印加電圧変動に対し、常にプランジャストローク量を一定に確保し、印加する駆動周波数に比例した定流量加圧流体を吐出することが出来るメタリング用電磁ポンプを提供する。
【解決手段】パルス電流が印加される電磁コイル６と、この電磁コイルの磁気力により流体流路中で往復動されるプランジャ２１と、このプランジャ２１とポンプ作用を行う吸入弁３６と吐出弁４０を流体流路中に設けた電磁ポンプにおいて、前記プランジャ２１には、その内部に前記吸入弁３６を設ける。そしてその上流側に閉止弁２９が設けられ、非通電時にこの閉止弁２９が閉止弁シート１７に戻しスプリング３３により着座されている。また、プランジャ２１の反閉止弁側にプランジャストッパ２２が設けられている。電磁コイル６へ印加の駆動パルス電流の１駆動パルスがプランジャ２をプランジャストッパ２２に当接する充分な能力を持つパルスに設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体の吐出し量をパルス数に比して調量可能なメタリング用電磁ポンプに関する。

電磁ポンプは、電磁コイルに印加するパルス電流により断続する磁気が発生し、この断続する磁気によって、プランジャが往復動し、これと連動するピストンがシリンダ内に往復動し、もって吸入弁と吐出弁とでポンプ作用が行われていた。例えば、特許文献１、特許文献２を示すことができる。
特公昭５２−３８２４３特開２００１−２８９１５７

このような電磁ポンプは、その構造上から電磁コイルに印加されるパルス電流の周波数の増加に比例して吐出し量は増加せず、当該吐出量の増加率は徐々に低減してしまう特性を持っている。そのため、狭い範囲の周波数の変更例は存在するが、周波数を広域に亘って変化させ、もって吐出し量を比例して調量することが不向きであり、調量ポンプとしての利用は行われていなかった。

前述のような性質を持つ電磁ポンプを調量ポンプとして使用するために、本件発明者は、特願２００３−３６７４７８号を提案した。この電磁ポンプは、その電磁コイルへの印加パルスのパルス幅を周波数に比例にて可変させるようにした制御回路を持ち、吐出量の直進性を確保するようにしたものである。したがって、吐出量の比例範囲を広い範囲にわたって制御できるものではあるが、特定の種類の液体に沿って設計された専用の制御回路が必要となっていた。

種類の異なる液体、例えば比重、粘性（使用温度範囲における粘性の変化も含む）が変更された場合、または、同一種の液体であっても世界中で使用されている軽油などの燃料油は、亜熱帯地域と極寒地域または夏用、冬用での粘性が異なることが知られており、このような場合、所定の比例吐出制御が困難なものになり、その都度液体の種類、使用温度範囲ごとに専用の制御回路を設計せざるを得なかった。

そこで、この発明は、所定の駆動パルス幅を持って、所定範囲の液体の粘性および比重、印加電圧変動に対し、常にプランジャストローク量を一定に確保し、印加する駆動周波数に比例した定流量加圧流体を吐出するメタリング用電磁ポンプを提供する。

この発明に係るメタリング用電磁ポンプは、パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルの磁気力により流体流路中で往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁を流体流路中に設け、前記プランジャには、その内部に前記吸入弁が、そして、その上流側に閉止弁が設けられ、非通電時に、前記閉止弁が中心に流路を持つ閉止弁シートに当接するように、当該プランジャを押圧するスプリングを選択すると共に、プランジャの反閉止弁側にプランジャストッパを備え、前記プランジャを前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルス持つパルス電流を前記電磁コイルに印加するようにしたことにある（請求項１）。

したがって、電磁コイルに印加するパルスが前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルスを持つパルス電流となっているので、プランジャがプランジャストッパに当接するまで変位して常に一定のプランジャストローク量が確保され、また流体の比重の違い、粘性の違いや変化があっても駆動に余裕を持たされていることから一定のプランジャストローク量が確保され、駆動周波数に比例した吐出量を供給できる。

また、常時一定のプランジャストローク量を確保できると共に、非通電時に最も反プランジャストッパ側にプランジャは配されることになるため、該プランジャに閉止弁を取付け、この閉止弁により、閉止弁シートに当接させ、非通電時に流体流路を遮断することができる。

また、この発明に係るメタリング用電磁ポンプ、パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルの磁気力にて流体流路中で往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁を流体流路中に設け、前記プランジャには、その上流側に閉止弁が設けられ、非通電時に前記閉止弁が中心に流路を持つ閉止弁シートに当接するように、当該プランジャを押圧するスプリングを選択し、前記プランジャの反閉止弁側にプランジャストッパを設けると共に、前記プランジャの動きに従動するピストンを設け、このピストンが前記プランジャストッパに形成の流体通路となる円筒孔内に往復動自在に配され、このピストンには中空流路を有し、前記吸入弁が前記ピストンの先端に着座され、その下流側に前記吐出弁が設けられて構成され、前記プランジャを前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルスを持つパルス電流を前記電磁コイルに与えるようにしたことにある（請求項２）。

したがって、請求項１に示した前記発明と同様に、電磁コイルに印加するパルスが前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルスを持つパルス電流となっているので、プランジャがプランジャストッパに当接するまで変位して常に一定のプランジャストローク量が確保され、また流体の比重の違い、粘性の違いや変化があっても駆動に余裕を持たされていることから、一定のプランジャストローク量が確保され、駆動周波数に比例した吐出量を提供できる。

また、非通電時に閉止弁が閉止弁シートに当接することになり、流体流路を遮断することができる。さらに、この電磁ポンプはピストンを持ち、内部圧力を高くすることができるため、吸入口に加わる液体の圧力の変化に対してポンプの吐出量の変化を緩和することができる。

以上のように、この発明（請求項１及び２）によれば、電磁コイルに印加するパルス前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルスを持つパルス電流となっているので、プランジャは常にプランジャストッパまで移動し、定プランジャストロークを得ることができる。また、流体の粘性等の変化があったとしても、駆動に余力を持つことから、定プランジャストローク量が確保でき、駆動周波数に比例した吐出量を得ることができる。さらに、プランジャには閉止弁を有し、非通電時には、閉止弁シートに着座し、流体流路を遮断することができる。さらにまた、請求項２の発明では、吐出圧力を高めることができる。

以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

図１において、第１番目の実施例が示され、メタリング用電磁ポンプ１は、鉄など磁性材で形成されたケース２が吸入口３を持つ吸入継手４のボディ５にその開口端が取付られ、該ケース２の内側に図示しないコントロールユニットからのパルス電流が印加される電磁コイル６を有している。

この電磁コイル６は樹脂製のボビン７が電線が着装されて形成されるもので、このボビン７の中央に貫通して形成された貫通孔８には、磁性材の２つの円筒磁極１１ａ，１１ｂが非磁性材のスペーサ１２を介在して直列に配され、さらに、その内側に非磁性材のガイドパイプ１３が嵌挿されている。１４及び１５は前記ボビン７の右端及び左端に配された磁性材の右材及び左材で、前記ケース２、円筒磁極１１ａ，１１ｂとにより磁気回路を構成している。

ガイドパイプ１３の右方の外側には、前記吸入継手４のボディ５が外嵌され、また、同右方の内側には、閉止弁シート１７がオーリング１８を介して嵌入されている。この閉止弁シート１７は流路１９が形成され、該流路１９は前記した吸入継手４に形成の吸入口３に連通している。２０は前記流路１９の上流に設けられたフィルタである。

ガイドパイプ１３の左方の外側には、非磁性材より成るプランジャストッパ２２がオーリング２３を介して嵌合している。したがって、このガイドパイプ１３内に前記閉止弁シート１７とで下記するプランジャ２１が摺動するプランジャ作動室２４が形成されている。前記プランジャストッパ２２は、中心に流路となる貫通孔２６を有している。

プランジャ２１は、鉄等の磁性材より製造され、中心に貫通孔２８が形成され、該貫通孔２８を介して図上右側に通孔３０を持つゴム製部材が嵌着の閉止弁２９が取付られている。このプランジャ２１は、前記プランジャ作動室２４内に配され、その左側に前記プランジャストッパ２２との間に配されている力の強い戻しスプリング３３により右方へ押圧され、対向するスプリング３４にもかかわらず閉止弁２９が金属製の閉止弁シート１７に着座されている。即ち、電磁コイル６の非通電時に、閉止弁２９により、流体流路が閉じられている。

吸入弁３６は、前記プランジャ２１内に設けられ、貫通孔２８内に嵌挿の閉止弁２９の挿入側を吸入弁シート２９ａとし、当該吸入弁３６がスプリング３７により着座されている。

吐出弁４０は、前記プランジャストッパ２２と前記ガイドパイプ１３の左側に外嵌する吐出口４１を持つ吐出継手４２より構成の吐出弁取付空間４４内に設けられ、弁シート４５にスプリング４６により着座されている。４７は弁ケースであり、流体流路の絞りとなるオリフィス４９を有している。

上述の構成において、所定の駆動パルス幅を持つ駆動パルスが印加されると、プランジャ２１は閉止弁シート１７から移動が開始され、戻しスプリング３３に抗して変位し、プランジャストッパ２２に当接に至る。そしてパルスが消え次のパルスが来るまで、プランジャ２１は戻しスプリング３３に貯えられたエネルギーにて戻され、閉止弁２９が閉止弁シート１７に着座される。そして、再びパルスが電磁コイル６に印加されると、前述したように、プランジャ２１は再び閉止弁シート１７から移動を開始し、プランジャストッパ２２まで変位するようになり、その定プランジャストローク動作が繰り返えされて、吸入弁３６より下流で吐出弁４０までの間の容積が変化され、ポンプ作用が行われる。

図２に示されるように、電磁コイル６に印加されるパルス電流の１駆動パルスにプランジャ２１がプランジャストッパ２２に突き当るに充分な能力を持たせ、例えば３０％程の余上の能力があり、仮に電力が３０％低下したとしても、所定のプランジャストロークを得ることができるものである。図２に示す例では、２Ｈｚで０．２ｌ／ｈｒ、８Ｈｚで０．８ｌ／ｈｒとなっている。

図３において、第２番目の実施例が示され、メタリング用電磁ポンプ５１は、鉄など磁性材で形成されたケース５２の内側に図示しないコントロールユニットからのパルス電流が印加される電磁コイル５６を有している。

この電磁コイル５６は樹脂製のボビン５７が電線が着装されて形成されるもので、このボビン５７の中央に貫通して形成された貫通孔５８には、磁性材の２つの円筒磁極６１ａ，６１ｂが非磁性材のスペーサ６２を介在して直列に配され、さらに、その内側に非磁性材のガイドパイプ６３が嵌挿されている。６４及び６５は前記ボビン５７の右端及び左端に配された磁性材の右材及び左材で、前記ケース５２、円筒磁極６１ａ，６１ｂとにより磁気回路を構成している。

ガイドパイプ６３の右側の外側には、吸入口５３を持つ吸入継手５４を固装のアジャスタ５５がオーリング６８を介して外嵌されている。このアジャスタ５５は、前記ケース５２に係合され、前記右板６４に押し付けられて取付られている。そして、その内側に下記する閉止弁７９の流路６９を持つ閉止弁シート６７が配され、該流路６９は前記した吸入継手５４の吸入口５３に連通している。７０は前記流路６９の上流側に設けられたフィルタである。

ガイドパイプ６３の左方の外側には、非磁性材より成るプランジャストッパ７２がオーリング７３を介して嵌合している。したがって、このガイドパイプ６３内に前記閉止弁シート６７とで下記するプランジャ７１が摺動するプランジャ作動室７４が形成されている。前記プランジャストッパ７２は、中心に流路となる円筒孔７６を有している。

プランジャ７１は、鉄等の磁性材より製造され、図上右側にゴム製の閉止弁７９が取付られると共に、中心に貫通孔７８が形成され、左側は大きな径を持つ大径部７８ａとなり、この大径部７８ａ内に下記するピストン７５が前記プランジャストッパ７２との間に配されている力の強い戻しスプリング８３により右方へ押圧され、該ピストン７５を介して前記プランジャ７１の閉止弁７９は金属製の閉止弁シート６７に着座されている。即ち、電磁コイル５６の非通電時に、閉止弁７９により流体流路が閉じられている。

ピストン７５は、非磁性材で製造され、中心軸方向に中空流路７７が形成され、前記プランジャストッパ７２に形成の円筒孔７６内に摺動自在に配され、その基部が前記プランジャ７１に当接し、先端に吸入弁８６がスプリング８７により着座されている。

吐出弁９０は、前記プランジャストッパ７２と前記ガイドパイプ６３の左側に外嵌する吐出口９１を持つ吐出継手９２より構成の吐出弁取付空間９４内に設けられ、弁シート９５にスプリング９６により着座されている。９７は弁ケースであり、流体流路の絞りとなるオリフィス９９を有している。

上述の構成において、所定の駆動パルス幅を持つ駆動パルスが印加されると、プランジャ７１は閉止弁シート６７から移動が開始され、戻しスプリング８３に抗して変位し、プランジャストッパ７２に当接に至る。そしてパルスが消え次のパルスが来るまで、プランジャ７１は戻しスプリング８３に貯えられたエネルギーにて戻され、閉止弁７９が閉止弁シート６７に着座される。そして、再びパルスが電磁コイル５６に印加されると、前述したように、プランジャ７１は再び閉止弁シート６７から移動を開始し、プランジャストッパ７２まで変位するようになり、その定プランジャストローク動作が繰り返えされて、吸入弁８６より下流で吐出弁９０までの間の容積が変化され、ポンプ作用が行われる。

この実施例２にあっても、実施例１と同様に、電磁コイル５６へ印加されるパルス電流の１駆動パルスにプランジャ７１がプランジャストッパ７２に突き当るに充分な能力を持たせているので、常に所定のプランジャストロークを得ることができるものである。

この発明の第１の実施例の断面図である。同上の特性線図である。この発明の第２の実施例の断面図である。

符号の説明

１メタリング用電磁ポンプ
４吸入継手
６電磁コイル
１３ガイドパイプ
１７閉止弁シート
２１プランジャ
２２プランジャストッパ
２４プランジャ作動室
２９閉止弁
３３戻しスプリング
３６吸入弁
４０吐出弁
４２吐出継手
４９オリフィス
５１メタリング用電磁ポンプ
５４吸入継手
５６電磁コイル
６３ガイドパイプ
６７閉止弁シート
７１プランジャ
７２プランジャストッパ
７４プランジャ作動室
７５ピストン
７６円筒孔
７９閉止弁
８３戻しスプリング
８６吸入弁
９０吐出弁
９２吐出継手
９９オリフィス

Claims

パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルの磁気力により流体流路中で往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁を流体流路中に設け、
前記プランジャには、その内部に前記吸入弁が、そして、その上流側に閉止弁が設けられ、非通電時に、前記閉止弁が中心に流路を持つ閉止弁シートに当接するように、当該プランジャを押圧するスプリングを選択すると共に、プランジャの反閉止弁側にプランジャストッパを備え、前記プランジャを前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルス持つパルス電流を前記電磁コイルに印加するようにしたことを特徴とするメタリング用電磁ポンプ。
パルス電流が印加される電磁コイルと、この電磁コイルの磁気力にて流体流路中で往復動されるプランジャと、このプランジャとポンプ作用を行う吸入弁と吐出弁を流体流路中に設け、
前記プランジャには、その上流側に閉止弁が設けられ、非通電時に前記閉止弁が中心に流路を持つ閉止弁シートに当接するように、当該プランジャを押圧するスプリングを選択し、前記プランジャの反閉止弁側にプランジャストッパを設けると共に、前記プランジャの動きに従動するピストンを設け、このピストンが前記プランジャストッパに形成の流体通路となる円筒孔内に往復動自在に配され、このピストンには中空流路を有し、前記吸入弁が前記ピストンの先端に着座され、その下流側に前記吐出弁が設けられて構成され、前記プランジャを前記プランジャストッパに当接するに充分な１駆動パルスを持つパルス電流を前記電磁コイルに印加するようにしたことを特徴とするメタリング用電磁ポンプ。