説明

ソレノイドポンプ

【課題】可動子の推力を高めて高圧流体を効率よく吸込み及び送り出し可能にしたソレノイドポンプを提供する。
【解決手段】プランジャ10を電磁駆動により往復動させて吸込口5aから吸い込んだ流体を第1及び第2の弁体14,16を開閉して所定圧まで加圧してポンプ室4に送り込むことで高圧流体をポンプ本体1の吐出口1aから所定量ずつ吐出させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電子機器、医療機器、分析機器、車載機器などの駆動源に用いられるソレノイド式ポンプに関し、より詳細にはポンプ室内で電磁駆動により可動子を往復動させて流体を送出及び吸込する動作を繰り返すソレノイドポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
ポンプ室の容積変化により流体を送出若しくは吸込が行われる容積型ポンプにおいては、例えばシリンダ内に往復動可能に設けられた可動子を電磁駆動により往復動させてポンプ室内の流体を送出及びポンプ室内へ流体の吸込が行われる。
【0003】
吸引筒部と吐出筒部との保持筒で連結したポンプ本体内に、吐出筒部側から吸引筒部側に向けて付勢された第1,第2の弁体によりピストンとピストン受け部を連通する流路が開閉可能に設けられている。電磁駆動によりピストンを保持筒内で吸引筒側に移動させることによって保持筒内に生じる圧力差により第1,第2の弁体が開放して所定量の流体が吸引筒部より保持筒内に流れ込み所定量の流体が吐出筒部から吐出されるようになっている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平06−10831号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したソレノイドポンプにおいて、高圧流体を発生させるためには、プランジャ断面積(ピストン断面積)を小さくして流体を押圧する必要があるが、プランジャの断面積を小さくすることで推力が減少してしまう。
また、プランジャの断面積を増やすと、ポンプ室に満たされた流体の抵抗が大きく、ポンプ効率が低下するという課題がある。
【0006】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、可動子の推力を高めて高圧流体を効率よく吸込み及び送り出し可能にしたソレノイド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】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
ポンプ本体内に設けられたポンプ室がポンプカバーで閉止され、ポンプカバー側の吸込口から吸い込んだ流体をポンプ室内に設けられたプランジャをその周囲に配設された固定子コイルとの間の電磁駆動により往復動させてポンプ本体側の吐出口から吐出させる動作を繰り返すソレノイドポンプであって、前記ポンプカバーから吸込口に向かって付勢された当該吸込口を開閉する第1の弁体と、前記プランジャより小径であって当該プランジャに直列に接続された筒状ピストンの内部にピストン開口部に向かって付勢された当該ピストン開口部を開閉する第2の弁体と、前記第1の弁体及び第2の弁体により開閉する流路より流路径の大きい前記ポンプ室に前記吐出口側より吸込口側に向かって付勢された前記プランジャと、を具備し、前記固定子コイルに通電及び非通電を繰り返して前記プランジャを往復動させる際に、前記吸込口から吸い込んだ流体を第1の弁体及び第2の弁体を順次開閉することで加圧された流体を前記ポンプ室に送り込むことで所定の高圧流体を前記ポンプ本体の吐出口から所定量ずつ吐出させることを特徴とする。
【0008】
上記構成によれば、固定子コイルに通電及び非通電させて前記プランジャを往復動させる際に、吸込口から吸い込んだ流体を第1及び第2の弁体を順次開閉することで加圧された流体がポンプ室に送り込まれて、所定の高圧流体をポンプ本体の吐出口から所定量ずつ吐出させることができる。
また、プランジャに直列に接続された筒状ピストンは、当該プランジャより小径に形成されているので、固定子コイルへの通電を停止してプランジャが元の位置に復元する際に当該プランジャが流体から受ける抵抗を抑え、推力の低下を防ぐことができる。
【0009】
また、前記第1の弁体と第2の弁体との間に形成された第1の貯留部と、前記第2の弁体からピストンの内部空間を通じて連通するポンプ室との間に形成された第2の貯留部とが形成されており、前記プランジャの往復動により、前記第1の弁体が開閉して第1の貯留部に貯留する流体と第2の貯留部に貯留する流体との流体圧の差により前記第2の弁体が開閉することにより前記第2の貯留部に高圧流体が貯留されてポンプ室の流体の吸込み及び吐出動作が交互に行われることを特徴とする。
【0010】
これによれば、第1の弁体が開閉して第1の貯留部に貯留する流体と第2の貯留部に貯留する流体との流体圧の差により第2の弁体が開閉することにより第2の貯留部に高圧流体が徐々に貯留されて所定の高圧流体をポンプ室から定量送りすることができる。
【0011】
前記プランジャは吐出口側に開口した筒体状に形成されており、筒体外周面に流体の逃げ凹溝若しくは吸込み側端面に流体の逃げ孔が設けられていることを特徴とする。
【0012】
これによれば、ピストンの内部空間に連通する流路径の大きいポンプ室内を流体で満たされた状態でプランジャを往復動する際の流体抵抗を低減することができる。
【発明の効果】
【0013】
上述したソレノイドポンプを用いれば、可動子の推力を高めて高圧流体を効率よく吸込み及び送り出し可能にした汎用性の高いソレノイドポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】ソレノイドポンプの構成を示す断面説明図である。
【図2】ソレノイドポンプの非通電状態を示す断面説明図である。
【図3】ソレノイドポンプの通電状態を示す断面説明図である。
【図4】プランジャの正面図及び平面図である。
【図5】他例に係るプランジャの平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係るソレノイドポンプの実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。図1を参照してソレノイポンプの全体構成について説明する。
ポンプ本体1には固定子2と可動子3が設けられている。ポンプ本体1内にはポンプ室4が設けられた、該ポンプ室4はポンプカバー5をポンプ本体1にねじ止めすることで閉止されている。ポンプ本体1及びポンプカバー5には、ポンプ室4に連通する流路が形成されている。ポンプカバー5には流体をポンプ室4へ吸込む吸込口5aが設けられ、ポンプ本体1にはポンプ室4から流体を吐出する吐出口1aが設けられている。ポンプカバー5側の吸込口5aから吸い込んだ流体をポンプ室4内に設けられた可動子3をその周囲に配設された固定子2との間の電磁駆動により往復動させてポンプ本体1側の吐出口1aから吐出させる動作を繰り返す。
【0016】
また、ポンプ本体1の吐出口側の端部には、制御基板6がねじ止め固定されており、該制御基板6は基板カバー7により密閉されている。制御基板6は後述する固定子コイルと電気的に接続配線されている。
【0017】
固定子2は、ポンプ室4の外周側に設けられた巻芯を空芯状に形成されたボビン8aと、該ボビン8aに空芯状の固定子コイル8が巻き付けられている。ボビン8aの外周側及び巻き芯方向両端はヨーク9が設けられている。固定子コイル8は上記制御基板6と電気的に接続されている。また、固定子コイル8に通電するとヨーク9とプランジャ10との間で磁気回路が形成されて、可動子3を吸引するようになっている。
【0018】
可動子3はポンプ室4に往復動可能に設けられたプランジャ10とそれより小径のピストン11が直列に接続されたものが用いられる。一例としてピストン外径はプランジャ外径の(1/4)以下となるように形成されている。プランジャ10は吐出側が開口した磁性体(例えばステンレススチール)よりなる筒状をしており、ポンプ室4の吐出側壁面とプランジャの内底部に設けられたばね受け板12との間に設けられたコイルばね13により常時吸込口側に向かって付勢されている。ばね受け板12の中央部には流体の流路孔12aが設けられている。プランジャ10はボビン8a及びヨーク9により形成される固定子内周面に沿って摺動するようにポンプ室4内に設けられている。
【0019】
また、ピストン11は、筒状をしており、吐出側開口部に設けられたフランジ部11aがプランジャ10の内底部にばね受け板12に挟み込まれてプランジャ10と直列に接続されている。ピストン10の先端側は、ポンプカバー5の流路5b内に挿入されている。
【0020】
ピストンカバー5の流路5b内には、吸込口5aを開閉する第1のボール弁14(第1の弁体)が設けられている。第1のボール弁14は、流路5bの吐出側壁面5cと弁球14aとの間に設けられた第1のコイルばね15によって吸込口5aを常時閉弁するように付勢されている。
【0021】
また、筒状ピストン11の内部には、吸込側のピストン開口部11bを開閉する第2のボール弁16(第2の弁体)が設けられている。第2のボール弁16は、ポンプ室4側に設けられたばね受け板12と弁球16aとの間に設けられた第2のコイルばね17によってピストン開口部11bを常時閉弁するように付勢されている。
【0022】
また、ポンプ本体1とポンプカバー5との界面にはシール材18(Oリング)が設けられており流体の漏れを防止している。また、ポンプ本体1と基板カバー7との界面には、シール材19(パッキン)が各々設けられており、制御基板6を密閉している。
【0023】
プランジャ10は吐出口側に開口した筒体状に形成されており、ポンプ室4が流体で満たされた状態で往復動するため、流体の移動がなければ可動子3が動かなくなってしまう。そこで、図4(a)(b)に示すように、筒体外周面に流体の逃げ凹溝10aが単数又は複数箇所形成されているのが望ましい。
或いは図5(a)(b)に示すように、プランジャ10の吸込み側端面に流体の逃げ孔10bを単数又は複数設けられていても良い。
これにより、ピストン11の内部空間に連通する流路径の大きいポンプ室4内を流体で満たされた状態でプランジャ10を往復動する際の流体から可動子3が受ける抵抗を低減することができる。
【0024】
プランジャ10を電磁駆動により往復動させて吸込口5aから吸い込んだ流体を第1及び第2のボール弁14,16を開閉して所定圧まで加圧してポンプ室4に送り込むことで所定の高圧流体をポンプ本体1の吐出口1aから所定量ずつ吐出させることができる。
また、プランジャ10に直列に接続された筒状ピストン11は、当該プランジャ10より小径に形成されているので、固定子コイル8への通電を停止しプランジャ10が元の位置に復元する際に可動子3が流体から受ける抵抗を抑えることができる。
【0025】
ここで、ソレノイドポンプによる流体の吸込み吐出動作について図1乃至図3を参照して説明する。尚、第1のボール弁14と第2のボール弁16に仕切られた流路空間を第1の貯留部20、第2のボール弁16からポンプ室4に至る流路空間を第2の貯留部21とする。
【0026】
図1に示すように固定子コイル8に非通電状態では、プランジャ10がコイルばね13により付勢されてばね受け板12がポンプ室4の吸込み側壁面に押し当てられ状態にある。また第1の及び第2のボール弁14,16は吸込口5a、ピストン開口部11aを閉鎖している。
【0027】
図3において、固定子コイル8へ通電すると、プランジャ10が固定子ヨーク9との磁気吸引力によって、コイルばね13の付勢方向に抗して吐出側に引き寄せられる。
このとき、ピストン11もプランジャ10と一体となって移動する。このため、第1の貯留部20の圧力が負圧となるため、第1のボール弁14が開弁して吸込口5aから流体が第1の貯留部20に流れ込む。第1貯留部20の流体圧と吸入口5aの流体圧が均衡すると、第1のボール弁14が閉弁する。
【0028】
固定子コイル8への通電を停止すると、図2に示すようにプランジャ10がコイルばね13の付勢によって、ポンプ室4の吸込口側の壁面(ポンプカバー5の内壁面)に押し当てられる。このとき、第1の貯留部20に閉じ込められた流体の圧力が上昇するため、第2のボール弁16が開弁して、第1の貯留部20からピストン開口部11bを通じてピストン11内の第2の貯留部21へ流体が流れ込む。第1貯留部20の流体圧と第2の貯留部21の流体圧が均衡すると、第2のボール弁16が閉弁する。
【0029】
以上の動作を繰り返しながら、第1の貯留部20から高圧の流体が第2の貯留部21へ流れ込み、第2の貯留部21の流体圧が所定の高圧になるとポンプ室4から吐出口1aを通じて高圧流体の定量ずつ吐出される。これによれば、第1の弁体14が開閉して第1の貯留部20に貯留する流体と第2の貯留部21に貯留する流体との流体圧の差により第2の弁体16が開閉することにより第2の貯留部21に高圧流体が徐々に貯留されて所定の高圧流体をポンプ室4から定量送りすることができる。
【符号の説明】
【0030】
1 ポンプ本体
1a 吐出口
2 固定子
3 可動子
4 ポンプ室
5 ポンプカバー
5a 吸込口
5b 流路
5c 吐出側壁面
6 制御基板
7 基板カバー
8 固定子コイル
8a ボビン
9 ヨーク
10 プランジャ
10a 逃げ凹溝
10b 逃げ孔
11 ピストン
11a フランジ部
11b ピストン開口部
12 ばね受け板
12a 流路孔
13 コイルばね
14 第1のボール弁
14a,16a 弁球
15 第1のコイルばね
16 第2のボール弁
17 第2のコイルばね
18,19 シール材
20 第1の貯留部
21 第2の貯留部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプ本体内に設けられたポンプ室がポンプカバーで閉止され、ポンプカバー側の吸込口から吸い込んだ流体をポンプ室内に設けられたプランジャをその周囲に配設された固定子コイルとの間の電磁駆動により往復動させてポンプ本体側の吐出口から吐出させる動作を繰り返すソレノイドポンプであって、
前記ポンプカバーから吸込口に向かって付勢された当該吸込口を開閉する第1の弁体と、
前記プランジャより小径であって当該プランジャに直列に接続された筒状ピストンの内部にピストン開口部に向かって付勢された当該ピストン開口部を開閉する第2の弁体と、
前記第1の弁体及び第2の弁体により開閉する流路より流路径の大きい前記ポンプ室に前記吐出口側より吸込口側に向かって付勢された前記プランジャと、を具備し、
前記固定子コイルに通電及び非通電を繰り返して前記プランジャを往復動させる際に、前記吸込口から吸い込んだ流体を第1の弁体及び第2の弁体を順次開閉することで加圧された流体を前記ポンプ室に送り込むことで所定の高圧流体を前記ポンプ本体の吐出口から所定量ずつ吐出させることを特徴とするソレノイドポンプ。
【請求項2】
前記第1の弁体と第2の弁体との間に形成された第1の貯留部と、前記第2の弁体からピストンの内部空間を通じて連通するポンプ室との間に形成された第2の貯留部とが形成されており、
前記プランジャの往復動により、前記第1の弁体が開閉して第1の貯留部に貯留する流体と第2の貯留部に貯留する流体との流体圧の差により前記第2の弁体が開閉することにより前記第2の貯留部に高圧流体が貯留されて流体の吸込み及び吐出動作が交互に行われることを特徴とする請求項1記載のソレノイドポンプ。
【請求項3】
前記プランジャは吐出口側に開口した筒体状に形成されており、筒体外周面に流体の逃げ凹溝若しくは吸込み側端面に流体の逃げ孔が設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載のソレノイドポンプ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate