特開 2023-128319 電磁駆動ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128319

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】電磁駆動ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 17/04 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

F04B17/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032588

(22)【出願日】2022-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】庄司 幸広

(72)【発明者】

【氏名】原 昌之

(72)【発明者】

【氏名】河原 寛之

(72)【発明者】

【氏名】下口 保

【テーマコード（参考）】

3H069

【Ｆターム（参考）】

3H069AA01

3H069AA05

3H069BB02

3H069CC04

3H069DD42

3H069EE12

(57)【要約】

【課題】吸入側および吐出側の逆止弁の構造を簡素化することでコスト削減や構造の簡素化をすることができ、且つポンプの軸方向の全長を短くすることが可能な電磁駆動ポンプを提供する。
【解決手段】本発明にかかる電磁駆動ポンプは、電磁コイル、可動鉄心、およびシャフトを有するソレノイド部と、シャフトに押されて移動するピストンと、ピストンを収容するスリーブと、ピストンをソレノイド部に向かって付勢するリターンスプリングと、スリーブ内に形成されピストンが移動する空間であるポンプ室と、ポンプ室に配置され吸入側および吐出側の２つの弁体を有する１枚の弁板と、弁板とリターンスプリングの間に配置された第１シートと、を備え、第１シートは、吸入側の弁体より径が大きく、吸入側の弁体のストロークを許容する大径穴と、吐出側の弁体より径が小さく、吐出側の弁体の弁座となる小径穴とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁コイル、可動鉄心、およびシャフトを有するソレノイド部と、
前記シャフトに押されて移動するピストンと、
前記ピストンを収容するスリーブと、
前記ピストンを前記ソレノイド部に向かって付勢するリターンスプリングと、
前記スリーブ内に形成され前記ピストンが移動する空間であるポンプ室と、
前記ポンプ室に配置され吸入側および吐出側の２つの弁体を有する１枚の弁板と、
前記弁板と前記リターンスプリングの間に配置された第１シートと、
を備え、
前記第１シートは、
吸入側の弁体より径が大きく、該吸入側の弁体のストロークを許容する大径穴と、
前記吐出側の弁体より径が小さく、該吐出側の弁体の弁座となる小径穴とを有することを特徴とする電磁駆動ポンプ。

【請求項2】

前記第１シートは、前記大径穴のリターンスプリング側に形成された底面と、前記底面に形成され前記ポンプ室を連通する連通穴を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動ポンプ。

【請求項3】

前記第１シートは、
前記弁板側に配置されて前記大径穴および前記小径穴を有する内側プレートと、
前記リターンスプリング側に配置されて前記底面および前記連通穴を有する外側プレートと、
を含んで構成されることを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動ポンプ。

【請求項4】

前記スリーブは、
前記吐出側の弁体より径が大きく、該吐出側の弁体のストロークを許容する吐出口と、
前記吸入側の弁体より径が小さく、該吸入側の弁体の弁座となる吸入口とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動ポンプ。

【請求項5】

前記弁板と前記スリーブとの間に配置された第２シートを備え、
前記第２シートは、
前記吐出側の弁体より径が大きく、該吐出側の弁体のストロークを許容する大径穴と、
前記吸入側の弁体より径が小さく、該吸入側の弁体の弁座となる小径穴とを有することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動ポンプ。

【請求項6】

前記弁板と前記スリーブとの間に配置された補強板を備え、
前記補強板は、
前記吐出側の弁体より径が大きく、該吐出側の弁体のストロークを許容する大径穴と、
前記吸入側の弁体より径が小さく、該吸入側の弁体の弁座となる小径穴とを有し、
前記弁板の周縁を支持することを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁コイルを動力として用いる電磁駆動ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から流体を移送するポンプとして、電磁コイルを動力に用いる電磁駆動ポンプが知られている。電磁駆動ポンプは、ハウジングの内部をプランジャ（可動鉄心）が往復することにより流体を移送する。例えば特許文献１の電磁駆動ポンプは、ポンプ室へ吸入する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吸入用逆止弁、およびポンプ室から吐出する方向の作動油の流れを許可し逆方向の流れを禁止する吐出用逆止弁を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５９４９４５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、吸入用逆止弁や吐出用逆止弁は、電磁駆動ポンプの軸方向に並んで配置されている。かかる構成であると、電磁駆動ポンプの全長が長くなってしまい、設計上、搭載可能な装置が制限されることがある。また特許文献１では吸入用逆止弁や吐出用逆止弁はそれぞれ、ボールと、ボールに付勢力を付与するコイルスプリングと、ボールの外径よりも小さな内径の中心孔を有するプラグといった複数の部品によって構成される。このため、装置コストが高くなったり、構造が複雑化したりすることが課題となっている。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑み、吸入側および吐出側の逆止弁の構造を簡素化することでコスト削減や構造の簡素化をすることができ、且つポンプの軸方向の全長を短くすることが可能な電磁駆動ポンプを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明にかかる電磁駆動ポンプの代表的な構成は、電磁コイル、可動鉄心、およびシャフトを有するソレノイド部と、シャフトに押されて移動するピストンと、ピストンを収容するスリーブと、ピストンをソレノイド部に向かって付勢するリターンスプリングと、スリーブ内に形成されピストンが移動する空間であるポンプ室と、ポンプ室に配置され吸入側および吐出側の２つの弁体を有する１枚の弁板と、弁板とリターンスプリングの間に配置された第１シートと、を備え、第１シートは、吸入側の弁体より径が大きく、吸入側の弁体のストロークを許容する大径穴と、吐出側の弁体より径が小さく、吐出側の弁体の弁座となる小径穴とを有することを特徴とする。

【0007】

上記第１シートは、大径穴のリターンスプリング側に形成された底面と、底面に形成されポンプ室を連通する連通穴を有するとよい。

【0008】

上記第１シートは、弁板側に配置されて大径穴および小径穴を有する内側プレートと、リターンスプリング側に配置されて底面および連通穴を有する外側プレートと、を含んで構成されるとよい。

【0009】

上記スリーブは、吐出側の弁体より径が大きく、吐出側の弁体のストロークを許容する吐出口と、吸入側の弁体より径が小さく、吸入側の弁体の弁座となる吸入口とが形成されているとよい。

【0010】

上記弁板とスリーブとの間に配置された第２シートを備え、第２シートは、吐出側の弁体より径が大きく、吐出側の弁体のストロークを許容する大径穴と、吸入側の弁体より径が小さく、吸入側の弁体の弁座となる小径穴とを有するとよい。

【0011】

上記弁板とスリーブとの間に配置された補強板を備え、補強板は、吐出側の弁体より径が大きく、吐出側の弁体のストロークを許容する大径穴と、吸入側の弁体より径が小さく、吸入側の弁体の弁座となる小径穴とを有し、弁板の周縁を支持するとよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、吸入側および吐出側の逆止弁の構造を簡素化することでコスト削減やポンプ全体の構造の簡略化をすることができ、且つポンプの軸方向の全長を短くすることが可能な電磁駆動ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態にかかる電磁駆動ポンプを説明する図である。

【図2】電磁駆動ポンプの詳細を説明する図である。

【図3】弁板の詳細を説明する図である。

【図4】第１実施形態の電磁駆動ポンプの動作を説明する模式図である。

【図5】第２実施形態にかかる電磁駆動ポンプである。

【図6】第３実施形態にかかる電磁駆動ポンプを説明する図である。

【図7】図６（ｂ）の第１シートおよび第２シートの変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる電磁駆動ポンプ１００を説明する図である。図１に示すように第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００は、ソレノイド部１００ａおよびポンプ部１００ｂから構成される。ソレノイド部１００ａは、ハウジング１１０を有し、かかるハウジングに電磁コイル１２０、固定鉄心１３０、可動鉄心１４０（プランジャとも称される）およびシャフト１５０が収容されている。またハウジング１１０内には、可動鉄心１４０が移動する空間である移動空間１１０ａが形成されている。

【0016】

ポンプ部１００ｂは、スリーブ１６０を有し、かかるスリーブ１６０には、シャフト１５０に押されて移動するピストン１７０、およびピストン１７０をソレノイド部１００ａに向かって付勢するリターンスプリング１８０が収容されている。またスリーブ１６０内には、ピストン１７０が移動する空間であるポンプ室１１０ｂが形成されている。

【0017】

図２は、電磁駆動ポンプ１００の詳細を説明する図である。図２（ａ）は、図１の要部拡大図である。図２（ｂ）は、弁板２００および第１シート２１０を説明する図である。図１、図２（ａ）に示すように第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００は、ポンプ室１１０ｂに配置された１枚の弁板２００、および弁板２００とリターンスプリング１８０の間に配置された第１シート２１０を有する。なお説明の便宜上、弁板２００と第１シート２１０の間や弁板２００とスリーブ１６０の間にわずかな隙間を設けて図示しているが、実際にはこれらは密着して取り付けられる。

【0018】

図３は、弁板２００の詳細を説明する図である。図３（ａ）は、弁板２００の正面図である。図３（ｂ）は、弁板２００の斜視図であって吐出側弁体２０６が変形した状態である。図３（ｃ）は、弁板２００の断面図であって吐出側弁体２０６が変形した状態である。弁板２００は、弾性を有する材質（例えばバネ鋼）で形成されている。そして図３（ａ）および（ｂ）に示すように弁板２００には、渦巻状のスリット２０２が複数形成されている。なお図３では渦巻状のスリット２０２を例示しているが、これに限定するものではなく、スリット２０２はＣ字状等の他の形状としてもよい。

【0019】

上記構成により、スリット２０２の内側の領域が他の領域と区画され、弁板において２つの弁体である吸入側弁体２０４（吸入側の弁体）および吐出側弁体２０６（吐出側の弁体）が形成される。図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、弁体（図では吐出側弁体２０６を例示）は、圧力がかかると弾性変形して（ストローク）突出する。

【0020】

図２（ｂ）に示すように第１シート２１０は、吸入側弁体２０４より径が大きい大径穴２１２、および吐出側弁体２０６より径が小さい小径穴２１４を有する。大径穴２１２は、吸入側弁体２０４のストロークを許容する空間として機能する。小径穴２１４は、吐出側弁体２０６のストロークを規制する弁座として機能する。

【0021】

また第１シート２１０は、大径穴２１２のリターンスプリング１８０側に形成された底面２１６を有する。これにより、吸入側弁体２０４がストロークした際に、塑性変形を生じてしまうほどの過度な吸入側弁体２０４の変形を規制することができる。大径穴２１２の底面２１６には、ポンプ室１１０ｂに連通する連通穴２１８が形成されている。これにより、大径穴２１２が底面２１６を有する場合であっても流体をポンプ室１１０ｂに好適に流入させることが可能となる。

【0022】

一方、図１および図２（ａ）に示すように第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００のスリーブ１６０には、吐出側弁体２０６より径が大きい吐出口１６２、および吸入側弁体２０４より径が小さい吸入口１６４が形成されている。吐出口１６２は、吐出側弁体２０６のストロークを許容する空間として機能する。吐出口１６２は、吸入側弁体２０４の弁座として機能する。

【0023】

図４は、第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００の動作を説明する模式図である。非通電時は電磁コイル１２０が非励磁状態であり、図４（ａ）に示すようにピストン１７０は、リターンスプリング１８０によってソレノイド部１００ａに向かって付勢されていて、ポンプ室１１０ｂ内においてソレノイド部１００ａ側に位置する。このとき、ポンプ室１１０ｂでは流体の出入りはないため、吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６は閉状態となっている。

【0024】

通電時に電磁コイル１２０が励磁状態となって可動鉄心１４０が移動空間１１０ａ内を移動すると、図４（ｂ）に示すようにピストン１７０はシャフト１５０によって押されてポンプ室１１０ｂ内を弁板２００側に向かって移動する。これにより、吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６に対して圧力がかかる。

【0025】

このとき、吸入側弁体２０４のストロークは吸入口１６４によって規制されるため、吸入側弁体２０４は閉状態である。一方、吐出側弁体２０６はポンプ室１１０ｂから押し出された流体の圧力によって吐出口１６２内においてストロークし、開状態となる。これにより、ポンプ室１１０ｂからの流体が吐出口１６２を通じて外部に送出される。

【0026】

そして図４（ｃ）に示すように、ピストン１７０がシャフト１５０によって押されてポンプ室１１０ｂ内を弁板２００側に移動しきると、吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６に対する圧力が変動しなくなる。これにより、吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６がともに閉状態となる。その後、電磁コイル１２０が非励磁状態（非通電）となると、図４（ｄ）に示すようにピストン１７０は、リターンスプリング１８０によってソレノイド部１００ａ側に付勢される。

【0027】

このとき、ポンプ室１１０ｂの圧力が低下することによって吸入側弁体２０４は大径穴２１２内においてストロークして開状態となり、吸入口１６４を通じて流体がポンプ室１１０ｂに流入する。一方、吐出側弁体２０６のストロークは、第１シート２１０の小径穴２１４（図２参照）によって規制されるため、吐出側弁体２０６は閉状態である。そして図４（ａ）－（ｄ）を用いて説明した電磁コイル１２０の励磁／非励磁（電流のＯＮ／ＯＦＦ）を交互に切り替えることにより、可動鉄心１４０が電磁コイル１２０の内側を往復駆動し、流体を移送することができる。

【0028】

上記説明した第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００では、１枚の弁板２００に形成された吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６が、従来の電磁駆動ポンプにおいて用いられていた逆止弁として機能する。これにより、逆止弁の構造が簡素化されるため、コスト削減やポンプ構造の簡略化をすることができる。また第１実施形態の電磁駆動ポンプ１００では、吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６が弁板２００において電磁駆動ポンプ１００の径方向に並んで配置されている。これにより、電磁駆動ポンプ１００の軸方向の全長を短くすることができ、より多くの装置に適用することが可能となる。

【0029】

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる電磁駆動ポンプ１０２であり、図１の電磁駆動ポンプ１００のポンプ部１００ｂと構成が異なるポンプ部１０２ｂの近傍のみを図示している。なお以下の説明では、先に説明した実施形態の構成要素と異なる部品についてのみ説明し、実質的に同一の部材については共通の符号を付すことにより説明を省略する。

【0030】

図５に示すように第２実施形態の電磁駆動ポンプ１０２は、ポンプ部１０２ｂにおいて弁板２００とスリーブ１６０との間に補強板２２０が配置されている。補強板２２０には、吐出側弁体２０６より径が大きい大径穴２２２と、吸入側弁体２０４より径が小さい小径穴２２４とが形成されている。大径穴２２２は、吐出側弁体２０６のストロークを許容する空間として機能する。小径穴２２４は、吸入側弁体２０４の弁座として機能する。

【0031】

第２実施形態の電磁駆動ポンプ１０２では、補強板２２０は弁板２００の周縁２０８（図５（ｂ）参照）を支持する。これにより、弁板２００、特に弁板２００の吐出側弁体２０６の周囲の変形を好適に防ぐことができ、上述した効果を良好に得ることが可能となる。

【0032】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかる電磁駆動ポンプ１０４を説明する図である。図６（ａ）は、電磁駆動ポンプ１０４のポンプ部１０４ｂの構造を説明する図である。図６（ｂ）は、弁板２００、第１シート２１０および第２シート２７０の斜視図である。

【0033】

図６（ａ）に示すように第３実施形態の電磁駆動ポンプ１０４では、ポンプ部１０４ｂを構成するスリーブ２６０に吐出口２６２および吸入口２６４が形成されているが、これらの径は弁板２００の吸入側弁体２０４および吐出側弁体２０６の径に合わせて設定する必要はなく、電磁駆動ポンプ１０４における流体の吐出量および吸入量に応じて任意に設定することができる。

【0034】

第３実施形態の電磁駆動ポンプ１０４の特徴として、弁板２００とスリーブ２６０との間に第２シート２７０が配置されている。図６（ｂ）に示すように第２シート２７０には、吐出側弁体２０６より径が大きい大径穴２７２と、吸入側弁体２０４より径が小さい小径穴２７４とが形成されている。大径穴２７２は、吐出側弁体２０６のストロークを許容する空間として機能する。小径穴２７４は、吸入側弁体２０４の弁座として機能する。

【0035】

また第２シート２７０は、第１シート２１０と同様に底面２７６および連通穴２７８を有する。第２シート２７０では、底面２７６は、大径穴２７２のリターンスプリング１８０とは反対側に配置されていて、連通穴２７８は吐出口２６２と連通している。これにより、吐出側弁体２０６がストロークした際の過度な変形を防ぎつつ、大径穴２７２が底面２７６を有する場合であっても吐出口２６２を通じて流体を外部に吐出することが可能となる。

【0036】

上記説明した第３実施形態の電磁駆動ポンプ１０４によれば、弁板２００とスリーブ２６０との間に配置した第２シート２７０が、第１実施形態のスリーブ１６０に形成された吐出口１６２および吸入口１６４と同様の機能を担うこととなる。したがって、多種の電磁駆動ポンプにおいてスリーブの共通化を図ることができ、資材コストの削減を図ることが可能となる。

【0037】

図７は、図６（ｂ）の第１シートおよび第２シートの変形例である。図７に示すように、第１シート２１０ａは、内側プレート２８０ａおよび外側プレート２９０ａを含んで構成される。内側プレート２８０aは、弁板２００側に配置されていて、大径穴２１２および小径穴２１４を有する。外側プレート２９０は、リターンスプリング１８０側に配置されて、底面２１６および連通穴２１８を有する。同様に第２シート２１０ｂも、大径穴２７２および小径穴２７４を有する内側プレート２８０ｂ、ならびに底面２７６および連通穴２７８を有する外側プレート２９０ｂを含んで構成される。

【0038】

上記構成によれば、第１実施形態の第１シート２１０および第３実施形態の第２シート２７０のように、底面を有する大径穴（いわゆるザグリ穴）を形成する場合に比して容易な加工（例えばプレス加工）によって同様の効果を得ることができる。したがって、部品の加工工程を簡略化することが可能となる。

【0039】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、電磁コイルを動力として用いる電磁駆動ポンプとして利用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１００…電磁駆動ポンプ、１００ａ…ソレノイド部、１００ｂ…ポンプ部、１０２…電磁駆動ポンプ、１０２ｂ…ポンプ部、１０４…電磁駆動ポンプ、１０４ｂ…ポンプ部、１１０…ハウジング、１１０ａ…移動空間、１１０ｂ…ポンプ室、１２０…電磁コイル、１３０…固定鉄心、１４０…可動鉄心、１５０…シャフト、１６０…スリーブ、１６２…吐出口、１６４…吸入口、１７０…ピストン、１８０…リターンスプリング、２００…弁板、２０２…スリット、２０４…吸入側弁体、２０６…吐出側弁体、２０８…周縁、２１０…第１シート、２１０ａ…第１シート、２１０ｂ…第２シート、２１２…大径穴、２１４…小径穴、２１６…底面、２１８…連通穴、２２０…補強板、２２２…大径穴、２２４…小径穴、２６０…スリーブ、２６２…吐出口、２６４…吸入口、２７０…第２シート、２７２…大径穴、２７４…小径穴、２７６…底面、２７８…連通穴、２８０ａ…内側プレート、２８０ｂ…内側プレート、２９０ａ…外側プレート、２９０ｂ…外側プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】