ポンプ装置
【課題】狭い空間でも配置することのできる新たなポンプ装置を提供すること。
【解決手段】ポンプ装置１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順にＺ軸方向に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対して、弁体４３および駆動機構５２を備えたアクティブバルブ４が設けられている。ポンプ部１ｃには、流入側流路９に連通するポンプ室８が設けられている。流路構成部１ｂは、アクティブバルブ部１ａとポンプ部１ｃとに挟まれた位置に設けられており、ポンプ部１ｃには、流入側流路９とポンプ室８とを連通させる連通用流路１６、ポンプ室８と流体出口５ａとに連通する流出側流路１０、および流出側流路１０に配置されたパッシブバルブ１１とが設けられている。
【解決手段】ポンプ装置１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順にＺ軸方向に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対して、弁体４３および駆動機構５２を備えたアクティブバルブ４が設けられている。ポンプ部１ｃには、流入側流路９に連通するポンプ室８が設けられている。流路構成部１ｂは、アクティブバルブ部１ａとポンプ部１ｃとに挟まれた位置に設けられており、ポンプ部１ｃには、流入側流路９とポンプ室８とを連通させる連通用流路１６、ポンプ室８と流体出口５ａとに連通する流出側流路１０、および流出側流路１０に配置されたパッシブバルブ１１とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室の上流側および下流側にアクティブバルブおよびパッシブバルブを備えたポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ室の上流側および下流側にアクティブバルブおよびパッシブバルブを備えたポンプ装置としては、例えば、ポンプ室の同一の壁面に流入側流路および流出側流路が連通し、ポンプ室と流入側流路との連通部分、およびポンプ室と流出側流路との連通部分にアクティブバルブおよびパッシブバルブが設けられた構成が提案されている（特許文献１参照）。かかる構成のポンプ装置によれば、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２７２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のポンプ装置では、流入側流路および流出側流路がポンプ室の同一の壁面に連通しているため、平面積の大きなポンプ装置になってしまい、各種機器内の狭い空間に配置するには不都合であるという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、狭い空間でも配置することのできる新たなポンプ装置を提供することにある。
【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、本発明に係るポンプ装置は、流体入口に連通する流入側流路に対して、アクティブバルブ用弁体およびアクティブバルブ用弁体駆動機構を備えたアクティブバルブが設けられたアクティブバルブ部と、前記流入側流路に連通するポンプ室を備えたポンプ部と、前記アクティブバルブ部と前記ポンプ部とに挟まれた位置で前記アクティブバルブ部および前記ポンプ部と直線状に並ぶように設けられた流路構成部と、を有し、当該流路構成部は、前記流入側流路と前記ポンプ室とを連通させる連通用流路と、前記ポンプ室と流体出口とに連通する流出側流路と、当該流出側流路に配置されたパッシブバルブと、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るポンプ装置では、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部がこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、狭い空間でもポンプ装置を配置することができる。かかる構成の場合でも、本発明では、アクティブバルブ部には、流体入口に連通する流入側流路にアクティブバルブが設けられ、ポンプ部のポンプ室は、流路構成部の連通用流路を介してアクティブバルブ部の流入側流路に連通し、流路構成部においてパッシブバルブが配置された流出側流路はポンプ室に連通している。このため、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【０００８】
本発明では、前記流出側流路において前記パッシブバルブより下流側に位置する部分は、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部および前記ポンプ部が配列されている方向と交差する方向に延在していることが好ましい。かかる構成によれば、流出側流路においてパッシブバルブより下流側をアクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部が並んでいる方向（軸線方向）に延ばす必要がない等、流路の構成を簡素化することができるとともに、ポンプ装置を細い軸状に構成することができる。また、流出側流路においてパッシブバルブより下流側が軸線方向と交差する方向に延在しているので、流路構成部の側面に流体出口を設けることができる。
【０００９】
本発明において、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部、および前記ポンプ部はいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されていることが好ましい。このような構成によれば、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部の一部を取り換えて別の構造とすることや、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部の向きを変えて別の構造とすることが容易である。
【００１０】
この場合、前記アクティブバルブ部の外面と前記流路構成部との外面とは、前記アクティブバルブ部と前記流路構成部との境界部分で連続した平面を構成し、前記流路構成部の外面と前記ポンプ部の外面とは、前記流路構成部と前記ポンプ部との境界部分で連続した平面を構成していることが好ましい。かかる構成によれば、ポンプ装置の外面に余計な突起や段差がないので、各種機器に搭載するのが容易である等の利点がある。
【００１１】
本発明において、前記アクティブバルブは、前記アクティブバルブ用弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、および前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段を備え、前記アクティブバルブ用弁体は、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能であって、前記アクティブバルブが駆動されていないときには前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置にあり、前記アクティブバルブが駆動されたときに前記アクティブバルブ用弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することが好ましい。かかる構成によれば、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力は、アクティブバルブ用弁体を閉鎖位置に向かって移動させる方向に働く。この結果、アクティブバルブが駆動されていない場合、すなわち、付勢手段の付勢力によって弁体が閉鎖位置に保持されて上流側流路が閉状態となっている場合に、流体入口側の圧力が上昇しても、弁体は流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力によって閉鎖位置に付勢され、流入側流路の閉状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを用いなくても、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流出してしまうことを回避することができる。
【００１２】
本発明では、前記アクティブバルブ部において、前記流入側流路は、前記流体流通口と同軸状に延在する流体流路を備え、前記アクティブバルブ用弁体は、前記流体流路内において前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動可能となっていることが好ましい。かかる構成によれば、ポンプ装置を軸状にするのに適している。
【００１３】
本発明において、前記アクティブバルブ用弁体駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビンと、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイルと、前記筒状胴部の内側に配置されたマグネットと、を備え、前記筒状胴部の内側が前記流体流路であり、前記マグネットは前記弁体に搭載されていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成でポンプ装置を軸状に構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るポンプ装置では、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部がこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、狭い空間でもポンプ装置を配置することができる。かかる構成の場合でも、本発明では、アクティブバルブ部には、流体入口に連通する流入側流路にアクティブバルブが設けられ、ポンプ部のポンプ室は、流路構成部の連通用流路を介してアクティブバルブ部の流入側流路に連通し、流路構成部においてパッシブバルブが配置された流出側流路はポンプ室に連通している。このため、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した容積型ポンプ（ポンプ装置）の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した容積型ポンプのポンプ部の構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した容積型ポンプのポンプ部の分解斜視図である。
【図４】本発明を適用した容積型ポンプの流路構成部の説明図である。
【図５】本発明を適用した容積型ポンプのアクティブバルブ部の断面図である。
【図６】本発明を適用した別の容積型ポンプ（ポンプ装置）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照しながら、本発明を適用したポンプ装置として、容積型ポンプを説明する。。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に交差する方向をＺ軸方向（ポンプ装置の軸線方向）とする。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側（上方側）をＺ１側とし、他方側（下方側）をＺ２側として表してある。
【００１７】
（全体構成）
図１は、本発明を適用したポンプ装置（容積型ポンプ）の全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ポンプ装置の斜視図および断面図である。
【００１８】
図１に示すように、ポンプ装置１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順にＺ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。
【００１９】
かかるポンプ装置１において、アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対して、弁体４３（アクティブバルブ用弁体）および駆動機構５２（アクティブバルブ用弁体駆動機構）を備えたアクティブバルブ４が設けられている。ポンプ部１ｃには、流入側流路９に連通するポンプ室８が設けられている。流路構成部１ｂは、アクティブバルブ部１ａとポンプ部１ｃとに挟まれた位置に設けられており、流路構成部１ｂには、アクティブバルブ部１ａの流入側流路９とポンプ部１ｃのポンプ室８とを連通させる連通用流路１６と、ポンプ室８と流体出口５ａとに連通する流出側流路１０と、流出側流路１０に配置されたパッシブバルブ１１とが設けられている。
【００２０】
本形態において、アクティブバルブ部１ａでは、流入側流路９がＺ軸方向に延在し、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１でＸ軸方向の他方側Ｘ２に屈曲している。アクティブバルブ部１ａでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２に向けて流入管６が突出し、その先端が、流入側流路９と連通する流体入口６ａになっている。
【００２１】
流路構成部１ｂにおいて、連通用流路１６は、Ｚ軸方向に延在しているとともに、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１で屈曲し、流入側流路９に連通している。また、連通用流路１６は、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２には直線的に延在してポンプ室８に連通している。また、流路構成部１ｂにおいて、流出側流路１０はポンプ室８からＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて直線的に延在した後、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１に向けて延在するように屈曲している。本形態では、流出側流路１０のうち、Ｘ軸方向に延在する部分の途中位置にパッシブバルブ１１が設けられている。また、流出側流路１０のうち、パッシブバルブ１１より下流側でＸ軸方向に延在している部分１０１は、流路構成部１ｂからのＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて突出した流出管５の内部に連通し、かかる流出管５の先端が流体出口５ａになっている。
【００２２】
本形態において、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃは互いに分離可能なユニットとして構成されており、Ｚ軸方向に止められたボルト１ｅ等により連結された状態にある。ここで、アクティブバルブ部１ａのハウジング７ａ、流路構成部１ｂのハウジング７ｂ、およびポンプ部１ｃのハウジング７ｃはいずれも、概ね角形であり、互いに連結している部分のサイズが同一である。このため、アクティブバルブ部１ａの外面と流路構成部１ｂとの外面とは、アクティブバルブ部１ａと流路構成部１ｂとの境界部分７１ａｂで連続した平面を構成しており、流路構成部１ｂの外面とポンプ部１ｃの外面とは、流路構成部１ｂとポンプ部１ｃとの境界部分７１ｂｃで連続した平面を構成している。このため、ポンプ装置１の外面には余計な突起や段差がない。
【００２３】
（ポンプ部１ｃの構成）
図２は、本発明を適用したポンプ装置１のポンプ部１ｃの構成を示す断面図である。図３は、本発明を適用したポンプ装置１のポンプ部１ｃの分解斜視図である。
【００２４】
図２に示すように、ポンプ部１ｃの内部にはポンプ室８が形成されており、ポンプ室８の底面はダイヤフラム１２（可動体／ポンプ用弁体）によって規定されている。また、ポンプ部１ｃには電磁式アクチュエータ３が構成されており、電磁式アクチュエータ３によってダイヤフラム１２を往復動させることによりポンプ室８の容積を変化させる。すなわち、ポンプ装置１は、アクティブバルブ４を開けてポンプ室８の容積を拡大することによって流体入口６ａからポンプ室８に流体を吸引し、アクティブバルブ４を閉めてポンプ室８の容積を縮小することによってポンプ室８に吸引した流体を流体出口５ａから吐出する。
【００２５】
ダイヤフラム１２は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等からなるゴム製の弾性体であり、上方から見たときに円形の平面形状を備えている。ダイヤフラム１２の中央部分の下側には、電磁式アクチュエータ３においてＺ軸方向に直動可能な移動体３３が連結されいる。移動体３３は、側面が移動体３３の移動方向と平行になるように配置された直方体形状のマグネット３３１を備えている。マグネット３３１は２極着磁されており、左右で異なる極に着磁された磁極面３３１ａ、３３１ｂとなっている。本実施形態では、磁極面３３１ａがＳ極に着磁され、磁極面３３１ｂがＮ極に着磁されている。
【００２６】
また、図３に示すように、移動体３３は、マグネット３３１の磁極面３３１ａ、３３１ｂを除く外周面部分を保持しているマグネットホルダ３３２を備えている。マグネットホルダ３３２は、マグネット３３１の前後の側面を装置前後方向から保持する前後の縦枠部３３２ａと、前後の縦枠部３３２ａの上端部を連結している上側枠部３３２ｂと、前後の縦枠部３３２ａの下端部を連結している下側枠部３３２ｃとを備えている。前後の縦枠部３３２ａの各々には、磁極面３３１ａ、３３１ｂと平行に突出するガイド突部３３３が設けられている。各ガイド突部３３３は直方体形状をしており、上下方向に所定の長さ寸法を備えている。上側枠部３３２ｂには、ダイヤフラム１２との接続部３３４が上方に突出するように設けられている。下側枠部３３２ｃには、下方に突出するガイド軸３３５が設けられており、ガイド軸３３５は、ハウジング７ｃの底部に設けられた端板３２のガイド穴内でＺ軸方向に移動可能に支持されている。なお、本実施形態では、ガイド突部３３３は、回転防止としての機能を有している。
【００２７】
かかる移動体３３の周りには、第１固定体３５および第２固定体３６からなる固定体３４が設けられており、第１固定体３５および第２固定体３６は各々、ヨーク３７およびヨーク３７に巻き回されている駆動コイル３８を備えている。第１固定体３５は、駆動コイル３８が移動体３３の磁極面３３１ａと一定のギャップを開けて対向するように配置されており、第２固定体３６は、駆動コイル３８が磁極面３３１ｂと一定のギャップを開けて対向するように配置されている。
【００２８】
２つのヨーク３７は各々、上下方向に延びる軸部３７１と、軸部３７１の上端部分から内側に突出している第１突部３７２と、軸部３７１の下端部分から内側に突出している第２突部３７３とを備えている。駆動コイル３８は、ヨーク３７の第１突部３７２と第２突部３７３との間で移動体３３の移動方向（上下方向）と直交する方向に巻き回されている。駆動コイル３８は、移動体３３の移動方向と直交する平面による断面形状が長方形となっており、断面形状の一方の長辺となっている外周面部分がマグネット３３１の各磁極面３３１ａ、３３１ｂと対向している。なお、ヨーク３７の下端部分はハウジング７ｃの底部に設けられた端板３２によって支持されている。
【００２９】
かかる電磁式アクチュエータ３において、駆動コイル３８への給電が行なわれていない状態で、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７の第１突部３７２との磁気的な吸引力とダイヤフラム１２の反力の作用、またはマグネット３３１と各ヨーク３７の第２突部３７３との磁気的な吸引力とダイヤフラム１２の反力の作用によって、上昇位置（Ｚ軸方向の一方側Ｚ１）の位置、または下降位置（Ｚ軸方向の他方側Ｚ２）に保持されている。この状態から、移動体３３をＺ軸方向に移動させる際には、駆動コイル３８への給電を行なう。この結果、フレミングの左手の法則により、駆動コイル３８とマグネット３３１の磁界との間に働くローレンツ力が、移動体３３を移動させる力として働く。また、アンペールの右ネジの法則により、駆動コイル３８への給電によって、駆動コイル３８およびヨーク３７は電磁コイル（電磁石）として機能する。その際、例えば、移動体３３の左側に配置されている第１固定体３５は、上側をＳ極とし、下側をＮ極とする電磁コイルとして機能する。移動体３３の右側に配置されている第２固定体３６は、上側をＮ極とし、下側をＳ極とする電磁コイルとして機能する。この結果、移動体３３のマグネット３３１と、第１固定体３５および第２固定体３６の間には、上側において電磁的な反発力が発生し、下側において、電磁的な吸引力が発生する。かかる力は、移動体３３を移動させるための推力となる。
【００３０】
（流路構成部１ｂの構成）
図４は、本発明を適用したポンプ装置１の流路構成部１ｂの説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、流路構成部１ｂの断面図、およびパッシブバルブ１１の説明図である。
【００３１】
図４に示すように、流路構成部１ｂにはＺ軸方向に延在する連通用流路１６が形成されており、連通用流路１６のＺ軸方向の一方側Ｚ１の端部は、アクティブバルブ部１ａの流入側流路９に連通し、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２の端部はポンプ室８に連通している。また、流路構成部１ｂにおいて、流出側流路１０はポンプ室８からＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて直線的に延在した後、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１に向けて延在するように屈曲している。本形態では、流出側流路１０のうち、Ｘ軸方向に延在する部分の途中位置が弁室１３になっており、かかる弁室１３を利用してパッシブバルブ１１が構成されている。本形態において、パッシブバルブ１１は逆止弁である。
【００３２】
パッシブバルブ１１は、流出側流路１０の途中位置において下流側に向く弁座１１１と、この弁座１１１に流体の流通方向の下流側から当接して流出側流路１０の開口１０２を塞ぐ弁体１１２（パッシブバルブ用弁体）と、弁体１１２と弁室１３の端面１３０との間に挿入された円錐台状の圧縮コイルバネ１１３とを備えており、圧縮コイルバネ１１３は、弁体１１２を弁座１１１に向けて付勢している。
【００３３】
かかるパッシブバルブ１１は、ポンプ室８の容積がダイヤフラム１２によって縮小されることによりポンプ室８が高圧になって流出側流路１０において圧縮コイルバネ１１３による所定の付勢力以上の所定圧力が流出方向にかかると、流出側流路１０を開状態とし、流体が弁室１３を通って流出側流路１０の下流側部分１０１に流れることを許容する。また、流出側流路１０に流出方向とは反対方向に圧力がかかると、流出側流路１０を閉状態とする。
【００３４】
（アクティブバルブ部１ａの構成）
図５は、本発明を適用したポンプ装置１のアクティブバルブ部１ａの断面図である。図５に示すように、アクティブバルブ部１ａには、円筒形状の胴部４１と、胴部４１に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２に設けられた封止部材４２とを備えている。封止部材４２には小径の流路４２３が形成されており、かかる流路４２３の周縁は環状の弁座４４となっている。本形態において、胴部４１の内部は流入側流路９の一部となっており、かかる流入側流路９は、流路４２３と連通する流体流路４５を備えている。また、流体流路４５は、流路４２３において上流側で開口する流体流通口４２３ａに連通している。
【００３５】
流体流路４５にはアクティブバルブ４が構成されており、流体流路４５の内部には軸線方向に往復移動可能な状態で弁体４３（パッシブバルブ用弁体）が挿入されている。弁体４３は、流路４２３の流体流通口４２３ａを開閉することによって流入側流路９を開閉する。
【００３６】
本形態において、弁体４３は円柱形状をしている。弁体４３は、ステンレス製のパイプ４３１と、パイプ４３１の内側に上下方向に配列された円柱状の３つのマグネット４３２とを有している。また、弁体４３は、隣り合うマグネット４３２の間、およびそれらの両端に円板状の磁性板４３３を有している。また、弁体４３は、パイプ４３１の内部に、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１にステンレス製の蓋部材４３５を備え、他方側Ｚ２に止め輪４３６を備えている。さらに、弁体４３は、他方側Ｚ２に円形のゴムシート４３７を備えている。ここで、隣り合うマグネット４３２は、互いに同一の極を相手方のマグネットの方に向けている。より詳細には、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１のマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されており、その下方に隣接配置されているマグネット４３２は上がＮ極、下がＳ極となるように配置されており、さらにその下方に配置されているマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されている。その結果、弁体４３では、磁性板４３３が位置する個所に磁力線が集中している。
【００３７】
本形態において、流体流路４５は、弁体４３を駆動するための駆動コイル４６を巻き回しているコイルボビン４７の内側に形成されている。コイルボビン４７の外周側には円筒形のヨーク４８が配置されている。コイルボビン４７は樹脂製である。なお、封止部材４２は、押さえ板５０によりヨーク４８の内側に固定されており、押さえ板５０は、磁性材料からなる。このため、押さえ板５０は、弁体４３に搭載されているマグネット４３２との間で磁気的な吸引力を発生させ、マグネット４３２とともに弁体４３を弁座４４に向けて付勢する付勢手段５１を構成している。
【００３８】
コイルボビン４７は、Ｚ軸方向に延びる筒状胴部４７２と、筒状胴部４７２の外周面で拡径する５つのフランジ部４７３とを備えている。コイルボビン４７の筒状胴部４７２および５つのフランジ部４７３によって囲まれた４つの空間は、駆動コイル４６が巻回される４つの巻線部となっている。本実施形態では、コイルボビン４７に巻回された４つの駆動コイル４６は、弁体４３のマグネット４３２と共に弁体４３を移動させるための駆動機構５２（パッシブバルブ用弁体駆動機構）を構成している。
【００３９】
コイルボビン４７に巻回された４つの駆動コイル４６は、励磁電流の向きを逆にするために、隣り合う駆動コイル４６同士の巻回方向が逆である。また、４つの駆動コイル４６は、例えば、直列に電気的に接続される。かかる駆動機構５２において、弁体４３が弁座４４に当接して、流路４２３の流体流通口４２３ａを閉鎖している状態では、磁性板４３３は、いずれも上下方向において駆動コイル４６の中央位置に位置している。
【００４０】
ここで、弁体４３の外径寸法は、コイルボビン４７の筒状胴部４７２の内径寸法よりもわずかだけ小さく、弁体４３がコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内側の空間内に挿入された状態では、弁体４３の外周側面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内周面との間を流体が流れる。
【００４１】
このように構成したアクティブバルブ４においては、駆動コイル４６への給電が制御されることにより開閉動作を行う。より具体的には、駆動コイル４６への給電が行なわれていない状態では、弁体４３は、弁体４３のマグネット４３２と押さえ板５０との磁気的な吸引力によって閉鎖位置に保持されている。かかる閉鎖位置において、弁体４３はコイルボビン４７の内側の流体流路４５をＺ軸方向の他方側Ｚ２まで移動している。この状態で、弁体４３のゴムシート４３７が弁座４４に当接し、流路４２３の流体流通口４２３ａを塞いでいる。これにより流入側流路９は閉状態となる。ここで、弁体４３は、流路４２３の流体流通口４２３ａが設けられている弁座４４よりも流体の流通方向の上流側に位置している。このため、流体入口６ａからアクティブバルブ４の中へ流れ込む流体の流体圧（背圧）が弁体４３を閉鎖位置に向かって移動させる方向に力を作用させている。
【００４２】
これに対して、流入側流路９を開状態とする際には、駆動コイル４６への給電を行なう。アクティブバルブ４では、マグネット４３２の外周側に筒状に巻き回された駆動コイル４６が配置されているので、給電によって駆動コイル４６を流れる励磁電流の向きとマグネット４３２による磁界の向きが直交する。この結果、弁体４３は、閉鎖位置から移動し、流入側流路９は開状態となる。かかる開状態では、流体入口６ａから流入した流体は、流体流路４５の弁体４３の外周面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２との間に流れ込み、流体流通口４２３ａを介して、流路４２３を通過し、ポンプ室８へ向かう。
【００４３】
また、流入側流路９を閉状態とする際には、駆動コイル４６への給電を停止する。駆動コイル４６への給電を停止すると、弁体４３と押さえ板５０との間の磁気的な吸引力および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力により、弁体は閉鎖位置に移動し、流入側流路９は閉状態となる。
【００４４】
なお、流入側流路９を閉状態とする際には、弁体４３を閉位置から開位置へ移動させる場合と反対方向の励磁電流を駆動コイル４６へ供給するようにしてもよい。
【００４５】
（ポンプ装置１の動作）
次に、ポンプ装置１の動作を説明する。ポンプ装置１の電磁式アクチュエータ３とアクティブバルブ４とは、不図示の駆動制御機構によって同期して駆動制御される。
【００４６】
電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８およびアクティブバルブ４の駆動コイル４６に給電されていない状態では、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置に保持されており、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉状態としている。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は、ポンプ室８の容積を最小容積としている。パッシブバルブ１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって流出側流路１０を閉状態としている。従って、アクティブバルブ４が駆動されていない場合、流体入口６ａ側の圧力が上昇すると、弁体４３は流体圧によって閉鎖位置に付勢され、流入側流路９の閉状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを駆動していないにも拘わらず、流体が流体入口６ａからポンプ室８を経由して流体出口５ａへ流通してしまうことを回避できる。
【００４７】
ポンプ室８内への流体の吸引が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電によって弁体４３が閉鎖位置から開放位置へ駆動され、流入側流路９が開状態とされる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８への給電が行なわれ、これにより、移動体３３が駆動される。この結果、ポンプ室８の容積は最大容積に拡大する。その結果、流体はポンプ室８内に吸い込まれる。ポンプ室８内に負圧が発生した状態では、パッシブバルブ１１は流出側流路１０を閉状態としている。
【００４８】
次に、ポンプ室８からの流体の吐出が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電が停止され、流入側流路９が閉状態となる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８への給電が行なわれる。すなわち、流体の吸引時とは逆方向の励磁電流が駆動コイル３８に供給され、移動体３３が駆動される。この結果、ポンプ室８の容積は最小容積に縮小する。
【００４９】
ここで、ポンプ室８の容積が縮小されるとポンプ室８は高圧となるので、流出側流路１０では、圧縮コイルバネ１１３による弁体１１２の付勢力と対応する所定圧力以上の力が流出方向にかかる。この結果、流体は、弁体１１２を流出方向に移動させて、流体出口５ａから吐出される。
【００５０】
その後、ポンプ装置１が待機状態となると、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置に保持され、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉状態とする。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は、ポンプ室８の容積を最小容積とした位置で停止する。パッシブバルブ１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって流出側流路１０を閉状態とする。
【００５１】
（作用効果）
以上説明したように、本形態のポンプ装置１では、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、スペース的な制約が少ない。また、アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対してアクティブバルブ４が設けられ、ポンプ部１ｃのポンプ室８は、流路構成部１ｂの連通用流路１６を介してアクティブバルブ部１ａの流入側流路９に連通し、流路構成部１ｂの流出側流路１０はポンプ室８に連通している。このため、ポンプ装置１を軸状に構成した場合でも、アクティブバルブ４で流体の供給を制御することができる。
【００５２】
また、流出側流路１０においてパッシブバルブ１１より下流側部分１０１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂおよびポンプ部１ｃが配列されているＺ軸方向と交差する方向に延在し、流体出口５ａと連通している。このため、流出側流路１０においてパッシブバルブ１１より下流側部分１０１をＺ軸方向に延ばす必要がない。このため、ポンプ装置１を細い軸状に構成することができる。
【００５３】
また、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃはいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されている。このため、図６を参照して後述するように、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの一部を取り換えて別の構造とすることや、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの向きを変えて別の構造とすることが容易である。
【００５４】
また、アクティブバルブ部１ａの外面と流路構成部１ｂとの外面とは、アクティブバルブ部１ａと流路構成部１ｂとの境界部分７１ａｂで連続した平面を構成しており、流路構成部１ｂの外面とポンプ部１ｃの外面とは、流路構成部１ｂとポンプ部１ｃとの境界部分７１ｂｃで連続した平面を構成している。このため、ポンプ装置１の外面に余計な突起や段差がないので、各種機器に搭載するのが容易である等の利点がある。
【００５５】
（容積ポンプ１の別の形態）
図６は、本発明を適用した別の容積型ポンプ（ポンプ装置）の斜視図である。上記実施の形態では、アクティブバルブ部１ａからＸ軸方向の他方側Ｘ２に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出していた。但し、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの一部を取り換えて、あるいはアクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの向きを変えて、図６（ａ）、（ｂ）に示す形態としてもよい。
【００５６】
図６（ａ）に示す形態では、アクティブバルブ部１ａからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出している。これに対して、図６（ｂ）に示す形態では、アクティブバルブ部１ａからＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出している。
【符号の説明】
【００５７】
１・・容積型ポンプ（ポンプ装置）
１ａ・・アクティブバルブ部
１ｂ・・流路構成部
１ｃ・・ポンプ部
３・・電磁式アクチュエータ（ポンプ用駆動機構）
４・・アクティブバルブ
８・・ポンプ室
５ａ・・流体出口
６ａ・・流体入口
９・・流入側流路
１０・・流出側流路
１１・・パッシブバルブ
１２・・ダイヤフラム（ポンプ用弁体）
１６・・連通用流路
４３・・弁体（アクティブバルブ用弁体）
５２・・駆動機構（アクティブバルブ用弁体駆動機構）
１１２・・弁体（パッシブバルブ用弁体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ室の上流側および下流側にアクティブバルブおよびパッシブバルブを備えたポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ室の上流側および下流側にアクティブバルブおよびパッシブバルブを備えたポンプ装置としては、例えば、ポンプ室の同一の壁面に流入側流路および流出側流路が連通し、ポンプ室と流入側流路との連通部分、およびポンプ室と流出側流路との連通部分にアクティブバルブおよびパッシブバルブが設けられた構成が提案されている（特許文献１参照）。かかる構成のポンプ装置によれば、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２７２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のポンプ装置では、流入側流路および流出側流路がポンプ室の同一の壁面に連通しているため、平面積の大きなポンプ装置になってしまい、各種機器内の狭い空間に配置するには不都合であるという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、狭い空間でも配置することのできる新たなポンプ装置を提供することにある。
【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、本発明に係るポンプ装置は、流体入口に連通する流入側流路に対して、アクティブバルブ用弁体およびアクティブバルブ用弁体駆動機構を備えたアクティブバルブが設けられたアクティブバルブ部と、前記流入側流路に連通するポンプ室を備えたポンプ部と、前記アクティブバルブ部と前記ポンプ部とに挟まれた位置で前記アクティブバルブ部および前記ポンプ部と直線状に並ぶように設けられた流路構成部と、を有し、当該流路構成部は、前記流入側流路と前記ポンプ室とを連通させる連通用流路と、前記ポンプ室と流体出口とに連通する流出側流路と、当該流出側流路に配置されたパッシブバルブと、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るポンプ装置では、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部がこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、狭い空間でもポンプ装置を配置することができる。かかる構成の場合でも、本発明では、アクティブバルブ部には、流体入口に連通する流入側流路にアクティブバルブが設けられ、ポンプ部のポンプ室は、流路構成部の連通用流路を介してアクティブバルブ部の流入側流路に連通し、流路構成部においてパッシブバルブが配置された流出側流路はポンプ室に連通している。このため、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【０００８】
本発明では、前記流出側流路において前記パッシブバルブより下流側に位置する部分は、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部および前記ポンプ部が配列されている方向と交差する方向に延在していることが好ましい。かかる構成によれば、流出側流路においてパッシブバルブより下流側をアクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部が並んでいる方向（軸線方向）に延ばす必要がない等、流路の構成を簡素化することができるとともに、ポンプ装置を細い軸状に構成することができる。また、流出側流路においてパッシブバルブより下流側が軸線方向と交差する方向に延在しているので、流路構成部の側面に流体出口を設けることができる。
【０００９】
本発明において、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部、および前記ポンプ部はいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されていることが好ましい。このような構成によれば、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部の一部を取り換えて別の構造とすることや、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部の向きを変えて別の構造とすることが容易である。
【００１０】
この場合、前記アクティブバルブ部の外面と前記流路構成部との外面とは、前記アクティブバルブ部と前記流路構成部との境界部分で連続した平面を構成し、前記流路構成部の外面と前記ポンプ部の外面とは、前記流路構成部と前記ポンプ部との境界部分で連続した平面を構成していることが好ましい。かかる構成によれば、ポンプ装置の外面に余計な突起や段差がないので、各種機器に搭載するのが容易である等の利点がある。
【００１１】
本発明において、前記アクティブバルブは、前記アクティブバルブ用弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、および前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段を備え、前記アクティブバルブ用弁体は、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能であって、前記アクティブバルブが駆動されていないときには前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置にあり、前記アクティブバルブが駆動されたときに前記アクティブバルブ用弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することが好ましい。かかる構成によれば、流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力は、アクティブバルブ用弁体を閉鎖位置に向かって移動させる方向に働く。この結果、アクティブバルブが駆動されていない場合、すなわち、付勢手段の付勢力によって弁体が閉鎖位置に保持されて上流側流路が閉状態となっている場合に、流体入口側の圧力が上昇しても、弁体は流体入口からアクティブバルブ内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力によって閉鎖位置に付勢され、流入側流路の閉状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを用いなくても、流体が流体入口からポンプ室を経由して流体出口へ流出してしまうことを回避することができる。
【００１２】
本発明では、前記アクティブバルブ部において、前記流入側流路は、前記流体流通口と同軸状に延在する流体流路を備え、前記アクティブバルブ用弁体は、前記流体流路内において前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動可能となっていることが好ましい。かかる構成によれば、ポンプ装置を軸状にするのに適している。
【００１３】
本発明において、前記アクティブバルブ用弁体駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビンと、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイルと、前記筒状胴部の内側に配置されたマグネットと、を備え、前記筒状胴部の内側が前記流体流路であり、前記マグネットは前記弁体に搭載されていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成でポンプ装置を軸状に構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るポンプ装置では、アクティブバルブ部、流路構成部、およびポンプ部がこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、狭い空間でもポンプ装置を配置することができる。かかる構成の場合でも、本発明では、アクティブバルブ部には、流体入口に連通する流入側流路にアクティブバルブが設けられ、ポンプ部のポンプ室は、流路構成部の連通用流路を介してアクティブバルブ部の流入側流路に連通し、流路構成部においてパッシブバルブが配置された流出側流路はポンプ室に連通している。このため、ポンプ室からの流体の供給および停止をアクティブバルブおよびパッシブバルブによって制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した容積型ポンプ（ポンプ装置）の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した容積型ポンプのポンプ部の構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用した容積型ポンプのポンプ部の分解斜視図である。
【図４】本発明を適用した容積型ポンプの流路構成部の説明図である。
【図５】本発明を適用した容積型ポンプのアクティブバルブ部の断面図である。
【図６】本発明を適用した別の容積型ポンプ（ポンプ装置）の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照しながら、本発明を適用したポンプ装置として、容積型ポンプを説明する。。なお、以下の説明においては、互いに交差する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に交差する方向をＺ軸方向（ポンプ装置の軸線方向）とする。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側（上方側）をＺ１側とし、他方側（下方側）をＺ２側として表してある。
【００１７】
（全体構成）
図１は、本発明を適用したポンプ装置（容積型ポンプ）の全体構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ポンプ装置の斜視図および断面図である。
【００１８】
図１に示すように、ポンプ装置１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順にＺ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。
【００１９】
かかるポンプ装置１において、アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対して、弁体４３（アクティブバルブ用弁体）および駆動機構５２（アクティブバルブ用弁体駆動機構）を備えたアクティブバルブ４が設けられている。ポンプ部１ｃには、流入側流路９に連通するポンプ室８が設けられている。流路構成部１ｂは、アクティブバルブ部１ａとポンプ部１ｃとに挟まれた位置に設けられており、流路構成部１ｂには、アクティブバルブ部１ａの流入側流路９とポンプ部１ｃのポンプ室８とを連通させる連通用流路１６と、ポンプ室８と流体出口５ａとに連通する流出側流路１０と、流出側流路１０に配置されたパッシブバルブ１１とが設けられている。
【００２０】
本形態において、アクティブバルブ部１ａでは、流入側流路９がＺ軸方向に延在し、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１でＸ軸方向の他方側Ｘ２に屈曲している。アクティブバルブ部１ａでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２に向けて流入管６が突出し、その先端が、流入側流路９と連通する流体入口６ａになっている。
【００２１】
流路構成部１ｂにおいて、連通用流路１６は、Ｚ軸方向に延在しているとともに、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１で屈曲し、流入側流路９に連通している。また、連通用流路１６は、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２には直線的に延在してポンプ室８に連通している。また、流路構成部１ｂにおいて、流出側流路１０はポンプ室８からＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて直線的に延在した後、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１に向けて延在するように屈曲している。本形態では、流出側流路１０のうち、Ｘ軸方向に延在する部分の途中位置にパッシブバルブ１１が設けられている。また、流出側流路１０のうち、パッシブバルブ１１より下流側でＸ軸方向に延在している部分１０１は、流路構成部１ｂからのＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて突出した流出管５の内部に連通し、かかる流出管５の先端が流体出口５ａになっている。
【００２２】
本形態において、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃは互いに分離可能なユニットとして構成されており、Ｚ軸方向に止められたボルト１ｅ等により連結された状態にある。ここで、アクティブバルブ部１ａのハウジング７ａ、流路構成部１ｂのハウジング７ｂ、およびポンプ部１ｃのハウジング７ｃはいずれも、概ね角形であり、互いに連結している部分のサイズが同一である。このため、アクティブバルブ部１ａの外面と流路構成部１ｂとの外面とは、アクティブバルブ部１ａと流路構成部１ｂとの境界部分７１ａｂで連続した平面を構成しており、流路構成部１ｂの外面とポンプ部１ｃの外面とは、流路構成部１ｂとポンプ部１ｃとの境界部分７１ｂｃで連続した平面を構成している。このため、ポンプ装置１の外面には余計な突起や段差がない。
【００２３】
（ポンプ部１ｃの構成）
図２は、本発明を適用したポンプ装置１のポンプ部１ｃの構成を示す断面図である。図３は、本発明を適用したポンプ装置１のポンプ部１ｃの分解斜視図である。
【００２４】
図２に示すように、ポンプ部１ｃの内部にはポンプ室８が形成されており、ポンプ室８の底面はダイヤフラム１２（可動体／ポンプ用弁体）によって規定されている。また、ポンプ部１ｃには電磁式アクチュエータ３が構成されており、電磁式アクチュエータ３によってダイヤフラム１２を往復動させることによりポンプ室８の容積を変化させる。すなわち、ポンプ装置１は、アクティブバルブ４を開けてポンプ室８の容積を拡大することによって流体入口６ａからポンプ室８に流体を吸引し、アクティブバルブ４を閉めてポンプ室８の容積を縮小することによってポンプ室８に吸引した流体を流体出口５ａから吐出する。
【００２５】
ダイヤフラム１２は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等からなるゴム製の弾性体であり、上方から見たときに円形の平面形状を備えている。ダイヤフラム１２の中央部分の下側には、電磁式アクチュエータ３においてＺ軸方向に直動可能な移動体３３が連結されいる。移動体３３は、側面が移動体３３の移動方向と平行になるように配置された直方体形状のマグネット３３１を備えている。マグネット３３１は２極着磁されており、左右で異なる極に着磁された磁極面３３１ａ、３３１ｂとなっている。本実施形態では、磁極面３３１ａがＳ極に着磁され、磁極面３３１ｂがＮ極に着磁されている。
【００２６】
また、図３に示すように、移動体３３は、マグネット３３１の磁極面３３１ａ、３３１ｂを除く外周面部分を保持しているマグネットホルダ３３２を備えている。マグネットホルダ３３２は、マグネット３３１の前後の側面を装置前後方向から保持する前後の縦枠部３３２ａと、前後の縦枠部３３２ａの上端部を連結している上側枠部３３２ｂと、前後の縦枠部３３２ａの下端部を連結している下側枠部３３２ｃとを備えている。前後の縦枠部３３２ａの各々には、磁極面３３１ａ、３３１ｂと平行に突出するガイド突部３３３が設けられている。各ガイド突部３３３は直方体形状をしており、上下方向に所定の長さ寸法を備えている。上側枠部３３２ｂには、ダイヤフラム１２との接続部３３４が上方に突出するように設けられている。下側枠部３３２ｃには、下方に突出するガイド軸３３５が設けられており、ガイド軸３３５は、ハウジング７ｃの底部に設けられた端板３２のガイド穴内でＺ軸方向に移動可能に支持されている。なお、本実施形態では、ガイド突部３３３は、回転防止としての機能を有している。
【００２７】
かかる移動体３３の周りには、第１固定体３５および第２固定体３６からなる固定体３４が設けられており、第１固定体３５および第２固定体３６は各々、ヨーク３７およびヨーク３７に巻き回されている駆動コイル３８を備えている。第１固定体３５は、駆動コイル３８が移動体３３の磁極面３３１ａと一定のギャップを開けて対向するように配置されており、第２固定体３６は、駆動コイル３８が磁極面３３１ｂと一定のギャップを開けて対向するように配置されている。
【００２８】
２つのヨーク３７は各々、上下方向に延びる軸部３７１と、軸部３７１の上端部分から内側に突出している第１突部３７２と、軸部３７１の下端部分から内側に突出している第２突部３７３とを備えている。駆動コイル３８は、ヨーク３７の第１突部３７２と第２突部３７３との間で移動体３３の移動方向（上下方向）と直交する方向に巻き回されている。駆動コイル３８は、移動体３３の移動方向と直交する平面による断面形状が長方形となっており、断面形状の一方の長辺となっている外周面部分がマグネット３３１の各磁極面３３１ａ、３３１ｂと対向している。なお、ヨーク３７の下端部分はハウジング７ｃの底部に設けられた端板３２によって支持されている。
【００２９】
かかる電磁式アクチュエータ３において、駆動コイル３８への給電が行なわれていない状態で、移動体３３は、マグネット３３１と各ヨーク３７の第１突部３７２との磁気的な吸引力とダイヤフラム１２の反力の作用、またはマグネット３３１と各ヨーク３７の第２突部３７３との磁気的な吸引力とダイヤフラム１２の反力の作用によって、上昇位置（Ｚ軸方向の一方側Ｚ１）の位置、または下降位置（Ｚ軸方向の他方側Ｚ２）に保持されている。この状態から、移動体３３をＺ軸方向に移動させる際には、駆動コイル３８への給電を行なう。この結果、フレミングの左手の法則により、駆動コイル３８とマグネット３３１の磁界との間に働くローレンツ力が、移動体３３を移動させる力として働く。また、アンペールの右ネジの法則により、駆動コイル３８への給電によって、駆動コイル３８およびヨーク３７は電磁コイル（電磁石）として機能する。その際、例えば、移動体３３の左側に配置されている第１固定体３５は、上側をＳ極とし、下側をＮ極とする電磁コイルとして機能する。移動体３３の右側に配置されている第２固定体３６は、上側をＮ極とし、下側をＳ極とする電磁コイルとして機能する。この結果、移動体３３のマグネット３３１と、第１固定体３５および第２固定体３６の間には、上側において電磁的な反発力が発生し、下側において、電磁的な吸引力が発生する。かかる力は、移動体３３を移動させるための推力となる。
【００３０】
（流路構成部１ｂの構成）
図４は、本発明を適用したポンプ装置１の流路構成部１ｂの説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、流路構成部１ｂの断面図、およびパッシブバルブ１１の説明図である。
【００３１】
図４に示すように、流路構成部１ｂにはＺ軸方向に延在する連通用流路１６が形成されており、連通用流路１６のＺ軸方向の一方側Ｚ１の端部は、アクティブバルブ部１ａの流入側流路９に連通し、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２の端部はポンプ室８に連通している。また、流路構成部１ｂにおいて、流出側流路１０はポンプ室８からＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて直線的に延在した後、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１に向けて延在するように屈曲している。本形態では、流出側流路１０のうち、Ｘ軸方向に延在する部分の途中位置が弁室１３になっており、かかる弁室１３を利用してパッシブバルブ１１が構成されている。本形態において、パッシブバルブ１１は逆止弁である。
【００３２】
パッシブバルブ１１は、流出側流路１０の途中位置において下流側に向く弁座１１１と、この弁座１１１に流体の流通方向の下流側から当接して流出側流路１０の開口１０２を塞ぐ弁体１１２（パッシブバルブ用弁体）と、弁体１１２と弁室１３の端面１３０との間に挿入された円錐台状の圧縮コイルバネ１１３とを備えており、圧縮コイルバネ１１３は、弁体１１２を弁座１１１に向けて付勢している。
【００３３】
かかるパッシブバルブ１１は、ポンプ室８の容積がダイヤフラム１２によって縮小されることによりポンプ室８が高圧になって流出側流路１０において圧縮コイルバネ１１３による所定の付勢力以上の所定圧力が流出方向にかかると、流出側流路１０を開状態とし、流体が弁室１３を通って流出側流路１０の下流側部分１０１に流れることを許容する。また、流出側流路１０に流出方向とは反対方向に圧力がかかると、流出側流路１０を閉状態とする。
【００３４】
（アクティブバルブ部１ａの構成）
図５は、本発明を適用したポンプ装置１のアクティブバルブ部１ａの断面図である。図５に示すように、アクティブバルブ部１ａには、円筒形状の胴部４１と、胴部４１に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２に設けられた封止部材４２とを備えている。封止部材４２には小径の流路４２３が形成されており、かかる流路４２３の周縁は環状の弁座４４となっている。本形態において、胴部４１の内部は流入側流路９の一部となっており、かかる流入側流路９は、流路４２３と連通する流体流路４５を備えている。また、流体流路４５は、流路４２３において上流側で開口する流体流通口４２３ａに連通している。
【００３５】
流体流路４５にはアクティブバルブ４が構成されており、流体流路４５の内部には軸線方向に往復移動可能な状態で弁体４３（パッシブバルブ用弁体）が挿入されている。弁体４３は、流路４２３の流体流通口４２３ａを開閉することによって流入側流路９を開閉する。
【００３６】
本形態において、弁体４３は円柱形状をしている。弁体４３は、ステンレス製のパイプ４３１と、パイプ４３１の内側に上下方向に配列された円柱状の３つのマグネット４３２とを有している。また、弁体４３は、隣り合うマグネット４３２の間、およびそれらの両端に円板状の磁性板４３３を有している。また、弁体４３は、パイプ４３１の内部に、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１にステンレス製の蓋部材４３５を備え、他方側Ｚ２に止め輪４３６を備えている。さらに、弁体４３は、他方側Ｚ２に円形のゴムシート４３７を備えている。ここで、隣り合うマグネット４３２は、互いに同一の極を相手方のマグネットの方に向けている。より詳細には、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１のマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されており、その下方に隣接配置されているマグネット４３２は上がＮ極、下がＳ極となるように配置されており、さらにその下方に配置されているマグネット４３２は上がＳ極、下がＮ極となるように配置されている。その結果、弁体４３では、磁性板４３３が位置する個所に磁力線が集中している。
【００３７】
本形態において、流体流路４５は、弁体４３を駆動するための駆動コイル４６を巻き回しているコイルボビン４７の内側に形成されている。コイルボビン４７の外周側には円筒形のヨーク４８が配置されている。コイルボビン４７は樹脂製である。なお、封止部材４２は、押さえ板５０によりヨーク４８の内側に固定されており、押さえ板５０は、磁性材料からなる。このため、押さえ板５０は、弁体４３に搭載されているマグネット４３２との間で磁気的な吸引力を発生させ、マグネット４３２とともに弁体４３を弁座４４に向けて付勢する付勢手段５１を構成している。
【００３８】
コイルボビン４７は、Ｚ軸方向に延びる筒状胴部４７２と、筒状胴部４７２の外周面で拡径する５つのフランジ部４７３とを備えている。コイルボビン４７の筒状胴部４７２および５つのフランジ部４７３によって囲まれた４つの空間は、駆動コイル４６が巻回される４つの巻線部となっている。本実施形態では、コイルボビン４７に巻回された４つの駆動コイル４６は、弁体４３のマグネット４３２と共に弁体４３を移動させるための駆動機構５２（パッシブバルブ用弁体駆動機構）を構成している。
【００３９】
コイルボビン４７に巻回された４つの駆動コイル４６は、励磁電流の向きを逆にするために、隣り合う駆動コイル４６同士の巻回方向が逆である。また、４つの駆動コイル４６は、例えば、直列に電気的に接続される。かかる駆動機構５２において、弁体４３が弁座４４に当接して、流路４２３の流体流通口４２３ａを閉鎖している状態では、磁性板４３３は、いずれも上下方向において駆動コイル４６の中央位置に位置している。
【００４０】
ここで、弁体４３の外径寸法は、コイルボビン４７の筒状胴部４７２の内径寸法よりもわずかだけ小さく、弁体４３がコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内側の空間内に挿入された状態では、弁体４３の外周側面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２の内周面との間を流体が流れる。
【００４１】
このように構成したアクティブバルブ４においては、駆動コイル４６への給電が制御されることにより開閉動作を行う。より具体的には、駆動コイル４６への給電が行なわれていない状態では、弁体４３は、弁体４３のマグネット４３２と押さえ板５０との磁気的な吸引力によって閉鎖位置に保持されている。かかる閉鎖位置において、弁体４３はコイルボビン４７の内側の流体流路４５をＺ軸方向の他方側Ｚ２まで移動している。この状態で、弁体４３のゴムシート４３７が弁座４４に当接し、流路４２３の流体流通口４２３ａを塞いでいる。これにより流入側流路９は閉状態となる。ここで、弁体４３は、流路４２３の流体流通口４２３ａが設けられている弁座４４よりも流体の流通方向の上流側に位置している。このため、流体入口６ａからアクティブバルブ４の中へ流れ込む流体の流体圧（背圧）が弁体４３を閉鎖位置に向かって移動させる方向に力を作用させている。
【００４２】
これに対して、流入側流路９を開状態とする際には、駆動コイル４６への給電を行なう。アクティブバルブ４では、マグネット４３２の外周側に筒状に巻き回された駆動コイル４６が配置されているので、給電によって駆動コイル４６を流れる励磁電流の向きとマグネット４３２による磁界の向きが直交する。この結果、弁体４３は、閉鎖位置から移動し、流入側流路９は開状態となる。かかる開状態では、流体入口６ａから流入した流体は、流体流路４５の弁体４３の外周面とコイルボビン４７の筒状胴部４７２との間に流れ込み、流体流通口４２３ａを介して、流路４２３を通過し、ポンプ室８へ向かう。
【００４３】
また、流入側流路９を閉状態とする際には、駆動コイル４６への給電を停止する。駆動コイル４６への給電を停止すると、弁体４３と押さえ板５０との間の磁気的な吸引力および流体入口６ａからアクティブバルブ４内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力により、弁体は閉鎖位置に移動し、流入側流路９は閉状態となる。
【００４４】
なお、流入側流路９を閉状態とする際には、弁体４３を閉位置から開位置へ移動させる場合と反対方向の励磁電流を駆動コイル４６へ供給するようにしてもよい。
【００４５】
（ポンプ装置１の動作）
次に、ポンプ装置１の動作を説明する。ポンプ装置１の電磁式アクチュエータ３とアクティブバルブ４とは、不図示の駆動制御機構によって同期して駆動制御される。
【００４６】
電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８およびアクティブバルブ４の駆動コイル４６に給電されていない状態では、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置に保持されており、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉状態としている。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は、ポンプ室８の容積を最小容積としている。パッシブバルブ１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって流出側流路１０を閉状態としている。従って、アクティブバルブ４が駆動されていない場合、流体入口６ａ側の圧力が上昇すると、弁体４３は流体圧によって閉鎖位置に付勢され、流入側流路９の閉状態が維持される。従って、ノーマルクローズ型のアクティブバルブを駆動していないにも拘わらず、流体が流体入口６ａからポンプ室８を経由して流体出口５ａへ流通してしまうことを回避できる。
【００４７】
ポンプ室８内への流体の吸引が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電によって弁体４３が閉鎖位置から開放位置へ駆動され、流入側流路９が開状態とされる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８への給電が行なわれ、これにより、移動体３３が駆動される。この結果、ポンプ室８の容積は最大容積に拡大する。その結果、流体はポンプ室８内に吸い込まれる。ポンプ室８内に負圧が発生した状態では、パッシブバルブ１１は流出側流路１０を閉状態としている。
【００４８】
次に、ポンプ室８からの流体の吐出が行なわれる際には、アクティブバルブ４の駆動コイル４６への給電が停止され、流入側流路９が閉状態となる。これと並行して、電磁式アクチュエータ３の駆動コイル３８への給電が行なわれる。すなわち、流体の吸引時とは逆方向の励磁電流が駆動コイル３８に供給され、移動体３３が駆動される。この結果、ポンプ室８の容積は最小容積に縮小する。
【００４９】
ここで、ポンプ室８の容積が縮小されるとポンプ室８は高圧となるので、流出側流路１０では、圧縮コイルバネ１１３による弁体１１２の付勢力と対応する所定圧力以上の力が流出方向にかかる。この結果、流体は、弁体１１２を流出方向に移動させて、流体出口５ａから吐出される。
【００５０】
その後、ポンプ装置１が待機状態となると、アクティブバルブ４の弁体４３は閉鎖位置に保持され、アクティブバルブ４は流入側流路９を閉状態とする。また、電磁式アクチュエータ３の移動体３３は、ポンプ室８の容積を最小容積とした位置で停止する。パッシブバルブ１１は、圧縮コイルバネ１１３の付勢力によって流出側流路１０を閉状態とする。
【００５１】
（作用効果）
以上説明したように、本形態のポンプ装置１では、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃがこの順に直線状に並んでいるため、ポンプ装置１は軸状になっている。このため、各種機器に搭載する際、スペース的な制約が少ない。また、アクティブバルブ部１ａには、流体入口６ａに連通する流入側流路９に対してアクティブバルブ４が設けられ、ポンプ部１ｃのポンプ室８は、流路構成部１ｂの連通用流路１６を介してアクティブバルブ部１ａの流入側流路９に連通し、流路構成部１ｂの流出側流路１０はポンプ室８に連通している。このため、ポンプ装置１を軸状に構成した場合でも、アクティブバルブ４で流体の供給を制御することができる。
【００５２】
また、流出側流路１０においてパッシブバルブ１１より下流側部分１０１は、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂおよびポンプ部１ｃが配列されているＺ軸方向と交差する方向に延在し、流体出口５ａと連通している。このため、流出側流路１０においてパッシブバルブ１１より下流側部分１０１をＺ軸方向に延ばす必要がない。このため、ポンプ装置１を細い軸状に構成することができる。
【００５３】
また、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃはいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されている。このため、図６を参照して後述するように、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの一部を取り換えて別の構造とすることや、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの向きを変えて別の構造とすることが容易である。
【００５４】
また、アクティブバルブ部１ａの外面と流路構成部１ｂとの外面とは、アクティブバルブ部１ａと流路構成部１ｂとの境界部分７１ａｂで連続した平面を構成しており、流路構成部１ｂの外面とポンプ部１ｃの外面とは、流路構成部１ｂとポンプ部１ｃとの境界部分７１ｂｃで連続した平面を構成している。このため、ポンプ装置１の外面に余計な突起や段差がないので、各種機器に搭載するのが容易である等の利点がある。
【００５５】
（容積ポンプ１の別の形態）
図６は、本発明を適用した別の容積型ポンプ（ポンプ装置）の斜視図である。上記実施の形態では、アクティブバルブ部１ａからＸ軸方向の他方側Ｘ２に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出していた。但し、アクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの一部を取り換えて、あるいはアクティブバルブ部１ａ、流路構成部１ｂ、およびポンプ部１ｃの向きを変えて、図６（ａ）、（ｂ）に示す形態としてもよい。
【００５６】
図６（ａ）に示す形態では、アクティブバルブ部１ａからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出している。これに対して、図６（ｂ）に示す形態では、アクティブバルブ部１ａからＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて流入管６が突出し、流路構成部１ｂからＸ軸方向の一方側Ｘ１に向けて流出管５が突出している。
【符号の説明】
【００５７】
１・・容積型ポンプ（ポンプ装置）
１ａ・・アクティブバルブ部
１ｂ・・流路構成部
１ｃ・・ポンプ部
３・・電磁式アクチュエータ（ポンプ用駆動機構）
４・・アクティブバルブ
８・・ポンプ室
５ａ・・流体出口
６ａ・・流体入口
９・・流入側流路
１０・・流出側流路
１１・・パッシブバルブ
１２・・ダイヤフラム（ポンプ用弁体）
１６・・連通用流路
４３・・弁体（アクティブバルブ用弁体）
５２・・駆動機構（アクティブバルブ用弁体駆動機構）
１１２・・弁体（パッシブバルブ用弁体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口に連通する流入側流路に対して、アクティブバルブ用弁体およびアクティブバルブ用弁体駆動機構を備えたアクティブバルブが設けられたアクティブバルブ部と、
前記流入側流路に連通するポンプ室を備えたポンプ部と、
前記アクティブバルブ部と前記ポンプ部とに挟まれた位置で前記アクティブバルブ部および前記ポンプ部と直線状に並ぶように設けられた流路構成部と、
を有し、
当該流路構成部は、前記流入側流路と前記ポンプ室とを連通させる連通用流路と、前記ポンプ室と流体出口とに連通する流出側流路と、当該流出側流路に配置されたパッシブバルブと、を備えていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記流出側流路において前記パッシブバルブより下流側に位置する部分は、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部および前記ポンプ部が配列されている方向と交差する方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記アクティブバルブ部、前記流路構成部、および前記ポンプ部はいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記アクティブバルブ部の外面と前記流路構成部との外面とは、前記アクティブバルブ部と前記流路構成部との境界部分で連続した平面を構成し、
前記流路構成部の外面と前記ポンプ部の外面とは、前記流路構成部と前記ポンプ部との境界部分で連続した平面を構成していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記アクティブバルブは、前記アクティブバルブ用弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、および前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段を備え、
前記アクティブバルブ用弁体は、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能であって、前記アクティブバルブが駆動されていないときには前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置にあり、前記アクティブバルブが駆動されたときに前記アクティブバルブ用弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記アクティブバルブ部において、前記流入側流路は、前記流体流通口と同軸状に延在する流体流路を備え、
前記アクティブバルブ用弁体は、前記流体流路内において前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動可能となっていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記アクティブバルブ用弁体駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビンと、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイルと、前記筒状胴部の内側に配置されたマグネットと、を備え、
前記筒状胴部の内側が前記流体流路であり、前記マグネットは前記弁体に搭載されていることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
【請求項１】
流体入口に連通する流入側流路に対して、アクティブバルブ用弁体およびアクティブバルブ用弁体駆動機構を備えたアクティブバルブが設けられたアクティブバルブ部と、
前記流入側流路に連通するポンプ室を備えたポンプ部と、
前記アクティブバルブ部と前記ポンプ部とに挟まれた位置で前記アクティブバルブ部および前記ポンプ部と直線状に並ぶように設けられた流路構成部と、
を有し、
当該流路構成部は、前記流入側流路と前記ポンプ室とを連通させる連通用流路と、前記ポンプ室と流体出口とに連通する流出側流路と、当該流出側流路に配置されたパッシブバルブと、を備えていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記流出側流路において前記パッシブバルブより下流側に位置する部分は、前記アクティブバルブ部、前記流路構成部および前記ポンプ部が配列されている方向と交差する方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記アクティブバルブ部、前記流路構成部、および前記ポンプ部はいずれも、互いに分離可能なユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記アクティブバルブ部の外面と前記流路構成部との外面とは、前記アクティブバルブ部と前記流路構成部との境界部分で連続した平面を構成し、
前記流路構成部の外面と前記ポンプ部の外面とは、前記流路構成部と前記ポンプ部との境界部分で連続した平面を構成していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記アクティブバルブは、前記アクティブバルブ用弁体によって開閉される流体流通口、当該流体流通口が開口している弁座、および前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段を備え、
前記アクティブバルブ用弁体は、流体の流通方向の上流側から前記弁座に当接して前記流体流通口を閉鎖する閉鎖位置と、前記弁座から流体の流通方向の上流側に離れて前記流体流通口を開放する開放位置との間を往復移動可能であって、前記アクティブバルブが駆動されていないときには前記付勢手段の付勢力によって前記閉鎖位置にあり、前記アクティブバルブが駆動されたときに前記アクティブバルブ用弁体は前記閉鎖位置から前記開放位置に移動することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記アクティブバルブ部において、前記流入側流路は、前記流体流通口と同軸状に延在する流体流路を備え、
前記アクティブバルブ用弁体は、前記流体流路内において前記閉鎖位置と前記開放位置との間で移動可能となっていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記アクティブバルブ用弁体駆動機構は、筒状胴部を備えるコイルボビンと、前記筒状胴部に巻き回された駆動コイルと、前記筒状胴部の内側に配置されたマグネットと、を備え、
前記筒状胴部の内側が前記流体流路であり、前記マグネットは前記弁体に搭載されていることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１５０３２（Ｐ２０１３−１５０３２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６４５２（Ｐ２０１１−１４６４５２）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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