JPS59203889A - 液体燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体燃料を圧送する液体燃料ポンプ、特にそ
の機構部に圧電振動子を用いた液体燃料ポンプに関する
。

従来技術 従来の液体燃料送出用ポンプでは、電動機やソレノイド
等を使用して、ポンプの羽根屯を回転させ液体燃料に遠
心力を与えて燃料を１！」出したり、あるいはピストン
またはプランジャをシリンダ内で往復運動させ、シリン
ダ内容積の拡大、縮小により燃料を吐出する方法が用い
られている。

ところで、この種の従来のポンプに使用される羽根車、
ピストンまだはプランジャ等、燃料に直接作用する部品
自体は、直接電気信号によってその動作を制御されるこ
とは不可能である。即ち、羽根車やピストンは、伝達１
１１＋を介して１１」ｊ転」（動が伝達される電動機の
電源制御によって制御され、また、プランジャは、ソレ
ノイドに磁界を発生させるソレノイド電流の制御によっ
て制御される。

その為、従来のこの種の燃料ポンプは、」二連のような
中間的な伝達機構を設けるので装置自体が大型になると
ともに、その内容構造が複雑になるといつだ欠点を有し
ている。

目的 本発明の目的は、従来の液体燃料ポンプが有する上述の
欠点を除去して、電気的に直接制御することができる圧
電振動子の機械的振動を燃料に直接作用させて燃料吐出
を行なうことによって、構造が簡単となるとともに、燃
料流量制御を正確かつ容易に行なうことができる燃料ポ
ンプを供給することにある。

実施例 以下に、本発明の一実施例について、図面とともに説明
する。

第１図ないし３図において、ポンプ本体］は、液体燃料
が外部より吸入、吐出される円板状の上層部１ａど、燃
料に圧力を加える加圧室が形成される開口を中央に有す
る同形状の下層部ＩＣと、上層部１ａと下層部ＩＣの間
で燃料を流通させる同形状の中層部１ｂとを、各部１ａ
、１ｂｓｌｃの端部に形成された孔にネジ２を締結して
、一体重に組み合ぜて形成されている。

３は、上層部１ａ上面から突出された吸入用ノーイブで
あって、吸入用パイプ３を介して燃料が外部よりポンプ
本体１に吸入される。また、４ば、同様にして上層部１
ａに設けられた吐出用ノくイブであり、燃料をポンプ本
体１の外部・＼１１目１′１トる３、５は、下層部］Ｃ
の円状の開１−１に設け１）７）だ燃料加圧室であり、
詳細後述の圧電コー二モルノ０と中層部１ｂの丁面とに
挾芥れて形成され　燃第１が貯留され加圧される。

７は、吸入用パイプ３から加ＩＦ室５寸で燃１’ｌ　’
５−・流入する流入路であり、１だ、ｉ、ｉ、加！」−
室５から吐出用パイプ４まで燃料を流出する流出路であ
る。流入路７および流出路８目２、上層部１ａおよび中
層部１ｂを貫通して形成されている。

９は、流入路７内にて燃料が逆流するのを防ぐ逆止弁で
あり、件だ１０は、流出路８の逆！−，ｆ「である。各
逆ＩＥ弁９，１０は、上層部１ａと中層３１（１ｂとの
接合面」二にて、それぞれ流入路７，８を覆うように装
着されている。

圧電ユニモルフ６は、第４図に示ず」、うに、薄い金属
製円板６ａに、それよシも直径が小さい円板状の圧電素
子６１〕を同心固状に貼り合わせて形成される。円板６
ａと圧電素子６１〕とに（ｄ、それぞれ電圧印加用の導
線１１が接続されている。

上記の圧電ユニモルフ６は、下層部ＩＣ中央の開口の内
壁下部に形成されたフランジ１２に固定され、下層部１
Ｃの開口を液体洩れがない状態に塞ぐ。更に、この開口
と外径が等しい金属リング１３が圧電ユニモルフ６上側
に嵌め込まれて、圧電ユニモルフ６と中層部１ｂ下面と
の間に、圧電ユニモルフ６が上方向へ屈曲自在であるよ
うにギャップ、即ち加圧室５が形成される。

以」二のような構成において、導線１１間に交流電圧が
印加されると、圧電ユニモルフ６は、交流電圧と等しい
周波数で振動し、第５図（ａ）から（ｂ）、（ｂ）から
（ａ）と形状が変化する。

第５図（１＋）のように、圧電ユニモルフ６が屈曲する
と、加圧室５の容積が拡大しその内圧が減少して、逆止
弁８が開き逆止弁９が閉じて、吸入用パイプ３から加圧
室５へ流入路７を介して燃料が吸入される。

まだ、第５図（ｂ）から（ａ）へ、圧電ユニモルフ６が
観帰するど、加圧室５の容積が減少し内圧が高くな′つ
て、逆止弁８が閉じ逆止弁９が開いて、加圧室５から吐
出用バイブロへ流出路８を介し−Ｃ燃第１が吐出される
。

」二記の動作が周期的に繰り返されて、燃＃’ｌ　ｉｔ
、ポンプ本体１を介して一定流喰にて連続的に流ｉｊｉ
！される。

ところで、圧電ユニモルフ６の第５図（１））に示した
変位量へ６は、導線１１間の電源′ＩＬ月置装こ比例し
、まだその振動周波数は電源電圧の周波数ＶＣ比例する
１、そして、ポンプの燃料吐出流Ｅｉ：は、圧電ユニモ
ルフ６の変位量および振動周波数に比例するので、電源
電圧およびその周波数に比例する。７シ諒としては、周
波数が６０１−、Ｉｚあるい（’：Ｊ、　５０１１Ｚで
ある商用電源が用いられるので用型ユニモルフ６の振動
周波数は可変できない。

そこで、本発明では、導線１１間の電則１電月−を可変
制御して、ポンプの燃料吐出流）、：を制御する。

第６図には、電源電圧制御装置６１用の電気回路１４の
一例が示される。

第６図（（おいて、入力端子Ｘ、Ｘ間しこは商用電源１
５が接続され、出力端子Ｙ、Ｙ間には１Ｆ電ユ二モルフ
６および抵抗Ｒ，が並列に接続されて、圧電ユニモルフ
６には商用電源電圧ＶＩＮの制御電圧■ｏＵＴ　　が印
加される。

入力端子Ｘと出力端子Ｙの間には、出力電圧ｖｏｏＴ　
制御用のトランジスタＴｒ１のコレクタ、エミッタと逆
１ｉｉ−１電圧防止用のダイオ−ドＩ）１とが、直列に
接続されるとともに、バイパス用ダイオード１〕２がト
ランジスタＴＲＩｒ、およびダイオードＤ、と並列に接
続される。丑だ同様にして、入力端子Ｘ′と出力端子Ｙ
′の間には、トランジスタＴｒ１′とダイオードＩ）、
’、Ｉ）２’　　とが接続される。

ｑ−いに直列に接続されたダイオードｉ）３．　、Ｄ３
’と・互いに直列に接続されたダイオードＤ４．’ｆ）
４’とは・それぞれ入力端子ｘ　、　ｘ’間に並列に接
続され、ブリッジ回路を構成し２、電源電圧ＶＩＮを単
相全波整流して端子ａ　、　ｂ、Ｊ：ｐ出力する。

そして、端子ａ、ｂ間には、互いに直列に接続されたツ
ェナーダイオードＺＤ、Ｚｌ）’と、互いに直列に接続
された可変抵抗ＶＲおよびＲ２とが、それぞれ電圧降下
用抵抗Ｉ（３を介して、並列に接続されている。

一方、トランジスタ”’　ｌ　＋　””’　ｌ′の両ヘ
ース間（・（−（土ベース電流制御用抵抗Ｉ匂、　Ｈ，
、’が端１′−ｄを介し−Ｃ１１′１列に接続され、更
に端子、−］　＆：Ｊ１、用変抵ＩＪ′１□Ｖ　Ｈと接
続されている。

こうして、端子ａ、ｂより出力された′１ｌｉＩＥ　■
、ＩＮの整流電圧は、ツェナニーダイオ　ドＺ＋１．Ｚ
ｌ）’および抵抗Ｖ　Ｒ、几２で構成される回路によっ
て電月−調整されたのち、端子ｄを介してトランジスタ
゛”’ｌ＋ｒｂ　、　／のベースに印加されて、トラン
ジスタＴｒ、。

’Ｉ”ｒ、／のスイッチング制御が行なわれる、々お、
スイッチＳＷは、ツェナーダイオ−）−’　Ｚｌ＋と並
列に接続されている。、 以上の回路構成において、電縣電圧〜’Ｈ，ＩがＩ」で
ある半サイクル時、入力端子Ｘから、ダイオード１）４
、抵抗且３、Ｖ　Ｒ１１（２、ツェナーダイオ　［、Ｚ
Ｉ〕、ＺＤおよびダイオードＪＪ３’によって形成され
る回路を介して、入力端子Ｘ′寸で電流が流れる。その
結果、端子ｄから抵抗Ｒ４ヲ介してトランジスタＴｒＩ
のベースに正の電圧が印加され、トランジスタ′Ｉ″ｒ
１がオンとされ、正の電源電圧■■Ｎが、トランジスタ
１゛ｒ１およびダイオードＤ１を介して負荷１６に印加
される。

一方、電源電圧■■Ｎが負である半サイクル時、入力端
子Ｘ′から、ダイオードＤ４、抵抗■ち、ＶｆＬ、　Ｒ
２、ツェナーダイオードＺＤ、　ＺＤ’、およびダイオ
ードＪＪ１によって形成される回路を介して、入力端子
Ｘ１で電流が流れ、上記と同様にして、トランジスタ′
ｒｒ１′がオンとされ、負の電源電圧■■Ｎが負荷１６
に印加される。

以上の動作が繰り返されて端子ｄに印加されるベース電
圧Ｖｚの波形が、第７図（ａ）に示され、この波形によ
って制御される出力端子ｙ　、　ｙ’間の電圧■ｏＵＴ
が、第７図（ｂ）に示されている・ベース電圧■ｚの波
形は、電源電圧■ＩＮの正弦波をブリッジ回路にて全波
整流したのちに、ツェナーダイオ−トＺ、１．）　、　
ＺＤ’によって、第７図（ａ）中の電圧■ＺＨあるいｐ
　’ＶＺＬにてクランプした略台形状波形である。スイ
ッチＳＷを開ければ、ツェナーダイれ一ドＺＤ、ＺＪ）
’の両方に電圧がかかり、クランプ電圧はＶＺＨになり
、スイッチＳＷを閉じれに１］、ツェナーダイオードＺ
Ｄ’のみに電圧がかかり、クランプ電圧は■ｚＴＪにな
る。

上記のようなベース電圧でトランジスタ′１１ｒ、Ｉｌ
ｌ、、、’をスイッチング制御すると、出力電圧■０Ｉ
ＪＴ　（ｒＪ−１電源電圧■■Ｎを第７図（ｂ）中の電
圧ＶＣ’）ＵＴＨあるいｔ、１、ｖｏＵＴＬにてクラン
プしだ略台形状波形になる。

第７図では、電圧ＶＺＨとＶＯＵＴＬ１および電圧■Ｚ
＋＋とＶＯＵＴＬとが、それぞれ対応する。

そして、第８図（で示すように、出力電Ｈ＝　Ｖｏｕ−
ｒとポンプの燃料吐出流量Ｑとは比例するので、出ＪＪ
Ｔｊｌ圧■ＯＵＴ　カｖＯＵＴＬ　　ｂｒルイ（ｉ、■
ｏｔｒｒ＋−＋　ＶＣクランプされて、即ちスイッチＳ
Ｗが閉じられあるい←１開かれて、略台形状波形の電圧
■ｏＵＴ　が圧電ユニモルフ６に印加され、この電圧〜
’ＯＵＴ　に比例して１電ユニモルフが変形するので、
燃料吐出流：１１、（’、ＩＣ，１第ＩＣ。のＱＬある
いはＱＨになる１、このように、本実施例では、ツェナ
ーダイオドＺＤ、Ｚｌ）のツェナー電圧を適宜に設定し
て、スイッチＳＷを開閉することによって、燃月吐出流
１）を強弱二段に切換えることができる。

なお、上述の実施例において、更にツェナーダイオ−１
・゛を追加して、各ツェナーダイオードと並列に接続さ
れるスイッチを増やせば、多段階の吐出流計可変も可能
である。

効果 以上に詳述したように、この発明によれは、液体燃料を
圧電振動子の機械的振動によって加圧するとともに、圧
電振動子を駆動する電源電圧の制御装置を設けて、燃料
の加圧状態を電気的に直接制御して燃料吐出量を調整す
るようにしたので、構造が簡単で態別流量を容易かつ正
確に制御できる液体燃料ポンプを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ぐよ本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
実施例を示す上面図、第３図は同実施例を示す下…」図
、第４図は同実施例に使用される圧電ユニモルフを示す
正面図、第５図は圧電ユニモルフの変形を示す側面図、
第６図は同実施例の電源制御装置を示す回路図、第７図
は電源制御装置のトランジスタに印加されるベース′市
圧ｖｚの波耳乞および該装置の出力電圧■ＯＵＴ　の波
形を’、　７１ｅす線図、第８図は該装置の出力電圧Ｖ
ｏＵＴ　　と態別吐出流：ｌ：Ｑとの関係を示す線図で
を）る。 ■　液体燃料ポンプ本体、５　加圧室、６−４Ｌ電ユニ
モルフ、７　流入路、８　流出路、１４電源電圧制御装
置用電気回路。 特許出願人　シャープ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ本体外部に通じる液体燃料流入路と流出路
   の間に形成され、燃料を一時的に貯留する貯留室と、こ
   の貯留室の内壁の一部を形成し機械的に振動して貯留室
   内の燃料を加圧して周期的に該流出路へ吐出する圧電振
   動子と、電源装置の出力型ＪＥを制御して圧電振動子に
   印加する制御装置とを備え、この制御装置によって圧電
   振動子の変形量を調整して燃料の吐出流量を制御するこ
   とを特徴とする液体燃料ポンプ。