JP2006219996A - 脈動式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、リテーナやダイヤフラムスプリングを用いずに低コストで良好な吐出能力を長期間に亘って発揮できるようにする。
【解決手段】 エンジンからの空気脈動を脈圧室５５に導入して脈圧室５５とポンプ室５４とを隔てるポンプダイヤフラム４Ａを往復変位させ、ポンプ室５４に圧力変動を導入することによりエンジンに燃料を送出するものとした脈動式ダイヤフラムポンプ１Ａにおいて、ポンプダイヤフラとして金属ポンプダイヤフラムを用いた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、本発明はエンジンに燃料を供給するためのポンプ、詳しくはエンジンの運転に伴ってクランクケース内や吸気マニホルド内に発生する圧力脈動によって駆動される脈動式ダイヤフラムポンプに関する。

農業機械、船外機、軽自動車などの動力源である２サイクルまたは４サイクルの比較的小型のガソリンエンジンに燃料を供給する手段として、脈動式ダイヤフラムポンプは機械式や電磁式などの燃料ポンプと比較して、構造が簡単であるとともに機械的損失を伴わずに駆動できる、という利点を持っていることから広く使用されている。

図４は、例えば特開２００１−２４８５６１号公報に記載されている一般的な脈動式ダイヤフラムポンプの一例を示す縦断面図であって、脈動式ダイヤフラムポンプ１Ｃは、本体５０の一方の面にポンプダイヤフラム５１とカバー体５７とが重ねられていて、本体５０に設けられてポンプダイヤフラム５１で覆われたくぼみはポンプ室５４を形成し、またカバー体５７の内部は脈圧室５５を形成していてダイヤフラムスプリング５３を収装している。また、ポンプダイヤフラム５１はゴムなどの柔軟で弾性を備えた樹脂製（天然樹脂および合成樹脂を含む）素材で形成されているが、その中央部には硬質素材からなる平板状のリテーナ５２が設けられている。

エンジンの運転に伴ってクランクケース内または吸気マニホルド内に発生する空気の脈動、一般にはクランクケース内に発生する圧力脈動がカバー体に設けたパルス導入口５６から脈圧室５５に導入されてポンプダイヤフラム５１を往復変位させ、図示しない燃料タンクの燃料を燃料入口６１から吸込室６０、吸込弁６５、ポンプ室５４、吐出弁６７、吐出室６２を経て燃料出口６３へと送り、図示しない気化器よりエンジンに供給する。その際、リテーナ５２をダイヤフラムスプリング５３で付勢することによりポンプダイヤフラム５１に常に張りを与えており、これにより吐出効率を高いものとしている。

しかしながら、エンジンの空気脈動を利用して樹脂製のポンプダイヤフラム往復変位させる脈動式ダイヤフラムポンプにおいては、上述したように吐出効率の観点からリテーナとダイヤフラムスプリングを付設することが必須であり、部品点数および組み立て工程数が多くなってコスト面で不利となる。また、樹脂製のポンプダイヤフラムを用いる場合、長期間の使用により素材が変質して、変形したり弾性が低下したりして当初の吐出性能を発揮できなくなり、また破損して燃料が漏出する等のトラブルが発生し、メンテナンスに手間とコストを要してしまう、という問題がある。
特開２００１−２４８５６１号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、リテーナやダイヤフラムスプリングを用いずに、低コストで良好な吐出能力を長期間に亘って発揮できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、エンジンからの空気脈動を脈圧室に導入して脈圧室とポンプ室とを隔てるポンプダイヤフラムを往復変位させ、ポンプ室に圧力変動を導入することによりエンジンに燃料を送出するものとした脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、前記ポンプダイヤフラムとして所定の弾性を備えた薄板円盤状の金属ポンプダイヤフラムを用いた。

このように、ポンプダイヤフラムがポンプ本体の横断面積に対し面積が比較的大きく往復変位幅が比較的小さくても良好な吐出能力を発揮する脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、樹脂製のポンプダイヤフラムの代わりに薄板円盤状の金属ダイヤフラムを用いることで、破損防止用のバックプレートを不要としながら、ダイヤフラムスプリングおよびリテーナを要することなくポンプダイヤフラムに適度な弾性および張りを持たせることができるため、燃料ポンプ制作にあたり部品点数および制作工程を削減することができ、また、ポンプダイヤフラム自体の耐久性が増して長期間に亘ってメンテナンスが不要なものとなる。

また、この金属ポンプダイヤフラムは、中央部周囲に圧力変動により中央部よりも大きな弾性変形量を示す所定形状の弾性変形部を備えており、圧力変動により主として弾性変形部が変形することで中央部が所定範囲で往復変位するものとすれば、比較的弾性変形量の少ない金属ポンプダイヤフラムに弾性変形部を設けたことで、上下の往復変位幅が増大されるとともに往復変位のためのエネルギーロスが減少するため、より大きなポンプ吐出能力を発揮するとともに破損しにくいものとなる。

また、この弾性変形部を、中央部周囲に環状に設けられプレス成型による断面凹凸構造または波形構造の少なくとも含むものとすれば、金属板をプレスすることで形成された薄肉部が一層弾性変形能に優れたものとなり、極めて良好なポンプ吐出能力を発揮するとともに一層破損しにくいものとなる。

上述したように、脈動式ダイヤフラムポンプのポンプダイヤフラムに金属ポンプダイヤラムを用いた本発明により、リテーナやダイヤフラムスプリングを不要として部品点数および製作工程を削減してコストの低廉化を実現することができ、しかも樹脂製のポンプダイヤフラムよりも耐久性に富んで良好な吐出性能を長期間に亘って発揮することができるものである。

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明における第一の実施の形態の脈動式ダイヤフラムポンプ１Ａの縦断面図を示しており、その構成・および機能の説明は、上述した従来の脈動式ダイヤフラムポンプ１Ｃとほぼ同様であるため省略し、これと異なる特徴部分について詳細に説明する。

脈動式ダイヤフラムポンプ１Ａの本体５０上面に設けられたくぼみを覆って金属ポンプダイヤフラム４Ａが設けられており、その外側を内側にくぼみが設けられたダイヤフラムカバー体５７が覆っており、金属ポンプダイヤフラム４Ａによりポンプ室５４と脈圧室５５が区画されている。また、本実施の形態の金属ダイヤフラム４は、ポンプダイヤフラムを付勢して張りをもたせるためのダイヤフラムスプリングおよびリテーナを備えずに金属ポンプダイヤフラム４Ａ単独で配設した点に特徴がある。

金属ポンプダイヤフラム４Ａは、金属の薄板を円形にカットしたものを、プレス成型により周縁部を下方に折り曲げられてなる固定用フランジ４ｃを備えた円盤状のものであり、図１に示すように本体５０の直径に近い直径を有した円盤状のものであって、固定用フランジ４ｃ部分が本体５０周壁の溝に挿入されカバー体５７を重ねられて周縁部を固定される。

このように、金属ポンプダイヤフラム４Ａはポンプサイズに対し往復変位面積が比較的大きいことから、上下のストローク幅が大きくなくても比較的良好な吐出能力を発揮することができるとともに、エンジンの空気脈動を利用する脈動式ダイヤフラムポンプにおいては突発的に過大な圧力変動は生じにくいため破損防止用のバックプレートは基本的に必要としないものである。例えば、小形エンジン用のポンプサイズにおいては、上下のストローク幅は０．３ｍｍ以下でも充分であり金属ポンプダイヤフラムで充分対応することができる。

さらに、金属ポンプダイヤフラム４Ａ自体で張りと弾性を備えていることから、樹脂製ポンプダイヤフラムを用いた従来の脈動式ダイヤフラムポンプとは異なり、リテーナおよびダイヤフラムスプリングを付設しなくても充分な吐出性能を発揮するため、部品点数・組立工程数を削減することができ、コスト面で有利なものとなる。また、金属ポンプダイヤフラム４Ａは樹脂製のものに比べて腐食に強く長年の使用でも劣化しにくいため、メンテナンスコストも低廉に抑えることができる。

図２は、本発明における第二の実施の形態を示すものであり、図１の脈動式ダイヤフラムポンプ１Ａの金属ポンプダイヤフラム４Ａを、円盤中央部の周囲に環状の弾性変形部を備えた金属ポンプダイヤフラム４Ｂを用いた脈動式ダイヤフラムポンプ１Ｂを示している。

金属ポンプダイヤフラム４Ｂは、図３の斜視図に示すように金属の薄板円形にカットしたものをプレス加工してなる円盤状のダイヤフラムであり、中央部４ａの周りに環状の弾性変形部４ｂが設けられており、周縁部に垂直に下方に折り曲げられた固定用フランジ４ｃを備えている。

弾性変形部４ｂは、それぞれ円形平板状の中央部４ａを中心とした環状の凹部４３、凸部４５、凹部４２、凸部４４、凹部４１からなり、それぞれ平板状の金属製薄板をプレス装置でプレスして設けたものであり、プレス成型されることでさらに弾性を増しているとともに、図２の縦断面図に示すように断面が凹凸の連続となって上下の変位に対応して変形しやすくなっており、中央部４ａが脈圧室５５の脈圧により所定範囲で往復変位可能としている。尚、この凹凸から角を取った波形でも同様での作用・効果が期待できる。

金属ポンプダイヤフラム４Ｂは、斯かる弾性変形部４ｂを備えたことで、上下の往復可動域が図１の金属ポンプダイヤフラムよりもさらに増大するとともに往復変位のためのエネルギーロスが減少してポンプ吐出能力が増加したものとなっている。また、金属の薄板がプレスされたことで素材としても弾性を増した弾性変形部４ｂにより、変形に対する耐久性が増したためさらに長期間に亘って充分な吐出能力を発揮できるものである。

本発明における第一の実施の形態を示す縦断面図。 本発明における第二の実施の形態を示す縦断面図。 図２の脈動式ダイヤフラムポンプに用いる金属ダイヤフラムの斜視図。 従来例を示す縦断面図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 脈動式ダイヤフラムポンプ、４Ａ，４Ｂ 金属ポンプダイヤフラム、４ａ 中央部、４ｂ 弾性変形部、４ｃ 固定フランジ、５４ ポンプ室、５５ 脈圧室

Claims (3)

1. エンジンからの空気脈動を脈圧室に導入して脈圧室とポンプ室とを隔てるポンプダイヤフラムを往復変位させ、前記ポンプ室に圧力変動を導入することにより前記エンジンに燃料を送出するものとした脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、前記ポンプダイヤフラムが所定の弾性を備えた薄板円盤状の金属ポンプダイヤフラムであることを特徴とする脈動式ダイヤフラムポンプ。
2. 前記金属ポンプダイヤフラムは、中央部周囲に圧力変動により中央部よりも大きな弾性変形量を示す所定形状の弾性変形部を備えており、主として該弾性変形部が圧力変動により変形することで前記中央部が所定範囲で往復変位することを特徴とする請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
3. 前記弾性変形部は、前記中央部周囲に環状に設けられプレス成型による断面凹凸構造または／および波形構造からなることを特徴とする請求項２記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
   

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