JP2009150315A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプユニットの小型化の支障にならない構成で、気液分離装置内に多量の空気が吸い込まれた場合であっても多量の空気を気体分離室へ速やかに逃がす。
【解決手段】弁体３８に絞り流路３７ａを一体的に設けた空気逃がし弁３４が、ポンプ１９から吐出された流体の気体混入度合いに基づいた気液分離装置３１側の圧力変化に応動して弁体３８を開弁又は閉弁変位させることにより、気液分離装置３１から気体分離室６０への絞り流路３７ａに並行な気体逃がし用バイパス流路（大流量バイパス流路）３７ｂを開・閉させる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、給油装置等に装備されるポンプユニットに関する。

例えば、給油所で用いられる給油装置は、スペース上の制約から、できるだけ小型であることが望まれ、これに伴い、ガソリン等の油液を送出するポンプユニットについても、その小型化が要求されている。一方、給油所で取り扱うガソリン等の油液には、空気等といった気体が混入することが多く、ポンプユニットも気液分離手段を備えたものが必要となる。

そこで、特許文献に記載されているような、流入口及び流出口を有するケーシングを備え、このケーシング内に、流入口から流体を吸い込むポンプと、ポンプから吐出された流体を旋回させて液体と気体富化液とに分離する気液分離装置と、気液分離装置で分離された気体富化液から気体を分離する気体分離室とを設け、気液分離装置で分離された液体をフィルタ室及び逆止弁を介して流出口に導くとともに、状況に応じてポンプの吸込口側に適宜戻す一方、気体分離室によって分離された気体をケーシング外に排出するようにしたポンプユニットがある。このポンプユニットによれば、１つのケーシング内にこれら構成機器を配置して小型化をはかることができ、気液分離装置と気体分離室とによる二重の気液分離により、気体混入の極めて少ない液を被給油側へ供給できる。

ところで、このようなポンプユニットによれば、気液分離装置から気体分離室に気体富化液を送る流路には、気液分離装置によって分離された液体の気体分離室への流入を制限するために流路が部分的に絞られている。しかしながら、例えばケーシングの流入口と連通されている貯液タンク側のトラブル、具体的には貯液タンク内の液体が空になってしまうことにより多量の空気がケーシング内に吸い込まれてしまったような場合は、ケーシングに形成されている気液分離装置から気体分離室への流路を介しての、吸い込まれてしまった空気の逃がしが不十分となり、気液分離装置内が空気で充満されることとなる。この結果、気液分離装置内に充満した空気がケーシングの流出口から送出されてしまい、流出口に接続された流量計が空気を計量することとなり、給油量の計測に誤差が生じる。

そこで、特開平８−４６６０号公報に記載されているような、気体富化液を気液分離装置へ導く流路に設けられ、気液分離装置によって分離された液体の気体分離室への流入を制限するための絞りをバイパスするようにバイパス流路を設け、このバイパス流路に絞りより大きい開口面積を有する空気逃がし弁を介装したポンプユニットがある。

そして、このポンプユニットによれば、その空気逃がし弁の弁体をばねにより開弁方向へ付勢しておくことによって、気液分離装置内に多量の空気が吸い込まれた場合には、その際に生じる空気逃がし弁の前後の圧力差の減少を利用して、前述したばねの付勢力によって空気逃がし弁の弁体をその弁座から離間させ、多量の空気を気体分離室へ速やかに逃がし、流出口からの空気の漏れを防止できる構成になっている。
特開平８−４６６０号公報

しかしながら、上記の空気逃がし対策によれば、気体富化液を気液分離装置へ導く流路の絞りと、この絞りをバイパスするバイパス流路とを別個に設けなければならず、さらにこのバイパス流路に空気逃がし弁を配置する必要があるので、ポンプユニットのケーシングのさらなる小型化の支障になる。

本発明は、上記した問題点を鑑み、気液分離装置内の空気を気体分離室へ逃がすための効率を損なうことなく、ポンプユニットの小型化を図ることが可能なポンプユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のポンプユニットは、流入口及び流出口を有するケーシング内に、流入口から流体を吸込むポンプと、ポンプから吐出された流体を液体と気体富化液とに分離する気液分離装置と、気液分離装置で分離された気体富化液から気体を分離する気体分離室とを設け、気液分離装置で分離された液体を流出口へ導くとともに、気体分離室で分離された気体を前記ケーシング外へ排出するようにしたポンプユニットであって、気液分離装置の気体富化液の導出口、又は該導出口と前記気体分離室との間を連通する導出流路に、前記気液分離装置から前記気体分離室への気体富化液の流出を許容し、液体の流出を制限する絞りと、ポンプから吐出された流体の気体混入度合いに基づいた気液分離装置側の圧力変化に応動して弁体が開弁又は閉弁変位することにより、気液分離装置から気体分離室への絞りに並行な気体逃がし用バイパス流路を開・閉させるバイパス弁装置とを設け、この絞りが、バイパス弁装置の弁体の流入側と流出側とを常時連通するように、弁体を貫通して形成されていることを特徴とする。

また、本発明のポンプユニットは、気液分離装置は、ポンプから吐出された流体を遠心力と比重を利用して液体と気体富化液と上下方向に分離するサイクロンであって、サイクロンの旋回軸と略同軸に、前記絞りとバイパス弁装置の弁体とを一体的に該サイクロンの気体富化液の流出口に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、ケーシング内に多量の空気が吸込まれて気液分離装置から気体富化液の圧力が低下すると、空気逃がし弁が開いて空気を気体分離室側へ逃がすが、この空気逃がし弁が、ポンプから吐出された流体の気体混入度合いに基づいた気液分離装置側の圧力変化に応動して弁体が開弁又は閉弁変位することにより、気液分離装置から気体分離室への絞りに並行な気体逃がし用バイパス流路を開・閉させるバイパス弁装置になっており、このバイパス弁装置の弁体にこの弁体の流入側と流出側とを常時連通するように絞りを一体的に設けたから、ポンプユニットの小型化の支障にならない構成で、気液分離装置内に多量の空気が吸い込まれた場合であっても多量の空気を気体分離室へ速やかに逃がすことができる。

また、本発明によれば、ポンプから吐出された流体を遠心力と比重を利用して液体と気体富化液と上下方向に分離する気液分離装置としてのサイクロンの、旋回軸と略同軸に、絞りとバイパス弁装置の弁体とを一体的にサイクロンの気体富化液の流出口に配置したから、サイクロンの気液分離性能に与える影響を最小限に抑えることができ、サイクロンの気液分離性能を十分に引き出すことができる。

以下、本発明のポンプユニットに係り、その実施の形態について、図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るポンプユニットの構造を示す縦断面図である。
図２は、本実施の形態のポンプユニットの構造を示したもので、図４に記載の２−２矢視線に沿う断面図である。
図３〜図５は、図１に記載の３−３矢視線、４−４矢視線、５−５矢視線にそれぞれ沿う断面図である。
図６は、本実施の形態のポンプユニットの側面を、一部断面で表した側面図である。
図７は、本実施の形態のポンプユニットの正面図である。
図８は、本実施の形態のポンプユニットの上側平面図である。

これらの図において、１０はケーシングであり、図２に表れているように、下部に流入口１１を、上部に流出口１２をそれぞれ有する。ケーシング１０は、アルミニウム合金から一体に鋳造されている。ケーシング１０内の下部側には、前記流入口１１に臨んで吸込室１３が形成され、この吸込室１３にはストレーナ１４と吸込側逆止弁１５とが一体的に構成された弁組立体１６が配設されている。一方、ケーシング１０内の上部側には、前記吸込室１３と流路１７（図４参照）を介して連通するポンプ室１８が形成されており、このポンプ室１８には、ポンプ（例えばベーン形といった回転式ポンプ）１９が配設されている。ポンプ１９は、ポンプ室１８に嵌装された有底筒状の本体２０を備えており、この本体２０の周壁には、図４に表れているように、前記流路１７に接続する吸込口２１と後述する他の流路３０に接続する吐出口２２（図１参照）とが設けられている。

ポンプ１９の本体２０内にはロータ２３が配設されており、ロータ２３は本体２０の偏心位置を延びる回転軸２４に固定的に取り付けられている。図２に表れているように、回転軸２４は、ケーシング１０の内部に一体形成した軸受部２５と、ケーシング１０に取り付ける蓋体２６に一体形成した軸受部２６ａとによって、回動自在に支持されている。ポンプ室１８と本体２０とは、前記蓋体２６によりケーシング１０の開口１０ａを閉じることにより密閉室として区画されている。ロータ２３には、図４に表れているように、半径方向へ摺動自在に複数のベーン２７が放射状に装着されており、各ベーン２７は、図２に表れているように、ロータ２３の両側面に設けた凹部２３ａ内に配置したリング２８によりそれぞれの基端が支承されている。また、ケーシング１０外に延ばした回転軸２４の一端部には、図１，３に表れているように、モータの回転出力が伝達されるプーリ２９が装着されている。

図示のポンプ１９では、モータの回転出力を伝達してプーリ２９を回転作動させると、プーリ２９の回転が回転軸２４を介してこの回転軸２４に一体的なロータ２３に伝えられ、ロータ２３は各ベーン２７の先端を本体２０の内周面に摺接させながら回転する。この時、ロータ２３が本体２０に対する偏心位置を中心に回転するので、隣り合うベーン２７で仕切られた各室の容積が、図４に表れているように、ロータ２３の回転に伴って拡大、縮小を繰返し、これにより本体２０内吸込側に負圧が発生する。したがって、流入口１１をタンクに接続しておけば、前記ロータ２３の回転によりタンク内の流体が流入口１１からストレーナ１４、吸込側逆止弁１５、流路１７及び吸込口２１を経てポンプ１９内に吸込まれ、その吐出口２２から流路３０へと吐出される。

また、ケーシング１０内の上部側でかつポンプ１９と反対側に位置する部分には気液分離装置３１が配設されている（図１，図３参照）。気液分離装置３１は、図１に示すように、その軸線方向をケーシング１０の上下方向に合わせた縦型のサイクロン３２によって構成されている。サイクロン３２は、円筒状の導入部３２ａをその軸線方向（上下方向）の中間高さ位置に配して、この導入部３２ａの下側及び上側に、この導入部３２ａから下方へ延ばされかつ下端開口に向かって次第に絞られた裁頭円錐形状の胴部３２ｂと、導入部３２ａから上方へ延ばされかつ上端開口に向かって次第に絞られた裁頭円錐形状の天井部３２ｃとを連設した構成になっている。

その上で、サイクロン３２の天井部３２ｃの軸線方向の長さは胴部３２ｂの軸線方向の長さよりも短く、そのテーパー状の内周面は、導入部３２ａの上側を覆うように形成されている。これに対し、サイクロン３２の胴部３２ｂは、その軸方向の下側部分が、後述するフィルタ室４０内に突出するように形成され、この突出部分の周壁には縦方向に延びるスリット３３が形成されている。

また、サイクロン３２の内周面には、ポンプ１９から吐出された液体の流路３０の一端を構成する開口３０ａが形成されている。この開口３０ａは、ポンプ１９からの流体をサイクロン３２の接線方向に流出させるように形成されるとともに、導入部３２ａと天井部３２ｃとの連接部分を跨いだ縦長の形状になっている。

さらに、サイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口は、サイクロン３２の軸方向に隣接して配置される空気逃がし弁３４の弁体収容室と連通する連通口になっている。そして、この空気逃がし弁３４のサイクロン３２に臨む側を一次側とすると、その反対側の空気逃がし弁３４の二次側は、ケーシング１０に取り付けた蓋体３５内の流路３６（図９参照）を介して、後述する気体分離室６０に連通するようになっている。

この気液分離装置３１においては、ポンプ１９から流路３０を通じて圧送されてきた気体が混入する液体は、開口３０ａからサイクロン３２内へ流入して旋回運動を起こす。その際、液体と気体とで作用する遠心力が異なることにより、流入してきた液体は、サイクロン３２内の半径外方に集まってサイクロン３２内を下方に旋回しながら案内されるのに対し、流入してきた液体に混入している気体は、液体との比重の違いによりサイクロン３２の半径方向の内方（サイクロン３２の軸心側）に集まる。このようにして、サイクロン３２で分離された液体は、胴部３２ｂの下端開口からフィルタ室４０に流下するのに対し、分離された気体を含む気体富化液は分離された液体よりも比重が軽いためサイクロン３２内を上昇し、天井部３２ｃに臨んだ空気逃がし弁３４を介して前記蓋体３５内の流路３６に排出され、該流路３６を通過して気体分離室６０へと排出される。ここで、上述した空気逃がし弁３４の構成について詳述する。

図９，１０は、本実施の形態のポンプユニットの正面を一部断面で表した正面図、図１１，１２は、図９，１０に示したポンプユニットの空気逃がし弁部分の拡大図、図１３は、空気逃がし弁の弁体の構成図である。

サイクロン３２が配置されるケーシング１０内の上側部分には、サイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口３２ｄに連接して、サイクロン３２と同軸に、サイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口３２ｄよりも大径の孔１０ｆが形成されている。これにより、サイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口３２ｄと孔１０ｆとの連接部分には、開口部分の断面形状がエッジ状の環状弁体支持面１０ｇが形成されるようになっている。一方、この環状弁体支持面１０ｇとは軸方向反対側の孔１０ｆの端部は、ケーシング１０の筐体表面に開口し、開放されている。そして、孔１０ｆの筐体表面の開口は、ケーシング１０の筐体表面に取り付けられた蓋体３５によって閉塞される構成になっている。

蓋体３５は、図示の例では、ケーシング当接面を有する当接蓋体部３５Ａと、この当接蓋体部３５Ａのケーシング当接面とは反対側のケーシング非当接面に接合される流路形成部３５Ｂとの、２つの板状部材に分割されて形成されている。そして、蓋体３５は、孔１０ｆの筐体表面の開口部分から、後述する気体分離室６０に連通して形成された貫通孔６１の開口端６１ａまでケーシング１０の筐体表面を延び、両開口部分それぞれを外部に対し閉塞する形状になっている。

当接蓋体部３５Ａの当接面には、孔１０ｆの筐体表面の開口に対応させて、孔１０ｆの筐体表面の開口と同径の大径部３５ａ１と、孔１０ｆの筐体表面の開口よりも小径部３５ａ２とを有する段付き貫通孔３５ａが、施蓋状態で孔１０ｆと同軸になるように形成されている。また、流路形成部３５Ｂのケーシング当接部３５Ａとの接合面には、ケーシング当接部３５Ａの貫通孔３５ａの小径部３５ａ２の開口に合致するように有底筒部３５ｂが形成されている。また、当接蓋体部３５Ａ及び流路形成部３５Ｂの接合面それぞれには、一端側が段付き貫通孔３５ａの小径部３５ａ２及び有底筒部３５ｂに連通し、他端側が、貫通孔６１の開口に対応させてケーシング当接部３５Ａに形成された貫通孔３５ｃに到る流路３６を形成する互いに対向する溝３６Ａ，３６Ｂが形成されている。これにより、ケーシング１０の孔１０ｆ、蓋体３５の段付き貫通孔３５ａ、及び有底筒部３５ｂによって空気逃がし弁３４の弁室３４ａが形成され、流路３６によって、空気逃がし弁３４を介し、サイクロン３２と気体分離室６０との間が連通される構成になっている。

空気逃がし弁３４は、ケーシング１０の孔１０ｆとこれに連接する蓋体３５の段付き貫通孔３５ａの大径部によって形成される弁体収容空間３４ｂに収容された円盤状の弁体３８と、この弁体３８を段付き貫通孔３５ａの段部から離間させるように環状弁体支持面１０ｇ側へ付勢する、弁体３８と蓋体３５の有底筒部３５ｂの底部との間に縮設されたばね部材３９とを備える。

なお、３５ｂ１は、流路形成部３５Ｂの有底筒部３５ｂの底部に突出形成されたばね部材３９の取付案内部である。

弁体３８は、孔１０ｆよりも大径の外径寸法を有し、その段付き貫通孔３５ａ側の弁体面の中央部分には、図示の例では、段付き貫通孔３５ａの段部突端の環状弁座３４ｃ（図１２参照）に対して離着座可能な環状テーパー部３８ａ（図１３参照）が突出形成された構成になっている。さらに、弁体３８には、図１３に表れているように、この環状テーパー部３８ａの径方向内方の凹部には、この弁体３８の一次側（流入側）であるサイクロン３２側と二次側（流出側）である流路３６側とを連通するための絞り流路３７ａが軸方向に貫通して形成されている。一方、この環状テーパー部３８の径方向外方の平坦環状部分３８ｂには、絞り流路３７ａに比し、流路面積が大きな大流量バイパス流路３７ｂが形成されている。

これにより、弁体３８は、その環状テーパー部３８ａが弁座３４ｃに着座された状態で、弁体３８の一次側と二次側とは常時連通している絞り流路３７ａのみを介して連通する一方、弁座３４ｃから離座された状態では、弁体３８の一次側と二次側とを、さらに環状テーパー部３８ａと弁座３４ｃとの開口隙間、及び大流量バイパス流路３７ｂによって構成されるバイパス流路を介しても連通する構成になっている。

さらに、弁体３８の大流量バイパス流路３７ｂよりも径方向外側の外周縁部３７ｃは、その外径がサイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口３２ｄの開口径よりも大きく形成されており、この上端開口３２ｄの周囲に形成された、断面がエッジ状の環状弁体当接面１０ｇに当接できるように構成されている。

この弁体３７は、ガソリン、軽油、又は灯油といった揮発性油液よりも比重が重い、例えばポリアセタール（polyacetal, polyoxymethylene：ＰＯＭ）で構成されている。

なお、図９，１１は、空気逃がし弁３４の弁体３８が、サイクロン３２の半径方向の内方（サイクロン３２の軸心側）に集まった流体から受ける圧力により、ばね部材３９の付勢力に抗して、その環状テーパー部３８ａが環状弁座３４ｃに当接して、空気逃がし弁３４が閉弁して、環状テーパー部３８ａと弁座３４ｃとの開口隙間、及び大流量バイパス流路３７ｂによって構成されるバイパス流路が遮断されている状態を、また、図１０，１２は、空気逃がし弁３４の弁体３８がばね部材の付勢力によって、サイクロン３２の半径方向の内方（サイクロン３２の軸心側）に集まった流体から受ける圧力に抗して、その環状テーパー部３８ａが環状弁座３４ｃから離座して、空気逃がし弁３４が開弁して、環状テーパー部３８ａと弁座３４ｃとの開口隙間、及び大流量バイパス流路３７ｂによって構成されるバイパス流路が連通されている状態を、それぞれ示している。

一方、フィルタ室４０内にはフィルタ４１が配設されている（図１，図５参照）。このフィルタ４１は、図１に表れているように、その先端部がフィルタ室４０を区画するケーシング１０内の垂直隔壁４２に設けた孔４２ａに嵌合されている。フィルタ４１の後方にはケーシング１０に被蓋した蓋体４３に一端を当接させた圧縮ばね４４が配設されており、フィルタ４１はこの圧縮ばね４４により前記垂直隔壁４２に押圧されている。蓋体４３により閉じられたケーシング１０の開口１０ｂはフィルタ４１を出し入れできる十分なる大きさを有しており、これにより、フィルタ４１は前記蓋体４３を取外すことにより、適宜その交換を行うことができるようになる。

上記フィルタ４１の前方には、ケーシング１０の上部側に設けた出口側逆止弁４５（図４、６参照）に通じる流路４６の一端部と前記吸込側逆止弁１５の２次側の流路１７に通じる流路４７の一端部とが垂直隔壁４８を挟んで配設されている。

出口側逆止弁４５は、ケーシング１０の水平隔壁４９に形成した貫通孔５０に嵌着された弁座５１と、該弁座５１に離着座する軸付の弁体５２と、ケーシング１０の蓋体５３に一端を当接させて前記弁体５２を常時は閉じ方向に付勢する弁ばね５４とを備えている。おり、弁ばね５４のばね力は流路抵抗を少なくするため、弱いばね力に設定され、ポンプ１９が停止しているときには弁体５２が閉弁するようになっている。この出口側逆止弁４５の２次側は、図８に表れているように、流路５５を介して流出口１２に接続されている。

したがって、気液分離装置３１で分離されフィルタ室４０に流下した液は、フィルタ４１から流路４６を通って出口側逆止弁４５を開き、さらに流路５５から流出口１２を通って外部の機器（例えば流量計）へと圧送され、流出口１２へ導く方向への油液の流れのみを許すようになっている。

その一方で、前記垂直隔壁４８には、ケーシング１０の側壁にボルト止めした、後述するリリーフ弁５６が嵌合されており、いま、ポンプ１９を駆動したまま、さらに下流側の外部の機器（例えば給液ノズル）を閉じたり、あるいは絞ったりした場合は、このリリーフ弁５６が開き、フィルタ４１を通過した液が流路４７及び流路１７からポンプ１９の吸込口２１へ戻されるようになる。また、上記フィルタ室４０と流路４６とにより流体流路が形成されている。

ところで、気体分離室６０を形成するケーシング１０の上壁には、図９，１０に示すように前記気液分離装置３１からの流路３６内に臨んで貫通孔６１が穿設されており、この貫通孔６１には、気液分離装置３１で分離された気体富化液を気体分離室６０に供給するための管部材６２が圧入されている。この管部材６２の下端は、気体分離室６０内の最低液位付近に設けられた小容積の液溜り６４内まで延ばされている。液溜り６４はケーシング１０の垂直隔壁６３と、この隔壁６３の段部６３ａと隔壁６３に平行な縦壁６４ａとからＵ字溝状に形成され、その一端は、図３に示すように開放されている。これにより管部材６２を通じて気体分離室６０内に供給された気体富化液は、一旦液溜り６４に溜った後、その一端から気体分離室６０の底部側に流動して溜るようになる。そしてこの間、気体富化液から気体が分離され、この気体はケーシング１０の上壁に設けたエアベント６５（図８参照）から外部へ導出されて排出される。

また、気体分離室６０の底部側にはフロート６７が配設されている（図２、３参照）。フロート６７は、その一面から延ばした軸部６７ａの先端部をケーシング１０にボルト止めした蓋体６８に軸着させることにより上下方向に回動自在となっている。蓋体６８には、その表・裏面に突出して第１のボス部６９が設けられており、この第１のボス部６９には軸穴７０が形成されている。また、気体分離室６０内に位置する前記ボス部６９の先端部にはその軸穴７０を気体分離室６０内に連通させる開口７１が形成されている。この開口７１の周りは戻し弁７２の弁座として構成されており、この開口７１には、フロート６７の軸部６７ａに軸着された弁体（ポペット弁）７４が嵌合されている。この戻し弁７２は、フロート６７の上昇に応じて弁体７４を上動させ、開口７１を開く。なお、フロート６７及び弁体７４は、蓋体６８に対して予め一体化されており、該蓋体６８により閉じられたケーシング１０の開口１０ｃを通じて気体分離室６０内に出し入れできるようになっている。また、蓋体６８の外側において前記第１のボス部６９の一端部にはその軸穴７０を閉じるプラグ７５が螺合されている。

一方、ケーシング１０内の下部には、ケーシング１０の側面から前記リリーフ弁５６の２次側の流路４７に連通する戻し流路７６が形成されている（図４，５及び図７を参照）。この戻し流路７６と前記第１のボス部６９内の軸穴７０とはケーシング１０に設けた第２のボス部７７内の連通孔（図示略）により接続されており、その接続部には第１のボス部６９内の軸穴７０への液の逆流を規制する逆止弁（フラッパ弁）７８が設けられている（図５参照）。これにより、気体分離室６０内に液が溜ってフロート６７が上昇すると、戻し弁７２が開いて気体分離室６０内の液が第１のボス部６９内の軸穴７０、第２のボス部７７内の連通孔、戻し流路７６、リリーフ弁５６の２次側の流路４７、吸込側逆止弁１５の２次側の流路１７を経由してポンプ１９の吸込口２１に戻されるようになる。

一方、図１４は、本実施の形態のポンプユニットのリリーフ弁の構成図である。

図１４に示すように、フィルタ４１の前方に配置したリリーフ弁５６は、有底筒状の弁座９０と、弁座９０の底部に設けた貫通孔９０ａに軸部９１ａを摺動自在に嵌挿して設けられ弁座９０の開口端に離着座する弁体９１と、軸穴９２ａを有する蓋体９２と、蓋体９２の軸穴９２ａに嵌挿された有底筒状のばね受け９３の底部に一端を当接させて常時は弁体９１を弁座９０に押圧付勢する弁ばね９４とを備えている。弁座９０には、その内・外を連通する流路９５が形成され、また蓋体９２には前記ばね受け９３を介して弁ばね９４の付勢力を調整する調整ねじ９６がねじ込まれている。

リリーフ弁５６は、ケーシング１０に設けた開口１０ｅからケーシング内に挿入され、その蓋体９２を利用してケーシング１０にボルト止めされる。この時、その弁座９０は、ケーシング１０内の隔壁４８に設けた孔９８に嵌合され、前記出口側逆止弁４５に通じる流路４６と吸込側逆止弁１５の２次側に通じる流路４７とを完全に仕切る。そして、この組付状態において流路４６内の液圧が必要以上に高まった場合には、弁体９１が弁ばね９４の付勢力に抗して開き、流路４６内の液が流路４７及び流路１７からポンプ１９の吸込口２１へ戻されるようになる。

以下、上記のように構成したポンプユニットの作用を説明する。
図示を略すモータの作動によりポンプ１９のロータ２３を回転させると、吸込側逆止弁１５の弁体が開き、流入口１１からストレーナ１４、吸込側逆止弁１５及び流路１７を経てタンク内の流体がポンプ１９内に吸込まれ、かつその吐出口２２から流路３０へと吐出される。そして、ポンプ１９から吐出された流体は気液分離装置３１側へ流動し、前記流路３０の開口３０ａからサイクロン３２内の導入部３２ａに流入して旋回運動を起こし、遠心力の差により液体が半径外方に集まるとともに気体（この場合は、気体の混入に富んだ気体富化液）が半径内方に集まる。本実施例においては、特に気液分離装置３１として縦形サイクロン３２を用いているので、比重差により液体と気体とが上下方向にも分離し、前記遠心分離と相まって気液分離能力が向上する。また、サイクロン３２の胴部３２ｂを下端開口に向かって次第に絞っているので、上記旋回流の流速が下方に向かうにしたがって大きくなり、気液分離能力がより一層向上する。また、サイクロン３２の天井部３２ｃを円錐状に形成し、その周面の傾斜はサイクロン３２の導入部３２ａはもとより胴部３２ｂよりも軸方向単位長さ当たりの絞りが大きくなっているので、半径外方に集まる液体に対しては、下向きの旋回流をつくりやすくなるばかりか、サイクロン３２内に流体が流入する初期段階でも旋回流の流速が高まり、気液分離能力がさらに向上する。

このようにして分離された液体は、胴部３２ｂの下端開口からフィルタ室４０に流下する。これに対し、同じく分離された分離された気体を含む気体富化液は、サイクロン３２の天井部３２ｃの上端開口３２ｄに配置された空気逃がし弁３４を介して、蓋体３５内の流路３６に排出され、気体分離室６０側へ流れる。この時、サイクロン３２の天井部３２ｃが円錐形状となっていることより気体富化液の排出が容易となる。

フィルタ室４０に流下した液体は、フィルタ４１を通って流路４６内に押し出され、液体の圧力により出口側逆止弁４５を開いて流路５５から流出口１２へと圧送される。ここで、気液分離装置３１で分離された液体中に気体がわずか残存している場合は、該気体はフィルタ室４０の上部に溜るようになる。この溜った気体は、ポンプ１９の作動中は液の流れがあるため、フィルタ室４０の上部に溜ったままとなるが、ポンプ１９が停止されると、胴部３２ｂのスリット３３からサイクロン３２内に戻り、ポンプ１９の再作動に応じて、天井部３２ｃの空気逃がし弁３４を介して、気体分離室６０側へ排出される。このため、流出口１２へ気体を含む液体が供給されることはない。なお、流出口１２からの液体の流出が止められ、あるいは絞られた場合には、リリーフ弁５６が開いて、液がポンプ１９の吸込口２１へ戻されることは前述したとおりである。

一方、サイクロン３２から空気逃がし弁３４を介して、蓋体３５内の流路３６に排出された気体富化液は、管部材６２を通じて気体分離室６０内に供給される。この時、気体富化液が気体分離室６０内に急速自由落下すると、気体分離室６０内の液が大きく攪拌されて泡立ちが発生し、フロート６７すなわち戻し弁７２が誤作動し、戻し流路７６に気体を含む液が流入するようになる。しかし、本実施例では、管部材６２の先端が液溜り６４内の液中に位置決めされているので、気体分離室６０内の貯留液体が気体富化液により大きく攪拌されることはなくなり、前述の液の泡立ち及びその拡散は抑制される。そして、気体分離室６０内で気体の分離が進行し、分離された気体はケーシング１０のエアベント６５から外部へと排出される。このようにして、気体分離室６０内には気体を分離した液が溜り、次第にその液位を上昇させる。すると、フロート６７が上昇して戻し弁７２の弁体７４が開き、気体分離室６０内の液が戻し流路７６へ流れ、さらにリリーフ弁５６の２次側の流路４７、吸込側逆止弁１５の２次側の流路１７を経由してポンプ１９の吸込口２１に戻される。

次に、上記説明した本実施の形態のポンプユニットの一連作用における、気化分離装置３１のサイクロン３２で分離された気体富化液を気体分離室６０側へ排出する、空気逃がし弁３４の作用について詳述する。

本実施の形態では、空気逃がし弁３４は、図９乃至図１２でその構成を説明したように、サイクロン３２の上端開口３２ｄに隣接して形成された弁体収容空間３４ｂに、環状弁座３４ｃに当接する環状テーパー部３８ａを挟んでその径方向の内側及び外側に絞り流路３７ａ及び大流量バイパス流路３７ｂが弁体軸方向に貫通して形成された弁体３８を、ばね部材３９の付勢力によって開弁方向、すなわち弁体３８（環状テーパー部３８ａ）と弁座３４ｃを離間させるように環状弁体当接面１０ｇ側へ付勢変位させようとする構成になっている。

このような空気逃がし弁３４の構成において、その弁体３８には、気液分離装置３１から流路３６内に排出される気体富化液の圧力（１次圧）Ｐ１が、その気液分離装置３１（サイクロン３２）側を受圧面として、弁体３８の閉弁方向に作用する。その一方で、弁体３８の気液分離装置３１（サイクロン３２）側と反対側の流路３６側の面には、流路３６側すなわち気体分離室６０側の圧力（２次圧）Ｐ２と、ばね部材３９の付勢力Ｆ２とが、サイクロン３２側の気体富化液の圧力（１次圧）Ｐ１に対抗して、弁体３８の開弁方向に作用する。なお、流路３６側の圧力Ｐ２は、サイクロン３２側の圧力（１次圧）Ｐ１よりも小さな値である。

したがって、いま、正常なポンプ作動時には閉弁方向の力が開弁方向の力よりわずか勝るように、ばね部材３９の付勢力Ｆ２を設定しておくと、正常なポンプ作動時には、気液分離装置３１から流路３６内に排出される気体富化液の圧力Ｐ１により、弁体３８は、気体分離室６０側の圧力（２次圧）Ｐ２及びばね部材３９の付勢力Ｆ２に抗して、ケーシング１０の孔１０ｆ及び段付き貫通孔３５ａの大径部３５ａ１により構成される弁体収容空間内を上方に移動し、弁体３８の環状テーパー部３８ａが環状弁座３４ｃに着座して閉弁し、気体富化液は弁体３８の絞り流路３７ａのみを介して気体分離室６０側へ流れる。

この状態では、弁体３８の環状テーパー部３８ａにおける環状弁座３４ｃとの当接部分よりも内方の受圧部分の面積（図示の例の場合は、段付き貫通孔３５ａの小径部３５ａ２の断面積が対応する）Ｓとし、ばね部材３９の移動変位をΔｘ、ばね定数をｋとすると、圧力が弁体３８に与える閉弁方向のＦ１、ばね部材３９が弁体３８に与えるＦ２は次式のようになる。
Ｆ１＝（Ｐ１−Ｐ２）×Ｓ
Ｆ２＝ｋ×Δｘ

一方、例えばタンク側の問題によりケーシング１０内に多量の空気（多量の空気が混入した気体富化液を含む）が吸い込まれて、気液分離装置３１から上記閉弁状態の空気逃がし弁３４の弁体３８の絞り流路３７ａのみを介して流路３６に排出される気体富化液の圧力Ｐ１ が低下するとともにその値が減じるような状況では、空気逃がし弁３４の弁体３８に作用する開弁方向の力Ｆ２が上述した閉弁方向の力Ｆ１に勝って、弁体３８の環状テーパー部３８ａが環状弁座３４ｃから離間して開弁し、環状テーパー部３８ａと環状弁座３４ｃとの開口隙間、及び大流量バイパス流路３７ｂによって構成されるバイパス流路が連通するようになって、多量の空気は、このバイパス流路３７ｂを介しても気体分離室６０側へ排出されるようになり、気体分離室６０へ速やかに排出され、したがって流出口１２へ空気が漏れ出ることはない。

そして、本実施の形態のポンプユニットでは、このようにケーシング１０内に多量の空気が吸い込まれる等して圧力Ｐ１が下がると、弁体３８に与える閉弁方向の力Ｆ１の減少によって、弁体３８にばね部材３９により与えられる開弁方向の力Ｆ２が、ケーシング１０内の圧力が弁体３８に与える閉弁方向の力Ｆ１に対して勝るようになり、空気逃がし弁３４の弁体３８が、環状弁座３４ｃから離間し、弁体３８の大流量バイパス流路３７ｂよりも径方向外側の外周縁部３７ｃが、サイクロン３２の上端開口３２ｄの周囲に形成された環状弁体当接面１０ｇに当接し、その開弁変位が規制されるようになる。

この状態では、気体分離室６０側の圧力（２次圧）Ｐ２の受圧部分の面積は、弁体３８の環状テーパー部３８ａが環状弁座３４ｃから離間することにより、前述のＳよりも増加するのに対し、サイクロン３２側の圧力（１次圧）Ｐ１の受圧部分の面積は、外周縁部３７ｃが環状弁体当接面１０ｇに当接してしまうことにより、図示の例では、前述のＳとほとんど変わらない。

この結果、ケーシング１０内に多量の空気が吸い込まれる等して圧力Ｐ１が下がって弁体３８の外周縁部３７ｃが環状弁体当接面１０ｇに当接する開弁状態になったならば、例えば、気液分離装置３１の多量の空気の吸い込みにより低下したサイクロン３２側の圧力（１次圧）Ｐ１が脈動する等して、瞬間的に弁体３８の外周縁部３７ｃが環状弁体当接面１０ｇに当接させるときの圧力に上昇するような場合であっても、弁体３８は、前述した気体分離室６０側の圧力（２次圧）Ｐ２の受圧部分の面積の増加によって、その弁体３８の環状弁体当接面１０ｇからの離間、すなわち環状テーパー部３８ａと環状弁座３４ｃとの開口隙間の変化が安定するようになり、気液分離装置３１内に多量の空気が吸い込まれた場合であっても多量の空気を気体分離室６０へ速やかに、効率化を図って確実に逃がすことができる。

そして、本実施の形態のポンプユニットでは、空気逃がし弁３４の弁体３８にこの弁体３８の流入側と流出側とを常時連通する絞り流路３７ａを一体的に設けたから、ポンプユニットの小型化の支障にならない。

さらに、本実施の形態のポンプユニットでは、空気逃がし弁３４の弁体３８の弁座当接部（環状テーパー部３８ａ）の内方部分に、この弁体３８の流入側と流出側とを常時連通する絞り流路３７ａを開口させたから、気液分離装置３１を構成する、遠心力と比重を利用して気液を上下方向に分離するサイクロン３２の上端開口３２ｄ部分に、サイクロン３２の旋回軸と略同軸に、空気逃がし弁３４及び絞り流路３７ａを一体的に配置することができるので、サイクロン３２自体の気液分離性能に与える影響を最小限に抑えることができ、サイクロン３２の気液分離性能を十分に引き出すことができる。

なお、本実施の形態のポンプユニットは、以上説明したとおりであるが、その空気逃がし弁３４をはじめとする各部の具体的構成は、同様な効果を期待できるものであるならば、その図示した構成に限定されるものではない。例えば、空気逃がし弁３４の弁室３４ａや流路３６は蓋体３５を用いずにケーシング１０に直接形成するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係るポンプユニットの構造を示す縦断面図である。 本実施の形態のポンプユニットの構造を示したもので、図４の２−２矢視線に沿う断面図である。 本実施の形態のポンプユニットの、図１の３−３矢視線に沿う断面図である。 本実施の形態のポンプユニットの、図１の４−４矢視線に沿う断面図である。 本実施の形態のポンプユニットの、図１の５−５矢視線に沿う断面図である。 本実施の形態のポンプユニットの側面を、一部断面で表した側面図である。 本実施の形態のポンプユニットの正面外観図である。 本実施の形態のポンプユニットの上側平面図である。 本実施の形態のポンプユニットの正面を一部断面で表した正面図であり、空気逃がし弁が閉弁状態を示したものである。 本実施の形態のポンプユニットの正面を一部断面で表した正面図であり、空気逃がし弁が開弁状態を示したものである。 本実施の形態のポンプユニットの閉弁状態の空気逃がし弁部分の拡大図 本実施の形態のポンプユニットの開弁状態の空気逃がし弁部分の拡大図 本実施の形態のポンプユニットの空気逃がし弁の弁体の構成図である。 本実施の形態のポンプユニットのリリーフ弁の構成図である。

符号の説明

１０ ケーシング
１０ｆ 孔
１０ｇ 環状弁体支持面
１１ 流入口
１２ 流出口
１９ ポンプ
２１ ポンプの吸込口
２２ ポンプの吐出口
３１ 気液分離装置
３２ サイクロン
３２ｄ 上端開口
３４ 空気逃がし弁
３４ａ 弁室
３４ｂ 弁体収容空間
３４ｃ 環状弁座
３５ 蓋体
３６ 流路
３７ａ 絞り流路
３７ｂ 大流量バイパス流路
３７ｃ 外周縁部
３８ 弁体
３８ａ 環状テーパー部
３９ ばね部材
４０ フィルタ室
４１ フィルタ
４５ 出口側逆止弁
５２ 逆止弁の弁体
６０ 気体分離室
７６ 戻し流路

Claims (2)

1. 流入口及び流出口を有するケーシング内に、前記流入口から流体を吸込むポンプと、該ポンプから吐出された流体を液体と気体富化液とに分離する気液分離装置と、該気液分離装置で分離された気体富化液から気体を分離する気体分離室とを設け、前記気液分離装置で分離された液体を前記流出口へ導くとともに、前記気体分離室で分離された気体を前記ケーシング外へ排出するようにしたポンプユニットであって、
   前記気液分離装置の気体富化液の導出口又は該導出口と前記気体分離室との間を連通する導出流路に、
   前記気液分離装置から前記気体分離室への気体富化液の流出を許容し、液体の流出を制限する絞りと、
   前記ポンプから吐出された流体の気体混入度合いに基づいた前記気液分離装置側の圧力変化に応動して弁体が開弁又は閉弁変位することにより、前記気液分離装置から前記気体分離室への前記絞りに並行な気体逃がし用バイパス流路を開・閉させるバイパス弁装置と
   を設け、
   前記絞りが、該バイパス弁装置の該弁体の流入側と流出側とを常時連通するように、該弁体を貫通して形成されている
   ことを特徴とするポンプユニット。
2. 前記気液分離装置は、前記ポンプから吐出された流体を遠心力と比重を利用して液体と気体富化液と上下方向に分離するサイクロンであって、該サイクロンの旋回軸と略同軸に、前記絞りとバイパス弁装置の弁体とを一体的に該サイクロンの気体富化液の流出口に配置したことを特徴とする請求呼応１記載のポンプユニット。

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