JP3521286B2 - ポンプユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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要求
され、これに伴ってポンプユニットとしても小型のもの
が要求される。一方、給油所で取扱うガソリン等には気
体が混入することが多く、ポンプユニットとしては気液
分離手段を備えたものが必要となる。

【０００３】そこで従来、上記した要求に応えるべく、
流入口およ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、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、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
から流出させると共に前記気体分離室で分離された液体
を前記ポンプの吸込口側に戻すようにしたポンプユニッ
トが開発され、例えば特公平４−１９３８９号公報に明
らかにされている。かゝるポンプユニットによれば、１
つのケーシング内に構成要素を配置して小型化を図るこ
とができることはもちろん、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きわめて少な
い液を供給できるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のポンプユニットによれば、液体と気体富化液とに分
離する気液分離装置の分離能力がいま一つ不足し、その
分、気体分離室側の負担が増して、該気体分離室を大型
に形成しなければならず、全体の大型化が避けられない
という問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、気液分離装置の
気液分離能力を可及的に高め、もって全体の小型化に寄
与するポンプユニットを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記課題を
解決するため、流入口およ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、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、前記気体
分離装置の下方に隣接し、当該気体分離装置で分離され
た液体が流入するフィルタ室とを設け、前記フィルタ室
内の液体を前記流出口から流出させるようにしたポンプ
ユニットにおいて、前記気液分離装置を、前記気体富化
液を前記気体分離室に導くための開口を有する天井部
と、前記ポンプから吐出された流体を導入するための導
入部と下端が開口する胴部とからなる下端開放の縦形の
サイクロンから構成し、前記胴部は、その開口側が前記
フィルタ室に突出するように形成すると共に、該胴部
の、前記フィルタ室に突出する部分には、スリットを設
ける構成としたことを特徴とする。

【０００７】本発明において、上記スリットは、前記胴
部の縦方向に延ばして設けることができる。この場合、
前記スリットは、前記胴部の下端から前記フィルタ室の
天井最高部位と交わる部位まで延ばして設けるのが望ま
しい。

【０００８】

【作用】 上記のように構成したポンプユニットにおい
ては、ポンプから送られた、気体が混入した液体がサイ
クロン内で旋回運動を起こすので、液体と気体とで作用
する遠心力が異なることにより液体が半径外方に集まる
と共に気体が半径内方に集まり、この分離された液体が
サイクロンの下端開口から流下する一方で、気体を含む
気体富化液がサイクロンの天井の開口から気体分離室へ
と排出される。しかして、サイクロンは縦形となってい
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よ
うになる。また、このサイクロンを構成する前記胴部
は、その開口側がフィルタ室に突出するように形成され
ているので、全体の小型化を図る上で有利となる。しか
も、この胴部の、フィルタ室に突出する部分にスリット
を設けているので、フィルタ室の上部の気体が該スリッ
トを通してサイクロン内に戻り、フィルタ室に気体が滞
留することはない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。

【００１０】図１乃至図９において、10は、下部に流入
口11を、上部に流出口12をそれぞれ設けたケーシングで
あり、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とから成る、後に詳述する弁組立体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）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にはベーン形ポンプ
（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には前記流路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とが設けられている。

【００１１】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の偏心位置を延ばされた回
転軸24に固定的に取付けられている。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
の外壁に被蓋した蓋体26に一体形成した軸受部26ａとに
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、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、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
の一端部にはモータ（図示略）により回転駆動されるプ
ーリ29が装着されている。

【００１２】かゝるポンプ19においては、図示を略すモ
ータの作動でプーリ29を回転させると、その回転が回転
軸24を介してロータ23に伝えられ、各ベーン27はその先
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、ベーン27で仕切られた各室の容積が拡大、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および吸込口
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へと吐出されるようになる。

【００１３】また、ケーシング10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。この気液分離装置31は下端を開放した縦形の
サイクロン32から成り、このサイクロン32は、上部側の
円筒状の導入部33と、この導入部33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状の胴
部34と導入部33の上側を覆う円錐状の天井部35とを備え
ている。サイクロン32の胴部34は、その下側のほゞ半分
長に相当する部分34ａが、後述するフィルタ室40内に突
出するように形成され、フィルタ室40の天井最高部位と
交わる突出部分34ａの周壁部には縦方向に延びるスリッ
ト36が形成されている。

【００１４】サイクロン32の上部には、前記流路30の一
端を構成する開口30ａが設けられている。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
出させるように設けられると共に、導入部33と天井部35
とを跨いで縦長に設けられている。サイクロン32の天井
部35の中央には貫通孔37ａを有する栓部材37が嵌着され
ている。この栓部材37の貫通孔37ａはケーシング10に取
付けた蓋体38内の流路39を介して後述する気体分離室60
に連通している。かゝる気液分離装置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
した液体は、開口30ａからサイクロン32内へ流入して旋
回運動を起こし、液体と気体とで作用する遠心力が異な
ることにより液体が半径外方に集まると共に気体が半径
内方に集まる。そして、この分離された液体は胴部34の
下端開口からフィルタ室40に流下し、一方、気体を含む
気体富化液は天井部35の栓部材37の貫通孔37ａから前記
蓋体38内の流路39に排出され、さらに気体分離室60へと
排出される。

【００１５】フィルタ室40内にはフィルタ41が配設され
ている。このフィルタ41は、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。

【００１６】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）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。この出口側逆止弁45の２次側は流路
55（図９）を介して前記流出口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を通って外部へ
と圧送される。しかして、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を駆動したまゝ流出
側を閉じたり、あるいは絞ったりした場合は、このリリ
ーフ弁56が開き、前記液が流路47および流路17からポン
プ19の吸込口21へ戻されるようになる。

【００１７】一方、気体分離室60を形成するケーシング
10の上壁には、図７に示すように前記気液分離装置31か
らの流路39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
９）から外部へと排出される。

【００１８】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。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にピン73を用いて軸着された
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および弁体74は、蓋体68に
対して予め一体化されおり、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。

【００１９】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（図４、５および７）が形成されて
いる。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）。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。

【００２０】こゝで、流入口11側の吸込室13内に配置し
た弁組立体16は、図１０および１１に示すように、有底
筒状の弁座80を主体として、この弁座80の一端部に前記
ストレーナ14を嵌合固定すると共に、該弁座80の他端部
に蓋体81を取付けている。蓋体81は、ケーシング10への
取付孔82ａを有する板状部82とこの板状部82から延ばさ
れた複数の脚部83とから成り、その脚部83を弁座80の外
周に螺合させることにより該弁座80に一体化されてい
る。弁座80の底部中央には貫通孔80ａが設けられてお
り、この貫通孔80ａには弁軸84が摺動自在に嵌装されて
いる。そして、蓋体81内に延ばされた弁軸84の一端部に
は弁体85が螺着され、一方、ストレーナ14内に延ばされ
た弁軸84の他端部には弁ばね86が巻装されている。弁ば
ね86は、弁座80の背面と弁軸84の他端に固定したばね受
け87とに両端を当接させて、常時は弁軸84をストレーナ
14側へ付勢し、これにより弁体85は、常時は弁座80の開
口端に着座する閉じ状態を維持するようになっている。
弁座80の底部にはまた、流路88が形成されており、スト
レーナ14を通過した流体がこの流路88を通じて弁座80内
に流入するようになっている。なお、弁体85は、前記弁
軸84に連結された支持板85ａと、この支持板85にナット
85ｂを用いて締付け固定された、ゴム製の弁部材85ｃと
から成っている。

【００２１】かゝる弁組立体１６は、ケーシング10に設
けた開口10ｄからケーシング内に挿入され、その蓋体81
の取付孔82ａ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80はケーシング10内の隔壁に設け
た孔89（図２）にシール部材を介して嵌合され、吸込室
13を前・後２室に仕切る。そして、この組付状態におい
て前記ポンプ19を作動させれば、ポンプ19内の負圧発生
により弁体85が弁ばね86の付勢力に抗して開き、ストレ
ーナ14から流路88を通じて弁座80内に流入した流体がポ
ンプ19の吸込口21に通じる流路17に流れ込むようにな
る。

【００２２】一方、フィルタ41の前方に配置したリリー
フ弁56は、図１２および１３に示すように、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とから成っている。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には取付孔96が設け
られている。さらに、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97がねじ込まれ
ている。

【００２３】かゝるリリーフ弁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
の取付孔95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および流路
17からポンプ19の吸込口21へ戻されるようになる。

【００２４】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85が開き、流入口11からストレーナ14、吸込側逆止弁
15および流路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
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共に気体が半径内方に集まる。この
時、縦形サイクロン32の採用により、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。

【００２５】本実施例においては、特にサイクロン32の
胴部34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従って大きくなり、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35を円錐状に形成しているので、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34の下端開口からフィルタ室40に流下し、一方、
気体を含む気体富化液は天井部35の栓部材37の貫通孔37
ａから前記蓋体38内の流路39に排出される。この時、天
井部35の円錐形状により気体富化液の排出が容易とな
る。

【００２６】こゝで、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。しかして、気液分離装置31で分離された液
体中に気体が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
に溜ったまゝとなるが、ポンプ19が停止されると、胴部
34のスリット36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35から排出される。したがって、
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
られ場合にリリーフ弁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記したとおりである。

【００２７】一方、サイクロン32から蓋体38内の流路39
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が誤動作し、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の先端を
液溜り64内の液中に位置決めされているので、気液分離
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
はなくなり、したがって前記液の泡立ちおよびその拡散
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。なお、このポンプ19は回転式の他のポンプ、例え
ばギヤポンプあるいは他方式のポンプに代えることがで
きることはもちろんである。

【００２８】

【発明の効果】 以上、詳細に説明したように、本発明
にかゝるポンプユニットによれば、縦形サイクロンを用
いて効率良く気液分離することができ、これに連設され
る気体分離室をそれほど大きく形成する必要がなくなっ
て、全体の小型化に寄与するものとなる。また、サイク
ロンを構成する胴部がフィルタ室に突出するように形成
されているので、全体の小型化を図る上で有利となり、
しかも、この胴部の、フィルタ室に突出する部分にスリ
ットを設けているので、フィルタ室に気体が滞留するこ
とはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかゝるポンプユニットの内部構造を示
す縦断面図である。

【図２】本ポンプユニットの内部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。

【図３】図１の３−３矢視線に沿う断面図である。

【図４】図１の４−４矢視線に沿う断面図である。

【図５】図１の５−５矢視線に沿う断面図である。

【図６】本ポンプユニットを一部断面として示す側面図
である。

【図７】本ポンプユニットを一部断面として示す正面図
である。

【図８】本ポンプユニットの正面図である。

【図９】本ポンプユニットの上面図である。

【図１０】本ポンプユニットを構成する弁組立体の構造
を示す断面図である。

【図１１】図１０のＡ矢視線に沿う正面図である。

【図１２】本ポンプユニットを構成するリリーフ弁の構
造を示す断面図である。

【図１３】図１１のＢ矢視線に沿う正面図である。

【符号の説明】

10 ケーシング 11 流入口 12 流出口 15 吸込側逆止弁 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 33 サイクロンの導入部 34 サイクロンの胴部 35 サイクロンの天井部 37a 開口（貫通孔） 40 フィルタ室 41 フィルタ 45 出口側逆止弁 56 リリーフ弁 60 気体分離室 62 管部材 64 液溜り 67 フロート 72 戻し弁 76 戻し流路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−30078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−33768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−118568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−7208（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−70703（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−53405（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−137950（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−41422（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−19389（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平５−500241（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 21/00 - 23/14 F04C 2/08 - 2/28 F04C 11/00 - 15/04 B01D 19/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口およ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、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、前記気体
   分離装置の下方に隣接し、当該気体分離装置で分離され
   た液体が流入するフィルタ室とを設け、前記フィルタ室
   内の液体を前記流出口から流出させるようにしたポンプ
   ユニットにおいて、前記気液分離装置を、前記気体富化
   液を前記気体分離室に導くための開口を有する天井部
   と、前記ポンプから吐出された流体を導入するための導
   入部と下端が開口する胴部とからなる下端開放の縦形の
   サイクロンから構成し、前記胴部は、その開口側が前記
   フィルタ室に突出するように形成すると共に、該胴部
   の、前記フィルタ室に突出する部分には、スリットを設
   けたことを特徴とするポンプユニット。
2. 【請求項２】 前記スリットを、前記胴部の縦方向に延
   ばして設けたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ
   ユニット。
3. 【請求項３】 前記スリットを、前記胴部の下端から前
   記フィルタ室の天井最高部位と交わる部位まで延ばして
   設けたことを特徴とする請求項２に記載のポンプユニッ
   ト。