JP3759082B2 - 液体供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンクに貯留された石油、灯油などの燃料液体を、外部の負荷圧力の変動によらず適正に、また脈圧による騒音や振動の影響を抑制して、燃料タンクと燃焼装置との間に一旦中継的に貯留して液面位を調整する中継タンクいわゆるオイルレベラに汲み上げることができる、液体供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁力の周期的な変化によりシリンダに摺接状態で内装されたプランジャを軸心方向に振動させて燃料タンク内の燃料を燃焼装置に向けて吐出するように構成された電磁ポンプが知られている。かかる電磁ポンプは、通常、暖房用に使用される石油ヒーターの燃料タンクに燃焼用の電磁ポンプとして付設され、燃料タンクの直上に設けられた燃焼装置に向けて燃料を吐出するようになっている。
【０００３】
これらの電磁ポンプを使う場合、５０Ｈｚ、６０Ｈｚの商用交流電流を半波整流したパルスによって駆動することが通常であり、プランジャが毎秒５０回もしくは６０回の往復動をすることにより吐出液体に脈動が発生する。この脈動を平滑化するために、アキュムレータを電磁ポンプの吐出口に臨む遮断弁の上流側に近接して接続したものや（特開平４−２０３８０３号公報参照）、吐出用逆止弁から吐出口へ至る吐出通路の途中に設けた筒形の空洞部内に弾性体筒型隔膜を内蔵したもの（実公平０３−４１０９９号公報参照）が知られている。
【０００４】
燃焼装置に燃料液体を供給する方法として、燃料タンクと燃焼装置との間に設けた中継タンクに汲み上げ用の電磁ポンプで燃料を汲み上げて一旦中継的に貯留することも行われている。本出願人は、この種の電磁ポンプにおいて、燃料を吸引する揚程（燃料タンク内の液面と電磁ポンプとの間の高低差）の高低や長短に拘わらずポンプへの漏れ込みを防止するための提案をしている（特願２０００−２２８５６５）。
【０００５】
燃焼機への燃料供給は、石油給湯器、温水ルームヒータ用ボイラ、及び強制給排気式石油温風機などでは通常、外部タンクから給油される。このとき外部タンクが燃焼機より十分高所に設置できない場合、あるいは低所の場合は外部タンクからの落差で自然供給できないため、自給式で−３ｍ程度の吸引能力がある汲み上げポンプが用いられる。
【０００６】
また、前記中継タンクは、ボイラ、強制給排気式石油温風機などの石油燃焼機内に設けることが多く、外部燃料タンクからの燃料を一定レベルに保持する液面調整装置いわゆるオイルレベラとして用いられる。このオイルレベラは、燃焼に消費されていく液体燃料の液面が下降すると、フロートの浮力をてこの原理で伝達してニードル弁を開く方向に動作させて外部燃料タンクからの石油を流入させ、液面が上昇するとニードル弁を閉じて、常に燃焼量にバランスして液面を一定に保つ作用をする。
【０００７】
前記目的に使用される電磁ポンプは、プランジャがフリーピストンとして作用するため空気も適正に吸引し、ポンプの駆動初期に配管内に空気が存在する場合においても燃料タンクの燃料を燃焼装置や中継タンクに送り込むことが可能である。このことが、かかる電磁ポンプが汲み上げポンプとして適用される所以である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁ポンプの技術分野において、中継タンクをオイルレベラとして使う場合、オイルレベラ内のニードル弁やフロートが脈動圧力により振動を起こし騒音を発生するという問題がある。
【０００９】
この振動の現象は、燃料液体の流量が多いときは問題はないが、ニードル弁が閉まり始めて燃料液体の流量が少なくなったとき発生する。電磁ポンプはプランジャの往復動時の容量変化量が吐出量となるため、前記パルスの周期ごとに変動する脈動圧力が発生する。この脈動圧力に対して、前記のアキュムレータによる蓄圧と平滑作用が不十分なことが原因である。
【００１０】
また、落差により無脈流で供給を行っていた従来機種のオイルレベラを、汲み上げ用に使おうとすると、液面センサーを追加するスペースや制御回路の追加の余裕がない、あるいはコスト削減の観点から液面センサーを用いない場合がある。この場合、汲み上げポンプの駆動を液面の位置によりＯＮ−ＯＦＦできないため、液面が上がりニードル弁が閉まる時にポンプを駆動させたままでも、ポンプの吐出圧でニードル弁が開かないことが必要である。これは、吐出側の配管最終出口つまりオイルレベラのニードル弁を閉じた時の内部圧力を密閉閉止圧と呼ぶことにすると、汲み上げポンプの吐出圧がニードル弁の開弁圧以下であることが必要、つまり、汲み上げポンプの最大吐出圧（密閉閉止圧）が制限されることを意味する。
【００１１】
一般に、電磁プランジャポンプでは、プランジャが上動する際発生する吐出圧と外部の負荷圧力との差で流量が決まるため、外部の負荷圧力が変動すると吐出量が変動し、また、負荷圧力の影響は吐出圧力が低いほど大きくなる。なお、この負荷圧力は、オイルレベラ内のフィルター、ニードル弁、及び下り勾配の吐出配管内に滞留する気泡が時間とともに燃料に溶け込むため、時間的に変動する。吐出圧力に脈動があるとき、脈動のピーク値が最大吐出圧となり、前記の最大吐出圧制限により吐出圧を下げざるを得ず、従って、実効吐出圧力が低く抑えられる。以上の状況のもと、前記のアキュムレータの平滑作用が十分でない場合、圧力変動に対して吐出量が変動を受けやすいという問題がある。
【００１２】
また、電磁ポンプの吸入側に異常に高い液圧が加わった場合、ポンプ内逆止弁がその液圧により下流方向に押しやられて流出口を閉塞するという不具合が発生することがある。
【００１３】
本発明は、上記のような状況に鑑みて成されたものであり、燃料タンクに貯留された石油、灯油などの液体燃料を、外部の負荷圧力の変動によらず適正に、また脈圧による騒音や振動の影響を抑制して汲み上げることができる、特に燃料タンクと燃焼装置との間に一旦中継的に貯留する、液面調整の機能を持った中継タンク機能として好適な液体供給装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、液面位が所定値となるように調整する液面調整装置に向けて電磁プランジャの往復動駆動により吸入した液体を吐出する電磁ポンプを備えた液体供給装置において、前記電磁ポンプは、当該電磁ポンプの駆動が停止された状態でポンプ本体に固定された弁座に吸入側から吐出側に向けて移動して当接することにより液体のポンプ本体からの吐出を閉止する閉止弁及び当該電磁ポンプの駆動が停止された状態でポンプ本体に固定された弁座に吐出側から吸入側に向けて移動して当接することにより液体の吐出側から吸入側への流入を閉止する逆止弁を有し、前記電磁ポンプ本体と液面調整装置との間を連結する配管経路に臨んで、気体ダンパを前記電磁ポンプに内蔵又は外付けしたものである。
【００１７】
この発明によれば、電磁ポンプ作動による吐出液体の脈圧変動が気体ダンパにより吸収され、脈動を平滑化し、液面調整装置に伝わる振動や振動音を抑制することができる。また、ポンプ本体内への液体の流入又は吐出を閉止弁及び逆止弁によって二重に閉止してその流通を確実に阻止することができる。つまり、これらの閉止弁及び逆止弁は、弁座に当接する方向が互いに逆であるので、いずれの弁側の圧力が異常に高くなったとしても、圧力が高くなった側の弁が閉止状態となり、電磁ポンプの駆動が停止された状態において、液体の流通が確実に阻止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施形態である液体供給装置の全体構成を示す。液体供給装置は、電磁ポンプ１と、燃料液体中継タンク及び液面調整の機能を有した液面調整装置２と、これらを連結して燃料液体を輸送する配管経路３から構成されている。ここに、配管経路３は、電磁ポンプ１の燃料吐出部１７から液面調整装置２のニードル弁２１１に至る、液体輸送の全行程の流路をさす。
【００２３】
燃料液体は、図略の燃料タンクＴＫから、電磁ポンプ１により汲み上げられ、配管経路３を経由して、液面調整装置２へ供給される。液面調整装置２に中継貯留された液体燃料は、燃料吸入パイプ９１と、燃焼用ポンプ９２により汲み上げられて、図示していない燃焼室９３へと送られ消費される。なお、電磁ポンプ１と、液面調整装置２との相互の位置関係、特に上下関係については図１の配置にこだわらず、液面調整装置２が建屋の二階にあり、電磁ポンプ１が一階にあり、燃料タンクＴＫが地下にあるということも可能である。
【００２４】
電磁ポンプ１は、中央部に電磁コイル１５と、磁路を形成するヨーク５４と、上流側の燃料吸入部１６と、下流側の燃料吐出部１７から構成されている。燃料吸入部１６の上流端には、燃料吸入孔１６２ｅが開口しており、袋ナット１９ａにより汲み上げパイプ１９ｂが固定され、接続されている。なお、電磁ポンプ１の詳細については、第２の実施形態を示す図２に関連して後述する。
【００２５】
液面調整装置２は、燃料中のごみ粒子を濾過するフィルター２２ａが内蔵されたフィルター室２２と、中継タンク及び液面調整の機能とを持った液面調整室２１とから構成されている。液面調整室２１は、燃料液体の流入口であるニードル弁２１１と、このニードル弁２１１の開閉を制御するフロート２１２と、フロート支持軸２１３からなっている。
【００２６】
配管経路３のうち、電磁ポンプ１と液面調整装置２を結ぶ区間の配管経路は、電磁ポンプ１の燃料吐出部１７に接続される吐出配管継ぎ手部３２と、液面調整装置２の燃料液体流入側に接続される流入配管継ぎ手部３３と、両継ぎ手部３２、３３を連結する配管経路である弾性体配管３１とから構成されている。
【００２７】
ここで、液面調整装置２の動作を説明する。燃料中のごみ粒子を濾過するフィルター２２ａを通過した燃料は、フィルター室２２からニードル弁２１１を通して液面調整室２１に流入し、または流入阻止される。ニードル弁２１１の一端は、フロート２１２に連結されており、フロート２１２は、フロート支持軸２１３の回りに回動自在に軸支されている。そして、液面調整室２１内の液面が上昇することによりフロート２１２が所定の高さまで上昇すると、フロート２１２の浮力がフロート支持軸２１３を支点として、梃子の作用でニードル弁２１１に伝達され、ニードル弁２１１が閉止され、液面位２１４の上昇が阻止される。
【００２８】
液面調整室２１に流入貯留された燃料Ｆは、燃焼用ポンプ９２により燃料吸入パイプ９１を通して汲み上げられて、消費される。燃焼用ポンプ９２による燃料の汲み上げで液面２１４が低下すると、フロート２１２が降下してニードル弁２１１が開放され、燃料Ｆが補給される。このようにして液面調整室２１において所定の範囲に液面位２１４が調整保持される。
【００２９】
次に、弾性体配管３１について説明する。前述した両配管継ぎ手部３２、３３において金属でできた配管継ぎ手３２１、３３１を、袋ナット３２２、３３２を使いそれぞれ燃料吐出部１７、フィルター室入り口２２ｂに固定する。さらに、弾性体配管３１の両端を、継ぎ手金具３２３、３３３を使い、前述の配管継ぎ手３２１、３３１に固定する。
【００３０】
電磁ポンプから吐出される燃料の流れは、電磁プランジャの往復動により周期後の半分は流れず、脈流となる。すなわち、電磁ポンプでは、プランジャの往復動時の容量変化量が吐出量となり、前記パルスの周期ごとに変動する脈動圧力が発生するが、これを平滑する能力としては、電気回路における脈流の平滑回路におけるごとく、十分な容量成分が必要である。
【００３１】
本発明によれば、電磁ポンプ１と液面調整装置２とを連結する配管経路３の一部を、弾性体からなる弾性体配管３１とすることにより、弾性体配管３１を容量成分と見なすことができ、脈流平滑の大きな効果が得られる。すなわち、プランジャの上動時の吐出時に弾性体配管が膨張して圧力を蓄積し、下動時には弾性体配管がもとの状態に収縮して蓄積した圧力を放出する。つまり圧力変動を体積変動として受け入れるものである。本発明の構成では、弾性体配管３１を長い区間にわたって設けることができるため、可能な容量変化量を大きくとれることになり、平滑の効果が十分得られることになる。
【００３２】
なお、弾性体配管３１の材質は、弾力があり、燃料液体である石油や灯油により変質しないものであればよく、基布入りのゴムなどが好適である。また、第１実施形態を示す図１では、配管経路３のうち、電磁ポンプ１の配管継ぎ手部３２から液面調整装置２の流入配管継ぎ手部３３までの全区間にわたって弾性体配管３１としているが、この区間の大半について通常の銅パイプによる配管を行い、一部分を必要に応じて弾性体配管としてもよい。
【００３３】
図２は、第２実施形態による液体供給装置の電磁ポンプの構成を示す。電磁ポンプ１は、後述する電磁ポンプ本体部分と、電磁ポンプ本体部分に内蔵されたアキュムレータ４から構成されている。なお、以下に述べる電磁プランジャ式の電磁ポンプ本体部分の構成は、先に本出願人が提案しているものと同等の構成を有する（特願２０００−２２８５６５）。
【００３４】
電磁ポンプ本体部分は、筒状のシリンダ１２と、このシリンダ１２に内装され、かつ、付勢手段（後述する第１コイルばね１２２）に支持された状態で軸心方向に揺動可能な電磁プランジャ１３と、このプランジャ１３に内装された円柱弁体１４と、上記シリンダ１２に周設された電磁コイル１５と、シリンダ１２の下端部に接続される燃料吸入部１６と、シリンダ１２の上端部に接続される燃料吐出部１７と、燃料吐出部１７に内蔵された逆止弁１７３と、上記シリンダ１２の一方の上端部に取り付けられた、駆動停止時に燃料がシリンダ１２を介して流通するのを阻止する閉止弁１８とを備えて構成されている。
【００３５】
上記電磁コイル１５は、所定の線材が円筒状の非磁性体からなるコイルボビン１５１に巻き付けられて形成されている。かかるコイルボビン１５１は、シリンダ１２との間に環状間隙が形成されるようにしている。
【００３６】
そして、上記環状隙間には、上部から円筒状の上部磁性体１５２が嵌め込まれているとともに、下部から円筒状の下部磁性体１５３が嵌め込まれてシリンダ１２とともに内部に磁路が形成されている。これによって上下の磁性体１５２、１５３間に、付勢手段（第１コイルばね１２２）の付勢力に抗して上記プランジャ１３を下動させる強力な磁束が生成されるようにしている。また、各磁性体１５２、１５３には、側面視でコ字状をした磁性材料からなるヨーク１５４が外嵌されている。このヨーク１５４は、外部磁路を形成するとともに電磁ポンプ１の構成材としての役割を担ったものである。また、コイルボビン１５１の上方には端子台１５５が設けられ、この端子台１５５には、コイル線の両端末がそれぞれ接続され、図略の電源スイッチをオンすることで電磁コイル１５が間欠的に励磁されるようになっている。
【００３７】
上記燃料吸入部１６は、シリンダ１２の下端部に外嵌されて接続される第１吸入筒１６１と、この第１吸入筒１６１に外嵌されて接続される第２吸入筒１６２と、この第２吸入筒１６２内で第１吸入筒１６１の下端部に外嵌されて接続される有底で円筒状のフィルター筒１６３を備えて構成されている。また、かかる第１吸入筒１６１の中心位置には、上下方向に貫通した、シリンダ１２と同心の燃料吸入孔１６１ｅが穿設されている。上記第２吸入筒１６２には、第１吸入筒１６１と同心で上下方向に貫通した燃料吸入孔１６２ｅが穿設されている。
【００３８】
上記燃料吐出部１７は、シリンダ１２の上端部に接続される燃料吐出筒１７１と、この燃料吐出筒１７１に内装される弁受け筒１７２と、弁受け筒１７２に装着された円柱状の逆止弁１７３と、この逆止弁１７３を閉弁方向に付勢する第２コイルばね１７４と、上記弁受け筒１７２の下端部に積層されるゴム等の弾性材料製のパッキン１７５とを備えて構成されている。
【００３９】
上記燃料吐出筒１７１には、吐出側管材を接続する袋ナットを螺着するための雄ねじと、燃料吐出孔１７１ｆが設けてある。上記弁受け筒１７２の底部には、シリンダ１２と同心の燃料通過孔が穿設されている。そして、燃料吐出孔１７１ｆに第２コイルばね１７４を嵌挿し、第２コイルばね１７４の付勢力で弁受け筒１７２（下記逆止弁１７３の弁座）に吐出側から吸入側に向けて押圧された逆止弁１７３が燃料通過孔を閉止した状態で、弁受け筒１７２が燃料吐出筒１７１内に装着されるようになっている。
【００４０】
上記パッキン１７５は、燃料吐出筒１７１をシリンダ１２に螺着した状態で、シリンダ１２の上縁部がパッキン１７５の下面に押圧当接するように厚み寸法が設定され、これによってシリンダ１２内が確実にシールされるようになっている。かかるパッキン１７５には、弁受け筒１７２の燃料通過孔と同心でかつ略同一径寸法の燃料通過孔が穿設されている。
【００４１】
次に、プランジャ１３及び閉止弁１８を説明する。プランジャ１３は、長さ寸法がシリンダ１２の長さ寸法の１／２より若干長めに寸法設定されているとともに、外形寸法がシリンダ１２の内径寸法より若干小さめに寸法設定され、これによってシリンダ１２内で円滑に上下動し得るとともに、負荷に応じて行程長が変化する、いわゆるフリーピストンの機能を有するものになっている。
【００４２】
かかるプランジャ１３は、下半分の軸心位置に上下方向に延びるように凹設された平面断面視で円形の弁体装着室１３１が設けられているとともに、下半分に弁体装着室１３１より小径の燃料吸入孔１３２が同心で穿設されている。上記閉止弁１８は弁体装着室１３１の上部開口に圧入されてプランジャ１３に固定されている。上記円柱弁体１４は、かかるプランジャ１３の弁体装着室１３１に内装されるものであり、液体燃料を流通させ得るように弁体装着室１３１の内径寸法より若干小さい径寸法を有している。
【００４３】
また、弁体装着室１３１内には、圧縮状態で第３コイルばね１３３が内装されている。普段、円柱弁体１４は、かかる第３コイルばね１３３に押圧されることによって弁体装着室１３１の底部に密着し、これによって燃料吸入孔１３２が閉止されるようになっている。また、シリンダ１２内には第１コイルばね１２２が内装されている。この第１コイルばね１２２は、プランジャ１３の底部と、上記第１吸入筒１６１との間に圧縮状態で介設され、これによって普段はプランジャ１３を上方に向けて押圧し、閉止弁１８がパッキン１７５に当止するようになっている。
【００４４】
上記閉止弁１８は、外形寸法がプランジャ１３の弁体装着室１３１の内径寸法より僅かに大きい円形状の弁本体内に形成された側面断面視でＴ字形状のＴ字流路１８３とを備えて構成されている。そして、弁本体を弁体装着室１３１内に圧入することによって閉止弁１８がプランジャ１３に一体に固定された状態になっている。そして、上記弁体装着室１３１と、上記Ｔ字流路１８３と、シリンダ１２内のプランジャ１３より上方の空間とによって、プランジャ１３の上下動により液体燃料を吸引して吐出するポンプ室１２０が形成される。
【００４５】
上記第１コイルばね１２２は、その付勢力が適正に設定されることにより、電磁コイル１５に電流供給が行われていない状態では、その付勢力によってプランジャ１３を上方に向けて押圧し、これによる閉止弁１８上面のパッキン１７５への当止によって燃料通過孔１７２ａの下部開口が閉止される一方、電磁コイル１５に電流が供給された状態では、磁性体１５２，１５３間に形成された磁界によりプランジャ１３が下動して燃料通過孔１７２ａが開通されるようになっている。
【００４６】
また、第１コイルばね１２２は、上記動作に加えて、電磁コイル１５に所定の駆動パルス信号が供給される間は、閉止弁１８がパッキン１７５に当接することのないストローク範囲でシリンダ１２内で振動的に上下動するように付勢力が設定されている。また、上記第３コイルばね１３３は、電磁コイル１５への駆動パルス信号の供給によるプランジャ１３の下動でポンプ室１２０内が減圧されたときは、弁体装着室１３１内での円柱弁体１４の上動を許容するように付勢力が設定されている。
【００４７】
また、本実施形態においては、シリンダ１２は、その内径寸法が８．００ｍｍであるのに対してプランジャ１３は、その外形寸法が７．９４ｍｍに設定され、これによって両者を同心に位置設定した場合のシリンダ１２の内周面とプランジャ１３の外周面との間に径方向の間隙寸法が略３０μｍの環状間隙が形成されるようにしている。
【００４８】
そして、プランジャ１３の外周面には、断面形状が三角形状のラビリンス溝１３６を環状溝に複数条凹設している。かかるラビリンス溝１３６は、シリンダ１２の内周面とプランジャ１３の外周面との間に３０μｍ以上の隙間が形成された状態であっても、この隙間から空気の漏れを防止するためのものである。
【００４９】
すなわち、本発明の電磁ポンプ１は、液体燃料の汲み上げ用に使用されるものであり、電磁ポンプ１が燃料タンク内の液面に対して相当上位レベルに設けられたいわゆるマイナス揚程の場合、電磁ポンプ１の駆動初期には、燃料タンクと電磁ポンプ１とをつなぐ配管内の空気を電磁ポンプ１に吸引させて配管内を負圧として燃料タンク内の液体燃料をシリンダ１２内まで一旦汲み上げる必要がある。
【００５０】
しかしながら、空気は液体燃料に比べて粘性が大幅に低く、シリンダ１２とプランジャ１３との間の環状隙間から空気が漏れるため、燃料タンク内の液体燃料がポンプ室１２０内に吸引されなくなるので通常、配管内を呼び水的に液体燃料で満たす呼び油処理が行われるが、かかる操作は非常に面倒である。このような不都合を解消するために、かかるラビリンス溝１３６を設けることにより、シリンダ１２とプランジャ１３との間の環状隙間に漏れ込んだ層流状態の空気は、乱流状態になり、これによる圧力損失の増大で、環状隙間への空気の漏れ込み量が少なくなる。従って、プランジャ１３の下降時には、ポンプ室１２０内の真空度が向上する一方、プランジャ１３の上昇時にはポンプ室１２０内の圧縮度が大きくなり、燃料タンク内の液体燃料は呼び油を行うことなく電磁ポンプ１に汲み上げられることになる。
【００５１】
本実施形態の電磁ポンプ１によれば、電磁コイル１５への駆動パルス信号（パルス電流）により電磁コイル１５が励起されて磁性体１５２，１５３間に磁束が発生すると、プランジャ１３は磁気吸引力を受けて上記第１コイルばね１２２の付勢力に抗して閉止弁１８がパッキン１７５に当接している状態から下降させられ、このときのポンプ室１２０の増容によってポンプ室１２０内に真空状態が現出し、円柱弁体１４を境にしたプランジャ１３の燃料吸入孔１３２側と、ポンプ室１２０側との間の圧力バランスが崩れて燃料吸入孔１３２側がポンプ室１２０内より高圧になるため、円柱弁体１４は、燃料吸入孔１３２内の液体燃料に押され、第３コイルばね１３３の付勢力に抗して弁体装着室１３１内を上昇して閉弁状態が解消され、これによって液体燃料がポンプ室１２０内に吸引される。
【００５２】
一方、パルス駆動信号のパルス休止期間に電磁コイル１５の消磁で磁性体１５２，１５３間の磁束が消滅すると、第１コイルばね１２２の付勢力によってプランジャ１３が上方に向かって押し上げられるため、ポンプ室１２０内の液体燃料が逆止弁１７３を上方に向けて押圧し、これによる逆止弁１７３の第２コイルばね１７４の付勢力に抗した開弁によって液体燃料は燃料吐出孔１７１ｆから吐出される。
【００５３】
そして、電磁コイル１５へのパルス駆動信号の供給を停止すると、プランジャ１３は、第１コイルばね１２２の付勢力によって上動し、これによって閉止弁１８がパッキン１７５（閉止弁１８の弁座）に吸入側から当接して閉止弁１８の上面でパッキン１７５の孔を閉止するので、燃料吐出孔１７１ｆ内とポンプ室１２０内とは、互いの連通状態が逆止弁１７３と閉止弁１８とで二重に閉止された状態になり、燃料吐出孔１７１ｆ内とポンプ室１２０内との間の液体燃料の流通を確実に阻止することができる。
【００５４】
そして、プランジャ１３を付勢する付勢構造は、第１コイルばね１２２のみを用いた、いわゆる片ばね付勢方式が採用されているため、プランジャ１３を上下のコイルばねで挟持した従来のいわゆる両ばね付勢方式に比較し、シリンダ１２内におけるプランジャ１３上部にコイルばねを装着する空間を確保する必要がなくなった分、ポンプ室１２０の容量を小さくすることが可能となる。
【００５５】
従って、プランジャ１３のストローク量が同一であるとした場合、従来に比べてポンプ室１２０の最小容量と最大容量との比である容量比を大きくすることが可能になり、その分ポンプ室１２０内に空気が存在するときの圧縮比（なお、ポンプ室１２０内に液体燃料が充満している場合は液体燃料の吐出力）を大きくすることができるため、電磁ポンプ１の駆動初期に呼び油処理を施すことなく燃料タンクから液体燃料を汲み上げることができるばかりか、燃料タンクが電磁ポンプ１より相当低い下位レベルに設けられている場合や、これに加えて燃料タンクと電磁ポンプ１とをつなぐ配管長が長大な場合であっても、より強力な吸引力で液体燃料を汲み上げることができる。
【００５６】
以上が、電磁ポンプ本体の構成である。次に、電磁ポンプ本体に内蔵された、アキュムレータ４について説明する。
【００５７】
燃料吐出筒１７１は、六角棒材から削り出して形成したものである。この燃料吐出筒１７１の軸心方向の液体流路である燃料吐出孔１７１ｆに臨んで、前述の六角形の一辺に向かう側面に貫通横孔４１が形成されている。この貫通横孔４１は、段差を持っており、燃料吐出筒１７１の中心側が小さい単純孔で、外部側は雌ねじを切った、より大きい孔であり、この外側の段差部分に、アキュムレータ４が内蔵されている。アキュムレータ４は、直径８ｍｍ厚さ２ｍｍの基布入りのゴムでできた弾性体隔膜４２を、雄ねじである隔膜押さえ４３により前述の雌ねじを使って固定して構成されている。隔膜押さえ４３の隔膜側には凹部が設けられている。弾性体隔膜４２を押さえて固定したとき、アキュムレータ機能すなわち圧力変動を吸収する機能を担う空間となる側室４４が形成される。
【００５８】
本発明にかかる弾性体隔膜４２で隔てられた側室４４を持つアキュムレータ４は、燃料吐出筒１７１の素材である六角柱材料の一面内に納まる。また、図２に示すように、アキュムレータ４は、燃料吐出筒１７１の外周より突出がなく、埋没して内蔵されている。このため、電磁ポンプ１を所定の場所に取り付ける場合、アキュムレータを内蔵していないものの従来の取付場所や、取付方法で、施工できる利点がある。本発明のアキュムレータ４を１個内蔵した電磁ポンプ１でフロートの振動の防止が確認できている。六角材料の一面おきに三面までアキュムレータ４を一つの燃料吐出筒１７１に内蔵可能であり、複数個のアキュムレータを内蔵することで、より大きな効果が得られる。以上の点は、後述する他の実施形態においても同様に当てはまる。
【００５９】
図３は、第３実施形態による液体供給装置の電磁ポンプの構成を示す。本実施形態の電磁ポンプ１Ａは、後述する電磁ポンプ本体に、アキュムレータ４Ａを外付けした構成となっている。
【００６０】
電磁ポンプ１Ａの電磁ポンプ本体は、図２に示した電磁ポンプ１の本体と、燃料吐出筒１７１の構造が異なるだけである。本実施形態では、燃料吐出筒１７１の燃料吐出孔１７１ｆに臨んで貫通横穴４１ａを形成し、この貫通横孔４１ａに対向する袋ナット３２２の側面に、段差ねじ部を持つ貫通横孔４１を形成して、アキュムレータ４Ａを隔膜押さえ４３で固定取り付けている。弾性体でできた弾性体隔膜４２で隔てられた側室４４を持つアキュムレータ４Ａは、図２におけるアキュムレータ４と同じ構造のものである。燃料吐出筒１７１と配管継ぎ手３２１は、通常通り、配管の端部をいわゆるフレア加工して径拡大した部分を袋ナット３２２で挟み込んで接続するが、本発明では更に、袋ナット３２２の端部と燃料吐出筒１７１の間にＯリング３２４を介設し、密閉空間を設けている。
【００６１】
本実施形態では、従来の電磁ポンプを現場施工するときに取り付ける外部部品である袋ナットに内蔵可能としているため、従来の電磁ポンプについて、燃料吐出筒１７１への貫通横孔４１ａの追加工のみでアキュムレータ４Ａを取付可能である。
【００６２】
図４は、第４実施形態による液体供給装置の電磁ポンプの構成を示す。本実施形態の電磁ポンプ１Ｂは、後述する電磁ポンプ本体に、第２の燃料吐出筒１７１ａを外付けし、この第２の燃料吐出筒１７１ａに、アキュムレータ４Ｂを内蔵した構成となっている。電磁ポンプ１Ｂの電磁ポンプ本体は、図２に示した電磁ポンプ１の本体にアキュムレータを内蔵していないものと同じ構造である。
【００６３】
本実施形態では、第２の燃料吐出筒１７１ａを、袋ナット３２２及び配管継ぎ手３２１と、燃料吐出筒１７１の間に挿入しており、第２の燃料吐出筒１７１ａと燃料吐出筒１７１との間にはＯリング３２４を介設して封止している。そして、第２の燃料吐出筒１７１ａには、図２の第２実施形態における燃料吐出筒１７１へのアキュムレータ４の内蔵と同じ態様で、アキュムレータ４Ｂが内蔵されている。また、本実施形態では、アキュムレータ４Ｂを内蔵した第２の燃料吐出筒１７１ａを用いて、従来の電磁ポンプ（特願２０００−２２８５６５）をそのまま、加工なしで、使える利点がある。
【００６４】
図５は、第５実施形態による液体供給装置の液面調整装置２の構成を示す。弾性体でできた隔膜で隔てられた側室を持つアキュムレータ４Ｃ、４Ｄを、液面調整装置２に外付け、及び、内蔵して構成されている。
【００６５】
まず、アキュムレータ４Ｃを外付けした構成について説明する。本実施形態では、第２の袋ナット３２ａを、流入配管継ぎ手部３３と、フィルター室入り口２２ｂとの間に挿入している。第２の袋ナット３３２ａとフィルター室入り口２２ｂとの間には、封止用のＯリング３３４を介設している。第２の袋ナット３３２ａには、アキュムレータ４Ｃが、図２の第２実施形態における燃料吐出筒１７１へのアキュムレータ４の内蔵と同じ態様で、配管経路に臨んで設けられた貫通横孔４１部分に、内蔵されている。次に、アキュムレータ４Ｄは、液面調整装置２にアキュムレータを内蔵する場合の例であり、ニードル弁２１１の下方に位置するフィルター室２２に臨んで、設置されている。
【００６６】
本実施形態によれば、アキュムレータ４Ｃは、第２の袋ナット３３２ａを用いることにより従来の液面調整装置になんらの設計変更をすることなく取付可能である。また、アキュムレータ４Ｄは、ニードル弁２１１の直近に設けられているため効果的である。
【００６７】
図６及び図７は、第６実施形態による液体供給装置の電磁ポンプの構成を示す。本実施形態の電磁ポンプ１Ｃは、電磁ポンプ本体の燃料吐出筒１７１に気体ダンパ５を内蔵した構成としている。すなわち、電磁ポンプ１Ｃは、図２に示した電磁ポンプ１とは、電磁ポンプ本体にアキュムレータを内蔵するかわりに気体ダンパ５を内蔵した点が異なり、他の構造は大略同じである。なお、図６における逆止弁座１７２ａと逆止弁ケース１７２ｂとは、図２における弁受け筒１７２に相当する。
【００６８】
本実施形態による電磁ポンプ１Ｃは、前出の図２に示した第２実施形態の電磁ポンプ１に備えた弾性体隔膜を用いたアキュムレータ４に代えて、ポンプの吐出部構造自体によって気体ダンパを構成し、それにより、同アキュムレータを備えているのと同等の作用が得られるようにしたものである。燃料吐出筒１７１内部の燃料吐出孔１７１ｆが拡大されるとともに、燃料吐出筒１７１の上端に気密状態で結合されて燃料吐出孔１７１ｆ内部に向けて垂下された燃料送出管５２が設けられている。これによって、拡大された燃料吐出孔１７１ｆの空間が、ダンパ室５１となり、ダンパ室５１と燃料送出管５２とにより内蔵タイプの気体ダンパ５が構成されている。また、逆止弁１７３は平板部からなる逆止弁座１７２ａと逆止弁ケース１７２ｂとに囲まれた空間にあり、この逆止弁１７３は逆止弁ケース１７２ｂの上部フランジ部に一端が支持された第２コイルばね１７４により逆止弁座１７２ａに向けて付勢されている。電磁ポンプ１Ｃの稼働時には、図７に示されるように、ダンパ室５１の上部空間に気体５３が滞留し、下部空間には燃料Ｆが滞留して、両者の界面よりも下方に燃料送出管５２の下端面が位置するようになる。このような状況のもと、電磁ポンプのプランジャが上動する時、吐出圧のピーク値は、気体ダンパ５における気体５３が収縮（蓄圧）して吸収され、収縮してできた空間に燃料が蓄積され、プランジャが下動する時には逆止弁１７３が閉塞し、蓄圧された気体５３が膨張することによって前記蓄積された燃料がポンプ外の配管へと吐出される。このように、燃料吐出孔１７１ｆに設けられた燃料送出管５２から吐出される燃料の圧力変動は、電磁ポンプ１Ｃの動作とともに逆止弁１７３を通過する燃料の圧力変動とはならずに、気体ダンパ５により平滑化された（アキュームレータの効果）圧力変動となっている。そして、本実施形態における液体供給装置は、液面調整装置に至る配管経路の圧力変動が電磁ポンプ内に設けた気体ダンパ５により抑制された液体供給装置となる。
【００６９】
上記のように、気体ダンパ５は、気体の圧縮性を利用して、燃料吐出圧の脈動を吸収して平滑化するものであり、ダンパ室５１に気体が滞留している必要がある。汲み上げポンプの据え付け工事の際、吸入配管内に存在していた空気は、ポンプの駆動と共にポンプの吐出側へ吸引・排出される。ポンプがさらに駆動されると、配管内が負圧となり、燃料タンク内の液体燃料が吸引されてポンプ及び配管内に燃料が充満する。このとき、気体ダンパ５のダンパ室５１において、燃料送出管５２の下端がダンパ室５１の天井よりも低いので、構造上、ダンパ室上部に空気が滞留する。このような滞留する気体５３の量は、空気が燃料に溶け込んで流出する流出速度と、ポンプ駆動中に負圧によるキャビテーションのため発生する気泡や、燃料タンクから持ち込む気泡による空気の供給速度とのバランスにより、決定される。この点については、本実施形態による長期間の稼働実績により、気体ダンパとして必要な気体５３が維持されていることが確認されると共に、気体ダンパ５の実用性が確認されている。
【００７０】
図８は、上記第６実施形態の変形例を示しており、この電磁ポンプにおいては、ダンパ室５１に流入する燃料が持ち込む気泡を効率的に確保するため、逆止弁ケース１７２ｂの内部からダンパ室に至る燃料経路を、逆止弁ケース１７２ｂの側方に設けた開口Ｑを経由するようにしたものである。本例では、逆止弁ケース１７２ｂから燃料が吐出される方向が燃料送出管５２の開口に直面していないので、燃料内に溶け込んでいた気泡がダンパ室５１上部にトラップされて滞留する気体５３となる確率が高くなる。
【００７１】
図９は、第７実施形態による液体供給装置の電磁ポンプの気体ダンパ部分の構成を示す。この実施形態の電磁ポンプは、弾性体隔膜を有するアキュムレータ４を用いる代わりに、気体ダンパ５Ａを外付けした構成としている。気体ダンパ５Ａは、気体ダンパ５Ａを有する気体ダンパ継手５０を電磁ポンプ本体の燃料吐出筒１７１と袋ナット３２２及び配管継手３２１との間に挿入して外付けされている。燃料吐出筒１７１と気体ダンパ継手５０とはＯリング３２４を介して封止接続されている。このような気体ダンパ５Ａにおいては、前出の内蔵型気体ダンパよりもダンパ室５１を大きくできるので、吐出燃料の圧力変動をより効率的に抑制できる。
【００７２】
次に、上述した第６実施形態による気体ダンパ５の効果について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態の気体ダンパありの場合の流量変動測定値ａと従来の気体ダンパなしの場合の流量変動測定値ｂを示している。気体ダンパ５を用いた場合、圧力変動が抑えられると共に、ポンプ稼働時の騒音が抑制される。さらに、図１０から分かるように、燃料タンクから液面調整装置へ組み上げられる燃料の流量についても、安定化されると共に、流量そのものも増えるという効果がある。この測定結果によると、従来の気体ダンパなしの測定値ｂでは、流量変動が４０ｃｃ／ｍｉｎあり、平均流量が５０ｃｃ／ｍｉｎであるのに対し、本実施形態の気体ダンパありの測定値ａでは、流量変動が１０ｃｃ／ｍｉｎ、平均流量が１００ｃｃ／ｍｉｎとなっている。このように、気体ダンパを用いることにより電磁ポンプの燃料汲み上げ性能が、質・量共に改善される。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、収縮性により液体圧力を蓄積する気体を滞留させて保持する気体ダンパを電磁ポンプに内蔵又は外付けしているので、脈動を平滑化し、振動や振動音を抑制することができる。また、本方式の気体ダンパを、内蔵あるいは外付けで組み込むに当たり、従来の電磁ポンプへの最小の加工、あるいは、加工なしで低コストで、容易に施工実施可能である。また、閉止弁１８がパッキン１７５に当接して閉止弁１８の上面でパッキン１７５の孔を閉止するので、燃料吐出孔１７１ｆ内とポンプ室１２０内とは、互いの連通状態が逆止弁１７３と閉止弁１８とで二重に閉止された状態になり、この間の液体燃料の流通を確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態による液体供給装置の全体構成を示す断面図。
【図２】 本発明の第２実施形態によるアキュムレータを内蔵した電磁ポンプの断面図。
【図３】 本発明の第３実施形によるアキュムレータを外付けした電磁ポンプの断面図。
【図４】 本発明の第４実施形態によるアキュムレータを外付けした電磁ポンプの断面図。
【図５】 本発明の第５実施形態によるアキュムレータを外付け及び内蔵した液面調整装置の断面図。
【図６】 本発明の第６実施形態による気体ダンパを内蔵した電磁ポンプの断面図。
【図７】 上記気体ダンパの詳細断面図。
【図８】 上記気体ダンパの変形例を示す断面図。
【図９】 本発明の第７実施形態による気体ダンパを外付けした電磁ポンプの部分断面図。
【図１０】 本発明による気体ダンパを用いたことによる効果を説明する測定流量の変動図。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 電磁ポンプ
１３ 電磁プランジャ
１７３ 逆止弁
１８ 閉止弁
２ 液面調整装置
２１１ ニードル弁
２１２ フロート
２１４ 液面位
３ 配管系路
３１ 弾性体配管
４，４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ アキュムレータ
５、５Ａ 気体ダンパ

Claims (1)

1. 液面位が所定値となるように調整する液面調整装置に向けて電磁プランジャの往復動駆動により吸入した液体を吐出する電磁ポンプを備えた液体供給装置において、
   前記電磁ポンプは、当該電磁ポンプの駆動が停止された状態でポンプ本体に固定された弁座に吸入側から吐出側に向けて移動して当接することにより液体のポンプ本体からの吐出を閉止する閉止弁及び当該電磁ポンプの駆動が停止された状態でポンプ本体に固定された弁座に吐出側から吸入側に向けて移動して当接することにより液体の吐出側から吸入側への流入を閉止する逆止弁を有し、
   前記電磁ポンプ本体と液面調整装置との間を連結する配管経路に臨んで、気体ダンパを前記電磁ポンプに内蔵又は外付けしたことを特徴とする液体供給装置。

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