JP4955199B2 - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン運転に伴って発生する脈動圧力または偏心カムの回転を駆動力としてエンジンに供給するための燃料を送出するダイヤフラムポンプに関するものである。

２サイクルまたは４サイクルの小型ガソリンエンジンに供給する燃料の輸送手段として、例えば特開平５−１６３５号公報に記載されているように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、という利点を有する脈動式のダイヤフラムポンプが広く使用されている。

図４の（Ａ）は従来から知られている脈動式のダイヤフラムポンプの一例を示す縦断面図であり、ダイヤフラムポンプ１Ｃは仕切壁１３の一つの面にポンプダイヤフラム２とダイヤフラムカバー体３とが重ねられており、仕切壁１３の空間およびダイヤフラムカバー体３側の空間はポンプ室４および脈圧室５をそれぞれ形成し、脈圧室５はエンジンのクランクケースまたは吸気管に接続される脈圧導入口６を開口させている。

仕切壁１３のもう一つの面にはパルセータダイヤフラム７とキャップ体８とが重ねられており、仕切壁１３に設けられてパルセータダイヤフラム７で覆われた二つのくぼみは吸入室９および吐出室１０をそれぞれ形成し、キャップ体８に吸入室９、吐出室１０と向かい合わせて設けた二つのくぼみは空気室１１，１２を形成している。また、仕切壁１３には逆止弁としての吸入弁１４および吐出弁１５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や吸気管内、一般にはクランクケース内に発生する脈動圧力が脈圧室５に導入されてポンプダイヤフラム２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１６から吸入室９、吸入弁１４、ポンプ室４、吐出弁１５、吐出室１０を経て、燃料出口１７へと送り、図示しない気化器によりエンジンに供給する。

図４の（Ｂ）に拡大部分図として示す吸入弁１４は、ポンプ室４と吸入室９とを区画する仕切壁１３の燃料通路１３ａ部分に配設されているが、これらの逆止弁は復元力および弁座への密着性の観点から弾性素材であるゴムで作成されるのが通常であり、その弁機能の確実性を確保する観点から弁体が傘状を呈する傘式逆止弁が用いられることが多い。また、吐出弁１５も吸入弁１４と同一形状の逆止弁を通常用いている。

一方、エンジンのカム軸に取付けられた偏心カムの回転を所定のリンク部材でポンプダイヤフラムの往復変位動作に変換して上記同様に燃料を送出するものとした機械式のダイヤフラムポンプも多用されている。このカム式のポンプはエンジンの回転そのものを駆動源として利用するため、大きな燃料送出力を発揮できる点が特徴とされている。

ところで、上記した脈動式や機械式のダイヤフラムポンプに用いる傘式逆止弁は、少なくとも一組以上の吸入弁と吐出弁との組み合わせとされ、仕切壁に設けた吸入室および吐出室とポンプ室とを連通させる燃料通路部分にそれぞれ別個に配置されることから、部品点数の増加および組立ての手間の増加を招き、製造コスト上昇の原因となっていた。

これに対し、実開平５−９２４６１号公報にはダイヤフラム型気化器の手動ポンプについて、一つの傘式逆止弁における傘部が吸入弁を形成し軸部が吐出弁を形成するコンビネーションルブ（組合せ弁）が記載されている。このコンビネーションバルブは傘式逆止弁の軸部を弁孔として貫通させ、その先端側を扁平に押し潰して断面長方形の吐出弁としたものであり、一つの傘式逆止弁で吸入弁および吐出弁の両方を兼ねることができるものである。従って、このコンビネーションバルブをダイヤフラムポンプの逆止弁として用いれば、部品数を削減できるとともにその取付部もそれぞれ別個に設ける必要がないことから、製造コストの削減をはかることができる。

しかしながら、このコンビネーションバルブを、吸入室と吐出室が並列に配置されたダイヤフラムポンプに用いる場合、一つのコンビネーションバルブでこれらとポンプ室とを連通させる燃料通路を開閉させる構造とするのは容易ではなく、取付部に複雑な構成および余分な部品を要して製造コストの高騰を招きやすい。また、複数の逆止弁を組み合わせて大径化・大型化したコンビネーションバルブを、吸入室と吐出室との境界付近であるポンプ室側の中央位置に傘部分を突設することとなるが、最も大きな上下の変位幅となるポンプダイヤフラム中央部との間で所定のクリアランスを設ける必要があるため、ポンプ室の深さを大きくとる必要が生じてポンプ全体の厚みを増すことになる。さらに、コンビネーションバルブの傘部分を吸入弁として用いる場合、逆止弁の大径化に伴って弁抵抗が増加するため吸入室側の圧力が上昇しにくい状況においてはポンプ効率の低下を招いてしまう。
特開平５−１６３５号公報 実開平５−９２４６１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、ダイヤフラムポンプにおいて充分なポンプ機能を確保しながら、部品点数を削減して組立の手間および製造コストの削減を実現することを課題とするものである。

そこで、本発明は、並列に配置した吸入室および吐出室と、吸入弁および吐出弁としての逆止弁が配設された仕切壁で仕切られてこれらに重ねて配置したポンプ室とを備え、ポンプ室のポンプダイヤフラムを所定の動力源で往復変位させることにより、吸入室の燃料を吸入弁を通ってポンプ室に導入するとともに、ポンプ室の燃料を吐出弁を通って吐出室に送り、燃料出口からエンジンに向けて燃料を送出するダイヤフラムポンプについて、仕切壁に配設される逆止弁を、傘式逆止弁であって軸部を貫通する弁孔を有して先端側に吸入弁を形成するとともに傘部が吐出弁を形成するコンビネーションバルブとして、一つの傘式逆止弁が吸入弁と吐出弁とを兼ねるものとした。

このように、吸入弁と吐出弁とを一体としたコンビネーションバルブを、軸部を吸入弁とし傘部を吐出弁として用いたことにより、その構成を簡易なものとしながら逆止弁の個数を減らして組立ての手間および製造コストの削減を実現することができる。

また、そのコンビネーションバルブを、軸部が吸入室と吐出室との境界部付近において吐出室側とポンプ室側とを連通させて穿設された軸孔に、軸部を弁孔が吸入室側と接続する状態で吐出室側から挿設されて吸入室とポンプ室とを接続し、傘部を軸孔開口部の周りに設けられた燃料通路開口部を覆う弁体として配設するものとした。これにより、コンビネーションバルブの取付部の構成を簡易なものとしながら充分な弁機能を発揮させることができる。

さらに、コンビネーションバルブを軸部先端が扁平に押し潰されて断面略長方形の吸入弁を形成するものとすれば、簡易な構成で弁抵抗の少ないものとすることが容易になり、このダイヤフラムポンプをエンジンのクランク室または排気管から脈圧変動を脈圧室に導入して作動する脈動式のダイヤフラムポンプとすれば、装置の大型化および構成の複雑化を回避することが容易となり、或いはエンジンの回転を利用した偏心カムの回転を所定のリンク手段によりダイヤフラムの往復動作に変換するカム式のダイヤフラムポンプとすれば、燃料送出能力の高いものとして充分なポンプ機能を発揮させることが容易となる。

傘式のコンビネーションバルブを、軸部を吸入弁とし傘部を吐出弁として用いた本発明によると、ダイヤフラムポンプにおいて充分な機能性を確保しながらその取付部の構成を複雑化しないものとして、部品点数を削減して組立の手間および製造コストの削減を実現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第一の実施の形態を説明する。図１は動力源にエンジンの脈動圧力を利用したダイヤフラムポンプ１Ａの縦断面図であり、図２の（Ａ）はその逆止弁として用いたコンビネーションバルブ２０の平面図であり、（Ｂ），（Ｃ）はその取付部の拡大部分図である。尚、本実施の形態のダイヤフラムポンプ１Ａの基本的な構成および作用は、先述した従来のものと同様であるので詳細な説明は省略し、その特徴部分についてのみ詳述するものとする。

ダイヤフラムポンプ１Ａは、ポンプ室２４と吸入室２９および吐出室３０とを隔てる仕切壁３３を貫通して配置された燃料通路３３ａおよび３３ｂ部分に、吸入弁および吐出弁を一体としたコンビネーションバルブ２０を配置した点に特徴があるものである。

図２を参照して、コンビネーションバルブ２０は、いわゆる傘式の逆止弁であって全体がゴムなどの弾性素材で形成されており、略円柱状の軸部２１とその基端部にこれに垂直に設けられた円盤状の弁体がその周縁側を湾曲した形状の傘部２２とからなり、全体として傘状または茸状を呈している。また、軸部２１は傘部２２外面側から軸方向貫通する弁孔２３を備えており、その先端側が扁平に押し潰されてなる断面略長方形の吐出弁を形成している。即ち、軸部２１の先端側に設けられた断面略長方形の先端部２１aに軸方向に切込み２１ｂを備えており、閉弁時は切込み２１ｂが密着して燃料通路を閉鎖し、開弁時にはこれが左右に広がって燃料通路を開通させるようになっている。

そして、仕切壁３３はそのほぼ中心位置に穿設された軸孔３３aの周りに、これより径の小さい燃料通路３３ｂが円環状に複数穿設されており、この円環状の燃料通路３３ｂの周囲外側を囲むように周壁３３ｃが仕切壁３３下面から延設されてキャップ体２８で形成される底壁に対し所定の間隔を有して設けられている。そして、この周壁３３ｃの内側空間までが吐出室３０を構成しており、その下方に周壁３３ｃで形成される下向き開口部の吸入室２９寄り約半分を吸入室２９側から延出された隔離壁２９aが覆って吸入室２９部分が吐出室３０部分に侵入して一部重畳しており、その先端側の軸孔３３a下方から円筒状の吸入弁接続口２９ｂを形成している。

即ち、ダイヤフラムポンプ１Ａは、仕切壁３３の下面で並列に配置された吸入室２９と吐出室３０とがこれらの境界付近で一部重ねられ、この部分に設けられた一つの取付部に、吸入弁と吐出弁とが一体にされたコンビネーションバルブ２０を挿設したものであることから、これを構成する仕切壁３３とキャップ体２８は比較的簡易な構成からなるものであり、その製造の手間およびコストは低廉に抑えることが容易である。

そして、軸部２１を吐出室３０側から軸孔３３aに挿設するとともに、円環状に配設された燃料通路３３ｂ開口部の周りを傘部２２周縁を密着して吐出室３０側で吐出弁を形成し、傘部２２の外面中央部に開口した弁孔２３の開口部が吸入弁接続口２９ｂで接続されて吸入室２９とポンプ室２４とを連通させ、軸部２１先端部２１ａで吸入弁を形成する。

コンビネーションバルブ２０の動作を説明するための図２の（Ｂ），（Ｃ）を参照して、ポンプ室２４が拡開して圧力が低下すると、吸入室２９内の圧力がこれに勝ってコンビネーションバルブ２０の軸部２１の先端部２１ａに設けられた切込み２１ｂを押し広げて開口し、ポンプ室２４に燃料を流入させる（図２の（Ｂ））。このとき、軸部２１の先端側の形状を最適な弁抵抗としながら確実な閉弁を行えるように設計することが比較的容易であるため、吸入室２９側の圧力が低い状況においても弁抵抗が過大となることを回避して、ポンプ室２４への燃料の流入をスムースなものとすることができる。

そして、ポンプ室２４が収縮して圧力が上昇したときは、切込み２１ｂは密着して閉鎖するとともに吐出室内３０の圧力に勝って傘部２２周縁からなる弁体を押し開き、吐出弁を開弁させて燃料を吐出室に流入させる（図２の（Ｃ））。この動作を連続することにより燃料を燃料タンク側から吸入するとともにエンジン側に送出するようになっている。

次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図３の（Ａ），（Ｂ）は、図示しないエンジンのカム軸の回転をロックアーム４２の往復動作に変換してポンプダイヤフラム４１を上下に往復変位させて作動する機械式のダイヤフラムポンプ１Ｂを示している。本実施の形態においても吸入弁と吐出弁とが一体となった傘式のコンビネーションバルブ２０を用いている点を特徴としている。

コンビネーションバルブ２０は、上述と同様に吸入室４３に軸部２１の基端側が接続され、吸入弁を形成する軸部２１先端側がポンプ室４５内に開口しているとともに、吸入室４３の下方に吐出室４４が侵入して重畳している部分の仕切壁４０に密着して傘部２２が吐出弁を形成している。そして、本実施の形態においても上述と同様の作用および効果を発揮するが、脈動式のものと比べ偏心カムによる機械的な駆動であるため、大きな燃料送出量を確保することが容易である。

尚、本実施の形態及び第一の実施の形態に共通して、図面においてポンプダイヤフラムの中央位置に対応した仕切壁の中央位置にコンビネーションバルブ２０を１個配置したものを示したが、吸入室と吐出室との境界線に沿ってコンビネーションバルブ２０を２個以上配置するようにしてもよい。この場合は部品点数および取付部の増設によりコストの削減効果は少なくなるものの、ポンプ性能はさらに良好となる。また、第一の実施の形態においてパルセータダイヤフラムおよび緩衝用の空気室は省略したが、これらを設ける構成としてもよいことは言うまでもない。

以上述べたように、上述した実施の形態によりダイヤフラムポンプにおいて仕切壁に設ける逆止弁の数を削減するとともに、その取付部の形成および組立の手間を削減して製造コストの大幅な削減を実現することができる。また、これに伴ってポンプの機能性を損なうことがなく充分な燃料吐出能力を確保することができるものである。

本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。 （Ａ）は図１に示した実施の形態に用いられるコンビネーションバルブの拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示したコンビネーションバルブの吸入時における動作を示す説明図、（Ｃ）は（Ａ）に示したコンビネーションバルブの吐出時における動作を示す説明図。 （Ａ）は本発明の第二の実施の形態の吸入時の動作を示す説明図、（Ｂ）はその吐出時の動作を示す説明図。 （Ａ）は従来例を示す縦断面図、（Ｂ）はその吸入弁の取付部の拡大部分図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ ダイヤフラムポンプ、 ２０ コンビネーションバルブ、 ２１ 軸部、 ２１a 先端部、 ２１ｂ 切込み、 ２２ 傘部、 ２３ 弁孔、 ２５,４１ ポンプダイヤフラム、 ２４，４５ ポンプ室、 ２９，４３ 吸入室、 ２９a 隔離壁、 ２９ｂ 吸込弁接続口、 ３０，４４ 吐出室、 ３３，４０ 仕切壁、 ３３ａ 軸孔、 ３３ｂ 燃料通路

Claims (4)

1. 並列に配置した吸入室および吐出室と、吸入弁および吐出弁としての逆止弁が配設された仕切壁で仕切られて前記吸入室および吐出室に重ねて配置したポンプ室とを備え、該ポンプ室のポンプダイヤフラムを所定の動力源で往復変位させることにより前記吸入室の燃料を前記吸入弁を通って前記ポンプ室に導入するとともに、該ポンプ室の燃料を吐出弁を通って前記吐出室に送り、燃料出口からエンジンに向けて燃料を送出し、前記仕切壁に配設される逆止弁は、傘式逆止弁であって軸部を貫通する弁孔を有して先端側に吸入弁を形成するとともに傘部が吐出弁を形成する一つの傘式逆止弁が吸入弁と吐出弁とを兼ねているコンビネーションバルブであり、前記軸部が前記吸入室と前記吐出室との境界部付近において前記吐出室側と前記ポンプ室側とを連通して穿設された軸孔に、前記軸部を前記弁孔が前記吸入室側と接続する状態で前記吐出室側から挿設されて前記吸入室と前記ポンプ室とを接続し、前記傘部を前記軸孔開口部の周りに設けられた燃料通路開口部を覆う弁体として配設されているダイヤフラムポンプにおいて、前記仕切壁はそのほぼ中心位置に穿設された軸孔の周りに、これより径の小さい燃料通路が円環状に複数穿設されており、この円環状の燃料通路の周囲外側を囲むように周壁が仕切壁下面から延設されてキャップ体で形成される底壁に対し所定の間隔を有して設けられているとともに、前記周壁の内側空間までが吐出室を構成しており、その下方に周壁で形成される下向き開口部の吸入室寄り約半分を吸入室側から延出された隔離壁が覆って吸入室部分が吐出室部分に侵入して一部重畳しており、その先端側の軸孔下方から円筒状の吸入弁接続口を形成していることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記コンビネーションバルブは、前記軸部の先端が扁平に押し潰されて断面略長方形の吸入弁を形成していることを特徴とする請求項１に記載したダイヤフラムポンプ。
3. 請求項１または２に記載したダイヤフラムポンプは、前記エンジンのクランク室または排気管から脈圧変動を脈圧室に導入して作動する脈圧式ポンプとされている、ことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
4. 請求項１または２に記載したダイヤフラムポンプは、前記エンジンの回転を利用した偏心カムの回転を所定のリンク手段により前記ポンプダイヤフラムの往復変位に変換するカム式ポンプとされている、ことを特徴とするダイヤフラムポンプ。

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