JPH0727054A - 油圧式ダイアフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、油圧式ダイアフラムポンプにおい
て、ダイアフラムを下死点方向に押す力が減少しても、
ダイアフラムが過剰変形しないようにするすることを課
題とする。 【構成】 本発明は、ポンプ本体１内の空間がダイヤフ
ラム８によってオイル作動室11とポンプ室12とに気密状
に区画され、オイル作動室11に連設されたシリンダ６に
プランジャ７が往復動自在に挿入され、オイル作動室11
に隣接してプランジャ室５が形成され、ポンプ室12に搬
送流路が接続される。オイル作動室11内の圧力が所定圧
に達するとオイル作動室11内のオイルの一部をプランジ
ャ室５に排出するオイルリリーフ弁35が配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジンのシリ
ンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射用に使用され、油
圧によってダイアフラムを往復動させて流体を圧送する
油圧駆動式のダイアフラムポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ガソリンエンジンの燃料噴射シス
テムにおいて、燃圧の高圧化が検討されており（約２５
０ＫＰａから１０ＭＰａ以上へ）、ガソリンを高圧で圧
送可能なポンプとして、油圧式のダイアフラムポンプが
ある。図２は、従来の油圧式ダイアフラムポンプ（例え
ば、実開昭５５−８８０８８号公報、特公平１−３８１
９８号公報参照）を示し、ポンプボデー２、シリンダ部
材４及びカバー３が順次に連設されてポンプ本体１が構
成され、ポンプボデー２とシリンダ部材４等とにより、
後記オイル作動室11に隣接したプランジャ室５が形成さ
れる。シリンダ部材４の上方部にはプランジャ室５に突
出する円筒状のシリンダ６が一体に形成され、シリンダ
６にはプランジャ７が往復動自在かつ気密状態に挿入さ
れる。プランジャ室５には、プランジャ駆動機構（図示
せず）が組み込まれ、このプランジャ駆動機構によって
プランジャ７に往復運動が加えられる。

【０００３】図２に示されるように、シリンダ部材４と
カバー３との間にダイアフラム８及びバックアッププレ
ート９が気密状に挟持され、バックアッププレート９に
は多数の略水平方向に延びるオイル通路穴10が形成され
る。ダイアフラム８はバックアッププレート９とカバー
３との間に配設され、シリンダ部材４とカバー３との間
に形成される空間は、ダイアフラム８によってオイル作
動室（油圧室）11とポンプ室12とに気密状に区画（離
隔）される。バックアッププレート９がダイアフラム８
と接触する側面の形状は、下死点時のダイアフラム８の
設計上の変位形状にされる。カバー３にはポンプ室12に
連通する吸入口13及び吐出口14が形成され、吸入口13は
吸入管15を介して燃料タンク16内のインタンク式フィー
ドポンプ（燃料ポンプ）17の吐出口に連通され、吐出口
14は吐出管18を介してエンジンのデリバリパイプ（図示
せず）に連通されている。吸入管15及び吐出管18には吸
入弁（吸入側チェック弁）19及び吐出弁（吐出側チェッ
ク弁）20がそれぞれ配設され、吸入弁19はフィードポン
プ17からポンプ室12へのみ流体を流動させ、吐出弁20は
ポンプ室12からデリバリパイプへのみ流体を流動させ
る。

【０００４】シリンダ６の側壁上部であってプランジャ
７先端の下死点（図２で最も左方の実線の位置）の部分
にオイルポート21が形設され、オイルポート21にはオイ
ル管22の下端が連通される。オイル管22はポンプボデー
２を貫通して上方に伸び、オイル管22の上端はオイルチ
ャンバ23の底部に連通される。オイル作動室11はオイル
チャンバ23からのオイルによって充満され、オイルポー
ト21は、オイルポート21の内側を移動するプランジャ７
の円柱状側面によって開閉される。プランジャ７が下死
点にあるときにオイルポート21が完全に開かれ、オイル
チャンバ23とオイル作動室11とが連通される。オイルチ
ャンバ23の底部にはオイル連通管24の上端が連結され、
オイル連通管24はポンプボデー２を貫通して下方に伸
び、オイル連通管24の下端はプランジャ室５内の上端と
連通する。フィードポンプ17は、ダイアフラムポンプの
最大吐出量以上の吐出流量をもち、かつ所定の吐出圧を
有する。吐出側チェック弁20の開弁圧はフィード圧以上
に設定され、吸入管15及び吐出管18によって搬送流路が
形成される。

【０００５】従来の油圧式ダイアフラムポンプにおい
て、プランジャ駆動機構が作動すると、シリンダ６内の
プランジャ７が下死点と上死点（図２で最も右方の点線
の位置）との間を往復動作し、ポンプ作用が行われる。
プランジャ７が下死点から上死点に向かって移動すると
き、プランジャ７の先端がオイルポート21を閉鎖してか
ら上死点に移行する間に、プランジャ７の行程容積分だ
けのオイルがバックアッププレート９のオイル通路穴10
を通って、ダイアフラム８とバックアッププレート９と
の間の部分へ送られる。バックアッププレート９はダイ
アフラム８の過剰変形を防止するために設置されたもの
であり、オイルの圧縮力に比例した量だけダイアフラム
８が変位する。ダイアフラム８のこの変位により、フィ
ードポンプ17から送られた燃料を高圧にして、吐出管18
へ吐出する。プランジャ７が上死点から下死点に向かっ
て移動すると、ダイアフラム８とバックアッププレート
９との間の部分のオイルが、オイル通路穴10を通ってオ
イル作動室11に戻される。

【０００６】ポンプ吐出行程時にオイル作動室11からプ
ランジャ７とシリンダ６のクリアランスを通ってオイル
が漏れるが、そのオイルは、プランジャ７の下死点近傍
でオイルポート21が開く毎に、オイルチャンバ23からオ
イル管22、オイルポート21を通って補充される。燃料タ
ンク16中の燃料は、フィードポンプ17よりフィード圧約
300ＫＰａでポンプ室12に圧送されており、このフィー
ド圧によりダイアフラム８はバックアッププレート９に
押しつけられ、ダイアフラム８の下死点位置を図１の位
置ａに一定させており、従ってプランジャ７の往復動に
ともなってダイアフラム８は位置ａ〜ｂ間を往復する。
ガス欠（燃料タンク16が空）になってフィード圧が下が
ったり、あるいは寒冷時等においてオイルの粘性が高く
なったりすると、ダイアフラム８を下死点方向に押圧す
る圧力が低下するので、ダイアフラム８がバックアップ
プレート９に接触する初期位置（下死点位置ａ）に戻る
ことなくオイルポート21が開き、オイルがオイル作動室
11内に過剰に補充される。そして、こうした状態でダイ
アフラム８の往復動を継続すると、ダイアフラム８の上
死点位置が過剰変形側にオフセットされ、ついにダイア
フラム８が図１の位置ｃまで過剰変形し、ダイアフラム
８に働く応力が過剰になり破壊するおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、油圧式ダイ
アフラムポンプにおいて、ダイアフラムを下死点方向に
押す力が減少しても、ダイアフラムが過剰変形しないよ
うにするすることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の油圧式ダイアフラムポンプは、ポンプ本体
(1) 内の空間がダイアフラム(8) によってオイル作動室
(11)とポンプ室(12)とに気密状に区画され、オイル作動
室(11)に連設されたシリンダ(6) にプランジャ(7) が往
復動自在に挿入され、オイル作動室(11)に隣接してプラ
ンジャ室(5) が形成され、ポンプ室(12)に搬送流路が接
続され、オイル作動室(11)内の圧力が所定圧に達すると
オイル作動室(11)内のオイルの一部をプランジャ室(5)
に排出するオイルリリーフ弁(35)を配設したことを技術
的手段としている。

【０００９】

【作用】プランジャ(7) を所定の速度で往復動させる
と、オイル作動室(11)内の圧力が周期的に変動し、その
圧力変動に応じてダイアフラム(8) が変位する。ダイア
フラム(8) の変位によってポンプ室(12)の容積が変動
し、ポンプ作用が行われる。オイル作動室(11)内の圧力
が所定圧に達するとオイル作動室(11)内のオイルの一部
をプランジャ室(5) に排出し、オイル作動室(11)内が所
定圧に保持される。

【００１０】

【実施例】図面に基づいて本発明の実施例の構成につい
て説明をする。図１は、本発明の油圧式ダイアフラムポ
ンプの実施例をあらわし、図２に示された従来例と同一
の部分には従来例と同一の符号を付し、その説明は原則
として省略する。実施例においては、図１に示すよう
に、オイル作動室11のオイルの圧力が所定値に達した場
合に、オイル作動室11のオイルの一部をプランジャ室５
に戻して、オイル作動室11のオイルの圧力を所定値に保
持するオイルリリーフ弁35が配設されている。シリンダ
部材４に略水平方向に延びる段付孔（段付連通孔）39が
形成され、段付孔39の大径部はプランジャ室５に開口さ
れ、段付孔39の小径部はオイル作動室11に開口され、段
付孔39の段部がオイルリリーフ弁35の弁座となる。弁ケ
ーシング36が、段付孔39と同心状態となるように、プラ
ンジャ室５内であって段付孔39の大径部の開口に隣接し
た位置に配置される。弁ケーシング36内には筒状のスプ
リング室41が適宜の方法で形成され、スプリング室41と
段付孔39とは挿通孔を介して連通される。この挿通孔に
ポペット弁37の小径部が摺動自在に挿通され、ポペット
弁37の後端のフランジ部とスプリング室41の後端壁との
間にスプリング38が配設され、ポペット弁37の先端がス
プリング38の弾発力によって前記弁座に弾圧される。シ
リンダ部材４には、段付孔39の大径部の側部とプランジ
ャ室５とを連通する連通穴40が形成される。

【００１１】オイル作動室11のオイルの圧力が所定値に
達しない場合には、ポペット弁37の先端が前記弁座に弾
圧されて、オイルリリーフ弁35が閉鎖される。オイル作
動室11のオイルの圧力が所定値に達すると、ポペット弁
37がスプリング38の弾力に抗して移動し、ポペット弁37
の先端が前記弁座から離れて間隙が生じ、オイルリリー
フ弁35が開放される。オイル作動室11のオイルの一部
は、段付孔39の小径部、前記間隙、段付孔39の大径部、
連通穴40を通ってプランジャ室５に流出する。例えば、
ダイアフラム８に圧力差２ＭＰａが作用してもダイアフ
ラム８が過剰変形されず破壊されないことが確認された
とき、油圧式ダイアフラムポンプの吐出圧力を１０ＭＰ
ａとし、オイルリリーフ弁圧力を１２ＭＰａ（吐出圧力
＋２ＭＰａ）に設定する。このように設定すると、オイ
ル作動室11のオイルの圧力が１２ＭＰａに達すると、オ
イルリリーフ弁35が開放され、オイル作動室11のオイル
の一部はプランジャ室５に流出するので、オイル作動室
11のオイルの圧力は１２ＭＰａ未満に保持される。ダイ
アフラム８に作用する圧力差は２ＭＰａ未満であるの
で、ダイアフラム８は過剰変形されず破壊されない。

【００１２】実施例においては、図１に示すように、ダ
イアフラム８とカバー３との間にストッパプレート43が
挟持され、ストッパプレート43には略水平方向に延びる
多数の小径の燃料通路44が形成される。ストッパプレー
ト43のダイアフラム８側の側面には窪み45が形成され、
窪み45の形状は、ダイアフラム８の上死点位置又はそれ
よりもダイアフラム８が破壊される恐れのない程度に変
位した位置における、ダイアフラム８のカバー３側の形
状に一致させる。こうしたストッパプレート43の設置に
より、ダイアフラム８の所定量以上の過剰な変位が防止
される。また、燃料通路44のダイアフラム８側の直径
は、ダイアフラム８が所定圧（例えば前記１２ＭＰａ）
でストッパプレート43に押し付けられた場合でも、ダイ
アフラム８に過剰な応力が作用することなく、ダイアフ
ラム８が破壊にいたらないように充分に小さく（例えば
直径１mm）にしてある。燃料通路44の個数は、ストッパ
プレート43を燃料が自由に流動できる数とする。

【００１３】

【発明の効果】本発明の油圧式ダイアフラムポンプにお
いては、オイル作動室内の圧力が所定圧に達するとオイ
ル作動室内のオイルの一部をプランジャ室に排出するオ
イルリリーフ弁が配設される。従って、オイル作動室内
が所定圧未満に保持され、オイル作動室とポンプ室との
圧力差も所定圧以内に保持され、ダイアフラムが過剰変
形することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧式ダイアフラムポンプの実施例を
あらわす断面図である。

【図２】従来の油圧式ダイアフラムポンプの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ５ プランジャ室 ６ シリンダ ７ プランジャ ８ ダイアフラム 11 オイル作動室 12 ポンプ室 35 オイルリリーフ弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ本体内の空間がダイアフラムによ
   ってオイル作動室とポンプ室とに気密状に区画され、オ
   イル作動室に連設されたシリンダにプランジャが往復動
   自在に挿入され、オイル作動室に隣接してプランジャ室
   が形成され、ポンプ室に搬送流路が接続された油圧式ダ
   イアフラムポンプにおいて、オイル作動室内の圧力が所
   定圧に達するとオイル作動室内のオイルの一部をプラン
   ジャ室に排出するオイルリリーフ弁が配設されたことを
   特徴とする油圧式ダイアフラムポンプ。