JP2008031862A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は液圧の脈動を抑制することを課題とする。
【解決手段】フィルタ４１の内部には、本発明の要部を構成する弾性を有する円筒形状のダンパ１００が挿入されている。このダンパ１００は、エラストマ樹脂により中空密閉構造に形成されており、空気ばねと同様に内部に空気が封入された弾性容器である。フィルタ室４０に流下した液体は、フィルタ４１の外周側から内周側に流入する過程で濾過され、さらに前述したダンパ１００の周囲を通過して流路４６内に流出される。その際、液圧に脈動が発生すると、脈動による圧力変動がダンパ１００の弾性変形により吸収され、流路４６へ流出する液体の脈動が減少される。
【選択図】図１

Description

本発明はポンプユニットに係り、特に流体を供給する系路で流体中に含まれる液体と気体とを分離する気液分離装置を備えた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。

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、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、気体分離室で気体を除去された液体を濾過するフィルタ室とを設け、フィルタ室で濾過された液体をポンプの吸込口側に戻し、分離された気体を外部に排出するように構成したポンプユニットが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２８４４２号公報

しかしながら、上記のように特許文献１に記載された構成のものでは、例えば、１台のポンプから２つの給油系統に送液する場合に、ポンプの回転数を上げて供給量を増大させることになるが、ポンプの回転を上昇させることにより、液体の脈動が増大して圧力変動に伴う振動や騒音が発生するという問題があった。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、課題を解決した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、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、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液体と気体富化液とに分離する気体分離室と、前記気体分離室で分離された液体を濾過するフィルタ室と、を有するポンプユニットにおいて、前記フィルタ室に弾性を有するダンパを設けることにより、上記課題を解決するものである。

前記ダンパは、エラストマ樹脂により中空密閉構造に形成されることが望ましい。

前記ダンパは、耐油性を有する多数の気泡が夫々独立した独立気泡構造に形成されることが望ましい。

前記ダンパは、ガスバリア性樹脂が多層形成されて中空密閉構造に形成されることが望ましい。

本発明によれば、フィルタ室に弾性体からなるダンパを設けることにより、ダンパが圧力変動に応じて弾性変形して液体の脈動を吸収することができ、ひいては脈動に伴う振動や騒音を低減することが可能になる。また、ダンパをフィルタ室に収容させる構成とすることにより、ダンパを設置するスペースを別途設ける必要がなく、脈動防止のダンパを設ける構成としたにも拘わらず、ポンプユニットをコンパクトな構成とすることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明によるポンプユニットの一実施例を示す縦断面図である。図２は本ポンプユニットの構造を示したもので、図４のII−II矢視線に沿う断面図である。図３は図１のIII−III矢視線に沿う断面図である。図４は図１のIV−IV矢視線に沿う断面図である。図５は図１のＶ−Ｖ矢視線に沿う断面図である。図６は本ポンプユニットを一部断面として示す側面図である。尚、図１〜図６に示すポンプユニットは、給油装置に組み込まれており、自動車の燃料となるガソリンや軽油などの油液を供給するための送液手段として用いられる。

図１乃至図６に示されるように、ポンプユニットのケーシング１０は、下部に流入口１１を有し、上部に流出口１２をそれぞれ有し、アルミニウム合金により一体に鋳造されている。ケーシング１０内の下部側には、流入口１１に連通された吸込室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とが配設されている。

弁組立体１６は、ポンプ１９内の負圧発生により弁体が開弁動作して、ストレーナ１４から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。一方、ケーシング１０内の上部側には、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の本体２０には流路１７に接続する吸込口２１と吐出口２２とが設けられている。

ポンプ１９はロータ２３が回転軸２４に取付けられ、ロータ２３には、半径方向へ摺動する複数のベーン２７が放射状に装着されている。また、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。

プーリ２９の回転が回転軸２４を介してロータ２３に伝達されることで、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、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。

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（図１参照）。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により形成されている。サイクロン３２の上部開口は、気体分離室６０（図２参照）に連通している。

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、サイクロン３２内に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サイクロン３２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、栓部材３４から排出流路３６を通過して気体分離室６０へと排出される。

図５に示されるように、フィルタ室４０内には円筒形状のフィルタ４１が配設されている。このフィルタ４１は、円筒部分が金属製であり、液体を濾過するための多数の孔が設けられている。また、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に保持されている。フィルタ４１の後方には、蓋体４３に当接する圧縮ばね４４により垂直隔壁４２に付勢されている。フィルタ４１は、蓋体４３をケーシング１０から取外すことにより、交換することが可能になる。

フィルタ室４０内の液体は、フィルタ４１の外周に形成された多数孔を通過してフィルタ４１の内側に流入する。上記液体中に多数孔の孔径より大きい異物が含まれている場合には、異物の通過が阻止され、異物と分離された液体のみがフィルタ４１の右端側開口４１ｂを通過して流路４６へ流出される。

このフィルタ４１の内部には、本発明の要部を構成する弾性を有する円筒形状のダンパ１００が挿入されている。このダンパ１００は、エラストマ樹脂により中空密閉構造に形成されており、空気ばねと同様に内部に空気が封入された弾性容器である。また、ダンパ１００は、フィルタ４１の一端に設けられた取付部４１ａに締結されており、がたつきのない状態に保持されている。

図７（Ａ）に示されるように、ダンパ１００の製造方法としては、弾性体エラストマ樹脂材により内部に空間１０１を有する有底円筒形状の弾性容器１０２を中空成型する。この成型状態では、上記弾性容器１０２の端部に開口１０４が設けられている。そして、図７（Ｂ）に示されるように、上記弾性容器１０２の開口１０４を加熱しながら外側から内側に絞ることで溶着し、この溶着部１０６により開口１０４を閉塞する。これにより、内部に空気が密封された空気室１０８を有する空気ばね構造のダンパ１００が完成する。

従って、このダンパ１００は、密閉された内部の空気圧と、弾性体エラストマ樹脂材自体の弾性によりポンプ１９のロータ２３を高速回転させた際に発生する液体の脈動を吸収するものである。また、本実施例では、ダンパ１００をフィルタ４１の内部に収容するように取り付ける構造であるので、ケーシング１０が大型化せず、従来と同じ大きさで済み、ダンパ１００を有する構成であるのにコンパクトな構成になっている。

さらに、すでに設置されている給油装置のメンテナンスを行う際に既存のポンプユニットのフィルタ４１内に上記ダンパ１００を組み込むこともできるので、既に設置済みの場合でも上記ダンパ１００により液圧の脈動を抑制するように補修することができる。

また、ダンパ１００は、図１に示されるように、液体の流れによって生じる振動により、フィルタの金属部分に直接接触し、摩耗しないように筒状のカバー１１０により表面が保護されている。尚、カバー１１０は比較的薄いフィルム状の樹脂材により形成されており、液体の脈動をダンパ１００に伝えるようにダンパ１００の表面を覆っている。

図４及び図６に示されるように、上記フィルタ４１の流出側には、出口側逆止弁４５に通じる流路４６と、吸込側逆止弁１５の２次側の流路１７に通じる流路４７とが垂直隔壁４８により画成されている。出口側逆止弁４５は流路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に流下した液体は、フィルタ４１で濾過されて流路４６に至り、この後は出口側逆止弁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）へ送出される。

また、垂直隔壁４８には、余分な液を流路４７および流路１７からポンプ１９の吸込口２１へ戻すリリーフ弁５６（図５参照）が設けられている。

ケーシング１０の上部には、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路（図示せず）が設けられている。この管路を介して気体分離室６０内に供給された気体富化液は、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の上壁に設けた排気口（図示せず）から外部へと排出される。

ここで、気体分離室６０に溜まった液体をポンプ１９の吸込口２１に戻す構成について説明する。図２及び図３に示されるように、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。

また、気体分離室６０内に位置するボス部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。

ケーシング１０内の下部には、図４，図５に示されるように、ケーシング１０の側面からリリーフ弁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。これにより、気体分離室６０内に液体が溜ってフロート６７が上昇すると、戻し弁７２が開いて気体分離室６０内の液が軸穴７０を経由してポンプ１９の吸込口２１に戻されるようになる。

フィルタ４１の前方に配置したリリーフ弁５６は、流路４６内の液圧が必要以上に高まった場合には、弁体が開き、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。

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。ポンプ１９のロータ２３をモータ（図示せず）により回転駆動させると、吸込側逆止弁１５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、流路３０を介してサイクロン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。

気液分離装置３１では、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する。このようにして分離された液体はサイクロン３２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、栓部材３４の貫通孔３４ａから蓋体３５内の排出流路３６に排出される。

フィルタ室４０に流下した液体は、フィルタ４１の外周側から内周側に流入する過程で濾過され、さらに前述したダンパ１００の周囲を通過して流路４６内に流出される。その際、液圧に脈動が発生すると、脈動による圧力変動がダンパ１００の弾性変形により吸収され、流路４６へ流出する液体の脈動が減少される。

この後、流路４６に供給された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。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。

一方、サイクロン３２から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。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。これにより、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。

図８はダンパの第２実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ部拡大図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、ダンパ２００は、耐油性を有する多数の気泡２０２が夫々独立した独立気泡構造となっており、例えば、比較的柔らかい樹脂材（例えば、ウレタン樹脂等）に発泡剤を混合して成型することにより微細な気泡２０２が均一に形成された柔らかいスポンジ状の弾性体である。

このダンパ２００は、円筒形状の全体に微細な気泡２０２が均一に形成されているため、フィルタ室４０に流入した液体の脈動を効率よく吸収することができる。そのため、フィルタ４１で濾過された液体を脈動のない液圧が安定した状態で下流側へ供給することが可能になる。また、ダンパ２００は、多数の気泡２０２が夫々独立した独立気泡構造であるので、樹脂材のガス透過性により空気漏れが発生しにくい構造であり、空気漏れによる交換回数を減らすことができる。

図９はダンパの第３実施例を示す縦断面図である。図９に示されるように、ダンパ３００は、例えば、ステンレス等の金属により形成された金網により円筒形状とされた網状部材３０２の開口３０３より多数の中空球状体３０６を挿入し、開口３０３を蓋３０４による閉塞した構成である。中空球状体３０６は、比較的柔らかい樹脂材（例えば、ウレタン樹脂等）により形成されており、中空部分に空気が封入されたゴムボールからなる。この中空球状体３０６は、網状部材３０２の内部に多数の中空球状体３０６が充填されているため、フィルタ室４０に流入した液体の脈動を吸収する受圧面積が多数の中空球状体３０６の表面積の合計になるため、液体の脈動を多数の中空球状体３０６に分散するようにして効率よく吸収することができる。そのため、フィルタ４１で濾過された液体を脈動のない液圧が安定した状態で下流側へ供給することが可能になる。

図１０はダンパの第４実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ部拡大図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、ダンパ４００は、弾性容器４０２の内部に空気室４０６を有する構成であり、弾性容器４０２が弾性樹脂層４０８とガスバリア性樹脂層４１０とが積層された外殻により中空密閉構造に形成されている。また、弾性容器４０２は、溶着部４０４が熱溶着により封止され、内部の空気室４０６を密閉した空気ばね構造である。

上記ガスバリア性樹脂層４１０は、例えば、弾性を有すると共に、気体の透過性を低減するエチレン−ビニルアルコール共重合体等よりなる。そして、弾性容器４０２は、ガスバリア性樹脂層４１０の外面及び内面に弾性を有する弾性樹脂層４０８を積層した多層構造であり、空気室４０６の空気がガスバリア性樹脂層４１０によって漏れ難い構成になっている。これにより、ダンパ４００は、空気漏れによる交換回数を減らすことができる。

上記実施例では、給油装置に搭載されたポンプユニットを一例として挙げたが、これに限らず、気泡が液体中に混入するような液体供給系路を有する他の装置にも本発明を適用できるのは勿論である。

また、上記実施例では、油液を供給する系路にポンプユニットを配置したが、油液以外の液体を供給する系路にポンプユニットを配置する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。

また、上記実施例では、ケーシング１０の流路内の液圧が必要以上に高まった場合に開くリリーフ弁５６がフィルタ４１の前方に配置されている構成を一例として挙げたが、これに限らず、リリーフ弁５６をそれ以外の場所に配置されているポンプユニットにも本発明を適用できるのは勿論である。

本発明によるポンプユニットの一実施例を示す縦断面図である。 本ポンプユニットの構造を示したもので、図４のII−II矢視線に沿う断面図である。 図１のIII−III矢視線に沿う断面図である。 図１のIV−IV矢視線に沿う断面図である。 図１のＶ−Ｖ矢視線に沿う断面図である。 本ポンプユニットを一部断面として示す側面図である。 ダンパ１００の製造方法を説明するための図である。 ダンパの第２実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ部拡大図である。 ダンパの第３実施例を示す縦断面図である。 ダンパの第４実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ部拡大図である。

符号の説明

１０ ケーシング
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
４０ フィルタ室
４１ フィルタ
６０ 気体分離室
１００，２００，３００，４００ ダンパ
１０２，４０２ 弾性容器
１０４ 開口
１０６，４０４ 溶着部
１０８，４０６ 空気室
２０２ 気泡
３０２ 網状部材
３０６ 中空球状体
４０８ 弾性樹脂層
４１０ ガスバリア性樹脂層

Claims (4)

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液体と気体富化液とに分離する気体分離室と、
   前記気体分離室で分離された液体を濾過するフィルタ室と、を有するポンプユニットにおいて、
   前記フィルタ室に弾性を有するダンパを設けたことを特徴とするポンプユニット。
2. 前記ダンパは、エラストマ樹脂により中空密閉構造に形成されることを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
3. 前記ダンパは、耐油性を有する多数の気泡が夫々独立した独立気泡構造に形成されることを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
4. 前記ダンパは、ガスバリア性樹脂が多層形成されて中空密閉構造に形成されることを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。

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