JP4392636B2 - 脈動式ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの運転に伴ってクランクケース内や吸気マニホルド内に発生する圧力脈動によって駆動され、エンジン主として２サイクルガソリンエンジンに燃料を供給することに用いられる脈動式ダイヤフラムポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
農業機械、船外機、軽自動車などの動力源である２サイクルまたは４サイクルの小形ガソリンエンジンに燃料を供給する手段として、脈動式ダイヤフラムポンプは機械式や電磁式などのポンプと比較して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、という利点をもっていることから広く利用されている。
【０００３】
図４は従来の一般的な脈動式ダイヤフラムポンプの一例を示す断面図であって、本体５１の一つの面にポンプダイヤフラム５２とカバー体５３とが重ねられていて、本体５１に設けられてポンプダイヤフラム５２で覆われたくぼみはポンプ室５４を形成し、またカバー体５３の内部はパルス室５５を形成していてダイヤフラムスプリング５７を収装している。
【０００４】
本体５１のもう一つの面にはパルセータダイヤフラム５８とキャップ５９とが重ねられていて、本体５１に設けられてパルセータダイヤフラム５８で覆われた二つのくぼみは吸込室６０および吐出室６２を形成し、またキャップ５９の内部は大気に連通した空気室６４を形成している。更に、吸込室６０とポンプ室５４との間に吸込弁６５が、ポンプ室５４と吐出室６２との間に吐出弁６７がそれぞれ設けられている。
【０００５】
エンジンの運転に伴ってクランクケース内または吸気マニホルド内に発生する空気の圧力脈動、一般にはクランクケース内に発生する圧力脈動がカバー体５３に設けたパルス導入口５６からパルス室５５に導入されてポンプダイヤフラム５２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６１から吸込室６０，吸込弁６５，ポンプ室５４，吐出弁６７，吐出室６２を経て燃料出口６３へと送り、図示しない気化器よりエンジンに供給する。吸込室６０および吐出室６２は燃料の脈動がパルセータダイヤフラム５８によって平滑化されることにより吸込効率、吐出効率を良好なものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
吸込弁６５および吐出弁６７は本体５１のポンプ室５４と吸込み室６０，吐出室６２とを区画した底壁に取り付けられた逆止弁であり、吸込室６０とポンプ室５４とを連通する弁座口およびポンプ室５４と吐出室６２とを連通する弁座口をそれぞれ開閉する弁体６６，６８を必要最小限の部品としており、閉弁を確実なものとするために弁体に作用させる閉弁ばね、閉弁ばねを押えるばね受などの部品を用いて構成した逆止弁も多く使用されている。
【０００７】
このため、ポンプ構成部品点数が多いとともに組立て工数が多く、信頼性あるポンプ機能を具えたものを安価に購入したい、という要求に応えることが困難である。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、部品点数が少なく、従って組立て工数が削減され安価に提供することを可能としたうえで、ポンプ機能に対する信頼性を損なうことのない脈動式ダイヤフラムポンプを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は燃料の吸込室および吐出室と、ポンプ室と、エンジンの運転に伴って発生する圧力脈動により往復変位してポンプ室の容積を変えるポンプダイヤフラムと、吸込室および吐出室に生ずる燃料の脈動を平滑化するパルセータダイヤフラムと、吸込室とポンプ室とを連通・遮断する吸込弁と、ポンプ室と吐出室とを連通・遮断する吐出弁とを具えた脈動式ダイヤフラムポンプがもっている、殊に吸込弁および吐出弁が原因である前記課題を次のようにして解決することとした。
【００１０】
即ち、吸込弁については弁座体をポンプ室の内部に突出させるとともに、その端面であるシート面に接触・離間して弁座口を開閉する弁体をポンプダイヤフラムの弁座体に向かい合った部分とした。また、吐出弁については弁座体を吐出室の内部に突出させるとともに、その端面であるシート面に接触・離間して弁座口を開閉する弁体をパルセータダイヤフラムの弁座体に向かい合った部分とした。
【００１１】
ポンプダイヤフラムはポンプ室容積を拡大する方向へ変位する吸込み行程でシート面から離れるが、ポンプ室容積を縮小する方向へ変位する吐出行程でシート面に接触着座する。一方、パルセータダイヤフラムは吸込行程でシート面に接触着座するが、吐出行程でシート面から離れる。このように、往復変位する二つのダイヤフラム自身が吸込弁、吐出弁のそれぞれの弁体として働くことにより、ポンプ室の燃料吸込みと吐出とを適正に行なうことができる。
【００１２】
そして、このように機能部品として従来から具えているポンプダイヤフラムおよびパルセータダイヤフラムを弁体に利用したことにより、部品点数が少なく、従って組立て工数を削減して安価に提供することが可能になるとともに、吸込弁および吐出弁の逆止弁としての機能を損うことのない信頼性ある脈動式ダイヤフラムポンプを得る、という目的が達成される。
【００１３】
尚、吸込弁および吐出弁の閉弁時における弁体のシート面への接触着座を完全なものとするため、吸込弁についてはポンプダイヤフラムのダイヤフラムリテーナをシート面と重ならない位置に偏心して設けること、またはポンプダイヤフラムを平坦面形状に作り平坦面の状態でシート面に接触するようにすることが好適である。また、吸込み弁および吐出弁のいずれかまたは両方について、弁座体のシート面を弾性あるシール部材によって形成すること、またはダイヤフラムの弁体部分をシート面に向かって盛り上がった厚肉に形成すること、或いはダイヤフラムの基布をシート面と反対側の面に片寄らせることが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の実施の一形態を説明すると、本体１の一つの面にポンプダイヤフラム３とカバー体５とが重ねられており、本体１に設けられてポンプダイヤフラム３に覆われたくぼみはポンプ室６を形成している。カバー体５はエンジンのクランクケースにまたは吸気マニホルドに接続されるパルス導入口７を有しているとともに、その内部はパルス室８を形成していてダイヤフラムスプリング９を収装している。
【００１５】
本体１の前記面と平行なもう一つの面にはパルセータダイヤフラム１０とキャップ１１とが重ねられており、本体１に設けられてパルセータダイヤフラム１０で覆われた二つのくぼみは吸込室１２および吐出室１４を形成していて、吸込室１２は燃料タンクに接続される燃料入口１３を有するとともに、吐出室１４は気化器に接続される燃料出口１５を有している。キャップ１１の内部は大気に連通した空気室１６を形成している。
【００１６】
本体１の二つの面に開放して背中合わせに設けられたくぼみが形成するポンプ室６と吸込室１２，吐出室１４とを区画する底壁２の吸込室１２の部分には、円筒状の弁座体２２がポンプ室６の内部へ突出させて設けられており、この弁座体２２は吸込室１２とポンプ室６とを連通する通路である弁座口２３を有するとともにポンプ室６側の先端面をシート面２４としている。このシート面２４は往復変位するポンプダイヤフラム３が変位行程の中間適宜位置で接触するようにポンプダイヤフラム３に接近した個所に位置しており、ポンプダイヤフラム３のシート面２４に向かい合った部分は弁座口２３を開閉する弁体２５として働く。前記の弁座体２２，弁座口２３，シート面２４および弁体２５は吸込弁２１を構成している。
【００１７】
一方、底壁２の吐出室１４の部分には、円筒状の弁座体２７が吐出室１４の内部へ突出させて設けられており、この弁座体２７はポンプ室６と吐出室１４とを連通する通路である弁座口２８を有するとともに吐出室１４側の先端面をシート面２９としている。このシート面２９はパルセータダイヤフラム１０がエンジン停止時の不動作位置または往復変位行程の中間適宜位置で接触する個所に位置しており、パルセータダイヤフラム１０のシート面２９に向かい合った部分は弁座口２８を開閉する弁体３０として働く。前記の弁座体２７，弁座口２８，シート面２９および弁体３０は吐出弁２６を構成している。
【００１８】
ポンプダイヤフラム３に重ねられてダイヤフラムスプリング９を受けるダイヤフラムリテーナ４は従来品と同様にポンプダイヤフラム３と同心とされていてもよいが、図１に示した実施の形態ではダイヤフラムリテーナ４を吐出室１４の方へ偏心させ、吸込弁２１の閉弁時にダイヤフラムリテーナ４がシート面２４に重なることがなく、可撓性あるポンプダイヤフラム３のみがシート面２４に重なって完全な閉弁ができるようにした。また、このようにするとポンプダイヤフラム３はダイヤフラムスプリング９の一般的に微小なストロークによる限定を受けない部分を弁体２５としてシート面２４に接触・離間するので、吸込弁２１を大きく開弁させ燃料流量を増加させることができる。
【００１９】
このような構成とした本実施の形態において、エンジン運転に伴ってクランクケース内に発生する圧力脈動をパルス導入口７よりパルス室８に導入すると、エンジンピストンが上死点へ移動することにより発生する負圧でポンプダイヤフラム３がパルス室８の方へ変位してポンプ室６に負圧を生じさせるとともに弁体２５がシート面２４から離れる。このことにより、吸込室１２の燃料がポンプ室６に流入し、その一方でパルセータダイヤフラム１０がポンプ室６の負圧に吸引されてシート面２９に密着し吐出弁２６を閉弁状態とする。
【００２０】
エンジンピストンが下死点へ移動することにより発生する正圧でポンプダイヤフラム３がポンプ室６の方へ変位すると、ポンプ室６の燃料は加圧されてパルセータダイヤフラム１０を空気室１６の方へ変位させ、弁体３０がシート面２９から離れることによってポンプ室６の燃料を吐出室１４から燃料出口１５へと送出する。その一方でポンプダイヤフラム３の弁体２５がシート面２４に接触密着して吸込弁２１を閉弁状態とする。
【００２１】
以上の繰り返しによって燃料が吸込室１２からポンプ室６を経て吐出室１４に送られ、その際に吸込弁２１および吐出弁２６は弁体２５，３０をポンプの機能部品であるポンプダイヤフラム３，パルセータダイヤフラム１０によって形成し、圧力差で独自に動作する専用の弁体を用いていないことにより、二つのダイヤフラム３，１０の殊に弁体２５，３０部分のストロークとシート面２４，２９の位置とによって大きな燃料流量を容易に得ることができる。
【００２２】
次に、図２（Ａ）はポンプダイヤフラム３を本体１とカバー体５とに挟み込んだ周縁部および往復変位する有効径部分がエンジン停止時の不動作位置で同一平面に位置する平坦面形状とし、その状態で弁体２５がシート面２４に接触しているようにしたものである。平坦面形状とすることはパルセータダイヤフラム１０と同じであり、吐出行程時における吸込弁２１の閉弁を完全なものとする。
【００２３】
また、図２（Ｂ）は吸込弁２１および吐出弁２６の閉弁を完全なものとするため、それらの弁座体２２，２７の先端部分にＯリングからなるシール部材３２を装着し、弁体２５，３０が接触・離間するシート面２４，２９をこの弾性あるシール部材３２によって形成したものであって、ダイヤフラム３，１０の弁体２５，３０がシール部材３２に互いに弾性的に接触し完全な密着閉弁状態を作る。
【００２４】
更に、図２（Ｃ）も吸込弁２１および吐出弁２６の完全な閉弁を行なわせるための実施の形態である。このものは、弁座体２２，２７の先端のシート面２４，２９に向かい合った弁体２５，３０をダイヤフラム３，１０のこれらの部分をシート面２４，２９に向かって盛り上がった厚肉とすることにより形成したものであって、ダイヤフラム３，１０の材料であるゴムがもっている弾性力が弁体２５，３０の部分で増強されることにより、シート面２４，２９に完全に密着した閉弁状態を作る。
【００２５】
更にまた、図２（Ｄ）も吸込弁２１および吐出弁２６の完全な閉弁を行なわせるための実施の形態である。このものは、ダイヤフラム３，１０に埋め込まれる基布３４をシート面２４，２９と反対側の面に片寄らせて埋め込んだものであって、ダイヤフラム３，１０の材料であるゴムがもっている弾性力を充分に利用して弁体２５，３０の部分をシート面２４，２９に接触させることにより、完全な閉弁状態を作る。
【００２６】
尚、図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示した実施の形態は必ずしも吸込弁２１および吐出弁２６の両方に適用されるべきものではなく、その一方にのみ適用することができ、また互いに異なる実施の形態のものを吸込弁２１，吐出弁２６に適宜選択して適用することもできる。例えば図１に示した実施の形態における吐出弁２６に図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示したものを適用することが一例である。
【００２７】
図３は国内外で製造販売されている脈動式ダイヤフラムポンプの内で同一容量のもの六個を選び、これらと同じ容量に作った図１に示す実施の形態のものと燃料流量の比較試験を行なった結果を示すものであって、従来品No.１，No.２，No３，No.４，No.５，No.６と比べて本発明品によると大きな燃料流量が得られることが
判った。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると吸込弁および吐出弁の弁体をポンプ自体の機能部品であるポンプダイヤフラム、パルセータダイヤフラムによって形成したことにより、部品点数が少なく、従って組立て工数を削減して安価に提供することが可能になるとともに、各ダイヤフラムの往復変位を利用して開閉するため逆止弁としての機能を損うことがない吸込弁、吐出弁を具えた信頼性あるポンプが得られるものである。また、従来のものに比べて大きな燃料流量を容易に得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は本発明のそれぞれ異なる実施の形態を示す縦断面部分図。
【図３】本発明品と従来品との性能比較図。
【図４】従来例を示す縦断面図。
【符号の説明】
３ ポンプダイヤフラム，４ ダイヤフラムリテーナ，６ ポンプ室，９ ダイヤフラムスプリング，１０ パルセータダイヤフラム，１２ 吸込室，１４ 吐出室，２１ 吸込弁，２２，２７ 弁座体，２３，２８ 弁座口，２４，２９シート面，２５，３０ 弁体，２６ 吐出弁，３２ シール部材，

Claims (6)

1. 燃料の吸込室および吐出室と、ポンプ室と、エンジンの運転に伴って発生する圧力脈動により往復変位して前記ポンプ室の容積を変えるポンプダイヤフラムと、前記吸込室および吐出室に生ずる燃料の脈動を平滑化するパルセータダイヤフラムと、前記吸込室とポンプ室とを連通・遮断する吸込弁と、前記ポンプ室と吐出室とを連通・遮断する吐出弁とを具えた脈動式ダイヤフラムポンプにおいて、
   前記吸込弁は弁座体を前記ポンプ室を内部に突出させているとともにその端面であるシート面に接触・離間して弁座口を開閉する弁体を前記ポンプダイヤフラムの前記弁座体に向かい合った部分で形成したものとされており、前記吐出弁は弁座体を前記吐出室の内部に突出させているとともにその端面であるシート面に接触・離間して弁座口を開閉する弁体を前記パルセータダイヤフラムの前記弁座体に向かい合った部分で形成したものとされている、ことを特徴とする脈動式ダイヤフラムポンプ。
2. 前記ポンプダイヤフラムのダイヤフラムリテーナが前記吸込弁のシート面と重ならない位置に偏心して設けられている請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
3. 前記ポンプダイヤフラムが平坦面形状に作られていて平坦面の状態で前記吸込弁のシート面に接触するようにされている請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
4. 前記吸込弁および吐出弁の少なくとも一方の前記弁座体に弾性あるシート部材が設けられており、前記弁体が接触・離間するシート面が前記シール部材で形成されている請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
5. 前記ポンプダイヤフラムおよびパルセータダイヤフラムの少なくとも一方の前記弁体部分が前記シート面に向かって盛り上がった厚肉に形成されている請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。
6. 前記ポンプダイヤフラムおよびパルセータダイヤフラムの少なくとも一方の基布が前記シート面と反対側の面に片寄せられている請求項１に記載した脈動式ダイヤフラムポンプ。

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