JPH05296152A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、油圧駆動式のダイヤフラムポンプ
において、オイル作動室内のオイルの清浄度をできるだ
け高い状態に維持することにより、オイル作動室内のオ
イル中の摩耗粉等の固体汚染物質により、ダイヤフラム
が傷等の損傷を受け、耐久性が低下し、寿命が短縮する
ことを防止することを課題とする。 【構成】 ポンプボデー１内の空間がダイヤフラム７に
よってオイル作動室９とポンプ室10とに気密状に区画さ
れ、オイル作動室９に連設されたシリンダ4aの側壁にオ
イル排出口20が形設され、シリンダ4aにプランジャ６が
往復動自在に挿入される。ポンプ室10が吸入弁13及び吸
入管15を介してフィードポンプ17に連通され、オイル通
路穴8aをもち流体吸入時のダイヤフラム７のたわみ量を
制限するバックアッププレート８が設けられる。オイル
作動室10に連通するオイル吸入口27が配設され、オイル
排出口20とオイル吸入口27とを連通する連通経路の途中
にオイル排出弁21、オイルフィルター26及びオイル吸入
弁25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
圧によってダイヤフラムを往復動させて流体を圧送する
油圧駆動式のダイヤフラムポンプに関するものである。

【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、燃圧の高圧化が進められている。先に、
本出願人は、例えばガソリンを高圧でエンジンのシリン
ダ内に圧送可能なポンプである油圧駆動式のダイヤフラ
ムポンプに関する特許出願（特願平４−６４６１８号）
を行った。この先願（未公開）のダイヤフラムポンプ
（図３参照）において、ボデー本体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ボデー１が構成
され、ボデー本体２とシリンダ部材４とによりオイル室
５が形成される。シリンダ部材４の中央部にはオイル室
５に突出する円筒状のシリンダ4aが一体に形成され、シ
リンダ4aにはプランジャ６が往復動自在かつ可及的気密
状態に挿入される。オイル室５には、オイルが充填され
るとともに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６に往
復運動が加えられる。

【０００３】図３に示されるように、シリンダ部材４と
カバー３との間にダイヤフラム７及びバックアッププレ
ート８が気密状に挟持され、バックアッププレート８に
は多数のオイル通路穴8aが形成される。ダイヤフラム７
はバックアッププレート８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、ダイヤフラム７によってオイル作動室９とポンプ室
10とに気密状に区画（離隔）される。バックアッププレ
ート８のダイヤフラム７と接触する側面の形状は、下死
点時のダイヤフラム７の設計上の変位形状と一致した形
状にされる。

【０００４】カバー３にはポンプ室10に連通する吸入口
11及び吐出口12が形成され、吸入口11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17の吐
出口に連通され、ポンプ室10の吐出口12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には逆止弁からなる吸入
弁13及び吐出弁14がそれぞれ配設され、吸入弁13はフィ
ードポンプ17からポンプ室10へのみ流体を流通させ、吐
出弁14はポンプ室10からデリバリパイプへのみ流体を流
通させる。シリンダ4aの側壁であってプランジャ６先端
の下死点近傍にオイル補充穴19が形設され、オイル補充
穴19は、オイル補充穴19の内側を移動するプランジャ６
の円柱状側面によって開閉される。プランジャ６が下死
点（図３に示す実線の位置）にあるときにオイル補充穴
19が開かれ、オイル室５とオイル作動室９とが連通され
る。フィードポンプ17は、ダイヤ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P3（例え
ば、 2.5〜3.0 bar 程度。）を有する。この吐出圧P3
は、 吐出圧P3＝P1（ポンプ室10への燃料のフィード圧）＋P2
（〔吸入弁13の開弁に要する開弁圧〕＋〔流路の圧力損
失〕） であらわされる。吐出弁14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】先願のダイヤフラムポンプにおいて、プラ
ンジャ６が下死点と上死点（図３に二点鎖線で示す位
置）との間を往復動作することにより、ダイヤフラム７
が駆動（往復動）されポンプ作用が行われる。前記のと
おり、オイル補充穴19はシリンダ4aの側壁であってプラ
ンジャ６先端の下死点近傍に形設されており、ダイヤフ
ラムポンプの吸入行程（プランジャ６は図３で左方に移
動）の終期及び吐出行程（プランジャ６は図３で右方に
移動）の初期において、オイル室５とオイル作動室９と
が連通され、オイル作動室９内のオイルの流入・流出が
行われる。そして、オイル作動室９及びオイル室５内で
発生した摩耗粉等の固体汚染物質は、オイル作動室９及
びオイル室５内のオイル中に蓄積され、徐々に蓄積量が
多くなる。すると、オイル中の固体汚染物質によりダイ
ヤフラム７が傷等の損傷を受け、ダイヤフラム７の耐久
性が低下し、寿命の短縮がもたらされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、油圧駆動式
のダイヤフラムポンプにおいて、オイル作動室内のオイ
ルの清浄度をできるだけ高い状態に維持することによ
り、オイル作動室内のオイル中の摩耗粉等の固体汚染物
質により、ダイヤフラムが傷等の損傷を受け、耐久性が
低下し、寿命が短縮することを防止することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のダイヤフラムポンプは、ポンプボデー内の
空間がダイヤ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
ダの側壁にオイル排出口が形設され、シリンダにプラン
ジャが往復動自在に挿入され、ポンプ室が吸入弁及び吸
入管を介してフィードポンプに連通され、オイル通路穴
をもち流体吸入時のダイヤフラムのたわみ量を制限する
バックアッププレートが設けられ、オイル作動室に連通
するオイル吸入口が配設され、オイル排出口とオイル吸
入口とを連通する連通経路の途中にオイル排出弁、オイ
ルフィルター及びオイル吸入弁が配設されるようにし
た。なお、前記連通経路にオイル排出弁とオイルチャ
ンバとを配設することができ、オイル排出弁とオイル
チャンバとの間の配管をオイル室に連通することがで
き、オイルフィルターをオイル排出弁とオイルチャン
バとの間、オイルチャンバ内、オイルチャンバとオイル
吸入弁との間、オイル吸入弁とオイル吸入口との間のの
任意の箇所に１個又は複数個配設することができ、オ
イル吸入弁を逆止弁によって構成することができる。

【０００８】

【作用】プランジャを所定の速度で往復動させると、オ
イル作動室内の圧力が周期的に変動し、その圧力変動に
応じてダイヤフラムが変位する。ダイヤフラムの変位に
よってポンプ室の容積が変動し、ポンプ作用が行われ
る。吸入行程の中途において、ダイヤフラムがバックア
ッププレートに押し付けられた後に、オイルチャンバ内
のオイルがオイル吸入弁を通って、オイル作動室に吸入
される。吐出行程の中途において、オイル作動室内のオ
イルがオイル排出口を通ってオイルチャンバに送られ
る。オイル排出口からオイルチャンバを通ってオイル吸
入口に流れるオイルは、その途中においてオイルフィル
ターによって清浄化される。

【０００９】

【実施例】図１に基づいて本発明の第１実施例の構成に
ついて説明をする。図１は、本発明のダイヤフラムポン
プの第１実施例をあらわし、図３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。シリンダ4aの側壁であってプランジ
ャ６先端の下死点近傍（例えば、従来例のオイル補充穴
19の存在箇所。なお、必要ならば、吐出行程前半の所定
箇所。）にオイル排出口20が形設される。オイル排出口
20の内側を往復動するプランジャ６の円筒状側面によっ
てオイル排出口20が開閉され、プランジャ６が下死点
（図１に実線で示す位置）にあるときにオイル排出口20
が完全に開かれる。ポンプボデー１の外部の適宜箇所
（例えばポンプボデー１近傍の上方部）にオイルチャン
バ23が配置され、オイル排出口20とオイルチャンバ23と
がオイル排出管22によって連通される。オイル排出管22
にオイル排出弁21（逆止弁からなる）及びオイルフィル
ター26が配設され、オイル排出弁21はオイル排出口20か
らオイルチャンバ23に向かってのみオイルを通過させ、
オイルフィルター26はオイル中の固体汚染物質を除去し
オイルを清浄化する。なお、図１では、オイル排出弁21
がポンプボデー１内に示されているが、オイル排出弁21
はポンプボデー１内外のどちらに配設してもよい。

【００１０】シリンダ部材４の側壁にはオイル作動室９
に連通するオイル吸入口27が形設され、オイル吸入口27
とオイルチャンバ23とがオイル吸入管24によって連通さ
れる。オイル吸入管24に逆止弁からなるオイル吸入弁25
が配設され、オイル吸入弁25はオイルチャンバ23からオ
イル吸入口27に向かってのみオイルを通過させる。な
お、図１では、オイル排出管22にのみオイルフィルター
が配設されているが、オイル吸入管24にオイルフィルタ
ーを配設することができる。また、オイルフィルター
は、オイル排出管22，オイルチャンバ23、オイル吸入管
24の１つまたは２以上の適宜の箇所に配設することがで
きる。オイルチャンバ23のオイルには大気圧が作用して
いるので、オイル作動室９内の圧力が圧力P4（大気圧−
〔オイル吸入弁25の開弁圧〕−〔オイル吸入管24の圧力
損失〕）よりも低下するとオイル吸入弁25が開き、オイ
ル作動室９内の圧力が圧力P5（大気圧＋〔オイル排出弁
21の開弁圧〕＋〔オイルフィルター26及びオイル排出管
22の圧力損失〕）よりも上昇するとオイル排出弁21が開
く。なお、前記圧力P5はポンプ室10への燃料のフィード
圧P1よりも低い圧力である。

【００１１】次に本発明の実施例の作用について説明す
る。往復動中のプランジャ６が下死点（図１に実線で示
す位置）にきたとき、オイル排出口20が完全に開口さ
れ、オイル作動室９内の圧力は前記圧力P4以下である。
このとき、ポンプ室10内の圧力はフィード圧P1に維持さ
れているので、ダイヤフラム７にはポンプ室10内の圧力
とオイル作動室９内の圧力との圧力差（P1−P4）が作用
し、ダイヤフラム７はバックアッププレート８に押しつ
けられている。プランジャ６が吐出行程に入り、図１で
右方へ往動を開始すると、オイル作動室９内のオイルが
加圧され圧力が上昇する。オイル作動室９内の圧力が前
記圧力P5以上になるとオイル排出弁21が開き、プランジ
ャ６の移動によってオイル排出口20が全閉になるまでの
間、オイル作動室９内のオイルがオイル排出口20、オイ
ル排出管22、オイル排出弁21、オイルフィルター26を通
ってオイルチャンバ23に排出される。このとき、オイル
吸入弁25は閉鎖状態のままであり、オイルフィルター26
によってオイルが清浄化される。この段階では、ポンプ
室10内の圧力は燃料のフィード圧P1にとどまるので、吸
入弁13及び吐出弁14はともに閉じられ、ダイヤフラム７
はバックアッププレート８に押しつけられたままであ
る。

【００１２】プランジャ６の吐出行程が続き、プランジ
ャ６の移動によってオイル排出口20が全閉になると、オ
イル作動室９内の圧力が急激に上昇し、ダイヤフラム７
が図１で右方に変位され、ポンプ室10内の燃料が加圧さ
れる。これにより、ポンプ室10内の圧力がフィード圧P1
以上に上昇し、吐出弁14を閉じている圧力に打ち勝つと
き、吐出弁14が開かれ、ポンプ室10内の燃料が例えば 1
00 bar以上の吐出圧力で吐出管18へ吐出される。この吐
出行程中において、オイル作動室９内のオイルが、プラ
ンジャ６とシリンダ4aとの間隙を通って、オイル室５へ
微量ではあるが漏洩する。その後、プランジャ６及びダ
イヤフラム７は図１において二点鎖線で示される上死点
に達する。

【００１３】プランジャ６が吸入行程に転じて上死点か
ら図１の左方へ復動すると、オイル作動室９内の圧力が
低下し、それに伴ってポンプ室10内の圧力が低下して吐
出弁14が閉じられる。ポンプ室10内の圧力が更に低下し
て前記フィード圧P1以下になると、吸入弁13が開き、フ
ィードポンプ17によって送られる燃料が、ポンプ室10内
に吸入される。ポンプ室10内のフィード圧P1とオイル作
動室９内の圧力との差によりダイヤフラム７が図１の左
方に変位する。プランジャ６が下死点の直前の位置に来
た時、ダイヤフラム７がバックアッププレート８接触し
て押しつけられ（そのように設定されている。）、ダイ
ヤフラム７はそれ以上図１で左方へ変位しない。プラン
ジャ６の吸入行程が続き、プランジャ６が更に左方へ移
動すると、オイル作動室９内の圧力が前記圧力P4よりも
低下してオイル吸入弁25が開かれる。このときのプラン
ジャ６の位置は、前記のオイルの漏洩量によって異なる
が、プランジャ６の先端がオイル排出弁20の近傍位置に
きたときである。オイル吸入弁25が開かれると、オイル
チャンバ23内の清浄化されたオイルが、オイル吸入管2
4、オイル吸入弁25、オイル吸入口27を通ってオイル作
動室９に吸入される。オイル吸入弁25が開かれていると
き、オイル排出弁21は閉じられており、オイルの吸入は
プランジャ６が下死点に達するまで継続される。

【００１４】以上のとおり、プランジャ６の吐出行程の
初期において、オイル作動室９内のオイルが、図１でオ
イル作動室９の左方端にあるオイル排出口20から排出さ
れ、プランジャ６の吸入行程の終期において、オイルチ
ャンバ23内の清浄化されたオイルが、図１でオイル作動
室９の右方部にあるオイル吸入口27からオイル作動室９
内に吸入される。そして、プランジャ６の一行程（１往
復）の間に循環されるオイルの量は、〔シリンダ4aの内
筒断面積〕×〔プランジャ６が下死点からオイル排出口
20を通過するまでの移動距離〕にほぼ相当し、比較的多
い。前記一行程当たりのオイルの量は、オイル排出口20
の位置によって決まり、図１で右方に偏位させると多く
なり、左方に偏位させると少なくなる。オイル作動室９
内の相当量のオイルが、オイル作動室９の一端部（ダイ
ヤフラム７から最も離れた位置）から排出されてオイル
フィルターを通ってポンプボデー１外のオイルチャンバ
23に入り、次いで清浄化されたオイルがオイル作動室９
の他端部（ダイヤフラム７に最も近い位置）からオイル
作動室９内に吸入され、こうした循環が継続される。従
って、吸入されるオイルと排出直前のオイルとが混合さ
れず、オイルの入れ換えが効率良く行われる。そして、
オイル作動室９内にオイルが停滞しないため、摩耗粉等
の固体汚染物質がオイル作動室９内に蓄積されず、ダイ
ヤフラム７は、清浄化されたオイルと接触するので、ダ
イヤフラムが傷等の損傷を受けることはなく、耐久性が
向上し、寿命が長くなる。

【００１５】図２は、本発明のダイヤフラムポンプの第
２実施例をあらわし、図２に示された第１実施例と同じ
部分には第１実施例と同一の符号を付し、その説明は原
則として省略する。第２実施例では、オイル排出口20に
第１オイル排出管32の一端が連結され、第１オイル排出
管32にオイル排出弁31が配設され、第１オイル排出管32
の他端がオイル室５に開放されている。ボデー本体２の
側壁に第２オイル排出口34が形成され、第２オイル排出
口34に第２オイル排出管33の一端が連結され、第２オイ
ル排出管33にオイルフィルター26が配設される。オイル
室５にオイルが充満され、オイル排出口20から排出され
るオイルはオイル室５に流れ、オイル室５内のプランジ
ャ駆動機構（図示せず）を潤滑したオイルに混入され、
混入されたオイルがオイルフィルター26を通ってオイル
チャンバ23に送られる。第２実施例のその余の構成・作
用は第１実施例と同様である。

【００１６】

【発明の効果】本発明のダイヤフラムポンプにおいて
は、シリンダの側壁にオイル排出口が形設され、オイル
通路穴をもち流体吸入時のダイヤフラムのたわみ量を制
限するバックアッププレートが設けられ、オイル作動室
に連通するオイル吸入口が配設され、オイル排出口とオ
イル吸入口とを連通する連通経路の途中にオイルフィル
ター及びオイル吸入弁が配設されている。そのため、オ
イル作動室内のオイルは、オイル排出口から出てオイル
吸入口から入る迄の間に、オイルフィルターによって摩
耗粉等の固体汚染物質が除去され、清浄化される。この
清浄化されたオイルがオイル作動室内のダイヤフラムの
近傍に流れ、ダイヤフラムは比較的清浄なオイルと接触
する。従って、ダイヤフラムはオイル中の摩耗粉等の固
体汚染物質によって、ダイヤフラムが傷等の損傷を受け
ることがなく、耐久性が向上し、寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイヤフラムポンプの第１実施例をあ
らわす断面図である。

【図２】本発明のダイヤフラムポンプの第２実施例をあ
らわす断面図である。

【図３】従来のダイヤフラムポンプの実施例をあらわす
図である。

【符号の説明】

１ ポンプボデー 4a シリンダ ６ プランジャ ７ ダイヤフラム ８ バックアッププレート 8a シリンダ ９ オイル作動室 10 ポンプ室 13 吸入弁 15 吸入管 17 フィードポンプ 20 オイル排出口 24 オイル吸入管 25 オイル吸入弁 26 オイルフィルター 27 オイル吸入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプボデー内の空間がダイヤフラムに
   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の側壁にオイル排出
   口が形設され、シリンダにプランジャが往復動自在に挿
   入され、ポンプ室が吸入弁及び吸入管を介してフィード
   ポンプに連通され、オイル通路穴をもち流体吸入時のダ
   イヤフラムのたわみ量を制限するバックアッププレート
   が設けられ、オイル作動室に連通するオイル吸入口が配
   設され、オイル排出口とオイル吸入口とを連通する連通
   経路の途中にオイル排出弁、オイルフィルター及びオイ
   ル吸入弁が配設されたダイヤフラムポンプ。