JPH058388Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は少くとも２系統の流体系を有する機器
等に適用されるものであり、同機器内における両
流体の圧力を同一にし、又は両流体の圧力差が所
定の値となるようにするための流体圧力の平衡装
置に関するものである。

［従来の技術］ まず本考案を適用しうる一技術分野として、内
燃機関における燃料噴射ポンプのプランジヤシー
ル装置をとりあげ、その従来の技術について説明
する。

例えばデイーゼル機関等の内燃機関には、一例
として第４図に示すような構造の燃料噴射ポンプ
１が用いられている。

第４図に示すように、機関の構造体２に取付け
られた略円筒形のケース３には、段部３ａを有す
る円筒形のバレル５が内部の中央に固定されてい
る。そして、その内部に上下摺動する円柱形のプ
ランジヤ１２が、上部には燃料の圧縮室１１を有
し、又摺動部５ａには半径方向に約百分の数ミリ
の間隙を有して挿着されている。前記ケース３の
開口上端には、円筒形の基部を有する吐出弁６等
が挿着され、前記バレル５とプランジヤ１２で形
成された圧縮室１１に当接・連通している。そし
て吐出弁６等の基部は、フランジ７及びボルト８
によつて前記ケース３の上部に固定されている。

前記ケース３の内周面とバレル５の上部外周面
との間には所定容積の油溜部９が設けられてお
り、ケース３の外部からこの油溜部９に燃料が供
給されるようになつている。そして、バレル５の
側壁には通油孔１０が貫設されており、油溜部９
内の燃料がプランジヤ１２の上部である圧縮室１
１に導入され、プランジヤ１２の摺動により燃料
が圧縮されるように構成されている。

バレル５の下端部は、プランジヤ１２を軸芯に
対して回転させるためのラツク歯車（図示せず）
を有した取付けカラー４を挿通しており、略円盤
形のバネ受け１５が設けられている。一方プラン
ジヤ１２の下端部にも略円盤形のバネ受け１４が
設けられている。そして、上記両ばね受１４，１
５の間には、プランジヤばね１６が介装されてお
り、上方に摺動して燃料を圧縮したプランジヤ１
２を下方に復帰させるように構成されている。

ケース３のばね室１３の開口下端部には、ロー
ラ１７を有するタペツト１８が上下摺動自在に設
けられている。タペツト１８の上面には、前記プ
ランジヤ１２の下端部に設けられたばね受１４が
取付けられており、またタペツト１８のローラ１
７には、機関の駆動に応じて回転するカム１９が
係合している。

燃料タンクから燃料噴射ポンプ１の油溜部９に
供給された燃料は、通油孔１０を経て圧縮室１１
内に入る。ここで、機関の駆動に応じてカム１９
が回転すると、プランジヤ１２はバレル５内を上
方に摺動し、圧縮室１１内の燃料を急速に圧縮
し、燃料油圧を瞬時に高圧に上昇させる。そし
て、圧縮された燃料は吐出弁６から吐出し、図示
しない燃料噴射管を介して図示しない燃料噴射弁
より図示しない燃料室内に噴射・供給されること
になる。ところが、圧縮された燃料の一部が量に
大小の差はあるがプランジヤ１２とバレル５の間
隙を通り、下方のばね室１３内へ漏洩してしま
う。

そこで、このような燃料の漏洩を防止するた
め、従来のある種の燃料噴射ポンプは、プランジ
ヤ１２とバレル５の間隙に所定圧力のシール油を
圧入することができるように構成されたプランジ
ヤシール装置を有している。例えば第５図に示す
ように、圧縮室１１より下方のバレル５の内周面
にはシール溝２０が周状に形成されており、該シ
ール溝２０にはキリ穴２１ａ，２１ｂを経て外部
からシール油が圧入されるように構成されてい
る。このシール油はプランジヤ１２とバレル５の
潤滑を良好にする役目も合せ持つものであり、一
般に機関潤滑油が利用されている。即ち図示しな
いが、機関の潤滑油系から分岐した配管が燃料噴
射ポンプ１に接続されて、前記キリ穴２１ｂに連
通するように構成されている。そして、シール油
としての潤滑油は、機関駆動の潤滑油ポンプ又は
機関駆動の専用ポンプによつて、前記シール溝２
０内に供給されるように構成されている。このシ
ール溝２０のやや上方において、バレル５の内周
面には燃料溝２２が周状に形成されており、この
燃料溝２２はキリ穴２３を介して前記油溜部９に
連通している。ここで機関が運転され、潤滑油ポ
ンプ（又は専用ポンプ）が作動して潤滑油を燃料
噴射ポンプ１に圧送していれば、プランジヤ１と
バレル５の間隙から下方へ漏洩した燃料は、前記
シール溝２０に圧入される潤滑油によつて押上げ
られ、前記燃料溝２２及びキリ穴２３を通して油
溜部９へ押返されることになる。

［考案が解決しようとする問題点］ 前述した通り、燃料噴射ポンプにおける従来の
プランジヤシール装置においては、シール油とし
ての潤滑油は、機関駆動のポンプ（潤滑油ポンプ
又は専用ポンプ）によつて燃料噴射ポンプに圧送
されていた。従つて機関停止時には潤滑油ポンプ
等も停止してしまうため、シール油の油圧が０と
なり、プランジヤーバレル間のシール機能が失わ
れてしまう。通常、燃料タンクは機関よりも高位
置にあり、燃料には常にタンクヘツド圧が加わつ
ているので、前述のように機関が停止した場合に
は、燃料はプランジヤーバレル間を通つてばね室
１３へ漏洩してしまう。この漏洩燃料を回収でき
ない構造の機関、例えば燃料噴射ポンプがクラン
クケース内部に取付けられている機関では、漏洩
燃料が機関内部へ入つて潤滑油を希釈し、その性
能を低下させてしまうという問題点があつた。

従来はこのような場合に、機関停止中は燃料元
弁を閉め、燃料油のヘツド圧力を燃料噴射ポンプ
に作用させないようにしていた。ところが、非常
用発電機関や常用発電の待機機関等は、起動指令
後、直ちに起動しなければならず、燃料元弁を閉
止してしまう方法は、機関の敏速な起動を実現す
る上で好ましくない。また、燃料元弁を瞬時に閉
弁するため、電磁弁等を用いることもできるが、
このような複雑な機器の付加は、始動時の機器故
障を増加させ、機関の始動に対する信頼性を低下
させることにつながつてしまう。

また逆に、機関の停止時に潤滑油側の圧力が燃
料圧力よりもある程度以上高くなると、潤滑油が
燃料側に浸入してしまい、燃料の始動性が悪化し
てしまうという問題点もあつた。

このように、従来の燃料噴射装置におけるプラ
ンジヤシール機構においては、潤滑油の希釈や燃
料の始動性の悪化といつた不都合をおこさないよ
うに、機関の停止時に燃料系と潤滑油系のそれぞ
れの圧力を平衝させ、両流体系の圧力差を適切な
値に設定・維持することが大きな課題となつてい
る。

［考案の目的］ 本考案は機器が備える２系統の流体の圧力差を
所定の値に確実かつ速やかに設定することのでき
る流体圧力の平衝装置を提供することを目的とし
ている。

［考案の構成］ 本考案による流体圧力の平衝装置は、シリンダ
と、前記シリンダ内に移動自在に設けられて前記
シリンダ内を互いに隔絶された二つの流体室に分
割するピストンと、前記シリンダの一方の流体室
に所定の圧力で導入される第１の流体と、前記シ
リンダの他方の流体室に前記第１の流体以上の所
定の圧力で導入される第２の流体と、前記ピスト
ンの移動によつて開閉され、第２の流体が前記所
定の圧力で他方の流体室に導入されている時には
他方の流体室内に開口して加圧された第２の流体
を前記シリンダ外へ流出させ、第２の流体による
加圧が解除された時には移動するピストンによつ
て所定量の第２の流体を前記シリンダ外へ流出さ
せるとともに該ピストンによつて閉止される圧力
放出路とを有し、前記第２の流体による加圧を解
除して前記ピストンが前記圧力放出路を閉止した
後に第１及び第２の流体の圧力が平衝するように
構成されたことを特徴としている。

［作用］ シリンダ内に強制的に加圧注入される第２の流
体はピストンをシリンダ内の一側方に押しやり、
圧力放出路からシリンダ外へ流出する。第２の流
体に対する加圧が停止されると、シリンダ内にあ
る第２の流体は圧力放出路から流出して圧力が低
下するので、ピストンは第１の流体の圧力によつ
てシリンダ内の他側方に向けて移動していく。加
圧されていない第２の流体が所定量だけシリンダ
外に流出したところで、シリンダ内に開口した圧
力放出路の開口部をピストンが閉止する。そして
第１の流体の圧力がピストンを介して第２の流体
に加えられて両流体の圧力が平衝した状態とな
る。

［実施例］ 本考案の一実施例を第１図〜第３図によつて説
明する。

図中３１は平衝装置３０の本体となるシリンダ
であり、開口されたその両端には、それぞれ注油
孔３２ａ，３３ａが形成された円盤形の蓋板３
２，３３が取付けられている。シリンダ３１の内
部には、シリンダ３１の中心軸線の位置を占める
ように、ガイド棒３４が設けられている。ガイド
棒３４の一端部は、一方の蓋板３３の中央部に設
けられた取付孔に細径の取付ねじ部３４ａを挿通
させ、蓋板３３の外側からナツト３４ｂでしめつ
けることによつて、該蓋板３３に固定してある。
ガイド棒３４の他端部は、他方の蓋板３２の中央
に設けられた外部との連通孔を有するボス部３５
にＯリングを介して挿着されている。また蓋板３
３側のガイド棒３４の一部は他部分よりも太径と
されており、後述するピストン３８が係止する段
部が構成されている。またガイド棒３４には、蓋
板３２側の端面から軸線と平行に圧力放出路３６
が穿設されている。そしてガイド棒３４の略中央
部の周面には前記圧力放出路３６に通ずる開口部
３７が設けられている。従つてこの開口部３７が
開放された状態では、シリンダ３１の内部は、圧
力放出路３６及び連通孔３５ａを介してシリンダ
３１の外部と通じていることになる。

前記ガイド棒３４には、Ｏリングを介して環状
のピストン３８が摺動自在に装着されている。ピ
ストン３８の厚さは、ピストン３８が蓋板３２の
ボス部３５に当接した際に、開口部３７が閉止さ
れない程の寸法に設定されている。またピストン
３８の外径はシリンダ３１の内径よりもやや小さ
く設定され、ピストン３８とシリンダ３１の間に
は隙間ができている。ピストン３８の一端面に
は、略円筒形のベロフラム３９の一端部が円環形
のリテーナ４０によつて挟持固定されている。ベ
ロフラム３９はピストン３８の外周面とシリンダ
３１の内周面とに密着して、その他端部が蓋板３
２とシリンダ３１の開口端にはさまれて固定され
ている。またピストン３８の他端面側にも他のベ
ロフラム４１が同様に設けられている。従つてピ
ストン３８によつて区画されたシリンダ３１内の
二つの流体室は互いに分離・独立しており、各々
の室に注入される流体が混ざりあつてしまうこと
はない。また、シリンダ３１とピストン３８との
間には隙間があつて、両者が直接擦合うことはな
いので、ピストン３８がシリンダ３１内を移動す
る際の抵抗は小さくてすむ。またピストン３８の
蓋板３２側の端面には円形の溝４２が形成されて
いる。この溝４２の底部と蓋板３２のボス部３５
の外周との間にはコイルばね４３が介装されてお
り、蓋板３２側に押圧されたピストン３８を所定
の弾性力で蓋板３３側に押返すように構成されて
いる。またピストン３８の位置を確認するために
蓋板３２側のリテーナ４０には前記ガイド棒３４
と平行なゲージ棒４４を固設することができる。
このゲージ棒４４は蓋板３２に設けられたキヤツ
チ３２ｂにＯリングを介して摺動自在に挿通し、
蓋板３２の外部に突出している。このゲージ棒４
４の突出長さを見れば、シリンダ３１内のピスト
ン３８の位置がわかるようになつている。

次に、以上説明した平衝装置３０を、デイーゼ
ル機関の燃料噴射ポンプにおけるプランジヤシー
ル装置の要部として用いる場合について説明す
る。なお、平衝装置３０が接続される燃料噴射ポ
ンプFOPは、従来のものと同様の構造であるも
のとする。

第１図に示すように、燃料タンクFTには第１
の流体である燃料が貯えられている。この燃料タ
ンクFTに接続連通した配管は、平衝装置３０の
一方の注油孔３２ａに接続されており、油室Ｆ内
には所定のヘツド圧を有する燃料が貯えられるよ
うになつている。また前記配管は分岐して燃料噴
射ポンプFOPに接続されるように構成されてい
る。なおＰ１は圧力計である。

次に、潤滑油タンクLTには第２の流体である
潤滑油が貯えられている。潤滑油タンクLTには
各種のバルブ類を有する配管を介して機関駆動の
潤滑油ポンプＰ２が接続されており、該潤滑油ポ
ンプＰ２が圧送する潤滑油は平衝装置３０の他方
の注油孔３３ａからシリンダ３１内の油室Ｌに供
給されると共に、燃料噴射ポンプFOPのプラン
ジヤとバレルの隙間に送り込まれるようになつて
いる。また蓋板３２の連通孔３５ａは前記潤滑油
タンクLTに接続されており、圧力放出路３６の
開口部３７が解放されていれば、油室Ｌと潤滑油
タンクLTは連通するように構成されている。

次に以上説明した構成における作用について説
明する。

機関の駆動中は潤滑油ポンプＰ２が作動してお
り、潤滑油は燃料のヘツド圧よりもやや高めの適
切な圧力で燃料噴射ポンプFOPに圧送されるの
で、プランジヤとバレル間における燃料漏れや、
潤滑油の燃料側への浸入が発生することはない。
また、この潤滑油は平衝装置３０の油室Ｌに供給
されている。第１図に示すように、潤滑油の圧力
を受けているピストン３８は燃料のヘツド圧に抗
してコイルばね４３を押し縮め、油室Ｆ側の端面
が蓋板３２のボス部３５に当接する位置に来てい
る。そして油室Ｌ内に供給された潤滑油は、ガイ
ド棒３４の開口部３７から圧力放出路３６に入
り、連通孔３５ａから潤滑油タンクLTに回帰し
ている。

機関が停止すると潤滑油ポンプP₂も作動を停
止する。停止後のごく短い時間内に、油室Ｌ内の
潤滑油及び潤滑油中に含まれるエアは開口部３７
から圧力放出路３６を経てシリンダ３１の外に逃
げる。即ち油室Ｌ内の残圧が急速に放出されるの
で、燃料の圧力とコイルばね４３の力によつてピ
ストン３８は蓋板３３の方向に移動する。ピスト
ン３８が移動して圧力放出路３６の開口部３７を
塞いだところで、燃料の圧力とコイルばね４３に
よる弾性力がピストン３８を介して潤滑油に伝達
される平衝状態となり、両流体の圧力差が所定の
値となる。以上の動作をより具体的に実施例の実
験結果で説明すれば、第３図に示すグラフのよう
になる。即ち燃料圧力FOが8.5mヘツドで0.7Kg
ｆ／cm²、潤滑油ポンプＰ２の吐出圧力が3.0Kg
ｆ／cm²であり、機関停止時の潤滑油圧力LOが
0.95Kgｆ／cm²となるようにコイルばね４３の弾性
力を設定しておく。機関運転時には3.0Kgｆ／cm²
であつた潤滑油圧力LOが、機関の停止後わずか
２〜３秒で所望の圧力にまで低下し、以後両流体
の圧力は平衝し、潤滑油ポンプＰ２が停止してか
ら150分経過した後においても所望の圧力差が保
たれていることがわかる。このように急速な平衝
状態への移行は、異なる条件下でも実現されてお
り、例えば燃料圧力FOが2.5mヘツドで0.2Kgｆ／
cm²、潤滑油ポンプＰ２の吐出圧力が2.0Kgｆ／cm²、
機関停止時の潤滑油の設定圧力を0.41Kgｆ／cm²と
した場合にも、詳細は図示しないが前記実施例と
同様の短い時間で両流体は平衝状態に達する。

なお本実施例では、潤滑油ポンプ停止時におけ
る潤滑油の圧力が燃料圧力よりも若干高くなるよ
うにしているが、この圧力差はコイルばね４３の
セツト圧力を変更することによつて適宜に変える
ことができる。また潤滑油ポンプ停止時に、燃料
と潤滑油とが同一圧力で平衝する、即ち両流体の
圧力差が０となるようにしてもよい。

以上説明した実施例は、デイーゼル機関の燃料
噴射ポンプにおける燃料油と潤滑油の平衝装置と
して本考案を用いた例であつた。しかし本考案に
よる流体圧力の平衝装置には油等の液体だけでな
く、気体を適用することもでき、本考案は一般に
１次側の流体圧力と２次側の流体圧力とをバラン
スさせる装置として産業上広範囲の用途に適用で
きるものである。

［考案の効果］ 本考案による流体圧力の平衝装置は、第２の流
体に対する加圧が解除されると、第２の流体の残
圧が速やかに圧力放出路から抜けて、第１の流体
の圧力がピストンを介して第２の流体に伝達され
る平衝状態となるように構成されている。従つて
本考案によれば、２系統の流体系を有する機器等
において、一方の流体に加えられる強制的加圧が
解除された時に、両流体の圧力を瞬時にして平衝
させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である平衝装置の断
面と、同装置のデイーゼル機関における接続状態
を示す図、第２図は平衝状態にある前記平衝装置
の断面図、第３図は一実施例における圧力試験の
結果を示すグラフ、第４図は一般的な燃料噴射ポ
ンプの一例を示す断面図、第５図は第４図のＶ−
Ｖ切断線における部分拡大断面図である。 ３０……平衝装置、３１……シリンダ、３６…
…圧力放出路、３７……開口部、３８……ピスト
ン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダと、 前記シリンダ内に移動自在に設けられて前記シ
   リンダ内を互いに隔絶された二つの流体室に分割
   するピストンと、 前記シリンダの一方の流体室に所定の圧力で導
   入される第１の流体と、 前記シリンダの他方の流体室に前記第１の流体
   以上の所定の圧力で導入される第２の流体と、 前記ピストンの移動によつて開閉され、第２の
   流体が前記所定の圧力で他方の流体室に導入され
   ている時には他方の流体室内に開口して加圧され
   た第２の流体を前記シリンダ外へ流出させ、第２
   の流体による加圧が解除された時には移動するピ
   ストンによつて所定量の第２の流体を前記シリン
   ダ外へ流出させるとともに該ピストンによつて閉
   止される圧力放出路とを有し、 前記第２の流体による加圧を解除して前記ピス
   トンが前記圧力放出路を閉止した後に第１及び第
   ２の流体の圧力が平衡するように構成されたこと
   を特徴とする流体圧力の平衡装置。