(57)【要約】【課題】  圧力形電磁ポンプにおいて、石油給湯機等の非使用時に油タンクの元バルブが閉じられても、電磁弁よりも上流の密閉流路内の燃料が周囲温度の上昇から熱膨張したことにより、圧力の上昇から燃料流路の油密破壊を防ぐことを課題とする。【解決手段】  電磁プランジャ１５に従動するピストン２１と吸入弁２８と吐出弁２９との協同ポンプ作用を行なう圧力形電磁ポンプにおいて、吐出弁２９から吐出口８７に抜ける流体流路に電磁弁５０と弁座７０とを設ける。この電磁弁５０には、電磁弁ばね５１にて付勢され、前記弁座７０には、大径部７３において、流体流路を構成する部材６２と摺動自在に設けると共に弁座ばね７６により付勢されている。それから小径部７２に前記電磁弁５０が着座する。その小径部７２が電磁弁側に設けられ、この小径部７２と流体流路を構成する部材６２との間に隙間流路７９が構成され、この隙間流路７９にアキュムレータ８２が接続される。【選択図】      図３
2011241784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルに印加されるパルス電流により往復動される電磁プランジャに従動するピストンと吸入弁並びに吐出弁との協同でポンプ作用を行なう圧力形電磁ポンプにおいて、
前記吐出弁から吐出口に抜ける流体流路上に電磁弁と弁座とが配され、前記電磁弁は電磁弁ばねにて前記弁座方向に付勢されるようにし、
前記弁座は、中心に軸方向孔と少なくとも大径部と小径部とを持ち、前記大径部において前記流体流路を構成する部材に摺動自在に設けられ、前記小径部において前記電磁弁が着座されると共に弁座ばねにより電磁弁方向に付勢されていることを特徴とする圧力形電磁ポンプ。
【請求項２】
前記弁座の小径部が電磁弁側に配され、前記流体通路を構成する部材との間に隙間流路が設けられ、この隙間流路が前記電磁弁よりも上流側に実質的に接続され、そしてこの隙間流路にアキュムレータを接続したことを特徴とする請求項１記載の圧力形電磁ポンプ。
【請求項３】
前記電磁弁は、弁体と電磁可動片とで構成され、前記電磁可動片に形成の前記弁体の取付孔と、この取付孔に開口の放射方向孔とをそれぞれ形成し、この放射方向孔を介して前記電磁弁の上流側と下流側とが連通されたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧力形電磁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、石油給湯機のガンタイプバーナに用いられる圧力形電磁ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、石油給湯機等のガンタイプバーナに石油（以下燃料という）を油タンクより供給するまでの装置が図示されている。符号１００は、別置きの油タンクで、配管１０１を介して、燃料が燃料供給ポンプ（圧力形電磁ポンプ）１０４に導きかれている。そして燃料は、配管１０５を通って図示しない石油給湯機等のガンタイプバーナに供給されている。なお配管１０１には、元バルブ（閉止弁）１０６が設けられている。
【０００３】
石油給湯機の使用者は、通常使用時にあって油タンク１００の元バルブ１０６を閉じることはまれであるが、例えば別荘等で長期間にわたって不在になるような場合には、油タンク１００の元バルブ１０６を閉じることがある。この場合、油タンク１００の元バルブ１０６から、圧力形電磁ポンプ（燃料供給ポンプ１０２）に内蔵の電磁弁１０３までの配管１０１と電磁ポンプ内の流路は密閉流路となる。
【０００４】
このような状態で周囲温度の上昇により密閉流路の油温が上昇すると、その熱膨張によって密閉流路内の圧力が上昇し、圧力形電磁ポンプ１０４の作動不良や配管１０１を含めた流路からの油もれの不具合が起きていた。石油給湯機等の実用時における前記の密閉流路内の石油等の液体燃料の熱膨張による体積変化は、下記の数式により表される。
【０００５】
【数１】
2011241784.tif 000003
【０００６】
ここに  △Ｖ：熱膨張による体積変化量、
Ｖ：密閉流路内の容積、
α：熱膨張係数、
t2：密閉した後の液体温度、  
t1：密閉初期の液体温度である。
【０００７】
上記数１から解るように、液体燃料の熱膨張量は、温度差（t2−t1）を一定とすると、密閉された流路の容積に比例する。この密閉流路内に内部圧力の上昇を低減せしめる緩衝装置（アキュムレータ）が無い場合には、密閉流路内の圧力変化は下記の式により表される。
【０００８】
【数２】
2011241784.tif 000004
【０００９】
ここに  △Ｐ：密閉流路内部の圧力変化、
△Ｖ：密閉流路の体積変化（数１で算出）、
Ｋ：液体の体積弾性係数、Ｖ：密閉流路の容積である。
【００１０】
前記した液体の体積弾性係数は、１０，０００〜２０，０００と極めて大きい値であるため、わずかな油温の上昇で大幅な圧力上昇を招くことになる。しかしながら、石油給湯機等に搭載されるガンタイプバーナ用の圧力形電磁ポンプ（図５に示す符号１０４）には、特許文献１に示すように、アキュムレータ８０，８１が装備されており、このアキュムレータ８０，８１は、加わる油圧をダイヤフラムで受圧して、その受圧で反受圧側（大気圧側）に設けた金属またはゴムから成るばねを圧縮する。
【００１１】
そのときのダイヤフラムのストローク量の分だけ密閉流路内の容積が増加すると共に、前記の圧縮されたばね力をダイヤフラムの有効受圧面積で除した値の圧力で釣合う。このように、液体燃料の熱膨張量がアキュムレータの可動範囲内である場合には、前記の圧力の釣合いで体積弾性係数の影響は受けない。しかし、アキュムレータの可動範囲には限界があり、その可動範囲を超えると密閉流路の圧力は一気に上昇し、油密破壊して燃料漏れに至る。
【００１２】
石油給湯機等の据付けは一様でなく、油タンクからバーナまでの燃料配管の長さ、管径、日照等の形態や条件は様々である。このことは、油タンクの元バルブを閉じて放置した場合に、前記の密閉流路の容積、燃料配管に温度を与える気象条件によっては、油密破壊を生じ、油もれに至ることになる。
【００１３】
特許文献２、３は出願人会社が開発の圧力形電磁ポンプであり、内部圧力の自動開放手段を持っているが、これらは何れも電磁ポンプの吸入弁の上流部に内部圧力を解放するものであって、油タンクの元バルブを閉じた場合効用をなさない。
【００１４】
また、流量形電磁ポンプ（特許文献４）にあっては、油タンクが高所にあることも多く、プラス吸入揚程のヘッド圧を抑制することは困難であるため、電磁弁４０を設けて対処している。
【００１５】
特許文献４には、この電磁弁４０が着座する特殊な弁座４１があり、電磁弁より上流側の燃料流路内の圧力が所定値を越えると動かされる。このため、電磁弁にて閉塞されていた弁座の通孔が開かれ、吐出口側へ圧力が排出されるものである。これにより、周囲温度の上昇で前記密閉流路の燃料が熱膨張し、内部の圧力が上昇しても作動不良、油もれなどの不具合が起きるのを防いでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−２７９０７号公報
【特許文献２】特開昭５９−７７８７号公報
【特許文献３】特開平０２−１４０５０６号公報
【特許文献４】特開２００３−２１０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記特許文献４に示す発明は有用なものであるが、例えば特許文献１に示す圧力形電磁ポンプに組込むようにすると、弁座の構造を変更しないと、軸方向寸法の増大となったり、また、アキュムレータが取付られない不都合が生じてしまう。
【００１８】
そこで、この発明は、圧力形電磁ポンプにおいて、石油給湯機等の非使用時に油タンクの元バルブを閉じた場合における燃料流路の油密破壊による油漏れ等の不具合を防ぐために、電磁弁が着座する弁座の構造に変更を加え、且つ電磁弁付近にアキュムレータを装着も可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係る圧力形電磁ポンプは、電磁コイルに印加されるパルス電流により往復動される電磁プランジャに従動するピストンと吸入弁並びに吐出弁との協同でポンプ作用を行なう圧力形電磁ポンプにおいて、前記吐出弁から吐出口に抜ける流体流路上に電磁弁と弁座とが配され、前記電磁弁は電磁弁ばねにて前記弁座方向に付勢されるようにし、前記弁座は、中心に軸方向孔と少なくとも大径部と小径部とを持ち、前記大径部において前記流体流路を構成する部材に摺動自在に設けられ、前記小径部において前記電磁弁が着座されると共に弁座ばねにより電磁弁方向に付勢されていることにある。（請求項１）。
【００２０】
この構成により、圧力形電磁ポンプはの停止時に、電磁弁が弁座に着座して流体流路を閉じ、圧力形電磁ポンプからの流体の流出は止められる。停止中に周囲温度が上昇すると、電磁弁よりも上流の流路内の流体が熱膨張され、体積変化が生じ、もって配管や圧力形電磁ポンプ内部の圧力が上昇することになる。
【００２１】
内部圧力の上昇は、まずアキュムレータにより吸収されるが、それでも内部圧力が下がらずに所定値を超えると、弁座が弁座ばねに抗して反電磁弁方向に移動される。このために、弁座に形成の軸方向孔が開かれ、流体を吐出口へ流出させることになり、内部圧力が低下する。内部圧力が所定値までに戻ると、弁座が弁座ばねにより押圧されて元の位置に戻される。このような作用によって、仮に元バルブが閉じられても、密閉流路の内部圧力を適正範囲に保ち、油密破壊を防ぐ作用が行なわれる。
【００２２】
また、弁座が中心に軸方向と、少なくとも大径部と小径部とを持ち、大径部において流体流路を構成する部材に摺動自在に設けられることから、小径部側にあって、前記流体流路を構成する部材との間に隙間を持たせることができる。
【００２３】
さらに、前記弁座の小径部が電磁弁側に配され、前記流体流路を構成する部材との間の隙間流路が設けられ、この隙間流路が前記電磁弁よりも上流側に実質的に接続され、そしてこの隙間流路にアキュムレータを接続したことにある（請求項２）。この構成により、アキュムレータが隙間流路により前記電磁弁よりも上流側の圧力形電磁ポンプ並びに配管に接続され、このアキュムレータに内部圧力を導いて圧力平滑作用が行なわれる。
【００２４】
さらにまた、前記電磁弁は、弁体と電磁可動片とで構成され、前記電磁可動片に前記弁体の取付孔と、この取付孔に開口の放射方向孔をそれぞれ形成し、この放射方向孔を介して前記電磁弁の上流側と下流側とに連通されるようにすることが好ましい（請求項３）。この構成により、隙間流路が、電磁弁が閉じられているときに、放射方向孔を介して電磁弁より上流の圧力形電磁ポンプ並びに配管との連通状態が維持されることになる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、この発明によれば、圧力形電磁ポンプが停止された時に、電磁弁が弁座に着座し、流体の吐出が停止される。そして、周囲温度の上昇により、電磁弁までの密閉流路内の圧力が上昇すると、アキュムレータが吸収する。アキュムレータの吸収によっても内部圧力が低下せず所定値を超えると、弁座が弁座ばねに抗して移動し、内部圧力を軸方向孔を介して吐出口側へ放出する。この放出により内部圧力が適正となると、弁座は弁座ばねにより元の位置に戻され、電磁弁が再び弁座に着座される。これにより、密閉流路内の圧力を適正範囲に保ち、油密破壊が起きることを防ぐことができる（請求項１）。
【００２６】
また、弁座が中心に軸方向と、少なくとも大径部と小径部とを持ち、大径部において流体流路を構成する部材に摺動自在に設けられていることから、小径部側にあって、前記流体流路を構成する部材との間に隙間を持たせることができる（請求項１）。
【００２７】
さらに、前記弁座の小径部が電磁弁側に配されることから、流体流路を構成する部材との間に隙間流路が設けられるから、この隙間流路にアキュムレータを接続することができるように成り、電磁弁より上流側の密閉流路と連通し、内部の圧力を平滑する作用を与えることができる（請求項２）。
【００２８】
さらに、前記電磁弁に形成の放射方向孔は、常時その上流側と下流側とが連通状態となっていることから、電磁弁が閉止状態時にも、この放射方向孔を介して、アキュムレータと圧力形電磁ポンプ並びに配管との連通状態を維持させることができる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明が用いられる圧力形電磁ポンプの縦断面図である。
【図２】同上の横断面図である。
【図３】この発明の要部の拡大断面図である。
【図４】電磁可動片の平面図である。
【図５】この発明に係る圧力形電磁ポンプが用いられる石油給湯機のガンタイプバーナに燃料を油タンクより供給するまでの装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
【００３１】
図１乃至図４において、この発明の実施の形態に係る電磁ポンプ１が示されている。この電磁ポンプ１は、石油ヒータ等において油バーナに加圧燃料を供給するものであり、鉄等の磁性材から形成されたケース４内に断続電流（パルス電流）が印加される電磁コイル２を有している。この電磁コイル２は、樹脂製のボビン３に電線が巻回されて構成され、このボビン３の中央を貫通するように形成された貫通孔には、金属製で非磁性材のガイドパイプ５が嵌挿されている。また、このボビン３の上端及び下端には、上板６及び下板７が配されており、前記ケース４と共に磁気回路を構成している。
【００３２】
前記ガイドパイプ５の上方には下記する磁気ロッド３９が配され、またこのガイドパイプ５の下端は、オーリング９を介してポンプ本体１０に嵌挿されている。この前記ガイドパイプ５内には、鉄等の磁性材により略円筒状に形成された電磁プランジャ１５が配置される電磁プランジャ作動室１６が形成されており、この電磁プランジャ１５は、上部ばね１７と下部ばね１８とにより電磁プランジャ作動室１６内に摺動可能に支持されている。この電磁プランジャ作動室１６は、前記電磁プランジャ１５により上部ばね室１６ａと下部ばね室１６ｂとに分けられ、これら上部ばね室１６ａ及び下部ばね室１６ｂは、電磁プランジャ１５内部を縦方向に貫通する縦孔２０を介して連通されている。
【００３３】
前記電磁プランジャ１５の下部には、ピストン２１が固定されている。このピストン２１は、前記ポンプ本体１０に形成された孔２２にＯリング２３を介して嵌挿された円筒状のシリンダ２４内に挿入され、前記電磁プランジャ１５の摺動に伴い上下に往復動する。前記シリンダ２４は、その中程の外周部に形成されたフランジ２６を持ち、その下端にＯリング２３が、上端に下部ばね１８が当接し、該下部ばね１８の下端を支える働きをも有している。前記孔２２の下端部分には、ポンプ本体１０、ピストン２１の先端部、吸入弁２８、吐出弁２９（図３参照）によりポンプ室２７が画成されている。
【００３４】
前記ポンプ室２７は、前記ピストン２１の往復動によりその容積を変化させ、図２に示す吸入弁２８及び吐出弁２９との協同によりポンプ作用を行なう部分である。即ち、ピストン２１の上昇によりポンプ室２７内の圧力が低下して吸入孔３０内の圧力よりも低くなると、その圧力差により流体は吸入弁２８を開いてポンプ室２７に吸入され、一方ピストン２１の下降によりポンプ室２７内の圧力が高まり吐出弁２９より下流側の圧力より高くなると、その圧力差により流体は吐出弁２９を開いて吐出され、圧力調整弁３２へ流入していく。
【００３５】
前記圧力調整弁３２は、前記吐出弁２９から吐出された加圧流体を所定の圧力に調整して前記電磁プランジャ作動室１６に流出させるものであり、具体的には、第１のばね３３及び第２のばね３４によりスライド可能に支持される弁体３５と絞り孔３６とを有し、ピストン３７を用いて前記加圧流体の圧力に応じて前記弁体３５を変位させ、この弁体３５と絞り孔３６との間に形成される流路面積を適宜絞ることにより、電磁プランジャ作動室１６に送られる流体の圧力を設定するものである。即ち、第２のばね３４のセット力に応じて吐出流体の圧力を所定値に調整することができるものである。圧力調整された流体は、前記した電磁プランジャ作動室１６内に流れる。
【００３６】
磁気ロッド３９は、鉄等の磁性材から形成されており、その略下半分は、Ｏリング４０を介して前記ガイドパイプ５に嵌挿され、残りの上半分はＯリング４１を介して下記する電磁弁ケース兼吐出継手６２に嵌挿されている。この磁気ロッド３９に中心軸方向には通孔４２が貫通され、該通孔４２は段部４３を挟んで上方が下方よりも大径となっている。この通孔４２の大径側に下記する電磁弁５０のばね５１のばね座５２が挿入され、前記段部４３に係止されている。なお、通孔４２の小径側は前記電磁プランジャ作動室１６に連通している。
【００３７】
前記ばね座５２は中心にオリフィス５３が形成され、その径は０．６ｍｍ前後となっている。このばね座５２は前記通孔４２に嵌合されているが、この該ばね座５２と磁気ロッド３９との間にフィルタ５４を挟み込んでいる。このフィルタ５４は鋼製で、摩耗屑、削屑を取り除くと共に、整流作用も司っている。
【００３８】
電磁弁５０は、略円筒状で磁性材で製造の電磁可動片５６と、この電磁可動片５６の中心に形成の取付孔５７に嵌着の弁体５８とより構成されている。それから、前記電磁可動片５６には、前記取付孔５７に開口し、複数の放射方向に伸びる放射方向孔５９が形成され、この放射方向孔５９は、前記取付孔５７に弁体５８が嵌着されても閉じられず、上下方向に貫通している。
【００３９】
電磁弁ケース兼吐出継手６２は、縦方向に貫通孔が形成され、その下方に大径孔より成る電磁弁収納室６５と、その上方に小径孔より成る弁座収納室６７とが設けられている。前記電磁弁収納室６５内に前記電磁可動片５６が収納され、この電磁可動片５６は電磁弁ばね５１により押圧され、下記する弁座７０に着座されている。６９は電磁可動片５６が電磁弁ばね５１により押圧されて動かされる方向のストッパである。
【００４０】
弁座７０は、中心に軸方向孔７１が穿設され、円筒形状で、下方が小径部７２、上方が大径部７３となっていて、小径部７２は、前記電磁弁側に、大径部７３は逆に反電磁弁側に前記弁座収納室６７内に配されている。前記大径部７３は、オーリング７５を介して前記電磁弁ケース兼吐出継手６２の弁座収納室６７に油密を保持して摺動自在に設けられ、その背後（反電磁弁側）から弁座ばね７６に押圧され、前記小径部７２の先端を前記弁体５８に当接し押し付けて、弁座７０の軸方向孔７１を閉じている。なお、弁座７０は弁座ばね７６に押圧されても、肩７３ａが段部６７ａに係合して、所定位置に保持されている。この弁座７０の電磁弁側には、前記電磁可動片５６の放射方向孔５９を介して圧力形電磁ポンプ内の圧力が掛かっている。
【００４１】
弁座７０の小径部７２と前記電磁弁ケース兼吐出継手６２とにより、径差から隙間流路７９が形成されている。この隙間流路７９は、前記した弁座７０の電磁弁側と同様に、圧力形電磁ポンプ内の圧力が掛かっている。この隙間流路７９には、オーリング７８、横孔８０を介してアキュムレータ８２が接続されている。８３はアキュムレータ８２の取付プレートである。このアキュムレータ８２にも圧力形電磁ポンプ内の圧力が掛かっていて、ポンプ稼動時には圧力変動の平滑作用が行なわれる。
【００４２】
吐出ニップル８６は、前記電磁弁ケース兼吐出継手６２の上方の弁座収納室６７の下流側に螺合している。この吐出ニップル８６は、吐出口８７を持ち、その吐出口８７に至る流体流路８８内にばね座８９が配され、前記弁座ばね７６の他端を保持している。また流体流路８８にチェック弁９１が配され、ポンプ停止時の後だれを防ぐ働きをしている。９２は戻しばねである。
【００４３】
上述の構成において、電磁コイル２にパルス電流が印加されると、電磁プランジャ１５が往復動し、もって、ピストン２１も従動し、吸入弁２８と吐出弁２９とでポンプ作用を行い、加圧流体は圧力調整弁３２にて調圧され、そして電磁プランジャ作動室１６内に流入される。
【００４４】
そして、加圧流体は、ガイドパイプ５に固着の磁気ロッド３９の通孔４２に設けられるオリフィス５３を通過して電磁弁収納室６５に至る。ポンプの稼動中は電磁弁５０は、磁気ロッド３９の磁気にて吸磁され、弁座７０から離れ、加圧流体は軸方向孔７１を通り、流体流路８８を経て、吐出口８７から外部機器へ吐出される。
【００４５】
電磁コイル２への通電が停止されると、ポンプ作用の停止とともに、電磁弁５０が弁座７０の小径部７２に着座し、もって流体流路となっている軸方向孔７１を閉じ、流体の流出は阻止される。そしてチェック弁９１も閉じられ、後だれが防がれる。
【００４６】
長期の不在のために、元バルブ１０６が閉じられることがあるが、その際には、電磁弁５０より上流側から元バルブ１０６までの間は密閉流路となってしまう。外気温度の上昇により、流体の温度も上昇され、熱膨張により体積変化が生じ、もって配管や圧力形電磁ポンプ内部の圧力が上昇する。内部圧力が上昇すると、まずは電磁弁５０の放射方向孔５９を介して隙間流路７９に至り、アキュムレータ８２に吸収されるが、それでも内部圧力が下がらず所定値（例えば１８ｋｇｔ/ｃｍ２）を越えると、弁座７０が弁座ばね７６に抗して反電磁弁方向に動かされる。このために、弁座７０の軸方向孔７１が開かれ、流体を吐出口から外部へ流出させる。これにより、内部圧力が低下し、もって、所定値まで戻ると、弁座７０が元の位置に戻り、電磁弁５０にて、流体流路である軸方向孔７１が閉じられる。このような作用によって、仮に元バルブが閉じられても、密閉流路内部圧力が適正範囲に保たれる。
【００４７】
１    圧力形電磁ポンプ
２    電磁コイル
１５  電磁プランジャ
２１  ピストン
２７  ポンプ室
２８  吸入弁
２９  吐出弁
３９  磁気ロッド
５０  電磁弁
５６  電磁可動片
５７  取付孔
５８  弁体
５９  放射方向孔
６２  電磁弁ケース兼吐出継手
６５  電磁弁収納室
６７  弁座収納室
７０  弁座
７１  軸方向孔
７２  小径部
７３  大径部
７９  隙間流路
８２  アキュムレータ
８７  吐出口
９１  チェック弁
【図１】
2011241784.tif 000005
【図２】
2011241784.tif 000006
【図３】
2011241784.tif 000007
【図４】
2011241784.tif 000008
【図５】
2011241784.tif 000009