(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から吸い込んだ流体を加圧するポンプと、加圧後の流体を通流させる気液分離機構と、前記気液分離機構で分離した流体から前記ポンプに回収する液体を分離させるための分離室と、前記分離室から前記ポンプの吸入口に至る流路を設けられたフロート弁とを含むポンプ装置において、
前記フロート弁は、支持部材に軸により回動自在に支持され、フロートが取り付けられたアームと、前記アームにピンを介して連結され、前記支持部材の前記軸とは反対側に回動自在に支持されたレバーと、前記レバーに連結されて弁座に当接したときに流路を閉じる弁体とを有し、前記ピンは、前記アームの長さ方向にスライド自在であることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記アームには、その長さ方向に前記ピンをスライドさせるための長穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記長穴は、前記アームの前記フロートが取り付けられた端部よりも前記アームの回動中心に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記レバーは、前記ピンが挿入される一端部と、回動中心となる他端部とを有し、一端部から他端部に至るまでの間に前記弁体が連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプにより圧送される流体に含まれる気泡を気液分離手段により分離してフロート室に回収しつつ液体を所定の装置に圧送するためのポンプ装置、より詳細にはフロート室の液体をポンプに回収するためのフロート弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
給油所ではガソリンや軽油等の揮発性の液体を取り扱っており、給油時に使用する給油装置は液体を圧送するポンプと、液体に混入している気泡を分離するための気液分離機構と、分離した液体を溜めるフロート室と、分離した液が所定量となったときにポンプ側に戻すフロート弁とが設けられている。
この種の気液分離機構としては、例えば、底部の中心に小孔を有する円筒体と、円筒体の内周面にその接線方向に流体を流入させる変流板とから構成されたものが用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
気液分離機構に流入した流体は遠心力により気泡が可及的に少ない成分と気泡を多く含む成分とに分離され、多量の気体を含む液体は、フロート室に流れ込み、フロート室の上部の大気連通孔から大気に放出され、また気泡が少ない流体は分離室（フロート室とも言う）の底部に設けられた戻し流路を通って再びポンプに戻される。
そして、フロート室の空気が戻し流路を通ってポンプ内に流入するのを防止するため、戻し流路にはフロート弁が設けられており、液が分離室に所定量溜まった時点、つまり所定の水位になった時点でフロート弁を開弁させてポンプに戻すように構成されている。
【０００４】
ここで、従来のフロート弁は、一端にフロートが固定されたレバーをブラケットにピンで回動自在に取り付け、ピンとフロートとの間に弁体を設けて構成されていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−５４２１２号公報
【特許文献２】特開昭６２−４１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、分離室に流入する液体の流量が増えたときでも燃料油を確実にポンプに戻せるように戻し流路の流体抵抗を下げるために流路径を可及的に大きく拡大する必要があるが、流路の径を大きくすると弁体の径も大きくなり開弁時に弁体を引き上げために必要な力が大きくなる。
これに対応するため、フロートの容積を大きくしたり、弁体をレバーの支点側に寄せて配置、つまりピン（支点）と、弁体を取り付けるピン（作用点）の間の距離を小さくしてテコの力を増大させる必要がある。
【０００６】
しかしながら、フロートを大きくすると、分離室の容積も大きくなって装置サイズが大きくなり、また支点と作用点を近づけると弁体のリフト量、すなわち弁開度が減少して単位時間当たりの液体の戻し量を増大させることができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、開弁時には弁開力を大きくし、弁開後には十分なリフト量を確保できるフロート弁を備えたポンプ装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、流入口から吸い込んだ流体を加圧するポンプと、加圧後の流体を通流させる気液分離機構と、前記気液分離機構で分離した流体から前記ポンプに回収する液体を分離させるための分離室と、前記分離室から前記ポンプの吸入口に至る流路を設けられたフロート弁とを含むポンプ装置において、前記フロート弁は、支持部材に軸により回動自在に支持され、フロートが取り付けられたアームと、前記アームにピンを介して連結され、前記支持部材の前記軸とは反対側に回動自在に支持されたレバーと、前記レバーに連結されて弁座に当接したときに流路を閉じる弁体とを有し、前記ピンは、前記アームの長さ方向にスライド自在であることを特徴とするポンプ装置とした。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のポンプ装置において、前記アームには、その長さ方向に前記ピンをスライドさせるための長穴が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のポンプ装置において、前記長穴は、前記アームの前記フロートが取り付けられた端部よりも前記アームの回動中心に近い位置に形成されていることを特徴とする
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポンプ装置において、前記レバーは、前記ピンが挿入される一端部と、回動中心となる他端部とを有し、一端部から他端部に至るまでの間に前記弁体が連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弁開率が小さいときはアームの回動中心と、弁体をリフトさせる作用点になるピンの位置が近くなって弁開力が大きくなる。ある程度開弁した状態ではピンがスライドしてアームの回動中心と作用点とが離れるので、弁体のリフト量が大きくなって大量の流体を流すことが可能になる。これによって、フロートの容積を増大させることなく戻し流路の径を大きくしたり、また十分な弁開度を確保したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本実施の形態に係るポンプ装置の断面図を示す。ポンプ装置１は、ハウジング２を有し、ハウジング２には燃料油（流体）の流入口３と流出口４が設けられている。流入口３の内側には、チェック弁５が設けられており、ストレーナ６が設けられたフィルタ室７に連通している。フィルタ室７は、上方の吸入室８を介してポンプ９の吸い込み口９Ａに接続されている。この実施の形態におけるポンプ９には、公知の内接歯車ポンプが用いられている。ポンプ９の吐出口９Ｂは、液路１０を介して気液分離機構１１に接続されている。液路１０は略直線状に延び、気液分離機構１１の円筒１２の一方の端部側に、円筒１２の内周面の接線方向に燃料油が流入するように気液分離機構１１に接続されている。
【００１３】
気液分離機構１１は、液路１０が接続された側の一方の端部が端壁１３によって覆われた有庭筒形状を有する。開放されている端部はフィルタ室１５に連通している。一方、端壁１３の中心には、小孔１４が形成されており、小孔１４を介してフロート室２１（分離室）に連通している。
【００１４】
気液分離機構１１の開放口側の端部は、フィルタ室１５内に引き出されている。フィルタ室１５には、気液分離機構１１の端部を囲むようにストレーナ１６が設けられている。フィルタ室１５と流出口４の間には、コントロール弁１７が設けられている。コントロール弁１７は、バネにより常時閉弁方向に付勢されている。さらに、フィルタ室１５には、吸入室８に連通するバイパス孔１８が設けられている。バイパス孔１８は、吸入室８側に設けられたバイパス弁１９によって開閉がコントロールされる。
【００１５】
フロート室２１は、小孔１４から排出される若干気泡が混じっている流体を一時的に滞溜させ、流体内の気体と液体とを重力もしくは浮力により分離させるための空間である。フロート室２１の上部には、分離した空気を放出するための孔２２が形成されている。フロート室２１の底部側には、本発明が特徴とするフロート弁２３が設けられている。フロート弁２３は、フロート室２１からフィルタ室７に延びる戻り流路２４の開閉を制御するために設けられている。
【００１６】
ここで、この実施の形態に係るフロート弁２３の詳細な構成を図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。
フロート弁２３は、フロート室２１の戻り流路２４に固定される弁座３１を跨ぐように一対の支持部材３２が配置されている。一対の支持部材３２は、略鉛直上向きに平行に延びており、これら支持部材３２の間に弁座３１に当接して流路２４を密閉する弁体３４が配置されている。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各支持部材３２の上部には、２つの孔３５，３６が水平方向に離間して、かつ弁体３４の中心からずらした位置に形成されている。孔３５には、ピン３７が挿入されており、ピン３７を介してアーム４１が支持部材３２に回動自在に連結されている。アーム４１は、２枚のプレートを平行に配置した構成を有し、先端にフロート４０が固定されている。なお、アーム４１は、ピン３７が基端部から上方（弁体３４から離れる方向）に湾曲する湾曲部４１Ａを設けることで回転中心（ピン３７）とフロート４０の取り付け位置とがオフセットされている。
【００１７】
さらに、図３に示すように、ピン３７を通す孔３５の付近で、湾曲部４１Ａに至るまでの間には、長穴４２が形成されている。長穴４２は、フロート４０側の先端部より、回動中心になるピン３７に近い位置に形成されており、アーム４１の長さ方向の延びており、ピン４３が回転及びスライド自在に挿入されている。
【００１８】
図２（ｃ）及び図４に示すように、アーム４１のプレートの間には、レバー５１が配置されており、レバー５１の一方の端部にピン４３が挿入されている。レバー５１の他方の端部にはピン５２が挿入されており、ピン５２を介してレバー５１と支持部材３２とが回動自在に連結されている。図５に示すように、２つのピン４３，５２を通す孔５３，５４の間で、かつ孔５３，５４を略水平に配置したときに孔５３，５４の中心を結ぶ仮想線よりも下側になる位置にピン５６が取り付けられている。ピン５６は、各ピン４３，５２と平行に配置され、弁体３４から一体に延びるプレート５７の長穴５８に挿入されている。
【００１９】
弁体３４は、弁座３１に当接して流路を密閉させるシール材５９が下部に装着されている。図３に示すように、フロート弁２３が閉じた状態では、アーム４１の長穴４２が略水平に配置されると共に、レバー５１の２つピン４３，５２（又は孔５３，５４）の中心を通る仮想線も略水平になる。さらに、ピン４３は、長穴４２のピン３７側の終端付近に配置される。このとき、長穴４２の反対側の終端付近、かつ長穴４２の下方にピン５６が配置される。
【００２０】
次に、ポンプ装置１の動作について説明する。
図１に示すポンプ装置１の流入口３に供給された燃料油は、フィルタ室７のストレーナ６でゴミなどが除去された後、吸入室８に流入する。さらに、吸い込み口９Ａからポンプ９に吸入され、所定の圧力に加圧された後、液路１０に吐出される。燃料油は、液路１０を通って気液分離機構１１に導かれる。気液分離機構１１では、遠心力の作用によって燃料油と、気泡として混入されていた空気とが分離させられる。燃料油は、主に気液分離機構１１の円筒１２の内周面を通って他方の開放側の端部から排出され、フィルタ室１５に導かれる。そして、コントロール弁１７を押し開いて、流出口４から送り出され、例えば給油ノズルから自動車の燃料タンクに供給される。
【００２１】
一方、気液分離機構１１で分離させられた気泡には少量の燃料油が含まれる。このように多量の気体を含む流体は、端壁１３の小孔１４からフロート室２１に排出され、気泡である空気は、フロート室２１の上部の孔２２から大気に放出され、また液成分はフロート室２１の底部に溜まる。
【００２２】
フロート室２１の液位が上昇すると、フロート４０に浮力が作用する。最初は閉弁状態であるため吸い込み側である戻り流路２４とフロート室２２の間に形成される差圧により弁体３４を上方に引き上げるには強い力が必要になる。
図６に示すように、フロート４０が上昇すると、アーム４１がピン３７を支点として上側に回動する。これに伴って長穴４２に挿入されたピン４３が上昇し、ピン４３を介して連結されているレバー５１が回動する。より詳細には、レバー５１が他端側のピン５２を中心にして上側に回動する。その結果、レバー５１にピン５６で連結されている弁体３４が上側に引き上げられる。
前記したように、この段階で弁体３４を引き上げるためには大きい力が必要なので、ピン４３は、アーム４１の回動中心であるピン３７に近い位置に留まる。回動中心かつ、支点になるピン３７と、弁体３４を引き上げる作用点になるピン４３との位置が近いので、ピン４３の移動量、即ち弁体３４のリフト量は少ないもののフロート４０の浮力がアーム４１により拡大されて大きな力が発生する。
【００２３】
フロート４０の上昇に伴ってアーム４１が回動すると、弁体３４のリフト量が増えて弁開度が増大する。弁開度が或る程度、例えば、約１５％を越えると、弁体３４に作用する差圧が開弁当初に比較して極めて小さくなる。これによって、開弁に要する力が小さくなるので、ピン４３が長穴４２内でスライドできるようになる。このため、図７に示すように、フロート４０が上昇してアーム４１の回動量が大きくなると、図８から図１０に示すように、ピン４３が長穴４２の終端、つまり斜め上方かつフロート４０に近づく方向にスライドする。図１０に示すように、ピン４３で連結されているレバー５１がピン５２を支点として回動し、レバー５１に連結された弁体３４が大きく上昇する。
【００２４】
ピン４３がアーム４１の支点となる回動中心から離れるにつれて、アーム４１の回動量に対する弁体３４のリフト量が増大して弁開度が大きくなる。その結果、多くの液体が戻り流路２４を通ってポンプ９に回収される。
【００２５】
この実施の形態に係るポンプ装置１では、アーム４１に設けた長穴４２で作用点となるピン４３をスライドできるようにしたので、弁開度が小さい段階では支点と作用点が近くなって大きい弁開力が得られ、弁開度が大きくなると支点と作用点が離れて弁体３４のリフト量を大きくすることができる。このため、戻り流路２４の流路面積を大きくしても確実に開弁させることができる共に、十分な量の流体をポンプ９に回収させることが可能になる。
長穴４２は、その一方の終端がアーム４１の回動中心に近い位置にあるので、開弁の初期段階でより大きい力が得られる。なお、長穴４２，５５はストレート形状に限定されず、円弧その他の形状であっても良い。
レバー５１に通される２つのピン４３，５２の間に弁体４３の中心を配置したので、フロート弁２３をコンパクトにできる。
【００２６】
ここで、フロート弁の変形例を図１１を参照して説明する。
フロート弁６１は、弁体３４とレバー５１の間にリンクプレート６２を有する。リンクプレート６２の下端部がピン６３で弁体３４に回動自在に連結されると共に、リンクプレート６２の上端部がピン５６でレバー５１に回動自在に連結されている。このようなフロート弁６１を有するポンプ装置１でも前記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るポンプ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】閉状態のフロート弁の構成を示す（ａ）側面図、（ｂ）斜視図、（ｃ）平面図である。
【図３】図２（ｃ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図２（ｃ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】図２（ｃ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】弁開度が小さいときを示す断面図である。
【図７】弁開度が大きいときの斜視図である。
【図８】図３と同じ断面線に沿った断面図であって、弁開度が大きい状態を示す図である。
【図９】図３と同じ断面線に沿った断面図であって、弁開度が大きい状態を示す図である。
【図１０】図４と同じ断面線に沿った断面図であって、弁開度が大きい状態を示す図である。
【図１１】ポンプ装置のフロート弁の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      ポンプ装置
３      流入口
９      ポンプ
１１    気液分離機構
２１    フロート室（分離室）
２３    フロート弁
２４    戻り流路（流路）
３４    弁体
３７    ピン
４０    フロート
４１    アーム
４２    長穴
４３    ピン
５１    レバー
５２    ピン
【図１】
0004706873.tif 000002
【図２】
0004706873.tif 000003
【図３】
0004706873.tif 000004
【図４】
0004706873.tif 000005
【図５】
0004706873.tif 000006
【図６】
0004706873.tif 000007
【図７】
0004706873.tif 000008
【図８】
0004706873.tif 000009
【図９】
0004706873.tif 000010
【図１０】
0004706873.tif 000011
【図１１】
0004706873.tif 000012