(57)【要約】【課題】  ダイヤフラムのさらなる耐久性向上を追求したダイヤフラム装置を提供すること。【解決手段】  第１ケース１１の固定面３１と第２ケース１２の固定面３６との間には、ダイヤフラム１４の外縁部１４ａが支持されている。第１ケース１１と第２ケース１２との間には、ダイヤフラム１４を境界として流体室１５及び背圧室１６がそれぞれ区画形成されている。第１ケース１１には、流体室１５の内面が、ダイヤフラム１４の上死点側への変形限界を定める規制面３２として形成されている。規制面３２には、固定面３１に対して連続されてダイヤフラム１４の外縁部１４ａ寄りを支持する凸曲面領域３３と、凸曲面領域３３に対して連続されて、ダイヤフラム１４を凸曲面領域３３よりも円形中心点Ｐ寄りで支持する凹曲面領域３４とが備えられている。凸曲面領域３３と凹曲面領域３４とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されている。【選択図】      図１
2005163564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置ケースの固定面にダイヤフラムの外縁部が支持されることで、前記装置ケース内に流体室が区画形成されており、前記ダイヤフラムが変形することで前記流体室への流体の流入及び該流体室からの流体の流出を行うダイヤフラム装置であって、
前記装置ケースには前記流体室の内面をなす規制面が形成され、該規制面が前記ダイヤフラムの変形限界を定め、前記規制面には、前記固定面に対して連続されて前記ダイヤフラムの前記外縁部寄りを支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されて、前記ダイヤフラムを前記凸曲面領域よりも中心寄りで支持する凹曲面領域とが備えられたダイヤフラム装置において、
前記凸曲面領域と前記凹曲面領域とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されていることを特徴とするダイヤフラム装置。
【請求項２】
装置ケースの固定面にダイヤフラムの外縁部が支持されることで、前記装置ケース内には前記ダイヤフラムを境界として流体室及び背圧室がそれぞれ区画形成されており、前記流体室の内圧と前記背圧室の内圧との差の変化によって前記ダイヤフラムが変形することで、前記流体室への流体の流入及び該流体室からの流体の流出を行うダイヤフラム装置であって、
前記装置ケースには、前記流体室及び前記背圧室の少なくとも一方の内面が、前記ダイヤフラムの変形限界を定める規制面として形成され、該規制面には、前記固定面に対して連続されて前記ダイヤフラムの前記外縁部寄りを支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されて、前記ダイヤフラムを前記凸曲面領域よりも中心寄りで支持する凹曲面領域とが備えられたダイヤフラム装置において、
前記凸曲面領域と前記凹曲面領域とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されていることを特徴とするダイヤフラム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイヤフラム型ポンプやダイヤフラム型ダンパ等のダイヤフラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料をシリンダ内で噴射する方式の内燃機関には、該噴射を安定化させるために、高圧ポンプが圧送する燃料の圧力脈動を低減すべく、ダイヤフラム型ダンパ（アキュムレータ）よりなる脈動低減装置が備えられている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
前記ダイヤフラム型ダンパは、装置ケースの固定面（接合面）にダイヤフラムの外縁部が支持されてなる。装置ケース内には、ダイヤフラムを境界として、流体室及び背圧室がそれぞれ区画形成されている。流体室には、高圧ポンプとシリンダとの間の燃料通路が接続されている。背圧室には高圧ガスが密閉されている。そして、高圧ポンプが圧送する燃料に圧力脈動が生じると、ダイヤフラムが変形して流体室への燃料の流入及び流体室からの燃料の流出が行われ、該燃料の圧力脈動が低減されてシリンダ内における燃料の噴射が安定化される。
【０００４】
前記装置ケースには、流体室の内面を構成する規制面が形成され、該規制面がダイヤフラムの変形限界を定めている。ここで、例えば、規制面と固定面との境界が角であると、変形したダイヤフラムが該角に対して当接して撓み角を形成し、該ダイヤフラムの耐久性が低下する問題を生じる。
【０００５】
従って、特許文献１のダイヤフラム型ダンパにおいて規制面には、固定面に対して連続されてダイヤフラムの外縁部付近を支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されてダイヤフラムを凸曲面領域よりも中心寄りで支持する凹曲面領域とが備えられている。このようにすれば、固定面と規制面（凸曲面領域）との境界付近がダイヤフラムに対して角当たりすることを防止できるし、凸曲面領域に凹曲面領域を連続させることで、変形限界にあるダイヤフラムを規制面のほぼ全体で支持することができる。よって、ダイヤフラムの撓み角を持った変形を抑制でき、該ダイヤフラムの塑性変形を防止できてその耐久性を向上させることができる。
【０００６】
なお、ダイヤフラム装置としてはダイヤフラム型ダンパの他にも、ダイヤフラム型ポンプが挙げられる。ダイヤフラム型ポンプは、例えば、前述したダイヤフラム型ダンパの構成に加え、背圧室の圧力を積極的に増減変更する構成を備えている。そして、背圧室の圧力の増減変更によって、ダイヤフラムを変形させて流体室の容積を変更し、該流体室への流体の吸入及び該流体室からの流体の吐出を行う。このようなダイヤフラム型ポンプにおいても、規制面に凸曲面領域と凹曲面領域とを備えることで、ダイヤフラムの耐久性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平１１−６２７７１号公報（第３，４頁、第２−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、当然ではあるが、特許文献１の技術を採用したからといって、ダイヤフラムの耐久性を低下させる要因を全て取り除くことができる訳ではない。
即ち、例えば、前記規制面の凸曲面領域と凹曲面領域とにおいて、これらの連続方向に関するそれぞれの曲率について、一方を他方よりも大きく設定した場合、ダイヤフラムにおいて一方の曲面領域と当接する部分が、他方の曲面領域と当接する部分よりも大きく曲げられることとなる。従って、ダイヤフラムには、曲げモーメントに起因する応力が不均一に作用されることとなり、これもダイヤフラムの耐久性を低下させる要因となる。特許文献１においては、凸曲面領域の曲率及び凹曲面領域の曲率の好適設定について言及されていない。
【０００８】
本発明の目的は、ダイヤフラムのさらなる耐久性向上を追求したダイヤフラム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載のダイヤフラム装置は、装置ケースの固定面にダイヤフラムの外縁部が支持されることで、装置ケース内に流体室が区画形成されている。ダイヤフラム装置は、ダイヤフラムが変形することで、流体室への流体の流入及び該流体室からの流体の流出を行う。装置ケースには流体室の内面をなす規制面が形成され、該規制面が前記ダイヤフラムの変形限界を定めている。規制面には、固定面に対して連続されてダイヤフラムの外縁部寄りを支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されて、ダイヤフラムを凸曲面領域よりも中心寄りで支持する凹曲面領域とが備えられている。
【００１０】
そして、本発明においては、前記凸曲面領域と凹曲面領域とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されている。従って、規制面と当接するダイヤフラムにおいて、凸曲面領域及び凹曲面領域の一方と当接する部分が、他方と当接する部分よりも大きく曲げられることを防止できる。よって、規制面と当接するダイヤフラムに対して、曲げモーメントに起因する応力が不均一に作用されることを抑制でき、ダイヤフラムの耐久性を向上させることができる。
【００１１】
上記目的を達成するために請求項２に記載のダイヤフラム装置は、装置ケースの固定面にダイヤフラムの外縁部が支持されることで、装置ケース内にはダイヤフラムを境界として流体室及び背圧室がそれぞれ区画形成されている。ダイヤフラム装置は、流体室の内圧と背圧室の内圧との差の変化によってダイヤフラムが変形することで、流体室への流体の流入及び該流体室からの流体の流出を行う。装置ケースには、流体室及び背圧室の少なくとも一方の内面が、ダイヤフラムの変形限界を定める規制面として形成されている。該規制面は、固定面に対して連続されてダイヤフラムの外縁部寄りを支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されて、ダイヤフラムを凸曲面領域よりも中心寄りで支持する凹曲面領域とが備えられている。
【００１２】
そして、本発明においては、前記凸曲面領域と凹曲面領域とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されている。従って、規制面と当接するダイヤフラムにおいて、凸曲面領域及び凹曲面領域の一方と当接する部分が、他方と当接する部分よりも大きく曲げられることを防止できる。よって、規制面と当接するダイヤフラムに対して、曲げモーメントに起因する応力が不均一に作用されることを抑制でき、ダイヤフラムの耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダイヤフラムのさらなる耐久性向上を追求したダイヤフラム装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のダイヤフラム装置を、ガス圧送用のダイヤフラム型ポンプに具体化した一実施形態について、図１に従って説明する。
図１はダイヤフラム型ポンプの縦断面を示す。該図に示すように、ダイヤフラム型ポンプの装置ケース１０は、第１ケース１１と、該第１ケース１１に接合固定された第２ケース１２と、第１及び第２ケース１１，１２が収容される本体ケース１３とからなっている。本体ケース１３は、図面上方が蓋となる有蓋筒状をなしており、第１及び第２ケース１１，１２は第１ケース１１が蓋側となるように、本体ケース１３内へと挿入されている。
【００１５】
前記第１ケース１１と第２ケース１２との間には空間が形成されており、該空間は第１ケース１１と第２ケース１２との間に介在されたダイヤフラム１４によって、第１ケース１１側の流体室１５と第２ケース１２側の背圧室１６とに区画されている。ダイヤフラム１４は金属製でかつ円形状をなしている。第１及び第２ケース１１，１２は、その接合部分、言い換えれば第１ケース１１の固定面３１と該固定面３１に対向する第２ケース１２の固定面３６との間において、ダイヤフラム１４の外縁部１４ａを円環状領域で挟持固定することで、該ダイヤフラム１４を変形（変位）可能に支持している。
【００１６】
前記本体ケース１３には、外部の図示しない低圧配管が接続される吸入通路１７、及び外部の図示しない高圧配管が接続される吐出通路１８が、それぞれ形成されている。第１ケース１１の中央部には、流体室１５と吸入通路１７とを接続する吸入ポート２５、及び流体室１５と吐出通路１８とを接続する吐出ポート２６が、それぞれ形成されている。第１ケース１１と本体ケース１３との間において、吸入ポート２５と吸入通路１７との境界には、リード弁よりなる吸入弁２１が配設されている。第１ケース１１と本体ケース１３との間において、吐出ポート２６と吐出通路１８との境界には、リード弁よりなる吐出弁２２が配設されている。
【００１７】
前記本体ケース１３には、背圧室１６と、圧力供給源（高圧領域）を含む外部の駆動装置２４とを接続する駆動用通路２３が形成されている。駆動装置２４は、駆動用通路２３つまりは背圧室１６の接続先を、圧力供給源と低圧領域とに交互に切り換えることで、背圧室１６の圧力を増減する。例えば、背圧室１６の圧力が増大されると、該背圧室１６の内圧と流体室１５の内圧との差が増大し、ダイヤフラム１４が流体室１５側に弾性変形して該流体室１５の容積が減少する。逆に、背圧室１６の圧力が減少されると、該背圧室１６の内圧と流体室１５の内圧との差が減少し、ダイヤフラム１４が自然状態（平板状態）に復帰しようとして流体室１５の容積が増大される。
【００１８】
従って、前記ダイヤフラム１４が弾性変形量を減少してゆく過程たる吸入行程にあっては、吸入弁２１を押し退けて吸入通路１７から流体室１５へとガスが吸入される。ダイヤフラム１４が弾性変形量を増大してゆく過程たる吐出行程にあっては、流体室１５のガスが吐出弁２２を押し退けて吐出通路１８へと吐出される。なお、駆動装置２４の構成如何つまり背圧室１６が接続される低圧領域の圧力如何では、吸入行程にて背圧室１６の圧力が流体室１５の圧力よりも低下する場合があり、この場合には、吸入行程において自然状態に復帰したダイヤフラム１４が、さらには背圧室１６側へ弾性変形して下死点に位置されることとなる。
【００１９】
前記第１ケース１１には、流体室１５の内面をなす規制面３２が形成されている。該規制面３２は、ダイヤフラム１４の上死点側への変形限界を定めるためのものである。つまり、図１において二点鎖線で示すように、弾性変形したダイヤフラム１４が、流体室１５の容積をほぼゼロとする上死点に位置した場合に、該ダイヤフラム１４において流体室１５に臨む面のほぼ全体が規制面３２に対して当接されて、それ以上の弾性変形が阻止される。
【００２０】
前記第１ケース１１において規制面３２には、凸曲面領域３３と凹曲面領域３４とが備えられている。凸曲面領域３３は、固定面３１との境界に角を形成しないよう該固定面３１に対して滑らかに連続されている。凸曲面領域３３は、変形したダイヤフラム１４の外縁部１４ａ付近を支持するためのものである。凹曲面領域３４は、凸曲面領域３３との境界に角を形成しないよう該凸曲面領域３３に対して滑らかに連続されている。凹曲面領域３４は、変形したダイヤフラム１４を凸曲面領域３３よりも円形中心点Ｐ寄りで支持するためのものである。規制面３２は、凹曲面領域３４上の各点が同一の凸状球体面上に存在するようにして形成されている。
【００２１】
従って、上死点側への変形限界にある前記ダイヤフラム１４が規制面３２に沿う形状をなした場合においても、固定面３１と規制面３２との境界付近や、凸曲面領域３３と凹曲面領域３４との境界付近等に撓み角が形成されることはなく、該撓み角に起因したダイヤフラム１４の塑性変形つまり該ダイヤフラム１４の耐久性低下を防止することができる。
【００２２】
そして、本実施形態において前記凸曲面領域３３と凹曲面領域３４とは、これらの連続方向に関する曲率が等しく設定されている。即ち、自然状態（平板状）にあるダイヤフラム１４に対して垂直でかつ該ダイヤフラム１４の円形中心点Ｐを含む平面（図１の紙面）に関し、該平面上における凸曲面領域３３を示す曲線Ｘ１の曲率半径Ｒ１と、凹曲面領域３４を示す曲線Ｘ２の曲率半径Ｒ２とが等しくなっている（Ｒ１＝Ｒ２）。
【００２３】
従って、上死点側への変形限界にある前記ダイヤフラム１４において、凸曲面領域３３及び凹曲面領域３４の一方と当接する部分が、他方と当接する部分よりも大きく曲げられることを防止できる。よって、規制面３２と当接するダイヤフラム１４に対して、曲げモーメントに起因する応力が不均一に作用されることを抑制でき、ダイヤフラム１４の耐久性をさらに向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態において規制面３２は、凹曲面領域３４上の各点が同一の凸状球体面上に存在するようにして形成されていた。これを変更し、規制面３２の中央部に平面領域を形成し、該平面領域に対して凹曲面領域３４を滑らかに接続すること。
【００２５】
○上記実施形態においてダイヤフラム型ポンプは、背圧室１６の圧力を積極的に増減変更することで、ダイヤフラム１４を変形させて流体室１５の容積を変更し、該流体室１５へのガスの吸入及び該流体室１５からのガスの吐出を行う構成であった。これを変更し、背圧室１６や駆動装置２４等を削除するとともに、ダイヤフラム１４にロッドを連結する。そして、ロッドをモータ等の駆動源によって往復駆動することで、ダイヤフラム１４を変形させて流体室１５の容積を変更し、該流体室１５へのガスの吸入及び該流体室１５からのガスの吐出を行う構成とすること。
【００２６】
○上記実施形態においてはガス（気体）を取り扱うダイヤフラム型ポンプに具体化されていたが、これに限定されるものではなく、液体を取り扱うダイヤフラム型ポンプに本発明を具体化すること。
【００２７】
○上記実施形態においてダイヤフラム装置は、ダイヤフラム型ポンプに具体化されていた。しかし、本発明はダイヤフラム型ポンプに適用することに限定されるものではなく、例えば前記「背景技術」でも述べたような、内燃機関に供給される燃料の脈動を低減するための脈動低減装置に用いられるダイヤフラム型ダンパに適用してもよい。
【００２８】
○上記実施形態においては、流体室１５の内面が規制面３２をなし、該規制面３２によってダイヤフラム１４の上死点側への変形限界が定められていた。これに加え、第２ケース１２に背圧室１６の内面をなす規制面を形成し、該規制面によってダイヤフラム１４の下死点側への変形限界を定めるようにしてもよい。該規制面には規制面３２と同様にして、第２ケース１２の固定面３６に対して連続されてダイヤフラム１４の外縁部１４ａ寄りを支持する凸曲面領域と、該凸曲面領域に対して連続されて、ダイヤフラム１４を凸曲面領域よりも円形中心点Ｐ寄りで支持する凹曲面領域とを備えさせる。そして、凸曲面領域と凹曲面領域とを、これらの連続方向に関する曲率を等しく設定すること。
【００２９】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）請求項１又は２に記載のダイヤフラム装置は、ダイヤフラム型ポンプとして機能する。
【００３０】
（２）請求項２に記載のダイヤフラム装置は、ダイヤフラム型ダンパとして機能する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態におけるダイヤフラム型ポンプの縦断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０…装置ケース、１１…装置ケースを構成する第１ケース、１２…同じく第２ケース、１３…同じく本体ケース、１４…ダイヤフラム（１４ａ…外縁部）、１５…流体室、１６…背圧室、３１…第１ケースの固定面、３２…規制面、３３…凸曲面領域、３４…凹曲面領域、３６…第２ケースの固定面、Ｐ…ダイヤフラムの円形中心点。
【図１】
2005163564.tif 000003