(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、フロートが取り付けられたレバーと、前記レバーの回動によって流路を開く弁体と、前記レバーが回動するときの支点として前記弁体に近く、前記フロートから離れた位置に配置される第一支点と、前記第一支点より前記弁体から離れた第二支点とを有し、
前記レバーには前記第一支点となる第一ピンと、前記第二支点となる第二ピンとが設けられており、前記レバーを回動自在に支持する支持部材には前記第一ピンが回動及び移動可能に挿入される第一長穴と、前記第二ピンが回動及び移動可能に挿入される第二長穴とが設けられ、
前記弁体が閉じた状態では、前記第二ピンが前記第二長穴の前記フロートに近い端部に配置されると共に、前記第一ピンが前記第一長穴の前記フロートから遠い端部に配置され、前記レバーの上昇開始時には前記第一ピンを支点にして前記レバーを回動させ、前記レバーの回動に伴って前記第二長穴内を移動する前記第二ピンが前記第二長穴の反対側の端部に到達したら前記レバーの回動支点が前記第一のピンから前記第二のピンに切り替わるように構成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記レバーと前記弁体を連結するリンクプレートを有し、前記リンクプレートは前記レバーの前記第二支点より前記第一支点に近い位置で前記レバーに連結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。
【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、フロートが取り付けられたレバーと、前記レバーの回動によって流路を開く弁体と、前記レバーが回動するときの支点として前記弁体に近く、前記フロートから離れた位置に配置される第一支点と、前記第一支点より前記弁体から離れた第二支点とを有し、前記レバーには前記第一支点となる第一ピンと、前記第二支点となる第二ピンとが設けられており、前記レバーを回動自在に支持する支持部材には前記第一ピンが回動及び移動可能に挿入される第一長穴と、前記第二ピンが回動及び移動可能に挿入される第二長穴とが設けられ、前記弁体が閉じた状態では、前記第二ピンが前記第二長穴の前記フロートに近い端部に配置されると共に、前記第一ピンが前記第一長穴の前記フロートから遠い端部に配置され、前記レバーの上昇開始時には前記第一ピンを支点にして前記レバーを回動させ、前記レバーの回動に伴って前記第二長穴内を移動する前記第二ピンが前記第二長穴の反対側の端部に到達したら前記レバーの回動支点が前記第一のピンから前記第二のピンに切り替わるように構成したことを特徴とするポンプ装置とした。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のポンプ装置において、前記レバーと前記弁体を連結するリンクプレートを有し、前記リンクプレートは前記レバーの前記第二支点より前記第一支点に近い位置で前記レバーに連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、閉弁時には弁体に近い一次支点でレバーが回動させて弁体に大きい力をかけることができ確実に開弁できる。或る程度開弁した状態ではフロートに近い位置の二次支点でレバーを回動させて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できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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底筒形状を有する。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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、対向する内面にガイド溝３３が凹設されている。このガイド溝３３に沿って、弁座３１に当接して流路２４を密閉する弁体３４が摺動可能に設けられている。
図２（ａ）に示したように、支持部材３２のガイド溝３３より上方には、レバー３５を回動自在及び滑り移動自在に支持する２つの長穴３６，３７が上下関係となるように形成されている。これら２つの長穴３６，３７は、上下に離間して配置され、長穴３６は下方を凸し、また長穴３７は下方を凹とする略円弧状に延びている。下側に配置された第一長穴３６にはレバー３５に取り付けられた第一ピン３８が挿入され、上側に配置された第二長穴３７には第二ピン３９が挿入されている。
より詳細には第一長穴３８は、ピン３９が第二長穴３７に沿って移動した上死点を中心にピン３８までの距離を半径とする円弧であり、また第二長穴３７は、ピン３８が第一長穴３６の初期位置（下死点）を中心にピン３９までの距離を半径とする円弧として形成されている。
【００１６】
図２（ｃ）に示すように、レバー３５は、基本的にはフロート４０との接続点と一次支点となるピン３８とを結ぶ線よりも二次支点となるピン３９が突出するように、この実施例ではフロート４０が固定された一端から弁体３４に連結される他端に至るまでの間に略略９０度の屈曲部３５Ａを有する同一形状のプレートを２枚平行に配置して構成されている。レバー３５の略中間部（この実施例では屈曲部３５Ａ）には第二ピン３９が固定されている。第二ピン３９は、レバー３５を貫通し、その両端が一対の支持部材３２の第二長穴３７に回動自在及び滑り移動自在に挿入されている。図２（ａ）に示すように、フロート弁２３が閉じているとき、第二ピン３９は第二長穴３７のフロート４０側の終端に位置している。
【００１７】
レバー３５の他端には、一対の第一ピン３８が同一線上に固定されている。各第一ピン３８は、レバー３５の１つのプレートに一つずつ固定され、近接して配置された１つの支持部材３２に向かって延び、第一長穴３６に回動自在及び滑り移動自在に挿入されている。さらに、図２（ｂ）に示すように、レバー３５の他端で、第一ピン３８の近くには、ピン４１を介してリンクプレート４２が回動自在に取り付けられている。ピン４１は、第一ピン３８よりも閉状態のフロート４０寄りの位置で、かつ第一ピン３８より（僅かに）下方に配置されており、ピン４１と第一ピン３８の間の距離はピン４１と第二ピン３９の間の距離より小さい。図２（ａ）に示すように、フロート弁２３が閉じているとき、第一ピン３８は第一長穴３６のフロート４０から離れた終端の最下端に位置している。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。今の状態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を上方に引き上げるには強い力が作用している。
一方、ピン３９には拘束力が作用していないため、フロート４０が上昇すると、レバー３５はリンクプレート４２が連結されたピン４１に近い第一ピン３８を支点とし、上側の第二長穴３７に沿って第二ピン３９が滑りながら回動する。
上述のように弁体により強い下方向きの力が作用しているため、レバー３５はピン３８を第一の長穴の一端側（フロート４０とは反対側）に固定された状態でピン３８を中心とするように回動する。一方、弁体３４に接続するリンクプレート４２は、ピン３８から若干ずれた位置でレバー３５に接続されているため、上述のレバー３５の回動によりリンクプレート４２を斜め上方に引き上げる力が作用する。
このようにピン３８が主たる回動支点となり、かつピン３８とリンクプレートとの接続点までの距離が、ピン３８とフロート４０との距離に比較して極めて小さいためフロート４０の浮力がレバー３５により拡大されて大きな力が発生する。
【００２１】
このようにしてピン３９が長穴３７の他端に向かって移動して他端に到達すると、弁体３４が弁座３１から或る程度、例えば、弁開度が約１５％を越える程度に離れる。この開弁により弁体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。
【００２２】
このようにしてレバー３５が図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、第２ピン３９を長穴の終端まで移動すると、さらなるフロートの上昇によってはピンを長穴３７に沿って移動させることができないので、長穴３７の終端を支点としてレバー３５が回動することになる。
【００２３】
ここで、燃料油の液面がさらに高くなると、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、レバー３５が上側の第二長穴３７に挿入された第二ピン３９を軸（第二支点）にして回動し始める。即ち、レバー３５の支点が一次支点（第一ピン３８）から二次支点（第二ピン３９）に切り替わる。二次支点は作用点となるピン４１から離れているので、弁体３４の移動量が大きくなる。その結果、図４（ｂ）に示すように、弁座３１に対する弁体３４のリフト量が大きくなって、十分な弁開度を確保でき大量の燃料油が戻り流路２４に流れる。なお、図４（ａ）は、フロート弁２３が全開の状態、つまり二段目のリンクが全開の状態を示しており、第一ピン３８が第一長穴３６の終端まで移動している。
【００２４】
図５にフロート弁２３が流体から受ける力とフロート出力（弁体３４を開く力）の関係を示す。横軸は弁開率（％）であり、縦軸は流体力に対するフロート出力（％）である。開弁率が増加し、１５％のあたりからフロート弁２３が流体から受ける力が減少する。これに伴って、フロート出力（つまり）は開弁から徐々に減少する。そして、弁開度が３０％を越え、二次支点により得られるフロート出力が一次支点で得られるフロート出力と同程度になるところで、支点が切り替えられる。
【００２５】
なお、この実施例では二次支点（第二ピン３９）がフロートのレバー３５との接続点と一次支点（第一ピン３８）とを結ぶ線上に位置しないようにレバ−を湾曲させて構成しているが、図６に示したようにレバー３５を直線状の本体部３５Ｂと、これの略中間から突出する枝部３５ＣとからなるＴ字状に形成し、枝部３５Ｃの上端に第二ピン３９を設けるようにしても同様の作用を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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）断面図、（ｃ）斜視図である。
【図３】一段目のリンクが全開のときのフロート弁を示す（ａ）側面図、（ｂ）断面図、（ｃ）斜視図である。
【図４】二段目のリンクが全開のときのフロート弁を示す（ａ）側面図、（ｂ）断面図、（ｃ）斜視図である。
【図５】流体から受ける力とフロート出力の関係の一例を示す図である。
【図６】フロート弁を構成するレバーの他の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
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
３５    レバー
３５Ａ  屈曲部
３６    第一長穴
３７    第二長穴
３８    第一ピン（第一支点）
３９    第二ピン（第二支点）
４２    リンクプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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