(57)【要約】  耐圧性能を高めた場合でも、脈動吸収性能の優れた金属製ダイアフラムダンパを提供する。  一対のダイアフラム１０、２０の外縁部２が互いに接合され、内部に形成される空間３に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパ１において、一対のダイアフラム１０、２０は金属の薄膜から形成され、一対のダイアフラム１０、２０の少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜１１、１２あるいは２１、２２が重ね合わされ、その外縁部２において固定されてなる多層構造であることを特徴としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のダイアフラムの外縁部が互いに接合され、内部に形成される空間に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパにおいて、
前記一対のダイアフラムは金属の薄膜から形成され、
前記一対のダイアフラムの少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜が重ね合わされ、その外縁部において固定されてなる多層構造であることを特徴とするダイアフラムダンパ。
【請求項２】
前記複数枚の金属の薄膜は、同種の金属から構成されることを特徴とする請求項１に記載のダイアフラムダンパ。
【請求項３】
前記複数枚の金属の薄膜は、同一の厚さであることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイアフラムダンパ。
【請求項４】
前記ダイアフラムダンパの縦断面形状において、前記一対のダイアフラムのなす間隔が外径側に比べて中央部が小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のダイアフラムダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば高圧燃料ポンプなどの脈動が生じる箇所に用いられる脈動吸収用のダイアフラムダンパに関し、詳しくは金属製のダイアフラムダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水装置に連結され、圧力衝撃を吸収するため、アルミ箔の内外に合成樹脂製フィルムが接着された一対のラミネート部材の周囲をシールし、内部に圧力ガスを収容してなるパッドが知られている（以下、「従来技術１」という。たとえば、特許文献１参照。）。
また、流体システム内の圧力脈動を減衰するため、一対の金属製のダイアフラムによって密に閉鎖された室内に圧力ガスを収容してなるダイアフラムダンパが知られている（以下、「従来技術２」という。たとえば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表昭６２−５０１４０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１３８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術１は、ウオータハンマの防止に用いられるものであって、パッドが給水装置の水を汚染しないこと、及び、パッドが水に侵食されないことを目的とするものであり、本発明のような高圧燃料ポンプなどの脈動が生じる箇所に用いられる脈動吸収用のダイアフラムダンパのように、周期的に圧力が変動し、最大作動圧が約２ＭＰａに上るような状況の過負荷防止手段として使用されると、ラミネート部材が損傷するおそれがあり、寿命が短いという問題が予想される。【０００５】
また、上記の従来技術２は、内燃機関の燃料システム内の圧力脈動を減衰するためのものであって、ダンパを構成する上側のダイアフラム及び下側のダイアフラムは、それぞれ、１枚の金属製の部材から形成されている。このダンパの耐圧及び脈動吸収性能は１枚の金属製の部材の板厚、形状、材質に依存するため、例えば、耐圧性能を高めるため板厚を大きくするとバネ定数も大きくなり、容積変化量が小さくなる結果、耐圧性能が高く、かつ、脈動吸収性能の優れたダンパを得ることができないという問題があった。【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、耐圧性能を高めた場合でも、脈動吸収性能の優れた金属製ダイアフラムダンパを提供することを目的とするものである。                           
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために本発明のダイアフラムダンパは、第１に、一対のダイアフラムの外縁部が互いに接合され、内部に形成される空間に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパにおいて、
前記一対のダイアフラムは金属の薄膜から形成され、
前記一対のダイアフラムの少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜が重ね合わされ、その外縁部において固定されてなる多層構造であることを特徴としている。
この特徴によれば、１層構造のものと同じ耐圧性を有する場合において、１層構造のものに比べて大幅にバネ定数を小さくすることができ、ダイアフラムダンパとしての容積変化量を大きくすることができ、ダンパ機能を十分に発揮することができる。【０００８】
また、本発明のダイアフラムダンパは、第２に、第１の特徴において、前記複数枚の金属の薄膜は、同種の金属から構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、外縁部における溶接作業が容易であると共に良好な溶接部位を得ることができる。【０００９】
また、本発明のダイアフラムダンパは、第３に、第１又は第２の特徴において、前記複数枚の金属の薄膜は、同一の厚さであることを特徴としている。
この特徴によれば、溶接の際、それぞれの薄膜に同じように入熱させることができ、溶接作業を容易とすることができる。【００１０】
また、本発明のダイアフラムダンパ装置は、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、前記ダイアフラムダンパの縦断面形状において、前記一対のダイアフラムのなす間隔が外径側に比べて中央部が小さいことを特徴としている。
この特徴によれば、ダイアフラムダンパに高外圧が作用することがあっても、外径側肩部の応力による破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）一対のダイアフラムの外縁部が互いに接合され、内部に形成される空間に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパにおいて、一対のダイアフラムは金属の薄膜から形成され、一対のダイアフラムの少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜が重ね合わされ、その外縁部において固定されてなる多層構造であることにより、１層構造のものと同じ耐圧性を有する場合において、１層構造のものに比べて大幅にバネ定数を小さくすることができ、ダイアフラムダンパとしての容積変化量を大きくすることができ、ダンパ機能を十分に発揮することができる。【００１２】
（２）複数枚の金属の薄膜は、同種の金属から構成されることにより、外縁部における溶接作業が容易であると共に良好な溶接部位を得ることができる。【００１３】
（３）複数枚の金属の薄膜は、同一の厚さであることにより、溶接の際、それぞれの薄膜に同じように入熱させることができ、溶接作業を容易とすることができる。【００１４】
（４）ダイアフラムダンパの縦断面形状において、一対のダイアフラムのなす間隔が外径側に比べて中央部が小さいことにより、ダイアフラムダンパに高外圧が作用することがあっても、外径側肩部の応力による破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係るダイアフラムダンパを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るダイアフラムダンパを示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。  
【実施例１】
【００１７】
図１及び２を参照して、本発明の実施例１に係るダイアフラムダンパについて説明する。
本発明に係るダイアフラムダンパは、燃料タンクから供給される燃料をプランジャの往復動によって加圧してインジェクタ側へ圧送する高圧ポンプに使用されている。
この種の高圧ポンプでは、燃料入口側に燃料チャンバが形成され、プランジャが下降するときに燃料チャンバから加圧室へ燃料を吸入する「吸入工程」、プランジャが上昇するときに加圧室の燃料の一部を燃料チャンバへ戻す「調量工程」、及び、吸入弁を閉じた後プランジャにがさらに上昇するときに燃料を加圧する「加圧工程」を繰り返すことにより、燃料を加圧して吐出する。【００１８】
本発明に係るダイアフラムダンパは、このような高圧ポンプの燃料チャンバにおいて発生する脈動を低減するために使用される。【００１９】
図１は本発明の実施例１に係るダイアフラムダンパの平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図でありダイアフラムダンパの縦断面を示している。
説明の都合上、図２紙面上方をダイアフラムダンパの上方、紙面下方をダイアフラムダンパの下方と呼ぶこととする。
図１及び２において、ダイアフラムダンパ１は、主として、上方のダイアフラム１０と下方のダイアフラム２０からなり、該一対のダイアフラム１０、２０は接合面Ｓを基準にして上下対称となるように形成され、外縁部２において互いに溶接等により接合され、内部に形成される空間３に高圧ガスが封入されて構成される。【００２０】
上方のダイアフラム１０及び下方のダイアフラム２０は、それぞれ、円盤状の金属の薄膜から形成され、これらのダイアフラム１０、２０の少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜が重ね合わされ、その外縁部２において溶接等により固定されてなる多層構造に構成される。
薄膜に使用される金属としては、例えば、ステンレス鋼等、が挙げられる。
また、薄膜の厚さは、例えば、ダイアフラムの外径が３０〜５０ｍｍの場合、約０．１〜０．５ｍｍの範囲に設定される。【００２１】
図１及び２に示すダイアフラムダンパ１においては、上方のダイアフラム１０は２枚の金属の薄膜１１、１２が重ね合わされた多層構造であり、その外縁部２においてのみ溶接等により固定されており、同じく、下方のダイアフラム２０も２枚の金属の薄膜２１、２２が重ね合わされた多層構造であり、その外縁部２においてのみ溶接等により固定されている。
上方のダイアフラム１０の２枚の金属の薄膜１１及び１２並びに下方のダイアフラム２０の２枚の金属の薄膜２１及び２２は、外縁部２においてのみ溶接等により固定され、外縁部以外の部分では固定されていないため、外縁部２以外の部分において２枚の金属の薄膜は相互に相対移動が可能である。
なお、多層構造の金属の薄膜は、２枚に限らず、３枚以上でもよく、要は複数枚であればよいことはもちろんである。
また、上方のダイアフラム１０及び下方のダイアフラム２０のいずれもが多層構造である場合に限らず、いずれか一方が多層構造であってもよい。【００２２】
図１及び２においては、上方のダイアフラム１０の２枚の金属の薄膜１１、１２及び下方のダイアフラム２０の２枚の金属の薄膜２１、２２は、同種の金属から構成され、また、厚さも同一である。
なお、外側の金属の薄膜１１、２１を耐食性の大きい材料から形成したり、また、厚さも材料のバネ定数に応じて変えるなど、２枚の金属の薄膜は、異種の金属、また、厚さの異なる薄膜から形成されてもよい。【００２３】
本発明者は、バネ定数が金属の薄膜の厚さｔの３乗に比例すること、及び、耐圧性については、ダイアフラムの全体の厚さが同じであれば同じ耐圧性が得られることから、ダイアフラムを金属の薄膜を複数層組み合わせた多層構造にすることにより、１層のものと耐圧性を同じにした場合でも、１層のものに比べて容積変化量の大きいダイアフラムダンパ得ることができるという知見を得た。【００２４】
今、従来技術２の１層構造のダイアフラムのバネ定数及び耐圧性（応力）と、図１に示す２層構造のダイアフラム１０、２０のバネ定数及び耐圧性（応力）とについて考察するに、例えば、１層構造のダイアフラムの金属の薄膜の厚さをｔとし、２層構造のダイアフラムの金属の薄膜の２層合計の厚さをｔ（１層の厚さはｔ／２）とする。
従来技術２の１層構造のダイアフラムのバネ定数ｋ１は、ｋ１∝ｔ３  であり、
２層構造のダイアフラムのバネ定数ｋ２は、ｋ２∝（ｔ／２）３ ＋（ｔ／２）３  である。
このように、２層構造のベローズのバネ定数ｋ２は、１層構造のダイアフラムのバネ定数ｋ１の１／４となり、大幅にバネ定数を小さくすることができる。このため、ダイアフラムダンパとしての容積変化量を大きくすることができ、ダンパ機能を発揮することができる。
一方、耐圧性（応力）は、１層であっても多層であっても、その厚さ（多層の場合は合計の厚さ）ｔが同じであれば、同じ耐圧性を有する。【００２５】
上方のダイアフラム１０の２枚の金属の薄膜１１及び１２、並びに、下方のダイアフラム２０の２枚の金属の薄膜２１及び２２は、外縁部２においてのみ溶接等により固定され、外縁部以外の部分では固定されていないため、それぞれの薄膜が同じように変形し、変形が阻害されることはない。
また、２枚の金属の薄膜を同種の金属から形成すると、外縁部２における溶接作業が容易であると共に良好な溶接部位を得ることができる。
さらに、２枚の金属の薄膜の厚さを同じにすると、溶接の際、それぞれの薄膜に同じように入熱し、溶接作業が容易となる。【００２６】
上記したように、実施例１のダイアフラムダンパは、以下のような顕著な効果を奏する。
（１）一対のダイアフラム１０、１１の外縁部２が互いに接合され、内部に形成される空間３に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパ１において、
一対のダイアフラム１０、２０は金属の薄膜から形成され、
一対のダイアフラム１０、２０の少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜１１、１２あるいは２１、２２が重ね合わされ、その外縁部２において固定されてなる多層構造であることにより、１層構造のものと同じ耐圧性を有する場合において、１層構造のものに比べて大幅にバネ定数を小さくすることができ、ダイアフラムダンパとしての容積変化量を大きくすることができ、ダンパ機能を十分に発揮することができる。
（２）２枚の金属の薄膜１１、１２あるいは２１、２２を同種の金属から形成することにより、外縁部２における溶接作業が容易であると共に良好な溶接部位を得ることができる。
（３）２枚の金属の薄膜の厚さを同じにすることにより、溶接の際、それぞれの薄膜に同じように入熱させることができ、溶接作業を容易とすることができる。
【実施例２】
【００２７】
図３及び４を参照して、本発明の実施例２に係るダイアフラムダンパについて説明する。
実施例２に係るダイアフラムダンパは、断面形状が実施例１と相違するが、その他の基本構成は実施例１と同じであり、重複する説明は省略する。【００２８】
図３及び４に示すダイアフラムダンパ１においては、上方のダイアフラム３０は２枚の金属の薄膜３１、３２が重ね合わされた多層構造であり、その外縁部２においてのみ溶接等により固定されており、同じく、下方のダイアフラム４０も２枚の金属の薄膜４１、４２が重ね合わされた多層構造であり、その外縁部２においてのみ溶接等により固定されている。
上方のダイアフラム３０の２枚の金属の薄膜３１及び３２並びに下方のダイアフラム４０の２枚の金属の薄膜４１及び４２は、外縁部２においてのみ溶接等により固定され、外縁部以外の部分では固定されていないため、外縁部２以外の部分において２枚の金属の薄膜は相互に相対移動が可能である。【００２９】
実施例２に係るダイアフラムダンパ１は、図４に示すように、上方のダイアフラム３０及び下方のダイアフラム４０が、それぞれ、外径側に比べて中央部３３、４３が窪んだ凹部をなすように接合面Ｓを基準にして上下対称的に形成され、上方のダイアフラム３０と下方のダイアフラム４０のなす間隔（ダイアフラムの幅ともいう。）が、外径側に比べて中央部３３、４３が小さい断面形状、いわゆるダンベル（ｄｕｍｂｂｅｌ）形の断面形状に設定されているところが特徴である。【００３０】
また、上方のダイアフラム３０及び下方のダイアフラム４０は、それぞれ、外径側肩部３４、４４、中央部３３、４３の外側肩部３５、４５及び中央部３３の内側肩部３６、４６がＲ形状に形成されている。【００３１】
今、外径側ダイアフラム３０、４０のなす間隔をＢ１とし、中央部３３のダイアフラム３０、４０のなす間隔をＢ２とした場合、ダイアフラムダンパ１に外圧が作用していない状態において、Ｂ１／Ｂ２は約２〜５程度に設定され、また、中央部３３、４３のダイアフラム３０、４０のなす間隔をＢ２は、ダイアフラムダンパ１の通常作動範囲においては中央部３３、４３における上方のダイアフラム３０及び下方のダイアフラム４０は当接せず、高外圧時には当接するように設定されている。【００３２】
高外圧時において中央部３３、４３における上方のダイアフラム３０と下方のダイアフラム４０とが当接すると、上方のダイアフラム３０及び下方のダイアフラム４０のそれぞれの外径側肩部３４及び４４の応力は下がる。このため、ダイアフラムダンパ１に高外圧が作用することがあっても、外径側肩部３４及び４４の応力による破損を防止することができる。【００３３】
上記したように、実施例２のダイアフラムダンパは、以下のような顕著な効果を奏する。
（１）一対のダイアフラム３０、４０の外縁部２が互いに接合され、内部に形成される空間３に高圧ガスが封入されてなるダイアフラムダンパ１において、
一対のダイアフラム３０、４００は金属の薄膜から形成され、
一対のダイアフラム３０、４０の少なくとも一方は、複数枚の金属の薄膜３１、３２あるいは４１、４２が重ね合わされ、その外縁部２において固定されてなる多層構造であることにより、同じ耐圧性を有する場合において、大幅にバネ定数を小さくすることができ、ダイアフラムダンパとしての容積変化量を大きくすることができ、ダンパ機能を十分に発揮することができる。
（２）２枚の金属の薄膜３１、３２あるいは４１、４２を同種の金属から形成することにより、外縁部２における溶接作業が容易であると共に良好な溶接部位を得ることができる。
（３）２枚の金属の薄膜の厚さを同じにすることにより、溶接の際、それぞれの薄膜に同じように入熱させることができ、溶接作業を容易とすることができる。
（４）ダイアフラムダンパ１の縦断面形状において、一対のダイアフラム３０、４０のなす間隔が外径側に比べて中央部３３、４３が小さいことにより、ダイアフラムダンパ１に高外圧が作用することがあっても、外径側肩部３４及び４４の応力による破損を防止することができる。【００３４】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。【００３５】
例えば、前記実施例では、多層構造の金属の薄膜が２枚の場合を説明したが、本発明は２枚に限らず、３枚以上でもよく、要は複数枚であればよい。【００３６】
また、例えば、前記実施例では、上方のダイアフラム及び下方のダイアフラムのいずれもが２枚の金属の薄膜からなる多層構造である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、いずれか一方が多層構造であってもよい。【００３７】
また、例えば、前記実施例では、上方のダイアフラム及び下方のダイアフラムは、接合面を基準にして上下対称的に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、上下非対称であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１                    ダイアフラムダンパ
２                    外縁部
３                    内部に形成される空間
１０                  上方のダイアフラム
１１、１２            金属の薄膜
２０                  下方のダイアフラム
２１、２２            金属の薄膜
３０                  上方のダイアフラム
３１、３２            金属の薄膜
３３                  中央部
３４                  外径側肩部
３５                  中央部の外側肩部
３６                  中央部の内側肩部
４０                  下方のダイアフラム
４１、４２            金属の薄膜
４３                  中央部
４４                  外径側肩部
４５                  中央部の外側肩部
４６                  中央部の内側肩部
Ｓ                    接合面
Ｂ１                  外径側ダイアフラムのなす間隔
Ｂ２                  中央部のダイアフラムのなす間隔
【図１】
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【図２】
2017169960.tif 000004
【図３】
2017169960.tif 000005
【図４】
2017169960.tif 000006
【国際調査報告】
2017169960.tif 000007
2017169960.tif 000008
2017169960.tif 000009
2017169960.tif 000010