JP4593531B2 - シールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、シールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットに関する。

たとえば、ガソリンスタンド等の給油所では、計量機に内蔵されたポンプユニットを用いて、地下タンクから前記計量機を介して車両等に燃料油の供給を行っている（特許文献１参照）。
周知のように、燃料油は、その搬送工程において気化したガスや空気などの気体が気泡として混入した状態になる場合がある。そのため、前記給油の際に、分離装置を用いて、燃料油を、気体を含んだ液体である気液体と液体とに分離している。
特公平５−５０５９３（第１および第２頁）

ところで、前記ポンプユニットにおいて、ポンプの回転軸の潤滑を行うことは重要である。特に、ポンプの回転軸とケーシングとの間を前記回転軸に駆動力を入力する側においてシールするシールリングの潤滑は重要である。

シールリングの潤滑方法としては、たとえば、グリースなどの潤滑剤を充填する方法がある。しかし、かかる方法では、グリースの経時的な脱落や損失が避けられず、十分な潤滑を行うことが難しい。

一方、前記特許文献１には、燃料油が上方からポンプの回転軸に振りかかる構造が開示されている。しかし、燃料油を用いて回転軸の潤滑を行うことは開示されていない。

したがって、本発明の主な目的は、燃料油を用いてシールリングの潤滑を確実に、かつ、簡易な構造で行い得るシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットを提供することである。

前記燃料油による回転軸の潤滑構造としては、分離装置からの前記気液体を、大気との連通状態下で上方から噴射することにより、シールリングの潤滑を行うことが考えられる。

しかし、こうすると、ポンプ停止時に分離装置からの気液体が、分離チャンバーに落ちることで、分離チャンバーの液相部の液位が上昇し、そのため、分離チャンバーの気相部の空間容積が減少し、ポンプの再始動時に多量の気液体が分離チャンバーに導入されるのに伴い、大気開放口（エアベント）から燃料油が吹き零れるおそれがある。

また、燃料油で回転軸の潤滑を行うと、前記ガソリン等の燃料油は、極めて粘性が低いので、ポンプが停止した場合に、燃料油が回転軸のまわりから落ちてしまい、ポンプの再始動時に十分な潤滑を行うことができない。

したがって、本発明の他の目的は、ポンプが再始動された瞬間に燃料油で回転軸の潤滑を行い、かつ、燃料油がエアベントから吹き零れるおそれのないシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットを提供することである。

前記主目的を達成するために、本発明のシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットは、回転式のポンプから吐出された燃料油を旋回させて気体を含んだ液体である気液体と液体とに分離する分離装置と、該分離装置で分離された前記気液体を上方から受入れて貯留し、これから気体を分離する分離チャンバーと、前記ポンプとがケーシング内に設けられ、前記ポンプの回転軸と前記ケーシングとの間を前記回転軸に駆動力を入力する側においてシールするシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットであって、前記ポンプからの燃料油を前記ポンプの排圧で、前記シールリングを収容する収容空間に導く導入通路と、前記収容空間の燃料油を前記分離チャンバーに排出する排出通路とを有する。

本発明によれば、ポンプの排圧で燃料油を圧送して潤滑を行うので、ポンプ自体が供給する燃料油でシールリングを確実に潤滑することができる。また、別途、グリース等の潤滑剤を用いる必要がないので、頻繁なメンテナンス等が不要となり経済的である。

前記他の目的を達成するために、本発明においては、前記排出通路が前記収容空間に開口すると共に、前記分離チャンバーの大気に連通しない液相部において開口するのが好ましい。
かかる態様によれば、排出通路を分離チャンバーの大気に連通しない液相部において開口したので、ポンプおよびその回転軸が収容された空間は、分離チャンバーの気相部に連通していないから、つまり、大気に連通していない密閉された空間となっている。そのため、ポンプが停止しても、分離チャンバーの液面より上方にある燃料油が分離チャンバーに流れ込まない。すなわち、回転軸のシール部の燃料油が落ちないので、ポンプが停止した後、再始動する際に、再始動の当初より良好な潤滑性を発揮し得る。
また、排出通路が大気に連通していないので、前述のように、ポンプ停止時の燃料油の分離チャンバーへの流れ込みがなくなるから、分離チャンバーの液相部の液位が著しく上昇するおそれがない。そのため、分離チャンバーの気相部の空間容積が減少せず、しかも、ポンプの再始動時に多量の気液体が分離チャンバーに急激に導入されるおそれもないので、ポンプの再始動時に大気開放口から燃料油が吹き零れるおそれがない。

本発明において、前記ケーシングは、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記ポンプ、前記軸受およびシールリングを収容する円筒部とを備え、前記導入通路が前記円筒部に囲まれた内側の空間に形成されているのが好ましい。
かかる態様によれば、潤滑がより一層、確実になる。

本発明において、前記軸受における前記回転軸に接する面に、軸方向に沿って形成された溝によって前記導入通路が形成されているのが好ましい。
かかる態様によれば、シールリングと共に、軸受部分の潤滑も確実になる。また、導入通路の構造が簡易となり、コストダウンを図り得る。

本発明において、前記分離装置から吐出される前記気液体を大気に連通しない状態を保ちながら前記分離チャンバーの液相部へ導く気液体用通路を更に備え、前記気液体用通路と前記収容空間とに開口する連通路および前記気液体用通路が前記排出通路を形成しているのが好ましい。
かかる態様によれば、気液体用通路を排出通路の一部に利用したので、排出通路の構造が簡易で、かつ、コストダウンを図り得る。

以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
給油システム：
まず、本ポンプユニットが用いられる給油システムの一例について説明する。

図１に示すように、給油システムは、地下タンク１、配管２、ポンプユニット３、電磁弁４、流量計５、ホース６およびノズル７を有している。
ノズル７を車両の給油口に差し込み、給油を開始すると、ポンプユニット３により、燃料油Ｆが、給油所に埋設された地下タンク１から配管２を介して汲み上げられ、ノズル７から吐出される。

前述のように、燃料油Ｆには、気化したガスや空気などの気体が混入している場合があるので、ポンプユニット３により、燃料油Ｆに混入した気体が除去され、該気体の除去された液体Ｌのみが電磁弁４、流量計５、ホース６およびノズル７を通り、車両に給油される。

ポンプユニット３：
つぎに、ポンプユニット３の概略構成について説明する。
燃料油Ｆおよび液体Ｌの流れ；
ポンプユニット３は、回転式のポンプ２０を備えている。ポンプ２０が作動すると、地下タンク１から配管２を通りポンプユニット３に供給された燃料油Ｆは、ポンプユニット３の流入口１０から一次フィルタ１１に送られる（図２Ａ参照）。

燃料油Ｆは、一次フィルタ１１から第１逆止弁１２を通り、ポンプ２０の吸込側２０ａからポンプ２０内に吸い込まれ、ポンプ２０の吐出側２０ｂから分離装置３１に吐出される（図２Ｂ参照）。

前記分離装置３１は、ポンプ２０の吐出側２０ｂから吐出された燃料油Ｆを旋回させて、気体Ａを含んだ液体である気液体ＦＡと液体Ｌとに分離させる（図３Ａ参照）。

図３Ａの分離装置３１は、ポンプ２０から圧送されてきた燃料油Ｆを分離装置３１内で旋回運動させ、遠心力の差により、液体Ｌを半径外方に集めると共に、気液体ＦＡを半径内方に集める。これにより、液体Ｌと気液体ＦＡとの分離が行われる（たとえば、特公平４−１５３９９号公報参照）。
かかる旋回によって分離された液体Ｌは、図１の二次フィルタ３２に送られる。一方、気液体ＦＡは気液体用通路３５に導出される。

燃料油Ｆから分離された前記液体Ｌは、二次フィルタ３２を通り第２逆止弁３３を経て、流出口３４から電磁弁４および流量計５を介してホース６に供給される（図３Ｂおよび図４参照）。

気液体ＦＡの流れ；
前記気液体用通路３５に導出された気液体ＦＡは、分離チャンバー４０に送られる。分離チャンバー４０は、前記気液体ＦＡを貯留する。これにより、液体Ｌが下部の液相部４０ａに溜まると共に、液相部４０ａの液体Ｌと、気相部４０ｂの気体Ａとに分離される（図５Ｂ参照）。
分離チャンバー４０により分離された液体Ｌは、第１リターン通路４１および第２リターン通路４２を介して、ポンプ２０の吸込側２０ａに戻される（図４および図２Ｂ参照）。
一方、分離チャンバー４０の上部の気相部４０ｂは、エアベント４５を介して大気に連通しており、前記気相部４０ｂに溜まった気体Ａは、エアベント４５から大気中に排出される（図２Ａ参照）。

ここで、前記気液体用通路３５は、分離チャンバー４０内に溜まった液体Ｌの液相部４０ａにおいて開口３５ａしている。そのため、分離装置３１から吐出される気液体ＦＡは、気液体用通路３５を通り、大気に連通しない状態を保ちながら分離チャンバー４０の液相部４０ａに導かれる。

第１フロート弁Ｖ１；
分離チャンバー４０と第１リターン通路４１との間には、第１フロート弁Ｖ１が設けられている。前記第１フロート弁Ｖ１は、第１フロートＦ１を備えており、分離チャンバー４０内の液体Ｌが第１の所定量に達すると開弁し、ポンプ２０の運転時に液体Ｌは第１リターン通路４１および第２リターン通路４２を通り、ポンプ２０の吸込側２０ａに吸引される。前記第１フロートＦ１は、液相部４０ａの液位が、常時、気液体用通路３５の開口３５ａの位置よりも上方となるように保つ機能を果たす。すなわち、第１フロート弁Ｖ１により、液相部４０ａの液位が所定の下限レベル以上に保たれる。

第２フロート弁Ｖ２；
一方、前記エアベント４５には、第２フロート弁Ｖ２が設けられている。第２フロート弁Ｖ２は第２フロートＦ２を備えており、分離チャンバー４０内の液体Ｌが第２の所定量を越えると第２フロートＦ２が上昇し、エアベント４５を閉塞する。これにより、分離チャンバー４０内の液体Ｌがエアベント４５から吹き零れるのを防止する。したがって、第２フロート弁Ｖ２は、液相部４０ａの液位が所定の上限レベルを越えたときの液体Ｌの吹き零れ防止機能を有する。

ポンプ２０：
図２Ｂに示すように、ポンプユニット３のケーシング５０内には、前記ポンプ２０、分離装置３１および分離チャンバー４０が設けられている。

図２Ｂおよび図３Ａにおいて、ポンプ２０は、たとえば、ポンプ室５６内に収容された内歯車２５、仕切板２６および外歯車２７で構成される内接歯車ポンプからなる。内歯車２５と外歯車２７の回転中心は偏心しており、外歯車２７の回転により、内歯車２５が回転されることで、外歯車２７と内歯車２５との間の燃料油Ｆが吸込側２０ａから吐出側２０ｂに向って圧送される。前記外歯車２７の回転軸２３（図６）の端部には、駆動力を入力するためのプーリ２４が固定されている。

つぎに、本ポンプユニットの特徴的な部分について説明する。
図６に示すように、前記外歯車２７とポンプ室５６の内周との間には、隙間２０ｓが形成されている。前記外歯車２７には、回転軸２３の長手方向Ｘに沿って複数のスリット２８が形成されている。

円筒部５５；
前記ケーシング５０は、外歯車２７を回転させる回転軸２３と、カーボン軸受またはメタル軸受などのスベリ軸受（平軸受）からなる第１および第２軸受５１，５２と、シールリング５３とを収容する円筒部５５を備えている。
前記円筒部５５は、回転軸２３を回転自在に支持する第１および第２軸受５１，５２を保持している。前記第１軸受５１には、第１溝２１が形成されている。この第１溝２１は、外歯車２７の背面２７ａに接する面に径方向に形成された溝２１ａと、回転軸２３に接する面に軸方向Ｘに沿って形成された溝２１ｂとからなる。第１軸受５１の第１溝２１は、ポンプ２０の隙間２０ｓに連通している。なお、前記隙間２０ｓには、図示しないライナが介挿されており、実際には、前記隙間２０ｓは図面に示す状態よりも遙に狭い。
前記第２軸受５２には、回転軸２３に接する面に、軸方向Ｘに沿って形成された第２溝２２が設けられている。

第１軸受５１と第２軸受５２との間には、円筒部５５で囲まれた連通空間５５ｓが形成されている。前記円筒部５５において、回転軸２３の駆動力を入力する側（プーリ２４側）には、つまり、第２軸受５２のプーリ２４側には、シールリング５３を収容する収容空間５４が形成されている。したがって、収容空間５４は、第２溝２２、連通空間５５ｓ、第１溝２１および隙間２０ｓを介してポンプ室５６に連通している。

導入通路：
回転軸２３により外歯車２７（図２Ｂ）が回転されると、該外歯車２７の回転により内歯車２５が回転され、前記スリット２８から燃料油Ｆの一部がポンプ室５６内の隙間２０ｓにも流出する。前記隙間２０ｓの燃料油Ｆは、第１軸受５１の第１溝２１を通り、連通空間５５ｓに送られる。燃料油Ｆは、連通空間５５ｓから第２軸受５２の第２溝２２を経て収容空間５４に供給される。
したがって、第１軸受５１の第１溝２１、連通空間５５ｓ、第２軸受５２の第２溝２２は、ポンプ２０からの燃料油Ｆを該ポンプ２０の排圧で、シールリング５３を収容する収容空間５４に導く導入通路を構成している。前記導入通路を燃料油Ｆが圧送されることにより、軸受５１，５２やシールリング５３の潤滑が行われる。

排出通路：
ケーシング５０には、前記気液体用通路３５と収容空間５４とに開口する細い連通路３６が形成されている。収容空間５４に供給された燃料油Ｆは、連通路３６および気液体用通路３５を通り、図１の液相部４０ａに排出される（図５Ｂ参照）。
したがって、前記連通路３６と、気液体用通路３５における連通路３６の合流部分およびその下方の部分は、収容空間５４内の燃料油Ｆを分離チャンバー４０に排出する排出通路を構成している。

前述のように、気液体用通路３５は、分離チャンバー４０内に溜まった液体Ｌの液相部４０ａにおいて開口しており、したがって、該気液体用通路３５の内部は大気と遮断されている。そのため、ポンプ２０の停止時に分離チャンバー４０の液面より上方にある分離装置３１の油落ちを防ぐことができると共に、気液体用通路３５を介して連通路３６に連通しているポンプ室５６の油落ちを防ぐことができる。
よって、ポンプ停止時にも分離チャンバー４０内への気液体ＦＡや燃料油Ｆが流入しなくなり、液相部４０ａの液位が上昇しにくいので、分離チャンバー４０の気相部４０ｂの容積減少を防ぐことができる。
また、回転軸２３の一部又は全部が常時燃料油Ｆに浸かることで、後にポンプ２０が再始動する場合にも再始動の当初よりシールリング５３の潤滑を保持することができる。
前記円筒部５５は、図６の前記ケーシング５０の互いに対向する一対の壁部（回転軸２３に直交する壁面）１００，１０１の間を連ねるように連続的に設けられている。この円筒部５５が補強材となることにより、両壁部１００，１０１の端面をフライス加工等する際に、各壁部１００，１０１がエンドミルの切削圧によって撓むおそれがなく、したがって、加工精度の著しい向上が図られる。

ポンプユニット３の動作：
ポンプ２０の運転時；
ポンプ２０が運転されると、ポンプ室５６の吐出側２０ｂの圧力が高くなり、燃料油Ｆが分離装置３１で気液体ＦＡと液体Ｌに分離される。分離された液体Ｌは、二次フィルタ３２を通り第２逆止弁３３から流出口３４を介してホース６に供給される。
一方、前記分離装置３１で分離された気液体ＦＡは、気液体用通路３５を通って分離チャンバー４０の液相部４０ａに運ばれ気体Ａと液体Ｌに分離される。

一方、ポンプ室５６内の燃料油Ｆの一部は、外歯車２７のスリット２８から隙間２０ｓ内に流れ、前記第１および第２軸受５１，５２の第１および第２溝２１，２２等を介して収容空間５４内のシールリング５３に送られる。収容空間５４内の燃料油Ｆは、シールリング５３の潤滑性を保ちながら連通路３６から気液体用通路３５を通り分離チャンバー４０の液相部４０ａに流れ込む。

ポンプ２０の停止時；
ポンプ２０の運転が停止されると、流出口３４からホース６への液体Ｌの供給が停止される。
ここで、ポンプ２０が停止しても大気と連通しているのは、エアベント４５を介し分離チャンバー４０の上部に連通している気相部４０ｂだけであり、液相部４０ａおよび該液相部４０ａに連通する気液体用通路３５および連通路３６は、大気と遮断されている。そのため、連通路３６および気液体用通路３５からポンプ室５６内の燃料油Ｆが液相部４０ａに向って流れ落ちない。
したがって、図６の円筒部５５内の燃料油Ｆが流れ落ちないので、シールリング５３の潤滑性を保持することができるから、ポンプを再始動する際に、再始動の当初より良好な潤滑性が得られる。
また、ポンプ２０の停止時に、気液体用通路３５および連通路３６から気液体ＦＡおよび燃料油Ｆが分離チャンバー４０に流れ落ちない上、液相部４０ａの液位が著しく上昇しないから、ポンプの再始動時において、エアベント４５からの液体Ｌの吹き零れがなくなる。

以上のとおり、図面を参照しながら、好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本明細書をみて、自明な範囲で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、前述の説明では分離装置を横置としたが、縦方向に設けてもよい。
また、ポンプとしては、前述の仕切板を設けた内接歯車ポンプの他に、トロコイド歯形を用いた、いわゆるトロコイドポンプを用いてもよい。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範 囲のものと解釈される。

本発明は、給油所等において、シールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットに適用することができる。

本発明の一実施例にかかるポンプユニットを用いた給油システムを示す概略構成図である。 ポンプユニットを示す概略断面図である。 ポンプユニットを示す概略断面図である。 図４Ａはポンプユニットの概略正面図、図４Ｂは同概略断面図である。 ポンプユニットを示す概略断面図である。 シールリングの潤滑構造を示す概略部分断面図である。

符号の説明

３：ポンプユニット
２０：ポンプ
２１：第１溝（導入通路の一部）
２２：第２溝（導入通路の一部）
２３：回転軸
３１：分離装置
３５：気液体用通路（排出通路の一部）
３６：連通路（排出通路の一部）
４０：分離チャンバー
４０ａ：液相部
４０ｂ：気相部
５０：ケーシング
５１：第１軸受
５２：第２軸受
５３：シールリング
５４：収容空間
５５：円筒部
５５ｓ：連通空間（導入通路の一部）
Ａ：ガス
Ｆ：燃料油
ＦＡ：気液体
Ｌ：液体

Claims (6)

1. 回転式のポンプから吐出された燃料油を旋回させて気体を含んだ液体である気液体と液体とに分離する分離装置と、該分離装置で分離された前記気液体から気体を分離する分離チャンバーと、前記ポンプとがケーシング内に設けられ、
   前記ポンプの回転軸と前記ケーシングとの間を前記回転軸に駆動力を入力する側においてシールするシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニットであって、
   前記ポンプからの燃料油を前記ポンプの排圧で、前記シールリングを収容する収容空間に導く導入通路と、前記収容空間の燃料油を前記分離チャンバーに排出する排出通路とを有するシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。
2. 請求項１において、前記排出通路は前記収容空間に開口すると共に、前記分離チャンバーの大気に連通しない液相部において開口することを特徴とするシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。
3. 請求項１において、前記ケーシングは、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記ポンプ、前記軸受およびシールリングを収容する円筒部とを備え、前記導入通路が前記円筒部に囲まれた内側の空間に形成されているシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。
4. 請求項３において、前記軸受における前記回転軸に接する面に、軸方向に沿って形成された溝によって前記導入通路が形成されているシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。
5. 請求項１において、前記分離装置から吐出される前記気液体を大気に連通しない状態を保ちながら前記分離チャンバーの液相部へ導く気液体用通路を更に備え、
   前記気液体用通路と前記収容空間とに開口する連通路および前記気液体用通路が前記排出通路を形成しているシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。
6. 請求項３において、前記円筒部は前記ケーシングの互いに対向する一対の壁部の間を連ねるように連続的に設けられているシールリングの潤滑構造を備えたポンプユニット。

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