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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6550274
(24)【登録日】2019年7月5日
(45)【発行日】2019年7月24日
(54)【発明の名称】燃料供給装置
(51)【国際特許分類】
F02M 59/44 20060101AFI20190711BHJP
F02B 43/00 20060101ALI20190711BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20190711BHJP
F04B 53/18 20060101ALI20190711BHJP
【ＦＩ】
F02M59/44 J
F02B43/00 A
F02M21/02 L
F02M21/02 Z
F04B53/18
【請求項の数】7
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-118225(P2015-118225)
(22)【出願日】2015年6月11日
(65)【公開番号】特開2017-2830(P2017-2830A)
(43)【公開日】2017年1月5日
【審査請求日】2018年5月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000153122
【氏名又は名称】株式会社ニッキ
(74)【代理人】
【識別番号】100098154
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 克彦
(74)【代理人】
【識別番号】100092864
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 京子
(72)【発明者】
【氏名】横山 修平
(72)【発明者】
【氏名】若林 晃行
【審査官】
稲村 正義
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−３３２８０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−０４７２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−０８２３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５０８４５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第９６／０２９５１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特公昭４７−０１９６６２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】
特開平０６−０３３８７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２２６４４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−１２０４５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００３／００６８２３９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０２Ｍ ２１／００−２１／１２，３７／００−７１／０４，
Ｆ０２Ｂ ４３／００−４５／１０，
Ｆ０４Ｂ １／００−１５／０８，２３／００−４７／１４，
５３／００−５３／２２，
Ｆ０４Ｃ ２／００−２／０７７，１８／００−１８／０７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータの下方に配置された前記モータの回転軸と共通の回転軸を有する往復運動機構によりシリンダ内を往復駆動するプランジャで構成された燃料ポンプが密封状態のハウジング内に配置されているとともに、前記シリンダの先端側に一端を燃料タンク底部に接続した燃料流路と一端をエンジンに連結した吐出流路がそれぞれ接続されており、前記モータおよび往復運動機構がハウジング内に形成される潤滑油を貯溜可能な同一の空間に密封包囲されている燃料供給装置において、少なくとも前記回転軸における前記モータを構成するロータの上方部分に軸受が配置されているとともに、前記回転軸（駆動軸）は上端面および下端面に上端開口および下端開口が形成された軸線に沿う中空部を有しており、前記空間の底部に配置された回転ポンプにより前記空間に貯溜されている潤滑油が前記回転軸に形成した下端開口から中空部を介して上端開口から流出することにより前記軸受に潤滑油が供給されることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項2】
前記回転ポンプが、下方開口でその開口部の内壁に螺旋溝条を形成した筒状であるとともにその頂壁に前記回転軸の下端が上方から嵌挿、連結されて前記回転軸の中空部の下端開口が前記開口部に連通されている回転部材と、前記回転部材の内壁に嵌挿する所定高さを有する円柱状の固定突起を形成して前記空間の底壁に突出されたロッドとからなることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
【請求項3】
前記空間に充填された潤滑油の油位を前記モータのロータ下端よりも下方にすることを特徴とする請求項１または２記載の燃料供給装置。
【請求項4】
前記回転軸に形成した中空部にフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の燃料供給装置。
【請求項5】
前記モータを構成するロータに上下方向の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の燃料供給装置。
【請求項6】
前記回転軸の前記ロータよりも上部に設けた軸受に潤滑油溜を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の燃料供給装置。
【請求項7】
前記ハウジングの頂部にリリーフ弁が備えられていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料タンクに貯蔵した燃料をエンジンに供給するために用いられる燃料供給システム、特にＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を用いた場合に適した燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば自動車などにおいて、ＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を、燃料タンクからエンジンに送る場合に用いられる燃料供給装置としてモータにより駆動するプランジャ式の燃料ポンプを用いるものが知られており、例えば図８に示すように、駆動用のモータ１ａとその下方に配置した前記モータ１ａの駆動軸と共通の回転軸２ａに装着された回転カム機構からなる往復運動機構３ａにより往復駆動されるプランジャ４１ａを嵌挿したシリンダ４２ａによる燃料ポンプ４ａとからなり、前記シリンダ４２ａの先端側に燃料タンク（図示せず）の底部に接続されている燃料流路５１ａとエンジンの噴射弁（図示せず）にそれぞれ接続されている吐出流路５２ａとが交互に開閉する開閉弁を介して接続されており、前記モータ２ａの回転により燃料ポンプ４ａを駆動して、燃料を燃料タンクからエンジンに供給する燃料供給装置が知られており、特開２００７−３３２８０８号公報などに提示されている。
【0003】
そして、前記従来の燃料供給装置では、ＬＰＧ（液体石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の気化し易い燃料を用いた場合に、燃料ポンプ４ａのポンプ駆動側とポンプ作動側との圧力差が生じて、ポンプ作動側からポンプ駆動側への燃料漏れ及び燃料ポンプから大気中への燃料や潤滑油の漏れを生じるおそれがあり、これらを解消するために、駆動用のモータ１ａおよび往復運動機構室６ａを同一の空間に存在するように密封包囲することにより、潤滑油を充填した往復運動機構室６ａに配置される回転軸２ａの部分に特殊なシール部材が不要となり、駆動用モータ１ａの負荷（摩擦トルク）が低減され、また、使用部品が削減されるとともに、燃料供給システムの構造をシンプルにして、小型化及びコスト低減が図られるという利点を有している。
【0004】
ところで、前記図８に示した従来の燃料供給装置では、例えばモータ１ａの駆動軸を兼ねる共通の回転軸２ａを往復運動機構３ａの部分および前記モータ１ａの回転軸２ａに設置されたロータ１１ａの上方部分、更にはそれらの中間点に設けた軸受７ａ，８ａ，９ａにより回転軸２ａを確実に支持することが望まれるが、反面、これらの軸受７ａ，８ａ，９ａに潤滑油を供給して摩擦抵抗を減少させないと軸受７ａ，８ａ，９ａの寿命が短くなる。
【0005】
ところが、潤滑油をロータ１１ａの上方に配置された軸受９ａに供給するには少なくともロータ１１ａが浸漬するまで潤滑油を充填する必要があり、その場合には潤滑油がロータ１１ａの回転の抵抗となってエネルギー効率が低下することになる。
【0006】
また、軸受９ａを充填した潤滑油の油面をロータ１１ａの下方に配置するように潤滑油の貯溜量を制限するように設計することも可能であるが、軸受の配置位置がロータ１１ａの下方に限定されてしまうことから軸受配置の自由度が減り設計がし難くなり、更に強度的な問題も生じることになる。
【0007】
尚、別の動力源によりポンプ４ａを駆動させる構成も考えられるが、配管が増加するなどのために設計の困難性や価格の上昇、コンパクト化が図れないなどの問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００７−３３２８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、前記のような駆動用のモータの回転軸とポンプの回転軸を同軸とし、前記ポンプの往復運動機構室をモータと同一の空間に存在するように密封包囲することにより、往復運動機構室に配置される回転軸の部分に潤滑油を封じるための特殊なシール部材を不要として、駆動用モータの負荷（摩擦トルク）を低減した燃料供給装置において、更に、モータを構成するロータ部分など他の部分に配置される軸受についても摩擦抵抗を増加させることなしに潤滑油を供給可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するためなされた本発明である燃料供給装置は、モータの下方に配置された前記モータの回転軸と共通の回転軸を有する往復運動機構によりシリンダ内を往復駆動するプランジャで構成された燃料ポンプが密封状態のハウジング内に配置されているとともに、前記シリンダの先端側に一端を燃料タンク底部に接続した燃料流路と一端をエンジンに連結した吐出流路がそれぞれ接続されており、前記モータおよび往復運動機構がハウジング内に形成される潤滑油を貯溜可能な同一の空間に密封包囲されている燃料供給装置において、少なくとも前記回転軸における前記モータを構成するロータの上方部分に軸受が配置されているとともに、前記回転軸（駆動軸）は上端面および下端面に上端開口および下端開口が形成された軸線に沿う中空部を有しており、前記空間の底部に配置された回転ポンプにより前記空間に貯溜されている潤滑油が前記回転軸に形成した下端開口から中空部を介して上端開口から流出することにより前記軸受に潤滑油が供給されることを特徴とする。
【0011】
本発明によると、往復運動機構の上方に配置される前記往復運動機構の駆動軸と共通のモータの回転軸の上端開口から潤滑油が吐出されるので、モータを構成するロータ全体を潤滑油に浸すことなくロータの上方に配置された軸受にも潤滑油を供給することができる。
【0012】
また、本発明において、前記回転ポンプが、下方開口でその開口部の内壁に螺旋溝条を形成した筒状であるとともにその頂壁に前記回転軸の下端が上方から嵌挿、連結されて前記回転軸の中空部の下端開口が前記開口部に連通されている回転部材と、前記回転部材の内壁に嵌挿する所定高さを有する円柱状の固定突起を形成して前記空間の底壁に突出されたロッドとからなる場合にはモータの回転により回転ポンプが駆動するので他に動力を要しない。【0013】
更に、前記ロータに上下方向の貫通孔を形成することにより前記回転軸の上端開口から吐出される潤滑油がロータに邪魔されずに落下するので循環が滞ることがなく、回転軸（駆動軸）に形成した中空部にフィルタを配置することで自動的に潤滑油を浄化することもできる。
【0014】
更にまた、前記空間に充填された潤滑油の油位を前記モータのロータ下端よりも下にすることによりロータの回転抵抗を最小限に調整することができる。
【0015】
加えて、ロータよりも上部に設けた軸受については潤滑油溜を設けることにより潤滑油が途切れることがない。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、駆動用のモータの回転軸とポンプの回転軸を同軸とし、前記ポンプの往復運動機構室をモータと同一の空間に存在するように密封包囲することにより、往復運動機構室に配置される回転軸の部分に潤滑油を封じるための特殊なシール部材を不要として、駆動用モータの負荷（摩擦トルク）を低減した燃料供給装置において、モータを構成するロータ部分など他の部分に配置される軸受についても摩擦抵抗を増加させることなしに潤滑油を供給可能とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面に示した本発明の実施の形態について、説明する。
【0019】
図１乃至図６は本発明の好ましい実施の形態を示すものであり、全体構造としては頂面を開口した有底のケース体１１の内部に回転軸２に装着された回転カム機構３１からなる往復運動機構３により往復駆動されるプランジャ４１を嵌挿したシリンダ４２による燃料ポンプ４と、その上方に前記回転軸２を駆動させるためのモータ５が配置されて前記開口がカバー体１２により形成されるハウジング１内に密封され、前記燃料ポンプ４を形成するシリンダ４２の先端側に燃料タンク（図示せず）の底部に接続されている燃料流路４３が接続されているとともに、エンジンの噴射弁（図示せず）にそれぞれ接続されている吐出流路４４とが交互に開閉する開閉弁を介して接続されており、前記モータ５の回転により燃料ポンプ４を駆動して、燃料タンクから燃料をエンジンに供給する点は従来の燃料供給装置とほぼ同様である。
【0020】
また、本実施の形態は、前記モータ５のロータ５１を軸着した回転軸燃料ポンプ４の往復運動機構３における回転軸２が共通の回転軸２を用いており、この回転軸２は、たとえば前記ロータ５１を挟む上部と下部および前記燃料ポンプ４の往復運動機構３を構成する回転カム機構３１部分において前記ハウジング１を形成するカバー体１２またはケース体１１に設置した軸受６１，６２，６３により回動可能に支持されている。
【0021】
更に、本実施の形態では、燃料ポンプ４のシリンダホルダー４５の外周に配置されたＯリングからなる潤滑油シール材４５１によりシールされており、ケース体１１の内部が燃料ポンプ４部分を除いた駆動用のモータ５および往復運動機構３を含む潤滑油を貯溜可能な同一の空間７により密封包囲されている。
【0022】
殊に、本実施の形態では、前記潤滑油は油位ＯＬ（図５参照）が前記ロータ５１の下方に配置されている軸受６２の部分が浸漬する位置としており、貯溜されている潤滑油により少なくとも軸受６２と軸受６３が潤滑状態にある。
【0023】
そして、前記回転軸２は、その長さ方向に延びる軸線に沿って両端が開口された中空部２１を有しており、前記ケース体１１の空間７部分の底部に配置された回転ポンプ８により空間７に貯溜されている潤滑油が中空部２１の下端開口２２から吸い込まれて上端開口２３から吐出する構成であり、空間７部分に充填する潤滑油をロータ５１を超えて、即ち、ロータ５１が浸漬するまで潤滑油を充填しなくても軸受６１に供給することができる。従って、従来のようにロータ５１を貯留させた潤滑油に浸漬した時の潤滑油による回転抵抗による負荷を受けることがなく効率がよい。
【0024】
加えて、前記軸受６１には潤滑油溜６１１が付設されているので、回転ポンプ８が作動していない場合にも軸受６１には潤滑油が供給されているので本燃料供給装置を使用しない場合にも軸受６１が他の潤滑油に浸漬されている軸受６２，６３を含めて常時、潤滑油が供給されることになる。
【0025】
また、本実施の形態では、前記回転ポンプ８が回転軸２の下端において前記中空部２１の下端開口２２を頂壁８１に連通させた下方開口で内壁８２に螺旋溝条８３を形成した筒状の開口部８４を形成した回転部材８５と、前記回転部材８５の内壁８２に嵌挿する所定高さを有する円柱状の固定突起８６を形成した前記空間７を形成するケース体１１の底壁１３に突出された円柱状のロッド８７とからなり、モータ５の回転により回転軸２が回転することで回転軸２の下端に固着した前記内壁８２に螺旋溝条８３を形成した回転部材８５が回転し、固定突起８６の外周面８８とこの外周面８８に接近して配置される回転部材８５の内壁８２に形成した螺旋溝条８３との間に介在する潤滑油が前記螺旋溝条８３に沿って上昇して開口部８４を介して回転軸２の下端開口２２から中空部２１を経て上方に移動し上端開口２３から周囲に向かって流出する構成であり、この流出する潤滑油が前記軸受６１に供給されるとともに空間７に貯溜させた潤滑油に戻るものである。
【0026】
尚、回転部材８５の内壁８２に形成される螺旋溝条８３は例えば図７（ａ）乃至（ｃ）に例示したように、固定突起８６の外周面８８との間に潤滑油を蓄えられる容積が形成できるとともにモータ５の回転により固定突起８６との間に介在させた潤滑油を上方、即ち回転軸２の中空部２１へと上昇させる方向に刻設されていればよく、形状については特に制限されるものではない。
【0027】
更に、本実施の形態では、ロータ５１には上下方向に貫通孔５２が形成されており、前記回転軸２の上端開口２３から噴出した潤滑油がロータ５１により邪魔されることなく即座に空間７に貯溜している潤滑油に帰還するので潤滑油の無駄な容量を必要とすることもない。
【0028】
加えて、本実施の形態では、前記回転軸２に形成した中空部２１には潤滑油が通過するフィルタ２４が嵌挿配置されており、回転軸２内を循環する潤滑油に含まれる異物の除去や浄化が自動的に行われる。
【0029】
また、本実施の形態では、前記燃料ポンプ４におけるプランジャ４１とシリンダ４２間の燃料の微少な漏れが燃料タンクに戻るように燃料孔４６に燃料リターン管４７が接続されており、更に、燃料ポンプ４と前記空間７との間に燃料通過防止用の燃料シール材４５２が配置されて燃料ポンプ４の前記燃料孔４６は蓋体２に配置したリリーフ弁９に接続されており、圧力上昇を所定値に制限して蒸発する燃料を逃がして前記燃料リターン管４７に統合させて、燃料タンクに戻すものであり、高圧になることによる潤滑油の蒸発を防止している。
【0030】
なお、本実施の形態では、回転軸２と一体に回転する回転部材８５の内壁８２に螺旋溝条８３を形成してケース体１１の底壁１３に突出されたロッド８７と前記回転部材８５との間で潤滑油を移送する回転ポンプを用いたものであるが、螺旋溝条をロッド８７の外周面８６に形成する場合、或いはロッド８７を前記回転軸２と一体に回転させるようにして底壁１３に回転部材８５と同様の構成の部材を固着させた上でロッド８７の外周面８６または回転部材８５の内壁８２のいずれかに螺旋溝条を形成する場合においても同様に実施可能である（図示せず）。
【符号の説明】
【0031】
１ ハウジング、２ 回転軸、３ 往復運動機構、４ 燃料ポンプ、５ モータ、７ 空間、８ 回転ポンプ、９ リリーフ弁、１１ ケース体、１２ カバー体、１３ 底壁、２１ 中空部、２２ 下端開口、２３ 上端開口、２４ フィルタ、３１ 回転カム機構、４１ プランジャ、４２ シリンダ、４３ 燃料流路、４４ 吐出流路、４５ シリンダホルダー、４５１ 潤滑油シール材、４５２ 燃料シール材、４６ 燃料孔、４７ 燃料リターン管、５１ ロータ、５２ 貫通孔、６１ 軸受、６２ 軸受、６３ 軸受、６１１ 潤滑油溜、８１ 頂壁、８２ 内壁、８３ 螺旋溝条、８４ 開口部、８５ 回転部材、８６ 固定突起、８７ ロッド、８８ 外周面