JP2003329141A - シール部材、逆止弁、プランジャポンプ、および液体送り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液漏れを生じにくいピストンのシール部材、
逆止弁、プランジャポンプ、および液体送り方法の提
供。 【解決手段】 シール部材（１０７）は、環状形状を有
し、一方向から圧力が加えられた場合に当該圧力を受け
ることによって内径が小さくなる構造を備える。圧力が
加えられた場合に、当該シール部材は内径が小さくなる
ため、より強くピストンの外周に密着することになる。
逆止弁（１１３、１１４）は、球体（１２７）を保持す
る保持部（１２９）を有し、流れの順方向に向けて裾広
がりに開口することにより球体を遊動可能に保持するラ
ッパ状弾性部（１２８）を保持部（１２９）の開口部の
周囲に備える。通常、球体はラッパ状弾性部の開口面に
自重で軽く乗っている形になるため、保持部の開口部か
ら僅かな液体の圧力が加わっても球体が動き弁を開放す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンク等から液体
を所望の量送りだすためのプランジャポンプに係り、特
に、シリンダ周りの液体漏れや圧力変化が緩慢な場合の
液体漏れを防止する改良構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来のプランジャポンプの概略図
を示す。図８（ａ）は当該ポンプにより入出力される液
体流路１１に垂直な方向から見た当該ポンプの断面図、
図８（ｂ）は図８（ａ）の８ｂ−８ｂ面の断面図であ
る。

【０００３】図８（ａ）および（ｂ）から判るように、
従来のプランジャポンプは、本体１２にモータ１が取り
付けられている。本体１２の内部には、モータ１の回転
軸と共に回転自在に取り付けられたカム２、カム２に当
接するカムフォロア３、カムフォロア３に係止され図面
左右方向に副室１３内を往復運動自在に取り付けられた
ピストンシャフト４、ピストンシャフト４とともにポン
プ室６内を往復運動するピストン５が設けられている。
さらに液体流路１１上においてポンプ室６の液体入口側
および液体出口側には、液体の逆流を防止する逆止弁９
および１０がそれぞれ一つ以上設けられている。これら
の逆止弁は通常同一形状のものが使用される。

【０００４】上記ポンプの構成において、モータ１が外
部から供給された電気信号にしたがって回転すると、カ
ム２が回転する。カム２が回転すると、その回転角に対
応して、カムフォロア３が取り付けられたピストンシャ
フト４が往復運動する。このピストンシャフト４の往復
運動によって、当該シャフトに締結されたピストン５が
往復運動をする。例えばカム２が回転することによりピ
ストン５が図面右側に移動すると、ポンプ室６内が負圧
となり逆止弁９が開いて外部から液体が液体入口側から
ポンプ室６内に流れ込む。次にカム２がさらに回転して
ピストン５が図面左方向に移動すると、ポンプ室６内の
圧力が上昇し、逆止弁９が閉じ代わりに液体出口側の逆
止弁１０が開いてポンプ室６内に流れ込んでいた液体が
液体出口側から押し出される。これらの動作により液体
を所望の液量だけ連続的に送り出すことができる。この
ようなプランジャポンプは、例えば特開２００１−２６
３２２３号に開示されている。

【０００５】従来、ピストン外周にはポンプ室６内の液
体が副室１３に漏れることを防止するためのシール部材
７としてＯリングやパッキンが設けられていた。シール
部材を利用しても液体が漏れることがあるため、さらに
副室１３内ににじみ出た液体がポンプ外部に漏れること
を防止するためのダイアフラム８を設ける等の措置を採
っていた。

【０００６】また、液体流路１１上でポンプ室６の入口
側と出口側に設けられている逆止弁９および１０には一
般に高圧作動逆止弁が利用されていた。この逆止弁は急
激な圧力変化に対するレスポンスがよいという特徴があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、往復運
動するピストン５との摩擦によりシール部材７やピスト
ン５の当該シール部材との当接部分が摩耗した場合、シ
ール部材によるシール効果が無くなり、ポンプ室６の圧
力が高まった場合にポンプ室内の液体がシール部材を通
過して副室内に漏れ出るという問題があった。シール部
材７やピストン５を交換するためにはポンプを分解しな
ければならずメンテナンスに時間がかかるため、シール
部材やピストンの摩耗を防止することが課題となってい
た。

【０００８】また、従来のプランジャポンプでは、シー
ル部材７の効果が落ちると副室１１内に漏れる液体の液
量が増えて、例えダイアフラム８が設けてあったとして
も、ポンプ室の圧力が直接ダイアフラムにかかるように
なってその破損や液体漏れ、さらには外部に液体が漏れ
出すという事故に繋がる可能性があった。液体が毒性を
有するものであったり刺激物であったりする場合には、
外部への液体漏れは重大事故につながるおそれがあっ
た。

【０００９】一方、逆止弁が高圧作動逆止弁である場合
には、急激な圧力変化には対応できるものの、入出力さ
れる液体の液量が少ないゆっくりとしたピストン５の動
きには追従できず、弁が閉じる際に逆流漏れが生じてい
た。特にポンプの始動時には、ポンプ室内に気泡が入り
込んでいる場合があり、圧力がうまく伝達されないため
に弁の動作不全を生じていた。さらに動作の途中でこの
ような気泡が入り込んだ場合には、気泡流入が検出でき
ないため、吐出不良というトラブルを生じる原因になっ
ていた。

【００１０】上記課題を解決するために、第１の発明
は、多少の摩耗であっても液体漏れを生じない構造のシ
ール部材、プランジャポンプ、および液体送り方法を提
供することを目的とする。

【００１１】また第２の発明は、緩慢な圧力変化に対し
ても液体漏れを生じず、また液体中に気泡が入り込んで
も追従可能な構造の逆止弁、プランジャポンプ、および
液体送り方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、液体漏れ
を防止するためのシール部材であって、環状形状を有
し、一方向から圧力が加えられた場合に当該圧力を受け
ることによって内径が小さくなる構造を備えたシール部
材である。圧力が加えられた場合に、当該シール部材は
内径が小さくなるため、ピストンの周囲に設けられた場
合には、より強くピストンの外周に密着することにな
る。このため摩耗により多少内径部分が後退したとして
も密着性を確保し、液体漏れを防止し続けることができ
るのである。シール部材の形状は圧力印加時に内径が小
さくなれば充分で外径方向には変化が生じない構造であ
ってもよい。

【００１３】このようなシール部材として、内径から外
径までの半径方向における断面がＶ字形状をなす弾性体
で形成されているシール部材が考えられる。弾性体がＶ
字形状をしているため、Ｖ字の開口方向から圧力が加わ
るとＶ字の開口が開くことになり結果として内径が小さ
くなり、内径部に通されたシリンダの壁面と密着可能に
なるのである。なお、「Ｖ字形状」とは、一方方向に開
いた形状であり、必ずしも文字の「Ｖ」の字を呈してい
る必要はなく、例えば頂角が直角や鈍角の屋根型形状や
Ｌ字型形状であってもよい。

【００１４】このシール部材をピストンの周囲に備える
プランジャポンプは、シール部材におけるＶ字形状の開
口側がピストンによって液体に圧力が加えられる圧力印
加点（例えばポンプ室）の方向を向いて配置されている
ことになる。Ｖ字形状の開口側に圧力が加わることによ
りシール部材の内径が小さくなり密着性を確保できるか
らである。

【００１５】また、プランジャポンプにおいてＶ字形状
における開口側の反対側からシール部材を押すための加
圧調整機構をさらに備えていてもよい。Ｖ字形状の頂角
部分を加圧方向と逆方向に押すことによって、Ｖ字形状
の開き具合（Ｖ字の頂角の角度）を調整可能となり、シ
ール部材とシリンダ壁面との接触力を調整できることに
なる。

【００１６】この加圧調整機構は、シール部材を押す調
整量を任意に変更可能に構成されていることは好まし
い。調整量が変更可能になっていれば、シール部材の内
径部分の摩耗の程度に併せてシール部材を押す量を変更
し、常に同じ接触力でシール部材とピストン壁面とが接
触するように調整できるからである。したがってポンプ
のメンテナンス時、シール部材を取り替える代わりに調
整量を変更することで対応が可能となるのである。

【００１７】さらにシール部材の加圧側とは反対側に漏
れ出た液体を取り除くための流路を備えることは好まし
い。万一シール部材とピストンの壁面との接触部から液
体がにじみ出たとしても、これを流路により取り除くこ
とができるからである。

【００１８】さらにまたこの流路が圧力印加点を含む液
体流路のいずれかの場所に連通している（例えば液体流
路の上流側）に繋がっていることが好ましい。

【００１９】さらにまた流路の入口を挟んでシール部材
とは離間した位置にダイアフラムを備えていてもよい。
埃がシリンダ側に入ることを防止し、前記流路でも排出
しきれなかった液体の漏れを防止しうるからである。

【００２０】第２の発明は、球体と、開口部を備え、当
該開口部からの流れの順方向圧力により球体を遊動可能
に保持するための保持部と、中空構造を有し、球体の直
径より大きい内径を有し保持部により封止される一方の
端面と、前記球体の直径より小さい内径を有し流入した
液体が排出される他方の端面と、を備えるホルダと、を
備える。そして、保持部は、流れの順方向に向けて裾広
がりに開口することにより球体を遊動可能に保持するラ
ッパ状弾性部を保持部の開口部の周囲に備える。通常、
球体はラッパ状弾性部の開口面に自重で軽く乗っている
形になるため、保持部の開口部から僅かな液体の圧力が
加わっても球体が動き弁を開放することになる。特に液
体に気泡が混じった場合や極めてゆっくりとしたピスト
ンの動きで圧力が僅かしかかからない場合であっても球
体がその圧力を全部受けて簡単に動くのである。一旦球
体が動けば、液体または気体は球体の周囲を抜けてホル
ダの他方の端面から排出されることになる。また逆に流
れの逆方向からの圧力、すなわち負圧が加わると、球体
がラッパ状弾性部に密着するので瞬時に弁を閉鎖し逆流
漏れを応答よく防止可能である。この構造は比較的低圧
で作動する低圧作動逆止弁に適する構造である。

【００２１】なお、「ラッパ状弾性部」は、僅かの順方
向圧力で球体を動かす一方、逆方向圧力では球体が圧着
されることで流れを停止させることが可能な構造を備え
る。

【００２２】「流れの順方向」とは、逆止弁において流
れを許容すべき方向をいい、「流れの逆方向」とは、流
れの順方向の逆で、流れを禁止すべき方向をいう。

【００２３】保持部は球体が流れの逆方向に所定量以上
移動することを防止する剛性ストッパをさらに備えてい
てもよい。この剛性ストッパにより、流れの逆方向の圧
力が加わった場合に、必要以上の球体の沈み込みを防止
することで、ラッパ状弾性部から球体が抜けなくなるの
を防止することができるのである。このためこの逆止弁
は、ポンプ動作により負圧が印加される液体出口側に設
けるのに適している。なお「剛性」といっても沈み込み
を防止可能であれば十分で弾性をある程度備えていても
よい。

【００２４】逆に、保持部は球体が流れの逆方向に若干
量以上移動することを許容する弾性ストッパをさらに備
えていてもよい。弾性ストッパは負圧が印加されればさ
れるほど球体とラッパ状弾性部との密着が増し逆流を効
果的に防止するが、球体のラッパ状弾性部への沈み込み
も大きくなるため、当該逆止弁は負圧が通常かからない
液体入口側に設けるのに適している。

【００２５】ここで弾性ストッパは、液体の流れが無い
状態で、球体が前記ラッパ状弾性部と弾性ストッパに共
に接触する構造を備える。球体の自重の一部がラッパ状
弾性部で残りが弾性ストッパで支えられる構造となるた
め、順方向圧力ではレスポンスよく弁を開放し、逆方向
圧力では瞬時に弁を閉鎖し逆流を防止できるのである。

【００２６】さらに弾性ストッパは、前記球体と接触し
た状態であっても液体の流通を許容する形状を備える。
例えば３点以上の凸部で球体と接触するようにすれば、
弾性を有していても液体の流通が自在であり接触面積も
少ないため球体に接着することが無い。このため順方向
圧力に対する応答性が損なわれることがないのである。

【００２７】例えば、球体の半径をｒとし、球体が当接
している部分におけるラッパ状弾性部の曲率半径をＲと
した場合に、 ０．３５ ＜ ｒ／Ｒ ＜ ０．８ という関係を備えることは好ましい。この範囲であれ
ば、低圧作動逆止弁として、逆方向圧力に対して瞬時に
弁を閉鎖するという応答性を確保しつつも球体が過度に
沈み込むのを防止できる。また順方向圧力に対してはラ
ッパ状弾性部が柔軟に反応するため高い応答性を維持す
ることが可能である。

【００２８】また第２の発明の逆止弁は、保持部が、流
れの順方向に向けて裾広がりに開口するとともに、流れ
の逆方向の圧力に対し所定の剛性を有する接触面を有す
ることを特徴としていてもよい。強い負圧がかかっても
逆方向の圧力に対して接触面が剛性を有するため球体が
沈み込み動作不能となることがないからである。このよ
うな特徴のため、この逆止弁は比較的高い圧力で作動す
る高圧作動逆止弁に適する。

【００２９】例えば、球体の半径をｒとし、球体が当接
している部分における接触面の曲率半径をＲとした場合
に、 ０．３ ＜ ｒ／Ｒ ＜ ０．７ という関係を備えることは好ましい。この範囲であれ
ば、高圧作動逆止弁として、順方向圧力に対して適度な
応答し得を確保しつつ、逆方向圧力に対して過度に球体
が沈み込まないため強い負圧に耐えることが可能であ
る。

【００３０】本発明は、高圧作動逆止弁および低圧作動
逆止弁を液体流路における圧力印加点の液体入口側と液
体出口側との少なくともいずれか一方に備えることを特
徴とするプランジャポンプである。複数の逆止弁がペア
になっているので、逆方向圧力対し強い負圧に耐えて液
体漏れを防止する一方、順方向圧力については高い応答
性を確保することができるのである。

【００３１】特に、液体流路に沿って高圧作動逆止弁が
低圧作動逆止弁よりも流れの順方向下流側に設けられて
いることが好ましい。ポンプの液体入口側であっても液
体出口側であっても強い負圧は下流側からかかるため、
高圧作動逆止弁が下流にあれば強い負圧に耐えることが
できるからである。また、ポンプ内に気体が入り込んだ
場合や極めてゆっくりピストンが動いている場合など圧
力変化が緩慢なときに、順方向応答性の高い低圧作動逆
止弁が順方向上流側に存在するため、高い応答性を確保
することが可能だからである。

【００３２】本発明は、さらに本発明の逆止弁（低圧作
動逆止弁）と、本発明の逆止弁（高圧作動逆止弁）と、
を備え、高圧作動逆止弁における球体が、低圧作動逆止
弁における球体の径より、相対的に小さな径を有するプ
ランジャポンプでもある。高圧作動逆止弁では、高い圧
力印加時に逆流を防止すればよいため比較的球体の径
（すなわち圧力が加わる面積に対応）は相対的に小さく
てもよいが、低圧作動逆止弁では、わずかな低圧の逆流
の場合においても逆流を防止しなければならないため相
対的に大きな径を備えねばならない。

【００３３】これらの発明のプランジャポンプは、カム
と複数のピストンとを備え、カムにより複数のピストン
が異なる位相で駆動されるように構成されていてもよ
い。複数のピストンが補完的に動作するように構成され
ていれば、送り出しの脈動を抑えて出力される液体の連
続性を向上させることができるからである。

【００３４】本発明は、ピストンの周囲に設けられた、
内径から外径までの半径方向における断面がＶ字形状を
なす弾性体で形成されているシール部材と、相対的に高
い圧力で作動する高圧作動逆止弁と、相対的に低い圧力
で作動する低圧作動逆止弁と、を備え、高圧作動逆止弁
および低圧作動逆止弁を液体流路における圧力印加点の
液体入口側と液体出口側との少なくともいずれか一方に
備えることを特徴とするプランジャポンプである。

【００３５】また本発明は、液体が流れる液体流路の一
部にピストンにより圧力を加えるステップと、圧力が加
えられた場合にシール部材により当該圧力に対応した密
着力でピストンの周囲を密封するステップと、密封され
たピストンの周囲からさらに漏れ出た液体を前記液体流
路のいずれかの位置に戻すステップと、を備える液体送
り方法でもある。ピストンの周辺からの漏れを二段階に
より封じ込める方法となっている。

【００３６】さらに本発明は、液体が流れる液体流路の
一部に圧力を加えるステップと、液体流路における圧力
印加点（例えばポンプ室）の上流側において、相対的に
低い圧力で液体が逆流した場合に当該逆流を停止させる
ステップと、上流側において、圧力印加点からの相対的
に高い圧力における液体の逆流を停止させるステップ
と、液体流路における圧力印加点の下流側において、相
対的に低い圧力で液体が逆流した場合に当該逆流を停止
させるステップと、下流側において、外部からの相対的
に高い圧力における液体の逆流を停止させるステップ
と、を備える液体送り方法でもある。

【００３７】本発明は、上記した二つの液体送り方法の
全てのステップを備える液体送り方法でもある。

【００３８】

【発明の実施の形態】（構成の概要）図１に本発明を適
用した実施形態のプランジャポンプ概略図を示す。図１
（ａ）は当該ポンプにより入出力される液体の流路に垂
直な方向から見た当該ポンプの断面図、図１（ｂ）は図
１（ａ）の１ｂ−１ｂ面の断面図である。

【００３９】図１（ａ）および（ｂ）から判るように、
本実施形態のプランジャポンプは、カムブロック１００
およびポンプブロック１３３で構成され、外部から供給
される電気信号に基づいて動作可能なモータ１０１が取
り付け可能になっている。

【００４０】ポンプ内部には、モータ１０１の回転軸と
共に回転自在に設けられたカム１０２、カム１０２に当
接しカム溝にしたがって移動するカムフォロア１０３、
カムフォロア１０３に係止され図面左右方向に軸受け１
１９内を往復運動自在に取り付けられたピストンシャフ
ト１０４、ピストンシャフト１０４とともに軸受け１１
８内を往復運動可能に設けられたピストン１０５を備え
ている。これらカムフォロア１０３、ピストンシャフト
１０４、およびピストン１０５は複数筒設けられてお
り、カム２により１８０度の位相差で補完的に動作する
ようになっている。

【００４１】カム１０２は表側と裏側とに類似のカム溝
が設けられており、当該カム溝は二つの補完的な筒をそ
れぞれ１８０度の位相差で往復運動させるような溝形状
になっている。軸受け１１８と１１９との繋ぎの部分に
は、ピストン１０５やピストンシャフト１０４の端部の
往復運動を許容する副室１１１が設けられている。

【００４２】さらに軸受け１１８の副室１１１方面の出
口には、本発明に係る第１シール部材１０７が設けら
れ、シリンダ１０５の周囲を密閉し、ポンプ室１０６か
ら液体が副室内に漏れ出ることを防止するようになって
いる。ダイアフラム１０８は副室１１１内に埃などが進
入するのを防止可能に構成されている。第１部品１１
５、第２部品１１６、および第３部品１１７は、本発明
の加圧調整機構に係り、副室１１１内を連動して動くよ
うに構成されている。第２部品１１６は、外周にねじ部
が設けられており、ポンプブロック１３３外周に設けら
れたねじと歯合することによって、図面左右方向に所定
量変位することが可能に設けられている。第３部品１１
７は、第２部品１１６と連動し、第１シール部材１０７
をポンプ室１０６方面に押す構造を備えている。第１シ
ール部材１０７は図面上二つ設けられているが、その数
に限定はない。数が多いほど液漏れ防止効果は向上する
と考えられる。第３部品１１７は、内部に通路１３２を
備え、ポンプブロック１３３に設けられた戻し管路１１
２経由で漏れ出た液体を外部に排出することが可能にな
っている。第３部品１１７と第２部品１１６との間には
第２シール部材１２１がさらに背中合わせに設けられて
おり、シール部材１０７を介して副室１１１内に入り込
んだ液体や気体がさらにダイアフラム１０８まで到達す
ることを防止するようになっている。第１部品１１５
は、ダイアフラム１０８を挟み込んだ状態で第２部品１
１６にカシメ等で係止されて連動可能になっている。さ
らに第２部品１１６とポンプブロック１３３との間には
Ｏリング１２０が組み込まれており、副室１１１からポ
ンプ外へ液体や気体が流出するのを防止できるようにな
っている。カラー１３４は、ピストン１０５と何らかの
凹凸形状等で噛み合う構造を備えており、ピストン１０
５と噛み合った状態でピストンシャフトにセットスクリ
ュー等の手段で固定されている。これによって、ピスト
ン１０５とピストンシャフト１０４とがたるみ無く連結
されるようになっている。

【００４３】ポンプブロック１３３の液体の流路には、
液体入口側から液体出口側に向かって、入口側低圧作動
逆止弁１１３、高圧作動逆止弁１０９、ポンプ室１０６
を介して出口側低圧作動逆止弁１１４、高圧作動逆止弁
１１０が設けられている。これらの詳細については後述
する。

【００４４】上記構成において、モータ１０１が駆動さ
れその回転軸が回転すると、カム１０２が回転する。カ
ム１０２が回転すると、その回転角に対応して、カムフ
ォロア１０３がカム溝の形状に沿って動き、それと係止
するピストンシャフト１０４が図面左右方向に往復運動
する。このピストンシャフト１０４の往復運動によっ
て、当該シャフトに締結されたピストン１０５が往復運
動をする。例えばカム１０２が回転することによりピス
トン１０５が図面右側に移動すると、ポンプ室１０６内
の体積が増加し、ポンプ室内部が負圧となる。これによ
って、高圧作動逆止弁１１０および出口側低圧作動逆止
弁１１４が閉鎖され、反対に高圧作動逆止弁１０９およ
び入口側低圧作動逆止弁１１３が開放され、液体入口側
から液体がポンプ室１０６内に送り込まれる。さらにカ
ム１０２が回転してピストン１０５が図面左方向に移動
すると、ポンプ室１０６内の体積が減少し、ポンプ室内
部の圧力が上昇する。これによって、今度は高圧作動逆
止弁１０９および入口側低圧作動逆止弁１１３が閉鎖さ
れ、高圧作動逆止弁１１０および出口側低圧作動逆止弁
１１４が開放されて、ポンプ室内の液体が液体出口側か
ら出力されることになる。カム１０２の両側に設けられ
たカム溝は前述のように１８０度の位相差で二つの筒を
駆動するため、一方の筒のポンプ室において液体または
気体を吸い込んでいる時に、他方の筒のポンプ室におい
て液体または気体が送り出されることになる。この実施
形態では２つの筒による２連動作を行っているが、さら
に筒を３つ、４つと増やすことにより、３連や４連の動
作をさせることは好ましい。このようにすれば、送り出
しの脈動をさらに抑えて液体流の連続性を向上させるこ
とが可能である。

【００４５】（シール部材）さて図２に基づいて、本発
明に係る第１シール部材１０７について、さらに詳しく
説明する。図２（ａ）は一つの第１シール部材の平面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）２ｂ−２ｂ断面における断
面図である。

【００４６】図２（ａ）に示すように、当該第１シール
部材１０７は、環状形状、いわゆるドーナッツ形状を有
している。図２（ｂ）の断面図から判るように、当該シ
ール部材は、内径から外径までの半径方向における断面
がＶ字形状をなす弾性体で形成されている。この第１シ
ール部材は、Ｖ字形状の開口側が加圧側を向いて配置さ
れる。

【００４７】この構造によれば、Ｖ字の開口方向から圧
力が加わるとＶ字の開口が開くことになり結果として内
径が小さくなる。つまりポンプ室側から圧力が加えられ
ると、シール部材の内径が小さくなり、内径部に通され
たシリンダ１０５の壁面との密着性が増大するようにな
っている。このため、摩耗によりシール部材の内径部分
が多少後退したとしても密着性を確保し続け、液体漏れ
を防止し続けることができる。

【００４８】また、本実施形態では、本発明の加圧調整
機構に係る第３部品１１７が第１シール部材１０７のＶ
字形状の頂角部分を加圧方向と逆方向に押すような構造
を備えている。この加圧調整機構は、第２部品１１６の
ねじにより、人手によって、第１シール部材を押す調整
量を任意に変更可能に構成されている。

【００４９】この構造によれば、シール部材の内径部分
の摩耗の程度に併せてシール部材を押す量を変更し、常
に同じ接触力でシール部材とシリンダ壁面とが接触する
ように調整できる。したがってポンプのメンテナンス
時、シール部材を取り替える代わりに調整量を変更する
ことで対応が可能となっている。

【００５０】さらに本実施形態には、流路１３２および
戻し管路１１２を備えるので、万一第１シール部材１０
７とピストン１０５の壁面との接触部から液体または気
体がにじみ出たとしても、これを排出することが可能で
ある。

【００５１】さらにまた本実施形態には、流路１３２の
カムよりにダイアフラム１０８を備えるので、シール部
材１０７を介して副室１１１内に入り込んだ液体や気体
がカム側に漏れ出たり、カム側からの埃等がピストン側
やポンプ室に入り込んだりすることを防止することがで
きる。

【００５２】（逆止弁）さらに図３乃至図７に基づいて
本実施形態の各逆止弁について詳しく説明する。図３
は、本実施形態における出口側低圧作動逆止弁１１４の
断面図である。図３に示すように、本実施形態の出口側
低圧作動逆止弁１１４は、球体１２７、保持部１２９、
およびホルダ１２６を備えている。

【００５３】球体１２７は、弾性体でも剛体であっても
よく、例えば半径ｒ_１を備えている。ホルダ１２６は、
中空構造を有し、球体１２７の直径（２ｒ_１）より大き
い内径を有し保持部１２９により封止される一方の端面
と、球体１２７の直径より小さい内径を有し流入した液
体または気体が排出される他方の端面とを備えている。
すなわち、球体１２７はホルダ１２６の中空部分を壁面
に当接するまで順方向に遊動可能になっている。

【００５４】図４に保持部１２９の形状を示す。図４
（ａ）は保持部の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の４
ｂ−４ｂ断面における断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）
の４ｃ−４ｃ断面における断面図である。保持部１２９
の底部（順方向上流側）には開口部を備え、その中央部
に、球体１２７が流れの逆方向に所定量以上移動するこ
とを防止する剛性ストッパ１３０を備えている。この剛
性ストッパにより、流れの逆方向の圧力が加わった場合
に、必要以上に球体１２７が底部に沈み込むのを防止す
ることができる。また保持部１２９は、流れの順方向に
向けて裾広がりに開口することにより球体１２７を遊動
可能に保持するラッパ状弾性部１２８を開口部の周囲に
備えている。このラッパ状弾性部１２８により、球体１
２７はラッパ状弾性部１２８の開口面に自重で軽く乗っ
ている形になるため、開口部から僅かな液体または気体
の圧力が加わっても球体１２７が動き弁を開放すること
になる。特に液体に気泡が混じった場合や極めてゆっく
りとしたピストンの動きで圧力が僅かしかかからない場
合であっても球体がその圧力を全部受けて簡単に動くの
である。このラッパ状弾性体１２８は、所定の曲率を有
し、例えば、球体１２７が当接している部分において曲
率半径Ｒ_１を備える。球体１２７の半径ｒ_１とこの曲率
半径Ｒ_１との関係は、 ０．３５ ＜ ｒ_１／Ｒ_１ ＜ ０．８ とする。この範囲であれば、低圧作動逆止弁として、逆
方向圧力に対して瞬時に弁を閉鎖するという応答性を確
保しつつも球体が過度に沈み込むのを防止できるからで
ある。また順方向圧力に対してはラッパ状弾性部が柔軟
に反応するため高い応答性を維持することが可能だから
である。

【００５５】図５は、本実施形態における入口側低圧作
動逆止弁１１３の断面図である。図５に示すように、入
口側低圧作動逆止弁１１３は、出口側低圧作動逆止弁１
１４と同様、球体１２７、保持部１２９、およびホルダ
１２６を備えている。球体１２７、ホルダ１２６、保持
部１２９の開口部とラッパ状弾性部１２８については、
出口側逆止弁１１４と同様なので説明を省略する。

【００５６】図６に入口側低圧作動逆止弁１１３におけ
る保持部１２９の形状を示す。図６（ａ）は保持部の平
面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の４ｂ−４ｂ断面におけ
る断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の６ｃ−６ｃ断面に
おける断面図である。当該保持部１２９は、出口側低圧
作動逆止弁１１４における剛性ストッパ１３０の代わり
に、球体１２７が流れの逆方向に若干量以上移動するこ
とを許容する弾性ストッパ１３１を備えている。この弾
性ストッパの存在により、負圧が印加されればされるほ
ど球体１２７とラッパ状弾性部１２８との密着が増すよ
うになり、効果的に液体や気体の逆流を防止する。この
弾性ストッパ１３１は、液体の流れが無い状態で、球体
１２７がラッパ状弾性部１２８と弾性ストッパ１３１と
に共に接触するように位置決めされている。この構造に
より、球体１２７の自重の一部がラッパ状弾性部１２８
に支えられ残りが弾性ストッパ１３１で支えられるよう
になるため、順方向圧力ではレスポンスよく弁を開放
し、逆方向圧力では瞬時に弁を閉鎖し逆流を防止できる
ようになるのである。ここで、弾性ストッパ１３１は、
３点以上の凸部で球体１２７と接触するように縁取りが
されている。この構造によって、球体１２７と弾性スト
ッパ１３１とが接触した状態であっても液体または気体
の流通が許容される。このため、一旦負圧によって球体
１２７が弾性ストッパ１３１側に押し込まれることがあ
っても、接触面積が少ないため球体１２７と弾性ストッ
パ１３１とが接着することが無い。このため順方向圧力
に対する応答性が損なわれることがないのである。

【００５７】ただし、弾性ストッパの形状はこれに限定
されず、例えば端部に凸部が存在せず、円周状の接触点
で球体と接触するような構成になっていてもよい。

【００５８】図７は、本実施形態における高圧作動逆止
弁１０９、１１０の断面図である。図７に示すように、
本実施形態の高圧作動逆止弁１０９、１１０は、球体１
２４、保持部１２５、およびホルダ１２３を備えてい
る。

【００５９】球体１２４は、弾性体でも剛体であっても
よく、例えば半径ｒ_２を備えている。ホルダ１２３は、
中空構造を有し、球体１２４の直径（２ｒ_２）より大き
い内径を有し保持部１２５により封止される一方の端面
と、球体１２４の直径より小さい内径を有し流入した液
体または気体が排出される他方の端面とを備えている。
すなわち、球体１２４はホルダ１２３の中空部分を壁面
に当接するまで順方向に遊動可能になっている。保持部
１２５は、開口部を有し、流れの順方向に向けて裾広が
りに開口するとともに、流れの逆方向の圧力に対し所定
の剛性を有する接触面を有している。この接触面は所定
の曲率を有し、例えば球体１２４との接触部分において
曲率半径Ｒ_２を備えている。このような構成により、当
該高圧作動逆止弁は、強い負圧がかかっても逆方向の圧
力に対して接触面が剛性を有するため球体が沈み込み動
作不能となることがない。球体１２４の半径ｒ_２と保持
部１２５の曲率半径Ｒ_２との関係は、 ０．３ ＜ ｒ_２／Ｒ_２ ＜ ０．７ とする。この範囲であれば、高圧作動逆止弁として、順
方向圧力に対して適度な応答し得を確保しつつ、逆方向
圧力に対して過度に球体１２４が保持部１２５側に沈み
込まないため強い負圧に耐えることが可能だからであ
る。

【００６０】ここで低圧作動逆止弁１１３、１１４にお
ける球体１２７の径（２ｒ_１）と高圧作動逆止弁１０９
における球体１２４の径（２ｒ_２）との関係であるが、
高圧作動逆止弁における球体が、低圧作動逆止弁におけ
る球体の径より、相対的に小さな径を有する（すなわち
ｒ_２＜ｒ_１）ことが好ましい。高圧作動逆止弁では、高
い圧力印加時に逆流を防止すればよいため高圧で作動す
るように球体の面積は比較的小さくてもよいが、低圧作
動逆止弁では、わずかな低圧でも作動するように比較的
大きな球体の面積を要するからである。

【００６１】なお、本実施形態では、二つの異なる構造
の低圧作動逆止弁が、液体流路上で液体入口側と液体出
口側とに設けられているが、これに限定されず、液体入
口側と液体出口側とで同じ構造の低圧作動逆止弁を設け
るようにしてもよい。すなわち、低圧作動逆止弁１１４
を両方の出入口側に共に設けても、低圧作動逆止弁１１
３を両方の出入口側に共に設けてもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、圧力が加えられた場合
に、シール部材の内径が小さくなるため、多少の摩耗が
生じてもピストン壁面との密着性を維持することがで
き、液体漏れを防止することができる。

【００６３】また本発明によれば、シール部材の内径部
分の摩耗の程度に応じて加圧調整機構によりシール部材
を押す調整量を変更可能に構成されているので、保守時
にこの調整量を変えるだけで液漏れを防止でき、シール
部材交換までの時間を大幅に延ばすことができる。

【００６４】さらに本発明によれば、流路やダイヤフラ
ムを備えているので、万一シール部材で漏れを防止でき
なかった場合でも流路により液体や気体を戻すことがで
きるため、毒性の高い液体や気体が外部に漏れることが
ない。

【００６５】さらに本発明によれば、逆止弁において球
体はラッパ状弾性部の裾広がりの開口面に自重で軽く乗
っている形になるため、保持部の開口部から僅かな液体
の圧力が加わっても球体が動き弁を開放することにな
る。このため液体に気泡が混じった場合や極めてゆっく
りとしたピストンの動きで圧力変化が緩慢な場合であっ
ても球体がその圧力を全部受けて簡単に動き、効果的に
液体漏れを防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプランジャポンプの構成説明図であ
り、図１（ａ）はカム軸を含む断面図、図１（ｂ）は図
１（ａ）における１ｂ−１ｂ断面における断面図であ
る。

【図２】本発明のプランジャポンプのシール部材の説明
図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）２ｂ−２ｂ断面における断面図である。

【図３】本発明の出口側低圧作動逆止弁の構造を説明す
る断面図である。

【図４】本発明の出口側低圧作動逆止弁のラッパ状弾性
部の説明図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は
図４（ａ）の４ｂ−４ｂ断面における断面図、図４
（ｃ）は図４（ａ）の４ｃ−４ｃ断面における断面図で
ある。

【図５】本発明の入口側低圧作動逆止弁の構造を説明す
る断面図である。

【図６】本発明の入口側低圧作動逆止弁のラッパ状弾性
部の説明図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は
図６（ａ）の６ｂ−６ｂ断面における断面図、図６
（ｃ）は図６（ａ）の６ｃ−６ｃ断面における断面図で
ある。

【図７】高圧作動逆止弁の構造を説明する断面図であ
る。

【図８】従来のプランジャポンプの構成説明図であり、
図１（ａ）はカム軸を含む断面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）における１ｂ−１ｂ断面における断面図である。

【符号の説明】

１００…カムブロック １０２…カム １０３…カムフォロア １０４…ピストンシャフト １０５…ピストン １０６…ポンプ室 １０７…第１シール部材 １０８…ダイアフラム １０９、１１０…高圧作動逆止弁 １１１…副室 １１２…戻し管路 １１３…入口側低圧作動逆止弁 １１４…出口側低圧作動逆止弁 １１５…第１部品（加圧調整機構） １１６…第２部品（加圧調整機構） １１７…第３部品（加圧調整機構） １１８、１１９…軸受け １２０…Ｏリング １２１…第２シール部材 １２３、１２６、１３５…ホルダ １２４、１２７…球体 １２５…弾性部 １２８…ラッパ状弾性部 １２９…保持部 １３０…剛性ストッパ １３１…弾性ストッパ １３２…通路 １３４…カラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 21/02 Ｊ (72)発明者 岡崎 龍夫 東京都渋谷区神宮前１−14−32 原宿アパ ートメンツ303 ブイティーエイ株式会社 内 (72)発明者 太田 好紀 埼玉県久喜市清久町１−10 ソニーマニュ ファクチュアリングシステムズ株式会社内 (72)発明者 松井 智仁 埼玉県久喜市清久町１−10 ソニーマニュ ファクチュアリングシステムズ株式会社内 (72)発明者 朝見 健 埼玉県久喜市清久町１−10 ソニーマニュ ファクチュアリングシステムズ株式会社内 Ｆターム(参考） 3H058 AA04 BB03 BB14 CB06 CB13 CB19 EE02 EE03 EE14 3H071 AA01 BB01 DD14 DD52 3H075 AA01 BB03 DA09 3J043 AA13 BA06 CA02 CA12 CB13 DA01 HA05

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体漏れを防止するためのシール部材で
   あって、 環状形状を有し、一方向から圧力が加えられた場合に当
   該圧力を受けることによって内径が小さくなる構造を備
   えたことを特徴とするシール部材。
2. 【請求項２】 前記内径から外径までの半径方向におけ
   る断面がＶ字形状をなす弾性体で形成されている、請求
   項１に記載のシール部材。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシール部材をピストン
   の周囲に備えるプランジャポンプであって、 前記シール部材における前記Ｖ字形状の開口側が前記ピ
   ストンによって液体に圧力が加えられる圧力印加点の方
   向を向いて配置されていることを特徴とするプランジャ
   ポンプ。
4. 【請求項４】 前記Ｖ字形状における開口側の反対側か
   ら前記シール部材を押すための加圧調整機構をさらに備
   える、請求項３に記載のプランジャポンプ。
5. 【請求項５】 前記加圧調整機構は、前記シール部材を
   押す調整量を任意に変更可能に構成されている、請求項
   ４に記載のプランジャポンプ。
6. 【請求項６】 前記シール部材の前記開口側とは反対側
   に漏れ出た液体を取り除くための流路をさらに備える、
   請求項３乃至５のいずれか一項に記載のプランジャポン
   プ。
7. 【請求項７】 前記流路は、前記圧力印加点を含む液体
   流路のいずれかの場所に連通している、請求項６に記載
   のプランジャポンプ。
8. 【請求項８】 前記流路の入口を挟んで前記シール部材
   とは離間した位置にダイアフラムを備える、請求項６ま
   たは７に記載のプランジャポンプ。
9. 【請求項９】 球体と、 開口部を備え、当該開口部からの流れの順方向圧力によ
   り前記球体を遊動可能に保持するための保持部と、 前記球体を遊動可能に収納する中空構造を有し、前記球
   体の直径より大きい内径を有し前記保持部により封止さ
   れる一方の端面と、前記球体の直径より小さい内径を有
   し流入した液体が排出される他方の端面と、を備えるホ
   ルダと、を備え、 前記保持部は、流れの順方向に向けて裾広がりに開口す
   ることにより前記球体を遊動可能に保持するラッパ状弾
   性部を前記保持部の前記開口部の周囲に備えることを特
   徴とする逆止弁。
10. 【請求項１０】 前記保持部は前記球体が流れの逆方向
    に所定量以上移動することを防止する剛性ストッパをさ
    らに備える、請求項９に記載の逆止弁。
11. 【請求項１１】 前記保持部は前記球体が流れの逆方向
    に若干量以上移動することを許容する弾性ストッパをさ
    らに備える、請求項９に記載の逆止弁。
12. 【請求項１２】 前記弾性ストッパは、前記液体の流れ
    が無い状態で、前記球体が前記ラッパ状弾性部と当該弾
    性ストッパに共に接触する構造を備える、請求項１１に
    記載の逆止弁。
13. 【請求項１３】 前記弾性ストッパは、前記球体と接触
    した状態であっても前記液体の流通を許容する形状を備
    える、請求項１１または１２に記載の逆止弁。
14. 【請求項１４】 前記球体の半径をｒとし、前記球体が
    当接している部分における前記ラッパ状弾性部の曲率半
    径をＲとした場合に、 ０．３５ ＜ ｒ／Ｒ ＜ ０．８ という関係を備える、請求項９乃至１３のいずれか一項
    に記載の逆止弁。
15. 【請求項１５】 球体と、 開口部を備え、当該開口部から流入する液体の圧力によ
    り前記球体を遊動可能に保持するための保持部と、 前記球体を遊動可能に収納する中空構造を有し、前記球
    体の直径より大きい内径を有し前記保持部により封止さ
    れる一方の端面と、前記球体の直径より小さい内径を有
    し流入した液体が排出される他方の端面と、を備えるホ
    ルダと、を備え、 前記保持部は、流れの順方向に向けて裾広がりに開口す
    るとともに、流れの逆方向の圧力に対し所定の剛性を有
    する接触面を有することを特徴とする逆止弁。
16. 【請求項１６】 前記球体の半径をｒとし、前記球体が
    当接している部分における前記接触面の曲率半径をＲと
    した場合に、 ０．３ ＜ ｒ／Ｒ ＜ ０．７ という関係を備える、請求項１５に記載の逆止弁。
17. 【請求項１７】 相対的に高い圧力で作動する高圧作動
    逆止弁と、 相対的に低い圧力で作動する低圧作動逆止弁と、を備
    え、 前記高圧作動逆止弁および前記低圧作動逆止弁を液体流
    路における圧力印加点の液体入口側と液体出口側との少
    なくともいずれか一方に備えることを特徴とするプラン
    ジャポンプ。
18. 【請求項１８】 前記液体流路に沿って前記高圧作動逆
    止弁が前記低圧作動逆止弁よりも流れの順方向下流側に
    設けられている、請求項１７に記載のプランジャポン
    プ。
19. 【請求項１９】 請求項９乃至１４のいずれか一項に記
    載の逆止弁を前記低圧作動逆止弁として備えた、請求項
    １７または１８に記載のプランジャポンプ。
20. 【請求項２０】 請求項１５または１６のいずれかに記
    載の逆止弁を前記高圧作動逆止弁として備えた、請求項
    １７乃至１９のいずれか一項に記載のプランジャポン
    プ。
21. 【請求項２１】 請求項９乃至１４のいずれか一項に記
    載の逆止弁を前記低圧作動逆止弁として備え、 請求項１５または１６に記載の逆止弁を前記高圧作動逆
    止弁として備え、 前記高圧作動逆止弁における前記球体が、前記低圧作動
    逆止弁における前記球体の径より、相対的に小さな径を
    有することを特徴とするプランジャポンプ。
22. 【請求項２２】 カムと、 前記カムにより駆動される複数のピストンと、をさらに
    備え、 複数の前記ピストンは、前記カムにより異なる位相で駆
    動されるように構成されている、請求項３乃至８および
    請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載のプランジャ
    ポンプ。
23. 【請求項２３】 ピストンの周囲に設けられた、内径か
    ら外径までの半径方向における断面がＶ字形状をなす弾
    性体で形成されているシール部材と、 相対的に高い圧力で作動する高圧作動逆止弁と、 相対的に低い圧力で作動する低圧作動逆止弁と、を備
    え、 前記高圧作動逆止弁および前記低圧作動逆止弁を液体流
    路における圧力印加点の液体入口側と液体出口側との少
    なくともいずれか一方に備えることを特徴とするプラン
    ジャポンプ。
24. 【請求項２４】 液体が流れる液体流路の一部にピスト
    ンにより圧力を加えるステップと、 前記圧力が加えられた場合にシール部材により当該圧力
    に対応した密着力で前記ピストンの周囲を密封するステ
    ップと、 密封された前記ピストンの周囲からさらに漏れ出た前記
    液体を前記液体流路のいずれかの位置に戻すステップ
    と、を備えることを特徴とする液体送り方法。
25. 【請求項２５】 液体が流れる液体流路の一部に圧力を
    加えるステップと、 前記液体流路における圧力印加点の上流側において、相
    対的に低い圧力で前記液体が逆流した場合に当該逆流を
    停止させるステップと、 前記上流側において、前記圧力印加点からの相対的に高
    い圧力における前記液体の逆流を停止させるステップ
    と、 前記液体流路における前記圧力印加点の下流側におい
    て、相対的に低い圧力で前記液体が逆流した場合に当該
    逆流を停止させるステップと、 前記下流側において、外部からの相対的に高い圧力にお
    ける前記液体の逆流を停止させるステップと、を備える
    ことを特徴とする液体送り方法。
26. 【請求項２６】 請求項２４に記載の各ステップと、請
    求項２５に記載する各ステップと、をともに備える液体
    送り方法。