JP2008248776A - 塗料圧送用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】パッキンが塗料により高圧を受けても、パッキンの変形、損傷などを抑制することができ、パッキンの寿命を向上することができる塗料圧送用ポンプを提供する。
【解決手段】プランジャ７がシリンダ６内を往復動することにより塗料を圧送する塗料圧送用ポンプにおいて、シリンダ６の内周面に設けられたハウジング２２と、ハウジング２２に保持されシリンダ６とプランジャ７との間をシールするＵパッキン２４と、ハウジング２２に保持されＵパッキン２４を第１のポンプ室９側（当該Ｕパッキン２４がシリンダ６内の塗料により圧力を受ける側とは反対側）から支える保護リング２５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、プランジャがシリンダ内を往復動することにより塗料を圧送する塗料圧送用ポンプに関する。

塗料圧送用ポンプにおいては、例えば、図６に示すように、中央のボディ（図示せず）の左右両側にシリンダ５０（図６では左側のシリンダのみ図示）を備えており、これらシリンダ５０内には、それぞれプランジャ５１が設けられている。これらのプランジャ５１は、ボディを貫通し左右方向に延びるロッド５２によって連結されており、このロッド５２を左右方向に往復動させることにより、プランジャ５１がシリンダ５０内を往復動するようになっている。

このようにプランジャがシリンダ内を往復動する構成においては、シリンダの内周面にパッキンを取り付け、シリンダとプランジャとの間をシールすることが一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。上記の塗料圧送用ポンプにおいては、金属製のハウジング５３に保持されたパッキン５４をシリンダ５０の内周面に設けるようにしている。前記パッキン５４は、断面ほぼＵ字状をなし、その開放側が、シリンダ５０内（左側）を向くようにして、前記ハウジング５３の内周部に形成された段差部５５に嵌め込まれるようにして保持されている。また、このとき、ハウジング５３の内周面と、プランジャ５１の外周面との間には、僅かな隙間が形成されるように構成されている。
特開２００５−１３３６８１号公報

上記構成の塗料圧送用ポンプにおいては、プランジャ５１の往復動によってパッキン５４の内周面が次第に磨耗していく。そして、塗料圧送用ポンプを長期間運転することに伴いパッキン５４の磨耗が大きくなってくると、プランジャ５１がハウジング５３の内周面に接触して金属粉が生ずるようになり、その金属粉によってパッキン５４の磨耗が加速されるとともに、プランジャ５１およびハウジング５３が損傷してしまうという不具合がある。

ここで、ハウジング５３とプランジャ５１との間の隙間（クリアランス）を大きくすることにより、パッキン５４が磨耗してもプランジャ５１がハウジング５３に接触しないようにする構成が考えられる。しかし、この場合、クリアランスを大きくした分、ハウジング５３においてパッキン５４を支える部分が少なくなり、パッキン５４がシリンダ５０内の塗料により高圧を受けることに伴い、パッキン５４が比較的簡単に変形、損傷してしまう問題が生ずる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パッキンが塗料により高圧を受けても、パッキンの変形、損傷などを抑制することができ、パッキンの寿命を向上することができる塗料圧送用ポンプを提供することにある。

請求項１に記載の塗料圧送用ポンプは、プランジャがシリンダ内を往復動することにより塗料を圧送する塗料圧送用ポンプにおいて、前記シリンダの内周面に設けられたハウジングと、前記ハウジングに保持され、前記シリンダと前記プランジャとの間をシールするパッキンと、前記ハウジングに保持され、前記パッキンを、当該パッキンが前記シリンダ内の塗料により圧力を受ける側とは反対側から支える保護リングとを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の塗料圧送用ポンプは、前記保護リングの内周部の前記パッキン側と反対側の端部は、前記プランジャの外周面に接触するリップ形状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の塗料圧送用ポンプは、前記保護リングは合成樹脂製であることを特徴とする。また、請求項４に記載の塗料圧送用ポンプは、前記ハウジングは合成樹脂製であり、前記保護リングが該ハウジングに一体に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の塗料圧送用ポンプによれば、プランジャがハウジングに接触しないようにするために、ハウジングとプランジャとの間の隙間を大きくしたとしても、プランジャがシリンダ内を往復動するときに、保護リングにより、パッキンを、当該パッキンがシリンダ内の塗料により圧力を受ける側とは反対側から支えることができる。これにより、パッキンが塗料により高圧を受けても、パッキンの変形、損傷などを抑制することができ、パッキンの寿命を向上することができる。

請求項２に記載の塗料圧送用ポンプによれば、保護リングの内周部のパッキン側と反対側の端部を、プランジャの外周面に接触するリップ形状に形成したので、当該保護リングの端部がスクレーパとして機能し、プランジャの外周面に付着している粒子や粉体などを相対的にかきとる作用を呈する。これにより、例えば塗料中に含まれている硬質の粉体などがパッキンとプランジャとの間に入り込むことを抑えることができ、当該パッキンおよびプランジャの磨耗、損傷などを防止する効果を高めることができる。

請求項３に記載の塗料圧送用ポンプによれば、保護リングを合成樹脂製としたので、当該保護リングが磨耗しても、比較的軟質な樹脂粉が発生するに過ぎない。従って、保護リングを金属製とした場合のように攻撃性の高い金属粉が発生するものとは異なり、磨耗粉によるパッキンおよびプランジャの磨耗、損傷などを回避することができる。

請求項４に記載の塗料圧送用ポンプによれば、ハウジングを合成樹脂製とし、保護リングを該ハウジングに一体に設けたので、部品数を削減して構成の簡単化を図ることができるとともに、磨耗粉によるパッキンおよびプランジャなどの磨耗、損傷などを回避することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る塗料圧送用ポンプ１の前方側の縦断正面図であり、図３は、塗料圧送用ポンプ１の図２とは異なる断面（後方側の断面）の縦断正面図である。
図２および図３において、塗料圧送用ポンプ１は、中央のボディ２の左右両側にポンプ部３，３´を左右対称的に備えている。以下、ポンプ部３´におけるポンプ部３と同等の部材（部位）には、共通の数字に「´」を付して示す。

ポンプ部３においては、ボディ２の左側に設けられ左方に向かって断面ほぼ円形状に開口したシリンダケース部４に、図中右側の端面が開口した円筒状のフランジ部５が取り付けられており、これにより、シリンダ６が設けられている。このシリンダ６内には、プランジャ７が配置されており、このプランジャ７は、ボディ２を貫通し左右方向に延びるロッド８の左端部に連結されている。また、シリンダ６内においてプランジャ７より右方の空間は第１のポンプ室９として機能し、プランジャ７より左方の空間は第２のポンプ室１０として機能する。

一方、ポンプ部３´においても、シリンダケース部４´およびフランジ部５´からなるシリンダ６´が設けられており、このシリンダ６´内には、ロッド８の右端部に連結されたプランジャ７´が配置されている。シリンダ６´内においてプランジャ７´より左方の空間は第１のポンプ室９´として機能し、プランジャ７´より右方の空間は第２のポンプ室１０´として機能する。

第１のポンプ室９，９´内においてロッド８の外周部は、ベローズ１１，１１´により覆われており、これにより、第１のポンプ室９，９´内とボディ２内とをシールするようになっている。

ボディ２内には、エア駆動室１２が設けられており、このエア駆動室１２内には、ロッド８の外周に固定されたピストン１３が配設されている。このピストン１３は、その外周面がエア駆動室１２の内周面に対し気密状態を保持したままで、エア駆動室１２内をロッド８とともに左右方向に摺動自在に設けられている。

エア駆動室１２の左側には、エアコンプレッサ（図示せず）に連結されたエア供給路１４が連通されている。そして、エア供給路１４を通してエア駆動室１２内に左方から高圧エアが供給されると、ピストン１３がロッド８とともに右方に変位し、これにより、プランジャ７，７´がシリンダ６，６´内を右方に変位するようになっている。なお、エア駆動室１２の右側にも、エアコンプレッサに連結されたエア供給路（図示せず）が連通されており、このエア供給路を通してエア駆動室１２内に右方から高圧エアが供給されると、ピストン１３がロッド８とともに左方に変位し、これにより、プランジャ７，７´がシリンダ６，６´内を左方に変位するようになっている。

このような構成により、エア駆動室１２に高圧エアを供給する方向を左方および右方に切り換えてロッド８を左右方向に往復動させることで、プランジャ７，７´がシリンダ６，６´内を往復動するようになっている。なお、エア駆動室１２内において、ピストン１３の左側および右側のうち高圧エアが供給されない側では、内部の圧力が放出されるようになっている。

図２に示すように、塗料圧送用ポンプ１の下部前方側には、ボディ２の下部を左右方向に延びる吸込パイプ１５が設けられており、この吸込パイプ１５の左端部は第１のポンプ室９に接続され、右端部は第１のポンプ室９´に接続されている。この吸込パイプ１５のほぼ中央部には、塗料を吸い込むための吸込口１６が設けられている。

図３に示すように、ポンプ部３の下部後方側には、断面ほぼＵ字状の中継パイプ１７が設けられており、この中継パイプ１７の左端部は第２のポンプ室１０に接続され、右端部は第１のポンプ室９に接続されている。一方、ポンプ部３´の下部後方側にも、断面ほぼＵ字状の中継パイプ１７´が設けられており、この中継パイプ１７´の左端部は第１のポンプ室９´に接続され、右端部は第２のポンプ室１０´に接続されている。また、中継パイプ１７と第２のポンプ室１０との接続部分および中継パイプ１７´と第２のポンプ室１０´との接続部分には、バルブシート，バルブボール，スプリングなどを備える逆止弁からなる吸入弁１８，１８´が組み込まれている。

塗料圧送用ポンプ１の上部後方側には、ボディ２の上部を左右方向に延びる吐出パイプ１９が設けられており、この吐出パイプ１９の左端部は第２のポンプ室１０に接続され、右端部は第２のポンプ室１０´に接続されている。この吐出パイプ１９のほぼ中央部には、塗料を吐出するための吐出口２０が設けられている。また、吐出パイプ１９と第２のポンプ室１０との接続部分および吐出パイプ１９と第２のポンプ室１０´との接続部分には、上記吸入弁１８，１８´と同様の逆止弁からなる吐出弁２１，２１´が組み込まれている。

このような構成により、ポンプ部３において、プランジャ７がシリンダ６内を左方に変位すると、吸込パイプ１５の吸込口１６から吸い込まれた塗料が、当該吸込パイプ１５を介して第１のポンプ室９に送られる。続いて、プランジャ７がシリンダ６内を右方に変位すると、第１のポンプ室９内の塗料が、中継パイプ１７および吸入弁１８を介して第２のポンプ室１０に送られる。そして、再びプランジャ７がシリンダ６内を左方に変位すると、第２のポンプ室１０内の塗料が、吐出弁２１および吐出パイプ１９を介して吐出口２０から吐出される。

一方、ポンプ部３´においても、プランジャ７´がシリンダ６´内を左方および右方に変位することにより、吸込パイプ１５の吸込口１６から吸い込まれた塗料が、第１のポンプ室９´，中継パイプ１７´，吸入弁１８´，第２のポンプ室１０´，吐出弁２１´，吐出パイプ１９を介して吐出口２０から吐出される。
この場合、ポンプ部３，３´（シリンダ６，６´）においては、塗料を吸い込む側の第１のポンプ室９，９´内よりも、塗料を吐出する側の第２のポンプ室１０，１０´内の方が高圧となる。

さて、前記ポンプ部３，３´内には、シリンダ６，６´の内周面と、プランジャ７，７´の外周面との間をシールするパッキンとしてのＵパッキン２４，２４´が設けられる。以下、このＵパッキン２４，２４´の取付構造について、ポンプ部３の内部構成を拡大して示す図１を参照して説明する。なお、ポンプ部３´の内部構成は、ポンプ部３の内部構成と左右対称となっているので、説明を省略する。

シリンダ６の内周面には、シリンダケース部４とフランジ部５との結合部分に位置して、取付用の凹部６ａがリング状に形成されている。前記Ｕパッキン２４は、リング状に形成された金属（例えばＳＵＳ）製のハウジング２２に保持されて設けられる。前記ハウジング２２の内周部には、前記第２のポンプ室１０側の厚みが薄くなる（内径が大きくなる）ように段差部２３が形成されている。このハウジング２２の第１のポンプ室９側の部分については、径方向の厚さが、図６に示した従来のハウジング５３に比べ全体的に薄く形成されており、ハウジング２２とプランジャ７との間の隙間（クリアランス）が比較的大きくなるようになっている。そして、前記段差部２３の第２のポンプ室１０側には、それぞれプランジャ７の外周面に沿ってリング状に形成されたＵパッキン２４および合成樹脂製の保護リング２５が嵌合保持されている。なお、ハウジング２２は、その外周部にＯリングが嵌め込まれた状態で、シリンダ６の凹部６ａに嵌合固定される。

Ｕパッキン２４は、周知のように、合成樹脂（例えばポリエチレン）から断面Ｕ字状のリング状をなすように構成されるとともに、細いバネ線材からなるＵ字状のバネ（図示せず）を例えばインサート成形により円周方向に並んで多数本有して構成されている。このＵパッキン２４は、開口側を前記第２のポンプ室１０に向けて、段差部２３において第２のポンプ室１０側に配置されており、その内周面がプランジャ７の外周面に密接してシリンダ６とプランジャ７との間をシールするようになっている。このとき、このＵ字状の開口が第２のポンプ室１０内の塗料から受ける圧力により押し広げられて、Ｕパッキン２４の内周面がプランジャ７の外周面に、より密接するようになっている。

そして、前記保護リング２５は、耐熱性や滑り性が良く、比較的高強度の樹脂、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなり、前記Ｕパッキン２４と同等の内径および外径を有し、軸方向にやや薄いリング状に形成されている。この保護リング２５は、段差部２３において第１のポンプ室９側に嵌合配置されており、Ｕパッキン２４を、当該Ｕパッキン２４がシリンダ６内の塗料により圧力を受ける側（シリンダ６内において高圧となる第２のポンプ室１０側）とは反対側（第１のポンプ室９側）から支えるようになっている。なお、前記Ｕパッキン２４および保護リング２５は、消耗品であり、磨耗が大きくなると、取り外して交換されるようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。
上記構成の塗料圧送用ポンプ１においては、プランジャ７がシリンダ６内を左右方向に往復動することにより、Ｕパッキン２４および保護リング２５の内周面を摺動する。このとき、Ｕパッキン２４により、高いシール性が得られ、塗料の漏れが防止される。また、プランジャ７の摺動により、Ｕパッキン２４および保護リング２５の内周面が次第に磨耗していくようになるが、本実施形態では、ハウジング２２とプランジャ７との間の隙間（クリアランス）を大きくしていることから、Ｕパッキン２４が磨耗してもプランジャ７がハウジング２２に接触しない構成となっている。従って、ハウジング２２の磨耗による金属粉の発生が防止される。

そして、塗料を圧送する際には、第２のポンプ室１０内の塗料によりＵパッキン２４が高圧を受けるようになるが、保護リング２５が、Ｕパッキン２４を第１のポンプ室９側から支えるので、Ｕパッキン２４の変形が抑えられる。

以上に説明したように本実施形態によれば、プランジャ７がハウジング２２に接触しないようにするために、ハウジング２２とプランジャ７との間の隙間を大きくしたとしても、プランジャ７がシリンダ６内を往復動するときに、保護リング２５により、Ｕパッキン２４を、第１のポンプ室９側（当該Ｕパッキン２４がシリンダ６内の塗料により圧力を受ける側とは反対側）から支えることができる。これにより、Ｕパッキン２４が塗料により高圧を受けても、Ｕパッキン２４の変形、損傷などを抑制することができ、ハウジング２２からの磨耗粉の発生防止効果と併せて、Ｕパッキン２４の寿命を大幅に向上することができる。ちなみに、図６に示した従来構造では、３ヶ月程度の連続使用でパッキン５４の交換の必要があったが、本実施形態においては、Ｕパッキン２４の１年間程度の連続使用が可能となった。

保護リング２５を合成樹脂製としたので、当該保護リング２５が磨耗しても、比較的軟質な樹脂粉が発生するに止まり、磨耗粉によるＵパッキン２４およびプランジャ７の磨耗、損傷などを回避することができる。
また、ハウジング２２を従来と同様に金属製とし、このハウジング２２に保護リング２５を保持する構成としたので、保護リング２５のみの交換を容易に行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４を参照しながら説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図４は、ハウジング２２とプランジャ７との間の部分を拡大して示している。ハウジング２２の段差部２３において第１のポンプ室９側には、プランジャ７の外周面に沿ってリング状に形成された保護リング３０が配置されている。この保護リング３０の内周部のうちＵパッキン２４側と反対側の端部は、プランジャ７の外周面に接触するリップ形状に形成されたスクレーパ３１となっている。

ここで、塗料圧送用ポンプ１により圧送される塗料の中には、例えばメタリック塗料などの、アルミ粉末やマイカ粉などの硬質な粉体が含有される種類のものもある。上記構成によれば、プランジャ７がシリンダ６内を左方に変位するとき、スクレーパ３１により、プランジャ７の外周面に付着した硬質粉体を左方からかきとることができる。これにより、プランジャ７の外周面に付着した硬質粉体がＵパッキン２４とプランジャ７との間に入り込むことによる当該Ｕパッキン２４およびプランジャ７の磨耗、損傷などを防止することができる。

なお、プランジャ７がシリンダ６内を右方に変位するときには、Ｕパッキン２４の内周部のうち第２のポンプ室１０側の端部により、プランジャ７の外周面に付着した硬質粉体を右方からかきとることができる。これにより、プランジャ７の外周面に付着した硬質粉体がＵパッキン２４とプランジャ７との間に入り込むことによる当該Ｕパッキン２４およびプランジャ７の磨耗、損傷などを防止することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図５を参照しながら説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

シリンダ６の内周面には、当該シリンダ６の内周面に沿ってリング状に形成された合成樹脂製のハウジング４０が設けられている。このハウジング４０は、上記したハウジング２２とは異なり、段差部４１の第１のポンプ室９側の部分の径方向の厚さが全体的に厚く形成されている。このとき、ハウジング４０の厚肉部分の内周面は、プランジャ７の外周面との間に僅かな隙間を存するようになっている。これにより、ハウジング４０に保護リングが一体に設けられている形態とされている。

ハウジング４０の段差部４１の第２のポンプ室１０側には、Ｕパッキン２４が保持されている。この場合、ハウジング４０においてＵパッキン２４より第１のポンプ室９側の部分が保護リングとしての機能を担う。

このような構成によれば、ハウジング４０を合成樹脂製としたので、当該ハウジング４０から磨耗粉が発生することがない。従って、ハウジングを金属製とした場合とは異なり、磨耗粉によるＵパッキン２４およびプランジャ７の磨耗、損傷などを回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上述した各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。

パッキンは、上述のＵパッキン２４に限られるものではなく、Ｖ字状に開口したＶパッキン、Ｌ字状に開口したＬパッキン（リップシールパッキン）など、圧力を受けて開口する形状のものを用いることができる。

保護リング２５およびハウジング４０を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリアセタール樹脂などの耐熱性樹脂、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂などを用いることができる。
第１のポンプ室９，９´内とボディ２内とを、ベローズ１１，１１´によりシールするのではなく、例えばＯリングによりシールしてもよい。

本発明の第１の実施形態を示すものであり、ポンプの内部構成を示す縦断正面図 塗料圧送用ポンプの前方側の縦断正面図 塗料圧送用ポンプの異なる断面を示す縦断正面図 本発明の第２の実施形態を示すものであり、ハウジングとプランジャとの間の部分を拡大して示す縦断正面図 本発明の第３の実施形態を示す図１相当図 従来技術を説明するための図１相当図

符号の説明

図面中、１は塗料圧送用ポンプ、６，６´はシリンダ、７，７´はプランジャ、２２，４０はハウジング、２４，２４´はＵパッキン（パッキン）、２５，３０は保護リング、３１はスクレーパ（保護リングの内周部のパッキン側と反対側の端部）を示す。

Claims (4)

1. プランジャがシリンダ内を往復動することにより塗料を圧送する塗料圧送用ポンプにおいて、
   前記シリンダの内周面に設けられたハウジングと、
   前記ハウジングに保持され、前記シリンダと前記プランジャとの間をシールするパッキンと、
   前記ハウジングに保持され、前記パッキンを、当該パッキンが前記シリンダ内の塗料により圧力を受ける側とは反対側から支える保護リングとを備えたことを特徴とする塗料圧送用ポンプ。
2. 前記保護リングの内周部の前記パッキン側と反対側の端部は、前記プランジャの外周面に接触するリップ形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗料圧送用ポンプ。
3. 前記保護リングは合成樹脂製であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗料圧送用ポンプ。
4. 前記ハウジングは合成樹脂製であり、前記保護リングが該ハウジングに一体に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の塗料圧送用ポンプ。

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