JP2009013898A - プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単でメンテナンスを行い易いプランジャポンプを提供すること。
【解決手段】プランジャポンプ１は、駆動手段によって回転されてケーシング５に対して回転自在に配置されたクランクシャフト２と、このクランクシャフト２に連結されて当該クランクシャフト２の回転運動を直線往復運動に変換するコンロッド３と、このコンロッド３に先端部側が連結されて直線往復運動するクロスヘッド６と、クロスヘッド６の先端部側に連結されてシリンダブロック７内を直線往復運動するプランジャ４と、を備えている。プランジャ４は、中央部に形成された大径部４ａと、両端部に設置されて大径部４ａの直径Ｄ２より小径に形成された小径部４ｂ，４ｃと、を１つの部材で形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンや電動機等の駆動手段によって得られた回転運動を減速し、クランクシャフト、コンロッド等を介在してプランジャを直線往復運動させて流体を昇圧させるプランジャポンプに関する。

従来、食品、薬品、化学等の分野において、各種流体（原料流体）を高圧に加圧して、流体中の物質を微粒化する微粒子化装置（乳化装置）が使用されている。その微粒子化装置では、高圧を発生させるポンプとして一般にクランク式３連型プランジャポンプ（例えば、特許文献１および特許文献２参照）や、１００ＭＰａを超える超高圧用の油圧式増圧機が一般に使用されている。

クランク式３連型プランジャポンプは、クランクケースに回転自在に軸支されたクランクシャフトに３組のコンロッドを連結して往復運動するプランジャを３連型式として流体を高圧に昇圧するポンプである。プランジャの先端部は、空間（昇圧室）に面して配置され、その空間を吸入バルブおよび吐出バルブを介して流体の吸入口および吐出口に連通するように設置されている。吸入バルブと吐出バルブとの間の空間は、一つの昇圧室を形成している。プランジャポンプの駆動の際には、昇圧室内の流体が漏れないように、パッキンをプランジャの先端軸部に嵌合して、軸部をシールしている。

また、クランク式３連型プランジャポンプは、吐出圧が高圧になるため、吸入バルブおよび吐出バルブの設置、配管接続関係を考慮して、耐摩耗性に富んだ硬質の鉄製ブロックが使用され、これを吸引および吐出マニホルドに分けて、３連の各分岐通路を形成して、クランクケースに取付けるようにしている（例えば、特許文献２参照）。
このような従来のプランジャポンプは、原料流体に１５０ＭＰａ程度の高圧を与えて、微粒化用のノズル装置に高圧高速で流し込んで、原料流体中の物質をミクロン代に微粒化して乳化液状する乳化装置に使用されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−２７１７６２号公報（図２〜図４参照） 特開２００１−１２３９４０号公報（図１、図２、図５参照） 特開平９−２７６６８０号公報（図１、図２、図８、図９参照）

しかしながら、従来のクランク式３連型プランジャポンプでは、３つのプランジャの吸入部および吐出部にそれぞれチェックバルブ（吸入バルブおよび吐出バルブ）が設置されて、それぞれが４本のボルトでシリンダブロックに固定されているため、ボルトの個数が２０本で多かった。このため、従来のクランク式３連型プランジャポンプは、部品点数および組付工数が多く、構造が複雑であるという問題点があった。
その結果、クランク式３連型プランジャポンプは、磨耗したパッキンの交換や、保守点検や、洗浄等のメンテナンス作業を行う際には、分解に手間と時間がかかり、作業効率が悪いという問題点があった。

また、油圧式増圧機を使用したポンプは、構造が簡単にできるものの、油圧発生源となる油圧ユニットを別置きとして設置しなければならないため、装置全体が大型化すると共に、コストアップを招くという問題点があった。さらに、油圧式増圧機を使用したポンプは、食品や薬品等を加圧する場合、衛生面等で問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、構造が簡単でメンテナンスを行い易いプランジャポンプを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載のプランジャポンプの発明は、駆動手段によって回転されてケーシングに対して回転自在に配置されたクランクシャフトと、このクランクシャフトに連結されて当該クランクシャフトの回転運動を直線往復運動に変換するコンロッドと、このコンロッドに先端部側が連結されて直線往復運動するクロスヘッドと、このクロスヘッドの先端部側に連結されてシリンダブロック内を直線往復運動するプランジャと、を備えたプランジャポンプであって、前記プランジャは、中央部に形成された大径部と、この大径部の軸方向の両側に形成されると共に、前記大径部の直径より小径に形成された小径部と、を１つの部材で形成されてなることを特徴とする。

請求項１に記載のプランジャポンプの発明によれば、プランジャが、中央部に形成された大径部と、両端部に設置されて大径部の直径より小径に形成された小径部と、が１つの部材で形成されていることによって、シンプルな１軸のポンプを形成することができる。プランジャポンプは、３連型プランジャポンプと比較して、ポンプ能力を維持しながら、駆動部分の部品点数を略半減することができる。これにより、プランジャポンプは、組付工数、分解工数、およびコストが削減されて、全体の構造を簡素化することができると共に、全体を小型化することもできる。その結果、構造が簡単でメンテナンスが行い易いプランジャポンプを提供することができる。

請求項２に記載のプランジャポンプの発明は、請求項１に記載のプランジャポンプであって、前記大径部の軸方向の両側に形成されたそれぞれの小径部は、同じ長さの直径で形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載のプランジャポンプの発明によれば、大径部の両側に形成されたそれぞれの小径部が、同じ長さの直径で形成されていることによって、各小径部の周辺に設置する部材の大きさおよび形状が同じになるため、各小径部の周辺部材（例えば、左右のシリンダサポート）を同一部材で構成することが可能となる。その結果、部品の種類を削減して、プランジャポンプの全体の構造の簡素化およびコストダウンに寄与できる。

請求項３に記載のプランジャポンプの発明は、請求項１または請求項２に記載のプランジャポンプであって、前記シリンダブロックは、前記プランジャの大径部が軸方向に直線往復運動を可能に挿入される中空部を有し、前記中空部は、当該中空部に挿入された前記大径部によって基端部側に第１昇圧室が形成され、先端部側に第２昇圧室が形成され、前記第１昇圧室は、前記シリンダブロックの基端部側に設置された第１シリンダサポートによって閉塞され、前記第２昇圧室は、前記シリンダブロックの先端部側に設置された第２シリンダサポートによって閉塞されていることを特徴とする。

請求項３に記載のプランジャポンプの発明によれば、シリンダブロックは、プランジャの大径部が軸方向に直線往復運動可能に挿入されて中空部内をピストン運動し、その中空部が、大径部によって基端部側に第１昇圧室が形成されて、先端部側に第２昇圧室が形成されている。このため、プランジャポンプは、第１昇圧室と第２昇圧室とからなる２つの昇圧室を軸方向に有することによって、１つの高圧シリンダに２つの昇圧室を設けることができる。その結果、プランジャが１往復すれば、前進するときに一方の昇圧室内が昇圧され、後退して戻るときに他方の昇圧室内が昇圧されるようになるので、往復の２工程で２回同じ圧力の高圧流体を連続的に生成できるようになると共に、部品点数を削減してコストの低減を図ることができる。

請求項４に記載のプランジャポンプの発明は、請求項３に記載のプランジャポンプであって、前記大径部の外周面には、ラビリンス溝が形成さていることを特徴とする。

請求項４に記載のプランジャポンプの発明によれば、大径部の外周面には、ラビリンス溝が形成されていることによって、ピストンの役目をする大径部とシリンダブロックとの間の隙間が封止されて、特別な部材を設置することなく、ポンプの昇圧機能を向上させることができる。これにより、大径部に磨耗するパッキン等のシール材を設置することが不要となるため、メンテナンス作業を容易にし、作業の効率化を図ることができる。

請求項５に記載のプランジャポンプの発明は、請求項３または請求項４に記載のプランジャポンプであって、前記第１シリンダサポートおよび第２シリンダサポートは、各小径部との対向面にそれぞれパッキンが設置されていることを特徴とする。

請求項５に記載のプランジャポンプの発明によれば、第１シリンダサポートおよび第２シリンダサポートは、各小径部との対向面にそれぞれパッキンが設置されていることにより、シリンダブロック内に設置されるパッキンの本数を２本に削減して、パッキン消耗時の交換作業を容易にすることができる。

請求項６に記載のプランジャポンプの発明は、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のプランジャポンプであって、前記中空部には、前記第１昇圧室に、流体が吐出される第１吐出口と前記流体が吸入される第１吸入口とが形成され、前記第２昇圧室に、前記流体が吐出される第２吐出口と前記流体が吸入される第２吸入口とが形成され、前記第１吐出口と前記第２吐出口とは、互いに吐出バルブに連通すると共に、前記プランジャの軸方向に沿って並行に配置され、前記第１吸入口と前記第２吸入口とは、互いに吸入バルブに連通すると共に、前記プランジャの軸方向に沿って並行に配置され、前記第１、第２吸入口は、前記第１、第２昇圧室において、第１、第２吐出口に互いに対向する位置に形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載のプランジャポンプの発明によれば、第１吐出口と第２吐出口とが、吐出バルブに連通してプランジャの軸方向に沿って並行に配置されると共に、第１吸入口と第２吸入口とが、吸入バルブに連通してプランジャの軸方向に沿って並行に配置されることによって、シリンダブロックの軸方向の一端部から例えば４本のボルト等の締結部材でそれらの部材をシリンダブロックに共締めして固定できる。このため、吐出バルブ、吸入バルブ、およびパッキンを交換する場合には、４本の締結部材を外せば、それらの部材を分解、洗浄、あるいは交換できるので、メンテナンスの作業性を向上させることができると共に、締結部材の本数を大幅に削減できる。
また、第１、第２吸入口は、前記第１、第２昇圧室において、第１、第２吐出口に互いに対向する位置に形成されていることによって、線対称な構造になるため、プランジャポンプの構造を簡素化することができる。

請求項７に記載のプランジャポンプの発明は、請求項６に記載のプランジャポンプであって、前記シリンダブロックは、前記中空部に前記プランジャを挿入して、前記吸入バルブおよび前記吐出バルブをそれぞれバルブ設置孔に挿入し、当該シリンダブロックの先端側を前記第２シリンダサポートを介在してカバー部材で閉塞すると共に、当該シリンダブロックの基端部側を前記第１シリンダサポートを介在して前記ケーシングで閉塞して、前記カバー部材、前記第２シリンダサポート、および前記第１シリンダサポートと共に締結部材によって前記ケーシングに固定されることを特徴とする。

請求項７に記載のプランジャポンプの発明によれば、シリンダブロックは、プランジャと吸入バルブと吐出バルブとを挿入した状態で、カバー部材、第２シリンダサポート、および第１シリンダサポートと共に締結部材によってケーシングに一度に共締めして固定できるので、締結部材の本数が少なく、分解および組み付けが容易である。

本発明に係るプランジャポンプによれば、構造が簡単でメンテナンスを行い易いプランジャポンプを提供することができる。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施形態に係るプランジャポンプの一例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプランジャポンプを搭載した乳化装置を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す一部断面を有する斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す中央縦断面図である。図４は、本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す中央横断面図である。図５は、本発明の実施形態に係るプランジャポンプの要部分解斜視図である。
本発明に係るプランジャポンプ１を説明する前に、プランジャポンプ１を搭載した乳化装置Ｓについて説明する。

≪乳化装置の構成≫
図１に示すように、乳化装置Ｓは、例えば、プランジャポンプ１で高圧にされて微粉体等を含有する微粒化液体を、粉体衝合装置（ノズル装置）Ｓａ内で２つに分流して一対のノズルからチャンバ内に高圧噴射して高圧流体同士を一点で衝突合流させることにより、微粒化液体を乳化・分散して微粒化する湿式微粒化装置である。

≪プランジャポンプの構成≫
図２および図３に示すように、プランジャポンプ１は、駆動手段（図示せず）によって得られた回転運動を減速して往復スライダクランク機構で直線往復運動に変換し、流体を加圧して高圧にする１軸のポンプ装置である。このプランジャポンプ１は、例えば、食品、薬品、化学等の分野において使用される各種原料の流体を高圧に加圧する場合に使用される。このプランジャポンプ１は、例えば、５０ＭＰａ時の最大処理量が１，２００Ｌ／ｈｒで、最高圧力が１００ＭＰａ程度の能力を備えている。プランジャポンプ１は、後記するクランクシャフト２と、コンロッド３と、１本のプランジャ４とを備えた１軸のクランク式プランジャポンプである。
図３および図４に示すように、プランジャポンプ１は、クランクシャフト２と、コンロッド３と、プランジャ４と、ケーシング５と、クロスヘッド６と、シリンダブロック７と、吸入バルブ８と、吐出バルブ９と、カバー部材Ｃとを主に備えて構成されている。
本発明に係るプランジャポンプ１は、このように流体を高圧化、または、高速噴射化する装置に使用されるポンプ装置であり、その使用用途は特に限定されないが、以下、乳化装置Ｓ（図1参照）に使用した場合を例に挙げて説明する。

≪駆動手段の構成≫
不図示の駆動手段は、例えば、電動モータからなり、この電動モータのロータ軸に設けたプーリ（図示せず）と、このプーリに巻き掛けたＶベルト（図示せず）と、クランクシャフト２に設けたプーリ（図示せず）とから構成される減速機構によって、電動モータの回転が約１／３程度に減速回転されてクランクシャフト２に伝達されるように構成されている。この駆動手段は、乳化装置Ｓのケース本体Ｓ１（図１参照）内部に設置されている。なお、駆動手段は、エンジン等であってもよい。

≪クランクシャフトの構成≫
図３および図４に示すように、クランクシャフト２は、駆動手段（図示せず）の回転をコンロッド３に伝達するための回転駆動軸であり、ケーシング５に対して回転自在に配置されている。クランクシャフト２には、中央部に、他の部分より大径で中心が偏心してカム機能を有する偏心軸部２ａが形成され、先端部に、プーリを固定するためのキー溝２ｂが形成されている。クランクシャフト２には、このクランクシャフト２を回転させるためのＶベルトが巻き掛けられるプーリ（図示せず）と、クランクシャフト２とケーシング５との間に回転自在に設置されたベアリングＢ１，Ｂ２と、シール材とが装着されている。
図３に示すように、クランクシャフト２は、基端部側に形成された偏心軸部２ａがケーシング５のクランク室５ａの中央部に配置され、その偏心軸部２ａの両側がベアリングＢ１，Ｂ２を介在してケーシング５に回動自在に軸支され、キー溝２ｂが形成された先端部側がケーシング５外に突出した状態に組み付けられている。クランクシャフト２は、偏心軸部２ａが軸心から長さＬ（例えば、１５ｍｍ）偏心して形成されていることによって、回転した場合に、プランジャ４の方向に長さ２Ｌ（例えば、３０ｍｍ）のストロークで往復移動するようになっている。

≪コンロッドの構成≫
コンロッド３は、クランクシャフト２に連結されて、クランクシャフト２の回転運動を直線往復運動に変換する動力伝達用連結部材である。コンロッド３には、クランクシャフト２の偏心軸部２ａが軸通される回動軸受部３１と、コンロッド３とクロスヘッド６とを連結するクロスヘッドピン６１が軸通される連結軸受部３２と、が装着されている。
図３に示すように、回動軸受部３１は、クランクシャフト２が回転したときに、軸心Ｏを中心として偏心回転する偏心軸部２ａを軸支する滑り軸受からなり、クランクシャフト２が１回転すると、コンロッド３の連結軸受部３２を１ストローク直線往復運動させるようになっている。
図４に示すように、連結軸受部３２は、クランクシャフト２が回転してコンロッド３が揺動したときに、クロスヘッドピン６１がその連結軸受部３２の内面を摺動する滑り軸受からなり、クロスヘッド６に装着されている。連結軸受部３２は、平面視してコ字状に形成されたコンロッド３の先端部の軸穴３ａ，３ａの同心軸上に配置されている。
なお、クロスヘッドピン６１は、連結軸受部３２および軸穴３ａ，３ａに軸入して両端に止め輪３３，３３を装着することで、抜け止めされて保持されている。

≪ケーシングの構成≫
図４に示すように、ケーシング５は、コンロッド３を覆うクランクケース５１と、クランクシャフト２をベアリングＢ１，Ｂ２を介在して回動自在に軸支する軸受用蓋部材５６，５６と、クロスヘッド６を覆うシリンダサポートケース５２と、プランジャ４を覆うプランジャケース５３と、から主に構成されている。

クランクケース５１は、偏心軸部２ａおよびコンロッド３を配置するための空間であるクランク室５ａを形成するケース体であり、乳化装置Ｓのケース本体Ｓ１内に配置される。クランクケース５１は、クランクシャフト２の軸方向に沿って形成されて両側開口端５１ｂ，５１ｂが開口された筒状の部材からなり、シリンダブロック７側に、シリンダサポートケース５２を装着するための取付口５１ａが穿設されている。取付口５１ａには、シリンダサポートケース５２のフランジ部５２ａが締結部材Ｔ２（図５参照）で固定されて閉塞されている。

図４に示すように、軸受用蓋部材５６，５６は、クランクケース５１の両側開口端５１ｂ，５１ｂを閉塞してボルト締めされる厚板状の部材からなり、ベアリングＢ１，Ｂ２を設置するための軸受設置孔５６ａ，５６ａがそれぞれ穿設されている。軸受設置孔５６ａ，５６ａ内には、ベアリングＢ１，Ｂ２と、フランジホルダ（リテーナ）５４，５５とが挿設されて、フランジホルダ５４でベアリングＢ１，Ｂ２を位置決めして閉塞している。

シリンダサポートケース５２は、クロスヘッド６を軸支する滑り軸受６２を内設した略筒状の部材からなり、クランクシャフト２側にフランジ部５２ａが一体形成され、シリンダブロック７側に拡径した環状部５２ｂが一体形成されている。シリンダサポートケース５２は、外周部が乳化装置Ｓのケース本体Ｓ１に固定され、フランジ部５２ａがクランクケース５１にボルト等の締結部材Ｔ２によって固定されている。
シリンダサポートケース５２の環状部５２ｂの中心部には、第１シリンダサポート７１を挿通したプランジャ４の基端部側の小径部４ｂが挿通されて、雄ねじ部４ｅがシリンダサポートケース５２内でクロスヘッド６に螺着されている。環状部５２ｂの外周部寄りには、４本の締結部材Ｔ１の先端の雄ねじ部Ｔ１ａ（図５参照）が螺合する雌ねじ部５２ｃ（図５参照）がそれぞれ形成されている。

≪クロスヘッドの構成≫
図３および図４に示すように、クロスヘッド６は、コンロッド３とプランジャ４との間に連結されて直線往復運動する中間連結部材であり、シリンダサポートケース５２の内壁に設置された滑り軸受６２内に軸方向に移動可能に軸支されている。クロスヘッド６のクランクシャフト２側には、コンロッド３が揺動自在に軸支され、その反対側には、プランジャ４の基端部側に形成された雄ねじ部４ｅが螺着されている。

≪プランジャの構成≫
図４に示すように、プランジャ４は、クロスヘッド６の先端部側に連結されて、クランクシャフト２の回転に連動してシリンダブロック７内を直線往復運動し、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内の通常圧の流体を加圧する棒状ピストンである。プランジャ４は、中央部に形成された大径部４ａと、大径部４ａの両側に形成されて大径部４ａの直径Ｄ２より小径に形成された小径部４ｂ，４ｃと、を１つの部材で一体形成されてなる。

大径部４ａは、直径Ｄ２（例えば、直径４７ｍｍ）が、基端部側の小径部４ｂの直径Ｄ１（例えば、４０ｍｍ）、および先端部側の小径部４ｃの直径Ｄ２（例えば、４０ｍｍ）より大きく形成されて、シリンダブロック７の中空部７ａ内を軸方向に進退して第１昇圧室７３および第２昇圧室７４を圧縮・膨張させるピストンの役目をする部位である。大径部４ａの軸方向の長さは、シリンダブロック７の中空部７ａの軸方向の長さより短く形成されて、中空部７ａ内を軸方向に直線往復運動できるように、中空部７ａ内の軸方向に配置されている。大径部４ａの外周面には、シール部材として機能する８本のラビリンス溝４ｄが等間隔で環状または迷路状に形成されている。

図４に示すように、基端部側（クロスヘッド６側）の小径部４ｂは、基端部の雄ねじ部４ｅをクロスヘッド６に螺着して連結すると共に、第１シリンダサポート７１および環状部５２ｂに直線往復移動自在に軸支される部位であり、軸棒状に形成されている。プランジャ４の両端部に形成されたそれぞれの小径部４ｂ，４ｃは、同じ長さの直径Ｄ１，Ｄ３で形成されて、その外周部に、シールするためのゴム製のパッキンＰ１，Ｐ２がそれぞれ装着されている。
先端部側（カバー部材Ｃ側）の小径部４ｃは、プランジャ４を第２シリンダサポート７２およびカバー部材Ｃに直線往復移動自在に軸支される部位であり、前記小径部４ｂと同様に軸棒状に形成されている。

≪シリンダブロックの構成≫
シリンダブロック７は、プランジャ４の大径部４ａが軸方向に直線往復運動を可能に挿入される中空部７ａを有する筒状の部材である。中空部７ａの軸方向の両端部には、小径部４ｂ，４ｃを軸支した第１シリンダサポート７１および第２シリンダサポート７２によって閉塞されて密閉空間が形成され、その中空部７ａに挿入された大径部４ａによって基端部側に第１昇圧室７３が形成され、先端部側に第２昇圧室７４が形成されている。図３に示すように、シリンダブロック７には、吸入バルブ８がバルブ設置孔７ｈに挿入され、吐出バルブ９がバルブ設置孔７ｉに挿入されて内設されている。

＜第１シリンダサポートおよび第２シリンダサポートの構成＞
第１シリンダサポート７１は、シリンダブロック７の基端部側に設置されて、第１昇圧室７３を閉塞する厚板状の部材であり、中央部に小径部４ｂを挿通するための貫通孔７１ａが穿設されている。図４に示すように、カバー部材Ｃ、第２シリンダサポート７２、シリンダブロック７、および第１シリンダサポート７１は、４本の長い組付用のボルトやねじ等からなる締結部材Ｔ１によってシリンダサポートケース５２に固定されている。貫通孔７１ａのシリンダサポートケース５２側の小径部４ｂとの対向面には、パッキンＰ１を嵌入するための設置空間となる段差部７１ｂが形成されている。
第２シリンダサポート７２は、シリンダブロック７の先端部側に設置されて、第２昇圧室７４を閉塞するための厚板状の部材であり、中央部に小径部４ｃを挿通するための貫通孔７２ａが穿設されている。貫通孔７２ａのカバー部材Ｃ側の小径部４ｃとの対向面には、パッキンＰ２を嵌入するための設置空間となる段差部７２ｂが形成されている。

＜中空部の構成＞
中空部７ａは、筒状のシリンダブロック７の内壁と、その内壁内に配置されたプランジャ４と、シリンダブロック７の軸方向の両端部に設置された第１シリンダサポート７１および第２シリンダサポート７２とによって形成された空間である。中空部７ａは、大径部４ａによって第１昇圧室７３と第２昇圧室７４との２つのシリンダ空間に分離されている。中空部７ａに面した第１昇圧室７３は、流体が吐出される第１吐出口７ｂと、流体が吸入される第１吸入口７ｃとに連通されている。中空部７ａに面した第２昇圧室７４は、流体が吐出される第２吐出口７ｄと流体が吸入される第２吸入口７ｅとに連通されている。

＜第１昇圧室および第２昇圧室の構成＞
図３に示すように、第１昇圧室７３は、プランジャ４が基端部側に後退したときに、内部の流体が大径部４ａによって圧縮されて圧力が昇圧されるリング状の密閉空間である。
第２昇圧室７４は、プランジャ４が先端部側に前進したときに、内部の流体が大径部４ａに圧縮されて圧力が昇圧されるリング状の密閉空間である。第１昇圧室７３と第２昇圧室７４とは、例えば、プランジャ４の大径部４ａが往復する２工程で同じ圧力の高圧流体を発生するように同じ容積に形成されている。

＜供給口および吐出口の構成＞
供給口７ｇは、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内に流体が供給される入口であり、配管を介して貯留タンク（図示せず）に接続されている。
排出口７ｆは、シリンダブロック７内の第１昇圧室７３および第２昇圧室７４で高圧に昇圧された流体が外部に排出される出口であり、配管を介して粉体衝合装置Ｓａ（図１参照）に接続されている。

＜第１吸入口および第２吸入口の構成＞
図３に示すように、第１吸入口７ｃは、プランジャ４がカバー部材Ｃ側に前進したときに、大径部４ａによって第１昇圧室７３内が負圧になることで流体が吸入される入口であり、吸入バルブ８および供給口７ｇを介してシリンダブロック７の外部から流体が吸入されるようになっている。第１吸入口７ｃと第２吸入口７ｅとは、互いに吸入バルブ８に連通すると共に、プランジャ４の軸方向に沿って一直線上に並行に配置されている。
第２吸入口７ｅは、プランジャ４がクランクシャフト２側に後退したときに、大径部４ａによって第２昇圧室７４内が負圧になることで流体が吸入される入口であり、吸入バルブ８および供給口７ｇを介してシリンダブロック７の外部から流体が吸入されるようになっている。

＜第１吐出口および第２吐出口の構成＞
図３に示すように、第１吐出口７ｂは、プランジャ４がクランクシャフト２側に後退したときに、大径部４ａによって第１昇圧室７３内が昇圧されることで流体が押出される出口であり、吐出バルブ９および排出口７ｆを介してシリンダブロック７の外部に加圧された流体が送出されるようになっている。第１吐出口７ｂと第２吐出口７ｄとは、互いに吐出バルブ９に連通すると共に、プランジャ４の軸方向に沿って一直線上に並行に配置されている。第１吐出口７ｂおよび第２吐出口７ｄは、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４において、第１吸入口７ｃおよび第２吸入口７ｅに互いに対向する位置に形成されている。
第２吐出口７ｄは、プランジャ４がカバー部材Ｃ側に前進したときに、大径部４ａによって第２昇圧室７４内が昇圧されることで流体が押出される出口であり、吐出バルブ９および排出口７ｆを介してシリンダブロック７の外部に加圧された流体が送出されるようになっている。

≪吸入バルブの構成≫
図３に示す吸入バルブ８は、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内の流体が供給口７ｇ側に向けて流れるのを防止する逆流防止用の一対のチェックバルブであり、シリンダブロック７内の第１吸入口７ｃおよび第２吸入口７ｅと、供給タンク（図示せず）に貯留された流体がプランジャポンプ１に供給される供給口７ｇとの間の流路に介在されている。吸入バルブ８は、第１吸入口７ｃおよび第２吸入口７ｅと供給口７ｇとに連通する流路８ａを有してシリンダブロック７に内設されたバルブケース体８ｂ，８ｃ，８ｄと、流路８ａを開閉する弁体８ｅ，８ｆと、この弁体８ｅ，８ｆを押圧するばね部材８ｇ，８ｈと、このばね部材８ｇ，８ｈに付勢された弁体８ｅ，８ｆが当接したり流体の圧力で分離したりする受け部材８ｉ，８ｊと、から構成されている。

流路８ａは、第１吸入口７ｃ、第２吸入口７ｅ、および供給口７ｇに対して直交する方向、つまり、プランジャ４の軸方向に沿って形成されている。流路８ａ内には、ばね部材８ｇ，８ｈが伸縮自在に配置される空間と、ばね部材８ｇ，８ｈに付勢された弁体８ｅ，８ｆが圧接して閉弁される弁座となる段差部と、が形成されている。
図５に示すように、バルブケース体８ｂ，８ｃ，８ｄは、吸入バルブ８を形成するハウジングであり、流路８ａを有する略円筒状の３つの部材を連設してなる。バルブケース体８ｂ，８ｃ，８ｄには、外周に流体の漏れを防止するためのＯリングが装着され、内部に弁体８ｅ，８ｆおよびばね部材８ｇ，８ｈが設置されている。バルブケース体８ｂ，８ｃ，８ｄ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、シリンダブロック７の軸方向の側面からそのシリンダブロック７内に密着した状態に装着されて、締結部材Ｔ１によってカバー部材Ｃと一緒にシリンダブロック７に共締めされる。

図３および図５に示すように、弁体８ｅ，８ｆは、供給口７ｇからシリンダブロック７内の第１昇圧室７３および第２昇圧室７４に供給される流体の通過を許容し、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４から供給口７ｇ側に流体が流れるのを防止する部材であって、例えば、セラミック等によって形成された球体等からなる。
ばね部材８ｇ，８ｈは、常時弁体８ｅ，８ｆを弁座に押し付けて閉弁させるためのものであり、例えば、供給口７ｇがある上流側に向けて伸縮するように流路８ａ内に圧縮された状態で配置された円筒コイルばねからなる。
受け部材８ｉ，８ｊは、略円筒形状に形成されて弁座の役目をする部材である。

≪吐出バルブの構成≫
図３に示す吐出バルブ９は、流体が排出口７ｆから第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内側に向けて流れるのを防止する逆流防止用のチェックバルブであり、全体が線対称に構成されている。吐出バルブ９は、流体が第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内から外側に排出される出口となる第１吐出口７ｂおよび第２吐出口７ｄと、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内の流体がシリンダブロック７外に排出される排出口７ｆとの間の流路に介在されている。吐出バルブ９は、第１吐出口７ｂおよび第２吐出口７ｄと排出口７ｆとに連通する流路９ａを有してシリンダブロック７に内設されたバルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄと、流路９ａを開閉する弁体９ｅ，９ｆと、この弁体９ｅ，９ｆを押圧するばね部材９ｇと、このばね部材９ｇに付勢された弁体９ｅ，９ｆが当接したり流体の圧力で分離したりする受け部材９ｈ，９ｉと、から構成されている。

流路９ａは、第１吐出口７ｂ、第２吐出口７ｄ、および排出口７ｆに対して直交する方向、つまり、プランジャ４の軸方向に沿って形成されている。流路９ａ内には、ばね部材９ｇが伸縮自在に配置される空間と、１つのばね部材９ｇによって押圧される２つの弁体９ｅ，９ｆが第１昇圧室７３および第２昇圧室７４側に付勢されて圧接して閉弁するための弁座となる受け部材９ｈ，９ｉと、が形成されている。

図３および図５に示すように、バルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄは、吐出バルブ９を形成するハウジングであり、流路９ａを有する略円筒状の３つの部材を連設してなる。バルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄには、外周にＯリングが装着され、内部に弁体９ｅ，９ｆおよびばね部材９ｇが設置されている。バルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄは、シリンダブロック７の軸方向の側面からそのシリンダブロック７内に密着した状態に装着されている。吐出バルブ９のバルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄは、シリンダブロック７において、吸入バルブ８のバルブケース体９ｂ，９ｃ，９ｄとは対称な位置に設置されている。
弁体９ｅ，９ｆは、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４からシリンダブロック７の排出口７ｆに向けて流れる流体の通過を許容し、排出口７ｆから第１昇圧室７３および第２昇圧室７４側に流体が流れるのを防止する逆流防止部材であって、例えば、セラミック等によって形成された球体等からなる。
ばね部材９ｇは、常時弁体９ｅ，９ｆを弁座に押し付けて閉弁させるためのものであり、例えば、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４がある上流側に向けて伸縮するように流路８ａ内に圧縮された状態で配置された円筒コイルばねからなる。
受け部材９ｈ，９ｉは、前記受け部材８ｉ，８ｊと同一形状であって、略円筒形状に形成されている。

≪プランジャポンプの作用≫
次に、図３を主に参照して発明の実施形態に係るプランジャポンプの作用を説明する。
＜プランジャが前進する場合＞
電動モータ（図示せず）の回転で得られた回転運動は、減速ベルト機構によって減速回転されて、図３に示すクランクシャフト２に伝達される。クランクシャフト２が回転すると、軸心Ｏから長さＬ（例えば、１５ｍｍ）偏心して形成された偏心軸部２ａが、軸心Ｏを中心として半径の長さＬの軌跡円を描くように回転する。このため、偏心軸部２ａは、プランジャ４の軸方向に長さ２Ｌ（例えば、３０ｍｍ）をストロークとしてコンロッド３を往復運動させる。
その結果、コンロッド３に連結されたクロスヘッド６とプランジャ４は、一体となってシリンダサポートケース５２およびシリンダブロック７内を軸方向に直線往復運動するようになる。この場合、クランクシャフト２が１回転すると、クロスヘッド６とプランジャ４が軸方向に１往復する直線往復運動して２工程で高圧流体を発生する。つまり、プランジャポンプ１は、回転するクランクシャフト２にコンロッド３およびクロスヘッド６を介在してプランジャ４を直線往復運動させる往復スライダクランク機構を構成している。

例えば、クランクシャフト２が回転してコンロッド３が揺動し、クロスヘッド６およびプランジャ４が図３に示すようにカバー部材Ｃがある先端部側に摺動（前進）すると、第２昇圧室７４内の流体（原料）が、大径部４ａに押圧されて圧縮され、第２昇圧室７４の体積が減少される。すると、第２昇圧室７４内の流体は、高圧に昇圧されて、吐出バルブ９のばね部材９ｇのばね力に抗して弁体９ｆを押圧して開弁させ、排出口７ｆから粉体衝合装置Ｓａ（図１参照）に圧送される。
第２昇圧室７４内の流体は、移動するプランジャ４の小径部４ｃと第２シリンダサポート７２との間から第２昇圧室７４外に漏れることを、パッキンＰ２で封止されていることによって阻止されるので、高圧の状態に維持できる。
このとき、第１昇圧室７３内の流体は、大径部４ａが前進することによって膨張されて負圧になり、吸入バルブ８のばね部材８ｇのばね力に抗して弁体８ｆを吸引して開弁させ、供給口７ｇから流体が吸入されて第１昇圧室７３の体積が増加される。

プランジャ４が移動する際には、大径部４ａの外周面に円周方向に沿って複数のラビリンス溝４ｄが形成されているので、ラビリンス溝４ｄがシール材の役目をするため、クリアランスにおける流体の漏れを抑えることができ、ポンプ効率の低下を防ぐことができる。さらに、プランジャポンプ１は、シリンダブロック７の中空部７ａの内径と、プランジャ４の大径部４ａとの隙間を極小にしていることで、第２昇圧室７４の流体が第１昇圧室７３に漏れて流出することを防止して高圧に保つことができる。
なお、プランジャ４若しくはシリンダブロック７には、前記ラビリンス溝４ｄに代えてＶ形パッキン、Ｕ形パッキンなどのパッキン類や、Ｏリングなどの封止部材を設置してシールしても構わない。

＜プランジャが後退する場合＞
図３に示す状態からクランクシャフト２がさらに半回転すると、偏心軸部２ａが、軸心Ｏを中心として半径の長さＬの軌跡円を描くよう回転して、プランジャ４の軸方向に長さ２Ｌのストロークでコンロッド３と共に後退する。コンロッド３に連結されたクロスヘッド６とプランジャ４は、シリンダサポートケース５２およびシリンダブロック７内をクランクシャフト２の方向に直線移動して後退する。
プランジャ４が基端部側（クランクシャフト２側）に後退すると、第１昇圧室７３内の流体が、大径部４ａに押圧されて圧縮され、第１昇圧室７３の体積が減少される。第１昇圧室７３内の流体は、高圧に昇圧されて、吐出バルブ９のばね部材９ｇのばね力に抗して弁体９ｅを押圧して開弁させ、排出口７ｆから粉体衝合装置Ｓａに圧送される。

第１昇圧室７３内の流体は、プランジャ４の小径部４ｂと第１シリンダサポート７１との間から第１昇圧室７３外に漏れることを、パッキンＰ１で封止されていることによって阻止されるので、高圧の状態に維持できる。
このとき、第２昇圧室７４内の流体は、大径部４ａが後退することによって膨張されて負圧になり、吸入バルブ８のばね部材８ｈのばね力に抗して弁体８ｆを吸引して開弁させ、供給口７ｇから流体が吸入されて第２昇圧室７４の体積が増加される。
プランジャ４が移動する際には、大径部４ａのラビリンス溝４ｄと、パッキンＰ１，Ｐ２とがシール材の役目をするため、前記工程時と同様に、クリアランスにおける流体の漏れを抑えて、第１昇圧室７３内を高圧に保持することができる。

前記したようにプランジャポンプ１は、クランクシャフト２が１回転すると、プランジャ４が１ストロークの直線往復運動を行って前進工程と後退工程をし、第１昇圧室７３と第２昇圧室７４とが交互に昇圧されて、２回昇圧工程が行われる。
つまり、プランジャポンプ１は、従来のクランク式プランジャホンプのようにプランジャ４が１往復するときの前進時のみ昇圧する装置と比較して、２倍の作業効率がある。
また、プランジャポンプ１は、プランジャ４が１部材からなる１軸で構成されているので、従来の３連型プランジャポンプ（特許文献１の発明）と比較して、部品点数を半減できるため、組付工数および分解工数を大幅に削減してコストダウンを図ることができる。
図３に示すように、プランジャポンプ１は、第１昇圧室７３および第２昇圧室７４内の流体の吸入および吐出する際に使用される吸入バルブ８と吐出バルブ９とをシリンダブロック７内に軸方向に沿って設置すると共に、供給口７ｇと排出口７ｆとが１箇所で共用しているので、配管との接続部位が半減されて、部品点数が少なく、構造が簡素化されている。

＜プランジャポンプの分解＞
次に、図４および図５を参照してプランジャポンプ１の分解手順と共に作用を説明する。
まず、カバー部材Ｃ、第２シリンダサポート７２、シリンダブロック７、および第１シリンダサポート７１をシリンダサポートケース５２に固定している４本の共締め用の締結部材Ｔ１の雄ねじ部Ｔ１ａをシリンダサポートケース５２の雌ねじ部５２ｃから緩めて、カバー部材Ｃ、第２シリンダサポート７２、およびシリンダブロック７をそれぞれ分解して取り外す。
次に、プランジャ４の先端にあるナット部４ｆを回動してクロスヘッド６の雌ねじ部に螺合している雄ねじ部４ｅを緩めて、小径部４ｂ，４ｃに嵌合していた第１シリンダサポート７１およびパッキンＰ１，Ｐ２と共に、プランジャ４をクロスヘッド６から分離させて取り外す。
このように、プランジャポンプ１から４本の締結部材Ｔ１を取り外して、１つのナット部４ｆを緩めれば容易に、吸入バルブ８、吐出バルブ９、およびパッキンＰ１，Ｐ２を分解・交換・洗浄できるため、組立分解作業の作業性が良好である。

さらに、クランクケース５１，５１と軸受用蓋部材５６とを固定している締結部材Ｔ２、および、フランジホルダ５４，５５をクランクケース５１，５１に固定している締結部材Ｔ２を緩めて分離することによって、クランクケース５１，５１と軸受用蓋部材５６とフランジホルダ５４，５５とベアリングＢ１，Ｂ２と、クランクシャフト２とをそれぞれ分解することができる。そして、止め輪３３，３３をクロスヘッドピン６１から外せば、クロスヘッド６とコンロッド３とを分解して取り外すことができる。
このようにしてプランジャポンプ１は、構造がシンプルで容易に分解できるため、組立作業や分解作業やメンテナンス作業が行い易く、作業時間およびコストを削減できる。

プランジャポンプ１の組付手順については、この反対の手順による。この場合、図５に示すように、シリンダブロック７は、中空部７ａにプランジャ４を挿入して、吸入バルブ８および吐出バルブ９をそれぞれバルブ設置孔７ｈ，７ｉに挿入し、当該シリンダブロック７の先端側を第２シリンダサポート７２を介在してカバー部材Ｃで閉塞すると共に、当該シリンダブロック７の基端部側を第１シリンダサポート７１を介在してシリンダサポートケース５２（ケーシング５）で閉塞する。そして、カバー部材Ｃ、第２シリンダサポート７２、および第１シリンダサポート７１と共に長いボルト等からなる締結部材Ｔ１によってケーシング５に固定される。
このようにシリンダブロック７とプランジャ４と吸入バルブ８と吐出バルブ９とは、カバー部材Ｃ、第２シリンダサポート７２、および第１シリンダサポート７１と共に４本の締結部材Ｔ１によってシリンダサポートケース５２（ケーシング５）に一度に共締めして固定できるので、締結部材Ｔ１の本数が少なく、分解および組み付けが容易である。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
例えば、前記実施形態では、プランジャ４とクロスヘッド６とを別体にした場合を説明したが、プランジャ４とクロスヘッド６とを一体にしても構わない。このようにすれば、さらに、部品点数および組付・分解工数を削減してコストダウンを図ることができる。

本発明の実施形態に係るプランジャポンプを搭載した乳化装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す一部断面を有する斜視図である。 本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す中央縦断面図である。 本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す中央横断面図である。 本発明の実施形態に係るプランジャポンプの要部分解斜視図である。

符号の説明

１ プランジャポンプ
２ クランクシャフト
３ コンロッド
４ プランジャ
４ａ 大径部
４ｂ，４ｃ 小径部
４ｄ ラビリンス溝
５ ケーシング
６ クロスヘッド
７ シリンダブロック
７ａ 中空部
７ｂ 第１吐出口
７ｃ 第１吸入口
７ｄ 第２吐出口
７ｅ 第２吸入口
７ｈ，７ｉ バルブ設置孔
８ 吸入バルブ
９ 吐出バルブ
７１ 第１シリンダサポート
７２ 第２シリンダサポート
７３ 第１昇圧室
７４ 第２昇圧室
Ｄ２ 大径部の直径
Ｄ１，Ｄ３ 小径部の直径
Ｐ１，Ｐ２ パッキン
Ｓ 乳化装置
Ｔ１，Ｔ２ 締結部材

Claims (7)

1. 駆動手段によって回転されてケーシングに対して回転自在に配置されたクランクシャフトと、
   このクランクシャフトに連結されて当該クランクシャフトの回転運動を直線往復運動に変換するコンロッドと、
   このコンロッドに先端部側が連結されて直線往復運動するクロスヘッドと、
   このクロスヘッドの先端部側に連結されてシリンダブロック内を直線往復運動するプランジャと、を備えたプランジャポンプであって、
   前記プランジャは、中央部に形成された大径部と、
   この大径部の軸方向の両側に形成されると共に、前記大径部の直径より小径に形成された小径部と、を１つの部材で形成されてなることを特徴とするプランジャポンプ。
2. 前記大径部の軸方向の両側に形成されたそれぞれの小径部は、同じ長さの直径で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
3. 前記シリンダブロックは、前記プランジャの大径部が軸方向に直線往復運動を可能に挿入される中空部を有し、
   前記中空部は、当該中空部に挿入された前記大径部によって基端部側に第１昇圧室が形成され、先端部側に第２昇圧室が形成され、
   前記第１昇圧室は、前記シリンダブロックの基端部側に設置された第１シリンダサポートによって閉塞され、
   前記第２昇圧室は、前記シリンダブロックの先端部側に設置された第２シリンダサポートによって閉塞されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプランジャポンプ。
4. 前記大径部の外周面には、ラビリンス溝が形成さていることを特徴とする請求項３に記載のプランジャポンプ。
5. 前記第１シリンダサポートおよび第２シリンダサポートは、各小径部との対向面にそれぞれパッキンが設置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプランジャポンプ。
6. 前記中空部には、前記第１昇圧室に、流体が吐出される第１吐出口と前記流体が吸入される第１吸入口とが形成され、
   前記第２昇圧室に、前記流体が吐出される第２吐出口と前記流体が吸入される第２吸入口とが形成され、
   前記第１吐出口と前記第２吐出口とは、互いに吐出バルブに連通すると共に、前記プランジャの軸方向に沿って並行に配置され、
   前記第１吸入口と前記第２吸入口とは、互いに吸入バルブに連通すると共に、前記プランジャの軸方向に沿って並行に配置され、
   前記第１、第２吸入口は、前記第１、第２昇圧室において、第１、第２吐出口に互いに対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のプランジャポンプ。
7. 前記シリンダブロックは、前記中空部に前記プランジャを挿入して、前記吸入バルブおよび前記吐出バルブをそれぞれバルブ設置孔に挿入し、
   当該シリンダブロックの先端側を前記第２シリンダサポートを介在してカバー部材で閉塞すると共に、当該シリンダブロックの基端部側を前記第１シリンダサポートを介在して前記ケーシングで閉塞して、
   前記カバー部材、前記第２シリンダサポート、および前記第１シリンダサポートと共に締結部材によって前記ケーシングに固定されることを特徴とする請求項６に記載のプランジャポンプ。

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