JP2012047160A

JP2012047160A - 往復動ポンプ

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Publication number: JP2012047160A
Application number: JP2010192679A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ochiai; 徹也落合
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: JP5363435B2

Abstract

【課題】マニホルドの小型化を図ると共に、高圧シール及び低圧シールに簡素な構成で液体を供給することができる往復動ポンプを提供する。
【解決手段】マニホルド５に吸入口５５及び吐出口５６を設け、シリンダ部４の少なくとも一部をマニホルド５から突出させてシリンダ突出部４ａを形成する。マニホルド５から突出したシリンダ突出部４ａの外側に配置された筒状の連通管６によってシリンダ突出部４ａと連通管６との間に連通流路６１を形成し、高圧シール４５と低圧シール４６との間に、シリンダ部４内側と連通流路６１とを貫通する貫通流路４３を設けることにより、マニホルド流路５３から連通流路６１を介して貫通流路４３に繋がる流路５３，６１，４３を形成する。この流路５３，６１，４３を通じて、マニホルド流路５３側からシリンダ部４内側の高圧シール４５と低圧シール４６との間に液体を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、往復動ポンプに関する。

従来、往復動部材が駆動部の駆動に従いシリンダ部内を往復動することにより、当該シリンダ部内の先端側に形成されたポンプ室で例えば水等の液体のポンプ作用を行う往復動ポンプが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このような往復動ポンプにあっては、ポンプ室側から駆動部側へ液体が漏洩するのを防止するために、シリンダ部内におけるポンプ室側に高圧シール、及びシリンダ部内における駆動部側に低圧シールが往復動部材に液密に摺接するように設けられている。

ところで、高圧シールや低圧シールに磨耗や焼き付け等が生じると、ポンプ室から液体が漏れてしまい、ポンプは規定の圧力を維持できなくなる。また、駆動部へ液体が容易に進入してしまい、潤滑油が汚染・劣化して潤滑性を失い、駆動部で焼き付けが生じポンプ破損を引き起こす虜がある。このため、高圧シール及び低圧シールの潤滑や冷却を行う必要がある。

例えば、特許文献１には、ポンプ室内に液体を導入する吸入口及びポンプ室内で圧縮された液体を吐出する吐出口を有するマニホルド内にシリンダ部を収容する往復動ポンプであって、シリンダ部のうちマニホルド内に収容された部位にそれぞれ設けられた高圧シール及び低圧シールに、マニホルドに設けられた流路を介して吸入口から液体を供給し、各シールの潤滑や冷却を行う構成が開示されている。

また、特許文献２には、ポンプ室内で圧縮された液体を吐出する吐出口を有する第１マニホルドと、ポンプ室内に液体を導入する吸入口を有する第２マニホルドとを備え、第２マニホルド内に往復動部材に摺接する高圧シールと低圧シールとが設けられた往復動ポンプであって、高圧シール及び低圧シールに対して、第２マニホルドに設けられた流路を介して吸入口から液体を供給し、各シールの潤滑や冷却を行う構成が開示されている。

実開昭６３−２６７８０号公報特開２０１０−５３８６１号公報

このように、上記特許文献１，２に記載された何れのタイプの往復動ポンプに対しても、マニホルドの小型化が要求されると共に、高圧シール及び低圧シールの潤滑や冷却を行うための最適な態様も求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、マニホルドの小型化を図ると共に、高圧シール及び低圧シールに簡素な構成で液体を供給することができる往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明による往復動ポンプ（１００）は、往復動部材（１）がシリンダ部（４）内を駆動部（２１，２２，２３）の駆動に従い往復動することで、当該シリンダ部（４）内の先端側に形成されたポンプ室（４０）でポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、ポンプ室（４０）を収容するとともに、当該ポンプ室（４０）内に液体を導入する吸入口（５５）及び当該ポンプ室（４０）内で圧縮された液体を吐出する吐出口（５６）を有するマニホルド（５）と、シリンダ部（４）内のポンプ室（４０）側に配置され往復動部材（１）に液密に摺接する高圧シール（４５）と、シリンダ部（４）内の駆動部（２１，２２，２３）側に配置され往復動部材（１）に液密に摺接する低圧シール（４６）と、を具備した往復動ポンプ（１００）において、シリンダ部（４）の少なくとも一部がマニホルド（５）から駆動部（２１，２２，２３）側に突出してシリンダ突出部（４ａ）を構成し、シリンダ突出部（４ａ）の外側を当該シリンダ突出部（４ａ）の外周面と所定の隙間を設けて覆う筒状に形成され、当該シリンダ突出部（４ａ）の外周面との間に連通流路（６１）を形成する連通管（６）と、マニホルド（５）に形成され、液体を連通流路（６１）に導くマニホルド流路（５３）と、シリンダ突出部（４ａ）の高圧シール（４５）と低圧シール（４６）との間において、シリンダ突出部（４ａ）内側とシリンダ突出部（４ａ）外側の連通流路（６１）とを貫通する貫通流路（４３）と、を備えたことを特徴としている。

このような往復動ポンプ（１００）によれば、マニホルド（５）に吸入口（５５）及び吐出口（５６）が設けられ、マニホルド（５）からシリンダ突出部（４ａ）が突出する構成のため、シリンダ部全体がマニホルドで覆われる従来技術と比較してマニホルド（５）の小型化を図ることができる。また、液体は、マニホルド流路（５３）から、シリンダ突出部（４ａ）の外側の筒状の連通管（６）とシリンダ突出部（４ａ）との間に形成された連通流路（６１）を通り、高圧シール（４５）と低圧シール（４６）との間を貫通する貫通流路（４３）を通ってシリンダ部（４）内側の高圧シール（４５）と低圧シール（４６）との間に供給される。このように、シリンダ部（４）の少なくとも一部がマニホルド（５）から突出する構成であっても、筒状の連通管（６）及び貫通流路（４３）を用いることによりシリンダ突出部（４ａ）内に簡素な構成で液体を供給することができ、高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）の潤滑及び冷却を行うことが可能となる。

また、マニホルド流路（５３）は、吸入口（５５）と連通流路（６１）とを繋ぐことが好ましい。これによれば、吸入口（５５）と連通流路（６１）とがマニホルド流路（５３）によって繋がれるため、吸入口（５５）からポンプ室（４０）に導入される液体の一部を連通流路６１に導くことができる。このため、マニホルド（５）に高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）に供給する液体専用の吸入口を設ける必要がない。

また、高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）は、シリンダ突出部（４ａ）内に配置されることが好ましい。これによれば、高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）共にシリンダ突出部（４ａ）に位置するが、この場合であっても、流路（５３，６１，４３）を介して液体を高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）の双方に供給することができ、高圧シール（４５）及び低圧シール（４６）の潤滑及び冷却を行うことができる。

このように本発明によれば、マニホルドの小型化を図ることができると共に、高圧シール及び低圧シールに簡素な構成で液体を供給することができる往復動ポンプを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図である。図１の要部を拡大して示す縦断面図である。図１に示す往復動ポンプの水平方向断面図である。図３に示す往復動ポンプのIII−III断面図である。図３に示す往復動ポンプのIV−IV断面図である。図１に示す往復動ポンプの背面を示す斜視図である。

以下、本発明に係る往復動ポンプの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図、図２は、図１の要部を拡大して示す縦断面図、図３は、図１に示す往復動ポンプの水平方向断面図である。また、図４は、図３に示す往復動ポンプのIII−III断面図、図５は、図３に示す往復動ポンプのIV−IV断面図、図６は、図１に示す往復動ポンプの背面を示す斜視図である。

図１〜図６に示すように、往復動ポンプ１００は、プランジャ１ａ及びこれに連結されたプランジャロッド１ｂを有する往復動部材１を三個並列して成る（図３参照）三連式の往復動ポンプであって、マニホルド５及び三個のシリンダ部４を、クランクケース２にシリンダ元金具３を介して連結することで構成されている。

マニホルド５は、シリンダ部４の先端側及び先端のポンプ室４０を収容すると共に、ポンプ室４０内に使用液体（以降、「液体」と呼ぶ。）を導入する吸入口５５とポンプ室４０内で圧縮された液体を吐出する吐出口５６とを有し、更に、ポンプ室４０と吸入口５５との間に吸入弁５１を、ポンプ室４０と吐出口５６との間に吐出弁５２をそれぞれ有している。

シリンダ部４は、クランクケース２側の部分がマニホルド５から突出し、この突出した部位（シリンダ突出部４ａ）は、その外側が連通管６によって覆われている。特に図５及び図６等に示すように、マニホルド５とシリンダ元金具３とは、シリンダ元金具３から通された六角穴付ボルト８０をマニホルド５に螺合させることによってシリンダ部４を間に挟んだ状態で連結される。また、シリンダ元金具３は、クランクケース２に装着された四本のボルト９０が貫通し、該ボルト９０に螺合するナット９１を締め付けることによってクランクケース２に連結される。

六角穴付ボルト８０は、特に図４及び図６等に示すように、八本の六角穴付ボルト８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ，８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄより構成され、シリンダ部４の並設方向に沿って四本の六角穴付ボルト８１Ａ〜８１Ｄがこの順で配置され、これら四本の六角穴付ボルト８１Ａ〜８１Ｄとシリンダ部４を挟んで対向するように四本の六角穴付ボルト８２Ａ〜８２Ｄがこの順で配置される。特に図４に示すように、六角穴付ボルト８０のうち、シリンダ部４の並設方向における中央側の四本の六角穴付ボルト８１Ｂ，８１Ｃ，８２Ｂ，８２Ｃにおいて、六角穴付ボルト８１Ｂと六角穴付ボルト８２Ｂとの間隔、及び六角穴付ボルト８１Ｃと六角穴付ボルト８２Ｃとの間隔は、シリンダ部４の並設方向における外側に配置された六角穴付ボルト８１Ａと六角穴付ボルト８２Ａとの間隔、及び六角穴付ボルト８１Ｄと六角穴付ボルト８２Ｄとの間隔よりも広くなっている。

クランクケース２の内部には、往復動部材１の駆動部を構成するクランクシャフト２１、コンロッド２２及びピストンピン２３が配置され、クランクシャフト２１が回転することで、コンロッド２２及びピストンピン２３を介して、往復動部材１がシリンダ部４内を図１中の左右方向に往復動し、シリンダ部４内の先端側にそれぞれ形成されたポンプ室４０が往復動部材１によって加圧／減圧される構成とされている。

具体的には、特に図１に示すように、往復動部材１がクランクシャフト２１側に向かって移動すると、ポンプ室４０が減圧され、マニホルド５に設けられた吸入弁５１の弁体５１ａ及び吐出弁５２の弁体５２ａが各々開及び閉となり、液体は、マニホルド５に設けられた吸入口５５から吸入弁５１の流路を通ってポンプ室４０へ吸入され、一方、往復動部材１がクランクシャフト２１と反対側に向かって移動すると、ポンプ室４０が加圧され、吸入弁５１の弁体５１ａ及び吐出弁５２の弁体５２ａが各々閉及び開となり、ポンプ室４０の液体は吐出弁５２の流路を通って、マニホルド５に設けられた吐出口５６へ吐出され、液体を吸入し吐出するポンプ作用を行う構成とされている。

マニホルド５には、クランクケース２側の端面に、シリンダ部４の先端部が差し込まれる差込穴５８が形成されている。また、特に図２に示すように、差込穴５８は、穴の奥側から順に、小径穴５８ａ、小径穴５８ａよりも大径の中径穴５８ｂ、中径穴５８ｂよりも大径の大径穴５８ｃが形成されている。

マニホルド５には、シリンダ部４の並設方向の両端部近傍において、吸入口５５と差込穴５８内とを繋ぐマニホルド流路５３が設けられている。このマニホルド流路５３は、直線状流路５３ａと、スリット状流路５３ｂとを備えている（図３及び図４参照）。

直線状流路５３ａは、一端が吸入口５５に接続し他端がマニホルド５のクランクケース２側の面に開口する直線状に形成されている。直線状流路５３ａにおけるクランクケース２側の開口は、栓５９によって封止されている。

スリット状流路５３ｂは、マニホルド５のクランクケース２側の端部近傍に形成され、直線状流路５３ａと当該直線状流路５３ａに近接する差込穴５８の大径穴５８ｃ内とを繋ぐと共に、隣接する差込穴５８内の大径穴５８ｃ同士を繋ぐスリット状に形成されている。

シリンダ部４は、特に図２に示すように、前半部を構成する管状の第１シリンダ部４１と、後半部を構成する管状の第２シリンダ部４２とを連結することにより構成されている。シリンダ部４は、第１シリンダ部４１側の端部からマニホルド５に差し込まれ、第１シリンダ部４１の一部がマニホルド５内に進入する一方で、マニホルド５から突出する第１シリンダ部４１の後側の一部及び第２シリンダ部４２によって構成されたシリンダ突出部４ａを有している。

特に図２に示すように、第１シリンダ部４１のマニホルド５側は、その端部外周側が他の部位よりも小径のシリンダ小径部４１ａとされ、このシリンダ小径部４１ａが、シリンダ部４がマニホルド５に差し込まれたときに、マニホルド５の小径穴５８ａに嵌合する。このとき、シリンダ小径部４１ａとこれより後ろ側の大径部位との間の段部４１ｃと、差込穴５８における小径穴５８ａと中径穴５８ｂとの間の段部５８ｄとが突き当たり、シリンダ部４の差し込み深さが規制される。

第１シリンダ部４１におけるシリンダ小径部４１ａの外周とマニホルド５における小径穴５８ａの内周面との間は、Ｏリング４７（図２参照）によって液密に封止されている。差込穴５８の中径穴５８ｂの内周面と、第１シリンダ部４１の外周面との間には、所定の隙間が設けられている。

第１シリンダ部４１における第２シリンダ部４２と連結される側の端部内周側には、他の部位よりも内径が大径の大径部４１ｂが形成されている。大径部４１ｂには、往復動部材１に液密に摺接する高圧シール４５が配置されている。高圧シール４５は、例えば合成ゴム等を供える環状体である。この、高圧シール４５（大径部４１ｂ）は、マニホルド５から突出した位置（マニホルド５より外方）に配置されている。

第２シリンダ部４２におけるシリンダ元金具３と当接する側の端部内周側には、他の部位よりも内径が大径の大径部４２ｂが形成されている。大径部４２ｂには、往復動部材１に液密に摺接する低圧シール４６が配置されている。低圧シール４６は、例えば合成ゴム等を供える環状体である。このように、高圧シール４５及び低圧シール４６は、共にシリンダ突出部４ａ内に配置されている。

第２シリンダ部４２には、第１シリンダ部４１に連結される側の端部に、外径が小径の小径部４２ｃが形成されている。第２シリンダ部４２の外周において、小径部４２ｃよりも後ろ側（シリンダ元金具３側）の大径部位には、後述する環状のＯリングであるシール４２ａが配置されている。また、第２シリンダ部４２の小径部４２ｃには、第２シリンダ部４２内側と第２シリンダ部４２外側の連通流路６１（詳しくは後述する）とを貫通する貫通流路４３が設けられている。小径部４２ｃを設けることにより、連通流路６１の流路幅を確保することができる。

連通管６は、特に図２に示すように、マニホルド５側の端部が大径穴５８ｃ内に差し込まれ、シリンダ突出部４ａの外側を当該シリンダ突出部４ａの外周面と所定の隙間を設けて覆う筒状に形成されて、シリンダ突出部４ａの外側を覆うようにして配置されている。これにより、連通管６の内周面とシリンダ突出部４ａの外周面（第１シリンダ部４１と第２シリンダ部４２の外周面）との間に連通流路６１が形成される。

そして、六角穴付ボルト８０によってシリンダ元金具３、シリンダ部４、連通管６、マニホルド５を連結することにより、高圧シール４５は、大径部４１ｂ内において、第２シリンダ部４２によってマニホルド５側へ押圧され、これによりシリンダ部４に装着される。同様に、低圧シール４６は、大径部４２ｂ内において、シリンダ元金具３によってマニホルド５側へ押圧され、これによりシリンダ部４に装着される。

また、連通管６における大径穴５８ｃ内に差し込まれる側の端部の外周面には、環状のＯリングであるシール６ａが配置され、連通管６とマニホルド５とが液密に封止される。

連通管６の外周面においてシール６ａよりもシリンダ元金具３側の位置には、径方向外側に突出する環状の段部６ｂが設けられている。連通管６を大径穴５８ｃ内に差し込んだときに、段部６ｂと差込穴５８の開口縁とが突き当たり、連通管６の差し込み深さが規制される。

また、連通管６におけるシリンダ元金具３側の端部の内周面と第２シリンダ部４２の外周面との間は、シール４２ａによって液密に封止されている。

以上、本実施形態における往復動ポンプ１００によれば、マニホルド５に吸入口５５及び吐出口５６が設けられ、シリンダ部４の少なくとも一部をマニホルド５から突出させることによりシリンダ突出部４ａが構成される。このように、シリンダ部４全体がマニホルド５で覆われる構成ではないため、シリンダ部全体がマニホルドで覆われる従来技術と比較してマニホルド５の小型化を図ることができる。

また、マニホルド５から突出したシリンダ突出部４ａの外側に配置された筒状の連通管６によってシリンダ突出部４ａと連通管６との間に連通流路６１が形成され、高圧シール４５と低圧シール４６との間に、シリンダ部４内側と連通流路６１とを貫通する貫通流路４３が設けられることにより、マニホルド流路５３から連通流路６１を介して貫通流路４３に繋がる流路５３，６１，４３が形成される。これにより、この流路５３，６１，４３を通じて、マニホルド流路５３側からシリンダ部４内側の高圧シール４５と低圧シール４６との間に液体が供給される。

このように、シリンダ部４の一部がマニホルド５から突出する構成であっても、筒状の連通管６及び貫通流路４３を用いることによりマニホルド５の外部に位置するシリンダ突出部４ａ内に簡素な構成で液体を供給することができ、高圧シール４５及び低圧シール４６の潤滑及び冷却を行うことが可能となる。

より詳細には、貫通流路４３を介してシリンダ突出部４ａ内に導入された液体は、往復動部材１の外周面と第２シリンダ部４２の内周面とで囲まれる筒状の間隙を介して高圧シール４５及び低圧シール４６の端面に到達し、高圧シール４５及び低圧シール４６の潤滑及び冷却を行うことができる。

また、吸入口５５と連通流路６１とがマニホルド流路５３によって繋がれるため、吸入口５５からポンプ室４０に導入される液体の一部を連通流路６１に導くことができる。このため、マニホルド５に高圧シール４５及び低圧シール４６に供給する液体専用の吸入口を設ける必要がない。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、マニホルド５からシリンダ部４の一部が突出する構成としたが、シリンダ部４の略全部が突出する構成であってもよい。

また、高圧シール４５（大径部４１ｂ）を、マニホルド５から突出した位置に配置するものとしたが、マニホルド５の内部に位置する構成であってもよい。

１…往復動部材、４…シリンダ部、４ａ…シリンダ突出部、５…マニホルド、６…連通管、２１…クランクシャフト、２２…コンロッド、２３…ピストンピン、４０…ポンプ室、４３…貫通流路、４５…高圧シール、４６…低圧シール、５３…マニホルド流路、５５…吸入口、５６…吐出口、６１…連通流路、１００…往復動ポンプ。

Claims

往復動部材（１）がシリンダ部（４）内を駆動部（２１，２２，２３）の駆動に従い往復動することで、当該シリンダ部（４）内の先端側に形成されたポンプ室（４０）でポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、前記ポンプ室（４０）を収容するとともに、当該ポンプ室（４０）内に液体を導入する吸入口（５５）及び当該ポンプ室（４０）内で圧縮された前記液体を吐出する吐出口（５６）を有するマニホルド（５）と、前記シリンダ部（４）内の前記ポンプ室（４０）側に配置され前記往復動部材（１）に液密に摺接する高圧シール（４５）と、前記シリンダ部（４）内の前記駆動部（２１，２２，２３）側に配置され前記往復動部材（１）に液密に摺接する低圧シール（４６）と、を具備した往復動ポンプ（１００）において、
前記シリンダ部（４）の少なくとも一部が前記マニホルド（５）から前記駆動部（２１，２２，２３）側に突出してシリンダ突出部（４ａ）を構成し、
前記シリンダ突出部（４ａ）の外側を当該シリンダ突出部（４ａ）の外周面と所定の隙間を設けて覆う筒状に形成され、当該シリンダ突出部（４ａ）の外周面との間に連通流路（６１）を形成する連通管（６）と、
前記マニホルド（５）に形成され、前記液体を前記連通流路（６１）に導くマニホルド流路（５３）と、
前記シリンダ突出部（４ａ）の前記高圧シール（４５）と前記低圧シール（４６）との間において、前記シリンダ突出部（４ａ）内側と前記シリンダ突出部（４ａ）外側の前記連通流路（６１）とを貫通する貫通流路（４３）と、を備えたことを特徴とする往復動ポンプ（１００）。
前記マニホルド流路（５３）は、前記吸入口（５５）と前記連通流路（６１）とを繋ぐことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
前記高圧シール（４５）及び前記低圧シール（４６）は、前記シリンダ突出部（４ａ）内に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の往復動ポンプ。