JP2014159748A - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の回転を防止することで、弁体を付勢するバネの耐久性を向上した逆止弁を備える往復動ポンプを提供する。
【解決手段】吐出流路３１に形成される弁座３３に当接可能な弁体３２を弁座３３に向かって付勢するバネ４５を備えるリフト型逆止弁と、弁座３３の下流側に接続される中間流路５１と、中間流路５１の下流側に接続され弁体３２の軸線方向とは異なる位置に形成される流出路６１と、を備える往復動ポンプ１において、弁体３２には中間流路５１に突出する突出部が形成されており、中間流路５１には突出部から一定量離間して突出部の全周を囲む周壁５４が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吐出する液体の逆流を防止するための逆止弁を備えた往復動ポンプに関するものである。

従来より、液体を加圧して吐出するポンプとしてピストンポンプやダイヤフラムポンプなどの往復動ポンプが知られている。この種の往復動ポンプの吐出流路には吐出する水の逆流を防止するために逆止弁が装備されている。例えば、下記特許文献１に開示される逆止弁のように、弁体を弁座に押圧するためのバネを設けたものがある。

また、複数のピストンまたはタイヤフラムを備える往復動ポンプにおいては、それぞれのピストンまたはダイヤフラムからの吐出流路に逆止弁が配置される。この場合、各逆止弁を通過した加圧水は、下流側の中間流路に集められた後、この中間流路に形成されたひとつの流出口から流出する。

図５から８に示す従来の往復動ポンプ１００においては、中心線αの同心円上に等間隔配置された３つのピストン１１４の往復運動により、給水側継ぎ手１７１から供給された水は、下流側の給水流路１２１に設置された給水側逆止弁１２２を開弁してシリンダ１１７に流入し、ピストン１１４により加圧される。加圧水は、シリンダ１１７に連通した吐出流路１３１に設置された吐出側逆止弁１３２を開弁し、下流側に形成された中間流路１５１に集められる。中間流路１５１に集められた加圧水は、中間流路１５１の中心線αの位置に形成された流出路１６１に設置された流出側逆止弁１６２を開弁し吐出側継ぎ手１７２から吐出される。

特開２００８−２０８９６５号公報

ところが、図５から８に示す従来の往復動ポンプ１００においては、吐出側逆止弁１３２の弁体１３４と流出路１６１とは軸線がオフセットして配置されているため、吐出側逆止弁１３２の開弁時に弁座１３３と弁体１３４との間の隙間を通過した加圧水は、流出路１６１に向かって偏向して弁体１３４の周りを流れることになっていた。よって、弁体１３４の周りの流れの方向は弁体１３４の軸線とは平行にならず、これにより、弁体１３４には不規則な回転トルクが付与されていた。この回転トルクにより弁体１３４が回転した場合、弁体１３４を付勢するバネ１４５が捻られて破損する可能性があった。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁体の回転を防止することで、弁体を付勢するバネの耐久性を向上した逆止弁を備える往復動ポンプを提供することである。

本発明に係る往復動ポンプは、吐出流路に形成される弁座に当接可能な弁体を前記弁座に向かって付勢するバネを備えるリフト型逆止弁と、前記弁座の下流側に接続される中間流路と、前記中間流路の下流側に接続され前記弁体の軸線方向とは異なる位置に形成される流出路と、を備え、前記弁体には前記中間流路に突出する突出部が形成されており、前記中間流路には前記突出部から一定量離間して前記突出部の全周を囲む周壁が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る往復動ポンプにおいては、前記周壁の下流端には前記流出路に向かう流れを案内する案内壁を連設するように構成することができる。

本発明によれば、弁体の回転を防止することで、弁体を付勢するバネの耐久性を向上した逆止弁を備える往復動ポンプを提供することができる。

本発明の実施形態に係る往復動ポンプの断面図である。 図１の要部拡大図である。 図２の断面Ａ−Ａを示す図であり、一部省略している。 本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁の弁体を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示している。 従来の往復動ポンプの断面図である。 図５の断面Ｂ−Ｂを示す図である。 図５の要部拡大図である。 図５の断面Ｃ−Ｃを示す図であり、一部省略している。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図１から図４を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

また、本明細書においては、本願発明を高圧洗浄機の往復動ポンプに実施した場合について説明する。

図１は本発明の実施形態に係る往復動ポンプの断面図である。図２は図１の要部拡大図である。図３は図２の断面Ａ−Ａを示す図であり、一部省略している。図４は本実施形態に係る往復動ポンプの逆止弁の弁体を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示している。図５は従来の往復動ポンプの断面図である。図６は図５の断面Ｂ−Ｂを示す図である。図７は図５の要部拡大図である。図８は図５の断面Ｃ−Ｃを示す図であり、一部省略している。また、本明細書では、図１中に示すように、「上、下」を規定して説明する。

図１から図４に示すように、本実施形態における高圧洗浄機の往復動ポンプ１は、不図示の電動機に連結される駆動軸１１と、駆動軸１１の下端に固定される斜板１２と、斜板１２に設置されるスラストベアリング１３と、スラストベアリング１３に当接する３つのピストン１４とを備えている。ピストン１４はその軸線を上下方向として駆動軸１１の中心線αを中心とする同心円上に等間隔配置すなわち１２０度間隔で配置されており、各ピストン１４の上端はピストンバネ１５の付勢力によりスラストベアリング１３に当接している。各ピストン１４の下部は、ポンプブロック１６に設置されたシール１８に摺接した状態で、ポンプブロック１６に形成されたシリンダ１７に挿入されている。ポンプブロック１６の下方には給水源に接続するための給水側継ぎ手７１と、ポンプユニット１により加圧された水を洗浄ノズルなどに供給するための吐出側継ぎ手７２が配置されている。

各シリンダ１７の下方には給水側継ぎ手７１に接続される給水流路２１が下方に延びて形成されており、給水流路２１には上流側への水の逆流を防止するための給水側逆止弁２２が設置されている。各シリンダ１７の中心線α側の側方には吐出流路３１が上下方向を軸線として連通して形成されており、吐出流路３１には上流側であるシリンダ１７への水の逆流を防止するための吐出側逆止弁３２が設置されている。３つの吐出側逆止弁３２は、中心線αを中心とする同心円上に等間隔配置すなわち１２０度間隔で配置されている。この吐出側逆止弁３２が本発明のリフト型逆止弁に相当する。

吐出流路３１の下流側（下方側）には、各吐出流路３１が上面５２に接続される中間流路５１が形成されており、中間流路５１の底面５３には中心線αの位置に下方に向かって形成された流出路６１が開口されている。流出路６１の開口部には下流側からの水の逆流を防止するための流出路逆止弁６２が配置されており、流出路６１の下流側（下方側）は吐出側継ぎ手７２に接続されている。

吐出側逆止弁３２は、吐出流路３１と中間流路５１の上面５２との接続部に形成される弁座３３と、弁座３３に下流側（下方側）から当接するテーパー部３５が形成された弁体３４と（図４参照）、弁体３４を弁座３３に向かって付勢する圧縮コイルバネ４５とを備えている。弁体３４のテーパー部３５の上方には案内部３６が突設されている。案内部３６は弁体３４の中心軸線から放射状に突設される３つのリブ３７を備えており、リブ３７の外周端面が吐出流路３１の内周面に案内されることで、弁体３４の上下方向移動時の倒れを防止している。弁体３４のテーパー部３５の下方には、テーパー部３５の外周端から下方に延設される円柱部３８が形成されており、円柱部３８の下端面には、円柱部３７より小径のバネガイド部３９が下方に向かって突設されている。なお、円柱部３７およびバネガイド部３９の内部は、軽量化のために除肉されている。円柱部３８の下端面にはバネガイド部３９の外周に嵌合した状態で金属性のワッシャ４０が設置されており、ワッシャ４０を介して円柱部３８の下端面を圧縮コイルバネ４５が上方に向かって付勢している。

弁体３４は、その下部である円柱部３８およびバネガイド部３９が中間流路５１の上面５２から下方へ突出している。中間流路５１の上面５２にはこの突出部を一定量離間して囲む周壁５４が下方へ向けて突設されている。具体的には、図８で示される従来技術においては、図８中に符号βで示す範囲にはこの突出部を一定量離間した周壁が形成されていたが、この範囲以外（符号γで示す範囲）には一定量離間した周壁が形成されていなかった。本実施形態においては、符号γに相当する範囲に周壁を追加形成したことで、この突出部の全周を一定量離間して囲む周壁５４が設けられたことになる。周壁５４の追加形成した範囲（符号γに相当する範囲）の下端位置は、弁体３４が開弁時に下方に移動したときのワッシャ４０の下面付近に設定されており、この下端位置から底面５３の間の領域が流出路６１へ向かう加圧水が流れる流路となる。この構成により、開弁時の弁体３４の円柱部３８およびワッシャ４０の周りに流路幅は円周方向で均一となる。

周壁５４の追加形成した範囲（符号γに相当する範囲）の下端から流出路６１に向かう流路の上面は、下流側に向かって下方に傾斜する案内壁５５として形成されている。そして３つの案内壁５５は流出路６１の上方において接続される（図３参照）。

上述の構成において、往復動ポンプ１の運転時は、駆動軸１１の回転により斜板１２が回転し、スラストベアリング１３が揺動することで、３つのピストン１４が１２０度の位相差を持って上下方向で往復運動し、給水側継ぎ手７１から供給された水を加圧して吐出側継ぎ手７２から吐出させる。

ピストン１４が上方へ移動しているときは、給水側逆止弁２２は開いており、シリンダ１７の内部へ水が供給される。またこのとき、吐出側逆止弁３２は閉じた状態が維持される。次に、ピストン１４が下方へ移動しているときは、給水側逆止弁２２は閉じられ上流側への水の逆流が防止される共に、吐出側逆止弁３２は、ピストン１４の下方へ移動によるシリンダ１７内の圧力上昇により、弁体３４が圧縮コイルバネ４５の付勢力に抗して開弁方向である下方へ移動して開弁される。

開弁により弁座３３と弁体３４のテーパー部３５との間に形成された隙間を通過した加圧水は、中間流路５１において弁体３４の円柱部３８およびワッシャ４０の周りを下流側に向かって流れるが、円柱部３８およびワッシャ３９の周りに形成される流路は、周壁５４により弁体３４の軸線と平行となり、さらに、その流路幅は、円周方向で均一となっているので、弁体３４の円柱部３８およびワッシャ４０の周りの流れの方向は、弁体３４の軸線とほぼ平行となる。よって、弁体３４の円柱部３８およびワッシャ４０に付与される回転トルクは減少して弁体３４が回転することがなくなるので、圧縮コイルバネ４５が捻られて破損することを防止できる。なお、本実施形態においては、周壁５４の下流側で加圧水の流れは流出路６１へ向かって偏向することになり、弁体３４のバネガイド部３９へは回転トルクが付与されることになるが、この回転トルクは弁体３４を回転させるほど大きくはなく、よって、圧縮コイルバネ４５が捻られることはない。

周壁５４の下端を通過し流出路６１へ向かう加圧水は、周壁５４の下端に連設される案内壁５５の作用によりスムーズに流出路６１に案内されるので、流動抵抗が低減され圧力損失を最小限にすることができる。中間流路５１へ流入した加圧水は、その圧力により流出路６１に配置された流出路逆止弁６２を開弁し、流出路６１を通過して吐出側継ぎ手７２に到達する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の技術的範囲に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々なる形態に変更することが可能である。

例えば、上記実施形態においては、ピストンポンプに本発明を実施した場合について説明したが、ダイヤフラムポンプとしてもよい。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 往復動ポンプ、１１ 駆動軸、１２ 斜板、１３ スラストベアリング、１４ ピストン、１５ ピストンバネ、１６ ポンプブロック、１７ シリンダ、１８ シール、２１ 給水流路、２２ 給水側逆止弁、３１ 吐出流路、３２ 吐出側逆止弁、３３ 弁座、３４ 弁体、３５ テーパー部、３６ 案内部、３７ リブ、３８ 円柱部、３９ バネガイド部、４０ ワッシャ、５１ 中間流路、５２ 上面、５３ 底面、５４ 周壁、５５ 案内壁、６１ 流出路、６２ 流出路逆止弁、７１ 給水側継ぎ手、７２ 吐出側継ぎ手、１１４ ピストン、１１７ シリンダ、１２１ 給水流路、１２２ 給水側逆止弁、１３１ 吐出流路、１３２ 吐出側逆止弁、１３３ 弁座、１３４ 弁体、１５１ 中間流路、１６１ 流出路、１６２ 流出路逆止弁、１７１ 給水側継ぎ手、１７２ 吐出側継ぎ手

Claims (2)

1. 吐出流路に形成される弁座に当接可能な弁体を前記弁座に向かって付勢するバネを備えるリフト型逆止弁と、前記弁座の下流側に接続される中間流路と、前記中間流路の下流側に接続され前記弁体の軸線方向とは異なる位置に形成される流出路と、を備える往復動ポンプにおいて、
   前記弁体には前記中間流路に突出する突出部が形成されており、
   前記中間流路には前記突出部から一定量離間して前記突出部の全周を囲む周壁が形成されていることを特徴とする往復動ポンプ。
2. 前記周壁の下流端には前記流出路に向かう流れを案内する案内壁が連設されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。

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