JP2024006668A - シール構造および往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖパッキンの使用個数を低減することができるシール構造を提供する。【解決手段】シール構造体１００は、内周面２１ａに当接するように配置された円環状の雌アダプタ１１０と、雌アダプタ１１０に隣接して配置された円環状のＶパッキン１２０と、Ｖパッキン１２０に隣接して配置された円環状の雄アダプタ１３０と、を備える。Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とが、軸方向においてＶパッキン１２０を挟持した状態において、雌アダプタ１１０のＶパッキン１２０を向く端部は、プランジャ４３の径よりも小さい内径と、シリンダ部２１の内部空間の径よりも大きい外径と、を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、シール構造および往復動ポンプに関する。

特許文献１は、プランジャがシリンダ内を往復動する往復動ポンプを開示している。この往復動ポンプには、シリンダ内に配置されて、プランジャに液密に摺接するシール手段が設けられている。シール手段は、軸線方向に積層された円環状のＶパッキンと、Ｖパッキンを両側から挟む円環状の雄アダプタ及び雌アダプタと、を備える。Ｖパッキンは、プランジャに液密に摺接する。オスダプタ及び雌アダプタの内周面は、プランジャの外周面との間にプランジャが挿通する隙間を有する。

特開２０１８－９６２９２号公報

従来のシール構造では、雄アダプタと雌アダプタとによって挟み込まれたＶパッキンがプランジャに液密に摺接されることで、シリンダとプランジャとの間がシールされている。このような構造では、一般に、柔軟性のある材料によってＶパッキンが形成されており、ポンプの圧力をより高圧化する場合には、Ｖパッキンを複数重ねることによって、耐圧強度が高められている。この場合、部品点数の増加がコスト増に繋がり得る。

本開示は、Ｖパッキンの使用個数を低減することができるシール構造を提供することを目的とする。

一例のシール構造は、円柱状の内部空間を形成する空間形成部材（２１）と内部空間内を軸方向に往復動する円柱状の往復動部材（４０）との間に配置されるシール構造であって、内部空間に配置された円環状の雌アダプタ（１１０）と、雌アダプタ（１１０）に隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接して配置された円環状の雄アダプタ（１３０）と、を備え、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）は、雌アダプタ（１１０）に隣接する側面に凸部（１２５）を有し、雄アダプタ（１３０）に隣接する側面に凹部（１２６）を有する、断面Ｖ字状をなし、雄アダプタ（１３０）は、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に凹部（１２６）に当接する凸部（１３５）を有し、雌アダプタ（１１０）は、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に凸部（１２５）に当接する凹部（１１５）を有し、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と雌アダプタ（１１０）とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とは、軸方向において少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持しており、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とが、軸方向において少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持した状態において、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の雄アダプタ（１３０）を向く端部は、往復動部材の径よりも小さい内径と、内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、雌アダプタ（１１０）の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、往復動部材（４０）の径よりも小さい内径と、内部空間の径よりも大きい外径と、を有する。

一例の往復動ポンプは、円柱状の内部空間を画成する内周面（２１ａ）を有するシリンダ部（２１）と、シリンダ部（２１）の内部空間内を軸方向に往復動する円柱状のプランジャ（４３）と、を備える、往復動ポンプであって、内周面（２１ａ）に当接するように配置された円環状の雌アダプタ（１１０）と、雌アダプタ（１１０）に隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接して配置された円環状の雄アダプタ（１３０）と、を備え、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）は、雌アダプタ（１１０）に隣接する側面に凸部（１２５）を有し、雄アダプタ（１３０）に隣接する側面に凹部（１２６）を有する、断面Ｖ字状をなし、雄アダプタ（１３０）は、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に凹部（１２６）に当接する凸部（１３５）を有し、雌アダプタ（１１０）は、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に凸部（１２５）に当接する凹部（１１５）を有し、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と雌アダプタ（１１０）とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とは、軸方向において少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持しており、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とが、軸方向において少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持した状態において、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の雄アダプタ（１３０）を向く端部は、プランジャの径よりも小さい内径と、内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、雌アダプタ（１１０）の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、プランジャの径よりも小さい内径と、内部空間の径よりも大きい外径と、を有する。

上記シール構造及び往復動ポンプでは、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の端部が往復動部材（４０）を構成するプランジャ（４３）の径よりも小さい内径と、空間形成部材であるシリンダ部（２１の）内部空間の径よりも大きい外径と、を有しているため、Ｖパッキン（１２０）の端部がプランジャ（４３）及び内部空間を画成する内周面（２１ａ）に対する締め代として機能する。すなわち、Ｖパッキン（１２０）は、シリンダ部（２１）とプランジャ（４３）との間をシールする。さらに、雌アダプタ（１１０）の端部がプランジャ（４３）の径よりも小さい内径と、内周面（２１ａ）の径よりも大きい外径と、を有しているため、雌アダプタ（１１０）の端部もプランジャ（４３）及び内部空間を画成する内周面（２１ａ）に対する締め代として機能する。すなわち、雌アダプタ（１１０）は、シリンダ部（２１）とプランジャ（４３）との間をシールする。このように、従来、Ｖパッキンの位置決め、挟持等に利用されていた雌アダプタ（１１０）にもシールの機能を持たせることにより、Ｖパッキン（１２０）の使用個数を低減させることができる。

一例において、雌アダプタ（１１０）の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、無負荷状態において、往復動部材（４０）の径よりも大きい内径を有してもよい。この構成では、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とによってＶパッキン（１２０）が挟持された状態において、Ｖパッキン（１２０）によって雌アダプタ（１１０）が相対的に押圧されることにより、雌アダプタ（１１０）の凹部（１１５）が押し広げられる。これにより、雌アダプタ（１１０）の凹部（１１５）の先端が締め代として機能する。

一例において、雌アダプタ（１１０）の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、無負荷状態において、往復動部材（４０）の径よりも小さい内径を有してもよい。この構成では、Ｖパッキン（１２０）によって雌アダプタ（１１０）が相対的に押圧されていない状態でも、雌アダプタ（１１０）の凹部（１１５）の先端が締め代として機能するため、雌アダプタ（１１０）を往復動部材（４０）に対して確実に摺接させることができる。

一例において、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の断面視における凸部（１２５）を形成する２辺のなす角度（θ２）は、雌アダプタ（１１０）の断面における凹部（１１５）を形成する２辺のなす角度（θ１）よりも大きくてもよい。この構成では、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とによってＶパッキン（１２０）が挟持された状態において、Ｖパッキン（１２０）の凸部（１２５）によって雌アダプタ（１１０）の凹部（１１５）を容易に押し広げることができる。

一例において、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と雌アダプタ（１１０）とは、同質材料によって形成されていてもよい。この場合、少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と雌アダプタ（１１０）とは、成分の５０％以上が共通していてもよい。この構成では、雄アダプタ（１３０）と雌アダプタ（１１０）とによってＶパッキン（１２０）が挟持された状態において、Ｖパッキン（１２０）と雌アダプタ（１１０）とが一体的に振る舞うことにより耐圧強度が増加する。

本開示のシール構造によれば、Ｖパッキンの使用個数を低減することができる。

一例の往復動ポンプを示す断面図である。 図１の往復動ポンプを示す拡大断面図である。 一例のシール構造を説明するための分解断面図である。 他の例のシール構造を説明するための分解断面図である。

以下、一例の往復動ポンプについて、添付図面を参照しながら説明する。本明細書では、一例の往復動ポンプとして、往復動部材を構成するプランジャが水平方向に３列並設された、いわゆる横型３連プランジャポンプについて説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」は、往復動ポンプが水平面に載置された状態を基準として定義され、「前」、「後」は、往復動部材の軸方向を基準として、ポンプ室側が前、クランクケース側が後として定義されている。

図１は、往復動ポンプを構成する３つのプランジャポンプのうちの１つを示す断面図である。一例の往復動ポンプ１では、図１に示すポンプ構成が左右方向（図の紙面に垂直な方向）に３つ並設されている。図２は、図１の部分拡大図である。図１に示すように、往復動ポンプ１は、往復動部材４０がシリンダ部内を往復動することによって、シリンダ部の先端に設けられたポンプ室でポンプ作用を行う。

往復動ポンプ１は、クランクケース１０と、第１マニホールド２０と、第２マニホールド３０とを有している。クランクケース１０、第１マニホールド２０及び第２マニホールド３０は、クランクケース１０に対して第１マニホールド２０を介して第２マニホールド３０が複数の締結手段（例えばボルト等）により固定されることによって、一体に連結されている。なお、図１及び図２において、一点鎖線で示される往復動部材４０の軸線よりの上側部分には、往復動部材４０が前進して上死点に位置した状態が示され、軸線よりも下側部分には、往復動部材４０が後退して下死点に位置した状態が示されている。

クランクケース１０は中空に構成されている。クランクケース１０内には、クランク軸１２、クランク軸１２に回転可能に連結されたコンロッド１３、コンロッド１３にプランジャロッド４１を回転可能に連結するピストンピン１５等が配置され、これらにより、往復動部材４０を軸線に沿って往復駆動させる駆動部が構成されている。なお、プランジャロッド４１は、往復動部材４０の後半分を構成している。

クランクケース１０は、シリンダ部１１を含む。シリンダ部１１は、円筒状をなしており、クランク軸１２の軸方向に直交する軸方向を有する。シリンダ部１１の内側には、ピストンピン１５と、コンロッド１３の先端とが配置され得る。

クランクケース１０内には、駆動部の潤滑・冷却用のオイルが充填されている。シリンダ部１１の第１マニホールド２０側の端部には、クランクケース１０内のオイルの漏出を防止するためのオイルシール１６が配置されている。オイルシール１６は、往復動部材４０を構成するプランジャロッド４１の外周面に液密に摺接する。そして、クランク軸１２が回転することによってコンロッド１３及びピストンピン１５を介して、往復動部材４０が前後方向に往復動する。

第１マニホールド２０は、クランクケース１０の前端に配置されている。また、第２マニホールド３０は、第１マニホールド２０の前端に配置されている。第１マニホールド２０は、シリンダ部１１と中心軸を共通にするシリンダ部２１を有している。シリンダ部２１は、第１マニホールド２０を前後方向に貫通している。シリンダ部２１内には、往復動部材４０の前半側を構成するプランジャ４３が配置されている。プランジャ４３は、クランク軸１２の回転に伴い、シリンダ部２１内を前後方向に往復動する。

図２に示すように、シリンダ部２１の内周面２１ａには、軸心に向かって突出する円環状の段部２２が形成されている。図示例の段部２２は、断面視において、軸方向に垂直な前面２２ａと、後方に向かって拡径する後面２２ｂとを有する。シリンダ部２１において、段部２２の後方には、円環状のＵパッキン２３が配置されている。Ｕパッキン２３は、シリンダ部２１の内周面２１ａとプランジャ４３の外周面４３ａとの間をシールしている。

シリンダ部２１の前端には、第２マニホールド３０に接続される連通管２５が設けられている。連通管２５は、例えば金属等よって円筒状に形成されている。連通管２５は、所定の長さだけシリンダ部２１から前方に突出するようにシリンダ部２１に嵌合されている。図示例では、シリンダ部２１の前端において、径方向の外側に凹む段部２１ｂが形成されている。また、連通管２５の前後方向の中央には、径方向の外側に突出する円環状の段部２５ａが形成されている。シリンダ部２１の前側から連通管２５がシリンダ部２１内に嵌入されると、連通管２５の段部２５ａとシリンダ部２１の段部２１ｂとが互いに当接することで、連通管２５の位置決めがなされる。これにより、連通管２５の後端から段部２２までの距離が定まる。また、第１マニホールド２０から前方に突出する連通管２５の距離が定まる。連通管２５の後端には、Ｏリング２５ｂが設けられている。連通管２５の外周とシリンダ部２１の内周との間は、このＯリング２５ｂによってシールされている。

連通管２５と段部２２との間には、シール構造体（シール構造）１００が配置されている。シール構造体１００は、段部２２の前側において、シリンダ部２１の内周面２１ａとプランジャ４３の外周面４３ａとの間をシールしている。シール構造体１００は、Ｕパッキン２３よりも高い耐圧性を有する。

また、第１マニホールド２０は、例えば水等の使用液体を導入するための吸入口２８を有する。吸入口２８は、第２マニホールド３０に形成された流路３１に連通する。図示例の吸入口２８は、シリンダ部２１よりも下側に位置している。

第２マニホールド３０は、ポンプ室３２を有する。図示例において、ポンプ室３２には、第１マニホールド２０から前方に突出した連通管２５が嵌入されている。すなわち、連通管２５が第２マニホールド３０内と第１マニホールド２０内とに跨って収容されていることで、第２マニホールド３０と第１マニホールド２０とは、連通管２５を介して接続されている。連通管２５の前端には、Ｏリング２５ｃが設けられている。連通管２５の外周とポンプ室３２の内周との間は、このＯリング２５ｃによってシールされている。

第２マニホールド３０の流路３１は、第１マニホールド２０の吸入口２８に連通するとともに、第２マニホールド３０に形成された吐出口３８にも連通する。すなわち、流路３１は、吸入口２８と吐出口３８とを接続している。また、流路３１は、吸入口２８から吐出口３８までの間の位置でポンプ室３２にも連通している。図示例の流路３１は、第２マニホールド３０の下部において後方に開口しており、当該開口３１ａによって吸入口２８に連通している。また、流路３１は、上下方向に延在しており、上下方向の中央に形成された開口３１ｂにおいてポンプ室３２に連通し、上部に形成された開口３１ｃおいて吐出口３８に連通している。

流路３１内には、吸水用の弁組立体５０と吐出用の弁組立体７０とが収容されている。一例の弁組立体５０は、筒状の弁座５１と、弁座５１をシールする弁５２と、弁５２を弁座５１に向けて付勢する付勢部材（圧縮コイルばね）５３と、付勢部材５３及び弁５２を収容する収容体５５と、を含む。弁組立体５０は、弁５２がポンプ室３２に連通する開口３１ｂと吸入口に連通する開口３１ａとの間に位置するように流路内に配置される。

また、一例の弁組立体７０は、筒状の弁座７１と、弁座７１をシールする弁７２と、弁７２を弁座７１に向けて付勢する付勢部材（圧縮コイルばね）７３と、付勢部材７３及び弁７２を収容する収容体７５と、を含む。弁組立体７０は、弁７２がポンプ室３２に連通する開口３１ｂと吐出口３８に連通する開口３１ｃとの間に位置するように流路内に配置される。

シール構造体１００についてさらに説明する。シール構造体１００は、円柱状の内部空間を形成するシリンダ部（空間形成部材）２１と内部空間内を往復動する円柱状のプランジャ４３（往復動部材）との間に配置されることにより、シール構造を構成する。なお、図示例においては、シリンダ部２１の内周面２１ａと、シリンダ部２１に形成された段部２２の前面２２ａと、連通管２５の後面２５ｄとによって円柱状の内部空間が画成されている。

図３は、一例のシール構造体を示す分解断面図である。図３に示すように、シール構造体１００は、雌アダプタ１１０と、Ｖパッキン１２０と、雄アダプタ１３０とを含む。雌アダプタ１１０は、円環状を呈しており、内部空間に配置されている。雌アダプタ１１０は、内周面１１１と、外周面１１２と、後面１１３と、前面１１４とを有しており、Ｖパッキン１２０に隣接する前面１１４（側面）に凹部１１５を有する。

内周面１１１は、シリンダ部２１に挿通されるプランジャ４３の外周面４３ａに対向する面である。外力が作用しない無負荷状態（自然状態）において、内周面１１１は、雌アダプタ１１０の軸心に対して平行な面である。外周面１１２は、内周面１１１と反対側の面であり、内部空間を画成する内周面２１ａに対向する面である。無負荷状態において、外周面１１２は、雌アダプタ１１０の軸心に対して平行な面である。後面１１３は、雌アダプタ１１０の後端を構成する面であり、段部２２の前面に対向する面である。無負荷状態において、後面１１３は、雌アダプタ１１０の軸心に対して垂直な面である。

前面１１４は、後面１１３と反対側の面であり、隣接するＶパッキン１２０に面している。前面１１４は、断面視において後側に凹んだ凹部（Ｖ溝）１１５を有する。一例において、凹部１１５は、外周面１１２から軸心に向かって後方に傾斜する外側傾斜面１１５ａと、内周面１１１から軸心と逆方向に向かって後方に傾斜する内側傾斜面１１５ｂと、を含む。外側傾斜面１１５ａと内側傾斜面１１５ｂとは、Ｒ形状の底部１１５ｃによって接続されている。断面視では、外側傾斜面１１５ａ、内側傾斜面１１５ｂ及び底部１１５ｃによって、Ｖ字状の縁部が形成される。

Ｖパッキン１２０は、円環状を呈しており、内部空間内において雌アダプタ１１０に隣接して配置されている。Ｖパッキン１２０は、少なくとも一つ配置されている。図示例では、Ｖパッキン１２０が一つ配置されている例を示しているが、Ｖパッキン１２０は二つ以上配置されてもよい。Ｖパッキン１２０は、内周面１２１と、外周面１２２と、後面１２３と、前面１２４とを有するしており、雌アダプタ１１０に隣接する後面１２３（側面）に凸部１２５を有し、雄アダプタ１３０に隣接する前面１２４（側面）に凹部１２６を有する、断面Ｖ字状をなしている。

内周面１２１は、シリンダ部２１に挿通されるプランジャ４３の外周面４３ａに対向する面である。無負荷状態において、内周面１２１は、前方に向かって僅かに縮径するようにＶパッキン１２０の軸心に対して傾斜した面である。外周面１２２は、内周面１２１と反対側の面であり、内部空間を画成する内周面２１ａに対向する面である。無負荷状態において、外周面４３ａは、前方に向かって僅かに拡径するようにＶパッキン１２０の軸心に対して傾斜した面である。

後面１２３は、Ｖパッキン１２０の後端を構成する面であり、雌アダプタ１１０の前面の凹部１１５に嵌合する面である。後面１２３は、断面視において後側に突出した環状の凸部１２５を有する。一例において、凸部１２５は、外周面１２２から軸心に向かって後方に傾斜する外側傾斜面１２５ａと、内周面１２１から軸心と逆方向に向かって後方に傾斜する内側傾斜面１２５ｂと、を含む。外側傾斜面１２５ａと内側傾斜面１２５ｂとは、Ｒ形状の頂部１２５ｃによって接続されている。断面視では、外側傾斜面１２５ａ、内側傾斜面１２５ｂ及び頂部１２５ｃによって、Ｖ字状の縁部が形成される。

前面１２４は、後面１２３と反対側の面である。図示例のようにＶパッキン１２０が一つのみ配置される場合、前面１２４は隣接する雄アダプタ１３０に面している。前面１２４は、断面視において後側に凹んだ凹部１２６（Ｖ溝）を有する。一例において、凹部１２６は、外周面１２２から軸心に向かって後方に傾斜する外側傾斜面１２６ａと、内周面１２１から軸心と逆方向に向かって後方に傾斜する内側傾斜面１２６ｂと、を含む。外側傾斜面１２６ａと内側傾斜面１２６ｂとは、Ｒ形状の底部１２６ｃによって接続されている。断面視では、外側傾斜面１２６ａ、内側傾斜面１２６ｂ及び底部１２６ｃによって、Ｖ字状の縁部が形成される。

雄アダプタ１３０は、円環状を呈しており、内部空間内においてＶパッキン１２０に隣接して配置されている。複数のＶパッキン１２０が配置されている場合、雄アダプタ１３０は、雌アダプタ１１０から最も離れたＶパッキン１２０に隣接して配置される。雄アダプタ１３０は、内周面１３１と、外周面１３２と、後面１３３と、前面１３４とを有しており、Ｖパッキン１２０に隣接する後面１３３（側面）に凸部１３５を有する。

内周面１３１は、シリンダ部２１に挿通されるプランジャ４３の外周面４３ａに対向する面である。内周面１３１は、雄アダプタ１３０の軸心に対して平行な面である。外周面１３２は、内周面１３１と反対側の面であり、内部空間を画成する内周面２１ａに対向する面である。外周面１３２は、雄アダプタ１３０の軸心に対して平行な面である。後面１３３は、雄アダプタ１３０の後端を構成する面であり、Ｖパッキン１２０の前面１２４の凹部１２６に嵌合する面である。

後面１３３は、断面視において後側に突出した環状の凸部１３５を有する。一例において、凸部１３５は、外周面１３２から軸心に向かって後方に傾斜する外側傾斜面１３５ａと、内周面１３１から軸心と逆方向に向かって後方に傾斜する内側傾斜面１３５ｂと、を含む。外側傾斜面１３５ａと内側傾斜面１３５ｂとは、Ｒ形状の頂部１３５ｃによって接続されている。断面視では、外側傾斜面１３５ａ、内側傾斜面１３５ｂ及び頂部１３５ｃによって、Ｖ字状の縁部が形成される。前面１３４は、後面１３３と反対側の面である。前面１３４は、雄アダプタ１３０の軸心に対して垂直な面である。

雄アダプタ１３０は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）によって形成されていてよい。また、雄アダプタ１３０を形成する材料としては、寸法変化の少ない樹脂材料以外にも、真鍮、ステンレス鋼等の金属材料によって形成されていてもよい。また、Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、同質材料によって形成されていてもよい。同質材料とは、互いに押圧した場合に、一方のみが過度に変形しない程度に機械的性質が一致している材料であってよい。また、同質材料とは、材料を置き換えたとしても、シール構造を維持するうえで支障がない程度に強度、剛性等が実質的に同じ材料であってもよい。例えば、Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、成分の５０％以上が共通していてもよい。一例において、Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、同じ材料によって形成されていてもよい。例えば、Ｖパッキン１２０及び雌アダプタ１１０は、いずれも樹脂材料を主成分として形成されていてよい。Ｖパッキン１２０及び雌アダプタ１１０を形成する材料は、高い耐圧強度、耐高温性、耐摩耗性及び柔軟性を有し、吸水、温度等による寸法変化の小さい材料であってよい。このような材料としては、一例として、充填剤入りフッ素樹脂が挙げられる。また、このような材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

無負荷状態において、雌アダプタ１１０の内周面１１１の直径Ｒ１（雌アダプタ１１０の内径）は、プランジャ４３の外径よりも大きい。また、無負荷状態において、雌アダプタ１１０の外周面の直径Ｒ２（雌アダプタ１１０の外径）は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径と同じであってよいし、僅かに小さくてもよい。

無負荷状態において、Ｖパッキン１２０の内周面１２１の後端の直径Ｒ３は、プランジャ４３の外径よりも大きい。無負荷状態において、Ｖパッキン１２０の内周面１２１の前端の直径Ｒ４は、プランジャ４３の外径よりも小さい。無負荷状態において、Ｖパッキン１２０の外周面１２２の後端の直径Ｒ５は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径と同じであってよいし、僅かに小さくてもよい。無負荷状態において、Ｖパッキン１２０の外周面１２２の前端の直径Ｒ６は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径よりも大きくてよい。

雄アダプタ１３０の内周面１３１の直径Ｒ７は、プランジャ４３の外径よりも大きい。雄アダプタ１３０の外周面１３２の直径Ｒ８は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径と同じであってよいし、僅かに小さくてもよい。

また、一例において、雌アダプタ１１０の厚みＬ１は、Ｖパッキン１２０の厚みＬ２よりも大きい。なお、雌アダプタ１１０の厚みＬ１とは、前面１１４と後面１１３との最短距離であってよい。すなわち、図示例における雌アダプタ１１０の厚みＬ１は、凹部１１５の底部１１５ｃから後面１１３までの軸方向に沿った距離であってよい。また、Ｖパッキン１２０の厚みＬ２とは、前面１２４と後面１２３との最短距離であってよい。すなわち、図示例におけるＶパッキン１２０の厚みＬ２は、例えば、凹部１２６の外側傾斜面１２６ａから凸部１２５の外側傾斜面１２５ａまでの最短距離であってよい。なお、図示例においては、雌アダプタ１１０の凹部１１５の底部１１５ｃから後面１１３までの軸方向に沿った厚みＬ１は、Ｖパッキン１２０の凹部１２６の底部１２６ｃから凸部１２５の頂部１２５ｃまでの軸方向に沿った距離Ｌ３よりも大きい。

雌アダプタ１１０の凹部１１５を構成する外側傾斜面１１５ａと内側傾斜面１１５ｂとの開き角度θ１は、Ｖパッキン１２０の凸部１２５を構成する外側傾斜面１２５ａと内側傾斜面１２５ｂとの開き角度θ２よりも小さい。また、Ｖパッキン１２０の凹部１２６を構成する外側傾斜面１２６ａと内側傾斜面１２６ｂとの開き角度θ３は、Ｖパッキン１２０の開き角度θ２よりも小さい。また、Ｖパッキン１２０の開き角度θ３は、雄アダプタ１３０の凸部１３５を構成する外側傾斜面１３５ａと内側傾斜面１３５ｂとの開き角度θ４よりも小さい。一例において、雌アダプタ１１０の凹部１１５の開き角度θ１とＶパッキン１２０の凹部１２６の開き角度θ３とは同じであってよい。また、Ｖパッキン１２０の凸部１２５の開き角度θ２と雄アダプタ１３０の凸部１３５の開き角度θ４とは同じであってよい。

シール構造体１００は、軸方向において、連通管２５と段部２２とによって挟持されている。これにより、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とは、軸方向においてＶパッキン１２０を挟持している。雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とが、軸方向においてＶパッキン１２０を挟持した状態において、雌アダプタ１１０の凹部１１５は、Ｖパッキン１２０の凸部１２５によって僅かに押し広げられる。これにより、雌アダプタ１１０の内周面１１１の前端の直径は、プランジャ４３が配置されていないとすると、プランジャ４３の直径よりも小さくなる。また、雌アダプタ１１０の外周面１１２の前端の直径は、雌アダプタ１１０がシリンダ部２１内に配置されていないとすると、シリンダ部２１の直径（内径）よりも大きくなる。すなわち、シリンダ部２１の内部空間内において、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とがＶパッキン１２０を挟持した状態では、雌アダプタ１１０の凹部１１５の先端におけるプランジャ４３の直径よりも小さい直径を有する部分（内径側部分）が、プランジャ４３に対する締め代として機能し、シリンダ部２１の直径よりも大きい直径を有する部分（外径側部分）が、シリンダ部２１に対する締め代として機能している。

なお、Ｖパッキン１２０の凹部１２６の先端は、無負荷状態においても、プランジャ４３の径よりも小さい内径と、シリンダ部２１の径よりも大きい外径と、を有しており、プランジャ４３及びシリンダ部２１に対する締め代として機能している。雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とがＶパッキン１２０を挟持した状態においては、Ｖパッキン１２０の凹部１２６は、雄アダプタ１３０によってさらに押し広げられてもよい。

上記の往復動ポンプ１では、クランク軸１２が回転することによって、コンロッド１３、ピストンピン１５を介してクランク軸１２に連結された往復動部材４０が往復動する。吸水工程においては、プランジャ４３が駆動部側へ向かい後退移動することによってポンプ室３２が負圧となる。ポンプ室３２が負圧となることによって、吸水用の弁組立体５０は開となり、吐出用の弁組立体７０は閉となる。これにより、使用液体は、吸入口２８及び弁組立体５０を通してポンプ室３２へ吸入される。一方、吐出工程においては、プランジャ４３がポンプ室３２側へ前進移動することによりポンプ室３２が加圧される。ポンプ室３２の加圧によって、吸水用の弁組立体５０は閉となり、吐出用の弁組立体７０は開となる。これにより、ポンプ室３２の使用液体は弁組立体７０を通して吐出口３８へ吐出される。

以上説明のとおり、一例のシール構造体１００（シール構造）を含む往復動ポンプ１は、円柱状の内部空間を画成する内周面２１ａを有するシリンダ部２１と、シリンダ部２１の内部空間内を軸方向に往復動する円柱状のプランジャ４３と、を備える。シール構造体１００は、内周面２１ａに当接するように配置された円環状の雌アダプタ１１０と、雌アダプタ１１０に隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキン１２０と、Ｖパッキン１２０に隣接して配置された円環状の雄アダプタ１３０と、を備える。Ｖパッキン１２０は、雌アダプタ１１０に隣接する側面である後面１２３に凸部１２５を有し、雄アダプタ１３０に隣接する側面である前面１２４に凹部１２６を有する、断面Ｖ字状をなす。雄アダプタ１３０は、Ｖパッキン１２０に隣接する側面である後面１３３に凸部１３５を有し、雌アダプタ１１０は、Ｖパッキン１２０に隣接する側面である前面１１４に凹部１１５を有する。Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とは、軸方向において少なくとも一つのＶパッキン１２０を挟持しており、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とが、軸方向においてＶパッキン１２０を挟持した状態において、Ｖパッキン１２０の雄アダプタ１３０を向く端部は、プランジャ４３の径よりも小さい内径と、シリンダ部２１の内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、雌アダプタ１１０のＶパッキン１２０を向く端部は、プランジャ４３の径よりも小さい内径と、シリンダ部２１の内部空間の径よりも大きい外径と、を有する。

上記往復動ポンプ１では、Ｖパッキン１２０の端部がプランジャ４３の径よりも小さい内径と、シリンダ部２１の内部空間の径よりも大きい外径と、を有しているため、Ｖパッキン１２０の端部がプランジャ４３及び内部空間を画成する内周面２１ａに対する締め代として機能する。さらに、雌アダプタ１１０の端部がプランジャ４３の径よりも小さい内径と、内部空間の径よりも大きい外径と、を有しているため、雌アダプタ１１０の端部もプランジャ４３及び内部空間を画成する内周面２１ａに対する締め代として機能する。このように、従来、Ｖパッキン１２０の位置決め、挟持等に利用されていた雌アダプタ１１０にもシールの機能を持たせることにより、Ｖパッキン１２０の使用個数を低減させることができる。したがって、製造コストの増加を抑制することができる。

また、シール構造に使用されるＶパッキン１２０の数量が低減することにより、Ｖパッキン１２０が重ねられることによって生じる公差のバラツキを抑制できる。この場合、寸法の調整に使用される部品が不要となり得る。

また、従来の雌アダプタ１１０は、一般に金属によって形成されているため、プランジャと接触することにより、プランジャ表面を損傷することが考えられる。例示した雌アダプタ１１０は、樹脂材料によって形成されているため、プランジャ表面を傷つけることなく、プランジャとシリンダ部との間をシールすることができる。

また、雌アダプタ１１０及びＶパッキン１２０においては、その厚さが耐圧強度に影響を与えている。一例のシール構造体１００では、雌アダプタ１１０の厚みＬ１がＶパッキン１２０の厚みＬ２よりも大きく形成されているため、図示例のように一つの雌アダプタ１１０と一つのＶパッキン１２０とを含む構成であっても、Ｖパッキン１２０を２つ含む従来型のシール構造に比べて高い耐圧強度を有し得る。

一例において、雌アダプタ１１０のＶパッキン１２０を向く端部は、無負荷状態において、プランジャ４３の径よりも大きい内径を有してもよい。この構成では、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とによってＶパッキン１２０が挟持された状態において、Ｖパッキン１２０によって雌アダプタ１１０が相対的に押圧されることにより、雌アダプタ１１０の凹部が押し広げられる。これにより、雌アダプタ１１０の凹部の先端が締め代として機能する。図示例では、雌アダプタ１１０の内周面１１１及び外周面１１２が軸方向に平行となっているため、雌アダプタ１１０を安価に製造できる。

一例において、Ｖパッキン１２０の断面視における凸部１２５を形成する２辺のなす角度θ２は、雌アダプタ１１０の断面視における凹部１１５を形成する２辺のなす角度θ１よりも大きくてもよい。この構成では、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とによってＶパッキン１２０が挟持された状態において、Ｖパッキン１２０の凸部１２５によって雌アダプタ１１０の凹部１１５を容易に押し広げることができる。

一例において、少なくとも一つのＶパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、同質材料によって形成されていてもよい。この場合、少なくとも一つのＶパッキン１２０と雌アダプタ１１０とは、成分の５０％以上が共通していてもよい。この構成では、雄アダプタ１３０と雌アダプタ１１０とによってＶパッキン１２０が挟持された状態において、Ｖパッキン１２０と雌アダプタ１１０とが圧接されたような状態になり一体的に振る舞うことにより耐圧強度が増加する。

図４は、他の例に係るシール構造を示す分解断面図である。図４に示すシール構造体２００は、図３に示すシール構造を構成する雌アダプタ１１０に代えて雌アダプタ２１０を有する。雄アダプタ１３０及びＶパッキン１２０は、図３の構成と同様である。

雌アダプタ２１０は、内周面２１１と、外周面２１２と、後面２１３と、前面２１４とを有しており、Ｖパッキン１２０に隣接する前面２１４（側面）に凹部２１５を有する。内周面２１１は、シリンダ部２１に挿通されるプランジャ４３の外周面４３ａに対向する面である。無負荷状態において、内周面２１１は、前方に向かって僅かに縮径するように軸心に対して傾斜した面である。外周面２１２は、内周面２１１と反対側の面であり、内部空間を画成する内周面２１ａに対向する面である。無負荷状態において、外周面２１２は、前方に向かって僅かに拡径するように軸心に対して傾斜した面である。後面２１３は、雌アダプタ２１０の後端を構成する面であり、段部２２の前面２２ａに対向する面である。無負荷状態において、後面２１３は、雌アダプタ２１０の軸心に対して垂直な面である。前面２１４は、後面２１３と反対側の面であり、隣接するＶパッキン１２０に面している。前面２１４は、断面視において後側に凹んだ凹部２１５（Ｖ溝）を有する。一例において、凹部２１５は、外周面２１２から軸心に向かって後方に傾斜する外側傾斜面２１５ａと、内周面２１１から軸心と逆方向に向かって後方に傾斜する内側傾斜面２１５ｂと、を含む。外側傾斜面２１５ａと内側傾斜面２１５ｂとは、Ｒ形状の底部２１５ｃによって接続されている。

無負荷状態において、雌アダプタ２１０の内周面２１１の後端の直径Ｒ９は、プランジャ４３の外径よりも大きい。無負荷状態において、雌アダプタ２１０の内周面２１１の前端の直径Ｒ１０は、プランジャ４３の外径よりも小さい。無負荷状態において、雌アダプタ２１０の外周面２１２の後端の直径Ｒ１１は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径と同じであってよいし、僅かに小さくてもよい。無負荷状態において、雌アダプタ２１０の外周面２１２の前端の直径Ｒ１２は、内部空間を画成するシリンダ部２１の内径よりも大きい。雌アダプタ２１０の凹部２１５を構成する外側傾斜面２１５ａと内側傾斜面２１５ｂとの開き角度θ５は、Ｖパッキン１２０の凸部１２５の開き角度θ２よりも小さい。

以上のように、図４の例では、雌アダプタ２１０のＶパッキン１２０を向く端部は、無負荷状態において、往復動部材の径よりも小さい内径を有する。この構成では、Ｖパッキン１２０によって雌アダプタ２１０が相対的に押圧されていない状態でも、雌アダプタ２１０の凹部２１５の先端が締め代として機能するため、雌アダプタ２１０をプランジャ４３に対して確実に摺接させることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の具体的形態は上記の例に限定されない。例えば、本開示のシール構造が適用される対象は、ポンプ室に隣接したシリンダ内だけでなく、他の部分に配置されたシリンダ内であってもよい。

本開示に例示される実施形態は以下のように記載され得る。
［形態１］
円柱状の内部空間を形成する空間形成部材と前記内部空間内を軸方向に往復動する円柱状の往復動部材との間に配置されるシール構造であって、
前記内部空間に配置された円環状の雌アダプタと、
前記雌アダプタに隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキンと、
前記少なくとも一つのＶパッキンに隣接して配置された円環状の雄アダプタと、を備え、
前記少なくとも一つのＶパッキンは、前記雌アダプタに隣接する側面に凸部を有し、前記雄アダプタに隣接する側面に凹部を有する、断面Ｖ字状をなし、
前記雄アダプタは、前記少なくとも一つのＶパッキンに隣接する側面に前記凹部に当接する凸部を有し、
前記雌アダプタは、前記少なくとも一つのＶパッキンに隣接する側面に前記凸部に当接する凹部を有し、
前記少なくとも一つのＶパッキンと前記雌アダプタとは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、
前記雄アダプタと前記雌アダプタとは、前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキンを挟持しており、
前記雄アダプタと前記雌アダプタとが前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキンを挟持した状態において、前記少なくとも一つのＶパッキンの前記雄アダプタを向く端部は、前記往復動部材の径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、前記雌アダプタの前記少なくとも一つのＶパッキンを向く端部は、前記往復動部材の径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有する、シール構造。
［形態２］
前記雌アダプタの前記少なくとも一つのＶパッキンを向く端部は、無負荷状態において、前記往復動部材の径よりも大きい内径を有する、形態１に記載のシール構造。
［形態３］
前記雌アダプタの前記少なくとも一つのＶパッキンを向く端部は、無負荷状態において、前記往復動部材の径よりも小さい内径を有する、形態１に記載のシール構造。
［形態４］
前記少なくとも一つのＶパッキンの断面視における前記凸部を形成する２辺のなす角度は、前記雌アダプタの断面における前記凹部を形成する２辺のなす角度よりも大きい、形態１～３のいずれかに記載のシール構造。
［形態５］
前記少なくとも一つのＶパッキンと前記雌アダプタとは、同質材料によって形成されている、形態１～４のいずれかに記載のシール構造。
［形態６］
前記少なくとも一つのＶパッキンと前記雌アダプタとは、成分の５０％以上が共通している、形態１～５のいずれかに記載のシール構造。

１…往復動ポンプ、２１…シリンダ部（空間形成部材）、４０…往復動部材、１００…シール構造体（シール構造）、１１０…雌アダプタ、１１５…凹部、１２０…Ｖパッキン、１２５…凸部、１２６…凹部、１３０…雄アダプタ、１３５…凸部。

Claims (7)

1. 円柱状の内部空間を形成する空間形成部材（２１）と前記内部空間内を軸方向に往復動する円柱状の往復動部材（４０）との間に配置されるシール構造であって、
   前記内部空間に配置された円環状の雌アダプタ（１１０）と、
   前記雌アダプタ（１１０）に隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接して配置された円環状の雄アダプタ（１３０）と、を備え、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）は、前記雌アダプタ（１１０）に隣接する側面に凸部（１２５）を有し、前記雄アダプタ（１３０）に隣接する側面に凹部（１２６）を有する、断面Ｖ字状をなし、
   前記雄アダプタ（１３０）は、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に前記凹部（１２６）に当接する凸部（１３５）を有し、
   前記雌アダプタ（１１０）は、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に前記凸部（１２５）に当接する凹部（１１５）を有し、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、
   前記雄アダプタ（１３０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持しており、
   前記雄アダプタ（１３０）と前記雌アダプタ（１１０）とが前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持した状態において、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の前記雄アダプタ（１３０）を向く端部は、前記往復動部材の径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、前記雌アダプタ（１１０）の前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、前記往復動部材（４０）の径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有する、シール構造。
2. 前記雌アダプタ（１１０）の前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、無負荷状態において、前記往復動部材（４０）の径よりも大きい内径を有する、請求項１に記載のシール構造。
3. 前記雌アダプタ（１１０）の前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、無負荷状態において、前記往復動部材（４０）の径よりも小さい内径を有する、請求項１に記載のシール構造。
4. 前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の断面視における前記凸部（１２５）を形成する２辺のなす角度（θ２）は、前記雌アダプタ（１１０）の断面における前記凹部（１１５）を形成する２辺のなす角度（θ１）よりも大きい、請求項１に記載のシール構造。
5. 前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、同質材料によって形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のシール構造。
6. 前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、成分の５０％以上が共通している、請求項１～４のいずれか一項に記載のシール構造。
7. 円柱状の内部空間を画成する内周面（２１ａ）を有するシリンダ部（２１）と、
   前記シリンダ部（２１）の前記内部空間内を軸方向に往復動する円柱状のプランジャ（４３）と、を備える、往復動ポンプであって、
   前記内周面（２１ａ）に当接するように配置された円環状の雌アダプタ（１１０）と、
   前記雌アダプタ（１１０）に隣接して配置された円環状の少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接して配置された円環状の雄アダプタ（１３０）と、を備え、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）は、前記雌アダプタ（１１０）に隣接する側面に凸部（１２５）を有し、前記雄アダプタ（１３０）に隣接する側面に凹部（１２６）を有する、断面Ｖ字状をなし、
   前記雄アダプタ（１３０）は、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に前記凹部（１２６）に当接する凸部（１３５）を有し、
   前記雌アダプタ（１１０）は、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）に隣接する側面に前記凸部（１２５）に当接する凹部（１１５）を有し、
   前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、いずれも樹脂材料を主成分として形成されており、
   前記雄アダプタ（１３０）と前記雌アダプタ（１１０）とは、前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持しており、
   前記雄アダプタ（１３０）と前記雌アダプタ（１１０）とが前記軸方向において前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を挟持した状態において、前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）の前記雄アダプタ（１３０）を向く端部は、前記プランジャの径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有し、前記雌アダプタ（１１０）の前記少なくとも一つのＶパッキン（１２０）を向く端部は、前記プランジャの径よりも小さい内径と、前記内部空間の径よりも大きい外径と、を有する、往復動ポンプ。
   

Images