JP2528499B2 - 往復動ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、動力流体の供給・排出を切り換えることに
より、ピストンを往復動し、該ピストンに連結したプラ
ンジャの往復動を通じて、被作動流体を吸入弁から吸入
し吐出弁から吐出する往復動ポンプ装置に関するもので
ある。

従来技術 上記様式の往復動ポンプ装置においては、ピストンを
収容したシリンダーに対する圧縮空気のような圧力流体
の供給・排出を切換弁を用いて行うようになっている。
例えば特公昭48−29882号公報に示されるように、ピス
トンの一端面に戻しばねが座着し負荷側を形成し、他の
端面に動力流体たる圧力流体が作用するようになってお
り、該圧力流体をシリンダに供給する際にはピストンが
戻しばねの作用に抗して往動（前進動）し、圧力流体を
排出する際にはピストンが戻しばねによって復動（後退
動）するようになっている。しかも上記切換弁に相当す
る制御バルブに関しては、ピストンが復動から往動に切
り換わる反転位置近傍で、該ピストンが圧力流体用給気
パイロットバルブに作用し、その結果、制御バルブが圧
力流体用供給路を開け、ピストンの圧力流体側受圧推力
を増加させて該ピストンが往動する。ピストンが往動す
ると、給気パイロットバルブは作動状態から被作動状態
に戻り閉弁し、圧力流体の給気を停止する。ピストンが
往動から復動に切り換わる反転位置近傍で、該ピストン
は別の圧力流体用排気パイロットバルブに作用し、その
結果、制御バルブが圧力流体用排出路を開け、ピストン
の圧力流体側受圧推力を減少させ戻しぱねの作用によっ
て該ピストンが復動する。ピストンが復動すると、排気
パイロットバルブは作動状態から排作動状態に戻り閉弁
し、圧力流体の排気を停止する。このようにピストンが
往復動してポンプ装置としての作動サイクルが繰り返さ
れることとなる。

従来の上記様式のポンプ装置では、ピストンの両端面
に作用する圧力流体側受圧推力と負荷側受圧推力との間
に差があることで、ピストンが往復動し、ピストンに連
結したプランジャがこれに伴って往復動して被作動液体
を吸入、吐出してポンプ作動を実現するわけである。

解決すべき問題点 しかしながら、ピストンが圧力流体の推力を受けて戻
しばねの作用に抗しながら往動すると、次第にピストン
の圧力流体側受圧推力と負荷側受圧推力とが均衡する状
態に近づき、ピストンは停止に近い極低速度で動くこと
になる。そして往動から復動への反転位置近くで該ピス
トンは排気パイロットバルブを作動して反転し、短時間
後に該作動を解除し排気パイロットバルブは閉弁する。
この反転の際、給気パイロットバルブは閉じられてお
り、圧力流体用排出路を開ける方向に制御バルブに作用
する圧力流体の圧力が排気パイロットバルブの作動で低
下しピストンの圧力流体用排出路を開ける方向に推力が
発生するとはいえ、短時間で排気パイロットバルブも非
作動状態に戻り閉弁するので、制御バルブを完全切換作
動するに必要な圧力にまで低下できず、制御バルブはピ
ストンの圧力流体用排出路を微小開度だけ開いた状態で
圧力均衡して停止状態となり、ピストンは極低速度の復
動を強いられ、ピストンの速やかな復動による負荷側の
昇圧作用が実現しない。

また上記ポンプ装置の始動時には、給気パイロットバ
ルブを介して圧力流体が供給されて徐々に昇圧し、作動
に必要な最低圧に達した時点で、制御バルブが低速度で
切換移動を開始する。制御バルブが移動するとピストン
の圧力流体受圧側に通じる流路が僅かに開き、圧力流体
がピストンの圧力室に供給され、ピストンを動かす。ピ
ストンが僅かに移動すると給気パイロットバルブが非作
動状態となり閉じられる。この段階では排気パイロット
バルブも閉じているので、圧力流体用排出路を閉じる方
向に制御バルブに作用する圧力流体用給排気通路が遮断
され、制御バルブはピストンの圧力流体受圧側に通じる
流路を微小開度で開口した状態で停止する。このような
状態では、圧力流体が規定圧力に達してもピストンが作
動しないか、あるいは該ピストンが超低速度で移動して
復動への反転位置で排気パイロットバルブを作動した後
に始めて該ピストンが正常に作動することになって、始
動性が悪いという問題がある。

場合によってはこの時に供給圧力流体の圧力が低下す
ると、制御バルブはピストンへの圧力用排出路を閉じる
方向の推力が発生して戻り、圧力流体用排出路を閉じ、
制御バルブはピストンの圧力流体用流路を閉にした中立
位置で異常停止し、ピストンは停止し油を吐出しない。

問題を解決するための手段 上記問題点は、本発明にしたがい、往復動するピスト
ンを有する駆動ピストン部と、該ピストンに伴い往復動
して被作動流体を吸入・吐出するプランジャを有するポ
ンプ部と、ピストンを往動動するための切換制御部とを
備える往復動ポンプ装置において、ピストンに作用すべ
き動力流体の供給・排出の切換を往動側端面と復動側端
面の間の圧力差で行うセレクタバルブ、該セレクタバル
ブの切換操作のために開放・閉鎖を相互に切換選択され
るパイロット供給路及びパイロット排出路、並びにピス
トンの往動及び復動の際の所定位置で該ピストンにより
往復動切換されるパイロット弁体が切換制御部に設けら
れ、その際、パイロット弁体はセレクタバルブに開口す
る第１開口と、該第１開口に連通するパイロット供給路
／パイロット排出路の切換選択のための第２開口とを備
え、このパイロット供給路／パイロット排出路の切換選
択は、パイロット弁体の第２開口が上記パイロット供給
路と上記パイロット排出路とを仕切る隔壁部を通過する
ことにより行われること、上記パイロット弁体と係合す
るための第１係合部及び第２係合手段が駆動ピストン部
のピストンに備えられ、それぞれの係合程度は、ピスト
ンが往動ストローク終端から反転した後、上記第２開口
が上記隔壁部を通過するまでの間、及びピストンが復動
ストローク終端から反転した後、上記第２開口が上記隔
壁部を通過するまでの間、パイロット弁体とピストンと
の間の係合が解除されるような遊び領域が設けられるよ
うに調整されていて、パイロット弁体がその供給か排出
かの位置にとどまり、セレクタバルブのパイロット室内
の圧力変動を確実に行わせて、該セレクタバルブの両端
面に所定の圧力差を生じさせること、上記第１係合手段
との係合で上記パイロット弁体を移動することによっ
て、上記第２開口を介して上記パイロット供給路を開放
して、パイロット室に動力流体を供給し、それによって
セレクタバルブの往動側及び復動側の両端面を作用する
押圧力の差を用いて該セレクタバルブを移動して、動力
流体を圧力室に供給し、ピストンを該ピストンに作用す
るばねに抗して往動させること、上記第２係合手段との
係合で上記パイロット弁体を移動することによって、上
記第２開口を介して上記パイロット排出路を開放して、
上記パイロット室内の動力流体を排出し、該動力流体の
セレクタバルブ復動側端面への作用を解除して該セレク
タバルブを移動して、圧力室内の動力流体を排出し、ば
ねによってピストンを初期位置へ戻すことの各特徴を具
備することによって、解決される。

ばね室が可変絞りを介して大気と連通されており、こ
のばね室の流体は、該可変絞りでその流量を規制されて
供給、排出されるようになっているのが、好適である。

往復動するピストンを有する駆動ピストン部と、該ピ
ストンに伴い往復動して被作動流体を吸入・吐出するプ
ランジャ及び該被作動流体を収容するポンプ室を有する
ポンプ部と、ピストンを往動動するための切換制御部と
を備える往復動ポンプ装置において、第１ばねに抗する
ようにピストンに作用すべき動力流体の供給・排出の切
換を往動側端面と復動側端面の間の圧力差で行うセレク
タバルブ、該セレクタバルブの切換操作のために開放・
閉鎖を相互に切換選択されるパイロット供給路及びパイ
ロット排出路、並びにピストンの往動及び復動の際の所
定位置で該ピストンにより往復動切換されるパイロット
弁体が切換制御部に設けられ、その際、パイロット弁体
はセレクタバルブに開口する第１開口と、該第１開口に
連通するパイロット供給路／パイロット排出路の切換選
択のための第２開口とを備え、上記パイロット弁体と係
合するための第１係合部及び第２係合手段が駆動ピスト
ン部のピストンに備えられ、それぞれの係合程度は、ピ
ストンが往動ストローク終端から反転した後、上記第２
開口が所定位置を通過するまでの間、及びピストンが復
動ストローク終端から反転した後、上記第２開口が上記
所定位置を通過するまでの間、パイロット弁体とピスト
ンとの間の係合が解除されるように調整されていて、パ
イロット弁体がその供給か排出かの位置にとどまり、セ
レクタバルブのパイロット室内の圧力変動を確実に行わ
せて、該セレクタバルブの両端面に所定の圧力差を生じ
させること、上記ポンプ部のポンプ室に、被作動流体の
ための吸入路と吐出路とが夫々接続されるとともに、吸
入路とポンプ室との間を開閉する吸込弁体並びに叶出路
とポンプ室との間を開閉する叶出弁が設けられ、更に吸
込弁体とプランジャとの間にプランジャ室が形成され、
カップ状部材として形成された吸込弁体は、該プランジ
ャ室と叶出弁とを連通する絞り穴を備え、且つポンプ室
内で移動して弁座に接離するようになっており、吸込弁
体を弁座に押圧する第２ばねが、吸込弁体のクラッキン
グ圧力を所望値に下げるために必要な弱い力を備えてい
ることの各特徴を具備することによって、上記課題が解
決されるとともに、吸込弁のクラッキング圧力を低くし
ながら該吸込弁の効率低下を回避することができる。即
ち、従来のポンプ装置では、始動時には空気のような圧
縮性流体を吸込配管より先ず排出して負圧を生じさせ、
しかる後に本来の被作動流体たる非圧縮性流体、例えば
油を導き、吐出させているが、吸込配管における長い揚
程に対応するために吸込弁のクラッキング圧力を低くす
る必要があり、そのために吸込弁のクラッキング圧力を
低くする手段を講じると、吸込弁の効率が低下するとい
う問題が存在しており、上記構成でこれが解消する。

プランジャの吐出行程終了時におけるプランジャ室に
接近した位置で、上記吐出弁の入口が上記ポンプ室に開
口しているのが好ましい。

吸入路の入口にフィルタが設けられていれば、なお好
適である。

実施例 第１図において、例えばプレス装置用の過負荷保護装
置を備えたポンプ装置として使用されうる往復動ポンプ
装置１は、ケーシング２を有する。ケーシング２には、
ポンプ部３と、駆動ピストン部４と、切換制御部５とが
組み込まれている。図の例とは異なり、ケーシング２は
一体的でなく、幾つかのケーシングを結合させた構造と
することもできる。

ポンプ部３は、被作動流体、例えば油の吸入路６と該
吸入路６に連通するポンプ室７と、該ポンプ室に開口す
る吐出路８と、該吐出路に設けられた吐出弁９とを有す
る。吐出弁９は、例えばばね9aに押圧されるボール9bを
有する逆止弁として形成することができ、吐出弁９の入
口が直接ポンプ室７に接続される。

ポンプ室７と吸入路６との境界領域には弁座10が形成
され、該弁座10に吸込弁体11が着座する。吸込弁体11は
ポンプ室７に摺動案内される円筒周面を有したカップ状
部材として形成され、弁座10に着座する部分はカップの
底部に対応する部分として形成される。吸込弁体11の内
側中空部に、プランジャ13が摺動案内される。

吸込弁体11とプランジャ13との間には、プランジャ室
14が中空空間として形成され、該プランジャ室14は、吸
込弁体11に形成された絞り穴15を介してポンプ室７と連
通する。

絞り穴15は、吸込弁体11が弁座10に着座する際に吐出
弁９に直接開口するように、弁座10に近い位置において
吸込弁体11に形成されている。

吸込弁体11とケーシング２との間に、ばね12が設けら
れていて、吸込弁体11を弁座10へ付勢している。

プランジャ13の往復動により被作動液体が吸入路６を
介して吸入され、吐出路８より吐出してポンプ作用す
る。

ポンプ装置１の始動時には、先ず吸入路６に接続され
た吸込配管内の空気を排出し負圧にした上で、被作動流
体を導き、叶出する。例えば油を導き出すには所定の負
圧が必要となる。吸い上げ高さの高い吸込配管における
被作動流体の吸入・吐出にも対応できるようにするに
は、吸込配管の負圧をできるだけ大きくする必要があ
り、それには吸込弁のクラッキング圧力を低くする必要
がある。このことを考慮すると、ばね12としては、でき
るだけ弱いばねを使うのがよい。

しかしばね12の力を小さくすると、吸入により被作動
流体がプランジャ室14に充満し、吐出行程に移った場合
に、吸込弁体11が速やかに弁座10に着座できず、被作動
流体の一部が吸入路６に戻り、吐出効率を悪くすること
となる。この問題を避け、力の小さいばね12を使用して
も吸込弁が速やかに閉じるように、即ち吸込弁体11が速
やかに弁座10に着座するようになり、絞り穴15の穴サイ
ズを選定する。穴の大きさを適切に選定することによ
り、プランジャ13が吸入行程から吐出行程に切り換わる
際、プランジャ室14内に微小な圧力が発生して、吸込弁
体11の弁座10に向かう押圧力が高まり、吸込弁体11の閉
弁動が促進され、被作動流体の吸入路６への戻りを少な
くして吐出効率を高めることができる。

始動時の負圧を大きくするために、前記ばね12の力を
弱くする他に、プランジャの吐出行程において圧縮性流
体、例えば空気がプランジャと叶出弁入口との間に残留
する隙間容積をなくすのが望ましい。隙間容積を小さく
するために、吸込弁体11の絞り穴15が、プランジャ13の
吐出行程の終端位置でプランジャ室14と吐出弁９の入口
との間を直接的に接続するような位置に形成される。こ
れによりプランジャ13の吐出行程から吸入行程への反転
時には、プランジャ室14と吐出弁９との間に残留する空
気量は非常に少なくすることができ、つまり隙間体積を
非常に小さくできる。

始動時には、吸込配管中の塵埃や異物が空気とともに
吸い込まれ、プランジャ13、吸込弁体11、弁座10等に損
傷を与える場合がある。これを回避するために、吸入路
６の入口である流体吸入口16にフィルタ17を着脱可能に
装着しておく。

これにより吸入される異物及び塵埃は、フィルタ17に
おいて除去され、流入路６から内側に侵入することがな
くなり、プランジャ13等の損傷が防止される。

プランジャ室14に吸入される被作動流体の漏洩防止の
ために、流体封止装置20がケーシング２に装着され、プ
ランジャ13が該流体封止装置20に対して摺動する。

流体封止装置20は、第４図に示されるように、弾性リ
ング22と、該弾性リング22のはみ出し現象防止用バック
アップリングと同等の機能を有するシールリング21とを
有する。シールリング21はほぼＬ字状に形成された低摩
耗低摺動抵抗材料よりなり、プランジャ13に接する摺動
部21aと弾性リング22に対するバックアップ及び高圧時
の弾性リングのねじれ破損防止のための鍔部21bとを有
する。摺動部21aには、プランジャの表面に対し増圧側
では鈍角に大気圧側では鋭角に接するリップ24を形成
し、プランジャ13の表面に発生する流体膜を掻き取る機
能を備えさせる。このリップ24により増圧側の流体膜は
掻き取られ、大気圧側の流体膜は引き込まれ、被作動流
体の漏れを防止する。

弾性リング22は、Ｏリング、角リング等により形成す
ることができる。弾性リング22はケーシング２のシール
溝23の中に装着され、シールリング21の摺動部21aには
プランジャ13が摺動可能に挿入される。

流体封止装置20の別の例は、第５図に示されるよう
に、Ｕ形状のパッキングよりなる弾性リング22′と断面
Ｌ字状のシールリング21′とを有する。プランジャの表
面に対し増圧側では鈍角に大気圧側では鋭角に接するリ
ップ24は弾性リング22′に形成され、低摩耗低摺動抵抗
材料により形成若しくは被覆され、シールリング21′に
はリップが形成されない。シールリング21′は低摩耗低
摺動抵抗材料により形成され、高圧時のシール面の摺動
抵抗を小さくする。さらに上記と同様にこのリップ24に
より増圧側の流体膜は掻き取られ、大気圧側の流体膜は
引き込まれ、被作動流体の漏れを防止する。

ポンプ部３のプランジャ13を駆動する駆動ピストン部
４は、第１図において、ケーシング２のシリンダー室30
内を摺動案内されるピストン31を有する。ピストン31は
前記ポンプ部３のプランジャ13と一体成形させることが
できる。シリンダー室30は、ピストン31により圧力室32
とばね室33とに分離されている。ばね室33には、ケーシ
ング２とピストン31との間に張った状態でばね34が設け
られている。ばね34は、第１図の例では、プランジャ13
を吸入動する方向にピストン31を押圧するが、この例に
限定されるものではない。ピストン31は公知の如くシー
ル部材35を有し、圧力室32とばね室33との間を密封して
いる。圧力室32には流路36が開口し、圧力室32へ動力流
体たる圧力流体、例えば圧縮空気が給排出される。

ピストン31の往復動に伴いプランジャ13が往復動され
て、ポンプ部３において被作動流体の吸入吐出を行う。
吸入される流体が空気のような圧縮性流体であったり、
このような圧縮性流体が混入している混合流体である
と、油等の非圧縮性流体のみの場合に比べて、プランジ
ャ13の負荷抵抗が小さくなり、ピストン31及びプランジ
ャ13の高頻度往復動が起こる。このような状態は主に機
動時に起こる。この現象を回避するため、ばね室33に通
じる大気への開口部に可変絞り39を設け、ばね室33にお
けるピストン31に対する背圧を調整可能とする。図に示
されるように、ケーシング２内に形成された接続路37を
介してばね室33を排出口38と接続し、その接続路37に可
変絞り39を設けることもできる。この接続路37はケーシ
ング２内に形成されたボルト穴を利用することもでき
る。更には第６図に示されるように、ケーシング２の外
側に設けられた管路37′を介してばね室33と排出口38と
を連通し、その管路37′に可変絞り39を設けることもで
きる。圧縮性流体を吸い込むことによりピストン31に対
する負荷抵抗が小さくなるときには、絞り39を絞ってば
ね室33に背圧をたてると、ピストン31が通常の非圧縮性
流体の場合と同様の負荷抵抗で往復通できるようにな
る。非圧縮性流体の吸入吐出時には、絞り39を全開にし
てばね室33に背圧がたたないようにする。これによりピ
ストンは常に被作動流体の性質に関係なく、同じ頻度で
往復動することとなる。

ピストン31の往復動は、圧力室32への圧力流体の給排
切換で圧力室32内の圧力が変わることにより切り換えら
れる。このことから、ピストン31の往復動切換手段とし
て、圧力室32への流路36の給排切換を行う切換制御部５
が設けられる。

切換制御部５は、圧力室32への流路36と、ケーシング
２に設けられた供給口51又は排出口38との間での接続切
換をなす切換弁としてのセレクタバルブ52を有する。セ
レクタバルブ52は、ケーシング２内の切換室53内に移動
可能に支持され、セレクタバルブ52が第１図に示される
第１位置にあるときは、供給口51に接続する供給路54と
流路36とが、セレクタバルブ52の周囲の流路空間を介し
て連通し、その際、セレクタバルブ52に設けられたシー
ル部材55により、流路36と排出口38とは遮断される。セ
レクタバルブ52が往動して図の右方の第２位置へ動かさ
れると、流路36は排出口38と連通し、シール部材55によ
り流路36と供給路54とは遮断される。

セレクタバルブ52を動かす手段として、パイロットバ
ルブ装置56が設けられる。

パイロットバルブ装置56は、ケーシング２に摺動可能
に支持され、一端がセレクタバルブ52内に形成されたパ
イロット室57に突入可能に形成され、他端はピストン31
内に突入可能に形成されたパイロット弁体58を有する。
該パイロット弁体58は、パイロット31内に突入した部分
に係合部59を有し、該係合部59は第１図においてはピス
トン31に設けられた第２係合手段たる係合爪部60に係合
し、ピストン31の往動、即ち図で見て右方向への動きに
おいて、パイロット弁体58はピストン31に携行される。
ピストン31が反対方向へ動くとき、即ち復動するとき、
パイロット弁体58の係合部59がピストン31の第１係合手
段としての当接面61に当接するまでは、係合部59はどこ
にも係合せず、ピストン31の動きはパイロット弁体58に
は伝達されない。したがってこの場合、パイロット弁体
58は静止している。

パイロット弁体58には、流路62が中空穴として形成さ
れ、その一端はパイロット室57側の端部の第１開口63よ
りパイロット室57に連通する。流路62の他端はパイロッ
ト弁体58の側面に第２開口として開口している。

ケーシング２には、供給口51に連通するパイロット供
給路66と、排出口38に連通するパイロット排出路67とが
形成されている。

パイロット弁体58が、第１図に示される最左端位置に
あるとき、流路62の第２開口64がパイロット供給路66に
連通し、その際、ケーシング２に装着された一方の弁シ
ール65によりパイロット供給路66及び第２開口64とパイ
ロット排出路67とが相互に遮断される。該弁シール65は
パイロット供給路66とパイロット排出路67とを仕切る隔
壁としても作用する。図で見て圧力室32よりの弁シール
は、該圧力室32とパイロット排出路67を相互に遮断す
る。

第１図の位置からピストン31が右方へ往動するとき、
パイロット弁体58が係合部59と係合爪部60の係合により
右方へ引かれ、第２開口64はパイロット供給路66と連通
する位置から、パイロット排出路67と連通する位置に切
り換えられる。

パイロット供給路66に第２開口64が連通する第１位置
にパイロット弁体58があるとき、圧力室32に圧力流体が
供給され、ピストンを往動し、パイロット排出路67に第
２開口67が連通する第２位置にパイロット弁体58がある
とき、圧力室32内の圧力流体は排出され、ばね34の力に
よりピストン31は復動する。

ピストン31の往動行程の終端近くにおいてパイロット
弁体58の係合部59とピストン31の係合爪部60が係合し、
また該ピストンの復動行程の終端近くにおいて係合部59
とピストン31の当接面61が係合し、これら係合によっ
て、パイロット弁体58はピストンと共に移動し、パイロ
ットバルブ装置56を供給と排気の間で切り換える。

パイロットバルブ装置56の切換により、セレクタバル
ブの往動側端面と復動側端面に作用する圧力の差が変化
し、セレクタバルブ52が切換移動して、圧力室32に対す
る圧力空気の給排切換が行われる。圧力室32の給排切換
により、ピストン31に作用する圧力が変わり、ピストン
31は反転動される。

ピストン31に対する圧力流体による推力とばね34によ
る負荷側の推力とが均衡するとピストン31は停止し、該
均衡がくずれると再びピストンは往復動する。均衡状態
に近くなりピストン31が極超低速で移動する状態で反転
位置に近づくとき、パイロット弁体58はピストン31と共
に移動することによりパイロットバルブ装置56の切換を
行う。パイロットバルブ装置56の切換によりセレクタバ
ルブ52が切り換えられ、圧力室32の圧力変化によりピス
トン31が反転動しても、ピストン31とパイロット弁体58
の係合は解除されていて、ピストン31の動きが直ちには
パイロット弁体58に伝達されない。従ってパイロット弁
体58はその位置にそのまま保持される。ピストン31が所
定量だけ移動して始めてパイロット弁体58はピストン31
と係合し、移動を開始する。パイロット弁体58が静止し
ている間にパイロットバルブ装置56は十分に圧力流体の
給排気を行うことができ、セレクタバルブ52を確実に切
換位置に移動することができる。セレクタバルブ52が中
間位置で停止する事態が回避される。

効果 請求項１に係る発明により、ピストンに携行されるパ
イロット弁体は該ピストンに固定連結されず、反転時に
はピストンの動きがパイロット弁体に伝達されない遊び
領域が設けられているため、ピストンの反転動を直ちに
パイロット弁体に伝達することがなくなり、パイロット
弁体は、セレクタバルブを完全に切り換えるのに必要な
時間の間は、その切換位置に保持され、パイロット弁体
が中途半端な位置にあるためのピストンの難移動性の問
題が解消された。したがってピストンがその量端面での
推力の均衡状態を有しても、なおセレクタバルブで切換
動作が維持されるので、超低速度での移動が継続するこ
とがなくなった。

また該発明により、極微小量吐出による極低速度で作
動中のピストンの反転時に、セレクタバルブに切換作用
するパイロットバルブ装置が圧力供給の状態から短時間
で閉鎖状態に変わったりせず、供給状態を確実に必要時
間だけ維持するので、切換弁は敏速に作動し、したがっ
てピストンも敏速に作動可能になった。すなわち、ピス
トンは推力が均衡状態になると確実にその位置に停止保
持され、その位置が往動から復動への反転位置の場合に
は、敏速に往動開始位置に戻って、その位置で停止保持
される。

請求項２に係る発明により、上記効果の他に、ばね室
の圧縮性流体の供給・排出を絞りにより調節可能で、ば
ね室内の背圧を調整できるため、始動時には当該絞りを
絞ってばね室の背圧をたて、配管中の圧縮性流体による
負荷抵抗の減少を補い、非圧縮性流体のみのときには該
絞りを開放してばね室の背圧を無くすことにより常にピ
ストンに対する負荷抵抗を一定にして稼動することが可
能になった。これにより、空打ち現象を回避して、部品
の寿命に対する悪影響を解消した。

また請求項３に係る発明により、請求項１の発明によ
る効果の他に、弱いばねを用いて吸込弁体のクラッキン
グ抵抗を小さくし圧縮流体下でバキューム力を向上させ
た上、吸込弁体に絞り穴を設け、非圧縮流体下でプラン
ジャ室から吐出路へ流出する流体の抵抗によりプランジ
ャ室内に吐出行程において微小なる圧力を発生させ、吸
込弁体の弁座に対する押圧力としてばねの力にプランジ
ャ室の圧力を付加して吸込弁体の急速な閉弁動を可能に
し、吸入路への戻り流量を減少し、吐出効率を高めるこ
とができた。

更に請求項４に係る発明により、上記効果の他に、吐
出行程終了時のプランジャ室に接近した位置に吐出弁の
入口を設けたので、無駄な隙間容積を少なくし、始動時
に吸込配管内に大きな負圧の発生を可能にし、しかも流
体による圧力抵抗でプランジャの作動頻度を低下させる
ことが解消され、吐出量の低下が回避された。

請求項５に係る発明により、ポンプ装置の吸入路の入
口にフィルタが設けられたので、配管中の異物による損
傷が防止された。

また本発明により、弾性リングと低摩耗低摺動抵抗材
料よりなりほぼ断面Ｌ字状のシールリングとを有し、弾
性リングとシールリングのいずれか一方にプランジャに
接するリップ部を、プランジャに対し増圧側では鈍角に
大気圧側では鋭角に接する形状で設けることにより、高
圧下でもプランジャに発生する流体膜を掻き落とす効果
が高まり、持ち出し量が許容量以下に極めて少なくなる
ので、従来のようなドレンポートの配置やドレン配管等
の煩わしいものを無くすことが可能になった。本発明の
シールリングにより摺動抵抗が極めて小さくなり、ピス
トンが速やかに作動しポンプの吐出流量を増大すること
と吐出圧力を安定することが可能になった。本発明のシ
ールリングは弾性リングのはみ出し現象を防止するバッ
クアップリングと同等の機能を有し、リップ部を形成す
れば更に小さい摺動抵抗で流体膜の掻き取り効果を高め
た。シールリングの摺動摩耗抵抗が極めて小さくなるの
で、摺動摩擦抵抗による流体封止部材のねじれ破損が高
圧においても低圧においても防止可能になった。また本
発明によりシールリング及び弾性リングの寿命が向上し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明に係る往復動ポンプ装置の断
面図で各部の動きによる変化を順を追って説明した図、
第４図及び第５図は流体封止装置の夫々別の実施例の断
面図、第６図は往復動ポンプ装置の別の実施例の断面図
である。 １……往復動ポンプ装置、２……ケーシング ３……ポンプ部、４……駆動ピストン部 ５……切換制御部、６……吸入路 ７……ポンプ室、８……吐出路 ９……吐出弁、10……弁座 11……吸込弁体、12……ばね 13……プランジャ、14……プランジャ室 15……絞り穴、16……流体吸入口 17……フィルタ、20……流体封止装置 21,21′……シールリング 22,22′……弾性リング 24……リップ部、30……シリンダー室 31……ピストン、32……圧力室 33……ばね室、34……ばね 36……流路、37……接続路 38……排出口、39……絞り 51……供給口、52……セレクタバルブ 54……供給路、55……シール部材 56……パイロットバルブ装置 57……パイロット室、58……パイロット弁体 59……結合部、60……係合爪部 61……当接面、62……流路 63……第１開口、64……第２開口 65……弁シール、66……パイロット供給路 67……パイロット排出路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−183079（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−61186（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−29882（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭57−38789（ＪＰ，Ｂ２) 「シール技術」（近代編集社，昭47. 12．25発行，Ｐ．83〜84)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復動するピストン（31）を有する駆動ピ
   ストン部（４）と、該ピストンに伴い往復動して被作動
   流体を吸入・吐出するプランジャ（13）を有するポンプ
   部（３）と、ピストン（31）を往動動するための切換制
   御部（５）とを備える往復動ポンプ装置にして、 ピストン（31）に作用すべき動力流体の供給・排出の
   切換を往動側端面と復動側端面の間の圧力差で行うセル
   クタバルブ（52）、該セレクタバルブ（52）の切換操作
   のために開放・閉鎖を相互に切換選択されるパイロット
   供給路（66）及びパイロット排出路（67）、並びにピス
   トン（31）の往動及び復動の際の所定位置で該ピストン
   （31）により往復動切換されるパイロット弁体（58）が
   切換制御部（５）に設けられ、その際、パイロット弁体
   （58）はセレクタバルブ（52）に開口する第１開口（6
   3）と、該第１開口（63）に連通するパイロット供給路
   （66）／パイロット排出路（67）の切換選択のための第
   ２開口（64）とを備え、 パイロット供給路（66）／パイロット排出路（67）の
   切換選択は、パイロット弁体（58）の第２開口（64）が
   前記パイロット供給路（66）と前記パイロット排出路
   （67）とを仕切る隔壁部（65）を通過することにより行
   われること、 前記パイロット弁体（58）と係合するための第１係合
   部（61）及び第２係合手段（60）が駆動ピストン部
   （４）のピストン（31）に備えられ、それぞれの係合程
   度は、ピストン（31）が往動ストローク終端から反転し
   た後、前記第２開口（64）が前記隔壁部（65）を通過す
   るまでの間、及びピストンが復動ストローク終端から反
   転した後、前記第２開口（64）が前記隔壁部（65）を通
   過するまでの間、パイロット弁体（58）とピストン（3
   1）との間の係合が解除されるような遊び領域が設けら
   れるように調整されていて、パイロット弁体（58）がそ
   の供給か排出かの位置にとどまり、セレクタバルブ（5
   2）のパイロット室（57）内の圧力変動を確実に行わせ
   て、該セレクタバルブ（52）の両端面に所定の圧力差を
   生じさせること、 前記第１係合手段（61）との係合で前記パイロット弁
   体（58）を移動することによって、前記第２開口（64）
   を介して前記パイロット供給路（66）を開放して、パイ
   ロット室（57）に動力流体を供給し、それによってセレ
   クタバルブ（52）の往動側及び復動側の両端面に作用す
   る押圧力の差を用いて該セレクタバルブ（52）を移動し
   て、動力流体を圧力室（32）に供給し、ピストン（31）
   を該ピストン（31）に作用するばね（34）に抗して往動
   させること、 前記第２係合手段（60）との係合で前記パイロット弁
   体（58）を移動することによって、前記第２開口（64）
   を介して前記パイロット排出路（67）を開放して、前記
   パイロット室（57）内の動力流体を排出し、該動力流体
   のセレクタバルブ（52）復動側端面への作用を解除して
   該セレクタバルブ（52）を移動して、圧力室（32）内の
   動力流体を排出し、ばね（34）によってピストン（31）
   を初期位置へ戻すことを特徴とする往復動ポンプ装置。
2. 【請求項２】前記ばね室（33）が可変絞り（39）を介し
   て大気と連通されており、ばね室（33）の流体は、該可
   変絞り（39）でその流量を規制されて供給・排出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ装置。
3. 【請求項３】往復動するピストン（31）を有する駆動ピ
   ストン部（４）と、該ピストンに伴い往復動して被作動
   流体を吸入・吐出するプランジャ（13）及び該被作動流
   体を収容するポンプ室（７）を有するポンプ部（３）
   と、ピストン（31）を往動動するための切換制御部
   （５）とを備える往復動ポンプ装置にして、 第１ばね（34）に抗するようにピストン（31）に作用
   すべき動力流体の供給・排出の切換を往動側端面と復動
   側端面の間の圧力差で行うセレクタバルブ（52）、該セ
   レクタバルブ（52）の切換操作のために開放・閉鎖を相
   互に切換選択されるパイロット供給路（66）及びパイロ
   ット排出路（67）、並びにピストン（31）の往動及び復
   動の際の所定位置で該ピストン（31）により往復動切換
   されるパイロット弁体（58）が切換制御部（５）に設け
   られ、その際、パイロット弁体（58）はセレクタバルブ
   （52）に開口する第１開口（63）と、該第１開口（63）
   に連通するパイロット供給路（66）／パイロット排出路
   （67）の切換選択のための第２開口（64）とを備え、 前記パイロット弁体（58）と係合するための第１係合
   部（61）及び第２係合手段（60）が駆動ピストン部
   （４）のピストン（31）に備えられ、それぞれの係合程
   度は、ピストン（31）が往動ストローク終端から反転し
   た後、前記第２開口（64）が所定位置を通過するまでの
   間、及びピストンが復動ストローク終端から反転した
   後、前記第２開口（64）が前記所定位置を通過するまで
   の間、パイロット弁体（58）とピストン（31）との間の
   係合が解除されるように調整されていて、パイロット弁
   体（58）がその供給か排出かの位置にとどまり、セレク
   タバルブ（52）のパイロット室（57）内の圧力変動を確
   実に行わせて、該セレクタバルブ（52）の両端面に所定
   の圧力差を生じさせること、 前記ポンプ部（３）のポンプ室（７）に、被作動流体
   のための吸入路（６）と吐出路（８）とが夫々接続され
   るとともに、吸入路（６）とポンプ室（７）との間を開
   閉する吸込弁体（11）並びに吐出路（８）とポンプ室
   （７）との間を開閉する吐出弁（９）が設けられ、更に
   吸込弁体（11）とプランジャ（13）との間にプランジャ
   室（14）が形成され、カップ状部材として形成された吸
   込弁体（11）は、該プランジャ室（14）と吐出弁（９）
   とを連通する絞り穴（15）を備え、且つポンプ室（７）
   内で移動して弁座（10）に接離するようになっており、
   吸込弁体（11）を弁座（10）に押圧する第２ばね（12）
   が、吸込弁体（11）のクラッキング圧力を所望値に下げ
   るために必要な弱い力を備えていること を特徴とする往復動ポンプ装置。
4. 【請求項４】前記プランジャ（13）の吐出行程終了時に
   おけるプランジャ室（14）に接近した位置で、前記吐出
   弁（９）の入口が前記ポンプ室（７）に開口しているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の往復動ポンプ装置。
5. 【請求項５】前記吸入路（６）の入口（16）にフィルタ
   （17）が設けられていることを特徴とする請求項３又は
   請求項４に記載の往復動ポンプ装置。
6. 【請求項６】ピストンに作用する動力流体の供給排出の
   切換によりピストンを往復動し、動力流体の供給排出の
   切換が前記ピストンの往復動の反転位置でセレクタバル
   ブにより行われ、前記ピストンに連結されピストンと共
   に往復動するプランジャの動きにより被作動流体を吸入
   排出する往復動ポンプ装置において、 ケーシング（２）と前記プランジャ（13）との間に流体
   封止装置（23）が装着され、該流体封止装置（23）が弾
   性リング（22,22′）と、該弾性リング（22,22′）を装
   着する断面ほぼＬ字状のシールリング（21,21′）とを
   有し、該シールリング（21,21′）が低摩耗低摺動抵抗
   材料よりなり、前記プランジャ（13）を摺動挿入可能で
   あることと、前記弾性リング（22,22′）とシールリン
   グ（21,21′）のいずれか一方に前記プランジャ（13）
   に接触するリップ部が、プランジャ（13）に対し増圧側
   では鈍角に大気圧側では鋭角に接する形状で形成されて
   いることを特徴とする往復動ポンプ装置。
7. 【請求項７】前記弾性リングがＵ形状パッキングとして
   形成され、前記プランジャの表面に接触するリップ部を
   有し、前記シールリングが低摩耗低摺動抵抗材料よりな
   り、リップ部をもたない断面Ｌ字状リングとして形成さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載の往復動ポン
   プ装置。