JP2741159B2 - 間欠吐出方法及び往復ポンプ - Google Patents

間欠吐出方法及び往復ポンプ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、散布液を間欠的に噴
射する高圧液噴射装置等に適用できる間欠吐出方法及び
往復ポンプに係り、詳しくは間欠吐出時の吐出圧を増大
できる間欠吐出方法及び往復ポンプに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】国際公開ＷＯ９１／０７０７７号公報
は、ノズルより散布液を芝生へ高圧で間欠噴射して、芝
地にエアレート用通孔を形成することを開示する。この
高圧液噴射装置では、ポンプの吐出液をアキュムレータ
に蓄圧し、間欠弁でアキュムレータとノズルとの間の接
続を制御して、高圧液の間欠噴射を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】国際公開ＷＯ９１／０
７０７７号公報の高圧液噴射装置では、アキュムレータ
及び間欠弁が必要になり、構造が複雑化する。また、ア
キュムレータ及び間欠弁は耐薬品性及び耐磨耗性に支障
があるので、微粒子を含有した薬液や肥料液等を散布し
て、エアレート用通孔の形成と一緒に、防除及び施肥を
行おうとするとき、支障がある。
【０００４】そこで、特願平５−６７３４２号は、往復
ポンプの間欠的な吐出を利用して、ノズルから散布液を
間欠噴射することにより、アキュムレータ及び間欠弁を
省略することを開示する。
【０００５】従来の往復ポンプでは、プランジャ等の往
復動部材は正弦カーブの変位量で往復動し、吐出行程は
クランク角で１８０°と固定されているので、間欠吐出
時の吐出圧を増大させるためには、クランク軸を駆動す
るエンジン等の回転速度を増大させて、往復ポンプの入
力回転速度を増大させる必要がある。
【０００６】請求項１及び２の発明の目的は、均一な
（回転速度の変化のない）に対して間欠吐出圧を増大で
きる間欠吐出方法及び往復ポンプを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明を、実施例に対
応する図面の符号を使用して説明する。請求項１の間欠
吐出方法によれば、往復動によりポンプ室(46)の容積を
増減する往復動部材(34)へコンロッド(39)を介して連結
しているクランク軸(12)が、吐出行程の回転角範囲で
は、吸入行程の回転角範囲より速く回転するように、入
力軸(26)からクランク軸(12)へ回転を伝達して、間欠吐
出時の吐出圧を高める。
【０００８】請求項２の往復ポンプ(10)は、（ａ）コン
ロッド(39)を介してクランク軸(12)へ連結しクランク軸
(12)の回転に伴って往復動してポンプ室(46)の容積を増
減する往復動部材(34)、及び（ｂ）相互にかみ合ってい
るとともにそれぞれ入力軸(26)及びクランク軸(12)に回
転方向へ一体的に取り付けられて入力軸(26)からクラン
ク軸(12)へ回転を伝達する駆動側非円形歯車(30)及び被
駆動側非円形歯車(32)を有している。そして、駆動側非
円形歯車(30)及び被駆動側非円形歯車(32)は、吐出行程
にあるときのクランク軸(12)の回転角範囲では吸入行程
にあるときのクランク軸(12)の回転角範囲よりクランク
軸(12)を速く回転させるようにピッチ曲線を設定されて
いる。
【０００９】
【作用】請求項１の間欠吐出方法では、入力軸(26)へ入
力された回転は、入力軸(26)からクランク軸(12)への伝
達に伴い、位相に関係して増減速される。クランク軸(1
2)は、吐出行程の回転角範囲では、吸入行程の回転角範
囲より回転速度を速められる。この結果、往復動部材(3
4)は吐出行程では速く移動し、ポンプ室(46)内の液体(8
4)は、高速で吐出されて、吐出圧を高められる。
【００１０】請求項２の往復ポンプ(10)では、入力軸(2
6)の回転は駆動側非円形歯車(30)及び被駆動側非円形歯
車(32)を介してクランク軸(12)へ伝達される。その際、
駆動側非円形歯車(30)及び被駆動側非円形歯車(32)のピ
ッチ曲線の設定関係により、入力軸(26)の均一な（回転
速度の変化のない）回転速度にもかかわらず、クランク
軸(12)は、吐出行程の回転角範囲では、回転速度を増大
される。これにより、往復動部材(34)は吐出行程におけ
る移動速度が増大し、ポンプ室(46)の容積減少速度が増
大し、ポンプ室(46)から吐出される液体(84)の圧力が増
大する。
【００１１】
【実施例】以下、この発明を図面の実施例について説明
する。図１及び図２はプランジャポンプ10をそれぞれ側
方及び上方から見た断面で示す構造図である。クランク
軸12は、中心がクランク軸12の中心線から偏倚する円形
のクランクピン部14を有し、クランクピン部14の両側に
おいてクランクケース16のケース本体18へベアリング20
を介して回転自在に軸支されている。ケース本体18は、
クランク軸12の軸方向両側においてそれぞれ蓋22，24に
より開口を封鎖されている。駆動軸26は、クランク軸12
に対して平行に延び、軸方向の２個所においてベアリン
グ28を介してそれぞれ蓋22及びケース本体18に回転自在
に軸支されている。駆動側非円形歯車30及び被駆動側非
円形歯車32は、非円形のピッチ曲線を有し、それぞれ駆
動軸26及びクランク軸12に回転方向へ一体的に嵌合し、
相互にかみ合っている。
【００１２】プランジャ34は、クランクケース16の案内
38に嵌合して案内38の軸方向へ案内されるクロスヘッド
36を基端側に有している。コンロッド39は、大端部を円
形のクランクピン部14に周方向へ相対回転自在に嵌合し
ているとともに、小端部を、クロスピン37を介してクロ
スヘッド36へ連結している。
【００１３】マニホールド40は、クランクケース16に接
合され、下面側に吸入口42を有し、先端面の上部に吐出
口44を有している。ポンプ室46は、マニホールド40内に
形成され、吸入口42及び吐出口44へ連通している。吸入
弁48は、吸入口42とポンプ室46との間に組込まれて、プ
ラグ50によりマニホールド40からの抜けを阻止され、ポ
ンプ室46から吸入口42への水84（図５）の逆流を阻止す
る。吐出弁52は、ポンプ室46と吐出口44との間に組込ま
れて、プラグ54によりマニホールド40からの抜けを阻止
され、吐出口44からポンプ室46への水84（図５）の逆流
を阻止する。シール保持器56は、クランクケース16とマ
ニホールド40との接合部に嵌挿され、軸方向両側の内周
側にオイルシール58，60を保持し、クランクケース16内
の潤滑油がプランジャ34の周部を介して漏出して来るの
を阻止する。Ｖパッキン62は、シール保持器56によりマ
ニホールド40の段部に押圧されて、放射方向へ膨らみ、
内周側においてプランジャ34の周部に摺接して、ポンプ
室46のシールを保持する。
【００１４】図３はプランジャ34の駆動機構図である。
プランジャ34は、コンロッド39を介してクランク軸12の
クランクピン部14へ連結しており、クランク軸12の回転
に伴って、クランク軸12の一方の半回転では、吸入行程
となって、ポンプ室46の容積を減少し、クランク軸12の
他方の半回転では、吐出行程となって、ポンプ室46の容
積を増大し、これは従来のプランジャポンプと同様であ
る。このプランジャポンプ10では、エンジン等の原動機
からの回転は、駆動軸26へ入力され、駆動側非円形歯車
30及び被駆動側非円形歯車32を介してクランク軸12へ伝
達される。駆動側非円形歯車30及び被駆動側非円形歯車
32のピッチ曲線の設計・製作は、例えば機械設計第２９
巻第１１号（１９８５年９月号）第１３頁〜第１８頁
「非円形歯車の設計・製作とその応用（執筆者：（株）
長岡歯車製作所 山崎隆氏）」に基づいて行われればよ
く、このプランジャポンプ10では、クランクケース16の
均一な（回転速度の変化のない）回転速度に対して、ク
ランク軸12は、吐出行程の半回転における回転速度を吸
入行程の半回転における回転速度より増大させられるよ
うに、駆動側非円形歯車30及び被駆動側非円形歯車32の
ピッチ曲線が設定される。
【００１５】図４は横軸を駆動軸26の回転角とし縦軸を
プランジャ34の変位及び駆動軸26の回転速度に対するク
ランク軸12の回転速度の比として示すグラフである。駆
動側非円形歯車30及び被駆動側非円形歯車32のピッチ曲
線が図３のように設定された結果、吐出行程及び吸入行
程に対応する駆動軸26の回転角範囲は、１８０°に対し
て大幅に変更され、例えばそれぞれ９０°及び２７０°
となっている。これにより、クランク軸12は、吐出行程
での回転速度が吸入行程での回転速度より大幅に増大
し、吐出行程におけるプランジャ34の移動速度は大幅に
増大し、吐出行程におけるポンプ室46の容積の減少速度
は増大し、吐出口44から間欠吐出する水84（図５）の吐
出圧が増大する。
【００１６】図５はプランジャポンプ10を装備する高圧
液噴射装置80の構成図である。高圧液噴射装置80は、芝
生108を自走する車両に搭載される。タンク82は水84を
貯留し、エンジン86の回転動力は、Ｖプーリ88、Ｖベル
ト90及びＶプーリ92を介してプランジャポンプ10の駆動
軸26へ伝達されて、駆動軸26を駆動する。プランジャポ
ンプ10は、駆動軸26への回転動力の入力により運転さ
れ、吸入管路94を介してタンク82内の水84を吸入口42へ
吸入し、吐出口44から吐出管路96へ水84を高圧で間欠吐
出する。安全弁98は、吐出管路96内の液圧が異常に高く
なったときに開いて、戻し管路100を介して吐出管路96
内の水84をタンク82へ戻す。ノズル列102は、走行方向
に対して左右方向へ一列に配列されて下方へ向けられて
いる複数個のノズル104を有し、吐出管路96の下流側端
部へ接続されている。プランジャポンプ10から高圧で間
欠的に吐出される水84は、吐出管路96を介してノズル列
102の各ノズル104へ供給され、ノズル104から芝生108へ
向けて間欠噴射される。高圧で間欠噴射された水84は、
芝生108を通過して、芝生108の下側の地中110へ適切な
深さのエアレート用通孔を形成する。
【００１７】この高圧液噴射装置80は、微粒子含有や薬
品性の散布液に対して支障の生じる間欠弁及びアキュム
レータを装備しないので、水84に代えて防除液や肥料液
をノズル104から噴射することができる。その場合で
は、芝生108のエアレートと一緒に防除や施肥を行うこ
とができ、芝生108の管理のための作業の能率を高める
ことができる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１，２の発明では、均一な（回転
速度の変化のない）入力回転速度に対してクランク軸の
回転速度を吐出行程の回転角範囲では増大するので、吐
出行程時にクランク軸を速く回転させて、ポンプ室の容
積減少速度を増大し、吐出行程の吐出圧を増大すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プランジャポンプを側方から見た断面で示す構
造図である。
【図２】プランジャポンプを上方から見た断面で示す構
造図である。
【図３】プランジャの駆動機構図である。
【図４】横軸を駆動軸の回転角とし縦軸をプランジャの
変位及び駆動軸の回転速度に対するクランク軸の回転速
度の比として示すグラフである。
【図５】プランジャポンプを装備する高圧液噴射装置80
の構成図である。
【符号の説明】
１０ プランジャポンプ（往復ポンプ） １２ クランク軸 ２６ 駆動軸（入力軸） ３０ 駆動側非円形歯車 ３２ 被駆動側非円形歯車 ３４ プランジャ（往復動部材） ３９ コンロッド ４６ ポンプ室 ８４ 水（液体）

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 往復動によりポンプ室(46)の容積を増減
    する往復動部材(34)へコンロッド(39)を介して連結して
    いるクランク軸(12)が、吐出行程の回転角範囲では、吸
    入行程の回転角範囲より速く回転するように、入力軸(2
    6)から前記クランク軸(12)へ回転を伝達して、間欠吐出
    時の吐出圧を高めることを特徴とする間欠吐出方法。
  2. 【請求項２】 （ａ）コンロッド(39)を介してクランク
    軸(12)へ連結し前記クランク軸(12)の回転に伴って往復
    動してポンプ室(46)の容積を増減する往復動部材(34)、
    及び（ｂ）相互にかみ合っているとともにそれぞれ入力
    軸(26)及び前記クランク軸(12)に回転方向へ一体的に取
    り付けられて前記入力軸(26)から前記クランク軸(12)へ
    回転を伝達する駆動側非円形歯車(30)及び被駆動側非円
    形歯車(32)、を有し、前記駆動側非円形歯車(30)及び前
    記被駆動側非円形歯車(32)は、吐出行程にあるときの前
    記クランク軸(12)の回転角範囲では吸入行程にあるとき
    の前記クランク軸(12)の回転角範囲より前記クランク軸
    (12)を速く回転させるようにピッチ曲線を設定されてい
    ることを特徴とする往復ポンプ。
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