JP4365853B2

JP4365853B2 - 往復動ポンプ

Info

Publication number: JP4365853B2
Application number: JP2006327223A
Authority: JP
Inventors: 寿朗中西
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-12-04
Also published as: JP2008138625A; US8123505B2; US20080131299A1

Description

本発明は、往復動ポンプに関するものである。

従来、往復動部材が往復動することでマニホルド内に液体を吸入し排出するポンプ作用を行う往復動ポンプが知られている。この往復動ポンプは、往復動部材の往復動により、マニホルド内に形成されたポンプ室が減圧された場合は液体を外部から吸入し、他方、ポンプ室が加圧された場合は液体を外部へ排出するポンプである。このように、ポンプ室の圧力変化によってポンプ作用を実現しているため、ポンプ室はシールパッキンやＯリングを用いて液密に封止されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１６２６４６号公報

しかしながら、従来の往復動ポンプは、使用液によりマニホルドのシールパッキンやＯリングと接触する部分が腐食して、シールパッキンやＯリング等のシール部材との間でシール不良が生じ、ポンプ室の液漏れの発生や液漏れにより圧力振動が増加し、よって往復動ポンプの性能が低下するという問題があった。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、性能低下を抑えた往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係る往復動ポンプは、真鍮からなるマニホルド内を液密に封止するためのシール部材を備え、往復動部材が往復動することでマニホルド内に洗剤又はワックスが混入された使用液を吸入し排出するポンプ作用を行う往復動ポンプであって、マニホルド内面に装着されたカラーを有し、カラーの材質は、使用液に対してマニホルドより高い耐食性、及びシール部材との摩擦に対してマニホルドより高い耐摩耗性を有するステンレス又はチタンであり、カラーの外周面とマニホルドとのはめ合いが圧入公差であり、カラーの内周面にシール部材が嵌合して接触することを特徴とする。

このように、マニホルドにおいてシール部材に接触していた部分とシール部材との間に、洗浄装置に利用される使用液に対してマニホルドより耐食性に優れた材質から成るカラーを、マニホルド内に圧入により装着して介在させるとともに、カラー内周面にシール部材を嵌合させる。このため、カラー外周面とマニホルド内面を隙間なく接合することが可能となるため液漏れが発生することを防ぐことができるとともに、シール部材に接触する部分の使用液による腐食を防ぐことが可能となり、シール機能が十分に発揮されてポンプ室の液漏れの発生や液漏れによる圧力振動の増加を防ぐことができ、往復動ポンプの性能低下を抑えることができる。また、シール部材に接触する部分にのみ洗浄装置に利用される使用液に対して耐食性に優れた材質のカラーを用いるため、マニホルド全体を洗浄装置に利用される使用液に対して耐食性に優れた材質にする必要がなく、経済的に優れている。

ここで、カラーが、シール部材との摩擦に対してマニホルドより高い耐磨耗性を有する材質から構成されていることが好ましい。このように構成されることで、シール部材に接触する部分の磨耗を防ぐことも可能となり、シール機能が一層十分に発揮され、往復動ポンプの性能低下を一層抑えることができる。

また、カラーが、外周部に面取りと溝を有し、面取りおよび溝とマニホルドとの間に接着材溜りが設けられていることが好ましい。このように構成することで、面取りと溝に接着材が充填されて接着材溜りとされ、接合強度が高められると共に液漏れが発生することを防ぐことができる。

さらに、往復動ポンプにおいて、カラーの材質を耐食性に優れたステンレスにすることが例えばチタン等と比較して経済的な観点から好ましく、また、ステンレスにより磨耗も防止され、液漏れの発生や液漏れによる圧力振動の増加が一層防止される。

本発明によれば、コスト増を抑えつつ、液漏れの発生や液漏れによる圧力振動の増加が防止され往復動ポンプの性能低下を抑えることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。

図１は、本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す断面図、図２は、図１中のＯリングに接触するカラーを示す断面図、図３は、図１中の高圧シールに接触するカラーを示す断面図、図４は、図１中の高圧シールおよびカラーを拡大して示す断面図である。なお、図１のプランジャ２の中心線から右側部分はプランジャ２が上死点（図１の点線Ａ参照）の場合を示し、左側部分はプランジャ２が下死点（図１の点線Ｂ参照）の場合を示す。

図１に示すように、往復動ポンプ１は、往復動部材を構成するプランジャ２が往復動（図示上下動）することで使用液を吸入し排出するポンプ作用を行う往復動ポンプであり、例えば、カーウォッシュなどに用いられる洗浄装置において洗剤やワックスなどが混入する使用液を放出する場合に好適に採用されるものである。この往復動ポンプ１は、プランジャ２が内部を往復動するシリンダ部５と、このシリンダ部５内の先端側に形成されるポンプ室４とを有するマニホルド３を備えている。このマニホルド３は、ここでは真鍮により形成されている。

プランジャ２は、その後端側（図示下側）が駆動源（不図示）と連結されており、その先端とマニホルド３によりポンプ室４が画成されている。プランジャ２は駆動源制御によってシリンダ部５内を往復運動し、ポンプ室４を加圧／減圧制御する。

マニホルド３において、ポンプ室４の一方には吸入口６が、他方には吐出口７が各々連通して形成され、使用液が吸入口６、ポンプ室４、吐出口７の順に流通するように構成されている。吸入口６とポンプ室４との間には、吸入弁８が設けられており、この吸入弁８が吸入口６からポンプ室４への一方向の流れのみを許容する逆止弁として機能する。他方、吐出口７とポンプ室４との間には吐出弁９が設けられており、この吐出弁９がポンプ室４から吐出口７への一方向の流れのみを許容する逆止弁として機能する。これらの吸入弁８、吐出弁９は弾性体２４，２５によって、各々一定の力で押圧され、その付勢力により、吸入弁座２６、吐出弁座２７に各々着座することで流路を閉とする一方で、ポンプ室４の圧力変動により付勢力に抗する方向に移動し、吸入弁座２６、吐出弁座２７から各々離座することで流路を開とする。そして、これらの吸入弁座２６および吐出弁座２７は、マニホルド３に保持されている。

弁座２６，２７の外周面には環状溝２８，２９が各々設けられ、これらの環状溝２８，２９にＯリング（シール部材）２２，２３が各々装着されている。これらのＯリング２２，２３は、例えば合成ゴム等から形成された環状体である。なお、Ｏリング２２，２３のマニホルド３側に対するシール接触に関しては後述する。

一方、シリンダ部５にあっては、往復動するプランジャ２との間を使用液が伝って漏洩するのを防止するための高圧シール（シール部材）１０、低圧シール１１を、プランジャ２の先端側からこの順に軸線方向に離間して備えている。これらの高圧シール１０及び低圧シール１１は、例えば合成ゴム等を備える環状体である。高圧シール１０は、シリンダ部５のポンプ室４側に形成された拡径部１２に配置され、低圧シール１１は、シリンダ部５の拡径部１２よりも駆動源側に形成された拡径部１３に配置されている。そして、高圧シール１０、低圧シール１１は、プランジャ２の往復動の際に、プランジャ２の外周面に液密に摺接するように配置される。なお、高圧シール１０、低圧シール１１のマニホルド３に対する装着に関しては後述する。また、拡径部１２，１３の間には、プランジャ２を冷却するための環状の冷却流路５０が設けられている。

この冷却流路５０には、吸入口６が連通路３０を介して接続されており、吸入口６から吸入された使用液の一部が連通路３０を通して供給される。これにより、プランジャ２が使用液により冷却される。

ここで、特に本実施形態においては、高圧シール１０とマニホルド３との間にカラー１４が設けられていると共に、吸入弁座２６、吐出弁座２７とマニホルド３との間にカラー２０，２１が各々設けられている。

高圧シール１０側のカラー１４は、マニホルド３よりも耐食性に優れ、且つ、耐磨耗性に優れた材質より形成され、例えばステンレスで形成される。図２及び図４に示すように、カラー１４は環状体であり、カラー１４の外周部には環状の溝１４ａおよび端部には面取り１４ｂが各々設けられている。カラー１４とマニホルド３のはめ合いは圧入公差とされると共に、カラー１４の外周面には接着材１７が塗布され、当該カラー１４は、マニホルド３に圧入されて液密に装着されている。そして、図４に示すように、溝１４ａ、面取り１４ｂには接着材溜り６０が形成され接合強度が高められ、カラー１４とマニホルド３は一層液密に装着されている。また、このカラー１４に対して、前述した高圧シール１０がカラー１４の内周面に嵌合し液密に接触した状態とされている。なお、高圧シール１０には芯材１６が埋め込まれており、この高圧シール１０をカラー１４に装着することにより、高圧シール１０が有するバネ１５が高圧シール１０のリップ部７０を内側に押圧し、これにより高圧シール１０がプランジャ２の外周面に液密に摺接する。また、図１に示すように、低圧シール１１は、マニホルド３側に嵌合固定され、これにより低圧シール１１がプランジャ２の外周面に液密に摺接する。

次に、弁座２６，２７側のカラー２０，２１について説明する。これらのカラー２０，２１は同様の構成のため、ここでは図３を参照しながらカラー２０について説明する。カラー２０は、カラー１４と同様にマニホルド３よりも耐食性に優れ、且つ、耐磨耗性に優れた材質より形成され、例えばステンレスで形成される。カラー２０は環状体であり、カラー２０の外周部には環状の溝２０ａおよび端部には面取り２０ｂが各々設けられている。カラー２０とマニホルド３のはめ合いは圧入公差とされると共に、カラー２０の外周面には接着材１７が塗布され、当該カラー２０は、マニホルド３に圧入されて液密に装着されている。そして、溝２０ａ、面取り２０ｂには接着剤１７が充填された接着材溜り６０がカラー１４の場合と同様に形成され接合強度が高められ、カラー２０とマニホルド３は一層液密に装着されている。また、これらのカラー２０，２１に対して、図１に示すように、前述した吸入弁座２６、吐出弁座２７が挿入され、Ｏリング２２，２３がカラー２０，２１の内周面に圧着し液密に接触した状態とされている。

次に本実施形態に係る往復動ポンプ１の作用効果について説明する。

まず、駆動源（図示しない）を起動させると、プランジャ２がシリンダ部５内を往復動する。そして、図１の下死点（点線Ｂ参照）の位置に向かってプランジャ２が移動すると、ポンプ室４が減圧され、吸入弁８及び吐出弁９はそれぞれ開及び閉となり、使用液は吸入口６から吸入弁８を通ってポンプ室４へ吸入される。一方、プランジャ２が上死点（点線Ａ参照）の位置に向かって移動すると、ポンプ室４が加圧され、吸入弁８及び吐出弁９はそれぞれ閉及び開となり、ポンプ室４の使用液は吐出弁９を通って吐出口７へ吐出される。この吸入工程と吐出工程とを繰り返すことで、使用液は吸入口６から吐出口７へと一方向に輸送される。

ここで、使用液はマニホルド３を腐食させる洗剤やワックスを含んでいるため、従来にあっては、シール部材との接触部分に腐食が生じ、また、シール部材が、ポンプ室４の加圧と減圧の繰り返しに合わせて振動し、この振動により腐食が振動方向に進行し、加えて、振動によりマニホルド３に磨耗が生じてしまい、この腐食と磨耗によりシール機能が低下し液漏れが生じると共に液漏れにより圧力振動が増加してしまうが、本実施形態に係る往復動ポンプ１においては、高圧シール１０、Ｏリング２２，２３と接触している部分が、耐食性に優れたカラー１４，２０，２１であるため、高圧シール１０、Ｏリング２２，２３と接触している部分の使用液による腐食を防ぐことが可能となり、シール機能が十分に発揮されてポンプ室４の液漏れの発生や液漏れによる圧力振動の増加を防ぐことができ、往復動ポンプ１の性能低下を抑えることができる。また、高圧シール１０、Ｏリング２２，２３と接触している部分が、耐磨耗性に優れたカラー１４，２０，２１であるため、磨耗も防止され、ポンプ室４の液漏れの発生や液漏れによる圧力振動の増加を一層防ぐことができる。

さらに、カラー１４，２０，２１を採用することで、マニホルド３全体の材質を変える必要がないため、コスト増を抑えつつ性能低下を防止できる。

また、カラー１４，２０，２１が、外周部に面取り１４ｂ，２０ｂ，２１ｂと溝１４ａ，２０ａ，２１ａを有し、マニホルド３と面取り及び溝との間に接着材１７が充填されて接着材溜り６０とされているため、接合強度が高められると共に液漏れが発生することを防ぐことができる。

また、カラー１４，２０，２１とマニホルド３のはめ合いを圧入公差としているため、カラー１４，２０，２１とマニホルド３を隙間なく接合することができ、液漏れが発生することを防ぐことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について具体的に説明したが、上述の実施形態は本発明に係る往復動ポンプの一例を示すものであり、本発明に係る往復動ポンプは、上記実施形態に係る往復動ポンプに限られるものではなく、例えば、使用液は洗剤やワックスを含んだものに限定されるものではなく、マニホルド３を腐食する成分を含むものであれば適用できる。

また、上記実施形態では経済的に優れているとしてカラー１４，２０，２１をステンレスとしているが、例えばチタン等としてもよく、要はマニホルド３より耐食性が高く、さらに耐磨耗性が高ければよい。

本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す断面図である。図１中のＯリングに接触するカラーを示す断面図である。図１中の高圧シールに接触するカラーを示す断面図である。図１中の高圧シール及びカラーを拡大して示す断面図である。

符号の説明

１…往復動ポンプ、２…プランジャ（往復動部材）、３…マニホルド、４…ポンプ室、６…吸入口、７…吐出口、１０…高圧シール（シール部材）、１４，２０，２１…カラー、１４ａ，２０ａ…溝、１４ｂ，２０ｂ…面取り、１７…接着材、２２，２３…Ｏリング（シール部材），６０…接着材溜り。

Claims

真鍮からなるマニホルド内を液密に封止するためのシール部材を備え、往復動部材が往復動することで前記マニホルド内に洗剤又はワックスが混入された使用液を吸入し排出するポンプ作用を行う往復動ポンプであって、
前記マニホルド内面に装着されたカラーを有し、
前記カラーの材質は、前記使用液に対して前記マニホルドより高い耐食性、及び前記シール部材との摩擦に対して前記マニホルドより高い耐摩耗性を有するステンレス又はチタンであり、
前記カラーの外周面と前記マニホルドとのはめ合いが圧入公差であり、
前記カラーの内周面に前記シール部材が嵌合して接触すること、
を特徴とする往復動ポンプ。
前記カラーが、外周面に面取りと溝を有し、前記面取りおよび前記溝と前記マニホルドとの間に接着材溜りが設けら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。