JP4377309B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク軸を上下方向に延びるように配置したポンプ装置に関する。

従来から、複数の往復ポンプが連設された多連式のポンプ装置として、特許文献１に記載のようなものが知られている。このポンプ装置は、複数の往復ポンプを縦方向、すなわち上下方向に並べることで、設置面積を実質的に往復ポンプ１台分としたものである。かかるポンプ装置においては、往復ポンプの配置に合わせてクランク軸も上下方向に延びて配置されている。このクランク軸は、クランクケースにより囲まれ、クランクケース内に収容された潤滑油によって、コンロッド等との間の摩擦が低減されるようになっている。
特開２００１−１０７８４１号公報

しかし、上述したような従来のポンプ装置は、運転時、クランク軸の回転動作により生じた熱などでクランクケース内の圧力が高くなり、クランクケースの給油口のプラグに設けられた通気孔から潤滑油が噴出する可能性がある。

かかる不具合に対して、特許文献１に記載のポンプ装置では、クランクケース上部にケース内部の空気を抜くためのブリーザが設けられている。しかしながら、上述したいわゆる縦型のポンプ装置では、最上部のコンロッドとクランク軸との間に潤滑油を十分行き渡らせるよう、潤滑油の液位をクランクケースの上部近傍とする場合があるため、クランクケース内の圧力が上昇すると、潤滑油がブリーザからも外部に噴出するおそれがある。

そこで、上述の課題を解決するために、本発明は、ブリーザを設けることなくクランクケース内の圧力を減少させ、クランクケースから潤滑油の外部への流出を防止することのできるポンプ装置を実現することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、往復ポンプ（１２）と、潤滑油を収容するクランクケース（３４）と、このクランクケース（３４）に上下方向に延びるように配置され、上端部がクランクケース（３４）を貫通しており、往復ポンプ（１２）を駆動させるクランク軸（３８）と、クランクケース（３４）の上面でクランク軸（３８）を軸支する軸受（４０）と、軸受（４０）を通して潤滑油が漏出することを防止すべく、軸受（４０）よりも上側で該軸受（４０）に隣接して配置されたシールユニット（５６）と、を備えるポンプ装置（１０）において、シールユニット（５６）に、クランクケース（３４）内外とを連通する第１の通気孔（６２）を形成し、クランクケース（３４）を貫通して該クランクケース（３４）の外部に突出するクランク軸（３８）の上端部と、シールユニット（５８）とを囲う筒部（５０）を、クランクケース（３４）に形成し、筒部（５０）に、当該筒部（５０）の内外を連通する第２の通気孔（６４）を、第１の通気孔（６２）から所定の距離高い位置に形成したことを特徴としている。

本発明によれば、第１の通気孔（６２）および第２の通気孔（６４）を通じてクランクケース（３４）内の空気が外部に抜けるため、クランクケース（３４）内の圧力が上昇することを防止し、クランクケース（３４）内の潤滑液の外部への噴出を抑制ないしは防止することができる。仮に、クランクケース（３４）内の圧力が大きく上昇して、この圧力の上昇に伴ってクランクケース（３４）に収容されている潤滑油が、軸受（４０）を経て第１の通気孔（６２）から噴出したとしても、第２の通気孔（６４）が第１の通気孔（６２）よりも高い位置にあるため、噴出した潤滑油は筒部（５０）に一時的に収容されることになる。そして、一時的に筒部（５０）に収容された潤滑油は、クランクケース（３４）内の圧力が低下すると、第１の通気孔（６２）を通じてクランクケース（３４）内に戻される。したがって、潤滑油がポンプ装置（１０）の外部に漏出するといったことを防止することができる。

上述したように、本発明のポンプ装置（１０）は、運転時にクランクケース（３４）内の圧力が上昇することを抑制ないしは防止することができ、クランクケース（３４）内の潤滑油が外部に噴出することを抑制することができ、第１の通気孔（６２）から潤滑油が噴出したとしても、その潤滑油は筒部（５０）において一時的に収容されるため、ポンプ装置（１０）の外部に漏出することを防止することができる。

また、本発明のポンプ装置（１０）は、潤滑油を給油するときには、第１の通気孔（６２）および第２の通気孔（６４）からクランクケース（３４）内の空気が抜けるため、給油口（４８）から潤滑油が逆流することがなく、円滑に潤滑油を給油することができる。

さらに、本発明のポンプ装置は、クランクケース（３４）内の空気を内部圧力に応じて抜くための特別な構成であるブリーザを備える必要がなく、低コストでかつ簡易な構成でクランクケース（３４）から潤滑油が漏出するといったことを防止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、本発明によるポンプ装置の一実施形態を概略的に示す部分断面側面図である。図示のポンプ装置１０は、例えば高圧洗車機などに用いられる多連式のものであり、設置面積低減のために縦型となっている。すなわち、このポンプ装置１０は、上下方向（縦方向）に複数のプランジャポンプ（往復ポンプ）１２を並設して構成される往復ポンプ部１４と、この往復ポンプ部１４のプランジャポンプ１２を駆動する駆動部１６とから構成されている。

往復ポンプ部１４は、プランジャポンプ１２を構成するシリンダ１８が形成されたポンプケース２０を備えている。シリンダ１８は複数本（図示実施形態では３本）、それぞれ水平方向に向けられ且つ上下方向に並べられており、各シリンダ１８内には、摺動可能にプランジャ２２が配置されている。また、ポンプケース２０には、駆動部１６とは反対側となるシリンダ１８の端部に隣接する位置に、ポンプ室２４が形成されている。ポンプ室２４は、吸入口２６と連通し、また吐出口３２とも連通している。吸入口２６とポンプ室２４との間には吸入弁（図示せず）が配設されており、ポンプ室２４と吐出口３２との間には吐出弁（図示せず）が配設されている。これらの弁により、プランジャ２２を往復動させた場合、液体は吸入口２６からポンプ室２４を経て吐出口３２から吐出される。

駆動部１６は、ポンプケース２０と一体化されたクランクケース３４を備えている。このクランクケース３４の内部空間は、シール部材３６によりポンプケース２０の内部空間と液密に仕切られている。

クランクケース３４の内部には、シリンダ１８の並設方向と平行な上下方向に沿ってクランク軸３８が配置されており、クランク軸３８の上端部はクランクケース３４の上面を貫通して上方に延びている。また、クランク軸３８の上端部は軸受４０により軸支され、下端部は、クランクケース３４の底部に形成された凹部に配置された軸受４２により軸支されている。

クランク軸３８は、原動機等の駆動源３０からの回転駆動力を、コネクションロッド４４を介して往復ポンプ部１４における各プランジャ２２に伝え、これを往復動させてポンプ動作させるためのものである。

コネクションロッド４４は、クランク軸３８の偏心部分と回転自在に接続され、かつ、プランジャ２２からクランクケース３４内に延びるプランジャ元４６と回転自在に接続されているため、クランク軸３８の回転に伴って各接続部に摩擦が生じる。この摩擦を可能な限り抑制するために、クランクケース３４内には潤滑油（図示しない）が収容される。図１において、符号４８は、潤滑油をクランクケース３４内に給油するための給油口を示している。

クランク軸３８を回転駆動させる駆動源３０（例えば、電動モータ）は、クランクケース３４の上方に配置され、クランクケースの上面から上方に延びる筒部５０の上部フランジ５２により支持される。筒部５０は、図示実施形態では略円筒体となっており、図２に明示するように、クランクケース３４から突出しているクランク軸３８の上端部を同軸に、空隙をもって囲んでいる。また、筒部５０の下端部は、軸受４０が嵌合されるクランクケース３４上面の凹部５４に嵌着されている。

ここで、軸受４０は、図２に明示するように、クランク軸３８に嵌められた内レース４０ａ、クランクケース３４の凹部５４内に嵌合されている外レース４０ｂ、および、内レース４０ａと外レース４０ｂとの間に転動体としてはさまれている複数の玉４０ｃから構成されている。このように、軸受４０には転動体としての玉４０ｃが具備され、内レース４０ａと外レース４０ｂとの間に間隙が形成されていることから、クランクケース３４の内外は軸受４０を通じて連通状態となっている。このため、クランクケース３４内の潤滑油が軸受４０を通して外部に漏洩しないよう、軸受４０の上側の隣接部にはシールユニット５６が配設されている。本実施形態においては、シールユニット５６は、クランク軸３８の外周面に摺動可能に且つ液密に接する環状のオイルシール５８と、このオイルシール５８を支持すると共に、自身が筒部５０の下端部の内周縁に嵌着されるシールケース６０とから構成されている。

シールケース６０には、第１の通気孔６２が少なくとも１つ、好ましくは複数、形成されている。第１の通気孔６２が複数形成されている場合は、シールケース６０の周方向に等間隔に形成されていることが好ましい。なお、本実施形態では、９０度の間隔をもって４つ形成されている。この第１の通気孔６２は、クランクケース３４の内部圧力を筒部５０の内部空間に逃すためのものであり、軸受４０における内レース４０ａと外レース４０ｂとの間の間隙の直上位置から上方に延びている。第１の通気孔６２の径は適宜定められるが、シールユニット５６の機能から、クランクケース３４の内部圧力が外圧と同程度である場合において潤滑油の漏洩を防止することができる微小径であることが好ましい。

さらに、筒部５０の内部空間と外部空間とを連通するために、シールユニット５６における第１の通気孔６２から所定の高さ離れた筒部５０の上部位置に、第２の通気孔６４が形成されている。第２の通気孔６４と第１の通気孔６２との間の距離関係については、後述する。

なお、図１において、符号６６は、クランクケース３４内の潤滑油を導出して軸受４０からクランクケース３４内に戻し、クランク軸３８と最上部のコネクションロッド４４との接続部に潤滑油を供給するための潤滑油循環手段を示している。この潤滑油循環手段６６は、例えば上述した特許文献１にも記載されている公知手段である。簡単に述べるならば、かかる手段６６においては、クランクケース３４内に、コネクションロッド４４とプランジャ元４６との接続部を囲うガイド６８を形成すると共に、このガイド６８に上下方向に延びる貫通孔７０を形成することとしている。このような構成では、ポンプ運転時、コネクションロッド４４とプランジャ元４６との接続部が往復動すると、ガイド６８の内部空間の容積が増減して、ガイド６８の内部空間に存する潤滑油が貫通孔７０を通して下部から上部へと移動し、最終的にクランクケース３４の上部に設けられた導出口７２から導出される。導出口７２にはチューブ７４が接続され、チューブ７４の他端は、図２に示すように、筒部５０に形成された接続口７６に接続されている。接続口７６は、軸受４０の内レース４０ａと外レース４０ｂの間に続く流路７８と連通しているため、クランクケース３４から導出された潤滑油は軸受４０に導かれ、軸受４０の潤滑を行うとともに、軸受４０直下に位置する最上部のコネクションロッド４４とクランク軸３８との接続部に降り注ぐこととなり、当該部位の潤滑を行うことが可能となる。したがって、本実施形態においては、潤滑油はクランクケース３４の半分程度の高さ位置まで入れておけば十分となる。

なお、クランクケース３４の底部には、ドレインプラグ８０が設けられており、このドレインプラグ８０を取り外すことでクランクケース３４内の潤滑油を排出可能にしている。

次に、このように構成されたポンプ装置１０について、その動作を説明する。

まず、クランクケース３４内に潤滑油を入れる必要がある場合には、給油口４８のプラグ８２を取り外し、給油口４８から潤滑油を注入する。この際、クランクケース３４内の空気は、シールユニット５６のシールケース６０に設けられた第１の通気孔６２および筒部５０に設けられた第２の通気孔６４を経て、ポンプ装置１０の外部に抜けていくため、潤滑油が給油口４８から逆流することはなく、給油を円滑に行うことが可能となる。

潤滑油を所定量、クランクケース３４に入れられたならば、ポンプ装置１０を運転すべく駆動源３０を駆動する。その結果、前述したように、駆動源３０の回転駆動力は、クランク軸３８、コネクションロッド４４およびプランジャ元４６へと伝えられ、プランジャ２２がシリンダ１８内で往復動し、液体は吸入口２６に吸引され、吐出口３２から吐出されることとなる。この際、クランクケース３４内には潤滑油が存在するが、クランク軸３８の回転運動により、クランク軸３８とコネクションロッド４４との間や、コネクションロッド４４とプランジャ元４６との間などで摩擦熱が発生する。この摩擦熱によりクランクケース３４内の圧力が上昇すると、クランクケース３４内の空気は、軸受４０からシールケース６０の第１の通気孔６２、さらに筒部５０の第２の通気孔６４を経て外部に放出される。これによって、クランクケース３４内の圧力上昇は抑制され、クランクケース３４内の潤滑油の外部への噴出が防止される。また、かかる構成により、外部と連通するブリーザを設ける必要がない。

また、ポンプ装置１０の運転時には、クランク軸３８やコネクションロッド４４によってかき上げられ、クランクケース３４内の潤滑油が第１の通気孔６２から筒部５０内に噴出するおそれがある。しかしながら、本実施形態においては、第２の通気孔６４が第１の通気孔６２よりも高い位置に設けられており、筒部５０の下部空間が噴出した潤滑油の油溜めとして機能するため、潤滑油がポンプ装置１０の外部に漏出することはない。したがって、通常の運転において筒部５０に溜まるであろう潤滑油の最大量を求めることで、第２の通気孔６４の高さ位置を決定することができる。

ポンプ装置１０の運転を停止した場合など、クランクケース３４内の圧力が低下したときには、筒部５０に潤滑油が溜まっていたとしても、その潤滑油は第１の通気孔６２からクランクケース３４内に戻され、ポンプ装置１０の使用後に筒部５０内の潤滑油が漏洩するおそれもない。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

上記実施形態のポンプ装置１０は、３連式のプランジャポンプの構成を取っているが、これに限定するものではなく、クランク軸が上下方向に配置されている限り、単式や、２又は４以上の多連式であってもよく、ピストン式の往復ポンプからなるものであってもよい。

また、上記実施形態のポンプ装置１０は洗浄機に装備されるものとしているが、用途もこれに限るものではない。

更に、潤滑油循環手段６６が設けられていない場合、潤滑油はクランクケース３４の上部近くまで収容しておくことが好ましく、そのような場合にはクランクケース３４内の空間が少なく、潤滑油の噴出が生じ易いが、本発明によれば、筒部の存在によって、潤滑油が外部に漏出することを防止することが可能となる。

本発明によるポンプ装置の一実施形態を示す部分断面側面図である。 図１のII−II線に沿っての拡大部分断面図である。

符号の説明

１０…ポンプ装置、１２…プランジャポンプ（往復ポンプ）、２２…プランジャ、３４…クランクケース、３８…クランク軸、４０…軸受、４４…コネクションロッド、５６…シールユニット、６２…第１の通気孔、６４…第２の通気孔。

Claims (1)

1. 往復ポンプ（１２）と、
   潤滑油を収容するクランクケース（３４）と、
   前記クランクケース（３４）に上下方向に延びるように配置され、上端部が前記クランクケース（３４）を貫通しており、前記往復ポンプ（１２）を駆動させるクランク軸（３８）と、
   前記クランクケース（３４）の上面で前記クランク軸（３８）を軸支する軸受（４０）と、
   前記軸受（４０）を通して潤滑油が漏出することを防止すべく、前記軸受（４０）よりも上側で該軸受（４０）に隣接して配置されたシールユニット（５６）と
   を備えるポンプ装置（１０）において、
   前記シールユニット（５６）に、前記クランクケース（３４）内外とを連通する第１の通気孔（６２）を形成し、
   前記クランクケース（３４）を貫通して該クランクケース（３４）の外部に突出する前記クランク軸（３８）の上端部と、前記シールユニット（５８）とを囲う筒部（５０）を、前記クランクケース（３４）に形成し、
   前記筒部（５０）に、前記筒部（５０）の内外を連通する第２の通気孔（６４）を、前記第１の通気孔（６２）から所定の距離高い位置に形成したことを特徴とするポンプ装置。
   

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