JP4463159B2 - 往復ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、プランジャあるいはピストン等の往復動部材を往復動可能に備えるシリンダを複数含む多連の往復ポンプに関するものである。

例えば特許文献１および２には、プランジャを往復動可能に備えるシリンダの内周部に、プランジャの外周面が摺接する第１パッキンと第２パッキンを配備して、それらのパッキンの間に空間を形成した液体圧送用の往復ポンプが記載されている。その空間には、圧送する液体の一部が冷却および潤滑のために導入される。特許文献１に記載されている往復ポンプは、プランジャが往復動可能に備わるシリンダを複数含む多連の往復ポンプであり、シリンダ毎に形成されている空間に対して、圧送する液体の一部を冷却液として個別的に循環させる構成となっている。すなわち、それぞれのシリンダ毎の空間に対して、冷却液を個別部に導入する導入口と、その冷却液を個別的に導出する導出口と、が形成されている。

実開平６−４３２７７号公報 特開２００４−１６２６４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような多連の往復ポンプは、それぞれのシリンダ毎に冷却液の導入口と導出口を個別に形成して、それぞれの導入口と導出口に対して冷却液の導入管と導出管を接続しなければならなかった。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、複数のシリンダのそれぞれに形成された冷却液流通用の空間に対して、簡単な配管によって冷却液を充分かつ確実に循環させて、それぞれのシリンダにおけるパッキンの機能を長期に亘って維持することができる多連の往復ポンプを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の往復ポンプは、複数のシリンダ（１Ａ）内のそれぞれに往復動部材（２）を往復動可能に備え、前記複数のシリンダ（１Ａ）の内周部のそれぞれに、前記往復動部材（２）の移動方向にずれて位置しかつ前記往復動部材（２）の外周面が摺接する第１パッキン（１１）と第２パッキン（１２）を設け、前記第１パッキン（１１）と前記第２パッキン（１２）との間に冷却液流通用の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が形成された多連の往復ポンプにおいて、
前記複数のシリンダ（１Ａ）毎に形成される前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を直列的に連通する連通路（１Ｃ，１Ｄ）と、
前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の内の１つに冷却液を導入する導入路（１Ｅ）と、
前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれから冷却液を導出する複数の導出路（１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ）と、
を備え、
冷却液の流れの上流側に位置する前記空間（Ｓ１，Ｓ２）から冷却液を導出する前記導出路（１Ｆ，１Ｇ）の断面は、冷却液の流れの下流側に位置する前記空間（Ｓ３）から冷却液を導出する前記導出路（１Ｈ）の断面よりも小さいことを特徴とする。

請求項２に記載の往復ポンプは、請求項１に記載の発明において、前記連通路（１Ｃ，１Ｄ）は、互いに隣接する前記シリンダ（１Ａ）に形成された前記空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）同士を直線的に連通することを特徴とする。

なお、上記における括弧内の符号は、図面において対応する要素を便宜的に表記したものであり、したがって本発明は図面上の記載に限定されるものではない。これは、「特許請求の範囲」の記載についても同様である。

本発明の往復ポンプによれば、複数のシリンダのそれぞれに形成された冷却液流通用の空間を直列的に連通し、冷却液の流れの上流側に位置する冷却液流通用の空間から冷却液を導出する導出路の断面は、その下流側に位置する冷却液流通用空間から冷却液を導出する導出路の断面よりも小さく設定しているので、上流側から導出される冷却液の流抵抗を大きくして、全ての冷却液流通用の空間内に冷却液を行き渡らせることができる。この結果、それぞれの冷却液流通用の空間に対して、簡単な配管によって冷却液を充分かつ確実に循環させて、それぞれのシリンダにおけるパッキンの機能を長期に亘って維持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は往復ポンプの縦断面図、図２は図１のII-II線に沿う拡大断面図である。本例の往復ポンプは、３つのシリンダを備えた３連の往復ポンプである。

図１および図２において、符号１は、３つのシリンダ１Ａを構成するマニホルドであり、それぞれのシリンダ１Ａの内部には、プランジャ（往復動部材）２が図１において左右方向に往復動可能に備えられている。また、符号３は、それぞれのシリンダ１Ａの先端側にポンプ室３Ａを形成するシリンダヘッドであり、それぞれのポンプ室３Ａに連通する吸入口と吐出口には、吸入弁４と吐出弁５が組み込まれている。プランジャ２の図１の右方向への移動によってポンプ室３Ａの容積が増大するときに、圧送すべき液体がマニホルド１の液体導入路１Ｂから吸入弁４を通してポンプ室３Ａ内に導入される。その後、プランジャ２の図１の左方向への移動によってポンプ室３Ａの容積が減少するときに、ポンプ室３Ａ内の液体が吐出弁５を通して液体導出路（図示せず）から押し出される。したがって、吸入弁４は、ポンプ室３Ａ内への流体の導入のみを許容する逆止弁として機能し、吐出弁５は、ポンプ室３Ａからの流体の導出のみを許容する逆止弁として機能する。

クランクケース６には、それぞれのプランジャ２を往復動させるための駆動部が構成されている。すなわち、プランジャ２は、ピストンロッド７とコネクションロッド８を介してクランク軸９に連結されており、クランク軸９の回転によって図１の左右方向に駆動される。

シリンダ１Ａの内周部の先端側には、プランジャ２の外周面が摺接する複数のＶパッキン（第１パッキン）１１によって高圧シール部が構成され、またシリンダ１Ａの内周部の後端側には、プランジャ２の外周面が摺接するシールパッキン（第２パッキン）１２によって低圧シール部が構成されている。これらのＶパッキン１１とシールパッキン１２との間には、冷却液流通用の空間が形成されている。３つシリンダ１Ａのそれぞれにおける冷却液流通用の空間を第１空間Ｓ１，第２空間Ｓ２，第３空間Ｓ３とする（図２参照）。

マニホルド１には、図２に示すように、互いに隣接する第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを連通する連通路１Ｃ、および互いに隣接する第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３とを連通する連通路１Ｄがそれぞれ直線状に形成されている。さらに、第１空間Ｓ１に連通する導入路１Ｅと、第１空間Ｓ１，第２空間Ｓ２，第３空間Ｓ３のそれぞれに連通する導出路１Ｆ，１Ｇ，１Ｈが形成されている。導入路１Ｅは、ジョイント１３および導入管１４を通して冷却液供給路（図示せず）に接続され、導出路１Ｆ，１Ｇ，１Ｈは、それぞれジョイント１５，１６，１７および導出管１８，１９，２０を介して冷却液戻し流路（図示せず）に接続されている。ジョイント１５に形成されるオリフィス１５Ａの断面は、ジョイント１７に形成されるオリフィス１７Ａの断面よりも小さく設定されている。ジョイント１６に形成されるオリフィス１６Ａの断面は、オリフィス１７Ａの面積以下の大きさに設定されている。本例の場合、そのオリフィス１６Ａの断面は、オリフィス１５Ａの面積と同じ大きさに設定されている。

次に、このように構成された往復ポンプの作用について説明する。
クランクケース６内の駆動部によって、それぞれのシリンダ１Ａ内のプランジャ２が図１の左右方向に駆動され、液体導入路１Ｂ内の液体は、それぞれのポンプ室３Ａ内に吸入弁４を通して導入されてから、吐出弁５を通して液体導出路（図示せず）に圧送される。このような往復ポンプの動作時における放熱、パッキン１１，１２の冷却および潤滑のために、冷却水などの冷却液を冷却液供給路（図示せず）から導入路１Ｅ内に導入する。この導入路１Ｅ内に導入された冷却液は、第１空間Ｓ１から連通路１Ｃを通して第２空間Ｓ２内に導入され、さらに第２空間Ｓ２から連通路１Ｄを通して第３空間Ｓ３内に導入される。それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に導入された冷却液は、導出路１Ｆ，１Ｇ，１Ｈのそれぞれから個別的に導出されて冷却液戻し流路（図示せず）に戻される。

このように、それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内において冷却液が流通する。その際、冷却液の流れの上流側に位置する第１空間Ｓ１，Ｓ２内の冷却液は、オリフィス１５Ａ，１６Ａの断面が小さいために、比較的大きな流抵抗を伴って導出路１Ｆ，１Ｇから導出される。一方、その下流側に位置する第３空間Ｓ３内の冷却液は、オリフィス１７Ａの断面が大きいために、比較的小さな流抵抗を伴って導出路１Ｈから導出される。

この結果、１つの導入路１Ｅから導入された冷却液は、下流側の第３空間内にまで行き渡るように循環されることになる。しかも、その冷却液の導入量が少なくとも、その冷却液を全ての空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に充分に満して循環させることができる。冷却液の使用量を少なくできることは、使用後の冷却液の廃棄処理に伴う負担を軽減する上においてきわめて有利である。このように、冷却液を充分かつ確実に循環させて、その機能を充分に発揮させることができる。そのため、パッキン１１，１２を充分かつ確実に冷却して、その機能を長期に亘って維持することができ、それ自体の寿命ひいては往復ポンプ全体の寿命を延ばすことができる。仮に、上流側のオリフィス１５Ａ，１６Ａの断面を下流側のオリフィス１７Ａの断面以上の大きさとした場合には、前者のオリフィスを通して冷却液が導出されやすくなって、下流側の第３空間Ｓ３まで冷却水が行き渡らなくなるおそれがある。

また、空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を連通路１Ｃ，１Ｄによって直列的に連通させるため、１つの導入路１Ｅから導入した冷却液を全ての空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内にスムーズに導入することができ、しかも、それぞれの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に対して冷却液の導入路を個別に形成する場合に比して、構成および配管の簡素化を図ることができる。また、本例のように、冷却液として、往復ポンプによって圧送する液体とは別の液体を用いることにより、パッキン１１，１２に悪影響を及ぼす高温水やスラリー状流体の圧送が可能となる。

（他の実施形態）
オリフィス１６Ａの断面は、オリフィス１７Ａの面積よりも大きくなければよく、オリフィス１５Ａとオリフィス１７Ａの中間の面積であってもよい。また、シリンダ１Ａの形成数は２つ以上であればよく、何ら３つのみに特定されない。要は、複数のシリンダのそれぞれに形成された冷却液流通用の空間を直列的に連通し、冷却液の流れの上流側に位置する冷却液流通用の空間から冷却液を導出する導出路と、その下流側に位置する冷却液流通用空間から冷却液を導出する導出路と、に関して、前者の断面を後者の断面よりも小さくすればよい。それらの断面の大きさの差は、冷却水が全ての冷却液流通用の空間内により確実に行き渡るように、それぞれの導出路の形成位置や冷却液の粘性などを考慮して設定する。

本発明の実施形態に係る往復ポンプを示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。

符号の説明

１ マニホルド
１Ａ シリンダ
１Ｃ，１Ｄ 連通路
１Ｅ 導入路
１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 導出路
２ プランジャ（往復動部材）
３ シリンダヘッド
３Ａ ポンプ室
４ 吸入弁
５ 吐出弁
１１ Ｖパッキン（第１パッキン）
１２ シールパッキン（第２パッキン）
１３，１５，１６，１７ ジョイント
１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ オリフィス
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 空間

Claims (2)

1. 複数のシリンダ（１Ａ）内のそれぞれに往復動部材（２）を往復動可能に備え、前記複数のシリンダ（１Ａ）の内周部のそれぞれに、前記往復動部材（２）の移動方向にずれて位置しかつ前記往復動部材（２）の外周面が摺接する第１パッキン（１１）と第２パッキン（１２）を設け、前記第１パッキン（１１）と前記第２パッキン（１２）との間に冷却液流通用の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が形成された多連の往復ポンプにおいて、
   前記複数のシリンダ（１Ａ）毎に形成される前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を直列的に連通する連通路（１Ｃ，１Ｄ）と、
   前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の内の１つに冷却液を導入する導入路（１Ｅ）と、
   前記複数の空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）のそれぞれから冷却液を導出する複数の導出路（１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ）と、
   を備え、
   冷却液の流れの上流側に位置する前記空間（Ｓ１，Ｓ２）から冷却液を導出する前記導出路（１Ｆ，１Ｇ）の断面は、冷却液の流れの下流側に位置する前記空間（Ｓ３）から冷却液を導出する前記導出路（１Ｈ）の断面よりも小さいことを特徴とする往復ポンプ。
2. 前記連通路（１Ｃ，１Ｄ）は、互いに隣接する前記シリンダ（１Ａ）に形成された前記空間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）同士を直線的に連通することを特徴とする請求項１に記載の往復ポンプ。

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