JP6018109B2 - 往復ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、プランジャポンプあるいはピストンポンプ等の往復ポンプに関するものである。

従来から、この種の往復ポンプにおいて、プランジャ等の往復動部材を往復動させるクランク機構等からなる駆動部を備え、かつ、オイルを収容する金属製のクランクケース（駆動ケース）と、ポンプ室を備えた金属製のマニホルドとが、金属製のシールケースを介在して接合されているものが知られている。
往復動部材は、クランクケースのポンプ室に延びており、この往復動部材の外周には、クランクケースに装着されたオイルシールおよびシールケースに装着されたシール部材が設けられている。

従来、クランクケースとマニホルドとに介在されるシールケースは、マニホルドの嵌入部に嵌入され、そしてクランクケース側の端面がクランクケースの端面に当接するとともに、マニホルド側の端面がマニホルドの底面に当接している。また、合成樹脂製のシール押えがクランクケースの嵌入部に嵌入され、そしてこのシール押えの一方の端面がオイルシールに当接するとともに、他方の端面がシールケースのクランクケース側の端面によって押圧され、これにより往復動部材の移動方向へのオイルシールの移動が規制されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２５７２９６号公報

しかしながら、このような従来の往復ポンプにあっては、シールケースがマニホルドにのみ嵌入されており、オイルシールの固定は樹脂製のシール押えによって行われている。
したがって、シール押えの製造および組み込みとシールケースの製造および組み込みとを行う必要があり、製造コストおよび組み立てコストが高くなるという問題がある。
また、クランクケース内のオイルの熱は、クランクケースの表面から外気へと放熱されるとともに、マニホルド内を流れる液体へと吸熱されることによって、熱平衡状態に達する。しかし、従来の往復ポンプでは、クランクケース側からマニホルド側にクランクケースの熱が伝わり難く、クランクケース内の油の温度が高くなるという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、部品点数を削減できるとともに、駆動ケースのオイルの油温の低下を図ることができる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、本発明の往復ポンプは、往復動部材（７、１０）を往復動させる駆動部（２、４）を備えるとともにオイルを収容する金属製の駆動ケース（１）と、吸水口（２６）および吐出口（２７）に連通するポンプ室（２５）を備えた金属製のマニホルド（２１）とが、シールケース（２３）を介在して接合され、前記往復動部材（７、１０）が、前記駆動ケース（１）の前記ポンプ室（２５）に延びており、この往復動部材（７、１０）の外周には、前記駆動ケース（１）に装着されたオイルシール（９）および前記シールケース（２３）に装着されたシール部材（３３）が設けられている往復ポンプであって、
前記シールケース（２３）は金属製であり、このシールケース（２３）の一方側が前記マニホルド（２１）の嵌入部（２１ｂ）に嵌入されているとともに他方側が前記駆動ケース（１）の嵌入部（１ｃ）に嵌入され、かつ、他方側の端面が前記往復動部材（７、１０）の移動方向への前記オイルシール（９）の移動を規制している
ことを特徴とする。

本発明においては、シールケースの一方側がマニホルドの嵌入部に嵌入されているとともにシールケースの他方側が駆動ケースの嵌入部に嵌入され、かつ、シールケースの他方側の端面が往復動部材の移動方向へのオイルシールの移動を規制している。
したがって、シールケースが従来使用されていたシール押えを兼ねているので、部品点数を削減でき、製造コストおよび組立コストを削減できる。
さらに、従来使用されていた樹脂製のシール押えの長さ分、金属製のシールケースと金属製の駆動ケースとの接触面接が増えるので、駆動ケースのオイルの油温の低下を図ることができる。すなわち、駆動ケース内のオイルの熱は、駆動ケースの表面から外気へと放熱されるとともに、マニホルド内を流れる液体へと吸熱されることによって、熱平衡状態に達する。さらに、詳しく説明すると、駆動ケースのオイルの熱は、金属製の駆動ケースの嵌入部の内周面と金属製のシールケースの他方側の外周面との間で熱伝導してシールケースに移動し、さらにシールケースの一方側の外周面とマニホルドの嵌入部の内周面との間で熱伝導してマニホルドに移動してマニホルド内を流れる液体によって冷却されるとともに、シールケースに直接接触する液体により冷却される。このとき、本発明では、金属製の駆動ケースの嵌入部の内周面と金属製のシールケースの他方側の外周面との接触面接が増大するので、駆動ケース側の熱を効率良くシールケースに移動させることができ、往復ポンプの液体によって冷却することができる。

本発明の前記構成において、前記往復動部材（７、１０）の外周に、前記マニホルド（２１）に装着された第２のシール部材（３２）が設けられ、
前記第２のシール部材（３２）と前記シール部材（３３）との間の空間に、前記吸水口（２６）から液体が供給され、この液体が前記シールケース（２３）に接触していることが好ましい。

このようにすると、吸水口から供給される加圧されておらず、液温が上昇していない液体を直接接触させることができ、効率的に冷却することができる。

また、本発明の前記構成において、前記シールケース（２３）の前記マニホルド（２１）側の端面が前記往復動部材（７、１０）の移動方向への当該第２のシール部材（３２）の移動を規制していることが好ましい。

このようにすると、シールケースをマニホルドに取り付けることにより、第２のシール部材を固定することができる。

また、本発明の前記構成において、前記シールケース（２３）の前記シール部材（３３）は、弾性部材のみから構成され、前記シールケース（２３）の内周面に形成された溝（２３ａ）に装着されていることが好ましい。

このようにすると、シールケースのシール部材がパッキン金具を備えない構造にしてもシール部材を固定できるとともに、シール部材を楕円状に弾性変形させて溝に挿入することにより、溝に容易に装着することができる。

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、シールケースが従来使用されていたシール押えを兼ねているので、部品点数を削減でき、製造コストおよび組立コストを削減できるうえに、金属製のシールケースと金属製の駆動ケースとの接触面接が増えるので、駆動ケースのオイルの油温の低下を図ることができる。

本発明の実施形態に係るプランジャポンプを示す図であって、正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２の要部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図３に示すように、このプランジャポンプ（往復ポンプ）は、金属製のクランクケース（駆動ケース）１を備えており、このクランクケース１内にはオイル（潤滑油）が収容されている。また、クランクケース１内には、クランク軸（駆動部）２が回転自在に支持されており、このクランク軸２には、所定間隔をおいて複数（本例では３個）のクランクピン３が形成されている。各クランクピン３には、コンロッド（駆動部）（連接棒）４の大端部５が回転自在に嵌合されている。また、各コンロッド（連接棒）４の小端部６には、クロスヘッド（往復動部材）７の後端部がクロスピン８により連結されている。

各クロスヘッド７は、クランク軸２と直交する方向に延びるクランクケース１のシリンダ状のガイド部１ａに、摺動自在に嵌入されている。クロスヘッド７の先端部は、クロスヘッド７の外周に配置されたオイルシール９に摺接している。オイルシール９は、クランクケース１のガイド部１ａより先端側に形成されたシリンダ状の装着部１ｂに装着されている。

また、各クロスヘッド７の先端部には、円筒状のプランジャ（往復動部材）１０の基端部が嵌合され、そしてこのプランジャ１０は、このプランジャ１０内にボルト１２が貫通され、このボルト１２の先端部がクロスヘッド７の先端部にねじ込まれることにより、クロスヘッド７の先端部に取り外し自在に固定されている。

また、クランクケース１の先端には、金属製のマニホルド２１が接合されている。すなわち、クランクケース１の先端には、マニホルド２１が概略円筒状の金属製のシールケース２３を介して連設されており、このマニホルド２１は、複数個のボルト２４によりクランクケース１に締め付けられて固定されている。マニホルド２１内には、水、農業用薬剤などの液体が出し入れされるポンプ室２５が形成されている。

マニホルド２１内には、吸水口２６および吐出口２７がポンプ室２５に連通して形成されている。また、吸水口２６とポンプ室２５との間には、吸込弁組立体２８が設けられており、この吸込弁組立体２８は、吸水口２６からポンプ室２５への流れのみを許容する逆止弁として機能する。一方、吐出口２７とポンプ室２５との間には吐出弁組立体２９が設けられており、この吐出弁組立体２９は、ポンプ室２５から吐出口２７への流れのみを許容する逆止弁として機能する。

ポンプ室２５には、前記プランジャ１０の先端が延びている。プランジャ１０は、プランジャ１０の外周に間隔をおいて配置された高圧シール（第２のシール部材）３２と低圧シール３３（シール部材）に摺接している。高圧シール３２は、マニホルド２１に形成されたシリンダ状の装着部２１ａに装着されている。また、低圧シール３３は、シールケース２３の内周面に形成された横断面形状が方形の円環状の溝２３ａに装着されている。シールケース２３には、高圧シール３２と低圧シール３３との間に、連通孔２３ｂが形成されており、この連通孔２３ｂは、マニホルド２１に形成されるとともに吸水口２６に連通する連通路２２に連通している。これにより、高圧シール３２と低圧シール３３との間の空間に、吸水口２１から吸い込まれた液体の一部が供給されて、高圧シール３２および低圧シール３３が液体により潤滑される。高圧シール３２から前側（マニホルド２１側）が液体を吸い込み、吐き出すポンプ作用を行うポンプ部となっている。

シールケース２３の前側の前部２３ｃは、マニホルド２１に形成されたシリンダ状の嵌入部２１ｂに嵌入されている。前部２３ｃの外周面は円筒面に形成されている。シールケース２３の前部２３ｃの外周面と嵌入部２１ｂの内周面との間には、シールケース２３の前部２３ｃに装着されたＯリング３４が介在されている。Ｏリング３４は、シールケース２３の前部２３ｃに設けられた溝に装着されている。また、シールケース２３の中央部のクランクケース寄りの部分には、径方向外側に突出する大径部２３ｄが形成され、この大径部２３ｄは、マニホルド２１に形成されたシリンダ状の挿入部２１ｃに挿入されている。大径部２３ｄの外周面は円筒面に形成されている。シールケース２３の後側の後部２３ｅは、クランクケース１の装着部１ｂより先端側に形成されたシリンダ状の嵌入部１ｃに嵌入されている。後部２３ｅの外周面は円筒面に形成されている。嵌入部１ｃを形成する壁の先端部には、先端が開放されているとともに、上下方向に延びるスリット１ｄが形成されている。大径部２３ｄの外周面の直径は、前部２３ｃの外周面の直径および後部２３ｅの外周面の直径よりも大きく形成されている。

マニホルド２１の装着部２１ａ、嵌入部２１ｂおよび挿入部２１ｃは、連続して形成されており、そしてマニホルド２１の装着部２１ａ、嵌入部２１ｂおよび挿入部２１ｃの内周面（円筒面）の直径は、後者に行くに従って大きくなるように形成されている。また、クランクケース１の装着部１ｂおよび嵌入部１ｃは、連続して形成されており、そして装着部１ｂおよび嵌入部１ｃの内周面（円筒面）の直径は、後者が前者より大きく形成されている。

クランクケース１にボルト２４を締め付けると、シールケース２３の前端面がマニホルド２１の嵌入部２１ｂの段部（底面）２１ｄに当接するとともに、シールケース２３の大径部２３ｄの後端面がクランクケース１の先端面に当接され、これによりクランクケース１の先端にシールケース２３を介してマニホルド２１が接合される。また、シールケース２３の前端面がマニホルド２１の嵌入部２１ｂの段部（底面）２１ｄに当接すると、高圧シール３２がマニホルド２１の装着部２１ａの段部（底面）２１ｅに押し付けられることにより、高圧シール３２が前後に移動しないように固定される。また、シールケース２３の大径部２３ｄの後端面がクランクケース１の先端面に当接すると、オイルシール９がクランクケース１の装着部１ｂの段部（底面）１ｄに押し付けられることにより、オイルシール９が前後に移動しないように固定される。
なお、クランクケース１の一方の側端部には、モータやエンジン等の原動機や変速機等に取り付けるためのフランジ４０が設けられている。

次に、このプランジャポンプの作用について説明する。
駆動部としてのクランク軸２とコンロッド４により、クロスヘッド７を往復動（前進・後退）させると、プランジャ１０がポンプ室２５内を進退移動し、これにより液体が吸水口２６からポンプ室２５を経て吐出口２７へ移動し、ポンプとして機能する。

すなわち、クロスヘッド７が後退（マニホルド２１と反対側へ移動）すると、プランジャ１０がポンプ室２５内を後退し、これによりポンプ室２５内が負圧となる。そうすると、液体が、吸水口２６から吸込弁組立体２８を経てポンプ室２５内へ流入する。
一方、クロスヘッド７が前進（マニホルド２１側へ移動）すると、プランジャ１０がポンプ室２５内を前進し、これによりポンプ室２５の液体がポンプ室２５から押し出され、吐出弁組立体２９を経て吐出口２７から吐き出される。

このようなプランジャポンプにあっては、シールケース２３のクランクケース１側の端面がプランジャ１０の移動方向へのオイルシール９の移動を規制しており、シールケース２３が従来使用されていたシール押えを兼ねているので、部品点数を削減できるため、製造コストおよび組立コストを削減できる。

さらに、従来使用されていた樹脂製のシール押えの長さ分、金属製のシールケース２３と金属製のクランクケース１との接触面接が増えるので、クランクケース１のオイルの油温の低下を図ることができる。すなわち、クランクケース１のオイルの熱は、クランクケース１の表面から外気へと放熱されるとともに、マニホルド２１内を流れる液体へと吸熱されることによって、熱平衡状態に達する。さらに、詳しく説明すると、クランクケース１のオイルの熱は、金属製のクランクケース１の嵌入部１ｃの内周面と金属製のシールケース２３の後部２３ｅの外周面との間で熱伝導してシールケース２３に移動し、さらにシールケース２３の前部２３ｃの外周面とマニホルド２１の嵌入部２１ｂの内周面との間で熱伝導してマニホルド２１に移動してマニホルド２１内を流れる液体によって冷却されるとともに、吸水口２６から連通孔２２およびシールケース２３の連通孔２３ｂを通して供給される液体がシールケース２３に直接接触して冷却される。このとき、このプランジャポンプでは、金属製のクランクケース１の嵌入部１ｃの内周面と金属製のシールケース２３の後部２３ｅの外周面との接触面接が増大するので、クランクケース１側の熱を効率良くシールケース２１に移動させることができ、マニホルド２１内を流れる液体によって冷却することができる。

また、シールケース２３の前部２３ｃがマニホルド２１の嵌入部２１ｂに嵌入されているとともに、シールケース２３の後部２３ｅがクランクケース１の嵌入部１ｃに嵌入される。すなわち、シールケース２３の前部２３ｃおよび後部２３ｅの２か所の部分によってクランクケース１とマニホルド２３とが位置決めされるので、組立時にマニホルド２１の傾きを抑えることができるため、シールケース２３に装着された低圧シール３３の偏摩耗を抑制でき、低圧シール３３の耐久性を向上させることができる。

また、シールケース２３をマニホルド２１に取り付けることにより、マニホルド２１に装着された高圧シール３２を容易に固定することができる。

また、シールケース２３の低圧シール３３が、弾性部材のみから構成され、シールケース２３の内周面に形成された溝２３ａに装着されているので、シールケース２３の低圧シール３３をパッキン金具を備えない構造としても低圧シール３３を固定できるとともに、低圧シール３３を楕円状に弾性変形させて溝２３ａに挿入することにより、溝２３ａに容易に装着することができる。

なお、上述の実施の形態では、シールケース２３の大径部２３ｄの端面をクランクケース１の端面に当接させるようにしたが、クランクケース１に大径部２３ｄが嵌入する嵌入部を設けて、この嵌入部の底面に大径部２３ｄの端面を当接させるようにしてもよい。さらには、この大径部２３ｄを設けないで、前部２３ｃの端面（前部２３ｃと後部２３ｅと段部）をクランクケース１の端面、またはクランクケース１に前部２３ｃの端面に形成された前部２３ｃの端面が嵌入する嵌入部の底面に当接させるようにしてもよい。

また、往復ポンプの種類によっては、高圧シール３２を設けず、低圧シール３３に高圧シール３２を兼用させるようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、吸水口２６、吐出口２７をマニホルド２１に一体に形成したが、これら吸水口２６、吐出口２７をマニホルド２１とは別の部材に設けるようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、本発明をプランジャポンプに適用した場合について説明したが、これに限らずにピストンポンプ等の他の種類の往復ポンプにも本発明を適用することができる。

１ クランクケース（駆動ケース）
１ｃ 嵌入部
２ クランク軸（駆動部）
４ コンロッド（駆動部）
７ クロスヘッド（往復動部材）
９ オイルシール
１０ プランジャ（往復動部材）
２１ マニホルド
２１ｂ 嵌入部
２３ シールケース
２３ａ 溝
２３ｄ 大径部
２５ ポンプ室
２６ 吸水口
２７ 吐出口
３２ 高圧シール（第２のシール部材）
３３ 低圧シール（シール部材）

Claims (4)

1. 往復動部材（７、１０）を往復動させる駆動部（２、４）を備えるとともにオイルを収容する金属製の駆動ケース（１）と、吸水口（２６）および吐出口（２７）に連通するポンプ室（２５）を備えた金属製のマニホルド（２１）とが、シールケース（２３）を介在して接合され、前記往復動部材（７、１０）が、前記駆動ケース（１）の前記ポンプ室（２５）に延びており、この往復動部材（７、１０）の外周には、前記駆動ケース（１）に装着されたオイルシール（９）および前記シールケース（２３）に装着されたシール部材（３３）が設けられている往復ポンプであって、
   前記シールケース（２３）は金属製であり、このシールケース（２３）の一方側が前記マニホルド（２１）の嵌入部（２１ｂ）に嵌入されているとともに他方側が前記駆動ケース（１）の嵌入部（１ｃ）に嵌入され、かつ、他方側の端面が前記往復動部材（７、１０）の移動方向への前記オイルシール（９）の移動を規制している
   ことを特徴とする往復ポンプ。
2. 前記往復動部材（７、１０）の外周に、前記マニホルド（２１）に装着された第２のシール部材（３２）が設けられ、
   前記第２のシール部材（３２）と前記シール部材（３３）との間の空間に、前記吸水口（２６）から液体が供給され、この液体が前記シールケース（２３）に接触していることを特徴とする請求項１に記載の往復ポンプ。
3. 前記シールケース（２３）の前記マニホルド（２１）側の端面が前記往復動部材（７、１０）の移動方向への当該第２のシール部材（３２）の移動を規制していることを特徴とする請求項２に記載の往復ポンプ。
4. 前記シールケース（２３）の前記シール部材（３３）は、弾性部材のみから構成され、前記シールケース（２３）の内周面に形成された溝（２３ａ）に装着されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の往復ポンプ。

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