JP6419663B2 - 往復動ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、往復動ポンプ装置に関する。

従来、往復動ポンプ装置として、クランクケース内にクランク軸やコンロッド等を含む駆動部を収容すると共に、当該クランクケースに連設されたマニホルド内にシリンダ部を有し、クランク軸の回転に従い往復動部材がシリンダ部内を往復動することで、シリンダ部内の先端側に形成されたポンプ室に作動液体を吸引し加圧して外部に押し出すポンプ作用を行う往復動ポンプ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような往復動ポンプ装置では、一般的に、クランクケース内の半分程度まで潤滑油（オイル）が満たされている。そして、クランクケース内の潤滑油の熱は、クランクケース表面から外気へと放熱されると共に、マニホルドを流れる作動液体によりマニホルドへと吸熱されることによって、平衡状態に達するようになっている。このクランクケース内の潤滑油は、クランク軸の回転に従い撹拌されて流動性が生じ、クランク軸やコンロッド等の摺動部（金属接触部）を巡るようになっており、当該潤滑油により摺動部の潤滑及び冷却を行っている。

特開２０１０−５３８３４号公報

ここで、クランクケース内の潤滑油は、クランク軸の回転によって掻き上げられ、このように掻き上げられた潤滑油の一部は、遠心力によりクランクケースの内壁の上部（上壁）に到達して付着する。このように潤滑油が内壁に付着してしまうと、潤滑及び冷却に寄与する潤滑油が減少し、摺動部の潤滑及び冷却が不十分となる。その結果、クランクケース内の潤滑油の温度（以下、油温と呼ぶ）が高くなってしまい、油温を下げることが求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、クランクケースを始めとした駆動部ケース内の油温を下げることができる往復動ポンプ装置を提供することを目的とする。

本発明による往復動ポンプ装置（１００）は、駆動部ケース（１）内に収容された駆動軸（１２）を含む駆動部（５０）の駆動に従い、駆動軸（１２）に連結された往復動部材（３）が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ装置（１００）であって、駆動軸（１２）の一部が駆動部ケース（１）内で潤滑油（Ｌ）に浸される往復動ポンプ装置（１００）において、駆動部ケース（１）を構成する内壁（２０）の上部に、直線状に延び内方を向くリブ（２１）を設け、リブ（２１）は、駆動軸（１２）の真上に配置されていることを特徴とする往復動ポンプ装置（１００）。

このような往復動ポンプ装置（１００）によれば、駆動部（５０）の駆動により掻き上げられて駆動部ケース（１）の内壁（２０）の上部に付着した潤滑油（Ｌ）は、当該内壁（２０）の上部に内方を向くように設けられ駆動軸（１２）の真上に配置されたリブ（２１）を伝って真下に位置する駆動軸（１２）へと落下する。このため、駆動軸（１２）を確実且つ十分に潤滑及び冷却でき、油温を下げることができる。また、リブ（２１）により駆動部ケース（１）の伝熱面積が増やされるため、駆動部ケース（１）の放熱効率を高めることができ、油温を一層下げることができる。

また、このように駆動部ケース（１）内の油温を下げることができるため、従来技術に比して駆動部ケース（１）内の潤滑油（Ｌ）の量を低減できる。潤滑油（Ｌ）の量を低減する構成としては、具体的には、駆動部ケース（１）の内壁（２０）は、駆動軸（１２）の軸線に直交する断面形状が、楕円形状を成す構成が挙げられる。このような楕円形状を採用すれば、例えば楕円形状の長軸の半径を従来技術の駆動部ケースの断面円形状の半径と同じにするという簡易な構成により、駆動部ケース（１）の潤滑油（Ｌ）の量を従来技術に比して低減できる。すなわち、駆動部ケース（１）の内壁（２０）の断面形状を楕円形状とすることにより、潤滑油（Ｌ）の量を低減できる。

このように本発明によれば、駆動部ケース内の油温を下げることができる往復動ポンプ装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る往復動ポンプ装置の外観を示す斜視図である。 図１のII-II矢視図であり、往復動部材の軸線に沿う断面図である。

以下、本発明に係る往復動ポンプ装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る往復動ポンプ装置の外観を示す斜視図、図２は、図１のII-II矢視図であり往復動部材の軸線に沿う断面図である。往復動ポンプ装置は、ここでは、プランジャポンプ装置であり、往復動部材を構成するプランジャが水平方向に３列並設された所謂横型３連プランジャポンプ装置である。

図１に示すように、プランジャポンプ装置１００は、クランクケース（駆動部ケース）１と、クランクケース１に連結されたマニホルド２と、により外形が構成されている。

マニホルド２内には、図２に示すように、往復動部材３を構成する後述のプランジャスリーブ２３が往復動するシリンダ部４と、シリンダ部４の先端側にポンプ室５と、が形成される。また、マニホルド２には、ポンプ室５に作動液体を導入するための吸入口６と、ポンプ室５内で圧縮された作動液体を吐出するための吐出口７（図１参照）と、が設けられる。吸入口６と吐出口７とは流路８により連絡されており、流路８の吸入口６側には吸入弁９が設けられ、流路８の吐出口７側には吐出弁１０が設けられる。そして、流路８のうちの吸入弁９と吐出弁１０との間の部分１１がポンプ室５に繋がっている。

なお、マニホルド２には、ポンプ室５の作動液体のクランクケース１側への漏洩を防止すべく、往復動部材３（プランジャスリーブ２３）と液密に摺接する高圧シール３０及び低圧シール３１が、ポンプ室５側からこの順に配設されている。

クランクケース１は中空に構成され、当該クランクケース１内には、クランク軸（駆動軸）１２、クランク軸１２に回転可能に連結されたコンロッド１４、及び、往復動部材３を構成するプランジャ１３とコンロッド１４とを回転可能に連結するピストンピン１５等が配置され、これらが往復動部材３を駆動するための駆動部５０を構成する。この駆動部５０を内部に収容したクランクケース１は、クランク軸１２の軸線に直交する断面形状が、所定の肉厚に形成された楕円形状となっている。すなわち、内外壁が楕円形状を呈し、長軸が水平方向に位置する楕円形状となっている。

また、プランジャ１３と、当該プランジャ１３よりポンプ室５側に配置されたプランジャスリーブ２３とは、ボルト１６により連結されて往復動部材３が構成されており、クランクケース１からマニホルド２に亘る内部において、クランクケース１側にプランジャ１３が配置され、マニホルド２側のシリンダ部４内にプランジャスリーブ２３が配置される。そして、クランク軸１２とコンロッド１４との間の回転部分や、コンロッド１４とピストンピン１５との間の回転部分等が、クランクケース１内の摺動部となっている。

クランクケース１の内部には、上部の注油口１７から潤滑油（オイル）Ｌが注油されており、必要に応じて、下部のドレインプラグ１８から排出可能となっている。なお、注油口１７は、注油プラグ１９により塞がれている。

潤滑油Ｌは、クランクケース１内においてクランク軸１２の中心軸線辺り、すなわち、クランクケース１内の半分程度まで注油されており、駆動部５０の略下半部程度まで（一部）が、潤滑油Ｌに浸され浴する構成となっている。

なお、クランクケース１のマニホルド２側には、クランクケース１内の潤滑油Ｌの漏洩を防止すべく、往復動部材３（プランジャ１３）と液密に摺接するオイルシール３２が配設されている。

ここで、特に、本実施形態においては、クランクケース１を構成する内壁２０に、内方を向く突起状のリブ２１が複数形成されている。リブ２１は、クランク軸線方向に長尺に延び、ここでは、内壁２０の上部の２箇所に設けられる。

一方のリブ２１は、クランク軸１２とコンロッド１４との間の回転部分（摺動部）に対応して設けられたものであり、クランク軸１２のぼぼ真上に配設される。他方のリブ２１は、コンロッド１４とピストンピン１５との間の回転部分（摺動部）に対応して設けられたものであり、一方のリブ２１からマニホルド２側に周方向に沿って約４５°ずれた位置に配設される。これらのリブ２１は、その先端（下端）２２が、クランク軸１２を向くように指向される。なお、リブ２１は、上下対称に設けられている。

このような構成を有するプランジャポンプ装置１００によれば、駆動部５０が駆動され、クランク軸１２が回転駆動されると、クランク軸１２にコンロッド１４を介して連結された往復動部材３が往復動し、プランジャスリーブ２３がシリンダ部４内を往復動する。そして、往復動部材３がクランク軸１２側に向かって移動することによりポンプ室５が減圧され、マニホルド２の吸入弁９、吐出弁１０がそれぞれ開、閉となり、作動液体は、吸入口６、吸入弁９を通してポンプ室５へ吸入される。一方、往復動部材３がクランク軸１２と反対側に向かって移動することによりポンプ室５が加圧され、吸入弁９、吐出弁１０がそれぞれ閉、開となり、ポンプ室５の作動液体は吐出弁１０を通して吐出口７へ吐出される。すなわち、プランジャポンプ装置１００では、作動液体を吸入し加圧して吐出するポンプ作用が行われる。

このようなプランジャポンプ装置１００の駆動時にあっては、クランクケース１内の潤滑油Ｌは、クランク軸１２の回転により掻き上げられ、その一部は、遠心力によってクランクケース１の内壁２０の上部に到達して付着する。この内壁２０の上部に付着した潤滑油Ｌは、リブ２１を伝って下方へ落下し、駆動部５０を構成する摺動部側へ戻される。

具体的には、クランク軸１２のぼぼ真上に配設された一方のリブ２１にあっては、潤滑油Ｌは当該リブ２１を伝ってその先端２２から真下に落下し、専らクランク軸１２とコンロッド１４との間の回転部分に戻される。すなわち、潤滑油Ｌは、クランク軸１２とコンロッド１４との間の回転部分である摺動部へ効率良く供給される。

また、一方のリブ２１からマニホルド２側に周方向に沿って約４５°ずれた位置の他方のリブ２１にあっては、潤滑油Ｌは当該リブ２１を伝ってその先端２２から真下に落下し、専らコンロッド１４とピストンピン１５との間の回転部分に戻される。すなわち、潤滑油Ｌは、コンロッド１４とピストンピン１５との間の回転部分である摺動部へ効率良く供給される。

このように、本実施形態においては、駆動部５０の駆動により掻き上げられてクランクケース１の内壁２０の上部に付着した潤滑油Ｌは、当該内壁２０の上部に内方を向くように設けられたリブ２１を伝って下方へ落下し、駆動部５０を構成する摺動部側へ戻され、摺動部に効率良く供給されるため、摺動部を十分に潤滑及び冷却でき、その結果、油温を下げることができる。また、リブ２１によりクランクケース１の伝熱面積が増やされるため、クランクケース１の放熱効率を高めることができ、その結果、油温を一層下げることができる。

また、本実施形態においては、リブ２１の一部は、クランク軸１２の真上に配置され、クランクケース１の内壁２０の上部に付着した潤滑油Ｌは、リブ２１を伝い、真下に位置するクランク軸１２へと落下するため、摺動部を構成するクランク軸１２を確実且つ十分に潤滑及び冷却でき、油温を一層下げることができる。

また、このようにクランクケース１内の油温を下げることができるため、従来技術に比してクランクケース１内の潤滑油Ｌの量を少なくできる。具体的には、従来技術にあっては、クランクケースのクランク軸線方向視の内壁の断面形状は円形状であったが、本実施形態のようにクランクケース１の内壁２０の断面形状を楕円形状とし、例えば楕円形状の長軸の半径を従来技術の円形状の半径と同じとすることで、クランクケース１内の潤滑油Ｌの量を従来技術に比して少なくできる。すなわち、本実施形態のように、クランクケース１の内壁２０の断面形状を楕円形状とすることにより、潤滑油Ｌの量を少なくできる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、クランクケース１の内壁２０の上部のリブ２１の個数を２個としているが、１個又は３個以上であっても良く、要は、潤滑油Ｌをリブ２１から効率的に摺動部に向かって落下させ、摺動部を十分に潤滑及び冷却できれば良い。

また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、プランジャポンプ装置１００を多連式としているが、単式（プランジャが１個）のプランジャポンプ装置に対しても適用可能である。

また、上記実施形態においては、プランジャポンプ装置に対する適用を述べているが、例えば強制弁式を含むピストンポンプ装置等に対しても適用でき、要は、駆動部ケース内に収容された駆動軸を含む駆動部の駆動に従い、往復動部材が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ装置全てに対して適用できる。

１…クランクケース（駆動部ケース）、３…往復動部材、１２…クランク軸（駆動軸）、２０…内壁、２１…リブ、５０…駆動部、１００…プランジャポンプ装置（往復動ポンプ装置）、Ｌ…潤滑油。

Claims (2)

1. 駆動部ケース（１）内に収容された駆動軸（１２）を含む駆動部（５０）の駆動に従い、前記駆動軸（１２）に連結された往復動部材（３）が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ装置（１００）であって、前記駆動軸（１２）の一部が前記駆動部ケース（１）内で潤滑油（Ｌ）に浸される往復動ポンプ装置（１００）において、
   前記駆動部ケース（１）を構成する内壁（２０）の上部に、直線状に延び内方を向くリブ（２１）を設け、
   前記リブ（２１）は、前記駆動軸（１２）の真上に配置されていることを特徴とする往復動ポンプ装置（１００）。
2. 前記駆動部ケース（１）の内壁（２０）は、前記駆動軸（１２）の軸線に直交する断面形状が、楕円形状を成していることを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ装置（１００）。

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