JPH076494B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は往復動ポンプ、詳しくは、低圧大流量用と高圧
少流量用とに切換えて使用することができるようにした
往復動ポンプに関する。

（従来の技術） 従来、此種ポンプとして、ウォータージェット技術研究
会発行 ウォータージェット 1985年３月、第２巻第１
号第16〜18頁に記載されているものが一般に知られてい
る。

この従来のポンプは、第３図に示す如くシリンダ（Ａ）
のシリンダ室に往復動自由に支持するプランジャ（８）
の先端側を基端側に対し小径に形成して、その先端に第
１加圧面を、中間に第２加圧面をそれぞれ設けると共
に、前記プランジャ（Ｂ）の基端側外周面及び先端側外
周面と前記シリンダ室との間にシール材を設けて前記シ
リンダ室内に小加圧室（Ｃ）と大加圧室（Ｄ）とを形成
し、前記小加圧室（Ｃ）を、第１吸込弁（E₁）を介して
吸込通路（Ｆ）に、又、第１吐出弁（G₁）を介して第１
吐出通路（H₁）にそれぞれ連通させ、前記大加圧室
（Ｄ）を、第２吸込弁（E₂）を介して吸込通路（Ｆ）
に、又、第２吐出弁（G₂）を介して第２吐出通路（H₂）
にそれぞれ連通させる一方、前記各吐出通路（H₁）
（H₂）の出口を連通させると共に、前記第２吐出通路
（H₂）の途中に切換弁（Ｋ）を設けたものである。

そして、低圧大流量用として使用する場合、前記プラン
ジャ（Ｂ）の往復動により前記各吸込弁（E₁）（E₂）及
び各吐出弁（G₁）（G₂）が開閉して、小加圧室（Ｃ）の
液体が第１吐出弁（G₁）を経て第１吐出通路（H₁）に吐
出されると共に、大加圧室（Ｄ）の液体が第２吐出弁
（G₂）を経て第２吐出通路（H₂）に吐出され、これら各
吐出通路（H₁）（H₂）の液体が合流して低圧大流量とな
るのであり、又、高圧少流量用として使用する場合、前
記切換弁（Ｋ）により前記第２吐出通路（H₂）をタンク
などに開放させて、前記大加圧室（Ｄ）から第２吐出弁
（G₂）を経て第２吐出通路（H₂）に吐出された液体を前
記タンクに排出し、前記小加圧室（Ｃ）から第１吐出弁
（G₁）を経て第１吐出通路（H₁）に吐出された高圧少流
量の液体のみを活用するものである。尚、第３図中
（Ｌ）はドレン弁、（M₁）（M₂）は圧力制御弁である。

（発明が解決しようとする問題点） 所が、以上の如く構成された往復動ポンプの場合、第１
及び第２吸込弁と、第１及び第２吐出弁とを必要とする
ため、構造が複雑で、部品点数を多く要し、又シリンダ
を大きくする必要があり、加工及び組立てに多大な手間
を要してコスト高となるばかりか、大形になって重くな
る問題があるし、又、前記各吸込弁及び各吐出弁は、低
圧高圧何れの運転時においても前記プランジャの往復動
により常時開閉動作するため、これら弁の耐久性が悪く
なる問題があり、又、高圧少流量用として使用する場
合、大加圧室の加圧液が第２吐出弁及び第２吐出通路を
経て、タンクに排出されて有効に活用されないのである
から、駆動エネルギーの損失が大きい問題もあった。

本発明の目的は、低圧大流量用と高圧少流量用とに切換
えて使用することができるポンプでありながら、プラン
ジャの往復動により作動する弁の総数を少なくすること
ができると共に、低圧大流量用又は高圧少流量用として
使用する場合、プランジャの往復動により作動する前記
各弁のうち一つの弁を開閉作動しないようにすることが
できるようにするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして、本発明は、シリンダ（１）のシリンダ室（1
a）にプランジャ（４）を往復動自由に支持し、このプ
ランジャ（４）の往復動により吸込弁及び吐出弁を作動
させる如くした往復動ポンプであって、前記プランジャ
（４）の先端側を基端側に対し小径に形成して、その先
端に第１加圧面（41）を、中間に第２加圧面（42）をそ
れぞれ設けると共に、前記プランジャ（４）の基端側外
周面及び先端側外周面と前記シリンダ室（1a）との間に
シール材（23）（24）を設けて前記シリンダ室（1a）内
に小加圧室（11）と大加圧室（12）とを形成する一方、
前記小加圧室（11）を第１吸込弁（６）及び連通路（2
5）を介して前記大加圧室（12）に連通させると共に、
前記小加圧室（11）を、前記吐出弁（７）を介して吐出
通路（21）に連通させ、かつ、前記大加圧室（12）を、
第２吸込弁（８）を介して吸込通路（22）を連通させる
と共に、前記第２吸込弁（８）を前記プランジャ（４）
の往復動に関係なく強制的に開放させる開放手段を設け
たものである。

（作用） 低圧大流量用として使用する場合、プランジャ（４）の
往復動により第２吸込弁（８）及び吐出弁（７）が開閉
すると共に、第１吸込弁（６）が常時開放状態となり、
大加圧室（12）は、連通路（25）及び第１吸込弁（６）
を介して小加圧室（11）と連通し、これら両加圧室（1
1）（12）の加圧液は、前記吐出弁（７）から吐出通路
（21）に吐出されるのである。

又、高圧少流量用として使用する場合、開放手段により
第２吸込弁（８）を強制的に開放し、大加圧室（12）を
吸込通路（22）に開放するのであって、プランジャ
（４）の往復動により第１吸込弁（６）及び吐出弁
（７）が開閉し、小加圧室（11）のみの液体圧が高くな
り、この小加圧室（11）の加圧液は吐出弁（７）を経て
吐出通路（21）に吐出されるのである。

（実施例） 図において、（１）はクランク軸（２）を回転自由に支
持したハウジング（図示せず）に取付けるシリンダで、
このシリンダ（１）のシリンダ室（1a）に、ロッド
（３）を介して前記クランク軸に取付けるプランジャ
（４）を往復動自由に支持している。

又、前記シリンダ（１）の先端には、吐出通路（21）を
もったシリンダヘッド（５）を取付けており、又、前記
シリンダ（１）の一側部には吸込通路（22）を設けてい
る。

しかして第１図に示した実施例では、前記プランジャ
（４）の先端側を基端側に対し小径に形成して、その先
端に第１加圧面（41）を、中間に第２加圧面（42）をそ
れぞれ設けると共に、前記プランジャ（４）の基端側外
周面及び先端側外周面と前記シリンダ室（1a）との間に
シール材（23）（24）を設けて、前記シリンダ室（1a）
内に、容積の小さい小加圧室（11）と、大加圧室（12）
とを形成する一方、前記プランジャ（４）の先端側小径
部に、前記小加圧室（11）を大加圧室（12）に連通させ
る連通路（25）を設け、この連通路（25）の小加圧室
（11）への開口部位に第１吸込弁（６）を設け、前記小
加圧室（11）を、吐出弁（７）を介して前記吐出通路
（21）に連通させ、かつ、前記大加圧室（12）を、第２
吸込弁（８）を介して前記吸込通路（22）に連通させる
と共に、前記第２吸込弁（８）を前記プランジャ（４）
の往復動に関係なく強制的に開放させる開放手段を設け
たのである。

以上の構成において、前記第１吸込弁（６）は、前記プ
ランジャ（４）の先端に内腔部（43）を設けて該内腔部
（43）内に支持するのであって、前記連通路（25）を開
閉する吸込弁体（61）と、該吸込弁体（61）を受止める
弁座面（62）と、前記吸込弁体（61）を前記弁座面（6
2）に押圧する弁ばね（63）とから成り、又、前記第２
吸込弁（８）は、前記吸込通路（22）を開閉する吸込弁
体（81）と、該吸込弁体（81）を受止める弁座面をもっ
た弁座（82）と、前記吸込弁体（81）を前記弁座（82）
に押圧する弁ばね（83）とから成り、又、前記吐出弁
（７）は、前記吐出通路（21）を開閉する吐出弁体（7
1）と、吐出孔及び弁座面をもった弁座（72）と、前記
吐出弁体（71）を前記弁座（72）に押圧する弁ばね（7
3）とから成るものであって、前記第２吸込弁（８）
を、前記シリンダ（１）における吸込通路（22）内に支
持し、又、前記吐出弁（７）を前記シリンダヘッド
（５）に支持している。

又、前記開放手段は、開放体（９）を備え、この開放体
（９）を、前記シリンダ（１）における吸込通路形成部
分に、前記第２吸込弁（８）の作動方向と同方向に移動
可能に支持すると共に、この開放体（９）の先端部を、
前記吸込通路（22）内に突入させるのである。そして、
前記開放体（９）を例えば外部より流体圧シリンダから
供給される流体圧により移動させて、前記第２吸込弁
（８）を強制的に開放し、この第２吸込弁（８）の開放
状態を維持するのである。図示した開放体（９）は、大
径部と小径部とをもった軸から成り、大径部を、前記シ
リンダ（１）に取付けるアダプター（26）に支持すると
共に、リターンばね（27）により前記第２吸込弁（８）
に対し離反方向に後退させている。

本発明は以上の如く構成するもので、低圧大流量用とし
て使用する場合、開放体（９）は、第２吸込弁（８）に
対し離反し、第２吸込弁（８）は閉になっている。この
状態でクランク軸の回転によりプランジャ（４）を往復
動すると、その復動時に吐出弁（７）が閉じると共に、
第１及び第２吸込弁（６）（８）が開いて、タンクなど
に貯蔵された液体が、吸込通路（22）の入口から該吸込
通路（22）、第２吸込弁（８）を経て大加圧室（12）に
吸込まれると共に、この大加圧室（12）から連通路（2
5）及び第１吸込弁（６）を経て、小加圧室（11）に吸
込まれるのである。この場合、小加圧室（11）には、前
記第１加圧面（41）の面積×プランジャのストローク分
の流量が吸込まれるのであり、又、大加圧室（12）に
は、前記第２加圧面（42）の面積×プランジャのストロ
ーク分の流量が吸込まれるのである。

そして、プランジャ（４）の往動により、前記大加圧室
（12）の液体が加圧されて、第２吸込弁（８）が閉じ、
かつ第１吸込弁（６）における吸込弁体（61）の弁ばね
（63）による復帰が阻止され、前記第１吸込弁（６）は
開放状態となり、前記大加圧室（12）が、連通路（25）
及び第１吸込弁（６）を介して小加圧室（11）と連通
し、吐出弁（７）は開くのである。

従って、小加圧室（11）に吸込まれた液体と大加圧室
（12）に吸込まれた液体とは、前記両加圧室（11）（1
2）が連通した状態で加圧されるため、前記吐出通路（2
1）には前記小加圧室（11）に吸込まれた流量と大加圧
室（12）に吸込まれた流量とを加えた大流量の液体が吐
出されるのである。

しかして、前記第１吸込弁（６）は、プランジャ（４）
が往復動しても開閉作動せず、常時開放状態になってい
るから、第１吸込弁（６）の摩耗をなくすることができ
るのである。

又、高圧少流量用として使用する場合、開放体（９）を
作動させて、前記第２吸込弁（８）を強制的に開放し、
大加圧室（12）を吸込通路（22）に開放するのである。
この状態でクランク軸（２）の回転によりプランジャ
（４）を往復動すると、その復動時に吐出弁（７）が閉
じると共に、第１吸込弁（６）が開いて、タンクなどに
貯蔵された液体が、吸込通路（22）の入口から該吸込通
路（22）、第２吸込弁（８）、大加圧室（12）、連通路
（25）及び第１吸込弁（６）を経て小加圧室（11）に吸
込まれるのである。

そして、プランジャ（４）の往動により、小加圧室（1
1）の液体が加圧されて第１吸込弁（６）が閉じると共
に吐出弁（７）が開くのである。

この場合、小加圧室（11）に吸込まれた液体のみが加圧
されるため、この小加圧室（11）の液体を高圧にするこ
とが可能となり、又、吐出通路（21）には、小加圧室
（11）にのみ吸込まれた少流量の液体が吐出されるので
ある。又、前記大加圧室（12）に吸込まれた液体は、第
２吸込弁（８）を経て吸込通路（22）に逆流するのであ
る。

しかして、前記第２吸込弁（８）は、プランジャ（４）
が往復動しても開閉作動せず、常時開放状態となってい
るため、第２吸込弁（８）の摩耗をなくすることができ
るのである。

又、前記プランジャ（４）の復動時、吸込通路（22）か
ら前記両加圧室（11）（12）に吸込まれる液体の総流量
が、プランジャ（４）の吐出時、大加圧室（12）から吸
込通路（22）に逆流する液体の流量よりも多いので、換
言すると、吸込通路（22）に逆流した流量以上の液体を
前記両加圧室（11）（12）に供給できるので、液体の前
記大加圧室（12）内での温度上昇を小さくでき、それだ
け大加圧室（12）内での温度上昇を小さくでき、それだ
け大加圧室（12）部分における発熱を抑制でき、発熱を
防ぐ手立てを殊更設ける必要がないのである。

尚、以上説明した実施例では、プランジャ（４）に連通
路（25）を設けたが、その他、この連通路（25）は、例
えば第２図の如く前記シリンダ（１）に設けてもよい
し、又、前記シリンダ（１）と別に設ける部材に設けて
もよいのである。

又、前記第１吸込弁（６）は、連通路（25）の小加圧室
（11）への開口部位に設ける他、前記連通路（25）の途
中、或いは前記連通路の大加圧室（12）への開口部位に
設けてもよいのである。

又、開放手段として、第２吸込弁（８）に当接可能な当
接部をもった開放体（９）を、流体圧シリンダから供給
される流体圧により作動させる如く構成したが、その
他、前記開放体（９）は、手動操作で直接作動させる如
く構成してもよい。又、前記第２吸込弁（８）の吸込弁
体（81）に、外部操作可能な開放ピンを設けて、この開
放ピンを操作する如く構成してもよいのであって、前記
開放手段の構成は特に限定されるものでない。

又、本発明のポンプは、主として三連式にするのである
が、その他一連式、二連式又は四連式以上の往復動ポン
プであっても同様に構成できる。

（発明の効果） 以上の如く本発明は、シリンダ（１）のシリンダ室（1
a）にプランジャ（４）を往復動自由に支持し、このプ
ランジャ（４）の往復動により吸込弁及び吐出弁を作動
させる如くした往復動ポンプであって、前記プランジャ
（４）の先端側を基端側に対し小径に形成して、その先
端に第１加圧面（41）を、中間に第２加圧面（42）をそ
れぞれ設けると共に、前記プランジャ（４）の基端側外
周面及び先端側外周面と前記シリンダ室（1a）との間に
シール材（23）（24）を設けて前記シリンダ室（1a）内
に小加圧室（11）と大加圧室（12）とを形成する一方、
前記小加圧室（11）を第１吸込弁（６）及び連通路（2
5）を介して前記大加圧室（12）に連通させると共に、
前記小加圧室（11）を、前記吐出弁（７）を介して吐出
通路（21）に連通させ、かつ、前記大加圧室（12）を、
第２吸込弁（８）を介して吸込通路（22）に連通させる
と共に、前記第２吸込弁（８）を前記プランジャ（４）
の往復動に関係なく強制的に開放させる開放手段を設け
たから、前記開放手段を操作することにより、低圧大流
量用と、高圧少流量用とに切換えて使用することができ
ながら、しかも、前記小加圧室（11）及び大加圧室（1
2）に対し吐出弁（７）を１つにできるので、前記した
従来のものに比べて部品点数を少なくでき、構造を簡単
にできると共に、シリンダを小形化できるのである。そ
の結果、加工及び組立てを容易に行なうことができ、コ
ストを低減できると共に軽量にできるのである。

その上、低圧大流量用として使用する場合は、前記第１
吸込弁（６）が常時開放状態となり、又、高圧少流量用
として使用する場合は、前記第２吸込弁（８）が常時開
放状態となるため、これら第１及び第２吸込弁（６）
（８）の耐久性を向上できるのである。

更に、高圧少流量用として使用する場合、前記大加圧室
（12）の温度上昇を小さくできるので、この大加圧室
（12）部分の発熱を抑制する手立てを殊更しなくともよ
いのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ポンプの一実施例を示す一部省略断面
図、第２図は別の実施例を示す一部省略断面図、第３図
は従来例の説明図である。 （１）……シリンダ （1a）……シリンダ室 （11）……小加圧室 （12）……大加圧室 （４）……プランジャ （41）……小加圧面 （42）……大加圧面 （６）……第１吸込弁 （７）……吐出弁 （８）……第２吸込弁 （21）……吐出通路 （22）……吸込通路 （23）（24）……シール材 （25）……連通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ（１）のシリンダ室（1a）にプラ
   ンジャ（４）を往復動自由に支持し、このプランジャ
   （４）の往復動により吸込弁及び吐出弁を作動させる如
   くした往復動ポンプであって、前記プランジャ（４）の
   先端側を基端側に対し小径に形成して、その先端に第１
   加圧面（41）を、中間に第２加圧面（42）をそれぞれ設
   けると共に、前記プランジャ（４）の基端側外周面及び
   先端側外周面と前記シリンダ室（1a）との間にシール材
   （23）（24）を設けて前記シリンダ室（1a）内に小加圧
   室（11）と大加圧室（12）とを形成する一方、前記小加
   圧室（11）を第１吸込弁（６）及び連通路（25）を介し
   て前記大加圧室（12）に連通させると共に、前記小加圧
   室（11）を、前記吐出弁（７）を介して吐出通路（21）
   に連通させ、かつ、前記大加圧室（12）を、第２吸込弁
   （８）を介して吸込通路（22）に連通させると共に、前
   記第２吸込弁（８）を前記プランジャ（４）の往復動に
   関係なく強制的に開放させる開放手段を設けたことを特
   徴とする往復動ポンプ。