JPS60106558A - 超高圧噴霧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本件発明は、特に超高圧の水や薬液を吐出、噴霧する為
の超高圧噴霧装置に関するものである。

そして、この超高圧噴霧装置が使われるのは、農業用、
工業用、土木用及び建設用等の分野である。

従来からの噴霧装置の圧力では、液剤の噴霧程度の作業
はできるのであるが、高圧力による材料の切断や、付着
物め剥離等の作業には利用できないのである０本発明は
、これらの目的に利用できる超高圧噴霧装置を提供する
ものである。

（ロ）従来技術 従来からある高圧噴霧装置は、圧力が２０ｋｇ／ｃＪ〜
３０ｋｇ／−程度まであワ、・液の霧化や送水程度には
利用できるのであるが、それ以上の用途には利用できな
いのである０本件発明の超高圧噴霧装置は、霧化や送水
は勿論であるが、それ以外に材料の切断や、剥離、穿孔
等の為に高圧液を噴きつける為に、１５０　ｋｇ　／　
ａＪ　〜２１０　ｋｇ　／　ｃ＋ｌｌの高圧力を得るも
のである。

従来の噴霧装置をそのまま使うと、プランジャーが異常
摩耗したり、摩擦熱により焼きついたり、高圧水のウォ
ーターハンマーにより、シール部が破れたり、締結部が
ガタを発生したりするのである。

（ハ）発明の目的 本件発−は、このような従来形の動力噴霧装置では不可
能であった超高圧を発生できる装置を提供するものであ
り、構造的には従来からある噴霧装置を改造して、コス
トの向上は極力抑えて高圧の噴霧を可能としたものであ
る。

特に本件発明においては、超高圧を可能とすべく密封度
を上げる為に、高圧プランジャ一部を長（して、低圧シ
ールと、還元氷室部分と、高圧シール部の各部を高圧プ
ランジャーを摺動せしめて、密封度を向上したものであ
る。又、高圧プランジャーは高速モ摺動するので、摩耗
と高熱の発生が問題となるのであるが、高圧プランジャ
ーが高熱に耐え、摩耗が少なくなるように、珪酸アルミ
ナ系のセラミックを用いたものである。

又、還元氷室と、集水室との間に密封を完全にする為に
、画室の間に介装する低圧シールを２連シールとし、一
方は還元氷室から集水室への流入密封を行ない、他方は
集水室から還元氷室への流入密封を行ったものである゛
。これにより、還元水室からの洩れと共に、集水室から
の空気の噛み込みをも防いでいるのである。

（ニ）発明の構成 本件発明の目的は前述した通りであり、次に添付の実施
例を示す図面に基づいて、本件発明の詳細な構成を説明
してゆくと。

第１図は、本発明の３気筒式高圧噴霧装置の側面断面図
である。

全体の外形を形成するのは、クランクケース１と、シリ
ンダーケース２、シリンダーヘッド３、クランクケース
蓋体２３の４つの鋳物部品である。

クランクケース１の後面の組立て用の開口をクランクケ
ース蓋体２３で閉鎖し、クランクケースの前面に、鉄板
製のブラケット１９と位置ずれ防止用のノックピン４７
を介してシリンダーケース２を固定する。シリンダーケ
ース２の固定はシリンダーヘッド３の固定に際して、８
本のシリンダーボルト１３・１６にて共締めしている。

上側のシリンダーボルト１６の方が下側のシリンダーボ
ルト１３よりも長く構成されている。ナツト４４が長ポ
ル目６にかけられ、ナラｌ−５１が下側の長ボルト１３
かけられている。

又、クランクケース１には、ブリーザ−を兼ねるゴム製
の注油栓２０が嵌装されている。クランクケース蓋体２
３には、潤滑油の液位を示す透明樹脂製の検油口２４が
固設されている。クランクケース蓋体は周囲を４本のボ
ルトで固定されており、その他にドレーン孔を開孔する
為のドレーンボルト５０にても締結されている。

クランク軸２２が、エンジンやモーターにより駆動され
ると、このクランク軸２２に遊嵌された３本のクランク
ロッド２１が回転し、先端のクランクピン２５の位置に
おいては、前後摺動運動に変換されるのである。クラン
クピンにプランジャー装置が連設され、このプランジャ
ー装置をシリンダー装置内で前後動させて、高圧水に発
生させるのである。

第２図は、シリンダー装置の分解状態の側面図であり、
第３図は、プランジャー装置の分解状態の側面図である
。

第１図の組立て状態の側面図と合わせて、シリンダー装
置の構成から説明すると。

まず、クランクケース１の鋳物部品より、ガイドプラン
ジャー９を嵌入して、摺動させるガイドシリンダ−１ｂ
部が形成されている。ガイドプランジャー９はクランク
ケース１内の潤滑を学けて摺動し、クランクロッド２１
の上下方向に働らく力を、ここで完全に受け止めさせて
いる。クランクケース１内の潤滑油は、オイルシール２
７まで至るが、それ以上は前方へ移動しないように止め
られている。ｌｃは吸引水や圧力水が、プランジャー装
置に付着して洩れた場合の集水室であり、集めた水は水
抜き孔１ｄより外へ出る。

このクランクケースｌの前面にブラケット１９を挟み、
ノックピン４７にて位置ずれを防止して、シリンダーケ
ース２を固設する。シリンダーケース２のシリンダ一孔
２ｄ・２ｅ内には、本発明の高圧噴霧装置の性能を左右
する重要な部品であるところの低圧シール１７・１８と
、高圧シール２９ａ　・２９ｂ　・２９ｃが嵌装されて
いる。従来はこの低圧シール１７・１８を嵌装するシリ
ンダ一孔２ｄは後側からドリルにて加工し、高圧シール
２９のシリンダ一孔２ｅは、前側から挿入したドリルに
て加工していた。しかし、ドリルの軸芯のズレが生じや
すく、低圧シール１７・１８と、高圧シール２９の軸芯
にもズレが生ずることとなり、プランジャー装置に摺動
時のガタが発生することにもつながっていたのである。

本発明においては、最重要部であるこのシリンダ一孔２
ｄ・２ｅの軸芯のズレを失くす為に、どちらも一方向か
らドリルにて加工すべく構成している。このような構成
にすると、シリンダ一孔２ｅのドリルを左から挿入する
為に、シリンダ一孔２ｄと２ｅの間に高圧シールの左端
を固定する為の従来構成されていた壁部が、構成出来な
くなるので、本発明では、高圧シール止め２８を甥子孔
２Ｃに螺装して、高圧シール止めとしている。高圧シー
ル止めには、締めつけ具を挿入する工具孔２８ａが設け
られている。又、低圧シール１７は集水室１ｃ側から、
還元氷室２ｇや吸水室２ｆ内が負圧の時に空気を吸い込
まないように、密封方向を集水室ｌｃ側へ向けたシール
としている。

又、それと背中合わせにダブルシール構造とした低圧シ
ール１８は、主として、還元氷室２ｇや吸水室２ｆから
の圧力水が集水室へ逃げないように、密封方向を還元氷
室２ｇへ向けている。

還元氷室２ｇは高圧シール２９と吐出バルブ６の間の高
圧氷室から、高圧プランジャー５の外周に付着して洩れ
てくる高圧水を回収し、吸水室２ｆに還元する為の室で
ある。高圧シール止め２８と高圧プランジャー５の間に
は、非接触であり間隙が構成されている。

高圧シール２９は、高圧プランジャーの外径に押圧密着
されるリップを構成した３枚組のシールである。矢羽根
形のシール断面にバネ３０により、リップが開く方向に
付勢力を与えて、シリンダ一孔２ｅの内径と高圧プラン
ジャー５の外径に密着すべく構成している。

そして、バネ３０の右端を固定しているのは、シールシ
リンダー１０である。シールシリンダー１０は、シリン
ダーケース２と、シリンダーヘッド３との境界面にわた
って嵌装されており、１５０〜２１０ｋｇ／ｃｓｌにも
達する最も高圧の水が、この境界面をたたいて、埋込ボ
ルトに大きな力をかけることがないように、シールシリ
ンダーｌＯにて外径方向の力にかえて受け止めさせてい
る。そして更に、シールシリンダーと、シリンダーケー
ス２及びシリンダーヘッド３の孔との間から、高圧水が
境界壁へ至ることのないように、オーリング３７・３８
を介装している。オーリング３７・３８を介装している
為に、シリンダーケース２とシリンダーヘッド３を分解
した際に、シリンダーケース２側からは、バネ３０によ
り押し出されるがシリンダーヘッド３側に残ってしまい
抜けにくくなるので、抜けだし具が係止可能な工具係止
溝１０ａが内孔に加工されている。

このシールシリンダーの右端が吐出バルブ６の当り面と
なっている。吐出バルブ６は、バネ３２により当り面に
付勢されている。

第４図は、バルブケースの斜視図である。バルブケース
１４は、このバネ３２の右端を止めている。

バルブケースはη来は鉄板のプレス加工にて作られてい
たので、円筒形の外径面に大きな孔をひらけることがで
きなかったのであるが、本発明によれば、繰返し荷重に
も強い樹脂、例えばデュラコン（商標名）等を用いて構
成している。これにより、第４図に示す如く、外周方向
に高圧水の通過孔を大きく開孔できるので、このバルブ
ケース１４部分で圧力水の吐出方向を直角に変換するこ
とができたのである。

又、このバルブケース部で圧力水の方向が直角にかわる
為に、高圧シリンダーの延長線上にあるシリンダーヘッ
ド３の壁面には直接高圧水がたたきつけられ、ウォータ
ーハンマー現象を生ずるので、この部分には、組立て部
分を設けずシリンダーへラドの壁部で直接に受けている
。３３はテーパネジを切った吐出口である。

又、吐出バルブ６とバネ３２とバルブケース１４の三部
品は、組立て時に別に組立てられていないと、内部で直
接組立てることによるバルブの位置のズレ等が発生する
のである。

従来は、バルブケースに蓋体を別に螺装して、吐出バル
ブ６とバネ３２と、バルブケース１４を組立てていたの
であるが、本発明では、樹脂製のバルブケースの左端に
係合用の突起部１４ａを構成し、これと、シールシリン
ダーＩＯの係止溝１０ｂとをパチンと嵌めるだけで組立
てられるように構成している。この吐出バルブ６とバネ
３２と、バルブケース１４との構造は吸水バルブ７、バ
ネ３１、バルブケース１２において同一部品を使ってい
る。

次に吸水バルブ７の方を説明すると、バルブ座１１がオ
ーリング３９を介して、吸水バルブ孔２ｈに嵌装されて
いる。このバルブ座１１にも係止溝１１ａが構成されて
おり、バルブケース１２の係止部１２ａが嵌め込まれる
。１５は吸水バルブ孔２ｈの加工用孔を埋める為のキャ
ンプ体であり、それと共にシリンダーケース２とシリン
ダーヘッドの境界面へ、圧力水が侵入するのを防いでい
る。この吸水バルブ孔には、シールシリンダー１０にか
かる程のウォーターハンマーはかからないが、吐出圧力
がかがることには変わりなく、キャップ体１５を介装し
て圧力を受けてやる必要があるのである。１５ａはオー
リング、１５ｂは抜き出しの１其ネジ孔である。

この吸水バルブ７とバルブケース１２の部分においても
、軸芯方向から吸収し、外周方向へ水を吐き出している
のである。２５は吸水室であり、３４はチーバネジを設
けた吸水口である。その他にシリンダーケース２には吸
水バルブ２ｈと吐出バルブ室への通路２ｂと、還元氷室
２ｇと吸水室２ｆとの通路２ａが鋳抜きで形成されてい
る。

第３図はプランジャー装置の分解側面断面図である。

第１図と第３図に基づいて、プランジャー装置の構造を
説明すると。

プランジャー装置は、前述のガイドプランジャー９と、
副プランジヤ−８と高圧プランジャー５により構成され
ている。ガイドプランジャー９はクランクロッドの揺れ
方向の力を吸収するものであり、副プランジャーは、長
尺の高圧プランジャー５に、無理なこじれ力が加わらな
いようにし、高圧プランジャー５が低圧シール１７・１
８と高圧シール２９に密着して、フリーに摺動できるよ
うにこじれ力を吸収する為のプランジャーである。こじ
れ力を吸収しているのは、第３図の副プランジヤ−８の
孔８ａと固定ボルト４のボス部４ｃの間に設は−た間隙
である。

この部分において、径の方向へは間隙があるので、高圧
プランジャーは回転可能であり、軸心方向にはわずかの
間隙を設けて自由に動けるようにしている。

順に説明してゆくと、クランクロッド２１にクランクピ
ン２５を介して、ガイドプランジャー９を枢結する。そ
して、このガイドプランジャー９のネジ孔９ｃに副プラ
ンジヤ−８のネジ部が螺装される。そして、ガイドプラ
ンジャー９と副プランジヤ−８の位置を決めるノックピ
ン９ｆが挿入されている。ガイドプランジャー９には、
摺動方向と揺れ方向に大きな力がかかるので、クランク
ケースｌ内の潤滑油が流れ込んでいる。ガイドプランジ
ャーの後端から潤滑油が入るだけでなく、前端からも潤
滑油がかイドシリンダー１ｂとガイドプランジャー９の
間に入るようにガイドプランジャー９の切欠部９ｄと、
副プランジヤ−８の油孔８ｂが設けられている。潤滑油
はオイルシール２７の手前で止められているのである。

オイルシール２７の密封方向は潤滑油の方向を向いてい
る。

又、潤滑油は副プランジヤ−８の内部にも入ってくるの
である。副プランジヤ−８を中実に埋めてしまえばよい
のであるが、固定ボルト４のナツト３６を配置する為、
又、移動部品の重量と軽くして馬力の軽減を図る為に中
空としているので、この孔を塞ぐ必要があるのである。

この為に、ゴムを焼きつけたシールキャップ２６を副プ
ランジヤ−８内の孔にたたき込んでいる０分解時に抜く
場合の工具用ネジ孔２６ｂが設けられている。８ａはシ
ールキャップ２６の嵌入孔である。

本件発明の高圧噴霧装置は、１５０〜２１０ｋｇ／ｃ＋
ｆｌの超高圧水を吐出する為の装置であるので、プラン
ジャーは１分間に７００〜１１００回の高速摺動を行な
うのである。この高速摺動による摩耗と、熱の発生によ
り、従来の高速噴霧装置に用いていたステンレス製のプ
ランジャーでは、焼きつきや、早期摩耗が生じてしまう
のである。本件発明は、この点を解消すべく、低圧シー
ル１７・１８部にも接し、高圧シールにも接し、還元氷
室２ｇを通過する長い範囲の長尺の高圧プランジャーと
し、この材料として、硅酸アルミナ系のセラミック材料
を使っている。従来は、高圧プランジャーはステンレス
鋼で作られており、又、高圧シール部のみに高圧プラン
ジャーが接する短いものであったのであるそして、セラ
ミック製の高圧プランジャーは衝撃に弱く、ネジ孔等の
加工が不可能であるので、固定ボルトを内部に嵌入し、
補強すると共に座金４３、オーリング４２、カラー４１
、ナツト３５にて、高圧プランジャーを挟持固定してい
るのである。この高圧プランジャー５の内部の孔から、
高圧水が集水室へ洩れることのないように、オーリング
４２の他に各部の嵌合精度を向上させている。

この固定ボルト４には副プランジヤ−８の組立て時と、
高圧プランジャー５の組立て時に、固定ボルト４をスパ
ナで固定する為のスパナ掛は部４ｅが設けられ、この部
分に高圧プランジャーに付着して集水室１ｃへ出て来た
水分が滴下するように、ゴム製の水切り突起４ａが設け
られている。４ｄ・４ｂはナツト３６・３５をかけるネ
ジ部である。図面には示されていないが、吐出口の先に
圧力調整タンク及び圧力針が取付けられるのである。

第５図は、本件発明の高圧噴霧装置の側面図である。第
６図は、同じく、平面図と、断面図を示す図面である。

本発明の噴霧装置は１５０〜２１０　ｋｇ／ｃＪの高圧
を発生し、かつ、クランク軸２２の回転も７００〜１１
００ｒｐ請と高いので、クランク軸２２の入力プーリー
側の軸受はローラーベアリング４６を用い、逆側の軸受
も大径のボールベアリ゛ングを用いている。

第７図は、シリンダーヘットの前面図である。

シリンダーヘットには高圧の圧力水により、ウォーター
ハンマーがたたきつけられるので、シリンダーボルト１
３・１６のネジ部や、シリンダーナツト４４・５１のネ
ジ部がバカになる恐れがあるので、従来よりも多数の８
本のボルトにて締結している。

シリンダーボルト１３・１６は左端をクランクケースｌ
に埋め込み、他端にナツトをかけている。

第８図は、クランクケースｌの後面図と、断面図である
。

（ホ）発明の作用 以上の構成に基づく作用を説明すると。

水や液は吸水口３４に連結したパイプにより、吸水室２
ｆ内に吸入される。高圧プランジャー５のクランク軸２
２の回転に伴なう後退により、吸水バルブ７が開けられ
、水は吸水パルプ室２ｈ内に入ってゆく。次に、高圧プ
ランジャー５の突出により吐出バルブ６が開い”ζ、吸
水パルプ室２ｈ内の水は、バルブケース１２の外周方向
へ出て、吐出バルブ６の開口と共にバルブケース１４の
方向へ出てゆく。次にバルブケース１４の外周方向に吐
出されて、吐出口３３より別に設けられた圧力調整タン
クへ出てゆくのである。

高圧プランジャー５の後退と共にこれに付着した水が高
圧シールより洩れて、還元氷室へ至るがこの洩れ水は、
そのまま再度吸水室２ｆから吸水される。

更に高圧プランジャー５に付着して、還元氷室から集水
室へ洩れる水が極微量発生するが、これは、集水室の水
抜き孔１ｄより排出される。

（へ）発明の効果 以上の如く本件発明は、シリンダー装置を、低圧シール
１７・１８と、還元氷室２ｇと、高圧シール２９にて構
成し、セラミック材料にて筒状に形成した高圧プランジ
ャー５を、低圧シール１７・１８と、還元氷室２ｇと、
高圧シール２９とに、常に接する長尺プランジャーとし
たので、従来、高圧シール部に接する部分のみ高圧プラ
ンジャ一部とし、低圧プランジャ一部には副プランジャ
ーが接触していたので、副プランジャーの揺動により、
低圧シール部が早くヘタリ、水洩れが生じていたが、本
件発明の如く、高圧シールと、低圧シールのどちらにも
またがって、セラミック製の高圧プランジャーを接触さ
せたので密封度が高まり、シールの耐久性を向上できた
のである。

又、この高圧プランジャーを硅酸アルミナ系のセラミッ
ク材にて形成したので、高圧を発生する際に生ずる摩耗
も少なく、高熱に対しても耐久性が大となったのである
。

又、低圧シールを２連シールとし、一方は密封方向を集
水室１ｃへ向け、他方は密封方向を還元氷室へ向けたの
で、従来は還元氷室から集水室への液洩れを主として防
ぐ一枚シールであったが、本件発明は、集水室から還元
氷室への空気の噛み込みを防ぐことができ、シリンダー
内への空気噛み込みによる吐出圧力の低下を防ぐことが
できたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は３気筒式の高圧噴霧装置の側面断面図、第２図
はシリンダー装置の分解状態の側面図、第３図はプラン
ジャー装置の分解状態の側面図、第４図はバルブケース
の斜視図、第５図は高圧噴霧装置の側面図、第６図は同
じ（平面図と断面図を示す図面、第７図はシリンダーヘ
ットの前面図、第８図はクランクケース１の後面図と断
面図でである。 １・・・クランクケース　ｌｃ・・・集水室２・・・シ
リンダーケース　２ｇ・・・還元氷室３・・・シリンダ
ーヘッド　５・・・高圧プランジャー１７・１８・・・
低圧シール　２９・・・高圧シール出願人　ニューデル
タ工業株式会社 代理人　弁理士　矢　野　寿一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１シリンダー装置を低圧シール１７・１８と、還元
   氷室２ｇと、高圧シール２９にて構成し、セラミック材
   料にて筒状に形成した高圧プランジャー５を、低圧シー
   ル１７・１８と還元氷室２ｇと、高圧シール２９とに常
   に接する長さの長尺プランジャーとしたことを特徴とす
   る超高圧噴霧装置。 （２）低圧シールを２連シールとし、一方は密封方向を
   集水室１ｃへ向け、他方は密封方向を、還元氷室２ｇへ
   向けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
   高圧噴霧装置。