JP3992594B2 - 往復ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンないしはプランジャ(以下「ピストン」と総称する)の往復動により液体を輸送するための往復ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
ピストンの往復動により液体を輸送するための従来の往復ポンプとしては、例えば図4に示すようなものが知られている。図4に示す往復ポンプ1は、シリンダ2と、シリンダ2内を往復動するピストン3と、ピストン3を駆動する駆動部4とを備えている。シリンダ2の駆動部4と反対側の端部には、いわゆるポンプ室5が形成されている。
【0003】
このような構成において、駆動部4によりピストン3を図4の矢印方向に移動させた場合、ポンプ室5内が減圧されてポンプ室5内に液体が吸入される。一方、ピストン3が矢印とは逆方向に移動された場合、ポンプ室5内が加圧されて、ポンプ室5から液体が外部に吐出する。
【0004】
ところで、ポンプ室5内の液体の一部が、ピストン3とシリンダ2との間を通じて駆動部4側に漏洩するのを防止するために、シールパッキン6a及びシールパッキン6bがシリンダ2の内周面に取り付けられている。シールパッキン6a及びシールパッキン6bは、シリンダ2の駆動部4側の端部に配置されている。このうちシールパッキン6bは、シールパッキン6aよりも駆動部4側の位置に設けられ、円筒状のシールパッキン押え7によって押圧され、固定されている。このシールパッキン6bの内周面はピストン3の外周面に液密に且つ摺動可能に接しているため、液体の漏洩を防止することができる。
【0005】
しかし、往復ポンプ1を永年使用すると、シールパッキン6a及びシールパッキン6bが摩耗し、液体はシールパッキン6bを通過して駆動部4側に至る場合がある。このため、従来においては、振切り8と称される円板をピストン2の端部に配置している。振切り8は、その外径がピストン3の外径よりも大きいため、シールパッキン6bから漏洩した液体を堰き止め、ピストン3と共に往復動して外方に振り切ることができる。振り切られた液体は、シールパッキン押え7に形成された開口部9を通して外部に排出される(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−32930号公報(第2−3頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の往復ポンプ1においては、シールパッキン6bの摩耗が進行し或いはその寿命を越え、液体の漏れ量が多くなると、当該液体を振切り8では十分に外部に排出することができないという課題がある。漏洩液体を外部に排出できない場合には、例えば駆動部のクランクケース(図示しない)内に浸入し、種々の問題を起こすおそれがある。
【0008】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シールパッキンからの液体の漏れ量が多くなっても、漏洩液体を外部に十分に排出することのできる往復ポンプを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る往復ポンプ(10)は、シリンダ(12)と、シリンダ(12)内に往復動可能に配置されたピストン(14)と、ピストン(14)を駆動するための駆動部(16)と、シリンダ(12)の駆動部(16)側の端部の内周面に配置され、ピストン(14)の外周面に液密に且つ摺動可能に接するシールパッキン(40)と、シールパッキン(40)を押圧、固定する円筒状のシールパッキン押え(44)と、シールパッキン押え(44)内に設けられ、ピストン(14)を所定の間隙をもって同軸に囲む環状の仕切り板(46)とを備え、シールパッキン押え(44)には、シールパッキン(40)と仕切り板(46)との間に、シールパッキン押え(44)の内側と外側を連通する連通手段(48,50)が形成されていることを特徴としている。
【0010】
この構成によれば、シールパッキン(40)から漏れた液体は仕切り板(46)で削ぎ落とされ、連通手段(48,50)を通してシールパッキン押え(44)の外側に排出することができる。シールパッキン押え(44)の外側の空間が往復ポンプ(10)の外部に通じている場合には、その液体は往復ポンプ(10)の外部に排出される。
【0011】
また、仕切り板(46)がシールパッキン押え(44)に一体形成されていることが好ましい。このような構成にすることで、メンテナンス等での分解、組み立てなどの負担を軽減することができるからである。
【0012】
また、ピストン(14)と仕切り板(46)との間の間隙が1.0mm以下であることが好ましい。間隙が1.0mmより大きいと、シールパッキン(40)から漏れた液体の削ぎ取りの効果が小さくなるからである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、図中、同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【0014】
図1は本発明の実施の形態に係るピストンの往復動により液体を輸送するための往復ポンプ10を示す縦断面図であり、図2は図1の一部拡大図である。図示の往復ポンプ10は、シリンダ12と、シリンダ12内を往復動するピストン14と、ピストン14を駆動する駆動部16とから構成されている。
【0015】
シリンダ12は、ポンプケーシング18の一部として構成されている。また、このポンプケーシング18はポンプ室20を画成しており、このポンプ室20は、シリンダ12の駆動部16とは反対側の端部に隣接配置されている。ポンプ室20の一方には吸入口22が、他方には吐出口24が形成されている。吸入口22とポンプ室20との間には吸入弁26が配設されており、吸入口22からポンプ室20への一方向の流れのみを許容するようになっている。ポンプ室20と吐出口24との間には吐出弁28が配設されている。この吐出弁28は、ポンプ室20から吐出口24への流れのみを許容する。
【0016】
駆動部16は、ポンプケーシング18の一部を構成するクランクケース30と、クランクケース30の外部に配置される例えば電動モータ等の駆動源(図示しない)とを備えている。
【0017】
クランクケース30内には、駆動源の駆動力を受けて回転するクランク軸32と、ピストン14にピストンロッド34を介して連結されるピストン元36と、ピストン元36とクランク軸32とを連結するコネクションロッド38とが設けられている。駆動源(図示しない)を駆動させ、クランクケース30内のクランク軸32を所定の方向に回転させると、その回転力がコネクションロッド38、ピストン元36及びピストンロッド34を経て伝えられ、ピストン14がシリンダ12内を往復動するよう構成されている。
【0018】
また、シリンダ12には、シリンダ12とピストン14との間を伝って漏洩する液体を遮断するためのシールパッキン39及びシールパッキン40が取り付けられている。シールパッキン39及びシールパッキン40は、例えば合成ゴムから作られた環状体であり、シールパッキン39はシリンダ12内の中央部に形成された拡径部41に、駆動部16と反対側から挿入して嵌合され、シールパッキン40はシリンダ12内の駆動部16側の端部に形成された拡径部42に、駆動部16側から挿入して嵌合されている。この位置において、ピストン14は、その上死点から下死点にいたるまで、外周面が常にシールパッキン39及びシールパッキン40の内周面と摺動可能に且つ液密に接する。
【0019】
シリンダ12の拡径部42からシールパッキン40が脱落するのを防止するために、シールパッキン押え44が設けられている。シールパッキン押え44は、ピストン14とピストンロッド34を囲むように、これらと同軸にポンプケーシング18内に配置されており、往復ポンプ10を組み立てた状態においては、その一方の端面がシールパッキン40の端面に接し、当該シールパッキン40を拡径部42の段差面に押圧し、固定するようになっている。
【0020】
シールパッキン押え44の内側には、図3に明示するように、環状の仕切り板46が同軸に配置されている。仕切り板46は、往復ポンプ10の組立時やメンテナンス時、シールパッキン押え44と共に扱うことができるよう、シールパッキン押え44に一体形成されることが好ましい。
【0021】
この仕切り板46の中心の穴は、ピストン14の外径Aよりも大きな内径Bを有しており、その内側をピストン14が所定の間隙をもって往復動可能となっている。この間隙(B−A)は、後述する理由から、1.0mm以下、より好ましくは0.5mm以下である。また、仕切り板46は、シールパッキン押え44のシールパッキン40側端面よりも駆動部16寄りに配置されている。この位置は、仕切り板46を往復ポンプ10に組み付けた状態において、ピストン14が上死点の位置にある時(図1及び図2に示す位置)、ピストン14の駆動部16側の端部の外周となる位置である。従って、ピストン14が下死点に移動する際も、仕切り板46は常にピストン14を囲む位置にある。
【0022】
更に、仕切り板46の、シールパッキン40に接する側の端部には、端面から仕切り板46までの間の部分に、少なくとも1つ、好ましくは複数の切欠き48が形成されている。ポンプケーシング18には、切欠き48とポンプ外部とを連通する流路50が形成されている。これらの切欠き48及び流路50が、シールパッキン押え44の内側と外側とを連通する連通手段を構成するものである。
【0023】
また、ピストン14の駆動部16側の端部には振切り52が同軸に取り付けられている。この振切り52は環状の円板であり、ピストン14とピストンロッド34の拡径部分との間で挟持される。振切り52は、ピストン14とシールパッキン押え44の内側に位置し、従来と同様に、ピストン14の外周面を伝う漏洩液体を遮断し、外方に振り切るためのものである。従って、振切り52の外径Cは、ピストン14の外径Aよりも十分に大きいことが望ましい。
【0024】
振切り52により振り切られた液体を往復ポンプ10の外部に排出するために、シールパッキン押え44には、少なくとも1つ、好ましくは複数の開口部54が形成されている。この開口部54は、ポンプケーシング18に形成された流路50と連通している。
【0025】
次に、以上のような構成の往復ポンプの作用について説明する。
【0026】
まず、駆動源(図示しない)を起動し、クランク軸32を回転させると、その回転力がコネクションロッド38、ピストン元36及びピストンロッド34を経て伝えられ、ピストン14がシリンダ12内を往復動する。そして、図1の矢印で示す方向にピストン14が移動する場合、ポンプ室20内が減圧され、吸入弁26及び吐出弁28はそれぞれ開及び閉となり、吸入口22の液体が吸入弁26を経てポンプ室20内へ吸入される。一方、ピストン14が矢印とは逆方向に移動すると、ポンプ室20内が加圧され、吸入弁26及び吐出弁28はそれぞれ閉及び開となり、ポンプ室20の液体は吐出弁28を通って吐出口24へ吐出される。この吸入工程と吐出工程とを繰り返すことで、液体は吸入口22から吐出口24へと一方向に輸送される。
【0027】
この輸送時、ポンプ室20内の液体の一部がピストン14とシリンダ12との間を、駆動部16側に流れる。この液体はシールパッキン39によりシールされるが、シールパッキン39の内周面に摩耗が生じていると、液体の一部がシールパッキン39を通過して、シールパッキン39とシールパッキン40との間の空間に漏洩する。この空間には、吸入口22から流入する液体も存在しており、シールパッキン40が摩耗していると、更にその一部がシールパッキン40を通過して、漏洩する。この液体は、ピストン14の外周面に沿って振切り52へと流れるが、振切り52により堰き止められる。そして、振切り52はピストン14と共に往復動されているため、液体は振切り52の外方へ払われ、シールパッキン押え44の開口部54からポンプケーシング18の流路50を通って外部に排出される。
【0028】
また、シールパッキン40の摩耗が進行した場合等、シールパッキン40からの漏れ量が多くなった場合、仕切り板46で削ぎ取られることになる。すなわち、仕切り板46とピストン14との間の間隙は1.0mm以下、より好ましくは0.5mmと非常に小さいものであるので、液体の漏れ量が多くなった場合には、ピストン14の外周面に厚く付着している漏洩液体は、ピストン14の往復動によって仕切り板46にて削ぎ取られるのである。なお、液体の種類とも関係するが、仕切り板46とピストン14との間の間隙が1.0mmを越えた場合には、仕切り板46による削ぎ取り効果が減じられるため望ましくなく、また、ピストン14と仕切り板46とを接触させることも、摩擦抵抗を増すため好ましくない。
【0029】
仕切り板46により削ぎ取られた液体は、仕切り板46から切欠き48を通り、更に流路50を通じてポンプケーシング18の外部へ排出される。この結果、振切り52に到達する液体の量は少なくなり、その液体は振切り52によって確実に外部に排出されることになる。
【0030】
このようにして、本実施形態ではシールパッキン40から漏れた液体の駆動部16内への浸入、特にクランクケース30内への浸入を、仕切り板46と振切り52との2段階で防ぐことができ、往復ポンプの故障等、種々の弊害を防止することができる。
【0031】
以上、本発明の好適な実施形態について具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【0032】
例えば、上記実施形態においては、シールパッキン押え44に切欠き48を設けて、漏洩液体の排出用流路50としているが、貫通孔を流路50としてシールパッキン押え44に形成してもよい。
【0033】
上記実施形態では、仕切り板46をシールパッキン押え44と一体的に形成しているが、両者を別個独立のものとしてもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の往復ポンプにおいては、多量の液体がシールパッキン押えを通過し駆動部側に漏洩しようとしても、その大部分を仕切り板により遮り、外部に排出することができる。従って、液体が駆動部内に侵入した場合の弊害を防止ないしは抑制することが可能となる。
【0035】
また、シールパッキンからの液体の漏れ量が増加する原因は、主としてシールパッキンの摩耗によるものであるが、本発明によれば、摩耗が進行しても駆動部への液体の浸入が防止、抑制されるため、従来よりも長期間の使用が可能な往復ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る往復ポンプの縦断面図である。
【図2】図1の往復ポンプにおける縦断面の拡大図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るシールパッキン押えの斜視図である。
【図4】従来の往復ポンプにおける縦断面の拡大図である。
【符号の説明】
10…往復ポンプ、12…シリンダ、14…ピストン、16…駆動部、40…シールパッキン、44…シールパッキン押え、46…仕切り板、48…切欠き(連通手段)、50…流路(連通手段)。
Claims (3)
- シリンダ(12)と、
前記シリンダ(12)内に往復動可能に配置されたピストン(14)と、
前記ピストン(14)を駆動するための駆動部(16)と、
前記シリンダ(12)の前記駆動部(16)側の端部の内周面に配置され、前記ピストン(14)の外周面に液密に且つ摺動可能に接するシールパッキン(40)と、
前記シールパッキン(40)を押圧、固定する円筒状のシールパッキン押え(44)と、
前記シールパッキン押え(44)内に設けられ、前記ピストン(14)を所定の間隙をもって同軸に囲む環状の仕切り板(46)と
を備え、
前記シールパッキン押え(44)には、前記シールパッキン(40)と前記仕切り板(46)との間に、前記シールパッキン押え(44)の内側と外側とを連通する連通手段(48,50)が形成されていることを特徴とする往復ポンプ。 - 前記仕切り板(46)が前記シールパッキン押え(44)に一体形成されていることを特徴とする請求項1に記載の往復ポンプ。
- 前記ピストン(14)と前記仕切り板(46)との間の前記間隙が1.0mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の往復ポンプ。
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