JP5948265B2 - 液体ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、シールから漏れ出る液体を回収可能な液体ポンプに関する。

従来、シリンダ内で往復動部材を往復させることにより、シリンダ内のポンプ室を加圧および減圧して、例えば液体の吸入と吐出を行う往復ポンプが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

往復ポンプとしてのプランジャポンプは、例えば、図３に示すように、マニホルド５にシリンダ部４が設けられ、シリンダ部４の円柱状の内部空間を往復動部材１の先端側のプランジャ１ａが往復することにより、シリンダ部４の先端側のポンプ室４０内が減圧または加圧される。

この際に、吐出口５６の吐出弁５２が開閉するとともに吸入口５５の吸入弁５１が開閉し、吸入口５５から液体を吸入して、吐出口５６から液体を吐出する。
シリンダ部４には、ポンプ室４０に近い側に高圧シール４５が配置され、高圧シール４５は、プランジャ１ａに液密に摺接している。また、シリンダ部４の高圧シール４５よりポンプ室４０から遠い側で低圧シール４６がプランジャ１ａに液密に摺接している。

これら高圧シール４５および低圧シール４６が、ポンプ室４０の液体がシリンダ部４の内周面とプランジャ１ａの外周面との間のクリアランスから漏れるのを防止している。
また、プランジャ１ａと摺接する高圧シール４５および低圧シール４６には、潤滑のために潤滑油が供給されることが好ましい。

図３に示すプランジャポンプでは、低圧シール４６の高圧シール４５の反対側において、潤滑油を浸み込ませることが可能なフェルトパッキン６０が、プランジャ１ａを囲むように設けられている。また、フェルトパッキン６０の部分の下側には、潤滑油を回収するオイルパン６２が設けられ、フェルトパッキン６０の上には、フェルトパッキン６０に潤滑油を注油するための注油口６３が設けられている。

このような往復ポンプにおいては、フェルトパッキン６０に潤滑油が染み込んだ状態で、往復動部材１にフェルトパッキン６０から潤滑油が染み出し、低圧シール４６と往復動部材１との間を潤滑する。また、フェルトパッキン６０から下側に染み出た潤滑油は、オイルパン６２によって受け止められる。
なお、特許文献１には、複数組のシリンダ部４と往復動部材１を備える多連式往復ポンプにおいて、複数の往復動部材１に対してフェルトパッキン６０をまとめて一つだけ設けることが提案されている。

特開２００６−２９１１７号公報 特開平１０−２７４１５８号公報 特開２０１２−４７１６０号公報

ところで、上述のようなポンプにおいて、高圧シール４５および低圧シール４６で液体の漏れが生じる虞がある。この場合に高圧シール４５および低圧シール４６から漏れ出た液体がポンプの外部に流出し、ポンプ下部に広がり、ポンプの下側の装置（例えば、モータセット等）の表面を汚してしまう。

上述のようにフェルトパッキン６０がある場合に、漏れ出た液体がフェルトパッキン６０に吸収される場合もあるが、フェルトパッキン６０の吸収量には限界があり、限界を越えれば、液体がオーバーフローして、外部に流出することになる。また、フェルトパッキン６０に吸収された液体がオイルパン６２側に流れた場合でも、液体がオイルパン６２からオーバーフローする虞がある。
また、高圧シール４５および低圧シール４６が十分機能する状態でも、使用開始時に初期漏れが生じる虞があり、この初期漏れが問題視される場合に、何等かの対策が必要になる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、シールから液漏れが生じた場合に、漏れた液体を回収することにより漏れた液体が外部に流出するのを防止できる液体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、本発明の液体ポンプは、ポンプ室（４０）からポンプ駆動部（２１，２２，２３）側へ向かう液体の移動を抑止するシール部材（４６）を備え、前記液体の吸入と吐出を行う液体ポンプであって、
前記シール部材（４６）の前記ポンプ室（４０）の反対側に設けられた空間（３６）に連通し、かつ、前記シール部材（４６）から前記空間（３６）に漏れ出た前記液体を回収するための回収管（７６）が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、シール部材から漏れ出た液体を回収管により回収することができる。また、回収管の液体の流出側の位置を所望の位置に設定できるので、所望の位置で回収管に回収された液体を貯留または排出を行うことができる。この場合に、漏れ出た液体が、液体ポンプの外側に流出して、例えば、液体ポンプの下側の装置を汚すことを防止することができる。また、回収管により回収した液体を任意の位置に設けた容器に貯留させたり、任意の位置の排出口に排出したりすることが可能なので、液体ポンプから漏れ出た液体がその場に貯留された後にオーバーフローして、液体ポンプの外側に流出してしまうのを防止できる。

本発明の前記構成において、前記シール部材（４６）が摺接し、往復動することにより前記ポンプ室（４０）の加圧および減圧を行う往復動部材（１）を備え、
前記空間（３６）の前記シール部材（４６）の反対側に、前記往復動部材（１）が貫通するとともに、漏れ出た前記液体を堰き止めて前記回収管（７６）側に誘導する堰止部材（３９）が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、シール部材から漏れ出た液体が回収管の液体の流入側を通過して往復動部材のポンプ駆動部側に流出するのを防止し、効率的に液体を回収することができる。

また、本発明の前記構成において、前記空間（３６）と外部を連通させて、前記空間（３６）と外部との間で空気の出入を可能にする空気穴（７９）が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、液体を回収管に回収する際に、前記空気穴により前記空間に空気の出入が可能になり、円滑に回収管に液体を流入させることができる。

また、本発明の前記構成において、前記空間（３６）内に、前記往復動部材（１）に摺接し、漏れ出た前記液体を吸収するとともに吸収した前記液体を前記回収管（７６）側に流出可能な吸収材（８２）が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、シール部材から漏れ出た液体を吸収材に吸収させてから回収管側に排出させるようにすることによって、漏れ出た液体が液体ポンプの外に流出してしまう前に、液体を容易に捕捉することができる。また、吸収材に液体を吸収する構造であっても、液体は吸収材から回収管側に流れることが可能であり、吸収材に吸収された液体がオーバーフローして、液体ポンプ外に流出するのを防止できる。
また、吸収材に予め潤滑油等の潤滑用液体を浸み込ませておけば、シール部材と、シール部材に摺動する部材との間を潤滑することが可能になる。

また、本発明の前記構成において、前記吸収材（８２）の下側に前記回収管（７６）が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、吸収材に吸収されるとともに、吸収材から下側に流出する液体を回収管に容易に誘導することが可能になり、吸収材で吸収された液体を円滑に回収管で回収することができる。

また、本発明の前記構成において、前記吸収材（８２）の上側に、前記空間（３６）と外部を連通させて、前記空間（３６）において外部との間で空気の出入を可能にする空気穴（７９）が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、空気穴を設けることにより、吸収材に吸収される液体により吸収材中の空気が追い出されるような場合に、空気穴により円滑に空気を空間の外部に放出させることが可能になり、漏れ出た液体を吸収材に円滑に吸収させることができる。また、吸収材に潤滑油を吸収させておくことにより、潤滑油をシール部材に供給する場合に、空気穴を注油口として用いて、吸収材の上側の空気穴から下側の吸収材に、潤滑油を容易に供給することができる。

本発明によれば、液体ポンプにおいてシール部材から漏れ出た液体が液体ポンプの外部に流出しないように回収することができ、漏出した液体による汚れ等の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るポンプを示す断面図である。 図１の要部を拡大した断面図である。 従来のポンプの一例を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２に示すように、この液体ポンプは、プランジャ（プランジャＢ）１ａおよびこれに連結されたプランジャロッド（プランジャＡ）１ｂを有する往復動部材１を1つ備えるか、または複数並列して成る往復ポンプであって、各往復動部材１毎に設けられたシリンダ部４の基端側が、クランクシャフト２１を収容しているクランクケース２にシリンダ元金具（プレート）３を介して連結され、一つまたは複数のシリンダ部４の先端側に一つのマニホルド５が連結されることで構成されている。

マニホルド５は、シリンダ部４の先端側および先端のポンプ室４０を収容すると共に、ポンプ室４０内で圧縮された液体を吐出する吐出口５６を有し、更に、ポンプ室４０と後述の吸入口５５との間に吸入弁５１を、ポンプ室４０と吐出口５６との間に吐出弁５２をそれぞれ有している。また、ポンプ室４０内に液体を導入する吸入口５５がマニホルド５の先端面側に取り付けられた吸水箱５５ａに設けられている。

シリンダ部４は、クランクケース２側の部分がマニホルド５から突出し、この突出した部位（シリンダ突出部４ａ）は、その外側が連通管６によって覆われている。
マニホルド５とシリンダ元金具３とは、シリンダ元金具３から通された六角穴付ボルト８０をマニホルド５に螺合させることによって、シリンダ部４および連通管６を間に挟んだ状態で連結される。また、シリンダ元金具３は、クランクケース２にボルト９０により締結されている。また、吸水箱５５ａは、ボルト８１によりマニホルド５に締結されている。

クランクケース２の内部には、往復動部材１のポンプ駆動部を構成するクランクシャフト２１、コンロッド２２およびピストンピン２３が配置され、クランクシャフト２１が回転することで、コンロッド２２およびピストンピン２３を介して、往復動部材１がシリンダ部４内を図１中の左右方向に往復し、シリンダ部４内の先端側にそれぞれ形成されたポンプ室４０が往復動部材１によって加圧および減圧される構成とされている。

具体的には、往復動部材１がクランクシャフト２１側に向かって移動すると、ポンプ室４０が減圧され、マニホルド５に設けられた吸入弁５１の弁体５１ａおよび吐出弁５２の弁体５２ａが各々開および閉となり、液体は、マニホルド５に設けられた吸入口５５から吸入弁５１の流路を通ってポンプ室４０へ吸入され、一方、往復動部材１がクランクシャフト２１と反対側に向かって移動すると、ポンプ室４０が加圧され、吸入弁５１の弁体５１ａおよび吐出弁５２の弁体５２ａが各々閉および開となり、ポンプ室４０の液体は吐出弁５２の流路を通って、マニホルド５に設けられた吐出口５６へ吐出され、液体を吸入し吐出するポンプ作用を行う構成とされている。

クランクケース２には、潤滑油を注入するための注油口７１、吊り上げ用のアイボルト７２、潤滑油の油量を見るためのオイルゲージ７３、潤滑油を排出するためのドレンプラグ７４が設けられている。
マニホルド５には、クランクケース２側の端面に、シリンダ部４および連通管６の先端部が差し込まれる差込穴５８が形成されている。

シリンダ部４は、特に図２に示すように、前半部を構成する管状の第１シリンダ部（シリンダパイプ）４１と、後半部を構成する管状の第２シリンダ部（シールケース）４２とを連結することにより構成されている。シリンダ部４は、第１シリンダ部４１の先側の一部がマニホルド５内に挿入されている。また、シリンダ部４は、マニホルド５から突出する第１シリンダ部４１の後側の一部および第２シリンダ部４２によって構成されたシリンダ突出部４ａを有している。

第１シリンダ部４１の先端部の外周とマニホルド５の差込穴５８の内周面との間は、Ｏリング４７によって液密に封止されている。

第１シリンダ部４１における第２シリンダ部４２と連結される側の端部内周側には、他の部位よりも内径が大径の大径部４１ｂが形成されている。大径部４１ｂには、往復動部材１に液密に摺接する高圧シール４５が配置されている。高圧シール４５は、例えば合成ゴム等からなる環状体である。この、高圧シール４５（大径部４１ｂ）は、マニホルド５から突出した位置（マニホルド５より外方）に配置されている。

第２シリンダ部４２におけるシリンダ元金具３に挿入される側の端部内周側には、他の部位よりも内径が大径のシール収納部４２ｂが形成されている。シール収納部４２ｂには、往復動部材１に液密に摺接する低圧シール４６が配置されている。低圧シール４６は、例えば合成ゴム等からなる環状体である。このように、高圧シール４５および低圧シール４６は、共にシリンダ突出部４ａ内に配置されている。

第２シリンダ部４２には、第１シリンダ部４１に連結される側の端部に、外径が小径の小径部４２ｃが形成されている。第２シリンダ部４２の外周において、小径部４２ｃよりも後ろ側（シリンダ元金具３側）の大径部位には、環状のＯリングであるシール４２ａが配置されている。また、第２シリンダ部４２の小径部４２ｃには、第２シリンダ部４２内側と第２シリンダ部４２外側の後述の連通流路６１とを貫通する貫通流路４３が設けられている。小径部４２ｃを設けることにより、連通流路６１の流路幅を確保することができる。

連通管６は、特に図２に示すように、マニホルド５側の端部が差込穴５８内に差し込まれ、シリンダ突出部４ａの外側を当該シリンダ突出部４ａの外周面と所定の隙間を設けて覆う筒状に形成されて、シリンダ突出部４ａの外側を覆うようにして配置されている。
これにより、連通管６の内周面とシリンダ突出部４ａの外周面（第１シリンダ部４１と第２シリンダ部４２の外周面）との間に連通流路６１が形成される。

六角穴付ボルト８０によってシリンダ元金具３、シリンダ部４、連通管６、マニホルド５を連結することにより、高圧シール４５は、大径部４１ｂ内において、第２シリンダ部４２によってマニホルド５側へ押圧され、これによりシリンダ部４に装着される。同様に、低圧シール４６は、シール収納部４２ｂ内において、シリンダ元金具３によってマニホルド５側へ押圧され、これによりシリンダ部４に装着される。

また、連通管６における差込穴５８内に差し込まれる側の端部の外周面には、環状のＯリングであるシール６ａが配置され、連通管６とマニホルド５とが液密に封止される。また、連通管６におけるシリンダ元金具３側の端部の内周面と第２シリンダ部４２の外周面との間は、シール４２ａによって液密に封止されている。

図２に示すように、シリンダ元金具３には、往復動部材１のプランジャ１ａが挿通されている挿通穴３１が設けられている。この挿通穴３１のマニホルド５側には、第２シリンダ部４２のシール収納部４２ｂを含む基端部が挿入されるシリンダ挿入部３２となっている。

また、シリンダ元金具３の挿通穴３１のクランクケース２側には、シリンダ元金具３とクランクケース２とに跨って配置される円筒状のカラー３３の先端側が挿入されるカラー挿入部３４が形成されている。また、カラー挿入部３４の内周面とカラー３３の外周面との間の先端側（カラー３３のシリンダ元金具３の挿通穴３１に挿入された側の端部）は、Ｏリング３５によって液密に封止されている。

シリンダ元金具３の挿通穴３１のシリンダ挿入部３２と、カラー挿入部３４との間の空間部３６の内径は、カラー挿入部３４の内径より狭く、挿通されたプランジャ１ａの外径より広くなっている。したがって、空間部３６では、プランジャ１ａの外周面と、挿通穴３１の内周面との間に、間隔が開けられ、円環状の空間が形成されている。

この空間部３６は、先端側（シリンダ部４側）の第１空間部３７と、第１空間部３７より内径が広い第２空間部３８とが設けられている。シリンダ部４側の第１空間部３７は、低圧シール４６に隣接し、第２空間部３８は、カラー３３に後述の座金（堰止部材）３９を介して隣接している。

また、第１空間部３７と、第２空間部３８とが隣接して上述の空間部３６となっている。
円筒状のカラー３３の内部空間と、第２空間部３８とは、座金３９により仕切られており、高圧シール４５および低圧シール４６から漏れ出たポンプ室４０内の液体が挿通穴３１からカラー３３内部に流入するのを堰き止めるようになっている。

また、第２空間部３８には、その下側から下に向かう回収穴７５が接続されている。回収穴７５は、シリンダ元金具３の第２空間部３８の内周面から外周面に至る直線状に設けられている。液体ポンプを正常に配置した状態では、回収穴７５は、略鉛直方向に沿って、第２空間部３８の下端部からシリンダ元金具３の外周面の下端部まで設けられて、第２空間部３８とシリンダ元金具３の外周面側の外部（液体ポンプの外部）とを連通させている。

回収穴７５の下端部は、回収管７６を接続するためのカプラ７７を保持するように、他の部分より径が大きくされ、この部分にカプラ７７が固定されている。また、回収管７６の一方の端部には、シリンダ元金具３に固定されたカプラ７７に接続されるカプラ７８が取り付けられている。カプラ７７とカプラ７８は着脱自在であり、カプラ７７にカプラ７８を接続することで、回収穴７５に回収管７６を接続可能となっている。

また、第２空間部３８には、その上側から上に向かう空気穴７９が接続されている。空気穴７９は、シリンダ元金具３の第２空間部３８の内周面から外周面に至る直線状に設けられている。液体ポンプを正常に配置した状態では、空気穴７９は、略鉛直方向に沿って、第２空間部３８の上端部からシリンダ元金具３の外周面の上端部まで設けられて、第２空間部３８とシリンダ元金具３の外周面側の外部（液体ポンプの外部）とを連通させている。また、空気穴７９は、上側（シリンダ元金具３の外周側）
の略半分の内径が下側（シリンダ元金具３の内周側）の略半分より径が広くされている。

また、第２空間部３８には、ポンプ室４０から漏れ出た液体を吸収可能で、かつ、吸収した液体を前記回収穴７５を介して回収管７６に流出可能な吸収材８２が収納されている。この吸収材８２は、厚みのある円板状の空間でかつプランジャ１ａが貫通している第２空間部３８に対応してプランジャ１ａを囲む円環状（中央部分に穴のあいた円板状）に形成されている。

吸収材８２は、内部に液体を吸収可能な構造を有するもので、たとえば、多くの繊維を圧縮して固めた状態の部材であるフェルトや、連続孔を有する多孔質な部材（例えば、スポンジ状の発泡樹脂）などであり、接触した液体を吸収可能で、かつ、下側に流出可能なものである。

このような液体ポンプにあっては、ポンプ室４０に吸入された液体が、ポンプ室４０を往復動部材１により加圧された場合に、高圧シール４５および低圧シール４６から低圧シール４６のポンプ室４０の反対側の空間である空間部３６に漏れ出た場合に、液体が吸収材８２に吸収されるとともに、吸収材８２を伝わって下側に流れ、液体が回収穴７５側に流出され、回収穴７５側に流出した液体は、回収穴７５から回収管７６に流下する。回収管７６に流入した液体は、回収管７６の配置された状態が液体が流下可能な状態、すなわち、基本的に下り勾配となっていれば、回収管７６内を流下して回収管７６の末端から流出することになる。

なお、回収管７６の末端は、たとえば、液体を貯留可能な容器や、液体を排出可能な排水口に配置されることになり、液体を任意の位置（但し、回収管７６内を液体が流下可能な状況）に導出させて貯留または排出させることができる。
したがって、液体ポンプの下側に液体を流出させて、液体ポンプの下側を汚してしまうようなことがない。

また、シリンダ元金具３の挿通穴３１内において、低圧シール４６から液体が漏れ出る空間部３６の隣に円筒状のカラー３３が配置され、低圧シール４６から漏れ出た液体が、空間部３６を超えてカラー３３内に流出する虞があるが、堰止部材としての座金３９により、低圧シール４６側からカラー３３内に流出しようとする液体が堰き止められ、第２空間の吸収材８２側に誘導されることになる。この吸収材８２側に誘導される液体は、吸収材８２、回収穴７５を流下して回収管７６に至ることになる。

これにより、漏れ出た液体が液体ポンプの駆動装置側であるクランクケース側に流出するのを防止し、効率的に回収管７６に誘導することができる。なお、回収穴７５および回収管７６が空間部３６（第２空間部３８）より下側にあることにより、漏れ出た液体が第２空間部３８から回収管７６側にスムーズに流下し、効率的に液体を排出可能になる。

また、空間部３６には、空気穴７９が連通しており、吸収材８２に液体が吸収される際に吸収材８２から排出される空気を排気するとともに、液体が回収穴７５側に流下する際に空気を導入可能となっており、空間部３６内の気圧変化等により、液体の吸収材８２への吸収や流下が妨げられるのを防止し、円滑に液体を回収管７６側に流下させることができる。

また、前記吸収材８２は、プランジャ１ａの周囲を囲む状態でかつ、プランジャ１ａの外周に略接触する状態で配置されるとともに、液体を吸収可能なことから、吸収材８２に潤滑油を浸み込ませておくことにより、プランジャ１ａの外周面と低圧シール４６の内種面との間に潤滑油を供給して、これらを潤滑することが可能になる。
この際に、吸収材８２の上側にある空気穴７９を用いて空気穴７９の下側の吸収材８２に潤滑油を供給することが可能になる。

なお、この実施の形態では、本発明を往復動部材１を有する往復ポンプ（プランジャポンプ、ピストンポンプ等）に適用した場合について説明したが、往復ポンプ以外にギアポンプやベーンポンプ等の回転ポンプに適用することもできる。すなわち、本発明は、回転ポンプのポンプ室側から外部に突出する回転軸の軸シールの液漏れにも適用可能であり、ポンプ室から突出する回転軸のシール部分から漏れ出る液体を上述のように回収する構造に用いてもよい。

１ 往復動部材
２１ クランクシャフト（ポンプ駆動部）
２２ コンロッド（ポンプ駆動部）
２３ ピストンピン（ポンプ駆動部）
３６ 空間部（空間）
３７ 第１空間部（空間）
３８ 第２空間部
３９ 座金（堰止部材）
４０ ポンプ室
４５ 高圧シール（シール部材）
４６ 低圧シール（シール部材）
７６ 回収管
７９ 空気穴
８２ 吸収材

Claims (4)

1. ポンプ室（４０）からポンプ駆動部（２１，２２，２３）側へ向かう液体の移動を抑止するシール部材（４６）を備え、前記液体の吸入と吐出を行う液体ポンプであって、
   前記シール部材（４６）の前記ポンプ室（４０）の反対側に設けられた空間（３６）に連通し、かつ、前記シール部材（４６）から前記空間（３６）に漏れ出た前記液体を回収するための回収管（７６）が、前記液体が流下可能な状態で前記空間（３６）の下側に設けられており、
   前記シール部材（４６）が摺接し、往復動することにより前記ポンプ室（４０）の加圧および減圧を行う往復動部材（１）を備え、
   前記空間（３６）の前記シール部材（４６）の反対側に、前記往復動部材（１）が貫通するとともに、漏れ出た前記液体を堰き止めて前記回収管（７６）側に誘導する堰止部材（３９）が設けられていることを特徴とする液体ポンプ。
2. 前記空間（３６）と外部を連通させて、前記空間（３６）と外部との間で空気の出入を可能にする空気穴（７９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体ポンプ。
3. 前記空間（３６）内に、前記往復動部材（１）に摺接し、漏れ出た前記液体を吸収するとともに吸収した前記液体を前記回収管（７６）側に流出可能な吸収材（８２）が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体ポンプ。
4. 前記吸収材（８２）の上側に、前記空間（３６）と外部を連通させて、前記空間（３６）において外部との間で空気の出入を可能にする空気穴（７９）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体ポンプ。

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