(57)【要約】【課題】ベローズポンプの運転が終了した場合に、ピストンの位置を所望の位置で停止させておくことができるベローズポンプを提供する。【解決手段】ベローズポンプ１は、吸入通路２と、吐出通路３と、クランクシャフト１４と、ピストン１２と、ピストンの往復動に伴って内部圧力が変化する圧力室１６と、圧力室の内部を流体室１７とオイル室１８とに区画するベローズ１５と、を備え、ピストンの往復動に伴ってベローズが伸長した場合に吸入通路から流体室に流体が吸入され、ピストンの往復動に伴ってベローズが収縮した場合に流体室の流体が吐出通路に吐出される、ベローズポンプにおいて、クランクシャフトに第２連結部材２３を介して連結されて、クランクシャフトの回転に伴って往復動する第２ピストン２２と、第２ピストンを、第２ピストン２２の下死点又は上死点の方向へ付勢する付勢部材２５と、をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図１
2020133442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入される流体が通過する吸入通路と、吐出される流体が通過する吐出通路と、クランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結部材を介して連結されて、前記クランクシャフトの回転に伴って往復動するピストンと、前記ピストンの往復動に伴って内部圧力が変化する圧力室と、前記圧力室の内部を流体が吸入される流体室とオイルが貯留されたオイル室とに区画するベローズと、を備え、前記ピストンの往復動に伴って前記ベローズが伸長した場合に前記吸入通路から前記流体室に流体が吸入され、前記ピストンの往復動に伴って前記ベローズが収縮した場合に前記流体室の流体が前記吐出通路に吐出される、ベローズポンプにおいて、
前記クランクシャフトに第２連結部材を介して連結されて、前記クランクシャフトの回転に伴って往復動する第２ピストンと、
前記第２ピストンを、前記第２ピストンの下死点又は上死点の方向へ付勢する付勢部材と、をさらに備えることを特徴とするベローズポンプ。
【請求項２】
前記ベローズポンプは、前記第２ピストンが前記第２ピストンの下死点にある場合に前記ピストンが前記ピストンの上死点と下死点との中間位置になるように構成されており、
前記付勢部材は、前記第２ピストンを前記第２ピストンの下死点の方向へ付勢しており、
前記ベローズポンプの運転が終了した場合に、前記付勢部材の付勢力によって前記第２ピストンが前記第２ピストンの下死点で停止するように、前記付勢部材の付勢力が設定されている請求項１記載のベローズポンプ。
【請求項３】
前記ベローズポンプは、前記第２ピストンが前記第２ピストンの上死点にある場合に前記ピストンが前記ピストンの上死点と下死点との中間位置になるように構成されており、
前記付勢部材は、前記第２ピストンを前記第２ピストンの上死点の方向へ付勢しており、
前記ベローズポンプの運転が終了した場合に、前記付勢部材の付勢力によって前記第２ピストンが前記第２ピストンの上死点で停止するように、前記付勢部材の付勢力が設定されている請求項１記載のベローズポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ベローズポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を圧送するポンプとして、ベローズポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、この特許文献１に例示されているような従来のベローズポンプは、吸入される流体が通過する吸入通路と、吐出される流体が通過する吐出通路と、クランクシャフトと、クランクシャフトに連結部材を介して連結されて、クランクシャフトの回転に伴って往復動するピストンと、ピストンの往復動に伴って内部圧力が変化する圧力室と、圧力室の内部を流体が吸入される流体室とオイルが貯留されたオイル室とに区画するベローズとを備えている。そして、このベローズポンプは、クランクシャフトの回転に伴ってピストンが往復動し、このピストンの往復動に伴ってベローズが伸長した場合に、吸入通路から流体室に流体が吸入される。一方、ピストンの往復動に伴ってベローズが収縮した場合に、流体室の流体が吐出通路に吐出される。このようにして、ベローズポンプは、流体の吸入と吐出とを繰り返し行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７０５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、例えばベローズポンプの運転終了後におけるベローズの負荷軽減等の観点から、ベローズポンプの運転が終了した場合に、ピストンの位置を所望の位置で停止させておくことができる技術の開発が求められている。これに関して、上述した特許文献１に例示されているような従来のベローズポンプでは、ベローズポンプの運転が終了した場合に、ピストンの位置を所望の位置で停止させておくことは困難である。
【０００５】
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ベローズポンプの運転が終了した場合に、ピストンの位置を所望の位置で停止させておくことができるベローズポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るベローズポンプは、吸入される流体が通過する吸入通路と、吐出される流体が通過する吐出通路と、クランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結部材を介して連結されて、前記クランクシャフトの回転に伴って往復動するピストンと、前記ピストンの往復動に伴って内部圧力が変化する圧力室と、前記圧力室の内部を流体が吸入される流体室とオイルが貯留されたオイル室とに区画するベローズと、を備え、前記ピストンの往復動に伴って前記ベローズが伸長した場合に前記吸入通路から前記流体室に流体が吸入され、前記ピストンの往復動に伴って前記ベローズが収縮した場合に前記流体室の流体が前記吐出通路に吐出される、ベローズポンプにおいて、前記クランクシャフトに第２連結部材を介して連結されて、前記クランクシャフトの回転に伴って往復動する第２ピストンと、前記第２ピストンを、前記第２ピストンの下死点又は上死点の方向へ付勢する付勢部材と、をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、付勢部材の付勢力を所望の値に設定しておくことで、ベローズポンプ
の運転が終了した場合に、ピストンの位置を所望の位置で停止させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るベローズポンプの模式的構成図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係るベローズが伸縮する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態に係るベローズポンプ１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るベローズポンプ１の構成を模式的に示す模式的構成図である。ベローズポンプ１は、吸入通路２と、吐出通路３と、吸入用逆止弁５と、吐出用逆止弁６と、第１シリンダ１０と、クランクケース１１と、第１ピストン１２（すなわち「ピストン」）と、第１連結部材１３（すなわち「連結部材」）と、クランクシャフト１４と、ベローズ１５とを備えている。
【００１０】
吸入通路２は、ベローズポンプ１に吸入される流体が通過する通路である。吐出通路３は、ベローズポンプ１から吐出された流体が通過する通路である。なお、ベローズポンプ１に吸入され、ベローズポンプ１から吐出される流体（図において、Ｆで図示されている）の具体的な種類は、特に限定されるものではなく、液体でもよく、気体でもよい。
【００１１】
吸入通路２の下流端（下流側の端部）及び吐出通路３の上流端（上流側の端部）は、ベローズポンプ１の後述する流体室１７に接続されている。具体的には、本実施形態に係る吸入通路２及び吐出通路３は、通路の途中部分において合流して、１本の通路となっている。この吸入通路２及び吐出通路３の合流した部分を、合流部４と称する。そして、この合流部４の端部が流体室１７に接続されている。
【００１２】
但し、吸入通路２及び吐出通路３の構成は、このような合流部４を有する構成に限定されるものではない。他の例を挙げると、吸入通路２及び吐出通路３は、互いに合流することなく、流体室１７に接続していてもよい。
【００１３】
吸入用逆止弁５は、吸入通路２における合流部４以外の部位（合流部４よりも上流側の部位）に配置されている。吸入用逆止弁５は、吸入通路２における流体の逆流を抑制するための逆止弁である。具体的には、吸入用逆止弁５は、流体が吸入通路２の入口側から出口側（流体室１７の側）に向かって流動することは許容する一方で、流体室１７の流体が吸入通路２を逆流して吸入通路２の入口側に向かって流動することは抑制している。
【００１４】
吐出用逆止弁６は、吐出通路３における合流部４以外の部位（合流部４よりも下流側の部位）に配置されている。吐出用逆止弁６は、吐出通路３における流体の逆流を抑制するための逆止弁である。具体的には、吐出用逆止弁６は、流体が吐出通路３の入口側（流体室１７の側）から出口側に向かって流動することは許容する一方で、流体が吐出通路３を逆流して吐出通路３の入口側に向かって流動することは抑制している。
【００１５】
第１シリンダ１０はクランクケース１１に接続されている。第１ピストン１２は、この第１シリンダ１０の内部に配置されている。本実施形態に係るクランクケース１１は、第１シリンダ１０の下方側に配置されている。第１ピストン１２は、第１連結部材１３を介してクランクシャフト１４に連結されている。クランクシャフト１４は、エンジンやモータ等によって回転駆動される。クランクシャフト１４が回転した場合、第１ピストン１２は、このクランクシャフト１４の回転に伴って、第１シリンダ１０の内部を往復動する（図１においては、上下方向に往復移動する）。
【００１６】
第１シリンダ１０の内部において、第１ピストン１２の頂面（クランクシャフト１４の側とは反対側の面）よりも上方側の領域は、密閉された領域（密閉領域）となっている。そして、この密閉領域は、第１ピストン１２の往復動に伴って内部圧力が変化する圧力室１６となっている。具体的には、この圧力室１６の内部圧力は、第１ピストン１２がクランクシャフト１４から離れる方向に変位した場合に増加し、第１ピストン１２がクランクシャフト１４に近づく方向に変位した場合に減少する。
【００１７】
ベローズ１５は、圧力室１６の内部を、流体室１７とオイル室１８とに区画している。具体的には、ベローズ１５は、蛇腹構造を有している。すなわち、ベローズ１５は伸縮自在な構造を有している。また、本実施形態に係るベローズ１５は、圧力室１６の内部に配置されている。そして、このベローズ１５の内部領域が、上述した流体室１７になっており、圧力室１６のうちベローズ１５の外部領域に相当する部分が、上述したオイル室１８になっている。流体室１７には、吸入通路２を通過した流体が吸入される。
【００１８】
オイル室１８には、オイルが貯留されている。このようにオイル室１８にオイルが貯留されることで、ベローズ１５と第１ピストン１２との間にオイルが介在することになるので、第１ピストン１２がベローズ１５に接触することを抑制することができる。また、オイル室１８にオイルが貯留されることで、流体室１７に流体が吸入された場合であっても、オイル室１８と流体室１７との間で大きな圧力差が生じないようになっている。これにより、ベローズ１５に疲労劣化が生じることを効果的に抑制することができる。
【００１９】
なお、ベローズ１５は、流体室１７とオイル室１８とを隔てる隔壁としての機能を有しているので、流体室１７の流体とオイル室１８のオイルとが互いに混合することは防止されている。
【００２０】
図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、ベローズ１５が伸縮する様子を模式的に示す模式図である。ベローズ１５は、第１ピストン１２の往復動に伴って、図２（ａ）に示すように、ベローズ１５が伸長した状態と、図２（ｂ）に示すように、ベローズ１５が自然長になった状態（中立状態）と、図２（ｃ）に示すように、ベローズ１５が収縮した状態とを繰り返す。
【００２１】
具体的には、ベローズ１５は、第１ピストン１２がクランクシャフト１４に最も近づいた位置にある場合（すなわち、「下死点」の位置にある場合）に、最も伸長した状態になり、第１ピストン１２がクランクシャフト１４から最も離れた位置にある場合（すなわち、「上死点」の位置にある場合）に、最も収縮した状態になり、第１ピストン１２が上死点と下死点との中間位置の場合に、自然長の状態（中立状態）になる。
【００２２】
なお、本実施形態の場合、クランクシャフト１４のクランク角が０度の場合、第１ピストン１２は上死点の位置になり、クランクシャフト１４のクランク角が１８０度の場合、第１ピストン１２は下死点の位置になり、クランクシャフト１４のクランク角が９０度の場合、第１ピストン１２は上死点と下死点と中間位置になる。
【００２３】
図２（ａ）に示すようにベローズ１５が伸長することによって、流体は吸入通路２から流体室１７に吸入される。この状態からベローズ１５が図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように収縮することによって、流体室１７の流体は吐出通路３に吐出される。このようにして、ベローズポンプ１は、流体の吸入と吐出とを繰り返し行っている。
【００２４】
なお、このようなベローズポンプ１において、ベローズポンプ１の運転が終了した場合、ベローズ１５の内圧は大気圧になる。
【００２５】
再び図１を参照して、本実施形態に係るベローズポンプ１は、上述した構成に加えて、第２シリンダ２０と、第２ピストン２２と、第２連結部材２３と、付勢部材２５とをさらに備えている。第２シリンダ２０は、クランクケース１１に接続されている。第２ピストン２２は、第２シリンダ２０の内部に配置されている。また、第２ピストン２２は、第２連結部材２３を介してクランクシャフト１４に連結されている。これにより、第２ピストン２２は、クランクシャフト１４の回転に伴って第２シリンダ２０の内部を往復動する（図１においては、横方向に往復動する）。
【００２６】
本実施形態に係る付勢部材２５は、第２ピストン２２を、第２ピストン２２の下死点の方向（すなわち、第２ピストン２２がクランクシャフト１４から離れる方向）へ付勢している。このような機能を有するものであれば、付勢部材２５の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る付勢部材２５は、一例として、バネ（具体的には、コイルスプリング）によって構成されている。
【００２７】
具体的には、本実施形態に係る付勢部材２５は、第２ピストン２２におけるクランクシャフト１４に対向する面とは反対側の面（クランクシャフト１４の側とは反対側を向いた面であり、「第２ピストン２２の背面」と称する）と、第２シリンダ２０の底面と、を連結している。そして、この付勢部材２５は、第２ピストン２２の位置がどの位置であるかにかかわらずに、第２ピストン２２を第２ピストン２２の下死点の方向へ常時付勢している。
【００２８】
本実施形態によれば、このような付勢部材２５を備えているので、この付勢部材２５の付勢力を所望の値に設定しておくことで、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第１ピストン１２（すなわち「ピストン」）の位置を所望の位置で停止させておくことができる。
【００２９】
また、本実施形態に係るベローズポンプ１は、第２ピストン２２が第２ピストン２２の下死点にある場合に、クランクシャフト１４のクランク角が９０度となり、この結果、第１ピストン１２が第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置になるように、構成されている。具体的には、第２ピストン２２が第２ピストン２２の下死点にある場合に第１ピストン１２が第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置になるように、第１連結部材１３のクランクシャフト１４への連結位置と、第２連結部材２３のクランクシャフト１４への連結位置とが設定されている。
【００３０】
そして、本実施形態に係る付勢部材２５の付勢力（これは、付勢部材２５から第２ピストン２２に加わる力（Ｎ）である）は、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、付勢部材２５の付勢力によって第２ピストン２２が第２ピストン２２の下死点で停止するように、設定されている。
【００３１】
これにより、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第２ピストン２２を第２ピストン２２の下死点で停止させておくことができる。この結果、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第１ピストン１２を第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置で停止させておくことができる。これにより、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、ベローズ１５を自然長の状態にしておくことができる。この結果、ベローズ１５の負荷を軽減することができ、ベローズ１５の耐久性を向上させることができる。
【００３２】
（実施形態の変形例）
なお、上記の実施形態において、付勢部材２５は、第２ピストン２２を第２ピストン２２の下死点の方向へ付勢しているが、この構成に限定されるものではない。付勢部材２５は、第２ピストン２２を第２ピストン２２の上死点の方向へ付勢していてもよい。具体的には、この本変形例に係る付勢部材２５は、第２ピストン２２の位置がどの位置であるかにかかわらずに、第２ピストン２２を第２ピストン２２の上死点の方向へ常時付勢する。
【００３３】
この本変形例のように、付勢部材２５が第２ピストン２２を第２ピストン２２の上死点の方向へ付勢する場合においても、この付勢部材２５の付勢力を所望の値に設定しておくことで、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第１ピストン１２の位置を所望の位置で停止させておくことができる。
【００３４】
また、この場合、ベローズポンプ１は、第２ピストン２２が第２ピストン２２の上死点にある場合に、第１ピストン１２が第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置になるように、構成されていることが好ましい。具体的には、この場合、第２ピストン２２が第２ピストン２２の上死点にある場合に、第１ピストン１２が第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置になるように、第１連結部材１３のクランクシャフト１４への連結位置と、第２連結部材２３のクランクシャフト１４への連結位置とが設定される。
【００３５】
さらに、この場合、付勢部材２５の付勢力は、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、付勢部材２５の付勢力によって第２ピストン２２が第２ピストン２２の上死点で停止するように、設定されている。
【００３６】
この構成によれば、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第２ピストン２２を第２ピストン２２の上死点で停止させておくことができる。この結果、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、第１ピストン１２を第１ピストン１２の上死点と下死点との中間位置で停止させておくことができる。これにより、ベローズポンプ１の運転が終了した場合に、ベローズ１５を自然長の状態にしておくことができる。この結果、ベローズ１５の負荷を軽減することができ、ベローズ１５の耐久性を向上させることができる。
【００３７】
以上、本開示に係る実施形態及び変形例について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態や変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、さらなる種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ベローズポンプ
２  吸入通路
３  吐出通路
１０  第１シリンダ
１２  第１ピストン（ピストン）
１３  第１連結部材（連結部材）
１４  クランクシャフト
１５  ベローズ
１６  圧力室
１７  流体室
１８  オイル室
２０  第２シリンダ
２２  第２ピストン
２３  第２連結部材
２５  付勢部材
【図１】
2020133442.tif 000003
【図２】
2020133442.tif 000004