(57)【要約】【課題】液漏れを抑制することができる。【解決手段】プランジャの先端側に配置された第１スペーサと、第１スペーサよりも前記プランジャの根元側に、第１スペーサに対して隙間を開けて配置された第２スペーサと、を有する一対のスペーサが、シリンダとプランジャとの間に設けられ、この一対のスペーサの間の空間である第１液体封入部に洗浄液が供給される。第１液体封入部には、第１シールが設けられ、第２スペーサよりもプランジャの根元側には、第２シールが設けられ、第１シール及び第２シールはそれぞれ内周面に全周にわたって凸部が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内のプランジャの往復動により、前記プランジャの先端側からスラリー液の吸い込み及び吐出しを行うプランジャポンプであって、
前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた一対のスペーサであって、前記プランジャの先端側に配置された第１スペーサと、前記第１スペーサよりも前記プランジャの根元側に、前記第１スペーサに対して隙間を開けて配置された第２スペーサと、を有する一対のスペーサと、
前記第１スペーサと、前記第２スペーサと、前記シリンダと、前記プランジャとにより囲まれた空間である第１液体封入部に洗浄液を供給する第１流路部と、
前記第１液体封入部に設けられた第１シールと、
前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた第２シールであって、前記第２スペーサよりも前記プランジャの根元側に配置された第２シールと、
を備え、
前記第１シール及び前記第２シールは、それぞれ内周面に全周にわたって凸部が形成されている
ことを特徴とするプランジャポンプ。
【請求項２】
前記第１シールは、軟質材料で形成され、
前記第２シールは、前記第１シールよりも硬度が高い硬質材料で形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のプランジャポンプ。
【請求項３】
前記第１シールは、それぞれ内周面に凸部が設けられた２つのシール部材を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプランジャポンプ。
【請求項４】
前記第１シールは、前記プランジャの往復動にともなって、前記第１液体封入部の内部を前記プランジャの軸方向に沿って移動可能である
請求項１から３のいずれか１項に記載のプランジャポンプ。
【請求項５】
前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた第３シールであって、前記第２シールよりも前記プランジャの根本側に、前記第２シールに対して隙間を開けて配置された第３シールと、
前記第２シールと、前記第３シールと、前記シリンダと、前記プランジャとにより囲まれた空間である第２液体封入部に液体を供給する第２流路部と、
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプランジャポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダ内のプランジャの往復動により、液体の吸い込み及び吐出しを行うプランジャポンプが知られている。これに関して、例えば特許文献１には、シリンダ及びプランジャの間で且つ固定Ｏリング及び移動Ｏリングの間の隙間であるプランジャ洗浄用隙間に洗浄液が封入されたプランジャポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、プランジャ洗浄用隙間に封入された洗浄液でプランジャを洗浄しても、プランジャ表面に付着したスラリー液は残ったままとなる場合がある。この結果、Ｏリングがプランジャに密着せず、そのシール機能を果たさなくなり、液漏れが発生してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液漏れを抑制することができるプランジャポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るプランジャポンプは、シリンダ内のプランジャの往復動により、前記プランジャの先端側からスラリー液の吸い込み及び吐出しを行うプランジャポンプであって、前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた一対のスペーサであって、前記プランジャの先端側に配置された第１スペーサと、前記第１スペーサよりも前記プランジャの根元側に、前記第１スペーサに対して隙間を開けて配置された第２スペーサと、を有する一対のスペーサと、前記第１スペーサと、前記第２スペーサと、前記シリンダと、前記プランジャとにより囲まれた空間である第１液体封入部に洗浄液を供給する第１流路部と、前記第１液体封入部に設けられた第１シールと、前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた第２シールであって、前記第２スペーサよりも前記プランジャの根元側に配置された第２シールと、を備え、前記第１シール及び前記第２シールは、それぞれ内周面に全周にわたって凸部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るプランジャポンプによれば、プランジャの先端側に配置された第１スペーサと、第１スペーサよりも前記プランジャの根元側に、第１スペーサに対して隙間を開けて配置された第２スペーサと、を有する一対のスペーサが、シリンダとプランジャとの間に設けられ、この一対のスペーサの間の空間である第１液体封入部に洗浄液が供給される。第１液体封入部には、第１シールが設けられ、第２スペーサよりもプランジャの根元側には、第２シールが設けられ、第１シール及び第２シールはそれぞれ内周面に全周にわたって凸部が形成されている。これにより、プランジャ表面に付着したスラリー液を凸部で掻き取り、かつ、洗浄液でプランジャ表面を洗浄することができる。したがって、第１シール及び第２シールがシール機能を果たすことができ、もって液漏れを抑制することができる。
【０００８】
また、前記第１シールは、軟質材料で形成され、前記第２シールは、前記第１シールよりも硬度が高い硬質材料で形成されていてもよい。第１シールが軟質材料で形成されているので、第１シールは、変形が容易で、プランジャ表面に密着し易く、プランジャ表面に付着したスラリー液を確実に掻き取ることができる。また、硬質材料で形成された第２シールを長持ちさせることができる。
【０００９】
また、前記第１シールは、それぞれ内周面に凸部が設けられた２つのシール部材を含んで構成されていてもよい。これにより、２つの凸部で、プランジャ表面に付着したスラリー液をより確実に掻き取ることができる。
【００１０】
また、前記第１シールは、前記プランジャの往復動にともなって、前記第１液体封入部の内部を前記プランジャの軸方向に沿って移動可能であってもよい。これにより、プランジャの往復動に伴って第１シールが移動し、第１シールが第１液体封入部から洗浄液を排出することができる。
【００１１】
また、前記シリンダと前記プランジャとの間に設けられた第３シールであって、前記第２シールよりも前記プランジャの根本側に、前記第２シールに対して隙間を開けて配置された第３シールと、前記第２シールと、前記第３シールと、前記シリンダと、前記プランジャとにより囲まれた空間である第２液体封入部に液体を供給する第２流路部と、を備えてもよい。これにより、冷却水でプランジャを冷却することができるとともに、冷却水が漏れることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るプランジャポンプ１０の断面図である。
【図２】図１に示す低圧シール２２の断面図である。
【図３】図１に示す高圧シール２４の断面図である。
【図４】図１に示すキャップシール２６の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）を、図面を参照して詳細に説明する。本発明のプランジャポンプは、シリンダ内のプランジャの往復動により、前記プランジャの先端側からスラリー液の吸い込み及び吐出しを行うものである。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るプランジャポンプ１０の断面図である。プランジャポンプ１０は、主として、シリンダ１２と、プランジャ１４と、スペーサ１６、１８と、第１流路部２０と、第１シールとしての低圧シール２２と、第２シールとしての高圧シール２４と、第３シールとしてのキャップシール２６と、第２流路部２８と、を備える。
【００１６】
シリンダ１２は、例えば円筒状に形成されている。このシリンダ１２の先端側の部材には、開口部１１が形成されている。また、シリンダ１２の内部には、シリンダ１２とプランジャ１４の先端との間に吸込室１３が形成されている。開口部１１と吸込室１３とは互いに連通している。
【００１７】
プランジャ１４は、例えば円柱状の棒材であり、シリンダ１２内に同軸状に嵌合されている。このプランジャ１４は、シリンダ１２内を往復動可能に構成されている。この往復動により、プランジャ１４は、吸込室１３の体積を変化させて、スラリー液Ｓを開口部１１から吸込室１３内へ吸入し、また開口部１１から排出する。すなわち、プランジャポンプ１０は、プランジャ１４の往復動により、スラリー液Ｓの吸い込み及び吐出しを行う。本実施形態では、スラリー液Ｓは、合金の微細粉末（以下、合金粉末という）を含む合金スラリー液である。この合金粉末は、銅を含む硬い材料で形成され、主として電極に使用される。
【００１８】
スペーサ１６、１８は、一対のスペーサを構成し、シリンダ１２とプランジャ１４との間に設けられている。スペーサ１６は、プランジャ１４の先端側に配置されている。スペーサ１８は、スペーサ１６よりもプランジャ１４の根元側に、スペーサ１６に対して隙間を開けて配置されている。
【００１９】
シリンダ１２と、プランジャ１４と、スペーサ１６と、スペーサ１８とに囲まれた空間は、洗浄液Ｗ１が封入される液体封入部３０である。洗浄液Ｗ１は、例えば水であるが、水以外の様々な液体を用いることができる。
【００２０】
第１流路部２０は、不図示の供給源に接続され、当該供給源から液体封入部３０に洗浄液Ｗ１を供給する流路部である。また、第１流路部２０には、一又は複数の弁体（不図示）が設けられており、この弁体を開閉することにより、洗浄液Ｗ１の供給と排出が可能に構成されている。
【００２１】
低圧シール２２は、環状に形成されており、液体封入部３０に設けられている。低圧シール２２は、プランジャ１４の外周面に液密に摺接し、シリンダ１２とプランジャ１４の間をシールする機能を有する。
【００２２】
また、低圧シール２２は、プランジャ１４の往復動にともなって、液体封入部３０の内部をプランジャ１４の軸方向に沿って移動可能である。ただし、低圧シール２２は、液体封入部３０内で固定されていてもよい。低圧シール２２の材質やサイズ等を適宜調整することにより、低圧シール２２を移動可能としたり固定したりすることができる。
【００２３】
図２は、図１に示す低圧シール２２の断面図である。なお、図２に示す低圧シール２２は、プランジャポンプ１０から取り外した状態である。また、図２は、低圧シール２２の中心線より上の部分のみを図示している。
【００２４】
図２に示すように、低圧シール２２は、複数のシール部材で構成されている。本実施形態では、低圧シール２２は、プランジャ１４の先端側から順に、前段シール部材４０と、中段シール部材５０と、後段シール部材６０と、の３つのシール部材を備える。
【００２５】
前段シール部材４０と中段シール部材５０はそれぞれ、軟質材料で形成されている。軟質材料とは、硬度が低い材料であり、例えば「ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３」で定義されるＳｈｏｒｅＡ硬さが８０以下である材料である。さらに、ＳｈｏｒｅＡ硬さが４０以下であることが望ましい。軟質材料としては、例えば熱可塑性ポリエステルエラストマーや、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）やブチラール樹脂（ＰＶＢ）、シリコーン、軟質エポキシなどを挙げることができる。本実施形態では、軟質材料は、熱可塑性ポリエステルエラストマーの一つのハイトレル（登録商標）である。
【００２６】
前段シール部材４０と中段シール部材５０には、内周面（プランジャ１４と当接する側、図２における下側）と外周面（図２における上側）において全周にわたって凸部４２、５２が設けられている。凸部４２、５２は、前段シール部材４０の周面における平面部４４から突出した部分であり、半径方向に変形可能に形成されている。
【００２７】
凸部４２は、前段シール部材４０の内部に設けられた付勢部材としてのスプリング４６によって前段シール部材４０の先端の外径が広げられることで形成されている。
【００２８】
凸部４２、５２は、シリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれることで変形し、プランジャ１４を押圧する。具体的には、前段シール部材４０がシリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれると、スプリング４６が変形し、スプリング４６が元に戻ろうとする力により凸部４２がプランジャ１４を押圧する。また、中段シール部材５０がシリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれて変形することで、凸部５２がプランジャ１４を押圧する。このように凸部４２、５２がプランジャ１４を押圧することで、プランジャ１４表面に付着したスラリーを掻き取る。
【００２９】
前段シール部材４０でプランジャ１４に付着した油を掻き取り、シール性を高めるという観点から、図２に示す状態において、凸部４２の突出量を凸部５２の突出量よりも大きくすることが好ましい。言い換えれば、低圧シール２２がシリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれた状態において、凸部４２の変形量を凸部５２の変形量より大きくすることが望ましい。凸部４２はスプリング４６によりプランジャ１４に押しつけられることからも、凸部４２がプランジャ１４に当接したときの凸部４２の変形量を、凸部５２がプランジャ１４に当接したときの凸部５２の変形量よりも大きくすることが可能である。
【００３０】
後段シール部材６０は、軸方向への圧力に耐えられるように設けられる部材であり、前段シール部材４０と中段シール部材５０に比べて硬度が高い硬質材料で形成されている。硬質材料として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、スチール、ポリエチレン系等を挙げることができる。ここでは、硬質材料は、クッション性を確保するという観点から、ポリエーテルエーテルケトンである。
【００３１】
図１の説明に戻る。高圧シール２４は、環状に形成されており、シリンダ１２とプランジャ１４との間に設けられている。高圧シール２４は、スペーサ１８よりもプランジャ１４の根元側に配置されている。高圧シール２４は、例えば低圧シール２２よりも硬度が高い硬質材料で形成されている。ここでは、硬質材料は、高圧に耐えることができるという観点から、ポリエチレン系の一つである硬質ポリエチレンである。このような高圧シール２４は、低圧シール２２と同様に、プランジャ１４の外周面に液密に摺接し、シリンダ１２とプランジャ１４の間をシールする機能を有する。
【００３２】
図３は、図１に示す高圧シール２４の断面図である。なお、図３に示す高圧シール２４は、プランジャポンプ１０から取り外した状態である。また、図３は、高圧シール２４の中心線より上の部分のみを図示している。
【００３３】
図３に示すように、高圧シール２４は、複数のシール部材で構成されている。本実施形態では、高圧シール２４は、プランジャ１４の先端側から順に、前段シール部材７０と、中段シール部材８０と、後段シール部材９０と、の３つのシール部材を備える。
【００３４】
前段シール部材７０には、内周面（プランジャ１４と当接する側、図３における下側）と外周面（図３における上側）において全周にわたって凸部７２が設けられている。凸部７２は、前段シール部材７０の周面における平面部７４から突出した部分であり、半径方向に変形可能に形成されている。
【００３５】
凸部７２は、前段シール部材７０の内部に設けられた付勢部材としてのスプリング７６によって前段シール部材７０の先端の外径が広げられることで形成されている。凸部７２は、シリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれることで変形し、プランジャ１４を押圧する。具体的には、前段シール部材７０がシリンダ１２とプランジャ１４とに挟まれると、スプリング７６が変形し、スプリング７６が元に戻ろうとする力により凸部７２がプランジャ１４を押圧する。
【００３６】
図１の説明に戻る。キャップシール２６は、環状体で形成されている。キャップシール２６は、シリンダ１２とプランジャ１４との間に設けられている。また、キャップシール２６は、高圧シール２４よりもプランジャ１４の根本側に、高圧シール２４に対して隙間を開けて配置されている。キャップシール２６は、低圧シール２２や高圧シール２４と同様に、プランジャ１４の外周面に液密に摺接し、シリンダ１２とプランジャ１４の間をシールする機能を有する。
【００３７】
図４は、図１に示すキャップシール２６の断面図である。なお、図４に示すキャップシール２６は、プランジャポンプ１０から取り外した状態である。また、図４は、キャップシール２６の中心線より上の部分のみを図示している。
【００３８】
図４に示すように、キャップシール２６は、リング１００と、リング１００の外周を囲むＯリング１０２と、で構成されている。Ｏリング１０２は、弾性を有する部材（例えば合成ゴム）で形成されている。リング１００は、Ｏリング１０２の摺動面側（プランジャ１４側）に設けられており、摩擦係数の小さい樹脂であるフッ化炭素樹脂で形成されている。
【００３９】
リング１００には、内周面（プランジャ１４と当接する側、図４における下側）において全周にわたって凸部１０４が設けられている。凸部１０４は、キャップシール２６の内周における平面部１０６から突出した部分である。また、凸部１０４は、半径方向に変形可能に形成されている。
【００４０】
図１の説明に戻る。シリンダ１２と、プランジャ１４と、高圧シール２４と、キャップシール２６とに囲まれた空間は、冷却液Ｗ２が封入される液体封入部３２である。冷却液Ｗ２は、例えば水であるが、水以外の様々な液体を用いることができるが、水以外の様々な液体を用いることができる。
【００４１】
第２流路部２８は、不図示の供給源に接続され、当該供給源から液体封入部３２に冷却液Ｗ２を供給する流路部である。また、第２流路部２８には、一又は複数の弁体（不図示）が設けられており、この弁体を開閉することにより、冷却液Ｗ２の供給と排出が可能に構成されている。
【００４２】
プランジャポンプ１０は、シリンダ１２内のプランジャ１４の往復動により、プランジャ１４の先端側からスラリー液Ｓの吸い込み及び吐出しを行う。スラリー液Ｓの吸い込み時にはプランジャ１４を根元側に引き、スラリー液Ｓの吐出し時にはプランジャ１４を先端側に押し出す。
【００４３】
スラリー液Ｓの吸い込みのためプランジャ１４を根元側に引くと、まず、プランジャ１４とともに低圧シール２２が液体封入部３０の内部を移動し、低圧シール２２がスペーサ１８に当接する。そのまま更にプランジャ１４を根元側に引くと、低圧シール２２の凸部４２、５２がプランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを掻き取る。また、低圧シール２２が液体封入部３０の内部に設けられているため、プランジャ１４表面が洗浄液Ｗ１で洗い流される。
【００４４】
本実施形態によれば、低圧シール２２に凸部４２、５２が設けられているため、プランジャ１４を根元側に引く際にプランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを掻き取ることができる。また、低圧シール２２が液体封入部３０の内部に設けられているため、プランジャ１４表面を洗浄液Ｗ１で洗い流しつつ、プランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを掻き取ることができる。これにより、高圧シール２４とプランジャ１４とが当接する際にプランジャ１４表面にスラリー液Ｓが付着していないため、高圧シール２４とプランジャ１４とをしっかり密着させるこができる。したがって、高圧シール２４がシール機能を果たすことができ、もって液漏れを抑制することができる。また、高圧シール２４にスラリー液Ｓが付着することを抑制できるため、高圧シール２４の劣化を防止し、高圧シール２４を長持ちさせ、高圧シール２４の交換頻度を下げることができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、高圧シール２４に凸部７２が設けられているため、仮に低圧シール２２でプランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを掻き取りきれなかったとしても、プランジャ１４表面に残っているスラリー液Ｓを凸部７２で掻き取ることができる。これにより、高圧シール２４がシール機能を果たすことができ、もって液漏れを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、低圧シール２２を液体封入部３０の内部に設け、プランジャ１４表面を洗浄液Ｗ１で洗い流すようにしたため、プランジャポンプ１０が硬い合金粉末を含むスラリー液Ｓを処理する場合であっても、合金粉末により低圧シール２２や高圧シール２４に傷が付き、低圧シール２２や高圧シール２４のシール機能が低下することを抑制することができる。したがって、低圧シール２２や高圧シール２４を長持ちさせ、低圧シール２２や高圧シール２４の交換頻度を下げることができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、低圧シール２２が軟質材料で形成されているので、低圧シール２２、特に凸部４２、５２の変形が容易であり、プランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを確実に掻き取ることができる。また、高圧シール２４が硬質材料で形成されているので、高圧シール２４を長持ちさせることができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、プランジャ１４の往復動に伴って低圧シール２２が液体封入部３０の内部で移動するため、低圧シール２２が液体封入部３０に封入された洗浄液Ｗ１を第１流路部２０へと押し出し、古い洗浄液Ｗ１を液体封入部３０から排出することができる。特に、低圧シール２２がプランジャ１４の根元側に移動するときに古い洗浄液Ｗ１を液体封入部３０から押し出しつつ新しい洗浄液Ｗ１を液体封入部３０に封入するため、凸部４２、５２でプランジャ１４表面に付着したスラリー液Ｓを掻き取る前に、新しい洗浄液Ｗ１でプランジャ１４を洗い流すことができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、液体封入部３２に封入された冷却液Ｗ２でプランジャ１４を冷却することができるとともに、キャップシール２６で冷却液Ｗ２が流出することを抑制することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、低圧シール２２が２つの凸部４２、５２を有したが、低圧シール２２が凸部４２のみを有していてもよい。ただし、低圧シール２２が２つの凸部４２、５２を有することで、プランジャ表面に付着したスラリー液Ｓをより確実に掻き取ることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、液体封入部３２及びキャップシール２６を設けたが、これらは必須ではない。
【００５２】
また、本実施形態では、低圧シール２２及び高圧シール２４は、内周面と外周面において全周にわたって設けられた凸部４２、５２、７２を有したが、低圧シール２２及び高圧シール２４が有する凸部の形状はこれに限られない。低圧シール２２及び高圧シール２４は、内周面に全周にわたって形成された凸部を有していればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、凸部４２、５２の突出量（プランジャ１４と当接することによる変形量）は凸部７２の突出量と略同一であるが、例えば、凸部４２、５２の突出量を凸部７２の突出量よりも大きくしてもよい。この構成によれば、プランジャ１４の先端側にある低圧シール２２でプランジャ１４表面のスラリー液Ｓを確実に掻き取るようにすることができる。
【００５４】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１０      ：プランジャポンプ
１１      ：開口部
１２      ：シリンダ
１３      ：吸込室
１４      ：プランジャ
１６、１８：スペーサ
２０      ：第１流路部
２２      ：低圧シール
２４      ：高圧シール
２６      ：キャップシール
２８      ：第２流路部
３０、３２：液体封入部
４０      ：前段シール部材
４２      ：凸部
４４      ：平面部
４６      ：スプリング
５０      ：中段シール部材
５２      ：凸部
６０      ：後段シール部材
７０      ：前段シール部材
７２      ：凸部
７４      ：平面部
７６      ：スプリング
８０      ：中段シール部材
９０      ：後段シール部材
１００    ：リング
１０２    ：Ｏリング
１０４    ：凸部
１０６    ：平面部
【図１】
2019173655.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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