(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動部材（１）が、駆動部ケース（４）内に収容された駆動部（Ｍ）の駆動に従い往復動することで、前記往復動部材（１）の軸線方向前側に形成されたポンプ室（３）に使用液体を吸引し加圧して外部に押し出すポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、前記ポンプ室（３）での高圧発生時の前記使用液体の漏出を防止すべく前記ポンプ室（３）より軸線方向後側で前記往復動部材（１）の外周面に摺接する高圧シール（１８）を備えた往復動ポンプ（１００）において、
前記使用液体が、前記駆動部ケース（４）の吸水口（１９）から流入し前記駆動部（Ｍ）を浴してから前記ポンプ室（３）へこの順で一方向に流れる流路（Ｒ，Ｒ１）を備え、
前記高圧シール（１８）の裏側が、前記駆動部ケース（４）内を流れる前記使用液体に接することを特徴とする往復動ポンプ（１００）。
【請求項２】
前記往復動部材（１）の後部側を構成し前記高圧シール（１８）より後側に位置するピストン元（１ｂ）と、
前記ピストン元（１ｂ）が挿入され当該ピストン元（１ｂ）の往復動をガイドするガイド部（１２）と、
前記高圧シール（１８）の裏側に面すると共に前記ピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）と前記駆動部ケース（４）内の流路（Ｒ）のうち前記ガイド部（１２）より外周側の流路（Ｒ４）とを連通する連通路（２５）と、を備えることを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ（１００）。
【請求項３】
前記往復動部材（１）の後部側を構成し前記高圧シール（１８）より後側に位置するピストン元（１ｂ）と、
前記ピストン元（１ｂ）が挿入され当該ピストン元（１ｂ）の往復動をガイドするガイド部（１２）と、
前記ピストン元（１ｂ）を前後方向に貫通し、前記高圧シール（１８）の裏側に面すると共に前記ピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）と前記駆動部ケース（４）内の流路（Ｒ）のうち前記ピストン元（１ｂ）より後側の流路Ｒ５とを連通する連通孔（２６）と、を備えることを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、往復動ポンプとして、クランクケース内に駆動部を収容すると共に、当該クランクケースに連設されたマニホルド内にシリンダ部を有し、駆動部の駆動に従い往復動部材がシリンダ部内を往復動することで、シリンダ部内の先端側に形成されたポンプ室に使用液体（作動流体）を吸引し加圧して外部に押し出すポンプ作用を行う往復動ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような往復動ポンプでは、高圧シール、低圧シール、オイルシールが、往復動部材の外周面に摺接するように、ポンプ室側から駆動部側に向けてこの順に配設される。高圧シールは、ポンプ室での高圧発生時に当該ポンプ室内の使用液体（高圧液体）がシリンダ部と往復動部材との間を伝って駆動部側へ漏出することを防止するものであり、低圧シールは、高圧シールのバックアップと使用液体の駆動部側への漏出をさらに防止するものであり、オイルシールは、駆動部の構成部品を潤滑するためのオイルが駆動部側から漏出することを防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記往復動ポンプにあっては、シール不良等の原因で使用液体とオイルが混ざり合うと、著しく往復動ポンプとしての機能が低下するという問題がある。また、駆動部のオイルは、閉ざされた環境下で使用されるため、酸化や劣化が進み、定期的な交換が必要となる。また、クリーンな環境下では、駆動部で掻き上げられたオイルミストが問題になることがある。また、使用液体とオイルとを別々に管理する必要があり、手間がかかる。また、駆動部の負荷によりオイルが発熱し高温になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記各問題点を解決できる往復動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】
【０００７】
本発明による往復動ポンプ（１００）は、往復動部材（１）が、駆動部ケース（４）内に収容された駆動部（Ｍ）の駆動に従い往復動することで、往復動部材（１）の軸線方向前側に形成されたポンプ室（３）に使用液体を吸引し加圧して外部に押し出すポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、ポンプ室（３）での高圧発生時の使用液体の漏出を防止すべくポンプ室（３）より軸線方向後側で往復動部材（１）の外周面に摺接する高圧シール（１８）を備えた往復動ポンプ（１００）において、使用液体が、駆動部ケース（４）の吸水口（１９）から流入し駆動部（Ｍ）を浴してからポンプ室（３）へこの順で一方向に流れる流路（Ｒ，Ｒ１）を備え、高圧シール（１８）の裏側が、駆動部ケース（４）内を流れる使用液体に接することを特徴としている。
【０００８】
このような往復動ポンプ（１００）によれば、使用液体が、ポンプ室（３）でのポンプ作用に用いられる一方で、駆動部ケース（４）内に流れ当該使用液体に駆動部（Ｍ）が浴することから、オイルを用いること無く駆動部（Ｍ）の潤滑及び冷却が成される。このため、オイルを用いることにより駆動部で生じていた高温問題を解消しつつ、使用液体、オイルが混ざり合うことを防止するための低圧シールやオイルシールを無くすことができ低コスト化を図ることができ、且つ、オイル交換が不要とされ、メンテナンス性を向上でき、且つ、オイルミストの発生が無く、環境負荷を小さくでき、且つ、使用液体のみの管理で良く、管理コストを低減できる。加えて、駆動部ケース（４）内を流れる使用液体が高圧シール（１８）の裏側に接するため、前述したように低圧シールやオイルシールが無い構成であっても、高圧シール（１８）を使用液体により十分に冷却できる。
【０００９】
ここで、往復動部材（１）の後部側を構成し高圧シール（１８）より後側に位置するピストン元（１ｂ）と、ピストン元（１ｂ）が挿入され当該ピストン元（１ｂ）の往復動をガイドするガイド部（１２）と、高圧シール（１８）の裏側に面すると共にピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）と駆動部ケース（４）内の流路（Ｒ）のうちガイド部（１２）より外周側の流路（Ｒ４）とを連通する連通路（２５）と、を備えているのが好ましい。このような構成を採用した場合、ピストン元（１ｂ）の往復動による領域（Ｒ３）に対するポンプ作用によって、上記流路（Ｒ）のうちガイド部（１２）より外周側の流路（Ｒ４）を流れる使用液体が、連通路（２５）を通して、高圧シール（１８）の裏側に面すると共にピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）に導入される。このため、当該領域（Ｒ３）に導入された使用液体により、高圧シール（１８）を十分に冷却できると共に、ガイド部（１２）の冷却及び潤滑、ピストン元（１ｂ）の潤滑を十分に行うことができる。
【００１０】
また、往復動部材（１）の後部側を構成し高圧シール（１８）より後側に位置するピストン元（１ｂ）と、ピストン元（１ｂ）が挿入され当該ピストン元（１ｂ）の往復動をガイドするガイド部（１２）と、ピストン元（１ｂ）を前後方向に貫通し、高圧シール（１８）の裏側に面すると共にピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）と駆動部ケース（４）内の流路（Ｒ）のうちピストン元（１ｂ）より後側の流路Ｒ５とを連通する連通孔（２６）と、を備えているのが好ましい。このような構成を採用した場合、ピストン元（１ｂ）の往復動による領域（Ｒ３）に対するポンプ作用によって、上記流路（Ｒ）のうちピストン元（１ｂ）より後側の流路（Ｒ５）を流れる使用液体が、ピストン元（１ｂ）に設けられた連通孔（２６）を通して、高圧シール（１８）の裏側に面すると共にピストン元（１ｂ）より前側に形成された領域（Ｒ３）に導入される。このため、当該領域（Ｒ３）に導入された使用液体により、高圧シール（１８）を十分に冷却できると共に、ガイド部（１２）の冷却及び潤滑、ピストン元（１ｂ）の潤滑を十分に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、低コスト化を図り、且つ、メンテナンス性を向上し、且つ、環境負荷を小さくし、且つ、管理コストを低減し、加えて、低圧シールやオイルシールが無い構成であっても高圧シールを使用液体により十分に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図である。
【図２】図１に示す往復動ポンプの水平方向断面図である。
【図３】図１に示す往復動ポンプの使用液体の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る往復動ポンプの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図、図２は、図１に示す往復動ポンプの水平方向断面図、図３は、図１に示す往復動ポンプの使用液体の流れを示す図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の往復動ポンプ１００は、往復動部材１がシリンダ部２内を往復動（図示左右動）することで、当該往復動部材１の軸線方向前側に形成されたポンプ室３に使用液体を吸引し加圧して外部に押し出すポンプ作用を行う往復動ポンプであり、クランクケース（駆動部ケース）４とマニホルド５とを連結することでその外形が構成されている。そして、ここでは、ポンプ作用を行う往復動部材１及びシリンダ部２を備える組を、５組並設して成る所謂５連式の往復動ポンプ１００とされている（図２参照）。
【００１５】
往復動部材１は、先端側（図示左側；前側）の円柱状のプランジャ１ａの後端側（図示右側）に円柱状のピストン元１ｂをボルト結合し一体となって往復動するものである。この往復動部材１は、その先端側のプランジャ１ａが、マニホルド５内に装着されたシリンダ部材１６内に配置され、このシリンダ部材１６の内側（筒孔）を、プランジャ１ａが往復動すると共に、その後端側のピストン元１ｂが、ピストンピン８を介して駆動部Ｍに連結される（詳しくは後述）。シリンダ部材１６は、その内側が、プランジャ１ａが往復動する上記シリンダ部２を構成し、その先端側にポンプ室３が形成される。また、往復動部材１の後部側のピストン元１ｂは、プランジャ１ａよりも大径に構成され、後端面に、前側に向かって凹む凹部１ｃを備える。
【００１６】
クランクケース４は、中空に構成され、この中空部分に、往復動部材１を往復動させるための駆動部Ｍが収容される。この中空部分には、使用液体が収容されると共に流動し、当該中空部分は使用液体の流れる流路Ｒとされている。この流路Ｒの使用液体に駆動部Ｍは浸漬し当該駆動部Ｍが使用液体に浴する構成とされている。
【００１７】
使用液体は、ポンプ室３に流れ当該ポンプ室３でのポンプ作用に供する液体であり、種々の液体を用いることができるが、ここでは、清水が用いられている。
【００１８】
このような使用液体に浴する駆動部Ｍは、クランク軸６、コンロッド７、ピストンピン８、軸受として機能する高強度耐水性樹脂９，１０，１１等を有する。
【００１９】
クランク軸６は、往復動部材１の往復動方向に直交する方向（図１の紙面垂直方向、図２の上下方向）に延びるように配置され、図２に示すように、その両端側が、クランクケース４内に組み込まれたベアリングケース１３，１４に水平に支持される。クランク軸６の一端側の入力軸部は、入力軸部側のベアリングケース１３を挿通して外部に突出し、当該突出部分に駆動源からの回転駆動力が与えられるようになっている。このベアリングケース１３におけるクランク軸６の挿通部分（筒孔）と当該クランク軸６との間には、円筒状のメカニカルシール１５が配設され、このメカニカルシール１５によりクランク軸６が回転自在な状態でシールされている。
【００２０】
また、クランク軸６とベアリングケース１３，１４との間には、円筒状の高強度耐水性樹脂９がそれぞれ配設され、この高強度耐水性樹脂９によりクランク軸６が回転自在に支持されている。この高強度耐水性樹脂９及び後述する高強度耐水性樹脂１０〜１２は、種々のものを採用できるが、ここでは、特に好ましいとして、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂が用いられている。
【００２１】
コンロッド７は、図１及び図２に示すように、そのクランク軸６側の大径部７ａが、クランク軸６の各往復動部材１に対応する位置に、高強度耐水性樹脂１０を介して回転自在に支持されている。また、コンロッド７の往復動部材１側の小径部７ｂは、高強度耐水性樹脂１１を介して、前述したピストンピン８に対して回転自在に取り付けられている。
【００２２】
また、クランクケース４における前側（シリンダ部２側）の内部は、クランク軸６に接近するように後方に向かって突出しており（図１参照）、この突出部分４ａに、筒状のガイド部１２が収容固定されている。このガイド部１２は、前述した高強度耐水性樹脂より形成され、その筒孔にピストン元１ｂが挿入され、ピストン元１ｂの往復動をガイドする。そして、ガイド部１２内に位置するピストン元１ｂのその凹部１ｃ内に、コンロッド７の往復動部材１側の小径部７ｂが進入し、ピストンピン８の両端がピストン元１ｂに対して圧入状態で固定されている。
【００２３】
クランクケース４のガイド部１２より前側には、当該ガイド部１２に当接して筒状のシールケース１７が配設されている。シールケース１７は、その軸線方向中程に内側に突出する環状の鍔部１７ａを備え、この鍔部１７ａの内側を往復動部材１のプランジャ１ａが挿通する共に、この鍔部１７ａの前側の面に高圧シール１８が当接しシールケース１７内に固定状態で収容されている。
【００２４】
高圧シール１８は、ポンプ室３での高圧発生時に当該ポンプ室３内の使用液体がプランジャ１ａとの間を伝って後方へ漏出することを防止するためのものであり、円筒状に構成されポンプ室３より軸線方向後側に配置されてプランジャ１ａの外周面に摺接する。従って、この高圧シール１８を含むシリンダ部材１６の内面が、シリンダ部２とされる。
【００２５】
そして、クランクケース４に対しマニホルド５を例えばボルト等により取り付けることによって、ガイド部１２、シールケース１７、高圧シール１８、シリンダ部材１６が、クランクケース４内とマニホルド５内との間で挟まれた状態で軸線方向（図示左右方向）に位置決めされて固定される。
【００２６】
クランクケース４の上部は、図１に示すように、マニホルド５よりさらに上方に膨出し、この上方に膨出したマニホルド５側の端面（前側の端面）には、クランクケース４内の流路Ｒに連通し当該流路Ｒに使用液体を流入させるための吸水口１９が開口されている。また、クランクケース４のマニホルド５側の端面で、各シールケース１７より下方の位置には、クランクケース４内の流路Ｒに連通し流路Ｒからマニホルド５側へ使用液体を流出させるための流出口２０が開口されている。従って、クランクケース４内には、使用液体が吸水口１９から流入し流出口２０に向かうように流路Ｒを流れる使用液体の流れが形成される。
【００２７】
マニホルド５には、クランクケース４の流出口２０に連通する流入口２１が開口され、この流入口２１とポンプ室３との間に、クランクケース４内の流路Ｒからの使用液体が流れる吸水側流路Ｒ１が形成される。そして、この吸水側流路Ｒ１に、当該吸水側流路Ｒ１を開閉する吸水弁２２が設けられている。
【００２８】
また、マニホルド５には、ポンプ室３からの使用液体を外部に吐出するための吐出口２３が設けられ、各ポンプ室３の先端部には、図１及び図２に示すように、当該ポンプ室３を構成するように吐出弁２４がそれぞれ設けられている。各吐出弁２４は、その開閉により各ポンプ室３を開閉し、各吐出弁２４の吐出側と吐出口２３との間には、ポンプ室３からの使用液体が流れる吐出側流路Ｒ２が形成されている。
【００２９】
このような構成を有する往復動ポンプ１００のクランクケース４にあっては、高圧シール１８の裏側（後端面）に面すると共にピストン元１ｂより前側に、使用液体を流入させるための環状の領域Ｒ３が形成され、この領域Ｒ３に対して、クランクケース４内の使用液体を流入すべく、連通路２５、連通孔２６が設けられている。
【００３０】
連通路２５は、シールケース１７の上下左右に各々開口された開口１７ｂ、この開口１７ｂに連通するシールケース１７外周側の環状流路２７、この環状流路２７とクランクケース４の突出部分４ａ及びシールケース１７より下方の流路Ｒ４とを連通する連絡路２８を備えるものであり、これらの連絡路２８、環状流路２７、開口１７ｂを通して、流路Ｒ４の使用液体が領域Ｒ３に導入可能とされている。
【００３１】
連通孔２６は、ピストン元１ｂを前後方向に貫通する複数の貫通孔であり、この連通孔２６を通して、ピストン元１ｂより後側の流路、より詳しくはクランクケース４の突出部分４ａとクランク軸６との間の流路Ｒ５の使用液体が領域Ｒ３に導入可能とされている。
【００３２】
このような往復動ポンプ１００によれば、クランクケース４内の流路Ｒに吸水口１９から使用液体が導入され駆動部Ｍが使用液体に浴した状態で駆動部Ｍが駆動される。すると、クランク軸６が回転し、この回転運動がコンロッド７及びピストンピン８を介することで往復運動に変換されて往復動部材１が往復動し、プランジャ１ａがシリンダ部２内をクランク軸６側に向かって移動することによってポンプ室３が減圧され、マニホルド５の吸水弁２２及び吐出弁２４が各々開及び閉となり、使用液体は、クランクケース４内の流路Ｒからマニホルド５の吸水側流路Ｒ１、吸水弁２２を通してポンプ室３へ吸引される。一方、プランジャ１ａがシリンダ部２内をポンプ室３側に向かって移動することによってポンプ室３が加圧され、吸水弁２２及び吐出弁２４が各々閉及び開となり、ポンプ室３の使用液体は、吐出弁２４、吐出側流路Ｒ２を通して吐出口２３から外部へ吐出される。このように使用液体を吸引し吐出するポンプ作用を繰り返し行う。
【００３３】
このようなポンプ作用によるポンプ室３の減圧時にあっては、クランクケース４内において使用液体は、図３に矢印で示すように、吸水口１９から流入し主として突出部分４ａの上面に沿って後方へ向かいクランク軸６の上側から後側に回り込んでクランク軸６の下側に向かい、さらに流路Ｒ４を流れて流出口２０に向かう流れを形成する。また、吸水口１９から流入した使用液体の一部は、クランクケース４の突出部分４ａとクランク軸６との間の流路Ｒ５を下方に向かって流れ、流路Ｒ４に合流する流れを形成する。
【００３４】
従って、軸受として機能する高強度耐水性樹脂９，１０には使用液体が供され、当該高強度耐水性樹脂９，１０は十分冷却及び潤滑される。このため、軸受としての機能が十分発揮される。
【００３５】
また、往復動部材１の往復動によりピストン元１ｂがガイド部１２内を往復動し、このピストン元１ｂのポンプ作用により、クランクケース４の流路Ｒ４の使用液体は、図３に矢印で示すように、連通路２５を通して、具体的には、連絡路２８、環状流路２７、開口１７ｂを通して、高圧シール１８の裏側に面すると共にピストン元１ｂより前側に形成された環状の領域Ｒ３に導入される。
【００３６】
また、上記ピストン元１ｂのポンプ作用により、クランクケース４内の流路Ｒ５を流れる使用液体は、図３に矢印で示すように、ピストン元１ｂの凹部１ｃ、ピストン元１ｂの連通孔２６を通して、上記領域Ｒ３に導入される。
【００３７】
このように、クランクケース４内を流れる使用液体は、連通路２５、連通孔２６のどちらからも領域Ｒ３に導入される。そして、領域Ｒ３に導入された使用液体によって、高圧シール１８の裏面が十分に冷却されると共に、ガイド部１２の冷却及び潤滑、ピストン元１ｂの潤滑が十分に行われる。さらに、このようなガイド部１２の冷却及び潤滑、ピストン元１ｂの潤滑は、ガイド部１２内に流路Ｒ５から流れてくる使用液体（ガイド部１２内に対する裏側からの使用液体）によっても行われる。
【００３８】
そして、このように連通路２５、連通孔２６を通して領域Ｒ３に導入された使用液体は、ピストン元１ｂの往復動によるポンプ作用により、導入とは逆に、連通路２５を通して流路Ｒ４に、連通孔２６を通して流路Ｒ５にそれぞれ押し出され、このような出し入れが繰り返されて領域Ｒ３には常に新鮮な使用液体が収容される。
【００３９】
また、ピストン元１ｂの凹部１ｃ内を前側に向かって流れる使用液体により、凹部１ｃ内の高強度耐水性樹脂１１は十分冷却及び潤滑され、軸受としての機能が十分発揮される。
【００４０】
このように、本実施形態においては、使用液体が、ポンプ室３でのポンプ作用に用いられる一方で、クランクケース４内の流路Ｒに流れ当該使用液体に駆動部Ｍが浴する構成とされ、オイルを用いること無く駆動部Ｍの潤滑及び冷却が成されるため、オイルを用いることにより駆動部で生じていた高温問題を解消しつつ、使用液体、オイルが混ざり合うことを防止するための低圧シールやオイルシールを無くすことができ低コスト化を図ることができ、且つ、オイル交換が不要とされ、メンテナンス性を向上でき、且つ、オイルミストの発生が無く、環境負荷を小さくでき、且つ、使用液体のみの管理で良く、管理コストを低減できる。加えて、クランクケース４内を流れる使用液体が高圧シール１８の裏側に接するため、低圧シールやオイルシールが無い構成であっても、高圧シール１８を使用液体により十分に冷却できる。
【００４１】
また、ピストン元１ｂの往復動による領域Ｒ３に対するポンプ作用によって、ガイド部１２より外周側の流路Ｒ４を流れる使用液体が、連通路２５を通して、領域Ｒ３に導入されるため、当該領域Ｒ３に導入された使用液体により、高圧シール１８が十分に冷却されると共に、ピストン元１ｂの潤滑が十分に行われ、且つ、ガイド部１２の冷却及び潤滑が十分に行われ軸受としての機能が十分発揮される。
【００４２】
また、ピストン元１ｂの往復動による領域Ｒ３に対するポンプ作用によって、ピストン元１ｂより後側の流路Ｒ５を流れる使用液体が、ピストン元１ｂの連通孔２６を通して、領域Ｒ３に導入されるため、当該領域Ｒ３に導入された使用液体により、高圧シール１８が十分に冷却されると共に、ピストン元１ｂの潤滑が十分に行われ、且つ、ガイド部１２の冷却及び潤滑が十分に行われ軸受としての機能が十分発揮される。
【００４３】
また、クランクケース４において、吸水口１９と流出口２０とが、クランクケース４の突出部分４ａを間に挟んでほぼ上下対称の位置に配置されているため、クランクケース４内の使用液体の流れに流路Ｒのような方向性を持たせることができ、より潤滑効果が高められている。
【００４４】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に効果的であるとして、領域Ｒ３に対して、クランクケース４内を流れる使用液体を連通路２５及び連通孔２６の双方から導入するようにしているが、連通路２５又は連通孔２６の何れか一方のみを設け当該一方から導入するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１…往復動部材、１ａ…プランジャ（往復動部材）、１ｂ…ピストン元（往復動部材）、３…ポンプ室、４…クランクケース（駆動部ケース）、６…クランク軸（駆動部）、７…コンロッド（駆動部）、８…ピストンピン（駆動部）、９，１０，１１…高強度耐水性樹脂（駆動部）、１２…ガイド部、１８…高圧シール、２５…連通路、２６…連通孔、１００…往復動ポンプ、Ｍ…駆動部、Ｒ…流路、Ｒ３…領域、Ｒ４…ガイド部より外周側の流路、Ｒ５…ピストン元より後側の流路。
【図１】
0005706850.tif 000002
【図２】
0005706850.tif 000003
【図３】
0005706850.tif 000004