(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するプランジャ部周りに組み付けられ、前記シリンダと前記プランジャ部との摺接部を密閉するパッキン構造体において、
複数のパッキン部材を積層して前記プランジャ部周りに外嵌し、この各パッキン部材の間に前記リング部材を介在させ、
前記パッキン部材は、断面Ｖ字形状の谷底部に溝部を設け、この溝部の先端から山頂部までの厚さを両袖部それぞれの厚さよりも肉薄に形成した環状に形成され、
前記リング部材は、断面Ｖ字形状であり、前記パッキン部材の谷部および山部の角度に対応した山部および谷部を形成するとともに、前記パッキン部材の幅よりも小さな幅で環状に形成され、
前記パッキン部材の谷部および山部と前記リング部材の山部および谷部は、同一軸線上に積層され、
前記パッキン部材の山頂部および溝部の先端は、断面円弧状の曲面形状であり、
前記溝部は、前記リング部材の山部を挿入し前記パッキン部材を押し広げ可能な大きさに形成されるとともに、その深さが前記パッキン部材の厚み方向の半分以上であり、
前記パッキン部材に形成する前記谷底部と前記山頂部とを結ぶ前記断面Ｖ字形状の中心線に対して、前記両袖部をそれぞれ対称形状とし前記溝部の中心線が前記シリンダの内壁側に平行に偏移していることを特徴とするパッキン構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のパッキン構造体において、さらに、前記パッキン部材の谷部に対応した山部を形成した環状の上アダプタと、前記パッキン部材の山部に対応した谷部を形成した環状の下アダプタとを、前記積層されたパッキン部材の上下それぞれの位置に配置した事を特徴とするパッキン構造体。
【請求項３】
前記パッキン部材に形成する前記山頂部および前記溝部の先端を断面円弧状の湾曲面にした事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたパッキン構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャポンプ等のプランジャ装置におけるシリンダ内の液密性を保持するためのパッキン構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を圧送するプランジャ装置は、シリンダ内をプランジャ部が往復動して供給口から液体を吸い込み、吐出口から液体を吐き出すように構成されており、この液体の吸入、吐出を効率良く行うために、シリンダ内の液密性が要求される。この液密性を確保するために、例えばシリンダ内を往復動するプランジャロッドの先端にピストン部を形成し、このピストン部周りに図５に示すようなパッキン構造体を組み付ける液密構造が知られている。以下に、図５を基にプランジャロッドＢ１およびパッキン構造体（以下、従来型パッキン構造体という）等の詳細を説明する。
【０００３】
シリンダＡ内を往復動するプランジャロッドＢ１の先端には、シリンダＡの内壁に沿って摺動するピストン部Ｂ２が形成されており、このピストン部Ｂ２について先ず説明する。
プランジャロッドＢ１の先端には、小径の雄螺子部ｂ１が設けられており、この雄螺子部ｂ１が、スプリングシートｂ２に設けた中央穴を貫通し、筒状であるパッキン受けｂ９の上方内壁に形成する雌螺子部ｂ１０と螺合する。また、パッキン受けｂ９の下端周りには、フランジ部ｂ１１を形成し、このフランジ部ｂ１１とスプリングシートｂ２との間にあって、パッキン受けｂ９の本体周りに従来型パッキン構造体を組み付けている。つまり、前記ピストン部Ｂ２は、スプリングシートｂ２、パッキン受けｂ９およびコイルスプリングｂ４によって構成され、前記雌螺子部ｂ１０を雄螺子部ｂ１に螺合させて締め付ける事により、従来型パッキン構造体がピストン部Ｂ２に組み付けられる。
また、パッキン受けｂ９の下面に設けた内部流入口からパッキン受けｂ９の筒内、さらにプランジャロッドＢ１内にかけて内部流路Ｂ５が形成され、この内部流路Ｂ５内に逆止弁Ｂ６を配設している。
【０００４】
次に、従来型パッキン構造体の詳細を図５を基に説明する。従来型パッキン構造体は、前記した如く、フランジ部ｂ１１とスプリングシートｂ２との間にコイルスプリングｂ４を介して組み付けられた状態にあり、複数積み重ねられた断面略Ｖ字状かつ環状のパッキン部材ｂ６と、このパッキン部材ｂ６を上下から挟み付ける断面Ｖ字の山部を有する上部アダプタｂ８および断面Ｖ字の谷部を有する下部アダプタｂ７とによって構成されている。
この従来型パッキン構造体によれば、パッキン受けｂ９をプランジャロッドＢ１側に締め付けて圧縮したコイルスプリングｂ４の反発弾性押力が、積層された各パッキン部材を押圧する。その結果、各パッキン部材の外側（シリンダＡの内壁側）の袖部がシリンダＡの内壁に圧接し、シリンダＡ内を密封する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明してきた従来型パッキン構造体の場合、積層した複数のパッキン部材ｂ６の全てが均一な状態で、シリンダＡの内壁に圧接するとは限らず、例えば、最下段のパッキン部材ｂ６の袖部の広がりが大きいため、このパッキン部材ｂ６のみがシリンダＡ内を密封するシール機能を果たし、他のパッキン部材ｂ６はシール機能に関与しないという現象を招いた。このような現象は、シリンダＡ内の液密性が不完全となって液体の吸入、吐出効率を低下させ、又、各パッキン部材ｂ６が均一にシリンダＡの内壁に圧接しない結果、偏磨耗を生じさせて液密性の保持を一層困難にした。
【０００６】
また、前記液密性を保持するため、例えばパッキン部材ｂ６における両袖部の広がりを大きくとれば、今度は、組み付けが困難となり、しかも、ピストン部Ｂ２のプランジャロッドＢ１のシリンダＡ内での摺動が円滑に行われないという不都合を生じる。
以上の不都合は、圧送の対象となる液体が塗装用の塗料等のような場合、塗装むらを生じさせて、塗装精度を低下させて特に不都合が大きかった。
本発明は、以上の不都合を回避する事を目的とするものであり、液体をプランジャ装置にて圧送する場合の、シリンダＡ内における液密性の保持、および前記液体の吸入、吐出効率を向上する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリンダ内を往復動するプランジャ部周りに組み付けられ、前記シリンダと前記プランジャ部との摺接部を密閉するパッキン構造体において、複数のパッキン部材を積層して前記プランジャ部周りに外嵌し、この各パッキン部材の間に前記リング部材を介在させ、前記パッキン部材は、断面Ｖ字形状の谷底部に溝部を設け、この溝部の先端から山頂部までの厚さを両袖部それぞれの厚さよりも肉薄に形成した環状に形成され、前記リング部材は、断面Ｖ字形状であり、前記パッキン部材の谷部および山部の角度に対応した山部および谷部を形成するとともに、前記パッキン部材の幅よりも小さな幅で環状に形成され、前記パッキン部材の谷部および山部と前記リング部材の山部および谷部は、同一軸線上に積層され、前記パッキン部材の山頂部および溝部の先端は、断面円弧状の曲面形状であり、前記溝部は、前記リング部材の山部を挿入し前記パッキン部材を押し広げ可能な大きさに形成されるとともに、その深さが前記パッキン部材の厚み方向の半分以上であり、前記パッキン部材に形成する前記谷底部と前記山頂部とを結ぶ前記断面Ｖ字形状の中心線に対して、前記両袖部をそれぞれ対称形状とし前記溝部の中心線が前記シリンダの内壁側に平行に偏移していることを特徴とするパッキン構造体とした。
また、前記パッキン構造体において、さらに、前記パッキン部材の谷部に対応した山部を形成した環状の上アダプタと、前記パッキン部材の山部に対応した谷部を形成した環状の下アダプタとを、前記積層されたパッキン部材の上下それぞれの位置に配置した事を特徴とすることもできる。
また、前記パッキン部材に形成する前記山頂部および前記溝部の先端を断面円弧状の湾曲面にした事を特徴とする事もできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を基に説明する。
尚、図１はパッキン構造体が組み付けられたピストン部の縦断面図、図２はパッキン構造体の分解縦断面図、図３はパッキン部材の縦断面部分拡大図、図４はプランジャポンプの概略縦断面図、図５は、従来のパッキン構造体が組み付けられたピストン部の縦断面図である。
【０００９】
本発明に係るパッキン構造体は、本実施の形態ではプランジャポンプ１におけるプランジャ部３周りに組み付けられており、前記パッキン構造体を説明する前に、まず、このプランジャポンプ１の概要を図４を基に説明する。
プランジャポンプ１では、シリンダ部２の上下開口部に、それぞれ上蓋部４および下蓋部６を嵌め込んでいる。さらに、これら上蓋部４と下蓋部６との間をテンションボルト９にて締め付ける事によってシリンダ部２と上下蓋部４，６とを固定している。従って、このテンションボルト９によって固定されたシリンダ部２および上下蓋部４，６とが、シリンダを構成する。
【００１０】
シリンダ部２の下開口部が嵌め込まれる下蓋部６には、流入路６１が形成されており、さらに、この流入路６１の入り口にねじ込まれる接続継手６２、この接続継手６２に袋ナット６３の螺合によって結合する液体供給管７を介して液体の供給源まで流路がつながっている。また、シリンダ部２の下開口部には、弁座部２１ｃ，ボール弁２１ａ，規制ロッド２１ｂからなる逆止弁２１を配設し、液体の逆流を防止する。
一方、シリンダ部２の上蓋部４には、上開口部が嵌め込まれる嵌合穴４１、嵌合穴４１の奥に形成された小径の液室４２、液室４２のさらに奥であり、図４においては最も上方位置にプランジャロッド摺動穴４３を形成する。
【００１１】
プランジャロッド３１は、このプランジャロッド摺動穴４３に摺動自在に貫通し、先端に設けたピストン部３２をシリンダ部２の内壁に摺接させている。また、プランジャロッド３１の基端側には駆動ロッド３４と駆動源との結合部３５（以下、駆動源結合部という）を設けている。つまり、プランジャ部３は、ピストン部３２，プランジャロッド３１，駆動ロッド３４，駆動源結合部３５によって構成され、駆動源結合部３５と連結するエアシリンダ（図示せず）の作用によってシリンダ部２の内壁に沿って往復動する。
ちなみに、図４中の符号３３は、ピストン部３２とシリンダ部２の内壁との隙間である摺接部を密閉するパッキン構造体であり、符号４４は、プランジャロッド３１とプランジャロッド摺動穴４３との隙間である摺接部を密封するパッキン構造体、符号５は、プランジャロッド摺動穴４３の上部で螺合し、先端で前記パッキン構造体４４を押圧する締結部材である。つまり、本発明に係るパッキン構造体は前記２ヵ所で使用されている。
【００１２】
ピストン部３２の下面には内部流入口３２ａを形成し、一方で、プランジャ部３の往復動によってピストン部３２が最上端の位置に来た時、まだ液室４２内に残るプランジャロッド３１の側面位置に通液穴３６ｄを形成する。この内部流入口３２ａと通液穴３６ｄとを内部流路３６が連絡し、さらに、内部流路３６の途中に、弁座３７ｃ，ボール弁３７ａ，規制ロッド３７ｂからなる逆止弁３７を配設する。また、内部流路３６が通液穴３６ｄを介して連絡する液室４２には、側壁に外部流路につながる吐出穴４２ａを設けており、内部流路３６に流入した液体は、プランジャ部３の往復動によって最終的に吐出穴４２ａを通って外部流路に吐き出される。
【００１３】
プランジャポンプ１の主要部は、以上の構成からなり、以下に、プランジャポンプ１の作用による液体の圧送を説明する。
先ず、プランジャ部３が復動すると、ピストン部３２が最下端の位置からシリンダ部２内を持ち上げられる。すると逆止弁２１が開き、液体供給源からシリンダ部２内に液体が吸い込まれる。
プランジャ部３の復動が終了し、ピストン部３２が最上端の位置に来ると、今度はプランジャ部３が往動を開始し、逆止弁３７が開いてシリンダ部２内の液体が内部流路３６内に流入して液室４２まで達する。
プランジャ部３の往動が終了し、ピストン部３２が最下端の位置に来ると、再び、プランジャ部３が復動を開始するが、この際、内部流路３６内に配設する逆止弁３７が閉じ、液室４２内に送り込まれた液体が、吐出穴４２ａから外部流路に吐き出される。
【００１４】
本実施形態に係るパッキン構造体は、前記した如く、ピストン部３２とシリンダ部２の内壁との摺接部、およびプランジャロッド３１とプランジャロッド摺動穴４３との摺接部を密封する箇所に組み付けられており、以下、ピストン部３２周りに組み付けられたパッキン部３３（パッキン構造体）を中心に、その詳細を図１から図３に基づいて説明する。
プランジャロッド３１の先端には、滑らかに湾曲しながら拡開したフランジ部３１ｄ、およびフランジ部３１ｄの中央から下方に突出する小径かつ略筒状の雄螺子部３１ａが形成されている。また、略筒状かつ下端周縁にフランジ部３２ｅを形成するパッキン受け３２ｄの上方内壁に雌螺子部３２ｆを設け、この雌螺子部３２ｆに前記雄螺子部３１ａをねじ込んで締め付ける。一方、雌螺子部３２ｆの下方内壁には、ボール弁３７ａを支える弁座３７ｃを形成し、前記雄螺子部３１ａの筒内に、このボール弁３７ａの上方移動を規制する二本の規制ロッド３７ｂを横設して逆止弁３７を配設する。また、弁座３７ｃの裏面に相当するパッキン受け３２ｄの下面には、テーパを設けた内部流入口３２ａを形成する。
つまり、この内部流入口３２ａから逆止弁３７および雄螺子部３１ａの筒内を通って通液穴３６ｄにつながる流路が内部流路３６を構成する（図４参照）。
【００１５】
続いて、パッキン受け３２ｄの筒周りに組み付けられるパッキン構造体の説明をする。本実施形態に係るパッキン構造体は、複数のシールド用のパッキン部材３３ａ（以下、パッキン部材という）と、積層される前記複数のパッキン部材３３ａの各々の間に挟み込まれるリング部材３３ｂと、これらパッキン部材３３ａとリング部材３３ｂとからなるパッキン部３３を上下方向から挟み付ける位置に上アダプタ３３ｄおよび下部アダプタ３３ｅとを配置してなり、パッキン部材３３ａ，リング部材３３ｂ，上アダプタ３３ｄ，下アダプタ３３ｅは、それぞれ環状をなす。
【００１６】
パッキン部材３３ａは、断面略Ｖ字形状をなし、下面（液体の吐出側）が山部３３ｇ、上面（液体の吸入側）が谷部３３ｆとなるよう組み付けられる。
このパッキン部材３３ａをより詳細に説明すると、環状かつ断面Ｖ字形状の谷部３３ｆの底３３ｍ（以下、谷底部という）に溝部３３ｊを形成し、この溝部３３ｊの先端から前記山部３３ｇの頂点３３ｋ（以下、山頂部という）までの厚さを両袖部３３ｈ，３３ｉそれぞれの厚さよりも肉薄に形成する。また、山部３３ｇの外頂角θ１と谷部３３ｆの内頂角θ２とは同一角度とし、山部３３ｇと谷部３３ｆの中心線が断面視で同一の中心線Ｌ１となるよう形成する。
【００１７】
また、本実施形態においては、前記山頂部３３ｋおよび溝部３３ｊの先端が断面円弧状の曲面形状であり、断面視で溝部３３ｊの中心線Ｌ２が、前記谷底部３３ｍと山頂部３３ｋを結ぶ前記断面Ｖ字形状の中心線Ｌ１より外側（シリンダ部２の内壁側）に偏移した位置となる。
これは、パッキン部材３３ａの両袖部３３ｈ，３３ｉを開き易くするためであり、特に、中心線Ｌ２を中心線Ｌ１より外側（シリンダ部２の内壁側）に偏移させるのは、シリンダ部２の内壁側にある袖部３３ｉを一層開き易くさせて、液密性を高めるためであるが、溝部３３ｊの先端から山部３３ｇの突端までの厚さや中心線Ｌ２の位置は、これらに限定されるものではない。
【００１８】
以上説明したパッキン部材３３ａは、谷部３３ｆと山部３３ｇとが多段に積層された状態で、ピストン部３２に外嵌するが、この谷部３３ｆと山部３３ｇとの間にリング部材３３ｂを介在させる。このリング部材３３ｂは、突端を平面状に切り欠いた断面略Ｖ字状の環状部材であり、谷部もしくは山部の角度は、パッキン部材３３ａの山部３３ｇもしくは谷部３３ｆの角度に対応させるべくθ１（θ２）と同一角度とする。従って、パッキン部材３３ａの谷部３３ｆとリング部材３３ｂの山部とが重なり、パッキン部材３３ａの山部３３ｇとリング部材３３ｂの谷部とが重なる。その結果、複数のパッキン部材３３ａおよびリング部材３３ｂが積層してパッキン部３３を構成する。尚、このリング部材３３ｂを介在させるのは、両袖部３３ｈ，３３ｉが開く事により、積層するパッキン部材３３ａに、偏りが生じないようにするためである。
ちなみに、本実施形態においては、四つのパッキン部材３３ａが、間にリング部材３３ｂを介在させて積層している。
【００１９】
前記パッキン部３３を、上アダプタ３３ｄと下アダプタ３３ｅとが上下方向から挟み付ける。
上アダプタ３３ｄの上面には、平面を形成し、下面には、頂部を平面状に切り欠いた山部を形成して、パッキン部材３３ａの谷部３３ｆの傾斜面に当接させる。
一方、下アダプタ３３ｅの上面には、谷部を形成してパッキン部材３３ａの山部３３ｇを保持し、下面には、パッキン受け３２ｄのフランジ部３２ｅ上で安定すべく平面を形成する。
以上の上アダプタ３３ｄと下アダプタ３３ｅとが、パッキン部３３を上下方向から挟み、プランジャロッド３１の雄螺子部３１ａをパッキン受け３２ｄの雌螺子部３２ｆにねじ込んで締め付ける事により、パッキン部３３が締め付けられる。
尚、本実施形態の如く、上アダプタ３３ｄおよび下アダプタ３３ｅを配置したのは、多段に積層したパッキン部材３３ａを安定させるためであるが、上下アダプタ３３ｄ，３３ｅを配置せず、多段に積層したパッキン部材３３ａをプランジャロッド３１およびパッキン受け３２ｄに形成する各フランジ部３１ｄ，３２ｅで直接挟みつけ、押圧する事も可能である。
【００２０】
以上の構成からなるパッキン部３３の作用を説明する。パッキン構造体は前記した如く、シリンダ部２内で、パッキン受け３２ｄの筒周りに組み付けられている（図１、図２、図３参照）。
ここでパッキン受け３２ｄの雌螺子部３２ｆをプランジャロッド３１の雄螺子部３１ａに螺合させていくと、プランジャロッド３１のフランジ部３１ｄが上アダプタ３３ｄに当接し、上アダプタ３３ｄがパッキン部３３に押圧をかけ始める。
この押圧により、下アダプタ３３ｅにて保持されているパッキン部３３の内、最上段に位置するパッキン部材３３ａの両袖部３３ｈ，３３ｉが押し広がり、同時に下面で重なるリング部材３３ｂに押圧を伝える。ちなみに、図３の二点鎖線は、外側（シリンダ部２の内壁側）の袖部３３ｉが押圧される前の状態を示す。
この押圧が、今度は二段目のパッキン部材３３ａに押圧をかけ、前記最上段に位置するパッキン部材３３ａと同様に両袖部３３ｈ，３３ｉが押し広がりながら下面で重なるリング部材３３ｂに押圧を伝える。
【００２１】
押圧は、以上の作用を繰り返しながら下アダプタ３３ｅまで伝わり、かつ、多段に積層された各パッキン部材３３ａの袖部３３ｉが、それぞれシリンダ部２の内壁に内接する。
その結果、シリンダ部２の内壁とプランジャ部３との隙間である摺接部を密封し、液密性が保たれる。
この状態で、プランジャポンプ１を作動させると、プランジャ部が往復動をして液体供給源から液体を吸い込み、外部流路へ効率良く液体を吐き出す事ができる。
【００２２】
【発明の効果】
パッキン構造体を、上下方向から挟み付けながら押圧する事により、積層する各パッキン部材のそれぞれが押し広がり、シリンダ部の内壁とそれぞれが内接する。
その結果、シリンダ内の液密性が長期にわたって保持され、かつ、摺接部となるシリンダ壁面の偏磨耗が防止される。
また、前記押圧によりパッキン部材自体が、シリンダの壁面を付勢しながら圧接する。その結果、パッキン部を常時付勢しながら押圧しておく必要がなくなり、コイルバネ等が不必要となる分、部品点数が減少して経済的である。
さらに、溝部の中心線をパッキン部材の断面Ｖ字形状の中心線より外側に偏移させたり、溝部の先端やパッキン部材の山頂部を断面円弧状に形成する事により、パッキン部材の両袖部がシリンダ部の内壁側に押し広がり易くなって液密性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パッキン構造体が組み付けられたピストン部の概略縦断面図。
【図２】パッキン構造体の分解縦断面図。
【図３】パッキン部材の縦断面部分拡大図。
【図４】プランジャポンプの概略縦断面図。
【図５】従来型パッキン構造体が組み付けられたピストン部の概略縦断面図。
【符号の説明】
１：プランジャポンプ
２：シリンダ部
２１：逆止弁
３：プランジャ部
３１：プランジャロッド
３１ａ：雄螺子部
３１ｄ：フランジ部
３２：ピストン部
３２ａ：内部流入口
３２ｄ：パッキン受け
３２ｅ：フランジ部
３２ｆ：雌螺子部
３３：パッキン構造体
３３ａ：シールド用のパッキン部材（パッキン部材）
３３ｂ：リング部材
３３ｄ：上アダプタ
３３ｅ：下アダプタ
３３ｆ：谷部
３３ｇ：山部
３３ｈ，３３ｉ：袖部
３３ｊ：溝部
３３ｋ：山頂部
３３ｍ：谷底部
３４：駆動ロッド
３５：駆動源結合部
３６：内部流路
３７：逆止弁
４：上蓋部
５：締結部
６：下蓋部
Ａ：シリンダ
Ｂ１：プランジャロッド
Ｂ２：ピストン部
ｂ４：コイルスプリング
ｂ６：パッキン部材
ｂ７：下部アダプタ
ｂ８：上部アダプタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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