(57)【要約】【課題】潤滑性及び冷却性を向上した往復動ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】駆動軸１２を収容すると共に駆動軸１２の両端を支持する駆動部ケース４０において、使用液の吸水口５ａを、駆動軸１２の少なくとも一端側に面するように設けると共に、駆動軸１２の内部流路３０の一端３０ａを、吸水口５ａ側へ開口することによって、使用液を確実に内部流路３０に導入する。また、内部流路３０の他端３０ｂを、駆動軸１２の外周面に開口することによって、この開口３０ｂの位置により使用液を駆動部ケース４０内で潤滑、冷却が必要な箇所へ供給することを可能とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部ケース（４０）内に配置されると共に当該駆動部ケース（４０）に両端が支持された駆動軸（１２）を備え、前記駆動軸（１２）の回転による駆動部（Ｍ）の駆動により往復動部材（１）が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、
前記駆動軸（１２）は、その内部に、使用液が流れる内部流路（３０）を備え、
前記駆動部ケース（４０）において前記駆動軸（１２）の少なくとも一端側に面するように、前記使用液が流入する吸水口（５ａ）が設けられ、
前記内部流路（３０）の一端（３０ａ）は、前記吸水口（５ａ）側へ開口され、前記内部流路（３０）の他端（３０ｂ）は、前記駆動軸（１２）の外周面に開口されていることを特徴とする往復動ポンプ（１００）。
【請求項２】
前記内部流路（３０）の前記他端の開口（３０ｂ）は、前記駆動部ケース（４０）内で前記駆動部（Ｍ）を収容する領域（Ｎ）に向けて開口されてい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】
前記内部流路（３０）の前記他端の開口（３０ｂ）は、前記駆動軸（１２）を摺動させる部分（１４，１５）に向けて開口されていることを特徴とする請求項１又は２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、クランク軸の回転に従い往復動部材が往復動し、往復動部材の先端側に設けられたポンプ室に使用液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。このような往復動ポンプにあっては、クランクケース内のクランク軸、コンロッド、クランクピン等の駆動部と、ポンプ室とに、同一の使用液を使用するものがあり、この場合、回転軸線を中心に回転するクランクジャーナルと、このクランクジャーナルを回転自在に支持する高強度水性樹脂より成る軸受との間に使用液を供給し、軸受を潤滑、冷却することが必要となる。
【０００３】
このような潤滑、冷却構造として、以下の特許文献１の技術が知られている。この特許文献１にあっては、クランクケースに設けられ、クランクジャーナルの軸受け部（外周面）を支持する軸受と、クランクケース内に収容される使用液を軸受け部に導入する第１流路及び第２流路と、を備え、第２流路は、クランクジャーナル内に形成されて、軸受け部に接続されており、第１流路の一端は、回転軸線方向に交差するクランク軸の表面（バランスウェイトの側面）に開口すると共に、回転軸線から離間しており、第１流路の他端は、第２流路に接続されると共に、回転軸線から離間しており、第１流路は、第１流路の一端を基準としてクランク軸の回転方向の上流側に延びる構成を採用している。
【０００４】
このような構成によれば、クランク軸が回転方向に回転すると、使用液の流れは、相対的に回転方向の上流側に向かい、使用液の流れが第１流路の向きに沿うことになる。このため、使用液は、第１流路の一端から第１流路内に導入されやすくなり、使用液が第１流路及び第２流路を通って軸受け部に供給されやすくなる結果、軸受を潤滑しやくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２００２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記特許文献１よりさらに、使用液をクランク軸の内部流路に導くことができ、より一層潤滑、冷却に寄与できる往復動ポンプの要望がある。
【０００７】
そこで、本発明は、使用液を確実に内部流路に導入でき、潤滑性及び冷却性を向上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】
【０００８】
本発明による往復動ポンプ（１００）は、駆動部ケース（４０）内に配置されると共に当該駆動部ケース（４０）に両端が支持された駆動軸（１２）を備え、駆動軸（１２）の回転による駆動部（Ｍ）の駆動により往復動部材（１）が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、駆動軸（１２）は、その内部に、使用液が流れる内部流路（３０）を備え、駆動部ケース（４０）において駆動軸（１２）の少なくとも一端側に面するように、使用液が流入する吸水口（５ａ）が設けられ、内部流路（３０）の一端（３０ａ）は、吸水口（５ａ）側へ開口され、内部流路（３０）の他端（３０ｂ）は、駆動軸（１２）の外周面に開口されていることを特徴としている。
【０００９】
このような往復動ポンプ（１００）によれば、駆動軸（１２）を収容すると共に駆動軸（１２）の両端を支持する駆動部ケース（４０）において、使用液の吸水口（５ａ）が、駆動軸（１２）の少なくとも一端側に面するように設けられると共に、駆動軸（１２）の内部流路（３０）の一端（３０ａ）が、吸水口（５ａ）側へ開口されるため、使用液を確実に内部流路（３０）に導入できる。また、内部流路（３０）の他端（３０ｂ）が、駆動軸（１２）の外周面に開口されるため、この開口（３０ｂ）の位置により、内部流路（３０）に確実に導入された使用液を駆動部ケース（４０）内で潤滑、冷却が必要な箇所へ供給できる。従って、潤滑性及び冷却性を向上できる。
【００１０】
ここで、内部流路（３０）の他端の開口（３０ｂ）は、駆動部ケース（４０）内で駆動部（Ｍ）を収容する領域（Ｎ）に向けて開口されていると、駆動部（Ｍ）を潤滑、冷却できる。
【００１１】
また、内部流路（３０）の他端の開口（３０ｂ）は、駆動軸（１２）を摺動させる部分に向けて開口されていると、摺動させる部分となる軸受（１４，１５）を潤滑、冷却できる。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、使用液を確実に内部流路に導入でき、潤滑性及び冷却性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す正面断面図である。
【図２】図１に示す往復動ポンプの平面断面図である。
【図３】図２に示す往復動ポンプの駆動軸が９０°又は２７０°回転した時の平面断面図である。
【図４】図１〜図３中の駆動軸を示す斜視図である。
【図５】駆動軸の内部流路内の使用液の流れを説明するための図であり、図２に対応する図である。
【図６】駆動軸の内部流路内の使用液の流れを説明するための図であり、図３に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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の正面断面図、図２は、往復動ポンプの平面断面図、図３は、図２に示す往復動ポンプの駆動軸が９０°又は２７０°回転した時の平面断面図、図４及び図５は、駆動軸の内部流路内の使用液の流れを説明するための図である。
【００１５】
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）することにより、当該往復動部材１の往復動方向の前側（図示左側）に形成されたポンプ室３に使用液を吸引し、当該使用液を加圧して圧送するポンプ作用を行う。往復動ポンプ１００は、クランクケース４と、往復動部材１の往復動方向に並設された第１、第２、第３マニホルド７〜９と、上記往復動方向に直交する方向からクランクケース４を挟むように配置されたベアリングケース５，６とにより、外形が構成される。そして、クランクケース４及びベアリングケース５，６により、駆動部ケース４０が構成されている。
【００１６】
往復動部材１は、前側に配置された円柱状のピストン１ａと、ピストン１ａの後端部に結合された円柱状のピストン元１ｂと、を有しており、ピストン１ａとピストン元１ｂとが一体となって往復動する。
【００１７】
前側のピストン１ａは、第２、第３マニホルド８，９内に配置され、図示左右方向に往復動する。第２マニホルド８の内側は、ピストン１ａが往復動するシリンダ部２を構成し、シリンダ部２の前部に、ポンプ室３が形成される。後側のピストン元１ｂは、ピストンピン１０を介して駆動部Ｍに連結されている。後側のピストン元１ｂは、前側のピストン１ａよりも大径に構成され、その後部には、前側に向かって凹む凹部１ｃが形成されている。
【００１８】
クランクケース４は中空に構成されており、中空部分が、駆動部Ｍを収容する収容領域Ｎとされている。この収容領域Ｎは、使用液を収容すると共に使用液が流れる流路とされる。このように、往復動ポンプ１００は、流路中の使用液に駆動部Ｍが浸漬し、駆動部Ｍが使用液に浴する構成とされている。
【００１９】
使用液は、クランクケース４内からポンプ室３内に流入し（詳しくは後述）、ポンプ室３でポンプ作用に供される液体である。使用液としては、種々の液体を用いることができ、ここでは清水が用いられている。このような使用液に浴する駆動部Ｍは、クランク軸１２、コネクティングロッド（以下、コンロッドという）１３、ピストンピン１０及び軸受１４、〜１６等を有している。
【００２０】
クランク軸１２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ている。図２及び図４に示すように、クランク軸１２は、クランク軸１２の両端側を構成し、回転軸線Ａ（図２参照）を中心に回転可能な円柱状のクランクジャーナル１２ａと、駆動側（図２の上側；詳しくは後述）のクランクジャーナル１２ａに連設されて、クランクジャーナル１２ａより大径の円盤状のクランクアーム１２ｂと、クランクアーム１２ｂに連設されて、クランク軸１２の回転軸線に対して偏心した円柱状のクランクピン１２ｃと、クランクピン１２ｃに連設されると共に吸水側（図２の下側；詳しくは後述）のクランクジャーナル１２ａに連設されて、クランクピン１２ｃより小径でクランクジャーナル１２ａより大径の円盤状のクランクアーム１２ｄと、を備える。このクランク軸１２の駆動側のクランクジャーナル１２ａはさらに外方へ延び、入力軸部１２ｆとされる。また、クランクジャーナル１２ａ，１２ａの外周面には、使用液を溜めるための凹溝１２ｅが円環状に形成されている。
【００２１】
図２に示すように、クランク軸１２の両端側のクランクジャーナル１２ａ，１２ａは、それぞれ、クランクケース４にボルト締結されたベアリングケース５，６により支持されている。クランク軸１２は、その両端部が、ベアリングケース５，６内に位置し、ベアリングケース５，６内に収められた状態となっている。
【００２２】
ベアリングケース５には、クランク軸１２の一方側の端面１２ｘに面するように、使用液が流入する吸水口５ａが設けられる。また、ベアリングケース６には、クランク軸１２の入力軸部１２ｆが露出するように大径に開口された開口部６ａが設けられ、この開口部６ａを通して入力軸部１２ｆへ駆動源からの回転駆動力が与えられる。
【００２３】
クランクジャーナル１２ａ，１２ａとベアリングケース５，６との間には、それぞれ円筒状の軸受１４，１４が配置され、軸受１４によりクランク軸１２が回転自在に支持されている。軸受１４及び後述する軸受１５，１６を形成する材料としては、種々の樹脂を用いることができるが、ここでは、高強度耐水性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂が用いられている。
【００２４】
クランク軸１２の入力軸部１２ｆとベアリングケース６の開口部６ａとの間であって、クランク軸１２の軸線方向において軸受１４よりも外側には、メカニカルシール１８が装着されている。また、クランク軸１２とベアリングケース６との間であって、メカニカルシール１８と軸受１４との間には、使用液を収容し流すための使用液溜まり１９が円環状に設けられる。
【００２５】
コンロッド１３は、図１及び図２に示すように、後側（クランク軸１２側）の大径部１３ａが、円筒状の軸受１５を介して、クランク軸１２のクランクピン１２ｃに回転自在に連結されている。コンロッド１３において、前側（往復動部材１側）の小径部１３ｂは、円筒状の軸受１６を介して上記ピストンピン１０に回転自在に連結されている。
【００２６】
クランクケース４の前側は筒部４ａとなっており、筒部４ａの内部には、円筒状のガイド部材１７が収容固定されている。ガイド部材１７は、軸受１４〜１６と同様な樹脂により形成されており、その筒孔に往復動部材１のピストン元１ｂが挿入され、ピストン元１ｂの往復動をガイドする。ガイド部材１７内に位置するピストン元１ｂの凹部１ｃ内には、コンロッド１３の前側の小径部１３ｂが進入しており、ピストンピン１０の両端側がピストン元１ｂに圧入状態で固定されている。このピストン元１ｂには、図１に示すように、凹部１ｃに連通し当該ピストン元１ｂを前後方向に貫通する複数の連通孔１ｄが設けられる。
【００２７】
第１、第２、第３マニホルド７〜９は、第１マニホルド７をクランクケース４の前側に複数のボルト２０により締結することで、クランクケース４に対して固定されており、第２、第３マニホルド８，９は、第１マニホルド７とクランクケース４との間に挟持されている。第１マニホルド７は、吐出弁２１を収容し、第２マニホルド８は、内部にシリンダ部２及びポンプ室３を形成し、第３マニホルド９は、シール２９を収容する。
【００２８】
往復動部材１を構成するピストン１ａは、第２マニホルド８内のポンプ室３への流路を閉開すると同時にポンプ作用によりポンプ室３を加圧／減圧する吸水弁機構２２を有する。
【００２９】
吸水弁機構２２は、弁体２３、弁体２３が離座／着座する弁座２４、カラー２５、ナット２６等を備え、これらが円筒状に構成され、圧縮バネ２７と共にピストン１ａに外挿される。
【００３０】
弁座２４は、前後方向に貫通する貫通孔２８を、クランクケース４内からの使用液をポンプ室３へ流すためのものとして周方向に沿って複数備える。弁座２４の前側には、カラー２５が配置され、このカラー２５に弁体２３が外挿される。カラー２５の前側には、ナット２６が配置され、このナット２６と弁体２３との間に、カラー２５を囲繞するように圧縮バネ２７が配置される。そして、ナット２６が締め込まれた状態でカラー２５を介して弁座２４がピストン１ａに固定された状態となっている。前述した第３マニホルド９のシール２９は、往復動する弁座２４の外周面のシールとして機能する。このような吸水弁機構２２にあっては、弁体２３が弁座２４に着座することにより、貫通孔２８が閉じられて吸水弁が閉となり、弁体２３が弁座２４から離座することにより、貫通孔２８が開けられて吸水弁が開となる。
【００３１】
第１マニホルド７の吐出弁２１は、ポンプ室３に面して設けられる。吐出弁２１は、吸水弁機構２２のポンプ作用によるポンプ室３の加圧／減圧により流路を開閉し、開によりポンプ室３内の加圧された使用液をポンプ室３外に吐出させる。
【００３２】
ここで、クランク軸１２には、図２〜図４に示すように、使用液が流れる内部流路３０が形成されている。この内部流路３０は、一方側の開口３０ａが、クランク軸１２の一方側の端面１２ｘに開口され、他方側の開口３０ｂが、クランク軸１２の外周面の複数位置に開口されている。
【００３３】
内部流路３０は、より具体的には、一方側の開口３０ａから直線状に延び、駆動側のクランクジャーナル１２ａと入力軸部１２ｆとの間へ達する第１流路３１と、この第１流路３１に対して直交するように分岐し、クランク軸１２の軸線方向に沿って切った断面において第１流路３１と共に十字を成す第２流路３２〜第６流路３６を備える。
【００３４】
図３及び図４に示すように、第２流路３２は、クランクジャーナル１２ａ内で第１流路３１から分岐して両外方へ向かって延び、クランクジャーナル１２ａ，１２ａの外周面の凹溝１２ｅに向けて他方側の開口３０ｂとして開口される。
【００３５】
第３流路３３は、クランクピン１２ｃ内で第１流路３１から分岐して両外方へ向かって延び、軸受１５に対面する外周面で当該軸受１５に向けて他方側の開口３０ｂとして開口される。この第３流路３３は、クランク軸１２の軸線方向視において第２流路３２と重なるように配置される。
【００３６】
図２及び図４に示すように、第４流路３４は、クランクアーム１２ｂ内で第１流路３１から分岐して両外方へ向かって延び、クランクケース４内の収容領域Ｎに向けて他方側の開口３０ｂとして開口される。この第４流路３４は、クランク軸１２の軸線方向視において第２、第３流路３２，３３に対して直交するように配置される。
【００３７】
第５流路３５は、クランクアーム１２ｄ内で第１流路３１から分岐して両外方へ向かって延び、クランクケース４内の収容領域Ｎに向けて他方側の開口３０ｂとして開口される。この第５流路３５は、クランク軸１２の軸線方向視において第４流路３４と重なるように配置される。
【００３８】
第６流路３６は、第１流路３１の終端で分岐して両外方へ向かって延び、使用液溜まり１９に向けて他方側の開口３０ｂとして開口される。この第６流路３６は、クランク軸１２の軸線方向視において第４、第５流路３４，３５と重なるように配置される。
【００３９】
次に、図１〜図６を参照しながら、往復動ポンプ１００の動作について説明する。ここでは、後述の動作によりクランクケース４内に使用液が収容され、収容領域Ｎの駆動部Ｍが使用液に浴した状態から説明する。
【００４０】
往復動ポンプ１００が駆動されると、駆動源からの回転駆動力がクランク軸１２の入力軸部１２ｆへ伝達されてクランク軸１２が回転する。
【００４１】
クランク軸１２が回転すると、回転運動がコンロッド１３及びピストンピン１０により往復運動に変換されて往復動部材１が往復動する。ピストン１ａがシリンダ部２内を後側に向かって移動する吸水工程にあっては、ポンプ室３の容積が増大し減圧されて負圧となり、このピストン１ａの移動に伴って、吸水弁機構２２の弁体２３が弁座２４から離座して吸水弁が開となり、収容領域Ｎの使用液は、ピストン１ａのピストン元１ｂの連通孔１ｄ、弁座２４の貫通孔２８を通ってポンプ室３に流入する。このとき、ポンプ室３の負圧により吐出弁２１は閉になっている。
【００４２】
ピストン１ａがシリンダ部２内を前側に向かって移動する吐出工程になると、ピストン１ａの移動に伴って、弁体２３が弁座２４に着座して吸水弁が閉となり、ポンプ室３が加圧されて吐出弁２１が開となり、ポンプ室３内の使用液は、吐出弁２１を介して外部へ吐出される。そして、上述した吸水工程、吐出工程を繰り返す。
【００４３】
一方、使用液は、ベアリングケース５に設けられた吸水口５ａを通して導入されている。この吸水口５ａに導入された使用液は、図５及び図６に示すように、クランク軸１２の一方側の端面１２ｘの開口３０ａを通して内部流路３０に流入する。
【００４４】
内部流路３０に流入した使用液は第１流路３１を通り、図５に示すように、第４流路３４、第５流路３５を通って、クランクケース４内の駆動部Ｍの収容領域Ｎに流出し、駆動部Ｍを潤滑、冷却する。また、この使用液は、ガイド部材１７及び軸受１６を潤滑、冷却しつつ、吸水工程においてポンプ室３へ流入する。
【００４５】
また、第１流路３１に流入した使用液は、図６に示すように、第２流路３２を通ってクランクジャーナル１２ａの凹溝１２ｅにそれぞれ流入し、両端側のクランクジャーナル１２ａの軸受１４にそれぞれ供されて、軸受１４（摺動面）を潤滑、冷却する。その後、使用液は、軸受１４とクランクジャーナル１２ａとの間の隙間を通って収容領域Ｎに流入し、ガイド部材１７及び軸受１６を潤滑、冷却しつつ、吸水工程においてポンプ室３へ流入する。
【００４６】
また、第１流路３１に流入した使用液は、第３流路３３を通ってクランクピン１２ｃの軸受１５に供され、軸受１５（摺動面）を潤滑、冷却する。その後、使用液は、軸受１５とクランクピン１２ｃとの間の隙間を通って収容領域Ｎに流入し、ガイド部材１７及び軸受１６を潤滑、冷却しつつ、吸水工程においてポンプ室３へ流入する。
【００４７】
また、第１流路３１に流入した使用液は、図５に示すように、第６流路３６を通って使用液溜まり１９に供され、メカニカルシール１８を冷却する。その後、使用液溜まり１９の使用液は、軸受１４とクランクジャーナル１２ａとの間の隙間、クランクアーム１２ｂとベアリングケース６の内端面との間の隙間を通って収容領域Ｎに流入し、ガイド部材１７及び軸受１６を潤滑、冷却しつつ、吸水工程においてポンプ室３へ流入する。
【００４８】
そして、繰り返される吸水工程、吐出工程によるポンプ作用によって、常に新しい使用液が供され、潤滑、冷却が行われる。
【００４９】
このように、本実施形態においては、クランク軸１２を収容すると共にクランク軸１２の両端を支持する駆動部ケース４０において、使用液の吸水口５ａが、クランク軸１２の一端側に面するように設けられると共に、クランク軸１２の内部流路３０の一端の開口３０ａが、吸水口５ａ側へ開口されるため、使用液を確実に内部流路３０に導入することができる。また、内部流路３０の他端の開口３０ｂが、クランク軸１２の外周面に開口されるため、この開口３０ｂの位置により、内部流路３０に確実に導入された使用液を駆動部ケース４０内で潤滑、冷却が必要な箇所へ供給できる。従って、潤滑性及び冷却性を向上できる。その結果、部品の耐久性が向上し、長寿命化を図ることができる。
【００５０】
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、特に好適であるとして、ベアリングケースに吸水口を設けた例を述べているが、例えば、ベアリングケースを兼ねたクランクケースに設けることも可能であり、要は、駆動部ケースにおいてクランク軸の一端側に面するように、吸水口が設けられていれば良い。また、吸水口は、クランク軸の両端側の面にそれぞれ面するように設けられていても良い。
【００５１】
また、上記実施形態においては、特に好適であるとして、使用液を水とした水潤滑としているが、使用液をオイルとしたオイル潤滑とすることもできる。
【００５２】
また、上記実施形態においては、ピストンポンプに対する適用を述べているが、プランジャポンプに対しても勿論適用できる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、特に好適であるとして、駆動軸をクランク軸とした往復動ポンプに対する適用を述べているが、駆動軸はクランク軸に限定されるものではなく、要は、駆動部ケース内に配置されると共に当該駆動部ケースに両端が支持された駆動軸の回転に従い往復動部材が往復動する往復動ポンプに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…往復動部材、４…クランクケース、５，６…ベアリングケース、５ａ…吸水口、１２…クランク軸（駆動軸）、１４，１５…軸受（摺動させる部分）、３０…内部流路、３０ａ…一端の開口、３０ｂ…他端の開口、４０…駆動部ケース、１００…往復動ポンプ、Ｍ…駆動部、Ｎ…収容領域。
【図１】
2017150317.tif 000003
【図２】
2017150317.tif 000004
【図３】
2017150317.tif 000005
【図４】
2017150317.tif 000006
【図５】
2017150317.tif 000007
【図６】
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