JPH0759941B2 - 往復ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数のポンプ群を含む往復ポンプ装置に係
り、際しくは各ポンプ室を液密に保持するシールの耐久
性の改善及び吐出圧の増大を図るとともに、調圧部の耐
久性の改善及び調圧部からの余剰流体の有効利用を図る
往復ポンプ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の往復ポンプでは、一つの往復動部材が一つのポン
プ室の容積の増減のみに寄与し、ポンプ室を液密に保持
するシールは両面においてそれぞれポンプ室及び吸入口
の圧力を受けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、高圧を得るためには、往復動部材の駆動力
を増大したりして、往復ポンプ自体を大掛かりのものに
する必要がある。また、その場合には、ポンプ室の圧力
が上昇し、シールの両側の圧力差が増大するので、シー
ルの耐圧強度を大きくしなければならない。

このため、特開昭62−159867号及び特願昭62−163947号
では、各ポンプ群は位相差のある往復動部材を備え、各
ポンプ群において複数個のポンプ室は、往復動部材に共
通に取付けられている容積変更部により吸排作動すると
ともに、連通部により直列に接続され、流体が各容積変
更部を経て順次増大するようになっている。

この発明は、前述の両特許出願に係る往復ポンプ装置の
改良に係り、各連通部における圧力を調整する調圧部に
生じる余剰流体の有効利用及び調圧部の弁体及び弁座等
の耐久性の向上を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

実施例に対応する図面の符号を使用してこの発明を説明
する。

請求項１の往復ポンプ装置では往復動ポンプ装置が複数
のポンプ群（10a,10b）を含む。各ポンプ群（10a,10b）
は、中心線を共通にして並んで配列される複数個のポン
プ室（12a,12b,12c）と、隣接関係にあるポンプ室（12
a,12b,12c）の間に配設されて両ポンプ室（12a,12b,12
c）間の液密を保持するシール（26a,26b,26c）と、これ
らポンプ室（12a,12b,12c）に対応して共通の往復動部
材（14,44）に設けられこの往復動部材（14,44）の往復
動に伴って対応ポンプ室（12a,12b,12c）の容積を増減
させる容積変更部（18a,18b,18c,45a,45b,45c）と、各
ポンプ室（12a,12b,12c）の吸入側及び吐出側にそれぞ
れ設けられる吸入弁（28a,28b,28c）及び吐出弁（30a,3
0b,30c）とを有している。各ポンプ群（10a,10b）の最
後段のポンプ室（12c）の吐出側同士は連通部（32c）に
より連通され、最後段ポンプ室（12c）を除く各ポンプ
室（12a,12b）の吐出側は、そのポンプ室（12a,12b）が
属するポンプ群（10a,10b）の次の段のポンプ室（12b,1
2c）と、それ以外のポンプ群（10a,10b）の同一段及び
次の段のポンプ室（12a,12b,12c）へ他の連通部（32a,3
2b）を介して連通される。調圧部（36a,36b,36c）は各
連通部（32a,32b,32c）に配設され、調圧部（36a,36b,3
6c）の余剰流体口（37a,37b,37c）は、その調圧部（36
a,36b,36c）が吐出圧を調整するポンプ室（12a,12b,12
c）の吸入側へ接続される。複数のポンプ群（10a,10b）
の往復動部材（14,44）の位相差は360゜をポンプ群（10
a,10b）の個数で等分割したものとされる。

請求項２では、ポンプ室（12a,12b,12c）の吐出量は前
段のポンプ室（12a,12b,12c）から後段のポンプ室（12
a,12b,12c）へ連れて順次、減少している。

容積変更部（18a,18b,18c,45a,45b,45c）は一般にプラ
ンジャ（18a,18b,18c）又はピストン（45a,45b,45c）で
ある。

〔作用〕

各ポンプ群（10a,10b）が吸入行程と吐出行程の作動を
繰返し、吸入行程にあるポンプ群と吐出行程にあるポン
プ群に分かれ、交互に作用し合う。吸入行程にあるポン
プ群では各吸入弁（28a,28b,28c）及び吐出弁（30a,30
b,30c）はそれぞれ開状態及び閉状態になり、吐出行程
にあるポンプ群では各吸入弁（28a,28b,28c）及び吐出
弁（30a,30b,30c）はそれぞれ閉状態及び開状態にな
る。

連通部（32a,32b,32c）は吐出行程にあるポンプ群の前
段側のポンプ室（12a,12b,12c）から流体を受け、連通
部（32a,32b,32c）内の流体は、吸入行程にあるポンプ
群の後段側のポンプ室（12a,12b,12c）へ導入される。
これにより、後段側の往復ポンプは前段側の往復ポンプ
により加圧された流体をさらに加圧して吐出する。

調圧部（36a,36b,36c）は、連通部（32a,32b,32c）の圧
力、したがって吐出側をその連通部（32a,32b,32c）に
接続されている往復ポンプの吐出圧を調圧する。吐出圧
が所定値以上となると、その吐出圧の余剰流体は、調圧
部（36a,36b,36c）の余剰流体口（37a,37b,37c）から排
出されて、調圧部（36a,36b,36c）が吐出圧を調圧した
ポンプ室（12a,12b,12c）の吸入側へ導かれる。したが
って、各調圧部（36a,36b,36c）には、各段のポンプ室
（12a,12b,12c）の吸入側と吐出側との圧力差がかか
る。また、各往復ポンプは、調圧部（36a,36b,36c）の
余剰流体口（37a,37b,37c）から送られて来る高圧の余
剰流体を吸入する。

〔実施例〕

以下、この発明を図面の実施例について説明する。

第１図はプランジャポンプに適用された実施例の構成図
である。この往復ポンプ装置は、流体としての液体を加
圧するものであり、二つのポンプ群10a,10bを含み、両
ポンプ群10a,10bは同一の構造をもつ。ポンプ室12a,12
b,12cは、それらの中心線を一致させて並んで配列さ
れ、プランジャ部材14は、クランク軸16により駆動され
て、往復動する。ポンプ室12a,12b,12cの容積変化量
は、後段のポンプ室への液体の吸入を確保するために、
順番に少しずつ小さくされるのが好ましい。プランジャ
部18a,18b,18cは、ポンプ室12a,12b,12cに対応してプラ
ンジャ部材14に一体的に設けられ、順次、径を縮小され
ている。プランジャ部材14の往復動に伴って、ポンプ室
12a,12b,12cはプランジャ部18a,18b,18cにより容積を増
減される。吸入口20は、最前段の往復ポンプのポンプ室
12aへ連通し、圧力室22は、プランジャ部材14の軸方向
に関してポンプ室12aの隣に配置され、プランジャ部18a
を包囲している。シールパッキン24はプランジャ部18a
の摺動に対して圧力室22の基端側の液密を保持し、シー
ル26a,26b,26cは、それぞれ圧力室22とポンプ室12aとの
間、ポンプ室12aと12bとの間及びポンプ室12bと12cとの
間に配設され、プランジャ部18a,18b,18cの摺動に対し
て両側の液密を保持する。オイルシール27は、図示して
いないクランクケースのプランジャ部材14の貫通部に嵌
着され、クランクケース内からの潤滑油の漏れを防止す
る。ポンプ室12a,12b,12cの吸入側及び吐出側にはそれ
ぞれ吸入弁28a,28b,28c及び吐出弁30a,30b,30cが配設さ
れる。吸入弁28a,28b,28c及び吐出弁30a,30b,30cは、逆
止弁から成り、プランジャ部材14の往復動に伴うポンプ
室12a,12b,12cの容積の変化に関係して開閉する。

ポンプ群10a,10bの吸入弁28aの上流側は吸入口20へ連通
する。連通部32aは、ポンプ群10aの吐出弁30aの下流側
及び吸入弁28bの上流側、並びにポンプ群10bの吐出弁30
aの下流側及び吸入弁28bの上流側に連通する。連通部32
bは、ポンプ群10aの吐出弁30bの下流側及び吸入弁28cの
上流側、並びにポンプ群10bの吐出弁30bの下流側及び吸
入弁28cの上流側に連通する。連通部32cは、ポンプ群10
a,10bの吐出弁30cの下流側へ連通するとともに、全体と
しての往復ポンプ装置の吐出口100に連通する。調圧弁3
6a,36b,36cは、それぞれ連通部32a,32b,32cへ連通し、
それら個所の最高圧を制限する。調圧弁36a,36b,36cの
余液口37a,37b,37cはそれぞれ吸入口20及び連通部32a,3
2bへ接続される。

ポンプ群10a,10bのプランジャ部材14は、位相がクラン
ク軸16の角度で180゜（360゜を２で割った値）ずれてお
り、一方のポンプ群が吸入行程（第１図においてプラン
ジャ部材14の右方への運動）にあるとき、他方のポンプ
群が吐出行程（第１図においてプランジャ部材14の左方
への運動）になっている。

第１図の実施例の作用について説明する。

ポンプ群10aが吸入行程にある期間では、ポンプ群10bは
吐出行程にあり、ポンプ群10aでは、吸入弁28a,28b,28c
及び吐出弁30a,30b,30cはそれぞれ開状態及び閉状態に
なり、ポンプ群10bでは、吸入弁28a,28b,28c及び吐出弁
30a,30b,30cはそれぞれ閉状態及び開状態になる。連通
部32a,32b,32cはポンプ群10bのポンプ室12a,12b,12cか
ら液体の供給を受け、連通部32a,32bの液体はポンプ群1
0aのポンプ室12b,12cへ導入される。

また、ポンプ群10aが吐出行程にある期間では、ポンプ
群10bは吸入行程にあり、ポンプ群10aでは、吸入弁28a,
28b,28c及び吐出弁30a,30b,30cはそれぞれ閉状態及び開
状態になり、ポンプ群10bでは、吸入弁28a,28b,28c及び
吐出弁30a,30b,30cはそれぞれ開状態及び閉状態にな
る。連通部32a,32b,32cはポンプ群10aのポンプ室12a,12
b,12cから液体を受け、連通部32a,32bの液体はポンプ群
10bのポンプ室12b,12cへ導入される。

これにより、後段側のポンプ室12b,12cは、前段側のポ
ンプ室12a,12bにより加圧された液体をさらに加圧して
吐出するので、各段から種々の圧力の液体を取り出すこ
とができるとともに、最後段のポンプ室12cの吐出圧と
しての連通部32cの圧力は非常に高くなる。

ポンプ室12a,12b,12cの液密を保持するシール26a,26b,2
6cは、プランジャ部材14の軸方向へ隣接するポンプ室の
圧力を両側から受け、それらには差圧がかかるのみとな
る。

調圧弁36a,36b,36cは、それぞれ連通部32a,32b,32cの圧
力、したがってポンプ群10a,10bのポンプ室12a,12b,12c
の吐出圧を調整する。そして、それら吐出圧が所定値を
超えると、その吐出圧の余剰液体は、調圧弁36a,36b,36
cの余液口37a,37b,37cからそれぞれ吸入口20及び連通部
32a,32bへ導かれる。これにより、各ポンプ室12a,12b,1
2cでは、調圧弁36a,36b,36cの余液口37a,37b,37cから導
かれた高圧の液体が吸入され、圧縮される。

調圧弁36a,36b,36cは、例えば図のように、予荷重を調
整可能なばねにより弁体を弁座に押圧し、調圧側がばね
の予荷重を超えると、弁体が弁座から離れて、余剰液体
を余液口37a,37b,37cから逃す形式である。調圧弁36a,3
6b,36cの余液口37a,37b,37cには、その調圧弁36a,36b,3
6cが吐出圧を調整しているポンプ室12a,12b,12cの吸入
側の圧力がかかるので、各調圧弁36a,36b,36cにかかる
差圧が減少し、各調圧弁36a,36b,36cの弁体及び弁座等
の耐久性は向上する。

第２図は第１図の変形例の主要部を示す図である。ポン
プ群10bも、ポンプ群10aと同一の構成をもつので、図示
を省略している。第１図ではプランジャ部18a,18b,18c
がプランジャ部材14と一体的に形成されているのに対
し、第２図ではプランジャ部18a,18b,18cがプランジャ
部材14とは別体に作られている。すなわち、プランジャ
部材14は軸部38を有し、プランジャ部18a,18b,18cが順
番に嵌装され、ナット40が軸部38の先端部に螺合してプ
ランジャ部18a,18b,18cの抜けを防止している。第２図
の例では、プランジャ部18a,18b,18cの加工が容易とな
るとともに、プランジャ部18a,18b,18cの交換が可能に
なり、さらに液体に応じてプランジャ部18a,18b,18cの
材質を変更して使用することができる。

第３図はピストンポンプに適用された実施例の構成図で
ある。第１図と共通の部分は説明を省略し、相違点につ
いてのみ説明する。シリンダパイプ42a,42b,42cはそれ
ぞれポンプ室12a,12b,12cの周部を区画し、ピストン部
材44は、ポンプ室12a,12b,12cに対応して順番に径を縮
小されたピストン部45a,45b,45cを一体的にもつ。シー
ルパッキン46a,46b,46cは、それぞれピストン部45a,45
b,45cの周部に嵌着され、ピストン部材44の往復動に伴
ってシリンダパイプ42a,42b,42cを摺動する。ポンプ群1
0a,10bのピストン部材44は、第１図のポンプ群10a,10b
のプランジャ部材14の場合と同じく、位相がクランク軸
16の角度で180゜ずれており、一方のポンプ群が吸入行
程（第３図においてピストン部材44の右方への運動）に
あるとき、他方のポンプ群が吐出行程（第３図において
ピストン部材44の左方への運動）になっている。ポンプ
群10a,10bのポンプ室12a,12b,12cは、連通部32a,32bに
より直列に接続され、前段のポンプ室において加圧され
た液体が後段のポンプ室においてさらに加圧されるよう
にされ、連通部32c、すなわち往復ポンプ装置の吐出口
へ高圧の液体が吐出されるようになっている。

第４図は第３図の変形例の主要部を示す図である。ポン
プ群10bも、ポンプ群10aと同一の構成をもつので、図示
を省略している。第３図ではピストン部45a,45b,45cが
ピストン部材44と一体的に形成されているのに対し、第
４図ではピストン部45a,45b,45cがピストン部材44とは
別体に作られている。すなわち、ピストン部材44は軸部
48を有し、ピストン部45a,45b,45cが順番に嵌装され、
ナット50が軸部48の先端部に螺合してピストン部45a,45
b,45cの抜けを防止している。第４図の例では、ピスト
ン部45a,45b,45cの素材の短小化が図られるとともに、
素材の入手や加工が容易となり、また、ピストン部45a,
45b,45cの交換が可能になり、さらに用途に応じてピス
トン部45a,45b,45cの材質を変更することができる。

〔発明の効果〕

このように、各ポンプ群の複数個の往復ポンプは共通の
往復動部材により駆動され、複数のポンプ群の往復動部
材の位相差は360゜をポンプ群の個数で等分割したもの
とし、連通部は、各ポンプ群の往復ポンプを直列に接続
し、加圧行程のポンプ群のポンプ室から吐出された流体
を他のポンプ群の吸入行程のポンプ室へ導く。この結
果、流体が往復ポンプにより段階的に加圧されるので、
各段階の往復ポンプから種々の圧力の流体を取り出すこ
とができるとともに、最後段の往復ポンプからは非常に
高圧の流体を得ることができる。

また、シールは、各ポンプ群において隣接関係にあるポ
ンプ室の間に配設されて両ポンプ室間の液密を保持する
役目をもつので、シールの両側の圧力差は、往復ポンプ
装置が最終的に生成する流体圧の大きさにもかかわら
ず、小さい値となり、シールの耐圧強度を小さくできる
とともに、シールの耐久性を高めることができる。

各連通部の圧力、したがってその連通部に吐出側を接続
されているポンプ室の吐出圧を調整する調圧部はその余
剰流体口を、前記ポンプ室の吸入側へ接続している。し
たがって、各ポンプ室の吸入圧が上昇し、ポンプ効率が
上昇する。

各調圧部は、それが調圧する往復ポンプの吸入側へ余剰
流体口を接続されるので、各調圧部の弁体及び弁座等に
かかる差圧は、その調圧部が吐出圧を調整するポンプの
吐出圧と吸入圧との差となり、調圧部の各部の耐久性は
向上する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例に関し、第１図はプランジャポ
ンプに適用された実施例の構成図、第２図は第１図の変
形例を示す図、第３図はピストンポンプに適用された実
施例の構成図、第４図は第３図の変形例を示す図であ
る。 10a,10b……ポンプ群、12a,12b,12c……ポンプ室、14…
…プランジャ部材（往復動部材）、18a,18b,18c……プ
ランジャ部（容積変更部）、26a,26b,26c……シール、2
8a,28b,28c……吸入弁、30a,30b,30c……吐出弁、32a,3
2b,32c……連通部、36a,36b,36c……調圧弁（調圧
部）、37a,37b,37c……余液口（余剰流体口）、44……
ピストン部材（往復動部材）、45a,45b,45c……ピスト
ン部（容積変更部）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】往復ポンプ装置が複数のポンプ群（10a,10
   b）を含み、各ポンプ群（10a,10b）が、中心線を共通に
   して並んで配列される複数個のポンプ室（12a,12b,12
   c）と、隣接関係にあるポンプ室（12a,12b,12c）の間に
   配設されて両ポンプ室（12a,12b,12c）間の液密を保持
   するシール（26a,26b,26c）と、これらポンプ室（12a,1
   2b,12c）に対応して共通の往復動部材（14,44）に設け
   られこの往復動部材（14,44）の往復動に伴って対応ポ
   ンプ室（12a,12b,12c）の容積を増減させる容積変更部
   （18a,18b,18c,45a,45b,45c）と、各ポンプ室（12a,12
   b,12c）の吸入側及び吐出側にそれぞれ設けられる吸入
   弁（28a,28b,28c）及び吐出弁（30a,30b,30c）とを有
   し、各ポンプ群（10a,10b）の最後段のポンプ室（12c）
   の吐出側同士は連通部（32c）により連通され、最後段
   ポンプ室（12c）を除く各ポンプ室（12a,12b）の吐出側
   は、そのポンプ室（12a,12b）が属するポンプ群（10a,1
   0b）の次の段のポンプ室（12b,12c）と、それ以外のポ
   ンプ群（10a,10b）の同一段及び次の段のポンプ室（12
   a,12b,12c）へ他の連通部（32a,32b）を介して連通さ
   れ、調圧部（36a,36b,36c）が各連通部（32a,32b,32c）
   に配設され、前記調圧部（36a,36b,36c）の余剰流体口
   （37a,37b,37c）は、その調圧部（36a,36b,36c）が吐出
   圧を調整するポンプ室（12a,12b,12c）の吸入側へ接続
   され、前記複数のポンプ群（10a,10b）の前記往復動部
   材（14,44）の位相差は360゜をポンプ群（10a,10b）の
   個数で等分割したものであることを特徴とする往復ポン
   プ装置。
2. 【請求項２】前記ポンプ室（12a,12b,12c）の吐出量は
   前段のポンプ室（12a,12b,12c）から後段のポンプ室（1
   2a,12b,12c）へ連れて順次、減少していることを特徴と
   する請求項１記載の往復ポンプ装置。
3. 【請求項３】前記容積変更部（18a,18b,18c,45a,45b,45
   c）はプランジャ（18a,18b,18c）であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の往復ポンプ装置。
4. 【請求項４】前記容積変更部（18a,18b,18c,45a,45b,45
   c）はピストン（45a,45b,45c）であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の往復ポンプ装置。