JP2002155854A - 小型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型な構成にしまた小型モーターを使用し
得るようにする。また液体ポンプとしても十分使用し得
る十分な圧力が得られるようにする。 【解決手段】 ポンプ作用を行なう駆動部を有する駆
動体の下面を勾配を有するカム面とし、このカム面に沿
ってのボールの移動により駆動体を往復運動させるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【請求項３】 前記モーターの出力軸に固定された駆
動マグネットと、前記駆動マグネットと相対して配置さ
れ前記回転板に固定されている従動マグネットとを有
し、前記モーターの駆動による前記駆動マグネットの回
転により前記従動マグネットを回転させて回転板を回転
させるようにした請求項１又は２の小型ポンプ。

【０００２】

【請求項４】 前記駆動体の駆動部の先端に設けられ
ポンプ室を構成するダイヤフラムを有する請求項１の小
型ポンプ。 〔発明の詳細な説明〕

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明は小型ポンプに関する
ものである。

【０００４】

【従来の技術】従来ポンプとして遠心ポンプ（インペラ
ーポンプ）がある。この従来の遠心ポンプは、例えば図
６に示すような構成である。この図において、６１はポ
ンプ室側ケース、６２は駆動側ケース、６３はポンプ室
６４と駆動部６５とを仕切る仕切板、６６はＯリング、
６７はモーター６８の出力軸、６９は駆動側のヨーク
板、７０はヨーク板６９に固定された駆動側マグネッ
ト、７１は球形軸受、７２はポンプ室側マグネット等の
保持部、７３はポンプ室側マグネット、７３ａはポンプ
室側ヨーク板、７４は蓋体、７５はインペラー、７９は
流入口、８０は流出口である。

【０００５】この遠心ポンプ（インペラーポンプ）は、
モーター６８の駆動による出力軸６７の回転によって駆
動側マグネット７０が回転し、これにより磁気結合によ
りポンプ室側マグネット７３が回転しこれと一体にイン
ペラー７５が回転してポンプ作用が行なわれる。

【０００６】この従来の遠心ポンプは、液体を供給する
ためのポンプとして用いられるが、圧力が上がらない欠
点があり、また圧力を上げるためには大型になり効率が
悪い。また液体を吸い上げる力が弱いために始動時によ
び水をするかポンプを吸入する液面よりも下に設置しな
ければならない欠点がある。

【０００７】又他の従来のポンプとしてダイヤフラムポ
ンプがあり、その構成は例えば図７に示す通りである。

【０００８】この図７において９１はモーター、９２は
モーター９１の出力軸９１ａに取り付けられたギヤー９
３とこれと噛み合うギヤー９４とよりなる減速機構、９
５はギヤー９４にその軸９４ａに対し偏芯させて圧入固
定した駆動軸、９６は駆動軸９５に回転自由に結合され
たコネクチングロッド、９７はコネクチングロッド９６
の先に固定された合成ゴム等にて形成されたダイヤフラ
ムである。このダイヤフラム９７は、外周部分にシール
部９７ａが設けられていて、押え板９８とケーシング９
９の間に挟まれていてポンプ室１００を外気に対して密
封している。また１０１は吸入口、１０２は排出口で、
吸入口１０１、排出口１０２には夫々リーフ弁等の逆止
弁１０３、１０４が設けられている。

【０００９】以上のような構成のダイヤフラムポンプ
は、モーター９１の駆動によりその出力軸９１ａが回転
すると減速機構９２のギヤー９４が回転し、駆動軸９５
がコネクチングロッド９６を介してダイヤフラム９７を
上下動させ、このダイヤフラム９７の上下動によりポン
プ室１００の容積が増減する。ポンプ室１００の容積が
増加するとリーフ弁１０３を開いて吸入口１０１より流
体が吸入され、またポンプ室１００の容積が減少すると
リーフ弁１０４が開き排出口１０２から流体を排出し、
ポンプ作用が行なわれる。

【００１０】この図７に示すポンプは、減速機構やクラ
ンク機構が必要であり、ポンプ作用を行なうための駆動
部分の構造が複雑になり、ポンプが大型になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液体を供給
するためのポンプとして用い得る十分な圧力が得られ、
また比較的小型になし得るポンプを提供するものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の小型ポンプは、
逆止弁を介して吸入口に、又逆止弁を介して排出口にそ
れぞれ接続するポンプ室と、前記ポンプ室内の容積の増
減を行なうための駆動部を設けた駆動体とを有し前記駆
動部の往復動によるポンプ室の容積の増加により吸入口
より流体を流入させ又ポンプ室の容積の減少によりポン
プ室より排出口を通じ流体を排出させてポンプ作用を行
なうポンプにおいて、前記駆動部を設けた駆動体とモー
ターの駆動により回転される回転板とを出力軸より離れ
た位置にてボールを挟みかつ前記ピストン部を前記回転
板側に押圧するスプリングにより前記ピストン部の下面
がボールに圧着される構成で、前記駆動体の下面または
回転板の表面を所望の勾配を有する傾斜面としたもの
で、前記出力軸の回転に伴う回転板の回転によるボール
の自転および公転によって前記出力軸を中心とした円周
上を前記ボールが移動して前記駆動体を直線に沿った往
復動をさせ、これにより前記駆動部が往復動を行なって
ポンプ作用を行なうようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明のポンプの実施の形態
を図をもとに述べる。

【００１４】図１は第１の実施の形態のポンプを示すも
ので、１は駆動モーター、２はモーター１の出力軸、３
は出力軸２に固定したブッシュ、５はブッシュ３に取り
付けられた駆動ヨーク４にカシメ等の手段にて固定され
た駆動マグネットで、これらは第１のケース１０に収納
されている。２０は第２のケース（機構部ケース）、３
０は第３のケース（シリンダーケース）で、これら第２
と第３のケースをＯリング６を介して気密に結合して密
閉室１１を形成し、第２のケース２０を第１のケース１
０に固定することにより、第１、第２、第３のケースを
一体に組み合わせてポンプの外枠を構成している。密閉
室１１内である第２のケース２０の中央部分には軸１２
を圧入固定するボス部２０ｂが形成されている。１３は
軸１２に対し回転し得るように取り付けられた回転板、
１４はヨーク、１５は従動マグネットで、これらヨーク
１４、従動マグネット１５は回転板１３のマグネット保
持部１３ａに埋め込まれ、保持板１６を回転板１３に固
定することにより保持される。また従動マグネット１５
は、駆動マグネット５に対向した位置に配置されるよう
に構成されている。この回転板１３はその周辺部分の外
周面に沿った円周状（リング状）で断面が円弧状の凹溝
１３ｂが、またこの凹溝１３ｂの両側（内外部分）には
ボール脱落防止壁１３ｃが同心円状に形成されている。
１７は回転板１３の上側の面にリング状に形成され断面
が円弧状をなす凹部１３ｂに沿って移動可能に配置され
たボールである。尚１８は回転板１３が安定したスムー
ズな回転をするように設けられたベアリングボールであ
る。

【００１５】また、２１はピストン部（駆動体）でその
上側部分２１ａはポンプ作用を行なうピストン（駆動
部）を構成し、下側部分はその周辺に沿ってリング状
（円周状）にその断面が円弧状の凹溝２１ｂが形成され
ている。そしてこのピストン部２１の下面は全体として
は一定の勾配の傾斜面をなしている。即ち、凹溝２１ｂ
が形成されているリング状をした面は図面の右側が最も
低く（回転板１３に最も近く）、左側が最も高くなって
いる（回転板１３から最も離れている）カム面を形成し
ている。尚、このピストン部２１には流体が流れる流路
２３、２４が形成されている。そしてこのピストン部２
１の凹溝２１ｂと回転板１３に形成されている凹溝１３
ｂとの間に図１に示すように前述のボール１７が位置す
る。これにより、回転板１３の回転によるボール１７の
これら凹溝１３ｂ、２１ｂに沿っての移動によりピスト
ン部２１が上下に運動する。

【００１６】３１、３２はそれぞれ吸入弁および吐出
弁、３３、３４はそれぞれ第３のケース３０に形成され
た吸入口および吐出口、３５はポンプ室、３６はスプリ
ングである。

【００１７】尚、吸入弁３１は中央に円形状の開口を有
するリング状をなし、その一方をねじにてピストン部
（駆動体）２１に固定しその反対側にて吸入口３３に通
ずる流路を開閉する。そして円形状の開口部分にピスト
ン（駆動部）２１ａが挿入されている。同様に吐出弁３
６も円形状開口を有するリング状をなし、開口部分にス
プリング３６が位置する。

【００１８】この本発明の実施の形態は、モーター１の
駆動による出力軸２の回転により駆動ヨーク４と共にリ
ング状の駆動マグネット５が回転する。この駆動マグネ
ット５の回転によりこれと第２のケース２０の底面２０
ａ挟んで相対し配置されたリング状の従動マグネット１
５も回転する。この従動マグネット１５の回転により回
転板１３が回転しボール１７が移動する。ボール１７の
移動によりボール１７が接するカム面２１ａの位置（図
面上下方向の位置）が変化しそれに伴ってピストン部２
１がシリンダー部３７に沿って図面上下方向に直線に沿
った往復動をする。つまりボール１７が約３６０°移動
するとピストン部２１はほぼ１往復する。ここで、シリ
ンダー部（駆動体）２１は、スプリング３６により常に
押圧されており、したがってシリンダー部２１のカム面
である凹溝２１ｂとボール１７とが密着されておりまた
ボール１７と回転板１３の凹溝２１ｂとが密着されてい
る。したがって回転板１３が回転するとボール１７が凹
溝１３ｂと凹溝２１ｂとに密着したまま回転（自転）し
移動（公転）する。これにより上記のようにピストン部
２１は上下動する。

【００１９】図３はこの様子を示したもので、この図の
ように左側（図１に示す位置）より出発して１８０°移
動したところで最も上の位置（図２に示す位置）にな
り、更に１８０°つまり０°から３６０°移動すると最
も下に位置する。つまり図１の位置に戻る。

【００２０】このように、ピストン部２１の往復運動に
おいて、ボール１７が１８０°移動して図２に示す状態
になるまでにピストン部２１は下降しこれによりポンプ
室３５の容積が増大して圧力が減少して吐出弁３２は開
く。一方第２のケース２０内の密閉室１１の容積が減少
し圧力が高くなることにより吸入弁３１が閉じる。更に
ボール１７が１８０°移動して図１の状態に戻る間にピ
ストン部２２が次第に上昇し、吐出弁３２は閉じポンプ
室内の流体は吐出口３４より排出され所望の場所に供給
される。又密閉室１１の容積が増大して圧力が減少す
る。それにより吸入弁３１は開き吸入口３３より流体が
流入しこの流体は密閉室１１、流路２３、２４等を満た
す。

【００２１】更にピストン部２１が上昇することにより
ポンプ室３５内の流体が吐出口３４より流出する。この
動作が繰り返されることによってポンプ作用が行なわれ
る。

【００２２】前述のように、第１の実施の形態のポンプ
は、回転板１３が１回転するとボールが自転および公転
により凹溝１３ｂ、２１ｂに沿って約１８０°移動し、
更に１回転しつまり始めから２回転すると更に約１８０
°移動しほぼ３６０°移動する。

【００２３】このボールのほぼ１８０°の移動にともな
いピストン部はシリンダーに対し１回転の前進または後
退し、ボールのほぼ３６０°の移動により後退または前
進をする。

【００２４】このように、本発明の第１の実施の形態に
よれば、回転板１３の約２回転に対しピストン部２１は
ほぼ往復動する。実際にはピストン部のカム面（凹溝）
２１ｂが傾斜しているため回転板１３の凹溝１３ｂより
長さが大であり、このカム面２１ｂの長さは傾斜角によ
り異なる。つまり、この実施の形態のポンプは、回転板
の回転数に対し１：２．２〜１：２．３の割合にて減速
されたことになる。

【００２５】以上述べたように本発明の第１の実施の形
態の小型ポンプは、回転板１３の回転によるボール１７
の移動によりピストン部２１にて構成される駆動体がそ
の下面に形成され一定の勾配を有するカム面の作用によ
り上下動（往復動）し、これによりピストン部（駆動
体）２１のピストン（駆動部）２１ａの往復動によりポ
ンプ作用を行なうものである。このように本発明のこの
第１の実施の形態のポンプは、ピストンを用いたポンプ
であるため液体ポンプとして用いた場合も十分な圧力を
得ることができる。しかもピストンを駆動する駆動機構
が回転板とカム面とボールとの組み合わせよりなるた
め、ポンプを小型化し得る。

【００２６】また、回転板、カム面、ボール等よりなる
駆動機構は、前述のように回転板の回転に対し減速され
た状態にてピストンの往復動を行なうため、減速ギヤー
等の特別な減速機構を用いず一定の減速がなされ、小型
モーターによる駆動が可能になる。そのため装置全体の
小型化やコストの低減にとっても好ましい。

【００２７】尚、この実施の形態は、駆動体の下面に勾
配を有するカム面を設けたものであるが、駆動体の下面
には勾配を設けず、回転板の駆動体側の面に勾配を有す
るカム面を設けても全く同様のポンプ作用を行なう小型
ポンプになし得る。つまり、ピストン部２１の凹溝２１
ｂは勾配を設けず、回転板１３の凹溝１３ｂが一定の勾
配を有する構成にしてもよい。

【００２８】図４は本発明のポンプの第２の実施の形態
を示すものである。この第２の実施の形態のポンプは、
第１の実施の形態と異なり回転板１３を直接モーター１
にて駆動するもので、したがってモーター１の出力軸２
に回転板１３を固定した点において第１の実施の形態と
相違する。

【００２９】つまり、図４において、１はモーター、２
は出力軸、１３は回転板、１７はボール、２１はピスト
ン部（駆動体）、３７はシリンダー部である。

【００３０】この実施の形態では、ピストン（駆動部）
２２ａとカム部２２ｂとは別体にて構成し、これらをね
じ等により固定して一体にしてピストン部（駆動体）２
１を構成している。またシリンダー部３７には摺動性の
よい材料よりなるピストンリング２６を埋め込み、これ
によりシリンダー部３７とピストン部２１との気密性を
保つと共にピストン部２１のスムーズな往復動を可能に
している。またピストン部２１には流路２４が、同様に
シリンダー部３７にも流路３９が形成され、これら流路
には夫々弁３１、３２が夫々設けられている。

【００３１】また、４０は第４のケース（蓋体）であ
り、Ｏリング４１を用いてケース２０に気密に保持しこ
の第４のケース４０にポンプ室４２を形成する。この第
４のケースには吐出口４３が設けられている。尚図示し
ていないが第２のケース２０には吸入口が形成されてい
る。

【００３２】この第２の実施の形態のポンプは、モータ
ー１の駆動による出力軸２の回転により直接回転板１３
が回転しボール１７がその凹溝１３ｂに沿って移動す
る。このボールの移動により、第１の実施の形態のポン
プと同様にピストン部２１が上下動する。このピストン
部２１の上下動によりつまり直線に沿った往復動を行な
うことによりポンプ作用が行なわれる。

【００３３】即ち、図４に示す状態よりボール１７が１
８０°移動して反対側に移動するとピストン部２１は下
降する。このピストン部２１の下降により流入口より流
路２８を通って流入し、弁３１が開かれる。

【００３４】続いて、ボール１７が更に１８０°移動し
て図４に示す位置にもどるとピストン部２１は上昇し、
流路３９を通り弁３２を開き吐出口４３より流出する。

【００３５】図５は、本発明の小型ポンプの第３の実施
の形態を示す。この第３の実施の形態はポンプとしてダ
イヤフラムポンプを用いた例で（Ａ）は断面図、（Ｂ）
は第２のケース部分を示す平面図である。

【００３６】図５において、１は第２のケース２０に取
り付けられたモーター、２はモーター１の出力軸、１３
は断面形状が円弧状であってリング状に形成された凹溝
１３ｂを有する回転板、１７はボール、２１は回転板１
３に形成された凹溝１３ｂと同様の形状でこれと相対し
て位置するように構成され凹溝２１ｂを有する駆動体
で、第１の実施の形態のピストン（駆動部）に相当する
駆動部２２を有している。またこの駆動体２１の下面の
うちの凹溝２１ｂを有する面は一定の勾配の傾斜面にな
っていてカム面を構成する。またこの駆動体２１にはケ
ース２０に設けられた流入口（図示されていない）に通
ずる流路２４が形成されその先端には弁３１が取り付け
られている。５０は駆動体２１の駆動部２２の先端部分
に取り付けられたダイヤフラムで、このダイヤフラムの
他端である周辺部はケース５１、５２により挟持されて
いる。５３は廻り止めおよびぶれ止め用のボールで、こ
れにより駆動体２１が第２のケース等に対して回動する
のを防止すると共に図面上下方向にスムーズに移動し得
るようにしている。このボール５３は、例えば図５
（Ｂ）に示すように３ケ設けられているが、３ケに限る
ことはない。ケース５２には流路５４が形成されその先
端に弁３２が取り付けられている。また３６は駆動体２
１とケース５１との間に設けられ駆動体２１を下方に押
圧して駆動体２１とボール１７とが常に互いに圧着する
ために設けたスプリング、４０は吐出口４３を有しポン
プ室４２を形成する第４のケース（蓋体）である。

【００３７】この第４の実施の形態の小型ポンプは、モ
ーター１の駆動による出力軸２の回転に伴い回転板１３
が回転する。この回転板１３の回転によりボール１７が
自転、公転を行なって、回転板１３の凹溝１３ｂと駆動
体２１の凹溝２１ｂ（カム面の溝）との間を移動する。
このボール１７の移動により、駆動体２１は上下動し、
その駆動部２２も上下動することによりダイヤフラム等
にて形成されるポンプ室の容積の増減によりポンプ作用
が行なわれる。つまり駆動体２１の下降によりポンプ室
５５の容積の増加による圧力の低下に伴い、弁３１が開
かれ、流路２４を通って流体がポンプ室５５内に流入す
る。また駆動体２１の上昇によりポンプ室５５の容積の
減少つまり圧力の増大により弁３１は閉じ一方弁３２が
開き第４のケース（蓋体）４０に設けられた吐出口４３
より流体は排出される。この動作の繰り返しによりポン
プ作用が行なわれる。

【００３８】この第４の実施の形態は、ダイヤフラムを
用いたもので、駆動部が直線に沿った往復動を行なうこ
とによりポンプ作用を行なうため、ダイヤフラムの不自
然な変形がなく耐久性にとって好ましい。

【００３９】以上述べた第２、第３の実施の形態の小型
ポンプも駆動体（ピストン部）の下面つまり回転板側の
面の周辺付近にリング状に形成した凹溝の部分に勾配を
設けてカム面とし、ボールの移動により駆動体を上下動
させてポンプ作用を行なうようにした。しかし、駆動体
の下面は水平面とし、回転板の凹溝が形成されているリ
ング状部分に一定の勾配を設けることにより、ボールが
移動する際のその上下動により駆動体を上下させてもよ
い。

【００４０】又、図１、図４に示す第１、第２の実施の
形態のポンプは、第３の実施の形態における駆動体の廻
り止め（図５に示すボール等）機構が図示されていない
が、この廻り止め機構は設けるのが望ましい。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、ポンプ作用を行なうためのピ
ストン等の駆動部を有する駆動体の往復動をボールとカ
ム面の組み合わせにより構成したことにより、減速機構
を用いることなしに減速させることが可能でありポンプ
自体小型でまた、小型モーターでの運転が可能である。
又駆動部としてピストンを用いれば液体ポンプとして使
用し得る十分な圧力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す図

【図２】 上記第１の実施の形態においてボールが１８
０°移動した状態を示す図

【図３】 上記第１の実施の形態の回転板の回転と駆動
体の移動との関係を示す図

【図４】 本発明の第２の実施の形態を示す図

【図５】 本発明の第３の実施の形態を示す図

【図６】 従来の遠心ポンプを示す図

【図７】 従来のダイヤフラムポンプを示す図

【符号の説明】

１ モーター ２ 出力軸 ５ 駆動マグネット １３ 回転板 １５ 従動マグネット １７ ボール ２１ 駆動体 ２１ａ，２２ 駆動部（ピストン） ５０ ダイヤフラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 43/067 Ｆ０４Ｂ 43/06 Ｃ Ｆターム(参考） 3H071 AA01 BB01 BB02 CC33 DD03 DD04 DD12 DD13 DD14 3H075 AA01 BB03 CC34 DB03 DB23 DB49 3H077 AA01 BB03 CC02 DD02 DD12 EE36 FF03 FF04 FF09 FF12 FF22 FF37 FF38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆止弁を介して吸入口に、又逆止弁を
   介して排出口にそれぞれ接続するポンプ室と、前記ポン
   プ室内の容積の増減を行なうための駆動部を設けた駆動
   体とを有し前記駆動部の往復動によるポンプ室の容積の
   増加により吸入口より流体を流入させ又ポンプ室の容積
   の減少によりポンプ室より排出口を通じ流体を排出させ
   てポンプ作用を行なうポンプにおいて、前記駆動部を設
   けた駆動体とモーターの駆動により回転される回転板と
   を出力軸より離れた位置にてボールを挟みかつ前記ピス
   トン部を前記回転板側に押圧するスプリングにより前記
   ピストン部の下面がボールに圧着される構成で、前記駆
   動体の下面または回転板の表面を所望の勾配を有する傾
   斜面としたもので、前記出力軸の回転に伴う回転板の回
   転によるボールの自転および公転によって前記出力軸を
   中心とした円周上を前記ボールが移動して前記駆動体を
   直線に沿った往復動をさせ、これにより前記駆動部が往
   復動を行なってポンプ作用を行なうようにした小型ポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記駆動体の駆動部がピストンよりな
   ることを特徴とする請求項１の小型ポンプ。