JP2006144592A

JP2006144592A - 回転ポンプ

Info

Publication number: JP2006144592A
Application number: JP2004333236A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sunaba; 洋人砂場; Shoichi Hiraoka; 祥一平岡; Takashi Furuichi; 尚古市
Original assignee: Primix Corp
Current assignee: Primix Corp
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】円滑に被搬送体の供給及び排出を行うことができ、さらに接続部及びゲート機構の設置位置の自由度高く、スペース効率の良い回転ポンプを提供する。
【解決手段】ハブ部から全周にわたって半径方向外方に同じ長さだけ延び且つ軸方向位置が位相とともに連続的に変化して高さが最も高い凸頂部及び高さが最も低い凹頂部を交互にそれぞれ２つ以上有する波形状の翼部を有するロータを内蔵するポンプ室の側周面に、液体の供給路及び排出路の接続部を含むように、ロータの翼部の外周面が摺接しない非摺接部を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、略円柱形状の中空部であるポンプ室を有し、そのポンプ室の側周面に、被搬送体を供給する供給路及びポンプ室から被搬送体を排出する排出路が接続されたポンプケーシングと、そのポンプケーシングのポンプ室内に回転可能に収容されているロータとを備えた回転ポンプに関する。

従来、上記回転ポンプとして、略円柱形状の中空部であるポンプ室を有し、そのポンプ室の側周面に、被搬送体を供給する供給路及びポンプ室から被搬送体を排出する排出路が接続されたポンプケーシングと、そのポンプケーシングのポンプ室内に回転可能に収容されているロータとを備えた回転ポンプであって、上記ロータは、回転軸を中心とするハブ部と、そのハブ部から全周にわたって半径方向外方に同じ長さだけ延び且つ軸方向高さが位相とともに連続的に変化して高さが最も高い凸頂部及び高さが最も低い凹頂部を交互にそれぞれ２つ以上有する波形状の翼部とを有し、上記ポンプ室の上面及び下面は、ロータの翼部の凸頂部及び凹頂部における表面及び裏面がそれぞれ摺接するように形成されると共に、ポンプ室の側周面は、ロータの翼部の外周面が隣接するように形成されており、該側周面の供給路の接続部と排出路の接続部との間には、ロータの翼部の表面及び裏面、外周面に気密に接触してロータの回転による翼部の軸方向高さの変位に伴って軸方向に往復するゲートを有し、該ゲートによってゲートの両側の空間を遮蔽するゲート機構が設けられている回転ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３７４５６号公報

しかし、上記従来の回転ポンプでは、ロータの翼部の外周面が、全周にわたってポンプ室の側周面に摺接していると共に、ポンプ室の供給路及び排出路への接続部の径がポンプ室の側周面の高さと略同じと小さく形成されているため、被搬送体が供給路からポンプ室に十分に流れ込まず、ポンプ室への充填効率が悪くなるといった問題がある。また、被搬送体がポンプ室から排出路へ排出される際にも被搬送体が完全に排出されず、ロータの翼部の表面側からと裏面側からとの排出量に差が生じる結果として脈動が発生して円滑な排出が損なわれるといった問題がある。

これらの問題を解決するために、ポンプ室の供給路及び排出路への接続部の径をポンプ室の側周面の高さよりも大きくするといったことも考えられるが、そのような大きな径の接続部は加工が困難であると共に、側周面のうち接続部が占める割合が大きくなるため、接続部及びゲート機構の設置位置の自由度が著しく低くなるといった問題がある。また、接続部の径が大きくなると、供給路及び排出路の管径も大きくなるので、スペース効率が悪くなるといった問題がある。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、円滑に被搬送体の供給及び排出を行うことができ、さらに接続部及びゲート機構の設置位置の自由度高く、スペース効率の良い回転ポンプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、略円柱形状の中空部であるポンプ室を有し、そのポンプ室の側周面に、被搬送体を供給する供給路及びポンプ室から被搬送体を排出する排出路が接続されたポンプケーシングと、そのポンプケーシングのポンプ室内に回転可能に収容されているロータとを備えた回転ポンプであって、上記ロータは、回転軸を中心とするハブ部と、そのハブ部から全周にわたって半径方向外方に同じ長さだけ延び且つ軸方向位置が位相とともに連続的に変化して高さが最も高い凸頂部及び高さが最も低い凹頂部を交互にそれぞれ２つ以上有する波形状の翼部とを有し、上記ポンプ室の上面及び下面は、ロータの翼部の凸頂部及び凹頂部における表面及び裏面がそれぞれ摺接するように形成されると共に、ポンプ室の側周面は、上記供給路及び排出路への接続部を含まず且つロータの翼部の少なくとも２つの凸頂部及び２つの凹頂部を包含する周長さを有する摺接部と、上記供給路及び排出路の接続部を含む非摺接部とを有し、上記摺接部は、ロータの翼部の外周面が摺接するように形成されると共に、上記非摺接部は、ロータの翼部の外周面が摺接しないように形成されており、該非摺接部の供給路の接続部と排出路の接続部との間には、ロータの翼部の表面及び裏面、外周面に気密に接触してロータの回転による翼部の軸方向位置の変位に伴って軸方向に往復するゲートを有し、該ゲートによってゲートの両側の空間を遮蔽するゲート機構が設けられていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の回転ポンプであって、上記ポンプ室の供給路及び排出路への接続部の軸方向の内径がポンプ室の側周面の高さよりも小さく形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ポンプ室の側周面が、供給路及び排出路の接続部を含む非摺接部を有し、その非摺接部が、ロータの翼部の外周面と摺接しないように形成されているので、非摺接部とロータの翼部の外周面との間の空間によって翼部の表面側と裏面側との間の連通が常に保たれる。そのため、供給路から供給された被搬送体は翼部の表面側と裏面側とに十分に流れ込み、高い充填効率が確保されると共に、ロータの翼部の表面側からと裏面側から排出路への排出量に差が生じず、脈動が発生せずに被搬送体が完全に排出される。

また、従来の回転ポンプのようにロータの翼部の外周面が全周にわたってポンプ室の側周面に摺接している場合には、接続部の加工の際にポンプ室の側周面の接続部の縁に生じるばりを完全に除去しなければ、ロータを回転させることができないが、本発明によれば、供給路及び排出路の接続部とロータの翼部とが摺接しないので、ばりがあってもロータを回転させることができる。そのため、ばりを除去する工程が不要となり、加工コストが低減する。

請求項２に記載の発明によれば、ポンプ室の供給路及び排出路への接続部の軸方向の内径がポンプ室の側周面の高さよりも小さく形成されているので、側周面のうち接続部が占める割合が小さい。そのため、接続部及びゲート機構の設置位置の自由度高くなり、また、供給路及び排出路の管径も小さくなるので、スペース効率が良くなる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１及び図２を参照して、１は、被搬送体である液体を吸引して移送する液体回転ポンプであり、ポンプケーシング２と、そのポンプケーシングのポンプ室内に回転可能に収容されているロータ３を備えている。

上記ポンプケーシング２は、有底円筒形状のケーシング本体２１と、そのケーシング本体と同径の円形状のケーシング蓋２２とで構成されており、ケーシング本体２１の上部にケーシング蓋２２をボルト２３で締結することにより、内部に略円柱形状の中空部であるポンプ室Ｐが形成される。ケーシング本体２１には、ポンプ室Ｐの側周面に接続してポンプ室Ｐに連通される、液体を供給するための供給路２４と、ポンプ室Ｐから液体を排出する排出路２５とが形成されている。これら供給路２４及び排出路２５は、断面円形に形成されており、その内径は、ポンプ室Ｐの側周面の高さよりも小さく形成されている。また、ポンプケーシング２の供給路２４の接続部と排出路２５の接続部との間には、ポンプ室Ｐの上面Ｐ１及び下面Ｐ２に直交する方向に長手のゲート室Ｇが設けられている。

上記ロータ３は、図３に示すように、回転軸を中心とするハブ部３１と、そのハブ部３１から全周にわたって半径方向外方に同じ長さだけ延び且つ軸方向位置が位相とともに連続的に変化する波形状の翼部３２とを有している。翼部３２は、軸方向の高さが最も高い凸頂部３２ａと高さが最も低い凹頂部３２ｂとを交互にそれぞれ２つずつ持つ完全サイクルを有している。なお、ハブ部３１の中心には後述するシャフト７を挿入するための中心孔３３が形成されている。

上記ポンプ室Ｐの上面Ｐ１及び下面Ｐ２は、ロータ３の翼部３２の凸頂部３２ａ及び凹頂部３２ｂにおける表面３２ｃ及び裏面３２ｄがそれぞれ摺接するように形成されている。また、ポンプ室Ｐの側周面Ｐ３は、供給路２４及び排出路２５への接続部を含まず且つロータ３の翼部３２の少なくとも２つの凸頂部３２ａ及び２つの凹頂部３２ｂを包含する周長さを有する摺接部Ｐ３ａと、供給路２４及び排出路２５の接続部を含む非摺接部Ｐ３ｂとを有している。摺接部Ｐ３ａは、ロータ３の翼部３２の外周面３２ｅが摺接するように形成され、非摺接部Ｐ３ｂは、ロータ３の翼部３２の外周面３２ｅが摺接しないように形成されている。

非摺接部Ｐ３ｂの供給路２４の接続部と排出路２５の接続部との間には、供給路２４側の空間と排出路２５側の空間とを遮断するゲート機構４が設けられている。ゲート機構４は、ゲート４１と、このゲートをガイドするゲートガイド４２とで構成されている。ゲート４１は、図４に示すように、長方形状の板部材の下方中央に、ロータ３の翼部３２の半径方向断面に対応した形状の切り欠き４１ａａが設けられてコ字状に形成されている。ゲートガイド４２は、ゲート室Ｇに気密に嵌入する略四角柱形状部材に、ゲート４１を軸方向にガイドするための溝状のガイド部４２ａ（軸方向）と、ポンプ室Ｃの供給路２４側と排出路２５側とを連通させるための連通部４２ｂ（周方向）とが設けられて形成されている。ゲート４１の切り欠き４１ａは、ロータ３の翼部３２を挟み込んで、翼部３２の表面３２ｃ及び裏面３２ｄ、外周面３２ｅに気密に接触し、ロータ３の回転による翼部３２の軸方向位置の変位に伴って、ゲート４１がゲートガイド４２のガイド部４２ａに案内されて軸方向に往復する。これにより、ゲート４１が常にゲートガイド４２の連通部を遮断するので、ポンプ室Ｐの供給路２４側の空間と排出路２５側の空間とが遮断される。

ポンプケーシング２の下方には、円筒状の軸箱５が取り付けられており、この軸箱５にボルト６１で締結された取付板６を介し、床板等の所定の設置位置に設置される。軸箱５の内部には、ベアリング５１が設けられており、このベアリングによって、ロータ３に接続されるシャフト７が軸支される。具体的には、シャフトは７がナット５２によってベアリング５１の内側部材に締結されることにより、シャフト７が軸箱５に回転自在に軸支される。シャフト７は、ロータ３の中心孔３３に挿入された状態でナット７１で締結することにより、ロータ３に固定される。シャフト７は図外のモータに接続されており、モータの駆動によって回転する。

次に、上述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

図外のモータの駆動によりシャフト７が回転（図２において反時計回り）すると、シャフト７に接続されているロータ３がポンプ室Ｐ内で回転する。そして、この回転の開始と同時に、供給路２４に対して液体が供給され、ロータ３のポケット空間、すなわち、ロータ３の２つの凸頂部３２ａ間の翼部３２表面３２ｃとポンプ室Ｃの上面Ｐ１とで囲まれた空間及びロータ３の２つの凹頂部３２ｂ間の翼部３２裏面３２ｄとポンプ室Ｃの下面Ｐ２とで囲まれた空間に液体が充填される。こうして充填された液体は、ロータ３の回転によりポンプ室Ｃの摺接部Ｐ３ａ側を通って排出路２５側に移送される。排出路２５側に移送された液体は、ゲート４１の排出路側側面にあたり、排出路２５へと排出される。

本実施形態では、供給路２４付近のポンプ室Ｐの側周面Ｐ３が非摺接部Ｐ３ｂとなっているので、上記液体の供給路２４への供給の際、ロータ３の翼部３２の表面３２ｃ側と裏面３２ｄ側とが常に連通している。これにより、供給路２４のポンプ室側周面Ｐ３への接続部の軸方向の内径が側周面Ｐ３の高さよりも小さく形成されていても、液体がロータ３の表裏両面側のポケット空間に流れ込みやすくなる。これを図６の模式図で説明する。図６は、図１に示した液体回転ポンプ１のロータ３の翼部３２、供給路２４、排出路２５、ポンプ室Ｐおよびゲート４１を模式的に示したものであり、本来円筒状、円形状の各部を平面上に展開し、動作をわかりやすくしたものである。本実施形態では、ポンプケーシング２の供給路２４付近に非摺接部Ｐ３ｂ（図中右下り斜線部）を設けたことにより、非摺接部を設Ｐ３ｂけていない場合、すなわち、供給路２４の接続部の範囲内（供給路２４の円の範囲内）のみで接続されている場合と比べて、ロータ３の翼部３２の表面３２ｃ側と裏面３２ｄ側との連通が常に保たれ、液体が供給路２４からポンプ室Ｐに十分に流れ込み、充填効率が良くなる。

また、排出路２５付近のポンプ室Ｐの側周面Ｐ３も非摺接部Ｐ３ｂとなっているので、上記液体の排出路２５からの排出の際、ロータ３の翼部３２の表面３２ｃ側と裏面３２ｄ側とが常に連通している。これにより、排出路２５のポンプ室側周面Ｐ３への接続部の軸方向の内径が側周面Ｐ３の高さよりも小さく形成されていても、液体がロータ３の表裏両面側のポケット空間から完全に排出され、十分な吐出量が確保される。また、ロータ３の翼部３２の表面３２ｃ側からと裏面３２ｄ側からとの排出がともに完全である結果として脈動も起りにくく、スムースな排出が実現できる。これを図６の模式図で説明する。本実施形態では、ポンプケーシング２の排出路２５付近に非摺接部Ｐ３ｂ（図中右下り斜線部）を設けたことにより、非摺接部を設Ｐ３ｂけていない場合、すなわち、排出路２５の接続部の範囲内（供給路２５の円の範囲内）のみで接続されている場合と比べて、ロータ３の翼部３２の表面３２ｃ側と裏面３２ｄ側との連通が常に保たれ、図６に示される状態となった以後でも、排出路２５前を通過したロータ３のポケット空間（図中右上り斜線部）に残った液体も、行き場を失うことなく、ゲート４１に当たった後、排出路２５から排出される。そのため、異常な圧力上昇や脈動の発生も起らない。

なお、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。

本発明の実施の形態に係る液体回転ポンプを示す断面図図１におけるＩ−Ｉ断面図（ａ）ロータを示すの断面図、（ｂ）ロータを示す側面図（ａ）ゲートを示す側面図、（ｂ）ゲートを示す正面図、（ｃ）ゲートを示す下面図（ａ）ゲートガイドを示す側面図、（ｂ）ゲートガイドを示す正面図液体回転ポンプのロータ、供給路、排出路、ポンプ室およびゲート部を示した模式図

符号の説明

Ｐポンプ室
Ｐ３ａ摺接部
Ｐ３ｂ非摺接部
２ポンプケーシング
２４供給路
２５排出路
３ロータ
３１ハブ部
３２翼部
３２ａ凸頂部
３２ｂ凹頂部
４１ゲート
４２ゲートガイド

Claims

略円柱形状の中空部であるポンプ室を有し、そのポンプ室の側周面に、被搬送体を供給する供給路及びポンプ室から被搬送体を排出する排出路が接続されたポンプケーシングと、そのポンプケーシングのポンプ室内に回転可能に収容されているロータとを備えた回転ポンプであって、
上記ロータは、回転軸を中心とするハブ部と、そのハブ部から全周にわたって半径方向外方に同じ長さだけ延び且つ軸方向位置が位相とともに連続的に変化して高さが最も高い凸頂部及び高さが最も低い凹頂部を交互にそれぞれ２つ以上有する波形状の翼部とを有し、
上記ポンプ室の上面及び下面は、ロータの翼部の凸頂部及び凹頂部における表面及び裏面がそれぞれ摺接するように形成されると共に、ポンプ室の側周面は、上記供給路及び排出路への接続部を含まず且つロータの翼部の少なくとも２つの凸頂部及び２つの凹頂部を包含する周長さを有する摺接部と、上記供給路及び排出路の接続部を含む非摺接部とを有し、
上記摺接部は、ロータの翼部の外周面が摺接するように形成されると共に、上記非摺接部は、ロータの翼部の外周面が摺接しないように形成されており、
該非摺接部の供給路の接続部と排出路の接続部との間には、ロータの翼部の表面及び裏面、外周面に気密に接触してロータの回転による翼部の軸方向位置の変位に伴って軸方向に往復するゲートを有し、該ゲートによってゲートの両側の空間を遮蔽するゲート機構が設けられていることを特徴とする回転ポンプ。
上記ポンプ室の供給路及び排出路への接続部の軸方向の内径がポンプ室の側周面の高さよりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転ポンプ。