JP2012225330A - 容積形往復ポンプおよび容積形往復ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプを提供する。
【解決手段】偏心軸部材収容穴１５、この偏心軸部材収容穴１５の軸と直交する方向へ偏心軸部材収容穴１５から延びるポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ、このポンプ室１７Ｌ，１７Ｒに連通する吸入孔および吐出孔を有するポンプケーシング１１と、偏心軸部材収容穴１５内に収容される偏心軸部材２１と、この偏心軸部材２１の偏心軸部２５に取り付けられるころがり軸受け３１と、このころがり軸受け３１を介してポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内を往復動するように駆動され、吸入孔からポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内へ液体を吸入させて吐出孔から液体を吐出させるピストン４１と、ポンプケーシング１１と偏心軸部材２１との間を、ポンプケーシング１１に対して偏心軸部材２１を回転可能に水密にシールするシール部材６５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ、および、この容積形往復ポンプを用いた容積形往復ポンプ装置に関するものである。

小形化の要請に基づき、ピストンの軸方向の長さを短くしてポンプケーシングの小形化を図った容積形往復ポンプが提案されている。

その一例として、ポンプケーシングに一軸線上に対向させて２つのポンプ室を設け、この２つのポンプ室内を往復動するピストン部が両端部に設けられた連結ピストンを、ポンプケーシングに回転軸を一軸線と直交する直交軸線方向へ向けて取り付けられたモータによって往復動させる構成とされている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−２３６０７７号公報

上記した従来の容積形往復ポンプは陸上で使用するものであり、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプが要望されている。

この発明は、上記した要望に応えるためになされたもので、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ、および、この容積形往復ポンプを用いた容積形往復ポンプ装置を提供するものである。

（１）この発明の容積形往復ポンプは、偏心軸部材収容穴、この偏心軸部材収容穴の軸と直交する方向へ前記偏心軸部材収容穴から延びるポンプ室、このポンプ室に連通する吸入孔および吐出孔を有するポンプケーシングと、前記偏心軸部材収容穴内に収容される偏心軸部材と、この偏心軸部材の偏心軸部に取り付けられるころがり軸受けと、このころがり軸受けを介して前記ポンプ室内を往復動するように駆動され、前記吸入孔から前記ポンプ室内へ液体を吸入させて前記吐出孔から前記液体を吐出させるピストンと、前記ポンプケーシングと前記偏心軸部材との間を、前記ポンプケーシングに対して前記偏心軸部材を回転可能に水密にシールするシール部材とを備えることを特徴とする。

（２）この発明の容積形往復ポンプは、（１）に記載の容積形往復ポンプにおいて、前記偏心軸部材の、電動機のシャフトに接続される接続部分側に対応する前記ポンプケーシングの側面に、相フランジを設け、この相フランジと前記ポンプケーシングとの間を水密にシールするシール部材を設けたことを特徴とする。

（３）この発明の容積形往復ポンプ装置は、（１）または（２）に記載の容積形往復ポンプと、この容積形往復ポンプの前記偏心軸部材を回転駆動する乾式水中形誘導電動機とを備えることを特徴とする。

（４）この発明の容積形往復ポンプ装置は、（１）または（２）に記載の容積形往復ポンプと、この容積形往復ポンプの前記偏心軸部材を回転駆動する誘導電動機とを備えることを特徴とする。

（１）の発明によれば、ポンプケーシングを密閉構造にしたので、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプとすることができる。

（２）の発明によれば、偏心軸部材の、電動機のシャフトに接続される接続部分側に対応するポンプケーシングの側面に、相フランジを設けたので、容積形往復ポンプの偏心軸部材を回転駆動する電動機の大きさなどが変わっても、相フランジを変えることによって対応できるため、容積形往復ポンプに汎用性を持たせて電動機への取付を容易に行うことができる。
したがって、相フランジを用いることにより、例えば、不要になった電動機を利用して水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ装置を製造することができる。

（３）の発明によれば、容積形往復ポンプの偏心軸部材を回転駆動する電動機を乾式水中形誘導電動機としたので、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ装置とすることができる。

（４）の発明によれば、容積形往復ポンプの偏心軸部材を回転駆動する電動機を誘導電動機としたので、容積形往復ポンプを水中に設置し、誘導電動機を陸上に設置する容積形往復ポンプ装置とすることができる。

この発明の一実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図である。 図１に示した偏芯軸部材の斜視図である。 図１に示した連結ピストンの斜視図である。 図１に示した容積形往復ポンプ装置の一使用例を示す説明図である。 図１に示した容積形往復ポンプ装置の他の使用例を示す説明図である。 この発明の他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図である。 この発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図である。 （ａ）は図７に示した相フランジの平面図、（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。 この発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図である。 この発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図である。 図１０に示した容積形往復ポンプ装置の一使用例を示す説明図である。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１はこの発明の一実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図、図２は図１に示した偏芯軸部材の斜視図、図３は図１に示した連結ピストンの斜視図である。

図１において、容積形往復ポンプ装置Ａは、水中で使用できる容積形往復ポンプＰと、この容積形往復ポンプＰを駆動する電動機Ｍとしての、水中で使用できる乾式水中形誘導電動機８１とで構成されている。

上記した容積形往復ポンプＰは、フランジ一体型のポンプケーシング１１と、このポンプケーシング１１の偏心軸部材収容穴１５内に収容され、乾式水中形誘導電動機８１のシャフト（回転軸）８３に接続される（取り付けられる）偏心軸部材２１と、この偏心軸部材２１の偏心軸部２５に取り付けられるころがり軸受け３１と、このころがり軸受け３１を介してポンプケーシング１１の左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内を往復動するように駆動される連結ピストン４１とで構成されている。

上記したポンプケーシング１１は、所定の肉厚を有する金属製の、例えば、周方向に２分割された円板状で、厚さ方向（図１の上下方向）の一端（上端）に、周回するフランジ部１３が設けられ、乾式水中形誘導電動機８１に、第２Ｏリング（シール部材）６５を介して取り付けられている。

この第２Ｏリング６５は、ポンプケーシング１１と偏心軸部材２１との間を水密にシールする機能をも有している。
したがって、第２Ｏリング６５に代えて、また、第２Ｏリング６５とともに、ポンプケーシング１１と偏心軸部材２１との間に、ポンプケーシング１１に対して偏心軸部材２１を回転可能に水密にシールするシール部材を設けてもよい。

そして、ポンプケーシング１１には、中心に厚さ方向へ円形で貫通する偏心軸部材収容穴１５が設けられるとともに、この偏心軸部材収容穴１５の軸と直交する方向の一軸線上に位置し、偏心軸部材収容穴１５に連通する左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒと、この左側ポンプ室１７Ｌに連通する左側吸入孔（図示は省略されている。）および左側吐出孔（図示は省略されている。）と、右側ポンプ室１７Ｒに連通する右側吸入孔（図示は省略されている。）および右側吐出孔（図示は省略されている。）とが設けられている。

なお、左側吸入孔と右側吸入孔とは連通していても、連通していなくともよく、また、左側吐出孔と右側吐出孔とは、連通していても、連通していなくともよい。

上記した偏心軸部材２１は、ＳＵＳ、アルミ合金、黄銅、プラスチックなどで構成されている。

そして、偏心軸部材２１は、図１または図２に示すように、乾式水中形誘導電動機８１のシャフト８３が挿入される装着穴２３ａが軸方向の一端に開放し、この装着穴２３ａに連通するように半径方向へ延びた取付ねじ孔２３ｈを有する接続軸部（接続部分）２３と、この接続軸部２３の他端側に、接続軸部２３の軸に対して偏心した位置に軸を有する偏心軸部（カム軸）２５とで構成されている。

この偏心軸部材２１は、図１に示すように、取付ねじ孔２３ｈに螺合する取付ねじ２７によって乾式水中形誘導電動機８１のシャフト８３に取り付けられる。

上記したころがり軸受け３１は、ボール軸受け、ころ軸受けなどを使用することができる。

上記した連結ピストン４１は、図３に示すように、断面が円形で真っ直ぐ延びる円柱状で、ポンプケーシング１１の左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内を往復動する左、右側ピストン部４３Ｌ，４３Ｒと、この左、右側ピストン部４３Ｌ，４３Ｒが両端部に位置するように左側ピストン部４３Ｌと右側ピストン部４３Ｒとを連結する連結部４５とで構成されている。

この連結部４５には凹部４５ｄが設けられ、この凹部４５ｄは、連結ピストン４１の軸方向（一軸線方向）へ延びる底面４５ｂと、この底面４５ｂの両端から連結ピストン４１の軸方向と直交する直交軸方向へそれぞれ延びる左、右側側壁面４５ｌ，４５ｒとによって形成されている。

上記した左、右側側壁面４５ｌ，４５ｒの間隔（底面４５ｂの連結ピストン４１の軸方向への長さ）は、円柱状のころがり軸受け３１の外周との間に僅かな隙間を残して左、右側側壁面４５ｌ，４５ｒでころがり軸受け３１を挟む寸法、すなわち、ころがり軸受け３１の外周面に左、右側側壁面４５ｌ，４５ｒが接触する寸法とされている。

次に、動作について説明する。

まず、乾式水中形誘導電動機８１を作動させ、シャフト８３を回転させると、このシャフト８３に取り付けられている偏心軸部材２１、この偏心軸部材２１に取り付けられているころがり軸受け３１も回転するので、このころがり軸受け３１の回転によって連結ピストン４１が、図１において左右方向へ往復動する。

このように連結ピストン４１が往復動すると、この連結ピストン４１に設けられた左、右側ピストン部４３Ｌ，４３Ｒが対応する左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内を往復動するので、左、右側吸入孔から吸入された液体、例えば、水は、左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒから左、右側吐出孔を経由して吐出される。

この容積形往復ポンプ装置Ａは、例えば、図４に示すように、湖沼や河川などの底Ｂに横置きできる横設置型としたり、図５に示すように、湖沼や河川などの底Ｂに縦置きできる縦設置型として使用され、水Ｗを揚水する。

この発明の一実施例によれば、ポンプケーシング１１を密閉構造にし、容積形往復ポンプＰの偏心軸部材２１を回転駆動する電動機Ｍを乾式水中形誘導電動機８１としたので、水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ装置Ａとすることができる。

そして、図４に示すように、容積形往復ポンプ装置Ａを横設置型とすると、容積形往復ポンプ装置Ａの高さを低く抑えることができるので、湖沼や河川などの水位が低くても、容積形往復ポンプ装置Ａを冷却できることにより、水Ｗを有効に揚水することが可能になる。

図６はこの発明の他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図であり、図１〜図５に示す部分と同一部分、または、図１〜図５に示す部分に相当する部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示す容積形往復ポンプ装置Ａが図１〜図３に示す容積形往復ポンプ装置Ａと異なる点は、左側ピストン５１Ｌと右側ピストン５１Ｒとがそれぞれ独立、分離し、左側ピストン５１Ｌが左側戻しばね（左側戻し付勢部材）５３Ｌでころがり軸受け３１の左側に当接するように付勢されているとともに、右側ピストン５１Ｒが右側戻しばね（右側戻し付勢部材）５３Ｒでころがり軸受け３１の右側に当接するように付勢されているところである。

図６に示す容積形往復ポンプ装置Ａは、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に動作し、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に設置して（図４および図５に示すように設置して）使用するので、その説明を省略する。

図６に示す容積形往復ポンプ装置Ａにおいても、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様な効果を得ることができる。

図７はこの発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図、図８（ａ）は図７に示した相フランジの平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図であり、図１〜図６に示す部分と同一部分、または、図１〜図６に示す部分に相当する部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

図７に示す容積形往復ポンプ装置Ａが図１に示す容積形往復ポンプ装置Ａと異なる点は、ポンプケーシングを、フランジ部を除いたポンプケーシング１１Ａと、このポンプケーシング１１Ａの乾式水中形誘導電動機８１に接続される側面に設ける相フランジ７１とで構成し、ポンプケーシング１１Ａと相フランジ７１との間を第１Ｏリング（シール部材）６３で水密にシールしているところである。

上記した相フランジ７１は、図８に示すように、円板状で、中心に厚み（図８（ｂ）の上下方向）に、偏心軸部材２１が挿通できる円形の貫通したシャフト用孔７３が設けられ、このシャフト用孔７３を中心にして、乾式水中形誘導電動機８１の一部、例えば、ケーシングの一部を、例えば、インローで収容できる凹部７５が一方の面、例えば、図８（ｂ）における上面に設けられ、この凹部７５内に、相フランジ７１をポンプケーシング１１Ａに取り付けるための第１取付孔７７が複数設けられるとともに、凹部７５の外側（外周）に、相フランジ７１を乾式水中形誘導電動機８１のケーシングに取り付けるための第２取付孔７９が複数設けられている。

図７に示す容積形往復ポンプ装置Ａは、図１〜図３および図６に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に動作し、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に設置して（図４および図５に示すように設置して）使用するので、その説明を省略する。

図７に示す容積形往復ポンプ装置Ａにおいても、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様な効果を得ることができる。
また、偏心軸部材２１の、乾式水中形誘導電動機８１のシャフト８３に接続される接続軸部２３側に対応するポンプケーシング１１Ａの側面に、相フランジ７１を設けたので、容積形往復ポンプＡの偏心軸部材２１を回転駆動する乾式水中形誘導電動機８１の大きさなどが変わっても、相フランジ７１を変えることによって対応できるため、容積形往復ポンプＰに汎用性を持たせて乾式水中形誘導電動機８１への取付を容易に行うことができる。
したがって、相フランジ７１を用いることにより、例えば、不要になった乾式水中形誘導電動機８１を利用して水中で使用する（水中でも使用できる）容積形往復ポンプ装置Ａを製造することができる。

図９はこの発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図であり、図１〜図８に示す部分と同一部分、または、図１〜図８に示す部分に相当する部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

図９に示す容積形往復ポンプ装置Ａが図７に示す容積形往復ポンプ装置Ａと異なる点は、左側ピストン５１Ｌと右側ピストン５１Ｒとがそれぞれ独立、分離し、左側ピストン５１Ｌが左側戻しばね５３Ｌでころがり軸受け３１の左側に当接するように付勢されているとともに、右側ピストン５１Ｒが右側戻しばね５３Ｒでころがり軸受け３１の右側に当接するように付勢されているところである。

図９に示す容積形往復ポンプ装置Ａは、図１〜図３、図６および図７に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に動作し、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様に設置して（図４および図５に示すように設置して）使用するので、その説明を省略する。

図９に示す容積形往復ポンプ装置Ａにおいても、図７に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様な効果を得ることができる。

図１０はこの発明のさらに他の実施例である容積形往復ポンプ装置の一部を破断して要部を示す説明図であり、図１〜図９に示す部分と同一部分、または、図１〜図９に示す部分に相当する部分に同一符号を付し、その説明を省略する。

図１０において、容積形往復ポンプ装置Ａは、水中で使用できる容積形往復ポンプＰと、この容積形往復ポンプＰを駆動する電動機Ｍとしての誘導電動機８５と、この誘導電動機８５のシャフト（回転軸）の駆動力を容積形往復ポンプＰに伝達する連結部材Ｃとで構成されているところである。

上記した連結部材Ｃは、誘導電動機８５のシャフトに一端が連結されるフレキシブルシャフト９１と、このフレキシブルシャフト９１に一端が接続され、他端が偏心軸部材２１の接続軸部２３に接続されるフレキシブルジョイント９３と、このフレキシブルジョイント９３に装着されるベアリング（軸受け）９５と、このベアリング９５を保持するベアリングホルダ９７と、一端が誘導電動機８５のケーシングに接続され、他端のフランジ９９ｆによって相フランジ７１Ａに取り付けられるドライブガイド９９とで構成されている。

上記した容積形往復ポンプＰのポンプケーシング１１Ａと、偏心軸部材２１の接続軸部２３との間は、ポンプケーシング１１Ａに対して偏心軸部材２１が回転できるようにシール部材６１で水密にシールされている。

また、ポンプケーシング１１Ａと、相フランジ７１Ａとの間は、第１Ｏリング（シール部材）６３によって水密にシールされている。

また、相フランジ７１Ａと、ドライブガイド９９のフランジ部９９ｆとの間は、第２Ｏリング（シール部材）６５によって水密にシールされている。

上記した相フランジ７１Ａは、容積形往復ポンプＰをドライブガイド９９のフランジ部９９ｆに取り付ける（固定する）とともに、ベアリングホルダ９７をフランジ部９９ｆとともに挟持、固定する機能をも有する。

次に、動作について説明する。

まず、誘導電動機８５を作動させ、シャフトを回転させると、このシャフトに取り付けられているフレキシブルシャフト９１、このフレキシブルシャフト９１に取り付けられているフレキシブルジョイント９３、このフレキシブルジョイント９３に取り付けられている偏心軸部材２１、この偏心軸部材２１に取り付けられているころがり軸受け３１も回転するので、このころがり軸受け３１の回転によって連結ピストン４１が、図１０において左右方向へ往復動する。

このように連結ピストン４１が往復動すると、この連結ピストン４１に設けられた左、右側ピストン部４３Ｌ，４３Ｒが対応する左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒ内を往復動するので、左、右側吸入孔から吸入された水は、左、右側ポンプ室１７Ｌ，１７Ｒから左、右側吐出孔を経由して吐出される。

この容積形往復ポンプ装置Ａは、例えば、図１１に示すように、湖沼や河川などの底Ｂに容積形往復ポンプＰを横置きできる（水平に置ける）横設置型とし、誘導電動機８５を湖沼や河川の近傍の陸上に設置して使用され、水Ｗを揚水する。

図１０に示す容積形往復ポンプ装置Ａにおいても、図１〜図３に示した容積形往復ポンプ装置Ａと同様な効果を得ることができる。

上記した実施例において、ピストンの数を２つとした例を示したが、ピストンの数は、１つでも、３つ以上であってもよい。
また、容積形往復ポンプＰと誘導電動機８５とをフレキシブルシャフト９１などで連結した例を示したが、容積形往復ポンプＰと誘導電動機８５とを通常のシャフトで連結する構成であってもよい。

Ａ 容積形往復ポンプ装置
Ｐ 容積形往復ポンプ
１１ ポンプケーシング
１１Ａ ポンプケーシング
１３ フランジ部
１５ 偏心軸部材収容穴
１７Ｌ 左側ポンプ室
１７Ｒ 右側ポンプ室
２１ 偏心軸部材
２３ 接続軸部（接続部分）
２３ａ 装着穴
２３ｈ 取付ねじ孔
２５ 偏心軸部（カム軸）
２７ 取付ねじ
３１ ころがり軸受け
４１ 連結ピストン
４３Ｌ 左側ピストン部
４３Ｒ 右側ピストン部
４５ 連結部
４５ｄ 凹部
４５ｂ 底面
４５ｌ 左側側壁面
４５ｒ 右側側壁面
５１Ｌ 左側ピストン
５１Ｒ 右側ピストン
５３Ｌ 左側戻しばね（左側戻し付勢部材）
５３Ｒ 右側戻しばね（右側戻し付勢部材）
６１ シール部材
６３ 第１Ｏリング（シール部材）
６５ 第２Ｏリング（シール部材）
７１ 相フランジ
７１Ａ 相フランジ
７３ シャフト用孔
７５ 凹部
７７ 第１取付孔
７９ 第２取付孔
Ｍ 電動機
８１ 乾式水中形誘導電動機
８３ シャフト（回転軸）
８５ 誘導電動機
Ｃ 連結部材
９１ フレキシブルシャフト
９３ フレキシブルジョイント
９５ ベアリング
９７ ベアリングホルダ
９９ ドライブガイド
９９ｆ フランジ
Ｂ 底
Ｗ 水（液体）

Claims (4)

1. 偏心軸部材収容穴、この偏心軸部材収容穴の軸と直交する方向へ前記偏心軸部材収容穴から延びるポンプ室、このポンプ室に連通する吸入孔および吐出孔を有するポンプケーシングと、
   前記偏心軸部材収容穴内に収容される偏心軸部材と、
   この偏心軸部材の偏心軸部に取り付けられるころがり軸受けと、
   このころがり軸受けを介して前記ポンプ室内を往復動するように駆動され、前記吸入孔から前記ポンプ室内へ液体を吸入させて前記吐出孔から前記液体を吐出させるピストンと、
   前記ポンプケーシングと前記偏心軸部材との間を、前記ポンプケーシングに対して前記偏心軸部材を回転可能に水密にシールするシール部材とを備える、
   ことを特徴とする容積形往復ポンプ。
2. 請求項１に記載の容積形往復ポンプにおいて、
   前記偏心軸部材の、電動機のシャフトに接続される接続部分側に対応する前記ポンプケーシングの側面に、相フランジを設け、
   この相フランジと前記ポンプケーシングとの間を水密にシールするシール部材を設けた、
   ことを特徴とする容積形往復ポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載の容積形往復ポンプと、
   この容積形往復ポンプの前記偏心軸部材を回転駆動する乾式水中形誘導電動機とを備える、
   ことを特徴とする容積形往復ポンプ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の容積形往復ポンプと、
   この容積形往復ポンプの前記偏心軸部材を回転駆動する誘導電動機とを備える、
   ことを特徴とする容積形往復ポンプ装置。

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