JP2013231422A - 液体圧送ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプ室の漏れ面積や摺動抵抗などを減少させ高効率でかつ、小型・低コストな液体圧送ポンプの構造を提供する。
【解決手段】 モーターなどの駆動力によって駆動される駆動カムとこの駆動カムに回転自在に嵌合される従動カムと、この従動カムに設けられた長円形のポンプ室とこのポンプ室に嵌合された円柱隔壁とこの円柱隔壁を固定・保持し、かつ従動カムの軸方向端面の油密を行う密封フランジと、円柱隔壁の左右に液体の通路となる吸入・吐出穴を設けポンプ構造を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は作動油、潤滑油、液体燃料、冷却水、飲料水、洗浄水、液体状の薬品など各種の液体を吸入、加圧して送出する液体圧送ポンプに関するものである。

従来、液体を圧送するポンプでは送出する圧力の高さにより中・高圧のポンプではピストン式のポンプが使用され一方、低・中圧のポンプでは内接又は外接のギヤ式ポンプ、ベーンポンプなどが使用されている。

これら従来の技術の場合、中高圧のピストン式ポンプは８０〜９０％の高いポンプ効率を持っているが一方、低・中圧のポンプでは内接ギヤ式ポンプなど、ピストン式ポンプの様に高い密封性が得られないことや、ポンプロータアウタ外周とこれを収納しているハウジングボディーとの間に摺動抵抗を発生するなどピストン式ポンプに比べてポンプ効率は低くなり、特に送出圧力が１ＭＰａ以下のポンプにあっては効率の低下が著しいものとなっている。

また、ベーンポンプではポンプ室を区切るための複数のブレードがハウジングとの間で発生する摺動抵抗によりポンプ効率が低下することや、多数のブレードの取り付けが必要なため部品点数が多く、組立上も複雑でコストが高いものとなっている。

特開２０１１−２１４５５３号公報 実開平７−１０４８３号公報

ポンプ室の漏れ面積や摺動抵抗など効率を低下させる要因が少なくかつ、簡単な構造により高効率で小型・低コストな、液体圧送ポンプの構造を提供することを目的とする。

本発明は、モーターなどの動力によって駆動される駆動カムとこの駆動カムに回転自在に嵌合される従動カムと、この従動カムに設けられた長円形のポンプ室とこのポンプ室に嵌合された円柱隔壁とこの円柱隔壁を固定・保持し、かつ従動カムの軸方向端面の油密を行う密封フランジと、円柱隔壁の左右に液体の通路となる吸入・吐出穴を設けポンプ構造を形成するものである。

本発明は上記、内接ギヤ式のポンプやベーンポンプのようにハウジングと摺動回転する部分を持たず、摺動抵抗による効率の低下が無いことまた、構成部品の形状が円盤、平行長穴、円柱など単純でかつ、部品点数も少ないため部品寸法精度向上によるポンプ室の密封性の改善、漏れ損失の低減が可能となり高効率、小型・低コストな液体圧送ポンプを実現できる。

本発明の実施方法を示す部品展開図である。 本発明の一つの実施例を示す断面図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。

入力軸から伝達される回転入力をポンプ室の容積変化に変換する機構を、駆動・従動の２枚の円盤カムと固定された円柱隔壁により簡便な構造で実現した。

本発明の液送ポンプの構造を図１にて説明する。図１はポンプの部品構成を示したものである。入力軸１によって駆動される円盤状の駆動カム２には回転中心からＬだけ中心をずらして従動カム４を嵌合するための穴３が設けられ、ここに従動カム４が回転自在に嵌合される。 従動カム４には長円の穴５が空けられこの穴５に円柱隔壁６が勘合され、この円柱隔壁６で仕切られた両側、長円の内部にポンプ室７、８が形成される。円柱隔壁６は従動カム４の軸方向端面を油密する密封フランジ１０に固定される。

本ポンプが液体を圧送する原理を図３にて説明する。駆動カム２は入力軸１によって駆動されＣを中心に矢印の方向に回転する。従動カム４の中心Ｊは中心Ｃの周り、半径Ｌの円周上を回転するがこの時、穴３に嵌合された従動カム４の長穴５が中心Ｓを固定された円柱隔壁６に規制されているため、従動カム４は駆動カム２の回転に従って、従動カム４の中心Ｊと円柱中心Ｓによって規定された位置をとるように回動する。

駆動カム２が１回転する間、この従動カム４の回動に従ってポンプ室７、８の容積が変化する状況を図４に示す。図中、横軸は駆動カム２の回転角度を、縦軸に実線はポンプ室７の容積、破線はポンプ室８の容積（％）を示す。ポンプ室７の容積は当初 ０％であったものが駆動カム２が １８０°回転した位置では最大の１００％になり、３６０°では元の ０％となり一方、ポンプ室８の容積は当初１００％あったものが駆動カム２が １８０°回転した位置では最小の０％になり、３６０°では元の１００％となる。この円柱隔壁６の両側のポンプ室７、８の容積変化に対し、図２の吸入穴１１、吐出穴１２を配設することにより液体の吸入・圧送のポンプ機能が発現する。

また、図２に示すように従動カム４に形成された長円形の穴５と、この穴を仕切る円柱隔壁６によって円柱の両側に形成された２つのポンプ室７、８のそれぞれに長穴方向、従動カムの外側円弧に連通する圧力バランス穴９をあけることにより加圧側にあるポンプ室の内圧によって従動カムの側面（駆動カム穴とのしゅう摺動面）にかかる面圧を相殺し摩擦のない円滑な従動カムの回転を得ることができ、駆動力の低減、ポンプ効率の向上が得られる。

上記、ポンプ室の隙間や従動カムのバランス穴９などからハウジング内に漏れ出る少量の液体は密封フランジ１０にあけられた戻り穴１６を通して吸入ポート１１に戻る。

作動油、潤滑油、液体燃料、冷却水、飲料水、洗浄水、液体状の薬品など各種液体を使用する工作機械、エンジン、ボイラー、飲料水の自動販売機、洗浄機、医療器械、化学プラントなどの液体の加圧輸送用途に使用できる。

１． 入力軸
２． 駆動カム
３． 従動カム穴
４． 従動カム
５． 長円穴
６． 円柱隔壁
７． ポンプ室Ａ
８． ポンプ室Ｂ
９． 圧力バランス穴
１０．密封フランジ
１１．吸入穴
１２．吐出穴
１３．ハウジング
１４．ベアリング
１５．オイルシール
１６．戻り穴

Ｃ：駆動カム２の中心
Ｊ：従動カム４の中心
Ｌ：Ｃ−Ｊ間距離（従動カム４の中心ＪのＣに対する回転半径）
Ｓ：円柱隔壁６の中心

本発明は作動油、潤滑油、液体燃料、冷却水、飲料水、洗浄水、液体状の薬品など各種の液体を吸入、加圧して送出する液体圧送ポンプに関するものである。

従来、液体を圧送するポンプでは送出する圧力の高さにより中・高圧のポンプではピストン式のポンプが使用され一方、低・中圧のポンプでは内接又は外接のギヤ式ポンプ、ベーンポンプなどが使用されている。

これら従来の技術の場合、中高圧のピストン式ポンプは８０〜９０％の高いポンプ効率を持っているが一方、低・中圧のポンプでは内接ギヤ式ポンプなど、ピストン式ポンプの様に高い密封性が得られないことや、ポンプロータアウタ外周とこれを収納しているハウジングボディーとの間に摺動抵抗を発生するなどピストン式ポンプに比べてポンプ効率は低くなり、特に送出圧力が１ＭＰａ以下のポンプにあっては効率の低下が著しいものとなっている。

また、ベーンポンプではポンプ室を区切るための複数のブレードがハウジングとの間で発生する摺動抵抗によりポンプ効率が低下することや、多数のブレードの取り付けが必要なため部品点数が多く、組立上も複雑でコストが高いものとなっている。

特開２０１１−２１４５５３号公報 実開平７−１０４８３号公報

ポンプ室の漏れ面積や摺動抵抗など効率を低下させる要因が少なくかつ、簡単な構造により高効率で小型・低コストな、液体圧送ポンプの構造を提供することを目的とする。

本発明は、モーターなどの動力によって駆動される駆動カムとこの駆動カムに回転自在に嵌合される従動カムと、この従動カムに設けられた長円形のポンプ室とこのポンプ室に嵌合された円柱隔壁とこの円柱隔壁を固定・保持し、かつ従動カムの軸方向端面の油密を行う密封フランジと、円柱隔壁の左右に液体の通路となる吸入・吐出穴を設けポンプ構造を形成するものである。

本発明は上記、内接ギヤ式のポンプやベーンポンプのようにハウジングと摺動回転する部分を持たず、摺動抵抗による効率の低下が無いことまた、構成部品の形状が円盤、平行長穴、円柱など単純でかつ、部品点数も少ないため部品寸法精度向上によるポンプ室の密封性の改善、漏れ損失の低減が可能となり高効率、小型・低コストな液体圧送ポンプを実現できる。

本発明の実施方法を示す部品展開図である。 本発明の一つの実施例を示す断面図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。 本発明の実施方法を示す説明図である。

入力軸から伝達される回転入力をポンプ室の容積変化に変換する機構を、駆動・従動の２枚の円盤カムと固定された円柱隔壁により簡便な構造で実現した。

本発明の液送ポンプの構造を図１にて説明する。図１はポンプの部品構成を示したものである。入力軸１によって駆動される円盤状の駆動カム２には回転中心からＬだけ中心をずらして従動カム４を嵌合するための穴３が設けられ、ここに従動カム４が回転自在に嵌合される。 従動カム４には長円の穴５が空けられこの穴５に円柱隔壁６が勘合され、この円柱隔壁６で仕切られた両側、長円の内部にポンプ室７、８が形成される。円柱隔壁６は従動カム４の軸方向端面を油密する密封フランジ１０に固定される。

本ポンプが液体を圧送する原理を図３にて説明する。駆動カム２は入力軸１によって駆動されＣを中心に矢印の方向に回転する。従動カム４の中心Ｊは中心Ｃの周り、半径Ｌの円周上を回転するがこの時、穴３に嵌合された従動カム４の長穴５が中心Ｓを固定された円柱隔壁６に規制されているため、従動カム４は駆動カム２の回転に従って、従動カム４の中心Ｊと円柱中心Ｓによって規定された位置をとるように回動する。

駆動カム２が１回転する間、この従動カム４の回動に従ってポンプ室７、８の容積が変化する状況を図４に示す。図中、横軸は駆動カム２の回転角度を、縦軸に実線はポンプ室７の容積、破線はポンプ室８の容積（％）を示す。ポンプ室７の容積は当初 ０％であったものが駆動カム２が １８０°回転した位置では最大の１００％になり、３６０°では元の ０％となり一方、ポンプ室８の容積は当初１００％あったものが駆動カム２が １８０°回転した位置では最小の ０％になり、３６０°では元の１００％となる。この円柱隔壁６の両側のポンプ室７、８の容積変化に対し、図２の吸入穴１１、吐出穴１２を配設することにより液体の吸入・圧送のポンプ機能が発現する。

また、図２に示すように従動カム４に形成された長円形の穴５と、この穴を仕切る円柱隔壁６によって円柱の両側に形成された２つのポンプ室７、８のそれぞれに長穴方向、従動カムの外側円弧に連通する圧力バランス穴９をあけることにより加圧側にあるポンプ室の内圧によって従動カムの側面（駆動カム穴とのしゅう摺動面）にかかる面圧を相殺し摩擦のない円滑な従動カムの回転を得ることができ、駆動力の低減、ポンプ効率の向上が得られる。

上記、ポンプ室の隙間や従動カムのバランス穴９などからハウジング内に漏れ出る少量の液体は密封フランジ１０にあけられた戻り穴１６を通して吸入ポート１１に戻る。

本発明の他の実施例を図５にて説明する。図５では実施例１の駆動カム２を廃し、代りに従動カム中心Ｊの位置に従動カム４が回転自在となるようにピン１７を配設する。これにより機構学的に駆動カム２を用いたのと同じ機構を得ることができる。

図６は円柱隔壁６に回転自在な密封用摺動片１８を取付けたものである。これにより従動カムに設けられた長円穴５と円柱隔壁６の接触部にシール面を設けてポンプ室Ａ、Ｂ内の液体の密封性を高め、より高いポンプ効率を得ることができる。

作動油、潤滑油、液体燃料、冷却水、飲料水、洗浄水、液体状の薬品など各種液体を使用する工作機械、エンジン、ボイラー、飲料水の自動販売機、洗浄機、医療器械、化学プラントなどの液体の加圧輸送用途に使用できる。

１． 入力軸
２． 駆動カム
３． 従動カム穴
４． 従動カム
５． 長円穴
６． 円柱隔壁
７． ポンプ室Ａ
８． ポンプ室Ｂ
９． 圧力バランス穴
１０．密封フランジ
１１．吸入穴
１２．吐出穴
１３．ハウジング
１４．ベアリング
１５．オイルシール
１６．戻り穴
１７．ピン
１８．密封用摺動片

Ｃ：駆動カム２の中心
Ｊ：従動カム４の中心
Ｌ：Ｃ−Ｊ間距離（従動カム４の中心ＪのＣに対する回転半径）
Ｓ：円柱隔壁６の中心

Claims (2)

1. モーターなどの動力によって駆動される駆動カムと、この駆動カムに回転自在に嵌合された従動カムと、この従動カムに形成された長円形のポンプ室と、このポンプ室に嵌合された円柱隔壁とこの円柱隔壁を固定・保持し、かつ従動カムの軸方向端面の油密を行う密封フランジと、円柱隔壁の左右に液体の通路となる吸入・吐出穴を設けた液体圧送ポンプ。
2. 駆動カムに回転自在に嵌合された長穴付きの従動カムと、この長穴に嵌合された円柱隔壁によって形成された２つのポンプ室のそれぞれに長穴方向、従動カムの外側円弧に連通する圧力バランス穴をもつ液体圧送ポンプ。