JP2015148177A - 横型内接歯車ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造可能であり、かつ、機能面での安全率も高い横型内接歯車ポンプを提供する。
【解決手段】横型内接歯車ポンプ１は、複数の内歯を有するアウタロータ２内に、複数の外歯を有するインナロータ３が、外歯が内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、内歯と外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室が形成されるトロコイド４と、トロコイド回転面に対して非垂直方向に延設されて先端を液体溜め１８に浸漬させた液体吸入ノズル９と、トロコイドを収容する凹部５ａが形成されたポンプケーシング５と、該凹部を閉塞するポンプカバー６とを有し、ポンプケーシング５に液体吸入ノズル９を有する吸入カバー８が固定され、液体吸入ノズル９と吸入カバー８とが樹脂組成物の射出成形により一体に成形されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）に関し、特に横置きに設置して使用する横型内接歯車ポンプに関する。

内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）は、トロコイド歯形を有するアウタロータおよびインナロータがケーシング内に密閉された状態で収容され、駆動シャフトの回転に伴い、駆動シャフトと固定されたインナロータと、アウタロータが回転し、液体を吸入して吐出するように作用するポンプである。具体的には、以下のような構造を有する。トロコイドは、インナロータの外歯が、アウタロータの内歯に噛み合い、かつ、偏心した状態で、インナロータがアウタロータ内に回転自在に収容されて構成される。各ロータが互いに接触する仕切点間に、トロコイドの回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。駆動シャフトが回転してインナロータが回転すると、外歯がアウタロータの内歯に噛み合うことによりアウタロータが同一方向に連れ回りし、この回転によって容積が増大し、負圧となる吸入側容積室に吸入口から液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイドが回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、ここから、吸入された液体が吐出口に吐出される。吸入側容積室に液体を供給する連通路として、液体吸入ノズルが設けられており、液体溜めに該ノズルの先端が浸漬されている。

このような内接歯車ポンプとして、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１では、ポンプの設置形態として、横置きに設置する横型内接歯車ポンプ（該文献１の図１、図３等）と、縦置きに設置する縦型内接歯車ポンプ（該文献１の図４等）が記載されている。横型の場合は、ポンプの駆動シャフトが横向きであり、トロコイド回転面が鉛直方向に略平行な面であり、縦型の場合は、ポンプの駆動シャフトが縦向きであり、トロコイド回転面が鉛直方向に略垂直な面である。ここで、液体吸入ノズルは、その先端を液体溜めに溜まった潤滑油などの液体面に浸漬する必要があることから、鉛直方向下向きに延設する必要がある。このため、液体吸入ノズルは、縦型ではトロコイド回転面に対して略垂直（駆動シャフトと略平行）に配置し、横型ではトロコイド回転面に対して非垂直（駆動シャフトに対して非平行）に配置している。

特許文献１では、特に横型の内接歯車ポンプとして、吸入ノズルとこれに連結されるポンプカバーとを有し、該吸入ノズルと該ポンプカバーの少なくとも一方が熱可塑性樹脂材料からなり、（１）該吸入ノズルと該ポンプカバーとが熱による塑性加工で固定されたもの、（２）該吸入ノズルと該ポンプカバーとがプレス加工により一体に成形されたものが提案されている。

特許第３８６４４５２号公報

しかしながら、特許文献１では、（１）（２）のいずれの形態においても、数年〜１０年以上といった長期使用の際には、吸入ノズルとカバーとの接合部の密閉性の信頼性が十分でないおそれがある。すなわち、（１）の場合、塑性加工による接合部において、外気（−４０℃〜−３０℃）と使用時（１２０℃〜１５０℃）との温度差による熱衝撃が加わった場合、クラックなどの発生が懸念される。特に、吸入ノズルとカバーのどちらか一方のみを熱可塑性樹脂材料で形成する場合は、部材の熱膨張差によりクラックなどの密閉性低下が助長され得る。（２）の場合、プレス加工品（金属品）であるため、完全に密閉することは困難であり、バラツキも生じる。その他、別体で形成された部材の塑性加工や、プレス加工などの工程が必要であり、製造コストの増加に繋がる。また、スクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するポンプとして用いる場合、吐出圧が高く、この中でも炭酸ガスを冷媒とする場合、圧力８ＭＰａ以上、場合によっては１０ＭＰａ以上となるため、流路には高い密閉性・信頼性が必要とされる。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、低コストで製造可能であり、かつ、機能面での安全率も高い横型内接歯車ポンプを提供することを目的とする。

本発明の横型内接歯車ポンプは、複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、上記外歯が上記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、上記内歯と上記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室、およびこの吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室が形成されるトロコイドと、該トロコイド回転面に対して非垂直方向に延設されて先端を上記液体の液体溜めに浸漬させ、該液体の上記吸入側容積室までの連通路の一部を形成する液体吸入ノズルとを有する横型内接歯車ポンプであって、上記トロコイドを収容する凹部が形成されたポンプケーシングと、該ポンプケーシングの上記凹部を閉塞するポンプカバーとを有し、上記ポンプケーシングおよび上記ポンプカバーのいずれか一方の部材に、上記液体吸入ノズルを有する吸入カバーが固定され、上記液体吸入ノズルと上記吸入カバーとが樹脂組成物の射出成形により一体に成形されていることを特徴とする。

上記吸入カバーが固定される上記部材と上記吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材と該吸入カバーとを跨いで嵌め込まれた止め輪により固定されていることを特徴とする。

上記吸入カバーが固定される上記部材と上記吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材および該吸入カバーに設けられた弾性変形による係合部により固定されていることを特徴とする。

上記液体吸入ノズル内と、上記吸入カバー内の空間との連結口が、ポンプ設置時における上記吸入カバー内の空間の鉛直方向中央部よりも上方位置に設けられていることを特徴とする。

上記樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維、炭素繊維、および無機充填剤から選ばれる少なくとも１つを配合してなる樹脂組成物であることを特徴とする。

上記横型内接歯車ポンプが、スクロール型コンプレッサの摺動部に上記液体を供給するためのポンプであることを特徴とする。

本発明の横型内接歯車ポンプは、アウタロータおよびインナロータで構成されるトロコイドを収容する凹部が形成されたポンプケーシングと、該凹部を閉塞するポンプカバーと、圧送する液体を液体溜めから吸入する液体吸入ノズルを有する構造の横型のポンプにおいて、ポンプケーシングおよびポンプカバーのいずれか一方の部材に、上記液体吸入ノズルを有する吸入カバーが固定され、該液体吸入ノズルと該吸入カバーとが樹脂組成物の射出成形により一体に成形されているので、液体吸入ノズルと吸入カバーとを別体として製造し、塑性加工やプレス加工などにより一体化したものと比較して、該部分における密閉性低下のおそれがなく、高い信頼性（安全率）を有する。また、塑性加工やプレス加工などの工程を削減でき、製造コストの低減が図れる。

吸入カバーが固定される部材と吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材と該吸入カバーとを跨いで嵌め込まれた止め輪により固定されているので、高い密閉性を長期にわたり維持でき、信頼性がより向上する。

吸入カバーが固定される部材と吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材および該吸入カバーに設けられた弾性変形による係合部により固定されているので、高い密閉性を確保しながら、組み付けの作業性に優れる。

液体吸入ノズルと吸入カバーとを形成する樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維、炭素繊維、および無機充填剤から選ばれる少なくとも１つを配合してなる樹脂組成物であるので、耐油性、耐薬品性に優れ、コンプレッサなどの１２０℃を越える高温雰囲であっても使用可能となり、寸法精度も大幅に向上する。

以上のような仕様により、本発明の横型内接歯車ポンプは、エアコン用スクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。

本発明の横型内接歯車ポンプの一例を示す組み立て斜視図である。 図１において吸入カバー側から見た一部斜視図である。 図１の横型内接歯車ポンプの軸方向断面図である。 本発明の横型内接歯車ポンプの他の例を示す斜視図である。 止め輪を利用した固定方法の模式図である。 図４の横型内接歯車ポンプの軸方向断面図である。 凹凸の回転噛み合わせを利用した固定方法の模式図である。 シール構造の他の例を示す簡易断面図である。

本発明の横型内接歯車ポンプの一実施形態を図１〜図３に基づき説明する。図１はスナップフィットを利用した横型内接歯車ポンプの組み立て斜視図を、図２は吸入カバー側から見た一部組み立て斜視図を、図３は図１の横型内接歯車ポンプの軸方向断面図をそれぞれ示す。図１および図３に示すように、この形態の横型内接歯車ポンプ１は、環状のアウタロータ２内にインナロータ３が収容されたトロコイド４と、このトロコイド４を回転自在に収容する円形の凹部（トロコイド収容凹部）５ａが形成されたポンプケーシング５と、ポンプケーシング５のトロコイド収容凹部５ａを閉塞するポンプカバー６とを有する。ポンプカバー６は、トロコイド収容凹部５ａが開口するポンプケーシング５の上面の外形に合致する形状である。図３に示すように、ポンプケーシング５とポンプカバー６とは、固定ねじ１２により、機器本体の固定プレート１４に締結固定されている。また、インナロータ３の回転中心に同軸で固定された駆動シャフト１３を有している。駆動シャフト１３は、ポンプカバー６に圧入された軸受（焼結ブッシュ）１５により支持されている。なお、軸受１５として、樹脂材料を用いてカバー６に直接に射出成形で滑り軸受部を形成してもよい。

インナロータ３の外歯はアウタロータ２の内歯よりも１つ少なく、インナロータ３は、上記外歯が上記内歯に内接して噛み合う偏心した状態で、アウタロータ２内に収容されている。各ロータが互いに接触する仕切点間には、トロコイド４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。ポンプケーシング５のトロコイド収容凹部５ａの底面５ｂには、吸入側の容積室に連通する吸入口と、吐出側の容積室に連通する吐出口とが形成されている。上記吸入口は、ポンプケーシング５の円筒部５ｄの内部空間と繋がっている。ポンプケーシング５の円筒部５ｄの内部空間と、吸入カバー８の内部空間と、液体吸入ノズル９とで形成される液体の連通路を通って、液体溜め１８に溜まった潤滑油などの液体が上記吸入口に供給される。

図２に示すように、吸入カバー８は、ポンプケーシング５の円筒部５ｄよりも小径の円筒本体とこれに一体に成形された液体吸入ノズル９とを有する。また、吸入カバー８は係合爪８ａを有し、ポンプケーシング５は係合爪８ａと係合する係合穴５ｈを有する。係合爪８ａと係合穴５ｈとで弾性変形による係合部が構成される。吸入カバー８は、ポンプケーシング５の円筒部５ｄにシール部材１０を介在させて嵌合されつつ、係合爪８ａと係合穴５ｈとの係合によりスナップフィットで固定される。また、吸入カバー８に凸部８ｂを有し、ポンプケーシング５に凹部５ｆを有し、凸部８ｂと凹部５ｆとを嵌合させることで、吸入カバー８とポンプケーシング５とが円周方向に回転することを防止している。また、ポンプケーシング５の凹部５ｇで液体吸入ノズル９を受けている。これらの凹凸部はスナップフィットによる組み付け時の位置決め部にもなる。なお、係合部は、弾性変形を利用して吸入カバーとポンプケーシングとを固定できる構造であれば、図示した係合爪や係合穴のような形状に特に限定されるものではない。

シール部材１０の材質は特に限定するものではなく、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムなど、用途、使用環境に合致したゴム材などを選択すればよい。例えば、エアコンのスクロール型コンプレッサでは、−３０〜１２０℃程度の耐熱性、耐油性が求められるため、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ系）を用いることが好ましい。

図１および図３に示す横型内接歯車ポンプ１では、駆動シャフト１３によってトロコイド４が回転することにより、容積が増大して負圧となる吸入側容積室に、吸入口から液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、この吐出側容積室から、吸入された液体が吐出口に吐出される。上記のポンプ作用が、トロコイド４の回転によって連続的に行われ、液体が連続的に圧送される。さらに、吸入された液体によって各容積室の密閉性が高められる液体シール効果によって、各容積室間に生じる差圧が大きくなり、大きなポンプ作用が得られる。

図３に示すように、横型内接歯車ポンプ１は、使用時において駆動シャフト１３が横向き（水平向き）であり、トロコイド４の回転面が鉛直方向に略平行な面である。液体吸入ノズル９は、吸入カバー８から略鉛直方向下向き（トロコイド４の回転面に対して非垂直方向）に延設されており、先端部が液体溜め１８に浸漬されている。なお、本発明における「横型」は、設置角度が完全に水平な場合のみならず、水平面に対する角度が０°（水平）〜４５°程度までを含む。トロコイド４の回転面に対する液体吸入ノズル９の延設方向は、液体溜め１８に先端部を浸漬できるように、この設置傾斜角度に応じて適宜決定される。

液体吸入ノズル９と、吸入カバー８の内部空間との連結口が、ポンプ設置時における吸入カバー８の内部空間の鉛直方向中央部よりも上方位置に設けられている。これにより、ポンプ停止時においても、吸入カバー８とポンプケーシング５の円筒部５ｄの内部空間内に十分な量の液体が保持され、再起動時におけるトロコイドに液体がない状態での運転を避けることができる。

ポンプケーシング５の円筒部５ｄには、金属製フィルタ１１が固定されている。金属製フィルタ１１は、トロコイド４への異物の混入を防止するため、必要に応じて設けられる。ポンプケーシング５を樹脂製とする場合、金属製フィルタ１１は超音波溶着やレーザ溶着により溶着固定できる。

図１〜図３に示す形態において、ポンプケーシング５、吸入カバー８、液体吸入ノズル９が樹脂組成物の射出成形体である。特に本発明では、液体吸入ノズル９と吸入カバー８とが、樹脂組成物の射出成形により一体に成形された一体成形品であることを主な特徴としている。液体吸入ノズルと吸入カバーとを一体成形品とすることで、それぞれを別体として製造し、塑性加工やプレス加工などにより一体化したものと比較して、該部分における密閉性低下のおそれがなく、高い信頼性を有する。また、塑性加工やプレス加工などの工程を削減でき、製造コストの低減が図れる。

液体吸入ノズルと吸入カバー、およびポンプケーシングを形成する樹脂組成物は、射出成形可能な合成樹脂をベース樹脂とするものである。液体吸入ノズルと吸入カバーに用いる樹脂組成物と、ポンプケーシングに用いる樹脂組成物とは、異なってもよいが、吸入カバーとポンプケーシングとの嵌合固定部での密閉性低下を防止するため、線膨張係数が近い樹脂組成物を用いることが好ましい。最も好ましくは、同じ樹脂組成物を用いる。

ベース樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリアセタール樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。

液体吸入ノズルやポンプケーシングに使用するには、圧送する油や水、薬液などの液体への耐性、吸水・吸油による寸法変化が小さいベース樹脂を用いることが好ましい。また、スクロール型コンプレッサでは１５０℃以上の耐熱性樹脂を用いることが好ましい。このような耐薬品性、耐熱性、寸法安定性に優れた樹脂としては、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂などが挙げられる。これらの耐熱性樹脂の中でも、成形体の耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性などに優れ、安価であることから、ＰＰＳ樹脂を用いることが特に好ましい。

ＰＰＳ樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、硫黄結合によって連結されたポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。ＰＰＳ樹脂は、極めて高い剛性と、優れた耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性、摺動特性などを有する。ＰＰＳ樹脂は、その分子構造により、架橋型、半架橋型、直鎖型、分岐型等などのタイプがあるが、この中でも直鎖型を用いることが好ましい。直鎖型のＰＰＳ樹脂を用いることで、靱性に優れ、ポンプケーシングに用いた場合にはそのフランジ部におけるクラックなどを防止できる。また、吸入カバーに用いた場合にはスナップフィット部のクラック、折れなどを防止できる。本発明で使用できるＰＰＳ樹脂の市販品としては、東ソー社製＃１６０、Ｂ−０６３、ＤＩＣ社製Ｔ４ＡＧ、ＬＲ−２Ｇなどが挙げられる。

ＰＥＥＫ樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、カルボニル基とエーテル結合によって連結されたポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。ＰＥＥＫ樹脂は、優れた耐熱性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、摺動特性などに加え、優れた成形性を有する。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、例えば、ビクトレックス社製ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐなど）、ソルベイアドバンストポリマーズ社製キータスパイア（ＫＴ−８２０Ｐ、ＫＴ−８８０Ｐなど）、ダイセルデグザ社製ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。

ＰＥ樹脂は、低分子量から超高分子量まで幅広い分子量のＰＥが上市されている。しかし、重量平均分子量が１００万をこえるような超高分子量ＰＥ樹脂は射出成形できないため、本発明では使用することはできない。ＰＥは分子量が高いほど、材料物性、耐摩耗性が高いため、射出成形できる高分子量のＰＥが好ましい。本発明で使用できるＰＥ樹脂の市販品としては、例えば、三井化学社製リュブマーＬ５０００、Ｌ４０００などが挙げられる。

本発明で使用できるＰＡ樹脂としては、ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂、ポリアミド６−６（ＰＡ６６）樹脂、ポリアミド６−１０（ＰＡ６１０）樹脂、ポリアミド６−１２（ＰＡ６１２）樹脂、ポリアミド４−６（ＰＡ４６）樹脂、ポリアミド９−Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂、変性ＰＡ９Ｔ樹脂、ポリアミド６−Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、変性ＰＡ６Ｔ樹脂、ポリメタキシレンアジパミド（ポリアミドＭＸＤ−６）樹脂などが挙げられる。なお、各ポリアミド樹脂において、数字はアミド結合間の炭素数を表し、Ｔはテレフタル酸残基を表す。

本発明で使用できるポリアセタール樹脂には、ホモポリマー、コポリマー、ブロックコポリマーの３種類がある。また、本発明で使用できる熱可塑性ポリイミド樹脂の市販品としては、例えば、三井化学社製オーラムが挙げられる。また、フェノール樹脂は、射出成形可能な熱硬化性樹脂であり、ノボラック型、レゾール型があるが、特に限定せず使用できる。

樹脂組成物には、配合剤を配合することが好ましい。例えば、高強度化、高弾性化、高寸法精度化のためにガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ、マイカ、タルクなどの補強剤を、耐摩耗性の付与・射出成形収縮の異方性除去のためにミネラル、炭酸カルシウム、ガラスビーズなどの無機充填剤（粉末、粒子状）を、潤滑性を付与するために黒鉛、ＰＴＦＥ樹脂などの固体潤滑剤を配合することができる。これらの中でも、高強度化、高弾性化、高寸法精度化、耐摩耗性の付与・射出成形収縮の異方性除去に有効なガラス繊維、炭素繊維、または無機充填剤を単独で、もしくは、適宜併用することが好ましい。特に、ガラス繊維と無機充填剤の併用は、経済性に優れ、油中での摩擦摩耗特性に優れている。また、炭素繊維と無機充填剤の併用は、水、薬液などの油以外での用途において、ガラス繊維と無機充填剤の併用より、摩擦摩耗特性に優れている。吸入カバー（液体吸入ノズル付き）を形成する樹脂組成物には、耐摩耗性などは特に不要であるが、上述のとおり、吸入カバーとポンプケーシングとの嵌合固定部での密閉性低下を防止するために、ポンプケーシングを形成する樹脂組成物と同種の配合剤を配合したものとすることが好ましい。

本発明では、直鎖型のＰＰＳ樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維とガラスビーズとを配合してなる樹脂組成物を用いることが特に好ましい。この構成により、耐油性、耐薬品性に優れ、コンプレッサなどの１２０℃を越える高温雰囲であっても使用可能となり、靱性に優れ、射出成形収縮の異方性除去によりフランジ部の反りが小さく、寸法精度も大幅に向上する。

各配合剤の配合割合は、所望の特性を付与でき、かつ、射出成形性を阻害しない範囲であればよい。例えば、樹脂組成物全体に対して、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状補強剤を３〜３０体積％、ミネラル、炭酸カルシウム、ガラスビーズなどの無機充填剤を１〜２０体積％、それぞれ配合することが好ましい。

以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料をヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレット（顆粒）を得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用いて、射出成形で吸入カバー（液体吸入ノズル付き）やポンプケーシングを成形する。なお、成形品に対してアニール処理などの処理を採用してもよい。

図１〜図３に示す形態において、アウタロータ２、インナロータ３、およびポンプカバー６が焼結金属体である。また、ポンプケーシング５が、上述したように樹脂組成物の射出成形体である。このような構成により、ポンプケーシング５とポンプカバー６とを固定ねじで本体に固定する際には、樹脂成形体であるポンプケーシング５が、焼結金属体であるポンプカバー６側の合わせ面に添うように変形してなじみ、流体の漏れや、吐出量のばらつきを抑制できる。さらに、焼結成形面および射出成形面は機械加工なしで必要な寸法精度が確保できるため、ポンプケーシング５とポンプカバー６との合わせ面、トロコイド収容凹部５ａの底面５ｂと側面５ｃを、射出成形面または焼結成形面の非機械加工面にすることができ、安価な横型内接歯車ポンプとなる。

アウタロータ、インナロータ、およびポンプカバーに使用する焼結金属としては、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などのいずれでもよいが、樹脂組成物と摺接した際の摩耗を軽減するためには、硬い鉄系が好ましい。また、価格面からも鉄系が好ましい。しかし、水、薬液などを圧送するトロコイドポンプにおいては、防錆能力が高いステンレス系などを採用すればよい。

また、ポンプケーシング５の内部には、円盤状の金属体である金属プレート１７が複合成形により一体化されている。詳細には、ポンプケーシング５の射出成形時に金属プレート１７を金型内に配置して複合成形により一体化（インサート成形）している。金属プレート１７には、上述の吸入口や吐出口などの液体経路が形成され、該経路以外の円盤表面は平滑面である。金属プレート１７により、トロコイド収容凹部５ａの底面５ｂが形成され、樹脂組成物の射出成形体の一部として側面５ｃが形成されている。金属プレート１７でトロコイド収容凹部５ａの底面５ｂを形成することで、樹脂で該底面を形成する場合と比較して平面度に優れ、吐出性能のばらつきを抑えることができる。また、トロコイド収容凹部５ａを構成する側面５ｃが樹脂組成物の射出成形体であるので、アウタロータ２との摩擦摩耗特性が改善し、金属摩耗粉の発生を軽減できる。

金属プレート１７は、焼結金属体や溶製金属体（板金プレス品）が採用でき、焼結金属材質としては上述のポンプカバー等と同様のものが、溶製金属材質としては、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金等が挙げられる。寸法精度に優れ、射出成形時にアンカー効果にて樹脂部分と強固に一体化できることから、焼結金属体を用いることが好ましい。

また、ポンプケーシングは、凹部の外周をシールする部分に溝を有し、該溝にシール部材（シールリング）を組み付けることが好ましい。この溝は、射出成型時の金型で形成することができる。図１〜図３に示す形態では、ポンプケーシング５の凹部５ａの外周部分に溝５ｅを有し、この溝５ｅにシール部材１６を組み付けている。シール部材１６を組み付けることで、樹脂製で非機械加工面としたポンプケーシング５とポンプカバー６の合わせ面からの液体の漏れを防止でき、吐出量のばらつきも抑制でき、より安全率が高くなる。シール部材１６の材質としては、吸入カバー８に設けたシール部材１０と同様のものを採用できる。

樹脂製のポンプケーシングを本体機器に固定ねじで締結する場合、樹脂のクリープ変形による締結部の緩みが懸念される。上述のような補強剤等を配合したＰＰＳ樹脂組成物を用いることでクリープ対策も可能であるが、脆く耐衝撃性に劣る場合がある。そのため、ねじ固定穴部分には焼結金属製または溶製金属製のブッシュやフランジ付きブッシュを圧入する、または、射出成形時に複合成形により一体化させることが好ましい。焼結金属部品を用いることで、焼結体の表面凹部に樹脂が入り込み、アンカー効果にて焼結金属部品と樹脂とが接合する。特に、射出成形時に金型内に上記ブッシュを配置して複合成形により一体化（インサート成形）することで、接合強度は著しく増加する。

図１〜図３に示す形態では、射出成形体であるポンプケーシング５のねじ固定穴部分に焼結金属製のブッシュ７が、射出成形時に複合成形により一体化されており、該ブッシュ７を介して通された固定ねじ１２により、ポンプケーシング５と、焼結金属体であるポンプカバー６とが、機器本体の固定プレート１４に締結固定されている。

本発明の横型内接歯車ポンプの他の実施形態を図４〜図６に基づき説明する。図４は止め輪を利用した横型内接歯車ポンプの斜視図を、図５は止め輪を利用した固定方法の模式図を、図６は図４の横型内接歯車ポンプの軸方向断面図をそれぞれ示す。図４および図６に示すように、この形態の横型内接歯車ポンプ１’は、アウタロータ２とインナロータ３とで構成されるトロコイド４、ポンプケーシング５、ポンプカバー６、液体吸入ノズル９を有する吸入カバー８、金属プレート１７、軸受１５などの主要構成が上述した図１〜３に示す場合と同様のポンプである。液体吸入ノズル９と吸入カバー８とは、樹脂組成物の射出成形により一体に成形された一体成形品であり、液体吸入ノズル９と吸入カバー８の内部空間との連結口はポンプ設置時における吸入カバー８の内部空間の鉛直方向中央部よりも上方位置に設けられている。この形態では、吸入カバー８は、ポンプケーシング５の円筒部５ｄにシール部材１０を介在させて嵌合されつつ、合い口を有する金属製の止め輪１９を利用した所定構造により固定される。

図５により止め輪を利用した固定構造を説明する。図５に示すように、吸入カバー８は、凸部８ｃと該凸部に形成された溝８ｄを有する。ポンプケーシング５は、凸部８ｃに嵌合する凹部５ｉと、該凹部にかかるように形成された溝５ｊを有する。吸入カバー８の凸部８ｃとポンプケーシング５の凹部５ｉの嵌合時において、溝８ｄと溝５ｊとで連続した円周溝が形成される。この円周溝に止め輪１９を合い口を開いて弾性変形させて入れることで、止め輪１９が吸入カバー８とポンプケーシング５とを跨いで嵌め込まれ、両部材が軸方向に抜けないように固定される。また、凸部８ｃと凹部５ｉとを嵌合させることで、吸入カバー８とポンプケーシング５とが円周方向に回動することも防止している。止め輪としては、該溝に嵌め込むことができ、長期にわたり安定して固定力を維持できるものであれば特に限定されず、上述の金属製（合い口あり）の他、樹脂製（合い口あり）やゴム（合い口なし）などを採用してもよい。

吸入カバーとポンプケーシングとの他の固定態様を図７に基づき説明する。図７は凹凸の回転噛み合わせを利用した固定方法の模式図を示す。図７（上図）に示すように、ポンプケーシング５は、円筒外周面にＬ字状の凹部５ｋを有し、吸入カバー８は、円筒内周面に凹部５ｋに嵌合する凸部８ｅを有する。（１）凸部８ｅを凹部５ｋに水平に嵌め込んだ後、（２）円周方向上側に相対的に回転させることで、凹部５ｋのＬ字奥に凸部８ｅが嵌め込まれて固定される。また、図７（下図）に示すように、凹部５ｋのＬ字奥手前に微小突起部５ｌを形成しておくことで、嵌合後の抜け止めとなり、より強固な固定が可能となる。

図４や図７に示す形態では、吸入カバー側に凸部を設けて、ポンプケーシング側に凹部を設けているが、これとは反対に、吸入カバー側に凹部を設けて、ポンプケーシング側に凸部を設ける構成としてもよい。

以上のように、吸入カバーとポンプケーシングとの固定形態として、スナップフィットによる固定、止め輪による固定、凹凸の回転噛み合わせによる固定を説明したが、これらに限定されるものではなく、吸入カバーとポンプケーシングとを密閉性を維持しつつ固定できる構造であれば任意の固定方法を採用できる。これらの固定方法を複数組み合わせて適用することもできる。また、シール構造に関して、いずれの場合もシール部材を吸入カバーの溝に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば図８（ａ）に示すようにポンプケーシング５の溝に設ける形態、図８（ｂ）に示すように、吸入カバー８とポンプケーシング５の嵌合角部に設ける形態としてもよい。

本発明では、ポンプ全体構成によっては、吸入カバーをポンプカバーに固定する形態とすることもできる。また、本発明では、液体吸入ノズルと吸入カバーとが樹脂組成物の射出成形により一体に成形されていればよく、他の部材の形状や材質については上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、ポンプケーシングを金属製としてもよい。この場合、吸入カバーをポンプケーシングに圧入固定でき、シール部材を介在させずに密閉性を維持できる。

図３や図６に示す形態の横型内接歯車ポンプのように、インサート成形で樹脂製のポンプケーシング内に金属プレートやブッシュを設ける構成とする場合、それと同時に円筒軸方向と非垂直な液体吸入ノズルを一体に成形することは容易ではない。本発明のように、液体吸入ノズルを有する吸入カバーを、ポンプケーシングとは別体として作製し、上述のような固定方法を用いて高い密閉性を維持しつつ固定することで、生産性と品質とのバランスに優れる。

本発明の横型内接歯車ポンプは、低コストで製造可能であり、かつ、機能面での安全率も高いので、油や水、薬液などの液体を圧送するポンプ（トロコイドポンプ）として利用でき、特に、長期にわたる信頼性が要求される、電気給湯機、ルームエアコン、カーエアコン用のスクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。

１、１’ 横型内接歯車ポンプ
２ アウタロータ
３ インナロータ
４ トロコイド
５ ポンプケーシング
６ ポンプカバー
７ 焼結金属製ブッシュ
８ 吸入カバー
９ 液体吸入ノズル
１０ シール部材
１１ 金属製フィルタ
１２ 固定ねじ
１３ 駆動シャフト
１４ 機器本体の固定プレート
１５ 軸受
１６ シール部材
１７ 金属プレート
１８ 液体溜め
１９ 止め輪

Claims (6)

1. 複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、前記外歯が前記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、前記内歯と前記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室、およびこの吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室が形成されるトロコイドと、該トロコイド回転面に対して非垂直方向に延設されて先端を前記液体の液体溜めに浸漬させ、該液体の前記吸入側容積室までの連通路の一部を形成する液体吸入ノズルとを有する横型内接歯車ポンプであって、
   前記トロコイドを収容する凹部が形成されたポンプケーシングと、該ポンプケーシングの前記凹部を閉塞するポンプカバーとを有し、
   前記ポンプケーシングおよび前記ポンプカバーのいずれか一方の部材に、前記液体吸入ノズルを有する吸入カバーが固定され、前記液体吸入ノズルと前記吸入カバーとが樹脂組成物の射出成形により一体に成形されていることを特徴とする横型内接歯車ポンプ。
2. 前記吸入カバーが固定される前記部材と前記吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材と該吸入カバーとを跨いで嵌め込まれた止め輪により固定されていることを特徴とする請求項１記載の横型内接歯車ポンプ。
3. 前記吸入カバーが固定される前記部材と前記吸入カバーとは、それらの一部がシール部材を介在させて嵌合されつつ、該部材および該吸入カバーに設けられた弾性変形による係合部により固定されていることを特徴とする請求項１記載の横型内接歯車ポンプ。
4. 前記液体吸入ノズル内と、前記吸入カバー内の空間との連結口が、ポンプ設置時における前記吸入カバー内の空間の鉛直方向中央部よりも上方位置に設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の横型内接歯車ポンプ。
5. 前記樹脂組成物が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とし、これにガラス繊維、炭素繊維、および無機充填剤から選ばれる少なくとも１つを配合してなる樹脂組成物であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の横型内接歯車ポンプ。
6. 前記横型内接歯車ポンプが、スクロール型コンプレッサの摺動部に前記液体を供給するためのポンプであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の横型内接歯車ポンプ。

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