JP3166911U - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 隔壁の磨耗が少なく、スムーズな流体の吸入、排出を行うことができるポンプを提供すること。【解決手段】 円筒状の回転体２、４と、該回転体２、４の内部又は外部で同時に回転すると共に前記回転体２、４と偏心した位置で回転する円筒状の偏心回転体３と、前記回転体２、４と前記偏心回転体３とが作る空間を複数の空間に区切るための放射方向の隔壁６と、前記区切られた空間の前記回転体２、４に設けた流体を吸入する吸入弁１１及び流体を排出する排出弁１２とにより構成する。【選択図】 図１

Description

本考案は、円筒状の回転体（回転円筒体）と該回転体の内部又は外部で同時に回転すると共に前記回転体と偏心した位置で回転する円筒状の偏心回転体（偏心円筒体）を持つ流体（気体又は液体）のポンプに関する。

従来の偏心回転体を用いたポンプでは、ポンプケースの内部に取り付けた偏心回転体と、この偏心回転体とポンプケース間の空間を区切るための複数の周接体を設け、この周接体はポンプケースの内部に接触しながら偏心回転体と同時に回転するものであった（例えば、特許文献１参照）。

特開平０６−１８５４７２号公報

従来の偏心回転体を用いたポンプでは、流体を圧縮ためのポンプケースと周接体との接触スピード差が大きいため、周接体の磨耗が大きいという問題点があった。

本願考案は、回転体と該回転体の内部又は外部で同時に回転する偏心回転体を使用するので、回転体と偏心回転体を区切るための隔壁の接触スピードの差を小さくでき、隔壁の磨耗を減少して、スムーズな流体の吸入、排出を行うことを目的とする。

図１は本考案のポンプの断面図である。本考案のポンプの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

円筒状の回転体２、４と、該回転体２、４の内部又は外部で同時に回転すると共に前記回転体２、４と偏心した位置で回転する円筒状の偏心回転体３と、前記回転体２、４と偏心回転体３とが作る空間を複数の空間に区切るための放射方向の隔壁６と、前記区切られた空間の前記回転体２、４に設けた流体を吸入する吸入弁１１及び流体を排出する排出弁１２とにより構成する。

回転体と該回転体の内部又は外部で同時に回転する偏心回転体を使用するので、回転体と偏心回転体とが作る空間を区切るための隔壁と回転体との接触スピードの差を小さくでき、隔壁の磨耗を減少し、スムーズな流体の吸入、排出を行うことができる。

本考案のポンプの断面図である。 本考案の吸気と圧縮の動作説明図である。 本考案の軸方向断面図である。 本考案の吸入排出の説明図である。 本考案の回転体と偏心回転体の同時回転の説明図である。 本考案の偏心量が少なくなるように移動された場合の説明図である。 本考案の偏心量可変の説明図である。 本考案のモータで駆動する場合の説明図である。 本考案のモータで駆動する場合の偏心量可変の説明図である。

図１は、本考案のポンプの断面図である。図１において、本考案のポンプには、外壁１、回転体２、偏心回転体３、回転体４、回転内壁５、隔壁６、偏心回転体の回転軸７、支持棒８、閉鎖板９、弾性体１０、吸入弁１１、排出弁１２が設けてある。

外壁１は、円筒状のポンプの外部を構成し回転しないものである。回転体２は、外壁１の内側で偏心回転体３の外側に位置する円筒状の回転体である。偏心回転体３は、回転体２、４とは偏心した位置に支持された回転軸７に支持棒８で固定される円筒状の回転体である。回転体４は、偏心回転体３の内側で回転体２と同じ回転軸を中心に回転する円筒状の回転体である。回転内壁５は、回転体２、４と同じ回転軸を中心に回転する円筒状の回転体であり、回転体４との間で内側のポンプの流体通路を構成するものである。

隔壁６は、回転体２と偏心回転体３とが作る空間及び回転体４と偏心回転体３とが作る空間を、それぞれ複数（この例では４つ）に区切るためのものであり、偏心回転体３に放射（ラジアル）方向には係合されている。この区切られた各空間が流体を吸入して排出するためのポンプ室となるものである。また、回転体２、回転体４及び回転内壁５にはギャップｇが設けられ、このギャップｇに設けられる２つの隔壁６を複数の弾性体１０で回転体２、４、５のギャップ端に押付けている。なお、ギャップｇの間隔は、偏心回転体３の偏心量（回転体２、４の軸心と偏心回転体３の軸心の間隔）の２倍以上の間隔を設ける必要がある。

偏心回転体の回転軸７は、回転体２、４、５の軸心とは、偏心した位置に軸支された回転軸である。支持棒８は、回転軸７に偏心回転体３を固定するための支持体である。なお、偏心回転体の回転軸７は、回転しない固定軸として、支持棒８をこの固定軸の周囲に回転可能に取り付けるようにすることもできる。外側の閉鎖板９は、回転体２に固定され、外壁と回転体２で吸気及び排気のための流体の通路を作るための閉鎖板である。内側の閉鎖板９は、回転体４と回転内壁５に固定され、回転体４と回転内壁５で吸気及び排気のための流体の通路を作るための閉鎖板である。弾性体１０は、２つの隔壁６を回転体２、４、５のギャップ端に設けられた閉鎖板９に押付け、ポンプ室を構成するためのコイルばね等の弾性体である。吸入弁１１は、ボールとバネ体等で構成される一方向性の弁であり、吸入のときに自動的（圧力差により）に開くものである。排出弁１２は、ボールとバネ体等で構成される一方向性の弁であり、流体を排出するときに自動的（圧力差により）に開くものである。図中矢印は流体の吸入、排出を示している。

図１における偏心回転体３の駆動は、回転体２、４、５の時計回りの回転（駆動）により、回転体４、５の閉鎖板９側が支持棒８（図１の左側の支持棒８）を押すことにより駆動されるようにすることができる。また、逆回転（反時計回りの回転）の場合は、回転体２、４、５の回転により、回転体４、５の閉鎖板９側が支持棒８（図１の右側の支持棒８）を押すことにより偏心回転体３が駆動されるようにすることができる。

図２は吸入と圧縮の動作説明図である。図２においては簡単のため、回転体２、偏心回転体３、回転体４、隔壁６を示し、他は省略してある。なお、７は偏心回転体３の回転軸心位置、１５は回転体２、４の回転軸心位置を示している。ここで、回転体２、偏心回転体３、回転体４、隔壁６は同時に、同じ回転角度で、回転するものである。図２（ａ）から図２（ｈ）により、回転体２及び回転体４と偏心回転体３との一部の区切り空間の変化を斜線及び点線斜線で示してある。

図２（ａ）では、斜線及び点線斜線の空間は共に空間が小さくなる圧縮動作である。図２（ｂ）では、図２（ａ）から時計回りで４５度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は共に圧縮動作である。図２（ｃ）では、図２（ａ）から時計回りで９０度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は共に圧縮動作である。図２（ｄ）では、図２（ａ）から時計回りで１３５度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は最小となり共に圧縮動作の終了を示している。

図２（ｅ）では、図２（ａ）から時計回りで、１８０度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は共に空間が大きくなる吸入動作を示している。図２（ｆ）では、図２（ａ）から時計回りで２２５度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は共に吸入動作を示している。図２（ｇ）では、図２（ａ）から時計回りで２７０度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は共に吸入動作を示している。図２（ｈ）では、図２（ａ）から時計回りで３１５度回転した位置（丸で囲ったＡの位置参照）を示し、斜線及び点線斜線の空間は最大となり共に吸入動作の終了を示している。上記図２では、回転体２、４、偏心回転体３の回転を時計回りで説明したが、逆方向（反時計回り）でも同様に動作（吸入、圧縮は逆）すると考えてもよい。

図３は軸方向断面図である。図３において、回転体２、４、５は、軸１５を中心に回転し、偏心回転体３は、ギャップ内に設けられる複数の支持棒８で回転軸７に固定され、回転軸７を中心に回転する。この回転軸７は、回転体２、４、５と同時（同期して）に回転するものである。軸方向中央部の外壁１と回転体２との間、及び、回転体４と回転内壁５との間に閉塞板１３を設け、左右の区間を分離してある。この閉塞板１３は、回転体２及び回転体４、５に固定されている。この例では、分離された区間の左側の空間から吸入（吸入弁１１により）された流体が右側の空間に排出（排出弁１２により）される。

放射方向にポンプ室を区切るギャップ内に設けられる隔壁６は、偏心回転体３に放射方向に係合されている。なお、図３では偏心回転体３と隔壁６との間、及び、回転体２、４の左右壁との間に間隙があるが、実際にはこの間隙が出来るだけ小さいように隔壁６が設けられる。回転軸７及び回転軸１５についての詳細は後述（図７参照）する。

図４は吸入排出の説明図である。図４において、回転軸１５を中心に回転する回転体２、４、５と、回転軸７を中心に回転する偏心回転体３が設けてある。軸方向中央部の外壁１と回転体２との間、及び、回転体４と回転内壁５との間の閉塞板１３で、左右の区間を分離している（図３と同じ）。

図４の上半分では、外壁１の上部の穴から回転体２の上部に設けた吸入弁１１が開となって上部のポンプ室（偏心回転体３の上部）に流体が吸入される。一方、下部のポンプ室（偏心回転体３の下部）は圧縮動作のため、ポンプ室の流体が排出弁１２が開となって排出される。

図４の下半分では、外壁１の側部の穴から回転体４の側部の回転軸１５側の穴から吸入弁１１が開となって上部のポンプ室（偏心回転体３の上部）に流体が吸入される。一方、下部のポンプ室（偏心回転体３の下部）は圧縮動作のため、ポンプ室の流体が排出弁１２が開となって排出される。

このように、各ポンプ室から排出された流体は、まとまって右側の軸方向にに排出されることになる。

図５は回転体と偏心回転体の同時回転の説明図である。図５において、回転体２と偏心回転体３は同時に同じ角度の回転をする。図５（ａ）で回転体２の中心軸（軸心）１５と偏心回転体３の中心軸（軸心）７がある。回転体２の点Ａと偏心回転体３の点ａが共に上端にあるとき、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）と点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）とが一致している。図５（ｂ）では、図５（ａ）から時計回りで４５度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）より点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）が進んでいる。図５（ｃ）では、図５（ａ）から時計回りで９０度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）より点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）が最も進んだ位置となる。図５（ｄ）では、図５（ａ）から時計回りで１３５度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）から点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）の進みが図５（ｃ）より少なくなっている。

図５（ｅ）では、図５（ａ）から時計回りで、１８０度回転した位置を示し、回転体２の点Ａと偏心回転体３の点ａが共に下端にあるとき、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）と点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）とが一致している。図５（ｆ）では、図５（ａ）から時計回りで２２５度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）より点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）が遅れている。図５（ｇ）では、図５（ａ）から時計回りで２７０度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）より点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）が最も遅れた位置にある。図５（ｈ）では、図５（ａ）から時計回りで３１５度回転した位置を示し、点Ａと中心軸１５を結ぶ線（実線）から点ａと中心軸７を結ぶ線（点線）の進みが図５（ｇ）より少なくなっている。

これにより、回転体２が一回転すると偏心回転体３も一回転し、偏心回転体３を回転軸７に取り付けるため、前記ギャップｇ（図１参照）の大きさは、偏心回転体３の偏心量（中心軸１５と中心軸７の距離）の２倍以上が必要となる。

図６は偏心量が少なくなるように移動された場合の説明図である。図６においては、図２と同じ吸入と圧縮の動作を説明している。しかし、図６は図２と比べ、偏心回転体３の偏心量が少ないため、図６（ａ）から図６（ｈ）至る各段階での圧縮、吸入の変化量（斜線及び点線斜線参照）が少なくなっている。このため、ポンプの吸入、排出量も少なくなる。すなわち、ポンプの吸入、排出量は、偏心回転体３の偏心量により可変することができる。

図７は偏心量可変の説明図である。図７において、外壁１は、中空（流体の排出に利用する）の固定軸２０の外周に固定され、回転体２は、固定軸２０、２１に軸支され、固定軸２１に回転可能に軸支された歯車等の駆動手段１６により回転駆動される。偏心回転体３は、支持棒８により回転軸７に取り付けられている。回転軸７は、油圧器２２により外部から油圧操作により上下方向に移動可能に取り付けられている。油圧器２２は、図示しない固定軸２０、２１を通して油圧を調整することにより、回転軸７の左右の軸受け全体を同時に移動できるようにしてある。これにより、偏心回転体３の偏心量を可変するものである。

なお、偏心回転体３の駆動は、図１で説明した回転体４、５が支持棒８を押すようにする他に、回転体２の回転により、図示しない歯車を介して、又は、図示しない偏心継ぎ手等を介して駆動することもできる。また、回転軸７の移動は、油圧に限らず、モータによるネジ駆動等で行うこともできる。

図８はモータで駆動する場合の説明図である。図８において、外壁１の内壁に固定された支持体３０、３１が設けてある。支持体３０には、モータＭ１、Ｍ２が固定され、回転体２、４を軸受け部３２で、回転軸７を軸受け部３７で、それぞれ回転可能に支持するものである。支持体３１は、回転体２、４を軸受け部３３で、回転軸７を軸受け部３８で、それぞれ回転可能に支持するものである。

偏心回転体３は、モータＭ１によりギヤ３４、回転軸７、支持棒８を介して駆動される。また、回転体２、４は、モータＭ２により歯車３５、３６を介して駆動される。このモータＭ１、Ｍ２の回転は同期モータを使用して、同時に同じ量だけ回転する。そして、ギヤ３４と歯車３５、３６の減速比が同じになるようにしているため、偏心回転体３と回転体２、４は同時に同じ回転角度回転する。

なお、図８においては、吸入、排出弁、隔壁等の上記説明に必要な部分以外は省略してあり、図１〜図７と同じものは同じ符号で示してある。

図９はモータで駆動する場合の偏心量可変の説明図である。図９において、図８の偏心回転体３の回転軸７の偏心量を可変するものである。偏心量の可変は、回転軸７の左端では、油圧器２２、２２により、モータＭ１、ギヤ３４を上下することで、ギヤとともに回転軸７が上下する。一方、回転軸７の右端では、油圧器２２、２２により、回転軸７の軸受けを上下することにより、左端の回転軸７と同量だけ回転軸７を上下する。また、回転軸７の移動は、油圧に限らず、モータによるネジ駆動等で行うこともできる。

前記実施例では、隔壁６により、ポンプ室を４つに区切る説明をしたが、この区切りは４つ以上又は２、３に区切ることもできる。さらに、偏心回転体を複数（同軸に）設けることにより、より多数のポンプ室を作ることもできる。

１ 外壁
２ 回転体
３ 偏心回転体
４ 回転体
５ 回転内壁（回転体）
６ 隔壁
７ 偏心回転体の回転軸
８ 支持棒
９ 閉鎖板
１０ 弾性体
１１ 吸入弁
１２ 排出弁

Claims (3)

1. 円筒状の回転体と、
   該回転体の内部又は外部で同時に回転すると共に前記回転体と偏心した位置で回転する円筒状の偏心回転体と、
   前記回転体と前記偏心回転体とが作る空間を複数の空間に区切るための放射方向の隔壁と、
   前記区切られた空間の前記回転体に設けた流体を吸入する吸入弁及び流体を排出する排出弁とにより構成することを特徴としたポンプ。
2. 前記回転体は、前記偏心回転体の内部と外部に設けることを特徴とした請求項１に記載のポンプ。
3. 前記偏心回転体の偏心量を可変できるように構成することを特徴とした請求項１又は２に記載のポンプ。

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