JP3214115U - 流体輸送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数系統の流体を所定の位相関係で輸送することを可能にする流体輸送装置を提供する。【解決手段】複数のポンプ120A〜120Fと、複数のポンプを駆動するための動力を発生する駆動ユニット200と、駆動ユニットが発生した動力を複数のポンプに伝達する伝動ユニット300と、を備え、複数のポンプの回転軸が別軸上に配置され、伝動ユニットが、歯付ベルト340を巻掛け媒介節として備えたベルト伝動機構である。【選択図】図3
Description
本考案は、流体輸送装置に関する。
複数のポンプを備えた流体輸送装置が知られている。例えば、特許文献1には、オイルチェンジャー(流体輸送装置)において、ベルト機構により電動機に連結した二つのポンプを備えるものが記載されている。
特許文献1に記載の流体輸送装置は、二つのポンプの駆動を同期させることができないため、複数系統の流体を所定の位相関係で輸送することができなかった。
本考案は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数系統の流体を所定の位相関係で輸送することが可能な流体輸送装置を提供することを目的とする。
本考案の一実施形態によれば、複数のポンプと、複数のポンプを駆動するための動力を発生する駆動ユニットと、駆動ユニットが発生した動力を複数のポンプに伝達する伝動ユニットと、を備え、複数のポンプの回転軸が別軸上に配置され、伝動ユニットが、歯付ベルトを巻掛け媒介節として備えたベルト伝動機構である流体輸送装置が提供される。
上記の流体輸送装置において、ベルト伝動機構が複数のポンプを同位相で駆動する構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、伝動ユニットが、順次連結された複数の伝動サブユニットを備えた構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、伝動サブユニットが、ポンプの対応する一つに接続されたシャフトと、シャフトと結合した駆動プーリーと、次の伝動サブユニットのシャフトと結合した従動プーリーと、を更に備え、歯付ベルトが駆動プーリーと従動プーリーとに張り渡された構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、流体輸送装置がフレームを備え、フレームが、第1基板と、1基板と平行に配置された第2基板と、第1基板と第2基板とを連結する連結部材と、複数のシャフトを回転可能に支持する複数対の軸受と、を備え、第1基板及び第2基板には、それぞれ対向する位置に複数の貫通孔が形成され、軸受が、第1基板及び第2基板の貫通孔にそれぞれ嵌め込まれた構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、奇数番目の伝動サブユニットの駆動プーリー及び従動プーリーが第1基板及び第2基板の一方側に配置され、偶数番目の伝動サブユニットの駆動プーリー及び従動プーリーが第1基板及び第2基板の他方側に配置された構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、3つ以上のポンプを備え、3つ以上のポンプの回転軸が、直線上に並べられた構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、3つ以上のポンプを備え、3つ以上のポンプの回転軸が、円周上に並べられた構成としてもよい。
上記の流体輸送装置において、ポンプが、略円柱面状の内周面を有する壁部と、その少なくとも一部が内周面に沿って配置された弾性チューブと、内周面と同心に配置され、内周面との間でチューブを押し潰しながら回転可能に支持されたローターと、を備えた、構成としてもよい。
本考案の一実施形態によれば、巻掛け媒介節として歯付ベルトを使用することにより、複数系統の流体を所定の位相関係で輸送することが可能になる。
以下、本考案の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。
以下に説明する本考案の実施形態に係る流体輸送装置は、連動する複数のポンプを備えた装置であり、洗浄装置、食品加工装置、各種分析機器、医療機器、化学装置等の様々な装置において流体(特に、各種液体)の輸送に使用される。
図1は、本考案の実施形態に係る流体輸送装置1の斜視図である。また、図2、図3及び図4は、それぞれ流体輸送装置1の正面図、平面図及び右側面図である。
以下の説明において、図2における紙面に垂直に表から裏へ向かう方向(後述の駆動ユニット200の軸方向)をX軸方向、右から左に向かう方向(後述のポンプ120の配列方向)をY軸方向、下から上に向かう方向をZ軸方向と定義する。X軸方向及びY軸方向は水平方向であり、Z軸方向は鉛直方向である。なお、流体輸送装置1は、どちらを上に向けて設置してもよい。
流体輸送装置1は、ポンプユニット100、駆動ユニット200及び伝動ユニット300及び制御部(不図示)を備える。
ポンプユニット100は、フレーム110と、フレーム110に取り付けられた6台のポンプ120(120A、120B、120C、120D、120E、120F)を備える。
フレーム110は、フロントパネル112(第1基板)、リアパネル114(第2基板)及び4本のロッド116(連結部材)を備える。フロントパネル112及びリアパネル114は、それぞれY軸方向に細長い矩形状の略同じ大きさの金属板である。フロントパネル112とリアパネル114は、X軸方向に対向し、4本のロッド116を介して四隅で連結されている。
フロントパネル112及びリアパネル114には、それぞれ6つの貫通孔(不図示)がY軸方向に等間隔で開けられている。各貫通孔には後述の軸受320が嵌め込まれている。フロントパネル112の正面には、上記の6つの貫通孔とそれぞれ同心に(即ち、中心軸を共有するように)、6台のポンプ120A〜Fが取り付けられ、各ポンプ120には対応するシャフト310(310A〜F)が接続されている。シャフト310は、フロントパネル112及びリアパネル114にそれぞれ取り付けられた一対の軸受320により回転可能に支持される。
フレーム110(リアパネル114)の背面には、Y軸方向の一端部に駆動ユニット200が取り付けられている。駆動ユニット200(減速機220)の出力軸222は、ポンプ120Aの回転軸と同心に配置される。
駆動ユニット200は、複数のポンプ120を駆動するための動力を発生する機構部である。駆動ユニット200は、モーター210、減速機220、軸継手250、連結フレーム230及び取付金具240を備える。モーター210は、例えばサーボモータやステッピングモータ等の駆動量又は駆動速度の制御が可能なモーターである。モーター210は、制御部に接続され、制御部から供給される駆動電流により駆動される。減速機220は、モーター210が発生する動力の回転速度を減じ、トルクを増幅して出力する。
連結フレーム230は、減速機220のギアケース221とポンプユニット100のフレーム110を連結する、略U字状に折り曲げられた板金部材である。連結フレーム230のU字の両腕231の先端部は、内側に直角に折り曲げられてフランジ部232(図1)となっている。このフランジ部232において、連結フレーム230はポンプユニット100のリアパネル114の一端部に固定される。
連結フレーム230のU字の底部233(図1)には、減速機220のギアケース221が固定される。また、連結フレーム230のU字の底部233の中央には貫通孔(不図示)が開けられていて、この貫通孔に減速機220の出力軸222(図4)が通されている。U字状の連結フレーム230の中空部内には、減速機220の出力軸222の先端部と、伝動ユニット300の入力軸(後述する伝動サブユニット301Aのシャフト310A)の先端部が、同心に配置され、軸継手250によって連結されている。
モーター210のケース211は、減速機220のギアケース221に固定されている。また、モーター210の軸(不図示)は減速機220の入力軸(不図示)と接続されている。なお、減速機220を使用せずに、モーター210の軸と伝動サブユニット301Aのシャフト310Aとを軸継手250により直接接続してもよい。
また、連結フレーム230の両腕231のY軸負方向端(図2−3における右端)には、L字状に折り曲げられた取付金具240がそれぞれ取り付けられている。取付金具240にはボルト止め用の貫通孔241が形成されている。流体輸送装置1は、取付金具240を介して、例えば洗浄装置等の機器に取り付けられる。なお、本実施形態ではL字状の取付金具240が使用されるが、取付金具240の形状を変更することにより、様々な箇所に、様々な姿勢で、流体輸送装置1を取り付けることが可能になる。
フレーム110内には、伝動ユニット300が配置されている。伝動ユニット300は、駆動ユニット200が発生した動力を各ポンプ120に伝達する機構部である。伝動ユニット300は、6台のポンプ120A〜Fのそれぞれに接続されたシャフト310(310A〜F)と、各シャフト310を回転可能に支持する6対の軸受320(320A〜F)と、シャフト310を介して直列に順次連結した5つの伝動サブユニット301(301A、301B、301C、301D、301E)を備える。伝動サブユニット301A、301B、301C、301D、301Eは、それぞれ隣接する2つのシャフト310Aと310B、310Bと310C、310Cと310D、310Dと310E、310Eと310Fを連結する。
一対の軸受320は、それぞれフロントパネル112及びリアパネル114に対向して開けられた貫通孔に嵌め込まれている。シャフト310は、一対の軸受320によって回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、軸受320として抵抗の低い転がり軸受が使用されるが、滑り軸受等の別種の軸受を使用してもよい。
図3に示すように、各伝動サブユニット301は、駆動プーリー330(駆動子)、歯付ベルト340及び従動プーリー360(従動子)を備える。一段目の伝動サブユニット301Aの駆動プーリー330は1段目のシャフト310Aに取り付けられ、従動プーリー360は次の二段目のシャフト310Bに取り付けられる。歯付ベルト340は、同じ伝動サブユニット301の駆動プーリー330と従動プーリー360とに張り渡される。そうして、一段目の伝動サブユニット301Aによって一段目のシャフト310Aと二段目のシャフト310Bが連結される。同様に、二段目の伝動サブユニット301Bによって二段目のシャフト310Bと三段目のシャフト310Cが、三段目の伝動サブユニット301Cによって三段目のシャフト310Cと四段目のシャフト310Dが、四段目の伝動サブユニット301Dによって四段目のシャフト310Dと五段目のシャフト310Eが、五段目の伝動サブユニット301Eによって五段目のシャフト310Eと六段目のシャフト310Fが、それぞれ連結される。そして、5つの伝動サブユニット301A〜Eが、4本のシャフト310B〜Eを介して、この順で順次連結される。
駆動プーリー330と従動プーリー360は直径が同一の歯付プーリーであり、駆動プーリー330と従動プーリー360は同じ回転数で(同じ回転角だけ)回転するようになっている。また、本実施形態では、全ポンプ120A〜Fのローター123の位相(ローター123の回転軸に対するローラー125の角度位置)が同位相に合わせられている。また、本実施形態では、伝動サブユニット301が歯付ベルト340を使用するため、各ポンプ120A〜Fは、常に一定の位相関係で(例えば同位相で)正確に回転する。
また、奇数段目の伝動サブユニット301A、301C、301Eはフロントパネル112側に配置され、偶数段目の伝動サブユニット301B、301Dはリアパネル114側に配置される。このように、伝動サブユニット301を互い違いに配置することにより、伝動ユニット300の奥行(X軸方向寸法)を狭くすることが可能になり、小型で剛性の高い伝動ユニット300及び流体輸送装置1が実現する。
また、駆動プーリー330及び従動プーリー360には、軸方向の片側のみにフランジ331又は361が設けられている。そして、各伝動サブユニット301において対偶を成す駆動プーリー330と従動プーリー360は、フランジ331とフランジ361を軸方向反対側に向けて配置されている。片側のみにフランジが設けられたプーリーを使用することにより、フランジと歯付ベルトとの摩擦が軽減され、スムーズな動力伝達が可能になる。また、一対の片フランジ付きプーリー(駆動プーリー330と従動プーリー360)を、フランジの向きを逆向きにして組み合わせて使用することにより、歯付ベルト340の脱離が確実に防止される。
図5は、ポンプ120の分解斜視図である。ポンプ120は、チューブポンプであり、ベース121、連結軸122、ローター123、カセット126、チューブ127及びチューブホルダ128を備える。ベース121とカセット126によりポンプ120の筐体が構成され、この筐体の内部にローター123及びチューブ127の中央部が収容される。
ベース121は、略円盤状の部材であり、その中央には連結軸122が通る貫通孔121aが開けられている。連結軸122は、その一端部(図5における右上の端部)において伝動ユニット300のシャフト310と嵌合し、他端部においてローター123と嵌合する。これにより、ローター123は、シャフト310と一体に回転可能に連結する。
ローター123は、フレーム124と、フレーム124に回転可能に支持された3つのローラー125を備える。3つのローラー125は、ローター123の回転軸の周りに等間隔(120°間隔)に配置される。
チューブ127は、エラストマー(例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムや天然ゴム、熱可塑性エラストマー等)から形成された可撓性を有する弾性チューブである。チューブ127は、ローター123にU字状に巻掛けられた状態で、ローター123と共にカセット126の略円柱状の中空部に差し込まれる。チューブ127の一部(少なくとも長さ方向における2箇所)が、カセット126の内周面とローラー125との間で挟み込まれ、押し潰されて、中空部が閉塞する。ローター123が回転すると、ローラー125と共にチューブ127の閉塞部が長さ方向に移動し、チューブ127内の流体が閉塞部に押し遣られてチューブ内を移動する。
チューブホルダ128は、カセット126との間でチューブ127を挟むように、カセット126に取り付けられる。チューブホルダ128を取り付けることにより、チューブ127のカセット126内に収容された部分の両端部がカセット126に固定されるため、ローター123の回転方向へのチューブ127の引き込みが防止される。
ローター123、チューブ127及びチューブホルダ128が装着されたカセット126の開口した端部126aを、ベース121の正面側に設けられた凹部121bに嵌合させることにより、ポンプ120が組み立てられる。
次に、流体輸送装置1の動作を説明する。制御部が駆動電流をモーター210に供給すると、モーター210が回転駆動する。モーター210が発生した動力は、減速機220で回転速度が減じられた後、伝動ユニット300のシャフト310に伝達される。シャフト310Aの回転に伴い、シャフト310Aと連結されたポンプ120Aのローター123がシャフト310Aと一体に回転して、チューブ127内の流体が輸送される。
また、シャフト310Aの回転は、伝動サブユニット301Aを介してシャフト310Bに伝達される。伝動サブユニット301の駆動プーリー330と従動プーリー360は、直径が同一であるため、同じ回転数で、同じ回転角だけ回転する。このようにして、伝動サブユニット301A、301B、301C、301D、301Eを介して、シャフト310Aの回転がシャフト310B、310C、310D、310E、310Fに順次伝達され、各シャフト310A〜Fに接続されたポンプ120A〜Fが、同じ回転数で、同じ回転角だけ回転する。本実施形態では、全てのポンプ120A〜Fのローター123が常に同位相で回転するように各伝動サブユニット301の歯付ベルト340が取り付けられている。
以上に説明した実施形態の流体輸送装置1は、全てのポンプ120が同位相で動作するため、複数の流体輸送系統のそれぞれにより、常に同じ流量(又は吐出圧)或いは一定の流量比(又は吐出圧比)で流体を輸送することが可能になる。
また、上記の実施形態の流体輸送装置1は、複数のポンプが別軸上に配置されている(すなわち、軸方向に積層配置されていない)ため、メンテナンスが容易であり、また、奥行が短くなるため設置し易い。
(変形例)
上記の実施形態の流体輸送装置1は6台のポンプ120を備えているが、2台以上の任意の台数を備えた構成とすることもできる。図6は、上記実施形態の変形例である流体輸送装置1000の正面図である。流体輸送装置1000は、2つの伝動サブユニット(不図示)を介して直列に順次連結された3台のポンプ120(120A、120B、120C)を備えたものである。
上記の実施形態の流体輸送装置1は6台のポンプ120を備えているが、2台以上の任意の台数を備えた構成とすることもできる。図6は、上記実施形態の変形例である流体輸送装置1000の正面図である。流体輸送装置1000は、2つの伝動サブユニット(不図示)を介して直列に順次連結された3台のポンプ120(120A、120B、120C)を備えたものである。
(第2実施形態)
上記の実施形態の流体輸送装置1では、複数のポンプの回転軸が直線上に並べられているが、本考案はこの構成に限定されない。多角形(例えば長方形)の頂点に各ポンプの回転軸を配置した構成としてもよい。図7は本考案の第2実施形態に係る流体輸送装置2000の正面図であり、図8は流体輸送装置2000の伝動ユニット2300を示した図である。図8(a)は伝動ユニット2300の正面図であり、図8(b)は平面図である。
上記の実施形態の流体輸送装置1では、複数のポンプの回転軸が直線上に並べられているが、本考案はこの構成に限定されない。多角形(例えば長方形)の頂点に各ポンプの回転軸を配置した構成としてもよい。図7は本考案の第2実施形態に係る流体輸送装置2000の正面図であり、図8は流体輸送装置2000の伝動ユニット2300を示した図である。図8(a)は伝動ユニット2300の正面図であり、図8(b)は平面図である。
流体輸送装置2000は、4つのポンプ120A〜Dを備え、各ポンプ120の回転軸が長方形Rの各頂点を通るように配置されている。
また、伝動ユニット2300は、駆動ユニット200に接続される一段目のシャフト310Aと四段目のシャフト310Dとを連結する伝動サブユニット2301Dを備えており、動力循環系を構成する。なお、伝動サブユニット2301Dは設けなくてもよい。
(第3実施形態)
また、複数のポンプの回転軸を円周上に並べた構成とすることもできる。図9は本考案の第3実施形態に係る流体輸送装置3000の正面図であり、図10は流体輸送装置3000の伝動ユニット3300の正面図である。
また、複数のポンプの回転軸を円周上に並べた構成とすることもできる。図9は本考案の第3実施形態に係る流体輸送装置3000の正面図であり、図10は流体輸送装置3000の伝動ユニット3300の正面図である。
流体輸送装置3000は、6つのポンプ120A〜Fを備え、各ポンプ120の回転軸が円周C上に等間隔に配置されている。
また、伝動ユニット3300は、駆動ユニット200に接続される一段目のシャフト310Aと六段目のシャフト310Fとを連結する伝動サブユニット3301Fを備えており、動力循環系を構成する。なお、伝動サブユニット3301Fは設けなくてもよい。
以上が本考案の例示的な実施形態の説明である。本考案の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、実用新案登録請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば本明細書中に例示的に明示された実施形態等の構成及び/又は本明細書中の記載から当業者に自明な実施形態等の構成を適宜組み合わせた構成も本願の実施形態に含まれる。
上記の実施形態は、複数のポンプが同一のものであるが、異なるポンプ(例えばチューブ径の異なるもの)を使用してもよい。また、複数のポンプによって輸送される流体は、同一のものでも、異なるものでもよい。
上記の実施形態では、駆動ユニット200が末端の伝動サブユニット301Aのシャフト310Aを介して末端のポンプ120Aと結合しているが、中間の伝動サブユニット301(例えば伝動サブユニット301C)を介して中間のポンプ120(例えばポンプ120C)と結合する構成としてもよい。
上記の実施形態では、フレーム110、連結フレーム230及び取付金具240の接合にねじ接合が採用されているが、リベット接合や溶接等の別の接合方法を採用してもよい。
上記の実施形態では、チューブポンプが使用されるが、他の種類のポンプ(例えばベーンポンプ、歯車ポンプ、ねじポンプ等の回転ポンプ)を使用することもできる。
上記の実施形態では、動力伝達機構に歯付ベルトを使用したベルト伝動機構が使用されるが、平ベルトやVベルトを使用したベルト伝動機構、チェーン機構その他の巻掛け伝動機構、歯車機構を使用してもよい。チェーン機構や歯車機構を使用すると、歯付ベルトを使用した場合と同様に、複数のポンプの駆動を同期させることが可能になる。なお、歯車機構を使用する場合は、駆動歯車(駆動子)と従動歯車(従動子)との間に一つ以上の中間歯車を介在させてもよい。
1 流体輸送装置
100 ポンプユニット
200 駆動ユニット
300 伝動ユニット
100 ポンプユニット
200 駆動ユニット
300 伝動ユニット
Claims (9)
- 複数のポンプと、
前記複数のポンプを駆動するための動力を発生する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットが発生した動力を前記複数のポンプに伝達する伝動ユニットと、
を備え、
前記複数のポンプの回転軸が別軸上に配置され、
前記伝動ユニットが、歯付ベルトを巻掛け媒介節として備えたベルト伝動機構である、
流体輸送装置。 - 前記ベルト伝動機構が前記複数のポンプを同位相で駆動する、
請求項1に記載の流体輸送装置。 - 前記伝動ユニットが、順次連結された複数の伝動サブユニットを備えた、
請求項1又は請求項2に記載の流体輸送装置。 - 前記伝動サブユニットが、
前記ポンプの対応する一つに接続されたシャフトと、
前記シャフトと結合した駆動プーリーと、
次の伝動サブユニットのシャフトと結合した従動プーリーと、を更に備え、
前記歯付ベルトが前記駆動プーリーと前記従動プーリーとに張り渡された、
請求項3に記載の流体輸送装置。 - 前記流体輸送装置がフレームを備え、
前記フレームが、
第1基板と、
前記1基板と平行に配置された第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを連結する連結部材と、
複数の前記シャフトを回転可能に支持する複数対の軸受と、を備え、
前記第1基板及び前記第2基板には、それぞれ対向する位置に複数の貫通孔が形成され、
前記軸受が、前記第1基板及び前記第2基板の貫通孔にそれぞれ嵌め込まれた、
請求項4に記載の流体輸送装置。 - 奇数番目の前記伝動サブユニットの駆動プーリー及び従動プーリーが前記第1基板及び前記第2基板の一方側に配置され、
偶数番目の前記伝動サブユニットの駆動プーリー及び従動プーリーが前記第1基板及び前記第2基板の他方側に配置された、
請求項5に記載の流体輸送装置。 - 3つ以上の前記ポンプを備え、
前記3つ以上のポンプの回転軸が、直線上に並べられた、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の流体輸送装置。 - 3つ以上の前記ポンプを備え、
前記3つ以上のポンプの回転軸が、円周上に並べられた、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の流体輸送装置。 - 前記ポンプが、
略円柱面状の内周面を有する壁部と、
その少なくとも一部が前記内周面に沿って配置された弾性チューブと、
前記内周面と同心に配置され、該内周面との間で前記チューブを押し潰しながら回転可能に支持されたローターと、を備えた、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の流体輸送装置。
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WO2019155690A1 (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Kyb株式会社 | 注入装置 |
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