JP3221980U - 回転容積型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ内で流動体が金属と接触することを低減させ、流動体やポンプの動作への悪影響を低減させることができる回転容積型ポンプを提供する。【解決手段】回転容積型ポンプ１０は、ドライブシャフト４２を備える動力伝達機構部４０と、ドライブシャフトから回転動力を受けて作動するポンプ機構部２０と、流動体が流出入する内部空間３２を有する収容体３０とを備えており、収容体の流動体に接する部分が樹脂製であり、ドライブシャフトの少なくとも流動体に接する部分が樹脂製であり、且つ、動力伝達機構部の流動体に接しない部分に強度の高い素材で形成された高強度部５８を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、嫌気性材料など金属との接触により性状が変化する流動体を吐出するためのポンプに関する。

近年、嫌気性接着剤など、金属材料と接触することで何らかの変化が生じる流動体を吐出するためのディスペンサー等のポンプに対して、ニーズが増えつつある。このようなニーズに対応するものとして、下記特許文献１には、液状材料として嫌気性材料が対象となる場合に、材料に接触する金属製のスプリングを樹脂チューブにより被覆した材料吐出装置が開示されている。

特開２００９−１９１８９１号公報

ここで、特許文献１の材料吐出装置のように、ハウジング内にプランジャを進退させることにより流動体の流路が開放及び遮断される構成、すなわちハウジング内の部品が直線的な運動を行うものである場合には、回転部材のようにトルクによる負荷を考慮する必要がない。

その一方、回転容積型ポンプは、ポンプ自体が多くの金属製の機械部品を備えていることに加え、ポンプを構成する機械部品の中にはドライブシャフトやベアリング、あるいは継手（カップリング）など、他部材と接触しつつ回転する部材（回転摺動部材）が多数含まれている。回転容積型ポンプのように、安定性や定量性の高いポンプにより嫌気性材料等を吐出することへのニーズは高い。しかしながら、回転摺動部材のトルクに対する強度を確保しつつ、ポンプ内部において流動体と金属部品との接触を抑制する必要があり、実現することは容易ではなかった。

また、金属材料と接触することで何らかの変化が生じる流動体のうち、酸素が遮断された状態で金属と接触すると硬化する特性を備える嫌気性接着剤などでは、特にポンプ内部で硬化するといった問題が顕著になる。具体的には、回転容積型ポンプなどではポンプ内部の空気（酸素）が遮断されるため、酸素が遮断されたポンプ内部で流動体（嫌気性接着剤）が回転摺動部材等の金属部品と接触すると、嫌気性接着剤がポンプ内で硬化し、ポンプ自体にも悪影響を及ぼすといった問題が発生する。

そこで本考案は、ポンプ内で流動体が金属と接触することを低減させ、流動体及びポンプの動作への悪影響を低下させることができる回転容積型ポンプの提供を目的とした。

本考案の考案者らは、金属との相性が悪い流動体に対応するポンプを提供するため、様々な対策を試みた。例えば、ドライブシャフトやケーシングなど強度を確保する必要がある金属部材に対し、流動体との接触部分に樹脂コーティングを施すことなどを試みた。しかしながら、ドライブシャフトなど回転しつつ他部材と摺動する部品（回転摺動部品）では、コーティングが剥がれて金属部分が露出して流動体と接触してしまうなど、解決には至らなかった。

ここで、本考案の考案者らは、ドライブシャフトやケーシングの流動体と接触する部分について、樹脂製のもの（例えばＰＥＥＫ製）を採用することを試みた。ポンプの構成部品（特にドライブシャフトなど）でトルクがかかる部分（回転摺動部材）に樹脂製の素材を採用することは、金属材料に比べると強度が劣ることが懸念される。その一方、ポンプ内で金属との接触を避けたい流動体を圧送するという目的を達成するために、回転摺動部材の強度が少し低下することは避けられないことを認識しつつ、回転摺動部材を樹脂製とすることを試みた。その結果、回転摺動部材を樹脂製のものとすれば、流動体と金属とが接触することを回避することはできたものの、別の問題が判明した。

具体的には、ドライブシャフトなどの回転摺動部材を樹脂製とすると、駆動機との接続部分（カップリングなど）に、止めねじによる締結負荷やトルク負荷により、接続部分が塑性変形することが判明した。接続部分が塑性変形すると、カップリングなどが曲がって接続され、吐出性能に影響する可能性がある。また、ポンプを一旦分解した後に再び組み立てる作業（着脱作業）が繰り返されると、接続部分がますます変形してしまことが想定される。

本考案の考案者らが、回転摺動部材に樹脂製のものを採用しつつ、樹脂製の回転摺動部材の塑性変形を抑制することについてさらに検討を重ねた結果、回転摺動部材の駆動機との接続部分に強度の高い部品（高強度部）を用いることで、カップリングとの接続部分が塑性変形することを抑制できるとの知見に至った。

具体的には、回転摺動部材の駆動機との接続部分は、ポンプ室内から流動体が流入しないように流動体の流入が規制された領域（流動体と接しない領域）とされていることが多く、回転摺動部材の駆動機との接続部分に金属素材等の高強度部を設けたとしても流動体との接触を回避することができる。その結果、流動体がポンプ内で金属と接触することによる影響を抑制しつつ、駆動機と動力伝達機構との接続部分の塑性変形を抑制することが可能となるとの知見に至った。

上述の知見に基づき提供される本考案のポンプは、駆動機から入力された回転動力を伝達するためのドライブシャフトを備える動力伝達機構部と、前記ドライブシャフトから回転動力を受けて作動するポンプ機構部と、流動体が流出入する内部空間を有する収容体とを備えており、前記収容体の流動体に接する部分が樹脂製であり、前記ドライブシャフトの少なくとも流動体に接する部分が樹脂製であり、且つ、前記動力伝達機構部の流動体に接しない部分に前記樹脂よりも強度の高い素材で形成された高強度部を備えることを特徴とするものである。

本考案の回転容積型ポンプによれば、ポンプ内で流動体が金属と接触することを低減させ、流動体やポンプの動作への悪影響を低下させることができる。また、本考案の回転容積型ポンプによれば、ドライブシャフトの流動体と接触する部分に樹脂材料を採用しつつ、強度が要求される部分（カップリングとの接続部分など）の強度を確保して、接続部分の塑性変形を抑制することができる。これにより、流動体がポンプ内で金属と接触することによる影響を抑制しつつ、駆動機と動力伝達機構との接続部分の変形を抑制することができる。

なお、本考案の回転容積型ポンプでは、高強度部をドライブシャフトに対して着脱可能としてもよいし、接着剤や焼きばめにより固定されるものであってもよし、あるいは樹脂製のドライブシャフトに対して異材（例えば金属）の高強度部をインサート成形等により一体的な成形品としてもよい。

また、本考案の回転容積型ポンプは、前記ドライブシャフトと前記駆動機との間でトルクを伝達する継手が設けられているものであり、前記動力伝達機構部が、前記ドライブシャフトと前記継手との間に介在する介在部材とを備え、前記ドライブシャフトが、樹脂製とされており、前記介在部材が、前記高強度部とされているものであることが望ましい。

上述の構成によれば、ドライブシャフトの流動体と接触する部分に樹脂材料を採用しつつ、強度が要求される継手との接続部分の強度を確保して、接続部分の塑性変形を抑制することができる。これにより、流動体がポンプ内で金属と接触することによる影響を抑制しつつ、駆動機と動力伝達機構との接続部分の変形を抑制することができる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記介在部材が、前記ドライブシャフトに対して挿入される入力軸であってもよい。

上述の構成によれば、ドライブシャフトと継手とを接続する場合において、継手の径方向に止めねじなどの部材を挿通させる場合に、ドライブシャフトと継手との接続部分の強度を高めて、止めねじ等の締結によるドライブシャフトの塑性変形を抑制することができる。

また、本考案の回転容積型ポンプは、前記ドライブシャフトが、前記継手に対して挿入されるものであり、前記介在部材が、前記ドライブシャフトの外周面と前記継手の内周面との間に配置されるスリーブ部材であってもよい。

上述の構成によれば、ドライブシャフトと継手とを接続する場合において、継手の径方向に止めねじなどの部材を挿通させる場合に、ドライブシャフトと継手との接続部分の強度を高めて、止めねじ等の締結によるドライブシャフトの変形を抑制することができる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記高強度部が、前記ドライブシャフトに対して着脱可能であることが望ましい。

上述の構成によれば、ポンプのメンテナンス性を向上させることができる。

ここで、ドライブシャフトを樹脂製として、介在部材を金属などの高強度部としてドライブシャフトの駆動機側の端部に挿入される抜き差し可能な入力軸とする場合（ドライブシャフトに対して入力軸を「すきまばめ」とする場合）、いくつかの懸念が発生する。

具体的には、高強度部とされた入力軸を樹脂製のドライブシャフトに対して「すきまばめ」する場合、（１）分解時に入力軸が落ちる可能性がある、（２）ポンプ運転時にすきま分のバックラッシが発生する、（３）バックラッシにより樹脂側（ドライブシャフト側）に衝撃力が負荷されてドライブシャフトの被挿入部（挿入穴など）が塑性変形するあるいは破壊される可能性がある、（４）すきま分が樹脂の変形代となり、負荷トルクによってドライブシャフトの被挿入部が変形しやすくなる、などの懸念が発生する。

本考案の考案者らが上述の懸念を解消することについて検討したところ、ドライブシャフトにロックナットなどの締め付け部材を設け、締め付け部材の締結により上記の（１）〜（４）の懸念が緩和されるとの知見に至った。例えば、ベアリングの抜け止め等として用いられるロックナット等の締め付け部材をドライブシャフトに取り付けることができる。

より具体的に説明すると、ドライブシャフトの長手方向（軸線方向）において、被挿入部が形成された部分の外周に相当する部分に締め付け部材（例えばロックナット）を設けると、ドライブシャフトには半径方向に圧縮力がかかり、ドライブシャフトの被挿入部の内径が小さくなる。その結果、ドライブシャフトと入力軸との接続部の隙間量が小さくなり、上記の（１）〜（４）の懸念が緩和されるとの知見に至った。

上述の知見に基づき提供される本考案の回転容積型ポンプは、前記高強度部が、前記ドライブシャフトの前記駆動機側の端部に設けられた被挿入部に対して挿入されるものであり、前記ドライブシャフトの外周側から前記高強度部を押圧保持する締め付け部材を備えていることを特徴とするものである。

上述の構成によれば、ベアリングの抜け止めなどの目的で設けられるロックナットなどの締め付け部材を、入力軸が挿入される部分の隙間抑制を兼ねた構成とすることができる。その結果、入力軸脱落や被挿入部の変形等、上記（１）〜（４）の懸念を緩和することができる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記ドライブシャフトと前記駆動機との間でトルクを伝達する継手として、カップリングが設けられているものであることが望ましい。

上述の構成によれば、駆動機とポンプ機構部との着脱作業性を向上させることができる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記高強度部が、前記カップリングに対して着脱可能であることが望ましい。

上述の構成によれば、駆動機とポンプ機構部との着脱を容易に行い得る。その結果、本考案の回転容積型ポンプは、さらにメンテナンス等の作業性を向上させることができる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記ドライブシャフトには、前記駆動機側の端部に前記高強度部が挿入される被挿入部が形成されているものであり、前記高強度部には、前記被挿入部に挿入される挿入部が形成されており、前記被挿入部が断面形状において丸角とされた角丸部を備え、前記挿入部が断面形状において角部が鈍角をなす鈍角部を備えるものであってもよい。

上述の構成によれば、ドライブシャフトの被挿入部に高強度部の挿入部が挿入されると、鈍角部が角丸部に食い込むような状態となる。言い方を換えれば、鈍角部を、角丸部に食い込む食込部とすることができる。これにより、すきまばめでありながら、若干の拘束状態を実現することができる。その結果、回転容積型ポンプは、上述した樹脂製のドライブシャフトに金属製等の高強度部を挿入させることによる懸念事項（１）〜（４）を払拭することができる。

また、しまりばめによるもの（しまりばめ設計）である場合には通常「空気抜き」が必要となるところ、被挿入部と挿入部との間に隙間が形成されるため「空気抜き」が不要であるという利点も得られる。さらに、被挿入部の角丸部に鈍角部を食い込ませる構成により、角丸部を比較的大きな角丸（角Ｒ）とすることができる。その結果、エンドミル等を比較的大きい径のものを使用することができ、加工上のリスクを低減させることができる。さらに、高強度部の挿入部を形成する加工に際し、角丸（角Ｒ）とする加工を要さず、加工がしやすいといった利点が得られる。

本考案の回転容積型ポンプは、前記ポンプ機構部が、雄ねじ型の軸体によって構成されたロータと、前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備え、前記ロータおよび前記ステータが相対的に回転することでポンプ機能を発揮する
ものであるとよい。

上述の構成によれば、定量性が高い回転容積型ポンプを提供することができる。

本考案によれば、ポンプ内で流動体が金属と接触することを低減させ、流動体やポンプの動作への悪影響を低下させることができる回転容積型ポンプを提供することができる。

本考案の第一実施形態に係る回転容積型ポンプを示す断面図である。 図１の回転容積型ポンプの駆動機を取り外した状態を示す図である。 図１の回転容積型ポンプの内部空間及び動力伝達機構部を示す拡大図である。 図１の回転容積型ポンプの動力伝達機構部を示す分解斜視図である。 図１の回転容積型ポンプの動力伝達機構部を示す斜視図である。 図１の回転容積型ポンプの入力軸とカップリングとの連結部分を示す断面図である。 図１の回転容積型ポンプの被挿入穴、及び第一挿入部を示す図である。 本考案の第二実施形態に係る回転容積型ポンプの動力伝達機構部を示す分解斜視図である。

＜第一実施形態＞
以下、本考案の実施形態について具体的に説明する。図１は、本考案の第一実施形態に係る回転容積型ポンプ１０を示す断面図である。回転容積型ポンプ１０は、嫌気性接着剤など金属との接触により固化する等、流動体の性状が変化する可能性がある流動体を吐出するために用いられる。より具体的には、回転容積型ポンプ１０は、流動体を対象物に塗布するために一定量吐出させるディスペンサーとして用いられる。

本実施形態の回転容積型ポンプ１０の吐出対象とされる流動体は、例えば、空気（酸素）と遮断されるとともに金属と接触することを条件として硬化する「嫌気性接着剤」のほか、金属と接触することにより性状が変化する可能性があるなど、流動体あるいはポンプに対して何らかの悪影響を与える可能性がある流動体が含まれる。

図１に示すとおり、回転容積型ポンプ１０は、ポンプ機構部２０、ハウジング３０（収容体）、動力伝達機構部４０、カップリング７０（継手）、及び回転動力を出力する駆動機１２を有している。本実施形態の回転容積型ポンプ１０は、一軸偏心ねじポンプとされている。

ハウジング３０（収容体）は、流動体が流出入する内部空間３２を有している。ハウジング３０の内部空間３２をなすケーシング３３（収容体）は、樹脂製とされている。また、ハウジング３０は、動力伝達機構部４０の少なくとも一部を収容している。

ケーシング３３（収容体）には、内部空間３２に流動体を流出入させる第一開口３４が設けられている。また、ハウジング３０の内側には、ベアリング５０を介してドライブシャフト４２が回転自在に取り付けられている。

図１に示すとおり、ポンプ機構部２０は、ステータ２２、及びロータ２４を有している。また、図１に示すとおり、ポンプ機構部２０には、第二開口２１が設けられている。

回転容積型ポンプ１０は、ステータ２２に対してロータ２４を所定の方向（例えば正方向）に回転させることにより、第一開口３４を吸込口、第二開口２１を吐出口として機能させることができる。このように、回転容積型ポンプ１０は、第二開口２１を吐出口として、流動体を吐出するディスペンサーとしての機能を発揮することができる。

また、回転容積型ポンプ１０は、ステータ２２に対してロータ２４を上述の方向とは逆の方向（逆方向）に回転させることにより、第二開口２１から液を吸引して、吸引した洗浄液等を第一開口３４から吐出させることができる。

ステータ２２は、ゴムに代表される弾性体や樹脂などで作成され、略円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ２２の材質は、回転容積型ポンプ１０の汲み出し対象とされた流動体の種類や性状などにあわせて適宜選択される。図１に示すとおり、ステータ２２には挿通孔２３が形成され、内周面２２ａがｎ条で単段あるいは多段の雌ねじ形状とされている。本実施形態では、図１に示すように、ステータ２２には、２条で多段の雌ねじ形状とされた挿通孔２３が形成されている。

ロータ２４は、金属製の軸体であり、ｎ−１条で単段又は多段の雄ねじ形状とされている。図１に示すとおり、本実施形態では、ロータ２４は、１条で偏心した雄ねじ形状とされている。ロータ２４は、長手方向のいずれの位置においても断面形状が略真円形とされている。ロータ２４は、上述したステータ２２に形成された挿通孔２３に挿通され、挿通孔２３の内部において自由に偏心回転可能とされている。

また、図３に示すとおり、ロータ２４の基端側には、後述する連結ロッド６０に連結するための接続部２５が形成されている。ロータ２４の接続部２５には、後述するジョイントピン６２を挿通させるためのピン挿通孔２５ａが形成されている。

図１に示すとおり、ロータ２４をステータ２２に対して挿通すると、ロータ２４の外周面２４ａとステータ２２の内周面２２ａとが両者の接線で密接した状態になり、ステータ２２の内周面２２ａとロータ２４の外周面２４ａとの間に流体搬送路２６（キャビティ）が形成される。流体搬送路２６は、ステータ２２やロータ２４の長手方向に向けて螺旋状に伸びている。

流体搬送路２６は、ロータ２４をステータ２２の挿通孔２３内において回転させると、ステータ２２内を回転しながらステータ２２の長手方向に進む。そのため、ロータ２４を回転させると、ステータ２２の一端側から流体搬送路２６内に流動体を吸い込むと共に、この流動体を流体搬送路２６内に閉じこめた状態でステータ２２の両端のうち一端に向けて移送し、ステータ２２の他端において吐出させることが可能である。

動力伝達機構部４０は、駆動機１２から上述したロータ２４に対して動力を伝達するためのものである。図１、及び図３等に示すとおり、動力伝達機構部４０は、ドライブシャフト４２、連結ロッド６０、入力軸５６（介在部材、高強度部）、及びロックナット５４（締め付け部材）を備えている。

図１に示すとおり、動力伝達機構部４０は、カップリング７０（継手）を介して駆動機１２に連結されている。また、図２に示すとおり、本実施形態のカップリング７０は、一対のカップリング構成体７１，７２を有している。駆動機１２の出力軸（図示を省略）にはカップリング構成体７１が取り付けられており、ドライブシャフト４２にはカップリング構成体７２が取り付けられている。

図２に示すとおり、カップリング７０は、カップリング構成体７１とカップリング構成体７２とが着脱可能とされており、カップリング構成体７１及びカップリング構成体７２を連結及び取り外しすることにより、駆動機１２に対して動力伝達機構部４０の着脱を行うことができる。

図４に示すとおり、カップリング７０には、後述する入力軸５６を嵌め込むための嵌込穴７０ａが形成されている。より具体的には、嵌込穴７０ａは、ドライブシャフト４２と連結されるカップリング構成体７２の先端側に形成されている。また、カップリング構成体７２の周部には、止めねじ７３を挿通させるねじ孔７０ｂが設けられている。

本実施形態の回転容積型ポンプ１０は、駆動機１２の回転動力が動力伝達機構部４０を介してロータ２４に伝達される。以下の説明では、回転容積型ポンプ１０において、駆動機１２側を単に「基端側」と、基端側とは反対側（ロータ２４側）を単に「先端側」と記載して説明する場合がある。

ドライブシャフト４２は、駆動機１２の回転動力をロータ２４に伝達するために設けられている。図３に示すとおり、ドライブシャフト４２は、玉軸受等のベアリング５０を介してハウジング３０の内面に回動自在に設けられている。ドライブシャフト４２の外周面には、筒体５２が嵌め込まれている。図３及び図４に示すとおり、ドライブシャフト４２には、後述するジョイントピン６３を挿通させるピン挿通孔４３が設けられている。図３に示すとおり、筒体５２は、ピン挿通孔４３を塞ぐようにドライブシャフト４２に取り付けられている。

本実施形態のドライブシャフト４２は、樹脂により成形されたもの（樹脂成形品）とされている。具体的には、本実施形態のドライブシャフト４２は、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）が用いられたもの（ＰＥＥＫ製）とされている。なお、本考案の回転容積型ポンプのドライブシャフトは、ＰＥＥＫ製に限定されない。例えば、本考案の回転容積型ポンプのエンジニア・プラスチックなど、強度や耐熱性の高いものであれば、いかなるものであってもよい。

図４に示すとおり、ドライブシャフト４２は、軸線Ｌ１が延びる方向（軸線方向Ｘ）において、径方向に異なる大きさの部分を有している。具体的には、ドライブシャフト４２には、ロータ２４側（先端側）に大径部４４が形成されており、基端側に大径部４４よりも径方向の大きさが小さい小径部４６が形成されている。小径部４６の外周面には、ロックナット５４を螺合させるためのねじ部４６ａが形成されている。

図３及び図４に示すとおり、ドライブシャフト４２には、先端側に開口するように形成された中空の部分として、中空部４８が形成されている。図３に示すとおり、中空部４８は、ロータ２４側の端部から小径部４６に至るように形成されている。図３に示すとおり、中空部４８には、連結ロッド６０が収容されている。

図３及び図７（ａ）に示すとおり、ドライブシャフト４２の基端側の端部には、入力軸５６を挿入させる被挿入穴４７（被挿入部）が形成されている。図７（ａ）に示すとおり、被挿入穴４７は、略矩形をなす開口として形成されており、入力軸５６の第一挿入部５６ａ（挿入部）を嵌め込むことができる。被挿入穴４７に入力軸５６の第一挿入部５６ａを挿入した状態では、隙間Ｓが形成される（図７（ｃ）参照）。別の言い方をすれば、入力軸５６とドライブシャフト４２とは、「すきまばめ」により接続されている。

連結ロッド６０は、ロータ２４の偏心回転を許容しつつ、ドライブシャフト４２の回転動力をロータ２４に伝達するために設けられている。図３に示すとおり、連結ロッド６０は、ジョイントピン６２，６３を介して、基端側がドライブシャフト４２に連結され、先端側がロータ２４に連結されている。より具体的には、連結ロッド６０は、先端側がジョイントピン６２を介してロータ２４の接続部２５に連結されている。また、連結ロッドは、基端側がジョイントピン６３を介してドライブシャフト４２に連結されている。これにより、連結ロッド６０は、ドライブシャフト４２とロータ２４とを連結している。

図３に示すように、ドライブシャフト４２の大径部４４の開口縁には、ジョイントカバー６８が装着されている。ジョイントカバー６８は、例えば合成ゴム等のゴム様弾性体で形成されており、ロータ２４の外周面と、ドライブシャフト４２の大径部４４との間を閉塞するように取り付けられている。ジョイントカバー６８は、ドライブシャフト４２の中空部４８を封止するものであり、ハウジング３０内（ケーシング３３内）に形成されている内部空間３２と、中空部４８との間を密封している。

回転容積型ポンプ１０は、ドライブシャフト４２の中空部４８に連結ロッド６０を収容させた構成とすることで、ポンプ全体の全長を短くすることができる。これにより、回転容積型ポンプ１０は、ポンプ全体をコンパクトなものとすることができる。

入力軸５６（介在部材、高強度部）は、カップリング７０とドライブシャフト４２とを連結して、駆動機１２から出力されるトルクをドライブシャフト４２に伝達するために設けられている。より具体的には、入力軸５６は、ドライブシャフト４２とカップリング７０との間に介在し、駆動機１２の回転トルクをドライブシャフト４２に伝達するための部材として設けられている。

入力軸５６（高強度部）は、樹脂よりも強度の高い素材により構成された部材（高強度部５８）とされている。より具体的には、本実施形態の入力軸５６（高強度部）は、金属製であり、さらに具体的にはＳＵＳ（ステンレス）製とされている。なお、入力軸５６の材質は、ＳＵＳに限定されず、金属など強度の高い素材であればよい。

図４に示すとおり、入力軸５６の先端側には、ドライブシャフト４２の被挿入穴４７に嵌め込まれる略矩形（略長方形）の断面形状とされた第一挿入部５６ａが形成されている。また、入力軸５６の基端側には、カップリング７０の嵌込穴７０ａと嵌合する略扇状の断面形状とされた第二挿入部５６ｂが形成されている。

図７（ｃ）に示すとおり、入力軸５６の第一挿入部５６ａをドライブシャフト４２の被挿入穴４７に挿入すると、被挿入穴４７の内周面と第一挿入部５６ａの外周面との間に、隙間Ｓが形成される。

図６に示すとおり、入力軸５６の第二挿入部５６ｂは、カップリング７０の嵌込穴７０ａに挿入され、カップリング７０の径方向に止めねじ７３が取り付けられる。これにより、入力軸５６がカップリング７０に対して連結される。

ロックナット５４（締め付け部材）は、ベアリング５０に対してドライブシャフト４２を軸線方向Ｘにおいて位置決めするために設けられている。また、本実施形態のロックナット５４は、ドライブシャフト４２の小径部４６の外周面に取り付けられ、ロックナット５４を締め付けることで、被挿入穴４７を径方向に圧縮させて隙間Ｓの隙間量を小さくする。

次いで、回転容積型ポンプ１０において、ドライブシャフト４２が流動体と接する領域について説明する。

図３に示すとおり、ドライブシャフト４２の外周面とハウジング３０の内周面との間には、軸封６６が設けられている。軸封６６は、ドライブシャフトの回転を許容しつつ流動体が駆動機側に流入することを抑制するために設けられている。本実施形態の回転容積型ポンプ１０では、先端側の軸封６６ａと、基端側の軸封６６ｂとの、二つの軸封６６が設けられている。

図３に示すとおり、ハウジング３０の内部空間３２には、軸封６６により区画される二つの領域が形成されている。具体的には、ハウジング３０の内部空間３２は、流動体が流出入可能な接液領域８０と、軸封６６により接液領域８０から流動体の侵入が規制された非接液領域８２とが形成されている。

軸封６６は、リップリール、Ｏリングなどのシール部材を適宜選択して用いることができる。また、本実施形態では、二つの軸封６６を設けた例を示したが、本考案の回転容積型ポンプはこれに限定されない。すなわち、本考案の回転容積型ポンプは、軸封を一つとしてもよいし、あるいは三以上の軸封を設けたものとしてもよい。

なお、接液領域８０の先端側の領域（流体搬送路２６近傍の領域）は、流体搬送路２６に向けて比較的均一な流動体の流れが形成されるため、流動体はスムーズに流体搬送路２６に搬送される。言い方を換えれば、接液領域８０の流体搬送路２６近傍の領域では、さほど流動体が滞留しない。

これに対して、接液領域８０のドライブシャフト４２近傍の領域（基端側の領域）は、流体搬送路２６近傍の領域と比較して、流動体の流れが不均一となり流れが少なくなる。その結果、接液領域８０の基端側の領域では、液溜まりが生じるなど、流動体が滞留しやすい。言い方を換えれば、接液領域８０の基端側の領域では、先端側の領域と比較して流動体が長く留まることとなる。

図３に示すとおり、ドライブシャフト４２の先端側は、接液領域８０の流動体が滞留しやすい領域に露出している。ここで、上述のとおり、ドライブシャフト４２は樹脂製とされている。そのため、流動体が嫌気性接着剤等、金属との接触により影響を受けるものであって、かつ流動体が滞留していたとしても、流動体が硬化するなど悪影響を受けることを回避することができる。

なお、本実施形態のロータ２４は、金属製とされている。流動体がロータ２４と接触する領域（流体搬送路２６）では、ポンプの運転時において常時流動体が流れている。そのため、ロータ２４が金属製であったとしても、流動体が滞留することはほとんどないため、流動体が硬化することがほとんどない。そのため、ロータ２４が金属製であっても、流動体やポンプの動作への悪影響は、さほど大きくならない。

また、本実施形態の回転容積型ポンプ１０では、樹脂製のドライブシャフト４２が金属製の入力軸５６を介してカップリング７０に連結されている。ここで、ドライブシャフト４２と入力軸５６とを、樹脂により一体的に成型することも考えられる（後述する第二実施形態参照）。

仮にドライブシャフトと入力軸とを樹脂製とした上で、入力軸をカップリングに嵌め込む際にカップリングの径方向に止めねじを侵入させるように締結すると、止めねじが径方向の一方から樹脂製の入力軸を押圧して、入力軸が塑性変形するおそれがある。入力軸（ドライブシャフトのカップリングとの接続部分）が塑性変形すると、カップリングに曲がって接続され、ポンプの吐出性能に影響する可能性がある。また、ハウジングに対して駆動機を着脱するたび（再組み立て時など）に、入力軸が止めねじに押圧されてますます変形するといったことが想定される。

回転容積型ポンプ１０では、入力軸５６を強度の高い金属などの素材により形成された高強度部５８とされている。そのため、図６に示すとおり、カップリング７０のねじ孔７０ｂから径方向内側に向けて止めねじ７３を侵入させ、止めねじ７３が入力軸５６と接触したとしても、入力軸５６が止めねじ７３と接触することで塑性変形するといった懸念を払拭することができる。これにより、回転容積型ポンプ１０は、ドライブシャフト４２を樹脂製としつつ、駆動機１２側との接続部分（カップリング７０との接続部分）が塑性変形することを抑制することができる。

ここで、上述のとおり、ドライブシャフト４２は樹脂製（ＰＥＥＫ製）とされているのに対して、入力軸５６は金属製（ＳＵＳ製）とされている。樹脂製のドライブシャフト４２に金属製の入力軸５６を挿入させてトルクを伝達しようとする際に、いくつかの懸念事項が発生する。

具体的には、（１）ポンプの分解時に入力軸５６が落ちる可能性がある、（２）ポンプ運転時にすきま分（隙間Ｓ分）のバックラッシが発生する、（３）バックラッシにより樹脂側（ドライブシャフト４２側）に衝撃力が負荷されてドライブシャフト４２の被挿入穴４７が塑性変形するあるいは破壊される可能性がある、（４）すきま分（隙間Ｓ分）が樹脂の変形代となり、負荷トルクによってドライブシャフト４２の被挿入穴４７が変形しやすくなる、等の懸念点がある。

本実施形態の回転容積型ポンプ１０では、ロックナット５４がドライブシャフト４２の小径部４６を締め付けるように取り付けられることや、第一挿入部５６ａを被挿入穴４７に食い込ませるような形状とすることで、上記の（１）〜（４）の懸念を払拭している。

具体的に説明すると、ロックナット５４が小径部４６に取り付けられて締め付けられると、ドライブシャフト４２の小径部４６が径方向に圧縮される。これにより、入力軸５６の外周面とドライブシャフト４２の被挿入穴４７の内周面との間に形成される隙間Ｓが圧縮されて隙間量が小さくなり、入力軸５６の抜け止めとしての機能を発揮する。その結果、回転容積型ポンプ１０は、上述した樹脂製のドライブシャフト４２に金属製の入力軸５６を挿入させることによる懸念事項（１）〜（４）を払拭することができる。

また、図７（ａ）に示すとおり、ドライブシャフト４２の被挿入穴４７は断面視において角部が丸みを帯びた形状（角Ｒ）とされた角丸部４７ａが形成されている。これに対して、図７（ｂ）に示すとおり、第一挿入部５６ａは、略矩形の四隅にＣ面が形成されており、断面視において四隅の角部には鈍角をなす鈍角部５６ｃが形成されている。

図７（ｃ）に示すとおり、ドライブシャフト４２の被挿入穴４７に第一挿入部５６ａが挿入されると、鈍角部５６ｃが角丸部４７ａに食い込むような状態となる。言い方を換えれば、鈍角部５６ｃを、角丸部４７ａに食い込む食込部５６ｄとすることができる。

これにより、すきまばめでありながら、若干の拘束状態を実現することができる。その結果、回転容積型ポンプ１０は、上述した樹脂製のドライブシャフト４２に金属製の入力軸５６を挿入させることによる懸念事項（１）〜（４）を払拭することができる。

また、しまりばめによるもの（しまりばめ設計）である場合には通常「空気抜き」が必要となるところ、隙間Ｓがあるため「空気抜き」が不要であるという利点も得られる。さらに、被挿入穴４７の角丸部４７ａに鈍角部５６ｃを食い込ませる構成により、角丸部４７ａを比較的大きな角丸（角Ｒ）とすることができる。その結果、エンドミル等を比較的大きい径のものを使用することができ、加工上のリスクを低減させることができる。さらに、入力軸５６の第一挿入部５６ａの加工に際し、角丸（角Ｒ）とする加工を要さず、加工がしやすいといった利点が得られる。

＜第二実施形態＞
次いで、本考案の第二実施形態に係る回転容積型ポンプ１００について、図８を参照しつつ説明する。

回転容積型ポンプ１００は、ポンプ機構部２０、ハウジング３０、動力伝達機構部１４０、駆動機１２、及びカップリング７０を備えている。

なお、回転容積型ポンプ１００のポンプ機構部２０、ハウジング３０、駆動機１２、及びカップリング７０は、第一実施形態において説明した回転容積型ポンプ１０と同様の構成とされている。そのため、回転容積型ポンプ１００の以下の説明において、ポンプ機構部２０、ハウジング３０、駆動機１２、及びカップリング７０については、第一実施形態の回転容積型ポンプ１００の説明において用いた符号と同じ符号を用いて説明し、詳細な説明を省略する。

第二実施形態に係る回転容積型ポンプ１００は、第一実施形態に係る回転容積型ポンプ１０の動力伝達機構部４０と異なる動力伝達機構部１４０を備えている。より具体的に説明すると、動力伝達機構部１４０は、第一実施形態に係るドライブシャフト４２と異なる構成を備えるドライブシャフト１４２を有している。また、第一実施形態の動力伝達機構部４０には、高強度部５８として入力軸５６が設けられていたのに対して、第二実施形態の動力伝達機構部１４０では、高強度部５８としてスリーブ部材１５６が設けられている。

なお、第二実施形態の動力伝達機構部１４０のドライブシャフト１４２は、第一実施形態のドライブシャフト４２と同様に、筒体５２及びベアリング５０を介してハウジング３０の内側に取り付けられている。

本実施形態の回転容積型ポンプ１００では、ドライブシャフト１４２の端部がカップリング７０の嵌込穴７０ａに挿入され、ドライブシャフト１４２とカップリング７０とが連結される。

より具体的に説明すると、図８に示すとおり、ドライブシャフト１４２は、第一実施形態のドライブシャフト４２と同様に、大径部４４と小径部４６とが設けられていることに加え、小径部４６の基端側にカップリング側挿入部１４９が形成されている。

カップリング側挿入部１４９は、カップリング７０の嵌込穴７０ａと略一致する断面形状を有している。具体的には、カップリング側挿入部１４９は、嵌込穴７０ａの開口形状と略一致する略扇形の形状を有している。

スリーブ部材１５６（介在部材、高強度部５８）は、カップリング側挿入部１４９の外周面に装着可能なスリーブ状の部材である。スリーブ部材１５６は、樹脂よりも強度の高い金属等の素材により形成されている。スリーブ部材１５６は、カップリング側挿入部１４９の外周面とカップリング７０の嵌込穴７０ａの内周面との間に介在させるために設けられている。

スリーブ部材１５６を介在させてドライブシャフト１４２がカップリング７０に対して連結されると、ドライブシャフト１４２のカップリング側挿入部１４９はスリーブ部材１５６に取り囲まれた状態で嵌込穴７０ａに取り付けられた状態となる。この状態で、止めねじ７３がねじ孔７０ｂに取り付けられてカップリング７０の内側に侵入すると、止めねじ７３はスリーブ部材１５６と接触する。これにより、止めねじ７３とドライブシャフト１４２とが直に接触して、ドライブシャフト１４２が止めねじ７３に押圧されて変形することを抑制することができる。

以上、本考案の回転容積型ポンプの実施形態について説明したが、本考案の回転容積型ポンプは上述の実施形態に限定されない。

具体的には、上述の実施形態では、ドライブシャフトを樹脂製とし、入力軸又はスリーブ部材をドライブシャフトとカップリング（継手）との間に介在させる例を示したが、樹脂製のドライブシャフトと樹脂とは異素材の高強度部とを、インサート成形などにより一体的に形成してもよい。

また、上述の実施形態では、ドライブシャフト全体を樹脂製とした例を示したが、本考案の回転容積型ポンプは、ドライブシャフトの接液領域に配置される部分を樹脂製とし、他の部分を金属等の異素材として別体として設け、これらを連結させてもよい。また、本考案の回転容積型ポンプは、ドライブシャフトの接液領域に配置される部分を樹脂製とし、他の部分を金属等の異素材として、これらをインサート成形等により一体的に形成してもよい。

さらに、上述の実施形態の回転容積型ポンプでは、ドライブシャフトに内側空間を設けて内側空間に連結ロッドを配置させた例を示したが、本考案の回転容積型ポンプはこれに限定されない。具体的には、本考案の回転容積型ポンプは、ドライブシャフトの先端側に、フレキシブルロッドを介してロータを連結させたものであってもよいし、ドライブシャフトとロータとをオルダムジョイントやユニバーサルジョイント等を介して連結させたものであってもよい。

さらに、上述の実施形態の回転容積型ポンプでは、金属製のロータを用いた例を示したが、本考案の回転容積型ポンプはこれに限定されない。例えば、本考案の回転容積型ポンプでは、流動体の性質や流動体を送る速度、あるいはロータとステータとの摩擦などを比較考慮して、ロータを金属とは異素材のものを用いてもよい。

本考案の回転容積型ポンプは、嫌気性材料等、金属との接触により影響を受ける可能性のある流動体を吐出させるポンプとして、好適に採用することができる。

１０ 回転容積型ポンプ
１２ 駆動機
２０ ポンプ機構部
２２ ステータ
２４ ロータ
３０ ハウジング
３２ 内部空間
３３ ケーシング
４０ 動力伝達機構部
４２ ドライブシャフト
４７ 被挿入穴（被挿入部）
５４ ロックナット
５６ 入力軸（高強度部）
５６ａ 第一挿入部（挿入部）
５６ｂ 第二挿入部
５８ 高強度部
７０ カップリング
１００ 回転容積型ポンプ
１４０ 動力伝達機構部
１４２ ドライブシャフト
１５６ スリーブ部材（高強度部）
Ｓ 隙間
Ｘ 軸線方向

Claims (10)

1. 駆動機から入力された回転動力を伝達するためのドライブシャフトを備える動力伝達機構部と、
   前記ドライブシャフトから回転動力を受けて作動するポンプ機構部と、
   流動体が流出入する内部空間を有する収容体とを備えており、
   前記収容体の流動体に接する部分が樹脂製であり、
   前記ドライブシャフトの少なくとも流動体に接する部分が樹脂製であり、且つ、前記動力伝達機構部の流動体に接しない部分に前記樹脂よりも強度の高い素材で形成された高強度部を備えることを特徴とする回転容積型ポンプ。
2. 前記ドライブシャフトと前記駆動機との間でトルクを伝達する継手が設けられているものであり、
   前記動力伝達機構部が、
   前記ドライブシャフトと前記継手との間に介在する介在部材とを備え、
   前記ドライブシャフトが、樹脂製とされており、
   前記介在部材が、前記高強度部とされていることを特徴とする請求項１に記載の回転容積型ポンプ。
3. 前記介在部材が、前記ドライブシャフトに対して挿入される入力軸であることを特徴とする請求項２に記載の回転容積型ポンプ。
4. 前記ドライブシャフトが、前記継手に対して挿入されるものであり、
   前記介在部材が、前記ドライブシャフトの外周面と前記継手の内周面との間に配置されるスリーブ部材であることを特徴とする請求項２に記載の回転容積型ポンプ。
5. 前記高強度部が、前記ドライブシャフトに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転容積型ポンプ。
6. 前記高強度部が、前記ドライブシャフトの前記駆動機側の端部に設けられた被挿入部に対して挿入されるものであり、
   前記ドライブシャフトの外周側から前記高強度部を押圧保持する締め付け部材を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の回転容積型ポンプ。
7. 前記ドライブシャフトと前記駆動機との間でトルクを伝達する継手として、カップリングが設けられているものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転容積型ポンプ。
8. 前記高強度部が、前記カップリングに対して着脱可能であることを特徴とする請求項７に記載の回転容積型ポンプ。
9. 前記ドライブシャフトには、前記駆動機側の端部に前記高強度部が挿入される被挿入部が形成されているものであり、
   前記高強度部には、前記被挿入部に挿入される挿入部が形成されており、
   前記被挿入部が断面形状において丸角とされた角丸部を備え、前記挿入部が断面形状において角部が鈍角をなす鈍角部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の回転容積型ポンプ。
10. 前記ポンプ機構部が、
    雄ねじ型の軸体によって構成されたロータと、
    前記ロータを挿通可能であり、内周面が雌ねじ型に形成されたステータとを備え、
    前記ロータおよび前記ステータが相対的に回転することでポンプ機能を発揮する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の回転容積型ポンプ。

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