JP6941550B2 - ねじポンプ用アウタロータ駆動装置およびこれを備えるねじポンプ - Google Patents

Description

本発明は、インナロータとアウタロータとがそれぞれ回転自在にケーシングに装着されたねじポンプに係り、特に、この種のねじポンプに対してアウタロータ側に駆動手段を設けたアウタロータ駆動装置に関する。

被圧送流体を定量圧送するねじポンプとしては、例えば一軸偏心ねじポンプが知られている。この種のねじポンプは、ロータリーポンプに比べて圧送時の脈動が少なく、定量精度に優れることから定量圧送の用途に多用されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のねじポンプは、インナロータとアウタロータがそれぞれ回転自在にケーシング装着され、かつ、インナロータとアウタロータの両方に駆動手段を設けている。

同文献の図１には、インナロータとアウタロータのそれぞれに回転子を設け、ケーシング側に各回転子に対向する固定子を設けることでインナロータおよびアウタロータに個別にサーボモータを構成し、インナロータとアウタロータの作動を同期（同文献のようにインナロータが１条ねじの場合は、アウタロータの回転角はインナロータの回転角の半分となる）させて運転するねじポンプが開示されている。
また、同文献の図１２には、インナロータとアウタロータがそれぞれ回転自在にケーシングに装着され、かつ、アウタロータを回転駆動してインナロータを従動回転させるねじポンプが従来技術として紹介されている。すなわち、特許文献１に記載の技術は、アウタロータ側に駆動手段を設けることに着目した技術であるといえる。

特開２００８−１７５１９９号公報

ここで、同文献の図１に示されるように、アウタロータを回転自在に保持する軸受は大径であることから、回転抵抗を低減するために、その軸受として玉軸受けを採用することが好ましく、軸受と接液部との間には、軸受が被圧送流体で汚染されることを防止するためにシールを設けることが必須となる。一方、この種のねじポンプは、ねじポンプ内部を洗浄可能な構造を備えることが必要であり、同文献の図１においても、ケーシングがアウタロータの中央部付近で前後に分割可能であることが見て取れる。
しかしながら、同文献の図１に示されるねじポンプで洗浄作業を行なう場合に、ケーシングを分割してアウタロータを取外すとシールも取外されるので、軸受が被圧送流体に晒されて汚染されるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合にあっても、アウタロータを回転自在に保持する軸受が被圧送流体に晒されることを防止し得るねじポンプ用アウタロータ駆動装置およびこれを備えるねじポンプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置は、螺旋状の雄ねじ部を有するインナロータと、該インナロータの雄ねじ部に嵌め合わされる螺旋状の雌ねじ部を有するアウタロータと、前記インナロータを回転自在に保持するインナロータケーシングと、前記アウタロータを回転自在に保持するアウタロータケーシングと、を備えるねじポンプに用いられ、前記アウタロータケーシング内に設けられて前記アウタロータを回転駆動するアウタロータ駆動部を備えるアウタロータ駆動装置であって、前記アウタロータ駆動部は、前記アウタロータを保持するアウタロータ保持筒と、前記アウタロータを前記アウタロータ保持筒とともに軸方向に挿抜可能に収容する駆動力伝達部と、前記アウタロータ保持筒の両端にその挿抜時に着脱可能に装着される一対のアウタシールと、前記駆動力伝達部をその軸方向の前後から挟持するとともに前記アウタロータケーシングに軸受を介して回転自在に支持する一対のベアリングスリーブと、各ベアリングスリーブと前記アウタロータケーシングとの間に介装されるとともに前記アウタロータ保持筒の挿抜時にあっても装着状態が維持される一対のインナシールと、を備え、前記駆動力伝達部は、前記アウタロータ保持筒を前記アウタロータとともに保持して駆動力を伝達する伝達状態と、その伝達状態を解除して前記アウタロータ保持筒を前記アウタロータとともに軸方向に挿抜可能な挿抜状態と、に前記アウタロータ保持筒の保持状態を切り換える保持状態切換構造を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置によれば、駆動力伝達部に保持状態切換構造を設けたので、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう際には、駆動力伝達部の保持状態切換構造によりアウタロータ保持筒の保持状態を切り換えて、アウタロータ保持筒への保持力を開放すると、アウタシールとアウタロータ保持筒をアウタロータとともにアウタロータ駆動部から軸方向に抜き出すことができる。
そして、本発明の一態様に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置によれば、一対のインナシールと一対のアウタシールとによるダブルシール構造を有し、アウタロータをアウタロータ保持筒とともに軸方向に挿抜するに際し、一対のアウタシールは、アウタロータ保持筒の両端にその挿抜時に着脱可能に装着される。

一方、一対のインナシールは、アウタロータ保持筒の挿抜時にあっても装着状態が維持される。そのため、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合にあっても、一対のベアリングスリーブとアウタロータケーシングとの間に介装されている軸受が被圧送流体に晒されることを防止できる。つまり、一対のアウタシールは着脱されるが、一対のベアリングスリーブを回転自在に支持する軸受は、一対のベアリングスリーブの両側のインナシールによってシール状態が維持されているので、アウタロータ駆動部側の軸受が被圧送流体に晒されて汚染されることはない。

ここで、本発明の一態様に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置は、アウタロータを回転駆動しインナロータを従動回転させる駆動方式、アウタロータとインナロータの両方に駆動機構を設けて同期回転させる駆動方式、アウタロータに主駆動機構を設けるとともにインナロータに補助駆動機構を設けて簡易的に同期回転させる駆動方式、および、インナロータに主駆動機構を設けるとともにアウタロータに補助駆動機構を設けて簡易的に同期回転させる駆動方式、の全ての駆動方式のねじポンプに適用可能である。

上述したように、本発明によれば、アウタロータを駆動する駆動力伝達部に保持状態切換構造を設けるとともに、インナシールとアウタシールとによるダブルシール構造を設けたので、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合にあっても、アウタロータを回転自在に保持する軸受が被圧送流体に晒されることを防止できる。

本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第一実施形態の模式的構造図であり、同図では軸線に沿った断面を示している。 第一実施形態のアウタロータ駆動装置に装備される駆動力伝達部の第一実施例（「ロックプーリＳタイプ」＋「タイミングベルト駆動」（「ロックプーリ」は、椿本チエインの登録商標））の説明図である。 第一実施形態のアウタロータ駆動装置に装備される駆動力伝達部の第二実施例（「ロックプーリＮタイプ」＋「タイミングベルト駆動」）の説明図である。 第一実施形態のアウタロータ駆動装置に装備される駆動力伝達部の第三実施例（「ロックプーリＣタイプ」＋「タイミングベルト駆動」）の説明図である。 図１に示す第一実施形態のねじポンプの分解組立説明図である。 本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第二実施形態の模式的構造図であり、駆動力伝達部の構成の第四実施例（「ロックプーリＣタイプ」＋「モータ構造（アウタロータカラー側に磁石、ケーシング側にコイルを配設）」）である。 本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第三実施形態の模式的構造図であり、駆動力伝達部の構成の第五実施例（「ロックプーリＣタイプ」＋「ギヤ駆動（タイミングベルトをギヤに置換）」）である。 本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第四実施形態の模式的構造図であり、駆動力伝達部の構成の第六実施例（「ねじ付テーパピン」＋「モータ構造」）である。 本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第五実施形態の模式的構造図であり、駆動力伝達部の構成の第七実施例（「ねじ付テーパピン」＋「キー」＋「モータ構造」）である。

以下、本発明の実施形態および実施例について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態は、食料原料、化粧品原料、医薬品原料、化学原料などの液の高精度低脈動圧送、特にリチウムイオン二次電池の製造工程での精密薄膜塗工工程等で求められる低流量領域での高精度低脈動圧送を可能とするねじポンプに好適な例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態ないし実施例は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態ないし実施例に特定するものではない。

［第一実施形態］
図１に示すように、第一実施形態のねじポンプ２００Ａは、アウタロータ２を回転駆動しインナロータ１を従動回転させる駆動方式を備える例であり、アウタロータ２を回転駆動するアウタロータ駆動装置１００と、アウタロータ駆動装置１００の後方に装着されるハウジング６と、ハウジング６の後方に装着されるインナロータ組３０と、を備える。
アウタロータ駆動装置１００は、アウタロータケーシング３と、アウタロータケーシングの下方に設けられたモータブラケット２５と、モータブラケット２５に装着される駆動源であるモータ１７と、を有する。アウタロータケーシング３は、モータブラケット２５の上方に、複数のスタッドボルト２９によって軸線を水平に支持されている。

第一実施形態のアウタロータケーシング３は、軸方向前方の前ケーシング４と、軸方向後方の後ケーシング５と、略円筒状のエンドピース２６と、を有する。前ケーシング４と後ケーシング５とは、複数の固定ボルト５４によって相互に連結されている。前ケーシング４と後ケーシング５との内部には、空洞が画成されるとともに空洞の前後が各ケーシング４，５の軸方向に沿って開口している。エンドピース２６は、前ケーシング４に対してその軸方向前方からヘルールクランプ４３によって着脱可能に装着され、連結ケーシングを構成する。

アウタロータケーシング３の空洞内部には、ねじポンプ機構を構成するポンプ本体部４０が収容されている。ポンプ本体部４０は、螺旋状の雄ねじ部１ａを有するインナロータ１と、インナロータ１の雄ねじ部１ａに嵌め合わされる螺旋状の雌ねじ部２ａを有するアウタロータ２とを有する。インナロータ１は、その基端部１ｋがインナロータケーシング８によって回転自在に保持されている。アウタロータ２は、アウタロータケーシング３の内部の位置に回転自在に保持されている。

ポンプ本体部４０は、インナロータ１が、雄ねじ部１ａの外周面にＮ条雄ねじを有するとともに、アウタロータ２が、雌ねじ部２ａの内周面に（Ｎ＋１）条雌ねじを有し、アウタロータ２の駆動により、インナロータ１の雄ねじ部１ａとアウタロータ２の雌ねじ部２ａとが、所定比率として、Ｎ／（Ｎ＋１）の回転角度で連れ回り駆動するものである。但し、Ｎは、２以上の自然数である。第一実施形態のポンプ本体部４０は、Ｎが２に設定されている。

ポンプ本体部４０は、軸線を水平にしてアウタロータケーシング３内に支持されている。このポンプ本体部４０に対し、アウタロータケーシング３の吸込み側３ａにはハウジング６が設けられている。後ケーシング５とハウジング６相互の対向面には、その内周面にインロー嵌合部が形成されるとともに、その外周面に凸の円環状部が形成され、後ケーシング５とハウジング６との相互の凸の円環状部がヘルールクランプ４２によって着脱可能に組み付けられている。ハウジング６の上部には、被圧送流体が導入される導入口６ｎが形成されている。導入口６ｎは、アウタロータケーシング３の吸込み側３ａに連通している。

また、ポンプ本体部４０に対し、アウタロータケーシング３の吐出側３ｂには、略円筒状のエンドピース２６が同軸に設けられている。前ケーシング４とエンドピース２６相互の対向面には、その内周面にインロー嵌合部が形成されるとともに、その外周面に凸の円環状部が形成されている。前ケーシング４とエンドピース２６との相互の凸の円環状部がヘルールクランプ４３によって着脱可能に組み付けられる。これにより、後述する組み付け手順により、アウタロータケーシング３に対するアウタロータ２の軸方向への移動を拘束しつつ、アウタロータ２を回転自在に支持するように構成されている。

さらに、ハウジング６の後方には、インナロータ組３０がバックカバー７を介して装着されている。ハウジング６とバックカバー７相互の対向面には、その内周面にインロー嵌合部が形成されるとともに、その外周面に凸の円環状部が形成され、ハウジング６とバックカバー７とがヘルールクランプ４１によって着脱可能に組み付けられている。
上述した各ヘルールクランプ４１、４２、４３は、以下特に図示しないが、円環状部材を半割状にした一対のクランプ片を有し、両クランプ片同士の一端側がピンで接合され、このピンを支点として両クランプ片が開閉可能とされている。一方のクランプ片の他端側には、他方のクランプ片の他端側にワンタッチで係脱可能な挟持具が設けられ、締付対象の相対する鍔部外側を両クランプ片で囲んだ状態とし、両クランプ片の他端側同士を挟持具で強固に締め付け、これにより、締付対象の相対する鍔部を着脱可能に囲むものである。

アウタロータ駆動装置１００は、アウタロータケーシング３内に、アウタロータ２を回転駆動するためのアウタロータ駆動部２８を備える。第一実施形態のアウタロータ駆動部２８は、アウタロータ２を同軸に収容した状態で保持する第一のアウタロータ保持筒である円筒状のアウタロータスリーブ１０と、アウタロータスリーブ１０の軸方向前側の端部に同軸に装着されて、アウタロータスリーブ１０との協働によりアウタロータ２を保持する第二のアウタロータ保持筒であるアウタロータカラー９と、アウタロータ２をアウタロータスリーブ１０とともに軸方向に挿抜可能に収容する駆動力伝達部を構成する従動プーリ組１３と、一対のベアリングスリーブ１１、１２と、を備えている。

第一実施形態のアウタロータスリーブ１０は、軸方向前側の端部に、径方向外方に凸の鍔部１０ｍが設けられるとともに、軸方向後側の端部に、径方向内方に凸の鍔部１０ｒが設けられている。アウタロータ２は、軸方向前側の端部からアウタロータスリーブ１０内に挿入され、軸方向後側の端部の凸の鍔部１０ｒに当接することで、軸方向の挿入位置が規制されている。そして、アウタロータカラー９の外径は、アウタロータ２の外径と同径とされており、アウタロータカラー９の、軸方向後側の端部には、径方向外方に凸の鍔部９ｍが設けられている。
アウタロータスリーブ１０の両端とアウタロータケーシング３（この例では、後ケーシング５とエンドピース２６）との間には、一対のアウタシール１８ａ、１８ｂが介装されている。

第一実施形態の例では、軸方向後方のアウタシール１８ａは、ハウジング６の側面に形成された円環状凹部に嵌め込まれ、このアウタシール１８ａに軸方向で対向するように、円環状の第一シールカラー２４ａが後ケーシング５の側面に形成された円環状凹部内に対向配置されている。また、軸方向前方のアウタシール１８ｂは、エンドピース２６の内周面の軸方向前側の位置に形成された円環状凹部に軸方向後方側から嵌め込まれており、このアウタシール１８ｂに軸方向で対向するように、円筒状の第二シールカラー２４ｂがエンドピース２６の内周面に形成された円筒状凹部内に嵌め込まれた状態で対向配置されている。

一対のベアリングスリーブ１１、１２と従動プーリ組１３との相互の対向面には、連結ピン５０装着穴が相互に対向する位置に軸方向に沿ってそれぞれ形成され、この装着穴に連結ピン５０がそれぞれ装着されている。一対のベアリングスリーブ１１、１２は、従動プーリ組１３をその軸方向の前後から挟持するとともにアウタロータケーシング３に、軸受２０ａ、２０ｂを介して回転自在に支持している。
軸受２０ａ、２０ｂと接液部との間であって、各ベアリングスリーブ１１、１２とアウタロータケーシング３との間には、一対のインナシール１９ａ、１９ｂが介装されている。これにより、従動プーリ３４の両側には、軸受２０ａ、２０ｂとインナシール１９ａ、１９ｂとがそれぞれ装着された状態で上記一対のベアリングスリーブ１１、１２が設けられる。

第一実施形態では、モータ１７の出力軸には駆動プーリ６１が装着され、従動プーリ組１３の従動プーリ３４と駆動プーリ６１との周囲に、無端状のタイミングベルト３１が掛け回されている。これにより、従動プーリ組１３は、モータ１７からタイミングベルト３１を介して従動プーリ３４に伝達された駆動力によってアウタロータ２を回転駆動可能になっている。
詳しくは、従動プーリ組１３は、アウタロータスリーブ１０をアウタロータ２とともに保持して駆動力を伝達する伝達状態と、その伝達状態を解除してアウタロータスリーブ１０をアウタロータ２とともに軸方向に挿抜可能な挿抜状態と、にアウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換構造を有する。保持状態切換構造は、種々のクランプ機構を有する駆動力伝達部を採用することができる。

第一実施形態の保持状態切換構造は、アウタロータ２およびアウタロータスリーブ１０が、従動プーリ３４の内周面に対する摩擦締結により駆動力の伝達およびその解除がなされるように構成されている。以下、図面を参照しつつ駆動力伝達部の種々の実施例について説明する。なお、以下説明する実施例のねじポンプは、全てアウタロータ２を回転駆動し、インナロータ１を従動回転させる駆動方式を備える例である。

［第一実施例］
まず、図２に駆動力伝達部の第一実施例として従動プーリ組１３Ａを示す。この例では、従動プーリ組１３Ａにロックプーリ（登録商標）を採用した例である。ロックプーリ（登録商標）は、タイミングプーリに摩擦締結式のキーレス締結具を一体化した駆動力伝達部である。ロックプーリは、少ないボルト本数での摩擦締結により、位相合せや、取付・取外しが容易であり、軸とプーリ間を強力にノンバックラッシで締結し、簡単な締結構造としつつも締結ガタが無い高精度の伝動性能を有する。

詳しくは、第一実施例の従動プーリ組１３Ａは、同図に示すように、「ロックプーリＳタイプ」＋「タイミングベルト駆動」の構成を有する。ロックプーリＳタイプは、タイミングプーリ３４と、タイミングプーリ３４内に同軸に嵌め合わされるスリーブ３２と、タイミングプーリ３４およびスリーブ３２相互を締結する複数の締付ボルト３３と、を有する。
タイミングプーリ３４の内周面の途中部分およびスリーブ３２の外周面の先端部分が相互に嵌合するテーパになっており、締付ボルト３３を締め付けることにより、タイミングプーリ３４がテーパ面を摺動しながら軸方向に移動して、スリーブ３２との協働によるくさび作用により軸およびテーパ内面を押し付ける力が発生し、アウタロータスリーブ１０に対して強力な摩擦締結力を奏するようになっている。

なお、図示を省略するが、前ケーシング４には、締付ボルト３３の頭部に軸方向で対向する位置に、保持状態切換作業用の貫通穴が形成されており、アウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行う際には、この保持状態切換作業用の貫通穴から工具（例えばドライバー）を挿入して締付ボルト３３の締結およびその解除作業が行えるようになっている。
これにより、アウタロータ組２７を従動プーリ組１３Ａにより摩擦締結し、従動プーリ組１３Ａの両サイドに、アウタロータ支持軸受である第一軸受２０ａおよび第二軸受２０ｂ、並びに第一インナシール１９ａおよび第二インナシール１９ｂをそれぞれ装着した第一ベアリングスリーブ１１および第二ベアリングスリーブ１２を設けてアウタロータ２を回転自在に支承し、ベルト駆動のアウタロータ２の回転にインナロータ１を従属回転させることができる。

［第二実施例］
次に、図３に駆動力伝達部の第二実施例として従動プーリ組１３Ｂを示す。第二実施例の従動プーリ組１３Ｂは、同図に示すように、「ロックプーリＮタイプ」＋「タイミングベルト駆動」の構成を有する。ロックプーリＮタイプは、ナット１本の締め付けで簡単に強力な摩擦締結を実現可能なため、小軸径の摩擦締結に好適である。
詳しくは、第二実施例の従動プーリ組１３Ｂは、同図に示すように、タイミングプーリ３４と、タイミングプーリ３４内に同軸に嵌め合わされるスリーブ３５と、タイミングプーリ３４に対して止め輪３７により軸方向の移動が拘束されるとともに回転自在に保持された１本のロックナット３６と、を有する。タイミングプーリ３４の内周面およびスリーブ３５の外周面のうちタイミングプーリ３４の内周面に対向する面は相互に嵌合するテーパになっている。

さらに、スリーブ３５の外周面のうちロックナット３６の先端部と対向する部分には雄ねじが設けられ、ロックナット３６の内面には雌ねじが設けられている。これにより、１本のロックナット３６をスリーブ３２の外周面に締め付けることにより、タイミングプーリ３４がスリーブ３５のテーパ面を摺動しながら軸方向に移動して、スリーブ３５との協働によるくさび作用により、軸およびテーパ内面を押し付ける力が発生し、タイミングプーリ３４およびアウタロータスリーブ１０相互を強力に摩擦締結可能になっている。

なお、図示を省略するが、後ケーシング５には、ロックナット３６の外周に形成された工具掛け回し用の二面幅に径対向する位置に、保持状態切換作業用の貫通穴が形成されており、アウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行う際には、この保持状態切換作業用の貫通穴から工具（例えばスパナ）を挿入してロックナット３６の締結およびその解除作業が行えるようになっている。
これにより、アウタロータ組２７を従動プーリ組１３Ｂにより摩擦締結し、従動プーリ組１３Ｂの両サイドに、アウタロータ支持軸受である第一軸受２０ａおよび第二軸受２０ｂ、並びに第一インナシール１９ａおよび第二インナシール１９ｂをそれぞれ装着した第一ベアリングスリーブ１１および第二ベアリングスリーブ１２を設けてアウタロータ２を回転自在に支承し、ベルト駆動のアウタロータ２の回転にインナロータ１を従属回転させることができる。

［第三実施例］
次に、図４に駆動力伝達部の第三実施例として従動プーリ組１３Ｃを示す。第三実施例の従動プーリ組１３Ｃは、同図に示すように、「ロックプーリＣタイプ」＋「タイミングベルト駆動」の構成を有する。ロックプーリＣタイプは、２本の締付ボルト３９で締結するクランプカラータイプのロックプーリであり、回転バランスに優れるとともにプーリの変形もなく、小軸径の摩擦締結に好適である。
詳しくは、第三実施例の従動プーリ組１３Ｃは、同図に示すように、タイミングプーリ３８と、タイミングプーリ３８の端面から張り出すプーリハブ３８ｈに径方向の左右から同軸に嵌め合わされる一対のクランプカラー４８と、一対のクランプカラー４８相互の上下を締結する２本の締付ボルト３９と、を有する。

従動プーリ組１３Ｃは、プーリハブ３８ｈをその両側から２枚のクランプカラー４８で挟持した状態で２本の締付ボルト３９を締付けると、プーリハブ３８ｈの外面全周が押圧されて収縮し、収縮したプーリハブ３８ｈの内面がアウタロータスリーブ１０に密着して摩擦力が生じる。
これにより、アウタロータスリーブ１０とタイミングプーリ３８とが強固に摩擦締結される。このクランプ機構は、２本の締付ボルト３９にて４本のボルトに相当する力でプーリハブ３８ｈを締付けることができる点が特徴であり、少ないボルト数で大きな摩擦締結力を得ることができる。

なお、図示を省略するが、後ケーシング５には、締付ボルト３９の頭部に対向する位置に、保持状態切換作業用の貫通穴が形成されており、アウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行う際には、この保持状態切換作業用の貫通穴から工具（例えば六角レンチ）を挿入してロックナット３６の締結およびその解除作業が行えるようになっている。
これにより、アウタロータ組２７を従動プーリ組１３Ｃにより摩擦締結し、従動プーリ組１３Ｃの両サイドに、アウタロータ支持軸受である第一軸受２０ａおよび第二軸受２０ｂ、並びに第一インナシール１９ａおよび第二インナシール１９ｂをそれぞれ装着した第一ベアリングスリーブ１１および第二ベアリングスリーブ１２を設けてアウタロータ２を回転自在に支承し、ベルト駆動のアウタロータ２の回転にインナロータ１を従属回転させることができる。

次に、上述した第一実施形態のねじポンプ用アウタロータ駆動装置１００を備えるポンプ２００Ａの保持状態切換作業を含む分解・組立作業および作用・効果について説明する。
ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合、第一実施形態のねじポンプ２００Ａは、図５に模式的分解図を示すように、図１に示した、へルールクランプ４１を取り外すことにより、ハウジング６とインナロータ組３０のバックカバー７との結合状態を解除して、インナロータ組３０を軸方向後方に抜き出すことができる。また、へルールクランプ４２を取り外すことにより、ハウジング６をアウタロータ駆動装置１００の後部から取り外すことができる。このとき、アウタシール１８ｂはハウジング６と一体で取り外される。

さらに、へルールクランプ４３を取り外すことにより、前ケーシング４とエンドピース２６との結合状態を解除し、エンドピース２６を軸方向前方に抜き出すことができる。このとき、アウタシール１８ａはエンドピース２６と一体でアウタロータスリーブ１０の後端側から取り外される。これにより、同時に、第一シールカラー２４ａの軸方向の拘束力が解かれる。そのため、第一シールカラー２４ａを軸方向前方に抜き出すことができる。
このように、第一実施形態のねじポンプ２００Ａは、締付対象の相対する鍔部が、へルールクランプ４１、４２、４３によりワンタッチで分割可能な構造なので、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。

なお、後述する他の実施形態の各ヘルールクランプについても同様の構成を有している。なおまた、ハウジング６の上部およびエンドピース２６の吐出側に接続される、不図示の管路との接続についても、同様の構成を有するヘルールクランプによって着脱可能に連結される。
そして、第一実施形態のねじポンプ２００Ａは、アウタロータ駆動装置１００の駆動力伝達部である従動プーリ組１３に保持状態切換構造を設けているので、洗浄作業を行なう際には、従動プーリ組１３（上記例示した従動プーリ組１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）の保持状態切換構造により保持状態を切り換えて、アウタロータスリーブ１０への保持力を開放すると、アウタロータカラー９およびアウタロータスリーブ１０をアウタロータケーシング３のアウタロータ駆動部２８から軸方向前方に抜き出すことができる。つまり、アウタロータ組２７を軸方向前方に抜き出すことができる。このとき、一対のインナシール１９ａ，１９ｂは、アウタロータカラー９およびアウタロータスリーブ１０の挿抜時にあっても装着状態が維持されている。

このように、このアウタロータ駆動装置１００によれば、一対のインナシール１９ａ，１９ｂと一対のアウタシール１８ａ，１８ｂとによるダブルシール構造を有し、アウタロータ２をアウタロータカラー９およびアウタロータスリーブ１０とともに軸方向に挿抜するに際し、一対のアウタシール１８ａ，１８ｂは、アウタロータスリーブ１０の両端にその挿抜時に着脱可能に装着される。
一方、一対のインナシール１９ａ，１９ｂは、アウタロータカラー９およびアウタロータスリーブ１０の挿抜時にあっても装着状態が維持される。そのため、洗浄作業を行なう場合にあっても、一対のベアリングスリーブ１１，１２とアウタロータケーシング３との間に介装されている、アウタロータ２を回転自在に保持する軸受２０ａ，２０ｂが被圧送流体に晒されることを防止できる。

つまり、一対のアウタシール１８ａ，１８ｂは着脱されるが、一対のベアリングスリーブ１１，１２を回転自在に支持する軸受２０ａ，２０ｂは、一対のベアリングスリーブ１１，１２の両側のインナシール１９ａ，１９ｂによってシール状態が維持されているので、アウタロータ駆動部２８側の軸受２０ａ，２０ｂが被圧送流体に晒されて汚染されることはない。なお、ねじポンプ内部の洗浄作業後、再度各部を組み付ける際は、上記分解手順の逆の手順にて組み付けることができるので、組み付け作業手順の詳細な説明は省略する。

ところで、被圧送流体を定量圧送するねじポンプとしては、固定されたステータにロータを内装し、そのロータを、ユニバーサルジョイントを介して駆動軸に連結したものが知られている（例えば特開２０１１−２５６９１０号公報参照）。ステータ固定型のねじポンプによれば、駆動軸を回転させることにより、ユニバーサルジョイントを介してロータが回転しつつステータの軸心に対して偏心運動を行うことによって、圧送液を吸入側から吐出側へ定量圧送できる。
しかし、ステータ固定型のねじポンプは、ロータがステータの軸線を中心として公転する構造なので、駆動軸とロータとの間には自在継手および連結ロッドを介在させる必要がある。そのため、液を圧送するときは、自在継手と連結ロッドが振れ回るため、自在継手と連結ロッドを配置するスペースが必要となる。したがって、自在継手と連結ロッドの部分の洗浄性が悪く、また、圧送する液が変性を嫌うデリケートな液の場合には、圧送中に液を撹拌して液質を変化させてしまうという問題がある。

これに対し、被圧送流体を定量圧送するねじポンプとして、回転可能に支持されたアウタロータにインナロータを内装し、アウタロータがインナロータの回転に追従回転するアウタロータ従属回転型のねじポンプも知られている（例えば特開２０１４−１７１４号公報参照）。
アウタロータ従属回転型のねじポンプによれば、インナロータの回転にアウタロータが追従回転する構造なので自在継手が不要であり、インナロータを片持ち支持構造としているので洗浄性に優れている。さらに、自在継手が不要なので、自在継手のあるステータ固定型のねじポンプよりも圧送中の液の撹拌も少なくなる。

しかし、小流量の被圧送流体を圧送するために、ポンプの小型化を図る場合、従来の１条雄ねじのインナロータの回転で２条雌ねじのアウタロータを従属回転させる構造では、インナロータ径が１０ｍｍ以下の小型化を図る場合、インナロータの強度不足により、インナロータの曲りや破断が発生するため、製品化は困難であった。
これに対し、上述した第一実施形態のねじポンプ２００Ａによれば、ポンプ本体部４０は、インナロータ１とアウタロータ２の形状を、インナロータ１の螺旋状の雄ねじ部外周面にＮ条雄ねじを設け、アウタロータ２の螺旋状の雌ねじ部内周面に（Ｎ＋１）条雌ねじを設けており、インナロータ１とアウタロータ２とが、所定比率として、Ｎ／（Ｎ＋１）の回転角度で連れ回り駆動する（但し、Ｎは２以上の自然数）の形状としているので、アウタロータ２がベルト駆動のプーリに直接連結して回る。

そのため、運転時のインナロータ１への負荷を極めて小さくできる。また、インナロータ１の形状も２条以上の多条雄ねじとすることで形状的強度も向上し、例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程の精密薄膜塗工等で求められる、低流量領域での高精度低脈動圧送が可能なユニバーサルジョイントレスの小型ねじポンプの製品化が可能となるのである。
以上説明したように、上述した第一実施形態のねじポンプ用アウタロータ駆動装置１００、およびこれを備える第一実施形態のねじポンプ２００Ａによれば、洗浄作業を行なう場合にあっても、アウタロータ２を回転自在に保持する軸受２０ａ，２０ｂが被圧送流体に晒されることを防止できる。なお、本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

また、本発明は、インナロータ／アウタロータのねじ条数の関係が限定されるものではない。但し、小径のアウタロータ、すなわち小型のねじポンプの場合であって、特に、アウタロータを回転駆動し、インナロータを従動回転させる駆動方式では、ねじ条数を２以上としてインナロータの強度を向上させることが好ましい。
ここで、アウタロータを回転駆動し、インナロータを従動回転させる駆動方式は、インナロータを回転駆動してアウタロータを従動駆動する駆動方式と比べると、従動側の回転物の径が小さいことから、イナーシャとシール部の回転抵抗を低減可能である。これに対し、アウタロータ側に駆動機構を設けることは、サニタリー性に問題があるために、従来は実現が困難であるとされていたところ、本発明によれば、サニタリー性の問題が解決されるため、多様なねじポンプの駆動方式を採用可能となる。

例えば、上記実施形態では、アウタロータ２を回転駆動しインナロータ１を従動回転させる駆動方式の例を示したが、これに限定されず、アウタロータ２とインナロータ１の両方に駆動機構を設けて同期回転させる駆動方式、アウタロータ２に主駆動機構とインナロータ１に補助駆動機構を設け簡易的に同期回転させる駆動方式、および、インナロータ１に主駆動機構とアウタロータ２に補助駆動機構を設け簡易的に同期回転させる駆動方式を有する全てのねじポンプに適用可能である。

［第二実施形態（駆動力伝達部の第四実施例）］
次に、図６に本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第二実施形態を示す。なお、上述した第一形態と同様のまたは対応する構成については同一の符号を付すとともにその説明を適宜省略する。また、図５に示した分解組み付け手順についても上述した第一形態と同様の手順で行うことができるため、その図示および説明を適宜省略する（以下、他の実施形態において同様）。
この例では、駆動力伝達部の構成の第四実施例（「ロックプーリＣタイプ」＋「内蔵型のモータ構造」を備える。つまり、同図に示すように、この第二実施形態のねじポンプ２００Ｂでは、アウタロータ駆動装置１００Ｂが、モータ１７とタイミングベルト３１に替えて、アウタロータスリーブ１０側の第一ベアリングスリーブの外周面に回転子６７として永久磁石を設け、ケーシング側の後ケーシング５の内周面に固定子６８としてコイルを配設したサーボモータを有する駆動構造を備える点が、上記第一実施形態と相違する。

この駆動力伝達部の第四実施例を備える第二実施形態のねじポンプ２００Ｂにおいても、上記第一実施形態同様に、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合、各ヘルールクランプ４１、４２、４３の着脱によりワンタッチで分割可能である。また、アウタロータ駆動部２８の２本の締付ボルト３９の締結・解除によりアウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行うことで、アウタロータスリーブ１０をアウタロータケーシング３のアウタロータ駆動部２８から抜き出し、アウタロータ組２７を軸方向前方に抜き出すことができる。よって、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。

［第三実施形態（駆動力伝達部の第五実施例）］
次に、図７に本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第三実施形態を示す。同図に示すように、この第三実施形態のねじポンプ２００Ｃでは、駆動力伝達部の構成の第五実施例（「ロックプーリＣタイプ」＋「ギヤ駆動（タイミングベルトをギヤに置換）」）を備える。つまり、同図に示すように、この第三実施形態では、アウタロータ駆動装置１００Ｃに、タイミングベルト３１によるベルト駆動に替えて、駆動プーリ６１に替えてモータ１７の出力軸に駆動ギヤ６２を設け、従動プーリに替えて駆動ギヤ６２に歯合する従動ギヤ６３を設けている点が、上記第一実施形態と相違する。

この駆動力伝達部の第五実施例を備える第三実施形態のねじポンプ２００Ｃにおいても、上記第一および第二実施形態同様に、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合、各ヘルールクランプ４１、４２、４３の着脱によりワンタッチで分割可能である。また、アウタロータ駆動部２８の２本の締付ボルト３９の締結・解除によりアウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行うことで、アウタロータスリーブ１０をアウタロータケーシング３のアウタロータ駆動部２８から抜き出し、アウタロータ組２７を軸方向前方に抜き出すことができる。よって、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。

［第四実施形態（駆動力伝達部の第六実施例）］
次に、図８に本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第四実施形態を示す。同図に示すように、この第四実施形態では、駆動力伝達部の構成の第六実施例（「ねじ付テーパピン」＋「モータ構造」）を備える。
つまり、同図に示すように、この第四実施形態のねじポンプ２００Ｄでは、アウタロータ駆動装置１００Ｄは、モータ１７とタイミングベルト３１に替えて、アウタロータスリーブ１０側の第一ベアリングスリーブ１１の外周面に回転子６７として永久磁石を設け、ケーシング側の後ケーシング５の内周面に固定子６８としてコイルを配設したサーボモータを有する駆動構造を備える点が、上記第一実施形態と相違する。

さらに、第一ベアリングスリーブ１１の軸方向後側の位置には、径方向で対向する位置に２本のねじ付テーパピン６５が設けられている。アウタロータスリーブ１０には、各ねじ付テーパピン６５の先端に対向する位置に、凹のテーパ穴が形成されており、各ねじ付テーパピン６５を締めこむことにより、楔作用によって、上記各実施形態同様に、アウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換え可能になっている。
この駆動力伝達部の第六実施例を備える第四実施形態のねじポンプ２００Ｄにおいても、上記第一ないし第三実施形態同様に、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合、各ヘルールクランプ４１、４２、４３の着脱によりワンタッチで分割可能である。また、アウタロータ駆動部２８の２本のねじ付テーパピン６５の締結・解除によりアウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行うことで、アウタロータスリーブ１０をアウタロータケーシング３のアウタロータ駆動部２８から抜き出し、アウタロータ組２７を軸方向前方に抜き出すことができる。よって、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。

［第五実施形態（駆動力伝達部の第七実施例）］
次に、図９に本発明に係るねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えるねじポンプの第五実施形態を示す。同図に示すように、この第五実施形態では、駆動力伝達部の構成の第七実施例（「ねじ付テーパピン」＋「キー」＋「モータ構造」）を備える。
つまり、同図に示すように、この第五実施形態のねじポンプ２００Ｅでは、アウタロータ駆動装置１００Ｅに、モータ１７とタイミングベルト３１に替えて、アウタロータスリーブ１０側の第一ベアリングスリーブ１１の外周面に回転子６７として永久磁石を設け、ケーシング側の後ケーシング５の内周面に固定子６８としてコイルを配設したサーボモータを有する駆動構造を備える点が、上記第一実施形態と相違する。

さらに、アウタロータスリーブ１０の外周面には、キー６６が装着されるとともに、第一ベアリングスリーブ１１の内周面には、キー６６を嵌め込み可能な長溝が軸方向前側の端面から装着時のキーに対向する位置まで軸方向に沿って形成されている。そして、第一ベアリングスリーブ１１の軸方向後側の位置には、１本のねじ付テーパピン６５が設けられている。アウタロータスリーブ１０には、ねじ付テーパピン６５の先端に対向する位置に、凹のテーパ穴が形成されており、ねじ付テーパピン６５を締めこむことにより、楔作用によって、上記各実施形態同様に、アウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換え可能になっている。

この駆動力伝達部の第七実施例を備える第五実施形態のねじポンプ２００Ｅにおいても、上記第一〜第四実施形態同様に、ねじポンプ内部の洗浄作業を行なう場合、各ヘルールクランプ４１、４２、４３の着脱によりワンタッチで分割可能である。また、アウタロータ駆動部２８の１本のねじ付テーパピン６５の締結・解除によりアウタロータスリーブ１０の保持状態を切り換える保持状態切換作業を行うことで、アウタロータスリーブ１０をアウタロータケーシング３のアウタロータ駆動部２８から抜き出し、アウタロータ組２７を軸方向前方に抜き出すことができる。よって、着脱や内部清掃が容易であり、また、装着時の締付対象相互の軸心あわせも容易であり、シール性を含めて保守作業の容易性に寄与する。

１ インナロータ
２ アウタロータ
３ アウタロータケーシング
４ 前ケーシング
５ 後ケーシング
６ ハウジング
７ バックカバー
８ インナロータケーシング
９ アウタロータカラー（アウタロータ保持筒）
１０ アウタロータスリーブ（アウタロータ保持筒）
１１ 第一ベアリングスリーブ
１２ 第二ベアリングスリーブ
１３ 従動プーリ組（駆動力伝達部）
１４ インナロータスリーブ
１５ シャフト固定ナット
１６ ケーシングカバー
１７ モータ（駆動源）
１８ａ 第一アウタシール
１８ｂ 第二アウタシール
１９ａ 第一インナシール
１９ｂ 第二インナシール
２０ａ 第一軸受
２０ｂ 第二軸受
２１ インナロータシール
２２ インナロータ支持軸受
２２ａ 第一軸受
２２ｂ 第二軸受
２３ キー
２４ アウタロータシールカラー
２４ａ 第一シールカラー
２４ｂ 第二シールカラー
２５ モータブラケット
２６ エンドピース（連結ケーシング）
２７ アウタロータ組
２８ アウタロータ駆動部
２９ スタッドボルト
３０ インナロータ組
３１ タイミングベルト（駆動力伝達部）
３２ スリーブ
３３ 駆動部連結ボルト
３４ 従動プーリ（駆動力伝達部）
３５ 連結スリーブ
３６ 連結カラー
３７ 連結リング
３８ 従動プーリ（駆動力伝達部）
３９ 駆動部連結ボルト
４０ ポンプ本体部
４１ へルールクランプ
４２ へルールクランプ
４３ へルールクランプ
４８ 抱き締めカラー
５０ 連結ピン
５１ 固定ボルト
５２ 固定ボルト
５３ 固定ボルト
５４ 固定ボルト
６１ 駆動プーリ（駆動力伝達部）
６７ 回転子
６８ 固定子
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ アウタロータ駆動装置
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ ねじポンプ

Claims (8)

1. 螺旋状の雄ねじ部を有するインナロータと、該インナロータの雄ねじ部に嵌め合わされる螺旋状の雌ねじ部を有するアウタロータと、前記インナロータを回転自在に保持するインナロータケーシングと、前記アウタロータを回転自在に保持するアウタロータケーシングと、を備えるねじポンプに用いられ、前記アウタロータケーシング内に設けられて前記アウタロータを回転駆動するアウタロータ駆動部を備えるアウタロータ駆動装置であって、
   前記アウタロータ駆動部は、
   前記アウタロータを保持するアウタロータ保持筒と、
   前記アウタロータを前記アウタロータ保持筒とともに軸方向に挿抜可能に収容する駆動力伝達部と、
   前記アウタロータ保持筒の両端にその挿抜時に着脱可能に装着される一対のアウタシールと、
   前記駆動力伝達部をその軸方向の前後から挟持するとともに前記アウタロータケーシングに軸受を介して回転自在に支持する一対のベアリングスリーブと、
   各ベアリングスリーブと前記アウタロータケーシングとの間に介装されるとともに前記アウタロータ保持筒の挿抜時にあっても装着状態が維持される一対のインナシールと、を備え、
   前記駆動力伝達部は、
   前記アウタロータ保持筒を前記アウタロータとともに保持して駆動力を伝達する伝達状態と、
   その伝達状態を解除して前記アウタロータ保持筒を前記アウタロータとともに軸方向に挿抜可能な挿抜状態と、
   に前記アウタロータ保持筒の保持状態を切り換える保持状態切換構造を有することを特徴とするねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
2. 前記駆動力伝達部は、駆動源からベルトを介して従動プーリに伝達された駆動力によって前記アウタロータを回転させるものであり、
   前記従動プーリの両側には、前記軸受と前記インナシールとがそれぞれ装着された前記一対のベアリングスリーブが設けられ、
   前記保持状態切換構造は、前記アウタロータおよび前記アウタロータ保持筒が、前記従動プーリの内周面に対する摩擦締結により駆動力の伝達およびその解除がなされるように構成されている請求項１に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
3. 前記駆動力伝達部は、アウタロータ保持筒側に回転子を設け、ケーシング側に固定子を配設した駆動構造によって前記アウタロータを回転させるものであり、
   前記保持状態切換構造は、前記アウタロータ保持筒側の第一ベアリングスリーブの外周面に形成され端面から張り出す拘束用ハブ部と、拘束用ハブ部に径方向の左右から同軸に嵌め合わされる一対のクランプカラーと、一対のクランプカラー相互の上下を締結する２本の締付ボルトと、を有し、
   前記拘束用ハブ部をその両側から２枚のクランプカラーで挟持した状態で２本の締付ボルトを締付けると、前記拘束用ハブ部の外面全周が押圧されて収縮し、収縮した前記拘束用ハブ部の内面が前記アウタロータ保持筒に密着して生じる摩擦締結により駆動力の伝達およびその解除がなされるように構成されている請求項１に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
4. 前記駆動力伝達部は、駆動源から歯車を介して伝達された駆動力によって前記アウタロータを回転させるものであり、
   前記保持状態切換構造は、前記アウタロータ保持筒側の第一ベアリングスリーブの外周面に形成され端面から張り出す拘束用ハブ部と、拘束用ハブ部に径方向の左右から同軸に嵌め合わされる一対のクランプカラーと、一対のクランプカラー相互の上下を締結する２本の締付ボルトと、を有し、
   前記拘束用ハブ部をその両側から２枚のクランプカラーで挟持した状態で２本の締付ボルトを締付けると、前記拘束用ハブ部の外面全周が押圧されて収縮し、収縮した前記拘束用ハブ部の内面が前記アウタロータ保持筒に密着して生じる摩擦締結により駆動力の伝達およびその解除がなされるように構成されている請求項１に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
5. 前記駆動力伝達部は、アウタロータ保持筒側に回転子を設け、ケーシング側に固定子を配設した駆動構造によって前記アウタロータを回転させるものであり、
   前記保持状態切換構造は、前記アウタロータ保持筒側の第一ベアリングスリーブの外周面に径方向で対向する位置に２本のねじ付テーパピンが設けられ、アウタロータ保持筒には、各ねじ付テーパピンの先端に対向する位置に、凹のテーパ穴が形成されており、各ねじ付テーパピンを締めこむことにより、楔作用によってアウタロータ保持筒の保持状態を切り換え可能になっている請求項１に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
6. 前記駆動力伝達部は、アウタロータ保持筒側に回転子を設け、ケーシング側に固定子を配設した駆動構造によって前記アウタロータを回転させるものであり、
   前記保持状態切換構造は、前記アウタロータ保持筒側の第一ベアリングスリーブの外周面に１本のねじ付テーパピンが設けられ、さらに、アウタロータ保持筒の外周面には、キーが装着されるとともに、第一ベアリングスリーブの内周面には、キーを嵌め込み可能な長溝が軸方向前側の端面から装着時のキーに対向する位置まで軸方向に沿って形成されており、ねじ付テーパピンを締めこむことにより、楔作用によってアウタロータ保持筒の保持状態を切り換え可能になっている請求項１に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
7. 前記ねじポンプは、前記インナロータが、前記雄ねじ部の外周面にＮ条雄ねじを有するとともに、前記アウタロータが、前記雌ねじ部の内周面に（Ｎ＋１）条雌ねじを有し、
   前記インナロータの雄ねじ部と前記アウタロータの雌ねじ部とが、所定比率として、Ｎ／（Ｎ＋１）の回転角度で連れ回り駆動するものである請求項１〜６のいずれか一項に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置。
   但し、Ｎは、２以上の自然数である。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のねじポンプ用アウタロータ駆動装置を備えることを特徴とするねじポンプ。

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