JPH03141881A - ベローズポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ベローズポンプに関し、特に性能向上および
多気筒配列を可能にしたベローズポンプに関する。

発明の技術的背景 ベローズを用いたベローズポンプは、例えば特開昭４７
−４０．２０８号公報などで既に公知である。

このような従来のベローズポンプを次に示す。

第４．５図に示すように、モータ５０の出力軸５１には
止めネジ５２によりブラケット５３が取り付けられ、当
該ブラケット５３の先端には、前記モータ５０の出力軸
５１に対して偏心した位置に凸部５４が形成されている
。そして、この凸部５４にはベアリング５５を介してロ
ッド５６の基部が嵌合され、これにより、第３図に示す
如く、当該ロッド５６の基部はモータ５０の出力軸５１
に対して偏心回転運動を行なうようになっている。

ロッド５６の先端には、ベローズ受け７２およびスペー
サ５７がボルト５８によって固定されており、環状ダイ
ヤプラムからなる密封ベローズ５９の下端部がベローズ
受け７２の外周に接合されている。一方、ベローズ５９
の上端部は、当該ベローズ５９の内部（圧縮室）と連通
ずる位置に吸入開口６０と吐出開口６１とが開設された
パルプ受け６２に接合されている。パルプ受け６２は、
前記ロッド５６、スペーサ５７及びベローズ５９を収容
する揺動室７０が形成されたケーシング６３に取り付け
られている。前記スペーサ５７は、環状ベローズ５９の
圧縮室内に突出するように形成され、ロッド５６が偏心
往復運動の上死点にある場合に、パルプ受け６２にほぼ
接触するようになっており、これによってベローズ５９
の圧縮室内に導入された流体を効率良く吐出することが
できるようになっている。

前記パルプ受け６２の中央部には、凹部６４が形成され
ており、ここに金属板６５を挟持した２枚のガスケット
６６．６６からなるパルプ６７を収容し、バルブ押え６
８にて固定している。このパルプ６７の金属板６５及び
２枚のガスケット６６．６６には、吸入開口６０と吐出
開口６１とにそれぞれ連通する通孔が開設され、さらに
金属板６５に開設された２つの通孔にはそれぞれ逆止弁
（不図示）が取り付けられている。これにより、吸入開
口６０から導入された流体の当該吸入開口からの逆流、
及び、吐出開口６１から排出された流体の当該吐出開口
からの逆流とを防止している。

さらに、前記バルブ押え６８にも、吸入開口６０と吐出
開口６１のそれぞれに連通ずる通孔が形成されている。

このように構成することによって、モータを駆動させる
と、ロッドの基部が偏心運動を行ない、これによりロッ
ド先端に取り付けられたスペーサが揺動往復運動を行な
う。そして、スペーサが上死点から下死点に移動する際
に吸入口から流体をベローズ内部に吸入し、次いでスペ
ーサが下死点から上死点に移動する際に、この吸入した
流体を吐出口から吐出し、これを繰り返すことによって
吸入口に接続された空間の空気圧を低下させることがで
きる。

しかしながら、上述したベローズポンプにあっては、ロ
ッドの揺動往復運動によりスペーサが揺動しながら往復
運動を行なうことから、スペーサの突出部の外縁とベロ
ーズ内縁との隙間をある程度確保する必要があり、この
部分がデッドスペースとなり、これにより、圧縮比率あ
るいは到達真空度を向上させることが困難であるという
欠点があった。また、ス、ペーサの突出部の外縁とベロ
ーズ内縁との間に隙間を設けると、この部分に流体が溜
ってしまい、流体が汚染されるという危惧もある。

さらに、モータの出力軸とロッドの基部とを偏心させて
いるため、ウェイトバランスがとりにく＜（トルクバラ
ンスが悪い）、出力軸に加わる負荷が一定せず、モータ
あるいは軸受の寿命が低下する虞れもあった。

さらに、１つのモータにて多数のロッドを駆動させる、
いわゆる多気筒型真空ポンプ等への応用は、構造上困難
であった。

発明の目的 本発明は、このような不都合を解消するためになされた
ものであり、圧縮比率または排気比率等を向上させると
共に、駆動部に対するトルク変動が少なく、耐久性の向
上と駆動エネルギーの低減、及び多気筒配列が可能な構
造を備えたベローズポンプを提供することを目的とする
。

発明の概要 かかる目的を達成するために本発明に係るベローズポン
プは、偏心カムが固定され、回転駆動されるシャフトと
、前記偏心カムの外周に摺接する摺動部を有すると共に
、前記シャフトの回転軸芯を含む同一平面内において揺
動自在に軸支されたリンクと、当該リンクに一端が軸支
され、前記シャフトの軸芯方向に往復動する往復ロッド
と、この往復ロッドの他端に装着され、圧縮室を構成す
るベローズとを有することを特徴としている。

このように構成した本発明にあっては、駆動部を回転さ
せることによりシャフトを回転させると、偏心カムが偏
心回転し、この偏心カムの外周がリンクの摺動部にそれ
ぞれ摺動して当該リンクをシャフトの軸芯を含む平面内
において揺動させる。

この揺動によりリンクに軸支された出力ロットがシャフ
トの軸芯方向に往復運動を行なうこととなる。

したがっ°て、出力ロットの枢軸は円弧上を往復運動す
るといえども略直線の往復運動を行なうこととなり、出
力ロットの先端に設けられたベローズポンプにおけるス
ペーサも略直線の往復運動を行い、スペーサ外周とベロ
ーズ内縁とのクリアランスを小さくすることができる。

このために、ベローズポンプの圧縮比率・排気比率・圧
送効率等を向上させることができる。また、上記クリア
ランスを小さくできることから、出力ロット先端に形成
された圧縮室内における流体の残留を防止することがで
きる。

さらに、このように構成した本発明にあっては、シャフ
トを介して伝達される駆動部への負荷が均一（トルク変
動が小さくなる）となり、これにより駆動部及び各構成
部品の寿命の向上と駆動エネルギーの低減を図ることが
できる。

また、シャフトに偏心カムを取り付け、この偏心カムに
摺動部が当接するようにリンクを設けているため、当該
シャフトの周りに複数のリンクを配設することが可能と
なり、ベローズポンプの多気筒配列が可能になる。した
がって、これらポンプを並列もしくは直列に連結するこ
とにより、高容員もしくは高圧縮もしくは高排気率のポ
ンプを実現できる。

発明の詳細な説明 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す一部破断側面図、第
２図は、同実施例を示す一部破断側面図である。

本発明に係るベローズポンプでは、第１図に示すように
、モータ７をベース８に取り付け、モータ７の駆動軸１
に第１プーリ９を固定している。

このモータ７に近接したベース８上に、支柱１゜（本実
施例にあっては３つの支柱）によってヘッドフランジ１
１を支持固定しており、第２図に示す如く、当該ヘッド
７ランジ１１の中央部には、吸入口１２と吐出口１３と
を開設する一方、これら吸入口１２及び吐出口１３にそ
れぞれ連通した吸入通路１４及び吐出通路１５を形成し
ている。

この吸入通路１４及び吐出通路１５は、それぞれ後述す
る３つの圧縮室１６に連通させている。

ヘッドフランジ１１の中央部とベース８との間には、軸
受１７，１７を介してシャフト３を回動自在に支持して
おり、その下端に第２プーリ１８を取り付けて、前記モ
ータ７の駆動軸１に固定した第１プーリ９とベルト１９
により連結している。

したがって、モータ７の駆動軸１の回転動は当該シャフ
ト３に回転運動として伝達される。

このシャフト３には、２つの偏心カム２ａ。

２ｂを離間して固定している。「２ｏ」は、偏心カム２
ｂの固定用ナツト、「２１」は、偏心カム２ａの固定用
スリーブ、また「２２」はこのスリーブ２１を固定する
ナツトである。偏心カム２ａ、２ｂは、多数のリンク５
をシャフト３回りに配設する都合上、円形状とすること
が好ましいが、特にこれに限定されない。また、２つの
偏心カム２ａ、２ｂは、後述するリンク５が揺動し得る
ように所定の回転角度だけ位相がずれるような状態でシ
ャフト３に偏心して取り付けている。なお、偏心カム２
ａ、２ｂの外周側面に先端鋭利となるようにテーパ面ま
たは凸状曲面を形成すれば、リンク５の摺動部４．４と
の摺動がより円滑に行われ、伝達効率が向上することと
なる。また、第３図に示すように、摺動部４の外周を凸
状曲面形状にして、偏心カム２ａ、２ｂの外周面を平面
状に形成するようにしても良い。この場合には、特に伝
達効率が向上する。

リンク５は、ベース８上に取り付けられた一対の支持ア
ーム２３によって、シャフト３の軸芯を包含する平面内
を揺動自在となるように支持している。すなわち、第２
図に示すように、ピン２４の両端を２つのベアリング２
５．２５を介して支持アーム２３にて支持し、このピン
２４にリンク５の通孔５ａを挿通し、スペーサ２６．２
６によって横ずれを防止している。このリンク５の両端
には、前述した偏心カム２ａ、２ｂにそれぞれ当接する
ベアリングなどの摺動部４，４を取り付けている。また
、第２図に示すように、リンク５の中央部から突出形成
した両突片２７の先端には、出力ロット６の基部を挟持
するように、出力ロット６の基部がピン２８により軸支
しである。このピン２８と出力ロット６の基部との間に
はベアリング２９を介装し、これにより、小さい円弧状
の往復運動を許容し得るようにしている。なお、摺動部
４．４は、ボールベアリング等のベアリングであっても
良いが、単に摺動特性に摺れたリングであっても良い。

出力ロット６の先端には、ベローズ受け７２およびスペ
ーサ３０をボルト（不図示）により固定しており、環状
ダイヤフラムからなる密封ベローズ３１の下端部をベロ
ーズ受け７２に接合している。一方、ベローズ３１の上
端部は、パルプ受け３２に接合しており、このパルプ受
け３２には、当該ベローズ３１の内部、すなわち圧縮室
１６と連通ずる位置に吸入通路１４と吐出通路１５とに
それぞれ連通する開口部を開設している。前記スペーサ
３０は、環状ベローズ３１の圧縮室１６内に突出するよ
うに形成し、出力ロット６が往復運動の上死点にある場
合に、パルプ受け３２にほぼ接触するようになっており
、これによってベローズ３１の圧縮室１６内に導入され
た流体を効率良く吐出することができるようになってい
る。

前記パルプ受け３２の中央部には、凹部３３が形成され
ており、ここに金属板３４を挟持した２枚のガスケット
３５．３５からなるパルプ３６を収容し、ヘッドフラン
ジ１１にて固定している。

このパルプ３６の金属板３４及び２枚のガスケット３５
．３５には、吸入口１２と吐出口１３とにそれぞれ連通
する通孔を開設しており、さらに金属板３４に開設した
２つの通孔にはそれぞれ逆止弁（不図示）を取り付けて
いる。これにより、吸入口１２から導入された流体の当
該吸入口からの逆流、及び、吐出口１３から排出された
流体の当該吐出口からの逆流とを防止している。

次に作用を説明する。

このように構成した本実施例に係るベローズポンプにあ
っては、モータ７を回転させることによりシャフト３を
回転させると、偏心カム２ａ。

２ｂが互いに回転位相がずれた状態で偏心回転し、この
偏心カム２ａ、２ｂがリンク５の摺動部４゜４にそれぞ
れ作用して当該リンク５を平面内において揺動させる。

この揺動によりリンク５に軸支された出力ロット６が往
復運動を行なうこととなる。

このとき、出力ロット６の枢軸２８は、円弧上を往復運
動することになるが、この円弧上の往復運動は実質的に
は略直線運動となり、したがって、スペーサ３０を有す
る出力ロット６は第１図中において、略垂直に往復動す
ることとなる。

これにより、スペーサ３０の外縁とベローズ３１の内縁
との隙間を狭少にすることが可能となって、圧縮比率を
向上させることができる。設計値によれば、従来の隙間
が０．５ｍｍであったのを、０．２１１Ｉｌｌ程度にま
で小さくできる。

また、このようにスペーサ３０の外縁とベローズ３１の
内縁との隙間を狭少にすれば、この部分に流体が残留す
ることがなく、したがって流体の汚染をも防止すること
ができる。

さらに、このように構成し゛た本実施例に係る真空用ベ
ローズポンプにあっては、シャフト３を介して伝達され
る駆動軸１への負荷が均一となり（トルク変動がなくな
り）、これにより駆動部及び各構成部品の寿命の向上と
駆動エネルギーの低減を図ることができる。

また、本実施例に係るベローズポンプの如く、１つのシ
ャフトの周りに、３つのリンクを設け、当該リンクの摺
動部が全てシャフトの偏心カムに当接することができ、
小型でしかも高性能の多気筒型圧縮機を提供することが
できる。たとえば、各圧縮室１６の吸入口１２と吐出口
１３とを並列に連結すれば、高容量の圧縮機またはポン
プが実現では、直列につなげば、高圧縮率あるいは高排
気率のものが得られる。

本発明は実施例に限定されることなく、種々に改変する
ことができる。

たとえば、上記実施例では、偏心カムをシャフト３の軸
方向に回転位相をずらして２個取付けたが、３個以上取
付けるようにしても良い。その場合には、リンク５にお
ける摺動部４もそれに合わせて設ける必要がある。また
、偏心カムはシャフト３に１個だけ設けるようにしても
良い。ただしその場合には、１個の偏心カムにリンク５
の摺動部４が常時摺動するようにするための手段（たと
えばスプリング）が必要である。

発明の詳細 な説明してきたように、本発明のベローズポンプは、駆
動軸に連結されると共に偏心カムが回転方向に位相をず
らして取り付けられたシャフトと、前記偏心カムにそれ
ぞれ当接する摺動部を有すると共に平面内において揺動
自在に軸支されたリンクと、当該リンクに軸支された出
力ロットとを有するため、出力ロットの枢軸は円弧上を
往復運動するといえども略直線運動を行なうこととなり
、出力ロットの先端に設けられたベローズポンプにおけ
るスペーサも略直線の往復運動を行い、スペーサ外周と
ベローズ内縁とのクリアランスを小さくすることができ
る。このために、ベローズポンプの圧縮比率・排気比率
・圧送効率等を向上させることができる。また、上記ク
リアランスを小さくできることから、出力ロット先端に
形成された圧縮室内における流体の残留を防止すること
ができる。

さらに、このように構成した本発明にあっては、シャフ
トを介して伝達される駆動部への負荷が均一（トルク変
動が小さくなる）となり、これにより駆動部及び各構成
部品の寿命の向上と駆動エネルギーの低減を図ることが
できる。

また、シャフトに偏心カムを取り付け、この偏心カムに
摺動部が当接するようにリンクを設けているため、当該
シャフトの周りに複数のリンクを配設することが可能と
なり、ベローズポンプの多気筒配列が可能になる。した
がって、これらポンプを並列もしくは直列に連結するこ
とにより、高容量もしくは高圧縮もしくは高排気率のポ
ンプを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部破断側面図、第２
図は同実施例を示す一部破断圧面図、第３図は他の実施
例を示す要部断面図、第４．５図は従来の真空ポンプを
示す一部破断圧面図、及び一部破断側面図である。 １・・・駆動軸 ３・・・シャフト ５・・・リンク ２ａ、２ｂ・・・偏心カム ４・・・摺動部 ６・・・出力ロット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 偏心カムが固定され、回転駆動されるシャフトと、前記
   偏心カムの外周に摺接する摺動部を有すると共に、前記
   シャフトの回転軸芯を含む同一平面内において揺動自在
   に軸支されたリンクと、当該リンクに一端が軸支され、
   前記シャフトの軸芯方向に往復動する往復ロッドと、こ
   の往復ロッドの他端に装着され、圧縮室を構成するベロ
   ーズとを有することを特徴とするベローズポンプ。