JPH09242672A - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はモーター等による回転運動を偏芯
軸を用いて直線運動に変換し、その往復動を利用したポ
ンプ装置で、振動の少ない往復動ポンプを提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明の往復動ポンプは、偏芯軸の回転数
と同じ回転数で互いに逆方向に回転する二つのバランス
ウェイトを設けることによって振動が少なくなるように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、往復動ポンプに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の往復動ポンプを、そのうちのダイ
ヤフラムポンプを例として示すと、図９乃至図１１に示
すような構成のもの等が知られている。

【０００３】これら図に示されたダイヤフラムポンプ
は、モーター１の出力軸１ａに偏芯軸２が固定され、こ
の偏芯軸に対して軸受３を介してコネクチングロッド４
が取り付けられている。このコネクチングロッド４の先
端部分４ａとリテーナー６との間にダイヤフラム５が挟
まれていて、これによりこのダイヤフラム５がコネクチ
ングロッド４に固定されている。更にダイヤフラム５
は、その外周部分が押さえ板７を用いてケーシング８に
締め付け固定されている。このようにしてケーシング８
はダイヤフラム５により密封されその内部にポンプ室９
が形成される。又ガスケット１１と蓋板１２により密封
された吸気室１３と排気室１４とが構成されていて、こ
れら吸気室１３と排気室１４とには夫々吸気口１７と排
気口１８が接続されている。又、ポンプ室９と吸気室１
３との間のポンプ室９側には吸気弁１３が、ポンプ室９
と排気室１４との間の排気室側には排気弁１６が配置さ
れている。

【０００４】このような往復動ポンプ（ダイヤフラムポ
ンプ）は、モーター１を駆動させることにより、出力軸
１ａを回転させると、コネクチングロッド４が上下動し
（Ａ方向に往復動し）、このコネクチングロッド４の運
動によりダイヤフラム５が連続的に変形してポンプ作用
が行なわれる。つまり、図９に示す状態から図１１に示
す状態へ移行する動作が連続的に行なわれる。この動作
により、ポンプ室内の気体は圧縮され排気弁１６を開き
排気室１４を通って排気口１８より排気される。又図１
１に示す状態から、図９に示す状態へ移行することによ
り、吸気弁１５を開き吸気口１７より吸気室１３そして
ポンプ室９へと気体は吸入される。このように、図７の
状態より図９の状態へ、更に図１１の状態より図９の状
態への移行が連続的に繰り返して行なわれることにより
ポンプ作用が行なわれる。

【０００５】このような、従来の往復動ポンプ（ダイヤ
フラムポンプ）は、偏芯カム２とコネクチングロッド４
とダイヤフラム５等が一体となって上下動するために、
図において上下方向（Ａ方向）の振動が大きく、運転時
に騒音が発生する。

【０００６】このような騒音の発生を軽減させるため
に、バランスウェイトを付加した構成の往復動ポンプが
ある。それは、たとえば図１２、図１３に示すように軸
１にバランスウェイト１９を取り付けたもので、その他
の構成は、図９〜図１１に示す往復動ポンプと同じであ
る。このバランスウェイト１９は、偏芯軸２の偏芯方向
（図１２、図１３において上向きの方向）に対し偏芯軸
に対し１８０°の方向（偏芯軸の偏芯方向と反対方向で
ある図１２、図１３における下向きの方向）が重くなる
ように偏芯させて取り付けられている。このようにバラ
ンスウェイトを取り付けることにより、出力軸１ａが回
転してコネクチングロッド４等が下方に移動する時バラ
ンスウェイト１９の重心が上方に移動するためこれによ
りポンプの振動エネルギーを軽減させることが出来る。
したがって、このバランスウェイト１９の重量（偏芯
量）を調整することにより、図９乃至図１１に記載され
た構成のポンプの上下方向（矢印Ａ方向）の振動を少な
くすることが可能である。

【０００７】しかし、図１２に示すようにバランスウェ
イト１９を設けた場合、前記の矢印Ａ方向の振動を減少
させ得るが、矢印Ｂ方向の振動が大になる。この問題を
解消させるためには、バランスウェイトの重量を矢印Ａ
方向の振動（コネクチングロッドの運動による振動）を
打ち消すに十分な重量よりは小にして、矢印Ｂ方向の振
動があまり生じないようにバランスウェイトの重量等を
調整する必要があり、そのため、目的とするコネクチン
グロッド等の運動による振動を十分小さくすることは出
来ない。

【０００８】又、従来の往復動ポンプとし本出願人の開
発した二つのポンプを同時に駆動するものがある。それ
は特開平７−４４８７号公報に記載するもので図１４乃
至図１７に示す各形態のポンプである。それらのうち、
図１４のポンプは、モーター軸等の出力軸４１ａに偏芯
軸４２が固定されており、この偏芯軸４２には軸受け４
４を介しコネクチングロッド４３が又コネクチングロッ
ド４３の他方には軸受け４５を介して駆動軸４７が取り
付けられている。又この駆動軸４７は、二つのシリンダ
ー４８の夫々のピストン４９を連結する連結体４６に固
定されている。

【０００９】このような構成のピストンポンプは、出力
軸１ａを回転させることにより、駆動軸４７を通して連
結体４６を移動させてシリンダー４８内のポンプ室５０
を変化させてポンプ作用を行なう。

【００１０】又図１５に示すポンプは、コネクチングロ
ッド４３を連結体４６の内部にピストンの運動中心近く
に配置したもので、偏芯軸４２、コネクチングロッド４
３、連結体４５等がほぼ同じ平面上に位置するように配
置した例である。

【００１１】図１６，図１７は、図１４等のポンプをダ
イヤフラムポンプに応用したもので、図１６は正面図、
図１７は断面図である。このダイヤフラムポンプは、５
１がケース５２に取り付けられたダイヤフラムで、これ
によりポンプ室５３を形成する。その他は、図１４，図
１５と実質上同じで、４１ａが動力軸、４２が偏芯軸、
４３がコネクチングロッド、４６が連結体、４７は駆動
軸である。尚４１はモーターである。

【００１２】これら図１４乃至図１７に示す各往復動ポ
ンプもコネクチングロッドや連結体等の運動（往復動）
により振動が生じ騒音を発する等の問題があり、又これ
を解消するためにバランスウェイトを用いても、前述の
理由により振動の軽減には限度があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、バランスウ
ェイトを改良することにより極めて振動の少ない往復動
ポンプを提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の往復動ポンプ
は、モーター等による回転運動を偏芯軸を利用して往復
運動に変換し、この往復運動によってポンプ作用を行な
わせるものであって、偏芯軸の回転数と同じ回転数で逆
方向に回転するほぼ等しいバランスウェイトを用いてポ
ンプ作用のための直線運動によって生ずる振動を打ち消
すようにすると共に両バランスウェイトにおける振動を
相殺するようにしたもので、振動を十分減少させ得る。

【００１５】本発明の往復動ポンプは、例えば回転運動
を直線運動に変える偏芯軸の回転軸に固定されたつまり
偏芯軸と共に回転し偏芯軸とは偏芯方向の１８０°ずれ
た偏芯重量部材よりなる第１のバランスウェイトと、第
１のバランスウェイトである偏芯重量部材とは逆方向に
同じ回転数で回転する偏芯重量部材よりなる第２のバラ
ンスウェイトとを有するもので、これにより十分な振動
の除去を可能にしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図にも
とづいて説明する。

【００１７】図１，図２は、本発明の往復動ポンプの構
成を示す図で、図１は正面図、図２は側面図である。こ
の図示する往復動ポンプは図９乃至図１１に示すダイヤ
フラムポンプの場合を例として示してある。

【００１８】これら図において、１はモーター、１ａは
モーター１の出力軸、２は偏芯軸、３は軸受け、４はコ
ネクチングロッド、５はダイヤフラム、６はリテーナー
であって、これらは、図９等に示す従来の往復動ポンプ
（ダイヤフラムポンプ）と実質上同じ構成である。更に
ケーシング８等も図９に示すものと実質上同じであり、
図１，２には図９と同一の部品、同一の部品については
同一の符号にて示してある。

【００１９】又、２０はモーター１の出力軸１ａに固定
されたギヤーで、偏芯重量部（バランスウェイト）２０
ａを有している。２１はギヤー２０と同一の歯数のギヤ
ーで、ギヤー２０と噛み合っている。このギヤー２１に
も偏芯重量部２１ａが設けられており、軸２２に固定さ
れている。又軸２２は、モーター取付板２３とこの取付
板２３に複数の支柱２７で連結されている軸受板２４と
に設けられた軸受２５，２６により支持されている。上
記の偏芯重量部２０ａ，２０ｂは、いずれも偏芯軸２の
偏芯方向とは逆方向に偏芯（偏芯方向が１８０°異な
る）させてある。つまり、図１，図２に示すものは、偏
芯軸２が図面上方に偏芯した状態であり、偏芯重量部２
０ａ，２０ｂはいずれも逆方向の下向きに偏芯させてあ
る。図３は二つのギヤー２０，２１を図１において矢印
Ｃの方向より見た図であって、図４はこれらギヤーを図
３の上方より見た図である。したがって図４においてコ
ネクチングロッド４の運動方向は、Ａ方向である。

【００２０】図４の（Ａ）において、ギヤー２０を矢印
Ｊ方向に回転させた場合、ギヤー２１は矢印Ｋ方向に回
転する。つまりギヤー２１はギヤー２０とは逆の方向に
同一回転数にて回転する。この回転により偏芯重量部２
０ａの重心は、ほぼ矢印Ｄ方向に移動し一方偏芯重量部
２１ａの重心はほぼ矢印Ｅ方向に移動し、振動は互いに
打ち消し合う。ギヤー２０，２１が９０°回転すると図
４（Ｂ）に示すようになる。図４（Ｂ）においては、偏
芯重量部２０ａ，２０ｂの重心の移動方向は、夫々矢印
Ｆ，Ｇの方向になる。したがって運動方向は同一方句で
あり、両者は加算されることになる。偏芯重量部２０
ａ，２１ａが更に夫々９０°回転すれば、図４（Ｃ）の
ようになる。この図４（Ｃ）の状態においては、偏芯重
量部２０ａ，２１ａの重心の運動方向は夫々矢印Ｈおよ
び矢印Ｉの方向になり互いに逆方向になる。そのため図
４（Ａ）における状態と同様に偏芯重量部の重心の運動
は、互いに打ち消し合うことになる。

【００２１】以上述べたように、本発明の往復動ポンプ
では、その運転によって図９に示す従来例の通りのコネ
クチングロッド４等の運動と同時に偏芯重量部２０ａ，
２０ｂが夫々矢印Ｊ，Ｋのように回転し、それに伴って
図４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す各状態に順次変化
して行く。前述のように図４（Ａ）に示す状態では、両
偏芯重量部の重心の運動は逆方向のため互いに打ち消し
合い、図４（Ｂ）に示す状態においては互いに加算さ
れ、図４（Ｃ）に示す状態においては互いに打ち消し合
う。ここで図４（Ｂ）に示す状態は、コネクチングロッ
ドの運動に沿った方向でこれとは逆方向である。そのた
めコネクチングロッド４の運動と偏芯重量部２０ａ，２
１ａの運動とは互いに打ち消し合うことになり、これに
より振動は減少する。

【００２２】又図４（Ｃ）の状態より偏芯重量部２０
ａ，２１ａが９０°回転すると、両偏芯重量部の重心の
運動方向は、図４（Ｂ）と同様に両運動が加算されるが
その方向は、図４（Ｂ）とは反対方向である。そしてこ
の時のコネクチングロッド４の運動方向は、図４（Ｂ）
の状態におけるコネクチングロッドの運動方向とは逆方
向であるため、図４（Ｂ）の状態と同様に互いに打ち消
し合って、振動を軽減させ得る。

【００２３】尚図４の（Ａ）の状態と（Ｂ）の状態の間
の各状態、（Ｂ）の状態と（Ｃ）の状態の間の各状態等
は、いずれもコネクチングロッドの運動方向の成分（図
に示すＡ方向の成分）とコネクチングロッドの運動方向
と直角な方向の成分（図に示すＡと直角な方向の成分）
とに分けて考えればよい。つまり、コネクチングロッド
の運動方向の成分は、二つの偏芯重量部共同一方向であ
って加算されしかもコネクチングロッドの移動方向と逆
向きである。したがって、両偏芯重量部の加算されＡ方
向の成分がコネクチングロッドの運動による影響を打ち
消す方向に働く。又両偏芯重量部のコネクチングロッド
の運動方向に直角な方向の成分は互いに打ち消し合う。
したがって、図示する状態以外のあらゆる状態において
コネクチングロッド等の往復運動による振動を十分減少
させることが可能である。

【００２４】以上のように、本発明の往復動ポンプは、
二つの偏芯重量部の重心が、コネクチングロッドの運動
方向と互いに直角方向に運動する場合は、両偏芯重量部
２０ａ，２１ａの重心の運動が互いに逆方向であって互
いに打ち消し合うことになり、又二つの偏芯重量部の重
心の運動方向がコネクチングロッドの運動方向に沿った
方向である場合は互いに加算されるがコネクチングロッ
ドの運動方向とは逆方向であり、したがってコネクチン
グロッドの運動と両偏芯部材の加算された運動とは互い
に打ち消し合い振動を防止し得る。

【００２５】図５，図６は本発明の往復動ポンプの他の
例を示すもので、ポンプ自体の構成は図９に示す従来例
と同じであり、これと同一の部分に関しては同一の符号
を付してある。

【００２６】図５，図６において２０はモーター出力軸
１ａに取り付けられた偏芯重量部２０ａを有するギヤ
ー、２８はギヤー２０に噛み合うギヤーでモーター取付
板２３と軸受板２４とに設けられた軸受２５，２６に支
持されている軸２９に取り付けられている。３１は、偏
芯重量部３１ａとタイミングプーリー３１ｂとを設けた
部材で偏芯軸２を挟んでギヤー２０と反対側に位置する
ようにモーター出力軸１ａに軸受３２を介して取り付け
られている。３３は軸２９に取り付けられている他のタ
イミングプーリー、３４はタイミングプーリー３１ｂ，
３３に掛けられたタイミングベルトである。

【００２７】図５，図６に示す本発明の往復動ポンプ
は、モーター１の駆動によって従来例の図９や前記の図
１，２に示すポンプと同様にポンプ作用を行なう。この
時、ギヤー２０が回転しこれと噛み合うギヤー２８の回
転により軸２９を介してタイミングプーリー３３が回転
する。このタイミングプーリー３３の回転により部材３
１がギヤー２０とは逆方向に同一の回転数にて回転す
る。したがってギヤー２０に設けられた偏芯重量部２０
ａとギヤー３１に設けられた偏芯重量部３１ａとは逆方
向に回転する。この偏芯重量部２０ａの回転を他の偏芯
重量部へ伝達する手段は他の伝達手段を用いてもよい。

【００２８】前記の偏芯重量部２０ａと偏芯重量部３１
ａとの回転は、図４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す偏
芯重量部２０ａと偏芯重量部２１ａの回転と同様であ
る。したがってこれら図にもとづいて既に述べたと同様
の動作によって同様の振動を軽減させる効果を有する。

【００２９】図７は、従来例として述べた図１４の往復
動ポンプに本発明を適用した例である。このポンプは、
図１に示すポンプと同様に出力軸４１ａに偏芯重量部２
０ａを有するギヤー２０とこれと噛み合う偏芯重量部２
１ａを有するギヤー２１とを有し、ギヤー２１はモータ
ー取付板２３とこれに固定された複数の支柱２７により
支持されている軸受板２４とに設けられた軸受により保
持されている軸２２に固定されている。

【００３０】この図７に示すものも、図４をもとに述べ
た作用により振動を十分に減少させ得る。

【００３１】図８は、従来例である図１７に示す構成の
往復動ポンプ（ダイヤフラムポンプ）に本発明を適用し
たもので、図示するように夫々偏芯重量部２０ａ，２１
ａを備えたギヤー２０，２１によって本発明の目的を達
成し得るようにした。この例でもギヤー２１はモーター
取付板２３とこれに固定された複数の支柱２７により支
持された軸受板２４とに設けられた軸受により保持され
ている軸受板２４とに設けられた軸受により保持されて
いる軸２２に固定されている。

【００３２】又図７，図８は、夫々図１に示す構成のも
のを図１４，図１６に示すポンプに適用したものである
が、図５，図６に示す構成の本発明の手段を図７あるい
は図８に示す往復動ポンプに適用することも可能であ
る。

【００３３】更に、図１乃至図８に示す構成の往復動ポ
ンプのほか、ダイヤフラムポンプ以外の各種ポンプで回
転運動を往復動に変換するために偏芯軸を利用している
ようなポンプにも本発明の考えを適用することが可能で
ある。

【００３４】

【発明の効果】本発明の往復動ポンプは、コネクチング
ロッド等のポンプ作用を行なう往復動軸の運動方向の振
動の減少は勿論それに直角方向の振動の発生の防止も可
能で、したがって振動を十分に小さくすることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の往復動ポンプの一例を示す図

【図２】 上記ポンプの側面図

【図３】 上記ポンプの偏芯重量部を有するギヤーの
側面図

【図４】 上記ギヤーの回転による偏芯重量部の動き
を示す図

【図５】 本発明の往復動ポンプの他の例を示す正面
図

【図６】 図５に示すポンプの側面図

【図７】 二つのポンプを同時に駆動する本発明往復
動ポンプの構成を示す図

【図８】 二つのポンプを同時に駆動する他の本発明
往復動ポンプの構成を示す図

【図９】 従来の往復動ポンプの正面図

【図１０】 上記従来のポンプの側面図

【図１１】 上記従来のポンプの他の状態を示す正面図

【図１２】 図９〜図１１のポンプにバランスウェスト
を設けた往復動ポンプの正面図

【図１３】 図１２のポンプの側面図

【図１４】 他の従来の往復動ポンプの構成を示す図

【図１５】 さらに他の従来の往復動ポンプの構成を示
す図

【図１６】 他の従来の往復動ポンプの正面図

【図１７】 図１６に示すポンプの側面図

【符号の説明】

１ａ 出力軸 ２ 偏芯軸 ４ コネクチングロッド ５ ダイヤフラム ９ ポンプ室 ２０ ギヤー ２０ａ 偏芯重量部 ２１ ギヤー ２１ａ 偏芯重量部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーター等による回転運動を偏芯軸を
   用いて直線運動に変換して往復動させ、この往復動を利
   用してポンプ作用を行なう往復動ポンプにおいて、偏芯
   軸の回転数と同じ回転数で互いに逆方向に回転するほぼ
   等しい二つのバランスウェイトを用いて、前記直線運動
   による振動を打ち消すように作用せしめると同時に前記
   直線運動と直角な方向のバランスウェイトによる振動が
   互いに相殺されるように構成したことを特徴とする往復
   動ポンプ。
2. 【請求項２】 モーター等による回転運動を偏芯軸を
   用いて直線運動に変換して駆動軸を往復動させ、この駆
   動軸の往復動を利用してポンプ作用を行なうその両端に
   夫々配置したポンプ装置を有する往復動ポンプにおい
   て、偏芯軸の回転数と同じ回転数で逆方向に回転するほ
   ぼ等しい二つのバランスウェイトを用いて、前記直線運
   動による振動を打ち消すように作用しせめると同時に、
   前記直線運動と直角な方向のバランスウェイトによる振
   動が互いに相殺されるように構成したことを特徴とする
   往復動ポンプ。
3. 【請求項３】 前記バランスウェイトの一方の第１の
   バランスウェイトが前記偏芯軸の回転軸に固定された該
   偏芯軸と偏芯方向が１８０°異なる偏芯重量部材よりな
   り、他方の第２のバランスウェイトが第１のバランスウ
   ェイトと逆方向に同一回転数で逆方向に回転する偏芯重
   量部材よりなる請求項１又は２の往復動ポンプ。
4. 【請求項４】 前記バランスウェイトのうちの一方で
   ある第１のバランスウェイトが、偏芯軸の回転軸に固定
   された偏芯軸とは偏芯方向のほぼ１８０°ずれた偏芯重
   量部を有するギヤーで、他方の第２のバランスウェイト
   が前記ギヤーと噛み合いほぼ同一の偏芯重量部を有する
   他のギヤーである請求項１又は２の往復動ポンプ。