JPS5865984A - 揺動ポンプ - 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】 本発明は、円板状部材の揺動により、流動体を吸引、圧
送するようにした、揺動ポンプに関するものである。

血液や薬液、あるいは流動食品等のように、異物の混入
や変質を絶対に避けなければならない特殊な流動体の送
給には、駆動部や軸受等の潤滑油が混入することのない
ようポンプ室が外部から完全にシールされているととも
に、その流動体の作用によって腐食等が生じて有害物質
が発生したりすることのない材料で構成されているポン
プを用いる必要がある。また、人工臓器等における血液
の送給や食品包装機械等における流動食品の送給には、
特に脈動がなく、常にほぼ一定の吐出量の得られるポン
プを用いる必要がある。

本発明は、このような要請に応えるためになされたもの
であって、その目的とするところは、ポンプ室の外部か
らのシールが確実かつ容易になされるとともに、脈動が
少なく、常にほぼ一定の吐出量が得られる揺動ポンプを
提供することにある。

本発明の他の目的は、揺動をするのみで回転はしない円
板状部材によってポンプ作用を行わせるようにし、それ
によって、完全なシールが可能で、しかも耐腐食性、耐
久性の高い金属性ベローズをシール部材として用いるこ
とができるようにした揺動ポンプを提供することである
。

本発明の更に他の目的は、シール部材を円板状部旧の揺
動中心の近傍に配設することにより、シール部材の耐久
力を一層高めた、コンパクトで、しかも作動も円滑フ工
揺動ポンプをＩノ、１供することである。

以下、図面に従って本発明の一実施例を説明すると、第
１図に示すように、ポンプケーシング１は、複数本の連
結ポルｌ−（図示せず）により一体に連結される一対の
金属製ケース半体２，３により構成されている。ポンプ
ケーシング１には、−側に開口４する円筒状の中空室５
が設けられ、この中空室５の中心部内周面には点Ｏを中
心とする球面支承部６が形成されている。ケーシング１
内には、この球面支承部６に連なる断面扇形のリング状
中空室７が設けられている。この中空室７の内周面８は
、支承部６０球面の中心点Ｏを中心とする球面であり、
また、その両側面９，１０は点Ｏを頂点とする円錐面と
なっている。

球面支承部６には、球体１１が回動自在に支持されてい
る。この球体１１には、リング状中空室７内に収容され
るつば状の揺動板１２が一体的に設けられている。した
がって、この揺動板１２は、点Ｏのまわりに前後揺動自
在となっている。揺動板１２の外周面１３は、点Ｏを中
心とする球面として形成され、中空室７の内周面８と常
に摺接す　５　− るようになっている。また、揺動板１２０両側の表面１
４．１５は点Ｏを頂点とする円錐面として形成され、揺
動板１２が点Ｏのまわりに前後揺動したとき、一方の表
面１４が中空室Ｉの一方の側面９と、他方の表面１５が
中空室７の他方の側面１０と、それぞれ点Ｏの反対側に
おいて線接触する」こうになっている。

この揺動板１２にＪ：って、中空室７内には一対のポン
プ室ｐｌ、Ｐｒが画成されろ。揺動板１２は円周上の一
個所において切り欠かれており、その切欠部に、揺動板
１２に直交寸ろ仕切体１６が嵌合されている。この仕切
体１６は、第２，３図に示すように、中空室７を完全に
塞ぐものであって、ポンプ室ｐ　Ｌ　、　、ｐ　ｒも、
これによって円周方向に流体密状に仕切られる。揺動板
１２が点Ｏを中心として前後揺動するときには、その切
欠部と仕切体１６との摺接状態が保たれるようになって
−〇　− いる。

第２２，３図に示すように、ポンプケーシング１には、
仕切体１６の両側において、ポンプ室ｐｔ及びＪ）　ｒ
のいずれにも連通ずる吸入ポート１７及び吐出ボート１
８がそれぞれ設けられている。

再び第１図において、球体１１には、ポンプケーシング
１の開口４の方向に開口する開口部１９が形成されてい
る。この開口部１９は、中心点Ｏを超えて他側の端壁２
０の近傍まで深く延在し、この開口部１９に揺動軸２１
の端部近傍のつば部２２が嵌合している。揺動軸２１は
、このつば部２２と端部に締着されるナツト２３とによ
り球体１１の端壁２０を挟持するようだすることによっ
て、球体１１に固着されている。ケーシング１の開口４
の外端部には、リング状の取付座金２４が取り付けられ
ており、この座金２４と揺動軸２１のつば部２２との間
には、円筒状の柔軟な金属製ベローズ２５が設けられて
いる。

揺動軸２１の外端部は、開口４を通してケーシング１の
外方に突出しており、その端部にソケット２６が固着さ
れている。このソケット２６の内周壁には球軸受２７が
取り伺けられている。また、ソケット２６の背面とケー
シング１の側面との間には、柔軟な金属製のダイヤフラ
ム２８が設けられており、このダイヤフラム２８とベロ
ーズ２５とによってポンプ室ｐｔ及び／ｌ　？−内の流
動体の外部への漏洩を防止する二重シール構造を構成し
ている。

ポンプケーシング１は、モータ（図示せず）Ｋ取付枠２
９により取り付けられ保持されている。

モータ軸３０に連結される駆動軸３１は、この取付枠２
９により球軸受３２を介して回転自在に支持されている
。駆動１Ｎ１１３１の先端部３３は、第４図に示すよう
に、その回転１１＋線Ａ　−Ａに平行な駆動平面３４に
より切り欠かれており、との切欠部の位置において、駆
動軸３１の先端部３３を取り囲むようにして、揺動軸２
１の外端に設けられたソケット２６内の球軸受２７が配
設されている。

駆動平面３４と球軸受２７の内周面との間には楔部材３
５が介在されている。この楔部材３５ば、駆動平面３４
に当接する被動平面３６を有する楔ローラ３７と、この
楔ローラ３７の外周に嵌合され、球軸受２７の内周面と
同一の曲率を有していて全周にわたってこれと密接する
円弧面３８を有するクラッチ片３９とにより構成されて
いる。このクラッチ片３９の外周の円弧面３８は、駆動
軸３１の先端部３３の外周面より突出しており、球軸受
２７の中心Ｂを駆動軸３１０回転軸線Ａ　−Ａに対して
一定量Ｅだげ偏心させるようになっている。また、楔ロ
ーラ３７の中心Ｃは、球軸受２７の中心Ｂからずれた位
置に配置され、それによつ　９− て、駆動軸３１０回転時にクラッチ片３９と球軸受２Ｔ
との間の滑りが減少され、摩耗が極力防止されるように
なっている。これら駆動１ｆｌ　３１、楔部材３５及び
球軸受２７により、偏心駆動機構を構成している。

なお、球体１１、揺動板１２及び揺動軸２１の揺動中心
点Ｏは、駆動１１＋　３１の回転軸線Ａ−Ａの延長線上
に位置するようにさね、てい７）。したがって、この揺
動ポンプを組み立てたとき匠は、球軸受２７が駆動１１
ｉ１１１３１の回転軸線ｙｌ　−Ａから一定量Ｅだけ偏
心しているので、揺動１ＩＱＩｔ　２１の軸線は駆動軸
３１０回転軸線Ａ−Ａに対して傾斜する。このとき、揺
動板１２の一方の表面１４の一部が中空室７の一方の側
面９と線接触し、この線接触部分と点（Ｊ）ＶＣ関して
対称の位置で、揺動板１２の他方の表面１５が中空室７
の他方の側面１０と線接触するようにされている。こう
して、ポンプ室ｐｔ１０− 及びＰｒＫは、これらの線接触部分と仕切体１６とによ
り、それぞれ吸入側と吐出側との２室が形成されるよう
になっている。

次に、上記実施例の作用について説明する。

駆動軸３１を第４図において反時計方向に回転させると
、その回転力は、駆動平面３４を介して楔部材３５に伝
達され、更にその楔部材３５の楔作用によって球軸受２
７に伝えられる。この際、球軸受２７に伝えられる偏心
力はそのままソケツ）２６に伝達されるが、回転力は球
軸受２７によって吸収されてソケット２６には伝達され
ない。

その結果、ソケット２６は、回転軸線Ａ−Ａのまわりに
一定の偏心量Ｅをもって公転することになる。そして、
ソケット２６と一体の揺動軸２１は、点Ｏを中心として
揺動自在に支承されているので、この偏心運動にって揺
動軸２１は点Ｏのまわりにみそすり運動、すなわち円錐
運動をする。このとき、揺動軸２１には回転力はほとん
ど伝えられず、また、これと一体の揺動板１２が仕切体
１Ｇによって回転を防止されているので、揺動１１１１
＋　２１がそれ自体の軸線のまわりに回転することはな
く、単に揺動運動のみを行う。

揺動軸２１の円錐運動に」：つて、揺動板１２も点Ｏの
まわりに円錐運動を行うので、揺動板１２の表面１４．
１５と中空室７０側面９，１０とのそれぞれの接触部が
円周方向に沿って移行する。

いま、この移行方向が第２図において反時割方向あり、
図示のように仕切体１６の位置が」１方であるとすると
、第２図において仕切体１６の左側の吸入ポート１７に
通ずるポンプ室／’　ｌ及びｌ）　７−は、ともに容積
が増大する傾向になり、仕切体１６の右側の吐出ポー）
１８に通ずるポンプ室Ｊ）　ｌ及びｐｒは、ともに容積
が減少する傾向になる。すな　　　゛わち、上方の仕切
体１６との隣接位置でポンプ室ｐｔの横断面積が最大、
ポンプ室ｐｒの横断面積がゼロ、つまり揺動板１２が中
空室７の側面１０と接触している状態から、揺動板１２
が前述のように円錐運動をすれば、ポンプ室ｐｔの最大
横断面積位置は反時計方向に移行し、これと対称位置に
ある揺動板１２の表面１４と中空室７の側面９との接触
部も反時計方向に移行するので、その接触部が仕切体１
６との隣接位置に達するまでは、ポンプ室ｐｔの吸入ボ
ート１７に通ずる側の室の容積は徐々に増大し、吐出ポ
ート１８に通ずる側の室の容積は次第に減少する。また
ポンプ室ｐｒについては、仕切体１６との隣接位置の横
断面積は漸次増大し、吸入ポート１７に通ずる側の室の
容積はゼロから次第に増大するが、吐出ポート１８に通
ずる側の室の容積は、ゼロから直ちに最大容積匠なった
後、徐々に減少する。したがって、吸入ポート１７に通
ずる側ではポンプ室ｐｌ及びｐｒ１３− の両方で流動体が吸入され、吐１１’＋７１ｖ　　＋−
１８に通ずる側ではポンプ室ｐｔ及び／）ｒの両方で流
動体が加圧されて吐出される。

このよう眞、揺動板１２０円錐運動に伴って、揺動板１
２と中空室７０両側面９，１０との接触部が移行するこ
とにより、ポンプ作用が行われる。

そして、揺動板１２と中空室７０両側面９，１０とのそ
れぞれの接触部は、点ＯＫ関して対称の位置を保ち、１
８０度の位相差をもって円周方向に移行するので、ポン
プ室ＰＬ（ｌｌｌＩにおいて吸入量及び吐出量が最大の
とき、ポンプ室／ｌ　ｒ側においては吸入及び吐出の開
始直前の状態どなり、ポンプ室ｐｔ側の吸入量及び吐出
量が徐々に減少するとき、ポンプ室Ｐｒ側では吸入及び
吐出が開始されてその量が徐々に増加する。次いで、ポ
ンプ室Ｐ１側の吸入及び吐出が完了して次の行程の開始
直前の状態となったとき、ポンプ室Ｐｒ側においては１
４− 転量及び吐出量が最大となる。したがって、ポンプ室ｐ
ｔ及びＪ）　ｒに共通の吸入ポート１７及び吐出ボート
１８は、それぞれ常にほぼ一定量の流動体を吸入及び吐
出することになる。すなわち、吐出ボート１８から吐出
される流動体には脈動は生じない。

揺動軸２１は点Ｏのまわりに揺動運動をするのみで、そ
れ自体の軸線のまわりには回転しない。

したがって、この揺動軸２１とケーシング１側とに両端
が固着された円筒状ベローズ２５は、この揺動軸２１の
揺動運動に伴い、その円周の一部分が軸線方向に収縮変
形し、この変形部分に対称な部分が軸１線方向に伸長変
形する。

すブよりち、ベローズ２５は円錐揺動状に変形する。ベ
ローズのこのような変形は軸線方向の平行往復変形より
耐久性がある。特に、このベローズ２５は揺動中心点０
の近傍に設けられているので、−ズ２５を用いても、揺
動軸２１の揺動運動にはほとんど影響はない。すなわち
、ポンプの作動は円滑に行われる。こうして、その変形
量が小さいことと相俟って、ベローズ２５の１制久性は
非常に高いものとなる。

ポンプ室ｐ　ｌ　、　Ｊ’　ｒ内の流動体が球体１１と
球面支承部６との間から漏洩した場合、その流動体の外
部への漏洩はベローズ２５によって防１１−される。ベ
ロ−ズ２５によるシールは、＋１１１封部４Ａによるシ
ールに比べて容易かつ確実に行うことができろ。この流
動体はケーシング１０円筒状中空室５内に貯留するので
、これをポ　ンプ室／’　ｌ　、　Ｉ’　ｒの吸入側へ
戻すためのリターンホールをケーシング１内に設けてお
（ことが望ましい。それによってベローズ２５にポンプ
の吐出圧力が加わることがな（なり、そのシール性及び
耐久性が一層高められる。中空室５内に貯留した流動体
が取付座金２４とベローズ２５あるいはケーシング１と
の間から漏洩した場合には、ダイヤフラム２８によって
更に外部への漏洩が防止される。すなわち、ベローズ２
５とダイヤフラム２Ｂとによって二重にシールしている
。このような二重シール構造は、ベローズ２５を球体１
１内に収容して、十分な長さを持たせながらもケーシン
グ１の外部にほとんど突出しないようにすることによっ
て、採用し得るようになったものである。シールが一重
で十分な場合には、ダイヤフラム２８を省いてよいこと
は言うまでもない。また、ベローズ２５はゴム製あるい
は合成樹脂製とすることもできることも明らかであろう
。

以」二のように、本発明によれば、円板状の揺動板を回
転させることな（、単に円錐揺動のみを行わせることに
よってポンプ作用が生じるようにし１７− ているので、この揺動板に揺動力を伝える揺動軸も回転
させる必要がない。そして、揺動軸を揺動するのみで回
転はしないものと１７でいるので、固定したポンプケー
シングと揺動１１１＋あるいはこれが固着された球体と
の間をベローズ等の膜状シール部材により確実かつ容易
にシールすることができる。また、このシール部拐であ
るベローズを、揺動軸の揺動中心点の近傍に位首するよ
うに配設しているので、その変形量は小さくなり、作動
が円滑で耐久性の極めて高い揺動ポンプを得ろことがで
きる。更に、ベローズを、揺ｎかＩＱｌｌ及び揺動板が
固着され、それらの揺動中心を定める球体内に収容して
いるので、ベローズが十分な長さを持つものでありなが
ら、コンパクトな揺動ポンプとすることができる。更に
また、シール部材として金属製のベローズを用いること
ができるので、耐腐食性にも優れ、耐久性が一層高い、
特殊な流動体の１８− 送給に適したポンプを得ることができるのである。

そして、揺動板の両側に形成された一対のポンプ室が、
それぞれ１８０度の位相差をもってポンプ作用を行い、
これらのポンプ室から吐出される流動体が共通の吐出ボ
ートから吐出されるようにしているので、脈動がな（、
吐出量が常にほぼ一定の揺動ポンプが得られるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による揺動ポンプの一実施例を示す縦
断面図、第２図は第１図の■−■線による要部の横断面
図、第３図は第２図のｒｒｒ−ｒｎ線による中空室の部
分断面図、第４図は第１図のＴＶ　−■線による要部の
横断面図である。 １・・・ポンプケーシング、７・・・リング状中空室、
８・・・内周面、９，１０・・・側面、１１・・・球体
、１２・・・揺動板、１３・・・外周面、１４．１５・
・・表面、１６・・・仕切体、１７・・・吸入ポート、
１Ｂ・・・吐出ボート、１９・・・開口部、２１・・・
揺動ｉ！１１１．２５・・・ベローズ、２７・・・球軸
受、３１・・・駆動軸、３５・・・楔部１１特許出願人
伊　藤　−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプケーシング（１）内に形成され、両側面（９）（
   １０）と球面状の内周面（８）とを有するリング状の中
   空室（７）と；この内周面（８）の球面の中心点（（１
   ））を中心として回動自在に前記ポンプケーシング（１
   ）に支持された球体（１１）と；この球体（１１）に一
   体重に設けられ、外周面（１３）が前記中空室（７）の
   球面状の内円面（８）と常に摺接するとともに、前後揺
   動をするとき反対側の表面（１４）（１５）が前記中心
   点（Ｏ）の両側において前記中空室（７）の両側面（９
   ）（１０）とそれぞれ線接触するつば状の揺動板（１２
   ）と；この揺動板（１２）に直交して前記中空室（７）
   内に設けられ、この揺動板（１２）によりその両側に画
   成された一対のポンプ室（Ｐｚ）（Ｐｒ）のそれぞれを
   吸入側と吐出側とに流体密状に仕切る仕切体（１６）と
   ；この仕切体（１６）の両側の各ポンプ室（Ｐ　ｌ　）
   （／’　ｒ　）にそ」ｔぞれ連通する吸入ボー１−　（
   １７）及び吐出ボート（１８）と；前記球体（１１）に
   設けられた前記中心点（０）を超える開口部（１９）内
   に一端部が収容され、その端部がこの球体（１１）に固
   着されるとともに、他端部が前記ポンプケーシング（１
   ）の外方に突出する揺動軸（２１）と；この揺動軸（２
   １）の外端部を偏心運動させる偏心駆動機構と；前記揺
   動軸（２１）を囲み、前記球体（１１）の開口部（１９
   ）内にほぼ収容されるとともに、その両端が前記揺動軸
   （２１）側と前記ポンプケーシング（１）側とにそれぞ
   れ固着されたベローズ（２５）と；からなる揺動ポンプ
   。