KR102217472B1 - 횡형 내접 기어 펌프 - Google Patents

Abstract

횡형 내접 기어 펌프(1)는, 복수의 내치를 가지는 아우터 로터(2) 내에, 복수의 외치를 가지는 이너 로터(3)가, 외치가 내치에 맞물리고, 또한, 편심된 상태로 회전 가능하게 수용되고, 내치와 외치의 사이에, 액체를 흡입하는 흡입측 용적실과, 이 흡입측 용적실에 흡입한 액체를 토출하는 토출측 용적실이 형성되는 트로코이드(4)와, 트로코이드 회전면에 대해서 비수직 방향으로 연장 설치되어서 선단을 액체 저장소(18)에 침지시킨 액체 흡입 노즐(9)과, 트로코이드를 수용하는 오목부(5a)가 형성된 펌프 케이싱(5)과, 상기 오목부를 폐색하는 펌프 커버(6)를 가지고, 펌프 케이싱(5)에 액체 흡입 노즐(9)을 가지는 흡입 커버(8)가 고정되고, 액체 흡입 노즐(9)과 흡입 커버(8)가 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형되어 있다.

Description

횡형 내접 기어 펌프{HORIZONTAL INTERNAL GEAR PUMP}

본 발명은, 기름이나 물, 약액 등의 액체를 압송(壓送)하는 내접 기어 펌프(트로코이드 펌프)에 관한 것으로, 특히 횡배치로 설치하여 사용하는 횡형 내접 기어 펌프에 관한 것이다.

내접 기어 펌프(트로코이드 펌프)는, 트로코이드 치형을 가지는 아우터 로터 및 이너 로터가 케이싱 내에 밀폐된 상태로 수용되고, 구동 샤프트의 회전에 수반하여, 구동 샤프트와 고정된 이너 로터와 아우터 로터가 회전하고, 액체를 흡입하여 토출하도록 작용하는 펌프이다. 구체적으로는, 이하와 같은 구조를 가진다. 트로코이드는, 이너 로터의 외치(外齒)가, 아우터 로터의 내치(內齒)에 맞물리고, 또한, 편심된 상태로, 이너 로터가 아우터 로터 내에 회전 가능하게 수용되어서 구성된다. 각 로터가 서로 접촉하는 구획점 사이에, 트로코이드의 회전 방향에 대응하여, 흡입측 및 토출측의 용적실이 형성된다. 구동 샤프트가 회전하여 이너 로터가 회전하면, 외치가 아우터 로터의 내치에 맞물리는 것으로써 아우터 로터가 동일 방향으로 따라 돌고, 이 회전에 의해서 용적이 증대되고, 부압이 되는 흡입측 용적실에 흡입구로부터 액체가 흡입된다. 이 흡입측 용적실은, 트로코이드가 회전하는 것에 의해서 용적이 감소하여 내압이 상승하는 토출측 용적실로 변하고, 여기서부터, 흡입된 액체가 토출구에 토출된다. 흡입측 용적실에 액체를 공급하는 연통로로서 액체 흡입 노즐이 마련되어 있고, 액체 저장소에 상기 노즐의 선단이 침지되어 있다.

이러한 내접 기어 펌프로서, 예를 들면, 특허문헌 1이 알려져 있다. 특허문헌 1에서는, 펌프의 설치 형태로서 횡(橫)배치로 설치하는 횡형 내접 기어 펌프(상기 문헌 1의 도 1, 도 3 등)와 종(縱)배치로 설치하는 종형 내접 기어 펌프(상기 문헌 1의 도 4 등)가 기재되어 있다. 횡형의 경우는, 펌프의 구동 샤프트가 횡향(橫向)이며, 트로코이드 회전면이 연직 방향에 대략 평행한 면이며, 종형의 경우는, 펌프의 구동 샤프트가 종향(縱向)이며, 트로코이드 회전면이 연직 방향에 대략 수직인 면이다. 여기서, 액체 흡입 노즐은, 그 선단을 액체 저장소에 저장된 윤활유 등의 액체면에 침지할 필요가 있는 것으로부터, 연직 방향 하향(下向)으로 연장 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 액체 흡입 노즐은, 종형에서는 트로코이드 회전면에 대해서 대략 수직(구동 샤프트와 대략 평행)으로 배치하고, 횡형에서는 트로코이드 회전면에 대해서 비수직(구동 샤프트에 대해서 비평행)으로 배치하고 있다.

특허문헌 1에서는, 특히 횡형의 내접 기어 펌프로서, 흡입 노즐과 이것에 연결되는 펌프 커버를 가지고, 상기 흡입 노즐과 상기 펌프 커버의 적어도 한쪽이 열가소성 수지 재료로 이루어지고, (1) 상기 흡입 노즐과 상기 펌프 커버가 열에 의한 소성 가공으로 고정된 것, (2) 상기 흡입 노즐과 상기 펌프 커버가 프레스 가공에 의해 일체로 성형된 것이 제안되어 있다.

일본 특허공보 제3864452호

그러나, 특허문헌 1에서는, (1), (2)의 어느 형태에 있어서도, 수년 ~ 10년 이상 등의 장기 사용시에는, 흡입 노즐과 커버와의 접합부의 밀폐성의 신뢰성이 충분하지 않을 우려가 있다. 즉, (1)의 경우, 소성 가공에 의한 접합부에 있어서, 외기(外氣)(-40℃ ~ -30℃)와 사용시(120℃ ~ 150℃)와의 온도차에 의한 열충격이 가해졌을 경우, 크랙 등의 발생이 염려된다. 특히, 흡입 노즐과 커버의 어느 한쪽만을 열가소성 수지 재료로 형성하는 경우는, 부재의 열팽창차에 의해 크랙 등의 밀폐성 저하가 조장될 수 있다. (2)의 경우, 프레스 가공품(금속품)이기 때문에, 완전하게 밀폐하는 것은 곤란하고, 편차도 생긴다. 그 외, 별체로 형성된 부재의 소성 가공이나, 프레스 가공 등의 공정이 필요하고, 제조 비용의 증가로 연결된다. 또한, 스크롤형 컴프레서의 슬라이딩부에 액체를 공급하는 펌프로서 이용하는 경우, 토출압이 높고, 그 중에서도 탄산 가스를 냉매로 하는 경우, 압력 8 MPa 이상, 경우에 따라서는 10 MPa 이상이 되기 때문에, 유로에는 높은 밀폐성·신뢰성이 필요하게 된다.

본 발명은 이러한 문제에 대처하기 위해서 이루어진 것이며, 저비용으로 제조 가능하고, 또한, 기능면에서의 안전율도 높은 횡형 내접 기어 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 횡형 내접 기어 펌프는, 복수의 내치(內齒)를 가지는 아우터 로터 내에, 복수의 외치(外齒)를 가지는 이너 로터가, 상기 외치가 상기 내치에 맞물리고, 또한, 편심된 상태로 회전 가능하게 수용되고, 상기 내치와 상기 외치의 사이에, 액체를 흡입하는 흡입측 용적실, 및 이 흡입측 용적실에 흡입한 액체를 토출하는 토출측 용적실이 형성되는 트로코이드와, 상기 트로코이드 회전면에 대해서 비수직 방향으로 연장 설치되고 선단을 상기 액체의 액체 저장소에 침지시키고, 상기 액체의 상기 흡입측 용적실까지의 연통로의 일부를 형성하는 액체 흡입 노즐을 가지는 횡형 내접 기어 펌프로서, 상기 트로코이드를 수용하는 오목부가 형성된 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱의 상기 오목부를 폐색하는 펌프 커버를 가지고, 상기 펌프 케이싱 및 상기 펌프 커버의 어느 한쪽의 부재에, 상기 액체 흡입 노즐을 가지는 흡입 커버가 고정되고, 상기 액체 흡입 노즐과 상기 흡입 커버가 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 흡입 커버가 고정되는 상기 부재와 상기 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재와 상기 흡입 커버에 걸쳐져 끼워넣어진 스냅 링에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 흡입 커버가 고정되는 상기 부재와 상기 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재 및 상기 흡입 커버에 마련된 탄성변형에 의한 걸어맞춤부에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 흡입 노즐 내와, 상기 흡입 커버 내의 공간과의 연결구(連結口)가, 펌프 설치시에 있어서의 상기 흡입 커버 내의 공간의 연직 방향 중앙부보다 상방 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 수지 조성물이, 폴리페닐렌설파이드 수지를 베이스 수지로 하고, 이것에 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 무기 충전제로부터 선택되는 적어도 1개를 배합하여 이루어지는 수지 조성물인 것을 특징으로 한다.

상기 횡형 내접 기어 펌프가, 스크롤형 컴프레서의 슬라이딩부에 상기 액체를 공급하기 위한 펌프인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 횡형 내접 기어 펌프는, 아우터 로터 및 이너 로터로 구성되는 트로코이드를 수용하는 오목부가 형성된 펌프 케이싱과, 상기 오목부를 폐색하는 펌프 커버와, 압송하는 액체를 액체 저장소로부터 흡입하는 액체 흡입 노즐을 가지는 구조의 횡형의 펌프에 있어서, 펌프 케이싱 및 펌프 커버의 어느 한쪽의 부재에, 상기 액체 흡입 노즐을 가지는 흡입 커버가 고정되고, 상기 액체 흡입 노즐과 상기 흡입 커버가 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형되어 있으므로, 액체 흡입 노즐과 흡입 커버를 별체로서 제조하고, 소성 가공이나 프레스 가공 등에 의해 일체화한 것과 비교하여, 상기 부분에 있어서의 밀폐성 저하의 우려가 없고, 높은 신뢰성(안전율)을 가진다. 또한, 소성 가공이나 프레스 가공 등의 공정을 삭감할 수 있고, 제조 비용의 저감이 도모된다.

흡입 커버가 고정되는 부재와 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재와 상기 흡입 커버에 걸쳐져 끼워넣어진 스냅 링에 의해 고정되어 있으므로, 높은 밀폐성을 장기에 걸쳐서 유지할 수 있고, 신뢰성이 보다 향상된다.

흡입 커버가 고정되는 부재와 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재 및 상기 흡입 커버에 마련된 탄성변형에 의한 걸어맞춤부에 의해 고정되어 있으므로, 높은 밀폐성을 확보하면서, 조립의 작업성이 우수하다.

액체 흡입 노즐과 흡입 커버를 형성하는 수지 조성물이, 폴리페닐렌설파이드 수지를 베이스 수지로 하고, 이것에 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 무기 충전제로부터 선택되는 적어도 1개를 배합하여 이루어지는 수지 조성물이므로, 내유성(耐油性), 내약품성이 우수하고, 컴프레서 등의 120℃를 초과하는 고온 분위기라도 사용 가능해지고, 치수 정밀도도 큰폭으로 향상된다.

이상과 같은 사양에 의해, 본 발명의 횡형 내접 기어 펌프는, 에어콘용 스크롤형 컴프레서의 슬라이딩부에 액체를 공급하기 위한 펌프로서 적합하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 횡형 내접 기어 펌프의 일례를 나타내는 조립 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서 흡입 커버측에서 본 일부 사시도이다.
도 3은 도 1의 횡형 내접 기어 펌프의 축방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 횡형 내접 기어 펌프의 다른예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 스냅 링을 이용한 고정 방법의 모식도이다.
도 6은 도 4의 횡형 내접 기어 펌프의 축방향 단면도이다.
도 7은 요철의 회전 맞물림을 이용한 고정 방법의 모식도이다.
도 8은 시일 구조의 다른예를 나타내는 간이 단면도이다.

본 발명의 횡형 내접 기어 펌프의 일실시형태를 도 1 ~ 도 3에 기초하여 설명한다. 도 1은 스냅 피트를 이용한 횡형 내접 기어 펌프의 조립 사시도를, 도 2는 흡입 커버측에서 본 일부 조립 사시도를, 도 3은 도 1의 횡형 내접 기어 펌프의 축방향 단면도를 각각 나타낸다. 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 형태의 횡형 내접 기어 펌프(1)는, 고리 형상(環狀)의 아우터 로터(2) 내에 이너 로터(3)가 수용된 트로코이드(4)와, 이 트로코이드(4)를 회전 가능하게 수용하는 원형의 오목부(트로코이드 수용 오목부)(5a)가 형성된 펌프 케이싱(5)과, 펌프 케이싱(5)의 트로코이드 수용 오목부(5a)를 폐색하는 펌프 커버(6)를 가진다. 펌프 커버(6)는, 트로코이드 수용 오목부(5a)가 개구된 펌프 케이싱(5)의 상면의 외형에 합치하는 형상이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 펌프 케이싱(5)과 펌프 커버(6)는, 고정 나사(12)에 의해, 기기 본체의 고정 플레이트(14)에 체결 고정되어 있다. 또한, 이너 로터(3)의 회전 중심과 동축으로 고정된 구동 샤프트(13)를 가지고 있다. 구동 샤프트(13)는, 펌프 커버(6)에 압입(壓入)된 베어링(소결 부시)(15)에 의해 지지되어 있다. 또한, 베어링(15)으로서 수지 재료를 이용하고 커버(6)에 직접 사출 성형으로 슬라이딩 베어링부를 형성해도 좋다.

이너 로터(3)의 외치는 아우터 로터(2)의 내치보다 1개 적고, 이너 로터(3)는, 상기 외치가 상기 내치에 내접하여 맞물리는 편심된 상태로, 아우터 로터(2) 내에 수용되어 있다. 각 로터가 서로 접촉하는 구획점 사이에는, 트로코이드(4)의 회전 방향에 대응하여, 흡입측 및 토출측의 용적실이 형성된다. 펌프 케이싱(5)의 트로코이드 수용 오목부(5a)의 바닥면(5b)에는, 흡입측의 용적실에 연통하는 흡입구와, 토출측의 용적실에 연통하는 토출구가 형성되어 있다. 상기 흡입구는, 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)의 내부 공간과 연결되어 있다. 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)의 내부 공간과, 흡입 커버(8)의 내부 공간과, 액체 흡입 노즐(9)로 형성되는 액체의 연통로를 통하여, 액체 저장소(18)에 고인 윤활유 등의 액체가 상기 흡입구에 공급된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 흡입 커버(8)는, 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)보다 작은 지름의 원통 본체와 이것에 일체로 성형된 액체 흡입 노즐(9)을 가진다. 또한, 흡입 커버(8)는 걸어맞춤 클로(係合爪:8a)를 가지고, 펌프 케이싱(5)은 걸어맞춤 클로(8a)와 걸어맞춤하는 걸어맞춤 구멍(5h)을 가진다. 걸어맞춤 클로(8a)와 걸어맞춤 구멍(5h)으로 탄성변형에 의한 걸어맞춤부가 구성된다. 흡입 커버(8)는, 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)에 시일 부재(10)를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 걸어맞춤 클로(8a)와 걸어맞춤 구멍(5h)과의 걸어맞춤에 의해 스냅 피트로 고정된다. 또한, 흡입 커버(8)에 볼록부(8b)를 가지고, 펌프 케이싱(5)에 오목부(5f)를 가지고, 볼록부(8b)와 오목부(5f)를 끼워맞춤시키는 것으로, 흡입 커버(8)와 펌프 케이싱(5)이 원주 방향으로 회전하는 것을 방지하고 있다. 또한, 펌프 케이싱(5)의 오목부(5g)에서 액체 흡입 노즐(9)을 받고 있다. 이들의 요철부는 스냅 피트에 의한 조립시의 위치 결정부로도 된다. 또한, 걸어맞춤부는, 탄성변형을 이용하여 흡입 커버와 펌프 케이싱을 고정할 수 있는 구조이면, 도시한 걸어맞춤 클로나 걸어맞춤 구멍과 같은 형상으로 특별히 한정되는 것은 아니다.

시일 부재(10)의 재질은 특별히 한정하는 것이 아니고, 수소화 니트릴 고무, 불소 고무, 아크릴 고무 등, 용도, 사용 환경에 합치한 고무재 등을 선택하면 좋다. 예를 들면, 에어콘의 스크롤형 컴프레서에서는, -30 ~ 120℃ 정도의 내열성, 내유성이 요구되기 때문에, 수소화 니트릴 고무(H-NBR계)을 이용하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 3에 나타내는 횡형 내접 기어 펌프(1)에서는, 구동 샤프트(13)에 의해서 트로코이드(4)가 회전하는 것에 의하여, 용적이 증대되어 부압이 되는 흡입측 용적실에, 흡입구로부터 액체가 흡입된다. 이 흡입측 용적실은, 트로코이드(4)가 회전하는 것에 의해서 용적이 감소하여 내압이 상승하는 토출측 용적실로 변하고, 이 토출측 용적실로부터, 흡입된 액체가 토출구에 토출된다. 상기의 펌프 작용이, 트로코이드(4)의 회전에 의해서 연속적으로 행해지고, 액체가 연속적으로 압송된다. 또한, 흡입된 액체에 의해서 각 용적실의 밀폐성이 높아지는 액체 시일 효과에 의해서, 각 용적실 사이에 생기는 차압이 커지고, 큰 펌프 작용이 얻어진다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 횡형 내접 기어 펌프(1)는, 사용시에 있어서 구동 샤프트(13)가 횡향(수평 방향)이며, 트로코이드(4)의 회전면이 연직 방향에 대략 평행한 면이다. 액체 흡입 노즐(9)은, 흡입 커버(8)로부터 대략 연직 방향 하향(트로코이드(4)의 회전면에 대해서 비수직 방향)으로 연장 설치되어 있고, 선단부가 액체 저장소(18)에 침지되어 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 「횡형」은, 설치 각도가 완전하게 수평인 경우뿐만 아니라, 수평면에 대한 각도가 0°(수평) ~ 45°정도까지를 포함한다. 트로코이드(4)의 회전면에 대한 액체 흡입 노즐(9)의 연장 설치 방향은, 액체 저장소(18)에 선단부를 침지할 수 있도록, 이 설치 경사 각도에 대응하여 적절하게 결정된다.

액체 흡입 노즐(9)과, 흡입 커버(8)의 내부 공간의 연결구(連結口)가, 펌프 설치시에 있어서의 흡입 커버(8)의 내부 공간의 연직 방향 중앙부보다 상방 위치에 마련되어 있다. 이것에 의해, 펌프 정지시에 있어서도, 흡입 커버(8)와 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)의 내부 공간 내에 충분한 양의 액체가 유지되고, 재기동시에 있어서의 트로코이드에 액체가 없는 상태에서의 운전을 피할 수 있다.

펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)에는, 금속제 필터(11)가 고정되어 있다. 금속제 필터(11)는, 트로코이드(4)에의 이물의 혼입을 방지하기 위해서, 필요에 따라 설치된다. 펌프 케이싱(5)을 수지제로 하는 경우, 금속제 필터(11)는 초음파 용착이나 레이저 용착에 의해 용착 고정할 수 있다.

도 1 ~ 도 3에 나타내는 형태에 있어서, 펌프 케이싱(5), 흡입 커버(8), 액체 흡입 노즐(9)이 수지 조성물의 사출 성형체이다. 특히 본 발명에서는, 액체 흡입 노즐(9)과 흡입 커버(8)가, 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형된 일체 성형품인 것을 주된 특징으로 하고 있다. 액체 흡입 노즐과 흡입 커버를 일체 성형품으로 하는 것으로, 각각을 별체로서 제조하고, 소성 가공이나 프레스 가공 등에 의해 일체화한 것과 비교하여, 상기 부분에 있어서의 밀폐성 저하의 우려가 없고, 높은 신뢰성을 가진다. 또한, 소성 가공이나 프레스 가공 등의 공정을 삭감할 수 있고, 제조 비용의 저감이 도모된다.

액체 흡입 노즐과 흡입 커버, 및 펌프 케이싱을 형성하는 수지 조성물은, 사출 성형 가능한 합성 수지를 베이스 수지로 하는 것이다. 액체 흡입 노즐과 흡입 커버에 이용하는 수지 조성물과 펌프 케이싱에 이용하는 수지 조성물은, 달라도 좋지만, 흡입 커버와 펌프 케이싱과의 끼워맞춤 고정부에서의 밀폐성 저하를 방지하기 위해서, 선팽창 계수가 가까운 수지 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 동일한 수지 조성물을 이용한다.

베이스 수지로서는, 예를 들면, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리아세탈 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다. 이들의 각 수지는 단독으로 사용해도 좋고, 2 종류 이상 혼합한 폴리머 알로이라도 좋다.

액체 흡입 노즐이나 펌프 케이싱에 사용하기 위해서는, 압송하는 기름이나 물, 약액 등의 액체에의 내성, 흡수·흡유(吸油)에 의한 치수 변화가 작은 베이스 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 스크롤형 컴프레서에서는 150℃ 이상의 내열성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 내약품성, 내열성, 치수 안정성이 우수한 수지로서는, PEEK 수지, PPS 수지 등을 들 수 있다. 이들의 내열성 수지 중에서도, 성형체의 내크리프성, 내하중성, 내마모성 등이 우수하고, 염가인 것으로부터, PPS 수지를 이용하는 것이 특히 바람직하다.

PPS 수지는, 벤젠환이 파라의 위치이고, 유황 결합에 의해서 연결된 폴리머 구조를 가지는 결정성의 열가소성 수지이다. PPS 수지는, 극히 높은 강성과, 우수한 내열성, 치수 안정성, 내마모성, 슬라이딩 특성 등을 가진다. PPS 수지는, 그 분자 구조에 의해, 가교형, 반가교형, 직쇄형, 분기형(分岐型) 등의 타입이 있지만, 그 중에서도 직쇄형을 이용하는 것이 바람직하다. 직쇄형의 PPS 수지를 이용하는 것으로, 인성(靭性)이 우수하고, 펌프 케이싱에 이용했을 경우에는 그 플랜지부에 있어서의 크랙 등을 방지할 수 있다. 또한, 흡입 커버에 이용했을 경우에는 스냅 피트부의 크랙, 절곡 등을 방지할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 PPS 수지의 시판품으로서는, 토소샤(TOSOH CORPORATION)제 #160, B-063, DIC사제 T4AG, LR-2G 등을 들 수 있다.

PEEK 수지는, 벤젠환이 파라의 위치이고, 카르보닐기와 에테르 결합에 의해서 연결된 폴리머 구조를 가지는 결정성의 열가소성 수지이다. PEEK 수지는, 우수한 내열성, 내크리프성, 내하중성, 내마모성, 슬라이딩 특성 등에 더하여, 우수한 성형성을 가진다. 본 발명에서 사용할 수 있는 PEEK 수지의 시판품으로서는, 예를 들면, 빅트렉스사(Victrex plc)제 PEEK(90P, 150P, 380P, 450P 등), 솔베이 어드밴스드폴리머스사(Solvay Advanced Polymers)제 키타스파이어(KT-820P, KT-880P 등), 다이셀데그자사(Daicel-Evonik Ltd.)제 VESTAKEEP(1000G, 2000G, 3000G, 4000G 등) 등을 들 수 있다.

PE 수지는, 저분자량에서 초고분자량까지 폭넓은 분자량의 PE가 시판되고 있다. 그러나, 중량 평균 분자량이 100만을 초과하는 초고분자량 PE 수지는 사출 성형할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 사용할 수 없다. PE는 분자량이 많을수록, 재료 물성, 내마모성이 높기 때문에, 사출 성형할 수 있는 고분자량의 PE가 바람직하다. 본 발명에서 사용할 수 있는 PE 수지의 시판품으로서는, 예를 들면, 미츠이카가쿠샤(三井化學社)제 류브마 L5000, L4000등을 들 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 PA 수지로서는, 폴리아미드 6(PA6) 수지, 폴리아미드 6-6(PA66) 수지, 폴리아미드 6-10(PA610) 수지, 폴리아미드 6-12(PA612) 수지, 폴리아미드 4-6(PA46) 수지, 폴리아미드 9-T(PA9T) 수지, 변성 PA9T 수지, 폴리아미드 6-T(PA6T) 수지, 변성 PA6T 수지, 폴리메타키실렌아디포아미드(폴리아미드 MXD-6) 수지 등을 들 수 있다. 또한, 각 폴리아미드 수지에 있어서, 숫자는 아미드 결합 사이의 탄소수를 나타내고, T는 테레프탈산 잔기(殘基)를 나타낸다.

본 발명에서 사용할 수 있는 폴리아세탈 수지에는, 호모폴리머, 코폴리머, 블록 코폴리머의 3 종류가 있다. 또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 열가소성 폴리이미드 수지의 시판품으로서는, 예를 들면, 미츠이카가쿠샤제 오람을 들 수 있다. 또한, 페놀 수지는, 사출 성형 가능한 열경화성 수지이며, 노볼락형, 레조르형이 있지만, 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다.

수지 조성물에는, 배합제를 배합하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고강도화, 고탄성화, 고치수 정밀도화를 위해서 유리 섬유, 탄소 섬유, 위스카, 마이카, 탈크 등의 보강제를, 내마모성의 부여·사출 성형 수축의 이방성 제거를 위해서 미네랄, 탄산 칼슘, 글라스 비드 등의 무기 충전제(분말, 입자 형상)를, 윤활성을 부여하기 위해서 흑연, PTFE 수지 등의 고체 윤활제를 배합할 수 있다. 이들 중에서도, 고강도화, 고탄성화, 고치수 정밀도화, 내마모성의 부여·사출 성형 수축의 이방성 제거에 유효한 유리 섬유, 탄소 섬유, 또는 무기 충전제를 단독으로, 혹은, 적절하게 병용하는 것이 바람직하다. 특히, 유리 섬유와 무기 충전제의 병용은, 경제성이 우수하고, 기름 중에서의 마찰 마모 특성이 우수하다. 또한, 탄소 섬유와 무기 충전제의 병용은, 물, 약액 등의 기름 이외에서의 용도에 있어서, 유리 섬유와 무기 충전제의 병용보다, 마찰 마모 특성이 우수하다. 흡입 커버(액체 흡입 노즐 부착)를 형성하는 수지 조성물에는, 내마모성 등은 특별히 불필요하지만, 상술한 바와 같이, 흡입 커버와 펌프 케이싱과의 끼워맞춤 고정부에서의 밀폐성 저하를 방지하기 위해서, 펌프 케이싱을 형성하는 수지 조성물과 동종의 배합제를 배합한 것으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 직쇄형의 PPS 수지를 베이스 수지로 하고, 이것에 유리 섬유와 글라스 비드를 배합하여 이루어지는 수지 조성물을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이 구성에 의해, 내유성, 내약품성이 우수하고, 컴프레서 등의 120℃를 초과하는 고온 분위기라도 사용 가능해지고, 인성이 우수하고, 사출 성형 수축의 이방성 제거에 의해 플랜지부의 휘어짐이 작고, 치수 정밀도도 큰 폭으로 향상된다.

각 배합제의 배합 비율은, 원하는 특성을 부여할 수 있고, 또한, 사출 성형성을 저해하지 않는 범위이면 좋다. 예를 들면, 수지 조성물 전체에 대해서, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 섬유 형상 보강제를 3 ~ 30 체적%, 미네랄, 탄산 칼슘, 글라스 비드 등의 무기 충전제를 1 ~ 20 체적%, 각각 배합하는 것이 바람직하다.

이상의 여러 원재료를 혼합하고, 혼련하는 수단은, 특별히 한정하는 것이 아니고, 분말 원료를 헨셸 믹서, 볼 믹서, 리본 블랜더, 레디게 믹서, 울트라 헨셸 믹서 등으로 건식 혼합하고, 또한, 2축 압출기 등의 용융 압출기로 용융 혼련하여, 성형용 펠릿(과립)을 얻을 수 있다. 또한, 충전재의 투입은, 2축 압출기 등으로 용융 혼련할 때에 사이드 피드를 채용해도 좋다. 이 성형용 펠릿을 이용하여, 사출 성형으로 흡입 커버(액체 흡입 노즐 부착)나 펌프 케이싱을 성형한다. 또한, 성형품에 대해서 어닐링 처리 등의 처리를 채용해도 좋다.

도 1 ~ 도 3에 나타내는 형태에 있어서, 아우터 로터(2), 이너 로터(3), 및 펌프 커버(6)가 소결 금속체이다. 또한, 펌프 케이싱(5)이, 상술한 바와 같이 수지 조성물의 사출 성형체이다. 이러한 구성에 의해, 펌프 케이싱(5)과 펌프 커버(6)를 고정 나사로 본체에 고정할 때에는, 수지 성형체인 펌프 케이싱(5)이, 소결 금속체인 펌프 커버(6)측의 맞춤면을 따르도록 변형되어 정합하여, 유체의 누설이나, 토출량의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 소결 성형면 및 사출 성형면은 기계 가공 없이 필요한 치수 정밀도를 확보할 수 있기 때문에, 펌프 케이싱(5)과 펌프 커버(6)의 맞춤면, 트로코이드 수용 오목부(5a)의 바닥면(5b)과 측면(5c)을, 사출 성형면 또는 소결 성형면의 비기계 가공면으로 할 수 있어서, 염가의 횡형 내접 기어 펌프가 된다.

아우터 로터, 이너 로터, 및 펌프 커버에 사용하는 소결 금속으로서는, 철계, 동철(銅鐵)계, 구리계, 스테인리스계 등의 어느 하나라도 좋지만, 수지 조성물과 슬라이딩 접촉했을 때의 마모를 경감하기 위해서는, 딱딱한 철계가 바람직하다. 또한, 가격면에서도 철계가 바람직하다. 그러나, 물, 약액 등을 압송하는 트로코이드 펌프에 있어서는, 방수 능력이 높은 스테인리스계 등을 채용하면 좋다.

또한, 펌프 케이싱(5)의 내부에는, 원반 형상의 금속체인 금속 플레이트(17)이 복합 성형에 의해 일체화되어 있다. 상세하게는, 펌프 케이싱(5)의 사출 성형시에 금속 플레이트(17)을 금형 내에 배치하여 복합 성형에 의해 일체화(인서트 성형)하고 있다. 금속 플레이트(17)에는, 상술한 흡입구나 토출구 등의 액체 경로가 형성되고, 상기 경로 이외의 원반 표면은 평활면이다. 금속 플레이트(17)에 의해, 트로코이드 수용 오목부(5a)의 바닥면(5b)이 형성되고, 수지 조성물의 사출 성형체의 일부로서 측면(5c)이 형성되어 있다. 금속 플레이트(17)로 트로코이드 수용 오목부(5a)의 바닥면(5b)을 형성하는 것으로, 수지로 상기 바닥면을 형성하는 경우와 비교하여 평면도(平面度)가 우수하고, 토출 성능의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 트로코이드 수용 오목부(5a)를 구성하는 측면(5c)이 수지 조성물의 사출 성형체이므로, 아우터 로터(2)와의 마찰 마모 특성이 개선되고, 금속 마모가루의 발생을 경감할 수 있다.

금속 플레이트(17)는, 소결 금속체나 용제(溶製) 금속체(판금 프레스품)를 채용할 수 있고, 소결 금속 재질로서는 상술한 펌프 커버 등과 마찬가지의 것이, 용제 금속재질로서는, 철, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 또는 구리합금 등을 들 수 있다. 치수 정밀도가 우수하고, 사출 성형시에 앵커 효과로 수지 부분과 강고하게 일체화할 수 있는 것으로부터, 소결 금속체를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 펌프 케이싱은, 오목부의 외주를 시일하는 부분에 홈을 가지고, 상기 홈에 시일 부재(시일 링)를 조립하는 것이 바람직하다. 이 홈은, 사출 성형시의 금형으로 형성할 수 있다. 도 1 ~ 도 3에 나타내는 형태에서는, 펌프 케이싱(5)의 오목부(5a)의 외주부분에 홈(5e)을 가지고, 이 홈(5e)에 시일 부재(16)를 조립하고 있다. 시일 부재(16)를 조립하는 것으로, 수지제로 비기계 가공면으로 한 펌프 케이싱(5)과 펌프 커버(6)의 맞춤면으로부터의 액체의 누설을 방지할 수 있고, 토출량의 불규칙도 억제할 수 있고, 보다 안전율이 높아진다. 시일 부재(16)의 재질로서는, 흡입 커버(8)에 마련한 시일 부재(10)와 마찬가지의 것을 채용할 수 있다.

수지제의 펌프 케이싱을 본체 기기에 고정 나사로 체결하는 경우, 수지의 크리프 변형에 의한 체결부의 느슨해짐이 염려된다. 상술한 것과 같은 보강제 등을 배합한 PPS 수지 조성물을 이용하는 것으로 크리프 대책도 가능하지만, 무르고 내충격성이 떨어지는 경우가 있다. 이 때문에, 나사 고정 구멍 부분에는 소결 금속제 또는 용제 금속제의 부시나 플랜지 부가 부시를 압입(壓入)하거나, 또는, 사출 성형시에 복합 성형에 의해 일체화시키는 것이 바람직하다. 소결 금속 부품을 이용하는 것으로, 소결체의 표면 오목부에 수지가 들어가고, 앵커 효과로 소결 금속 부품과 수지가 접합된다. 특히, 사출 성형시에 금형 내에 상기 부시를 배치하여 복합 성형에 의해 일체화(인서트 성형)하는 것으로, 접합 강도는 현저하게 증가한다.

도 1 ~ 도 3에 나타내는 형태에서는, 사출 성형체인 펌프 케이싱(5)의 나사 고정 구멍 부분에 소결 금속제의 부시(7)가, 사출 성형시에 복합 성형에 의해 일체화되어 있고, 상기 부시(7)를 통하여 통과된 고정 나사(12)에 의해, 펌프 케이싱(5)과, 소결 금속체인 펌프 커버(6)가, 기기 본체의 고정 플레이트(14)에 체결 고정되어 있다.

본 발명의 횡형 내접 기어 펌프의 다른 실시형태를 도 4 ~ 도 6에 기초하여 설명한다. 도 4는 스냅 링을 이용한 횡형 내접 기어 펌프의 사시도를, 도 5는 스냅 링을 이용한 고정 방법의 모식도를, 도 6은 도 4의 횡형 내접 기어 펌프의 축방향 단면도를 각각 나타낸다. 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 형태의 횡형 내접 기어 펌프(1＇)는, 아우터 로터(2)와 이너 로터(3)로 구성되는 트로코이드(4), 펌프 케이싱(5), 펌프 커버(6), 액체 흡입 노즐(9)을 가지는 흡입 커버(8), 금속 플레이트(17), 베어링(15) 등의 주요 구성이 상술한 도 1 ~ 3에 나타내는 경우와 마찬가지의 펌프이다. 액체 흡입 노즐(9)과 흡입 커버(8)는, 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형된 일체 성형품이며, 액체 흡입 노즐(9)과 흡입 커버(8)의 내부 공간과의 연결구(連結口)는 펌프 설치시에 있어서의 흡입 커버(8)의 내부 공간의 연직 방향 중앙부보다 상방 위치에 마련되어 있다. 이 형태에서는, 흡입 커버(8)는, 펌프 케이싱(5)의 원통부(5d)에 시일 부재(10)를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 개구부를 가지는 금속제의 스냅 링(19)을 이용한 소정 구조에 의해 고정된다.

도 5에 의해 스냅 링을 이용한 고정 구조를 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡입 커버(8)는, 볼록부(8c)와 상기 볼록부에 형성된 홈(8d)을 가진다. 펌프 케이싱(5)은, 볼록부(8c)에 끼워맞춤하는 오목부(5i)와, 상기 오목부에 걸쳐지도록 형성된 홈(5j)을 가진다. 흡입 커버(8)의 볼록부(8c)와 펌프 케이싱(5)의 오목부(5i)의 끼워맞춤시에 있어서, 홈(8d)과 홈(5j)으로 연속된 원주 홈이 형성된다. 이 원주 홈에 스냅 링(19)을 개구부를 열어서 탄성변형시켜서 넣는 것으로, 스냅 링(19)이 흡입 커버(8)와 펌프 케이싱(5)에 걸쳐져 끼워넣어져, 양쪽 부재가 축방향으로 빠지지 않도록 고정된다. 또한, 볼록부(8c)와 오목부(5i)를 끼워맞춤시키는 것으로, 흡입 커버(8)와 펌프 케이싱(5)이 원주 방향으로 회동하는 것도 방지하고 있다. 스냅 링으로서는, 상기 홈에 끼워넣을 수 있고, 장기에 걸쳐서 안정적으로 고정력을 유지할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 상술한 금속제(개구부 있음) 외, 수지제(개구부 있음)나 고무(개구부 없음) 등을 채용해도 좋다.

흡입 커버와 펌프 케이싱의 다른 고정 형태를 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7은 요철의 회전 맞물림을 이용한 고정 방법의 모식도를 나타낸다. 도 7(위 도면)에 나타내는 바와 같이, 펌프 케이싱(5)은, 원통 외주면에 L자 형상의 오목부(5k)를 가지고, 흡입 커버(8)는, 원통 내주면에 오목부(5k)에 끼워맞춤하는 볼록부(8e)를 가진다. (1) 볼록부(8e)를 오목부(5k)에 수평으로 끼워넣은 후, (2) 원주 방향 상측으로 상대적으로 회전시키는 것으로, 오목부(5k)의 L자 안쪽으로 볼록부(8e)가 끼워넣어져서 고정된다. 또한, 도 7(아래 도면)에 나타내는 바와 같이, 오목부(5k)의 L자 안쪽 앞에 미소 돌기부(5l)를 형성해 두는 것으로, 끼워맞춤 후의 빠짐 방지가 되고, 보다 강고한 고정이 가능해진다.

도 4나 도 7에 나타내는 형태에서는, 흡입 커버 측에 볼록부를 마련하고, 펌프 케이싱 측에 오목부를 마련하고 있지만, 이것과는 반대로, 흡입 커버측에 오목부를 마련하고, 펌프 케이싱 측에 볼록부를 마련하는 구성으로 해도 좋다.

이상과 같이, 흡입 커버와 펌프 케이싱과의 고정 형태로서 스냅 피트에 의한 고정, 스냅 링에 의한 고정, 요철의 회전 맞물림에 의한 고정을 설명했지만, 이것들로 한정되는 것이 아니고, 흡입 커버와 펌프 케이싱을 밀폐성을 유지하면서 고정할 수 있는 구조라면 임의의 고정 방법을 채용할 수 있다. 이들의 고정 방법을 복수 조합하여 적용할 수도 있다. 또한, 시일 홈 구조에 관해서, 어느 경우도 시일 부재를 흡입 커버의 홈에 마련하고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이 펌프 케이싱(5)의 홈에 마련하는 형태, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 흡입 커버(8)와 펌프 케이싱(5)의 끼워맞춤 모서리부에 마련하는 형태로 해도 좋다.

본 발명에서는, 펌프 전체 구성에 따라서는, 흡입 커버를 펌프 커버에 고정하는 형태로 할 수도 있다. 또한, 본 발명에서는, 액체 흡입 노즐과 흡입 커버가 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형되어 있으면 좋고, 다른 부재의 형상이나 재질에 대해서는 상기한 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 펌프 케이싱을 금속제로 해도 좋다. 이 경우, 흡입 커버를 펌프 케이싱에 압입 고정할 수 있어, 시일 부재를 개재시키지 않고 밀폐성을 유지할 수 있다.

도 3이나 도 6에 나타내는 형태의 횡형 내접 기어 펌프와 같이, 인서트 성형으로 수지제의 펌프 케이싱 내에 금속 플레이트나 부시를 마련하는 구성으로 하는 경우, 그것과 동시에 원통축 방향과 비수직인 액체 흡입 노즐을 일체로 성형하는 것은 용이하지 않다. 본 발명과 같이, 액체 흡입 노즐을 가지는 흡입 커버를, 펌프 케이싱과는 별체로서 제작하고, 상술한 것과 같은 고정 방법을 이용하여 높은 밀폐성을 유지하면서 고정하는 것으로, 생산성과 품질과의 밸런스가 우수하다.

본 발명의 횡형 내접 기어 펌프는, 저비용으로 제조 가능하고, 또한, 기능면에서의 안전율도 높기 때문에, 기름이나 물, 약액 등의 액체를 압송하는 펌프(트로코이드 펌프)로서 이용할 수 있고, 특히, 장기에 걸치는 신뢰성이 요구되는, 전기 급탕기, 룸 에어콘, 카 에어콘용의 스크롤형 컴프레서의 슬라이딩부에 액체를 공급하기 위한 펌프로서 적합하게 이용할 수 있다.

1, 1＇: 횡형 내접 기어 펌프
2: 아우터 로터
3: 이너 로터
4: 트로코이드
5: 펌프 케이싱
6: 펌프 커버
7: 소결 금속제 부시
8: 흡입 커버
9: 액체 흡입 노즐
10: 시일 부재
11: 금속제 필터
12: 고정 나사
13: 구동 샤프트
14: 기기 본체의 고정 플레이트
15: 베어링
16: 시일 부재
17: 금속 플레이트
18: 액체 저장소
19: 스냅 링

Claims (6)

1. 복수의 내치(內齒)를 가지는 아우터 로터 내에, 복수의 외치(外齒)를 가지는 이너 로터가, 상기 외치가 상기 내치에 맞물리고, 또한, 편심된 상태로 회전 가능하게 수용되고, 상기 내치와 상기 외치의 사이에, 액체를 흡입하는 흡입측 용적실, 및 이 흡입측 용적실에 흡입한 액체를 토출하는 토출측 용적실이 형성되는 트로코이드와, 트로코이드 회전축 방향에 비평행 방향으로 연장 설치되고 선단을 상기 액체의 액체 저장소에 침지시키고, 상기 액체의 상기 흡입측 용적실까지의 연통로의 일부를 형성하는 액체 흡입 노즐을 가지는 횡형 내접 기어 펌프로서,
   상기 트로코이드를 수용하는 오목부가 형성된 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱의 상기 오목부를 폐색하는 펌프 커버를 가지고,
   상기 펌프 케이싱 및 상기 펌프 커버의 어느 한쪽의 부재에, 상기 액체 흡입 노즐을 가지는 흡입 커버가 고정되고, 상기 액체 흡입 노즐과 상기 흡입 커버가 수지 조성물의 사출 성형에 의해 일체로 성형되고,
   상기 액체 흡입 노즐 내와, 상기 흡입 커버 내의 공간과의 연결구(連結口)가 연직 상향이고, 이 연결구가, 펌프 설치시에 있어서의 상기 흡입 커버 내의 공간의 연직 방향 중앙부보다도 상방 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 횡형 내접 기어 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡입 커버가 고정되는 상기 부재와 상기 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재와 상기 흡입 커버에 걸쳐져 끼워넣어진 스냅 링에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 횡형 내접 기어 펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 흡입 커버가 고정되는 상기 부재와 상기 흡입 커버는, 그것들의 일부가 시일 부재를 개재시켜서 끼워맞춤되면서, 상기 부재 및 상기 흡입 커버에 마련된 탄성변형에 의한 걸어맞춤부에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 횡형 내접 기어 펌프.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수지 조성물이, 폴리페닐렌설파이드 수지를 베이스 수지로 하고, 이것에 유리 섬유, 탄소 섬유, 및 무기 충전제로부터 선택되는 적어도 1개를 배합하여 이루어지는 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 횡형 내접 기어 펌프.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 횡형 내접 기어 펌프가, 스크롤형 컴프레서의 슬라이딩부에 상기 액체를 공급하기 위한 펌프인 것을 특징으로 하는 횡형 내접 기어 펌프.
6. 삭제

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