WO2020040146A1

WO2020040146A1 - ポンプ

Info

Publication number: WO2020040146A1
Application number: PCT/JP2019/032467
Authority: WO
Inventors: 義章宮里; デェキパク; ユンクゥンキム
Original assignee: 義章宮里; ウィンスター株式会社; 株式会社ビジサー
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-02-27
Also published as: JP2020029855A; US20210190054A1; CN112601891A

Abstract

駆動部の直線往復運動で圧縮室の圧縮と真空によって流体が配管を通じて送出されるポンプにおいて、低騷音製品とエネルギー効率が優秀なポンプを提供する。流体を吸引する吸引口（４１）と、吸引した流体を圧縮する圧縮室（９９）と、圧縮された流体を送出する送出口（４２）とを有するポンプであって、回転軸（５０）を有する駆動源（１０）と、中央部が前記回転軸と連結されると共に、磁極の異なる少なくとも一対の回動側磁石群を周方向に配置した回動部（７０）と、前記回動部の少なくとも一対の磁石群に対応するように配置された磁極の異なる少なくとも一対の直動側磁石群を備えた駆動部（８０）を有し、前記駆動部は、前記回動部の回転に伴って変位する前記回動側磁石群と前記直動側磁石群の吸引力又は反発力によって前記回動部から近接又は離間可能且つ、前記圧縮室内を直線往復運動可能に取り付けられる。

Description

ポンプ

　本発明は吸引した流体を圧縮室で圧縮して送出口から送出するポンプに関する。

　従来、流体を圧縮するポンプは種々の形態が知られているが、例えば特許文献１に記載された往復ポンプが知られている。このポンプの駆動装置は図１７に記載されているように、一定の大きさの円筒型ポンプシリンダ（１１０）と、上記ポンプシリンダ（１１０）の上・下段に結合されて密閉遮断されるようにし、両側に吸入弁（１２１、１２１´）および送出弁（１２２、１２２´）がそれぞれ形成された上・下シリンダーヘッド（１２０、１２０´）と、上記ポンプシリンダ（１１０）の内部に設置されるとともに、中央に長孔（１３１）が貫通して形成され、上記長孔（１３１）の左右垂直面の中心線上にラックギア（１３２、１３２´）が突出して形成されたポンプピストン（１３０）と、上記ポンプシリンダ（１１０）外面の一側中央に結合されてその外転軸（１４１）がポンプピストン（１３０）の長孔（１３１）の中心線上に位置される駆動モータ（図示せず）と、上記駆動モータの回転軸（１４１）に結合されて上記ラックギア（１３２、１３２´）と噛み合わせ回転されるようにする歯車の歯（１５２）が、ギア本体（１５１）に一定の角度内で突出形成されたピニオンギア（１５０）を備えており、この時、上記ピニオンギア（１５０）の回転軸上に回転カム（１５３）が結合され、上記ポンプピストン（１３０）のラックギア（１３２、１３２´）の一側には上記回転カム（１５３）に対応して一定の回転空間（１３３）が形成されるが、上記ラックギア（１３２、１３２´）及び、ピニオンギア（１５０）の円滑な作動のために上記回転カム（１５３）の回転時に回転空間（１３３）の上下端に接触してポンプピストン（１３０）が強制的に、上下方向に一定距離移動されるように構成されている。

　また、上記吸入弁（１２１、１２１´）および送出弁（１２２、１２２´）の外側には、一定の空間の圧力緩衝室（１２３、１２３´）が形成されて、上・下シリンダーヘッド（１２０、１２０´）と、上記ポンプピストン（１３０）の両側の端部の間には一定の弾性力を有するスプリング（１６０、１６０´）がそれぞれ配置されている。

韓国登録特許第１０－０７８１３９１号公報

　このように構成される駆動モータを利用した往復ポンプは回転カム（１５３）が回転空間（１３３）の上下端に接触するので、ラックギア（１３２、１３２´）と回転カム（１５３）で発生し得る騒音が大きいという問題があった。

　このような騒音を防止する手段は種々の形態が考えられるが、駆動モータを利用した往復ポンプの騒音を減らすため、別途の防音材を用いることは往復ポンプの小型化を図ることができないという問題がある。

　また、この駆動モータを利用した往復ポンプではラックギア（１３２、１３２´）、ピニオンギア（１５０）及び回転カム（１５３）によってピストンが上下往復運動をしているが、ギアの耐久性の問題を起こす懸念がある。

　そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、駆動部の直線往復運動で圧縮室の圧縮と真空によって流体が配管を通じて送出されるポンプにおいて、低騷音製品とエネルギー効率が優秀なポンプを提供することを目的とする。

　本発明の他の目的は、同等のエネルギーで吸入流体の送出量が多く、圧縮室の高圧形成が可能な高出力ポンプを提供することを目的とする。

　本発明のもう一つの目的は、同等の製品のサイズで吸入流体の送出量が多い高容量ポンプを提供することを目的とする。

　本発明のもう一つの目的は駆動部の摩擦面が中央のオイルレスブッシュに最小化されて可逆的に駆動が円滑に構成されて低騷音と耐久性が優秀なポンプを提供することを目的とする。

　本発明に係るポンプは、流体を吸引する吸引口と、吸引した流体を圧縮する圧縮室と、圧縮された流体を送出する送出口とを有するポンプであって、回転軸を有する駆動源と、中央部が前記回転軸と連結されると共に、磁極の異なる少なくとも一対の回動側磁石群を周方向に配置した回動部と、前記回動部の少なくとも一対の磁石群に対応するように配置された磁極の異なる少なくとも一対の直動側磁石群を備えた駆動部を有し、前記駆動部は、前記回動部の回転に伴って変位する前記回動側磁石群と前記直動側磁石群の吸引力又は反発力によって前記回動部から近接又は離間可能且つ、前記圧縮室内を直線往復運動可能に取り付けられることを特徴とする。

　また、本発明に係るポンプにおいて、前記吸引口と前記送出口が形成されたハウジングヘッドと、前記回動部及び駆動部を収納するホイールハウジングと、前記回転軸を回転自在に保持すると共に前記駆動源を固定するハウジングとを備えると好適である。

　また、本発明に係るポンプにおいて、前記ハウジングヘッドと前記ホイールハウジングは駆動膜の固定段差を介して固定されると好適である。

　また、本発明に係るポンプにおいて、前記圧縮室は、少なくとも前記ハウジングヘッドと前記駆動膜によって画成されると好適である。

　上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

　本発明に係るポンプは、磁石の吸引力及び反発力によって駆動部を駆動することで、部品の直接摩擦を減らして、騒音と摩耗が少なく、耐久性を向上させると共に、直交方向でより強い磁石の吸引力と反発力を得られ、回動させる力に比べてより強いエネルギー発生して駆動部が直線往復で駆動されることにより、高効率のエネルギーを得ることができ、磁石が変位されて駆動部が駆動されることにより、圧縮室の密閉力が優れていて、所要エネルギーに比べてより送出圧力が強い高出力ポンプと送出量に比べて比較的製品のサイズが小さい高効率のポンプが提供できる。

本発明に係るポンプを概略的に配列してみせた断面図。本発明に係るポンプのモータとハウジングの一部の構成部品を部分的に結合して見せた斜視図。本発明に係るポンプのハウジングとスラストベアリングと回転軸が挿入された一部構成部品を部分的に結合して見せた斜視図。本発明に係るポンプの回転軸にスラストベアリングが挿入された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプのハウジングとホイールハウジングが結合された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプの回転軸と回動板にキーが結合された一部構成部品を抜粋して拡大させてみせた斜視図。本発明に係るポンプの回動板が回転軸に固定ナットで固定された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプの回動板に磁石が挿入された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプのホイールハウジングに駆動膜が装着されて組み立てられた一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプの回動板に磁石が挿入されて回動部と結合された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプの駆動膜に磁石が挿入されて駆動部と結合された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図。本発明に係るポンプの圧縮室が真空状態の一部の構成部品を抜粋して拡大してみせた断面図。本発明に係るポンプの圧縮室が圧縮された状態の一部の構成部品を抜粋して拡大した断面図。本発明に係るポンプの外観をみせた斜視図。本発明に係るポンプの磁石を抜粋して拡大した斜視図。本発明に係るポンプのハウジングヘッドを抜粋して拡大してみせた斜視図。従来技術の往復ポンプの概略的なブロック線図で見せた構成図。

　以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

　図１は、駆動源としてのモータ１０とハウジング２０とホイールハウジング３０とハウジングヘッド４０とスラストベアリング５２，５３と固定ピン５１と回動板６０と回動部７０と駆動部８０と駆動膜９０とチェックバルブ４３，４４が結合して構成されたポンプの一部の構成部品が概略的に配列された断面図で、図２はモータ１０とハウジング２０が固定されて結合された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた形の斜視図であり、図３はモータ軸１１に回転軸５０が挿入されてモータ軸のピン孔１２と回転軸のピン孔５５に固定ピン５１が挿入されて結合された一部構成部品を抜粋し、拡大してみせた形の斜視図で、図４は回転軸５０にスラストベアリング５２，５３が結合された一部構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図であり、図５は、ハウジング２０とホイールハウジング３０が結合（図示せず）されて回転軸５０のキー部１９にキー３４が挿入されて結合された一部構成部品を抜粋し、拡大してみせた斜視図で、図６は回転軸５０のキー部１９と回動板６０のキー部６９にキー３４が挿入されて回転軸と回動板が凍結されるように結合されて、回動板に回動部７０が固定されるように固定ナットが結合されるねじ部６４，６５が形成された一部の構成部品を抜粋し、拡大してみせた斜視図であり、図７は回動軸５０と回動板６０が結合されて分離されたり、離脱されないように固定ナット１３と結合された一部構成部品を抜粋し、拡大してみせた斜視図で、図８は回動板６０に回動側磁石群を構成する磁石６７，６８が挿入されて結合された一部構成部品を抜粋し、拡大してみせた斜視図であり、図９はホイールハウジング３０の固定部３９に駆動膜９０の固定段差９１が結合された状態の一部の構成部品を抜粋して拡大してみせた斜視図で、図１０は回動板６０に磁石６７，６８が相互磁性が対応されるように挿入されて回動板６０と結合されて、中央部には回転軸５０と固定して結合され、一定の空間が確保されて分離されたり、離脱されず、円滑に回動出来るように円形段差６６と円形部６１，７１とキー部６９が形成された形の一部の構成部品を抜粋して拡大した斜視図であり、図１１は駆動膜９０に直動側磁石群を構成する磁石８７，８８が相互対応するように配置されて挿入し、駆動部８０とねじ部８４，８５にビス１７，１８で締結されて結合され、中央８１にはオイルレスブッシュ９２が挿入されて結合された状態の一部の構成部品を抜粋して拡大してみせた形の斜視図で、図１６は下段部が円形形状として開放されて形成されて開放された円形外周面に固定段差９１が固定される固定部４９が形成され、上段側面両端部にそれぞれ開口４１，４２を有する円筒形で形成され、固定段差（図示せず）と一定区間ねじ部が形成されたハウジングヘッド４０の形を抜粋して一部拡大した斜視図である。

　本実施形態に係るポンプは、図示した図面によってより詳しく説明すれば、図１２に示すように、回動部７０と駆動部８０のそれぞれの磁石の吸引力によって駆動膜９０が回動部７０の方向に駆動されて圧縮室９９が真空状態になって流体が吸引口４１で吸引され、図１３に示すように、回動部７０と駆動部８０のそれぞれの磁石の反発力よって駆動膜９０が回動部７０から離間する方向に駆動されて圧縮室９９が圧縮状態になるようになって圧縮室９９の流体が送出口４２から送出されるポンプである。なお、圧縮室９９は、後述するハウジングヘッド４０，駆動膜９０及びホイールハウジング３０によって画成されている。

　添付した図面に従って、より詳しく説明すると、図２に示すように、モータ１０の固定部（図示せず）とハウジング２０の固定部２２，２３がビス（図示せず）で締結されて固定される。

　図３に示すように、回転軸５０が軸方向の荷重を負荷することができるようにハウジング２０のベアリングホルダ２１にスラストベアリング５２が挿入されて装着されて、モータ軸１１が回転軸５０に挿入されてモータ１０のピン孔１２と回転軸のピン孔５５とスラストベアリングのピン孔５４に固定ピン５１が挿入されて結合される。なお、図４に示すように、スラストベアリング５３が回転軸５０に挿入され、図５に示すようにスラストベアリング５３がベアリングホルダ３１に装着され、ハウジング２０とホイールハウジング３０が固定（図示せず）されて結合される。

　図５に図示したとおり、キー３４が回転軸５０のキー部１９に挿入され、図６に図示したとおり、回動板６０のキー部６９に挿入されて回転軸と回動板が結合されて、図７に図示したとおり、回転軸のねじ部に固定ナット１３が結合され回転軸５０と回動板６０が結合されて分離されたり、離脱されず、円滑に回動出来るように組み付けられている。

　本実施形態に係るポンプに用いられるモータの回転軸と回動板の構成は個別に構成されて互いにさせて組み込まれるのが望ましいが、回転軸と回動板を一体に構成することも可能である。

　本実施形態に係るポンプは、図８に示すように、回動板６０の磁石溝６２，６３に磁石６７，６８が相互磁性が対応されるように配列され、挿入されて回動部（図示せず）と結合されている。また、図９に示すように、ホイールハウジング３０の固定部３９に駆動膜９０の固定段差９１が結合されて装着される。

　本実施形態に係るポンプの駆動膜はホイールハウジングと分離させ、駆動膜を固定部に装着させて構成されることが望ましいが、駆動膜がホイールハウジングと一体型に構成されることもあり、固定方法を別の形で構成して固定させることもできる。

　本実施形態に係るポンプは、図１０に示すように、回動板６０の磁石部６２，６３と回動部７０の磁石部７２，７３に磁石６７，６８の磁性が相互対応されるように挿入させて回動板のねじ部６４，６５と回動部のねじ部７４，７５にビス１５，１６で締結させて、中央には回転軸５０と結合されてホイールハウジング内で円滑に回動可能に配置され、ホイールハウジング内で分離されたり、離脱されず、可逆的に回動できるように円形段差６６と円形部６１，７１とキー部６９が形成されている。

　本実施形態に係るポンプは、図１１に示すように、駆動膜９０に磁石８７，８８の磁性が相互対応されるように配置されて、駆動部８０の磁石部８２，８３に挿入されて駆動膜９０のねじ部（図示せず）と駆動部８０のねじ部８４，８５にビス１７，１８で締結されて結合され、中央８１には固定ナット１３が挿入されて可逆的に回動されるようにオイルレスブッシュ９２が挿入されている。なお、回動側磁石群を構成する磁石６７，６８と直動側磁石群を構成する磁石８７，８８は、図１５に示すように、略円柱状に形成され軸方向の両端部にＳ極又はＮ極となるように構成されると好適である。

　本実施形態に係るポンプは、図１２に示すように、モータ１０のモータ軸１１と回転軸５０が回動すると、回動板６０と回動部７０が回動されて回動部の磁石６７，６８と駆動部８０の磁石８７，８８がそれぞれ同一線上に他の極性で位置すると、磁石６７，６８と磁石８７，８８の間に吸引力が発生して、駆動部８０と駆動膜９０が回動部７０に近接する方向に移動される。

　本実施形態に係るポンプの駆動膜９０の翼（図示せず）は、軟性の混合材質や弾性材質で構成されて一定区間内で駆動が統制されるように構成されて駆動部と回動部が当接しないように駆動膜９０が回動部７０に最も近接した場合であっても駆動部８０と回動部７０の間に一定の距離が維持されるように構成されている。

　この時、密閉された圧縮室９９は駆動膜９０によって真空状態が形成されるようになり、したがって、流体が吸引口４１で吸引されるように流路が閉鎖される一方のチェックバルブ４４と流路が開放される、他方のチェックバルブ４３によって流体が吸引口を通じて圧縮室９９に吸引される。

　本実施形態に係るポンプは、図１３に示すように、モータ１０のモータ軸１１と回転軸が回動すれば、回動板６０と回動部７０が回動されて回動部の磁石６７，６８と駆動部８０の磁石８７，８８がそれぞれ同一線上に同極性となるように位置することで、磁石６７，６８と磁石８７，８８の間に反発力が発生して、駆動部８０と駆動膜９０が圧縮室９９の方向に圧縮室内を直線移動されるようになる。

　この時、密閉された圧縮室９９は駆動膜の移動によって圧縮状態となり、したがって、圧縮室の流体が送出口４２に送り出されるように流路が閉鎖される一方のチェックバルブ４３と流路が開放される他方のチェックバルブ４４によって圧縮された流体が送出口４２を通じて送出される。

　したがって、図１２に示すように圧縮室９９が真空状態になると送出口４２のチェックバルブ４４は閉鎖され、吸引口４１のチェックバルブ４３は開放されて流体が吸引口に吸引されて、図１３に示すように、圧縮室９９が圧縮状態になると吸引口４１のチェックバルブ４３は、閉鎖され、送出口４２のチェックバルブ４４は開放されて流体が送出口に送出されるようになる。

　したがって、本実施形態に係るポンプは、図１２と図１３の動作が繰り返され駆動されることにより、連続的な流体の吸入と送出が可能になる。

　本実施形態に係るポンプは、図４に示すように、スラストベアリング５２，５３は軸方向の力を負荷できるように構成されるのが望ましいが、他の形のベアリングに代替されたり削除されて構成されることも可能である。

　本実施形態に係るポンプは、図３に示すように、回転軸５０は図示していない形状に変形したり、他の動力伝達手段として代替されて構成されることもできる。

　本実施形態に係るポンプは、図１０に示すように、回動板６０と回動部７０は分離して構成し、互いに結合されて構成されることが望ましいが、一体に構成しても構わない。また、図１１に示すように、駆動膜９０と駆動部８０は分離して構成し、互いに結合させて構成されることが望ましいが、一体に構成しても構わない。

　本実施形態に係るポンプは、図１１に示すように、駆動膜９０の材質は軟性や弾性の素材で構成させるのが望ましいが、シリンダーに変形されて構成されることもできる。また、駆動部８０外周面とホイールハウジング３０内周面３３が摩擦されず、低騷音と耐久性が優秀なポンプを提供でき、駆動部の駆動が磁石の変位だけで駆動されるので、高効率のポンプが提供されることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

　１０　モータ（駆動源）
　２０　ハウジング
　３０　ホイールハウジング
　４０　ハウジングヘッド
　４１　吸引口
　４２　送出口
　５０　回転軸
　６０　回動板
　６７，６８　磁石（回動側磁石群）
　７０　回動部
　８０　駆動部
　８７，８８　磁石（直動側磁石群）
　９０　駆動膜
　９９　圧縮室

Claims

　流体を吸引する吸引口と、吸引した流体を圧縮する圧縮室と、圧縮された流体を送出する送出口とを有するポンプであって、
　回転軸を有する駆動源と、
　中央部が前記回転軸と連結されると共に、磁極の異なる少なくとも一対の回動側磁石群を周方向に配置した回動部と、
　前記回動部の少なくとも一対の磁石群に対応するように配置された磁極の異なる少なくとも一対の直動側磁石群を備えた駆動部を有し、
　前記駆動部は、前記回動部の回転に伴って変位する前記回動側磁石群と前記直動側磁石群の吸引力又は反発力によって前記回動部から近接又は離間可能且つ、前記圧縮室内を直線往復運動可能に取り付けられることを特徴とするポンプ。
　請求項１に記載のポンプにおいて、
　前記吸引口と前記送出口が形成されたハウジングヘッドと、
　前記回動部及び駆動部を収納するホイールハウジングと、
　前記回転軸を回転自在に保持すると共に前記駆動源を固定するハウジングとを備えることを特徴とするポンプ。
　請求項２に記載のポンプにおいて、
　前記ハウジングヘッドと前記ホイールハウジングは駆動膜の固定段差を介して固定されることを特徴とするポンプ。
　請求項３に記載のポンプにおいて、
　前記圧縮室は、少なくとも前記ハウジングヘッドと前記駆動膜によって画成されることを特徴とするポンプ。