JP2636660B2 - 歯車ポンプ又はモータ - Google Patents
歯車ポンプ又はモータInfo
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- JP2636660B2 JP2636660B2 JP5036973A JP3697393A JP2636660B2 JP 2636660 B2 JP2636660 B2 JP 2636660B2 JP 5036973 A JP5036973 A JP 5036973A JP 3697393 A JP3697393 A JP 3697393A JP 2636660 B2 JP2636660 B2 JP 2636660B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- meshing position
- fluid
- gears
- gear
- gear pump
- Prior art date
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- Rotary Pumps (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子ポリマーのよう
な非ニュートン流体を取り扱う場合に特に有効となる歯
車ポンプ又はモータ（以下、単にポンプとして説明す
る）に関するものである。
な非ニュートン流体を取り扱う場合に特に有効となる歯
車ポンプ又はモータ（以下、単にポンプとして説明す
る）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の歯車ポンプは、ボディ内
に互いに噛合状態で配設される一対の歯車と、両歯車の
側面を摺動シールする側板部材と、両歯車が同期逆回転
した場合に噛合位置から反噛合位置に向かって漸次歯同
士が離反する側に開口する吸込ポートと、その場合に反
噛合位置から噛合位置に向かって漸次歯同士が会合する
側に開口する吐出ポートとを具備してなる。この場合、
「噛合位置」とは、両歯車の歯同士が実際に噛合してい
る部位を指称し、「反噛合位置」とは、その噛合位置か
ら各歯車の円周方向に向かって１８０°偏位した部位を
指称する（以下、本明細書において同じ）。そして、吸
込口から吸い込んだ流体を吐出口に向かって連続的に移
送し得るようになっている。また、そのような作動を営
む際に、吐出口側に運ばれる流体の一部を主として歯車
側面と側板部材の隙間を介して吸込口側にリークさせ、
そのリークする流体により、歯車側面と側板部材との摺
動面を始めとして、軸と側板部材との摺動面等を潤滑
し、それらの部位における焼き付きを防止している。そ
のリーク量は必要最少限に抑えられ、容積効率の低下の
防止が図られる事は言うまでもない。
に互いに噛合状態で配設される一対の歯車と、両歯車の
側面を摺動シールする側板部材と、両歯車が同期逆回転
した場合に噛合位置から反噛合位置に向かって漸次歯同
士が離反する側に開口する吸込ポートと、その場合に反
噛合位置から噛合位置に向かって漸次歯同士が会合する
側に開口する吐出ポートとを具備してなる。この場合、
「噛合位置」とは、両歯車の歯同士が実際に噛合してい
る部位を指称し、「反噛合位置」とは、その噛合位置か
ら各歯車の円周方向に向かって１８０°偏位した部位を
指称する（以下、本明細書において同じ）。そして、吸
込口から吸い込んだ流体を吐出口に向かって連続的に移
送し得るようになっている。また、そのような作動を営
む際に、吐出口側に運ばれる流体の一部を主として歯車
側面と側板部材の隙間を介して吸込口側にリークさせ、
そのリークする流体により、歯車側面と側板部材との摺
動面を始めとして、軸と側板部材との摺動面等を潤滑
し、それらの部位における焼き付きを防止している。そ
のリーク量は必要最少限に抑えられ、容積効率の低下の
防止が図られる事は言うまでもない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、取り扱う流
体が比較的低粘度のものである場合は、かかるリーク量
の適切な設計が比較的容易であるが、取り扱う流体が高
分子ポリマーのような非ニュートン流体になると、その
設計が極めて困難になるという不都合を生じる。具体的
に説明すると、リーク量は一般に、吐出口と吸込口の差
圧、側面隙間の３乗に比例し、流体の粘度に反比例して
変化する。そして、通常の粘性の流体では周囲の条件が
変わっても粘度が変わることは殆どない。そのため、側
面隙間を変化させることで、側面隙間全域に亘ってリー
ク量を所望の値に均一に制御することが容易である。と
ころが、取り扱う流体が高分子ポリマーのような非ニュ
ートン流体になると、この流体は図４に示すように剪断
速度によって粘度が変化する特性を有している。そし
て、歯車ポンプにおいては、流体がリークする方向は、
噛合位置においては歯車の回転方向と一致するが、反噛
合位置においては歯車の回転方向が違うため逆方向にな
り、流体の流れと歯車の回転との相対速度で表わされる
剪断速度は、噛合位置側よりも反噛合位置側の方が遥か
に大きくなる。したがって、かかる非ニュートン流体が
ポンプ内でリークすると、歯車の噛合位置を流れる流体
よりも反噛合位置を流れる流体の方が相対的に粘度が低
下し、同一隙間であれば反噛合位置側のリーク量の方が
相対的に増大する。このような事情から、従来、側面隙
間の設定にあたって、噛合位置に基準をとれば反噛合位
置でリーク量増大による容積効率の低下を招き、逆に、
反噛合位置に基準をとれば噛合位置側でリーク量不足に
よる潤滑不良、ひいては焼き付きを惹起するというジレ
ンマを生じていた。
体が比較的低粘度のものである場合は、かかるリーク量
の適切な設計が比較的容易であるが、取り扱う流体が高
分子ポリマーのような非ニュートン流体になると、その
設計が極めて困難になるという不都合を生じる。具体的
に説明すると、リーク量は一般に、吐出口と吸込口の差
圧、側面隙間の３乗に比例し、流体の粘度に反比例して
変化する。そして、通常の粘性の流体では周囲の条件が
変わっても粘度が変わることは殆どない。そのため、側
面隙間を変化させることで、側面隙間全域に亘ってリー
ク量を所望の値に均一に制御することが容易である。と
ころが、取り扱う流体が高分子ポリマーのような非ニュ
ートン流体になると、この流体は図４に示すように剪断
速度によって粘度が変化する特性を有している。そし
て、歯車ポンプにおいては、流体がリークする方向は、
噛合位置においては歯車の回転方向と一致するが、反噛
合位置においては歯車の回転方向が違うため逆方向にな
り、流体の流れと歯車の回転との相対速度で表わされる
剪断速度は、噛合位置側よりも反噛合位置側の方が遥か
に大きくなる。したがって、かかる非ニュートン流体が
ポンプ内でリークすると、歯車の噛合位置を流れる流体
よりも反噛合位置を流れる流体の方が相対的に粘度が低
下し、同一隙間であれば反噛合位置側のリーク量の方が
相対的に増大する。このような事情から、従来、側面隙
間の設定にあたって、噛合位置に基準をとれば反噛合位
置でリーク量増大による容積効率の低下を招き、逆に、
反噛合位置に基準をとれば噛合位置側でリーク量不足に
よる潤滑不良、ひいては焼き付きを惹起するというジレ
ンマを生じていた。
【０００４】本発明は、以上のような課題に着目してな
されたものであって、非ニュートン流体を取り扱う場合
に適切なリーク量を設定できるようにした歯車ポンプを
提供することを目的としている。
されたものであって、非ニュートン流体を取り扱う場合
に適切なリーク量を設定できるようにした歯車ポンプを
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明に係る歯車ポンプは、ボ
ディ内に互いに噛合状態で配設される一対の歯車と、両
歯車の側面を摺動シールする側板部材と、両歯車が同期
逆回転した場合に噛合位置から反噛合位置に向かって漸
次歯同士が離反する側に開口する吸込ポートと、その場
合に反噛合位置から噛合位置に向かって漸次歯同士が会
合する側に開口する吐出ポートとを具備してなる非ニュ
ートン流体移送用のものにおいて、前記歯車の側面と側
板部材の内面との間に形成される側面隙間を、噛合位置
側から反噛合位置側に向かって漸次増大させていること
を特徴とする。
ディ内に互いに噛合状態で配設される一対の歯車と、両
歯車の側面を摺動シールする側板部材と、両歯車が同期
逆回転した場合に噛合位置から反噛合位置に向かって漸
次歯同士が離反する側に開口する吸込ポートと、その場
合に反噛合位置から噛合位置に向かって漸次歯同士が会
合する側に開口する吐出ポートとを具備してなる非ニュ
ートン流体移送用のものにおいて、前記歯車の側面と側
板部材の内面との間に形成される側面隙間を、噛合位置
側から反噛合位置側に向かって漸次増大させていること
を特徴とする。
【０００７】
【作用】このような構成のものであれば、噛合位置側と
反噛合位置側とで、各々適切なリーク量の設定が可能に
なる。すなわち、噛合位置側においては流体の剪断速度
が小さく、非ニュートン流体の粘度の低下はさして問題
にならない。そのため、通常の粘性の流体を扱うときと
ほぼ同じような隙間を設けておけば、適切なリーク量が
得られる。これに対して、反噛合位置側においては流体
の剪断速度が大きく、噛合位置と同一隙間にすると非ニ
ュートン流体の粘度の低下によるリーク量の増大が激し
くなる。そこで、反噛合位置側における隙間を噛合位置
側における隙間よりも大きくし、その間の隙間を漸次変
化させれば、剪断速度は一般に側面隙間の２乗に反比例
して小さくなるので、反噛合位置側に近づいても流体の
粘度低下を防ぎ、リーク量を噛合位置から反噛合位置に
亘って略一定に保つことが可能となる。
反噛合位置側とで、各々適切なリーク量の設定が可能に
なる。すなわち、噛合位置側においては流体の剪断速度
が小さく、非ニュートン流体の粘度の低下はさして問題
にならない。そのため、通常の粘性の流体を扱うときと
ほぼ同じような隙間を設けておけば、適切なリーク量が
得られる。これに対して、反噛合位置側においては流体
の剪断速度が大きく、噛合位置と同一隙間にすると非ニ
ュートン流体の粘度の低下によるリーク量の増大が激し
くなる。そこで、反噛合位置側における隙間を噛合位置
側における隙間よりも大きくし、その間の隙間を漸次変
化させれば、剪断速度は一般に側面隙間の２乗に反比例
して小さくなるので、反噛合位置側に近づいても流体の
粘度低下を防ぎ、リーク量を噛合位置から反噛合位置に
亘って略一定に保つことが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１〜図３を参
照して説明する。
照して説明する。
【０００９】この歯車ポンプは、図１に示すように、メ
ガネ状の孔１ａを穿設されたボディ１と、このボディ１
のメガネ状孔１ａ内に互いに噛合状態で配設された一対
の平歯車２、３と、前記メガネ状孔１ａの内周であって
前記両歯車２、３の側面を摺動シールし得る部位に配設
された軸受を兼ねる側板部材４、５と、これらの側板部
材４、５に前記歯車２、３を軸承させるための軸６、７
と、前記ボディ１の両端を蓋封するカバー８、９とを具
備してなる。また、図１及び図２に示すように、前記ボ
ディ１の肉厚内であって両歯車２、３の歯同士が噛合位
置Ａから反噛合位置Ｂに向かって漸次離反する側には吸
込ポートＩＮが設けられ、歯同士が反噛合位置Ｂから噛
合位置Ａに向かって漸次会合する側には吐出ポートＯＵ
Ｔが設けられている。そして、前記軸６に外部から回転
動力を付与したときに、前記両歯車２、３が同期逆回転
して、吸込口ＩＮから吸い込んだ流体を歯とメガネ状孔
１ａの内周との間に閉じ込め、吐出口ＯＵＴに向かって
移送するという周知のポンプ作用を連続的に営むように
なっている。また、そのような作動を営むときに、吐出
口ＯＵＴ側に運ばれた流体の一部を歯車２、３の側面２
ａ、３ａと側板部材４、５の内面４ａ、５ａとの間の側
面隙間Ｓを通じて吸込口ＩＮ側にリークさせ、そのリー
ク時に歯車４、５の側面と側板部材４、５との摺動面を
始めとして軸２ａ、３ａと側板部材４、５との摺動面等
を潤滑して焼き付きの防止を図るようにしている。
ガネ状の孔１ａを穿設されたボディ１と、このボディ１
のメガネ状孔１ａ内に互いに噛合状態で配設された一対
の平歯車２、３と、前記メガネ状孔１ａの内周であって
前記両歯車２、３の側面を摺動シールし得る部位に配設
された軸受を兼ねる側板部材４、５と、これらの側板部
材４、５に前記歯車２、３を軸承させるための軸６、７
と、前記ボディ１の両端を蓋封するカバー８、９とを具
備してなる。また、図１及び図２に示すように、前記ボ
ディ１の肉厚内であって両歯車２、３の歯同士が噛合位
置Ａから反噛合位置Ｂに向かって漸次離反する側には吸
込ポートＩＮが設けられ、歯同士が反噛合位置Ｂから噛
合位置Ａに向かって漸次会合する側には吐出ポートＯＵ
Ｔが設けられている。そして、前記軸６に外部から回転
動力を付与したときに、前記両歯車２、３が同期逆回転
して、吸込口ＩＮから吸い込んだ流体を歯とメガネ状孔
１ａの内周との間に閉じ込め、吐出口ＯＵＴに向かって
移送するという周知のポンプ作用を連続的に営むように
なっている。また、そのような作動を営むときに、吐出
口ＯＵＴ側に運ばれた流体の一部を歯車２、３の側面２
ａ、３ａと側板部材４、５の内面４ａ、５ａとの間の側
面隙間Ｓを通じて吸込口ＩＮ側にリークさせ、そのリー
ク時に歯車４、５の側面と側板部材４、５との摺動面を
始めとして軸２ａ、３ａと側板部材４、５との摺動面等
を潤滑して焼き付きの防止を図るようにしている。
【００１０】以上のような構成からなる歯車ポンプにお
いて、本実施例は、前記側面隙間Ｓを面方向に沿って積
極的に不均一なるものに形成している。具体的には、図
３に示すように、両歯車側面２ａ、３ａの反噛合位置Ｂ
側の半円部分に対応した側板部材内面４ａ、５ａを領域
Ｉ、噛合位置Ａ側の一定範囲に対応した側板部材内面４
ａ、５ａを領域II、それらの領域Ｉ、II間を領域III と
した場合に、領域Ｉよりも領域IIにおける側板部材内面
４ａ、５ａの方を歯車側面２ａ、３ａ側に突出させて設
け、かつ、領域Ｉ、II間を領域III において一定の勾配
で滑らかに連続させている。そして、領域Ｉに対応した
側面隙間寸法ｄ1 が領域IIに対応した側面隙間寸法ｄ2
よりも大きくなるようにしている。
いて、本実施例は、前記側面隙間Ｓを面方向に沿って積
極的に不均一なるものに形成している。具体的には、図
３に示すように、両歯車側面２ａ、３ａの反噛合位置Ｂ
側の半円部分に対応した側板部材内面４ａ、５ａを領域
Ｉ、噛合位置Ａ側の一定範囲に対応した側板部材内面４
ａ、５ａを領域II、それらの領域Ｉ、II間を領域III と
した場合に、領域Ｉよりも領域IIにおける側板部材内面
４ａ、５ａの方を歯車側面２ａ、３ａ側に突出させて設
け、かつ、領域Ｉ、II間を領域III において一定の勾配
で滑らかに連続させている。そして、領域Ｉに対応した
側面隙間寸法ｄ1 が領域IIに対応した側面隙間寸法ｄ2
よりも大きくなるようにしている。
【００１１】以上のような構成からなる歯車ポンプであ
ると、噛合位置Ａ側と反噛合位置Ｂ側とで、各々適切な
リーク量の設定が可能になる。すなわち、噛合位置Ａ側
においては、図２のように、歯車２、３の回転方向Ｘと
流体のリーク方向Ｙとが同一方向であって、剪断速度が
小さいため、非ニュートン流体の粘度の低下はさして問
題にならない。そのため、側面寸法が通常の粘性の流体
を扱うときとほぼ同じ寸法ｄ2 であっても、適切なリー
ク量が得られる。これに対して、反噛合位置Ｂ側におい
ては、歯車２、３の回転方向Ｘと流体のリーク方向Ｙと
が逆方向であって、流体の剪断速度が大きいため、側面
隙間Ｓを噛合位置Ａ側と同一寸法ｄ2 にすると非ニュー
トン流体の粘度の低下によるリーク量の増大が激しくな
る。しかし、本実施例はこの部位における側面隙間Ｓの
寸法ｄ1 を前記ｄ2 よりは大きい値にしているので、剪
断速度が側面隙間の２乗に反比例することに鑑みれば、
この部位における流体の剪断速度が小さくなり、その結
果、流体の粘度が低い値に抑えられて、リーク量の低減
化が図られることになる。このため、本実施例による
と、例えば反噛合位置Ｂ側のリーク量を噛合位置Ａ側の
リーク量と同等程度に設定したり、あるいは目的に応じ
て所望の値に制御する等の自在な態様をとることが可能
になる。
ると、噛合位置Ａ側と反噛合位置Ｂ側とで、各々適切な
リーク量の設定が可能になる。すなわち、噛合位置Ａ側
においては、図２のように、歯車２、３の回転方向Ｘと
流体のリーク方向Ｙとが同一方向であって、剪断速度が
小さいため、非ニュートン流体の粘度の低下はさして問
題にならない。そのため、側面寸法が通常の粘性の流体
を扱うときとほぼ同じ寸法ｄ2 であっても、適切なリー
ク量が得られる。これに対して、反噛合位置Ｂ側におい
ては、歯車２、３の回転方向Ｘと流体のリーク方向Ｙと
が逆方向であって、流体の剪断速度が大きいため、側面
隙間Ｓを噛合位置Ａ側と同一寸法ｄ2 にすると非ニュー
トン流体の粘度の低下によるリーク量の増大が激しくな
る。しかし、本実施例はこの部位における側面隙間Ｓの
寸法ｄ1 を前記ｄ2 よりは大きい値にしているので、剪
断速度が側面隙間の２乗に反比例することに鑑みれば、
この部位における流体の剪断速度が小さくなり、その結
果、流体の粘度が低い値に抑えられて、リーク量の低減
化が図られることになる。このため、本実施例による
と、例えば反噛合位置Ｂ側のリーク量を噛合位置Ａ側の
リーク量と同等程度に設定したり、あるいは目的に応じ
て所望の値に制御する等の自在な態様をとることが可能
になる。
【００１２】なお、各部の具体的な構成は図示例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形が可能である。
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形が可能である。
【００１３】
【発明の効果】本発明の歯車ポンプは、以上説明したよ
うに、非ニュートン流体には剪断速度に応じて粘度ひい
てはリーク量が変化するという特性があり通常流体と比
較した場合に側面隙間とリーク量の相対関係が逆になる
ことに着目して、非ニュートン流体用のポンプとして噛
合位置側から反噛合位置側に向かって側面隙間を漸次大
きくなるように設定したため、反噛合位置に近い部位に
おいても非ニュートン流体の剪断速度の増大を抑えて粘
度低下を防ぎ、噛合位置側におけると略均等なリーク量
を維持することができる。このため、ポンプ全体として
のリーク量を、容積効率の低下を招来せず、かつ潤滑不
良による焼付事故を招かないような適切な値に調整し
て、ポンプ性能を有効に向上させることができるという
優れた効果を奏する。
うに、非ニュートン流体には剪断速度に応じて粘度ひい
てはリーク量が変化するという特性があり通常流体と比
較した場合に側面隙間とリーク量の相対関係が逆になる
ことに着目して、非ニュートン流体用のポンプとして噛
合位置側から反噛合位置側に向かって側面隙間を漸次大
きくなるように設定したため、反噛合位置に近い部位に
おいても非ニュートン流体の剪断速度の増大を抑えて粘
度低下を防ぎ、噛合位置側におけると略均等なリーク量
を維持することができる。このため、ポンプ全体として
のリーク量を、容積効率の低下を招来せず、かつ潤滑不
良による焼付事故を招かないような適切な値に調整し
て、ポンプ性能を有効に向上させることができるという
優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を示す模式的な全体縦断面
図。
図。
【図２】図１におけるII-II 線断面図。
【図３】図１の要部拡大図。
【図４】非ニュートン流体の剪断速度と剪断粘度の関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
１…ボディ ２、３…歯車 ２ａ、３ａ…歯車側面 ４、５…側板部材 Ａ…噛合位置 Ｂ…反噛合位置 ＩＮ…吸込ポート ＯＵＴ…吐出ポート Ｓ…側面隙間 ｄ1 、ｄ2 …隙間寸法
Claims (1)
- 【請求項１】ボディ内に互いに噛合状態で配設される一
対の歯車と、両歯車の側面を摺動シールする側板部材
と、両歯車が同期逆回転した場合に噛合位置から反噛合
位置に向かって漸次歯同士が離反する側に開口する吸込
ポートと、その場合に反噛合位置から噛合位置に向かっ
て漸次歯同士が会合する側に開口する吐出ポートとを具
備してなる非ニュートン流体移送用の歯車ポンプ又はモ
ータにおいて、 前記歯車の側面と側板部材の内面との間に形成される側
面隙間を、噛合位置側から反噛合位置側に向かって流体
の剪断速度に応じて漸次増大させていることを特徴とす
る歯車ポンプ又はモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036973A JP2636660B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 歯車ポンプ又はモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036973A JP2636660B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 歯車ポンプ又はモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249159A JPH06249159A (ja) | 1994-09-06 |
| JP2636660B2 true JP2636660B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=12484699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5036973A Expired - Lifetime JP2636660B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 歯車ポンプ又はモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636660B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5617407B2 (ja) * | 2010-07-16 | 2014-11-05 | セイコーエプソン株式会社 | 流体流動装置、流体噴射装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT355916B (de) * | 1976-07-13 | 1980-03-25 | Akzo Nv | Zahnradpumpe mit verminderter leistungsaufnahme zum foerdern viskoser fluessigkeiten |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP5036973A patent/JP2636660B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06249159A (ja) | 1994-09-06 |
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