JPH11210646A - 自己潤滑強化型ギヤ式定量ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギヤの軸方向端面等での流体の固化及びギヤ
式定量ポンプの吐出口における吐出量の減少及び変動を
防止する。 【解決手段】 自己潤滑強化型ギヤ式定量ポンプは、歯
合しつつ一定速度で回転するギヤ対1,2 を吸入口8 から
吐出口9 まで連通している圧送用流路内に設けることに
よって流体を一定流量で吐出口9 から吐出し、更に、吸
入口8 から吸入された流体によってギヤ対1,2 の軸方向
端面を潤滑する。ギヤ1,2 の軸方向端面は、圧送用流路
からギヤ1,2 の軸方向端面に流体が必要以上に漏洩する
のを防止するための環状のシール面10と、ギヤ1,2 の軸
方向端面において流体が滞留固化するのを防止するため
にシール面10の半径方向内側に形成された凹部11とを有
する。更に、ギヤ1,2 の軸方向端面に漏洩した流体を自
己潤滑強化型ギヤ式定量ポンプの外部に迅速に排出させ
るために、流路11,12,13,14,15が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送液時にギヤとギ
ヤの両側のサイドプレートとの間及びギヤと軸表面との
間で固化し易い比較的粘度の高い樹脂流体を定量圧送す
るのに適した自己潤滑強化型ギヤ式定量ポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶融可能な樹脂流体、溶剤を
用いて溶解した樹脂流体やモノマーを含有する樹脂流体
など比較的高粘度の樹脂流体を定量圧送するために、図
９に示すようなギヤ式定量ポンプが使用されている。図
９は従来のギヤ式定量ポンプの側断面図である。図９に
おいて、１０１は駆動ギヤ、１０２は従動ギヤ、１０３
は駆動ギヤ１０１に固定されている駆動軸、１０４はサ
イドプレートに固定されている従動軸、１０５、１０６
はサイドプレート、１０７はケーシングを示している。
図１０は図９の駆動ギヤ１０１の正面図、図１１は図１
０のXI−XI線に沿った断面図である。サイドプレート１
０５に設けられた吸入口からギヤの歯溝内に一定流量で
送り込まれた流体は、駆動ギヤ１０１及び従動ギヤ１０
２の歯溝内に保持されつつ、駆動ギヤ１０１及び従動ギ
ヤ１０２の回転により、サイドプレート１０５に設けら
れた吐出口の側に送られる。続いて、ギヤ式定量ポンプ
は、吐出口において流体を一定流量で図９の左側に吐出
し、以下、上述した工程を連続的に繰り返す。

【０００３】このギヤ式定量ポンプは圧送される流体、
つまり、吸入口から流入した流体によって潤滑される。
詳細には、ギヤとサイドプレートとの間の隙間からギヤ
式定量ポンプ内に漏洩する流体により、駆動ギヤ１０
１、従動ギヤ１０２、駆動軸１０３及び従動軸１０４が
潤滑される。

【０００４】ところで、図９〜図１１に示すように、従
来の駆動ギヤ１０１及び従動ギヤ１０２は、サイドプレ
ート１０５、１０６に面する軸方向端面がそれぞれ単一
平面上に形成されている。そのため、駆動ギヤ１０１及
び従動ギヤ１０２の軸方向端面とサイドプレート１０
５、１０６との間の隙間が小さい場合、ギヤの軸方向端
面とサイドプレートとの間等のギヤ式定量ポンプ内部に
おいて、漏洩した流体が流動しずらくなり、それゆえ、
流体が固化してしまう。一方、駆動ギヤ１０１及び従動
ギヤ１０２の軸方向端面とサイドプレート１０５、１０
６との間の隙間が大きい場合、ギヤ式定量ポンプ内へ漏
洩する流体の漏洩量が大きくなり過ぎてしまい、ギヤ式
定量ポンプの吐出口における吐出量が減少してしまう。
その上、流体の漏洩量はギヤ式定量ポンプへの流体の供
給圧力や吐出圧力の変動及び粘度変化によって変動する
ため、流体の漏洩量が大きいと、吐出口における吐出量
が大きく変動してしまう。この問題を解決するため、サ
イドプレートのギヤに隣接する部分に漏洩した流体の流
出路を備えたギヤ式定量ポンプが提案されている（特開
平６−７４１６２号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのポンプはサ
イドプレートに加工を施すため加工が困難であり、コス
トが高かった。又例えば流路が詰まった場合の流路の清
掃や部品の交換が困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は吸入口か
ら吸入される流体を歯合しつつ一定速度で回転するギヤ
対によって吐出口まで搬送し、一定流量で前記吐出口か
ら吐出し、かつ、前記吸入口から吸入された流体の一部
を前記ギヤ対の軸方向端面とその端面に対向して設けら
れたサイドプレートとの隙間から漏洩させ、ギヤを潤滑
する自己潤滑強化型ギヤ式定量ポンプにおいて、前記ギ
ヤ対のうちの少なくとも一方のギヤの軸方向端面は、前
記吸入口から前記ギヤの軸方向端面に流体が必要以上に
漏洩するのを防止するためにギヤとサイドプレートの間
をシールする環状のシール面と、前記ギヤの軸方向端面
において流体が滞留固化するのを防止するために前記シ
ール面の半径方向内側に形成された凹部とを具備してい
ると共に、前記ギヤ対の軸方向端面に漏洩した流体を凹
部からポンプの外部に迅速に排出させるための流路が設
けられていることを特徴とするポンプである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。

【０００８】図１は本発明の自己潤滑強化型ギヤ式定量
ポンプ（以下適宜単に「ポンプ」という）の第一の実施
形態の分解斜視図である。図１において、１は駆動ギ
ヤ、２は従動ギヤである。これらの端面は図中のＸＹ平
面上に形成されている。３は駆動ギヤ１に固定される駆
動軸、４は従動ギヤ２に固定されず、サイドプレートに
固定される従動軸である。駆動軸３及び従動軸４の中心
軸はＺ軸方向に向けられている。５及び６はサイドプレ
ート、７はケーシングを示している。８は圧送すべき流
体をギヤ歯溝内に充填するための吸入口、９はギヤ歯溝
からの流体を一定流量で吐出するための吐出口を示して
いる。１０は必要以上の流体が各ギヤの軸方向端面に漏
洩しないように各ギヤとサイドプレート５及び６との間
をシールするために駆動ギヤ１及び従動ギヤ２の軸方向
端面に設けられた環状のシール面、１１はシール面１０
とサイドプレート５，６との間から漏洩した流体（以下
「潤滑液」という）が流れ込む凹部であって、駆動ギヤ
１及び従動ギヤ２の軸方向端面に漏洩した潤滑液が滞留
固化するのを防止するために設けられた凹部を示してい
る。１２は駆動軸３に設けられている潤滑用溝であっ
て、凹部からの潤滑液の流路となり、ここから駆動軸側
面に漏洩した潤滑液により駆動軸３とサイドプレート５
及び６との間を潤滑することができる。１３は凹部から
の潤滑液の流路であって、従動ギヤ２と従動軸４との間
を潤滑するために従動軸４に設けられている潤滑用溝を
示している。１４は駆動軸３を潤滑した潤滑液をポンプ
から排出するために駆動軸３の内部に形成された潤滑液
排出管、１５は従動ギヤ２と従動軸４との間を潤滑した
潤滑液をポンプから排出するためにサイドプレート６に
設けられた潤滑液排出口を示している。

【０００９】つまり、本実施形態のポンプは、圧送され
る潤滑液、つまり、吸入口８から吸入された潤滑液によ
って潤滑される。詳細には、圧送される潤滑液のうちの
一部が潤滑液としてシール面１０とサイドプレート５及
び６との間を通じて各ギヤの軸方向端面に漏洩して、駆
動ギヤ１、従動ギヤ２を潤滑しつつ、凹部に流入する。
この潤滑液は、潤滑用溝１２，１３に流入し、駆動軸３
及び従動軸４を潤滑して、潤滑液排出管１４ないし潤滑
液排出口１５から排出される。潤滑液は吸入口８から潤
滑液を充填する充填圧によってポンプ内を移動する。

【００１０】図２は組み立てられたポンプ側断面図であ
る。図２に示すように、潤滑用溝１２は可動な駆動軸３
とサイドプレート５及び６との間に潤滑液を十分に行き
渡らせるため、駆動軸３の側面（外周面）に螺旋状に形
成されている。潤滑用溝１２は駆動ギヤ１の内周部を始
点とし、駆動軸３の両端面までの間に形成されている。
なお、本実施形態においては両端面側に伸びる潤滑用溝
１２はそれぞれ離れて二本形成されているが、つながっ
た一本の溝とすることもできる。また、潤滑用溝１２の
形状は特に限定されず、例えば直線状に形成することも
可能である。一方従動軸４の側面には直線状の潤滑用溝
１３が四本形成されている。各潤滑用溝１３は従動ギヤ
２の軸方向端面を始点とし、従動ギヤ２の内周部を通っ
て、従動軸４の端面までの間に形成されている。潤滑用
溝１３を流れる潤滑液は従動ギヤ２と従動軸４との間を
潤滑するのみであり従動軸４とサイドプレート５及び６
との間を潤滑する必要はないため、潤滑用溝１３は従動
軸の片方の端面まで形成されている。潤滑用溝１３は従
動軸の両端面まで形成されていてもよく、形状も本数も
特に限定されない。また、潤滑用溝１３を通った潤滑液
がポンプ外部に排出されるように、潤滑用溝１３は、従
動軸４とサイドプレート６との間に形成される空隙１７
を介して潤滑液排出口１５に連通している。又、潤滑用
溝１２は駆動軸３とサイドプレート５との間に形成され
る空隙１６を介して潤滑液排出管１４に連通している。
図３は組み立てられたポンプの駆動ギヤ１、従動ギヤ
２、駆動軸３、従動軸４及びサイドプレート５のみを図
１のIII 方向から見た正面図である。図３に示すよう
に、シール面１０のシール力を確保するために、シール
面１０の半径方向長さＭ、つまり、駆動ギヤ１及び従動
ギヤ２の歯底部からシール面１０の内周縁までの半径方
向長さが、歯底部から駆動軸３及び従動軸４の外周面ま
での半径方向長さＬの５％以上になるように、シール面
１０が形成されている。また、シール面とサイドプレー
トの間で潤滑液が固化するのを防止するため長さＭは長
さＬの１０％以下になるようにシール面１０が形成され
ている。

【００１１】図４は駆動ギヤ１の平面図、図５は図４の
V −V 線に沿った駆動ギヤ１の断面図である。図４に示
すように、本実施形態においては、駆動ギヤ１の内周面
上に、ギヤ軸３に設けられた潤滑用溝１２に対向するよ
うに溝部２２が設けられている。溝部２２は凹部１１か
らの潤滑液を潤滑用溝１２に流入しやすくするために設
けられている。図５に示すように、シール面１０及び凹
部１１は駆動ギヤ１の軸方向の両端面に形成されてい
る。また、駆動ギヤ１の凹部１１内で潤滑液が滞留固化
しないように、凹部１１は、シール面１０に対する深さ
ｔが５０μｍ以上になるように形成されている。更に、
必要以上の潤滑液が凹部１１内に漏洩しないように駆動
ギヤ１とサイドプレート５及び６との間をシールすべ
く、シール面１０とサイドプレート５及び６との隙間は
５μｍ以下になるように設定されている。尚、図面に
は、駆動ギヤ１のみを詳細に示しているが、従動ギヤ２
もほぼ同様に形成されている。

【００１２】図６は駆動軸３の側面図、図７は駆動軸３
の端面図である。潤滑液排出管１４を通じて駆動ギヤ１
及び駆動軸３の潤滑に使用された潤滑液をポンプから迅
速に排出することにより、潤滑用溝１２内等で潤滑液が
固化するのを防止することができる。

【００１３】図１〜図７に示すように、本実施形態のポ
ンプは、サイドプレート５に設けられた吸入口８から吸
入された潤滑液を、互いに歯合しつつ一定速度で回転し
ている駆動ギヤ１及び従動ギヤ２の歯溝内に一定流量で
送り込む。一定流量で送り込まれた潤滑液は、駆動ギヤ
１及び従動ギヤ２の歯溝内に保持されつつ、駆動ギヤ１
及び従動ギヤ２の回転により、サイドプレート５に設け
られた吐出口９の側に送られる。続いて、ポンプは、吐
出口９において潤滑液を一定流量で吐出し、以下、上述
した工程を連続的に繰り返す。

【００１４】本実施形態のポンプに充填され得る樹脂潤
滑液は、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポ
リメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリ弗化ビニリ
デン、ポリ弗化ビニル等の樹脂と、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、塩化ビニル、酢酸ビニル、弗
化ビニル等のモノマーとの混合系等が挙げられる。アセ
ント等の溶剤や光重合開始剤を含有することも可能であ
る。但し、上述したものに限定されるものではない。

【００１５】図８は本発明のポンプの第二の実施形態の
分解斜視図である。図８において、４’は従動ギヤ２に
対して周方向不動に固定され、回転可能な従動軸、１
３’は従動ギヤ２及び従動軸４’を潤滑するために従動
軸４’に設けられている潤滑用溝を示している。１４’
は従動ギヤ２及び従動軸４’を潤滑した潤滑液をポンプ
から排出するために従動軸４’内に設けられた潤滑液排
出管を示している。２３は従動ギヤ２の内周面上に設け
られた溝部である。即ち本実施形態の従動ギヤ２及び従
動軸４’は駆動力を有さない以外、第一の実施形態の駆
動ギヤ１及び駆動軸３と同様の構造を有している。第一
の実施形態と同一の参照番号は、第一の実施形態と同一
の部品を示している。

【００１６】

【実施例】以下実施例により本発明を更に説明する。 実施例１ 図１に示した定格０．１５ｃｃ／ｒｅｖポンプを用い、
圧送液としてポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メ
チル及び弗化メタクリレートをそれぞれ重量比で４５：
３５：２０の割合で混合、攪拌した樹脂溶液を用い、ポ
ンプへの樹脂供給圧力を０．５ＭＰａとして１分間当た
り３回転でポンプを駆動して樹脂溶液をノズルより吐出
させつつ１ｍ／分の速度で引き取った。引き取る手前で
活性光線を照射し、完全に重合、固化を行ってフィラメ
ントとなしそのフィラメントの外径及び吐出圧力を測定
した。表１の実験番号１〜４に示された寸法の凹部をギ
ヤ端面に有したポンプでは溶液固化等によるポンプの停
止等のトラブルは発生しなかった。又、これらのギヤポ
ンプは吐出圧力及びフィラメント外径の変動も極めて少
なく安定した送液を行うことができた。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２ 従動ギヤと従動軸をそれぞれ図８に示すような従動ギヤ
２、従動軸４’に変更し、表１と同様の条件で実験を行
ったところ実施例１と同様に良好な結果を得た。 比較例１ 図９に示すようにギヤ端面が単一平面上に形成されてい
る従来型の定格０．１５ｃｃ／ｒｅｖのギヤ式定量ポン
プを用いた他、実施例１と同様にしてフィラメントを
得、そのフィラメントの外径及び吐出圧力を測定した。

【００１９】表２の実験番号５〜８に示した如きギヤ端
面とサイドプレート間の隙間を有した従来型のポンプで
はギヤ端面とサイドプレートとの隙間が小さいとポンプ
停止のトラブルが発生した。また、ギヤ端面とサイドプ
レートとの隙間を大きくした場合には、ポンプ停止のト
ラブルは生じなくなったが、吐出圧力及びフィラメント
の外径変動が大きくなり、安定した送液ができなかっ
た。

【００２０】

【表２】

【００２１】比較例２ 実施例１で用いた構造のポンプであって、各部の寸法が
異なる定格０．１５ｃｃ／ｒｅｖポンプを用いた他、実
施例１と同様にフィラメントを得、そのフィラメントの
外径及び吐出圧力を測定した。

【００２２】表３の実験番号９〜１２に示された寸法の
凹部を有したポンプではギヤ停止のトラブルが若干生
じ、又吐出圧力及びフィラメント外径の変動が実施例
１，２と比較して増大し、十分に安定した送液ができな
くなった。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明のギヤ式定量ポンプはギヤが環状
のシール面を有するため、ギヤの軸方向端面に潤滑液が
必要以上に漏洩するのを防止することができ、それゆ
え、吐出量の減少及び変動を防止することができる。更
に、ギヤが凹部を有しており、かつ、ギヤの軸方向端面
に漏洩した潤滑液が迅速に排出されるため、ギヤの軸方
向端面等のポンプ内部において潤滑液が固化するのを防
止することができる、かつ、このポンプは低コストで生
産されメンテナンスも容易である。

【００２５】また軸の外周部に潤滑用溝を設けることに
より軸の周方向の摺動性を向上させることができる。さ
らに従動軸をサイドプレートに固定することにより可動
部品数を減少させ、ポンプの安定操業性を向上させるこ
とができる。また、従動軸と駆動軸の構造を同一にする
ことにより部品の流用が可能になり、ポンプのコストを
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポンプの第一の実施形態の分解斜視図
である。

【図２】第一の実施形態のポンプの側断面図である。

【図３】組み立てられたポンプの駆動ギヤ、従動ギヤ、
駆動軸、従動軸及びサイドプレートのみを図１のIII 方
向から見た正面図である。

【図４】駆動ギヤの平面図である。

【図５】図４のV −V 線に沿った駆動ギヤの断面図であ
る。

【図６】駆動軸の側面図である。

【図７】駆動軸の端面図である。

【図８】本発明のポンプの第二の実施形態の分解斜視図
である。

【図９】従来のポンプの側断面図である。

【図１０】図１０は図９の駆動ギヤの正面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線に沿った駆動ギヤの断面図
である。

【符号の説明】 １…駆動ギヤ ２…従動ギヤ ３…駆動軸 ４…従動軸 ５、６…サイドプレート ７…ケーシング ８…吸入口 ９…吐出口 １０…シール面 １１…凹部 １２、１３…潤滑用溝 １４…潤滑液排出管 １５…潤滑液排出口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口から吸入される流体を歯合しつつ
   一定速度で回転するギヤ対によって吐出口まで搬送し、
   一定流量で前記吐出口から吐出し、かつ、前記吸入口か
   ら吸入された流体の一部を前記ギヤ対の軸方向端面とそ
   の端面に対向して設けられたサイドプレートとの隙間か
   ら漏洩させ、ギヤを潤滑する自己潤滑強化型ギヤ式定量
   ポンプにおいて、前記ギヤ対のうちの少なくとも一方の
   ギヤの軸方向端面は、前記吸入口から前記ギヤの軸方向
   端面に流体が必要以上に漏洩するのを防止するためにギ
   ヤとサイドプレートの間をシールする環状のシール面
   と、前記ギヤの軸方向端面において流体が滞留固化する
   のを防止するために前記シール面の半径方向内側に形成
   された凹部とを具備していると共に、前記ギヤ対の軸方
   向端面に漏洩した流体を凹部からポンプの外部に排出さ
   せるための流路が設けられていることを特徴とするポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記シール面と前記サイドプレートとの
   隙間が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記
   載のポンプ。
3. 【請求項３】 前記シール面に対する前記凹部の底面の
   深さが５０μｍ以上であり、かつ、前記ギヤの歯底部か
   ら前記シール面の内周縁までの半径方向長さが、前記歯
   底部から前記ギヤを支持している軸の外周面までの半径
   方向長さの５％以上１０％以下であることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 流体を前記ギヤ式定量ポンプの外部に排
   出させるための流路がギヤ軸の摺動性を向上させるため
   に前記軸の外周面に設けられた潤滑用溝と、前記ポンプ
   の外部に連通し、前記軸の内部に形成された潤滑液排出
   管とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   一項に記載のポンプ。
5. 【請求項５】 前記ギヤ対が駆動ギヤと従動ギヤとによ
   って構成されており、前記従動ギヤを支持する従動軸
   が、前記サイドプレートに固定されていることを特徴と
   する請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. 【請求項６】 前記ギヤ対が駆動ギヤと従動ギヤとによ
   って構成されており、前記従動ギヤを支持する従動軸
   が、前記従動ギヤに対して周方向不動に固定されている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の
   ポンプ。