JPS58152189A - 無脈動回転ポンプ - 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】 本発明はポンプケーシング内で駆動軸に対して偏心揺動
する揺動輪によりその外周面とポンプケーシング内周面
間にポンプ室を形成し、揺動輪の偏心揺動により前記ポ
ンプ室にポンプ作用を与えるようにした回転ポンプ、特
にポンプ室から圧送される流体の脈動を減少させた無脈
動回転ポンプに関するもので、本発明の目的は、ポンプ
ケーシング内に一対のポンプ室を並設し、これらポンプ
室に互に一体に連結された、１８０度位相の異なる一対
の揺動輪によってポンプ作用を与え、各ポンプ室から吐
出される、１８０度位相の異なる流体を１つの吐出ポー
トから圧送することにより脈動を可及的に減少させると
ともに、２つの揺動輪を連結壁により一体に連結すると
ともにその連結壁により各ポンプ室を吸入室と吐出室と
にそれぞれ流体密状に区画することにより、部品点数が
少な（構成簡単でコンパクトな無脈動回転ポンプを提供
することである。

以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、第１図に示すように、ポンプケーシング１は複数本の
ボルト２により一体に連結される一対の中空円筒状のケ
ース半体３，４と、゛それらケース半休３．４の両端の
開口部を閉鎖する一対の蓋体５，６とからなり、ケース
半体３，４および蓋体５，６はポリプロピレン等の耐薬
品性のある合成樹脂により形成され、複数本のボルト１
８により一体に連結される。

ポンプケーシング１内には、駆動軸７の内端が挿入され
、この駆動軸７はその中間部において一方の蓋体６に軸
受８を介して回転自在に支承され、またその蓋体６より
外部へ延出される外端において図示しない原動機に連結
され、それにより回転駆動されるようになっている。

ポンプケーシング１内において、駆動軸７の内端には、
切欠溝９が形成−され、この切欠溝９は、第３図に明瞭
に示すように、駆動軸７の中心軸線０に平行な駆動平面
１０を有し、この切欠溝９の位置において駆動軸γを取
囲むようにしてポンプ軸１１を一体に形成された環状ソ
ケット１２が内周に玉軸受１３を備えて配置され、切欠
溝９の駆動平面１０と玉軸受１３の内周面間には楔部材
１４が介在され、この楔部材１４（１内側に切欠溝９の
駆動平面１０に当接する被動平面１５を、また外側に玉
軸受１３の内周面と密接する円弧面１６をそれぞれ形成
され、楔部材１４の外周の円弧面１６は駆動軸７の内端
の外周面より突出して玉軸受１３を介して環状ソケット
１２の中心を駆動軸７の中心軸Ｈｏに対して一定量Ｅだ
げ偏心させるようになっている。前記楔部材１４および
玉軸受１３は本発明の偏心揺動手段１７を構成する。

環状ソケット１２と一体に形成されたポンプ軸１１はそ
の中心軸線Ａが環状ソケットの中心と一致するように配
置されており、従って駆動軸７の中心軸線Ｏに対して一
定量Ｅだけ偏心しており、駆動軸７が回動駆動されると
環状ソケット１２、即ちポンプ軸１１は駆動軸７の中心
軸線０回りに偏心揺動されるが、駆動軸１１０回転力は
玉軸受１３に吸収されて環状ソケット１２即ちポンプ軸
１１に伝達されることはない。

一方のケース半体３には、略同−の大きさの２つの円筒
状の第１．第２中空室２０．２１が対象的に形成され、
これら第１．第２中空室２０．２１は小円筒状の連通溝
２２により連通されている。

第１．第２中空室２０．２１には、２つの第１゜第２揺
動輪２３．２４がそれぞれ収容され、これら揺動輪２３
．２４は連結壁２５によって一体に連結される。第１揺
動輪２３はポンプ軸１１に嵌合されてポンプ軸１１の偏
心運動に伴い第１中空室２０の内周壁に圧接しながら偏
心運動を行なう。

第１図に示すように、第１．第２揺動輪２３゜２４は、
−側面においてケース半体３の開口端に０−リング２６
を介して流体密状に固着された蓋体５の内側面に当接す
るとともに他側面において、ケース半体３の第１．第２
中空室２０．２１に外周面にそれぞれＯ−リング２７．
２８を介して嵌合された、第１．第２中空室２０．２１
より僅かに小径の第１．第２シールディスク２９．３０
に当接している。ケース半体３には前記第１．第２中空
室２０．２１に隣接して環状凹部３１が形成され、この
環状凹部３１には円盤状の抑え板３２が外周面にＱ　　
＋）ング３３を介して流体密状に嵌合される。抑え板３
２は一側面において第１．第２シールディスク２９．３
０に当接するとともに他側面において環状ソケット１２
のシール面３４に当接し、また環状ソケット１２の内周
面に嵌合された玉軸受１３とケース半体４の開口端を閉
鎖する蓋体６の内側面間には、圧縮コイルばねよりなる
押圧ばね３５が縮設され、この押圧ばね３５により環状
ソケット１２、抑え板３２、第１．第２シールディスク
２９．３０および第１．第２揺動輪２３．２４は蓋体５
の内側面へ押圧され、これら各部材の隣接面同志が互い
に圧接されてそれらの間のシールを行なうようになって
いる。この際、押圧ばね３５により前記各部材間の圧接
力を得るため、第１．第２シールディスク２９．３０の
厚さを適当に設定して組立状態で抑え板３２と環状凹部
３１底面３６との間に多少の間隙が形成されるようにす
る。

ケース半体３の円筒状の第１．第２中空室２０゜２１内
には、第１．第２揺動輪２３．２４の外周面、蓋体５の
内側面、および第１．第２シールディスク２９，３０の
側面により三ケ月状の第１゜第２ポンプ室３７．３８が
それぞれ画成され、第１、第２ポンプ室３７．３８の各
々は連結壁２５によって第１吸入室３９、第１吐出室４
０および第２吸入室４１、第２吐出室４２にそれぞれ区
画される。ケース半体３内の第１．第２中空室２０゜２
１を連通する連通溝２２には、両側を切欠いた小円筒状
の支持ピン４５が回転自在に嵌合され、この支持ピン４
５は、第１．第２揺動輪２３．２４の連結壁２５を両側
から、摺動可能に挟持する。従ってポンプ軸１１の偏心
揺動に伴い第１．第２揺動輪２３．２４は支持ピン４５
を支点として第１゜第２中空室２０．２１の内周面に圧
接しながら互に１８０度の位相差を以って偏心揺動する
。

前記連通溝２２には連結壁２５を挟んで相対向して吸入
ポート４６および吐出ポート４７が開口し、支持ピン４
５の外周部はその両側の吸入ポート４６および吐出ポー
ト４７に対応する位置において切欠かれて吸入口４８お
よび吐出口４９が形成され、それら吸入口４８および吐
出口４９を介して第１．第２吸入室３９．４１および第
１．第２吐出室４０．４２は吸入ポート４６および吐出
ポート４７に各別に連通している。

環状ソケット１２の抑え板３２に当接するシール面３４
には環状溝５０が設けられ、その環状溝５０は抑え板３
２および第１．第２シールディスク２９．３０を貫通す
る還流路５１を介して吸入ポート４６に連通しており、
第１．第２ポンプ室３７．３８からポンプ軸１１の外周
面と第１シールデイスク２９および抑え板３−２との間
の間隙に漏出した流体は環状溝５０に集められ、ここか
ら還流路５１を通って吸入ポート４６に戻されるように
なっている。

環状ソケット１２の外周部とケース半体４の内周面間に
はダイヤフラム５２が張設され、そのダイヤフラム５２
の内、外周ビード部５３．５４は環状ソケット１２の外
周面およびケース半体４の内周面にそれぞれ螺合された
止環５５．５６により固定保持される。従ってたとえ環
状ソケット１２の環状溝５０から抑え板３２と環状ソケ
ット１２のシール面３４との間を通って流体が漏出した
としても、あるいは第１．第２ポンプ室３７．３８から
ケース半体３の内周面と第１．第２シールディスク２９
．３０および抑え板３２の外周面との間を通って流体が
漏出したとしても、漏洩流体はｊイヤフラム５２により
シールされ玉軸受１３や押圧ばね３５等に接触してこれ
らを腐食させるようなことはない。

次にこの実施例の作用について説明する。

いま図示しない原動機の駆動により駆動軸７を回転する
と、楔部材１４、玉軸受１３を介して環状ソケット１２
と一体に形成したポンプ軸１１が駆動軸７の中心軸線０
回りに偏心揺動され、これに伴い第１．第２揺動輪２３
．２４が第１．第２中空室２０．２１の内周面に押圧さ
れつつ支持ピン４５を支点にして互に１８０度の位相差
を以って公転する。第１．第２揺動輪２３．２４の公転
位相が１８０度ずれているため、それら揺動輪２３゜２
４の外周面と第１．第２中空室２０．２１の内周面間に
形成される第１．第２ポンプ室３７．３８の位相は同様
に１８０度ずれている。第１．第２ポンプ室３７．３８
は第１．第２揺動輪２３．２４を連結する連結壁２５に
より第１吸入室３９．第１吐出室４０および第２吸入室
４１、第２吐出室４２にそれぞれ流体密状に区画され、
これら第１゜第２吸入室３９．４１および第１．第２吐
出室４０゜４２が第１．第２揺動輪２３．２４の偏心揺
動により体積変化を生じてポンプ作用を行なうものであ
る。即ち、第４図ｔＣ＞に示すように、第１．第２揺動
輪２３．２４が下死点位置にあるとき、第１ポンプ室３
７は吸入ボート４６に連通ずる第１吸入室３９が最も体
積を縮小されて吸入開始直前の状態に、また吐出ポート
４７に連通ずる第１吐出室４０が最も体積を膨張されて
吐出開始直前の状態にあり、また第２ポンプ室３８は第
２吸入室４１および第２吐出室４２０体積が略等しい吸
入。

吐出行程の中間の状態にある。この状態からポンプ軸１
１が時計回りに公転すると、第４図（ｄ）に示すように
、第１吸入室３９０体積が漸次増大してそこに吸入ポー
ト４６から吸入口４８を介して流体を吸込むとともに、
第１吐出室４０は体積が縮小されてその中の流体を加圧
して吐出口４９から吐出ボート４７へ圧送し、同時に第
２揺動輪２４は反時計方向に公転して第２吸入室４１の
体積が増大して吸入口４８より流体を吸入し続けるとと
もに第２吐出室４２功体積が引続き縮小されてその中の
流体を加圧しながら吐出口４９から圧送し、次いで第４
図（α）に示されるように、第１．第２揺動輪２３．２
４とも上死点に達したとき、第１ポンプ室３７は第１吸
入室３９と第１吐出室４００体積が略等しい吸入、吐出
行程の中間の状態になり、また第２ポンプ室３８は第２
吐出室４２が最も体積を縮小されて吐出行程を終了する
とともに第２吸入室４１は最も体積を膨張されて吸入行
程を終了して吸入、吐出の一サイクルを終える。ポンプ
軸１１が更に公転を続けると、第４図（ｂ）に示される
ように、第１ポンプ室３Ｔは第１吐出室４０がさらに体
積を縮小して吐出行程を継続するとともに第２吸入室４
１が体積を増大して吸入行程を続け、また第２ポンプ室
３８は第２吸入室４１が吸入行程を開始するとともに第
２吐出室４２が吐出行程を開始して次の吸入、吐出行程
が始まり、第１．第２揺動輪２３．２４が第４図（Ｃ）
の位置になったとき、第１ポンプ室３７は第１吸入室３
９の吸入行程および第１吐出室４０の吐出行程とも終了
して吸入、吐出の一サイクルを終える。

第２図から明らかなように、第１．第２揺動輪２３．２
４の公転中宮に吸入、吐出口４８．４９間の連通は遮断
されており、それらの連通により第１．第２ポンプ室３
７．３８の吸入、吐出行程が中断されることはないので
各ポンプ室３７．３８の吸入、吐出行程はそれぞれ連続
して行なわれる。

ところで第６図を参照して、第１ポンプ室３７の単位時
間当りの吐出量を表わす吐出流量ＩＺ’　＋　を駆動軸
７の回転角θに対して求めると、第１揺動輪２３の中心
、即ちポンプ軸１１の中心Ａは駆動軸７の軸心Ｏに対し
て等速回転するので、前記吐出流量Ｗ、は前記第１揺動
輪２３の外周円Ｃと、吐出ポート４７の中心Ｏ′と駆動
軸７の軸心Ｏとを結ぶ線００’（Ｙ軸）との交点りから
吐出ポート４７までの距離ｙに比例する。即ち、吐出流
量ＷＩ　と前記距離ｙの間には次の関係が成立する。

ｗ、　−ｋｙ（ｋは比例定数） そして距離ｙは、第６図から明らかなように、９＝Ｒ−
ＯＤ Ｒ：円筒状中空室２００半径 ＯＤ：円筒状中空室２０の中心Ｏ（駆動軸７の軸心）か
ら点りまでの距離 として表わされるが、 ０Ｄ＝ＯＢ＋ＢＤ ＯＢ：第１揺動輪２３の中心Ａと円筒 状中空室２３の中心Ｏとを結ぶ 線分ＡＯのＹ軸方向の成分 ＢＤ：第１揺動輪２３の中心Ａと点り とを結ぶ線分ＡＤのＹ軸方向の 成分 ＯＢ＝Ｅ　ｃｏｓ　　θ Ｅ：偏心量（第１揺動輪２３の中心Ａから駆動軸７の軸
心Ｏまでの距離） θ：第１揺動輪２３あるいは駆動軸７のθ ｒ：第１揺動輪２３の半径 ＡＢ：第１揺動輪２３の中心ＡからＹ軸ままでの垂直距
離 しかしながら、偏心量Ｅは第１揺動輪２３の半となり、
従って、 ｙキＲ−Ｅｃｏｓθ−ｒ＝Ｒ−ｒ　−Ｅ　　ｃｏｓθ＝
　Ｅ　−Ｅ　ｃｏｓθ＝　Ｅ（１−ｃｏｓ−θ）ｗ、＝
ｋｙ中ｈＥ（１−ｃｏｓ　　θ）となる。また第１ポン
プ室３Ｔと１８０度の位相差のある第２ポンプ室３８の
吐出流量Ｗ２は、ｗ２＝ｋｙキｋＥ（１−ｃｏｓ（π十
θ））＝ｋＥ（１＋ｃｏｓ　　θ） となる。従って、一方の第１ポンプ室３７の吐出流量Ｗ
１は、第５図の曲線Ｉで示され、これと１８０度位相差
のある第２ポンプ室３８の吐出流量Ｗ２は第５図の曲線
■で示される。

そして両方の吐出流量ＩＡＩ、、Ｗ２の和Ｗは、Ｗ−Ｗ
ｌ＋Ｗ２キ２に、Ｅ となり、第１．第２揺動輪２３．２４の公転位置に無関
係に一定となる。

このため、第１．第２ポンプ室３７．３８全体から圧送
される流体に脈動がな゛く、一定流量とな仮定したので
、偏心量Ｅを第１揺動輪２３０半径ｒに対して小さくし
てＬを零に近づけるにつれて圧送流体の脈動は低減して
いく。

以上のように本発明によれば、ポンプケーシング内に２
つの略同径の円筒状の第１．第２中空室を画成し、その
第１中空室内に収容されてその内周面と協働して第１ポ
ンプ室を画成する第１揺動輪を駆動軸に偏心揺動手段を
介して偏心して取付け、該駆動軸の回転に伴いその軸心
回りに偏心揺動させ、また前記第２中空室に収容されて
その内周面と協働して第２ポンプ室を画成する第２揺動
輪を前記第１揺動輪に連動させてそれと１８０度の位相
差を以って偏心揺動させ、さらに前記第１゜第２揺動輪
を一体に連結する連結壁により前記第１ポンプ室を第１
吸入室および第１吐出室に、また前記第２ポンプ室を第
２吸入室および第２吐出室にそれぞれ流体密状に区画し
、第１．第２吸入室を共通の吸入ボートに連通させると
ともに第１゜第２吐出室を共通の吐出ボートに連通させ
たので、第１．第２揺動輪の偏心揺動により第１．第２
ポンプ室から吐出される１８０度脈動位相の異なる流体
を共通の吐出ボートで合流させてお互いの脈動を打消す
ことにより殆ど無脈動の流体を圧送することができ、ま
た前記第１．第２揺動輪を連結壁により一体に連結して
それらを１個の駆動軸により偏心揺動させるようにした
ので、第１．第２揺動輪に対して共通の一本の駆動軸お
よび一個の偏心揺動手段を使用するだけでよく、さらに
前記連結壁を前記第１ポンプ室を第１吸入室および第１
吐出室に、また前記第２ポンプ室を第２吸入室および笛
２吐出室にそれぞれ流体密状に区画する区画壁としても
兼用したので、それら連結壁と区画壁とを別々に設ける
必要がないばかりでなく第１、第２ポンプ室をそれぞれ
吸入室、吐出室に区画するために共通１個の連結壁を使
用でき、従って２つのポンプ室を設けたにも拘わらず部
品点数を少なくして構成を簡単且つコンパクトになしう
るものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による回転ポンプの実施例を示すもので、第
１図はその縦断側面図、第２図は第１図ＩＴ−ＩＩ線断
面図、第３図は第１図■−１■線断面図、１４図は本発
明回転ポンプの異なった作動状態を表わす作用図、第５
図は駆動軸の回転に伴い第１゜第２ポンプ室からそれぞ
れ吐出される流体の吐出量を示す特性図、第６図は本発
明回転ポンプの作用を示す説明図である。 １・・ポンプケーシング、７・・・１駆動軸、１７・・
・偏心揺動手段、２０．２１・・・第１．第２中空室、
２３．２４・・・第１．第２揺動輪、２５・・・連結壁
、３７．３８・・・第１．第２ポンプ室、３９．４１・
・・第１．第２吸入室、４０．４２・・・第１．第２吐
出室、４６．４７・・・吸入、吐出ボート特許出願人使
　藤　−− 第５図 第６図 （ｄ）　　　　　　　　　　　（ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部に２つの略同径の円筒状の第１．第２中空室を画成
   したポンプケーシングと；このポンプケーシングに軸受
   を介して回転自在に支承され、駆動源に連結される駆動
   軸と；前記第１中空室に収容されてその内周面と協働し
   て第１ポンプ室を画成する第１揺動輪と；その第１揺動
   輪を前記駆動軸に偏心して取付けて該駆動軸の回転に伴
   いその軸心回りに前記第１揺動輪を偏心揺動させる偏心
   揺動手段と；前記第２中空室に収容されてその内周面と
   協働して第２ポンプ室を画成し、前記第１揺動輪に連動
   されてそれと１８０度の位相差を以って偏心揺動する第
   ２揺動輪と；前記第１．第２揺動輪を一体に連結すると
   ともに前記第１ポンプ室を第１吸入室および第１吐出室
   に、また前記第２ポンプ室を第２吸入室および第２吐出
   室にそれぞれ区画する連結壁と；前記ポンプケーシング
   に形成され、前記第１．第２吸入室に連通ずる共通の吸
   入ポートと；前記ポンプケーシングに形成され、前記第
   １．第２吐出室に連通ずる共通の吐出ポートと；からな
   る無脈動回転ポンプ。