(57)【要約】【課題】部品点数の削減および作業効率の向上を図るとともに、ハウジングに対してカバーが回転することを防止し、吐出力の変化を抑制できる内接歯車ポンプを提供する。【解決手段】内接歯車ポンプ１は、複数の内歯を有するアウタロータ２内に、複数の外歯を有するインナロータ３が、外歯が内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、内歯と外歯との間に吸入側容積室と吐出側容積室とが形成されるトロコイド４と、トロコイド４を収容するトロコイド収容部８およびトロコイド収容部の開口周囲にカバー収容部７が形成されたハウジング５と、カバー収容部７に収容され、トロコイド収容部８を閉塞する中空円盤状のカバー６とを有し、カバー収容部７は係合凸部９を有し、カバー６は係合凸部９が係合可能な係合凹部１０を有しており、カバー６が、ハウジング５に対して相対回転不能に係合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、前記外歯が前記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、前記内歯と前記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドと、該トロコイドを収容するトロコイド収容部および該トロコイド収容部の開口周囲にカバー収容部が形成されたハウジングと、前記カバー収容部に収容され、前記トロコイド収容部を閉塞する中空円盤状のカバーとを有する内接歯車ポンプであって、
前記カバー収容部は係合凸部を有し、前記カバーは前記係合凸部が係合可能な係合凹部を有しており、前記カバーが、前記ハウジングに対して相対回転不能に係合されていることを特徴とする内接歯車ポンプ。
【請求項２】
前記係合凸部は略矩形片であり、前記係合凹部は略矩形孔であることを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
【請求項３】
前記係合凸部は前記カバー収容部の内周面からカバー収容空間に向けて突出する突起であり、前記係合凹部は前記カバーの外周面を軸方向に沿って切り欠いた切欠部であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内接歯車ポンプ。
【請求項４】
前記係合凸部および前記係合凹部はそれぞれ周方向に離間して複数形成されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
【請求項５】
前記カバーおよび前記ハウジングの少なくともいずれか一方が樹脂製であり、前記係合凸部および前記係合凹部の少なくともいずれか一方が弾性変形して係合されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）に関し、特に、産業機械分野、例えば空調用コンプレッサに使用される内接歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）として、特許文献１などが知られている。図５に基づき内接歯車ポンプの構造について説明する。図５（ａ）は従来の内接歯車ポンプの断面図であり、図５（ｂ）はカバーの平面図であり、図５（ｃ）はハウジングの平面図である。図５（ａ）に示すように、ポンプ２１は、複数の内歯を有する環状のアウタロータ２２内に、複数の外歯を有するインナロータ２３が収容されてなるトロコイド２４を主体としている。このトロコイド２４は、フランジ付き円柱状のハウジング２５に形成された凹部であるトロコイド収容部２８に回転自在に収容されている。ハウジング２５のカバー収容部２７には、トロコイド収容部２８を閉塞するカバー２６が固定されている。
【０００３】
インナロータ２３の軸心には、図示しない駆動源によって回転させられる駆動シャフト３２が貫通して固定されている。具体的には、ハウジング２５のシャフト孔２５ａはハウジング２５の軸心に形成され、これに合わせて、カバー２６およびカバー収容部２７、カバー２６のシャフト孔２６ａも、ハウジング２５と同心的に形成され、かつ配設されている。この場合、トロコイド収容部２８のみが、ハウジング２５の軸心に対して偏心して配置されており、トロコイド収容部２８内で、アウタロータ２２はシャフト３２に対して偏心する状態で回転させられる。
【０００４】
また、トロコイド収容部２８の底部には、背面側からトロコイド収容部２８に連通する吸入口２５ｃおよび吐出口２５ｄが形成されている（図５（ｃ）参照）。このような構造において、各ロータが互いに接触する仕切点間に、トロコイド２４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。駆動シャフト３２が回転してインナロータ２３が回転すると、外歯がアウタロータ２２の内歯に噛み合うことによりアウタロータ２２が同一方向に連れ回りし、この回転によって容積が増大し、負圧となる吸入側容積室に吸入口２５ｃから液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド２４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、ここから、吸入された液体が吐出口２５ｄに吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０５９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の内接歯車ポンプでは、ハウジング２５とカバー２６とは、それぞれのねじ孔２５ｂ、２６ｂを通された３本のねじ３１によって締結固定されている（図５参照）。ねじ固定によって、カバー２６がハウジング２５に取り付けられるとともに、カバー２６がハウジング２５に対して回転することを防止している。このように従来の内接歯車ポンプでは、カバー２６がハウジング２５に取り付けられる際に、複数のねじが必要とされ、部品点数が多くなっていた。また、ねじを取り付ける際に発生する取り付け作業も必要であった。
【０００７】
これの対策として、例えば、図５に示す形態に代えて、ハウジング２５およびカバー２６の３箇所のねじ孔を省略するとともに、３本のねじを省略して、カバー２６をハウジング２５のカバー収容部２７に単に圧入嵌合させることが考えられる。しかしながら、このような形態では、ハウジング２５に対してカバー２６が回転して内接歯車ポンプの吐出力が変化するおそれがあった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の削減および作業効率の向上を図るとともに、ハウジングに対してカバーが回転することを防止し、吐出力の変化を抑制できる内接歯車ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内接歯車ポンプは、複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、上記外歯が上記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、上記内歯と上記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドと、該トロコイドを収容するトロコイド収容部および該トロコイド収容部の開口周囲にカバー収容部が形成されたハウジングと、上記カバー収容部に収容され、上記トロコイド収容部を閉塞する中空円盤状のカバーとを有する内接歯車ポンプであって、上記カバー収容部は係合凸部を有し、上記カバーは上記係合凸部が係合可能な係合凹部を有しており、上記カバーが、上記ハウジングに対して相対回転不能に係合されていることを特徴とする。
【００１０】
上記係合凸部は略矩形片であり、上記係合凹部は略矩形孔であることを特徴とする。
【００１１】
上記係合凸部は上記カバー収容部の内周面からカバー収容空間に向けて突出する突起であり、上記係合凹部は上記カバーの外周面を軸方向に沿って切り欠いた切欠部であることを特徴とする。
【００１２】
上記係合凸部および上記係合凹部はそれぞれ周方向に離間して複数形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記カバーおよび上記ハウジングの少なくともいずれか一方が樹脂製であり、上記係合凸部および上記係合凹部の少なくともいずれか一方が弾性変形して係合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内接歯車ポンプは、トロコイドと、該トロコイドを収容するトロコイド収容部およびカバー収容部が形成されたハウジングと、該カバー収容部に収容され、トロコイド収容部を閉塞する中空円盤状のカバーとを有し、カバー収容部は係合凸部を有し、カバーは係合凸部が係合可能な係合凹部を有しており、カバーが、ハウジングに対して相対回転不能に係合されているので、ハウジングに対するカバーの回転を抑制でき、ポンプの吐出力の変化が抑えられる。また、作業工数の減少により取り付け作業効率の向上を図るとともに、部品点数の削減を図ることができる。
【００１５】
係合凸部は略矩形片であり、係合凹部は略矩形孔であるので、係合構造を有するハウジングやカバーを、製作上容易に作ることができる。
【００１６】
係合凸部はカバー収容部の内周面からカバー収容空間に向けて突出する突起であり、係合凹部はカバーの外周面を軸方向に沿って切り欠いた切欠部であるので、ポンプの組み立てにおいてカバーを上側から重ねる際に、係合箇所の位置合わせを容易にできる。
【００１７】
係合凸部および係合凹部はそれぞれ周方向に離間して複数形成されるので、ハウジングに対してカバーをより安定して固定でき、ハウジングに対するカバーの回転を好適に抑制できる。
【００１８】
カバーおよびハウジングの少なくともいずれか一方が樹脂製であり、係合凸部および係合凹部の少なくともいずれか一方が弾性変形して係合されているので、ハウジングとカバーとが緊密に嵌合され、ポンプ作動時のガタツキが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の内接歯車ポンプの一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の内接歯車ポンプの軸方向断面図である。
【図３】図１のポンプのカバーおよびハウジングの平面図である。
【図４】他の例のカバーおよびハウジングの平面図である。
【図５】従来の内接歯車ポンプの軸方向断面図などである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の内接歯車ポンプの一実施形態を図１〜図２に基づき説明する。図１は内接歯車ポンプの組み立て斜視図を、図２は内接歯車ポンプの軸方向断面図をそれぞれ示す。図１および図２に示すように、内接歯車ポンプ１は、環状のアウタロータ２内にインナロータ３が収容されたトロコイド４と、このトロコイド４を回転自在に収容する円形のトロコイド収容部８が形成されたハウジング５と、ハウジング５のトロコイド収容部８を閉塞するカバー６とを有する。カバー６は、中央部にシャフト孔６ａが形成された中空円盤状（円環平板状）の部材である。カバー６は、トロコイド収容部８の開口周囲に形成された円形のカバー収容部７に収容される。ハウジング５には３つの取付孔１３が形成されている。内接歯車ポンプ１は、各取付孔１３に通される固定ねじ（図示省略）により、機器本体のプレート（図示省略）に締結固定される。また、内接歯車ポンプ１は、インナロータ３の回転中心に同軸で固定された駆動シャフト１２を有している（図２参照）。
【００２１】
インナロータ３の外歯はアウタロータ２の内歯よりも１つ少なく、インナロータ３は、上記外歯が上記内歯に内接して噛み合う偏心した状態で、アウタロータ２内に収容されている。各ロータが互いに接触する仕切点間には、トロコイド４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。図２に示すように、ハウジング５のトロコイド収容部８の底面には、吐出側の容積室に連通する吐出口を含む液体流路１４が形成されている。吐出口から駆動シャフト１２の中心部の吐出流路を通して、図中上方の圧縮部（図示省略）に液体が圧送される。
【００２２】
内接歯車ポンプ１では、駆動シャフト１２によってトロコイド４が回転することにより、容積が増大して負圧となる吸入側容積室に、吸入口から液体がポンプ内部に吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、この吐出側容積室から、吸入された液体が吐出口に吐出される。上記のポンプ作用が、トロコイド４の回転によって連続的に行われ、液体が連続的に圧送される。さらに、吸入された液体によって各容積室の密閉性が高められる液体シール効果によって、各容積室間に生じる差圧が大きくなり、大きなポンプ作用が得られる。
【００２３】
内接歯車ポンプ１において、カバー６、ハウジング５の材質としては、金属（鉄、ステンレス鋼、焼結金属、アルミニウム合金など）や樹脂（ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂およびこれらに充填剤を配合した樹脂組成物など）が使用可能であり、金属と樹脂の複合品としてもよい。後述するように、カバー６とハウジング５を緊密に嵌合するため、カバー６およびハウジング５の少なくともいずれか一方を樹脂製とすることが好ましい。
【００２４】
また、アウタロータ、インナロータには、焼結金属（鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系など）を使用することが好ましく、特に価格面からは鉄系が好ましい。なお、水、薬液などを圧送するトロコイドポンプにおいては、防錆能力が高いステンレス系などを採用すればよい。
【００２５】
内接歯車ポンプ１において、上述のとおりハウジングなどの材質は特に限定されないが、ハウジングのトロコイド収容部の内側面が樹脂体からなり、該トロコイド収容部の底面が金属プレートなどの金属体からなる構成とすることが好ましい。図２に示すように、ハウジング５は、トロコイド収容部８を構成する底面と内側面でアウタロータ２およびインナロータ３と摺接する。トロコイド収容部８の内側面を樹脂体とすることで、アウタロータ２との摩擦摩耗特性に優れる。図２に示す形態では、トロコイド収容部８の底面が、ハウジング５と複合成形により樹脂体内に埋め込まれて一体化された円盤状の金属プレート１１から構成されている。これにより、樹脂で底面を形成する場合と比較して平面度に優れ、吐出性能のばらつきを抑制できる。金属プレート１１としては、焼結金属体や溶製金属体（板金プレス品）が採用できる。
【００２６】
また、ハウジング５には背面側に突出形成された円筒状の液体吸入部５ａが設けられている。ハウジング５を樹脂体とすることで、該液体吸入部５ａも成形時に一体に形成できる。必要に応じて、液体吸入部５ａの端部に、フィルタを溶着などにより固定できる。フィルタにより、ポンプ内への異物の混入を防止できる。
【００２７】
本発明の内接歯車ポンプ１は、カバー６がハウジング５に対して相対回転不能に係合されていることを特徴とする。係合構造について、図１〜図３に基づいて説明する。図３（ａ）は図１のカバーの平面図を示し、図３（ｂ）は図１のハウジングの平面図を示す。図１〜図３に示すように、ハウジング５のカバー収容部７には係合凸部９が１箇所設けられている。この係合凸部９は、カバー収容部７の底面７ｂから軸方向に（収容空間に）突出して形成された突起である。この係合凸部９は略矩形片状に形成される。具体的には、係合凸部９は、平面形状が矩形であり（図３（ｂ）参照）、ポンプの軸方向における断面形状が矩形である（図２参照）。
【００２８】
カバー６には、上記係合凸部９の位置および形状に対応して、係合凹部１０が１箇所設けられている。図１〜図３では、係合凹部１０は、軸方向一方の端面から他方の端面まで貫通した貫通孔として形成される。この係合凹部１０は、カバー６の内周面および外周面に連通していない。この係合凹部１０は略矩形孔である。具体的には、係合凹部１０は、平面形状が矩形であり（図３（ａ）参照）、ポンプの軸方向における断面形状が矩形である（図２参照）。
【００２９】
ハウジング５にカバー６が取り付けられる際に圧入嵌合されて取り付けられる。トロコイドのロータと、カバーとは、それらが接触する場合、または、接触しない場合であっても圧送液体を介して、ロータの回転に伴いカバーが共回りする力が働き、カバーがハウジングに対して回転するおそれがある。本発明では、係合凸部と係合凹部が係合することで、ハウジング５に対するカバー６の回転が抑えられる。ここで、ポンプの吐出力は、ロータとカバーとの隙間量（軸方向長さ）に応じて変化し、隙間量が大きくなると吐出力は低下する。そして、カバーがハウジングに対して回転する際には隙間量が変動し、その結果、吐出力が変化し、安定した吐出性能を発揮できないおそれがある。そこで、本発明の内接歯車ポンプのように簡易な構成としながらも、カバーの回転を抑えることで、吐出力の変化を抑えることができる。
【００３０】
係合凸部および係合凹部の形状は、互いに係合可能な構造であれば、特に限定されない。例えば、係合凸部および係合凹部の平面形状が矩形に限らず、円形や多角形、円弧状などでもよい。また、ポンプ軸方向における断面形状も、断面矩形に限らず、断面円弧状や断面三角形などでもよい。
【００３１】
係合凸部および係合凹部の平面形状における各寸法（例えば、矩形の長手方向長さ、矩形の短手方向長さ、円形の径寸法など）は、略同一か、僅かな寸法差を設けてもよい。例えば、カバーが金属製、ハウジングが樹脂製である場合、係合凸部の平面形状の寸法を、係合凹部の寸法よりも僅かに大きく設定することが考えられる。この場合、ポンプの組み立て時において、カバーがハウジングに圧入嵌合されることで、樹脂製の係合凸部が弾性変形して係合凹部に係合される。これにより、ハウジング５とカバー６の緊密性を向上できる。なお、カバーが樹脂製、ハウジングが金属製である場合、ハウジングの係合凸部の平面形状の寸法を、カバーの係合凹部の寸法よりも僅かに大きく設定してもよい。
【００３２】
また、係合凸部のポンプ軸方向における凸部高さｈ（図２参照）は、係合凹部のポンプ軸方向における凹部深さと略同一か僅かに小さく設定される。ここで、凸部高さｈは、カバー収容部７の底面７ｂから軸方向に最も突出した部分までの高さである。凹部深さは、カバー収容部７の底面に対向するカバー６の軸方向端面から、軸方向に最も凹んだ部分までの深さである。なお、係合凹部１０が図２のような貫通孔の場合、凹部深さはカバー６の厚みに相当する。係合凹部１０が貫通孔の場合、係合凸部９の凸部高さｈは、内接歯車ポンプ１のシャフト側端面から突出しない高さであればよい。凸部高さｈは、凹部深さによっても制限されるが、カバー６の回転を抑える観点から、カバー６の厚み（軸方向長さ）に対して３０〜９０％であることが好ましく、５０〜９０％であることがより好ましい。なお、凸部高さｈは、例えばカバーの厚みが３ｍｍの場合、２．２〜２．６ｍｍである。
【００３３】
本発明に用いるカバー６には、従来のカバーに形成されるねじ孔は形成されていない。また、カバー６の係合凹部１０の内壁は平坦面であり、ねじが螺合可能なめねじ構造は形成されていない。また、本発明に用いるハウジング５のカバー収容部７にもねじ孔は形成されていない。
【００３４】
図４には、カバーおよびハウジングの他の例を示す。図４（ｂ）に示すように、ハウジング５’のカバー収容部７には係合凸部９が周方向に離間して、複数（３箇所）設けられている。この係合凸部９は、カバー収容部７の内周面７ａから収容空間に突出して形成された突起である。係合凸部９は平面形状が半円弧状である。また、図４（ａ）に示すように、カバー６’には、上記係合凸部９の位置および形状に対応して、係合凹部１０が周方向に離間して３箇所設けられている。この係合凹部１０は、カバー６’の外周面を軸方向に沿って切り欠いた切欠部となっており、軸方向一方の端面から他方の端面まで貫通している。この係合凹部１０は、平面形状が半円弧状である。
【００３５】
図４の構成では、係合凸部９および係合凹部１０は、それぞれ周方向に離間して複数形成されており、各係合凸部が各係合凹部と係合することで、ハウジング５’に対してカバー６’をより安定して固定できる。このように係合箇所が複数設けられる構成では、各係合箇所が周方向に等間隔に配置されるように、係合凸部および係合凹部を形成することが好ましい。図４の構成では、カバー収容部の円中心Ｐに対して１２０°の角度間隔で、係合凸部および係合凹部が形成されている。さらに、ハウジングに対するカバーの周方向向きを容易に判別可能にするため、複数の係合凸部のうち１つの係合凸部を異なる形状にしてもよい。
【００３６】
図３および図４の構成では、係合凹部１０として貫通孔を設けたが、これに限らず、係合凹部１０として、カバーの表面側の軸方向端面が塞がれた有底孔を設けてもよい。ハウジングに対してカバーを上側から重ねる際に、係合箇所の位置合わせが容易にできる点では、貫通孔が好ましい。
【００３７】
本発明の内接歯車ポンプは、組み立て時において、ハウジングのカバー収容部の底面を上側に向け、上方からカバーを重ねるだけで容易な組立が可能となる。また、上述した係合構造によって、ねじ固定でなくてもカバーとハウジングを安定して固定でき、ハウジングに対するカバーの回転を抑制できる。カバーをハウジングに固定する他の手段として、カバー収容部の外周縁部の適宜箇所をかしめて、ハウジングを塑性変形させる方法が知られているが、本発明ではカバーが安定して固定されるため、組み立て時のかしめ工程は必要とならず、作業効率を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の内接歯車ポンプは、部品点数の削減および作業効率の向上を図るとともに、ハウジングに対してカバーが回転することを防止し、吐出力の変化を抑制できるので、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）として利用できる。特に、代替フロン、炭酸ガスなどを冷媒とする電気給湯機、ルームエアコン、カーエアコン用のスクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１    内接歯車ポンプ
２    アウタロータ
３    インナロータ
４    トロコイド
５、５’    ハウジング
６、６’    カバー
７    カバー収容部
８    トロコイド収容部
９    係合凸部
１０  係合凹部
１１  金属プレート
１２  駆動シャフト
１３  取付孔
１４  液体流路
【図１】
2020153328.tif 000003
【図２】
2020153328.tif 000004
【図３】
2020153328.tif 000005
【図４】
2020153328.tif 000006
【図５】
2020153328.tif 000007