(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングの一端に備えた駆動装置の駆動軸にフレキシブルシャフトを介して接続した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回動自在に嵌挿して偏心回転させることにより、移送物を移送する一軸偏心ねじポンプにおいて、
前記フレキシブルシャフトの長さが前記ロータ外径の１５倍以上又は１０００ｍｍ以上の長さからなり、前記フレキシブルシャフトの中間部分をパイプ状又は中実の金属製ロッドで構成し、この金属製ロッドの両端にエンジニアリングプラスチック製のフレキシブルシャフト部分を接続したことを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
【請求項２】
ポンプケーシングの一端に備えた駆動装置の駆動軸にフレキシブルシャフトを介して連結した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回動自在に嵌挿して偏心回転させることにより、移送物を移送する一軸偏心ねじポンプにおいて、
前記フレキシブルシャフトをエンジニアリングプラスチックで形成するとともに、前記フレキシブルシャフトの一端と金属製の前記駆動軸又は前記ロータの一端との接着部において前記フレキシブルシャフトの一端面に中心孔を穿設し、この中心孔に嵌入可能な突出部を一体に有する金属部材を前記フレキシブルシャフトの一端面にあらかじめ接着し、前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔を穿設し、この中心孔に前記フレキシブルシャフトの一端部を前記金属部材とともに嵌挿して接着剤により接着したことを特徴とする一軸偏心ねじポンプ。
【請求項３】
前記フレキシブルシャフトの長手方向の中間部分の外周に、金属製スリーブを被装した請求項２記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項４】
エンジニアリングプラスチック製の前記フレキシブルシャフトの一端と金属製の前記駆動軸又は前記ロータの一端との接着部において、
前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔を穿設するとともに、この中心孔の内周面にキー溝を形成し、前記フレキシブルシャフトの一端部外周面に前記キー溝に対応するキーを接着により突設して前記中心孔に嵌挿して接着剤により接着した請求項１記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項５】
前記フレキシブルシャフトの一端にスリーブ状の金属製連結具の一端部を
接着により一体的に取り付け、この連結具に一体に形成した小径突出部を前記ロータの一端面に形成した中心孔に嵌挿し、この中心孔の軸線に直交する止ねじを介して着脱自在に接続した請求項１記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項６】
前記フレキシブルシャフトの一端にスリーブ状の金属製連結具の一端部を
接着により一体的に取り付け、この連結具の他端部内周面に設けた雌ねじ部を、前記ロータの一端部外周面に設けた雄ねじ部に取り外し可能にねじ込んで接続した請求項１記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項７】
前記フレキシブルシャフトの端部を先端に向け漸次外径が縮小するテーパ
ー状に形成し、前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔をテーパー状に穿設し、このテーパー状中心孔に前記フレキシブルシャフトのテーパー状端部を挿入して接着剤により接着した請求項１記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項８】
前記エンジニアリングプラスチックがＰＥＥＫである請求項１〜７のいず
れかに記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項９】
前記フレキシブルシャフトの一端を、前記駆動軸の一端に一体的に連結した請求項１記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項１０】
前記ポンプケーシングの前記駆動軸側端部の軸封装置にメカニカルシールを使用し、前記駆動軸用ケーシングにおける前記軸封装置の増し締め用窓部を省くとともに、該窓部長さに対応する駆動軸部分を短縮した請求項１〜９のいずれかに記載の一軸偏心ねじポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液状の薬品、固形物含有液、スラリー、高粘度液などの各種移送物を移送するための一軸偏心ねじポンプに関し、詳しくは、駆動装置の駆動軸と雄ねじ形ロータとを連結するためのフレキシブルシャフト（フレキシブルロッドともいう）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、上記した一般的な一軸偏心ねじポンプ３１では、周知のようにポンプケーシング３２の一端に備えた駆動装置の駆動軸３３に金属製のコネクチングロッド３４を介して連結した雄ねじ形ロータ３５を、雌ねじ形ステータ３６内に回動自在に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送する構からなっている。一方、駆動装置（通常、電動モータ）の駆動軸３３は軸受３７で支承された状態で駆動装置の中心軸を中心にして回転するから、偏心回転するロータ３５との間でその偏心量を吸収しなければならない。そこで一般的には、次のような方法が使用されている。すなわち、1)金属製コネクチングロッドの両端部にそれぞれユニバーサルジョイントを介在させることにより、偏心量を吸収する。
【０００３】
2) 図１０に示すように、金属製コネクチングロッド３４の両端部に、その中心軸部から外方に向けてテーパー状に拡径する貫通孔３４ａを設け、ピン３４ｂによりロータ３５および駆動軸３３と連結し、ピン３４ｂの周囲を止めリング３４ｃにより被着して一定の範囲で全方向に相互に屈曲自在に連結する。
【０００４】
上記1)2)のように自在継手をコネクチングロッドの両端に介設せず、代わりに金属製フレキシブルシャフトを使用し、その弾性変形によりロータの偏心量を吸収するようにした一軸偏心ねじポンプが実用化されているが、フレキシブルシャフトには主に各種のバネ用鋼が使用されている。つまり、3) フレキシブルシャフトをバネ用鋼により形成するとともに、細径（直径６〜３０ｍｍ）でかつ長尺（例えば８００ｍｍ前後）にして、ユニバーサルジョイントやピンジョイントを介在させずにロータや駆動軸と直接に連結し、バネ用鋼の可撓性（弾性変形）を利用してロータの偏心量を吸収する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した1)および2)の場合には、ジョイント部が半径方向に突出し、特にロータ側のジョイント部の外径が大きくなると移送物の流れを阻害することから、流路面積を確保するためにケーシング内径を大きくしなければならない。
【０００６】
また、上記した3)の場合には、バネ用鋼においてもその弾性変形量はプラスチックのそれに比べて小さく、したがってロータの回転に必要な偏心量を確保するためにはフレキシブルシャフトの長さを前記金属製コネクチングロッドに比べてかなり長くする必要がある。このため、フレキシブルシャフトの長さに応じてポンプケーシングの長さが長くなり、これに伴って装置全体が非常に長くなるために使用場所が制限されたり、移送物の種類が限定されたりする。これに加えて、固形物含有液を移送する場合に材質上（特にバネ鋼では）、ノッチ（亀裂）が入りやすく、短期間で折損するおそれがあり、また耐薬品性を欠くために硫酸や塩酸などの薬品液を移送する場合には、金属製フレキシブルシャフトの外表面をテフロンやエポキシ樹脂などの耐薬品性を有する樹脂材でコーティングする必要があって、製造コストがかなり高くなる。
【０００７】
ところで、本願出願人は優先権を主張した先の出願においてフレキシブルシャフトをエンジニアリングプラスチックで形成することを提案している。プラスチック製のフレキシブルシャフトは、金属製のロータや駆動軸と接着剤で接続するが、この接続方法を含めて構造上から長尺のフレキシブルシャフトを使用する場合、ならびにポンプの吐出量が１０ｍ3/ｈ以上の大型ポンプになると、下記のような問題点が生じることが分かった。すなわち、構造上からプラスチック製のフレキシブルシャフトの長さをロータ外径の１５倍以上にする必要がある場合には、伝達トルクから決定されるシャフト径では、吐出圧によってシャフトの長さ方向の中間位置付近でシャフトが座屈するおそれがある。
【０００８】
エンジニアプラスチックのうちＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を使用することが弾性変形に富み、耐疲労性、耐薬品性および耐熱性などに優れていることから望ましいが、非常に高価であるうえに、フレキシブルシャフトの必要長さが１０００ｍｍを越えるような大型ポンプでは、そのような長尺のＰＥＥＫシャフトの入手が困難になるため、実施が難しくなる。
【０００９】
ロータや駆動軸の金属部材に対しプラスチック製のフレキシブルシャフトを単に接着剤で接着する方法では、その接着箇所（接続部）に大きな負荷が作用するために、接着箇所から剥離するなどのおそれがある。また、接着箇所の強度を使用前に検査できればよいが、非破壊的な検査方法が見当たらない。
【００１０】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、ロータおよび駆動軸とフレキシブルシャフトとのジョイント部をコンパクトにして移送時の抵抗を低減でき、また上記3)のバネ鋼からなる金属製フレキシブルシャフトに比べて長さを短縮でき、さらに耐薬品性に優れ、サニタリー性もあり、製造コストも下げられる一軸偏心ねじポンプを提供することを目的としている。また、この目的に加えて、ポンプの吐出量が例えば１０ｍ3/ｈ以上の大型ポンプの場合に、非常に長尺のフレキシブルシャフトを使用せざるを得ない場合の問題点を解消することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の一軸偏心ねじポンプは、ポンプケーシングの一端に備えた駆動装置の駆動軸にフレキシブルシャフトを介して接続した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回動自在に嵌挿して偏心回転させることにより、移送物を移送する一軸偏心ねじポンプにおいて、前記フレキシブルシャフトの長さが前記ロータ外径の１５倍以上又は１０００ｍｍ以上の長さからなり、前記フレキシブルシャフトの中間部分をパイプ状又は中実の金属製ロッドで構成し、この金属製ロッドの両端にエンジニアリングプラスチック製のフレキシブルシャフト部分を接続したことを特徴とする。
【００１２】
この一軸偏心ねじポンプによれば、座屈の起こりやすい中間部分に金属製シャフトを使用したことにより、座屈に対する全体的な強度が大幅に向上する。中間部分の金属製ロッドは通常、可撓性に乏しく弾性変形によるロータの偏心量の吸収をあまり期待できないが、その両端にエンジニアリングプラスチック製のフレキシブルシャフト部分を使用したことにより各フレキシブルシャフトが弾性変形してロータの偏心量を吸収するから、従来の金属製コネクチングロッドに比べてヤング率が極めて小さくなるため、ユニバーサルジョイントやピンジョイントなどのロッド偏心量吸収機能を有するジョイントを使用せず、ロッド自体のもつ可撓性で偏心量を吸収させる場合に、その長さを従来の金属製ロッドに比べて大幅に短縮（例えば、従来の１／２程度の場合がある）できる。また、材質的にエンジニアプラスチックは一般に耐薬品性に優れ、耐熱性にも富むから、特にテフロンコーティングなどの加工を施さずに利用できるため、従来の金属製のフレキシブルシャフトに比べてもコストダウンが図られるという作用が期待できる。また、ポンプの吐出量が通常、８〜１０ｍ3/ｈ以上の大型ポンプになると、フレキシブルシャフトの長さとして一般には市販されないほどの極めて長い長さが必要になるが、このように長いシャフトを必要とする機種にも、また吐出ラインでの閉塞による吐出圧の上昇に対しても、座屈の心配なしに使用できる。さらに、長尺化又は大型化することによって金属製シャフトに比べて高価となるエンジニアプラスチック製のシャフト長さを必要最小限にして、コストダウンが図れるとともに、金属製ロッド（シャフト）とエンジニアプラスチック製シャフトを組み合わせたことにより、任意の長さのフレキシブルシャフトを製造可能になる。そして、シャフト長さを長くすると、ロータの偏心量を吸収するためのエンジニアプラスチック製シャフト部分における揺動角度（ロータの偏心に伴う弾性変形による変位角度）が小さくなり、エンジニアプラスチック製シャフト部分の両端部に作用する軸直角方向の力が低減され、摺動部の摩耗が軽減される。
【００１３】
請求項２記載の一軸偏心ねじポンプは、ポンプケーシングの一端に備えた駆動装置の駆動軸にフレキシブルシャフトを介して連結した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回動自在に嵌挿して偏心回転させることにより、移送物を移送する一軸偏心ねじポンプにおいて、前記フレキシブルシャフトをエンジニアリングプラスチックで形成するとともに、前記フレキシブルシャフトの一端と金属製の前記駆動軸又は前記ロータの一端との接着部において前記フレキシブルシャフトの一端面に中心孔を穿設し、この中心孔に嵌入可能な突出部を一体に有する金属部材を前記フレキシブルシャフトの一端面にあらかじめ接着し、前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔を穿設し、この中心孔に前記フレキシブルシャフトの一端部を前記金属部材とともに嵌挿して接着剤により接着したことを特徴とする。
【００１４】
このようにエンジニアプラスチックによりフレキシブルシャフトを形成したことから、従来の金属製コネクチングロッドに比べてヤング率が極めて小さくなるため、ユニバーサルジョイントやピンジョイントなどのロッド偏心量吸収機能を有するジョイントを使用せず、ロッド自体のもつ可撓性で偏心量を吸収させる場合に、その長さを従来の金属製ロッドに比べて大幅に短縮（例えば、従来の１／２程度の場合がある）できる。また、材質的にエンジニアプラスチックは一般に耐薬品性に優れ、耐熱性にも富むから、特にテフロンコーティングなどの加工を施さずに利用できるため、従来の金属製のフレキシブルシャフトに比べてもコストダウンが図られる。また、エンジニアプラスチック部分と金属部分の接着面積が増えるとともに、金属部分同士の接着箇所を備えることになって接着強度が向上する。つまり、プラスチック（樹脂）と金属の接着強度は金属同士の接着に比べて低くなるので、金属同士の接着箇所を設けることにより接着部全体の強度が高くなる。
【００１５】
請求項３記載のように、前記フレキシブルシャフトの長手方向の中間部分の外周に、金属製スリーブを被装（被せて装着）することができる。
【００１６】
この一軸偏心ねじポンプによれば、シャフトの中間部分を金属製スリーブで補強したことにより、剛性が向上して座屈が防止されるから、非常に長いシャフトを使用する場合でも、比較的大きい吐出圧力が要求される用途にも十分に対応できる。
【００１７】
請求項４記載のように、エンジニアリングプラスチック製の前記フレキシブルシャフトの一端と金属製の前記駆動軸又は前記ロータの一端との接着部において、前記前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔を穿設するとともに、この中心孔の内周面にキー溝を形成し、前記フレキシブルシャフトの一端部外周面に前記キー溝に対応するキーを接着により突設して前記中心孔に嵌挿して接着剤により接着することができる。
【００１８】
この一軸偏心ねじポンプによれば、機械的強度をキーとキー溝の嵌め合いによる構造を採ることによって付加され、接着部（接続部）の全体的な強度が向上する。とくに、キーとキー溝の嵌め合い構造によって駆動軸およびロータとフレキシブルシャフトとの間における回転力の伝達が接着作用に頼ることなく行われるようになり、エンジニアリングプラスチック製フレキシブルシャフトの、高馬力の要求される大型ポンプにおける安定した使用が可能になる。
【００１９】
請求項５記載のように、前記フレキシブルシャフトの一端にスリーブ状の金属製連結具の一端部を接着により一体的に取り付け、この連結具に一体に形成した小径突出部を前記ロータの一端面に形成した中心孔に嵌挿し、この中心孔の軸線に直交する止ねじを介して着脱自在に接続したり、請求項６記載のように、前記フレキシブルシャフトの一端にスリーブ状の金属製連結具の一端部を接着により一体的に取り付け、この連結具の他端部内周面に設けた雌ねじ部を、前記ロータの一端部外周面に設けた雄ねじ部に取り外し可能にねじ込んで接続したりするとよい。
【００２０】
これらの一軸偏心ねじポンプによると、フレキシブルシャフトとロータとを簡単に着脱できるから、フレキシブルシャフトに比べて一般的に寿命の短いロータを取り換えたり、被移送物の種類に合わせて材質の異なったりメッキなどの表面処理を施したロータと交換したりすることができる。
【００２１】
請求項７記載のように、前記フレキシブルシャフトの端部を先端に向け漸次外径が縮小するテーパー状に形成し、前記駆動軸又は前記ロータの一端面に中心孔をテーパー状に穿設し、このテーパー状中心孔に前記フレキシブルシャフトのテーパー状端部を挿入して接着剤により接着することができる。この構成によれば、円筒状又は円柱状のストレート面同士の接着に比べて接着剤の有する最適膜圧での強度が引き出されるとともに、ロータ又は駆動軸の中心孔にフレキシブルシャフトの端部を挿入する際に、中心孔の大径側入口部分がガイド部として機能し挿入作業が容易になる。
【００２２】
請求項８記載のように、前記エンジニアリングプラスチックにＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を使用することが好ましい。そして、この場合には、ヤング率が例えばバネ鋼に比べて１／５０程度になり可撓性に富み、また際立った耐疲労性を有することから、他のエンジニアリングプラスチックを使用するよりも、さらにフレキシブルシャフトの全長を短縮できる。また、耐熱性も優れているから、高温の移送物の移送にも応用できる。
【００２３】
請求項９記載のように、前記フレキシブルシャフトの一端を、前記駆動軸の一端に一体的に連結することができる。この一軸偏心ねじポンプによれば、フレキシブルシャフトと駆動軸とのジョイント部およびその前後部分の長さが短縮されるから、装置全体の長さを短縮でき、また、ジョイントのための部品が減少する。
【００２４】
請求項１０記載のように、前記ポンプケーシングの前記駆動軸側端部の軸封装置にメカニカルシールを使用し、前記駆動軸用ケーシングにおける前記軸封装置の増し締め用窓部を省くとともに、該窓部長さに対応する駆動軸部分を短縮することができる。この一軸偏心ねじポンプによれば、メカニカルシールを専用的に採用するので、グランドパッキンのように定期的に増し締め作業が不要になる。したがって、スパナなどを挿入して回転するための窓が不要になり、かつ増し締め作業に必要とされた駆動軸部分の長さも不要になって削減でき、装置全体の長さを短縮できる。この作用はとくに請求項５に記載の構成と組み合わせることによって、一層有効になる。また、増し締め用窓がなくなるから、安全性が高まり、とくに蓋などで塞がなくてもよく、この点でも部品点数が減り、構造が簡単になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる一軸偏心ねじポンプの実施例を図面に基づいて説明する。図１は第一の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００２６】
図１に示すように、一軸偏心ねじポンプ１００は横置き型で、ポンプケーシング８の一端にステータ１１が連結され、ステータ１１の一端に吐出口を構成するエンドスタッド１２が連結されている。ケーシング８の他端には、駆動軸２の軸受ユニット４が連結されている。駆動軸２は軸受ユニット４のボールベアリング３で回動自在に支承されており、軸受ユニット４から外方へ突出した端部には、モータ（図示せず）が接続されている。ケーシング８の上面の軸受ユニット４寄りに、吸込口を構成する円筒状で上端に外向きのフランジを備えた開口部８ａが上向きに突設されている。エンジニアプラスチック製のフレキシブルシャフト９を一体回転可能に備えた駆動軸７の一端部が、駆動軸２の中心孔２ａに嵌挿され、カップリングピン５で連結されている。
【００２７】
ステータ１１は、ロータ１０の２倍のピッチからなる横断面長円形の雌ねじ孔１１ａが螺旋状に形成され、この雌ねじ孔１１ａ内に、横断面円形の雄ねじ形ロータ１０が回動自在にかつ上下運動可能に嵌挿されている。ロータ１０の一端部（ポンプケーシング８側）にはボス１０ａが一体に形成され、フレキシブルシャフト９の一端部がボス１０ａ内に嵌挿され、接着剤によりロータ１０と一体回転可能に接続されている。このフレキシブルシャフト９が本発明の特徴部分の一つであり、本例では、エンジニアプラスチックの一つであるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）により円柱状に押し出しされた棒状部材で形成されている。フレキシブルシャフト９の他端は、ボス１０ａのロータジョイント部（ａ部）と対称をなす駆動軸７のジョイント部（ｂ部）に嵌挿され、接着剤（例えばエポキシ系の接着剤）で一体に接着されている。駆動軸７の一部はケーシング８内に突出させているが、この突出部分の周囲にメカニカルシール６を装着し、軸封している。
【００２８】
本例の一軸偏心ねじポンプ１００は液状物やスラリーなどを移送可能なポンプで、０．２ｍ3/ｈ以下の移送量（吐出量）を対象としたものである。バネ鋼をフレキシブルシャフトに使用した従来のポンプでは、フレキシブルシャフトの長さが６００ｍｍ前後必要であったが、本例の場合、フレキシブルシャフト９にＰＥＥＫを使用したので、バネ鋼のフレキシブルシャフトに比べて相対的に許容剪断力とヤング率の比が大きいため、可撓性（弾性変形）に富み、強度も高い。このためフレキシブルシャフト９の長さを４００ｍｍ程度とその２／３に短縮しても、十分にロータ１０の偏心量を吸収できた。またＰＥＥＫをはじめエンジニアプラスチックは耐薬品性に優れ、耐熱性にも富み、機械的にも応力集中の影響を受けにくいので、切り欠き、ノッチなどによる疲労的破壊、腐食割れなどを考慮する必要がない。したがってフレキシブルシャフト９の表面にテフロンコーティングなどの保護膜処理を施す必要がないから、製造が容易で製造コストを低減できる。
【００２９】
また、フレキシブルシャフト９とロータ１０および駆動軸７とのジョイント（連結）を接着により行っているから、ピンジョイントやユニバーサルジョイントなどによる従来のジョイント構造に比べると、非常に簡素化される。このため、ジョイント部の外径を小さくして小型化が図れるので、移送時の流路抵抗を低減させられ、この結果、ケーシング８の内径を最小限に抑えられるから、ケーシング８内の移送液残量を減らせるという効果を生む。さらに、図１からも理解されるように、従来のこの種のポンプ（図１０参照）に比べて構造が極めて簡素化され、部品点数も大幅に削減されるから、高価なＰＥＥＫを使用する場合でも、ポンプ全体の製造コストを低減できる。
【００３０】
そのほか、メカニカルシール６を採用したことで、軸受ユニット４に増し締め用の窓（図１０の符号４０参照）を設ける必要がなくなり、それに対応する長さが軸受ユニット４とともに駆動軸２を含めて短縮できた。しかも、無注水型のメカニカルシール６を使用することにより薬品類の移送にも適用できる。
【００３１】
図２は第二の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００３２】
本実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１０１が上記第一実施例にかかるポンプと相違するところは、図２および図３に示すように次の点である。すなわち、(1) ロータ１０の一端部のジョイント部（図１のａ部）に代えてボス部１０ｃ（ｃ部）を一体に設け、このボス部１０ｃ内に嵌挿可能な突出部１６ａを一体に備えた円筒状ジョイントヘッド（連結金具）１６内に、フレキシブルシャフト９の一端部を嵌挿して接着剤により接着している。ボス部１０ｃには螺合する雌ねじ孔１０ｄを半径方向に貫通して穿設し、その雌ねじ孔１０ｄに螺合する六角穴付き止ねじ１６ｃの先端を、突出部１６ａに設けた凹部１６ｂに嵌入し着脱可能に固定している。なお、上記構造を図３に詳細に示している。図３(ａ)は組付けた状態、図３(ｂ)はロータ１０のボス部１０ｃ、図３(ｃ)はジョイントヘッド１６をそれぞれ拡大して示す断面図である。図３(ｃ)中の符号１６ｄはエア抜き孔である。
【００３３】
(2) 駆動軸７の一端面に中心孔７ａを形成し、フレキシブルシャフト９の他端部を中心孔７ａに挿入して接着剤により接着しているが、本例は第一実施例と相違し、駆動軸７が駆動軸２と分割されておらず、つまり二本の軸Ａ・Ｂに分割されておらず一本である。そのほかの構成については共通しているので、図１中の符号と同一の符号を用いて示し、説明を省略する。
【００３４】
本例の一軸偏心ねじポンプ１０１では、ロータ１０とフレキシブルシャフト９とを簡単に着脱できることから、フレキシブルシャフト９に比べて寿命の短いロータ１０だけを取り換えたり、移送物の種類に合わせて材質の異なるロータやメッキなどの表面処理を施したロータと交換したりできるようになった。またフレキシブルシャフト９には、第一実施例と同様に弾性変形に富むＰＥＥＫを使用している。さらに、図２から明らかなように、フレキシブルシャフト９の駆動軸７側を、軸受ユニット４により接近した位置で連結することによってケーシング８の長さを短くしたので、ポンプ１０１全体の長さが短縮され、ピンジョイントなどを用いた構造の一軸偏心ねじポンプに比べて構造的に長くならざるを得ないフレキシブルシャフト９の欠点を抑えた。また、フレキシブルシャフト９と駆動軸７とを一体化したから、両者を組み合わせた長さは別個の場合に比べてやや短縮され、フレキシブルシャフト９の長尺化がやや改善されるとともに、部品点数が減少してメンテナンスが楽になった。
【００３５】
図４は第三の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００３６】
本実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１０２が上記第一実施例にかかるポンプと相違するところは、(1) ロータ１０の一端部のジョイント部（図１のａ部）に代えて雄ねじ部１０ｅを設け、この雄ねじ部１０ｅに螺合する雌ねじ部１６ｄを一端部の内周面に形成した円筒状のジョイントヘッド（連結金具）１６’の他端部内に、フレキシブルシャフト９の一端部を嵌挿して接着剤により接着したことと、(2) 駆動軸７の一端部をボス７ｇに形成し、このボス７ｇ内にフレキシブルシャフト９の他端部を嵌挿し接着剤で接着して一体的に接続したことである。それ以外の構成については共通しているので、図１中の符号と同一の符号を用いて示し、説明を省略する。
【００３７】
本例の一軸偏心ねじポンプ１０２は、上記第二実施例と同様にロータ１０とフレキシブルシャフト９とを容易に着脱できるようにしたので、ロータ１０だけの取り換えが可能になり、また、図４から明らかなように、フレキシブルシャフト９の一端部側を軸受ユニット４の内方に挿入してケーシング６内に配置される長さを実質的に短くしたので、フレキシブルシャフト９の全長に比して装置の全長がかなり短縮され、長尺のフレキシブルシャフト９を使用せざるを得ないとする欠点が抑えられるなど、第二実施例と同様の効果がある。
【００３８】
図５は第四の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００３９】
本実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１０３が上記第一〜第三の実施例にかかるポンプと相違するところは、図５に示すように次の点である。すなわち、(1) 逆円錘状のホッパー１８の底部の開口１８ａに、ステータ１１・ロータ１０からなるポンプ本体をホッパー１８の法線（円錘面の一断面線）の延長線上に連結し、ステータ１１の先端に吐出口であるエンドスタッド１２を取り付けている。
【００４０】
(2) ホッパー１８がポンプケーシングを兼ねた構造で、メカニカルシールなどの軸封部がない。
【００４１】
(3) 側方より見て略直角三角形の台車１９の傾斜部１９ａにホッパー１８がブラケット１８ｂを介して取り付けられ、傾斜部１９ａの上端部に駆動モータ２０がブラケット２０ｂを介して取り付けられている。駆動モータ２０の駆動軸２０ａの端部とロータ１０の上端部とをフレキシブルシャフト９により接続しているが、このフレキシブルシャフト９はホッパー１８内においてその法線と平行に配置されている。一般にこの機種はホッパー１８の容量に応じて長いフレキシブルシャフトを必要とする。そこで本例の場合、フレキシブルシャフト９は中間部分が金属製（例えばステンレスやアルミニウム合金）のパイプ状ロッド１７からなり、ロッド１７の両端部はボス１７ａ・１７ｂにそれぞれ形成され、各ボス１７ａ・１７ｂ内にＰＥＥＫで形成した丸棒状フレキシブルシャフト部分９ａの一端部をそれぞれ嵌挿して接着剤により一体に接着している。一方のフレキシブルシャフト部分９ａの他端部は、ロータ１０の端部に形成したボス１０ａに嵌挿し接着剤により接着して一体に接続し、他方のフレキシブルシャフト部分９ａの他端部は、駆動軸７の中心孔７ａ内に嵌挿し接着剤により接着して一体に接続している。そして、駆動軸７の他端部は、駆動軸２に焼き嵌めで取り付けたカップリングスリーブ２１にカップリングピン５により一体回転可能に接続されている。なお、その他の構成については第一実施例のポンプ１００と共通しているので、図１中の符号と同一の符号を用いて示し、説明を省略する。
【００４２】
本例の一軸偏心ねじポンプ１０３は、フレキシブルシャフト９の中間部を金属製ロッド１７で構成したことにより、次のような効果が得られた。
【００４３】
(a) 全体をＰＥＥＫなどのエンジニアリングプラスチックで形成した場合に比べて剛性が高くなり、座屈に対する強度が向上した。したがって、比較的大きい吐出圧が要求される場合や、吐出ラインでの閉塞による吐出圧力の上昇に対して効果的である。
【００４４】
(b) 特に長いフレキシブルシャフトが要求とされる際に、中間部の金属製ロッド１７の長さを任意に設定できるので、要求に応じたフレキシブルシャフトを形成できる。
【００４５】
(c) フレキシブルシャフト９の長さを長くすることによって、ロータ１０の偏心量を吸収するためのフレキシブルシャフト部分９ａの揺動（弾性変形）角度が小さくなり、フレキシブルシャフト部分９ａの両端部に作用する軸直角方向の負荷が低減され、ロータ１０とステータ１１の摺動部の摩耗が軽減される。
【００４６】
(d) 金属製ロッド１７の両側に接続されるＰＥＥＫシャフト部分９ａは非常に高価な素材であるが、金属製ロッド１７の長さを設定することによりシャフト部分９ａの使用する長さを最小限にすることができるので、フレキシブルシャフト９の全体の製作コストが低減される。大型ポンプに使用する大径（最大外径８０ｍｍ前後）のＰＥＥＫシャフト部分９ａの場合に、特にコストダウンのメリットが大きい。
【００４７】
(e) 大型ポンプに使用する大径（最大外径８０ｍｍ前後）のフレキシブルシャフト９では、ロータ１０の偏心量を吸収するための必要長さがかなり長くなるが、ＰＥＥＫシャフトの長さを市販で入手可能な長さに抑えることができ、この点でもコストダウンが図れる。
【００４８】
図６は第五の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００４９】
本実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１０４が上記第四実施例にかかるポンプ１０３と相違するところは、(1) フレキシブルシャフト９にＰＥＥＫを使用しているが、その長手方向の中間部外周に金属（例えばステンレス）製スリーブ２２を接着剤により接着し被装している。
【００５０】
(2) フレキシブルシャフト９の両端はロータ１０および駆動軸７に形成した中心孔１０ａ’・７ａに挿入し、接着剤により接着している。
【００５１】
本例の一軸偏心ねじポンプ１０４は、シャフト全体を可撓性に富むＰＥＥＫで形成したが、長さがある程度長くなっても、長手方向中間部の金属製スリーブ２２が剛性を向上するから、座屈が生じるおそれがなくなり、比較的大きい吐出圧が要求される移送に対して効果的である。この実施例のポンプは吐出容量が２〜７ｍ3/ｈ程度の中型ポンプに好適であり、補強の度合いに応じて金属製スリーブ２２の長さを調整することができる。
【００５２】
図７は第六の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【００５３】
本実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１０５は吐出量が１０ｍ3/ｈ以上の大型ポンプで、基本構造は上記第三実施例にかかるポンプ１０１と共通しているが、上記各実施例と相違するところは、(1) フレキシブルシャフトの長手方向の中間部に金属製の中実（ソリッド）ロッド１７を使用し、その両端部に設けた挿入孔１７ａにＰＥＥＫのフレキシブルシャフト部分９ａを挿入して接着剤により接着したことと、(2) 各フレキシブルシャフト部分９ａの他端部には、挿入用のスリーブ部を一体に備えた連結金具２３を接着し、ロータ１０および駆動軸７の端部の鍔部に連結具または接着により接続したことである。
【００５４】
この構成の一軸偏心ねじポンプ１０５は大型ポンプを対象としており、フレキシブルシャフト９の長さが１０００ｍｍ以上になる。この機種用のフレキシブルシャフトは、接着膜厚を確保しようとすると、フレキシブルシャフト部分９ａの外径および金属製ロッド１７の挿入孔１７ａの内径ともに高い加工精度が要求され、製作コストがアップする。また、伝達すべき回転力（トルク）と受けるべきスラスト荷重が大きくなるため、接着強度を高めたり、機械的な補強構造を施したりする必要がある。そこで、例えば、a) 図８(ａ)に示すように、フレキシブルシャフト部分９ａの一端面に中心孔９ｃを穿設し、この中心孔９ｃに嵌入可能な突出部２４ａを一体に有する円板状金属製ヘッド２４を嵌入して接着剤により接着し、例えば金属製ロッド１７の挿入孔１７ａ（そのほか駆動軸７やロータ１０の中心孔）にフレキシブルシャフト部分９ａの一端部を嵌挿し、て接着剤により接着したり、b) 図８(ｂ)に示すように、金属製ロッド１７の挿入孔１７ａや駆動軸７やロータ１０の中心孔の内周面にキー溝２５ａを形成するとともに、フレキシブルシャフト部分９ａの外周面に凹所２５ａを設けてキー２５を接着により固定し、キー２５とともにシャフト部９ａを挿入孔１７ａなどに嵌挿し、接着剤により接着したりする。
【００５５】
c) 図９に示すように、フレキシブルシャフト部分９ａの端部外周面９ａ’を先端に向け漸次外径が縮小するテーパー状に形成し、ロータ１０（金属製ロッド１７や駆動軸７を含む）のボス部１０ａの中心孔１０ａ’を、そのテーパー状端部外周面９ａ’に対応するテーパー孔１０ａ1 に形成する。また中心孔１０ａ’の入口部分は、ストレート孔１０ａ2 に形成してガイドの機能を持たせている。そして、ロータ１０のボス部１０ａの中心孔１０ａ’にフレキシブルシャフト部分９ａのテーパー状端部９ａ’を挿入し、接着剤により接着する。
【００５６】
上記のa)の手段を採れば、樹脂と金属の接着に比べて金属同士の接着は接着強度が高く、また金属製ヘッド２４は突出部２４ａを介してシャフト部分９ａに接着したことで接着面積が増大するので、同様に接着強度が上がる。
【００５７】
上記のb)の手段を採れば、キー２５とキー溝２５ａとの係合により回転方向の力およびスラスト力を伝達するので、接着箇所に作用する負荷が低減される。
【００５８】
上記c)の手段を採れば、接着剤の有する最適膜圧での強度が引き出されるとともに、ロータ１０の中心孔１０ａ’にフレキシブルシャフト部分９ａのテーパー状端部９ａ’を挿入する際に、中心孔１０ａ’の大径側入口部分（ストレート孔１０ａ2 ）がガイドとして機能し，挿入作業が容易になる。本例の場合、とくに中心孔１０ａ’の入口部分をストレート孔１０ａ2 に形成しているので、中心孔１０ａ’とフレキシブルシャフト部分９ａの端部９ａ’との間に間隙が生ることが確実に防止される。
【００５９】
上記に本発明の一軸偏心ねじポンプについて六つの実施例を示したが、本発明の一軸偏心ねじポンプは、次のように実施することができる。
【００６０】
a) フレキシブルシャフト９に好適なエンジニアリングプラスチックには上記したＰＥＥＫのほかに、例えばポリイミドやポリエーテルサルフォンがある。
【００６１】
b) 金属製ロッド１７はフレキシブルシャフト９の長手方向の中間位置に限らず、例えば３本のフレキシブルシャフト部分９ａを２本の金属製ロッド１７と交互に接続してフレキシブルシャフトを構成する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、この発明の一軸偏心ねじポンプには、下記の効果がある。
【００６３】
(1) ロータおよび駆動軸とフレキシブルシャフトとのジョイント部をコンパクトにして移送時の抵抗を低減させることができ、従来の金属製フレキシブルシャフトに比べて長さを大幅に短縮して装置の全長を短くでき、さらに耐薬品性に優れ、サニタリー性もあり、製造コストを低減できる。また、固形物を含油した液状物などの移送に際しても、ノッチが入ることがあってもその影響が少なく、耐久性に優れている。
【００６４】
(2) フレキシブルシャフトにＰＥＥＫを使用すれば、ヤング率がバネ鋼の１／５０程度になって可撓性に富むことと、際立った耐疲労性を有することから、他のエンジニアリングプラスチックを使用する場合に比べてフレキシブルシャフトの全長を短縮できる度合いが増大する。また耐熱性にも優れているから、高温の移送物の移送に好適である。
【００６５】
(3) フレキシブルシャフトの中間部分を金属製スリーブで補強することにより、剛性が向上して座屈が防止されるから、比較的大きい吐出圧力が要求され、かつ通常以上に長いシャフトが必要な移送用ポンプに適用できる。
【００６６】
(4) 座屈の起こりやすい中間部分に金属製ロッドを使用することにより、座屈に対する全体的な強度が大幅に向上する。この構造はとくに長尺のフレキシブルシャフトを用いる必要のある大型ポンプおよび比較的大きな吐出圧の要求されるポンプに有効であり、また吐出ラインでの閉塞による吐出圧力の上昇に対しても有効である。金属製ロッドの長さを任意に設定することで、例えば高価なＰＥＥＫのシャフト部分の長さを最小限にして製造コストを低減したり、フレキシブルシャフトの長さを任意に設定したりできる。
【００６７】
(5) フレキシブルシャフトとロータとを簡単に着脱できるようにすれば、フレキシブルシャフトに比べて一般的に寿命の短いロータを取り換えたり、移送物の種類に合わせて材質の異なったりメッキなどの表面処理を施したロータと交換したりすることができる。
【００６８】
(6) フレキシブルシャフトと駆動軸とのジョイント部およびその前後部分の長さを短縮して、装置全体の長さを短縮でき、またジョイントのための部品も削減できる。
【００６９】
(7) メカニカルシールを採用することにより、グランドパッキンのように定期的に増し締め作業が不要になる同時に、スパナなどを挿入して回転するための窓が不要になり、全長が短縮される。また増し締め用窓がなくなるから、とくに蓋などで塞がなくてもよく、部品点数が減り、構造が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図２】本発明の第二の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図３】図３(ａ)は図２のポンプにおける組付けた状態のジョイト部、図３(ｂ)はロータ１０のボス部１０ｃ、図３(ｃ)はジョイントヘッド１６をそれぞれ拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図５】本発明の第四の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図６】本発明の第五の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図７】本発明の第六の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプを示す一部を断面で表した側面図である。
【図８】図８(ａ)は図７のポンプにおけるジョイト部の一例を示す拡大断面図、図８(ｂ)はジョイト部の他の例を示す拡大断面図で図８(ｃ)のｂ−ｂ線断面図、図８(ｃ)は図８(ｂ)の要部断面図である。
【図９】図７のポンプにおけるジョイト部のさらに別の例を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の一般的な一軸偏心ねじポンプの一例を示す一部を断面で表した側面図である。
【符号の説明】
１００・１０１・１０２・１０３・１０４・１０５・１０６ 一軸偏心ねじポンプ
２・７ 駆動軸
４ 軸受ユニット
９ フレキシブルシャフト
９ａフレキシブルシャフト部分
１０ ロータ
１１ ステータ
１７ 金属製ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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