(57)【要約】    【課題】  ギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成し得るギアポンプを提供する。    【解決手段】  収納体31の内部において、駆動ギア４にマグネット23を取り付ける一方で、収納体31の外部において、このマグネット23に磁気作用を及ぼす駆動用コイル24を配置する。こうすると、駆動用コイル24への通電により、駆動ギア４に回転力を確実に伝達することができる。すなわち、ここでの駆動ギア４への回転力伝達機構は、マグネット23と駆動用コイル24だけで簡単に実現できる。また、駆動シャフト16を収納体31の内外に貫通させる必要がなく、収納体31の外部への液漏れ防止構造を簡素化できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連動する複数のギアと、外部と隔離した状態で該ギアを密閉収納する収納体と、該収納体内に流体を流入する流入経路と、前記収納体内から流体を吐出する吐出経路とを備えるギアポンプにおいて、前記複数のギアのうち少なくとも一つ以上が転位平歯車であって、前記ギアのうち少なくとも一つに磁性体が取り付けられ、前記外部に駆動源が配置され、該駆動源の通電により、前記磁性体が取り付けられたギアに回転駆動力を与える構成としたことを特徴とするギアポンプ。
【請求項２】
前記ギアは、前記磁性体が取り付けられた駆動ギアと、該駆動ギアに歯合する従動ギアとの歯先径が異なることを特徴とする請求項１記載のギアポンプ。
【請求項３】
前記ギアは、前記磁性体が取り付けられた駆動ギアと、該駆動ギアに歯合する従動ギアとの歯数が異なることを特徴とする請求項１記載のギアポンプ。
【請求項４】
前記ギアは、前記磁性体が取り付けられた第１の駆動ギアが、前記外部に配置した第１の駆動源により回転駆動力を与えられ、前記第１の駆動ギアと連動し、該第１の駆動ギアと同様に磁性体が取り付けられた第２の駆動ギアが、前記外部に配置した第２の駆動源により回転駆動力を与えられる構成であることを特徴とする請求項１記載のギアポンプ。
【請求項５】
前記ギアは、シャフトと一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のギアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はギアポンプに関し、例えば、液体などの流体を搬送するギアポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ギアポンプには、駆動用モータのシャフトがケーシングの内外を貫通して、シャフトの先端部がギアに取り付けられたものや、駆動用モータから回転動力を受けたアウターマグネットの回転力を、ケーシング内部に設けられたギアに直結するインナーマグネットに伝達するマグネットカップリング構造のものが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
図３は前者のギアポンプ50を示すもので、ここでは駆動ギア51の駆動シャフト52と従動ギア53の従動シャフト54が、有底状のケーシング55内に回動自在に支持されており、この状態でパッキン56を介してケーシング55を蓋板57で密閉し、駆動ギア51に取り付けられた駆動シャフト52の基端部をケーシング55の底面から貫通させて外部に突出させ、当該駆動シャフト52の基端部に駆動用モータ58を取り付けている。ここで、ケーシング55，パッキン56および蓋板57は、複数の連動するギアである駆動ギア51と従動ギア53を、外部と隔離した状態で収納する収納体に相当するものである。そして、当該駆動用モータ58から駆動シャフト52に回転力を与えることにより、駆動ギア51ひいてはこれに噛合する従動ギア53をそれぞれ連動して回転させ、ケーシング55内において流入経路から吐出経路に流体を搬送している。
【０００４】
また、図４に示すマグネットカップリング構造のギアポンプ100では、駆動ギア101の駆動シャフト102と従動ギア103の従動シャフト104が、有底状のケーシング105内に回動自在に支持されており、この状態でパッキン106を介してケーシング105を蓋板107により密閉し、駆動ギア101に取り付けられた駆動シャフト102の基端部をケーシング105の底面から貫通させて外部に突出させ、当該駆動シャフト102の基端部にインナーマグネット108を設け、さらにこのケーシング105およびインナーマグネット108の周囲に、外部と隔離するための隔離壁109を設けている。ここで、ケーシング105，パッキン106および蓋板107は、複数の連動するギアである駆動ギア101と従動ギア103を、外部と隔離した状態で収納する収納体に相当するものである。
【０００５】
また、隔離壁109の外部には、インナーマグネット108の外周を囲うようにアウターマグネット110を内周面に備えたカップ状のロータ111と、このロータ111に回転駆動力を与える駆動用モータ112がそれぞれ設けられ、この駆動用モータ112からの回転駆動力をロータ111ひいてはアウターマグネット110に伝えると、アウターマグネット110の回転に基づく磁気誘導によって、隔離壁109内のインナーマグネット108が回転し、駆動ギア101ひいてはこれに噛合する従動ギア103をそれぞれ連動して回転させることで、ケーシング105内において流入経路から吐出経路に流体を搬送している。
【特許文献１】特開平１０−１２２１６０号
【特許文献２】特開２００４−７２９６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる構成の前者のギアポンプ50では、図３で示したように、駆動用モータ58からの回転駆動力を駆動シャフト52に直接伝達する関係で、ケーシング53の内外を駆動シャフト52が貫通することから、当該駆動シャフト52が貫通する孔60に必ずパッキン61などの液漏れ防止する構造が必要となり、こうした駆動用モータ58への液漏れ防止構造が複雑化してしまうという問題があった。
【０００７】
これに対して、図４に示すようなマグネットカップリング構造のギアポンプ100では、ケーシング105の周囲に配置された隔離壁109によりケーシング105の内外が完全に遮断されているので、駆動用モータ112への複雑な液漏れ防止構造は不要になるものの、駆動シャフト102に取り付けられるインナーマグネット108に臨んで、駆動用モータ112からの回転駆動力を受けるアウターマグネット110を、隔離壁109を介在させながら設ける必要があり、駆動ギア101への回転力伝達構造が大掛かりになって、装置をコンパクトにできない問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成し得るギア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】
本発明の請求項１におけるギアポンプでは、収納体の内部において、複数のギアのうち少なくとも一つに磁性体を取り付ける一方で、収納体の外部において、この磁性体に磁気作用を及ぼす駆動源を配置するだけで、ギアの回転軸であるシャフトを収納体の内外にわざわざ貫通させなくても、駆動源への通電により、磁性体が取り付けられたギアに回転力を確実に伝達することができる。すなわち、ここでのギアへの回転力伝達機構は、磁性体と駆動源だけで簡単に実現できると共に、しかもギアのシャフトを収納体の内外に貫通させる必要がないので、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、ギアポンプとしての小型化を達成できる。
【００１０】
さらに、複数のギアのうち少なくとも一つ以上が転位平歯車であることから、各ギアの中心距離をある程度自由に設計できるので、収納体の外形寸法から各ギアの中心距離を決定でき、これにより収納体内に複数のギアを確実に収納できる。また、転位平歯車の歯先は比較的尖っているので、ギア間の隙間を一段と埋めることができ、結果的に十分なポンプ性能を得ることができる。
【００１１】
本発明の請求項２におけるギアポンプでは、駆動ギアと従動ギアとの歯先径を異ならせることで、駆動ギアと従動ギアのギアサイズを異なる大きさにすることができるので、所望の外形寸法の収納体内に、これらの駆動ギアと従動ギアとを確実に収納させることができる。また、駆動ギアおよび従動ギアのそれぞれの回転数を変化させることができるので、ポンプとして送り出せる流体量を変化させることができ、かくして所望の流量設計を容易に行え得る。
【００１２】
本発明の請求項３におけるギアポンプでは、駆動ギアと従動ギアとの歯数を異ならせることで、駆動ギアと従動ギアのギアサイズを異なる大きさにすることができるので、所望の外形寸法の収納体内に、これらの駆動ギアと従動ギアとを確実に収納させることができる。また、駆動ギアおよび従動ギアのそれぞれの回転数を変化させることができるので、ポンプとして送り出せる流体量を変化させることができ、かくして所望の流量設計を容易に行え得る。
【００１３】
本発明の請求項４におけるギアポンプでは、第１の駆動ギアと第２の駆動ギアを、それぞれ第１の駆動源と第２の駆動源によって駆動させることにより、収納体内で連動するこれらのギアを一段と確実に回転駆動させることができる。
【００１４】
本発明の請求項５におけるギアポンプでは、ギアとシャフトとを一体の部品として形成することで、ギアポンプとしての部品点数を一段と減らすことができ、またギアの構造を簡素化できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１におけるギアポンプでは、収納体の内部にあるギアへの回転力伝達機構や、収納体の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、かつ小型化を達成できる。
【００１６】
本発明の請求項２および３におけるギアポンプでは、駆動ギアと従動ギアとを確実に収納させることができると共に、所望の流量設計を容易に行うことができる。
【００１７】
本発明の請求項４におけるギアポンプでは、連動する第１の駆動ギアと第２の駆動ギアを一段と確実に回転駆動させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５におけるギアポンプでは、ギアポンプとしての部品点数を一段と減らすことができ、またギアの構造を簡素化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明における好ましい実施例について、添付図面を参照しながら説明する。図１において、１は全体としてギアポンプを示し、このギアポンプ１は、扁平薄型状のポンプ本体２に制御部３を接続して構成され、この制御部３によりポンプ本体２への通電制御が行われている。
【００２０】
ギアポンプ１の実質的な動作部であるポンプ本体２は、図２にも示すように、駆動ギア４と、当該駆動ギア４に歯合した従動ギア５とで構成されたギア部６を、ポンプ本体２の外郭部となるケーシング７の内部に備えている。またケーシング７には、当該ケーシング７内へ流体を流入させるための流入経路８と、当該ケーシング７内に流入した流体を外部へ吐出させるための吐出経路９がそれぞれ形成されている。
【００２１】
ケーシング７には、図１に示したように、底壁部10およびこれと連続した側壁部11により囲まれた収納部12を有すると共に、この収納部12の上部に開口部13が形成され、当該収納部12にギア部６が回動可能な状態で配設される。また、底壁部10の駆動ギア４を配置した部位には、開口部13に向けてリング状に窪んだ凹部14が形成されている。
【００２２】
この凹部14の中心部に位置するケーシング７の底壁部10には、ポンプ本体２の厚み方向に沿って軸受け部15が設けられ、この軸受け部15に駆動ギア４の中心にある駆動シャフト16が軸支されることにより、駆動ギア４の外周と側壁部11がごく近接した状態に配置される。
【００２３】
また、従動ギア５の中心にあって、駆動シャフト16と平行に配置された従動シャフト17が、ケーシング７の底部10に形成した軸受け部18に軸支されており、これによって従動ギア５の外周と側壁部11がごく近接した状態に配置される。
【００２４】
ギア部６をケーシング７の収納部12に収納した状態で、当該収納部12は、開口部13にパッキン20を介して蓋体である蓋板21が取り付けられることにより密閉され、この密閉された収納部12の内部に、駆動シャフト16を含む駆動ギア４と従動シャフト17を含む従動ギア５が回動可能に支持されている。ここで、収納部12の側壁部11には、駆動ギア４と従動ギア５とが歯合する位置に、収納部12の内部と連通しつつ、互いに対向するようにして前記流入経路８と吐出経路９とが設けられている。ここでは、駆動シャフト16および従動シャフト17が、いずれもケーシング７の外部に貫通突出していないことが注目される。すなわち、駆動シャフト16および従動シャフト17が軸支される部分に、複雑な液体漏れ防止機構を設ける必要がない。
【００２５】
駆動ギア４は、カップ状に形成された回転体４Ａの外周に複数の歯４Ｂを備えて構成され、この回転体４Ａの内周側にブラシレスモータのロータヨーク22が設けられると共に、ロータヨーク22の内周側にマグネット23が設けられる。これらの回転体４Ａとロータヨーク22，およびロータヨーク22とマグネット23は、いずれも接着剤などの固着手段を介在させて、お互いが外れないように取付け固定される。
【００２６】
一方、ケーシング７の外部に形成した凹部14には、ケーシング７の内部にある前記マグネット23に臨んで、駆動用コイル24と、当該駆動用コイル24が巻回されたステータコア25がそれぞれ設けられ、これにより駆動用コイル24およびステータコア25からなる固定子と、ロータヨーク22およびマグネット23からなる回転子を備えた平型のブラシレスモータ26が、ケーシング７の内外に配設される。また、駆動用コイル24およびステータコア25は、ケーシング７の底壁部10から突出しないように凹部14の内部に配置され、これによりブラシレスモータ26をケーシング７の内外に組み込んだ構造でありながら、ケーシング７を含む収納体が扁平形状であることと相俟って、ギアポンプ本体２を極力薄型化することが可能になる。
【００２７】
駆動ギア４に噛合する従動ギア５は、その中心に従動シャフト17が取付けられる円筒状の回転体５Ａと、この回転体５Ａの外周にある複数の歯５Ｂとにより構成される。これらの駆動ギア４と従動ギア５は、いずれもインボリュート標準平歯車でもよいが、ギア部６として構成する少なくとも一つのギア（例えば、従動ギア５）を転位平歯車としてもよい。こうすると、標準平歯車では、歯数やモジュール（歯５Ａ，５Ｂの長さ）などによって、駆動ギア４と従動ギア５の外径ひいては双方のギアの中心距離が決まってしまい、ギア部６の自由な設計が困難になるが、転位平歯車であれば、双方のギアの中心距離をある程度自由に設計でき、ポンプ本体２内の収納部12の形状から、適切な中心距離を簡単に決めることができる効果が得られる。また、転位平歯車の歯先は比較的尖っているので、駆動ギア４と従動ギア５との間の隙間を一段と埋めることができる。
【００２８】
また、ここでの従動ギア５は、駆動ギア４と歯先径（外径）が異なると共に、駆動ギア４よりも歯数が少なく、駆動ギア４よりも小さい歯先径で形成される。このように、ギア部６を構成する駆動ギア４と従動ギア５の歯先径や歯数を異ならせることにより、駆動ギア４と従動ギア５の各寸法を異なる大きさにすることができ、ポンプ本体２の全体形状を小型化することができる。また、駆動ギア４と従動ギア５の回転数比を容易に変えることができ（例えば駆動ギア４が１回転するときに従動ギア５を２回転させる）、ギアポンプ１としてより詳細な流量設計が可能になる。
【００２９】
前述のように、ケーシング７，パッキン20，および蓋板21は、連動する複数の駆動ギア４および従動ギア５からなるギア部６を、密閉状態で収納する収納体31に相当し、流入経路８や吐出経路９を除いて収納体内に入った液体が漏れないような構造となっている。すなわち、ギア部６やシャフトである駆動シャフト16および従動シャフト17を備えたケーシング７の内部と、駆動用コイル24やステータコア25を備えたケーシング７の外部は、当該ケーシング７によって完全に隔離された構造になっている。
【００３０】
前記制御部３は、例えば回路パターンを形成した基板に複数の電子部品を実装して構成される。制御部３と駆動用コイル24との間はリード線28により電気的に接続されており、制御部３から駆動用コイル24に所定のタイミングで駆動電流を通電することにより、ロータヨーク22およびマグネット23が取付けられた駆動ギア４に回転駆動力が与えられる構成となっている。
【００３１】
次に上記構成について、その作用を説明する。制御部３から駆動用コイル24に所定タイミングで駆動電流を通電すると、ブラシレスモータの場合と同じように、ステータコア25とマグネット23との磁気作用により、駆動シャフト16を中心にしてマグネット23を取付けたロータヨーク22ひいては駆動ギア４に直接的に回転駆動力が与えられる。これにより、図２に示すように駆動ギア４が矢印ａ方向に回転駆動し、それに連動して駆動ギア４と噛合する従動ギア５が矢印ｂ方向に回転駆動する。
【００３２】
駆動ギア４と従動ギア５が密閉した収納部12内で回転を開始すると、駆動シャフト16および従動シャフト17の軸方向とほぼ直交する方向にある流入経路８から、駆動ギア４と従動ギア５の各歯溝に吸込まれるようにして、収納部12に流体が流入する。ここで、駆動ギア４と従動ギア５の各歯溝内に充填された流体は、駆動ギア４および従動ギア５が回転するのに伴って、ケーシング７の底壁部10と側壁部11とによって閉じ込められ、側壁部11に沿って吐出経路９側に運ばれる。そして、この吐出経路９側での駆動ギア４と従動ギア５との噛み合いによって、各歯溝内の流体が押し出されて吐出経路９に送り出される。かくして、駆動シャフト16および従動シャフト17の軸方向とほぼ直交する方向にある吐出経路９を介して、ケーシング７の外部へと流体を搬送できる。なお、駆動ギア４ひいてはこれに連動する従動ギア５を図２とは逆方向に回転すれば、流体の流れも逆になり、流体は吐出経路９から流入して流入経路８に吐出されるようになる。
【００３３】
このとき、駆動シャフト16や従動シャフト17はケーシング７の外部に貫通突出しておらず、収納部12の内外はケーシング７だけで完全に隔離されていることから、ケーシング７内から流体が漏れ出ることを確実に防止できる。
【００３４】
また、駆動用コイル24およびテータコア25を、ケーシング７の底壁部10から突出しないようにケーシング７の凹部14内に配置させたことにより、ポンプ本体２全体の厚みを薄型化できる上に、駆動用コイル24およびステータコア25の損傷を防止し得る。
【００３５】
以上のように、本実施例では、連動する複数のギアたるギア部６としての駆動ギア４と従動ギア５と、外部と隔離した状態で駆動ギア４と従動ギア５を密閉収納する収納体31と、収納体31内に流体を流入する流入経路８と、収納体31内から流体を吐出する吐出経路９とを備えるギアポンプ１において、複数のギアのうち少なくとも一つ以上（例えば従動ギア５）を転位平歯車で構成すると共に、収納体31の内部にある少なくとも一つのギアすなわち駆動ギア４に磁性体であるマグネット23が取り付けられる一方で、収納体31の外部に駆動源としての駆動用コイル24が配置され、この駆動用コイル24への通電により、マグネット23が取り付けられた駆動ギア４に回転駆動力を直接与える構成となっている。
【００３６】
こうすると、収納体31の内部において、少なくとも一つのギアである駆動ギア４にマグネット23を取り付ける一方で、収納体31の外部において、このマグネット23に磁気作用を及ぼす駆動用コイル24を配置するだけで、駆動ギア４の回転軸であるシャフトすなわち駆動シャフト16を収納体31の内外にわざわざ貫通させなくても、駆動用コイル24への通電により、マグネット23が取り付けられた駆動ギア４に回転力を確実に伝達することができる。すなわち、ここでの駆動ギア４への回転力伝達機構は、マグネット23と駆動用コイル24だけで簡単に実現できると共に、駆動ギア４の駆動シャフト16を収納体31の内外に貫通させる必要がないので、収納体31の外部への液漏れ防止構造を簡素化でき、ギアポンプ１としての小型化を達成できる。
【００３７】
さらに、ギア部６を構成する少なくとも一つの従動ギア５が転位平歯車であることから、駆動ギア４と従動ギア５の中心距離をある程度自由に設計できるので、収納体31を構成するケーシング７の外形寸法から駆動ギア４や従動ギア５の中心距離を決定でき、これによりケーシング７内に複数のギアである駆動ギア４や従動ギア５を確実に収納できる。また、転位平歯車の歯先は比較的尖っているので、駆動ギア４と従動ギア５との間の隙間を一段と埋めることができ、結果的に十分なポンプ性能を得ることができる。
【００３８】
また、マグネット23が取り付けられた駆動ギア４と、この駆動ギア４に歯合する従動ギア５との歯先径が、意図的に異なるように構成してもよい。駆動ギア４と従動ギア５との歯先径を異ならせることで、駆動ギア４と従動ギア５のギアサイズを異なる大きさにすることができるので、所望の外形寸法の収納体31内に、これらの駆動ギア４と従動ギア５とを確実に収納させることができる。また、駆動ギア４および従動ギア５のそれぞれの回転数を変化させることができるので、ポンプとして送り出せる流体量を変化させることができ、かくして所望の流量設計を容易に行え得る。
【００３９】
また、マグネット23が取り付けられた駆動ギア４と、この駆動ギア４に歯合する従動ギア５との歯数が、意図的に異なるように構成してもよい。駆動ギア４と従動ギア５との歯数を異ならせることで、駆動ギア４と従動ギア５のギアサイズを異なる大きさにすることができるので、所望の外形寸法の収納体31内に、これらの駆動ギア４と従動ギア５とを確実に収納させることができる。また、駆動ギア４および従動ギア５のそれぞれの回転数を変化させることができるので、ポンプとして送り出せる流体量を変化させることができ、かくして所望の流量設計を容易に行え得る。
【００４０】
ところで本実施例では、駆動ギア４にのみマグネット23を取り付けて、駆動用コイル24から回転駆動力を与えられるように構成しているが、別な変形例として、従動ギア５に代わりマグネット付きの別な第２の駆動ギアを設け、この第２の駆動ギアのマグネットに対し、第１の駆動用コイル24とは別個の第２の駆動用コイルから回転駆動力を与える構成としてもよい。すなわち、マグネット23が取り付けられた第１の駆動ギア４が、収納体31の外部に配置した第１の駆動用コイル24により回転駆動力を与えられる一方で、第１の駆動ギア４と連動し、かつこの第１の駆動ギア４と同様にマグネットが取り付けられた第２の駆動ギアが、収納体31の外部に配置した第２の駆動用コイルにより回転駆動力を与えられるように、ギア部６を構成する。
【００４１】
こうすると、第１の駆動ギア４と第２の駆動ギアを、それぞれ第１の駆動用コイル24と第２の駆動用コイルによって別々に駆動させることにより、収納体31内で連動する第１の駆動ギア４と第２の駆動ギアを一段と確実に回転駆動させることができる。
【００４２】
さらに、ギアとシャフトである駆動ギア４と駆動シャフト16、若しくは従動ギア５と従動シャフト17のいずれかを一体形成すなわち一体の部品として形成することで、ギアポンプ１としての部品点数を一段と減らすことができ、またギア部６の構造を簡素化できる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、歯先径の大きい側のギアを駆動ギア４とした場合について述べたが、歯先径の小さい側のギアを駆動ギア４としても良く、この場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、歯先径が同じ駆動ギア４と従動ギア５とによってギア部６を構成したり、３つ以上の複数のギアでギア部６を構成しても良い。さらに、上述した実施の形態においては、従動ギア５を転位平歯車とした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、駆動ギア４を転位平歯車としたり、或いは駆動ギア４および従動ギア５を共に転位平歯車としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好ましい一実施例におけるギアポンプの全体構成を示す概略断面図である。
【図２】同上、蓋板を取り外した状態のポンプ本体の平面図である。
【図３】従来のギアポンプの構成を示す概略断面図である。
【図４】従来の別なギアポンプの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
４  駆動ギア（ギア、第１の駆動ギア）
５  従動ギア（ギア）
８  流入経路
９  吐出経路
16  駆動シャフト（シャフト）
17  従動シャフト（シャフト）
23  マグネット（磁性体）
24  駆動用コイル（駆動源，第１の駆動源）
31  収納体
【図１】
2006052652.tif 000003
【図２】
2006052652.tif 000004
【図３】
2006052652.tif 000005
【図４】
2006052652.tif 000006