(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
更に、前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、２８°〜３２°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項２】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項３】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項４】
前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、２８°〜３２°である請求項２又は３に記載の歯車ポンプ。
【請求項５】
前記ケーシングの内周形状において、
回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°である請求項１又は３に記載の歯車ポンプ。
【請求項６】
前記ケーシングの内周形状において、
回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°である請求項１又は２に記載の歯車ポンプ。
【請求項７】
高分子重合物若しくは溶融樹脂の製造、または高分子重合物若しくは溶融樹脂からの成形物の製造過程で、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いることを特徴とする高分子重合物、溶融樹脂又は成形物を製造する方法。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた重合装置。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた成形装置。
【請求項１０】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた紡糸装置。
【請求項１１】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
更に、前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、１４°〜１７°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項１２】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項１３】
流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、
前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、
該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、
前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°であることを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項１４】
前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、１４°〜１７°である請求項１２又は１３に記載の歯車ポンプ。
【請求項１５】
前記ケーシングの内周形状において、
回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°である請求項１１又は１３に記載の歯車ポンプ。
【請求項１６】
前記ケーシングの内周形状において、
回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°である請求項１１又は１２に記載の歯車ポンプ。
【請求項１７】
高分子重合物若しくは溶融樹脂の製造、または高分子重合物若しくは溶融樹脂からの成形物の製造の過程で、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いることを特徴とする高分子重合物、溶融樹脂又は成形物を製造する方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた重合装置。
【請求項１９】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた成形装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の歯車ポンプを用いた紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に高圧、高粘性の流体を移送するために用いられる歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
噛合する歯車の回転により流体を吸込側から吐出側へ移送する歯車ポンプでは、インボリュート歯形を採用したものが非常に多い。インボリュート歯形は切削し易く、しかも歯形の仕上げ寸法の測定も容易であるため、高精度の歯車を得ることができ、よって高圧運転条件にも適合し得るからである。
【特許文献１】特開平１１−０１３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
インボリュート歯形を採用した歯車ポンプの抱える問題として、流体の閉じ込み現象が挙げられる。インボリュート歯車の噛み合い率は１より大きいことが通例であり、２組の歯が噛み合っている期間が存在する。その場合、これら２組の歯の間に流体が閉じ込められるが、この閉じ込み領域の容積は歯車の回転に伴い変動することから、圧縮時には閉じ込み流体の圧力上昇と動力浪費、膨張時には真空や気泡の発生といった不具合がもたらされる。但し、閉じ込み現象の害は、膨張時よりも圧縮時の方がはるかに大きい。【０００４】
そして、上記の閉じ込み現象の害は、移送される流体の粘度や吸入圧力、吐出圧力が高いほど顕著になる。とりわけ、溶融樹脂等を圧送する用途においては、３００°Ｃ程度の高温、２０ＭＰａＧ程度の高圧、３００Ｐａ・ｓ程度の高粘度の流体を移送するため、閉じ込み現象によって歯車軸受へ多大な荷重がかかり、軸受寿命が短命になる。現状では、軸受を改良したり、あるいは軸受諸元に余裕をもたせたり（例えば、軸径を大きくする、回転速度を下げる等）して対処しているが、ポンプ外形の大型化、駆動力の増大化を招いてしまっている。【０００５】
以上に鑑みてなされた本発明は、高分子重合物や溶融樹脂等の高圧、高粘度の流体の移送により適した歯車ポンプを実現しようとするものである。
課題を解決するための手段
上述した課題を解決するべく、請求項１に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、更に、前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、２８°〜３２°であることを特徴とする。
また、請求項２に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°であることを特徴とする。
更に、請求項３に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のやまば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°であることを特徴とする。
【０００６】
即ち、円弧歯形、楕円歯形またはサイン曲線歯形等の、接触点が常に１つであり流体の閉じ込みを発生させない歯形を採用するとともに、やまば歯車として軸推力を均衡させ、軸推力が歯車に作用することを回避する。その上で、Ｄ／Ｂを１．１〜１．１５に設定することで、軸受荷重を抑制しながら効率を確保する。Ｄ／Ｂが１．１を下回ると、軸受荷重が過大となって軸受に損傷が発生するおそれがあり、溶融樹脂等を圧送する用途には適さなくなる。一方、Ｄ／Ｂが１．１５を上回ると、ポンプ外形が大型化する割にできる仕事が小さくなる。歯車とケーシングとの摩擦による動力損失は歯車外径の増加に応じて急増するため、一定の吐出量に対して歯幅を小さく、外径を大きくすることはポンプ外形の大型化とともに機械効率の低下、全効率の低下に直結する。以上の理由により、Ｄ／Ｂは１．１〜１．１５とすることが望ましい。【０００７】
請求項１１に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、更に、前記歯車のそれぞれの歯数は１０枚〜１２枚であり、該歯車のそれぞれのねじれ角度は、１４°〜１７°であることを特徴とする。
また、請求項１２に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車のそれぞれの歯先が該ケーシングの内周面より離反する位置と、該歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度は、側断面視４８°〜１０２°であることを特徴とする。
更に、請求項１３に係る本発明の歯車ポンプは、流体が導入される吸入口と、該流体が排出される吐出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、互いに噛合して回転により前記流体を前記吸入口から前記吐出口へと移送する一対の歯車とを備え、前記一対の歯車は、一点連続接触歯形のはすば歯車であり、該歯車のそれぞれの外径と歯幅との比が、１．１〜１．１５であり、前記ケーシングの内周形状において、回転する前記歯車の歯先が前記ケーシングの内周面に極近接する位置から、該歯車の歯先が該ケーシングの前記内周面より離反する位置までの円弧角は、側断面視７２°〜１０８°であることを特徴とする。
【０００８】
一対の歯車をはすば歯車とすることにより、上記の効果の他にギヤ・シャフトを一体型で製作することができ、また構造が簡単であることにより加工性、生産性が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高分子重合物や溶融樹脂等の高圧、高粘度の流体の移送により適した歯車ポンプを実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例の歯車ポンプを示す平断面図。
【図２】図１に示す歯車ポンプの側断面図。
【図３】本発明の歯車ポンプを適用した高分子重合物の成形物の製造過程を示すフローチャート。
【図４】第２実施例の歯車ポンプを示す平断面図。
【図５】図４に示す歯車ポンプの側断面図。
【符号の説明】
【００１１】
１…ケーシング
２、３…歯車
１００…歯車ポンプ
２００…重合装置
３００…成形装置
４００…紡糸装置
Ｄ…歯車外径
Ｂ…歯幅
Ｅ3…回転する両歯車の歯先がケーシングの内周面より離反する二位置と両歯車のピッチ点とをそれぞれ結んだ線分のなす角度
Ｅ4…回転する歯車の歯先がケーシングの内周面に極近接する位置からこの歯車の歯先がその内周面から離反する位置までの円弧角
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明に係る歯車ポンプの実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
［第１実施例］
図１及び図２に示す第１実施例の歯車ポンプ１００は、例えば、石油プラント、化学プラント、重合プラント、成形・紡糸装置等において、溶融樹脂その他の高分子重合物等の高粘性物を高圧で圧送するために使用される。これらの高粘性物は、中間体であっても最終製品であってもよい。この歯車ポンプ１００は、いわゆる外接歯車ポンプであって、ケーシング１が内包する内部空間に、駆動歯車２と従動歯車３とを噛合状態で配設してなり、これら歯車２、３を回転駆動することで歯溝に捉えた流体を吸込側から吐出側へ移送するポンプ作用を営むものである。実際には、吸込側を上方、吐出側を下方に位置づけ、吸込口１１の直上に高分子重合物や溶融樹脂等を蓄えたタンクを設置して、タンク内の溶融樹脂等を吸込み所定の吐出圧力で吐出させる。
【００１２】
駆動歯車２、従動歯車３は、それぞれ一点連続接触歯形のやまば歯車とする。図示例では、両歯車２、３の歯形を円弧歯形としている。各歯車２、３について、外径Ｄの歯幅Ｂに対する比Ｄ／Ｂは、１．１〜１．１５の間に設定する。これは、当該歯車ポンプ１００が３００°Ｃ程度の高温の溶融樹脂等を２０ＭＰａＧ程度の高圧で圧送することによる。歯車外径Ｄ、歯幅Ｂの具体的な値は、回転駆動力を歯車に伝達するために必要な歯車軸径、歯車軸の撓み変形を抑制するために必要な軸径による制限を受ける。
【００１３】
しかして、歯車外径Ｄと歯幅Ｂとの比Ｄ／Ｂを１．１〜１．１５の範囲内に収めるべく、歯車２、３の歯数Ｚ及びねじれ角度（ヘリカル角度）βを決定する。歯モジュールをＭ、ピッチ円直径をＡとおくと、
Ａ＝ＭＺ、
Ｄ＝Ｍ（Ｚ＋２）
が成り立つ。本実施形態では、両歯車２、３の歯形が一点接触歯形であるから、歯車軸方向に１ピッチねじらないと回転が伝達されない。
【００１４】
１ピッチ＝πＡ／Ｚ＝πＭ
であり、
Ｂ／２＝πＭ／ｔａｎβ
である必要がある。Ｄ／Ｂ＝ｘとおくと、上記より、
Ｚ＝（２πｘ／ｔａｎβ）−２
となる。
【００１５】
なお、ねじれ角度βは、歯形の加工工程上、３２°以下とすることが好ましい。上式より、Ｄ／Ｂ＝ｘを１．１〜１．１５の範囲内に収めようとすると、ねじれ角度βを２８°〜３２°の間に設定した場合の歯数は１０枚〜１２枚となる。
【００１６】
円弧歯形でＭ＝２０、Ｚ＝１０、Ａ＝２００、β＝３１°、Ｂ＝２０９、容量４１８９ｃｃ／ｒｅｖの円弧歯車ポンプを製作し、既知のインボリュート歯車ポンプと比較した。性能対比として用いたインボリュート歯車ポンプは、Ｍ＝１４、Ｚ＝１４、Ａ＝２００、β＝２．４°、Ｂ＝２０９、容量４０８０ｃｃ／ｒｅｖである。性能に関わる軸径、軸受長さ等は両者で同一とした。液粘度約３００Ｐａ・ｓ、吐出圧力２０ＭＰａＧにおいて、円弧歯車ポンプはインボリュート歯車ポンプと同等の性能を得た。また、円弧歯形では理論上閉じ込み現象が発生しないが、閉じ込みの評価として吐出圧力脈動を測定すると、円弧歯車ポンプでは０．４％、インボリュート歯車ポンプでは４％となった。何れも、液粘度約３００Ｐａ・ｓ、吐出圧力２０ＭＰａＧ、回転数３０ｒｐｍの運転条件での値である。吐出圧力脈動は測定位置その他の測定環境によって変化するものの、円弧歯車ポンプはインボリュート歯車ポンプに対し吐出脈動が１／１０まで減少した。
【００１７】
ところで、既に述べたように、本実施形態の歯車ポンプ１００は、高圧、高粘度の流体の圧送を主たる用途としている。従って、高粘度流体を歯車２、３の歯溝内に十分に吸入できるよう、並びに、歯溝に捉えた高圧流体の歯先漏れを低減できるよう、ケーシング１の内周形状を成形しなくてはならない。以降、図２を参照して詳述する。ここで、回転する歯車２、３の歯先がケーシング１の内周面に極近接を開始する位置をＰ1、Ｐ1、歯先がケーシング１の内周面より離反し始める位置をＰ2、Ｐ2、両歯車２、３のピッチ点をＰ0、各歯車２、３の中心をＰｃ、Ｐｃとおく。
【００１８】
高粘度の流体を歯溝内に円滑に導くためには、両歯車２、３の中心Ｐｃ、Ｐｃを通る直線と、歯車２、３の中心Ｐｃ及び歯先の摺接開始点Ｐ1を結ぶ線分とがなす角Ｅ1について、側断面視（歯車軸に直交する面で切断した断面視）０°〜６°程度の大きさを確保する必要がある。但し、摺接開始点Ｐ1の位置は、両歯車２、３の中心Ｐｃ、Ｐｃを通る直線よりも吐出側にあるものとする。また、歯先漏れを低減するには、歯先の摺接開始点Ｐ1から摺接終了点Ｐ2までの（Ｐｃを中心とした）円弧角Ｅ4について、側断面視７２°以上の大きさを確保することが好ましい。円弧角Ｅ4は、歯車２、３の歯溝２つ分以上を確保することが目安となる。とは言え、Ｅ4を大きくすれば吐出口１２に連通する流路が狭くなり、流体の吐出過程に支障を来しかねないので、Ｅ4は側断面視１０８°程度までの大きさに抑えるべきである。
【００１９】
Ｅ1を０°以上とし、Ｅ4を７２°〜１０８°とした場合、摺接開始点Ｐ1及びピッチ点Ｐ0を結ぶ線分と、摺接終了点Ｐ2及びピッチ点Ｐ0を結ぶ線分とがなす角Ｅ2は側断面視３３°〜６６°となる。よって、両歯車２、３についての摺接終了点Ｐ2、Ｐ2とピッチ点Ｐ0とをそれぞれ結ぶ２本の線分がなす角Ｅ3は、側断面視４８°〜１０２°とする。逆に言えば、所要のＥ1、Ｅ2（または、Ｅ4）を確保するためには、Ｅ3の上限を１０２°程度とする必要がある。言うまでもなく、Ｅ3の下限を４８°程度としたのは、歯溝に捉えられ移送された流体を円滑に吐出口１２に向けて流下させるためである。
【００２０】
本実施形態によれば、対をなし噛合する歯車２、３の回転により流体を吸込側から吐出側へ移送する歯車ポンプ１００において、前記歯車２、３を、一点連続接触歯形のやまば歯車とし、かつ、各歯車２、３について、歯車外径Ｄの歯幅Ｂに対する比Ｄ／Ｂを１．１〜１．１５に設定したため、流体の閉じ込み現象に伴う軸受への悪影響を回避し得る。その上で、Ｄ／Ｂを１．１〜１．１５に設定することで、軸受荷重を抑制しながら効率を確保でき、ポンプ外形を徒に大型化させることもない。本実施形態の歯車ポンプ１００は、従前のインボリュート歯車ポンプと比較して、高圧、高粘度の流体の移送により適したものとなる。
【００２１】
また、角度Ｅ3を４８°〜１０２°、角度Ｅ４４を７２°〜１０８°としているため、流体を歯車２、３の歯溝内に十分に吸入でき、かつ歯溝に捉えた流体の歯先漏れを低減せしめることができる。
【００２２】
以上のような構成の本発明の歯車ポンプ１００は、高分子重合物若しくは溶融樹脂の製造、または高分子重合物若しくは溶融樹脂からの成形物の製造の過程で用いて、高分子重合物、溶融樹脂又は成形物を製造する用途に適用することができる。
【００２３】
例えば、図３に示すように、モノマー槽１１０からモノマーを本発明の歯車ポンプ１００を用いて重合槽１２０に移送して、高分子重合物を製造したり、高分子重合物を歯車ポンプ１００を介して成形装置３００又は紡糸装置４００に移送して、その成形物を製造する過程に供することができる。また、本発明の歯車ポンプ１００を用いた高分子重合物を製造する過程と、その成形物を製造する過程とを一体化して、図３に示すような単一の製造ラインを構築してもよい。なお、図３に示すモノマー槽１１０と重合槽１２０とは、それぞれ樹脂ペレット槽と溶融樹脂槽とに置き換えて、溶融樹脂の製造及びその成形物の製造ラインを形成することもできる。
【００２４】
さらに、図３に示すモノマー槽１１０、歯車ポンプ１００及び重合槽１２０によって重合装置２００を形成することも可能である。また、成形装置３００又は紡糸装置４００と歯車ポンプ１００とは別体であっても、歯車ポンプ１００を組み込んだ成形装置３００又は紡糸装置４００であってもよい。
［第２実施例］
図４および図５は第２実施例の歯車ポンプ５００を示す。この歯車ポンプ５００は、第１実施例と同様に、ケーシング１の内部空間に駆動歯車５０２と従動歯車５０３とを噛合状態で配設して構成され、これら歯車５０２、５０３を回転駆動することで歯溝に捉えた流体を吸込側から吐出側へ移送するポンプ作用を営むものである。
【００２５】
駆動歯車５０２および従動歯車５０３は、それぞれ一点連続接触歯形のはすば歯車である。図示例では、両歯車５０２、５０３の歯形は円弧歯形となっている。
【００２６】
ところで、歯車ポンプは、歯数が少ないほど全効率が高く、また歯車外径を小さくし、歯幅を大きくするほど全効率が高くなることが一般に知られている。また、駆動力を伝達するに必要な軸径、軸受荷重による軸のたわみからの軸径、これらの要素から歯車外径、歯幅の限界を受ける。これらにより歯数の最適が定まる。
【００２７】
そして、歯車ポンプ５００を高圧２０ＭＰａ用とすると、第１実施例と同様に外径Ｄの歯幅Ｂに対する比Ｄ／Ｂは、１．１〜１．１５となる。
【００２８】
そして、第１実施例と同様に歯車外径をＤ、歯幅をＤ、歯モジュールをＭ、歯数をＺ、ピッチ円直径をＡ、はすば歯車の歯のネジレ角をβとすると、
Ａ＝ＭＺ、
Ｄ＝Ｍ（Ｚ＋２）
となる。
【００２９】
両歯車５０２，５０３の歯形が一点接触歯形であるから、歯車軸方向に１ピッチねじらないと回転が伝達されない。
【００３０】
１ピッチ＝πＡ／Ｚ＝πＭ
となり、Ｂ＝πＭ／ｔａｎβとなる。
【００３１】
Ｄ／Ｂ＝ｘとおくと、上記より、
Ｚ＝（πｘ／ｔａｎβ）−２
となる。
【００３２】
はすば歯車のβは、前記やまば歯車のβより、１／２となり、β＝１４°〜１６°となる。前記やまば歯車では、歯形の加工工程上、３２度以下とすることが好ましい。はすば歯車の場合、β＝１６°以上であっても、歯形の加工工程上支障はない。
【００３３】
β＝１８°とした場合、Ｄ／Ｂ＝１．１のとき、Ｚ＝８、Ｄ／Ｂ＝１．１５のとき、Ｚ＝９となる。
【００３４】
したがって、はすば歯車の場合はＺ＝８〜１２、β＝１４°〜１８°とすれば、前記と同等の効果が得られる。
【００３５】
円弧歯形で、Ｍ＝３２、Ｚ＝１０、Ａ＝３２０、β＝１６．７５°、Ｂ＝３３４．５、容量１７１５２ｃｍ3／ｒｅｖのはすば歯車ポンプを製作し、既知の円弧歯形のやまば歯車ポンプと比較した。
【００３６】
性能対比は、円弧歯形のやまば歯車で、Ｍ＝３２、Ｚ＝１０、Ａ＝３２０、β＝３１°、Ｂ＝３３４．５、容量１７１５２ｃｍ3／ｒｅｖである。当然のことながらねじれ角度以外は同一である。
【００３７】
液粘度約３００Ｐａ・ｓ、吐出圧力２０ＭＰａＧ、回転数３０ｒｐｍの運転条件で、円弧歯形はすば歯車においても同程度の性能を得た。
【００３８】
円弧歯形のはすば歯車ポンプにおいて、閉じ込みの評価として吐出圧力脈動を測定しても、前記やまば歯車ポンプの０．４％と同程度の結果が得られた。何れも、液粘度約３００Ｐａ・ｓ、吐出圧力２０ＭＰａＧ、回転数３０ｒｐｍの運転条件での値である。前記結果と同程度の値が得られたことから、既知のインボリュート歯車ポンプとの差は明らかである。
【００３９】
この第２実施例によれば、上述のように第１実施例と同様な効果を得ることができ、しかも駆動歯車５０２および従動歯車５０３がはすば歯車であることにより、ギヤ・シャフトを一体型で製作することができ、また構造が簡単であることにより加工性、生産性が向上する。
【００４０】
歯車ポンプ５００は、図３に示す歯車ポンプ１００の替わりに使用することができ、歯車ポンプ５００を組み込んだ成形装置３００又は紡糸装置４００を構成してもよい。
【００４１】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４２】
本願は、２００５年２月２４日に出願された日本特許出願番号２００５−０４８９６５に基づき優先権主張をするものであり、同出願の明細書、図面および特許請求の範囲を含む出願内容は、すべてを参照してここに含める。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の歯車ポンプは、例えば、石油プラントや化学プラント、重合プラント、成形・紡糸装置等において溶融樹脂その他の高分子重合物等を高圧で移送する用途に好適に使用することができるが、これらに限らずあらゆる高圧、高粘度の流体の移送用途に用いることができる。
【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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