(57)【要約】【課題】ポンプ効率を低下させることなく、ギヤの歯溝をシールプレートで適切に密封することができ、また、液漏れを長期にわたって抑制することができ、その結果、ポンプの寿命を延ばすことができるギヤポンプを提供する。【解決手段】吸入口３６および吐出口３４ａに連なるギヤ収容部３５を有するケーシング２１と、ギヤ収容部３５に回転自在に収容され、互いに噛み合うとともに、一方がモータ２４によって駆動される２つのギヤ２２、２３と、両ギヤ２２、２３の両側面とこれらにそれぞれ対向するギヤ収容部３５の内壁との間に配置され、両ギヤ２２、２３の歯溝を側方から密封する２つのシールプレート５４、５４と、両ギヤ２２、２３の互いに噛み合うギヤ歯によって囲まれる噛合いスペースＳと、両シールプレート５４、５４とギヤ収容部３５の内壁との隙間とを連通し、噛合いスペースＳ内の液体を前記隙間に導く連通部５６、５７と、を備えている。【選択図】図５
2007162552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を、吸入口を介して内部に吸い込むとともに、吐出口を介して外部に送り出すギヤポンプであって、
前記吸入口および前記吐出口に連なるギヤ収容部を有するケーシングと、
駆動源と、
前記ギヤ収容部に回転自在に収容され、互いに噛み合うとともに、一方が前記駆動源によって駆動される２つのギヤと、
前記２つのギヤの両側面とこれらにそれぞれ対向する前記ギヤ収容部の内壁との間に配置され、当該２つのギヤの歯溝を側方から密封する２つのシールプレートと、
前記２つのギヤの互いに噛み合うギヤ歯によって囲まれる噛合いスペースと、前記２つのシールプレートと前記ギヤ収容部の前記内壁との隙間とを連通し、前記噛合いスペース内の液体を前記隙間に導く連通部と、
を備えていることを特徴とするギヤポンプ。
【請求項２】
前記２つのギヤの他方は、前記ケーシング内に回転自在に収容された従動軸を一体に有し、
前記２つのシールプレートの各々は、前記従動軸が貫通するとともに当該従動軸の外周面が摺接する軸孔を有しており、
前記連通部は、
前記各シールプレートの前記２つのギヤの側面に対向する対向面に設けられ、前記噛合いスペースに臨むとともに前記従動軸付近まで延びるガイド溝と、
前記従動軸に設けられ、前記シールプレートの前記対向面側から当該対向面の反対側に延び、前記ガイド溝と前記隙間を連通する連通通路と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
【請求項３】
前記連通部は、前記２つのシールプレートの各々の前記噛合いスペースに対向する位置に貫通するように設けられ、当該噛合いスペースと前記隙間を連通する孔であることを特徴とする請求項１に記載のギヤポンプ。
【請求項４】
前記一方のギヤは、前記駆動源によって回転駆動される駆動軸を一体に有し、
前記ケーシングは、前記ギヤ収容部に連なるとともに、前記駆動軸を回転自在に収容する駆動軸収容部をさらに有しており、
リング状の弾性材から成り、前記駆動軸収容部内に、前記駆動軸と前記駆動軸収容部の内壁との隙間を密封するように設けられた第１シールと、
前記駆動軸収容部の前記第１シールの前記ギヤ収容部と反対側に、前記駆動軸と前記駆動軸収容部の内壁との隙間を密封するように設けられ、前記駆動軸の回転に伴って回転するとともに前記駆動軸収容部の内壁に摺接する第２シールと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカップ式自動販売機や飲料ディスペンサ、食器洗い機などに用いられ、水などの液体を、吸入口を介して内部に吸い込み、吐出口を介して外部に送り出すギヤポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ギヤポンプとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このギヤポンプは、互いに噛み合う駆動ギヤおよび従動ギヤと、両ギヤを回転自在に収容するケーシングと、駆動ギヤを駆動するモータなどを備えている。ケーシングは、両ギヤを収容するとともに吸入口および吐出口に連なるギヤ室を有するギヤケースと、ギヤ室を密閉するように、ギヤケースに取り付けられたギヤカバーとで構成されている。ギヤ室は、横断面形状が瓢箪形に形成されており、その内部には、駆動ギヤおよび従動ギヤの両側面とこれらにそれぞれ対向するギヤ室の内壁との間に、両ギヤの両側面、より具体的には両ギヤの歯溝の両側面を密封する２つのシールプレートが配置されている。
【０００３】
各シールプレートは、ギヤ室の横断面とほぼ同様の平面形状を有し、駆動ギヤの駆動軸および従動ギヤの従動軸が挿通される２つの軸孔を有している。また、ギヤカバー側のシールプレートには、そのギヤカバー側の面に、所定形状のリブが突設されている。さらに、ギヤカバー側のシールプレートとギヤカバーとの間には、シールプレートと同様の平面形状を有するゴムシートが配置されており、このゴムシートによって、シールプレートが両ギヤの側面に押し付けられている。また、駆動軸は、ギヤケースを貫通して、モータに接続されており、ギヤケースの駆動軸が貫通した孔は、オイルシールによって密封されている。
【０００４】
このギヤポンプでは、モータが作動し、駆動軸を介して駆動ギヤが回転すると、これに噛み合う従動ギヤも回転し、吸入口側の液体がギヤ室側に吸い込まれる。そして、その液体は、両ギヤの各歯溝と、両シールプレートと、ギヤ室の周壁とで囲まれたスペースに入った状態で、その周壁に沿って搬送され、吐出口側に移動する。これにより、ギヤ室側に吸い込まれた液体は、加圧され、吐出口を介してギヤポンプの外部に送り出される。
【０００５】
また、このギヤポンプのギヤカバーの内面の吐出口付近には、加圧された液体の一部を、ギヤカバー側のシールプレートとゴムシートとの隙間に導くための切欠きが設けられている。この切欠きにより、吐出口付近の加圧された液体の一部は、シールプレートとゴムシートとの隙間に入り込み、そのシールプレートを両ギヤの側面に押し付けるように作用する。これにより、ギヤカバー側の両ギヤの側面とシールプレートとの隙間を介して、高圧の吐出口側から低圧の吸入口側に液体が逆流することが抑制される。なお、ギヤカバー側のシールプレートに設けられたリブにより、そのシールプレートとゴムシートとの隙間を介した、吐出口側から吸入口側への液体の逆流も抑制される。
【０００６】
上記のギヤポンプでは、駆動ギヤおよび従動ギヤの回転による加圧が終了した後の、吐出口を介して外部に送り出す直前の液体の一部を、シールプレートとゴムシートの間の隙間に導くため、その分、吐出口側での液体の圧力が低下し、その結果、ポンプ効率が低下してしまう。また、ギヤケースの駆動軸が貫通した孔は、オイルシールによって密封されているものの、ギヤポンプの作動時の駆動軸の回転によって、オイルシールが次第に摩耗し、そのオイルシールを介して液漏れが生じることがある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ポンプ効率を低下させることなく、ギヤの歯溝をシールプレートで適切に密封することができ、また、液漏れを長期にわたって抑制することができ、その結果、ポンプの寿命を延ばすことができるギヤポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３０５７８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、液体を、吸入口を介して内部に吸い込むとともに、吐出口を介して外部に送り出すギヤポンプであって、吸入口および吐出口に連なるギヤ収容部を有するケーシングと、駆動源と、ギヤ収容部に回転自在に収容され、互いに噛み合うとともに、一方が駆動源によって駆動される２つのギヤと、２つのギヤの両側面とこれらにそれぞれ対向するギヤ収容部の内壁との間に配置され、２つのギヤの歯溝を側方から密封する２つのシールプレートと、２つのギヤの互いに噛み合うギヤ歯によって囲まれる噛合いスペースと、２つのシールプレートとギヤ収容部の内壁との隙間とを連通し、噛合いスペース内の液体を隙間に導く連通部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ケーシングのギヤ収容部に回転自在に収容された２つのギヤの一方が、駆動源によって駆動されると、その一方のギヤに噛み合う他方のギヤも回転する。また、両ギヤの両側面とこれらにそれぞれ対向するギヤ収容部の内壁との間には、両ギヤの歯溝を側方から密封する２つのシールプレートが配置されている。両ギヤの回転によるポンプの作動時には、吸入口側の液体がケーシングのギヤ収容部側に吸い込まれ、この吸い込まれた液体は、両ギヤの各歯溝と、両シールプレートと、ギヤ収容部の周壁とで囲まれたスペースに入った状態で、その周壁に沿って搬送され、吐出口側に移動する。これにより、ギヤ収容部側に吸い込まれた液体は、加圧され、吐出口を介して外部に送り出される。
【００１１】
また、このギヤポンプは、２つのギヤの互いに噛み合うギヤ歯によって囲まれる噛合いスペースと、２つのシールプレートとギヤ収容部の内壁との隙間とを連通する連通部を備えているので、噛合いスペース内の液体が、連通部を介して上記隙間に導かれることにより、両シールプレートを両ギヤの両側面にそれぞれ押し付けるように作用する。これは次の理由による。すなわち、両ギヤのギヤ歯同士が噛合い始めてから、その噛合いが終わるまでの間には、互いに噛み合うギヤ歯によって囲まれる噛合いスペースが形成され、その噛合いスペースの容積が、大から小、そして大へと、変化する。加えて、この噛合いスペースには、外部に送り出されずに歯溝に残存した液体が封入される。そのため、噛合いスペース内の液体は、噛合いスペースの容積が小さくなるのに伴って圧縮され、それにより、高圧になる。そして、この高圧の液体が、連通部を介して、上記隙間に送り出される。そして、その隙間に送り出された液体は、ポンプの作動中、高圧に保たれ、それにより、その液体の圧力による外力によって、両シールプレートが両ギヤの両側面にそれぞれ押し付けられる。以上のように、上記構成のギヤポンプによれば、外部に送り出されずに歯溝に残存し、噛合いスペース内に封入された液体を、シールプレートの両ギヤの側面への押し付けに利用するので、加圧が終了し、吐出口を介して外部に送り出す直前の液体の一部を利用する従来のギヤポンプと異なり、ポンプ効率を低下させることなく、ギヤの歯溝をシールプレートで適切に密封することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のギヤポンプにおいて、２つのギヤの他方は、ケーシング内に回転自在に収容された従動軸を一体に有し、２つのシールプレートの各々は、従動軸が貫通するとともに従動軸の外周面が摺接する軸孔を有しており、連通部は、各シールプレートの２つのギヤの側面に対向する対向面に設けられ、噛合いスペースに臨むとともに従動軸付近まで延びるガイド溝と、従動軸に設けられ、シールプレートの対向面側から対向面の反対側に延び、ガイド溝と隙間を連通する連通通路と、を有していることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、各シールプレートの両ギヤの側面に対向する対向面には、噛合いスペースに臨むとともに従動軸付近まで延びるガイド溝が設けられ、また、従動軸には、シールプレートの上記対向面側からそれと反対側に延び、ガイド溝と前記隙間とを連通する連通通路が設けられている。したがって、噛合いスペース内の液体は、連通部を構成するガイド溝および連通通路を順に通って、前記隙間に導かれる。以上のように、上記構成によれば、噛合いスペース内の液体を上記隙間に導く連通部を容易に構成することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のギヤポンプにおいて、連通部は、２つのシールプレートの各々の噛合いスペースに対向する位置に貫通するように設けられ、噛合いスペースと隙間を連通する孔であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、各シールプレートには、噛合いスペースに対向する位置に貫通するように、連通部としての孔が設けられており、噛合いスペース内の液体は、この孔を通って、前記隙間に導かれる。このように、上記構成によれば、各シールプレートに上記の孔を設けるだけで、噛合いスペース内の液体を上記隙間に導く連通部を、より一層容易に構成することができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のギヤポンプにおいて、一方のギヤは、駆動源によって回転駆動される駆動軸を一体に有し、ケーシングは、ギヤ収容部に連なるとともに、駆動軸を回転自在に収容する駆動軸収容部をさらに有しており、リング状の弾性材から成り、駆動軸収容部内に、駆動軸と駆動軸収容部の内壁との隙間を密封するように設けられた第１シールと、駆動軸収容部の第１シールのギヤ収容部と反対側に、駆動軸と駆動軸収容部の内壁との隙間を密封するように設けられ、駆動軸の回転に伴って回転するとともに駆動軸収容部の内壁に摺接する第２シールと、をさらに備えていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、ケーシングのギヤ収容部には、一方のギヤと一体の駆動軸を回転自在に収容する駆動軸収容部が連なっている。この駆動軸収容部には、駆動軸と駆動軸収容部の内壁との隙間を密封する第１および第２シールが設けられている。第１シールは、リング状の弾性材から成り、一方、第２シールは、第１シールのギヤ収容部と反対側に設けられ、駆動軸の回転に伴って回転するとともに、駆動軸収容部の内壁に摺接している。
【００１８】
前述したように、ポンプの作動時に、噛合いスペース内の高圧の液体が、連通部を介して、シールプレートとギヤ収容部の内壁との隙間に送り出され、その隙間に送り出された液体は、ポンプの作動中、高圧に保たれる。そして、この高圧の液体は、ギヤ収容部に連なる駆動軸収容部にも送られる。駆動軸収容部に高圧の液体が送られると、その液体の圧力による外力が第１シールに作用し、それにより、その第１シールは、その内周面の駆動軸に対する面圧、および外周面の駆動軸収容部の内壁に対する面圧が高くなるように変形する。この場合、第１シールによって、駆動軸と駆動軸収容部の内壁との隙間が強固に密封されるため、第１シールを介して、第２シール側に液漏れすることはない。しかし、第１シールは、その内周面が駆動軸に強固に密着しているため、駆動軸の回転に伴い、内周面が次第に摩耗し、その結果、駆動軸の回転の停止時、すなわちポンプの停止時に、第１シールの摩耗した内周面と駆動軸の隙間から、第２シール側に液体が漏れることがある。
【００１９】
上述したように、第２シールは、駆動軸の回転に伴って回転するとともに、駆動軸収容部の内壁に摺接した状態で、駆動軸と駆動軸収容部の内壁との隙間を密封しているので、駆動軸との間、および駆動軸収容部の内壁との間で、摩耗が生じにくく、耐久性が高い。また、第１シールの内周面と駆動軸の隙間から、第２シール側に漏れる液体は、ポンプの停止時に漏れるものであり、ポンプの作動時に第１シールに作用する高圧の液体に比べて非常に低圧である。したがって、第１シールを介して第２シール側に液体が漏れた場合でも、その液体を、第２シールによって、長期にわたって止めることができる。その結果、ポンプの寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるギヤポンプを、湯を送り出す湯ポンプに適用したカップ式自動販売機の内部構造を模式的に示している。この自動販売機は、例えばエスプレッソコーヒーなど、各種のレギュラーコーヒーを販売可能であり、購入者にカップ入りのレギュラーコーヒーを提供するものである。なお、以下の説明ではまず、自動販売機１の内部構造について説明し、その後、湯ポンプについて詳述する。
【００２１】
図１に示すように、自動販売機１は、抽出機２と、この抽出機２に、販売時に所定量の挽き豆原料および湯をそれぞれ供給する原料供給装置３および給湯装置４と、これらを制御するマイクロコンピュータから成る制御装置（図示せず）などを備えている。
【００２２】
抽出機２は、原料供給装置３から供給された挽き豆原料に、給湯装置４から供給された高圧の湯を通すことによって、コーヒー液を抽出する。このコーヒー液は、直接、あるいは砂糖やクリームなどと混合された後、カップＣに供給される。また、原料供給装置３は、コーヒー豆を粉砕するミル（図示せず）を有しており、このミルによって粉砕された所定量の挽き豆原料を、抽出機２に供給する。
【００２３】
給湯装置４は、湯Ｗを貯留する湯タンク１１と、この湯タンク１１内の湯Ｗを抽出機２に送り出す湯ポンプ１２とを備えており、これらが、湯Ｗを搬送するための搬送パイプＰに接続されている。湯タンク１１は、ヒータ１１ａを備えており、このヒータ１１ａで湯Ｗを加熱し、所定温度（例えば９７℃）で保温するようになっている。
【００２４】
搬送パイプＰは、湯タンク１１と湯ポンプ１２の後述する吸入口３６とを接続し、湯タンク１１内の湯Ｗを湯ポンプ１２に導くための導湯パイプＰ１と、湯ポンプ１２の後述する吐出口３４ａと抽出機２とを接続し、販売時に所定量の湯を抽出機２に供給するための給湯パイプＰ２と、湯ポンプ１２の後述するリリーフ弁３９と湯タンク１１とを接続し、湯ポンプ１２内の湯を湯タンク１１に還流させるための還流パイプＰ３とで構成されている。上記給湯パイプＰ２の途中には、流量計１３が設けられており、この流量計１３により、給湯パイプＰ２を介して抽出機２に供給された湯量が検出される。したがって、湯ポンプ１２を作動させた後、流量計１３の検出結果に応じて、湯ポンプ１２を停止させることにより、所定量の湯を抽出機２に供給することができる。
【００２５】
次に、湯ポンプ１２について詳述する。図２〜図５に示すように、湯ポンプ１２は、ケーシング２１と、このケーシング２１内に回転自在に収容され、互いに噛み合う駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３と、駆動ギヤ２３を駆動するモータ２４（駆動源）とを備えている。
【００２６】
ケーシング２１は、ケーシング本体３１と、このケーシング本体３１の前後にそれぞれ取り付けられたフロントカバー３２およびリアカバー３３と、ケーシング本体３１の底部に取り付けられたボトムカバー３４とで構成されている。ケーシング本体３１は、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３を収容するギヤ収容部３５を有している。このギヤ収容部３５は、ケーシング本体３１の前後方向に貫通するとともに、正面形状が瓢箪形に形成されている。また、ケーシング本体３１の上部には、図４に示すように、上方に開口した吸入口３６が設けられており、この吸入口３６が、上下方向に延びる吸入通路３１ａを介して、ギヤ収容部３５の上部中央に連通されている。そして、ケーシング２１の上部にねじ止めされた導湯パイプ接続具３７を介して、上記吸入口３６に前記導湯パイプＰ１が接続されている。
【００２７】
また、ケーシング本体３１の下部には、図４に示すように、下方に開口した凹部３１ｂが形成されており、この凹部３１ｂが、ギヤ収容部３５の下部中央に連なっている。そして、この凹部３１ｂを閉鎖するように、ボトムカバー３４がフロントカバー３２およびリアカバー３３にねじ止めされている。ボトムカバー３４には、いずれも上下方向に貫通するとともに、上記凹部３８に連なる吐出口３４ａおよび逃がし口３４ｂが設けられている。吐出口３４ａには、ボトムカバー３４に取り付けられた給湯パイプ接続具３８を介して、前記給湯パイプＰ２が接続されている。一方、逃がし口３４ｂには、ボトムカバー３４に取り付けられたリリーフ弁３９を介して、前記還流パイプＰ３が接続されている。リリーフ弁３９は、常時は閉鎖しており、ギヤ収容部３５内の水圧、より具体的には、湯ポンプ１２の作動時に加圧された湯の水圧が、所定値（例えば０．５ＭＰａ）以上のときに、逃がし口３４ｂを開放し、それにより、加圧された湯の一部が還流パイプＰ３に送出される。なお、ボトムカバー３４の上部には、ケーシング本体３１の前記凹部３１ｂの横断面よりも一回り大きい楕円状のパッキン収容溝３４ｃが設けられており、このパッキン収容溝３４ｃに収容されたゴム製のＯリングから成るパッキン４０により、ボトムカバー３４とケーシング本体３１の隙間が密封されている。
【００２８】
フロントカバー３２は、ギヤ収容部３５の前面を閉鎖するように、ケーシング本体３１の前面にねじ止めされている。このフロントカバー３２は、ギヤ収容部３５側に開口し、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３にそれぞれ対応する２つの凹部３２ａ、３２ｂを有している。駆動ギヤ２２側の凹部３２ａは、駆動ギヤ２２の中央部を貫通した状態で、駆動ギヤ２２に固定された駆動軸４１の前端部を回転自在に収容する一方、従動ギヤ２３側の凹部３２ｂは、従動ギヤ２３の中央部を貫通した状態で、従動ギヤ２３に固定された従動軸４２の前端部を回転自在に収容している。また、フロントカバー３２のケーシング本体３１側の面には、ギヤ収容部３５の正面形状よりも一回り大きい楕円状のパッキン収容溝３２ｃが設けられており、このパッキン収容溝３２ｃに収容された、ゴム製のＯリングから成るパッキン４３により、フロントカバー３２とケーシング本体３１の隙間が密封されている。
【００２９】
リアカバー３３は、ギヤ収容部３５の後面を閉鎖するように、ケーシング本体３１の後面にねじ止めされている。このリアカバー３３は、ギヤ収容部３５側に開口し、従動ギヤ２３に対応する凹部３３ａを有している。この凹部３３ａは、従動軸４２の後端部を回転自在に収容している。また、リアカバー３３のケーシング本体３１側の面には、前記フロントカバー３２と同様に、パッキン収容溝３３ｂが設けられ、これに収容されたパッキン４６により、リアカバー３３とケーシング本体３１の隙間が密封されている。また、リアカバー３３は、駆動ギヤ２２に対応するように、ケーシング本体３１のギヤ収容部３５に連なり、駆動軸４１を回転自在に収容する円筒状の駆動軸収容部４４を有している。
【００３０】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、駆動軸収容部４４の内壁は、所定の段状に形成されており、駆動軸収容部４４内の所定位置には、内方に突出したリング凸部４４ａが設けられている。この駆動軸収容部４４内の後端部には、軸受４５が組み付けられており、この軸受４５により、駆動軸４１の後端部が回転自在に支持されている。また、駆動軸収容部４４内の軸受４５よりもギヤ収容部３５側には、駆動軸４１と駆動軸収容部４４の内壁とを密封するＸリング５１（第１シール）およびＶリング５２（第２シール）が、駆動軸４１の長さ方向に互いに若干間隔を隔てて、ギヤ収容部３５側から順に配置されている。
【００３１】
Ｘリング５１は、ゴムなどの弾性材から成り、断面形状がＸ形のリング状に形成されている。そして、このＸリング５１は、その内側に駆動軸４１を嵌通した状態で、駆動軸収容部４４内に嵌入されている。これにより、Ｘリング５１は、その内周面が駆動軸４１の外周面に密着するとともに、外周面が駆動軸収容部４４の内壁に密着している。また、Ｘリング５１の前後には、駆動軸４１が挿通された円板状の一対の支持プレート５３、５３が配置されている。これらの支持プレート５３、５３により、Ｘリング５１の駆動軸４１の長さ方向の撓みが防止される。
【００３２】
一方、Ｖリング５２は、ゴムなどの弾性材から成り、リング状に形成されている。また、Ｖリング５２の軸受４５側の端部は、断面形状がＶ形に形成され、その外径が駆動軸収容部４４のリング凸部４４ａの直径よりも大きくなっている。そして、このＶリング５２は、その内側に駆動軸４１を嵌通した状態で、駆動軸収容部４４内に遊挿されるとともに、駆動軸収容部４４のリング凸部４４ａの側面に摺接している。これにより、Ｖリング５２は、上記リング凸部４４ａの側面に摺接した状態に保たれながら、駆動軸４１の回転に伴って回転する。
【００３３】
図３〜図５に示すように、ケーシング本体３１のギヤ収容部３５内には、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の両側面側に、両ギヤ２２、２３の歯溝を側方から密封する一対のシールプレート５４、５４が配置されている。各シールプレート５４は、正面形状がギヤ収容部３５と同様の瓢箪形に形成されている。また、図６に示すように、各シールプレート５４は、駆動軸４１および従動軸４２がそれぞれ挿通される２つの軸孔５５ａ、５５ｂを有し、シールプレート５４の両ギヤ２２、２３の側面に対向する対向面５４ａには、両軸孔５５ａ、５５ｂを連通する溝５６（ガイド溝）が形成されている。この溝５６は、所定寸法の溝幅（上下方向の幅）を有するとともに、両軸孔５５ａ、５５ｂの中心を通る中心線よりも若干下側に位置し、両ギヤ２２、２３の噛合いによって形成される後述の噛合いスペースＳに臨むように形成されている。より具体的には、溝５６の上壁が上記中心線と同じ高さに位置するとともに、後述するように、噛合いスペースＳの容積が小さくなったときに、その噛合いスペースＳおよび溝５６の中央部が互いにほぼ合致するように、溝５６が形成されている。
【００３４】
また、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３は、互いに同一の形状およびサイズの平歯車で構成されている。駆動ギヤ２２の両側面の駆動軸４１の周囲、および従動ギヤ２３の両側面の従動軸４２の周囲にはそれぞれ、若干凹んだリング凹部２２ａ、２３ａが形成されている。
【００３５】
また、図５および図６に示すように、駆動軸４１の前端部、ならびに従動軸４２の前端部および後端部にはいずれも、各シールプレート５４の前記対向面５４ａ側とその対向面５４ａの反対側とを連通する連通通路５７が設けられている。各連通通路５７は、各軸４１、４２の長さ方向と直交する方向に貫通した横孔５７ａと、各軸４１、４２内に、その長さ方向に沿って延びるように設けられ、横孔５７ａと各軸４１、４２の外部とを連通する連通孔５７ｂとで構成されている。したがって、本実施形態では、本発明の連通部が、各シールプレート５４の溝５６、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３のリング凹部２２ａ、２３ａ、ならびに駆動軸４１および従動軸４２の連通通路５７で構成されている。
【００３６】
次に、図７〜図９を参照しながら、湯ポンプ１２の動作について説明する。モータ２４が作動し、駆動ギヤ２２が駆動軸４１を介して、図７の反時計方向に回転すると、駆動ギヤ２２に噛み合う従動ギヤ２３が時計方向に回転する。このように、両ギヤ２２、２３が回転することにより、吸入口３６側の湯は、ケーシング本体３１内のギヤ収容部３５側に吸い込まれる。この吸い込まれた湯は、両ギヤ２２、２３の各歯溝と、両シールプレート５４、５４と、ギヤ収容部３５の周壁とで囲まれたスペースに入った状態で、その周壁に沿って搬送され、ギヤ収容部３５側からその下方の凹部３１ｂに加圧されながら送り出される。そして、この凹部３１ｂ内の高圧の湯は、吐出口３４ａを介して、これに給湯パイプ接続具３８を介して接続された給湯パイプＰ２に送り出される。また、凹部３１ｂ内の湯の水圧が所定値以上になったときには、その状態が継続している間、逃がし口３４ｂがリリーフ弁３９によって開放され、凹部３１ｂ内の高圧の湯の一部が、リリーフ弁３９に接続された還流パイプＰ３に送り出される。
【００３７】
また、上記のように、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の回転による湯ポンプ１２の作動時には、両ギヤ２２、２３の間に、後述する噛合いスペースＳが形成される。図８は、両ギヤ２２、２３の１つのギヤ歯（同図の●を付したそれぞれのギヤ歯）同士の噛合い開始から終了までを順に示している。同図（ａ）に示すように、駆動ギヤ２２のギヤ歯が従動ギヤ２３のギヤ歯に噛合い始め、両ギヤ２２、２３がさらに若干回転すると、同図（ｂ）に示すように、両ギヤ２２、２３のギヤ歯同士によって囲まれる噛合いスペースＳが形成される。そして、両ギヤ２２、２３がさらに回転すると、同図（ｃ）〜（ｅ）に順に示すように、噛合いスペースＳの容積が一旦小さくなってから大きくなり、両ギヤ２２、２３のギヤ歯同士の噛合いの終了に伴い、それらのギヤ歯の噛み合いによる噛合いスペースＳが解消される。
【００３８】
上記のように、容積が大から小、そして大へと変化する噛合いスペースＳには、ギヤ収容部３５から凹部３１ｂに送り出されずに両ギヤ２２、２３の歯溝に残存した高圧の湯が封入される。そのため、噛合いスペースＳ内の湯は、噛合いスペースＳの容積が小さくなるのに伴って圧縮され、それにより、より一層高圧になる。そして、この高圧の湯は、後述するように、フロントカバー３２側のシールプレート５４とそれに対向するフロントカバー３２との隙間、およびリアカバー３３側のシールプレート５４とそれに対向するリアカバー３３との隙間に送り出される。なお、以下の説明では、適宜、フロントカバー３２側のシールプレート５４、およびリアカバー３３側のシールプレート５４をそれぞれ、「フロントプレート５４Ａ」および「リアプレート５４Ｂ」と称呼するものとする。
【００３９】
図９は、噛合いスペースＳから送り出される湯の流れを矢印で示している。前述したように、フロントプレート５４Ａおよびリアプレート５４Ｂの溝５６、５６はいずれも、容積が小さくなったときの噛合いスペースＳに合致するように形成されているため、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の回転に伴い、噛合いスペースＳから非常に高圧の湯が、フロントプレート５４Ａおよびリアプレート５４Ｂの溝５６、５６に流れる。図９に示すように、フロントプレート５４Ａ側に送り出された噛合いスペースＳ内の高圧の湯は、まず、フロントプレート５４Ａの溝５６を介して、駆動軸４１および従動軸４２側に流れる。駆動軸４１側に流れた湯は、駆動ギヤ２２のリング凹部２２ａに流れ込み、さらに、駆動軸４１の横孔５７ａおよび連通孔５７ｂを介して、駆動軸４１内からフロントカバー３２の凹部３２ａに流れる。そして、この凹部３２ａに流れた湯は、駆動軸４１との隙間を通って、フロントプレート５４Ａとフロントカバー３２の隙間に到達する。なお、フロントカバー３２の凹部３２ａと駆動軸４１との隙間を湯が流れることにより、その凹部３２ａは、駆動軸４１の前端部を回転自在に支持する、潤滑性の高い軸受として機能する。一方、従動軸４２側に流れた湯は、従動ギヤ２３のリング凹部２３ａに流れ込み、さらに、従動軸４２の横孔５７ａおよび連通孔５７ｂを介して、従動軸４２内からフロントカバー３２の凹部３２ｂに流れる。そして、この凹部３２ｂに流れた湯は、従動軸４２との隙間を通り、上述した駆動軸４１側に流れた湯と同様に、フロントプレート５４Ａとフロントカバー３２の隙間に到達する。なお、フロントカバー３２の凹部３２ｂは、上記凹部３２ａと同様に、従動軸４２の前端部を回転自在に支持する、潤滑性の高い軸受として機能する。以上のようにして、フロントプレート５４Ａとフロントカバー３２の隙間に到達した湯は、湯ポンプ１２の作動中、高圧に保たれ、それにより、その湯の水圧による外力によって、フロントプレート５４Ａが、これに対向する駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の側面に押し付けられる。
【００４０】
一方、リアプレート５４Ｂ側に送り出された噛合いスペースＳ内の湯は、リアプレート５４Ｂの溝５６を介して、駆動軸４１および従動軸４２側に流れる。駆動軸４１側に流れた湯は、駆動ギヤ２２のリング凹部２２ａに流れ込み、上述したフロントプレート５４Ａ側に湯が送り出された場合と異なり、そのリング凹部２２ａに留まる。一方、従動軸４２側に流れた湯は、上述したフロントプレート５４Ａ側に湯が送り出された場合と同様に、従動ギヤ２３のリング凹部２３ａ、従動軸４２の横孔５７ａ、および連通孔５７ｂを順に通って、従動軸４２内からリアカバー３３の凹部３３ａに流れる。そして、この凹部３３ａに流れた湯は、従動軸４２との隙間を通って、リアプレート５４Ｂとリアカバー３３の隙間に到達する。なお、リアカバー３３の凹部３３ａは、前記フロントカバー３２の凹部３２ｂと同様に、従動軸４２の後端部を回転自在に支持する、潤滑性の高い軸受として機能し、したがって、両凹部３３ａおよび３２ｂによって支持された従動軸４２を介して、従動ギヤ２３が、非常に円滑に回転する。以上のようにして、リアプレート５４Ｂとリアカバー３３の隙間に到達した湯は、上述したフロントプレート５４Ａ側に湯が送り出された場合と同様に、高圧に保たれ、その湯の水圧による外力によって、リアプレート５４Ｂが、これに対向する駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の側面に押し付けられる。
【００４１】
また、リアプレート５４Ｂとリアカバー３３の隙間に到達した湯は、リアカバー３３の駆動軸収容部４４内に送られる。この湯も、湯ポンプ１２の作動中、高圧に保たれるため、図９の白抜き矢印で示すように、その湯の水圧による外力がＸリング５１に作用する。それにより、Ｘリング５１は、その内周面の駆動軸４１に対する面圧、および外周面の駆動軸収容部４４の内周壁に対する面圧が高くなるように変形する。この場合、Ｘリング５１によって、駆動軸４１と駆動軸収容部４４の内周壁との隙間が強固に密封されるため、Ｘリング５１を介して、Ｖリング５２側に湯が漏れることはない。しかし、Ｘリング５１は、その内周面が駆動軸４１に強固に密着しているため、駆動軸４１の回転に伴い、内周面が次第に摩耗し、その結果、駆動軸４１の回転の停止時、すなわち湯ポンプ１２の停止時に、Ｘリング５１の摩耗した内周面と駆動軸４１の隙間から、Ｖリング５２側に湯が漏れることがある。
【００４２】
上記Ｖリング５２は、前述したように、駆動軸４１の回転に伴って回転するとともに、駆動軸収容部４４内のリング凸部４４ａの側面に摺接した状態で、駆動軸４１と駆動軸収容部４４の内周壁との隙間を密封しているので、駆動軸４１との間、および上記リング凸部４４ａとの間で、摩耗が生じにくく、耐久性が高い。また、Ｘリング５１の内周面と駆動軸４１との隙間から漏れた湯は、湯ポンプ１２の停止時に漏れるものであり、湯ポンプ１２の作動時にＸリング５１に作用する高圧の湯に比べて、非常に低圧である。したがって、Ｘリング５１を介してＶリング５２側に湯が漏れた場合でも、その湯をＶリング５２によって止めることにより、軸受４５側への水漏れを長期にわたって防止することができる。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、湯ポンプ１２の作動時に、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３の歯溝に残存し、両ギヤ２２、２３間の噛合いスペースＳ内に封入された湯を、両シールプレート５４、５４の両ギヤ２２、２３の両側面への押し付けに利用するので、加圧が終了し、吐出口を介して外部に送り出す直前の液体の一部を利用する従来のギヤポンプと異なり、ポンプ効率を低下させることなく、両ギヤ２２、２３の歯溝を両シールプレート５４、５４で適切に密封することができる。また、このように、湯ポンプ１２の作動時の湯の水圧を利用して、両シールプレート５４、５４を両ギヤ２２、２３の両側面に押し付けるので、両シールプレート５４、５４、両ギヤ２２、２３、およびケーシング２１の加工寸法の精度を、それ程高くする必要がなくなり、その結果、湯ポンプ１２の加工コストを低減することができる。
【００４４】
また、ケーシング２１の駆動軸収容部４４内に、ギヤ収容部３５側から順にＸリング５１およびＶリング５２を配置しているので、湯ポンプ１２の作動時には、Ｘリング５１によって、Ｖリング５２側への水漏れを防止でき、湯ポンプ１２の停止時には、Ｖリング５２によって、軸受４５側への水漏れを長期にわたって防止でき、その結果、湯ポンプ１２の寿命を従来に比べて、大幅に延ばすことができる。
【００４５】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。図１０（ａ）は、シールプレートの変形例を示している。同図に示すシールプレート６１は、前述したシールプレート５４の対向面５４ａに形成された溝５６に代えて、駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３による噛合いスペースＳに対向する位置に、貫通する孔６２（連通部）を有している。この孔６２は、所定寸法の直径を有するとともに、上記溝５６と同様に、両軸孔６１ａ、６１ｂの中心を通る中心線よりも若干下側に形成されている。このシールプレート６１を、前記シールプレート５４に代えて、湯ポンプ１２に採用することにより、噛合いスペースＳ内の高圧の湯を、孔６２を介して、シールプレート６１と、フロントカバー３２との隙間およびリアカバー３３との隙間に直接送り出すことができる。なおこの場合、駆動軸４１および従動軸４２への連通通路５７、すなわち横孔５７ａおよび連通孔５７ｂの加工は不要であり、その分、湯ポンプ１２の製造コストを低減することができる。また、図１０（ｂ）に示すように、シールプレート６１の上下のくびれ部分６３、６３を、円弧状に形成してもよく、このことは、前記シールプレート５４も同様である。
【００４６】
図１１は、シールプレートの他の変形例を示している。同図（ａ）に示すように、このシールプレート６４は、その周縁部６４ａの駆動ギヤ２２および従動ギヤ２３と反対側の面が断面Ｌ字状に切り欠かれたパッキン収容部６４ａを有している。したがって、同図（ｂ）に示すように、シールプレート６４のパッキン収容部６４ａに、ゴム製のＯリングから成るパッキン６６を収容することにより、シールプレート６４と、フロントカバー３２、リアカバー３３およびケーシング本体３１との隙間が密封される。これにより、吐出口３４ｂを介して吐出すべき加圧された湯、およびシールプレート６４の両ギヤ２２、２３と反対側に送り出された高圧の湯が、低圧の吸入口３６側に逆流するのを防止することができる。また、シールプレート６４の２つの軸孔６４ｂ、６４ｂの周縁部にはそれぞれ、両ギヤ２２、２３と反対側に突出する円筒状の凸部６５、６５を有している。したがって、この凸部６５、６５を、駆動軸４１および従動軸４２の軸受として利用することができる。
【００４７】
また、実施形態では、本発明のギヤポンプを、カップ式自動販売機の湯ポンプ１２に適用した場合について説明したが、飲料ディスペンサや食器洗い機などに用いられるポンプにも適用することができる。さらに、本発明を、例えば油などを送り出すギヤポンプに適用することもできる。また、実施形態で示した湯ポンプ１２の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態によるギヤポンプを湯ポンプに適用したカップ式自動販売機の内部構造を模式的に示す図である。
【図２】湯ポンプを斜め後ろから見たときの状態を示す斜視図である。
【図３】ケーシングを部分的に切断して、湯ポンプの内部構造を斜め後ろから見たときの状態を示す斜視図である。
【図４】ケーシングを部分的に切断して、湯ポンプの内部構造を斜め前から見たときの状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）はケーシングを水平に切断した状態の湯ポンプの内部構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線で切断した断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線で切断した断面図である。
【図６】シールプレートならびに駆動軸および従動軸の構造を説明するための説明図である。
【図７】湯ポンプ作動時の湯の流れを説明するための説明図である。
【図８】駆動ギヤおよび従動ギヤの１つのギヤ歯同士の噛合い開始から終了までを順に示す図である。
【図９】湯ポンプの作動時に、噛合いスペースから送り出される湯の流れを説明するための説明図である。
【図１０】シールプレートの変形例を示す正面図である。
【図１１】（ａ）はシールプレートの他の変形例を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線で切断したシールプレートおよびその周囲のケーシングを部分的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    自動販売機
１２    湯ポンプ（ギヤポンプ）
２１    ケーシング
２２    駆動ギヤ
２３    従動ギヤ
２４    モータ（駆動源）
３４ａ  吐出口
３５    ギヤ収容部
３６    吸入口
４１    駆動軸
４２    従動軸
４４    駆動軸収容部
５１    Ｘリング（第１シール）
５２    Ｖリング（第２シール）
５４    シールプレート
５４ａ  対向面
５５ａ  軸孔
５５ｂ  軸孔
５６    溝（ガイド溝）
５７    連通通路
６１    シールプレート
６２    孔（連通部）
６４    シールプレート
Ｗ    湯
Ｓ    噛合いスペース
【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】
2007162552.tif 000010
【図９】
2007162552.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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