(57)【要約】【課題】改良された構造を有するか又は少なくとも有用な代替案を提供する歯車ポンプを提供する。【解決手段】歯車ポンプは、ポンプ本体と、前記ポンプ本体と連結されるポンプシリンダと、互いに噛合され、前記ポンプシリンダに設けられる駆動歯車及び被動歯車と、駆動軸を介して前記駆動歯車を駆動するモータとを有する。前記ポンプシリンダは、前記ポンプ本体と前記モータとの間に位置する。前記駆動歯車は、前記駆動軸に取り付けられるか又は前記駆動軸と一体に形成される。前記駆動歯車の両側に、それぞれ、第１の軸受及び第２の軸受が設けられ、前記駆動軸の一端は、前記第１の軸受に受け入れられ、前記駆動軸の他端は、前記第２の軸受を貫通して前記モータ内に入るように延在して、前記モータの軸を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体と、
前記ポンプ本体と連結されるポンプシリンダと、
互いに噛合され、前記ポンプシリンダに設けられる駆動歯車及び被動歯車と、
前記駆動歯車を駆動するモータと、
駆動軸であって、前記駆動歯車が、前記駆動軸に取り付けられるか又は前記駆動軸と一体に形成され、前記駆動歯車が、前記駆動歯車の両側にそれぞれ設けられる第１の軸受及び第２の軸受によって回転可能に支持される、駆動軸と、を備える歯車ポンプであって、
前記ポンプシリンダは、前記ポンプ本体と前記モータとの間に設けられ、前記駆動軸の一端は、前記第１の軸受に受け入れられ、前記駆動軸の他端は、前記第２の軸受を貫通して前記モータ内に入るように延在して、前記モータの軸を形成することを特徴とする歯車ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ本体は駆動軸穴を有し、前記第１の軸受は前記駆動軸穴に受け入れられ、前記ポンプ本体と前記駆動歯車の端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が設けられ、前記座金は貫通穴を形成し、前記駆動軸は前記座金の前記貫通穴を貫通することを特徴とする、請求項１に記載の歯車ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプシリンダは第１の軸穴を形成し、前記第２の軸受は前記第１の軸穴に受け入れられ、前記ポンプシリンダと前記駆動歯車の端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が設けられ、前記座金は貫通穴を形成し、前記駆動軸は前記座金の前記貫通穴を貫通することを特徴とする、請求項１又は２に記載の歯車ポンプ。
【請求項４】
前記第２の軸受は、前記ポンプシリンダの一体部分であることを特徴とする、請求項３に記載の歯車ポンプ。
【請求項５】
前記座金又は各座金の外縁は、前記駆動歯車の外縁を越えて延在し、前記座金の前記駆動歯車に隣接する側に溝が形成され、前記溝は、前記駆動歯車及び前記被動歯車が互いに噛合される場所まで延在することを特徴とする、請求項２、３又は４に記載の歯車ポンプ。
【請求項６】
前記ポンプは、前記被動歯車が取り付けられるか又は一体形成される被動軸を有し、前記ポンプ本体は被動軸穴を有し、前記ポンプシリンダは、前記被動軸穴に対応する第２の軸穴を有し、前記被動軸穴に第３の軸受が設けられ、前記第２の軸穴に第４の軸受が設けられ、前記被動軸の両端は、それぞれ、前記第３及び第４の軸受に受け入れられ、前記第３及び第４の軸受と前記被動歯車のそれぞれの端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が、それぞれ、設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の歯車ポンプ。
【請求項７】
前記座金の前記駆動歯車及び被動歯車に隣接する側に溝が形成され、前記溝は、前記貫通穴から、前記駆動歯車及び前記被動歯車が互いに噛合される領域に向かって延在することを特徴とする、請求項６に記載の歯車ポンプ。
【請求項８】
前記モータは、前記駆動軸に取り付けられるロータと、前記ロータを取り囲むステータと、前記ロータと前記ステータとの間に設けられる封止部材と、前記ステータが固定される外部ハウジングとを備え、前記ポンプシリンダに隣接する前記外部ハウジングの一端は、貫通穴を形成し、前記封止部材の一端は、前記外部ハウジングの前記貫通穴を貫通して延在し、前記ポンプシリンダと連結され、前記封止部材の外面は、前記ステータの内孔の壁面に接触することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の歯車ポンプ。
【請求項９】
前記ロータは、前記封止部材に回転可能に受け入れられ、前記ポンプシリンダから離れた前記封止部材の一端は、第３の軸穴を形成し、前記駆動軸の他端は、前記ロータを貫通し、前記第３の軸穴内に緩く挿入されることを特徴とする、請求項８に記載の歯車ポンプ。
【請求項１０】
前記ポンプシリンダから離れた前記封止部材の一端は、第３の軸穴を形成し、前記第３の軸穴に第５の軸受が設けられ、前記駆動軸の他端は、前記ロータを貫通し、前記第５の軸受内に回転可能に挿入されることを特徴とする、請求項８に記載の歯車ポンプ。
【請求項１１】
前記ロータは、ハウジングと、前記ハウジングに受け入れられるロータコアと、前記ロータコアと前記ハウジングとの間に設けられる磁石と、絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、成形処理によって、前記ハウジング、前記ロータコア、及び前記磁石の上方に直接形成されて一体構造を形成し、前記磁石及び前記ロータコアは、前記ハウジング及び前記絶縁部材によって形成される密閉空間内に封入され、前記絶縁部材は、前記駆動軸を受け入れるための貫通穴を形成することを特徴とする、請求項８、９又は１０に記載の歯車ポンプ。
【請求項１２】
前記ロータには、ウエスト状の断面を有する貫通穴が形成され、前記ウエスト状の貫通穴に受け入れられる前記駆動軸の一部は、ウエスト状の断面を有し、前記ロータと前記駆動軸との間の相対回転が制限されるようになっていることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の歯車ポンプ。
【請求項１３】
前記ロータには、貫通穴と、前記貫通穴と連通するキー溝とが形成され、前記キー溝にキーが設けられ、前記駆動軸は、前記キーに対応する位置に切込み溝を形成し、前記キー及び前記駆動軸の互いに一致する各面は平面であり、前記ロータと前記駆動軸との間の相対回転が制限されるようになっていることを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の歯車ポンプ。
【請求項１４】
前記切込み溝の軸方向の高さは、前記キーの軸方向の高さよりも大きく、前記切込み溝に対応する前記駆動軸に係止溝が形成され、前記係止溝は、前記ロータの前記ポンプシリンダから離れた側に位置し、前記係止溝に保持リングが設けられて、前記ロータの軸方向の移動を制限することを特徴とする、請求項１３に記載の歯車ポンプ。
【請求項１５】
前記モータに隣接する前記ポンプシリンダの一端に、少なくとも１つのバッフルブロックが形成されることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関し、特に、歯車ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車ポンプは、通常、ポンプシリンダと、ポンプシリンダに受け入れられる駆動歯車及び被動歯車とを含む。駆動歯車及び被動歯車は互いに噛合される。回転時、駆動歯車及び被動歯車は、互いに係合及び係合解除を連続的に行い、その結果、ポンプシリンダと互いに噛合された各歯車との間に作動量の変化が生じて、流体の吐出又は加圧が行われる。これら２つの歯車及びポンプシリンダは、通常、密接に組み付けられて、流体が、２つの歯車の各歯間の間隙又は各歯車とポンプシリンダとの間の間隙を直接流れるのを防止することが必要とされる。しかしながら、各構成部品は一定の許容差を有する。作動時、各歯車とポンプシリンダとの衝突が起きることがあり、その場合、雑音が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、改良された構造を有するか又は少なくとも有用な代替案を提供する歯車ポンプが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明は、その一態様において、歯車ポンプを提供するものであり、前記歯車ポンプは、ポンプ本体と、前記ポンプ本体と連結されるポンプシリンダと、互いに噛合され、前記ポンプシリンダに設けられる駆動歯車及び被動歯車と、前記駆動歯車を駆動するモータと、駆動軸であって、前記駆動歯車が、前記駆動軸に取り付けられるか又は前記駆動軸と一体に形成され、前記駆動歯車が、前記駆動歯車の両側にそれぞれ設けられる第１の軸受及び第２の軸受によって回転可能に支持される、駆動軸とを備え、前記ポンプシリンダは、前記ポンプ本体と前記モータとの間に設けられ、前記駆動軸の一端は、前記第１の軸受に受け入れられ、前記駆動軸の他端は、前記第２の軸受を貫通して前記モータ内に入るように延在して、前記モータの軸を形成する。
【０００５】
前記ポンプ本体は駆動軸穴を有し、前記第１の軸受は前記駆動軸穴に受け入れられ、前記ポンプ本体と前記駆動歯車の端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が設けられ、前記座金は貫通穴を形成し、前記駆動軸は前記座金の前記貫通穴を貫通することが好ましい。
【０００６】
前記ポンプシリンダは第１の軸穴を形成し、前記第２の軸受は前記第１の軸穴に受け入れられ、前記ポンプシリンダと前記駆動歯車の端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が設けられ、前記座金は貫通穴を形成し、前記駆動軸は前記座金の前記貫通穴を貫通することが好ましい。
【０００７】
前記第２の軸受は、前記ポンプシリンダの一体部分であることが好ましい。
【０００８】
前記座金の外縁は、前記駆動歯車の外縁を越えて延在し、前記座金の前記駆動歯車に隣接する側に溝が形成され、前記溝は、前記駆動歯車及び前記被動歯車が互いに噛合される場所まで延在することが好ましい。
【０００９】
前記ポンプは、前記被動歯車が取り付けられるか又は一体形成される被動軸を有し、前記ポンプ本体は被動軸穴を有し、前記ポンプシリンダは、前記被動軸穴に対応する第２の軸穴を有し、前記被動軸穴に第３の軸受が設けられ、前記第２の軸穴に第４の軸受が設けられ、前記被動軸の両端は、それぞれ、前記第３及び第４の軸受に受け入れられ、前記第３及び第４の軸受と前記被動歯車のそれぞれの端面との間に、耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる座金が、それぞれ、設けられることが好ましい。
【００１０】
前記座金は、前記被動軸に対応する他の貫通穴を有することが好ましい。
【００１１】
前記座金の前記駆動歯車及び被動歯車に隣接する側に溝が形成され、前記溝は、前記貫通穴から、前記駆動歯車及び前記被動歯車が互いに噛合される領域に向かって延在することが好ましい。
【００１２】
前記溝は、前記貫通穴を、前記他の貫通穴と流体連結することが好ましい。
【００１３】
前記モータは、前記駆動軸に取り付けられるロータと、前記ロータを取り囲むステータと、前記ロータと前記ステータとの間に設けられる封止部材と、前記ステータが固定される外部ハウジングとを備え、前記ポンプシリンダに隣接する前記外部ハウジングの一端は、貫通穴を形成し、前記封止部材の一端は、前記外部ハウジングの前記貫通穴を貫通して延在し、前記ポンプシリンダと連結され、前記封止部材の外面は、前記ステータの内孔の壁面に接触することが好ましい。
【００１４】
前記ロータは、前記封止部材に回転可能に受け入れられ、前記ポンプシリンダから離れた前記封止部材の一端は、第３の軸穴を形成し、前記駆動軸の他端は、前記ロータを貫通し、前記第３の軸穴内に緩く挿入されることが好ましい。
【００１５】
前記第１の軸受と前記第２の軸受との間の距離は、前記第２の軸受と前記ロータの重心が位置する半径平面との間の距離よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
前記ポンプシリンダから離れた前記封止部材の一端は、第３の軸穴を形成し、前記第３の軸穴に第５の軸受が設けられ、前記駆動軸の他端は、前記ロータを貫通し、前記第５の軸受内に回転可能に挿入されることが好ましい。
【００１７】
前記ロータは、ハウジングと、前記ハウジングに受け入れられるロータコアと、前記ロータコアと前記ハウジングとの間に設けられる磁石と、絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、成形処理によって、前記ハウジング、前記ロータコア、及び前記磁石の上方に直接形成されて一体構造を形成し、前記磁石及び前記ロータコアは、前記ハウジング及び前記絶縁部材によって形成される密閉空間内に封入され、前記絶縁部材は、前記駆動軸を受け入れるための貫通穴を形成することが好ましい。
【００１８】
任意選択的に、前記磁石は、斜めに磁化されるリング状磁石である。
【００１９】
任意選択的に、前記ハウジングは非磁性金属材料からなる。
【００２０】
任意選択的に、前記封止部材は非磁性金属材料からなる。
【００２１】
前記ロータには、ウエスト状の断面を有する貫通穴が形成され、前記ウエスト状の貫通穴に受け入れられる前記駆動軸の一部は、ウエスト状の断面を有し、前記ロータと前記駆動軸との間の相対回転が制限されるようになっていることが好ましい。
【００２２】
前記ロータには、貫通穴と、前記貫通穴と連通するキー溝とが形成され、前記キー溝にキーが設けられ、前記駆動軸は、前記キーに対応する位置に切込み溝を形成し、前記キー及び前記駆動軸の互いに一致する各面は平面であり、前記ロータと前記駆動軸との間の相対回転が制限されるようになっていることが好ましい。
【００２３】
前記切込み溝の軸方向の高さは、前記キーの軸方向の高さよりも大きく、前記切込み溝に対応する前記駆動軸に係止溝が形成され、前記係止溝は、前記ロータの前記ポンプシリンダから離れた側に位置し、前記係止溝に保持リングが設けられて、前記ロータの軸方向の移動を制限することが好ましい。
【００２４】
前記モータに隣接する前記ポンプシリンダの一端に、少なくとも１つのバッフルブロックが形成されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態による歯車ポンプの斜視図である。
【図２】図１の歯車ポンプの断面図である。
【図３】ポンプ本体及びポンプシリンダを含む、図１の歯車ポンプのポンプ部の組立分解図である。
【図４】図３のポンプ本体を示す図である。
【図５Ａ】一実施形態による歯車ポンプの座金の斜視図である。
【図５Ｂ】別の実施形態による歯車ポンプの座金の斜視図である。
【図５Ｃ】更に別の実施形態による歯車ポンプの座金の斜視図である。
【図６】他の実施形態による歯車ポンプのポンプシリンダの斜視図である。
【図７】図６のポンプシリンダの断面図である。
【図８】図１の歯車ポンプのモータのロータの図である。
【図９】外部ハウジングを取り外した状態の、図８のロータの図である。
【図１０】図９と類似の図であるが、別の角度から見た図である。
【図１１】他の実施形態によるロータの斜視図である。
【図１２】図１１のロータの組立分解図である。
【図１３】駆動軸が組み付けられた、図１０のロータを示す図である。
【図１４】図１３の断面図である。
【図１５】図１１のロータが組み付けられた、図６のポンプシリンダを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
【００２７】
図１〜図４を参照すると、本発明の一実施形態による歯車ポンプは、ポンプ本体１０と、ポンプシリンダ２０と、ポンプシリンダ２０に受け入れられる駆動歯車３０と、駆動歯車３０と噛合される被動歯車４０と、駆動歯車３０を駆動するためのモータ５０とを含む。ポンプ本体１０、ポンプシリンダ２０、及びモータ５０は、ねじ６又は他の締結具を介して、互いに取り付けられる。ポンプシリンダ２０は、ポンプ本体１０とモータ５０との間に設けられる。ポンプ本体１０とポンプシリンダ２０との間の連結領域、ポンプ本体１０とカバー１７との間の連結領域、及びポンプシリンダ２０とモータ５０との間の連結領域に、封止リング１１０が設けられて、流体の漏れを防止する。
【００２８】
ポンプ本体１０は、流体入口１１及び流体出口１２を形成し、流体入口１１及び流体出口１２をそれぞれ介して、流体が、ポンプ本体１０内に流入したり、ポンプ本体１０から流出する。流体入口１１及び流体出口１２は、ポンプ本体１０内では、互いに連通していないので、流体入口１１を介してポンプ本体１０に入る流体が、流体出口１２を介して、ポンプ本体１０から直接流出することはない。ポンプシリンダ２０に対向するポンプ本体１０の端面は、入口１３と、出口１４と、駆動軸穴１５と、被動軸穴１６とを形成する。入口１３は、流体入口１１と連通して、ポンプ本体１０内の流体をポンプシリンダ２０内に導く。出口１４は、流体出口１２と連通して、ポンプシリンダ２０内の流体をポンプ本体１０内に導き、最終的に、流体は、流体出口１２を介してポンプ本体１０から排出される。流体がポンプシリンダ２０を流れる間、駆動歯車３０及び被動歯車４０は、相互に作用して、流体を加圧する。駆動軸穴１５及び被動軸穴１６に、駆動軸５１及び被動軸４１が設けられて、それぞれ、駆動歯車３０及び被動歯車４０を支持して回転させる。好ましくは、駆動軸穴１５及び被動軸穴１６は、両方とも、貫通穴であり、各貫通穴が、流体通路１８（図４）を介して出口１４と連通することにより、流体が、駆動軸穴１５及び被動軸穴１６に入り、各貫通穴に受け入れられる駆動軸５１及び被動軸４１を潤滑することができる。
【００２９】
ポンプシリンダ２０は、駆動歯車３０及び被動歯車４０を受け入れるための受入空間を形成する。ポンプ本体１０に対向するポンプシリンダ２０の端部は、開口端部であり、モータ５０に対向するポンプシリンダ２０の反対側の端部は、閉端部であり、この閉端部は、第１の軸穴２１及び第２の軸穴２２を有し、これらの軸穴は、両方とも、貫通穴である。第１の軸穴２１は、ポンプ本体１０の駆動軸穴１５に対応し、且つ、駆動軸穴１５と同軸であり、第２の軸穴２２は、被動軸穴１６に対応し、且つ、被動軸穴１６と同軸である。好ましくは、駆動歯車３０は、インサート成形処理によって、駆動軸５１に固定されて、駆動軸５１と一緒に回転する。駆動軸５１の一端は、駆動歯車３０から延出して、ポンプ本体１０の駆動軸穴１５に受け入れられ、他端は、ポンプシリンダ２０の第１の軸穴２１を貫通してモータ５０の内部に入るように延在する。駆動軸５１は、モータ５０の出力軸から一体的且つ外方に延在することが好ましい。被動歯車４０は、被動軸４１に固定して取り付けられる。被動軸４１の両端は、被動歯車４０から延出し、一端は、ポンプシリンダ２０の第２の軸穴２２に設けられ、他端は、ポンプ本体１０の被動軸穴１６に設けられる。歯車３０，４０及び軸５１，４１は、歯車３０，４０がそれぞれの軸５１，４１と一緒に回転する限り、可動連結によって連結可能であるものと理解できる。
【００３０】
第１の軸受６０によって、駆動軸５１は、ポンプ本体１０に連結される。第２の軸受７０によって、駆動軸５１は、ポンプシリンダ２０に連結される。駆動歯車３０は、第１の軸受６０と第２の軸受７０との間に設けられる。すなわち、軸受６０，７０は、駆動歯車３０の両側で、駆動軸５１を支持する。第１の軸受６０及び第２の軸受７０は、同じ構造を有し、両者とも円筒形状である。第１の軸受６０は、駆動軸５１の周囲に取り付けられ、ポンプ本体１０の駆動軸穴１５に固定して受け入れられる。第１の軸受６０の外径は、駆動軸穴１５の内径と近似的に同じなので、駆動軸５１を、ブレを起こさずに、安定して支持することができる。同様に、第２の軸受７０は、駆動軸５１の周囲に取り付けられ、第１の軸穴２１に固定して受け入れられる。第３の軸受８０によって、被動軸４１は、ポンプ本体１０に連結される。第４の軸受９０によって、被動軸４１は、ポンプシリンダ２０に連結される。被動歯車４０は、第３の軸受８０と第４の軸受９０との間に設けられる。第３の軸受８０及び第４の軸受９０は、同じ構造を有し、両者とも円筒形状である。第３の軸受８０は、被動軸４１の周囲に取り付けられ、ポンプ本体１０の被動軸穴１６に固定して受け入れられる。第４の軸受９０は、被動軸４１の周囲に取り付けられ、第２の軸穴２２に固定して受け入れられる。
【００３１】
図２、図３及び図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、第１の軸受６０と駆動歯車３０の端面との間、且つ、第３の軸受８０と被動歯車４０の端面との間に、座金１００が設けられ、ポンプ本体１０を、駆動歯車３０及び被動歯車４０から分離して、ポンプ本体１０と歯車３０，４０の各端面との直接接触を回避する。座金１００は、ステンレス鋼などの耐摩耗性及び／又は耐熱性材料からなる。同様に、第２の軸受７０と駆動歯車３０の端面との間、且つ、第４の軸受９０と被動歯車４０の端面との間にも、更に別の座金１００が設けられ、ポンプシリンダ２０を、駆動歯車３０及び被動歯車４０から分離して、ポンプシリンダ２０と歯車３０，４０の各端面との直接接触を回避する。各座金１００の大きさは、駆動歯車３０及び被動歯車４０の大きさよりも大きく、座金１００の外縁が、駆動歯車３０及び被動歯車４０の外縁を越えて延在するようになっていることが好ましい。各座金１００は、駆動軸５１及び被動軸４１に対応する貫通穴１０１を有する。座金１００の歯車３０，４０に対向する側に、溝１０３が形成される。溝１０３は、２つの貫通穴１０１から、駆動歯車３０及び被動歯車４０が互いに噛合される場所まで延在する。対応する各貫通穴から延在する溝１０３の２つの部分は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、互いに連通することができる。代替例では、溝１０３の２つの部分は、図５Ｃに示すように、互いに連通しなくてもよい。溝１０３は、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、ポンプの軸方向に座金１００を貫通して延在することができる。代替例では、溝１０３は、図５Ａに示すように、ポンプの軸方向に座金１００を貫通して延在しなくてもよい。溝１０３によって、流体が、歯車３０，４０の各端面と座金１００との間の領域内に流入して、潤滑することができるので、歯車３０，４０と座金１００との間の摩擦を低減することができる。
【００３２】
ポンプ本体１０と歯車３０，４０との間の座金１００は、封止リング１１０の内側に設けられる。座金１００は、ポンプ本体１０の流体入口１３及び流体出口１４の各々に対応する貫通穴１０２を有し、ポンプシリンダ２０の受入空間を、流体入口１３及び流体出口１４と連結する。任意選択的に、座金１００とポンプ本体１０との間に、封止リング１０４が設けられ、封止リング１０４は、流体出口１４を取り囲み、流体出口１４からの高圧流体の逆流を防止する。ポンプシリンダ２０と歯車３０，４０との間の座金１００は、ポンプ本体１０の流体出口１４に対応する貫通穴１０２を有する。ポンプシリンダ２０は、貫通穴１０２に対応する貫通穴２５を形成し、これにより、流体は、駆動軸穴１５、被動軸穴１６を介して、駆動軸５１、被動軸４１と軸受６０，８０との間に流入して、潤滑することができるだけでなく、貫通穴１０２，２５を介して、駆動軸５１、被動軸４１と軸受７０，９０との間に流入して、潤滑することもできる。
【００３３】
モータ５０は、駆動軸５１に連結されるロータ５３と、ロータ５３を取り囲むステータ５５と、ステータ５５とロータ５３との間に設けられる封止部材５７と、これらの構成部品を受け入れるための外部ハウジング５９とを含む。駆動軸５１は、モータの出力軸を形成する。
【００３４】
外部ハウジング５９は円筒形状である。ポンプシリンダ２０に対向する外部ハウジング５９の一端は、外部ハウジング５９と同軸である貫通穴５９２を形成する。ステータ５５のステータコアは、外部ハウジング５９の内面に固定される。外部ハウジング５９の内面を、ステータ５５の組み付けのための基準面とする。封止部材５７は、一端が閉じている円筒状構造であり、非磁性材料からなる。封止部材５７は、ステータコアの内孔に設けられる。ロータ５３は、封止部材５７内に設けられ、封止部材５７とロータ５３との間に、第１の間隙が形成されて、ロータが回転することができる。封止部材５７の閉端部は、ポンプシリンダから離れた封止部材５７の端部である。この閉端部は、第３の軸穴５８を形成する。駆動軸５１の他端は、ロータ５３を貫通し、第３の軸穴５８内に緩く挿入される。駆動軸５１と、第３の軸穴５８を形成する封止部材の壁面との間に、第２の間隙が形成される。第２の間隙は第１の間隙よりも小さく、たとえ駆動軸が回転時に曲がるか又は撓んでも、ロータ５３が封止部材５７と接触するのを防止する。封止部材５７の他端は、開口端部であり、この開口端部は、貫通穴５９２を介して外部ハウジング５９から延出し、ポンプシリンダ２０と封止連結される。
【００３５】
モータ５０に対向するポンプシリンダ２０の一端から、環状フランジ２３が軸方向に突出することが好ましい。環状フランジ２３は、第１及び第２の軸穴２１，２２を取り囲み、軸穴２１，２２から距離をおいて半径方向に離間している。環状フランジ２３と第１及び第２の軸穴２１，２２との間に、空間が形成される。環状フランジ２３の外径は、封止部材５７の内径と近似的に同じである。組み付け時、環状フランジ２３は、封止部材５７の開口端部内に挿入されて、封止部材５７の内面に接触する。封止部材５７の開口端部とポンプシリンダ２０との間の連結領域に、封止リング１１０が設けられて、封止部材５７の外側に取り付けられるステータ５５の巻線５６の短絡を引き起こすおそれがある流体の漏れを防止する。好ましくは、封止部材５７の外面は、ステータコアの内孔の面に接触し、封止部材５７の内面を、ポンプシリンダ２０の組み付け時の基準面として、ポンプシリンダ２０に受け入れられるステータ５５、ロータ５３及び駆動歯車３０を、良好な同軸度で組み付けることができる。
【００３６】
図６及び図７は、他の実施形態による歯車ポンプのポンプシリンダ２０を示す。この実施形態と上記の実施形態との違いは、この実施形態では、モータ５０に対向するポンプシリンダ２０の端部の中間部が、外方に延在して、第２の軸受７０を形成することである。すなわち、この実施形態では、第２の軸受７０は、ポンプシリンダ２０と一体に形成される。第１の軸穴２１は、軸受７０を軸方向に貫通して延在し、これにより、別個の軸受とポンプシリンダ２０との組み付け時の同軸度に関連する問題、及び第２の軸受の不均一な厚さによる歯車３０，４０間の歯車噛合の問題を回避する。駆動軸５１は、第１の軸穴２１を貫通してモータ５０の内部に入るので、確実に、駆動歯車３０がポンプシリンダと正確に組み付けられ、駆動歯車３０は、雑音及び摩耗を低減して、安定して作動することができる。
【００３７】
これに加えて、モータ５０に対向するポンプシリンダ２０の端部には、更に、少なくとも１つのバッフルブロック２４が設けられる。バッフルブロック２４は、環状フランジ２３から半径方向内方に延在する。バッフルブロック２４の半径方向の内端は、第１及び第２の軸穴２１，２２から距離をおいて離間している。バッフルブロック２４を用いて、流体の流れに乱流を生じさせる。バッフルブロック２４は、１つでも複数でもよい。図示の実施形態では、２つのバッフルブロック２４が対称的に配置される。各バッフルブロック２４は、通常、正台形状である。バッフルブロック２４の半径方向の幅は、ポンプシリンダ２０から遠ざかる方向に徐々に小さくなる。バッフルブロック２４の末端は、環状フランジ２３を越えて軸方向に延在する。透析液などの何らかの液体は、歯車ポンプ内に残り、容易に除去することができない。バッフルブロック２４をポンプシリンダ２０に形成した本発明では、ロータ５３が回転して、洗浄液を駆動して洗浄作業を行うと、ポンプシリンダ２０内の洗浄液が駆動されて、軸と軸穴との間の隙間を介してポンプシリンダ２０とロータ５３との間に入り、一方、ロータと一緒に回転する洗浄液は、バッフルブロック２４に衝突し、これにより、バッフルブロック２４の裏側に乱流ひいては高圧域を生じさせる。この高圧によって、洗浄液は、封止部材５７とロータハウジング５３３との間の間隙を介して、封止部材５７の底端に入り易くなり、封止部材５７の底端にある透析液を除去するので、本発明の歯車ポンプの洗浄効率が向上する。
【００３８】
図８〜図１０を参照すると、ロータ５３は、２工程の形成処理によって形成される一体構造であり、駆動軸５１を取り囲むロータコア５３１と、ロータコア５３１を取り囲む磁石５３２と、磁石５３２を取り囲むハウジング５３３を含む。ロータ５３の磁石は、セグメント化された焼結磁石である。ロータを形成する際、ロータコア５３１は、ハウジング５３３内に配置され、ハウジング５３３とロータコア５３１との間に空間が形成され、この空間内に、磁石が配置される。このように、磁石５３２は、ロータコア５３１及びハウジング５３３によって位置決めされる。その後、二次的な成形処理を行って、絶縁部材５３４を形成することができる。絶縁部材５３４及びハウジング５３３は、協働して磁石５３２を完全に封入して、ロータ５３全体の耐薬品性を向上させ、酸性の液体による腐食を防止する。絶縁部材５３４を成形した後、磁石５３２を磁化することが好ましい。
【００３９】
ロータ５３は、更に、ポスト５３５（図８）などの１対の磁化インジケータを含み、磁石５３２の位置を示す。具体的には、磁化インジケータは、ロータ５３のハウジング５３３の軸方向の一端の１対の突出ポスト５３５である。磁石５３２の磁化処理時、突出ポスト５３５は、固定具の位置決め穴と位置合わせされる。突出ポスト５３５と磁石５３２との位置関係が分かるので、突出ポスト５３５の位置に基づいて、磁石５３２の位置を決定することができる。更に、絶縁部材５３４の成形処理において、突出ポスト５３５を用いて、金型内のハウジング５３３を位置決めすることができる。ロータ５３のハウジング５３３は、突出ポスト５３５に対応して、裏側に凹部を形成する。ロータコア５３１は、凹部に対応する位置決めポスト５３６を形成し（図９、図１０）、位置決めポスト５３６の末端は、ハウジング５３３の凹部に受け入れられて、ハウジング５３３に対してロータコア５３１を位置決めする。
【００４０】
図１０に示す実施形態では、ロータ５３は、ウエスト状又は両面平坦状の断面を有する貫通穴５３９を形成する。ロータ５３に受け入れられる駆動軸５１の一部の断面は、対応する相補的な形状を有する。このように、ロータ５３及び駆動軸は、互いに一緒に回転可能でありつつ、周方向に緩く係合することができる。ロータ５３及び駆動軸５１は、ロータ５３と駆動軸５１との間の相対回転をさせないように、両者間に小さい間隙を形成することができる。緩い係合によって、駆動軸５１に対するロータの取り外し及び組み付けが非常に容易になる。ロータ５３及び駆動軸５１は、代替実施形態の別の方法で係合することができる。図１１〜図１４に示す他の実施形態では、ロータ５３の中間部は、貫通穴５３９と、貫通穴５３９と連通するキー溝５３８とを形成する。キー溝５３８に、キー５３７（図１４）が係止されて、ロータ５３と駆動軸５１との間の相対回転を制限する。
【００４１】
貫通穴５３９は、ロータ５３を軸方向に貫通して延在する。貫通穴５３９の内径は、駆動軸５１の外径と近似的に同じか又はわずかに大きいので、駆動軸５１を貫通穴５３９内に挿入すると、駆動軸５１及びロータ５３は緩く係合することができる。キー溝５３８は、ポンプシリンダ２０から遠いロータ５３の一端から軸方向に凹み、ロータ５３の軸方向の高さよりもかなり小さい軸方向の深さを有し、これにより、ロータ５３に段部が形成されて、キー５３７を軸方向に支持する。キー溝５３８は、正方形の断面を有し、接線方向の幅を有することが好ましい。キー溝５３８は、横方向に、貫通穴５３９と連結する。キー溝５３８と貫通穴５３９との間の連結領域は、貫通穴５３９の直径よりも小さい、キー溝５３８の幅、すなわち、接線方向の幅を有する。駆動軸５１は、キー溝５３８に対応する位置に、切込み溝５１０を有し、その位置の駆動軸５１は、Ｄ字状の断面を有する。組み付け時、切込み溝５１０は、キー溝５３８と位置合わせされ、キー溝５３８内のキー５３７は、駆動軸５１の切込み溝５１０の平坦面に係合して、駆動軸５１とロータ５３との間の相対回転を制限する。
【００４２】
図１５に示す実施形態では、駆動軸５１の切込み溝５１０は、キー５３７の軸方向の高さＤ３よりも大きい軸方向の高さＤ２を有し、キー５３７を組み付け易くする。更に、組み付け後、キー５３７は、切込み溝５１０に設けられるが、切込み溝５１０を塞がない。これによって、駆動軸５１に対して相対的なロータ５３の一定量の軸方向移動が可能になり、ロータ５３の誘導磁界を最適化することができる。ロータの最大可動距離は、切込み溝５１０とキー５３７との高さの差、すなわち、Ｄ２−Ｄ３によって決められる。ロータ５３の軸方向の移動を制限するため、駆動軸５１に、環状の係止溝５１１が形成される。係止溝５１１は、キー溝５３８の上方、すなわち、ロータ５３の上方に位置する。係止溝５１１に、保持リング５２が係止される。ロータ５３がポンプシリンダ２０から遠ざかる方向に移動して、キー５３７が保持リング５２に接触すると、ロータ５３が更に移動するのが防止される。ポンプシリンダ２０に向かうロータ５３の移動は、バッフルブロック２４などのポンプシリンダ２０によって制限される。このようにして、ロータ５３の軸方向の移動は制限される。駆動軸５１に沿ったロータの許容移動量は、バッフル障壁２４の先端と係止溝５１１との間の距離Ｄ０よりも小さく、距離Ｄ０は、バッフル障壁の先端に対向するロータ上の点と係止溝との間の距離Ｄ１よりも小さい。
【００４３】
本実施形態では、ロータ５３の磁石５３２は、接着された一体型環状磁石として構成される。環状磁石５３２は、斜めに磁化されて、モータのトルクリプルを低減することが好ましい。しかしながら、斜めの磁化によって、磁石５３２の効率が低下するので、電流を増加しなければならない。通常、電流は１．２Ａ以下が好ましい。更に、ロータ５３のハウジング５３３及び封止部材５７は、非磁性金属材料から形成することができる。この構成によって、ロータハウジング５３３の外面と封止部材５７の内面との間の半径方向の間隙を、１．６ｍｍ未満に小さくすることができる。ロータハウジング５３３の外面と封止部材５７の内面との間の半径方向の間隙は、約１．２ｍｍであることが好ましい。これによって、ステータとロータとの間の間隙を小さくして、磁気抵抗を低減することができるので、モータの動力を大きくすることができる。
【００４４】
更に、上記の第１の実施形態では、ポンプシリンダ２０の駆動軸５１の一端、及び駆動軸５１の中間部は、軸受６０，７０によって支持され、モータ５０の駆動軸５１の他端は、緩く係合される。したがって、駆動軸５１は、片持ち梁構造と同様である。このように、第１の軸受６０と第２の軸受７０との間の駆動軸５１の長さは、ロータの重心が位置する半径平面と第２の軸受７０との間の駆動軸５１の長さ以上である。しかしながら、本実施形態では、封止部材５７の閉端部の第３の軸穴５８に、第５の軸受９２が設けられる。第５の軸受９２及び第１及び第２の軸受６０，７０は、駆動軸５１の両端及び中間部に、３点支持部を形成する。このように、駆動軸５１は、駆動歯車３０の両側で支持されるだけでなく、モータのロータ５３の両端でも支持されるので、回転時のロータ５３の安定性が更に向上し、これにより、振動及び雑音が更に低減される。したがって、ロータ５３のロータコア５３１は、より大きな軸方向の高さを有し、磁界を強めることができる。本発明の歯車ポンプが始動すると、モータ５０のステータ５５の巻線５６が付勢されて、ロータ５３の磁界と相互に作用する磁界が発生し、ロータ５３を回転駆動させる。その結果、ロータ５３は、駆動軸５１に連結される駆動歯車３０と共に、駆動軸５１を回転駆動する。駆動歯車３０の回転によって、駆動歯車３０と噛合される被動歯車４０が回転する。駆動歯車３０及び被動歯車４０の回転時、歯車３０，４０の各歯同士の係合及び係合解除によって、空間が収縮及び拡大するので、流体が加圧又は駆動されて移動する。この実施形態では、モータ５０の出力軸５１が、駆動歯車３０内に直接挿入され、駆動歯車３０の駆動軸として作用するので、モータ５０及び駆動歯車３０の同軸度を確保することができ、伝達損失が低減される。更に、第１及び第２の軸受６０，７０は、駆動軸５１とポンプ本体１０との間、及び駆動軸５１とポンプシリンダ２０との間に設けられて、駆動軸５１を支持して回転させる。第１及び第２の軸受６０，７０は、駆動軸５１とポンプ本体１０との間の間隙、及び駆動軸５１とポンプシリンダ２０との間の間隙を塞ぐことによって、駆動軸５１のブレを防止する。歯車３０，４０の両側に設けられる２つの座金１００は、歯車３０，４０を、ポンプ本体１０及びポンプシリンダ２０から分離することによって、被動歯車４０とポンプシリンダ２０との衝突による雑音を効果的に回避する。
【００４５】
ロータの一端から軸方向に延在する小さい突起のリングを示す。これらの突起を用いて、ロータの作動に悪影響を及ぼすことなく、容易に取り外せる材料を提供することによって、ロータのバランスをとることができる。
【００４６】
本発明の歯車ポンプを一定期間使用した後、駆動歯車３０、被動歯車４０、軸受６０，７０などの部品は、摩耗又は損傷し、交換が必要な場合がある。本発明では、駆動軸５１は、モータ５０のロータ５３及び封止部材５７と緩く係合される。したがって、ポンプ本体１０やポンプシリンダ２０の交換が必要な場合、駆動軸５１全体と共に、ポンプ本体１０やポンプシリンダ２０を、モータ５０から取り外して、損傷した部品を交換することができる。このため、特に、モータ５０がまだ使える状況において、歯車ポンプ全体を交換する必要がないので、メンテナンスコストが大幅に削減される。損傷した部品を交換した後、駆動軸５１がロータ５３及び封止部材５７と緩く係合されるので、これらの部品の組み付けを容易に行うことができる。
【００４７】
上記に鑑みて、上記の歯車ポンプでは、駆動軸はロータの内部に直接挿入される、すなわち、モータ駆動軸は駆動歯車を直接回転させるので、歯車ポンプは簡単な構造を有する。駆動歯車の端面とポンプ本体との間、及び駆動歯車の端面とポンプシリンダとの間に設けられる座金によって、歯車とポンプ本体との間、及び歯車とポンプシリンダとの間の衝突を効果的に回避することができる。座金の歯車に対応する面に、溝が形成され、この溝は、駆動歯車及び被動歯車が互いに噛合される場所まで延在するので、歯車ポンプの作動時、流体が、歯車の端面と座金との間に入り、潤滑して、各歯車と座金との間の摩擦を低減することができる。
【００４８】
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素又は特徴の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。
【００４９】
明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。
【００５０】
上記の実施形態は単なる例示であり、請求項に定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００５１】
例えば、ポンプ本体と駆動歯車及び被動歯車との間の座金は、一体型として示されているが、分離型でもよい。すなわち、ポンプ本体と駆動歯車との間の座金、及びポンプ本体と被動歯車との間の座金を、別個に形成した後、これらの間に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
６  ねじ
１０  ポンプ本体
１１  流体入口
１２  流体出口
１３  入口
１４  出口
１５  駆動軸穴
１６  被動軸穴
１７  カバー
１８  流体通路
２０  ポンプシリンダ
２１  第１の軸穴
２２  第２の軸穴
２３  環状フランジ
２４  バッフルブロック
２５  貫通穴
３０  駆動歯車
４０  被動歯車
４１  被動軸
５０  モータ
５１  駆動軸
５２  保持リング
５３  ロータ
５５  ステータ
５６  巻線
５７  封止部材
５８  第３の軸穴
５９  外部ハウジング
６０  第１の軸受
７０  第２の軸受
８０  第３の軸受
９０  第４の軸受
９２  第５の軸受
１００  座金
１０１  貫通穴
１０２  貫通穴
１０３  溝
１０４  封止リング
５１０  切込み溝
５１１  係止溝
５３１  ロータコア
５３２  磁石
５３３  ロータハウジング
５３４  絶縁部材
５３５  ポスト
５３６  位置決めポスト
５３７  キー
５３８  キー溝
５３９  貫通穴
Ｄ０，Ｄ１  距離
Ｄ２，Ｄ３  高さ
【図１】
2016079981.tif 000003
【図２】
2016079981.tif 000004
【図３】
2016079981.tif 000005
【図４】
2016079981.tif 000006
【図５Ａ】
2016079981.tif 000007
【図５Ｂ】
2016079981.tif 000008
【図５Ｃ】
2016079981.tif 000009
【図６】
2016079981.tif 000010
【図７】
2016079981.tif 000011
【図８】
2016079981.tif 000012
【図９】
2016079981.tif 000013
【図１０】
2016079981.tif 000014
【図１１】
2016079981.tif 000015
【図１２】
2016079981.tif 000016
【図１３】
2016079981.tif 000017
【図１４】
2016079981.tif 000018
【図１５】
2016079981.tif 000019
【外国語明細書】
2016079981000001.pdf