(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤポンプのボディに一対のギヤロータが軸受を介して支持され、該軸受の軸方向抜け出しを防止するカバーが前記ボディに固定され、前記軸受に温度調節媒体通路が形成されているギヤポンプにおいて、
前記軸受の軸方向外端面に、前記温度調節媒体通路への入口管と出口管とが接続され、
前記軸受の軸方向外端面と前記カバーとの間に中間プレートが介在され、該中間プレートには、前記入口管と出口管の挿通孔が設けられ、
前記カバーには、前記入口管と出口管を遊嵌して外部に導く導出部が設けられていることを特徴とするギヤポンプ。
【請求項２】
前記ギヤポンプは溶融樹脂搬送用とされ、前記軸受は、ボディに対して非固定状態で保持されていると共に、溶融樹脂により潤滑されていることを特徴とする請求項１記載のギヤポンプ。
【請求項３】
前記導出部は、前記カバーの中間プレート側端面に、前記ロータの径方向に沿って凹設されていることを特徴とする請求項１又は２記載のギヤポンプ。
【請求項４】
前記中間プレートの両端面は、シール面とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のギヤポンプ。
【請求項５】
前記中間プレートの両端面は、シール部材を介して前記軸受とカバーとに当接していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のギヤポンプ。
【請求項６】
前記入口管と出口管は、前記軸受に水密手段を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のギヤポンプ。
【請求項７】
前記中間プレートは、前記軸受の軸方向位置決めのために設けられたスラストプレートにより構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のギヤポンプ。
【請求項８】
前記ギヤロータからの液漏れを防止するためのビスコシールが前記軸受の軸方向外方位置に設けられ、該ビスコシールには、前記中間プレートとカバーとの取り付け面圧を高めるための締結手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載のギヤポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂等の高粘度流体を搬送するためのギヤポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、溶融樹脂搬送用のギヤポンプは、一対のギヤロータを有し、該ギヤロータは、ポンプボディに軸受を介して回転自在に支持されている。そして、この軸受は、滑り軸受とされ、搬送する溶融樹脂の一部が軸受潤滑剤として供される自己潤滑タイプとされている。
この種ギヤポンプにおいては、生産量（搬送量）を増大させることが重要であり、その方法として、回転数を上げる方法と、歯幅を広げる方法とがある。しかし、いずれの方法も、軸受への負担が大きくなり、焼き付きに至る可能性が高くなり、生産量を増大させることは、容易でなかった。
【０００３】
即ち、回転数をアップすると、剪断速度が大きくなることにより、樹脂の発熱が大きくなり、樹脂の粘性が低下し、軸受支承能力が低下する。また、歯幅をアップすると、荷重が増大し、軸受支承能力が低下する。
そこで、この種のギヤポンプにおいては、潤滑剤としての溶融樹脂の温度を下げて、樹脂の粘度を上げることが軸受能力の向上に最も有効である。
この潤滑剤（溶融樹脂）の冷却方法として、ロータ軸を冷却するもの（例えば、特公平６−４５１３５号公報参照）と、軸受を冷却するもの（例えば、特開平９−２１７６８５号公報参照）、又は両者を併用したもの（例えば、特開平１０−１４１２４７号公報参照）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平９−２１７６８号公報に記載のものは、軸受とビスコシールとを一体化することにより、温度調節媒体漏れと樹脂漏れの防止を図っている。
しかし、軸受がボディに固定される構造となるため、軸受に対して無理な負荷がかかるという問題があった。
即ち、軸受は、吐出圧や回転数と言った運転条件によって異なる方向に押し付けられる（例えば、特開平１１−５０９７３号公報参照）ため、軸受はボディーに対してフリーな状態で取り付けられるのが好ましい。しかし、前記従来技術のようにボディに固定したのでは、軸受に無理が掛かるという問題が生じる。
【０００５】
特に、軸受を冷却するものでは、軸受の冷却により、軸受とボディ間に存在するクリアランスが一層大きくなり、前記問題はより深刻なものとなる。
また、前記一体型のものでは、製造が難しく、コスト高になるという問題があった。
一方、特開平１０−１４１２４７号公報に開示のものでは、軸受とビスコシールとが別体として構成されているが、冷却媒体の漏れや、組み立てが困難であるという問題があった。
【０００６】
即ち、軸受への冷却媒体入口通路や出口通路が、軸受を固定するためのカバー（側板）に設けられており、該カバーと軸受との間のシール構造が困難であった。
そこで、本発明は、軸受をフリーな状態に保つとともに、冷却媒体漏れや溶融樹脂漏れに対する信頼性の向上を図った高粘度液搬送用のギヤポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明の特徴とするところは、ギヤポンプのボディに一対のギヤロータが軸受を介して支持され、該軸受の軸方向抜け出しを防止するカバーが前記ボディに固定され、前記軸受に温度調節媒体通路が形成されているギヤポンプにおいて、前記軸受の軸方向外端面に、前記温度調節媒体通路への入口管と出口管とが接続され、前記軸受の軸方向外端面と前記カバーとの間に中間プレートが介在され、該中間プレートには、前記入口管と出口管の挿通孔が設けられ、前記カバーには、前記入口管と出口管を遊嵌して外部に導く導出部が設けられている点にある。
【０００８】
本発明では、中間プレートを設けることにより、前記従来の問題点を解消することができる。
前記ギヤポンプは溶融樹脂搬送用とされ、前記軸受は、ボディに対して非固定状態で保持されていると共に、溶融樹脂により潤滑されているのが好ましい。
前記導出部は、前記カバーの中間プレート側端面に、前記ロータの径方向に沿って凹設されているのが好ましい。
前記中間プレートの両端面は、シール面とされているのが好ましい。
【０００９】
また、前記中間プレートの両端面は、シール部材を介して前記軸受とカバーとに当接している構成とすることもできる。
前記入口管と出口管は、前記軸受に水密手段を介して取り付けられている。
前記中間プレートは、前記軸受の軸方向位置決めのために設けられたスラストプレートにより構成することができる。
前記ギヤロータからの液漏れを防止するためのビスコシールが前記軸受の軸方向外方位置に設けられ、該ビスコシールには、前記中間プレートとカバーとの取り付け面圧を高めるための締結手段が設けられるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、２において示すものは、混練造粒システムにおける溶融樹脂の定量搬送用ギヤポンプである。このギヤポンプは、ポンプボディ１と、該ボディ１に収納された一対のギヤロータ２とを有する。
前記ボディ１は、ブロック状に形成されており、その内部にメガネ状のロータ収納孔３が貫通して形成されていると共に、該ロータ収納孔３の軸方向中央部で且つ径方向両側に、樹脂入口４と出口５とが形成されている。前記ロータ収納孔３に、前記一対のギヤロータ２，２が、軸受６を介して回転自在に収納されている。
【００１１】
このロータ２は、歯車部７と、該歯車部７の両側部に形成された軸部８とからなる。前記一対のロータ２，２の歯車部７は、常時噛合し、前記軸部８が前記軸受６に支持されている。
前記ロータ２の軸部８の一端部は、カップリング９を介して駆動装置（図示省略）に連結され、該ロータ２は、図２の矢印ａ方向に回転駆動され、前記歯車部７によって、樹脂入口４から出口５に溶融樹脂が搬送される。
前記軸受６は、前記ロータ収納孔３に非固定状態で嵌合されている。この軸受６は、円筒状に形成され、その内周面は滑り軸受面とされ、その外周面の一部が切り欠かれて平坦面に形成されている。この軸受６は、前記メガネ状のロータ収納孔３に収納された状態で、前記平坦面同志が当接して、その回動が防止されている。なお、この軸受６の外径は大きなもので６００ｍｍ程度である。
【００１２】
この軸受６の軸方向内端面は、前記ロータ２の歯車部７の側面に当接可能とされている。また軸受６の軸方向外端面と前記ボディ１の端面とは、ほぼ面一とされている。
前記軸受６は、中間プレート１０を介して前記ボディ１の端面に取り付けられたカバー１１により、軸方向外方への抜け出しが防止されている。そして、この軸受６の軸方向外端部の外周部に径小段部が形成され、該段部にリング状のスラストプレート１２が嵌合されている。
【００１３】
なお、このスラストプレート１２は、軸受６と一体ものであっても良い。
前記中間プレート１０は、ギヤロータ２の軸部８を遊嵌する為の一対の貫通孔１３を有し、その外形は、軸受６の端面全部とボディー１の端面の一部とを覆う大きさを有し、厚みが６０ｍｍ程度の一枚の板材からなる。
前記カバー１１は、その外形が前記中間プレート１０とほぼ同じで、厚みが２００ｍｍ程度のブロックからなる重量物である。このカバー１１は、ボルト１４を介して前記ボディ１の端面に固定されている。
【００１４】
このカバー１１には、ギヤロータ２の軸心と同心の、一対のシール部材挿入孔１５が設けられ、該孔１５にビスコシール１６が嵌合されている。
前記ビスコシール１６は、フランジ付き筒状体に形成され、その外周面の一部に平坦面が形成されて、一対のビスコシール１６は、前記軸受６と同様にその平坦面同志が当接している。このビスコシール１６のフランジが、ボルト１７を介して前記カバー１１に固定されている。そして、ビスコシール１６の軸方向内端面は、前記中間プレート１０の外端面に対面している。このビスコシール１６の内周面と、前記ギヤロータ２の軸部８とは、ラビリンスシールにより、溶融樹脂の外部流出を防止している。
【００１５】
前記ロータ２の軸心部には、ロータ温度調節装置１８が設けられ、該調節装置１８に温度調節媒体を供給する制御装置（図示省略）が接続されている。それらの詳細は、特公平６−４５１３５号公報や特開平１０−１４１２４７号公報に記載のものと同じであるので、その記載を援用するものとし、その詳細説明は省略する。
前記軸受６にも、軸受温度調節装置１９が設けられ、該調節装置１９に温度調節媒体を供給する制御装置（図示省略）が接続されている。前記軸受温度調節装置１９は、軸受６の内部に形成された温度調節媒体通路２０を有する。この温度調節媒体通路２０は、前記軸受６の内部に形成された環状空間２１と、該環状空間２１に設けられた仕切壁２２とによって構成されている。
【００１６】
図３に示すものは、前記温度調節媒体通路２０の周方向展開図であり、前記仕切壁２２は、螺旋状に設けられている。この仕切壁２２により、環状空間２１には、２条の螺旋溝からなる温度調節媒体通路２０が形成され、その一方の溝の端部に温度調節媒体入口２３が形成され、他方の溝の端部に温度調節媒体出口２４が形成されている。
図４に示すように、前記軸受６は、内周側部材６ａと外周側部材６ｂとを一体的に結合して構成され、該内周側部材６ａと外周側部材６ｂの境界部に前記温度調節媒体通路２０が形成されている。
【００１７】
この実施の形態では、内周側部材６ａの外周面に、前記環状空間２１を形成するための環状凹部が形成され、この環状凹部内に図３に示す螺旋状の仕切壁２２が一体成形されている。そして、この内周側部材６ａに外周側部材６ｂを嵌め入れ、一体化する。この一体化としては、溶接や、焼き嵌め嵌合後に溶接するなどがある。
このように一体化された状態において、前記仕切壁２２の外周面は、外周側部材６ｂの内周面に当接している。
【００１８】
このように、仕切壁２２が環状空間２１の内外周面間にわたって形成されることにより、当該仕切壁２２は、補強部材として機能する。従って、冷却効果を高めるために環状空間２１を大きくしても、軸受強度の低下を補強することができる。
なお、本発明では、外周側部材６ｂの内周面に、環状凹部を凹設して、該凹部内に仕切壁２２を設けても良い。また、温度調節媒体通路２０は、二重螺旋溝構造に限定されるものではなく、周方向仕切壁と軸方向仕切壁の組み合わせによる溝構造であってもよく、更に、従来の特開平９−２１７６８５号公報に記載の蛇行状孔のものであってもよい。
【００１９】
前記温度調節媒体入口２３と出口２４は、前記軸受６の外周面から前記環状空間２１に向かって穿設された径方向孔２５と、該軸受６の外端面から前記径方向孔に向かって穿設された軸方向孔２６とから構成されている。そして、径方向孔２５の外端部は栓２７により密封されている。
前記軸受６の軸方向外端面に、入口管２８と出口管２９とが接合されている。この入口管２８と出口管２９の一端部は、前記軸方向孔２６に水密手段３０を介して液漏れが生じないように接合されている。
【００２０】
この水密手段３０として、本実施の形態では、溶接が採用されているが、しかし、溶接に限定されるものではなく、ネジ込みと接着剤やシール剤により、液漏れを防止するものであってもよい。
前記スラストプレート１２及び中間プレート１０に、前記軸方向孔２６と同心に挿通孔３１が貫通状に設けられている。この挿通孔３１に前記入口管２８または出口管２９が遊嵌状に挿通されている。
図５に示すように、前記カバー１１には、前記入口管２８と出口管２９を遊嵌して外部に導く導出部３２が設けられている。この導出部３２は、カバー１１の中間プレート側端面に、前記ロータ２の径方向に沿って凹設されＵ字状の凹部によって構成されている。
【００２１】
前記入口管２８と出口管２９の少なくとも一部は、フレキシブルチューブにより構成され、屈曲自在とされている。従って、軸受６の端面から軸方向外方に向かって延出する入口管２８と出口管２９は、中間プレート１０の挿通孔３１を出た後、すぐに直角に曲がって、カバー１１の導出部３２に沿って径方向外方に延出可能とされている。
そして、前記カバー１１の外周面より径方向外方に突出した入口管２８と出口管２９とは、図示省略の制御装置に接続されている。この制御装置（図示省略）から前記入口管２８に供給された温度調節媒体は、入口２３から螺旋溝状の温度調節媒体通路２０に入って流れて軸受６の温度を調整した後、出口２４から出口管２９を通って制御装置（図示省略）に戻される。
【００２２】
尚、軸受温度調節媒体の温度を検出するための温度検出手段が、軸受６内の温度調節媒体の出口温度を検出するように設けられている。この温度検出手段により軸受温度調整媒体の温度が制御装置により制御されるように構成されている。また、図示省略するが、前記ロータ温度調整装置１８にも温度検出手段が設けられている。
前記ギヤポンプは、前記搬送溶融樹脂の一部を、前記軸受６と軸部８との潤滑剤として供給するようにした自己潤滑タイプのものである。この自己潤滑構造は、公知のもの（例えば、従来の技術に掲げた公報に記載のもの等）が採用可能であるので、その詳細説明は省略する。前記ビスコシール１６は、軸受潤滑に供された溶融樹脂の外部漏洩を防止するものである。
【００２３】
図４に示す如く、溶融樹脂は、ロータ２の軸部８の外周面と軸受６の内周面との間の第１クリアランス３４に供給されて軸受潤滑に供されると共に、軸受６の外周面とボディ１のロータ収納孔３の内周面との間の第２クリアランス３５にも入ってくる。
前記第１クリアランス３４の溶融樹脂は、前記ビスコシール１６により、軸部８からの外部漏洩が防止されていると共に、前記中間プレート１０と軸受６の外端面との面当接により、また、中間プレート１０とカバー１１の内端面との面当接により、前記中間プレート１０の挿通孔３１への、及び、カバー１１の導出部３２への漏洩が防止されている。
【００２４】
なお、符号３３で示す部分の樹脂は、中間プレート１０の外端面とカバー１１の内端面でシールされ、この部分の樹脂は、吸い込み側へ戻す構造となっている。
また、前記第２クリアランス３５の溶融樹脂は、前記中間プレート１０の内端面と軸受６の外端面（この実施の形態では、スラストプレート１２の端面）との面当接により、該中間プレート１０の挿通孔３１への漏洩が防止されている。
すなわち、前記中間プレート１０の両端面は、溶融樹脂漏洩防止用のシール面に構成されている。
【００２５】
次に、前記構成の溶融樹脂搬送用ギヤポンプの作用につき説明する。
ギヤポンプの始動時には、制御装置（図示省略）から温熱媒体が、ロータ温度調整装置１８及び軸受温度調整装置１９に供給され、ロータ２及び軸受６を予熱し、潤滑用溶融樹脂の冷却固化を防止する。予熱が終了し、溶融樹脂の搬送が始まると、温熱媒体の温度を下げることにより、冷却媒体に切り換え、ロータ２と軸受６とを冷却し、潤滑用溶融樹脂の発熱を抑制し、高温下による粘度低下を抑えて軸受支承能力の低下を防止する。
【００２６】
なお、冷却媒体供給源と温熱媒体供給源を個別に設けて、供給媒体切替弁を用いてこれた媒体を切り換えることもできる。この場合、前記温度調節媒体の内、冷却媒体としては、油、水、空気等を用い、温熱媒体としては、主に油を用いることができる。
また、ロータ温度調節装置と軸受温度調節装置の各制御装置は、一の装置で兼用することができる。更に、ロータ温度と軸受温度とを個別に制御することもできる。
【００２７】
そして、これら温度調節媒体の漏れは、軸受６と入口管２８及び出口管２９の接続が水密手段３０を介して行われているので、高い信頼度で防止される。
また、溶融樹脂の漏洩は、中間プレート１０を設けて、その両端面をシール面とすることにより、確実に防止される。なお、この場合、中間プレート１０を設けないと、第２クリアランス３５からのカバー１１のＵ字状導出部３２への漏洩防止が困難になる。
また、中間プレート１０を設けることは、溶融樹脂のシール効果を高める以外に、組み立ての容易化が図れるという効果を生じる。すなわち、カバー１１は重量物であるため、軸受６の端面から突出する入口管２８及び出口管２９を挿通しつつ、ボディ１の端面に組み付けることは大変に困難であったが、中間プレート１０を設けることにより、入口管２８及び出口管２９を挿通しなくても良い構成（Ｕ字状の導出部３２）とすることが可能になり、組み立ての容易化が図れる。
【００２８】
図６に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、中間プレート１０の両端面自体をシール面とするのではなく、シール部材を設けた点が、前記実施の形態と異なるものである。
すなわち、中間プレート１０の軸受側端面の、入口管挿通孔３１及び出口管挿通孔３１周縁に、Ｏリング嵌合溝が凹設され、該溝にシール部材である第１のＯリング３６が嵌合されている。また、中間プレート１０のカバー側端面には、前記挿通孔３１よりロータ軸心内周側に、該ロータ軸心と同心のＯリング嵌合溝が凹設されており、該溝にシール部材である第２のＯリング３７が嵌合されている。
【００２９】
なお、中間プレート１０の一面をシール部材３６又は３７を介したものとし、反対側の一面をそれ自体がシール面とされたものとすることもできる。また、スラストプレート１２の中間プレート側に凹溝を設けてそこに第１のＯリング３６を嵌合したり、また、カバー１１の中間プレート側に凹溝を設けてそこに第２のＯリング３７を嵌着してもよい。
図７に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、入口管２８や出口管２９の一部をフレキシブルチューブとしないで、エルボ３８を用いて直角に曲げた剛な配管としたものである。その他の構成は、前記のものとおなじである。
【００３０】
図８に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、スラストプレート１２を軸受６とは別体のものとして構成し、該スラストプレート１２をもって、本発明の中間プレート１０としたものである。
この実施の形態では、入口管２８及び出口管２８は、軸方向に延出するものとされ、カバー１１及びビスコシール１６のフランジ部に入口管２８及び出口管２９を遊嵌状に挿通する導出部３２が、ロータ２の軸心に平行に設けられている。この導出部３２は、入口管２８及び出口管２９よりもかなり大きく形成され、カバー１１の組み付けの容易化が図られている。ビスコシール１６の導出部３２の端部と、入口管２８及び出口管２９との間に、食い込み管継手３９が設けられ、液漏れの防止が図られている。
【００３１】
なお、本発明では、中間プレート１０のシール効果を高めるため、軸受６をカバー１１の方向に引っ張り、中間プレート１０を大きな力で挟持して面圧を上げるようにする締結手段４０（図１参照）をビスコシール１６に設けるのが好ましい。この締結手段４０としては、図１の仮想線Ａで示すように、ビスコシール取り付けボルト１７をカバー１１に螺合するとは別に、カバー１１及び中間プレート１０を貫通して軸受６（図例ではスラストプレート１２）に螺合するようにするのがよい。このように構成することにより、ボルト４０のＬ／Ｄ（長さ対直径）を充分に大きくとることができ、ボルト４０の撓みでもって軸受６の動きを確保することができる。
【００３２】
また、前記ボルト１７をカバー１１を貫通して中間プレート１０に螺合して、該中間プレート１０の外端面側の面圧を高めるもようにしてもよい。このように構成すれば、軸受６に螺合するものに比べ、軸受６の動きをより自由にすることができる。
前記軸受６の内周面にＡｇメッキを施すのが好ましい。このようにメッキを施すことにより、軸受６の冷却構造と相まって、ロータ軸部８の周速を０．５ｍ／ｓ以上としても、１０〜２０年の長寿命化が達成できる。
【００３３】
なお、入口管２８や出口管２９の配管の向きを水平方向に対して斜め下方になるようにするのが好ましい。このように、斜め下方に配管することにより、万一、樹脂漏れが生じても、配管を伝ってギヤポンプ内へ戻ることがなく、外部へ排出される。
尚、本発明は、前記実施の形態に示すものに限定されるものではなく、例えば、一番広い発明概念においては、溶融樹脂搬送用のものに限定されず、更に、入口管や出口管の導出方向は特に限定されない。また、温度調節媒体は、冷却媒体のみであっても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受をフリーな状態に保つとともに、冷却媒体漏れや溶融樹脂漏れに対する信頼性の向上を図った高粘度液搬送用のギヤポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態を示すギヤポンプの断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、図１の左側面図である。
【図３】図３は、温度調節媒体通路の周方向展開図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の要部拡大断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ矢視図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  ロータ
６  軸受
１０  中間プレート
１１  カバー
１２  スラストプレート
１６  ビスコシール
２０  温度調節媒体通路
２８  入口管
２９  出口管
３０  水密手段
３１  挿通孔
３２  導出部
３６  シール部材（第１のＯリング）
３７  シール部材（第２のＯリング）
４０  締結手段
【図１】
0003854058.tif 000002
【図２】
0003854058.tif 000003
【図３】
0003854058.tif 000004
【図４】
0003854058.tif 000005
【図５】
0003854058.tif 000006
【図６】
0003854058.tif 000007
【図７】
0003854058.tif 000008
【図８】
0003854058.tif 000009