JP6093771B2 - ポンプ適合機構及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ適合機構及びその製造方法に関するものである。

容器から液体を取り出す手段としてポンプや蛇口が使われる。例えば、液体がワインであれば、容器には手で回す蛇口が取り付けられる。そのような蛇口は安価であり、容器と共に廃棄することもできるが、蛇口だけでは取り出した液体の総量を把握することも、時間ごとの流量を計測することも不可能である。それに代るものとして、液体を容器から取り出すために蠕動式装置、ダイアフラム又は回転式ポンプなどの取り出し装置が使用される。

これらの装置を使えば、液体をより正確に計量して取り出すことができるが、運転経費が掛かり、衛生上の目的を持つ作業や定期的な点検作業の場合には、頻繁な洗浄が必要になる。

本発明の第１の特徴は、ポンプ適合機構を提供することであって、ポンプ適合機構は容器から液体を取り出し、液体の容器の出口に接続するための吸入路と、吐出路と、前記吸入路と前記吐出路の間に配置するポンプハウジングとを備え、ポンプハウジングはその内面に回転可能に収まるロータを有し、ロータはポンプハウジングの内面に接触して、それらの間を封止するハウジング接触面を有し、更にロータはハウジング接触面から径の内側に向けて形成された少なくとも１つの表面を備え、ポンプハウジングの内面にはロータの回転時に液体を入口から出口に移動させるための空間を形成し、吸入路と吐出路の間にはダイアフラムシールを配置し、形成された表面を持つロータが回転する際には、液体が吐出路から吸入路に戻らないようにダイアフラムシールをロータに押し付け、吸入路、吐出路、ダイアフラムシール及びポンプハウジングを一体に成形することにある。

このようなポンプ適合機構は、容易にかつ安価に製造され、液体の正確な量を計量して取り出し、容器と共に廃棄することも可能である。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴に挙げたポンプ適合機構とその吸入路に接続する液体の容器から成るポンプ適合システムを提供することである。

本発明の第３の特徴は第１の特徴に基づいたポンプ適合機構を製造する方法を提供することである。可撓性を有するシール材はダイアフラムシールであり、製造方法は吸入路と吐出路とポンプハウジングを１回の注入で成形する工程と、ダイアフラムシールを内部に挿入して吸入路と吐出路及びポンプハウジングを一体に成形する工程とから成る。

本発明のポンプ適合機構の斜視図である。 図１を上から見た平面図である。 図２の線III―IIIで示した部分の断面図で、ポンプ適合機構のロータが第１の位置にきたときの図である。 図３に類似の図面でポンプ適合機構のロータが第２の位置にきたときの図である。 図２の線V―Vで示した部分の断面図で、図３のロータが第１の位置にきたときの図である。 図５と類似しているが、ロータが図４の第２の位置にきたときの図である。 図１と類似しているが、ポンプ適合機構の一部が削除され、ロータが図３と図５に示す第１の位置にきたときの図である。 図７と類似しているが、ロータが図４及び図６の第２の位置にきたときの図である。 図６と類似しているが、ポンプ適合機構が液体の容器に接続する位置にきたときの図である。 図４と類似しているが、ポンプ適合機構が液体の容器に接続する位置にきたときの図である。 図１〜図１０に示すポンプ適合機構を成形するための成型機の中で使用されるモールド治具の一部であり、一体成形によりポンプ適合機構のダイヤフラムシールを成形するために第１〜第４のコアを移動する状態の概略断面図である。 図１１に示したモールド治具を下側から見た平面図である。

図１〜図６に示すようにポンプ適合機構は、吸入路１０と、吐出路１１と、吸入路１０と吐出路１１の間に形成されるポンプハウジング１２とを備えている。これらの吸入路１０、吐出路１１及びポンプハウジング１２はそれらに適合する材料を使って、１回の成形工程により一体に成形される。以後にその詳細を説明する。

図１〜図６に示すように、吸入路１０は略円筒状で、軸線に沿った周上に間隔を空けて複数のリブ１４を配設した外面を有する。ポンプハウジング１２は略円筒状であって、吸入路１０の直径よりも短い直径を有する。ポンプハウジング１２は吸入路１０の軸線に沿って吸入路１０の下端に取り付けられる。図３〜図６には、本発明の最良の形態が示されている。ポンプハウジング１２に取り付けられる吸入口１５（図５、図６参照）は、吸入路１０及びポンプハウジング１２の内部と液体を介して連通している。ポンプハウジング１２の内部と吐出路１１との間はポンプハウジング１２の吐出口１６（図５、図６参照）を介して液体が流通可能に接続される。更に、図３、図４に示すように、ポンプハウジング１２は閉じた端部４２と開いた端部４３を有する。また、吸入口１５と吐出口１６は吸入路１０の軸線と直交する方向に延在する。

吐出路１１は略円筒状であり、吸入路１０の軸線と平行な軸線を有する。図５、図６に示すように、吐出路１１の軸線と吸入路１０の軸線とは離れている。

ロータ１７はポンプハウジング１２の内面１８に回転可能に収まり、その回転軸は吸入路１０及び吐出路１１の軸線と直交する。図３、図４に示すように、ロータ１７は略円筒状の第１、第２の端部１９、２０を備えている。これらの端部１９、２０はポンプハウジング１２の内面１８（図３、図４）に密着してロータの正常な運転を可能にし、ロータ１７と内面１８の間での液体の漏洩を防止する。ロータ１７の第２の端部２０における端末面４４は、ポンプハウジング１２の閉じた端部４２に密着する。このように、ポンプハウジング１２の閉じた端部４２は、ロータ１７の回転中にロータ１７の端末面４４を支持するスラスト軸受の役割を果す。ロータ１７の第１の端部１９の端末面４５は、以下に述べるようにロータ１７を駆動装置に接続するために突出している。

ロータ１７には２つの表面２１、２２が形成される。図３、図４に示すように、ロータの２つの表面２１、２２はロータ１７（図５、図６参照）の断面が中心位置では略楕円形状に、第１、第２の端部１９、２０付近では略円形になるように形成される。

ロータ１７は表面２１、２２の間に延在するハウジング接触面２３、２４（図５、図６参照）を有し、ポンプハウジング１２の内面１８に密着してロータ１７の周辺に対する液体の漏洩を防止する。

ロータ１７の表面２１、２２はハウジング接触面２３、２４に対して径の内側に向けて凹状に形成され、ポンプハウジング１２の内面１８と共に第１、第２の空間２５、２６をそれぞれ形成する。これら第１、第２の空間２５、２６の機能については、ポンプ適合機構の作用機構に関連して以下に述べる。

ポンプハウジング１２の吐出口１６と吸入口１５の間には、可撓性を有するダイアフラムシール２８によって塞がれる開口２７が形成される。開口２７はロータ１７からポンプハウジング１２の軸線に直交する軸線に延在して吸入路１０に延在する壁部２９によって囲まれる。壁部２９は可撓性、弾発性を有する中空の管体３１を内蔵する空間３０を形成する。図３に示すように管体３１の直径は、それが圧縮されない状態では、その第１、第２の端部１９、２０の位置において最小になり、端部１９、２０間の中心位置において最大となる。管体３１はダイアフラムシール２８と接触するまで圧縮され、更にキャップ３２によってロータ１７と接触するように圧縮される。

図５〜図８に示すように、キャップ３２は吸入路１０内で摺動可能な環状の外壁３３を備えている。対向する２つの部分円筒案内面３４ａ、３４ｂは外壁３３から上方に突出し、吸入路１０の内面に摺動可能に接触する。中心にあるリブ３５は部分円筒案内面３４ａと部分円筒案内面３４ｂとの間に延在する。外壁３３の下端部は円盤状部材３６によって閉じられる。図５、図６に示すように、円盤状部材３６は管体３１をダイアフラムシール２８に接触するように押し付ける。部分円筒案内面３４ａ、３４ｂの外側には突起６０ａ、６０ｂが形成され、図１０に示すように、吸入路１０内の孔部６１ａ、６１ｂに嵌合することにより、吸入路１０にキャップ３２を取り付ける。組み立てに際しては、円形状の吸入路１０を一時的に楕円状に変形し、キャップ３２の突起６０ａ、６０ｂを吸入路１０内に進入できるようにする。

円盤状部材３６には、液体が吸入路１０からロータ１７に流れるように空隙部３７が形成される。

図面を参考に説明したポンプ適合機構は、液体の容器３８に接続するための器具であって、その一部は図９、図１０に図示されている。容器３８には取り出される液体、例えばワインが入っている。しかし、「液体」の用語はこれに限定されることなく、スープや塗料のような液体も含む。

容器３８はポンプ適合機構の吸入路１０と嵌合する円筒状の出口３９を備えている。吸入路１０は出口３９に挿入されて、リブ３５と共に各部品を一体に固定し、これによって液体は密封される。このような嵌合により吸入路１０の歪みは回避され、突起６０ａ、６０ｂは吸入路１０から外れることなく、キャップ３２の吸入路１０への錠止を確保する。

ロータ１７の端末面４５は電動モータから成る駆動装置（図示せず）に接続する。駆動装置は制御システム（図示せず）によって制御される。モータは図５、図６に示すようにロータ１７を反時計方向に回転させる。図５に示した位置から始まり、ロータ１７の回転によって、ポンプハウジング１２の周辺の第１の空間２５は吐出路１１と連通するようになる。同時に、第２の空間２６は吸入路１０と連通し、容器３８からの液体を吸入する。更に、ロータ１７の回転によって液体は吐出路１１の周辺の第２の空間２６に輸送され、同時に第１の空間２５から吐出路１１を通って排出される。

ロータ１７の回転中はダイアフラムシール２８と管体３１は共働して、吐出路１１から吸入路１０への液体の漏洩を防止する。図３〜図６に示すように、ロータ１７が回転している間は、管体３１はダイアフラムシール２８をロータ１７の表面に押し付けて、ロータ１７のハウジング接触面２３、２４、そしてロータ１７の表面２１、２２とが交互にダイアフラムシール２８に接触するようにする。図３、図４に示すように、管体３１をこのような形状にすることによって、ダイアフラムシール２８にはその延在する方向に沿って均等の圧力が掛かるようになる。

図５、図６に示すように、ダイアフラムシール２８と管体３１は吸入路１０の端部に配置される。そのため、ポンプ適合機構のための取付容積は小さくなり、コンパクトな構造になる。更に、図５、図６にも示すように、空間３０は液体を吸入路１０から吸い上げ、吸い上げられた液体の圧力はダイアフラムシール２８の下面に付加される。これによって、ロータ１７がダイアフラムシール２８を押し付ける力は更に大きくなる。もしも、容器３８が押し潰されて容器３８の液体の圧力が高くなると、ロータ１７がダイアフラムシール２８を押し付ける圧力も高くなり、その結果、ロータ１７を通過する液体の漏洩は更に防止されるようになる。

また、本発明のポンプ適合機構には、駆動装置を制御する制御システムの取り付けも可能であり、それによってロータ１７は吐出路１１を介して所定の流量で所定の量の液体を取り出すことができる。

ポンプハウジング１２とロータ１７の配置は、上述のものに限られるものではない。ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００３３００やＰＣＴ／ＧＢ２０１０／０００７９８に記載の何れの装置にも当てはまる。

本発明のポンプ適合機構は、容器から液体を簡易に、かつ安価で取り出す手段を提供する。本発明によれば、容器３８から液体を取り出す場合に、吸入路１０と吐出路１１の間ではロータ１７とダイアフラムシール２８以外に流れを干渉するものはない。本発明のポンプ適合機構には動く部品が少ないため、信頼性の高い作業が可能になる。更に、本発明のポンプ適合機構を使って液体を取り出す際には量を正確に把握できるので、ワインや濃厚な液体を少量だけ計量して取り出すのに適している。本発明によるポンプ適合機構は安価に製作できるため、容器３８の一部として取り付けられ、容器３８が空になったときには容器と共に廃棄することができる。固定の出口３９は容器３８の一部であり、破壊することも可能である。このような容器からは可能な限り液体を取り出すことが望まれる。しかし、固定した部品のために容積がとられると、残った液体を全て取り出すことが困難になるが、この容積空間をできるだけポンプ適合機構の取り付けに活用すれば不要な容積は減り、液体も有効に使い切ることができる。

上述の吸入路１０、吐出路１１、ダイアフラムシール２８とポンプハウジング１２は図１１、図１２に示すように１度の注入により一体に成形される。

図１１、図１２に示すように、吸入路１０、吐出路１１、ダイアフラムシール２８とポンプハウジング１２を一体に成形する場合には、金型として第１のコア４７、第２のコア４８、第３のコア４９、第４のコア５０が使われる。第１のコア４７は吸入路１０の内部を形成し、第２のコア４８と共働してポンプハウジング１２内に開口２７を形成する。更に、第１のコア４７は開口２７の端部の付近に壁部５２を一体成形するためのスロット５１を形成する。第３のコア４９はポンプハウジング１２から延びる通路５６を形成し、第４のコア５０は供給口５５を形成するために第３のコア４９に係合する。

この部分の金型が完成すると、図１１に示すように、第１のコア４７はダイアフラムシール２８の必要な厚みを確保するために、第２のコア４８からの距離を開いてモールド室５３を形成する。更に、ダイアフラムシール２８用の金型に材料を流すために、第３のコア４９と第４のコア５０の間隔も空けて、供給口５５からモールド室５３に至る通路５４を形成する。ダイアフラムシール２８の成形に適した溶融成形用材料は供給口５５から供給し、通路５４を通ってモールド室５３に注入され、他の部材と共にダイアフラムシール２８を一体に成形する。

このように、ポンプ適合機構の全体はポンプハウジングとダイアフラム用の材料に適した２つのスクリュータイプの機械に同じ金型を据えて一体に成形される。このような方法で製造すれば、金型の大きさを低減して製造時間を短縮してポンプ適合機構の製造コストを下げることができる。

１０ 吸入路
１１ 吐出路
１２ ポンプハウジング
１７ ロータ
１８ 内面
２１、２２ 表面
２３、２４ ハウジング接触面
２５、２６ 空間
２８ ダイアフラムシール
３１ 管体
３８ 容器

Claims (22)

1. 容器（３８）から液体を取り出し、液体の容器（３８）の出口（３９）に接続するための吸入路（１０）と、吐出路（１１）と、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）の間に配置するポンプハウジング（１２）とを備え、前記ポンプハウジング（１２）は前記ポンプハウジング（１２）の内面（１８）に回転可能に収まるロータ（１７）を備え、前記ポンプハウジング（１２）と前記ロータ（１７）は略円筒状であり、前記ポンプハウジング（１２）の直径は前記吸入路（１０）の直径よりも小さく、前記ロータ（１７）は前記ポンプハウジング（１２）の内面（１８）と共働してそれらの間を密封するハウジング接触面（２３、２４）を有し、更に、前記ロータ（１７）は前記ハウジング接触面（２３、２４）に対して径の内側に向けて凹状に形成された少なくとも１つの表面（２１、２２）を備え、前記ポンプハウジング（１２）の前記内面（１８）には前記ロータ（１７）の回転によって液体を前記吸入路（１０）から前記吐出路（１１）に輸送するための空間（２５、２６）を形成し、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）の間にはダイアフラムシール（２８）を配置し、前記表面（２１、２２）を持つ前記ロータ（１７）が回転する際には、前記ダイアフラムシール（２８）は液体が前記吐出路（１１）から前記吸入路（１０）に漏洩しないように前記ロータ（１７）に押し付けられ、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）と前記ダイアフラムシール（２８）及び前記ポンプハウジング（１２）は一体に成形されることを特徴とするポンプ適合機構。
2. 前記吸入路（１０）は軸線の周りに略円筒状に延在し、前記吸入路（１０）の軸線は前記ロータ（１７）の回転軸に対して直交する請求項１に記載のポンプ適合機構。
3. 前記吐出路（１１）は軸線の周りに略円筒状に延在し、前記吸入路（１０）の軸線は前記吐出路（１１）軸線と平行になる請求項２に記載のポンプ適合機構。
4. 前記吐出路（１１）の軸線は前記吸入路（１０）の軸線と離れている請求項３に記載のポンプ適合機構。
5. 前記吸入路（１０）は前記ポンプハウジング（１２）の吸入口（１５）と連通し、前記ポンプハウジング（１２）の内部は吐出口（１６）を介して前記吐出路（１１）と連通する請求項１〜４の何れか１項に記載のポンプ適合機構。
6. 前記吸入路（１０）は軸線の回りに略円筒状であり、前記吸入路（１０）の軸線は前記ロータ（１７）の回転軸に対して直角であり、前記吸入路（１０）は前記ハウジング（１２）の吸入口（１５）で終わり、前記ハウジング（１２）の前記吐出口（１６）は前記吐出路に繋がり、前記吐出路（１１）は軸線の回りに略円筒状であり、前記吐出路（１１）の軸線は前記吸入路（１０）の軸線と平行になり、前記吸入口（１５）と前記吐出口（１６）は前記吸入路（１０）の軸線と直交する方向に延在する請求項５に記載のポンプ適合機構。
7. 一体成形によって、前記ポンプハウジング（１２）の軸線の直交する方向に延在する壁部（２９）に囲まれる空間（３０）が形成され、前記壁部（２９）の片端は前記ダイアフラムシール（２８）によって、また前記壁部（２９）の他端はキャップ（３２）によって閉じられ、可撓性を有する単数又は複数の管体（３１）が前記空間（３０）の中に収められていて、前記キャップ（３２）と前記ダイアフラムシール（２８）の間で前記ダイアフラムシール（２８）を前記ロータ（１７）側に押し付ける請求項１〜６の何れか１項に記載のポンプ適合機構。
8. 前記壁部（２９）には、前記吸入路（１０）内に延在する前記キャップ（３２）が前記吸入路（１０）内に摺動可能に収まる円盤状部材（３６）を有する請求項７に記載のポンプ適合機構。
9. 前記円盤状部材（３６）は前記吸入路（１０）に沿って液体の流通を可能にする空隙部（３７）を有する請求項８に記載のポンプ適合機構。
10. 前記ポンプハウジング（１２）の片端は端部（４２）によって閉じられ、前記端部（４２）は前記ロータ（１７）の対応する端末面（４４）に対してスラスト軸受の役割を有し、前記ハウジング（１２）の他端は、前記ロータ（１７）を駆動装置に接続させるために開いている請求項１〜９の何れか１項に記載のポンプ適合機構。
11. 前記吸入路（１０）から吸入した液体の圧力は前記ダイアフラムシール（２８）を前記ロータ（１７）に押し付けるために使われる請求項１〜１０の何れか１項に記載のポンプ適合機構。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載のポンプ適合機構において、前記容器（３８）は前記吸入路（１０）に接続するポンプ適合システム。
13. 前記容器（３８）は出口（３９）を有し、前記吸入路（１０）を前記出口（３９）に押し込んで嵌合させる請求項１２に記載のポンプ適合システム。
14. 前記ロータ（１７）に接続する駆動装置を備え、前記ロータ（１７）を回転して前記容器（３８）から液体を前記吐出路（１１）に汲み出す請求項１２又は１３に記載のポンプ適合システム。
15. 前記駆動装置を制御するための制御システムを備え、前記容器（３８）から所定量の液体を所定の流量で汲み出す請求項１４に記載のポンプ適合システム。
16. 請求項１〜１１の何れか１つに記載のポンプ適合機構において、可撓性を有する前記ダイアフラムシール（２８）は前記ポンプハウジング（１２）の開口（２７）に配置され、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）と前記ポンプハウジング（１２）を１度の注入で成形する工程と、前記ダイアフラムシール（２８）を前記吸入路（１０）、前記吐出路（１１）、前記ポンプハウジング（１２）と共に一体に成形する工程とから成るポンプ適合機構の製造方法。
17. 前記一体成形をする際に、前記ポンプハウジング（１２）内に、前記開口（２７）内に配置するダイアフラムシール（２８）用の金型を形成するために、第１のコア（４７）と第２のコア（４８）を配置して厚みを調整し、次いで前記金型に材料を注入して前記ポンプハウジング（１２）と前記ダイアフラムシール（２８）とを一体に成形する請求項１６に記載のポンプ適合機構の製造方法。
18. 前記第１のコア（４７）は前記吸入路（１０）の内部の形成に用いられ、前記第１のコア（４７）は前記第２のコア（４８）との間を空けて前記ダイアフラムシール（２８）用の金型を形成する請求項１７に記載のポンプ適合機構の製造方法。
19. 内部に位置する前記第１のコア（４７）は、前記ダイアフラムシール（２８）用の金型を形成する際に、一体成形される前記吸入路（１０）によって導入される請求項１８に記載のポンプ適合機構の製造方法。
20. 前記一体成形をする際には、前記ダイアフラムシール（２８）用の金型に材料を注入するための通路（５４）を備える請求項１８又は１９に記載のポンプ適合機構の製造方法。
21. 容器（３８）から液体を取り出し、液体の容器（３８）の出口（３９）に接続するための吸入路（１０）と、吐出路（１１）と、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）の間に配置するポンプハウジング（１２）とを備え、前記ポンプハウジング（１２）は前記ポンプハウジング（１２）の内面（１８）に回転可能に収まるロータ（１７）を備え、前記ロータ（１７）は前記ポンプハウジング（１２）の内面（１８）と共働してそれらの間を密封するハウジング接触面（２３、２４）を有し、更に、前記ロータ（１７）は前記ハウジング接触面（２３、２４）に対して径の内側に向けて凹状に形成された少なくとも１つの表面（２１、２２）を備え、前記ポンプハウジング（１２）の前記内面（１８）には前記ロータ（１７）の回転によって液体を前記吸入路（１０）から前記吐出路（１１）に輸送するための空間（２５、２６）を形成し、前記吸入路（１０）と前記吐出路（１１）の間にはダイアフラムシール（２８）を配置し、前記ロータ（１７）の前記表面（２１、２２）が回転する際には、前記ダイアフラムシール（２８）は液体が前記吐出路（１１）から前記吸入路（１０）に漏洩しないように、前記ロータ（１７）を前記ダイアフラムシール（２８）に押し付けるための可撓性を有する管体（３１）とキャップ（３２）とを設け、前記管体（３１）と前記キャップ（３２）は前記吸入路（１０）の端部に配置したことを特徴とするポンプ適合機構。
22. 使用する際は、前記吸入路（１０）から吸入した液体の圧力は前記ダイアフラムシール（２８）を前記ロータ（１７）に押し付けるために使われる請求項２１に記載のポンプ適合機構。

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