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公開番号2024006321
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-17
出願番号2022107102
出願日2022-07-01
発明の名称一軸偏心ねじポンプ、3Dプリンタ、一軸偏心ねじポンプの製造方法
出願人国立大学法人山形大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F04C 2/107 20060101AFI20240110BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】製造コストを抑えることができる一軸偏心ねじポンプを提供する。
【解決手段】一軸偏心ねじポンプ1は、雌ねじ形状の貫通孔を有するステータ60と、貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、雄ねじ部に接続されたシャフト部を有するロータ80と、を備え、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心と平行になり、かつ、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心に対して偏心するように、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体に形成されている、
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
雌ねじ形状の貫通孔を有する雌ねじ部材と、
前記貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、前記雄ねじ部に接続されたシャフト部を有する雄ねじ部材と、を備え、
前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心と平行になり、かつ、前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心に対して偏心するように、前記雄ねじ部及び前記シャフト部が樹脂により一体に形成されている、
一軸偏心ねじポンプ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
さらに、前記雌ねじ部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する第１のアダプタを備え、
前記雌ねじ部材は前記貫通孔が伸びる方向に垂直な断面が多角形状であり、前記収容空間の前記貫通孔の延びる方向に垂直な断面が、前記雌ねじ部材の断面に対応する多角形状である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項３】
前記第１のアダプタの収容空間は下流側の部分が下流側に向かって断面積が小さくなるように形成されており、
前記収容空間の前記雌ねじ部材の下流側に配置され、上流側の面が平坦に形成されたサポータをさらに有する、
請求項２に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項４】
前記雌ねじ部材及び前記サポータの少なくとも一方は樹脂製であり、
前記雌ねじ部材の下流側の面は平坦に形成され、前記サポータの上流側の面と直接当接している、
請求項３に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項５】
前記第１のアダプタの上流側に配置された第２のアダプタをさらに有し、
前記第１のアダプタ及び前記第２のアダプタにより前記雄ねじ部材及び前記サポータが押圧された状態で挟み込まれている、
請求項４に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項６】
前記雄ねじ部材を形成する樹脂のヤング率の範囲は、８１６ｋＰａ以下である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項７】
前記雄ねじ部材を形成する樹脂はゲル状である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項８】
前記雄ねじ部材を回転駆動させるモータと、
前記モータの回転数を制御する制御装置と、をさらに有し、
前記制御装置は、前記雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じて前記モータの回転を制御する、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項９】
前記制御装置は、前記雌ねじ部材を構成する材料のヤング率が低いほど、所定の流体を吐出させる際の前記モータの総回転数を多くするように構成されている、
請求項８に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項１０】
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプと、
前記一軸偏心ねじポンプを移動させる移動装置と、
前記一軸偏心ねじポンプ及び前記移動装置に電気的に接続された制御装置と、を備え、
前記一軸偏心ねじポンプは前記雄ねじ部材を回転駆動させるモータを有し、
前記制御装置は、前記移動装置を制御して前記一軸偏心ねじポンプを移動させることができるとともに、前記一軸偏心ねじポンプの前記モータを制御して積層材料の吐出を制御することができる、３Ｄプリンタ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、一軸偏心ねじポンプ、３Ｄプリンタ、及び、一軸偏心ねじポンプの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一軸偏心ねじポンプは、雄ねじ状の金属製のロータと、雌ねじ状の孔を有する金属製のステータとを有し、ロータが自転するとともにステータに対して公転することによりロータとステータとの間の隙間が軸方向に移動し、隙間に収容された流体が搬送される。ロータはシャフトを介してモータに接続されており、モータの回転駆動がシャフトを介してロータに伝達される。また、ロータの偏心回転（自転及び公転）を可能にするようにロータとシャフトとの間には、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が設けられている（例えば、特許文献１の段落００５０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２０３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような一軸偏心ねじポンプはロータの偏心回転を可能にするための動力伝達部が必要になるため、構成する部材の数が多く、製造コストが大きくなるとともに、組立に手間がかかる。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、製造コストを抑えることができる一軸偏心ねじポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、鋭意検討の結果、従来の金属製の一軸偏心ねじポンプと全く異なる製造方法及び構成を採用することにより、廉価で生産可能な一軸偏心ねじポンプを製造するに至った。
すなわち、本発明は、従来のように金属製の強固な構成を採用するのではなく、柔軟な材料からなる構成を採用することにより、例えば、３Ｄプリンタなどによる製造を可能にし、低価格での製造を可能にした。そして、発明者は、このような柔軟な材料により雄ねじ部材とシャフトとを一体に形成することにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を省略することが可能であることを発見した。
【０００７】
従来の金属製の一軸偏心ねじポンプは金属製であるため、長期間の使用に耐えうるのに対して、本発明の一軸偏心ねじポンプの雄ねじ部材は樹脂製であるため、耐用年数が短い。しかしながら、本発明は、３Ｄプリンタにより各部品を廉価で容易に製造できるため、新たな部品の製造交換が容易になり、結果的にランニングコストを抑えることができる。
このように本発明は、廉価で容易に部品交換ができるものを製造するという、従来の高価であるものの耐用年数の高いポンプを製造するのとは逆の技術思想に基づくものである。
【０００８】
本発明の一態様によれば、雌ねじ形状の貫通孔を有する雌ねじ部材と、貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、雄ねじ部に接続されたシャフト部を有する雄ねじ部材と、を備え、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心と平行になり、かつ、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心に対して偏心するように、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体に形成されている、一軸偏心ねじポンプが提供される。
上記態様によれば、シャフト部に対して雄ねじ部が平行であるため、組立状態において雄ねじ部がその軸線が雌ねじ部材の貫通孔の延びる方向に延びるように配置される。この状態で雄ねじ部に回転駆動が伝達されると、雄ねじ部の移動が雌ねじ部材により規制される。この際、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体形成されているため、シャフト部が湾曲して雌ねじ部材に対して実質的に自転及び公転する。これにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を設けることなく、雄ねじ部と雌ねじ部材の間の隙間に流れ込んだ流体をスムーズに搬送することができる。また、上記の態様によれば、雄ねじ部材が樹脂製であるため、廉価で雄ねじ部材を製造することができ、また、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が不要になるため、部材数を削減することができる。これにより、廉価で一軸偏心ねじポンプを提供することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、さらに、雌ねじ部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する第１のアダプタを備え、雌ねじ部材は貫通孔が伸びる方向に垂直な断面が多角形状であり、収容空間の貫通孔の延びる方向に垂直な断面が、雌ねじ部材の断面に対応する多角形状である。
雄ねじ部材を雌ねじ部材に対して回転させると、雌ねじ部材に回転力が伝達される。これに対して、上記態様によれば、第１のアダプタの収容空間内に雌ねじ部材を収容するのみで、ねじなどで固定することなく、雌ねじ部材の回転を規制することができる。このため、部材点数を減らすことができるとともに、例えば、雌ねじ部材を流体の種類や流量に応じて交換する場合に、容易に交換作業を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、第１のアダプタの収容空間は下流側の部分が下流側に向かって断面積が小さくなるように形成されており、収容空間の雌ねじ部材の下流側に配置され、上流側の面が平坦に形成されたサポータをさらに有する。
３Ｄプリンタで物品を製造する場合には、層を積層することにより物品を製造するため、オーバーハングとなる構造を有する物品を製造することができない。このため、雌ねじ部材を収容するアダプタの収容空間の底面を平坦に形成することができず、下流側に向かって断面積が小さくなるように形成せざるを得ない。この場合には、収容空間の雌ねじ部材の下流側に流体だまりが形成されるおそれがあるが、本態様によればサポータを有するため、このような流体だまりが形成されるのを防止できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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