(57)【要約】【課題】ベーンとロータとの接触部分における摩耗を抑制できるベーン構造およびベーン装置を提供することを目的とする。【解決手段】ベーン構造４は、ロータ５と、ＤＬＣ膜１３が設けられたベーン６とを含む。ロータ５は、カムリング２内に収容されており、カムリング２と相対回転可能である。ベーン６は、ロータ５の外周面５Ａに形成された複数の支持溝１０に部分的に挿入されている。ベーン６の先端部６Ｆは、カムリング２に対するロータ５の相対回転に応じて、カムリング２の内周面２Ｂに摺動する。各支持溝１０は、ベーン６を挟んで対向する第１壁面１０Ａおよび第２壁面１０Ｂによって区画されている。第１壁面１０Ａとロータ５の外周面５Ａとの境界を面取りする第１曲面５１が形成されている。第２壁面１０Ｂと支持溝１０の最深部側の背圧室１１との境界を面取りする第２曲面５２が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するカムリング内に収容されるベーン構造であって、
円形状のロータであって、その外周面に、複数の支持溝が周方向に並んで形成されていて、所定の回転中心を中心として前記カムリングと相対回転可能なロータと、
各前記支持溝に部分的に挿入され、前記支持溝の深さ方向にスライド可能であり、前記カムリングに対する前記ロータの相対回転に応じて、前記支持溝からはみ出た先端部において前記カムリングの内周面に摺動するベーンと、
各前記支持溝を区画し、各前記支持溝においてベーンを挟んで対向する１対の壁面と、
各前記支持溝の最深部に連通し、前記支持溝の溝幅よりも広く区画された背圧室と、
前記１対の壁面における一方の壁面と前記ロータの外周面との境界を面取りする第１曲面と、
前記１対の壁面における他方の壁面と前記背圧室との境界を面取りする第２曲面と、
前記ベーンにおいて、前記一方の壁面側の側面および前記他方の壁面側の側面のそれぞれに設けられたＤＬＣ膜とを含むことを特徴とする、ベーン構造。
【請求項２】
前記ベーンの先端部が前記カムリングの内周面に摺動する方向が、前記一方の壁面から前記他方の壁面へ向かう方向であることを特徴とする、請求項１記載のベーン構造。
【請求項３】
前記他方の壁面と前記ロータの外周面との境界を面取りする第３曲面と、
前記一方の壁面と前記背圧室との境界を面取りする第４曲面とをさらに含み、
前記ベーンの先端部が前記カムリングの内周面に摺動する方向は、前記一方の壁面から前記他方の壁面へ向かう方向と、前記他方の壁面から前記一方の壁面へ向かう方向との両方であることを特徴とする、請求項１記載のベーン構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のベーン構造と、前記ベーン構造が収容される内部空間とを有するカムリングとを含むことを特徴とする、ベーン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベーン構造およびベーン構造を備えるベーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１では、ベーン型圧縮機が提案されている。このベーン型圧縮機は、楕円形状の内部空間を有するカムリングと、カムリング内に収容されるロータと、ロータの外周面における複数の支持溝のそれぞれにスライド可能に収容されたベーンとを含んでいる。ベーン型圧縮機には、冷媒体の入口ポートおよび出口ポートが設けられている。ロータの回転時に、遠心力によりベーンが径方向外側に突出して、その外端縁がカムリングの内周面に接する。そして、ロータの回転に伴い、隣接する２枚のベーンとカムリングの内周面とロータの外周面で画成された空間部分の体積が縮小することにより、入口ポートから導入された冷媒体が圧縮され、出口ポートから送り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５９７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベーンが支持溝内で自在にスライドするために、ロータにおける支持溝の壁面とベーンとの間には、若干の遊びが設けられている。よって、ベーンが、常に支持溝の深さ方向に沿ってスライドするとは限らず、当該深さ方向に傾斜してスライドすることが想定される。ベーンが傾斜してスライドする場合、支持溝の入口（ロータの外周面）側や奥側においてベーンが支持溝の壁面に摺動することによって、ベーンおよび壁面の少なくともいずれかが摩耗する虞がある。摩耗により、ベーンと壁面との焼き付きが懸念される。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、ベーンとロータとの接触部分における摩耗を抑制できるベーン構造およびベーン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、内部空間（２Ａ）を有するカムリング（２）内に収容されるベーン構造（４）であって、円形状のロータ（５）であって、その外周面（５Ａ）に、複数の支持溝（１０）が周方向（Ｘ）に並んで形成されていて、所定の回転中心（３）を中心として前記カムリングと相対回転可能なロータと、各前記支持溝に部分的に挿入され、前記支持溝の深さ方向にスライド可能であり、前記カムリングに対する前記ロータの相対回転に応じて、前記支持溝からはみ出た先端部（６Ｆ）において前記カムリングの内周面（２Ｂ）に摺動するベーン（６）と、各前記支持溝を区画し、各前記支持溝においてベーンを挟んで対向する１対の壁面（１０Ａ，１０Ｂ）と、各前記支持溝の最深部（１０Ｄ）に連通し、前記支持溝の溝幅（Ｍ）よりも広く区画された背圧室（１１）と、前記１対の壁面における一方の壁面（１０Ａ）と前記ロータの外周面との境界を面取りする第１曲面（５１）と、前記１対の壁面における他方の壁面（１０Ｂ）と前記背圧室との境界を面取りする第２曲面（５２）と、前記ベーンにおいて、前記一方の壁面側の側面（６Ａ）および前記他方の壁面側の側面（６Ｂ）のそれぞれに設けられたＤＬＣ膜（１３）とを含むことを特徴とする、ベーン構造である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記ベーンの先端部が前記カムリングの内周面に摺動する方向が、前記一方の壁面から前記他方の壁面へ向かう方向であることを特徴とする、請求項１記載のベーン構造である。
請求項３記載の発明は、前記他方の壁面と前記ロータの外周面との境界を面取りする第３曲面（５３）と、前記一方の壁面と前記背圧室との境界を面取りする第４曲面（５４）とをさらに含み、前記ベーンの先端部が前記カムリングの内周面に摺動する方向は、前記一方の壁面から前記他方の壁面へ向かう方向と、前記他方の壁面から前記一方の壁面へ向かう方向との両方であることを特徴とする、請求項１記載のベーン構造である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のベーン構造と、前記ベーン構造が収容される内部空間とを有するカムリングとを含むことを特徴とする、ベーン装置（１）である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、ベーンが支持溝内で支持溝の深さ方向に対して傾斜してスライドする場合、ベーンの側面は、支持溝の壁面とロータの外周面との境界や、壁面と背圧室の壁面との境界に接触しようとすることがある。その場合であっても、当該境界には、曲面（第１曲面や第２曲面）が設けられているので、ベーンの側面は、当該境界に対して面接触する。そのため、当該曲面が設けられていない場合に比べて、ベーンや当該境界（つまり、ベーンとロータとの接触部分）における摩耗を抑制できる。さらに、支持溝の壁面と接触するベーンの側面にＤＬＣ膜が設けられていることから、ベーンの表面の摩擦係数が低くなっているので、ベーンの摩耗がより効果的に抑制される。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、ベーンの先端部は、カムリングの内周面を一方向に摺動する。これにより、１対の壁面における一方の壁面とロータの外周面との境界や、１対の壁面における他方の壁面と背圧室との境界に接触するように、ベーンが支持溝内で傾斜することになる。この場合、一方の壁面と背圧室との境界や、他方の壁面とロータの外周面との境界には、ベーンが接触しないことから、曲面を設ける必要がないので、その分、ロータの加工に要する工数を低減することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、ロータが正逆方向の両方に回転する場合や、ロータとカムリングとが相対回転する場合のいずれにおいて、ベーンが支持溝内で傾斜しても、ベーンの側面は、支持溝の壁面とロータの外周面との境界の曲面（第１曲面や第３曲面）や、壁面と背圧室との境界の曲面（第２曲面や第４曲面）に対して面接触することができる。つまり、このような正逆回転に回転する場合や相対回転の場合であっても、ベーンとロータとの接触部分における摩耗を抑制できる。それにより、支持溝内でベーンが傾斜する方向に応じてロータを作り分ける必要がなくなるため、ロータの品番削減などによるコスト低減が可能となる。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、ベーン構造におけるベーンとロータとの接触部分における摩耗を抑制できるベーン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のベーン装置１の概略断面図である。
【図２】図２は、図１におけるベーン構造４の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、ベーン６がカムリング２に接触している状態におけるベーン構造４の要部の拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）においてベーン６が傾斜してカムリング２に接触している状態を示している。
【図４】図４は、ベーン６の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のベーン装置１の概略断面図である。図２は、図１におけるベーン構造４の斜視図である。
図１を参照して、ベーン装置１は、カムリング２と、駆動軸３と、ベーン構造４とを主に含んでいる。ベーン装置１は、ポンプである。ベーン装置１は、カムリング２の内部空間２Ａ（後述する）に収容されたベーン構造４を、駆動軸３を中心に回転させることによって内部空間２Ａの流体を圧縮させながら流動させる。なお、以下の説明では、ベーン構造４が回転する方向を周方向Ｘとし、周方向Ｘからベーン構造４の回転中心へ向かう方向を径方向Ｙとし、ベーン構造４の回転中心（駆動軸３）が延びる方向（図１における紙面に直交する方向）を軸方向Ｚとする。そして、周方向Ｘ、径方向Ｙおよび軸方向Ｚを主に用いて各部材の姿勢を特定する。
【００１５】
カムリング２は、軸方向Ｚに延びる円筒体である。カムリング２の外周面は、周方向Ｘに沿っている。カムリング２の内部空間２Ａは、軸方向Ｚから見て楕円形状であり、カムリング２を軸方向Ｚに貫通している。カムリング２の軸方向Ｚにおける両端面には、円板状の側板２０が固定されている。また、図１では、カムリング２の手前側の端面に固定された側板２０は図示されておらず、奥側の端面に固定された側板２０が内部空間２Ａ内に露出されている。内部空間２Ａは、１対の側板２０によって軸方向Ｚにおける両側から塞がれている。各側板２０において内部空間２Ａに露出された楕円形状の部分を、露出面２０Ａということにする。
【００１６】
ここで、カムリング２において内部空間２Ａを区画する部分を、内周面２Ｂということにする。内周面２Ｂ全体は、軸方向Ｚから見て楕円形状である。内部空間２Ａは、内周面２Ｂおよび各側板２０の露出面２０Ａによって区画され、カムリング２の外部から密閉されている。
図１に表れている奥側の側板２０の露出面２０Ａには、吸込口７が形成されている。吸込口７は、楕円形状の露出面２０Ａの長軸とカムリング２の内周面２Ｂとの２つの交点Ｋ１の近傍に１つずつ形成されている。各吸込口７は、側板２０を軸方向Ｚにおいて貫通している。
【００１７】
一方、カムリング２には、排出口８が形成されている。排出口８は、楕円形状の露出面２０Ａの短軸と内周面２Ｂとの２つの交点Ｋ２の近傍において１つずつ形成されている。各排出口８は、カムリング２の内周面２Ｂから径方向Ｙにおける外側に向かって延びている。
駆動軸３は、円柱形状であり、軸方向Ｚに延びている。駆動軸３の一端部は、モータ（図示しない）に連結されている。駆動軸３は、側板２０の円中心を軸方向Ｚにおいて貫通しており、側板２０によって回転可能に支持されている。駆動軸３の一部は、内部空間２Ａ内に配置されており、楕円形状の内部空間２Ａの中心を通っている。
【００１８】
ベーン構造４は、カムリング２の内部空間２Ａ内に収容されており、ロータ５と、複数枚の板状のベーン６とを主として含んでいる。
ロータ５は、焼結体で構成されている。図１を参照して、ロータ５は、軸方向Ｚから見て円形状であり、各側板２０の露出面２０Ａに向かって軸方向Ｚに延びている。ロータ５の円中心と、カムリング２（カムリング２の外周面）とは同心状に配置されている。そのため、ロータ５の軸方向は、前述した軸方向Ｚと一致している。また、ロータ５の径方向は、前述した径方向Ｙと一致している。また、ロータ５の外周面５Ａは、前述した周方向Ｘと一致している。
【００１９】
軸方向Ｚから見ると、カムリング２の内部空間２Ａは、カムリング２の内周面２Ｂとロータ５の外周面５Ａとによって、一対の三日月型の作動空間９に仕切られている。一対の作動空間９の間にロータ５が位置している。詳しくは、径方向Ｙにおける各作動空間９は、周方向Ｘから見て、楕円形状の内部空間２Ａにおける長軸方向の端部（前述した交点Ｋ１）に向かうのに従って広くなっている。一方、径方向Ｙにおける各作動空間９は、楕円形状の内部空間２Ａにおける短軸方向の端部（前述した交点Ｋ２）に向かうに従って狭くなっている。各作動空間９では、径方向Ｙにおいて広い部分（交点Ｋ１側部分）に、吸込口７が接続され、径方向Ｙにおいて狭い部分（交点Ｋ２側部分）に、排出口８が接続されている。
【００２０】
前述した駆動軸３は、カムリング２の内部空間２Ａにおいて、ロータ５の円中心部分に挿通されおり、ロータ５に対して固定されている。そのため、前述したモータ（図示せず）が駆動されると、モータの駆動力は、駆動軸３を介してロータ５に伝達される。これにより、ロータ５（つまり、ベーン構造４）と駆動軸３とが、カムリング２内において、駆動軸３を回転中心として一体回転する。つまり、駆動軸３は、ロータ５における所定の回転中心であり、ロータ５は、駆動軸３を中心としてカムリング２と相対回転可能である。
【００２１】
図３（ａ）は、ベーン６がカムリング２に接触している状態におけるベーン構造４の要部の拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）においてベーン６が傾斜してカムリング２に接触している状態を示している。図４は、ベーン６の斜視図である。
以下では、図１および図２に加えて、図３および図４も参照して説明する。
図２に示すように、ロータ５の外周面５Ａには、複数の支持溝１０が、外周面５Ａの周方向Ｘに等間隔で並んで形成されている。この実施形態では、各支持溝１０は、径方向Ｙに沿ってロータ５の回転中心側へ延びているが、径方向Ｙに交差した方向（厳密には外周面５Ａの接線方向および径方向Ｙの両方に交差した方向）に沿って延びていてもよい。なお、図２では、支持溝１０は、軸方向Ｚにおいてロータ５を貫通してロータ５の端面５Ｂから露出されているが、ロータ５を貫通していない場合もありえる。
【００２２】
各支持溝１０には、ベーン６が１枚ずつ収容される。
ここで、図３（ａ）を参照して、各支持溝１０は、軸方向Ｚおよび径方向Ｙに沿って直線状に延びている。各支持溝１０は、収容されたベーン６を挟んで対向する第１壁面１０Ａ（一方の壁面）と第２壁面１０Ｂ（他方の壁面）という一対の壁面によって、周方向Ｘにおいて区画されている。なお、図３では、各支持溝１０において周方向Ｘに対向する第１壁面１０Ａおよび第２壁面１０Ｂのうち、左側（時計回りにおける上流側）を第１壁面１０Ａとし、右側（時計回りにおける下流側）を第２壁面１０Ｂとしているが、右側を第１壁面１０Ａとし、左側を第２壁面１０Ｂとしてもよい。
【００２３】
各支持溝１０において、外周面５Ａ側の端部を第１端部１０Ｃといい、支持溝１０の深さ方向（ここでは、径方向Ｙ）において第１端部１０Ｃとは反対側の端部を、第２端部１０Ｄということにする。第１端部１０Ｃは、支持溝１０の入口であって、ロータ５の外周面５Ａに露出している。第２端部１０Ｄは、支持溝１０の最深部である。
各支持溝１０の第２端部１０Ｄには、背圧室１１が接続されている。背圧室１１は、ロータ５に形成されて、軸方向Ｚにおいて支持溝１０と同じ寸法（奥行き）を有する空間であって、第２端部１０Ｄにおいて支持溝１０内に連通している。背圧室１１は、支持溝１０から離れる方向（ここでは、径方向Ｙにおける内側）へ向けて第２端部１０Ｄから膨出している。図３（ａ）に示すように、軸方向Ｚから見た場合、背圧室１１は、円形状である。周方向Ｘ（支持溝１０における第１壁面１０Ａと第２壁面１０Ｂとの対向方向）を基準とすると、背圧室１１は、支持溝１０の溝幅Ｍよりも広く区画されている。なお、背圧室１１は、駆動軸３まで到達していない。
【００２４】
そして、背圧室１１には、バネ等の付勢部材１２が設けられている。付勢部材１２は、支持溝１０の深さ方向に沿って伸縮可能である。付勢部材１２が伸長した状態では、付勢部材１２の一部が支持溝１０内まで到達する。
図３に示すように、このようなロータ５の各支持溝１０において、第１壁面１０Ａとロータ５の外周面５Ａとは、軸方向Ｚにおける全域に亘って、曲面（第１曲面５１ということにする）によって滑らかにつながれている。つまり、第１壁面１０Ａと外周面５Ａとの境界が、軸方向Ｚにおける全域に亘って、第１曲面５１によって面取り（Ｒ面取り）されている。
【００２５】
また、各支持溝１０において、第１壁面１０Ａと、背圧室１１を区画する円形壁面１１Ａ（背圧室の壁面）とは、軸方向Ｚにおける全域に亘って、曲面（第４曲面５４ということにする）によって滑らかにつながれている。つまり、第１壁面１０Ａと背圧室１１との境界が、軸方向Ｚにおける全域に亘って、第４曲面５４によって面取り（Ｒ面取り）されている。
【００２６】
また、各支持溝１０において、第２壁面１０Ｂとロータ５の外周面５Ａとは、軸方向Ｚにおける全域に亘って、曲面（第３曲面５３ということにする）によって滑らかにつながれている。つまり、第２壁面１０Ｂと外周面５Ａとの境界が、軸方向Ｚにおける全域に亘って、第３曲面５３によって面取り（Ｒ面取り）されている。
また、各支持溝１０において、第２壁面１０Ｂと、背圧室１１の円形壁面１１Ａとは、軸方向Ｚにおける全域に亘って、曲面（第２曲面５２ということにする）によって滑らかにつながれている。つまり、第２壁面１０Ｂと背圧室１１との境界が、軸方向Ｚにおける全域に亘って、第２曲面５２によって面取り（Ｒ面取り）されている。
【００２７】
次に、ベーン６について説明する。
図４を参照して、ベーン６は、前述したように板状であって、高速度工具鋼（例えばＳＫＨ５１）などによって形成されている。以下では、ベーン６の板厚方向を、厚さ方向Ｗとし、厚さ方向Ｗに直交する２つの方向を、幅方向Ｄおよび高さ方向Ｈということにする。
【００２８】
ベーン６は、厚さ方向Ｗにおける両側面をなす第１側面６Ａ（一方の壁面側の側面）および第２側面６Ｂ（他方の壁面側の側面）を有している。第１側面６Ａと第２側面６Ｂ（図４において最も大きく見えている面）とは、厚さ方向Ｗにおいて反対側にあり、互いに平行である。また、ベーン６は、高さ方向Ｈにおける両側面をなす先端面６Ｃおよび基端面６Ｄを有している。図４では、先端面６Ｃが最も上側に位置している。この実施形態では、先端面６Ｃは、平坦面になっているが、幅方向Ｄから見て円弧状に膨出する湾曲面であってもよい。第１側面６Ａおよび第２側面６Ｂのそれぞれと先端面６Ｃおよび基端面６Ｄのそれぞれとの境界は、丸められている。また、ベーン６は、幅方向Ｄにおける両端面６Ｅを有している。
【００２９】
ベーン６におけるこれらの表面のうち、少なくとも第１側面６Ａおよび第２側面６Ｂには、高硬度で耐焼き付き性に優れたＤＬＣ（Diamond Like Carbon）で構成されたＤＬＣ膜（非晶質炭素被膜）１３が設けられている。この実施形態では、ＤＬＣ膜１３が、第１側面６Ａ、第２側面６Ｂ、先端面６Ｃおよび基端面６Ｄの全域に亘って形成されている。
ＤＬＣ膜１３の厚みは、１μｍ以上５μｍ以下である。ＤＬＣ膜１３は、１μｍよりも薄い場合にはベーン６の作動時に摩滅する虞があり、５μｍより厚い場合にはベーン６の作動時にベーン６から剥離する虞がある。また、ＤＬＣ膜１３は、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、ケイ素（Ｓｉ）を含んでいることが望ましく、その場合、ケイ素の含有量は５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることが望ましい。ケイ素量を調整することにより、１０ＧＰａ以上の硬さ（ナノインデンテーション法による硬さ）を実現することが可能である。
【００３０】
有機硅素化合物ガス等を原料ガスとして用いた直流パルスプラズマＣＶＤ（Direct Current Plasma Chemical Vapor Deposition）法によって低温ＤＬＣ処理（処理温度が２００℃以下のＤＬＣコーティング）をベーン６に施すことで、ＤＬＣ膜１３の成膜することができる。低温ＤＬＣ処理であれば、ベーン６に歪が生じることを抑制できる。
なお、ＤＬＣ膜１３の成膜方法（前述した直流パルスプラズマＣＶＤ法や低温ＤＬＣ処理など）については、特開２０１２−２０７２４３号公報で詳しく説明されている。原料ガスにおける有機硅素化合物ガスの流量割合を調整することによって、５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下のケイ素を含有するＤＬＣ膜１３を形成できる。
【００３１】
次に、ベーン６と支持溝１０との関係について説明する。
図１を参照して、各ベーン６は、各支持溝１０に対して１枚ずつ部分的に挿入されている。このとき、原則として、ベーン６の厚さ方向Ｗと、周方向Ｘ（第１壁面１０Ａと第２壁面１０Ｂとの対向方向）とが一致し、ベーン６の高さ方向Ｈと径方向Ｙとが一致している（図３（ａ）参照）。支持溝１０に挿入された各ベーン６では、先端面６Ｃ側の部分（先端部６Ｆということにする）が、支持溝１０から径方向Ｙにおける外側へはみ出て、先端面６Ｃ（または第１側面６Ａおよび第２側面６Ｂのそれぞれと先端面６Ｃとの境界）においてカムリング２の内周面２Ｂと接触している。なお、厳密には、ベーン６の先端部６Ｆは、カムリング２の内周面２Ｂに直接接触しているのではなく、ＤＬＣ膜１３を介して間接的に接触している。
【００３２】
また、図３（ａ）を参照して、各ベーン６では、基端面６Ｄが支持溝１０の背圧室１１を径方向Ｙにおける外側から臨んでいる。また、各ベーン６では、第１側面６Ａが、支持溝１０におけるロータ５の第１壁面１０Ａに対して、周方向Ｘに隙間を隔てて対向している。同様に、第２側面６Ｂは、支持溝１０におけるロータ５の第２壁面１０Ｂに対して、周方向Ｘに隙間を隔てて対向している。つまり、ベーン６において、第１側面６Ａがロータ５の第１壁面１０Ａ側の側面となり、第２側面６Ｂがロータ５の第２壁面１０Ｂ側の側面となっている。そして、ベーン６と支持溝１０の第１壁面１０Ａおよび第２壁面１０Ｂとの間には、遊びが確保されている。そのため、各ベーン６は、支持溝１０の深さ方向にスライド可能な状態でロータ５に保持されている。なお、図３では、当該遊び（隙間）を誇張して図示している。
【００３３】
また、前述した付勢部材１２は、ベーン６の基端面６Ｄと背圧室１１の円形壁面１１Ａとの間で圧縮されており、ベーン６を径方向Ｙにおける外側（カムリング２の内周面２Ｂ）へ付勢している。
次に、ベーン構造４が回転する場合におけるベーン装置１の動作について説明する。この実施形態では、ベーン構造４は、図１および図３のそれぞれにおける時計回りに回転するものとする。換言すれば、各支持溝１０において第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂに向かうようにロータ５が回転する（図１および図３の太い破線矢印参照）。
【００３４】
各ベーン６の先端部６Ｆは、付勢部材１２によってカムリング２の内周面２Ｂに押し当てられている。そのため、各ベーン６は、ベーン構造４の回転（つまり、カムリング２に対するロータ５の相対回転）に応じて、支持溝１０からはみ出た先端部６Ｆにおいてカムリング２の内周面２Ｂに摺動する。換言すれば、ベーン構造４の回転中、各ベーン６の先端部６Ｆは、カムリング２の内周面２Ｂに対して、内周面２Ｂの楕円形状（図１参照）をなぞるように、摺動する。このとき、ベーン６の先端部６Ｆがカムリング２の内周面２Ｂに摺動する方向は、第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂへ向かう方向である。
【００３５】
図１を参照して、各ベーン６は、作動空間９において径方向Ｙに最も広い領域（吸込口７付近であり、厳密には、楕円形状の内周面２Ｂと楕円の長軸との交点Ｋ１）では、支持溝１０から最も飛び出た状態となる。一方、各ベーン６は、作動空間９において径方向Ｙに最も狭い領域（排出口８付近であり、厳密には、楕円形状の内周面２Ｂと楕円の短軸との交点Ｋ２）では、支持溝１０内へ最も引っ込んだ状態となる。ロータ５の回転に伴い、各ベーン６は、最も飛び出た状態と最も引っ込んだ状態との間で、径方向Ｙに沿って往復移動する。
【００３６】
このように、各ベーン６の先端部６Ｆは、常にカムリング２の内周面２Ｂと当接している。そのため、カムリング２の外の流体供給源（図示せず）から吸込口７経由で作動空間９に入った流体は、周方向Ｘに隣接する２枚のベーン６と、ロータ５の外周面５Ａと、カムリング２の内周面２Ｂとによって区画された空間（圧縮空間９Ａということにする）に閉じ込められる。圧縮空間９Ａは、各作動空間９において隣接する２枚のベーン６の間に区画された領域であって、１つの作動空間９内に複数設けられている。
【００３７】
そして、各作動空間９では、ロータ５の回転と共に、各圧縮空間９Ａが吸込口７から排出口８へ向けて順に移動する。圧縮空間９Ａが排出口８に近づくのに従い、圧縮空間９Ａの体積が小さくなるため、圧縮空間９Ａ内の流体が圧縮される。そのため、圧縮空間９Ａが排出口８に到達すると、圧縮空間９Ａ内の流体は、排出口８からカムリング２の外へ排出される。
【００３８】
図３を参照して、前述したように支持溝１０の第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂに向かってロータ５が回転している間（太い破線矢印参照）、ベーン６は、図３（ａ）に示すように、支持溝１０の深さ方向（径方向Ｙ）に沿った姿勢にあるときがある。この姿勢のベーン６は、第１壁面１０Ａおよび第２壁面１０Ｂのそれぞれに対して平行かつ非接触である。
【００３９】
しかし、前述したように、ベーン６の先端部６Ｆは、第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂに向かって摺動している。そのため、ベーン６は、図３（ｂ）に示すように、ベーン６の摺動方向と逆の方向に摩擦力を受けることによって、支持溝１０の深さ方向に対して傾斜した状態になることがある。これにより、ベーン６の第１側面６Ａは、ＤＬＣ膜１３を介して第１曲面５１と接触し、第２側面６Ｂは、ＤＬＣ膜１３を介して第２曲面５２と接触した状態になる。この状態でロータ５の回転に伴ってベーン６が径方向Ｙに往復移動（スライド）すると、第１側面６Ａは、第１曲面５１に摺動し、第２側面６Ｂは、第２曲面５２に摺動する。
【００４０】
このように、ロータ５においてベーン６と接触し得る部分に第１曲面５１および第２曲面５２といった曲面が設けられている。そのため、ベーン６が支持溝１０内で傾斜してスライドすることでベーン６が支持溝１０の第１壁面１０Ａとロータ５の外周面５Ａとの境界や、支持溝１０の第２壁面１０Ｂと背圧室１１の円形壁面１１Ａとの境界に接触する場合には、ベーン６とロータ５とが面接触する。当該曲面が設けられていない状態にはベーン６とロータ５とが線接触するので、この実施形態では、当該曲面が設けられていない場合に比べて、ロータ５およびベーン６のそれぞれの摩耗が抑制される。これにより、ベーン装置１（ポンプ）の性能や信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】
摩耗を効果的に抑制するために、ロータ５とベーン６との接触圧が５００ＭＰａ以下となるように、当該曲面の曲率半径を設定することが好ましい。さらに、ベーン６における第１側面６Ａと第２側面６ＢとのそれぞれにＤＬＣ膜１３を設けていることから、ベーン６の表面の摩擦係数が低くなっているので、ベーン６の摩耗がより効果的に抑制される。さらに、ベーン６の先端部６Ｆ（特に先端面６Ｃ）にもＤＬＣ膜１３を設けておくことにより、先端部６Ｆとカムリング２の内周面２Ｂとの摺動損失を低減し、焼き付きも抑制できる。
【００４２】
このように、ベーン６の先端部６Ｆが、カムリング２の内周面２Ｂを一方向に摺動する場合は、支持溝１０の第１壁面１０Ａとロータ５の外周面５Ａとの境界や、支持溝１０の第２壁面１０Ｂと背圧室１１の円形壁面１１Ａとの境界に接触するように、ベーン６が支持溝１０内で傾斜する。この場合、支持溝１０の第１壁面１０Ａと背圧室１１の円形壁面１１Ａとの境界や、支持溝１０の第２壁面１０Ｂとロータ５の外周面５Ａとの境界には、ベーン６が接触しない。そのため、当該境界に曲面（前述した第３曲面５３や第４曲面５４）を設ける必要がないので、当該曲面を設けなければ、その分、ロータ５の加工に要する工数を低減することができる。
【００４３】
また、ロータ５は、前述した時計回りの回転（支持溝１０の第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂに向かう回転）に加え、逆方向への回転（第２壁面１０Ｂから第１壁面１０Ａに向かう回転）も可能である。ロータ５が当該逆方向へ回転する場合、ベーン６の先端部６Ｆは、カムリング２の内周面２Ｂに対して、第２壁面１０Ｂから第１壁面１０Ａに向かう方向（図３における太い破線矢印と逆の方向）へ摺動する。その結果、ベーン６の先端部６Ｆは、図３（ｂ）の場合とは逆の状態であって、第２壁面１０Ｂ側に傾いた状態になる。これにより、ベーン６の第１側面６Ａは、背圧室１１側の第４曲面５４と当接し、第２側面６Ｂは、ロータ５の外周面５Ａ側の第３曲面５３と当接した状態になる。つまり、前述した時計回りの回転によってベーン６が支持溝１０内で第１壁面１０Ａに傾斜した場合（図３（ｂ）に示す状態の場合）、ベーン６は、第１曲面５１と第２曲面５２とに対して面接触することができる。さらに、前述した逆方向への回転によってベーン６が支持溝１０内で第２壁面１０Ｂ側に傾斜しても、ベーン６は、第３曲面５３と第４曲面５４とに対してそれぞれ面接触することができる。
【００４４】
このように、第１曲面５１および第２曲面５２に加え、第３曲面５３および第４曲面５４も設けている。これにより、ロータ５が正逆方向の両方に回転する場合（ベーン６の先端部６Ｆが、第１壁面１０Ａから第２壁面１０Ｂへ向かう方向と、第２壁面１０Ｂから第１壁面１０Ａへ向かう方向との両方に摺動する場合）や、ロータ５とカムリング２とが相対回転する場合（静止状態のロータ５に対してカムリング２が回転する場合も含む）にも、ベーン６とロータ５との接触部分における摩耗を抑制できる。それにより、支持溝１０内でベーン６が傾斜する方向に応じてロータ５を作り分ける必要がなくなるため、ロータ５の品番削減などによるコスト低減が可能となる。
【００４５】
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、ベーン６の表面では、端面６Ｅを含む全域にＤＬＣ膜１３を形成してもよい。
また、このベーン装置１では、流体の圧縮を行うことができるが、この流体には、液体が含まれてもよく、液体として潤滑液を用いることができる。つまり、潤滑環境下でも、このベーン構造４を用いることができる。
【００４６】
また、ベーン６は、付勢部材１２によってカムリング２の内周面２Ｂへ向けて付勢されているが、作動空間９内の流体（特に液体）が、支持溝１０から背圧室１１に入り込んでベーン６の基端面６Ｅを押圧し、ベーン６を内周面２Ｂへ向けて付勢してもよい。もちろん、付勢部材１２による付勢と、流体による付勢とのどちらか一方だけも用いてもよいし、併用してもよい。
【００４７】
また、前述した実施形態では、前述した時計回りの一方向にロータ５が回転する場合を基準として、第１曲面５１〜第４曲面５４を定義している。これに代え、前述した逆方向の一方向にロータ５が回転する場合には、第１曲面５１を第３曲面とみなし、第２曲面５２を第４曲面とみなし、第３曲面５３を第１曲面とみなし、第４曲面５４を第２曲面とみなすことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１…ベーン装置、２…カムリング、２Ａ…内部空間、２Ｂ…内周面、３…駆動軸、４…ベーン構造、５…ロータ、５Ａ…外周面、６…ベーン、６Ａ…第１側面、６Ｂ…第２側面、６Ｆ…先端部、１０…支持溝、１０Ａ…第１壁面、１０Ｂ…第２壁面、１０Ｄ…第２端部、１１…背圧室、１３…ＤＬＣ膜、５１…第１曲面、５２…第２曲面、５３…第３曲面、５４…第４曲面、Ｍ…溝幅、Ｘ…周方向
【図１】
2014181635.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014181635.tif 000005
【図４】
2014181635.tif 000006