(57)【要約】【課題】吐出圧をコントロールして高速回転時の液体の吐出量を抑制して焼付きを防止でき、部品点数が少なく、省スペース化の要求にも対応できる内接歯車ポンプを提供する。【解決手段】内接歯車ポンプは、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドを有し、トロコイドを収容する凹部８が形成されたケーシングと、凹部８を閉塞するカバーとを有し、凹部８の底面８ａに、トロコイドの収容空間内に液体を導入する吸入口７ｂと、液体流路１５と、トロコイドの収容空間内の液体を一部排出するための排出手段９とを有し、排出手段９は、流路１５と吸入口７ｂとを液体の圧力に応じて連通する排出流路９ｃを形成して、液体を排出流路９ｃを通じて吸入口７ｂから一部排出可能とする手段である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、前記外歯が前記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、前記内歯と前記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドを有する内接歯車ポンプであって、
前記トロコイドを収容する凹部が形成されたケーシングと、該ケーシングの前記凹部を閉塞するカバーとを有し、
前記凹部の底面に、前記トロコイドの収容空間内に前記液体を導入する吸入口と、前記液体の流路と、前記トロコイドの収容空間内の前記液体を一部排出するための排出手段とを有し、
前記排出手段が、前記流路と前記吸入口とを前記液体の圧力に応じて連通する排出流路を形成して、前記液体を該排出流路を通じて前記吸入口から一部排出する手段であることを特徴とする内接歯車ポンプ。
【請求項２】
前記ケーシングの前記凹部の内側面が樹脂体からなり、前記凹部の底面が前記ケーシングの樹脂体に埋め込まれた金属プレートからなり、前記排出手段が該金属プレートにおいてその厚み内に設置されていることを特徴とする請求項１記載の内接歯車ポンプ。
【請求項３】
前記排出手段が、筒体と、該筒体を前記液体の流路内の前記液体の圧力に対向する方向であって前記金属プレートの水平方向に押し付ける弾性体とを備えてなり、前記弾性体が前記筒体を介した前記液体の圧力により変形することで、前記押し付けが解除されて前記排出流路が形成される手段であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内接歯車ポンプ。
【請求項４】
前記排出手段が複数設けられ、それぞれの排出手段における弾性体の変形に要する前記液体の圧力が異なることを特徴とする請求項３記載の内接歯車ポンプ。
【請求項５】
前記弾性体が、コイルばね、ねじりばね、板ばね、または引っ張りばね、であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の内接歯車ポンプ。
【請求項６】
前記筒体が樹脂製であり、前記弾性体が前記アウタロータおよび前記インナロータと接触しない構造であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
【請求項７】
前記筒体が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項３から請求項６までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
【請求項８】
前記凹部の底面に形成された前記液体の流路の一部に、前記排出手段と連通する貫通孔が設けられ、前記押し付けが解除されていない状態では、前記貫通孔の前記排出手段側の傾斜部に、前記筒体のテーパ部が押し付けられて面接触で流路をシールしていることを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項記載の内接歯車ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）は、トロコイド歯形を有するアウタロータおよびインナロータがケーシング内に密閉された状態で収容され、駆動シャフトの回転に伴い、駆動シャフトに固定されたインナロータとアウタロータが回転し、液体を吸入して吐出するように作用するポンプである。この種のポンプとして、例えば、特許文献１が提案されている。
【０００３】
図１１に基づき、この種の内接歯車ポンプの構造について説明する。図１１は従来の内接歯車ポンプの断面図である。図１１に示すように、このポンプ２１は、複数の内歯を有する環状のアウタロータ２２内に、複数の外歯を有するインナロータ２３が収容されてなるトロコイド２４を主体としている。このトロコイド２４は、フランジ付き円柱状のケーシング２５に形成された円形のトロコイド収容凹部２５ａに回転自在に収容されている。ケーシング２５には、トロコイド収容凹部２５ａを閉塞するカバー２６が固定されている。
【０００４】
トロコイド２４は、インナロータ２３の外歯が、アウタロータ２２の内歯に噛み合い、かつ、偏心した状態で、インナロータ２３がアウタロータ２２内に回転自在に収容されて構成される。各ロータが互いに接触する仕切点間に、トロコイド２４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。インナロータ２３の軸心には、図示しない駆動源によって回転させられる駆動シャフト２７が貫通して固定されている。駆動シャフト２７が回転してインナロータ２３が回転すると、外歯がアウタロータ２２の内歯に噛み合うことによりアウタロータ２２が同一方向に連れ回りし、この回転によって容積が増大し、負圧となる吸入側容積室に吸入口から液体が吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド２４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、ここから、吸入された液体が吐出口に吐出される。
【０００５】
スクロール型のコンプレッサのように、圧縮部や、駆動シャフトを支持する滑り軸受などの摺動部に潤滑油を送ることを目的とした内接歯車ポンプでは、摺動部の潤滑状態は高速回転よりも低速回転の方が油膜形成され難いため、低速回転で必要な吐出流量を確保する設計としている。内接歯車ポンプでは、駆動シャフトの回転に伴い吐出する液体の流量が回転数にほぼ比例するため、上述の設計上、高速回転では流量が増加して油が供給過剰な状態となり、コンプレッサの効率面などから逆に好ましくない。このような問題に対して、例えば特許文献２では、駆動シャフトと、この駆動シャフトを支持する滑り軸受との摺動部にトロコイドの収容空間内の液体を外部に一部排出するための液体排出溝（バイパス路）を設けた内接歯車ポンプが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２１５１６０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１８３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内接歯車ポンプにおいて上述の油供給過多の状態が続くと、オイルタンクの油が少なくなり、最終的にはオイルタンクの油がなくなってしまい、焼付きを起こす事例が少なからず発生している。
【０００８】
バイパス路を設けて連通させる機構を採用する場合、その排出量は、溝形状や溝位置などに依存するため、高速回転時の供給過剰分の油吐出量および吐出圧の微妙な調整は容易でない。また、一般のポンプなどに使用されるリリーフ機構（プランジャなどを利用して、吐出圧が一定圧に到達すると吐出圧を逃がす機構）を別部材として配置すると部品点数が多くなり、また、そのサイズや配置形態によっては大きく外観が変わり、省スペース化の要求に対して対応が困難になるおそれがある。
【０００９】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、吐出圧をコントロールして高速回転時の液体の吐出量を抑制して焼付きを防止でき、部品点数が少なく、省スペース化の要求にも対応できる内接歯車ポンプ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】
【００１０】
本発明の内接歯車ポンプは、複数の内歯を有するアウタロータ内に、複数の外歯を有するインナロータが、上記外歯が前記内歯に噛み合い、かつ、偏心する状態で回転自在に収容され、上記内歯と上記外歯との間に、液体を吸入する吸入側容積室と、この吸入側容積室に吸入した液体を吐出する吐出側容積室とが形成されるトロコイドを有する内接歯車ポンプであって、上記トロコイドを収容する凹部が形成されたケーシングと、該ケーシングの上記凹部を閉塞するカバーとを有し、上記凹部の底面に、上記トロコイドの収容空間内（単に「ポンプ内部」ともいう）に上記液体を導入する吸入口と、上記液体の流路と、上記トロコイドの収容空間内の上記液体を一部排出するための排出手段とを有し、上記排出手段が、上記流路と上記吸入口とを上記液体の圧力に応じて連通する排出流路を形成して、上記液体を該排出流路を通じて上記吸入口から一部排出する手段であることを特徴とする。
【００１１】
上記ケーシングの上記凹部の内側面が樹脂体からなり、上記凹部の底面が上記ケーシングの樹脂体に埋め込まれた金属プレートからなり、上記排出手段が該金属プレートにおいてその厚み内に設置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記排出手段が、筒体と、該筒体を上記液体の流路内の上記液体の圧力に対向する方向であって上記金属プレートの水平方向に押し付ける弾性体とを備えてなり、上記弾性体が上記筒体を介した上記液体の圧力により変形することで、上記押し付けが解除されて上記排出流路が形成される手段であることを特徴とする。特に、この弾性体が、コイルばね、ねじりばね、板ばね、または引っ張りばね、であることを特徴とする。また、上記排出手段が複数設けられ、それぞれの排出手段における弾性体の変形に要する上記液体の圧力が異なることを特徴とする。
【００１３】
上記筒体が樹脂製であり、上記弾性体が上記アウタロータおよび上記インナロータと接触しない構造であることを特徴とする。また、上記筒体が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。
【００１４】
上記凹部の底面に形成された上記液体の流路の一部に、上記排出手段と連通する貫通孔が設けられ、上記押し付けが解除されていない状態では、上記貫通孔の上記排出手段側の傾斜部に、上記筒体のテーパ部が押し付けられて面接触で流路をシールしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内接歯車ポンプは、トロコイドを収容する凹部の底面に、トロコイド収容空間内に液体を導入する吸入口と、液体流路と、トロコイド収容空間内の液体を一部排出するための排出手段とを有し、この排出手段が、上記の液体流路と吸入口とを液体の圧力に応じて連通する排出流路を形成して、液体を該排出流路を通じて吸入口から一部排出する手段であるので、ポンプ内部の液体を一部排出でき、高速回転時の液体の供給過剰を抑制でき、焼付きを防止できる。また、既存の吸入口を一部排出口として利用した内部構造の改良により排出手段を設けているので、部品点数が少なく、省スペース化の要求にも対応できる。特に、ケーシングの凹部の底面がケーシングの樹脂体に埋め込まれた金属プレートからなり、排出手段が該金属プレートにおいてその厚み内に設置されているので、既存の製品と比較して外観やサイズを変更する必要がない。
【００１６】
また、排出手段が、筒体と、該筒体を液体流路内の液体の圧力に対向する方向であって金属プレートの水平方向に押し付ける弾性体とを備えてなり、弾性体が筒体を介した液体の圧力により変形することで、押し付けが解除されて排出流路が形成される手段であるので、ポンプ内部の吐出圧がある水準に到達した際に吐出圧を逃がすことで吐出量を一定に保持できる。これにより、高速回転時においても吐出圧をコントロールして吐出量を安定化でき、コンプレッサ内への油の過供給などを防止できる。
【００１７】
また、排出手段が複数設けられ、それぞれの排出手段における弾性体の変形に要する上記液体の圧力が異なるので、液体流路内の液体の圧力（吐出圧）が急激に上昇する場合に、これらの排出手段が段階を追って順に作動し、高速回転時の液体の吐出量をスムーズに抑制できる。
【００１８】
また、この排出手段において、筒体が樹脂製であり、弾性体がアウタロータおよびインナロータと接触しない構造であるので、弾性体として金属ばね等を使用する場合でも、各ロータの摩耗やリリーフ機構の劣化などを防止できる。
【００１９】
また、この排出手段において、筒体が、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であるので、安価に製造でき、耐クリープ性、耐摩耗性、耐薬品性に優れる。また、吸水による寸法変化も低減される。
【００２０】
また、凹部の底面に形成された液体流路の一部に、排出手段と連通する貫通孔が設けられ、筒体の押し付けが解除されていない状態では、貫通孔の排出手段側の傾斜部に、筒体のテーパ部が押し付けられて面接触で流路をシールしているので、該状態（すなわち、排出手段が閉じている状態）において液体流路から排出流路に液体が漏れることを防止できる。これにより吐出圧のより正確なコントロールが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の内接歯車ポンプの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１の内接歯車ポンプを示す軸方向断面図である。
【図３】内接歯車ポンプを構成するケーシングの斜視図である。
【図４】排出手段の周囲の拡大図である。
【図５】排出手段の周囲の拡大図である。
【図６】排出手段の周囲の拡大図である。
【図７】排出手段周囲の水平断面図である。
【図８】排出手段の構成例を示す概略図である。
【図９】排出手段の構成例を示す概略図である。
【図１０】排出手段の構成例を示す概略図である。
【図１１】従来の内接歯車ポンプの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の内接歯車ポンプの一実施形態を図１および図２に基づき説明する。図１は内接歯車ポンプの組み立て斜視図を、図２は内接歯車ポンプの軸方向断面図をそれぞれ示す。図１および図２に示すように、内接歯車ポンプ１は、環状のアウタロータ２内にインナロータ３が収容されたトロコイド４と、このトロコイド４を回転自在に収容する円形の凹部（トロコイド収容凹部）８が形成されたケーシング５と、ケーシング５のトロコイド収容凹部８を閉塞するカバー６とを有する。カバー６は、トロコイド収容凹部８が開口するケーシング５の上面の外形に合致する形状である。図２に示すように、ケーシング５とカバー６とは、ブッシュ１１を介して通された固定ねじ１３により一体とされ、機器本体のプレート（図示省略）に締結固定されている。また、内接歯車ポンプ１は、インナロータ３の回転中心に同軸で固定された駆動シャフト１０を有している。
【００２３】
インナロータ３の外歯はアウタロータ２の内歯よりも１つ少なく、インナロータ３は、上記外歯が上記内歯に内接して噛み合う偏心した状態で、アウタロータ２内に収容されている。各ロータが互いに接触する仕切点間には、トロコイド４の回転方向に応じて、吸入側および吐出側の容積室が形成される。ケーシング５のトロコイド収容凹部８の底面８ａには、吸入側の容積室に連通する吸入口７ｂ（図４参照）と、吐出側の容積室に連通する吐出口と、液体流路１５が形成されている。吐出口から駆動シャフト１０の中心部の吐出流路を通して、図中上方の圧縮部（図示省略）に液体が圧送される。
【００２４】
内接歯車ポンプ１では、駆動シャフト１０によってトロコイド４が回転することにより、容積が増大して負圧となる吸入側容積室に、吸入口７ｂ（図４参照）から液体がポンプ内部に吸入される。この吸入側容積室は、トロコイド４が回転することによって容積が減少して内圧が上昇する吐出側容積室に変わり、この吐出側容積室から、吸入された液体が吐出口に吐出される。上記のポンプ作用が、トロコイド４の回転によって連続的に行われ、液体が連続的に圧送される。さらに、吸入された液体によって各容積室の密閉性が高められる液体シール効果によって、各容積室間に生じる差圧が大きくなり、大きなポンプ作用が得られる。
【００２５】
内接歯車ポンプ１において、カバー６、ケーシング５の材質としては、金属（鉄、ステンレス鋼、焼結金属、アルミニウム合金など）や樹脂（ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂およびこれらに充填剤を配合した樹脂組成物など）が使用可能であり、金属と樹脂の複合品としてもよい。また、アウタロータ、インナロータには、焼結金属（鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系など）を使用することが好ましく、特に価格面からは鉄系が好ましい。なお、水、薬液などを圧送するトロコイドポンプにおいては、防錆能力が高いステンレス系などを採用すればよい。
【００２６】
内接歯車ポンプ１において、上述のとおりケーシングなどの材質は特に限定されないが、ケーシングの凹部の内側面が樹脂体からなり、該凹部の底面が金属プレートなどの金属体からなる構成とすることが好ましい。図２に示すように、ケーシング５は、トロコイド収容凹部８を構成する底面８ａと内側面８ｂでアウタロータ２およびインナロータ３と摺接する。トロコイド収容凹部８の内側面８ｂを樹脂体とすることで、アウタロータ２との摩擦摩耗特性に優れる。また、ケーシング５には液体吸入部５ａが設けられている。ケーシング５を樹脂体とすることで、該液体吸入部５ａも成形時に一体に形成できる。必要に応じて、液体吸入部５ａの端部に、フィルタ１４を溶着などにより固定できる。フィルタ１４により、ポンプ内への異物の混入を防止できる。
【００２７】
また、図２に示す形態では、トロコイド収容凹部８の底面８ａが、ケーシング５と複合成形により樹脂体内に埋め込まれて一体化された円盤状の金属プレート７から構成されている。これにより、樹脂で底面８ａを形成する場合と比較して平面度に優れ、吐出性能のばらつきを抑制できる。金属プレート７としては、焼結金属体や溶製金属体（板金プレス品）が採用できる。
【００２８】
その他、ケーシング５において、トロコイド収容凹部８の外周部分に溝が設けられ、該溝にシールリング１２が組み付けられている。シールリング１２を組み付けることで、ケーシング５とカバー６の合わせ面からの液体の漏れを防止でき、吐出量のばらつきを抑制でき、安全率が高くなる。
【００２９】
本発明の内接歯車ポンプ１は、トロコイドの収容空間内の液体を一部排出するための排出手段９を有することを特徴としている。この排出手段を図３〜図７に基づいて説明する。図３はケーシングの斜視図であり、図４〜図６は排出手段の周囲の拡大図であり、図７は排出手段周囲の水平断面図である。図３および図４に示すように、ケーシング５と金属プレート７の複合成形品において、ケーシング５の凹部８の底面８ａに、ポンプ内部に液体を導入する吸入口７ｂと、液体流路１５と、ポンプ内部の液体を一部排出するための排出手段９を有する。この排出手段９が、液体流路１５と吸入口７ｂとを液体の圧力に応じて連通する排出流路９ｃを形成して、液体を排出流路９ｃを通じて吸入口７ｂから一部排出可能とする手段である。内接歯車ポンプでは、吸入口７ｂから液体がポンプ内部に液体が導入されると、液体流路１５とトロコイド内の容積室を経由して、吐出口（駆動シャフトの中心部の吐出流路に繋がる部分）から突出される。本発明では、この液体流路１５の途中に吸入口７ｂに液体が一部還流するような排出流路９ｃを形成するものである。この排出流路９ｃは、吸入口７ｂから吐出口に向けた通常の流体流路とは異なる、リリーフ機構により一時的に形成される流路である。
【００３０】
図４に示すように、この形態の排出手段９は、筒体９ａと、この筒体を一定方向に押し付けるばね９ｂとを備えている。この押し付け方向は、液体流路１５内の液体の圧力に対向する方向であって、金属プレート７の水平方向である。筒体９ａのばね側は、液体流路１５側と比較して小径とされ、該小径部分をばね９ｂに嵌挿している。金属プレート７における筒体９ａの収容部には、ばね９ｂの弾性変形により筒体９ａを変位可能とする空間が設けられている。金属プレート７には、排出手段９の筒体９ａが収容されている空間と液体流路１５とを連通する貫通孔７ａが設けられている。
【００３１】
内接歯車ポンプの設計・仕様等により、排出手段９を設ける部位は、適宜変更することができる。排出手段９の他の態様を図５に示す。図５に示す排出手段９において、排出手段９のばね９ｂの押し付け方向は、液体流路１５内の液体の圧力に対向する方向であって、金属プレート７の水平方向である。この点は、図４に示す排出手段９と同じである。図５に示す排出手段９およびその周囲においては、図４に示す排出手段９およびその周囲における排出手段９の位置が変更されただけであり、他の部位については、全て同じとされていることから、ここでは、重複する各符号等についての説明を省略する。
【００３２】
排出手段９の他の態様を図６に示す。図６に示すように、排出手段９が複数設けられたものも使用可能である。複数の排出手段９のばね９ｂの押し付け方向は、液体流路１５内の液体の圧力に対向する方向であって、金属プレート７の水平方向であり、二つの排出手段９ともにほぼ同じである。例えば、筒体９ａなどを共通部品化させ、部品の種類が増えることを抑えている。複数の排出手段９に備えられた各ばね９ｂは、異なるばね弾性係数に設定してもよい。このような構成とすることで、二つの排出手段９は、液体流路１５内の液体の圧力（吐出圧）が異なる場合に、二段階にわたって作動する。例えば、液体流路１５内の液体の圧力（吐出圧）が急激に上昇する場合に、段階を追って順に作動する各排出手段９が設けられることにより、高速回転時の液体の吐出量をスムーズに抑制できる。図６に示す排出手段９およびその周囲においては、図４に示す排出手段９およびその周囲に、図５に示す排出手段９が追加されているが、他の部位については、全て同じとされていることから、ここでは、重複する各符号等についての説明を省略する。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、ばね９ｂは、金属プレート７に設けられたばね固定部７ｃに嵌合固定されている。この固定部７ｃは、金属プレート７の後加工などにより、該金属プレート７と一体に設ける他、別部材を接着・嵌合などにより固定してもよい。部品点数を少なくでき、故障率も下がることから金属プレート７と一体に設けることが好ましい。筒体９ａは、ばね９ｂにより、貫通孔７ａを塞ぐように押し付けられている。筒体９ａの液体流路１５側の端部に、液体流路１５内の液体の圧力（吐出圧）が負荷されている。ここで、回転数の増加に伴い吐出圧が規定圧をこえる範囲となると、ばね９ｂが筒体９ａを介した液体の圧力により押し込まれて縮み、筒体９ａが貫通孔７ａから離れ、押し付けが解除される。この状態では、筒体９ａと金属プレート７の壁面との間を通る排出流路９ｃ（図８等参照）が形成され、ポンプ内部の液体がこの排出流路９ｃを通り外部に一部排出される。これにより、高速回転時の液体の供給過剰を抑制できる。
【００３４】
図７（ａ）に示すように、排出手段９は、金属プレート７においてその厚み内に設置されている。この省スペースな排出手段の構造により、排出手段の有無に関わらず金属プレート７の厚みを一定とできる。このため、従来構造・寸法の内接歯車ポンプにおいて、外観やサイズを変更することなく、この排出手段を適宜採用できる。また、排出手段９において、アウタロータ２やインナロータ３とは、筒体９ａのみが接触し、ばね９ｂやばね固定部７ｃは接触しない構造としている。この構造において筒体９ａを樹脂体とすることで、各ロータの摩耗やリリーフ機構の劣化などを防止できる。
【００３５】
排出手段９において、上述のとおり筒体９ａは樹脂体とすることが好ましい。樹脂体は、樹脂組成物の成形体であり、特に樹脂組成物の射出成形体とすることが好ましい。材料に樹脂を採用することで、小型化や軽量化が容易であり、摺動性にも優れる。また、樹脂の射出成形体とすることで、安価で容易に製造が可能となる。
【００３６】
このような樹脂組成物を構成する射出成形可能な合成樹脂（ベース樹脂）としては、例えば、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂などの芳香族ＰＥＫ系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などのポリアリーレンスルフィド系（ＰＡＳ）樹脂、全芳香族ポリエステル系液晶樹脂などの液晶樹脂（ＬＣＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂などが挙げられる。
【００３７】
これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。これらの樹脂の中でも、成形体の耐クリープ性、耐摩耗性、耐薬品性などに優れることから、ＰＰＳ樹脂などのＰＡＳ樹脂を用いることが特に好ましい。
【００３８】
ＰＡＳ樹脂は、一般的に下記式（１）で示される合成樹脂である。下記式（１）中のＡｒはアリーレン基であり、Ａｒとしては、例えば下記式（２）〜（７）に示されるものが挙げられる。なお、下記式（５）において、ＸはＦ、ＣｌおよびＢｒから選ばれるハロゲンまたはＣＨ３を示し、ｍは１〜４の整数を示す。
【化１】
2018155245.tif 000003
【００３９】
【化２】
2018155245.tif 000004
【００４０】
【化３】
2018155245.tif 000005
【００４１】
ＰＡＳ樹脂としては、上記式（１）中のＡｒが、上記式（２）である、ＰＰＳ樹脂を好適に用いることができる。ＰＡＳ樹脂は、繰り返し単位（−Ａｒ−Ｓ−）の含有率が７０モル％以上であることが好ましく、９０〜１００モル％であることがより好ましい。ここでいう繰り返し単位の含有率とは、ＰＡＳ樹脂を構成する全モノマー１００％に占める繰り返し単位の割合をいう。繰り返し単位の含有率が７０モル％未満のＰＡＳ樹脂を用いた際には、筒体９ａを形成した際に、低い吸水性に基づく、筒体９ａにおける寸法変化の低減などの安定性を得にくい傾向にある。
【００４２】
ＰＡＳ樹脂を得るには公知の方法を用いることができる。例えば、ハロゲン置換芳香族化合物と硫化アルカリとの反応（特公昭４４−２７６７１号公報など）、ルイス酸触媒共存下における芳香族化合物と塩化硫黄との縮合反応（特公昭４６−２７２５５号公報）、または、アルカリ触媒もしくは銅塩などの共存下におけるチオフェノール類の縮合反応（米国特許第３２７４１６５号公報）などによって合成される。具体的な方法としては、硫化ナトリウムとｐ−ジクロロベンゼンとをＮ−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒若しくはスルホランなどのスルホン系溶媒中で反応させることが挙げられる。
【００４３】
ＰＡＳ樹脂の結晶性に影響を与えない範囲で、例えば、下記式（８）〜（１２）に示される成分をＰＡＳ樹脂に含ませ、共重合成分とすることができる。下記式（８）〜（１２）に示される成分の添加量は、ＰＡＳ樹脂を構成する全モノマー１００％に対して３０モル％未満、好ましくは１０モル％未満で１モル％以上とすることができる。
【００４４】
【化４】
2018155245.tif 000006
【００４５】
【化５】
2018155245.tif 000007
【００４６】
また、ＰＡＳ樹脂は、架橋型のものであるか、または部分的交差結合、すなわち、部分架橋を有するものであることが好ましい。部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂は、半架橋型またはセミリニア型のＰＡＳ樹脂とも呼ばれる。架橋型ＰＡＳ樹脂は、製造工程中に酸素存在下で熱処理を行うことによって分子量を必要な水準に高める。架橋型ＰＡＳ樹脂は、分子の一部がお互いに酸素を介して二次元または三次元の架橋構造を有する。そのため、次に述べるリニア型ＰＡＳ樹脂に比較して高温環境下においても高い剛性を保持し、クリープ変形が少ない点や、応力緩和されにくい点で優れる。このように、架橋型または半架橋型のＰＡＳ樹脂は、リニア型（架橋のないもの）のＰＡＳ樹脂に比べて耐熱性、耐クリープ性および耐摩耗性に優れている。そのため、リニア型ＰＡＳ樹脂に比べて射出成形した成形品にバリの発生が少ないなどの利点がある。
【００４７】
一方、リニア型ＰＡＳ樹脂は、製造工程において熱処理工程がないために分子中には架橋構造は含まれず、分子は一次元の直鎖状とされている。一般的にはリニア型ＰＡＳ樹脂は架橋型ＰＡＳ樹脂に比較して剛性が低く、靭性や伸びが多少高いのが特長とされている。また、リニア型ＰＡＳ樹脂は、特定方向からの機械的強度に優れたものである。さらにリニア型ＰＡＳ樹脂は、吸湿が少ないために高温多湿雰囲気でもさらに寸法変化が少ないなどの利点がある。また、リニア型ＰＡＳ樹脂は、例えば分子量を調整して溶融粘度を低くすることが可能となる。このため、リニア型ＰＡＳ樹脂にガラス繊維、炭素繊維、無機充填剤、カーボン材料などの充填剤を多量に混合させた樹脂組成物であっても、射出成形が阻害されない。
【００４８】
ＰＡＳ樹脂に架橋を形成するか、または部分的交差結合を形成する方法としては、例えば、低重合度のポリマを重合した後、空気が存在する雰囲気で加熱する方法や、架橋剤や分岐剤を添加する方法がある。
【００４９】
ＰＡＳ樹脂の見かけの溶融粘度は、１０００ポアズ以上１００００ポアズ以下の範囲とするのが好ましい。見かけの溶融粘度が低すぎる（１０００ポアズ未満）と、筒体９ａの強度が低下するおそれがある。一方、見かけの溶融粘度が高くなり過ぎる（１００００ポアズをこえる）と、成形性が低下するおそれがある。架橋性のＰＡＳ樹脂の溶融粘度は１０００〜５０００ポアズとすることができ、好ましくは２０００〜４０００ポアズである。溶融粘度が低すぎると、１５０℃以上の高温域で耐クリープ特性などの機械的特性が低下するおそれがある。また、溶融粘度が大きすぎると成形性が低下するおそれがある。なお、溶融粘度の測定は、測定温度３００℃、オリフィスが穴径１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、測定荷重２０ｋｇ／ｃｍ２、予熱時間６分の条件下で、高化式フローテスタにて実施することができる。
【００５０】
また、部分的交差結合を有するＰＡＳ樹脂の熱安定性は、上記の溶融粘度測定条件にて、予熱６分後と３０分後の溶融粘度の変化率が−５０％〜１５０％の範囲であることが好ましい。なお、変化率は下記の式で表される。
［変化率＝（Ｐ３０−Ｐ６）／Ｐ６×１００（Ｐ６：予熱６分後の測定値、Ｐ３０：予熱３０分後の測定値）］。
【００５１】
ＰＡＳ樹脂の分子量は、射出成形性を考慮すると、数平均分子量で１３０００〜３００００が好ましく、さらに耐疲労性、高成形精度を考慮すると、数平均分子量で１８０００〜２５０００がより好ましい。数平均分子量が１３０００未満の場合には、分子量が低すぎて、耐疲労性が劣る傾向にある。一方、数平均分子量が３００００をこえる場合には耐疲労性は向上するものの、必要な衝撃強度などの機械的強度を達成するために、例えば炭素繊維、ガラス繊維を含有させることが必要な場合がある。例えば１０〜５０質量％の炭素繊維を含有させると、成形時の溶融粘度が上記の上限値（１００００ポアズ）をこえる。そのため、射出成形時に筒体９ａの成形精度を確保することが困難になるおそれがある。なお、ここでの数平均分子量とは、ＰＡＳ樹脂を溶媒に溶解させた後、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ（ＧＰＣ法）で測定されるポリスチレン換算での数平均分子量を示す。
【００５２】
ＰＡＳ樹脂の融点は、例えば約２２０〜２９０℃、好ましくは２８０〜２９０℃である。一般にＰＰＳ樹脂の融点は、約２８５℃であるため、ＰＡＳ樹脂としてＰＰＳ樹脂を用いることが好ましい。また、ＰＡＳ樹脂は吸水性が低いため、ＰＡＳ樹脂を母材とする筒体９ａは吸水による寸法変化が低減される。ＰＡＳ樹脂を母材とする筒体９ａは、筒体９ａにおける耐クリープ性、耐摩耗性、耐薬品性に優れると共に、吸水による寸法変化が低減されるという優れた安定性を有する。
【００５３】
また、高強度化、高弾性化、高寸法精度化、耐摩耗性の付与・射出成形収縮の異方性除去に有効なガラス繊維、炭素繊維、無機充填剤、カーボン材料などの充填剤を単独で、もしくは、適宜併用することが好ましい。この中でもガラス繊維と無機充填剤などの充填材剤の併用は、経済性に優れ、油中での摩擦摩耗特性に優れている。特に筒体は、各面が金属プレートや各ロータと摺接するため、その材料としては上述のような耐摩耗性に優れる樹脂材を採用することが好ましい。
【００５４】
また、図７（ｂ）に示すように、筒体９ａの摩耗を防止すべく、排出手段９に、各ロータ２、３との間を仕切るＰＡＳ樹脂などの樹脂製の蓋９ｈを設けてもよい。この場合、筒体９ａは任意の材料とでき、上述のＰＡＳ樹脂、それ以外の安価な樹脂、または、金属製としてもよい。その他、排出手段を底面のより外側（一部が凹部よりはみ出してもよい）に配置し、インナロータとは摺接しない箇所に配置する形態としてもよい。
【００５５】
弾性体としてばねを採用する場合、規定圧は、そのばね定数と自由長により弾性力を規定することで設定できる。これにより液体排出量も適宜設定できる。ばねとしては、図３〜図７に示すコイルばねの他、ねじりばね、板ばね、または引っ張りばねを採用できる。また、弾性体として、ゴム材などを採用してもよい。
【００５６】
以下、排出手段の構成例を図８〜図１０に基づいて説明する。図８〜図１０は、排出手段周囲の概略図である。図８（ａ）に示す排出手段は、図３〜図７と同様に弾性体としてコイルばね９ｂを使用した例である。ポンプ内部で発生した吐出圧が規定圧をこえない範囲では、コイルばね９ｂが押し込まれず、筒体９ａはコイルばね９ｂにより金属プレートの貫通孔７ａを塞ぐように押し付けられている。筒体９ａが貫通孔７ａに押し付けられている状態では、筒体９ａと貫通孔７ａとの間に隙間はなく、吸入口７ｂと液体流路１５との間の排出流路９ｃが形成されないため、ポンプ内部の液体は排出されない。筒体９ａが押し込まれると、コイルばね９ｂが縮み、排出流路９ｃが形成される。この排出流路９ｃと吸入口７ｂからポンプ内部の液体を外部に一部排出できる。
【００５７】
図８（ｂ）に示す排出手段は、弾性体として板ばね９ｄを使用した例である。この板ばね９ｄは、金属プレートの貫通孔７ａを塞ぐように、該金属プレートに一端を固定して設けられている。ポンプ内部で発生した吐出圧が規定圧をこえない範囲では、板ばね９ｄが変形せず、貫通孔７ａが塞がれる。これにより、吸入口７ｂと液体流路１５との間の排出流路９ｃが形成されないため、ポンプ内部の液体は排出されない。板ばねが液体の圧力を受けて非固定側端部が押し込まれるように変形すると、排出流路９ｃが形成される。
【００５８】
図９（ａ）に示す排出手段は、弾性体として別の板ばね９ｄを使用した例である。この板ばね９ｄは、金属プレートに両端を固定して設けられ、筒体９ａを支持している。ポンプ内部で発生した吐出圧が規定圧をこえない範囲では、筒体９ａは板ばね９ｄにより金属プレートの貫通孔７ａを塞ぐように押し付けられている。筒体９ａが押し込まれると、板ばね９ｄが変形して、排出流路９ｃが形成される。
【００５９】
図９（ｂ）に示す排出手段は、弾性体としてねじりばね９ｅを使用した例である。ねじりばね９ｅは、金属プレートに一端を固定して設けられ、流路両端壁側から１本（計２本）で筒体９ａを支持している。ポンプ内部で発生した吐出圧が規定圧をこえない範囲では、筒体９ａはねじりばね９ｅにより金属プレートの貫通孔７ａを塞ぐように押し付けられている。筒体９ａが押し込まれると、ねじりばね９ｅが変形して、排出流路９ｃが形成される。
【００６０】
図１０に示す排出手段は、弾性体として引っ張りばね９ｆを使用した例である。引っ張りばね９ｆは、金属プレートの流路の一部に一端を固定して設けられ、蓋体９ｇを液体の圧力に対向して引っ張っている。ポンプ内部で発生した吐出圧が規定圧をこえない範囲では、蓋体９ｇは引っ張りばね９ｆにより金属プレートの貫通孔７ａを塞ぐように引っ張られている。蓋体９ｇが液体の圧力に押されて移動すると、引っ張りばね９ｆが変形して、排出流路９ｃが形成される。
【００６１】
図８、図９などに示すように、筒体９ａは貫通孔７ａ側の端部にテーパ部などを形成し、貫通孔７ａの縁に形成された傾斜部との間で面接触で流路をシールすることが好ましい。これにより、液体流路１５から吸入口７ｂに液体が漏れることを防止できる。
【００６２】
以上、図３〜図１０に基づき排出手段を説明したが、本発明における排出手段はこれに限定されず、液体流路と吸入口とを液体の圧力に応じて連通する排出流路を形成して、液体を該排出流路を通じて吸入口から一部排出可能とする手段であれば採用できる。
【００６３】
通常、回転数と吐出量は概ね正比例の関係にあり、従来技術のポンプでは高速回転域（８０００回転以降）も吐出量が増える傾向にある。スクロール型コンプレッサなどの内接歯車ポンプでは、低速回転で必要な吐出流量を確保する設計とするため、高速回転時に流量が増加しやすく、従来技術のように排出手段を有さない場合には、油が供給過剰な状態となりやすい。これに対して、本発明では、排出手段によりポンプ内部の液体を外部に一部排出でき、高速回転時の液体の供給過剰を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の内接歯車ポンプは、吐出圧をコントロールして高速回転時の液体の吐出量を抑制して焼付きを防止でき、部品点数が少なく、省スペース化の要求にも対応できるので、油や水、薬液などの液体を圧送する内接歯車ポンプ（トロコイドポンプ）として利用できる。特に、代替フロン、炭酸ガスなどを冷媒とする電気給湯機、ルームエアコン、カーエアコン用のスクロール型コンプレッサの摺動部に液体を供給するためのポンプとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１    内接歯車ポンプ
２    アウタロータ（ロータ）
３    インナロータ（ロータ）
４    トロコイド
５    ケーシング
５ａ  液体吸入部
６    カバー
７    金属プレート
７ａ  貫通孔
７ｂ  吸入口
７ｃ  ばね固定部
８    トロコイド収容凹部
８ａ  底面
８ｂ  内側面
９    排出手段
９ａ  筒体
９ｂ  コイルばね（ばね）
９ｃ  排出流路
９ｄ  板ばね
９ｅ  ねじりばね
９ｆ  引っ張りばね
９ｇ  蓋体
９ｈ  蓋
１０  駆動シャフト
１１  ブッシュ
１２  シールリング
１３  固定ねじ
１４  フィルタ
１５  液体流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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