(57)【要約】      （修正有）【課題】ベーンとベーン溝とで形成される摺動部の摺動抵抗の軽減と、これら摺動部の編摩耗を抑制し、シリンダの内周面の摺接面とベーンの先端の摺接部との摺動抵抗を軽減して耐久性と作動領域のシール性の向上を図り、圧縮効率と入力効率を高める。【解決手段】作動領域Ｒ内に偏心して設けられたロータ２１の公転に伴って、吸入路１４０から作動領域Ｒ内へ流体を吸入し、吐出路１５０から作動領域Ｒ外へ流体を吐出する容積型流体装置。ロータ２１の内部に向けて形成されるベーン溝２と、ベーン溝２内に出没可能に収容され、先端に平面摺接部３ｔを有するベーン３と、前記シリンダ１１の内周面から外方へ溝形成され、底部に摺接底部４１を有した摺接溝４を具備する。ロータ２１の公転によって、平面摺接部３ｔが摺接溝４内を平面接触したまま往復摺動する。【選択図】図７
2011127582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のシリンダ（１１）の内周面とこの内周面の前後をそれぞれ閉塞するフロントプレート（１２）、リアプレート（１３）とによって領域形成され、吸入路（１４０）および吐出路（１５０）によってそれぞれ外部連通した作動領域（Ｒ）と、前記作動領域（Ｒ）内に偏心して設けられ、自身の外周部の一部を前記シリンダ（１１）の内周面に近接させながら公転するロータ（２１）を備え、ロータ（２１）の公転に伴って、前記吸入路（１４０）から作動領域（Ｒ）内へ流体を吸入し、前記吐出路（１５０）から作動領域（Ｒ）外へ流体を吐出する容積型流体装置において、
前記ロータ（２１）の外周部を溝開口部とし、ロータ（２１）の内部に向けて形成されるベーン溝（２）と、このベーン溝（２）内に出没可能に収容された、所定の厚さの板状体からなり、先端の少なくとも一部に傾斜平面からなる平面摺接部（３ｔ）を有するベーン（３）と、前記シリンダ（１１）の内周面から外方へ、前記ベーン（３）の厚さよりも広い溝幅で溝形成され、底部に前記平面摺接部（３ｔ）と摺接する摺接底部（４１）を有した摺接溝（４）を具備し、この摺接底部（４１）は、ロータ公転方向前方に向かって外方側へ傾いた傾斜平面が、前記平面摺接部（３ｔ）と略平行に形成されたものであり、前記ロータ（２１）の公転に伴って、前記摺接底部（４１）内の溝幅方向を前記平面摺接部（３ｔ）が平面接触した状態を維持して往復移動することを特徴とする容積型流体装置。
【請求項２】
前記ベーン溝（２）のロータ公転方向前方側の側部とベーン（３）との間に側部付勢材（５１）が介装され、この側部付勢材（５１）が、ベーン（３）をロータ（２１）の外周側及びロータ公転方向後方側へ傾斜付勢する請求項１記載の容積型流体装置。
【請求項３】
前記ロータ（２１）の駆動軸（２０）の端部近傍に駆動軸（２０）と同期回転する回転ディスク（１８）が設けられ、回転ディスク（１８）の背面側に当接してリアプレート（１３）が設けられ、この回転ディスク（１８）には、リアプレート（１３）側に形成した吸入連通口（２１４ｃ）と、作動領域（Ｒ）側に形成した吸入円弧溝（２１４ａ、２１４ｂ）とを結んで吸入合流孔（２３ａ）が内部連通すると共に、リアプレート（１３）側に形成した吐出連通口（２２４ｃ）と、作動領域（Ｒ）側に形成した吐出円弧溝（２２４ａ、２２４ｂ）とを結んで、吐出合流孔（２３ｂ）が、作動領域（Ｒ）側からリアプレート（１３）側へのみ流体を流通させる吐出弁（２２５、２２７）を介装して内部連通し、リアプレート（１３）には、前記吸入連通口（２１４ｃ）と当接して連通する吸入円形溝（２４ａ）と、背面側に形成した吸入路（１４０）とが内部連通すると共に、前記吐出連通口（２２４ｃ）と当接して連通する吐出円形溝（２４ｂ）と、背面側に形成した吐出路（１５０）とが内部連通し、
吸入行程においては、作動流体が、リアプレート（１３）の前記吸入路（１４０）を通り、吸入円形溝（２４ａ）に当接連通した前記吸入連通口（２１４ｃ）から回転ディスク（１８）の吸入合流孔（２３ａ）を通って、吸入円弧溝（２１４ａ、２１４ｂ）から吸入行程にある作動領域（Ｒ）内に吸入され、吐出行程においては、作動流体が、吐出行程にある作動領域（Ｒ）内から前記吐出円弧溝（２２４ａ、２２４ｂ）を介して回転ディスクの前記吐出合流孔（２３ｂ）を通り、吐出連通口（２２４ｃ）に連通したリアプレート（１３）の前記吐出路（１５０）から吐出される請求項１又は２記載の容積型流体装置。
【請求項４】
前記ロータ（２１）の側面の少なくとも一部分には、係合穴（６１）内を係合ピン（６２）が遊嵌係合することでロータ（２１）の自転を防止する自転防止機構（６）が設けられる請求項１、２又は３のいずれか記載の容積型流体装置。
【請求項５】
ベーン（３）の先端にはロータ公転方向後方側の一部端面を切り欠いた端部切り欠き（３１）が設けられ、この端部切り欠き（３１）に充填された作動流体によって、ベーン（３）をロータ公転方向後方に付勢する請求項１、２、３又は４のいずれか記載の容積型流体装置。
【請求項６】
ベーン（３）の側面にはロータ公転方向後方側の一部分を窪ませて形成される側面ポケット（３２）が形成され、この側面ポケット（３２）に充填された作動流体によって、ベーン（３）をロータ公転方向前方に付勢する請求項１、２、３、４又は５のいずれか記載の容積型流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気または冷媒ガス等の圧縮性流体を取り扱うロータ公転型の容積型流体装置であって、特に、シリンダ内周面とベーン先端部とで構成される摺接部のシール性を高めて圧縮効率の向上を図ると共に、作動領域を形成するベーンの低圧側側面および高圧側側面とベーン溝とに形成されるこれら摺接部の摺動に伴うエネルギー損失と磨耗を抑制しようとするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空ポンプとして、ハウジングの筒状空間に収容されたロータが自転して、ロータ内に嵌挿されたベーンが筒状空間を区切ってポンプ効果を発生させるロータ自転型の回転ベーンポンプが、特許文献１に開示される。これはロータの側壁表面に設けた第１連通溝を通して、ロータの複数の溝底部空間に存在する空気等の気体を相互に移動させて、ロータの回転に伴って、ベーンが嵌挿されたロータの溝底部空間の容積が増減しても、その複数の各溝底部空間の気圧が大幅に低下したり大幅に上昇したりするのを防ぐものとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０８５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１にみられるロータ自転型の回転ベーンポンプは、ハウジング内をロータと一体に回転するベーンの先端部に形成される円弧状摺接部とハウジング内周面とが、狭い幅の接触面で摺動しながら高速回転するものとなっており摺動抵抗が増大して入力効率の低下並びに、ベーンの先端に形成される摺動部の摩耗とシール性および低圧となった筒状空間側のベーン摺接面がロータ溝の摺接面に引き付けられ、さらに高圧となった筒状空間の圧力によってベーンの摺接面がロータ溝の摺接面に押し付けられながら摺動しているため、これら摺接面の摺動抵抗の増大と磨耗が懸念される。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ベーンの前後摺接面とベーン溝の摺接面とで形成される摺動部の摺動抵抗の軽減と、これら摺動部の編摩耗を抑制すると共に、シリンダの内周面に形成される摺接面とベーンの先端に形成される摺接部との摺動抵抗を軽減して耐久性と作動領域のシール性の向上を図り、かつ、圧縮効率と入力効率を高めようとする容積型流体装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を達成するため本発明の容積型流体装置は、円筒状のシリンダ１１の内周面とこの内周面の前後をそれぞれ閉塞するフロントプレート１２、リアプレート１３とによって領域形成され、吸入路１４０および吐出路１５０によってそれぞれ外部連通した作動領域Ｒと、前記作動領域Ｒ内に偏心して設けられ、自身の外周部の一部を前記シリンダ１１の内周面に近接させながら公転するロータ２１を備え、ロータ２１の公転に伴って、前記吸入路１４０から作動領域Ｒ内へ流体を吸入し、前記吐出路１５０から作動領域Ｒ外へ流体を吐出する容積型流体装置において、前記ロータ２１の外周部を溝開口部とし、ロータ２１の内部に向けて形成されるベーン溝２と、このベーン溝２内に出没可能に収容された、所定の厚さの板状体からなり、先端の少なくとも一部に傾斜平面からなる平面摺接部３ｔを有するベーン３と、前記シリンダ１１の内周面から外方へ、前記ベーン３の厚さよりも広い溝幅で溝形成され、底部に前記ベーン３の平面摺接部３ｔと摺接する摺接底部４１を有した摺接溝４を具備し、この摺接底部４１は、ロータ公転方向前方に向かって外方側へ傾いた傾斜平面が、前記平面摺接部３ｔと略平行に形成されたものであり、前記ロータ２１の公転に伴って、前記摺接底部４１内の溝幅方向を前記平面摺接部３ｔが平面接触した状態を維持して往復移動することを特徴とする。
【０００７】
摺接溝４は、ロータ公転方向後方から前方へ向く傾斜面で前記シリンダ１１の内周面から断面視外方へ向けて深まるように形成され、前記ベーン３の平面摺接部３ｔと摺接する傾斜平面の摺接底部４１を有する。この容積型流体装置のベーン３は、ロータ２１のベーン溝２から突出して摺接底部４１に摺接することで、ロータ２１と共に作動室を複数の作動領域Ｒ１、Ｒ２に区切っている。この区切られた各作動領域Ｒ１、Ｒ２には、作動流体を外部連通させる吸入口１４及び吐出口１５が設けられる。ロータ２１が公転すると各作動領域Ｒは容積の拡縮を繰り返し、この容積の拡縮と共に作動流体を吸入路１４０から作動領域Ｒ内に吸入し、吐出路１５０から吐出する。
【０００８】
上記ベーン３の平面摺接部３ｔは摺接溝４内で平面接触しながらこの溝幅方向を平行に往復摺動するため、複雑な構造とすることなくベーン３先端部のシール性を確保しながら摺動抵抗を抑制したベーン運動を行うものとなる。またベーン３と摺接溝４の接触摺動面がベーン溝に対して傾斜した傾斜面からなることで、より大きな接触面積が確保されてシール性が高まると共に、ジャンピングやチャタリングの発生が抑制される。
【０００９】
さらに摺接底部の傾斜方向が、ベーン３の平面摺接部３ｔと垂直な厚さ方向に対してロータ公転方向であると、ベーン３を先端側に付勢する付勢部材５１又は底部付勢部材５２の付勢力或いは作動領域Ｒ２によって圧縮される流体圧力によってベーン３の平面摺接部３ｔを高圧の作動領域Ｒ２側に逃がすことができ低圧の作動領域Ｒ１側ベーン３の側面とベーン溝２との摺動抵抗を軽減することでき入力効率が向上すると共に、ベーン３およびベーン溝２の摺接部の磨耗を抑制することができる。
【００１０】
（２）前記記載の容積型流体装置において、前記ベーン溝２のロータ公転方向前方側の側部には、ベーン３をロータ２１の外周側へ弾性付勢する側部付勢材５１が収容され、この側部付勢材５１がベーン３を平面摺接部３ｔ方向およびロータ公転方向後方側へ傾斜付勢することが好ましい。かかる側部付勢材５１はベーン３をその先端側およびロータ公転方向後方側へ付勢するため、平面摺接部３ｔと摺接底部４１によって作動領域Ｒのシール性の改善を図りつつ、ロータ公転方向後方側作動領域Ｒに発生する高圧の作動流体が及ぼすベーン３への偏荷重を緩和することができる。
【００１１】
（３）前記駆動軸２０の端部近傍に駆動軸２０と同期回転する回転ディスク１８が設けられ、回転ディスク１８の背面側に当接してリアプレート１３が設けられ、この回転ディスク１８には、リアプレート１３側に形成した吸入連通口２１４ｃと、作動領域Ｒ側に形成した吸入円弧溝２１４ａ、２１４ｂとを結んで吸入合流孔２３ａが内部連通すると共に、リアプレート１３側に形成した吐出連通口２２４ｃと、作動領域Ｒ側に形成した吐出円弧溝２２４ａ、２２４ｂとを結んで、吐出合流孔２３ｂが、作動領域Ｒ側からリアプレート１３側へのみ流体を流通させる吐出弁２２５、２２７を介装して内部連通し、リアプレート１３には、前記吸入連通口２１４ｃと当接して連通する吸入円形溝２４ａと、背面側に形成した吸入路１４０とが内部連通すると共に、前記吐出連通口２２４ｃと当接して連通する吐出円形溝２４ｂと、背面側に形成した吐出路１５０とが内部連通し、吸入行程においては、作動流体が、リアプレート１３の前記吸入路１４０を通り、吸入円形溝２４ａに当接連通した前記吸入連通口２１４ｃから回転ディスク１８の吸入合流孔２３ａを通って、吸入円弧溝２１４ａ、２１４ｂから吸入行程にある作動領域Ｒ内に吸入され、吐出行程においては、作動流体が、吐出行程にある作動領域Ｒ内から前記吐出円弧溝２２４ａ、２２４ｂを介して回転ディスクの前記吐出合流孔２３ｂを通り、吐出連通口２２４ｃに連通したリアプレート１３の前記吐出路１５０から吐出されることが好ましい。
【００１２】
上記構成における作動流体は、リアプレート１３の吸入路１４０を流通し、次に吸入路１４０と当接連通した回転ディスク１８内に設けた吸入連通口２１４ｃと吸入円弧溝２１４ａ、及び、吸入合流孔２３ａと吸入円弧溝２１４ｂを介して吸入行程にある作動領域Ｒ内へ流入する。吸入行程にある前記作動領域Ｒ内に吸入された作動流体は、前記回転ディスク１８の作動領域Ｒ側に形成された円弧溝２２４ａ、２２４ｂのリアプレート１３側に配置された吐出弁２２５、２２７とを結ぶ吐出合流路２３ｂ、及び吐出連通口２２４ｃを介して、リアプレート１３に形成された吐出円形溝２４ｂに連通され、吐出路１５０から外部へと吐出される。吸入側の流体流通経路および吐出側の流体流通経路が軸方向片側の回転ディスク１８に纏めて構成されることにより、モータ、入力プーリ等の駆動機器の配置と干渉しにくくなり、コンパクトな容積型流体装置を構成することが可能となる。
【００１３】
（４）前記いずれか記載の容積型流体装置において、ロータ２１の側面の少なくとも一部分には、係合穴６１内を係合ピン６２が遊嵌係合することでロータ２１の自転を防止する自転防止機構６が設けられることが好ましい。自転防止機構６によってスムーズなロータ２１の公転運動が実現される。実施例では円柱状のロータ２１の片端面と、これに当接するフロントプレート１２とに自転防止機構６が設けられるが、リアプレート１３側に設けられるものでもよく、両方に設けられるものでもよい。また自転防止機構６を構成する係合穴６１、係合ピン６２はロータ２１側、フロント／リアプレート１２／１３側のどちらに設けられていてもよい。
【００１４】
（５）前記いずれか記載の容積型流体装置において、ベーン３の先端にはロータ公転方向後方側の一部端面を切り欠いた端部切り欠き３１が設けられ、この端部切り欠き３１に充填された作動流体によって、ベーン３をロータ公転方向後方に付勢することが好ましい。この端部切り欠き３１をロータ公転方向後方に付勢する付勢力は傾斜面法線方向の流体反力であり、ベーン３に対して作動領域Ｒ２側に向く付勢力が及ぶことで、作動領域Ｒ２の圧縮流体がベーン３の作動領域Ｒ２側側面に作用する流体圧に対向して、ベーン３の側部摺接面とベーン溝２の摺接面との摺動抵抗を緩和することができる。
【００１５】
（６）前記いずれか記載の容積型流体装置において、ベーン３の側面にはロータ公転方向後方側の一部分を窪ませた側面ポケット３２が形成され、この側面ポケット３２に充填された作動流体圧によって、ベーン３の側部に反力を与えることが好ましい。側面ポケット３２からの流体反力により、ベーン３の先端部の突出量が少ない場合でも、ベーン３にロータ公転方向前方に向く付勢力を付与することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記手段により、ロータ２１が作動領域Ｒ内を公転し、ベーン溝２に収容されたベーン３が突出入して、ベーン３の先端部に傾斜形成された平面摺接部３ｔが、摺接溝４の摺接底部４１内を平面接触した状態を維持して往復摺動することとなる。これにより、ベーン３による作動領域Ｒのシール性を高めて圧縮効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の容積型流体装置の軸断面構造説明図。
【図２】実施例１の容積型流体装置のロータ及びベーンの構造を示す斜視分解説明図。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】図１のＢ−Ｂ線端面図。
【図６】各作動領域を構成する要素の作動状態を便宜的に示す断面図。
【図７】図６の状態から駆動軸が２００°回転した状態を示す断面図。
【図８】図７の状態から駆動軸が４０°回転した状態を示す断面図。
【図９】図１のＤ−Ｄ断面図。
【図１０】実施例２の容積型流体装置の軸断面構造説明図。
【図１１】実施例２の容積型流体装置のロータ及びベーンの構造を示す斜視分解説明図。
【図１２】実施例２の容積型流体装置の回転ディスク及びリアプレートの構造を示す斜視分解説明図。
【図１３】図１０のＥ−Ｅ線断面図。
【図１４】図１０のＦ−Ｆ線断面図。
【図１５】図１０のＧ−Ｇ線断面図。
【図１６】図１０のＨ−Ｈ線断面図。
【図１７】各作動領域を構成する要素の作動状態を便宜的に示す断面図。
【図１８】図１７の状態から駆動軸が９０°回転した各作動領域の作動状態を示す断面図。
【図１９】図１７の状態から駆動軸が４５°回転した各作動領域の作動状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の容積型流体装置１０の実施形態を複数の実施形態により図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施形態において、先の実施形態と後の実施形態とが実質的に同一部材、或いは同一の部分があるときは、互いに同一の符号を用い、後の実施形態において詳細な説明は省略することとする。
【実施例１】
【００１９】
図１は実施例１を示す、ロータ公転型の容積型流体装置１０の駆動軸方向縦断面図であり、シリンダ１１は図１に仮想線で示す吸入路１４０および吐出路１５０を備え、図５にみられるように内周面に吸入口１４及び吐出口１５を有した略円筒体からなるシリンダ１１の内周側に作動領域Ｒ１、Ｒ２が形成される。そして、図１に示すように、その前後の開口部をそれぞれフロントプレート１２、リアプレート１３によって閉塞される。このフロントプレート１２、リアプレート１３は、周囲の複数の固定ボルト１２Ｐ、１３Ｐによってシリンダ１１の前後端部に固定される。
【００２０】
図１に示すように、容積型流体装置１の中心部に横架配置され、図示しない駆動源により回転駆動される駆動軸２０はフロントプレート１２に装着されるベアリング１２Ｂおよびリアプレート１３に装着されるベアリング１３Ｂを介して回転自在に支持される。そして、この駆動軸２０と一体に形成される偏心部２２軸部外周にベアリング２０Ｂが装着され。ベアリング２０Ｂの外周部にロータ２１が嵌合される。ロータ２１は、シリンダ１１の内周空間に形成される作動領域Ｒ内に偏心配置され、フロントプレート１２とロータ２１との間に設けられた係合穴６１と係合ピン６２からなる自転防止機構６によって、前記作動領域Ｒ１、Ｒ２内を公転運動する。
【００２１】
実施例の自転防止機構６は、ベアリング２０Ｂの外周部に嵌合されるロータ２１のフロントプレート１２側の側部に設けられた係合ピン６２と、フロントプレート１２のロータ２１への当接面であって係合ピンが遊転可能に係合する位置に設けられた係合穴６１とからなる。係合穴６１の穴径は、駆動軸２０及びロータ２１の中心線の距離と、係合ピン６１２の半径との和に略等しい。係合ピン６２の外周部は、駆動軸２０の回転駆動に伴って、係合穴６１の内周部に沿って円運動する。ロータ２１はこの自転防止機構６により自転が防止されることで、それ自身の外周面の一部をシリンダ１１の内周面に近接させながら円滑に公転運動を行うことができる。
【００２２】
尚、ロータ２１の公転運動とは、ロータ２１がベアリング２０Ｂの中心線を軸にして自転しない状態を保って、駆動軸２０の中心線を中心に駆動軸２０の回転と同期して、その偏心方向を連続的に位相変化させる運動である。
【００２３】
図２、図４、図５にみられるように、実施例１ではロータ２１の周部を溝開口部として深度方向にベーン溝２が一条形成される。このベーン溝２は、軸横断面視にて傾斜しており、ロータ２１の径方向を基準として、ロータ周部側の溝開口部がロータ２１の公転方向後方側へ、ベーン溝２の溝底がロータ２１公転方向前方側へずれている。
【００２４】
このベーン溝２内に摺動自在に収容されるベーン３は、ロータ２１の外周部からシリンダ１１の内周面側に突出可能となっており、ベーン３の基端部側に葉図５に示すように基端窪み３３が形成されている。この基端窪み３３とベーン溝２の間には、底部付勢材５２が介設され、ベーン３は、ベーン溝２に沿って摺動し、その先端側をシリンダ１１側へ突出するように常時弾性付勢されている。
【００２５】
図４に示すように、ベーン３は、後述する摺接溝４の溝幅４Ｗよりも小さい厚さ３Ｗの板状体からなり、図５の上方に示す拡大図にみられるように、このベーン３の先端側の少なくとも一部が傾斜平面からなる平面摺接部３ｔを有する。この平面摺接部３ｔは、ロータ公転方向後方側がベーン３の先端側となるように、摺接底部４１の傾斜方向と略平行した角度でロータ２１の公転方向後方側へ傾いた傾斜平面からなり、ベーン３先端の平面摺接部３ｔが摺接底部４１に対して互いに平面摺接部による接触を維持して作動領域Ｒ１、作動領域Ｒ２の２つの作動領域に区切っている。
【００２６】
さらに、ベーン３の先端部に形成される平面摺接部３ｔよりもロータ２１の公転方向後方側に延びる段付きの面には、ベーン３の側面部との直交面を基準として、ロータ公転方向後方側へ向く傾斜面からなり、摺接底部４１の傾斜面との間に作動領域Ｒ２内の流体を導くことが可能な最小限度の隙間からなる端部切り欠き３１が形成される。またベーン３の作動領域Ｒ２側の先端部近傍に、断面略コ字状に窪ませた側面ポケットが形成される（いずれも図２、及び図５、７、８の各拡大図参照）。この端部切り欠き３１や側面ポケット３２は作動流体が充填されることで、ベーン３をその切り欠き面の法線方向へ付勢する。
【００２７】
図５に示すように、シリンダ１１の内周面を窪ませて形成される摺接溝４は、ベーン３のロータ公転方向前方の側面と略平行の溝壁５と、溝底に形成される摺接底部４１からなる二面溝で構成されている。そして、この摺接底部４１は、図４に示すようにベーン３の厚さ３Ｗよりも広い溝幅４Ｗで形成され、ロータ公転方向後方から前方へ向かって深くなっている。さらに、この溝底傾斜平面の傾斜角度は、前記ベーン３の平面摺接部３ｔの傾斜角度と略平行に形成され、平面摺接部３ｔとの常時平面摺接が可能な摺接底部４１の傾斜面を、ロータ２１の公転運動に伴ってベーン３が往復移動しながら作動領域Ｒ１と作動領域Ｒ２の２つの作動領域に区切っている。
【００２８】
図１の仮想線や図５に示すように、シリンダ１１の軸方向略中央部分には吸入路１４０および吐出路１５０を有した吸入フランジ１４２と吐出フランジ１５２が周方向に離間して設けられ、シリンダ１１の内周面には吸入路１４０および吐出路１５０の内方が吸入口１４と吐出口１５とが作動領域Ｒに開口連通する。また吐出路１５０と吐出ロ１５との間に吐出口１５側からは流体を流通させ逆流を防ぐ吐出弁１５１が介装される。
【００２９】
なお、実施例では吸入路１４０及び吐出路１５０或いは吐出弁１５１と吸入口１４、吐出口１５をシリンダ１１側に配置しているが、これらをフロントプレート１２若しくはリアプレート１３側に配置してもよい。
【００３０】
次に上記のように構成される実施例１の容積型流体装置１０の作用について図６〜図８を参照して説明する。図６〜図８は、その構成要素の配置を便宜的に表す断面図であり、かつ、駆動軸２０の回転に従ってロータ２１が位相変化するのに伴って変遷する作動領域Ｒ１、Ｒ２の作動状態を示す説明図である。
【００３１】
図６にみられるように駆動軸２０と一体に回転する偏心部２２の偏心方向と同期して位相変化するロータ２２が断面視鉛直下方にある状態を示し、ベーン３は上死点に位置する直前の状態を示し、作動領域Ｒ１は吸入行程にある。この状態において吸入路１４０および吸入口１４を介して作動領域Ｒ１に流体が吸入されている。一方、作動領域Ｒ２内に満たされた流体が、その容積を約５０％程度に圧縮された流体圧力により、ベーン３の作動領域Ｒ２側に晒される側面には押圧力が作用しており、ベーン３にはベーン溝２を支点とするモーメントが作用している。このモーメントによりベーン３の作動領域Ｒ１側の摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとする付勢力（以下Ｆ１と称する）が作用している。
【００３２】
そして、ベーン３は底部付勢材５２によって先端側に付勢されている。この状態において、図６の上方の拡大図にみられるように、ベーン３は、平面摺接部３ｔが作動領域Ｒ２側に向く傾斜面の摺接底部４１に押圧されている。これにより平面摺接部３ｔには作動領域Ｒ２側に向く摺接反力（Ｆ２）が作用している。尚、押圧されながら摺動する面には必然的に摩擦が生じるものであるが摺接面の材料及び粗密或いは潤滑の状態等により摩擦係数を導き出す条件がそれぞれ異なるため、ここでは摩擦力は考慮しないこととする。
【００３３】
また、作動領域Ｒ２側に向く端部切り欠き３１の傾斜面に充填された作動領域Ｒ２内の流体圧力により作動領域Ｒ２側に向く流体反力（以下Ｆ３と称する）が作用している。これらの摺接反力（Ｆ２）と流体反力（Ｆ３）とにより合成された反力（以下Ｆ４と称する）は、ベーン３を作動領域Ｒ２側に向けて押し付けようとしている。これにより作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ１）と対向する合成反力（Ｆ４）とが互いに打ち消し合われ、ベーン３の作動領域Ｒ１側摺接面とベーン溝２の作動領域Ｒ１側摺接面との摺動抵抗が緩和され、これら摺接面の磨耗が抑制されると共にエネルギー損失も軽減される。
【００３４】
さらに、摺接底部４１と平面摺接部３ｔとで構成されるこれら平面摺接部のシール性を維持するのに適した接触圧を得るために必要な底部付勢材５２の最適な弾性反力、すなわち、ベーン３を先端部に向けて付勢する好ましい押圧力となるように底部付勢材５２の弾性反力の大きさと、流体反力（Ｆ３）を発生させる端部切り欠き３１に作動領域Ｒ２内の流体が作用し反力を発生させる面積が最適に設定されることにより摺接底部４１と平面摺接部３ｔとの接触圧は常に過不足なく保たれ、摺接底部４１と平面摺接部３ｔとの摺動抵抗と磨耗が抑制される。なお、この状態においては側面ポケット３２にも作動領域Ｒ２内の流体圧力が作用しベーン３を作動領域Ｒ１側に向けて付勢している。
【００３５】
図７は図６の状態から駆動軸２０を駆動軸２０の回転方向Ｄ回りに２００°回転させた状態を示し、作動領域Ｒ２の容積を最拡張させ吸入行程を終了した後、駆動軸２０の回転に伴ってロータ２１の外周摺接面とシリンダ１１の内周摺接面との近接部位が駆動軸２０の回転方向Ｄ回りに移動し、この近接部位が吸入口１４の開口部を通過するまでの間、（図８にみられる状態）作動領域Ｒ２は、その容積が縮小されるのに伴って作動領域Ｒ２内に吸い込まれていた流体を吸入路１４０側へ押し戻し、吸入口１４を介して吸入路１４０側へ排出されている。
【００３６】
ここで、このようにして排出された流体の容積の量に応じて吸入効率の低下を招くという課題が発生する。このような課題を解消するための手段として広く知られる手段であるため、敢えて図示による詳細な説明は省略するが、吸入口１４と吸入路１４０の間に吸入路１４０側から作動領域Ｒ１側へは流体を流通させ逆流を防ぐ吐出弁を設けることにより上記課題を解決し、吸入効率を高めても良い。尚、このような課題は、後述する実施例２にみられるような回転ディスクによる流体分配手段によっても解決できる。
【００３７】
そして作動領域Ｒ２は圧縮行程の最終期にあり作動領域Ｒ２内の圧力が吐出路１５０内の圧力より高くなって吐出弁１５１が開弁し作動領域Ｒ２内の流体が吐出路１５０へと排出されている。この状態において、図７の上方に示す拡大図にみられるように、ベーン３の作動領域Ｒ２側に晒されている面積は極端に狭いものとなっている。このため流体の圧力と受圧面積の積によって定まる付勢力、すなわち、ベーン３の作動領域Ｒ１側摺接面を、ベーン溝２の作動領域Ｒ１側摺接面に押し付けようとする付勢力（Ｆ１）は極端に小さなものとなっている。
【００３８】
そして底部付勢材５２は、最収縮されつつあり最も大きな弾性反力でベーン３の平面摺接部３ｔを摺接底部４１に押し付けている。この弾性反力の大きさにしたがって平面摺接部３ｔに作用する作動領域Ｒ２側に向く摺接反力（Ｆ２）と端部切り欠き３１に作用する流体反力（Ｆ３）との大きな合成反力（Ｆ４）が、小さな付勢力（Ｆ１）を上回りベーン３の作動領域Ｒ２側の摺接面をベーン溝２の摺接面に押
し付けようとする付勢力（Ｆ５）が作用している。この付勢力（Ｆ５）は、ベーン３の作動領域Ｒ２側の摺接面とベーン溝２の摺接面との摺動抵抗を増加させ入力効率を低下させると共にこれら摺接面の磨耗を早めるという課題を生じている。
【００３９】
このような課題を改善するため、図示しない図６と図７の中間の行程、すなわち作動領域Ｒ２において圧縮行程のピーク時に発生した高圧の作動流体を、図７の上方に示す拡大図にみられる側面ポケット３２に充填された高圧の流体がベーン溝２の摺接面によって閉じ込められている。この流体圧力によりベーン３に作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）を発生させている。このようにして、上述の作動領域Ｒ１側に向く弱い付勢力（Ｆ１）と作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）とで合成さされた作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ７）と対向する合成反力（Ｆ４）とが互いに打ち消し合われ、ベーン３の作動領域Ｒ２側摺接面とベーン溝２との摺動抵抗および磨耗が抑制される。
【００４０】
図８は図７の状態からさらに駆動軸２０を約４０°回転方向Ｄ回りに回転させた状態を示し、作動領域Ｒ１側が吸入行程開始の状態を示している。そして作動領域Ｒ２側は圧縮行程初期の状態を示している。この状態において、一方を基端窪み３３に収容され、他方をベーン溝２の底部に当接させて伸張に伴う弾性反力を発生している底部付勢材５２は、平面摺接部３ｔを摺接底部４１に押圧している。平面摺接部３ｔおよびベーン３を支持体とする反力が、ベーン溝２の底部を介してロータ２１にロータ２１の公転方向、すなわち駆動軸２０の回転向きのトルクを駆動軸２０に付与している。これにより作動領域Ｒ２の圧縮行程時に底部付勢材５２を収縮させるときに要した入力トルクの一部が、ロータ２１およびベアリング２０Ｂと偏心部２２を介して駆動軸２０に回生されている。
【００４１】
そして、作動領域Ｒ２は、圧縮行程の初期にあって低圧の流体圧力が発生している。この低圧の流体に晒されているベーン３の作動領域Ｒ２側側面に作用しベーン３の作動領域Ｒ１側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとする小さな付勢力（Ｆ１）が作用している。さらに、この低圧の流体圧力が作用する作動領域Ｒ２に側に晒されているベーン３の面積は、図８の上方に示す拡大図にみられるように極端に狭いものとなっている。このため、この小さな付勢力（Ｆ１）はさらに小さな値となっている。これに対して、この状態における底部付勢材５２は大きな弾性反力でベーン３を先端方向に押圧しており、平面摺接部３ｔには作動領域Ｒ２側に向く大きな摺接反力（Ｆ２）が発生している。また、端部切り欠き３１にも、上記、低圧の流体圧力が作用しており、作動領域Ｒ２側に向く小さな摺接反力（Ｆ３）が発生している。
【００４２】
ここで、これらの大きな摺接反力（Ｆ２）と小さな摺接反力（Ｆ３）とによって合成された反力すなわち、作動領域Ｒ２側に向く大きな付勢力（Ｆ４）が上記小さな付勢力（Ｆ１）を上回り、図８にみられる行程においても上述したように、ベーン３の作動領域Ｒ２側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付け摺動抵抗を増加させ入力効率を低下させると共にこれら摺接面の磨耗を早めるという課題が発生している。このような課題を解決するため、上述と同様な作動領域Ｒ２の作動形態を辿り、図８の上方に示す拡大図にみられる側面ポケット３２に充填された圧力流体がこの行程においてもベーン溝２の摺接面によって閉じ込められている。この流体圧力によりベーン３に作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）を発生させている。このようにして、上述の作動領域Ｒ１側に向く弱い付勢力（Ｆ１）と作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）とによって合成さされた作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ７）と対向する合成反力（Ｆ４）とが互いに打ち消し合われる。
【００４３】
以上に説明した実施例１による容積型流体機械１０によれば、駆動軸２０の回転に伴って作動室Ｒ１、Ｒ２が拡縮を繰り返す全ての行程においてベーン溝２とベーン３との摺動抵抗の軽減を図れると共に、ベーン３の先端部とシリンダ１１の内周面とのシール性を向上させることができる。
【実施例２】
【００４４】
図１０は実施例２の容積型流体装置１０の駆動軸２０方向縦断面図であり、図１３にみられるフロントプレート１２に装着されるベアリング１２Ｂ、および図１６にみられるリアプレート１３に装着されるベアリング１３Ｂを介して、駆動軸２０が回転自在に支持される。そしてロータ２１は実施例１と同様の構成によって支持され、実施例１と同様の自転防止機構６を有して公転運動が実現される。
【００４５】
ロータ２１の外周部に開口して、断面視対称位置に二つのベーン溝２ａ、２ｂが形成される。各ベーン溝２ａ、２ｂの溝方向は中心軸からロータ２１の公転方向前方へオフセットされる。そしてこれらベーン溝２ａ、２ｂにはベーン３ａ、３ｂがそれぞれ出没可能に収容される。このベーン３ａ、３ｂは、ロータ２１の公転方向前方側のベーン溝２ａ、２ｂの側面に、側部付勢部材（コイルバネ）５１の一方の端部を収容する有底の穴からなる収容部２５がそれぞれ形成される。そして、側部付勢部材５１の他方の端部を収容する有底の穴からなる収容部３５が、ロータ２１の公転方向後方側のベーン３ａ、３ｂの側部にそれぞれ形成される。
【００４６】
図１４にみられるように、実施例２のベーン溝２のロータ公転方向前方側の側部と、ベーン３との間に、ベーン３をロータ２１の外周側へ弾性付勢する側部付勢材５１が介装される。この側部付勢材５１は、ベーン３を平面摺接部３ｔ方向と、ロータ公転方向後方側に傾斜付勢する。
【００４７】
また、ベーン溝２の底部を、後述する副作動領域として活用する場合に、従来から広く知られ、或いは、上記、実施例１にみられるようにベーン基端部とベーン溝底との間に、ベーン付勢材を配置した場合、ベーン溝底およびベーン基端部とに形成されるベーン付勢材着座部とベーン付勢材の間に残留流体が存在する空間、すなわち、死容積領域が形成され圧縮効率が低下するという課題があった。実施例２では、ベーン３を側部から付勢する構成としたことによって上記課題を解決している。このように配置され付勢されるベーン３ａ、３ｂによって、主作動領域Ｒ１、Ｒ２は二分割され、さらに、駆動軸２０の回転駆動に伴うロータ２１の公転にしたがって変遷するシリンダ１１の内周面にロータ２１の外周部が近接される部位の前後を境にして形成される主作動領域は、吸入側作動領域Ｒ１ａ、Ｒ２ａおよび吐出側作動領域Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂの四室に分割される行程が、後述の図１７、１８、１９にみられる。
【００４８】
ロータ２１の公転にしたがって、ベーン溝２ａ、２ｂ内を往復摺動するベーン３ａ、３ｂの基端部とベーン溝底側とで形成される空間を、図１４にみられるように、副作動領域ＲＤａ、ＲＤｂとして活用されており、実施例１例にみられる容積型流体装置１０の形態に比べ、実施例２による容積型流体装置１０の副作動領域の容積が増加するため、装置の小型軽量化が実現される。
【００４９】
図１０および図１２に示すように回転自在な駆動軸２０と一体に回転する回転ディスク１８がリアプレート１３側の端部近傍に設けられている。そして、図１５に示す回転ディスク１８のロータ２１側摺接部の側面図にみられるようにロータ２１側の側部に開口され、吸入行程にある主作動領域のＲ１、Ｒ２、Ｒ１ａ、Ｒ２ａおよび副作動領域のＲＤａ、ＲＤｂに流体を導くように駆動軸２０の中心線と略同心円の吸入円弧溝２１４ａ、２１４ｂが形成される。そして、図１０にみられるように回転ディスク１８の内部に形成される孔からなる合流路２３ａに連通される。この合流路２３ａの孔は、リアプレート１３側の摺接面に開口しており、図１０および図１６に示すようにリアプレート１３の回転ディスク１８側の摺接面には駆動軸２０の中心線と略同心円からなる吸入円形溝２４ａが形成され、この吸入円形溝２４ａの溝底の一部に形成された孔を介して吸入路１４０に連通されている。
【００５０】
また、図１０および図１６に示すように回転ディスク１８のロータ２１側の摺接面には、吐出行程にある主作動領域Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂおよび副作動領域ＲＤａ、ＲＤｂと連通するように駆動軸２０の中心線と略同心円の吐出円弧溝２２４ａ、２２４ｂが形成される。この吐出円弧溝２２４ａ、２２４ｂのリアプレート１３側に近接させて、主作動領域Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂおよび副作動領域ＲＤａ、ＲＤｂ内の作動流体を吐出円弧溝２２４ａ、２２４ｂから、回転ディスク１８内に形成される吸入合流孔２３ａ、吐出合流孔２３ｂ側へのみ流通させ、逆流を防ぐ吐出弁２２５、２２７がそれぞれ設けられている。
【００５１】
図１０および図１６に示すように、リアプレート１３の回転ディスク１８への当接面側には、吸入円形溝２４ａと吐出円形溝２４ｂが同軸２重円状に設けられる。吸入円形溝２４ａは吸入連通口２１４ｃの開口部半径位置と略同心円で形成され、吐出円形溝２４ｂは吐出連通口２２４ｃの開口部半径位置と略同心円で形成される。吸入円形溝２４ａはリアプレート１３内を厚さ方向に貫通する吸入路１４０と連通し、吐出円形溝２４ｂはリアプレート１３内を厚さ方向に貫通する吐出路１５０と連通する。回転ディスク１８のリアプレート１３への当接面に形成された吸入連通口２１４ｃ、吐出連通口２２４ｃは、回転ディスク１８の回転位相に拘わらず、吸入円形溝２４ａ、吐出円形溝２４ｂに摺接して作動流体の移動を常時可能にしている。
【００５２】
また、図１７の上方に示す拡大図にみられるように、上記実施例１にみられた端部切り欠き３１と摺接底部４１との隙間によって形成される死容積領域をなくすため、実施例２において端部切り欠き３１は省略されている。このようにして、ベーン３ａの先端部に形成される平面摺接部３ｔの幅がベーン３ａの厚さを最大限活用しており、摺接底部４１に摺接する広幅の平面摺接部３ｔが確保されている。これにより、摺接底部４１と平面摺接部３ｔとの磨耗を低減し、圧縮された主作動領域Ｒ２内の高圧空気が低圧側の作動領域Ｒ１ａへ漏洩するのを抑制することで、容積型流体装置１０の良好な耐久性と真空効率を確保している。
【００５３】
次に、上記のように構成される実施例２の容積型流体装置１０を、例えば車両のブレーキブースタの圧力室内の空気を吸引する真空ポンプとして利用される場合の容積型流体装置１０の縦断面図である図１０および、その構成要素の配置を便宜的に表す横断面図であって、駆動軸２０の回転に伴って変化する主作動領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂおよび副作動領域ＲＤａ、ＲＤｂの作動状態を示す図１７、図１８、図１９を参照して説明する。
【００５４】
図１７に示す状態において主作動領域Ｒ１ａは吸入行程にあり、例えば、上述したブレーキブースタの図示しない圧力室（以下ＡＴと称する）内の空気を吸引する場合に、図１０に示す吸入路１４０、吸入円形溝２４ａ、合流路２３ａ、吸入円弧溝２１４ａを介して、その容積を拡大中の主作動領域Ｒ１ａは圧力室（ＡＴ）内の空気を吸引しており、主作動領域Ｒ１ａ内の圧力は負圧となっている。このため、主作動領域Ｒ１ａ側に晒されているベーン３ａの側面には吸引力（以下Ｖ１と称する）が作用している。
【００５５】
そして、圧縮行程にある主作動領域Ｒ２側に晒されているベーン３ａの側面には、その圧縮された空気の圧力（以下Ｐ１と称する）が作用している。また、吸入行程にある副作動領域ＲＤａもその容積を拡大中であり吸入路１４０、吸入円形溝２４ａ、吸入合流孔２３ａ、吸入円弧溝２１４ｂを介して圧力室（ＡＴ）内の空気を吸引している。このため負圧となっている副作動領域ＲＤａに晒されている傾斜面３４ａには吸引力（Ｖ２）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）、押圧力（Ｐ１）、吸引力（Ｖ２）によって合成された力はベーン３ａの主作動領域Ｒ１ａ側の摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようといる。これに対して、側部付勢材５１aの弾性反力は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２側に向く付勢力（以下ＳＰと称する）を及ぼしている。さらに、この側部付勢材５１aの弾性反力は、実施例１の説明で述べたような作用によって、平面摺接部３ｔに主作動領域Ｒ２側に向く摺接反力（以下Ｆ２と称する）を発生している。これらの付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きはベーン３ａの主作動領域Ｒ２側の摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、押圧力（Ｐ１）、吸引力（Ｖ２）によって合成された力の向きと、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われ、ベーン３ａの作動領域Ｒ１ａ側の摺接面とベーン溝２ａ摺接面との摺動抵抗が軽減されると共に磨耗も抑制される。
【００５６】
主作動領域Ｒ１ｂは圧縮行程の最終期の状態を示しており、図１０に示す吐出円弧溝２２４ａおよび合流路２３ｂ内の圧力より高まった主作動領域Ｒ１ｂ内の空気圧によって開弁された吐出弁２２５、吐出合流孔２３ｂ、吐出円形溝２４ｂ、吐出路１５０を介して主作動領域Ｒ１ｂ内の空気が機外へ排出される。
【００５７】
一方、作動領域Ｒ２は圧縮行程の初期にあり、この主作動領域Ｒ２側に晒されているベーン３ｂの側面には圧縮された低い空気の圧力押圧力（Ｐ１）が作用している。また、副作動領域ＲＤｂは圧縮行程の最終期にあり、吐出円形溝２４ｂ、合流孔２３ａ２３ｂ、円形溝２４ｂ、吐出路１５０を介して空気を機外へ排出している。この状態におけるベーン３ｂの基端部に形成される傾斜面３４ｂには圧縮された空気の圧力押圧力（Ｐ３）が作用している。そして、最も圧縮された側部付勢材５１ｂの弾性反力によって押圧されている平面摺接部３ｔの摺接反力（Ｆ２）も最大となっている。これらの押圧力（Ｐ１）、押圧力（Ｐ３）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された大きな付勢力によって、ベーン３ｂの主作動領域Ｒ１ｂ側摺接面をベーン溝２ｂの摺接面に押し付けようとしている。
【００５８】
これに対して、下死点に到達直前のベーン３ｂの主作動領域Ｒ１ｂに晒されている面積は最縮小化している。このため、ベーン３ｂの主作動領域Ｒ２側摺接面をベーン溝２ｂの摺接面に押し付けようとする付勢力は極端に小さい。このため、この行程におけるベーン３ｂの主作動領域Ｒ１ｂ側摺接面とベーン溝２ｂの摺接面との摺動環境は最も過酷な状態となっている。このような厳しい摺動環境を緩和する手段として実施例１では側面ポケット３２内の流体反力を活用していたが圧縮行程にある主作動領域Ｒ１ｂ或いは主作動領域Ｒ２ｂ内の圧縮空気が側面ポケット３２内に残留して圧縮効率の低下を招くため、実施例２では真空効率をより高めることをテーマにしており、側面ポケット３２を省略している。このため、この行程においてのみ、これら摺動部の摺動抵抗が増大して磨耗が早まる。このような課題を解決すべく、実施例２ではベーン溝２およびベーン３のロータ公転方向後方の摺接部の辺を径方向に長くして、これらの摺接部面積を拡大しており、耐久性の向上を図っている。
【００５９】
なお、この行程における前記課題を改善するため、上記以外の手段としてベーン３ａ、ベーン３ｂの基端部に形成されるこれらの傾斜面３４ａ、３４ｂの傾斜角を、本実施形態とは逆向き或いはその他の角度に変更して傾斜面３４ａ、３４ｂに発生する付勢力の向きを変えてもよい。
【００６０】
図１８は、図１７の状態から駆動軸２０を回転方向Ｄ回りに９０°回転させた状態を示している。この状態における主作動領域Ｒ１は、吸入行程のピークにあり、圧力室（ＡＴ）内の空気が、吸入円弧溝２１４ａを介して吸引されており、主作動領域Ｒ１内の圧力は負圧となっている。このため、主作動領域Ｒ１側に晒されているベーン３ａの側面には吸引力（Ｖ１）が作用している。また、主作動領域Ｒ２ｂは、圧縮行程のピークに差しかかっており、吐出円弧溝２２４ａを介して主作動領域Ｒ２ｂ内の空気が吐出円弧溝２２４ａを介して機外へ排出される。そして主作動領域Ｒ２ｂ側に晒されているベーン３ａの側面には、その圧縮された空気圧による押圧力（Ｐ２）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）、（Ｐ２）によって合成された付勢力は、ベーン３ａの作動領域Ｒ１側摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようとしている。
【００６１】
これに対して、副作動領域ＲＤａは圧縮行程の初期にあり副作動領域ＲＤａ内の圧縮された空気の圧力により傾斜面３４ａには主作動領域Ｒ２側に向く押圧力（Ｐ３）が作用している。そして、側部付勢材５１ａの弾性反力は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２側に向く付勢力（ＳＰ）を及ぼしている。さらに、平面摺接部３ｔの摺接反力（Ｆ２）は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２側に向く付勢力を及ぼしている。これらの押圧力（Ｐ３）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された付勢力は、ベーン３ａの主作動領域Ｒ２ｂ側摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、（Ｐ２）によって合成された力の向きと、押圧力（Ｐ３）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われ、ベーン３ａの摺接面とベーン溝２ａの摺接面との摺動抵抗が軽減される。  
【００６２】
一方、主作動領域Ｒ１は、吸入行程のピークにあり、圧力室（ＡＴ）内の空気が、吸入円弧溝２１４ａを介して吸引されており、主作動領域Ｒ１内の圧力は負圧となっている。このため、主作動領域Ｒ１側に晒されているベーン３ｂの、ロータ公転方向後方側の側面には、吸引力（Ｖ１）が作用している。そして、側部付勢材５１ａの弾性反力は、ベーン３ｂに主作動領域Ｒ１側に向く付勢力（ＳＰ）を及ぼしている。さらに、平面摺接部３ｔの摺接反力（Ｆ２）は、ベーン３ｂに主作動領域Ｒ１側に向く付勢力を与えている。これらの吸引力（Ｖ１）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された付勢力は、ベーン３ｂの作動領域Ｒ１側の摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようとしている。
【００６３】
これに対して、主作動領域Ｒ２ａはその容積の拡大開始直後の状態を示し、吸入円弧溝２１４ａを介して主作動領域Ｒ２ａに圧力室（ＡＴ）内の空気が吸引されており、主作動領域Ｒ２ａは負圧となっている（図１８下図）。主作動領域Ｒ２ａに晒されているベーン３ｂの、ロータ公転方向前方側の側面には、吸引力（Ｖ１）が作用している。そして、副作動領域ＲＤｂも吸入行程初期にあり吸入円弧溝２１４ｂを介して圧力室（ＡＴ）内の空気が副作動領域ＲＤｂに吸引されている。副作動領域ＲＤｂは負圧となっており、傾斜面３４ｂには吸引力（Ｖ２）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）と吸引力（Ｖ２）によって合成された吸引力は、ベーン３ｂの作動領域Ｒ２ｂ側の摺接面をベーン溝２ｂの摺接面に引き付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きと、吸引力（Ｖ１）、吸引力（Ｖ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われ、ベーン３ｂの摺接面とベーン溝２ｂの摺接面との摺動抵抗が軽減される。
【００６４】
図１９は、図１８の状態から駆動軸２０を回転方向Ｄ回りに４５°回転させた状態を示している。この状態における主作動領域Ｒ１は、吸入行程を終了し、吸入円弧溝２１４ａとの連通は遮断されると時に主作動領域Ｒ１を形成するベーン３ａは、主作動領域Ｒ２ｂ方向にその位置を移動させ、ベーン３ａの主作動領域Ｒ１側の側面と溝壁５との距離が大きくなっており、溝底４と溝壁５とで形成される吸入行程時の主作動領域容積が増加している。このような現象は吸入行程終了時の主作動領域Ｒ１および主作動領域Ｒ２においてそれぞれみられるため吸入効率が高まる。
【００６５】
この行程における主作動領域Ｒ１の容積は最拡張された状態にあり、負圧となっている。このため、主作動領域Ｒ１側に晒されているベーン３ａの側面には吸引力（Ｖ１）が作用している。さらに、主作動領域Ｒ２ｂは圧縮行程のピークにあり、主作動領域Ｒ２ｂ側に晒されているベーン３ａの側面には圧縮された空気による押圧力（Ｐ１）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）、押圧力（Ｐ１）によって合成された付勢力はベーン３ａの主作動領域Ｒ１側摺接面をベーン溝２ａの摺接面に押し付けようとしている。
【００６６】
これに対して、副作動領域ＲＤａは圧縮行程にあり、副作動領域ＲＤａ内の圧縮された空気の圧力によって傾斜面３４ａには主作動領域Ｒ２ｂ側に向く押圧力（Ｐ３）が作用している。そして、側部付勢材５１ａの弾性反力は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２ｂ側に向く付勢力（ＳＰ）を及ぼしている。さらに、平面摺接部３ｔの摺接反力（Ｆ２）は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２ｂ側に向く付勢力を及ぼしている。これらの押圧力（Ｐ３）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された付勢力は、ベーン３ａの主作動領域Ｒ２ｂ側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、（Ｐ２）によって合成された力の向きと、押圧力（Ｐ３）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われ、ベーン３ａの摺接面とベーン溝２ａの摺接面との摺動抵抗と磨耗が軽減される。
【００６７】
一方、主作動領域Ｒ２ａは吸入行程にありベーン３ｂの主作動領域Ｒ２ａ側側面には吸引力（Ｖ１）が作用している。そして、副作動領域ＲＤｂも吸入行程にあり傾斜面３４ｂには吸引力（Ｖ２）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）、吸引力（Ｖ２）により合成された吸引力はベーン３ｂの主作動領域Ｒ２ａ側の摺接面をベーン溝２ｂの摺接面に引き付けようとしている。
【００６８】
これに対して、側部付勢材５１ａの弾性反力は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２ｂ側に向く付勢力（ＳＰ）を及ぼしている。さらに、平面摺接部３ｔの摺接反力（Ｆ２）は、ベーン３ａに主作動領域Ｒ２ｂ側に向く付勢力を及ぼしている。これらの付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された付勢力は、ベーン３ａの主作動領域Ｒ２ｂ側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、吸引力（Ｖ２）によって合成された力の向きと、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われる。その他、特記しない構成及び作用は実施例１と同様である。
【００６９】
本発明の実施形態は上述したとおりであるが、上述の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各構成の抽出、一部構成同士の省略あるいは組み合わせの変更、ベーンや各種ピン等の数量、或いは係合穴６１と係合ピン６２の取り付け位置の交換といった配置変更、流体経路の変更等、各種代替形態への変更等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上に説明したように、ベーン摺動部の摺動抵抗と磨耗を大幅に抑制可能な本発明の容積型流体装置の摺動部材を自己潤滑性コーティング材料などで構成することによって、更に、潤滑油の供給を長期間必要としない空気ポンプが提供される。このようなオイルレスポンプは特に、潤滑油などの不純物の混入を嫌う燃料電池のセルに空気を供給する空気ポンプ、或いは食品加工機械などの真空ポンプとして用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
図面中、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２は作動領域、１１はシリンダ、１２はフロントプレート、１３はリアプレート、１４０は吸入路、１５０は吐出路、１８は回転ディスク、２、２ａ、２ｂはベーン溝、２０は駆動軸、２１はロータ、２１４ａ、２１４ｂは吸入円弧溝、２１４ｃは吸入連通口、２２４ａ、２２４ｂは吐出円弧溝、２２４ｃは吐出連通口、２２５、及び２２７は吐出弁、２３ａは吸入合流孔、２３ｂは吐出合流孔、２４ａは吸入円形溝、２４ｂは吐出円形溝、３、３ａ、３ｂはベーン、３ｔは平面摺接部、３１は端部切り欠き、３２は側面ポケット、４は摺接溝、４１は摺接底部、５１、５１ａ、５１ｂは側部付勢材、６は自転防止機構、６１は係合穴、６２は係合ピンをそれぞれ示す。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月10日(2010.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のシリンダ（１１）の内周面とこの内周面の前後をそれぞれ閉塞するフロントプレート（１２）、リアプレート（１３）とによって領域形成され、吸入路（１４０）および吐出路（１５０）によってそれぞれ外部連通した作動領域（Ｒ）と、前記作動領域（Ｒ）内に偏心して設けられ、自身の外周部の一部を前記シリンダ（１１）の内周面に近接させながら公転するロータ（２１）を備え、ロータ（２１）の公転に伴って、前記吸入路（１４０）から作動領域（Ｒ）内へ流体を吸入し、前記吐出路（１５０）から作動領域（Ｒ）外へ流体を吐出する容積型流体装置において、
前記ロータ（２１）の外周部を溝開口部とし、ロータ（２１）の内部に向けて形成されるベーン溝（２）と、このベーン溝（２）内に出没可能に収容された、所定の厚さの板状体からなり、先端の少なくとも一部に傾斜平面からなる平面摺接部（３ｔ）を有するベーン（３）と、前記シリンダ（１１）の内周面から外方へ、前記ベーン（３）の厚さよりも広い溝幅で溝形成され、底部に前記平面摺接部（３ｔ）と摺接する摺接底部（４１）を有した摺接溝（４）を具備し、この摺接底部（４１）は、ロータ公転方向前方に向かって外方側へ傾いた傾斜平面が、前記平面摺接部（３ｔ）と略平行に形成されたものであり、前記ロータ（２１）の公転に伴って、前記摺接底部（４１）内の溝幅方向を前記平面摺接部（３ｔ）が平面接触した状態を維持して往復移動することを特徴とする容積型流体装置。
【請求項２】
前記ベーン溝（２）のロータ公転方向前方側の側部とベーン（３）との間に側部付勢材（５１）が介装され、この側部付勢材（５１）が、ベーン（３）をロータ（２１）の外周側及びロータ公転方向後方側へ傾斜付勢する請求項１記載の容積型流体装置。
【請求項３】
前記ロータ（２１）の駆動軸（２０）の端部近傍に駆動軸（２０）と同期回転する回転ディスク（１８）が設けられ、回転ディスク（１８）の背面側に当接してリアプレート（１３）が設けられ、この回転ディスク（１８）には、リアプレート（１３）側に形成した吸入連通口（２１４ｃ）と、作動領域（Ｒ）側に形成した吸入円弧溝（２１４ａ、２１４ｂ）とを結んで吸入合流孔（２３ａ）が内部連通すると共に、リアプレート（１３）側に形成した吐出連通口（２２４ｃ）と、作動領域（Ｒ）側に形成した吐出円弧溝（２２４ａ、２２４ｂ）とを結んで、吐出合流孔（２３ｂ）が、作動領域（Ｒ）側からリアプレート（１３）側へのみ流体を流通させる吐出弁（２２５、２２７）を介装して内部連通し、リアプレート（１３）には、前記吸入連通口（２１４ｃ）と当接して連通する吸入円形溝（２４ａ）と、背面側に形成した吸入路（１４０）とが内部連通すると共に、前記吐出連通口（２２４ｃ）と当接して連通する吐出円形溝（２４ｂ）と、背面側に形成した吐出路（１５０）とが内部連通し、
吸入行程においては、作動流体が、リアプレート（１３）の前記吸入路（１４０）を通り、吸入円形溝（２４ａ）に当接連通した前記吸入連通口（２１４ｃ）から回転ディスク（１８）の吸入合流孔（２３ａ）を通って、吸入円弧溝（２１４ａ、２１４ｂ）から吸入行程にある作動領域（Ｒ）内に吸入され、吐出行程においては、作動流体が、吐出行程にある作動領域（Ｒ）内から前記吐出円弧溝（２２４ａ、２２４ｂ）を介して回転ディスクの前記吐出合流孔（２３ｂ）を通り、吐出連通口（２２４ｃ）に連通したリアプレート（１３）の前記吐出路（１５０）から吐出される請求項１又は２記載の容積型流体装置。
【請求項４】
前記ロータ（２１）の側面の少なくとも一部分には、係合穴（６１）内を係合ピン（６２）が遊嵌係合することでロータ（２１）の自転を防止する自転防止機構（６）が設けられる請求項１、２又は３のいずれか記載の容積型流体装置。
【請求項５】
ベーン（３）の先端にはロータ公転方向後方側の一部端面を切り欠くことで、ロータ（２１）の公転方向後方側に延びる段付きの面であってベーン（３）の側面部との直交面を基準として、ロータ公転方向後方側へ向く傾斜面からなる端部切り欠き（３１）が設けられ、この端部切り欠き（３１）に充填された作動流体による傾斜面法線方向の流体反力によって、ベーン（３）をロータ公転方向後方に付勢する請求項１、２、３又は４のいずれか記載の容積型流体装置。
【請求項６】
ベーン（３）の側面にはロータ公転方向後方側の一部分であってベーン３の先端部近傍を断面略コ字状に窪ませた側面ポケット（３２）が形成され、この側面ポケット（３２）に高圧の流体がベーン溝の摺接面によって閉じ込められることで、充填された作動流体圧によってベーン（３）をその切り欠き面の法線方向へ付勢し、ベーン（３）の側部にロータ公転方向前方に向く付勢力を付与する請求項１、２、３、４又は５のいずれか記載の容積型流体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
実施例の自転防止機構６は、ベアリング２０Ｂの外周部に嵌合されるロータ２１のフロントプレート１２側の側部に設けられた係合ピン６２と、フロントプレート１２のロータ２１への当接面であって係合ピンが遊転可能に係合する位置に設けられた係合穴６１とからなる。係合穴６１の穴径は、駆動軸２０及びロータ２１の中心線の距離と、係合ピン６２の半径との和に略等しい。係合ピン６２の外周部は、駆動軸２０の回転駆動に伴って、係合穴６１の内周部に沿って円運動する。ロータ２１はこの自転防止機構６により自転が防止されることで、それ自身の外周面の一部をシリンダ１１の内周面に近接させながら円滑に公転運動を行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
このベーン溝２内に摺動自在に収容されるベーン３は、ロータ２１の外周部からシリンダ１１の内周面側に突出可能となっており、ベーン３の基端部側には図５に示すように基端窪み３３が形成されている。この基端窪み３３とベーン溝２の間には、底部付勢材５２が介設され、ベーン３は、ベーン溝２に沿って摺動し、その先端側をシリンダ１１側へ突出するように常時弾性付勢されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
そして底部付勢材５２は、最収縮されつつあり最も大きな弾性反力でベーン３の平面摺接部３ｔを摺接底部４１に押し付けている。この弾性反力の大きさにしたがって平面摺接部３ｔに作用する作動領域Ｒ２側に向く摺接反力（Ｆ２）と端部切り欠き３１に作用する流体反力（Ｆ３）との大きな合成反力（Ｆ４）が、小さな付勢力（Ｆ１）を上回りベーン３の作動領域Ｒ２側の摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとする付勢力（Ｆ５）が作用している。この付勢力（Ｆ５）は、ベーン３の作動領域Ｒ２側の摺接面とベーン溝２の摺接面との摺動抵抗を増加させ入力効率を低下させると共にこれら摺接面の磨耗を早めるという課題を生じている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このような課題を改善するため、図示しない図６と図７の中間の行程、すなわち作動領域Ｒ２において圧縮行程のピーク時に発生した高圧の作動流体を、図７の上方に示す拡大図にみられる側面ポケット３２に充填された高圧の流体がベーン溝２の摺接面によって閉じ込められている。この流体圧力によりベーン３に作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）を発生させている。このようにして、上述の作動領域Ｒ１側に向く弱い付勢力（Ｆ１）と作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）とで合成された作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ７）と対向する合成反力（Ｆ４）とが互いに打ち消し合われ、ベーン３の作動領域Ｒ２側摺接面とベーン溝２との摺動抵抗および磨耗が抑制される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
そして、作動領域Ｒ２は、圧縮行程の初期にあって低圧の流体圧力が発生している。この低圧の流体に晒されているベーン３の作動領域Ｒ２側側面に作用しベーン３の作動領域Ｒ１側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付けようとする小さな付勢力（Ｆ１）が作用している。さらに、この低圧の流体圧力が作用する作動領域Ｒ２側に晒されているベーン３の面積は、図８の上方に示す拡大図にみられるように極端に狭いものとなっている。このため、この小さな付勢力（Ｆ１）はさらに小さな値となっている。これに対して、この状態における底部付勢材５２は大きな弾性反力でベーン３を先端方向に押圧しており、平面摺接部３ｔには作動領域Ｒ２側に向く大きな摺接反力（Ｆ２）が発生している。また、端部切り欠き３１にも、上記、低圧の流体圧力が作用しており、作動領域Ｒ２側に向く小さな流体反力（Ｆ３）が発生している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ここで、これらの大きな摺接反力（Ｆ２）と小さな流体反力（Ｆ３）とによって合成された反力すなわち、作動領域Ｒ２側に向く大きな付勢力（Ｆ４）が上記小さな付勢力（Ｆ１）を上回り、図８にみられる行程においても上述したように、ベーン３の作動領域Ｒ２側摺接面をベーン溝２の摺接面に押し付け摺動抵抗を増加させ入力効率を低下させると共にこれら摺接面の磨耗を早めるという課題が発生している。このような課題を解決するため、上述と同様な作動領域Ｒ２の作動形態を辿り、図８の上方に示す拡大図にみられる側面ポケット３２に充填された圧力流体がこの行程においてもベーン溝２の摺接面によって閉じ込められている。この流体圧力によりベーン３に作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）を発生させている。このようにして、上述の作動領域Ｒ１側に向く弱い付勢力（Ｆ１）と作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ６）とによって合成さされた作動領域Ｒ１側に向く付勢力（Ｆ７）と対向する合成反力（Ｆ４）とが互いに打ち消し合われる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
これに対して、主作動領域Ｒ２ａはその容積の拡大開始直後の状態を示し、吸入円弧溝２１４ａを介して主作動領域Ｒ２ａに圧力室（ＡＴ）内の空気が吸引されており、主作動領域Ｒ２ａは負圧となっている（図１８の下図参照）。主作動領域Ｒ２ａに晒されているベーン３ｂの、ロータ公転方向前方側の側面には、吸引力（Ｖ１）が作用している。そして、副作動領域ＲＤｂも吸入行程初期にあり吸入円弧溝２１４ｂを介して圧力室（ＡＴ）内の空気が副作動領域ＲＤｂに吸引されている。副作動領域ＲＤｂは負圧となっており、傾斜面３４ｂには吸引力（Ｖ２）が作用している。これらの吸引力（Ｖ１）と吸引力（Ｖ２）によって合成された吸引力は、ベーン３ｂの作動領域Ｒ２ｂ側の摺接面をベーン溝２ｂの摺接面に引き付けようとしている。これにより、吸引力（Ｖ１）、付勢力（ＳＰ）、摺接反力（Ｆ２）によって合成された力の向きと、吸引力（Ｖ１）、吸引力（Ｖ２）によって合成された力の向きが互いに対向して打ち消し合われ、ベーン３ｂの摺接面とベーン溝２ｂの摺接面との摺動抵抗が軽減される。