(57)【要約】      （修正有）【課題】内周面と摺接部およびガイドと第１ベーンおよび第２ベーンの側部摺接面との摺動抵抗を軽減して、容積型流体機械の入力効率と耐久性の向上を図る。【解決手段】ロータ２の径方向へ摺動自在に配置される第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力によって発生する内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、との過剰な摺接圧力と、第１ベーンおよび第２ベーンに作用する作動流体の圧力によって発生するロータの回転向きと逆向きのモーメントとを、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの牽引力によって打ち消す方向の付勢力を付与して内周面と摺接部およびガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと第１ベーンおよび第２ベーンの側部摺接面との摺動抵抗が緩和される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円形の内周面（１１）を有し吸入口（１２）と吐出口（１３）を配設したシリンダ（１）と、前記内周面（１１）内の偏心した位置で回転するロータ（２）と、前記ロータ（２）内にロータ（２）の径方向へ往復摺動可能に収容されたベーン（３）を備え、前記ロータ（２）の周面から前記ベーン（３）の一端および他端が突出して内周面（１１）内を複数の作動室（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）に区画する容積型流体機械において、
前記ベーン（３）は、前記内周面（１１）への摺接部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）を有したプレート状の第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）を、それぞれ前記一端及び他端側に備え、
これら第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）はそれぞれ、ロータ（２）内に備えた第１弾性材（４Ａ）、第２弾性材（４Ｂ）によって、各ベーンの前記プレート側面を該側面からずらした方向に弾性支持され、
ロータ（２）の停止時には、前記第１弾性材（４Ａ）、第２弾性材（４Ｂ）がそれぞれ第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）をロータ（２）の径内方に引き寄せることで前記摺接部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）を前記内周面（１１）から離間させ、
ロータ（２）の回転時には、前記第１弾性材（４Ａ）、第２弾性材（４Ｂ）がそれぞれ、前記内周面（１１）に摺接した第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）をロータ（２）の径内方に引き戻す方向、およびベーン（３）によって区画される作動室（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）間の圧力差に基づく第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）へのモーメントを打ち消す方向の付勢力を付与することを特徴とする容積型流体機械。
【請求項２】
前記第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）はそれぞれ、先端側の摺接部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と基端側の対向部（３３ｂ，３３ｃ）とを有し、前記摺接部（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）を有する先端側が、前記対向部（３３ｂ，３３ｃ）を有する基端側よりも大きい質量で形成される請求項１記載の容積型流体機械。
【請求項３】
第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）はそれぞれ、プレート状部の先端側に、少なくとも一方のプレート側面へ側方膨出した摺接部（３１ａ，３１ｄ）が形成されてなり、前記摺接部（３１ａ，３１ｄ）同士が離間しかつ膨出方向のプレート内側面同士が対向するように、第１ベーン（３Ａ）と第２ベーン（３Ｂ）が重ね合わせて配置され、
前記各プレート内側面が相互にロータ（２）の径方向へ往復摺動可能に構成される請求項１又は２記載の容積型流体機械。
【請求項４】
ロータ（２）は中空部を有し、第１弾性材（４Ａ）および第２弾性材（４Ｂ）は、前記ロータ（２）の中空部内に対向配設された牽引バネからなると共に、牽引バネの各一端が、第１ベーン（３Ａ）、第２ベーン（３Ｂ）の側面に各々形成された２つの係止部（３４ａ，３４ｂ）にそれぞれ係止され、牽引バネの各他端が、ロータ（２）内に形成された２つの係止部（２４ａ，２４ｂ）にそれぞれ係止される請求項３記載の容積型流体機械。
【請求項５】
第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）には、プレート状部の各々を厚さ方向に貫通する長孔（３５ａ，３５ｂ）が形成されると共に、重ね合わされて対向するプレート内側面であってこの長孔（３５ａ，３５ｂ）の先側に係止部（３４ｂ，３４ａ）が各々形成され、ロータ（２）内には、第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）の重ね合わされたプレート状部外方であって前記長孔（３５ａ，３５ｂ）の先側に係止部（２４ｂ，２４ａ）が各々形成され、第１弾性材（４Ａ）および第２弾性材（４Ｂ）は、牽引バネの各一端が、前記長孔（３５ｂ，３５ａ）をそれぞれ挿通してその先側にある前記係止部（３４ｂ，３４ａ）にそれぞれ係止され、牽引バネの各他端が、ロータ（２）内の前記係止部（２４ａ，２４ｂ）にそれぞれ係止されることで、ベーン（３）の往復摺動方向に対し傾斜して配置される請求項４記載の容積型流体機械。
【請求項６】
第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）には、重ね合わされたプレート状部の各外側面に係止部（３４ａ，３４ｂ）が各々形成され、ロータ（２）内には、第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）の重ね合わされたプレート状部外方であって前記係止部（３４ａ，３４ｂ）よりもずれた位置に係止部（２４ａ，２４ｂ）が各々形成され、第１弾性材（４Ａ）および第２弾性材（４Ｂ）は、牽引バネの各一端が、重ね合わされたプレート状部の各外側面の前記係止部（３４ａ，３４ｂ）にそれぞれ係止され、牽引バネの各他端が、ロータ（２）内の前記係止部（２４ａ，２４ｂ）にそれぞれ係止されることで、ベーン（３）の往復摺動方向に対し傾斜して配置される請求項４記載の容積型流体機械。
【請求項７】
第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）には、プレート状部の各々を厚さ方向に貫通する長孔（３８ａ，３８ｂ）が形成されると共に、重ね合わされて対向するプレート内側面であってこの長孔（３８ａ，３８ｂ）の先側に係止部（３４ｂ，３４ａ）が各々形成され、前記長孔（３８ｂ，３８ａ）に断面略Ｌ字状の支持部材（３９ａ，３９ｂ）が挿通され、各支持部材（３９ａ，３９ｂ）の挿通された一端部が、プレート内側面の前記係止部（３４ａ，３４ｂ）にそれぞれ挿入固定され、ロータ（２）内には、第１ベーン（３Ａ）および第２ベーン（３Ｂ）の重ね合わされたプレート状部外方であって前記各支持部材（３９ａ，３９ｂ）の他端部側に係止部（２４ａ，２４ｂ）が各々形成され、第１弾性材（４Ａ）および第２弾性材（４Ｂ）は、牽引バネの各一端が、前記各支持部材（３９ａ，３９ｂ）の他端部にそれぞれ係止され、牽引バネの各他端が、ロータ（２）内の前記係止部（２４ａ，２４ｂ）にそれぞれ係止されることで、ベーン（３）の往復摺動方向に対し並行して配置される請求項４記載の容積型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気または油などの流体を取り扱うロータ自転型の容積型流体機械であって、シリンダ内周面とベーン先端摺接部およびベーンガイドとベーンの側面とに発生す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、耐久性を向上させたベーン式バキュームポンプとして、ポンプ室の中心軸に対して中心軸を偏心させて配設されるロータの回転駆動に伴って、該ロータの直径方向に移動可能なベーンを円形に形成されるポンプ室の内周面に有し、ベーンがロータ２の直径方向に沿って一方側と他方側とに突出するように配置される２つのベーンが内周面に対して常に摺接可能とされ、少なくとも一方のベーンがロータ２に直接支持され、ガイド部材を配設せずに構成できるため、ガイド部材の端部がポンプ室の内周面と接触することもなく、従来のポンプに比して耐久性を向上させることができ、さらに、内周面を円形としていることから、例えば、内周面を楕円形とする場合に比してポンプ室の製造が容易となると共にベーンの端部を摺動させる内周面が滑らかとなるためベーンの耐摩耗性を向上させることができ、ポンプの耐久性を向上させることができる、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５７３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の図２にみられる形態において、ロータによって逆時計回りに回転駆動され、膨張行程にある作動室に臨むベーンの右側側面には負圧が作用している。この負圧は、ベーンに時計回りのモーメントを与える。このモーメントは、ロータに形成されるベーン溝の右側摺接面とベーンの右側摺接面とに過剰な押圧力を発生させている。（ここでいう過剰な押圧力とは、作動室の摺動部が流体のシールを維持するのに必要とされる押圧力を超える無用な力をいう。）このため、必要以上に大きな力で摺動部が押し付けられながら摺動している状態となっている。
【０００５】
一方、圧縮行程にある作動室に臨むベーンの左側側面には圧縮された流体の圧力が作用している。この圧力はベーンに時計回りのモーメントを与える。このモーメントは、ベーン溝の右側摺接面とベーンの右側摺接面とに過剰な押圧力を発生させている。このため、ベーンにはさらなる大きなモーメントが作用し、過剰な押圧力を及ぼしている。そして、該、図にみられる形態において、ベーン摺接面はベーン溝の一部によって、この大きなモーメントを支持しながら摺動しており、ベーン溝の右側摺接面とベーンの右側摺接面は過剰な力で押圧されながら摺動している。
【０００６】
また、入れ子式のこれらのベーンは、ロータが回転駆動される速度に従う遠心力によって、内周面とベーン先端部とで形成される作動室のシールに必要とされる押圧力が賄われている。自動車のブレーキブースタ等に使用されるベーン式バキュームポンプは、通常、カムシャフトに連結されロータの回転速度はエンジンの回転速度に比例する。したがって、エンジンアイドリング時においても作動室に十分な負圧を発生させるのに必要な摺接力、すなわち遠心力が得られるようにベーンの質量が設定されている。このためエンジンが通常の回転速度（高速）で運転される状態におけるそれぞれのベーンには過剰な遠心力、すなわち過剰な押圧力が発生している。
【０００７】
さらに、ポンプ室を円形に形成することにより内周面の加工精度の向上及び製造コストの軽減が実現されるものの、ベーン本体とベーン本体間の摺動が増加すると共に、ベーン本体部の（１８・・・凹部）とベーン本体の（２０ｂ・・・元部）との間に形成される圧力室によって、圧縮と膨張が繰り返される作動流体によるエネルギーの浪費と、これらの作動流体によってベーン本体のスムーズな出没動作が妨げられベーンジャンピングの発生によるポンプ効率の低下等に伴う入力損失および上記摺動部の早期摩耗などが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シリンダ内周面とベーン先端摺接面およびベーンガイド摺接面とベーン側面摺接面との摺動抵抗の軽減を図り、入力効率と耐久性を高めようとする容積型流体機械の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決すべく、本発明の容積型流体機械は、略円形の内周面１１を有し吸入口１２と吐出口１３を配設したシリンダ１と、前記シリンダ１の内周面１１内の偏心した位置で回転するロータ２と、前記ロータ２内にロータ２の径方向へ往復摺動可能に収容されたベーン３を備え、回転するロータ２の周面から前記ベーン３の一端及び他端が突出してシリンダ１の内周面１１内を複数の作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に区画するものであって、以下（１）〜（７）の特徴を備える。
【００１０】
（１）上記容積型流体機械において、前記ベーン３は、シリンダ１の内周面１１への摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを有したプレート状の第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂを、それぞれ前記一端及び他端側に備え、これら第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂはそれぞれ、ロータ２内に備えた第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂによって、各ベーンの前記プレート側面を該側面からずらした方向に弾性支持され、ロータ２の停止時には、前記第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂがそれぞれ第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に引き寄せることで前記摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをシリンダ１の内周面１１から離間させ、ロータ２の回転時には、前記第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂがそれぞれ、シリンダ１の内周面１１に摺接した第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に引き戻す方向、およびベーン３によって区画される作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３間の圧力差に基づく第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂへのモーメントを打ち消す方向の付勢力を付与することを特徴とする。
【００１１】
上記（１）の発明によれば、ベーン３の先端は、ロータ停止時には内周面から離間しており、ロータ回転の始動後、回転によって生じた遠心力により内周面に接触する。このため始動時のロータの回転トルクが小さくてすみ、余分なエネルギーの消費を防ぐことができる。また第１、第２弾性材は、第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂの各プレート側面を該側面からずらした方向に弾性支持することで、第１、第２ベーン３Ａ，３Ｂのそれぞれをロータ２の径内方に引き戻して摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの内周面１１への過剰な摺接力を抑制することができる。また、隣接する作動室（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）間の圧力差に基づくモーメントを打ち消し、圧力差によって生じる第１、第２ベーン３Ａ，３Ｂの各側面とロータ２との接触部に発生する過剰な摺接圧力を抑制して、前記接触部における摺動抵抗および磨耗を抑制することができる。
【００１２】
（２）上記（１）記載の容積型流体機械において、前記第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂはそれぞれ、先端側の摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと基端側の対向部３３ｂ，３３ｃとを有し、前記摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを有する先端側が、前記対向部３３ｂ，３３ｃを有する基端側よりも大きい質量に形成されることが好ましい。
【００１３】
第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂを、ロータ２から突出する先端部寄りに偏質量形成することで、第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂそれぞれに係る遠心力の作用を効率的に作用させ、ロータ２の回転数に応じてベーン３と内周面への接触圧をより大きくすることで、隣接する作動室間の機密性を高めることができる。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）記載の容積型流体機械において、ベーン３の形状として、前記第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂはそれぞれ、プレート状部の先端側に、少なくとも一方のプレート側面へ側方膨出した摺接部３１ａ，３１ｄが形成されてなり、前記摺接部３１ａ，３１ｄ同士が離間しかつ膨出方向のプレート内側面同士が対向するように、第１ベーン３Ａと第２ベーン３Ｂが重ね合わせて配置され、前記各プレート内側面が相互にロータ２の径方向へ往復摺動可能に構成されることが好ましい。
【００１５】
上記（３）の発明によれば、第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂ同士を往復摺動可能に組み合わせて構成することで、摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのロータ２からの突出入機構の機械的安定性、耐久性に優れた構造となる。
【００１６】
（４）上記（３）記載の容積型流体機械において、ロータ２は中空部を有し、第１弾性材４Ａ及び第２弾性材４Ｂは、前記ロータ２の中空部内に対向配設された牽引バネからなると共に、牽引バネの各一端が、第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂの側面に各々形成された２つの係止部３４ａ，３４Ｂにそれぞれ係止され、牽引バネの各他端が、ロータ２内に形成された２つの係止部２４ａ，２４Ｂにそれぞれ係止されることが好ましい。
【００１７】
上記（４）の発明によれば、第１弾性材４Ａ及び第２弾性材４Ｂとして、係止孔と固定部へ両端固定する牽引バネを使用することで、簡易な機構によって弾性支持構造を得ると共に、バネの伸長角度や伸長度の加減により容易に弾性反力の作用方向や大きさを調整することができる。特に他端側へ重心偏向させたコイルばねを使用することで、コイル部分自体にロータ２の径外方へ向かう遠心力が作用し、回転速度に応じたバネ反力を第１弾性材及び第２弾性材４Ｂに効率的に付加することができる。
【００１８】
（５）上記（４）記載の容積型流体機械において、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂには、プレート状部の各々を厚さ方向に貫通する長孔３５ａ，３５ｂが形成されると共に、重ね合わされて対向するプレート内側面であってこの長孔３５ａ，３５ｂの先側に係止部３４Ｂ，３４ａが各々形成され、ロータ２内には、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの重ね合わされたプレート状部外方であって前記長孔３５ａ，３５ｂの先側に係止部２４Ｂ，２４ａが各々形成され、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂは、牽引バネの各一端が、前記長孔３５ｂ，３５ａをそれぞれ挿通してその先側にある前記係止部３４Ｂ，３４ａにそれぞれ係止されると共に、牽引バネの各他端が、ロータ２内の前記係止部２４ａ，２４Ｂにそれぞれ係止されることで、ベーン３の往復摺動方向に対し傾斜して配置されることが好ましい。これは後述の第１実施例のベーン付勢形態に相当する。
【００１９】
上記（５）の発明によれば、第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂの各一端を他のベーン３Ｂ，３Ａへ対向する一のベーン３Ａ，３Ｂの内側面に設け、他のベーン３Ｂ，３Ａの貫通孔３５内を挿通して係止接続することで、牽引弾性力の作用が対向するベーン３Ａ，３Ｂのプレート状部同士を引き寄せるように作用することで、ベーン３全体の挙動が安定する。またベーンの往復摺動方向に対して斜め方向に配置しているため、直交させて配置する場合と比べて第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂの距離が増加し、大きな牽引力を得ることが可能となる。
【００２０】
（６）或いは上記（４）記載の容積型流体機械において、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂには、重ね合わされたプレート状部の各外側面に係止部３４ａ，３４Ｂが各々形成され、ロータ２内には、第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂの重ね合わされたプレート状部外方であって前記係止部３４ａ，３４ｂよりもずれた位置に係止部２４ａ，２４ｂが各々形成され、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂは、牽引バネの各一端が、重ね合わされたプレート状部の各外側面の前記係止部３４ａ，３４ｂにそれぞれ係止されると共に、牽引バネの各他端が、ロータ２内の前記係止部２４ａ，２４ｂにそれぞれ係止されることで、ベーン３の往復摺動方向に対し傾斜して配置されることが好ましい。これは後述の第２実施例のベーン付勢形態に相当する。
【００２１】
上記（６）の発明によれば、第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂの各一端を、互いに離反方向を向く第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂそれぞれの外側面に係止接続することで、牽引弾性力の作用が対向するベーン３Ａ、３Ｂのプレート状部同士を斜めに引き離すように作用することで、ベーン３への牽引弾性力を第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂそれぞれの突出量に応じて作用させることができる。また第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂをそれぞれ斜めに配置することで、第１ベーン３Ａ、第２ベーン３Ｂに対して直交させて配置する場合と比べて第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂの距離が増加し、大きな牽引力を得ることが可能となる。
【００２２】
（７）或いは上記（４）記載の容積型流体機械において、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂには、プレート状部の各々を厚さ方向に貫通する長孔３８ａ，３８ｂが形成されると共に、重ね合わされて対向するプレート内側面であってこの長孔３８ａ，３８ｂの先側に係止部３４Ｂ，３４ａが各々形成され、前記長孔３８ｂ，３８ａに断面略Ｌ字状の支持部材３９ａ，３９ｂが挿通され、各支持部材３９ａ，３９ｂの挿通された一端部が、プレート内側面の前記係止部３４ａ，３４Ｂにそれぞれ挿入固定され、ロータ２内には、第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂの重ね合わされたプレート状部外方であって前記各支持部材３９ａ，３９ｂの他端部側に係止部２４ａ，２４Ｂが各々形成され、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂは、牽引バネの各一端が、前記各支持部材３９ａ，３９ｂの他端部にそれぞれ係止されると共に、牽引バネの各他端が、ロータ２内の前記係止部２４ａ，２４Ｂにそれぞれ係止されることで、ベーン３の往復摺動方向に対して並行配置されることが好ましい。これは後述の第３実施例のベーン付勢形態に相当する。
【００２３】
上記（７）の発明によれば、第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂの牽引弾性力がベーン３全体の往復摺動方向と並行して作用することで、ロータ２から突出した第１、第２ベーン３Ａ，３Ｂを引き戻すように安定して作用する。また第１弾性材４Ａ、第２弾性材４Ｂを断面略Ｌ字状の支持部材３９ａ，３９ｂを介して配置することで、第１、第２ベーン３Ａ，３Ｂをプレート側面方向により大きな力で付勢することができる。
【発明の効果】
【００２４】
上記発明によれば、ロータ２の回転に伴う遠心力の大きさにしたがって第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに備える摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄはシリンダ内周面１１に離間、摺接する。これにより、ロータ２の始動トルクは軽減される。さらに、ロータ２の回転時には、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさと、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの内周面１１側への突出量に干渉されることなく、シリンダ内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの摺接圧力が常に良好な状態に保たれるため、作動室からの流体漏洩と、ベーンチャタリングの発生を抑制してポンプ効率を高め、かつ、ベーン軸からずらした位置に配置される第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂによって牽引される第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの側部摺接面とベーンガイドであるガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとの摺動抵抗が軽減され、これら摺動部の磨耗とエネルギー損失が抑制される。  
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施例の容積型流体機械Ｐの軸縦断面図。
【図２】第１実施例の容積型流体機械Ｐの斜視図。
【図３】第１実施例の容積型流体機械Ｐの分解斜視図。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】図５の状態からロータが４５°回動した始動状態における第１実施例の容積型流体機械Ｐの軸横断面図。
【図７】図５の状態からロータが９０°回動した運転状態における第１実施例の容積型流体機械Ｐの軸横断面図。
【図８】第２実施例の容積型流体機械Ｐのベーン及び弾性支持材の分解斜視図。
【図９】第２実施例の容積型流体機械Ｐのロータ停止状態における軸横断面図。
【図１０】図９の状態からロータが９０°回動した始動状態における第２実施例の容積型流体機械Ｐの軸横断面図。
【図１１】図９の状態からロータが９０°回動した運転状態における容積型流体機械Ｐの軸横断面図。
【図１２】図９の状態からロータが３６０°回動した運転状態における容積型流体機械Ｐの軸横断面図。
【図１３】第３実施例の容積型流体装置Ｐの低速運転状態における軸横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の容積型流体機械Ｐを、複数の実施例により図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施例において、先の実施例と後の実施例とで実質的に同一の部材、或いは実質的に同一の部分があるときには、互いに同一の符号を用い後の実施例において詳細な説明は省略することとする。
【００２７】
「第１実施例の構成」
図１〜図７は本発明の第１実施例を示し、例えば燃料電池のセルに空気を供給するコンプレッサーや冷媒ガス等の圧縮性流体を圧縮する場合に用いられる容積型流体機械Ｐを示すもので、シリンダ１には吸入口１２および吐出口１３が配置される。吸入口１２には吸入口１２と連通する吸入溝１２ａが形成され、吐出口１３内には逆止弁１６が配置される。そして、シリンダ１の前方側面を塞ぐようにシリンダ１と一体にフロンとプレート１４が形成され、シリンダ１の後方にはリアプレート１５がボルト１９により固着される。
【００２８】
フロントプレート１４およびリアプレート１５の偏心位置にそれぞれ嵌合されるベアリング１７ａ，１７ｂを介して、ロータ２と一体に形成される駆動軸２０の前方端部の内周部に、図示しないエンジン或いはモータの出力軸を連結される例えばスプラインなどのカップリング２２を備え、図２，図３および図５にみられるように中空構造のロータ２の一部を径方向へ切り欠くように形成され、ベーン３を摺動自在に支持するガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えるロータ２と一体構造の駆動軸２０の両端部をベアリング１７ａ，１７ｂに嵌合され回転自在に支持される。このようにロータ２を中空に形成したことにより軽量化されたロータ２の回転に伴う慣性質量が軽減され、原動機始動時の回転慣性負荷が低減され、原動機の小型化および容積型流体機械の軽量化が図られると共に、後述する支持部材３９ａ，３９ｂ或いは、第一弾性材４Ａおよび第二弾性材４Ｂを収容するスペースが確保される。
【００２９】
図５にみられる形態において、ベーン３は、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂとで構成され、それぞれ矩形のプレレートからなりシリンダ内周面１１に先端側を摺接させてロータ２の回転位相に応じて第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３に区画する。図５の下方に示す拡大図にみられるように、第１ベーン３Ａは、基端部に第１作動室Ｒ１側に向く傾斜面からなる対向部３３ｃを有し、先端側に第３作動室Ｒ３側に向く傾斜面からなる対向部３３ａを備え、先端部に円弧状の摺接面３１ａ，３１ｂが形成されている。そして、第２ベーン３Ｂは、基端部に第２作動室Ｒ２側に向く傾斜面からなる対向部３３ｂを有し、先端側に第２作動室Ｒ２側に向く傾斜面からなる対向部３３ｄを備え、先端部に円弧状の摺接部３１ｃ，３１ｄが形成される。これらの第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂは互いに対向させ左右対称に重ね合せて配置される。対抗部３３ａと対向部３３ｂ及び対向部３３ｃと対向部３３ｄとで形成される断面略Ｖ字状の溝開口部をロータ２の回転方向前方を開口部として配置される。そして、これら対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄによって形成される断面略Ｖ字状の溝底部がロータ２の回転停止時には、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに遠心力が発生しておらず互いに牽引力が均衡する第一弾性材４Ａおよび第二弾性材４Ｂの牽引力によりロー２の粗中心に引き寄せられ互いに当接部として機能する。これにより、図４に仮想線で示すようにベーン３のロータ２の中心を通る径方向、すなわち長手方向寸法は最縮小化され、図５にみられように内周面１１と摺接部３１ａ,３１ｂ,１ｃ３１ｄとの間には隙間Ｄ１，Ｄ２が形成される。
【００３０】
図１および図５〜図７にみられるように、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの基端部寄りの部分にはそれぞれ中空部３２が形成される。これにより第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの先端部側に重心が偏りこれらの第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの先端側に確実にロータ２の径外方に向く遠心力を発生させる共に、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの軽量化が実現される。
【００３１】
さらに、このように軽量化された第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂによれば、後述するロータ２の回転に伴ってガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ内を径方向へ往復摺動する第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する往復運動慣性が軽減されジャンピングやチャタリングが抑制されるため、ロータ２のより高速運転が可能となり、第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３の仕事量が増加し容積型流体機械Ｐの小型軽量化が実現される。
【００３２】
図２〜図７にみられるように第１弾性材４Ａ（本実施例ではコイル牽引バネが採用されている）は、その一端部を第２ベーン４Ｂの表面から裏面に向け穿孔され径方向を長円とする楕円形の長孔からなる貫通孔３５ｂに挿通され第一ベーン４Ａに形成される係止孔３４ａに挿入固定される。図５〜図７にみられるようにロータ２の回転方向後方から前方に向けて斜めに配置され、他方の端部をロータ２の周部から内部に向けて穿孔される係止孔２４に挿入固定される。因みに、ロータ側係止孔２４ａ，２４Ｂは穴あけ加工後適宜材料により塞栓される。
【００３３】
一方第２弾性材４Ｂは、その一端部を第１ベーン４Ａの表面から裏面に向けて穿孔される径方向を長円とする楕円形の長孔からなる貫通孔３５に挿通され第２ベーンＢに形成される係止孔３４Ｂに挿入固定され、ロータ２の回転方向後方から前方に向けて斜めに配置され、他方の端部をロータ２の周部から内部に向けて穿孔される係止孔２４Ｂに挿入固定される。このように重ね合わせて配置される第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂのそれぞれは内側面を互いに摺接させながら所定距離の移動が許容されると共に重ね合わせて配置されるこれらの第１ベーン３Ａ，第２ベーン３Ｂのそれぞれ手前側のベーンを貫通し先側のベーンに第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのベーン側係止部を係止孔３４ａ，３４Ｂにそれぞれ固定される。これにより後述する第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３に作用する流体圧力および第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの牽引力を互いに同時に２枚の第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂを牽引され、第１ベーン３Ａ或いは第２ベーン３Ｂいずれか１枚のベーンを牽引される構成に比べ、ベーン３に作用する作動流体の圧力及び内周面１１と摺接部３１ａ,３１ｂ,１ｃ３１ｄに発生する摺動抵抗 による曲げ応力に対する強度が粗倍増する。さらに、図７の形態において第１作動室に臨む第２ベーン３Ｂに第２弾性材４Ｂの第２ベーン３Ｂ側係止部がロータ２の周部より外側に位置しており、第２ベーン３Ｂに最も大きな流体反力が作用する時、より応力の作用点に近まる位置を第２弾性材４Ｂによって第２ベーン３Ｂは牽引されている。これにより該図にみられるような形態を辿り作用するそれぞれの作動行程において、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂへの曲げ応力は軽減される。
【００３４】
図４に示すものは、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図で、ロータ２と一体に形成されるリブプレート１８である。このリブプレート１８は、例えば特許文献１にみられるようにベーン式バキュームポンプの軽量化と製造コストの削減を図るためロータの支持軸および支持部材を入力軸側にのみ配置される、所謂、片持式の片側支持構造に比べ、重量とコストは嵩むものの容積型流体機械Ｐの鋼性を高めるため両支持形に形成したものであり、図１にみられるベアリング１７ａ、１７ｂにより回転自在に支持される駆動軸２０を備え、ロータ２と一体に形成されるリブプレート１８は、図１〜図４にみられる開口部２３はロータ２の内部空間に配置される第１、第２弾性材４Ａ，４Ｂの着脱を実施する際の作業用の窓である。また、このリブプレート１８をロータ２に着脱可能に構成することにより第１弾性材４Ａ，第２弾性材４Ｂの着脱作業がさらに容易となる。
【００３５】
「第１実施例の作用」
次に、以上のように構成される第１実施例の容積型流体機械Ｐの作用を説明する。図５にロータ２が停止した状態を示す。この状態では、第１ベーン４Ａおよび第２ベーン４Ｂは弾性材４Ａ及び弾性材４Ｂによってロータ２の中心部およびガイド２１ｂと２１ｄに向く方向にそれぞれ引き寄せられ、対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄによって形成される断面略Ｖ字状の溝底部がそれぞれ当接しベーン３のロータ２の径方向寸法は最縮小化されると共に第１弾性材４Ａと第２弾性材４Ｂが互いにロータ２の径内方引き合う力が均衡され第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂはロータ２の中央寄りに位置している。これにより内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの間に隙間Ｄ１，Ｄ２が形成され、第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３は区画されず連通状態にある。
【００３６】
そして、この隙間Ｄ１，Ｄ２は、ロータ２の回転に伴う遠心力の大きさにしたがって拡大縮小する、ロータ２の始動初期における第１ベーン４Ａおよび第２ベーン４Ｂに作用する遠心力の大きさよりも、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂによって第１ベーン４Ａおよび第２ベーン４Ｂをロータ２の中心に向けて引き寄せる牽引力がそれぞれ上回るように設定されており内周面１１と摺接部３３ａ，３３ｂとの隙間Ｄ１，Ｄ２は確保されており、内周面１１と摺接部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとの間に摺動抵抗は発生せず容積型流体機械Ｐの起動に伴うトルクを軽減できると共に、ロータ２の始動初期における作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、ポンプ作用を果たさないため第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂへの流体反力による負荷は小さい。したがって容積型流体機械の起動トルクを軽減でき原動機の小型化が実現される。
【００３７】
尚、第１実施例における容積型流体機械Ｐの潤滑手段について述べていないが第１実施例の容積型流体機械Ｐを構成する各摺動部材を自己潤滑性材料により構成されているものとし、それぞれの摺動部は油膜によって潤滑およびシールがなされているため、潤滑油（液体による）の攪拌抵抗は発生していないものとする。
【００３８】
図６にみられる形態において、例えば、図示しない電動モータの出力軸を、図１および図３にみられるカップリング２６に連結されロータ２が所定の回転数で駆動され、図５の状態から駆動軸２０を時計回りに４５°回転させた状態を示し、第１ベーン４Ａおよび第２ベーン４Ｂにそれぞれ遠心力が作用しガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに支持されてロータ２の径外方に突出し、摺接部３１ａ，３１ｂ,３１ｃ,３１ｄが内周面１１に摺接しており第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３はそれぞれ区画され、ロータ２の回転に伴って、それぞれの第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３は、その容積を拡縮する。
【００３９】
ここで、以降明細書の簡潔化を図るため、本発明の容積型流体機械Ｐを構成する各部位、部材に作用する力の向きと大きさを次のような記号で表すこととする。
第１ベーン３Ａに作用する小さな遠心力・・（Ａｓｃ）
第１ベーン３Ａに作用する大きな遠心力・・（Ａｌｃ）
第２ベーン３Ｂに作用する小さな遠心力・・（Ｂｓｃ）
第２ベーン３Ｂに作用する大きな遠心力・・（Ｂｌｃ）
第１ベーン３Ａに作用するロータ２の回転向きの小さなモーメント・・（Ａｐｓｍ）
第１ベーン３Ａに作用するロータ２の回転向きの大きなモーメント・・（Ａｐｌｍ）
第１ベーン３Ａに作用するロータ２の回転向きと逆向きの小さなモーメント・・（Ａｍｓｍ）
第１ベーン３Ａに作用するロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント・・（Ａｍｌｍ）
第２ベーン３Ｂに作用するロータ２の回転向きの小さなモーメント・・（Ｂｐｓｍ）
第２ベーン３Ｂに作用するロータ２の回転向きの大きなモーメント・・（Ｂｐｌｍ）
第２ベーン３Ｂに作用するロータ２の回転向きと逆向きの小さなモーメント・・（Ｂｍｓｍ）
第２ベーン３Ｂに作用するロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント・・（Ｂｍｌｍ）
摺接部３１ａに作用する低い正圧力・・（３１ａｌｐｐ）
摺接部３１ａに作用する高い正圧力・・（３１ａｈｐｐ）
摺接部３１ａに作用する低い負圧力・・（３１ａｌｍｐ）
摺接部３１ａに作用する高い負圧力・・（３１ａｈｍｐ）
摺接部３１ｂに作用する低い正圧力・・（３１ｂｌｐｐ）
摺接部３１ｂに作用する高い正圧力・・（３１ｂｈｐｐ）
摺接部３１ｂに作用する低い負圧力・・（３１ｂｌｍｐ）
摺接部３１ｂに作用する高い負圧力・・（３１ｂｈｍｐ）
摺接部３１ｃに作用する低い正圧力・・（３１ｃｌｐｐ）
摺接部３１ｃに作用する高い正圧力・・（３１ｃｈｐｐ）
摺接部３１ｃに作用する低い負圧力・・（３１ｃｌｍｐ）
摺接部３１ｃに作用する高い負圧力・・（３１ｃｈｍｐ）
摺接部３１ｄに作用する低い正圧力・・（３１ｄｌｐｐ）
摺接部３１ｄに作用する高い正圧力・・（３１ｄｈｐｐ）
摺接部３１ｄに作用する低い負圧力・・（３１ｄｌｍｐ）
摺接部３１ｄに作用する高い負圧力・・（３１ｄｈｍｐ）
第１弾性材４Ａの小さな牽引力・・（Ａｓｔ）
第１弾性材４Ａの大きな牽引力・・（Ａｌｔ）
第２弾性材４Ｂの小さな牽引力・・（Ｂｓｔ）
第２弾性材４Ｂの大きな牽引力・・（Ｂｌｔ）
第１弾性材４Ａの牽引力が第１ベーン３Ａに作用する小さなモーメント・・（Ａｔｓｍ）
第１弾性材４Ａの牽引力が第１ベーン３Ａに作用する大きなモーメント・・（Ａｔｌｍ）
第２弾性材４Ｂの牽引力が第２ベーン３Ｂに作用する小さなモーメント・・（Ｂｔｓｍ）
第２弾性材４Ｂの牽引力が第２ベーン３Ｂに作用する大きなモーメント・・（Ｂｔｌｍ）
対向部３３ａに作用する低い正圧力・・（３３ａｌｐｐ）
対向部３３ａに作用する高い正圧力・・（３３ａｈｐｐ）
対向部３３ａに作用する低い負圧力・・（３３ａｌｍｐ）
対向部３３ａに作用する高い負圧力・・（３３ａｈｍｐ）
対向部３３ｂに作用する低い正圧力・・（３３ｂｌｐｐ）
対向部３３ｂに作用する高い正圧力・・（３３ｂｈｐｐ）
対向部３３ｂに作用する低い負圧力・・（３３ｂｌｍｐ）
対向部３３ｂに作用する高い負圧力・・（３３ｂｈｍｐ）
対向部３３ｃに作用する低い正圧力・・（３３ｃｌｐｐ）
対向部３３ｃに作用する高い正圧力・・（３３ｃｈｐｐ）
対向部３３ｃに作用する低い負圧力・・（３３ｃｌｍｐ）
対向部３３ｃに作用する高い負圧力・・（３３ｃｈｍｐ）
対向部３３ｄに作用する低い正圧力・・（３３ｄｌｐｐ）
対向部３３ｄに作用する高い正圧力・・（３３ｄｈｐｐ）
対向部３３ｄに作用する低い負圧力・・（３３ｄｌｍｐ）
対向部３３ｄに作用する高い負圧力・・（３３ｄｈｍｐ）
第１弾性材４Ａに作用する小さな遠心力・・（ｅＡｓｃ）
第１弾性材４Ａに作用する大きな遠心力・・（ｅＡｌｃ）
第２弾性材４Ｂに作用する小さな遠心力・・（ｅＢｓｃ）
第２弾性材４Ｂに作用する大きな遠心力・・（ｅＢｌｃ）
【００４０】
図６にみられるように、粗最縮小しつつある第１弾性材４Ａの小さな牽引力（Ａｓｔ）によって第１ベーン３Ａはロータ２の径内方に向け付勢されている。そして、圧縮行程の初期にあり低い正圧となっている第２作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ａに作用する低い正圧力（３３ｂｌｐｐ）は第１ベーン３Ａをロータ２の径内方に向けて付勢している。第１ベーン３Ａをロータ２の内方に向けて付勢する、これら（Ａｓｔ），（３３ｂｌｐｐ）の合成付勢力を質量が大きい先端側を内周面１１側に小さく突出させた第１ベーン３Ａに作用する小さな遠心力（Ａｓｃ）によって、第１ベーン３Ａをロータ２の径外方に向かわせている。圧縮行程の終期にある正高圧が作用している第３作動室Ｒ３に晒されている対向部３３ａに第１ベーン３Ａをロータ２の外方に向けて押圧する（３３ａｈｐｐ）が作用している。第２ベーン３Ｂをロータ２の外方へ向けて付勢するこれら（Ａｓｃ），（３３ａｈｐｐ）の合成付勢力が上回り第１ベーン３Ａはロータ２の径外方へ向けて付勢され、摺接部３１ｃ，３１ｄを内周面１１に摺接させる第１ベーン３Ａによって第１作動室Ｒ１と第２作動室Ｒ２とに区画され、これら第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２はロータ２の回転に伴ってその容積を拡縮する。
【００４１】
このようにして摺接部３１ａ，３１ｂを内周面１１に摺接させる接触圧は、第１ベーン３Ａの質量に比例して第１ベーン３Ａに発生する遠心力の大きさ、つまり第１ベーン３Ａがロータ２の外方に向かう力の大きさと、第１ベーン３Ａをロータ２の内方に引き戻そうとする第１弾性材４Ａの牽引力の差によって内周面１１に摺接部３１ａ，３１ｂが摺接する押圧力が定まる。このため第１ベーン３Ａの偏心質量と第１弾性材４Ａの牽引力の大きさが好適に設定され、内周面１１に対して摺動する摺接部３１ａ，３１ｂによる過不足のない接触圧力によって、第１作動室Ｒ１と第２作動室Ｒ２のシール性が確保され圧縮効率が高まると共に、これらの内周面１１および摺接部３１ａ，３１ｂの摺動抵抗と磨耗が軽減される。
【００４２】
図６の形態にみられるように、第２作動室Ｒ２側に晒されている第１ベーン３Ａの側面には圧縮行程の初期にあり低い正圧力が作用しており、第１ベーン３Ａにはロータ２の回転向きの小さなモーメント（Ａｐｓｍ）が作用している。一方第３作動室Ｒ３側に晒されている第１ベーン３Ａの側面には圧縮行程の終期にあり高い正圧力が作用しており第１ベーン３Ａにはロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ａｍｌｍ）が作用している。この（Ａｍｌｍ）が（Ａｐｓｍ）を上回り、第１ベーン３Ａの第２作動室Ｒ２側側面をガイド２１ａに押し付けようとしている。
【００４３】
これに対して第１弾性材４Ａは大きな牽引力（Ａｌｔ）を作用させている。この（Ａｌｔ）は第１ベーン３Ａをロータ２の径内方に向けて引き寄せようとする力の成分と、第１ベーン３Ａの基端部側および第２ベーン３Ｂの先端側をガイド２１ｄ側に引き付けようとする力の成分を発生している。これにより第２ベーン３Ｂに作用している最も大きな遠心力（Ｂｌｃ）を適度に減衰させて摺接部３１ｃ，３１ｄが内周面１１に過剰な押圧力で摺接するのを回避すると共に、上記（Ｂｍｓｍ），（３１ｃｌｍｐ），（Ｂｍｌｍ），（３１ｄｈｐｐ）の合成付勢力によって第２ベーン３Ｂの第１作動室Ｒ１側の側面をガイド２１ｃに強く押し付けられる大きな付勢力を緩和して第２ベーン３Ｂの第１作動室Ｒ１側の側面とガイド２１ｃとの摺動面の摺動抵抗を軽減して、これら摺動面の磨耗とエネルギーの浪費が抑制される。
【００４４】
図６にみられるように、粗最伸張しつつある第２弾性材４Ｂの大きな牽引力（Ｂｌｔ）によって第２ベーン３Ｂはロータ２の内方に向け付勢されている。そして、圧縮行程の初期にある低正圧となっている第２作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ｄに作用する（３３ｄｌｐｐ）は第２ベーン３Ｂをロータ２の内方に向けて付勢している。第２ベーン３Ｂをロータ２の内方に向けて付勢する、これら（Ｂｌｔ），（３３ｄｌｐｐ）の合成付勢力を、質量が大きい先端側を内周面１１側に大きく突出させている第２ベーン３Ｂに作用する大きな遠心力（Ｂｌｃ）によって、第２ベーン３Ｂをロータ２の径外方に向かわせている。そして吸入行程の初期にあり低い負圧が作用している第１作動室Ｒ１に晒されている第２ベーン３Ｂをロータ２の外方へ向かわせる低い負圧力が摺接部３１ｃに（３１ｃｌｍｐ）が作用している。さらに、圧縮行程の終期にあり正高圧が作用している第３作動室Ｒ３に晒されている対向部３３ｂに（３３ｂｈｐｐ）が作用しており、第２ベーン３Ｂをロータ２の径外方に向けて付勢している。第２ベーン３Ｂをロータ２の径外方へ向けて付勢するこれら（Ｂｌｃ），（３１ｃｌｍｐ），（３３ｄｈｐｐ）の合成付勢力が上回り第２ベーン３Ｂはロータ２の径外方へ向けて付勢され、摺接部３１ｃ，３１ｄを内周面１１に摺接させる第２ベーン３Ｂによって第一作動室１Ｒと第２作動室Ｒ２とに区画され、これら第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２はロータ２の回転に伴ってその容積を拡縮する。
【００４５】
そして、摺接部３１ｃ，３１ｄを内周面１１に摺動させる接触圧は、第２ベーン３Ｂの質量に比例して第２ベーン３Ｂに発生する遠心力の大きさにしたがって第２ベーン３Ｂがロータ２の径外方に向かう力の大きさと、第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に引き戻そうとする第２弾性材４Ｂの牽引力の差によって内周面１１に摺接部３１ｃ，３１ｄが摺接する圧接力が定まる。このため第２ベーン３Ｂの偏心質量と第２弾性材の牽引力の大きさが好適に選定され、内周面１１に対する摺接部３１ｃ，３１ｄによる過不足のない接触圧力を得ることが可能になり、この行程における第１作動室Ｒ１および第２作動室Ｒ２のシール性を確保しながら、かつ摺動抵抗の軽減が図られる。
【００４６】
図７にみられるように、吸入行程の中期にあり低い負圧が作用している第１作動室Ｒ１側に最突出させ流体が作用する面積も最大となっている側面を第１作動室Ｒ１に晒されている第２ベーン３Ｂの側面にはロータ２の回転向きと逆向きの大きいモーメント（Ｂｍｌｍ）が作用している。さらに吸入行程の中期にあり低い負圧が作用している第１作動室Ｒ１に晒されている摺接部３１ｃにも低い負圧が作用しており第２ベーン３Ｂにロータ２の回転向きと逆向きの小さなモーメント（Ｂｍｓｍ）を発生している。一方、圧縮行程の中期にあり正圧となっている第２作動室Ｒ２側に最突出させ、流体が作用する面積も最大となっている第２作動室Ｒ２に晒されている第１ベーン３Ａは、その突出量が最大となっており第２作動室Ｒ２内の流体の圧力が作用する面積は最大となっている。このため第２作動室Ｒ２に晒されている第１ベーン３Ａの側面にロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ａｍｌｍ）が作用している。この（Ａｍｌｍ）は、第１ベーン３Ａの第１作動室Ｒ１側側面を介して第２ベーン３Ｂの第２作動室３Ｂ側側面に伝達され、第２ベーン３Ｂにロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ｂｍｌｍ）を作用させている。
【００４７】
さらに圧縮行程の中期にあり正圧となっている第２作動室Ｒ２に晒されている摺接部３１ｄは、ロータ２の中心からの距離を最大に位置させた状態で正圧が作用しており、第２ベーン３Ｂにロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ｂｍｌｍ）を発生している。これら（Ｂｍｌｍ），（Ｂｍｓｍ），（Ｂｍｌｍ），（Ｂｍｌｍ）の合成付勢力は、第２ベーン３Ｂの第１作動室Ｒ１側の側面を、ガイド２１ｃに強く押し付けられ大きな摺動抵抗を発生させようとしている。
【００４８】
これに対して第２弾性材４Ｂは、図７にみられるように、第２ベーン３Ｂの重心を偏らせるため中実に形成される先端側がロータ２の中心からの距離が最大となっている。この状態において第２ベーン３Ｂに作用する最も大きな遠心力に抗して最伸張し、最も大きな牽引力（ｅＢｌｃ）を発生している。
【００４９】
この（ｅＢｌｃ）は、第２ベーン３Ｂをロータ２の中心に向けて引き寄せようとする力の成分と、第１ベーン３Ａの基端部側および第２ベーン３Ｂの先端側をガイド２１ｄ側に引き付けようとする力の成分を発生している。これにより第２ベーン３Ｂに作用する最も大きな遠心力を適度に減衰させて摺接部３１ｃ，３１ｄが内周面１１に過剰な押圧力で摺接するのを回避すると共に、上記合成付勢力（Ｂｍｌｍ），（Ｂｍｓｍ），（Ｂｍｌｍ），（Ｂｍｌｍ）によって第２ベーン３Ｂの第１作動室Ｒ１側の側面をガイド２１ｃに強く押し付けられる大きな付勢力と、上記（ｅＢｌｃ）の第１ベーン３Ａの基端部側及び第２ベーン３Ｂの先端側をガイド２１ｄ側に引き付けようとする力の成分とが打ち消し合われ、第２ベーン３Ｂの第１作動室Ｒ１側の摺動面とガイド２１ｃとの摺動面の摺動抵抗を軽減してこれら摺動面の磨耗とエネルギーの浪費が抑制される。
【００５０】
また、上記説明は、例えば、主として燃料電池のセルに空気を供給するコンプレッサーとして使用される場合に、回転数が粗一定の電動モータでロータ２を回転駆動される状況を想定して説明したが、例えば自動車のエンジンに連結されて容積型流体機械Ｐを冷媒ガス圧縮機として用いられる場合に、ロータ２の回転数は、自動車への負荷の変動或いは出力の増減に伴って大きく変動する。このためエンジンの回転速度にしたがうロータ２の回転数に、第１ベーン３Ａ，第２ベーン３Ｂ及び第１弾性材４Ａ，第２弾性材４Ｂに作用する遠心力も比例する。このようにロータ２の回転数の変動が激しい環境で使用される場合の容積型流体機械Ｐは、次のような機能を有する。
【００５１】
図６にみられる形態において、第１ベーン３Ａによって区画され、圧縮行程の初期にある第２作動室Ｒ２に晒されている摺接部３１ｂには低い正圧力（３１ｂｌｐｐ）が作用している。そして圧縮行程の終期にある第３作動室Ｒ３に晒されている摺接部３１ａには高い正圧力（３１ａｈｐｐ）が作用している。これらの（３１ｂｌｐｐ），３１ａｈｐｐ）合成圧力は第１ベーン３Ａをロータ２の径内方に向けて押圧し、内周面１１から摺接部３１ａ，３１ｂを離間させ、第１ベーン３Ａにチャタリングを発生させようとしている。
【００５２】
これに対して圧縮行程の終期にある第３作動室Ｒ３に晒されている対向部３３ａには高い正圧力（３３ａｈｐｐ）が作用している。さらに、圧縮行程の初期にある第２作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ｃには低い正圧力（３３ｃｌｐｐ）が作用しており、第１ベーン３Ａを内周面１１に向けて押圧するこれら（３３ａｈｐｐ），（３３ｃｌｐｐ）の合成圧力は第１ベーン３Ａを内周面１１に向けて押圧している。
【００５３】
そしてこの（３１ｂｌｐｐ），３１ａｈｐｐ）が作用する受圧面積よりも（３３ａｈｐｐ），（３３ｃｌｐｐ）が作用する受圧面積が大きく形成されており、第１ベーン３Ａは内周面１１に向く押圧力が大きく上回り摺接部３１ａ,３１ｂは内周面１１に向けて過剰に押し付けられようとしている。この過剰な押圧力を緩和するように第１ベーン３Ａをロータ２の径内方に引き戻す第１弾性材４Ａが配置される傾斜角と牽引力を最適に設定される。
【００５４】
これにより第１ベーン３Ａのチャタリングが防止されると共に、内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺動抵抗は低減され、作動室Ｒ２，Ｒ３のシール性は確保されると共に入力効率と圧縮効率も高まる。
【００５５】
図６にみられる形態において、第２ベーン３Ｂによって区画され、吸入行程にある第１作動室Ｒ１に晒されている摺接部３１ｃには低い負圧力（３１ｃｌｍｐ）と、圧縮行程の初期にある第２作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ｄには低い正圧力（３３ｄｌｐｐ）および圧縮行程の終期にある第３作動室Ｒ３に晒されている対向部３３ｂには高い正圧力（３３ｂｈｐｐ）が作用している。これら（３１ｃｌｍｐ），（３３ｄｌｐｐ），（３３ｂｈｐｐ）の合成圧力は第２ベーン３Ｂを内周面１１に向けて強く押圧している。
【００５６】
これに対して圧縮行程の初期にある第２作動室Ｒ２に晒されている摺接部３１ｄには低い正圧力（３１ｄｌｐｐ）が作用し、第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に向けて弱く押圧している。このため、第２ベーン３Ｂは内周面１１に向く押圧力が大きく上回り摺接部３１ｃ,３１ｄは内周面１１に向けて過剰に押し付けられようとしている。この過剰な押圧力を緩和するように第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に引き戻す第２弾性材４Ｂの配置される傾斜角と牽引力を最適に設定される。これにより、内周面１１と摺接部３１ｃ，３１ｄとの摺動抵抗は低減され、作動室Ｒ１，Ｒ２のシール性は確保され、入力効率と圧縮効率を高める。
【００５７】
図６にみられる形態において、圧縮行程の終期にある第３作動室Ｒ３に晒されている摺接部３１ａには高い正圧力（３１ａｈｐｐ）が作用している。そして圧縮行程の初期にある第二作動室Ｒ２に晒されている摺接部３１ｂには低い正圧（３３ｂｌｐｐ）が作用している。そして、圧縮行程の初期にある第二作動室Ｒ２に晒されている摺接部３１ｄにも低い正圧（３３ｄｌｐｐ）が作用している。これら（３１ａｈｐｐ），（３３ｂｌｐｐ），（３３ｄｌｐｐ）の圧力は、内周面１１から摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｄを離間させ、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂにチャタリングを発生させようとしている。
【００５８】
これに対して、吸入行程にある第１作動室Ｒ１に晒されている摺接部３１ｃには低い負圧（３１ｃｌｍｐ）が作用している。さらに、圧縮行程の終期にある第３作動室Ｒ３に晒されている対向部３３ａ，３３ｂには高い正圧（３３ａｈｐｐ），（３３ｂｈｐｐ）が作用している。そして、圧縮行程の初期にある第二作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ｃ，３３ｄには低い正圧（３３ｃｌｐｐ），（３３ｄｌｐｐ）が作用している。これらの（３１ｃｌｍｐ），（３３ａｈｐｐ），（３３ｂｈｐｐ），（３３ｃｌｐｐ），（３３ｄｌｐｐ）は内周面１１に摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを押し付けている。これにより、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂのチャタリング発生は回避され、容積型流体機械Ｐの圧縮効率を高めると共に、第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３の圧力変化に対応して常に内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの摺接圧力は良好に維持され、内周面１１および摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの摺動抵抗と磨耗が抑制される。
【００５９】
図６にみられるように、ロータ２の回転時には離間する対向部３３ａと３３ｂおよび３３ｃと３３ｄとで形成される断面略Ｖ字状の開口部はロータ２の回転方向前方に開口し、ロータ２の回転に伴う摺動部によって発生し、作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に飛散する磨耗粉等の集容部として機能する。そして、前記傾斜面に付着した磨耗粉の殆どはロータ２の回転に伴う遠心力によって流体と共に吐出口へと排出される。また、遠心力が働き難い比重の小さい磨耗粉は、ロータ２の回転停止直前に第１弾性材４Ａ及び第２弾性材４Ｂの牽引力によりロータ２の中心に向けて引き寄せられる第１ベーン３Ａおよび第ベーン３Ｂの移動に伴って当接する前記断面略Ｖ字状の傾斜面により挟み込み、作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３側へ押し出され、容積型流体機械Ｐの起動時に流体と共に機外へ排出される。
【００６０】
図７にみられるように第１ベーン３Ａは質量が大きい先端側をロータ２に最收没され第１ベーン３Ａの重心とロータ２の中心軸線Ｃとの距離は最も小さくなっている。したがって第１ベーン３Ａに作用する遠心力も最小となっている。この状態における第１弾性材４Ａも最収縮しており、第１ベーン３Ａをロータ２の内方に引き寄せる牽引力も最小となっている。このようにしてロータ２の中心線Ｃと第１ベーン３Ａの重心位置の距離に連動して第１弾性材４Ａの牽引力は増減し自律的に制御され、内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺接圧力はロータ２の回転速度が設定された回転数域のとき良好な状態に保持されるものであるが、ロータ２が低速で回転駆動される場合に内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺接圧力が良好な状態となるように設定されると、ロータ２が高速で回転駆動される場合に第１ベーン３Ａの遠心力、すなわち第１ベーン３Ａの内周面１１に向く付勢力が増大するのに対し、第１弾性材４Ａを内周面１１の径内方に向かわせる牽引力は増大せず、内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺接圧力が過大となり、これらの内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺動抵抗が増加し入力効率を低下させる。この問題を改善するため第１弾性材４Ａに、より大きな遠心力が発生するような向きを選定して配置すると共に第１弾性材４Ａのバネ部を大質量化して、ロータ２の回転速度に応じて第１弾性材４Ａのバネ部に発生する遠心力を第１弾性材４Ａの牽引力に付加され、第１弾性材４Ａが有するバネ定数を超える牽引力を第１弾性材４Ａに作用させる。これによりロータ２の回転速度の変化に対応させて内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂとの摺接圧力は過不足のない好ましい状態に保たれる。
【００６１】
一方、第２ベーン３Ｂは質量が大きい先端側をロータ２から最突出し角速度も最大となっており、この形態における第２ベーン３Ｂにはロータ２の径外方に向かわせる最も大きな遠心力が作用している。そして第２弾性材４Ｂは最伸張して最も大きな牽引力を作用させていると共に、係止部２４Ｂと３４Ｂとの距離も最大となっており、バネ部を大質量化された第２弾性材４Ｂを径外方に撓ませる大きな遠心力が作用している。この大きな遠心力は、第２弾性材４Ｂの第２弾性材４Ｂが有する最伸張時のバネ定数を超える牽引力を第２弾性材４Ｂに作用させ第２弾性材４Ｂの牽引力をさらに強める。これによりロータ２の回転速度にしたがう第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさに対応して第２弾性材４Ｂの牽引力が増減され内周面１１と摺接部３１ｃ，３１ｄとの摺接圧力は好ましい状態に保たれる。
【００６２】
因みに、従来広く知られるロータ自転型の容積型流体機械では、ロータの回転に伴ってベーンに作用する遠心力にのみ依存してベーン先端摺接部とシリンダ内周面とのシールに必要な接触圧を賄われる場合に、ロータが低速で回転駆動される状態ではベーンに発生する遠心力が不足しベーン先端摺接部とシリンダ内周面の接触圧不足に起因する圧縮効率の低下が懸念され、逆に高速で運転される場合には、遠心力が過大となりベーン先端摺接部とシリンダ内周面との摺動抵抗の増加に伴う入力効率の低下および摺動部の早期磨耗が懸念されるが、本発明の容積型流体機械Ｐの上記手段によれば、これらの問題を改善することができる。
【００６３】
「第２実施例の構成」
図８は、第２実施例の容積型流体機械Ｐのベーン部分解斜視図であり、図９から図１２には、第２実施例の容積型流体機械Ｐの要部断面を示すと共にそれぞれの作動状態を示す。第２実施例は、例えば、図示しない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に好適に作動する。
【００６４】
図８および図９にみられるように第２実施例では、第１実施例におけるベーン３の配置に対し、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂは、ロータ２の中心を起点にして反転させて配置される。
【００６５】
第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの基端部側にそれぞれ形成される長孔３６ａおよび３６ｂに挿通されるボルト３７を介して第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂはそれぞれ長孔３６ａ，３６ｂの長円の径範囲内の移動を許容され、かつ重ね合わされた状態を保ちながらロータ２を中心とする径方向への移動可能に構成される。これにより第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをボルト３７によって連結されず、分離させて配置される場合に比べ、ベーン３への負荷応力を高めることができる。
【００６６】
第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂ側の第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂにそれぞれ形成される係止部３４aおよび係止部３４Ｂに第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂがそれぞれ係止され、第１実施例にみられた第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂへの第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの係止形態に比べ、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂへの第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの着脱作業が容易となる。
【００６７】
対向部３３ａと３３ｂおよび対向部３３ｄと３３ｄとで形成される断面略Ｖ字状の開口部は、第１実施例の形態と逆向き、すなわちロータ２の回転方向後方に向けて形成され、後述する負圧力流体を、これらの対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｄ，３３ｄに有効に作用させることができる。
【００６８】
図９は、ロータ２が停止している状態を示し、図示しない潤滑油供給手段によって容積型流体機械Ｐに注油された潤滑油Ｌｏがシリンダ１の内周面１１内の底部に溜まっている状態を示している。
【００６９】
「第２実施例の作用」
次に、以上のように構成される第２実施例の容積型流体機械Ｐの停止、始動、運転状態における作用を説明する。図９に示すようにロータ２が停止し、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの側面が水平の状態では、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの互いに均衡する牽引力によってロータ２の中心部に向けて第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂが引き寄せられ第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂはそれぞれロータ２の中央部に位置している。
【００７０】
図９の下方に示す拡大図にみられるように、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの基端部と先端部とに備える対向部３３ａと３３ｂおよび３３ｃと３３ｄとで形成される断面略Ｖ字状の底部がそれぞれ当接し、ベーン３の長手方向寸法は最縮小化され、内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの間に隙間Ｄ１，Ｄ２が形成されている。
【００７１】
図１０は、例えば図示しないエンジンのカムシャフトが、図１に示すものと同様のカップリング２２に連結され、図９の形態から時計回りに９０°ロータ２を回転駆動された始動初期の状態を示している。ロータ２の回転に伴って第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさにしたがって隙間Ｄ１，Ｄ２は拡大縮小する。ロータ２の始動初期における第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさよりも、弾性材４Ａ及び弾性材４Ｂによって第１ベーン３Ａ及び第２ベーン３Ｂをロータ２の中心に向けて引き寄せる牽引力が上回るように設定されており内周面１１と摺接部３３ａ，３３ｂとの隙間Ｄ１，Ｄ２は確保されており、第１ベーン３Ａおよび摺接部３１ｄ或いは第２ベーン３Ｂおよび３１ａは、潤滑油Ｌｏを吐出口１３へ一気呵成に移動させることなく、潤滑油Ｌｏを攪拌しながら回転位相変化する。
【００７２】
ロータ２の回転数上昇に伴って第１ベーン３Ａ，第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさに反比例して隙間Ｄ１，Ｄ２は除除に小さくなり、ロータ２が所定回転数に達すると、摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが内周面１１に摺接され、第１作動室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は区画される。潤滑油Ｌｏは複数回に分割されて作動流体と共に吐出口へと移動排出される。このようにしてガイド２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１および第１ベーン３Ａ，第２ベーン３Ｂに過大な衝撃荷重が加えられることが回避される。このため容積型流体機械Ｐの始動トルクを軽減でき、原動機およびクラッチ等の駆動力伝達機器の小型化が図れると共に、容積型流体機械Ｐの回転駆動支持部材の強度を低く設計することが可能になり、容積型流体機械Ｐの小型軽量化と製造コストを低減することができる。
【００７３】
図１１は、容積型流体機械Ｐが所定の回転数で運転されている状態を示し、第１作動室Ｒ１は膨張行程にあり、例えば、図示しないブレーキブースタの圧力室から伸びる配管を吸入口１２に接続され、膨張行程にある第１作動室Ｒ１によって、上記、圧力室内の空気が吸引され、圧縮工程にある第２作動室Ｒ２に導かれた空気が逆止弁１６および吐出口を介して機外へ排出されている。
【００７４】
図１１に示すように、吸入行程にある第１作動室Ｒ１は負圧となっている。内周面１１側に最突出させ、第１作動室Ｒ１に晒されている第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの側面にはロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ａｍｌｍ）および（Ｂｍｌｍ）が作用している。そして、圧縮行程にあり、内周面１１側に最突出し第２作動室Ｒ２側に晒さる面積が最大となっている第１ベーン３Ａにロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ａｍｌｍ）を作用させている。これら（Ａｍｌｍ），（Ｂｍｌｍ），（Ａｍｌｍ）の合成モーメントと、ロータ２の回転向きと逆向きのモーメント発生させる内周面１１に摺接している摺接部３１ｃ，３１ｄの摺接反力とで、第２ベーン３Ｂのガイド２１ｃ側側面をガイド２１ｃに最も大きな力で押し付けようとしている。
【００７５】
これに対して第１弾性材４Ａは最伸張した状態となっており大きな牽引力（Ａｌｔ）を発生させていると共に第１弾性材４Ａには大きな遠心力（ｅＡｌｃ）が作用している。この（ｅＡｌｃ）は、第１弾性材４Ａをロータ２の径外方に撓ませて第１弾性材４Ａが有する牽引バネ定数にさらなる牽引力を付加された第１弾性材４Ａの（Ａｌｔ）は、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをガイド２１ｄ側に引き付けようとしている。この牽引力は、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂにロータ２の回転向きの大きなモーメント（Ａｐｌｍ）および（Ｂｐｌｍ）を発生している。これにより（Ａｍｌｍ），（Ｂｍｌｍ），（Ａｍｓｍ）の合成モーメントと（Ａｐｌｍ），（Ｂｐｌｍ）は打ち消し合われ、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの側面と、ガイド２１ｃおよびガイド２１ｄとの摺動抵抗は緩和され、これら摺動面の磨耗が抑制される。
【００７６】
一方、ガイド２１ｂに側面を摺接させて最没入し、圧縮行程にある第２作動室Ｒ２側に晒されている第２ベーン３Ｂの側面および摺接部３１ｂ，対向部３３ａ，には、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに、ロータ２の回転向きのモーメントを付与する（Ｂｐｓｍ），（３１ｂｌｐｐ），（３３ａｈｍｐ）が作用している。そして、ガイド２１ａに側面を摺接させて最没入し、膨張行程にある第１作動室Ｒ１側に晒されている摺接部３１ａにも第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに、ロータ２の回転向きのモーメントを付与する高い負圧力（３１ａｈｍｐ）が作用している。
【００７７】
さらに、最収縮している第２弾性材４Ｂも第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに、ロータ２の回転向きの小さなモーメントを付与する牽引力（Ｂｓｔ）を発生させている。
このようにしてロータ２の回転向きのモーメントを発生するこれら（Ｂｐｓｍ），（３１ｂｌｐｐ），（３３ａｈｍｐ），（３１ａｈｍｐ），（Ｂｓｔ）の合成モーメントと、内周面１１に摺接しロータ２の回転向きと逆向きのモーメントを第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに発生させる摺接部３１ａ,３１ｂの摺接反力とが互いに打ち消し合われ、ガイド２１ａおよびガイド２１ｄと第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの側部摺動面との摺動抵抗と磨耗が抑制される。
【００７８】
以上に説明した第２実施例の容積型流体機械Ｐを、例えば、自動車に搭載され、ブレーキブースタの圧力室の空気を吸引する真空ポンプとして用いられる場合に、通常、エンジンのカムシャフトに駆動軸２０が連結され、自動車が運転されている間中ロータ２は回転駆動される。一般に、ブレーキの使用頻度が極端に少なくなり負圧力の消費が減少するとされる高速道路を走行中、第１作動室Ｒ１および上記圧力室が所定の負圧に達しても容積型流体機械は真空ポンプ作用を継続する。そのため、内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの間で発生する摩擦により、これら摺接部の磨耗を早めると共に、エンジントルクを浪費し、特にエンジンが高回転で長時間運転される傾向にある高速道路を走行する場合特に燃費を悪化させる要因となっている。そこで、第２実施例の容積型流体機械Ｐによれば、次のような動作によって、上記問題の解決が図られる。
【００７９】
図１２は、第２実施例の容積型流体機械Ｐが所定の回転数で運転されている状態を示し、上述の、例えば、図示しない車両のブレーキブースタの圧力室内の空気が容積型流体機械Ｐによって吸引され、上記圧力室内の負圧力が所定の基準に達すると、第１ベーン３Ａに作用している大きな遠心力（Ａｌｃ）と、膨張行程の初期にあり高い負圧となっている第１作動室Ｒ１に晒され、ロータ２および第１ベーン３Ａの回転によって攪拌され、内周面１１に張り付き内周面１１と摺接部３１ｃとの間に介在する潤滑油Ｌｏの油層Ｌｌによりその一部を覆われ、高い負圧力が作用する面積を狭められている摺接部３１ｃに作用している（３１ｃｈｍｐ）および膨張行程の終期にあり低い負圧となっている第２作動室Ｒ２に晒され、ロータ２および第２ベーン３Ｂの回転によって攪拌され、内周面１１に張り付き内周面１１と摺接部３１ｄとの間に介在する油層Ｌｌによりその一部を覆われ、低い負圧力が作用する面積を狭められている摺接部３１ｄに作用する（３１ｄｌｍｐ）とによって第１ベーン３Ａをロータ２の径外方に向かわせるこれら（Ａｌｃ），（３１ｃｈｍｐ），（３１ｄｌｍｐ）の合成付勢力よりも、第１弾性材４Ａの大きな牽引力（Ａｌｔ）と対向部３３ｄに作用する高い負圧力（３３ｄｈｍｐ）および膨張行程の終期にあり低い負圧となっている第２作動室Ｒ２に晒されている対向部３３ｂに作用している低い負圧力（３３ｂｌｍｐ）のこれら第１ベーン３Ａをロータ２の径内方に向かわせる合成付勢力が上回るようになり、内周面１１と摺接部３１ｃ，３１ｄとの間に油層Ｌｌを介在させ、内周面１１から摺接部３１ｃ，３１ｄは離間した状態で第１ベーン３Ａはロータ２の回転に伴って位相変化する。これにより、内周面１１と摺接部３１ｃ，３１ｄとの摺動抵抗は発生せず、これら摺接部の磨耗とエネルギーの浪費が回避されると共に、第１作動室Ｒ１と第２作動室Ｒ２は区画されずポンプ作用も行われないため、第１ベーン３Ａによる流体の拡縮動作に伴うエネルギーの消費も軽減される。
【００８０】
さらに、第２ベーン３Ｂに作用している大きな遠心力（Ｂｌｃ）と、膨張行程の終期にあり低い負圧となっている第２作動室Ｒ２に晒され、ロータ２および第１ベーンの回転によって攪拌され、内周面１１に張り付き内周面１１と摺接部３１ｃとの間に介在する潤滑油Ｌｏの油層Ｌｌによりその一部を覆われ、低い負圧力が作用する面積を狭められている摺接部３１ｃに作用している（３１ｂｌｍｐ）および膨張行程の最終期にあり低い負圧となっている第３作動室Ｒ３に晒され、ロータ２および第２ベーン３Ｂの回転によって攪拌され、内周面１１に張り付き内周面１１と摺接部３１ｄとの間に介在する油層Ｌｌによりその一部を覆われ、低い負圧力が作用する面積を狭められている摺接部３１ａに作用する（３１ａｌｍｐ）とによって第２ベーン３Ｂをロータ２の径外方に向かわせるこれら（Ｂｌｃ），（３１ｂｈｍｐ），（３１ａｌｍｐ）の合成付勢力よりも、第１弾性材４Ａの大きな牽引力（Ａｌｔ）と対向部３３ａに作用する低い負圧力（３３ａｌｍｐ）および膨張行程の初期にあり高い負圧となっている第１作動室Ｒ１に晒されている対向部３３ｃに作用している高い負圧力（３３ｃｈｍｐ）のこれら第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に向かわせる合成付勢力が上回るようになり、内周面１１と摺接部３１ｂ，３１ａとの間に油層Ｌｌを介在させ、内周面１１から摺接部３１ｂ，３１ａは離間した状態で第２ベーン３Ｂはロータ２の回転に伴って位相変化する。これにより、内周面１１と摺接部３１ｂ，３１ａとの摺動抵抗は発生せず、省エネルギー化が実現されると共に、内周面１１および摺接部３１ｂ，３１ａの磨耗も回避される。そして、第２ベーン３Ｂによる第２作動室Ｒ２と第３作動室Ｒ３は区画されず、第２作動室Ｒ２および第３作動室Ｒ３によるポンプ作用は行われない。このため、第２ベーン３Ｂによって流体を拡縮させる動作に伴うエネルギーの消費が軽減される。
【００８１】
「第３実施例の構成」
図１３は、第３実施例の容積型流体機械Ｐのロータ２が時計回りに低速で回転駆動されている状態を示す要部の軸横断面図である。第３実施例の容積型流体機械Ｐは、例えば潤滑油などの非圧縮性流体を圧送するポンプとして用いられる。
【００８２】
第３実施例では、第１実施例および第２実施例にみられる吐出口１３側に配置されていた逆止弁１６は省略され、第２作動室Ｒ２および第３作動室Ｒ３と吐出口１３とに連なる円弧溝１３ａが形成され、容積型流体機械Ｐの運転時には非圧縮性流体を間断なく吸入、吐出される。
【００８３】
第１弾性材４Ａの一端部は、断面略Ｌ字状の支持部材３９ａを第２ベーン３Ｂに形成される長孔３８ｂを挿通され一端部を第１ベーン３Ａの基端部側に形成される係止部３４ａに挿入固定され、ロータ２の中空部に突出される他端部に係止され、第１弾性材４Ａの他端部はロータ２に形成される係止部２４ａに挿入固定される。第２弾性材４Ｂの一端部は、断面略Ｌ字状の支持部材３９ｂを第１ベーン３Ａに形成される長孔３８ａを挿通され一端部を第２ベーン３Ｂの基端部側に形成される係止部３４Ｂに挿入固定され、ロータ２の中空部に突出される他端部に係止され、第２弾性材４Ｂの他端部はロータ２に形成される係止部２４Ｂに挿入固定される第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのそれぞれはベーン３の側面に対して略平行に配置され、ロータ２の中空部スペースをより有効に活用され、かつ、ベーン３の軸から一側面方向、他側面方向へ支持部材３９ａ，３９ｂの先端部側に係止され、大きくずれた位置から第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂによって第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂがそれぞれ２枚重ね合わせられた状態で弾性支持され、後述する大質量かつ、高圧の非圧縮性流体によりベーン３に作用する曲げ応力およびロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメントに対応可能になる。その他の構成は第１実施例と同様である。
【００８４】
「第３実施例の作用」
図１３に示す第３実施例の容積型流体機械Ｐでは、ロータ２が時計回りに低速で回転駆動されている。この状態における第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをロータ２の径外方に向かわせる小さな遠心力（Ａｓｃ），（Ｂｓｃ）よりも、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをロータ２の径内方に向かわせる第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの大きな牽引力（Ａｌｔ），（Ｂｌｔ）が上回り第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂのそれぞれはロータ２の中心に引き寄せられ内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとの間には隙間Ｄ１，Ｄ２が形成されている。このようにして第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３のそれぞれは区画されず連通状態にあるものの、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂによって質量が大きい作動流体（潤滑油）は、内周面１１に沿って攪拌され徐々に遠心力を増大させ、白抜きの矢印で示すように吸入口１２および吸入溝１２ａから吸入された作動流体は第１作動室Ｒ１に導かれ第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３に移動され、吐出溝１３ａおよび吐出口１３を介して低圧の作動流体が機外へと排出される。
【００８５】
そして、ロータ２の回転数を上昇させると第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力が、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの大きな牽引力（Ａｌｔ），（Ｂｌｔ）を上回り摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが内周面１１に摺接され、第１作動室Ｒ１，第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３は区画され（図省略）吸入口１２および吸入溝１２ａから吸入された作動流体は第１作動室Ｒ１に導かれ第２作動室Ｒ２，第３作動室Ｒ３に順次移動され、吐出溝１３ａおよび吐出口１３を介して高圧の作動流体が機外へと排出される。このようにして、第３実施例の容積型流体機械Ｐによれば、ロータ２の回転数を増減することにより吐出される流体の量と圧力を制御できる。
【００８６】
なお、第３実施例における各作動室の作動形態は基本的には、第１実施例の図５〜図７に記載の作動形態と同様であるので、当該第３実施例におけるロータ２の回転位相変化に伴うそれぞれの作動形態図は省略し、図１３を代用して説明する。ロータ２が高速で回転駆動される場合に、非圧縮性流体による高圧の流体圧力が作用する第２作動室Ｒ２に晒される第１ベーン３Ａの基端部側側面にはロータ２の回転向きと逆向きの大きなモーメント（Ａｍｌｍ）が作用している。同様に高い正圧が作用している第２作動室Ｒ２に晒される対向部３３ｄには（３３ｄｈｐｐ）と摺接部３１ｄにも高い正圧（３１ｄｈｍｐ）が作用している。これらロータ２の回転向きと逆向きの（Ａｍｌｍ），（３３ｄｈｐｐ），（３１ｄｈｍｐ）の合成付勢力は、第２ベーン３Ｂのガイド２１ｃ側側面をガイド２１ｃに強く押し付けようとしている。これに対して、限られたロータ２の中空部を有効に活用して配置され、第２ベーン３Ｂに大きな対向付勢力を発生させるように、支持部材３９ｂを介して第１ベーン３Ａの側面からロータ２の径外方に大きくずれた位置から牽引する第２弾性材４Ｂの大きな牽引力は、第２ベーン３Ｂをロータ２の中心に向けて牽引する力の成分よりも、第２ベーン３Ｂの基端部側を支点とするロータ２の回転向きの大きなモーメントを発生する成分が大きくなり、この大きなモーメントは、第１ベーン３Ａに、ロータ２の回転向きの大きなモーメント（Ａｐｌｍ）を付与している。これにより、上記（Ａｍｌｍ），（３３ｄｈｐｐ），（３１ｄｈｍｐ）の合成付勢力と（Ａｐｌｍ）とが打ち消し合われ第１ベーン３Ａのガイド２１ｃ側側面とガイド２１ｃの摺動抵抗と磨耗は軽減される。
【００８７】
さらに、ロータ２が回転駆動される速度と、ロータ２の中心から径外方に突出する第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの距離と、ロータ２の回転速度にしたがって、ロータ２の径外方へ、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのバネ部の撓み量は変化する。この撓みは、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂをロータ２の内方に向く牽引力を発生させ、この牽引力は第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂに付加され、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂが有するバネ定数を超える牽引力を第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂに発生させ、その牽引力を増減する。これによりロータ２の回転駆動される速度、すなわち、第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂに作用する遠心力の大きさと、ロータ２の中心から径外方に突出する第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂの距離にしたがって、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂの牽引力は好適に調節され内周面１１と摺接部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄおよびガイド２１ｂ，２１ｃと第１ベーン３Ａおよび第２ベーン３Ｂのガイド２１ｂ，２１ｃ側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。
【００８８】
また、上記各実施例において第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのバネ部は、通常のコイルバネを用いた例を示していているが、ピンセット形のバネ或いはネジリバネまたは第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのそれぞれにバネ定数を高めることなく、第１弾性材４Ａおよび第２弾性材４Ｂのバネ部の質量を大きくして、バネ部により大きな遠心力を発生させるため、ゴムバネまたはゴム被服バネ或いは線状バネ材の側部断面形状を鎖状または数珠状に形成されるものを用いてもよい。そして、対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄによって形成される形状と角度およびこれら対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄに流体が作用する面積は適宜の大きさに形成され、対向部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄのそれぞれに発生する付勢力を最適に設定することも可能である。
【００８９】
その他本発明は、上述した実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜構成の付加、削除、一部部品の抽出、各実施例間での構成の組み換え、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１：シリンダ、  １１：内周面、  １２：吸入口、  １２ａ：吸入溝、  １３：吐出口、１３ａ：吐出溝、  １４：フロントプレート、  １５：リアプレート、  １６：逆止弁、  １７ａ，１７ｂ：ベアリング、  １８：リブプレート、  １９，３７：ボルト、  ２：ロータ、  ２０：駆動軸、  ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ：ガイド、  ２２：カップリング、  ２３：開口部、  ２４ａ，２４Ｂ：係止孔、  ３：ベーン、  ３Ａ：第１ベーン、  ３Ｂ：第２ベーン、  ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ：摺接部、  ３２：中空部、  ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ：対向部、  ３４ａ，３４Ｂ：係止孔、  ３５a,  ３５ｂ：長孔、３９ａ，３９ｂ：支持部材、  ４Ａ：第１弾性材、  ４Ｂ：第２弾性材、  Ｒ１：第１作動室、  Ｒ２：第２作動室、  Ｒ３：第３作動室、  Ｃ：中心線、  Ｄ１，Ｄ２：隙間、  Ｌｏ：潤滑油、  Ｌｌ：油層
【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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