(57)【要約】【課題】簡単な構成によりベーンの先端部をポンプ室の内周縁部に押し付けてベーンの先端とポンプ室の内周縁部の間から作動流体が漏れることを防止する。【解決手段】ポンプ室２を備える。ポンプ室２に収納したロータ３を備える。ロータ３に出入自在に設けた複数のベーン４を備える。ポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５を備える。容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口部６を備える。容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口部７を備える。ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部を永久磁石で構成する。両永久磁石の対向面側を異極とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室と、ポンプ室に収納したロータと、ロータに出入自在に設けた複数のベーンと、ポンプ室の内面とロータの外周面とベーンとで囲まれてロータの回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室と、容積拡大過程の作動室に作動流体を流入させる吸入口部と、容積縮小過程の作動室から作動流体を排出させる吐出口部とを備え、ポンプ室の内周縁部及びこれに摺接するベーンの先端部を永久磁石で構成し、両永久磁石の対向面側を異極として成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
ポンプ室と、ポンプ室に収納したロータと、ロータに出入自在に設けた複数のベーンと、ポンプ室の内面とロータの外周面とベーンとで囲まれてロータの回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室と、容積拡大過程の作動室に作動流体を流入させる吸入口部と、容積縮小過程の作動室から作動流体を排出させる吐出口部とを備え、ポンプ室の内周縁部及びこれに摺接するベーンの先端部のうち一方を永久磁石で構成すると共に他方を磁性体で構成して成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項３】
ポンプ室と、ポンプ室に収納したロータと、ロータの周方向に複数設けられたロータのラジアル方向に伸びるベーン溝と、各ベーン溝にスライド自在に収納されて先端がポンプ室の内周縁部に摺接するベーンと、ポンプ室の内面とロータの外周面とベーンとで囲まれてロータの回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室と、容積拡大過程の作動室に作動流体を流入させる吸入口部と、容積縮小過程の作動室から作動流体を排出させる吐出口部とを備え、ベーンの先端とは反対側の後端部及び該後端部に対向するベーン溝の後縁部を永久磁石で構成し、両永久磁石の対向面側を同極として成ることを特徴とするベーンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベーンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のベーンポンプとして例えば特許文献１に示すものが知られている。このベーンポンプ１は、図７に示すようにケーシング１０内に形成したポンプ室２の偏心位置にロータ３を収納している。ロータ３には放射状に伸びるベーン溝１９を複数形成してあり、各ベーン溝１９には先端がポンプ室２の内周縁部２ａに摺接されるベーン４をロータ３のラジアル方向に摺動自在に設けている。ロータ３を回転駆動すると、各ベーン４の先端部はポンプ室２の内周縁部２ａに摺接し、これによりポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれた作動室５の容積が大小変化し、この作動室５を介して吸入口部６から作動流体を吸入すると共に吐出口部７から作動流体を排出する。なお、図７中２６はベーン溝１９に設けたばね材である。
【０００３】
ところで上記各ベーン４はロータ３の回転による遠心力の作用を受けてロータ３の外周面から外方へ突出し、これにより先端部がポンプ室２の内周縁部２ａに摺接するものであるが、ベーン４の先端がポンプ室２の内周縁部２ａに押し付けられる力が弱く、ベーン４の先端とポンプ室２の内周縁部２ａの間から作動流体が漏れてポンプ効率が低下する恐れがある。また図７ではばね材２６によりベーン４をポンプ室２の内周縁部２ａ側に付勢しているが、ばね材２６を別途設けると組立時に手間がかかり、製造コストがかかる。
【特許文献１】特開昭６２−２９１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、簡単な構成によりベーンの先端部をポンプ室の内周縁部に確実に押し付けてベーンの先端とポンプ室の内周縁部の間から作動流体が漏れることを防止できるベーンポンプを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に係るベーンポンプは、ポンプ室２と、ポンプ室２に収納したロータ３と、ロータ３に出入自在に設けた複数のベーン４と、ポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口部６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口部７とを備え、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部を永久磁石で構成し、両永久磁石の対向面側を異極として成ることを特徴とする。上記構成により、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部を永久磁石で構成するだけで、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びベーン４の先端部間に生じた磁力により、ベーン４の先端をポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けることができる。
【０００６】
また本発明の請求項２に係るベーンポンプは、ポンプ室２と、ポンプ室２に収納したロータ３と、ロータ３に出入自在に設けた複数のベーン４と、ポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口部６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口部７とを備え、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部のうち一方を永久磁石で構成すると共に他方を磁性体で構成して成ることを特徴とする。上記構成により、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部のうち一方を永久磁石で構成すると共に他方を磁性体で構成するだけで、永久磁石の磁力によりベーン４の先端をポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けることができる。
【０００７】
また本発明の請求項３に係るベーンポンプは、ポンプ室２と、ポンプ室２に収納したロータ３と、ロータ３の周方向に複数設けられたロータ３のラジアル方向に伸びるベーン溝１９と、各ベーン溝１９にスライド自在に収納されて先端がポンプ室２の内周縁部２ａに摺接するベーン４と、ポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれてロータ３の回転駆動によりその容積を大小変化させる作動室５と、容積拡大過程の作動室５に作動流体を流入させる吸入口部６と、容積縮小過程の作動室５から作動流体を排出させる吐出口部７とを備え、ベーン４の先端とは反対側の後端部４ａ及び該後端部４ａに対向するベーン溝１９の後縁部１９ａを永久磁石で構成し、両永久磁石の対向面側を同極として成ることを特徴とする。上記構成により、ベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａを永久磁石で構成するだけで、ベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａ間に生じた磁力によりベーン４の先端をポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けることができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１乃至３に係る発明では、永久磁石の磁力を利用して簡単な構成でベーンの先端をポンプ室の内周縁部に確実に押し付けることができ、これによりベーンの先端とポンプ室の内周縁部の間から作動流体が漏れることを防止でき、ポンプ性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１乃至図３に示すように本発明のベーンポンプ１は、ケーシング１０内に形成したポンプ室２にロータ３を偏心させて収納し、先端がポンプ室２の内周縁部２ａに摺接される複数のベーン４をロータ３に設け、ケーシング１０に吸入口部６及び吐出口部７をポンプ室２に至るように設け、ロータ３をステータ２３により回転駆動させることでポンプ室２の内面とロータ３の外周面とベーン４とで囲まれた空間である作動室５の容積を大小変化させて、作動室５を介して吸入口部６からの作動流体を吐出口部７から排出するものである。なお以下ではロータ３のスラスト方向（ロータ３の軸方向）の一方を上方、反対側の他方を下方として説明する。
【００１０】
ロータ３を収納するケーシング１０は上ケース１１と下ケース１２で構成してある。上ケース１１は下方に開口する上凹所１５を有し、上凹所１５の上部には円環状のリング材１７を嵌入している。下ケース１２は底部から上方に向けて円筒部２４を突設してあり、該円筒部２４をＯリングからなるパッキン１３を介して上凹所１５の下部に嵌合することでケーシング１０が形成される。図１の１４は上ケース１１と下ケース１２を締結させる締結具用の孔である。
【００１１】
下ケース１２の円筒部２４内は上方に開口する下凹所１６となっている。下凹所１６の底部の中央には下方に開口する有底筒状の突台部２５を上方に向けて突設してあり、該突台部２５の上底部の中央には下方に向けて軸状突部３６を突設している。軸状突部３６には上方に開口する有底の中央穴２７を形成してあり、中央穴２７の底面中央には下側軸着穴２１ａを形成している。また上ケース１１の上凹所１５の中央には上側軸着穴２１ｂを形成している。下側軸着穴２１ａ及び上側軸着穴２１ｂには軸部材３２ａの下端部及び上端部の夫々を嵌入して回転不能に固定してあり、該軸部材３２ａはリング材１７の内側に形成された平面視円形のポンプ室２の偏心位置に位置して、ロータ３を回転自在に支持する軸部３２を構成する。そしてポンプ室２は、上凹所１５の底面と、リング材１７の内周面と、下凹所１６の内面とで構成されている。
【００１２】
ロータ３は平面視円形に形成してあり、上部のロータ本体８と下部の永久磁石からなるマグネット部２２で構成してある。ロータ３は、ロータ本体８の外周面８ａがポンプ室２の内周縁部２ａを構成するリング材１７の内周面に対向し、且つ一方のスラスト面となるロータ本体８の上面がポンプ室２の内底面を構成する上凹所１５の底面に近接対向するようポンプ室２に収納される。
【００１３】
平面視円形のロータ本体８にはロータ３のラジアル方向に伸びるベーン溝１９を周方向に等間隔で複数条（本実施形態では４条）放射状に形成してあり、各ベーン溝１９はロータ本体８の外周面８ａ及びロータ本体８の上面から開口している。各ベーン溝１９にはベーン４をロータ３のラジアル方向に摺動自在に収納してあり、これにより各ベーン４はロータ本体８の外周面８ａから出入自在となっている。
【００１４】
マグネット部２２は下方に開口する有底筒状に形成してあり、その周壁部は下凹所１６の内周面と突台部２５の間に形成された円環状の溝部３０内に収納されている。マグネット部２２の上底部の中央には下方に向けてマグネット軸部２８を突設している。マグネット軸部２８は突台部２５の中央穴２７に回転自在に収納してあり、またマグネット軸部２８の先端面は受板３３を介して中央穴２７の底面上に位置している。ロータ３には上下に貫通する軸受用孔２９を穿設している。軸受用孔２９には軸受部材２０を嵌入してあり、軸受部材２０はロータ３の中心に位置している。管状の軸受部材２０には回転自在となるように軸部材３２ａを挿入してあり、これによりロータ３は軸部材３２ａを中心にっている。
【００１５】
上ケース１１には作動流体を作動室５に引き込む吸入口部６と作動流体を作動室５から排出する吐出口部７を形成してあり、吸入口部６及び吐出口部７は上ケース１１から同一方向に突出している。吸入口部６及び吐出口部７はリング材１７の貫通孔１７ａを介して作動室５となるポンプ室２にそれぞれ連通している。
【００１６】
また下ケース１２の下面には突台部２５の外周壁部と軸状突部３６の間に形成された円環状の空所からなるステータ収納凹所３４を形成してあり、該ステータ収納凹所３４にステータ２３を配設している。即ちロータ３、各ベーン４、軸部材３２ａを密閉空間となったポンプ室２内に配置しているのに対して、ステータ２３をポンプ室２外に配置してあり、該ポンプ室２外に配置したステータ２３の電磁力によりケーシング１０を介してポンプ室２内に配置されたロータ３を回転駆動する。
【００１７】
上記ステータ２３によるロータ３の駆動は一般的なものと同様、ステータ２３とマグネット部２２との間の磁気作用によってマグネット部２２に回転トルクを発生させ、この回転トルクによりマグネット部２２、ひいてはロータ３を回転駆動するものである。なおロータ３の回転駆動方向は図１の矢印ａに示す方向である。
【００１８】
ロータ３をステータ２３にて回転駆動させた際には、各ベーン４はロータ３が回転することによる遠心力の作用を受けてロータ本体８の外周面８ａから外方へ突出し、その先端をポンプ室２の内周縁部２ａに摺接させるものである。この時、ポンプ室２の内面（内周面及び内底面）とロータ本体８の外周面８ａとベーン４とで囲まれた作動室５をポンプ室２に複数形成する。ロータ本体８はリング材１７の内側に形成されるポンプ室２の偏心位置にあるから、ポンプ室２の内周面（リング材１７の内周面）とロータ本体８の外周面８ａとの距離はロータ３の回転位置に応じて異なると共にベーン４のロータ３からの突出量もロータ３の回転位置に応じて異なり、ロータ３を回転駆動させることで各作動室５はロータ３の回転方向に移動しながらその容積を大小に変化させる。即ち、各作動室５は吸入口部６に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が増大し、吐出口部７に連通する位置にある時にはロータ３の回転に伴い容積が減少するようにされる。従ってロータ３を回転駆動すれば、作動流体が吸入口部６からこれに連通する作動室５内に流入し、この作動室５内で圧縮された後に吐出口部７から吐出されてポンプとして機能する。
【００１９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は本実施形態のベーンポンプ１を水平断面で模式的に示した説明図である。なお図４（ａ）及び図４（ｂ）において断面を示すハッチングの図示は省略している。
【００２０】
本実施形態のベーンポンプ１は、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部を対向面側が異極となる永久磁石で構成してあり、各永久磁石の着磁方向をロータ３のラジアル方向としている。図４（ａ）ではポンプ室２の内周縁部２ａを構成するリング材１７を、内周面側がＳ極、外周面側がＮ極となるよう全周に亘って着磁した永久磁石で構成し、また各ベーン４を、ポンプ室２の内周縁部２ａに摺接する先端側がＮ極、反対の後端側がＳ極となるように着磁した永久磁石で構成している。図４（ｂ）ではリング材１７を、内周面側がＮ極、外周面側がＳ極となるように全周に亘って着磁した永久磁石で構成し、また各ベーン４を、先端側がＳ極、後端側がＮ極となるように着磁した永久磁石で構成している。
【００２１】
このようにポンプ室２の内周縁部２ａ及びベーン４を対向面側が異極となる永久磁石で構成することで、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びベーン４の先端部間に引き合う磁力が生じ、ベーン４にはポンプ室２の内周縁部２ａ側に引き寄せられる方向に力が作用する。従ってロータ３の回転駆動時においては、既述のロータ３の回転駆動時に生じる遠心力に加えて、永久磁石による磁力がベーン４に作用して、ベーン４の先端がポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けられ、ベーン４の先端とポンプ室２の内周縁部２ａの間から作動流体が漏れることを防止できる。なお図４（ａ）及び図４（ｂ）ではベーン４の全体を永久磁石で構成したが、ベーン４の少なくとも先端部が永久磁石で構成してあれば良い。
【００２２】
図５に他の実施形態のベーンポンプ１を示す。なお図５（ａ）及び図５（ｂ）においてはリング材１７又はベーン４のうち磁性体で構成した方にハッチングを付して図示してあり、その他の断面を示すハッチングの図示は省略している。
【００２３】
本実施形態のベーンポンプ１は、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びこれに摺接するベーン４の先端部のうち一方を永久磁石で構成すると共に他方を鉄などの磁性体で構成してあり、永久磁石の着磁方向をロータ３のラジアル方向としている。図５（ａ）では、ポンプ室２の内周縁部２ａを構成するリング材１７を磁性体で構成し、また各ベーン４を永久磁石で構成している。また図５（ｂ）では、リング材１７を永久磁石で構成し、また各ベーン４を磁性体で構成している。
【００２４】
このようにポンプ室２の内周縁部２ａ及びベーン４のうち一方を永久磁石で構成すると共に他方を磁性体で構成することで、ポンプ室２の内周縁部２ａ及びベーン４の先端部間に引き合う磁力が生じ、ベーン４にはポンプ室２の内周縁部２ａ側に移動する方向に力が作用する。従ってロータ３の回転駆動時においては上記実施形態と同様にベーン４の先端をポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けることができる。
【００２５】
なお図５（ａ）のベーン４は先端側がＮ極、後端側がＳ極となるよう着磁したが、逆に先端側がＳ極、後端側がＮ極となるよう着磁しても良い。また図５（ｂ）のリング材１７は内周面側がＮ極、外周面側がＳ極となるよう全周に亘って着磁したが、逆に内周面側がＳ極、外周面側がＮ極となるよう全周に亘って着磁しても良い。また図５（ａ）及び図５（ｂ）ではベーン４の全体を永久磁石又は磁性体で構成したが、ベーン４の先端部のみ永久磁石又は磁性体で構成しても良い。
【００２６】
図６に更に他の実施形態のベーンポンプ１を示す。本実施形態のベーンポンプ１は、ベーン４の先端とは反対側の後端部４ａ及び該後端部４ａに対向するベーン溝１９の後縁部１９ａを対向面側が同極となる永久磁石で構成してある。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、共に各ベーン４の後端部４ａを別体の永久磁石で構成し、また各ベーン溝１９の後縁部１９ａをロータ本体８と別体の永久磁石で構成してあり、各永久磁石の着磁方向をロータ３のラジアル方向としている。図６（ａ）ではベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａの夫々の対向面側をＮ極とし、また図６（ｂ）ではベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａの夫々の対向面側をＳ極としている。
【００２７】
このようにベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａを対向面側が同極となる永久磁石で構成することで、ベーン４の後端部４ａ及びベーン溝１９の後縁部１９ａ間に反発し合う磁力が生じ、ベーン４にはポンプ室２の内周縁部２ａ側に遠ざかる方向に力が作用する。従ってロータ３の回転駆動時においては上記実施形態と同様にベーン４の先端をポンプ室２の内周縁部２ａに確実に押し付けることができる。なお図６（ａ）及び図６（ｂ）ではベーン４の後端部４ａのみを永久磁石で構成したが、ベーン４全体を永久磁石で構成しても良い。
【００２８】
また上記各実施形態では軸部３２をケーシング１０に固定的に設けて該軸部３２でロータ３に固定的に設けた軸受部材２０からなる軸受けを回転自在に支持したが、逆にロータ３に対して軸部を固定的に設け、該軸部をケーシング１０に固定的に設けた軸受けに回転自在に軸支しても良い。また、上記各実施形態ではロータ３を回転駆動させる駆動部は磁気作用を発生させるステータ２３とマグネット部２２とで構成しているが、駆動部としてはロータ３に固定した軸をモータにて回動駆動させる構造を採用してもよい。またロータ室２の内周縁を形成するリング材１７の内周面は平面視円形であるが、楕円形であっても良い。またベーンポンプ１の作動流体としては水やアルコール、不凍液等の液体が挙げられるが、気体であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すベーンポンプの水平断面図である。
【図２】同上のベーンポンプの分解斜視図である。
【図３】（ａ）はロータを図１の状態から所定角度回転した時のＡ−Ａ断面の図であり、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同上のベーンポンプを水平断面で模式的に示した説明図であり、（ａ）は各ベーンの先端側をＮ極とした例であり、（ｂ）は各ベーンの先端側をＳ極とした例である。
【図５】他の実施形態のベーンポンプを水平断面で模式的に示した説明図であり、（ａ）は各ベーンを永久磁石とした例であり、（ｂ）はリング材を永久磁石とした例である。
【図６】さらに他の実施形態のベーンポンプの水平断面図であり、（ａ）はベーンの後端部とベーン溝の後縁部の対向面側をＮ極とした例であり、（ｂ）はベーンの後端部とベーン溝の後縁部の対向面側をＳ極とした例である。
【図７】従来のベーンポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ベーンポンプ
２  ポンプ室
２ａ  内周縁部
３  ロータ
４  ベーン
５  作動室
６  吸入口部
７  吐出口部
１９  ベーン溝
１９ａ  後縁部
【図１】
2008223546.tif 000003
【図２】
2008223546.tif 000004
【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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