(57)【要約】【課題】ベーンを先端がポンプ室の内周面に沿うようにスムーズに移動でき、ベーンがロータの外周面から突出しなかったり、ベーン及びロータが磨耗したりすることを防止できるベーンポンプを提供する。【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の外周部に周方向に複数設けたベーン４を備える。各ベーン４はロータ３の外周部に枢支されて先端がロータ３の外周面に対する接離方向に移動自在となる。各ベーン４は先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接される。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。【選択図】図１
2008223630.tif 000002
【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、ロータの外周部に周方向に複数設けたベーンを備え、各ベーンはロータの外周部に枢支されて先端がロータの外周面に対する接離方向に移動自在となると共に先端がポンプ室の内周面に摺接され、前記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を備えて成ることを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
各ベーンの先端側をロータの回転方向に対して前側に配置すると共に後端側をロータの回転方向に対して後側に配置し、各ベーンの後端部をロータの外周部に枢支して成ることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
【請求項３】
各ベーンの少なくとも先端部を耐磨耗性材料でコーティングして成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項４】
各ベーンを耐磨耗性材料で構成して成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプ。
【請求項５】
ポンプ室の内周面をＤＬＣ膜でコーティングして成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【請求項６】
ポンプ室の内周縁部を耐磨耗性材料からなるリング材で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
【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３０を複数形成してあり、各ベーン溝３０には先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接されるベーン４をロータ３のラジアル方向にスライド自在に設けている。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の内周面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とで囲まれた空間からなる作動室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３０に設けたばね材である。
【０００３】
ところで上記各ベーン４はベーン溝３０に対する摺動抵抗があり、特にロータ３の回転駆動時においては、各ベーン４は作動流体の圧力やポンプ室２の内周面との摺動抵抗等のロータ３の回転方向と反対方向の力、即ちベーン４のロータ３に対するスライド方向と直交する方向の力を受ける。このため各ベーン４のベーン溝３０に対する摺動抵抗が大きくなって、ベーン４がロータ３のラジアル方向にスムーズに摺動せず、ベーン４がロータ３の外周面から突出しない事態が生じる恐れがあり、またベーン４及びロータ３が磨耗しやすい。
【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、ベーンをスムーズに移動できるベーンポンプを提供することを課題とする。
【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の外周部に周方向に複数設けたベーン４を備え、各ベーン４はロータ３の外周部に枢支されて先端がロータ３の外周面に対する接離方向に移動自在となると共に先端がポンプ室２の内周面２ａに摺接され、前記ポンプ室２の内面とロータ３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を備えて成ることを特徴とする。このように各ベーン４をロータ３の外周部に枢支して先端がロータ３の外周面に対する接離方向に移動自在とすることで、各ベーン４にロータ３の回転方向と反対方向の力が加わった時のロータ３に対する摺動抵抗の増大を防止でき、各ベーン４を先端がポンプ室２の内周面に沿うようにスムーズに移動させることができる。
【０００６】
また各ベーン４の先端側をロータ３の回転方向に対して前側に配置すると共に後端側をロータ３の回転方向に対して後側に配置し、各ベーン４の後端部をロータ３の外周部に枢支することも好ましい。この場合、ロータ３の回転駆動時においては、各ベーン４はロータ３の回転方向の前側の作動流体からベーン４の先端がロータ３の外周面から遠ざかる方向の力を受け、各ベーン４の先端部をポンプ室２の内周面２ａに確実に密着して摺接させることができる。
【０００７】
また各ベーン４の少なくとも先端部を耐磨耗性材料でコーティングすることも好ましい。この場合、ポンプ室２の内周面に摺接するベーン４の先端部の磨耗を低減できる。
【０００８】
また各ベーン４を耐磨耗性材料で構成することも好ましい。ポンプ室２の内周面に摺接するベーン４の先端部の磨耗を低減できる。
【０００９】
またポンプ室２の内周面２ａをＤＬＣ膜でコーティングすることも好ましい。この場合、ベーン４の先端部が摺接することによって生じるポンプ室２の内周面２ａの磨耗を低減できる。
【００１０】
またポンプ室２の内周縁部を耐磨耗性材料からなるリング材１７で構成することも好ましい。この場合、ベーン４の先端部が摺接することによって生じるポンプ室２の内周面２ａの磨耗を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、各ベーンをロータの外周部に枢支して先端がロータの外周面に対する接離方向に移動自在とすることで、各ベーンのロータに対する摺動抵抗を抑えて、各ベーンを先端がポンプ室の内周面に沿うようにスムーズに移動させることができ、ベーンがロータの外周面から突出しなかったり、ベーン及びロータが磨耗するといった不具合が生じることを防止できる。
【００１２】
また請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加えて、各ベーンの先端部をポンプ室の内周面に確実に密着して摺接させることができ、高揚程のポンプとすることができる。
【００１３】
また請求項３及び請求項４に係る発明では、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、ベーンの先端部の磨耗を低減できる。
【００１４】
また請求項５及び請求項６に係る発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に係る発明の効果に加えて、ポンプ室の内周面の磨耗を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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５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の内周面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。
【００１６】
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には円環状のリング材１７を嵌入している。なお、図１及び図３に示す符号１３はリング材１７を位置決め支持するピンである。下ケース１２には上方に向けて円筒部２４を突設してあり、該円筒部２４を上凹所１５の下端部に嵌合することでケーシング１０が形成される。図１中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。
【００１７】
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の底部の中央には軸着穴２１を形成している。軸着穴２１には軸部材３２ａの下部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。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。
【００１８】
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、平面視円形のロータ本体８の外周面８ａがポンプ室２の内周縁部を構成するリング材１７の内周面（即ちポンプ室２の内周面２ａ）に対向し、且つロータ３の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。またロータ本体８の下端部にはフランジ部９を周設してあり、フランジ部９の外周縁部はリング材１７の内周縁部の下面に近接対向する。
【００１９】
ロータ本体８のフランジ部９よりも上方の外周部において周方向に等間隔で離れた複数箇所には各ベーン４を収納するための切欠からなるベーン収納部１９を形成している。各ベーン収納部１９はロータ本体８の外周面側に開口すると共に上方に開口している。各ベーン収納部１９のロータ３の周方向における一端部はベーン４の後端部を収納する部分となり、同部の下底面及び同部の上方を閉塞する上底面にはベーン４の後端部を枢支する枢支部１８として軸孔１８ａを穿設している。
【００２０】
各ベーン４は羽根板状に形成され、特に本例では先端側に行く程幅狭となる爪状に形成されている。各ベーン４は、ロータ本体８のフランジ部９上において、先端側をロータ３の回転方向に対して後側に配置すると共に後端側をロータ３の回転方向に対して前側に配置してある。各ベーン４の後端部には上下に枢軸部４ａを突設してあり、上下の枢軸部４ａは各ベーン収納部１９の上下の軸孔１８ａの夫々に枢支されている。これにより各ベーン４は枢軸部４ａを回動中心として上下軸回りに回動自在となり、図５の矢印ｂに示すように先端がロータ本体８の外周面に対する接離方向に移動自在となって出入自在となっている。また各ベーン４はその先端がロータ本体８に接近した状態で略全体がベーン収納部１９に収納される。
【００２１】
マグネット部２２は下凹所１６に収納してあり、ロータ３にはマグネット部２２の下面からロータ本体８にまで至る軸受用穴２９を形成している。軸受用穴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を中心に回転自在となっている。
【００２２】
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。
【００２３】
下ケース１２の下面にはステータ収納凹所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。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。なお本例のロータ３の回転駆動方向は図１及び図５の矢印ａ１に示す方向である。
【００２４】
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枢軸部４ａを中心に先端がロータ本体８から離れる方向に回動し、その先端をポンプ室２の内周面２ａに摺接させる。この時、ポンプ室２には、ポンプ室２の内面とロータ３とベーン４とで囲まれた作動室５（詳しくはリング材１７の内周面、上凹所１５の上底面、ロータ本体８のフランジ部９よりも上方の外周面、ロータ本体８のフランジ部９の上面、ベーン４で囲まれた作動室５）が複数形成される。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２ａ（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。
【００２５】
以上説明した本例のベーンポンプ１にあっては、各ベーン４をロータ３の外周部に枢支して先端がロータ３の外周面に対する接離方向に移動自在としてあるので、各ベーン４にロータ３の回転方向と反対方向の力が加わっても、従来のように各ベーン４のロータ３に対する摺動抵抗が増大することがなく、各ベーン４は先端がポンプ室２の内周面に沿うようにスムーズに移動することとなる。また本例では各ベーン４の先端側をロータ３の回転方向に対して後側に配置すると共に後端側をロータ３の回転方向に対して前側に配置してあって、先端がロータ３の回転方向と逆方向を向くようにしてあるので、ロータ３の回転駆動時においては、各ベーン４はロータ３の回転方向の前側の作動流体からベーン４の先端がロータ３の外周面に近づく方向の力を受ける。このため各ベーン４の先端部のポンプ室２の内周面２ａに対する摺動抵抗を低減でき、駆動部を構成するステータ２３の負荷を低減できる。
【００２６】
また、図６に示すように各ベーン４の先端側をロータ３の回転方向に対して前側に配置すると共に後端側をロータ３の回転方向に対して後側に配置することも好ましく、即ち本例ではロータ３の回転駆動方向を図６の矢印ａ２に示す方向としている。この場合、ロータ３の回転駆動時においては、各ベーン４はロータ３の回転方向の前側の作動流体からベーン４の先端がロータ３の外周面から遠ざかる方向の力を受ける。このため各ベーン４の先端部をポンプ室２の内周面２ａに確実に密着して摺接させることができ、ポンプ効率を向上できる。なお、図６では図５と同様に各ベーン４の後端部をロータ３の外周部に枢支している。
【００２７】
また、各ベーン４の少なくとも先端部をベーン４よりも耐磨耗性に優れた耐磨耗性材料でコーティングすることが好ましい。この場合の耐磨耗性材料としては、滑性にも優れたＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、等の樹脂材料が挙げられ、このような耐磨耗性材料をベーン４の先端部にコーティングすることで、ポンプ室２の内周面に摺接するベーン４の先端部の磨耗を低減できる。なお、上記耐磨耗性材料によるコーティングはベーン４の先端部のみに施しても良いし、ベーン４の全体に施しても良い。
【００２８】
また、各ベーン４を耐磨耗性に優れた耐磨耗性材料で構成することも好ましい。この場合の耐磨耗性材料としては、セラミック等の滑性に優れた材料やカーボン等の無機材料等が挙げられ、このように耐磨耗性材料でベーン４を構成することでも、ベーン４の先端部の磨耗を低減できる。
【００２９】
また、ポンプ室２の内周面２ａ（リング材１７の内周面）をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜でコーティングすることも好ましく、この場合、ベーン４の先端部が摺接することによって生じるポンプ室２の内周面２ａの磨耗を低減できる。
【００３０】
また、ポンプ室２の内周縁部を構成するリング材１７をケーシング１０よりも耐磨耗性に優れた耐磨耗性材料で構成することも好ましい。この場合の耐磨耗性材料としては、セラミック等の滑性に優れた材料等が挙げられ、このような耐磨耗性材料でリング材１７を構成することでもポンプ室２の内周面２ａの磨耗を低減できる。
【００３１】
また、各ベーン４をゴムのような弾性体で構成することも好ましく、この場合は、ベーン４のポンプ室２の内周面との摺動抵抗を低減でき、ベーン４やポンプ室２の内周面の磨耗を低減できる。
【００３２】
なお、既述の実施形態では、ポンプ室２は平面視円形に形成されているが、平面視楕円形状に形成してもよい。また、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、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とで構成してあるが、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】
【００３３】
【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】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同上のベーンポンプの上ケースを取り外した状態を示す平面図である。
【図５】同上の要部拡大水平断面図である。
【図６】他例のベーンポンプの要部拡大水平断面図である。
【図７】従来のベーンポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ベーンポンプ
２  ポンプ室
３  ロータ
４  ベーン
５  作動室
６  吸入口部
７  吐出口部
【図１】
2008223630.tif 000003
【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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