(57)【要約】【課題】構造が簡単で、低速回転時においても或いは高粘度流体の吸入吐出の際にも高い吐出量の実現が可能なベーンポンプを提供する。【解決手段】本体２ａ及び側板２ｂ，２ｃからなるケーシング内に、回転中心Ｃ１の周りで回転可能なロータ８が配置される。各ベーン９は、側板２ｂ，２ｃの内面と当接する側端部と、ロータ８の外周面の支持溝８１に回動中心Ｃ３の周りで回動可能なように支持された円筒形状内方端部９１と、ケーシング本体内周面に当接する外方端部９２とを備えている。ベーンの回動に際して、外方端部９２がケーシング本体内周面に当接することで回動に制限を受け、外方端部９２がロータ８の回転方向に関して内方端部９１より常に前に位置する。隣接する２つのベーン９とロータ８の外周面とケーシング本体内周面とケーシング側板の内面とにより隔室が形成され、ロータ回転により流体を吸入口１２から吐出口１４へと移送する。【選択図】図１
2008069650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の側板の間にこれらを横切る方向の回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記ロータと前記カムリングとの間にロータ回転方向に沿って複数のベーンが配置されており、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより隔室が形成され、流体を前記隔室内に収容して前記吸入口から吐出口へと移送するベーンポンプであって、
前記ベーンのそれぞれは、前記第１及び第２の側板の内面とそれぞれ当接する第１及び第２の側端部と前記ロータの外周面に当接する内方端部と前記カムリングの内周面に当接する外方端部とを備えており、前記内方端部が前記回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なように前記ロータに取り付けられており、
前記ベーンの前記回動中心の周りでの回動に際して、前記外方端部が前記カムリングの内周面に当接することで回動に制限を受け、前記外方端部が前記ロータの回転方向に関して前記内方端部より常に前に位置することを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
前記ベーンの内方端部は前記回動中心を中心とする円筒形状をなしており、前記ロータには前記ベーンの内方端部を前記回動中心の周りで回動可能に支持する支持溝が形成されてい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】
前記ロータには、前記外方端部が前記ロータの径方向外方へと向かうように、前記ベーンを付勢する付勢部材が付設されていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記複数のベーンは前記ロータ回転方向に関して均等に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項５】
前記カムリングの内周面は円筒形状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ロータの回転に伴い、前記隔室は、前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通せず且つ前記吐出口と連通する状態へと移行し、この状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態へと移行することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか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ものであり、とくに、構成が簡単で、低速回転時においても或いは吸入吐出される流体の粘度が高い場合であっても、高い吐出量が得られるベーンポンプに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベーンポンプとしては、２つの側板の間にこれらと直交する回転軸の周りに回転可能にロータを取付け、該ロータの外周面にロータ回転方向（周方向）に沿って配列された複数の放射方向且つ軸方向の溝を形成し、各溝内にベーンを収容し、上記ロータに対しその径方向外方においてベーンの外側端縁と接触する内周面を持つカムリングを設けたものが用いられている。ここでは、上記ロータを回転させることにより、互いに隣接する２つのベーンとロータ外周面及びカムリング内周面（内周カム面）と２つの側板との間で形成される隔室内に流体を取り込む。かくして、ロータ回転に伴い、各隔室内に吸入口を介して流体を吸入して搬送し、吐出口を介して流体を吐出させる。
【０００３】
この様なベーンポンプにおいては、ベーンはロータ回転に伴う遠心力により内周カム面に対し付勢される。しかし、ロータ回転が停止した状態では、ベーンを内周カム面に対し付勢する力は作用しないので、ベーンの外側端縁は内周カム面から離れる。このため、ロータ回転を開始した直後においては隔室からの流体漏れが生じ、ポンプ吐出量が低下するという問題点があった。これは、ロータ回転を完全に停止した場合のみでなく、ロータ回転速度が低い場合にも生ずる問題である。また、吸入吐出される流体の粘度が高い場合には、ロータ回転速度が高い場合であっても、ベーンをロータ回転に伴う遠心力により内周カム面の方へと移動させる速度が低下するので、ベーンと内周カム面との当接状態が維持できず隔室からの流体漏れが生じてポンプ吐出量が低下することがある。
【０００４】
このような問題点を解決するものとして特開平８−２１９０３２号公報（特許文献１）に提案されているベーンポンプにおいては、次のような構成が採用されている。
【０００５】
すなわち、ケーシング内に駆動回転軸が挿入されており、上記ケーシング内において上記駆動回転軸に該駆動回転軸の方向の中空筒状部を有するロータが取付けられており、該ロータの中空筒状部には上記駆動回転軸の周方向に沿って配列された複数の径方向且つ軸方向のスリットが形成されており、該スリットのそれぞれにはベーンが径方向に摺動可能な様に介入されている。ここで、上記ロータ中空筒状部の径方向内方には外周カム面をもつ第１カム部材が配置されており、上記ロータ中空筒状部の径方向外方には内周カム面をもつ第２カム部材が配置されている。上記ベーンのそれぞれは、内側端縁が上記第１カム部材の外周カム面と当接可能であり、外側端縁が上記第２カム部材の内周カム面と当接可能である。上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面とは上記回転軸の周方向に関し特定の位置で接触している。この特定の周方向位置と反対側の周方向位置を通って流体流路が形成されており、該流体流路は上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面と上記ケーシングの側面とにより形成されている。上記第１カム部材の外周カム面と上記第２カム部材の内周カム面とは対応する形状を有する。
【特許文献１】特開平８−２１９０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、以上のような特許文献１に記載されているベーンポンプでは、ロータ中空筒状部の径方向内方及び径方向外方の双方にカム部材を要するので構造が複雑であり、２つのカム面すなわち内周カム面と外周カム面とを互いに対応した形状に正確に形成しなければならないのでカム面製作にコストがかさむという難点があった。
【０００７】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みて、構造が簡単で、しかも低速回転時においても或いは高粘度流体の吸入吐出の際にも高い吐出量の実現が可能なベーンポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１及び第２の側板の間にこれらを横切る方向の回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記ロータと前記カムリングとの間にロータ回転方向に沿って複数のベーンが配置されており、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより隔室が形成され、流体を前記隔室内に収容して前記吸入口から吐出口へと移送するベーンポンプであって、
前記ベーンのそれぞれは、前記第１及び第２の側板の内面とそれぞれ当接する第１及び第２の側端部と前記ロータの外周面に当接する内方端部と前記カムリングの内周面に当接する外方端部とを備えており、前記内方端部が前記回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なように前記ロータに取り付けられており、
前記ベーンの前記回動中心の周りでの回動に際して、前記外方端部が前記カムリングの内周面に当接することで回動に制限を受け、前記外方端部が前記ロータの回転方向に関して前記内方端部より常に前に位置することを特徴とするベーンポンプ、
が提供される。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記ベーンの内方端部は前記回動中心を中心とする円筒形状をなしており、前記ロータには前記ベーンの内方端部を前記回動中心の周りで回動可能に支持する支持溝が形成されている。本発明の一態様においては、前記ロータには、前記外方端部が前記ロータの径方向外方へと向かうように、前記ベーンを付勢する付勢部材が付設されている。本発明の一態様においては、前記複数のベーンは前記ロータ回転方向に関して均等に配置されている。本発明の一態様においては、前記カムリングの内周面は円筒形状である。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記ロータの回転に伴い、前記隔室は、前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通せず且つ前記吐出口と連通する状態へと移行し、この状態から前記吸入口及び吐出口の双方と連通しない状態を経て前記吸入口と連通し且つ前記吐出口と連通しない状態へと移行する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のベーンポンプによれば、ベーンの内方端部をロータ回転中心と平行な回動中心の周りで回動可能なようにロータに取り付け、ベーンの回動中心の周りでの回動に際して外方端部がロータの回転方向に関して内方端部より常に前に位置するようにしているので、構造が簡単で、しかも低速回転時においても或いは高粘度流体の吸入吐出の際にも高い吐出量が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図２は本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す斜視図であり、図１はその分解斜視図であり、図３及び図４は本実施形態のベーンポンプの断面図であり、図５は本実施形態のベーンポンプの部分断面図である。
【００１４】
本実施形態のベーンポンプにおいては、大略円筒形状のケーシング２内に大略円筒形状のロータ８が配置されている。ケーシング２は、ケーシング本体２ａの両側にビス止めによりケーシング側板２ｂ，２ｃを取り付けたものである。ケーシング２にケーシング側板２ｃの側から駆動回転軸６が挿入されている。駆動回転軸６は、ケーシング側板２ｂ，２ｃにより、それぞれベアリング４ａ，４ｂを介して、回転中心Ｃ１の周りに回転可能となるように、支持されている。駆動回転軸６には、キー５を介してロータ８がキー結合されている。尚、駆動回転軸６は、ケーシング２外において、不図示の回転駆動手段例えば電動モータに接続されている。
【００１５】
ロータ８の円筒形状外周面は回転中心Ｃ１に関して大略回転対称であり、ケーシング２の円筒形状内周面は対称中心Ｃ２に関して回転対称である。対称中心Ｃ２は、回転中心１と平行で且つ該回転中心Ｃ１から隔てられて位置する。回転中心Ｃ１と直交するケーシング側板２ｂが本発明の第１の側板を構成し、回転中心Ｃ１と直交するケーシング側板２ｃが本発明の第２の側板を構成する。ケーシング本体２ａの円筒形状部が本発明のカムリングを構成する。
【００１６】
図１、図３及び図４に示されているように、ケーシング本体２ａには、回転中心Ｃ１及び対称中心Ｃ２の双方を通る面に関して互いに反対側となる位置において、それぞれ吸入口１２及び吐出口１４が接続されている。
【００１７】
以下の説明において、駆動回転軸６の方向即ち回転中心Ｃ１の方向またはそれと平行な方向を軸方向と称し、この軸方向を中心とする周回方向を周方向と称し、軸方向を中心とし該軸方向と直交する方向を径方向と称する。
【００１８】
即ち、ロータ８は、ケーシング側板２ｂとケーシング側板２ｃとの間にこれらを垂直に横切る方向の回転中心Ｃ１の周りに回転可能なように配置されている。ロータ８の径方向外方にカムリング（ケーシング本体２ａの円筒形状部）が設けられており、該カムリングは吸入口１２と吐出口１４とに接続されている。
【００１９】
ロータ８とカムリングとの間に、ロータ回転方向即ち周方向に沿って、複数（本実施形態では４個）のベーン９がロータ回転方向に関して均等に配置されている。ベーン９の内方端部９１は、回転中心Ｃ１及び対称中心Ｃ２と平行な回動中心Ｃ３を中心とする大略円筒形状をなしており、ロータ８に形成された支持溝８１により回動可能に支持されている。本発明においては、このような形態は、内方端部９１がロータ８の外周面に当接している形態であるものとする。即ち、各ベーン９は、内方端部９１が回転中心Ｃ１と平行な回動中心Ｃ３の周りで回動可能なように、ロータ８の支持溝８１に取り付けられている。ベーン９の外方端部９２は回転中心Ｃ１、対称中心Ｃ２及び回動中心Ｃ３と平行であり、ベーン９がロータ８に対して回動中心Ｃ３の周りで回動して径方向外方へと移動することで、外方端部９２はカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）と当接する。ベーン９の２つの側端部（第１の側端部及び第２の側端部）はそれぞれケーシング側板２ｂ，２ｃの内面と当接している。
【００２０】
以上のように、互いに隣接する２つのベーン９とロータ８の外周面とカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）と第１及び第２の側板（ケーシング側板２ｂ，２ｃ）の内面とにより隔室が形成され、流体を吸入し隔室内に収容して吸入口１２から吐出口１４へと移送し吐出させるポンプ動作がなされる。
【００２１】
以下、本実施形態のベーンポンプの動作を説明する。
【００２２】
不図示の回転駆動手段例えば電動モータにより、駆動回転軸６を図３に示されるように回転中心Ｃ１の周りに（図３において反時計回りに）回転させると、ベーン９は、回転中心Ｃ１の周りで回転し、その際、内方端部９１が支持溝８１内でロータ８に対して回動中心Ｃ３の周りで相対的に回動する。このベーン９の回動は、外方端部９２がカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）に当接することで制限を受ける。かくして、以上のようなロータ８の回転に際し、ロータ８の回転方向に関してベーン外方端部９２が常にベーン内方端部９１より前に位置する。
【００２３】
ロータ回転の際には、各ベーン９は、外方端部９２が径方向外方へと移動するような力を流体から常に受ける。かくして、ロータ回転の開始とともに直ちにベーン外方端部９２がカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）へと当接せしめられ、以後のロータ回転中において、この当接は維持される。従って、ポンプ作動開始時であっても、或いはそれ以外のロータ低速回転中であっても、或いは流体の粘度が高くても、隔室からの流体漏れを十分に小さいものとすることができ、容易に高い吐出量が得られる。
【００２４】
また、ベーン９はロータ８に対して径方向にスライドするのではなく支持溝８１に対して回動中心Ｃ３の周りで回動することで外方端部９２をカムリングの内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）へ当接させるので、１サイクル中の隔室容積変動に伴うロータ８に対するベーン９の回動の際のこれらの接触部分の相対移動は僅かである。このため、ベーン回動の応答性は高く、ロータ８の高速回転が可能であり、この点からも高い吐出量の実現が可能である。このようにベーン回動の応答性が高いことから、１サイクル中における最小隔室容積に対する最大隔室容積の比を高めても、ロータに対してベーンをスライドさせる方式のものに比べて高速のロータ回転が可能となり、この点からも高い吐出量が得られる。
【００２５】
尚、図３に示されているように、回転中心Ｃ１に関するロータ８の回転角度（位相）に応じて各ベーン９の配置が決まり、これにより隣接する２つのベーン９の間で形成される各隔室の容積が決まる。ロータ８の回転に伴い、隔室は、吸入口１２と連通し且つ吐出口１４と連通しない状態から、吸入口１２及び吐出口１４の双方と連通しない状態を経て、吸入口１２と連通せず且つ吐出口１４と連通する状態へと移行する。更に、この吸入口１２と連通せず且つ吐出口１４と連通する状態から、吸入口１２及び吐出口１４の双方と連通しない状態を経て、吸入口１２と連通し且つ吐出口１４と連通しない状態へと移行する。
【００２６】
図示されているように、隔室は、吸入口１２及び吐出口１４との連通を断たれる状態が、吸入口１２から吐出口１４へと至る過程及び吐出口１４から吸入口１２へと至る過程の双方につき存在する。但し、この連通遮断状態はできるだけ短いことが、動作効率向上の観点から好ましい。
【００２７】
以上の実施形態においては、ロータ８の外周面には各ベーン９に対応して溝８２が設けられている。この溝８２により、圧縮バネ１０の一端が支持されている。該圧縮バネ１０の他端は、ベーン９に当接している。圧縮バネ１０は、ベーン外方端部９２がロータ８の径方向外方へと向かうようにベーン９を付勢する付勢部材として機能する。これにより、ベーン外方端部９２のカムリング内周面（ケーシング本体２ａの円筒形状内周面）への当接が一層促進される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のベーンポンプの斜視図である。
【図３】図１のベーンポンプの断面図である。
【図４】図１のベーンポンプの断面図である。
【図５】図１のベーンポンプの部分断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２  ケーシング
２ａ  ケーシング本体
２ｂ，２ｃ  ケーシング側板
４ａ，４ｂ  ベアリング
５  キー
６  駆動回転軸
８  ロータ
８１  支持溝
８２  溝
９  ベーン
９１  内方端部
９２  外方端部
１０  圧縮バネ
１２  吸入口
１４  吐出口
Ｃ１  回転中心
Ｃ２  対称中心
Ｃ３  回動中心
【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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