(57)【要約】【課題】仕切板を破損することなく回転ハウジングの回転力を傾斜円板に確実に伝達する。【解決手段】回転ハウジング４のポンプ室８内に円錐隆起部９を突設する。円錐隆起部９の頂点を通る嵌合溝１１に半円形状の仕切板１４を揺動可能に嵌合させる。ポンプ室８内に配置した傾斜円板１３の上面部を固定傾斜ガイド１２の傾斜面１２ａに面接触させるとともに、下面部を円錐隆起部９に線接触させ、かつ外周面部をポンプ室８の球面形状の内周壁部１０に摺接させる。回転ハウジング４及び傾斜円板１３を共に、モータ１８の回転力により同期して順方向に強制的に回転させ、傾斜円板１３と仕切板１４とでポンプ室８を容積可変な流体室に仕切り、流体を圧送する。【選択図】      図１
2004278422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂点を通るように嵌合溝が形成された円錐隆起部と、該円錐隆起部をその頂点を中心として取り囲む球面形状の内周壁部とで形成されたポンプ室を有し、上記円錐隆起部の頂点を中心に回転する回転ハウジングと、
上記ポンプ室内に上記円錐隆起部と対向するように臨み、該円錐隆起部の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面を有する固定傾斜ガイドと、
上記ポンプ室内に上記回転ハウジングの回転中心線に対して傾斜する回転中心線回りに回転可能に配置され、一側面部が上記円錐隆起部と線接触するとともに、他側面部が上記固定傾斜ガイドの傾斜面に面接触し、かつ外周面部が上記内周壁部に摺接した傾斜姿勢で上記回転ハウジングと同期して順方向に回転する傾斜円板と、
上記円錐隆起部の頂点を中心として二方向に揺動可能なように嵌合溝に嵌合され、上記回転ハウジングの回転に伴い上記傾斜円板とで上記ポンプ室を複数の容積可変な流体室に仕切る半円形状の仕切板とを備えた流体圧送装置であって、
上記回転ハウジング及び傾斜円板は共に、回転駆動源の回転力により強制的に回転するように構成されていることを特徴とする流体圧送装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧送装置において、
回転駆動源は１つであり、
回転ハウジング及び傾斜円板はユニバーサルジョイントで駆動連結され、
上記回転駆動源は、回転ハウジング及び傾斜円板の一方に駆動連結されてその回転力が上記ユニバーサルジョイントを介して他方に伝達されるように構成されていることを特徴とする流体圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ及びモータ等に好適な流体圧送装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、次のような流体圧送装置を開発し出願している。その構成は、回転ハウジングのポンプ室内に円錐隆起部を突設するとともに、該円錐隆起部の頂点を通る嵌合溝に半円形状の仕切板を二方向に揺動可能なように嵌合させる。さらに、上記ポンプ室内に傾斜円板を配置し、該傾斜円板の下面部に形成された係合溝に上記仕切板を係合させて上記下面部を上記円錐隆起部に線接触させるとともに、上面部を上記ポンプ室内に臨む固定傾斜ガイドの傾斜面に面接触させ、かつ外周面部をポンプ室の球面形状の内周壁部に摺接させる。そして、上記回転ハウジングをモータで回転させることにより、上記傾斜円板を回転ハウジングと一体に順方向に回転させ、該傾斜円板と仕切板とでポンプ室を複数の容積可変な流体室に仕切り、流体を圧送するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３８７６号公報（第３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１では、仕切板は傾斜円板の係合溝に係合しているとはいっても、円錐隆起部の頂点を中心として二方向に揺動して動くことから、リジットに固定されている場合に比べて回転ハウジングの回転力を傾斜円板に効率良く伝達することができない。加えて、仕切板の僅かな係合部分だけで回転力を傾斜円板に伝達しているため、当該係合部分に大きな負荷が掛かり、しかも、傾斜円板の外周面部がポンプ室の内周壁部に摺接しているため摩擦抵抗が大きく、傾斜円板の回転に大きな負荷が掛かる。このような過大な負荷によって仕切板が破損すると、回転ハウジングの回転力を傾斜円板に伝達することができなくなる。
【０００５】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、仕切板を破損することなく回転ハウジングの回転力を傾斜円板に確実に伝達することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、回転ハウジングの回転力を仕切板を介さずに傾斜円板に伝達するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
具体的には、この発明は、頂点を通るように嵌合溝が形成された円錐隆起部と、該円錐隆起部をその頂点を中心として取り囲む球面形状の内周壁部とで形成されたポンプ室を有し、上記円錐隆起部の頂点を中心に回転する回転ハウジングと、上記ポンプ室内に上記円錐隆起部と対向するように臨み、該円錐隆起部の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面を有する固定傾斜ガイドと、上記ポンプ室内に上記回転ハウジングの回転中心線に対して傾斜する回転中心線回りに回転可能に配置され、一側面部が上記円錐隆起部と線接触するとともに、他側面部が上記固定傾斜ガイドの傾斜面に面接触し、かつ外周面部が上記内周壁部に摺接した傾斜姿勢で上記回転ハウジングと同期して順方向に回転する傾斜円板と、上記円錐隆起部の頂点を中心として二方向に揺動可能なように嵌合溝に嵌合され、上記回転ハウジングの回転に伴い上記傾斜円板とで上記ポンプ室を複数の容積可変な流体室に仕切る半円形状の仕切板とを備えた流体圧送装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記回転ハウジング及び傾斜円板は共に、回転駆動源の回転力により強制的に回転するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成により、請求項１に記載の発明では、回転ハウジング及び傾斜円板が同期して順方向に回転すると、仕切板も円錐隆起部の頂点を中心に二方向に揺動しながら回転する。仕切板が傾斜円板と円錐隆起部との線接触部分に近づく側の流体室では、容積が次第に減少していき、最終的には“０”となる。この容積減少によって当該流体室内の流体が吐出される。一方、上記線接触部分から離れていく側の流体室では、容積が次第に増大していき、この容積増大によって当該流体室内に流体が吸入される。このように線接触部分の両側の流体室で容積増減が繰り返されることで流体が圧送される。
【００１０】
この際、上記回転ハウジング及び傾斜円板は共に、回転駆動源の回転力により強制的に回転するため、円錐隆起部の頂点を中心として二方向に揺動する仕切板を介して傾斜円板を回転させる場合に比べて回転力が確実に伝達される。しかも、仕切板を傾斜円板に係合させて回転ハウジングの回転力を伝達する必要がなく、仕切板には傾斜円板との係合や、傾斜円板の外周面部がポンプ室の内周壁部に摺接することによる過大な負荷が掛からず、仕切板が破損する事態が回避される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転駆動源は１つであり、回転ハウジング及び傾斜円板はユニバーサルジョイントで駆動連結され、上記回転駆動源は、回転ハウジング及び傾斜円板の一方に駆動連結されてその回転力が上記ユニバーサルジョイントを介して他方に伝達されるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、請求項２に記載の発明では、１つの回転駆動源を回転ハウジング及び傾斜円板の回転駆動源として共用していることから、その分だけ経費が低減する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図３はこの発明の実施の形態に係る流体圧送装置を示す。この流体圧送装置は、下側固定ハウジング構成部材１と上側固定ハウジング構成部材２とを組み付けて構成された固定ハウジング３を備えている。該固定ハウジング３内には回転ハウジング４が軸受５を介して回転自在に収容されている。この回転ハウジング４も上記固定ハウジング３と同様に、下側回転ハウジング構成部材６と上側回転ハウジング構成部材７とを組み付けて構成され、内部にポンプ室８が形成されるようになっている。図３中、６ａは、下側回転ハウジング構成部材６の上端周縁部に形成された組付用のネジ穴である。
【００１５】
上記ポンプ室８は、下側回転ハウジング構成部材６から上側回転ハウジング構成部材７側に隆起する円錐隆起部９と、該円錐隆起部９の基端全周から上側回転ハウジング構成部材７側に亘って形成された内周壁部１０とで形成され、該内周壁部１０は、上記円錐隆起部９をその頂点を中心として球面形状に形成されている。一方、上記円錐隆起部９にはその頂点を通るようにスリット状の嵌合溝１１が形成され、該嵌合溝１１の底面は、上記内周壁部１０の曲率と同じ曲率で半円弧状に形成されて円錐隆起部９を２分している。この円錐隆起部９は、図３に示すように、下側回転ハウジング構成部材６とは別体の２つの円錐隆起部材９ａを組み付けることにより、下側回転ハウジング構成部材６の一部として一体的に構成されている。
【００１６】
上記ポンプ室８内には、固定傾斜ガイド１２が上記円錐隆起部９と対向するように臨み、その下面には上記円錐隆起部９の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面１２ａが形成されている。また、この固定傾斜ガイド１２には、流体吸入口１２ｂと流体吐出口１２ｃとが形成されている。
【００１７】
上記ポンプ室８内には、傾斜円板１３が上記回転ハウジング４の回転中心線に対して傾斜する回転中心線回りに回転可能に配置されている。この傾斜円板１３は、後述するモータ１８により、一側面部（下面部）が上記円錐隆起部９と線接触するとともに、他側面部（上面部）が上記固定傾斜ガイド１２の傾斜面１２ａに面接触し、かつ外周面部が上記内周壁部１０に摺接した傾斜姿勢で上記回転ハウジング４と同期して順方向に回転するようになっている。上記線接触部分に符号Ｃを付して示す。また、上記傾斜円板１３には、複数の貫通孔１３ａが貫通形成されている。
【００１８】
上記円錐隆起部９の嵌合溝１１には、半円形状の仕切板１４が半円弧部１４ａを下に向けて円錐隆起部９の頂点を中心として二方向に揺動可能なように嵌合されている。この仕切板１４の弦部１４ｂには、球状の位置決め膨出部１４ｃが膨出形成され、仕切板１４は、上記傾斜円板１３の下面部と接触してその下面部中央の係合凹部１３ｂに上記位置決め膨出部１４ｃの上側半分を係合させるとともに、下側半分を円錐隆起部９の頂点に形成された凹部９ｂに係合させ、上記回転ハウジング４の回転に伴い傾斜円板１３とで上記ポンプ室８を２つ又は３つの容積可変な流体室Ａ，Ｂ、（Ａ１，Ａ２，Ｂ）、（Ａ，Ｂ１，Ｂ２）に仕切るようになっている（図４参照）。これら流体室Ａ，Ｂは、上記貫通孔１３ａのいずれかによって流体吸入口１２ｂ及び流体吐出口１２ｃに連通するようになっている。
【００１９】
上記上側固定ハウジング構成部材２の上面には、軸孔２ａが上下斜めに固定傾斜ガイド１２を貫通して形成され、該軸孔２ａには、回転軸１５が軸受１６を介して回転自在に挿入配置され、その一部は上記傾斜円板１３の中心に固着されている。一方、上記下側回転ハウジング構成部材６の下面には軸部６ｂが突設され、該軸部６ｂは、上記下側固定ハウジング構成部材１に軸受１７を介して回転自在に支持され、その先端が下側固定ハウジング構成部材１を貫通して外部に突出している。
【００２０】
この発明の特徴として、上記回転ハウジング４及び傾斜円板１３は共に、回転駆動源としてのモータ１８の回転力により強制的に回転するように構成されている。具体的には、上記モータ１８の出力軸１８ａには、第１駆動プーリ１９が回転一体に固着され、一方、上記下側回転ハウジング構成部材６の軸部６ｂには、上記第１駆動プーリ１９と同じ直径の第１従動プーリ２０が回転一体に固着され、これら第１駆動プーリ１９及び第１従動プーリ２０には第１ベルト２１が巻き掛けられている。また、上記モータ１８の出力軸１８ａには第１シャフト２２が回転一体に連結され、該第１シャフト２２には別の第２シャフト２３がユニバーサルジョイント２４を介して駆動連結されている。さらに、この第２シャフト２３には、第２駆動プーリ２５が回転一体に固着され、一方、上記回転軸１５の外端には、上記第２駆動プーリ２５と同じ直径の第２従動プーリ２６が回転一体に固着され、これら第２駆動プーリ２５及び第２従動プーリ２６には第２ベルト２７が巻き掛けられている。このように、下側回転ハウジング構成部材６及び傾斜円板１３をユニバーサルジョイント２４で駆動連結し、１つのモータ１８を下側回転ハウジング構成部材６に駆動連結してその回転力を上記ユニバーサルジョイント２４を介して傾斜円板１３に伝達するようになっている。この際、上記モータ１８の出力軸１８ａ及び第１シャフト２２は回転ハウジング４の回転中心線と平行になるように、上記第２シャフト２３は回転軸１５の回転中心線と平行になるようにそれぞれ設定されている。これにより、回転ハウジング４の回転中心線と回転軸１５の回転中心線とがある角度をもって傾斜していることに基づき生ずる一定周期の回転変動に対してユニバーサルジョイント２４で同期をとるようになっている。
【００２１】
したがって、モータ１８を回転駆動すると、その回転力が回転ハウジング４と傾斜円板１３とに同時に伝達され、回転ハウジング４及び傾斜円板１３が同期して順方向に回転する。これに伴い、仕切板１４が円錐隆起部９の頂点を中心に二方向に揺動しながら回転する。仕切板１４が傾斜円板１３と円錐隆起部９との線接触部分Ｃに近づく側の流体室Ａ（Ｂ）では、容積が次第に減少していき、最終的には“０”となる。この容積減少によって当該流体室Ａ（Ｂ）内の流体が吐出される。一方、上記線接触部分Ｃから離れていく側の流体室Ｂ（Ａ）では、容積が次第に増大していき、この容積増大によって当該流体室Ｂ（Ａ）内に流体が吸入される。このように線接触部分Ｃの両側の流体室で容積増減が繰り返されることで流体が圧送される。
【００２２】
上記仕切板１４の弦部１４ｂは、図１の状態では、傾斜円板１３の傾斜方向に対して直交して水平であるが、図２の状態では、傾斜円板１３の傾斜方向に沿って傾動する。つまり、回転ハウジング４が回転すると、仕切板１４も水平から左（右）に傾斜しつつ弦部１４ｂの両端の一方が上死点、他方が下死点に達した後、再び水平に戻り、該水平位置から右（左）傾斜を開始する如く、シーソー状に揺動する。そして、仕切板１４により仕切られた２つの流体室Ａ，Ｂは、それぞれ円錐隆起部９と傾斜円板１３との線接触部分Ｃと、傾斜円板１３に接触する仕切板１４の弦部１４ｂとにより囲まれた閉空間となる。しかも、これら２つの流体室Ａ，Ｂは、仕切板１４の弦部１４ｂの位置が一定であるので、線接触部分Ｃの移動により最大である半円形状領域から最小“０”まで変化することとなる。この間、上記流体室Ａは２つの流体室Ａ１，Ａ２に、流体室Ｂは２つの流体室Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ容積が増減する。そして、傾斜円板１３の傾斜方向の移動により流体吸入口１２ｂから流入した流体は、徐々に流体吐出口１２ｃへ集められ、流体吐出口１２ｃより勢いよく吐出される。なお、流体吸入口１２ｂと流体吐出口１２ｃの区別は、傾斜円板１３の傾斜方向の移動方向によって決定され、該移動方向が逆方向になると流体吸入口が流体吐出口に、流体吐出口が流体吸入口に変更される。
【００２３】
この際、上記回転ハウジング４及び傾斜円板１３を共に、モータ１８の回転力により強制的に回転するため、円錐隆起部９の頂点を中心として二方向に揺動する仕切板１４を介して傾斜円板１３を回転させる場合に比べて回転力を確実に伝達することができる。しかも、仕切板１４を傾斜円板１３に係合させて回転ハウジング４の回転力を伝達する必要がなく、仕切板１４への傾斜円板１３の係合や、傾斜円板１３の外周面部がポンプ室８の内周壁部１０に摺接することによる過大な負荷が掛からないようにでき、仕切板１４が破損する事態をなくすことができる。
【００２４】
さらに、１つのモータ１８で回転ハウジング４及び傾斜円板１３の両者を回転させていることから、それぞれ別々の回転駆動源で回転させる場合に比べて経費を低減することができる。
【００２５】
次に、この流体圧送装置の作動を図４を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜（ａ）工程＞
傾斜円板１３に接する仕切板１４の一端（▲印）が０°にある場合を示している。仕切板１４の他端（△印）は円錐隆起部９の傾斜面と傾斜円板１３との線接触部分Ｃと重なって１８０°反対側にあり、この部分は見掛上移動しない固定点である。これは流体吸入口１２ｂより流体が流体室Ａ内に順次吸入され、流体吐出口１２ｃより流体室Ｂ内にある流体も順次吐出されている状態である。
【００２７】
＜（ｂ）工程＞
上記（ａ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に４５°移動すると、流体室Ａでは流体吸入口１２ｂより流体の吸入が継続され、一方、流体室Ｂ１は線接触部分Ｃに向かって容積が減少し、その減少分だけ流体吐出口１２ｃより流体が吐出される。そして、仕切板１４の他端（△印）が線接触部分Ｃを通過した流体室Ｂ２には上記流体吸入口１２ｂより新たに流体が吸入される。
【００２８】
＜（ｃ）工程＞
上記（ｂ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に９０°移動すると、流体室Ａでは流体吸入口１２ｂからの流体の吸入が終了し、一方、流体室Ｂ１は線接触部分Ｃに向かって容積がさらに減少し、流体吐出口１２ｃより継続的に流体が吐出される。そして、線接触部分Ｃを通過した流体室Ｂ２はその容積を徐々に拡大し、その拡大分だけ流体が流体吸入口１２ｂより吸入される。
【００２９】
＜（ｄ）工程＞
上記（ｃ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に１３５°移動すると、仕切板１４が上記（ｃ）工程を通過した瞬間から流体室Ａ内は流体吐出口１２ｃに連通し、流体室Ａ内の流体が流体吐出口１２ｃより吐出される。また、仕切板１４と線接触部分Ｃとの間の流体室Ｂ１にある流体も流体吐出口１２ｃより吐出される。そして、線接触部分Ｃを通過した流体室Ｂ２はその容積をさらに拡大し、流体吸入口１２ｂより流体）の吸入を拡大する。
【００３０】
＜（ｅ）工程＞
上記（ｄ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に１８０°移動すると、上記（ｄ）工程において流体室Ｂ１にあった流体は流体吐出口１２ｃより全部吐出され、流体室Ａと流体室Ｂとが入れ替わる。この（ｅ）工程の状態は流体室Ａと流体Ｂとが入れ替わった点を除けば、上記の（ａ）工程の状態と実質的に同じである。すなわち、流体吸入口１２ｂより流体が流体室Ｂ内へ吸入され、流体吐出口１２ｃより流体室Ａ内にある流体が順次吐出される。
【００３１】
＜（ｆ）工程＞
上記（ｅ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に２２５°移動すると、上記（ｂ）工程の状態と実質的に同じである。すなわち、流体吸入口１２ｂより流体が流体室Ｂ内に継続して吸入され、流体室Ａ１は線接触部分Ｃまでの容積が減少し、その減少分だけ流体吐出口１２ｃより流体が吐出される。仕切板１４の一端（▲印）が線接触部分Ｃを通過した流体室Ａ２には上記流体吸入口１２ｂより新たに流体が吸入される。
【００３２】
＜（ｇ）工程＞
上記（ｆ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に２７０°移動すると、上記（ｃ）工程の状態と実質的に同じである。すなわち、流体吸入口１２ｂより流体室Ｂ内への流体の吸入が終了し、流体室Ａ１は線接触部分Ｃまでの容積がさらに減少し、その分だけ流体が流体吐出口１２ｃより順次吐出される。そして、流体室Ａ２は徐々に拡大し、その拡大分だけ流体吸入口１２ｂより流体の吸入が拡大する。
【００３３】
＜（ｈ）工程＞
上記（ｇ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に３１５°移動すると、上記（ｄ）工程の状態と実質的に同じである。すなわち、仕切板１４が上記（ｇ）工程を通過した瞬間から流体室Ｂ内は流体吐出口１２ｃと連通し、該流体吐出口１２ｃより流体が継続して吐出される。また、仕切板１４と線接触部分Ｃとの間の流体室Ａ１にある流体も流体吐出口１２ｃより吐出される。そして、線接触部分Ｃを通過した流体室Ａ２はその容積をさらに拡大し、流体吸入口１２ｂより流体の吸入を拡大する。
【００３４】
＜（ｉ）工程＞
上記（ｈ）工程から仕切板１４の一端（▲印）が反時計方向に３６０°移動すると、上記（ｅ）工程の状態と実質的に同じである。すなわち、上記（ｈ）工程において、流体室Ａ１にあった流体は流体吐出口１２ｃより全部吐出され、流体室Ａと流体室Ｂとが入れ替わる。この（ｉ）工程の状態は、上記の（ａ）工程とは全く同じである。すなわち、流体吸入口１２ｂより流体が流体室Ａ内へ順次吸入され、流体吐出口１２ｃより流体室Ｂ内にある流体が順次吐出される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、回転ハウジング及び傾斜円板を共に、回転駆動源の回転力により強制的に回転させるので、仕切板を介して回転させる場合に比べて回転力を確実に伝達することができる。しかも、仕切板を傾斜円板に係合させずに済むので、大きな負荷が掛かることによって仕切板が破損するのを防止することができる。
【００３６】
請求項２に係る発明によれば、１つの回転駆動源で回転ハウジング及び傾斜円板の両者をユニバーサルジョイントを介して回転させるので、その分だけ経費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る流体圧送装置において傾斜板と円錐隆起部との関係を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る流体圧送装置において傾斜板と仕切板との関係を示す縦断面図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る流体圧送装置の分解斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る流体圧送装置の作動説明図である。
【符号の説明】
４            回転ハウジング
８            ポンプ室
９            円錐隆起部
１０            内周壁部
１１            嵌合溝
１２            固定傾斜ガイド
１２ａ          傾斜面
１３            傾斜円板
１４            仕切板
１８            モータ（回転駆動源）
２４            ユニバーサルジョイント
Ａ，Ｂ        流体室
【図１】
2004278422.tif 000003
【図２】
2004278422.tif 000004
【図３】
2004278422.tif 000005
【図４】
2004278422.tif 000006