(57)【要約】【課題】摩擦熱や粉塵の発生をなくして高精度で汎用性に富んだ流体圧送装置を提供する。【解決手段】ハウジング３のポンプ室５内に円錐隆起部６を突設する。円錐隆起部６の頂点を通る嵌合溝８に半円形状の仕切板１２を揺動可能に嵌合させる。ポンプ室５内に配置した傾斜円板１１に回転軸１３先端の傾斜面１３ｃを非接触状態で対面させる。傾斜円板１１を円錐隆起部６と線接触させるとともに、その外周面部をポンプ室５の球面形状の内周壁部７に摺接させる。回転軸１３を回転させてその回転力を永久磁石１７の反発力を利用して傾斜円板１１に伝達し、傾斜円板１１を傾斜姿勢で円錐隆起部６の頂点を中心とする全方向に揺動させ、傾斜円板１１の傾斜姿勢に応じて傾斜円板１１と仕切板１２とでポンプ室５を複数の容積可変な流体室に仕切り、流体を圧送する。【選択図】      図１
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【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するハウジングと、
上記ポンプ室内に配置され、一側面部が上記円錐隆起部と線接触するとともに、外周面部が上記内周壁部に摺接した傾斜姿勢で円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動する傾斜円板と、
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、上記傾斜円板の傾斜姿勢に応じて該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、
上記円錐隆起部の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面を有し、該傾斜面を上記傾斜円板の他側面部に対面させて軸心回りに回転することで傾斜円板を円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動させる回転軸とを備えた流体圧送装置であって、
上記回転軸の回転力は、その傾斜面を傾斜円板に接触させない状態で、回転力伝達手段により傾斜円板に伝達されるようになっ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、
回転力伝達手段は、回転軸の傾斜面と傾斜円板の他側面部との各々に固着された同極の永久磁石で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、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、かつ上記ポンプ室内に配置した傾斜円板に回転軸先端の傾斜面を当接させて該傾斜円板を上記円錐隆起部と線接触させるとともに、その外周面部をポンプ室の球面形状の内周壁部に摺接させ、上記回転軸を回転させて傾斜円板を傾斜姿勢で円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動させることにより、傾斜円板の傾斜姿勢に応じて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２０００−８７８８５号公報（第３，４頁、図１，７）
【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、高速で回転する回転軸の軸心回りの回転運動を傾斜円板の円錐隆起部の外面に沿った揺動運動に変換しているため、両者間には摺接による摩擦熱が発生して流体が膨張し、圧送効率の低下を招く。
【０００５】
また、摺接により両部材が摩耗して粉塵が発生するとシール性が低下し、さらには粉塵の噛み込みにより動作に悪影響を及ぼすため、製品寿命が短くなるとともにクリーン性が要求される真空ポンプには適用し難い。
【０００６】
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、摩擦熱や粉塵の発生をなくして高精度で汎用性に富んだ流体圧送装置を提供することである。
【０００７】
【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、回転軸の傾斜円板に対する回転力伝達に工夫を凝らしたことを特徴とする。
【０００８】
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するハウジングと、上記ポンプ室内に配置され、一側面部が上記円錐隆起部と線接触するとともに、外周面部が上記内周壁部に摺接した傾斜姿勢で円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動する傾斜円板と、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、上記傾斜円板の傾斜姿勢に応じて該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、上記円錐隆起部の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面を有し、該傾斜面を上記傾斜円板の他側面部に対面させて軸心回りに回転することで傾斜円板を円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動させる回転軸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。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記回転軸の回転力は、その傾斜面を傾斜円板に接触させない状態で、回転力伝達手段により傾斜円板に伝達されるようになっていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成により、請求項１に記載の発明では、傾斜円板が円錐隆起部の頂点を中心とする全方向に揺動することにより、傾斜円板と円錐隆起部との線接触部分の移動方向側の流体室では、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、上記線接触部分を挟んで反対側に隣接する流体室では、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。
【００１１】
この際、回転軸の傾斜面と傾斜円板とは非接触状態であって摺接しないことから、両者間には摺接による摩擦熱は発生せず、摩擦熱による流体膨張が回避されて流体が効率良く圧送される。
【００１２】
また、上述の如く回転軸の傾斜面と傾斜円板とが摺接しないため、両部材の摩耗による粉塵が発生せず、シール性が高まり、さらには粉塵の噛み込みによる動作不良がなく高精度になり、製品寿命が長くなるとともに、クリーン性が要求される真空ポンプへの適用が可能になって汎用性が高まる。
【００１３】
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、回転力伝達手段は、回転軸の傾斜面と傾斜円板の他側面部との各々に固着された同極の永久磁石で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、請求項２に記載の発明では、回転軸の傾斜面と傾斜円板とが各々に同極の永久磁石を固着するだけで簡単に非接触状態となる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１ないし図４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、下側ハウジング構成部材１と上側ハウジング構成部材２とからなるハウジング３を備えている。上記下側ハウジング構成部材１の上端周縁部には、ネジ孔１ａが４箇所形成され、上記上側ハウジング構成部材２の周縁部には、上下方向に貫通する貫通孔２ａが４箇所形成され、これらネジ孔１ａと貫通孔２ａとが対応するように下側ハウジング構成部材１と上側ハウジング構成部材２とを上下に突き合わせた状態で、ボルト４を貫通孔２ａに挿入してネジ孔１ａに螺合させることにより、下側ハウジング構成部材１と上側ハウジング構成部材２とを一体に組み合わせ、内部にポンプ室５が形成されたハウジング３を構成するようになっている。
【００１７】
上記ポンプ室５は、下側ハウジング構成部材１から上側ハウジング構成部材２側に隆起する円錐隆起部６と、該円錐隆起部６の基端全周から上側ハウジング構成部材２側に亘って形成された内周壁部７とで形成され、該内周壁部７は、上記円錐隆起部６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６にはその頂点を通るようにスリット状の嵌合溝８が形成され、該嵌合溝８の底面は、上記内周壁部７の曲率と同じ曲率で半円弧状に形成されて円錐隆起部６を２分している。また、円錐隆起部６の嵌合溝８両側には、流体吸入口９と流体吐出口１０とがそれぞれ対角線上に位置するように２つずつ形成されている。
【００１８】
上記ポンプ室５内には、傾斜円板１１が配置されている。この傾斜円板１１は、後述する回転軸１３により一側面部（下面部）が上記円錐隆起部６と線接触するとともに、外周面部が上記内周壁部７に摺接した傾斜姿勢で円錐隆起部６の頂点を中心とする全方向に揺動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。
【００１９】
上記円錐隆起部６の嵌合溝８には、半円形状の仕切板１２が半円弧部１２ａを下に向けて円錐隆起部６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１２の弦部１２ｂは、上記傾斜円板１１の下面部と接触し、該傾斜円板１１の傾斜姿勢に応じて傾斜円板１１とで上記ポンプ室５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３及び図５参照）。
【００２０】
上記上側ハウジング構成部材２の上面中央には、軸孔２ｂが上下方向に貫通形成され、該軸孔２ｂには、回転軸１３の軸部１３ａがスラスト軸受１４及びラジアル軸受１５を介して回転自在に挿入配置されている。上記回転軸１３の軸部１３ａ下端には大径部１３ｂが一体に形成され、該大径部１３ｂ下端は、上記円錐隆起部６の傾斜角と同じ傾斜角の傾斜面１３ｃに形成され、この傾斜面１３ｃにより上記傾斜円板１１の傾斜姿勢を保持するようになっている。なお、上記大径部１３ｂと上側ハウジング構成部材２との間には、シール性を確保するためにＯリング１６が介装されている。
【００２１】
上記回転軸１３の傾斜面１３ｃと上記傾斜円板１１の他側面部（上面部）との各々には、回転力伝達手段としての同極（図１，２では正極）の永久磁石１７がそれぞれ固着され、上記回転軸１３の回転力は、傾斜面１３ｃを上記傾斜円板１１の上面部に対面させて、上記永久磁石１７による磁力の反発力を利用して傾斜面１３ｃを傾斜円板１１の上面部に接触させない状態で、傾斜円板１１に伝達され、これにより、傾斜円板１１を円錐隆起部６の頂点を中心とする全方向に揺動させるようになっている。なお、回転力伝達手段は、回転軸１３の回転力を非接触で傾斜円板１１に伝達できる手段であれば、永久磁石１７に限らず、例えば電気エネルギーによる反発力や、気体又は液体による吹き付け圧力等であってもよい。
【００２２】
したがって、回転軸１３を時計回り又は反時計回り方向に回転させると、回転軸１３の傾斜面１３ｃにより傾斜姿勢が保持されている傾斜円板１１は、その傾斜方向（傾斜円板１１と円錐隆起部６との線接触部分Ｃの移動方向）が、順次、同速度にて移動する。この際、ポンプ室５の中心と円錐隆起部６の頂点とを一致させ、かつ該一致点にて傾斜円板１１の下面部と仕切板１２の弦部１２ｂとを一致させているので、傾斜円板１１がいずれの方向に傾斜していても、仕切板１２の弦部１２ｂは傾斜円板１１の下面部とで流体を確実に封止できるように密接する。この仕切板１２の弦部１２ｂは、傾斜円板１１の傾斜方向に対して直交している図１の状態では水平であるが、傾斜円板１１の傾斜方向に沿っている図２の状態では傾斜円板１１と共に傾動する。つまり、傾斜円板１１の傾斜方向が回転軸１３の回転に従って順次移動すると、仕切板１２も水平から左（右）に傾斜しつつ弦部１２ｂ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１２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６と傾斜円板１１との線接触部分Ｃと、傾斜円板１１に接触する仕切板１２の弦部１２ｂ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１２の弦部１２ｂ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１１の傾斜方向の移動により流体吸入口９から流入した流体は、徐々に流体吐出口１０へ集められ、流体吐出口１０より勢いよく吐出される。なお、流体吸入口９と流体吐出口１０の区別は、傾斜円板１１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、回転軸１３の傾斜面１３ｃと傾斜円板１１とを永久磁石１５の反発力で非接触状態に保って上記傾斜面１３ｃと傾斜円板１１が摺接しないようにしていることから、両者間に摺接による摩擦熱を発生しないようにすることができ、摩擦熱による流体膨張を回避して流体を効率良く圧送することができる。
【００２４】
また、上述の如く回転軸１３の傾斜面１３ｃと傾斜円板１１とを摺接しないようにしているので、両部材の摩耗による粉塵発生がなく、シール性を高めることができ、さらには粉塵の噛み込みによる動作不良をなくすことができ、高精度でしかも製品寿命を長くすることができるとともに、クリーン性が要求される真空ポンプへの適用を可能にして汎用性を拡大することができる。
【００２５】
さらに、永久磁石１５を回転軸１３の傾斜面１３ｃと傾斜円板１１とにそれぞれ固着するだけでよいので、簡単に上述の如き作用効果を奏することができる。
【００２６】
次に、上述の如く構成された流体圧送装置の作動を図５（ａ）〜（ｉ）の作動工程図に基づいて説明する。
【００２７】
＜（ａ）工程＞
傾斜円板１１に接する仕切板１２の弦部１２ｂが９０°〜２７０°方向にあり、円錐隆起部６と傾斜円板１１との線接触部分Ｃが０°方向にある。この状態では、流体室Ａ内は線接触部分Ｃを境に流体室Ａ１，Ａ２に２等分されている。一方、流体室Ｂは傾斜円板１１が円錐隆起部６に接触していないので、大容積を占めている。この状態を明確にするため、流体室Ａ１に存在する流体を○印、流体室Ａ２に存在する流体を△印でそれぞれ示す。
【００２８】
＜（ｂ）工程＞
（ａ）工程の状態を出発点として線接触部分Ｃが反時計方向に３０°移動した状態を示している。この状態では、流体室Ａ２の容積が減少して内部の流体が流体吐出口１０から吐出され、その分だけ流体室Ａ１の容積が増大して流体が流体吸入口９から吸入されていることが、△印と○印の数の増減で判る。
【００２９】
＜（ｃ）工程＞
線接触部分Ｃがさらに反時計方向に８０°の位置まで移動した状態を示している。この状態では、流体室Ａ２の容積がさらに狭くなって内部の流体が流体吐出口１０から吐出され続け、一方、流体室Ａ１では容積がさらに増大して流体の吸入が続行されている。
【００３０】
＜（ｄ）工程＞
線接触部分Ｃがさらに移動して９０°の位置に至り、前記仕切板１２の弦部１２ｂと重なった状態を示している。この状態では、流体室Ａ２に存在していた△印の流体は流体吐出口１０から全部吐出され、流体室Ａ（Ａ１）内は○印の流体で占められている。一方、上記（ａ）〜（ｄ）までは、流体室Ｂでは、流体の吸入・吐出は行われず、流体室Ｂはハッチングで示す１つの流体により占められた状態を保っている。
【００３１】
＜（ｅ）工程＞
線接触部分Ｃが１２０°の位置に至り、流体室Ｂ内は線接触部分Ｃを境に流体室Ｂ１と流体室Ｂ２との分けられ、流体室Ｂ１には◎印で示した新たな流体が流体吸入口９から吸入されるとともに、流体室Ｂ２では上記流体室Ｂ１の容積分だけ狭くなり、その分だけハッチングで示す流体が流体吐出口１０から吐出される。
【００３２】
＜（ｆ）工程＞
線接触部分Ｃがさらに反時計方向に１５０°の位置まで移動した状態を示している。この状態では、流体室Ｂ１の容積がさらに増大して内部の流体が流体吸入口９から吸入され続け、一方、流体室Ｂ２では容積がさらに減少して流体の吐出が続行される。
【００３３】
＜（ｇ）工程＞
線接触部分Ｃが１８０°の位置に至り、流体室Ｂ内が◎印の流体室Ｂ１と、ハッチングの流体室Ｂ２が等分になっている状態を示している。
【００３４】
＜（ｈ）工程＞
線接触部分Ｃがさらに反時計方向に２４０°の位置まで移動した状態を示している。この状態では、流体室Ｂ１ではさらに容積増大を続けて◎印で示した新たな流体が流体吸入口９から吸入されるとともに、流体室Ｂ２では逆に容積減少を続けてハッチングで示す流体が流体吐出口１０から吐出される。
【００３５】
＜（ｉ）工程＞
線接触部分Ｃがさらに移動して２７０°の位置に至り、前記仕切板１２の弦部１２ｂと重なった状態を示している。この状態では、流体室Ｂ２に存在していたハッチングの流体は流体吐出口１０より全部吐出され、流体室Ｂ（Ｂ１）内には◎印の流体で占められている。一方、上記（ｄ）〜（ｉ）までは流体室Ａでは、流体の吸入・吐出は行われず、流体室Ａは○印で示す１つの流体により占められた状態を保っている。
【００３６】
【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、仕切板とでポンプ室を複数の容積可変な流体室に仕切る傾斜円板に回転軸の傾斜面を非接触状態で対向させた状態で、上記回転軸の回転力を回転力伝達手段により傾斜円板に伝達するようにしたので、摩擦熱や摩耗に起因する圧送効率の低下やシール性の低下、さらには動作不良をなくし、高精度で寿命の長い流体圧送装置とすることができるとともに、粉塵の噛み込みをなくしてクリーン性が要求される真空ポンプに適用でき、汎用性を拡大することができる。
【００３７】
請求項２に係る発明によれば、回転軸の傾斜面及び傾斜円板に同極の永久磁石を固着するだけで請求項１に記載の作用効果を簡単に達成することができる。
【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において下側ハウジング構成部材の平面図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る流体圧送装置の分解斜視図である。
【図５】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】
３                  ハウジング
５                  ポンプ室
６                  円錐隆起部
７                  内周壁部
８                  嵌合溝
１１                  傾斜円板
１２                  仕切板
１３                  回転軸
１３ｃ                傾斜面
１７                  永久磁石（回転力伝達手段）
Ａ，Ａ１，Ａ２      流体室
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２      流体室
Ｃ                  線接触部分
【図１】
2004278420.tif 000003
【図２】
2004278420.tif 000004
【図３】
2004278420.tif 000005
【図４】
2004278420.tif 000006
【図５】
2004278420.tif 000007