(57)【要約】  ハウジング２１と、取り付けられた軸２２を軸中心線の周りで回転させるように配置された第１のモータ２３と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子２４と、表面２９及び部材軸線を有する部材２８とを含むベーン・ポンプ２０。部材は、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって、軸中心線に対して移動可能である。ベーン３２が、各回転子スロット内に可動に取り付けられており、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有する。ベーンは、回転子及び表面と共に複数のチャンバ３３Ａ〜３３Ｆを画定する。チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する。第２のモータ３１が、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置される。部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体がポート間で第１の方向に流れることが可能になり、また部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。
2015535056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
軸中心線を有し、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、該ベーンは、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、該チャンバの個々の容積が、前記回転子と前記表面の間の相対位置に応じて変化し、前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて前記チャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路を有している、ベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体が前記ポート間で第１の方向に流れることが可能になり、
前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように反対の方向に移動することにより、流体が前記ポート間で反対方向に流れることが可能になる、ベーン・ポンプ。
【請求項２】
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項１に記載のベーン・ポンプ。
【請求項３】
前記第２のモータの湿式部分を前記第２のモータの乾式部分から分離する境界シールをさらに有し、
前記第２のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有している、
請求項１に記載のベーン・ポンプ。
【請求項４】
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項３に記載のベーン・ポンプ。
【請求項５】
前記部材が前記ハウジングに取り付けられる、請求項１に記載のベーン・ポンプ。
【請求項６】
前記部材がフレクシャ部材により前記ハウジングに取り付けられる、請求項５に記載のベーン・ポンプ。
【請求項７】
前記可動域が弓形である、請求項６に記載のベーン・ポンプ。
【請求項８】
前記可動域が線形である、請求項１に記載のベーン・ポンプ。
【請求項９】
前記部材を付勢して前記ゼロ位置に近づけさせるために前記ハウジングと前記部材との間で作用する弾性部材をさらに有する、請求項１に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１０】
ハウジングと、
軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記ハウジングに取り付けられ、且つ前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータと、
前記軸と共に回転するように前記軸に沿って離間した位置に取り付けられた複数の回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットをそれぞれが有する回転子と、
表面及び部材軸線をそれぞれが有する複数の部材であって、各部材が、前記回転子のうちのそれぞれ１つに関連付けられ、且つ、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動であり、また各部材軸線は、関連する前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ関連する前記部材の前記表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、該ベーンは、関連する前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、関連する前記回転子と前記表面との間の相対位置に応じて変化し、前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて各部材につき前記チャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路を有している、ベーンと、
関連する前記部材をその許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された複数の第２のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
各部材が該部材の前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体が前記部材の前記ポート間で第１の方向に流れることが可能になり、
各部材が該部材の前記可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体が前記部材の前記ポート間で反対方向に流れることが可能になる、ベーン・ポンプ。
【請求項１１】
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１２】
前記複数の部材が、前記軸に沿って軸方向に離間された位置に積み重ね可能である、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１３】
各部材の流体出力が独立して制御可能である、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１４】
複数の境界シールであって、それぞれが、関連する第２のモータの湿式部分を前記関連する第２のモータの乾式部分から分離している境界シールをさらに有し、
各第２のモータが、関連する前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記関連するシールの他方の側に配置された他方の部分とを有してい、
請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１５】
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項１４に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１６】
各部材がフレクシャ部材により前記ハウジングに取り付けられている、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１７】
各部材の前記可動域が弓形である、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１８】
各部材の前記可動域が線形である、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項１９】
前記部材を付勢して前記ゼロ位置に近づけさせるために前記ハウジングと各部材との間で作用する弾性部材をさらに有する、請求項１０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２０】
ハウジングと、
軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
前記ベーンが、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と前記表面との間の相対位置に応じて変化し、
前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて前記チャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路を有し、
前記通路間での流れの方向が、前記軸中心線に対する前記部材軸線の位置に応じたものである、ベーン・ポンプ。
【請求項２１】
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項２０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２２】
前記通路間での流体流れの前記方向は、前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動されたときには、一方の方向であり、前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように反対方向に移動されたときには、その反対方向である、請求項２０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２３】
前記第２のモータの湿式部分を前記第２のモータの乾式部分から分離する境界シールをさらに有し、
前記第２のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有している、
請求項２０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２４】
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項２３に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２５】
軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように取り付けられた軸と、
前記軸を前記軸中心線の周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータと、
前記第２のモータの湿式部分を前記第２のモータの乾式部分から分離する境界シールと
を有するベーン・ポンプであって、
前記第２のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有する、ベーン・ポンプ。
【請求項２６】
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項２０に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２７】
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項２５に記載のベーン・ポンプ。
【請求項２８】
ハウジングと、回転子軸線を有し且つ前記ハウジングに回転可能に取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、表面及び部材軸線を有する部材であって、許容可動域にわたって前記回転子軸線に対して可動であり、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記部材軸線が前記軸中心線と一致する部材と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンとを有するベーン・ポンプであって、前記ベーンが、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と表面との間の相対位置に応じて変化するベーン・ポンプの作動方法であって、
前記回転子を前記回転子軸線の周りで１つの角度方向に回転させるステップと、
前記部材を前記回転子に対して選択的に移動させるステップと、
前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置を変えるようなことにより前記ポート間での流体流れの方向を変えるステップと
を含む方法。
【請求項２９】
前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置を変えることにより、前記ポート間での前記流体流れの大きさを変える追加的なステップをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置が、前記部材を前記回転子に対して移動させることによって変えられる、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にベーン・ポンプに関し、より詳細には、改良された積み重ね可能なオーバセンタ・ベーン・ポンプ、及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
当然ながら、ベーン・ポンプは知られている。これらのデバイスは、一般に、本体又は部材の空洞内で回転するように取り付けられた回転子を有する。円周方向に離間された複数のスロットが、回転子の外表面から回転子内へ放射状に延在する。ベーンが、各スロット内に取り付けられ、且つ、空洞を画定する部材壁の一部分と係合するように動作可能に配置された遠位端部を有する。多くの場合、ベーンは、回転子が回転するときに遠心力により回転子から外方に移動するように付勢される。これらのベーンは、回転子及び部材と共に、流体入口と流体出口との間に円周方向に離間された一連のチャンバを画定する。これらのチャンバの容積は、回転子が部材内で回転するにつれて、回転方向に応じて徐々に増大又は減少する。これらのチャンバは、流体入口から流体出口まで流体を運ぶ。そのようなベーン・モータの実例が、米国特許第４，６１９，５９４号、米国特許第５，０３７，２８３号、及び米国特許第６，７６３，７９７号において典型的に示され且つ説明されている。
【０００３】
しかし、そのような従来技術のベーン・ポンプでは、ポンプを通過する流体の方向を変更するには、回転子の回転方向を逆にすることが通常必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，６１９，５９４号
【特許文献２】米国特許第５，０３７，２８３号
【特許文献３】米国特許第６，７６３，７９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、回転子の回転方向を変更することなしにポンプを流れる流体の方向を逆にすることを可能とする、改良されたベーン・ポンプを提供することが望ましいはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示された実施例の対応する部品、部分、又は表面について、単に例示のためであり限定を目的とせずに括弧付き参照符号を用いて、本発明は、概して、改良されたベーン・ポンプを提供する。
【０００７】
１つの形態では、改良されたベーン・ポンプ（２０）は、ハウジング（２１）と、軸中心線（ｙ１−ｙ１）を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸（２２）と、軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータ（２３）と、軸と共に回転するように取り付けられ、円周方向に離間された複数のスロット（２６）を有する回転子（２４）と、表面（２９）及び部材軸線（ｙ２−ｙ２）を有し、ゼロ位置（「０」）の両側に成分（「−１」、「＋１」）を含む許容可動域（３０）にわたって軸中心線に対して移動可能である部材（２８）であって、部材軸線（ｙ２−ｙ２）は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線（ｙ１−ｙ１）と一致する、部材（２８）と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と密閉的且つ拭仏的（ｗｉｐｉｎｇｌｙ）に係合するように配置された遠位端部を有するベーン（３２）であって、回転子及び表面と共に複数のチャンバ（３３Ａ〜３３Ｆ）を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路（３４、３４）を有する、ベーン（３２）と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータ（３１）とを含み、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がポート間で第１の方向に流れることが可能になり、また、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。
【０００８】
改良されたポンプは、第２のモータの湿式部分（５５）を第２のモータの乾式部分（５６）から分離する境界シール（５４）をさらに含むことができる。第２のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分（５８）と、シールの他方の側に配置された他方の部分（５９）とを有することができる。一方の部分は、永久磁石（５８）を含むことができ、他方の部分は、コイル（５９）を含むことができる。
【０００９】
部材は、ハウジングに取り付けられ得る。
【００１０】
１つの形態では、部材は、フレクシャ部材（４０）によりハウジングに取り付けられ得る。
【００１１】
部材の可動域は、弓形、線形、又は回転的なものとされ得る。
【００１２】
弾性部材（４１）が、部材を付勢してゼロ位置に近づけさせるためにハウジングと部材との間で作用するように配置され得る。
【００１３】
別の形態では、改良されたベーン・ポンプ（２０）は、ハウジング（２１）と、軸中心線（ｙ１−ｙ１）を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸と、ハウジングに取り付けられ且つ軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータ（２３）と、軸と共に回転するように軸に沿って離間された位置に取り付けられた複数の回転子（図１中の２４、図５中の５１）であって、そのそれぞれが円周方向に離間されたスロット（２６）を有する回転子と、表面（５７）及び部材軸線（ｙ２−ｙ２）をそれぞれが有する複数の部材（２８）であって、各部材が、回転子のうちのそれぞれ１つに関連付けられ、且つ、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域（図１中の３０）にわたって軸中心線に対して移動可能であり、各部材軸線は、関連する部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材（２８）と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ、関連する部材の表面と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するベーン（２６）であって、関連する回転子及び表面と共に、複数のチャンバ（図１中の３３Ａ〜３３Ｆ、図６中の６２Ａ〜６２Ｆ）を画定し、チャンバの個々の容積は、関連する回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じて各部材につきチャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路（３４、３４）を有する、ベーン（２６）と、関連する部材をその許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された複数の第２のモータ（３１）とを含むことができ、各部材がその部材の可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がその部材のポート間で第１の方向に流れることが可能になり、各部材がその部材の可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がその部材のポート間で反対方向に流れることが可能になる。
【００１４】
部材は、軸に沿って軸方向に離間された位置において積み重ねられ得る。
【００１５】
各部材の流体出力は、独立して制御可能とされ得る。
【００１６】
改良されたポンプは、複数の境界シール（５４）をさらに含み得る。各境界シールは、関連する第２のモータの湿式部分（５５）を、その関連する第２のモータの乾式部分（５６）から分離し得る。各第２のモータは、関連するシールの一方の側に配置された一方の部分を有することができ、また、その関連するシールの他方の側に配置された他方の部分を有することができる。一方の部分は永久磁石（５８）を含むことができ、他方の部分はコイル（５９）を含むことができる。
【００１７】
各部材は、フレクシャ部材（４０）によりハウジングに取り付けられ得る。
【００１８】
各部材の可動域は、弓形、線形、又は回転的なものとされ得る。
【００１９】
ポンプは、部材を付勢してゼロ位置に近づけさせるためにハウジングと各部材との間で作用する弾性部材（４１）を、さらに含み得る。
【００２０】
第３の形態では、改良されたベーン・ポンプ（２０）は、ハウジング（２１）と、軸中心線（ｙ１−ｙ１）を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸（２２）と、軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータ（２３）と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロット（２６）を有する回転子と、回転子に面するように配置された表面（２９）、及び部材軸線（ｙ２−ｙ２）を有し、ゼロ位置（「０」）の両側に成分（「−１」、「＋１」）を含む許容可動域（３０）にわたって軸中心線に対して移動可能である部材（２８）であって、部材軸線は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材（２８）と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーン（３０）と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータ（３１）とを含むことができ、ベーンは、回転子及び表面と共に、複数のチャンバ（３３Ａ〜３３Ｆ）を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路（３４、３４）を有し、通路間での流れの方向は、軸中心線（ｙ１−ｙ１）に対する部材軸線（ｙ２−ｙ２）の位置に応じたものである。
【００２１】
通路間での流体流れの方向は、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動されたときには一方の方向とされ、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動されたときには反対方向とされ得る。
【００２２】
ポンプは、第２のモータの湿式部分（５５）を第２のモータの乾式部分（５６）から分離する境界シール（５４）をさらに含み得る。第２のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分を有することができ、また、シールの他方の側に配置された他方の部分を有することができる。一方の部分は、永久磁石（５８）を含むことができ、他方の部分は、コイル（５９）を含むことができる。
【００２３】
第４の形態では、改良されたベーン・ポンプ（図１中の２０、図５中の５０）は、軸中心線（ｙ１−ｙ１）を有しその周りで回転するように取り付けられた軸（２２）と、軸を軸中心線の周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータ（２３）と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子（２４）であって、円周方向に離間された複数のスロット（２６）を有する回転子（２４）と、表面（２９）及び部材軸線（ｙ２−ｙ２）を有し、ゼロ位置（即ち、位置「０」）の両側に成分（即ち、それぞれ位置「−１」及び「＋１」）を含む許容可動域（３０）にわたって軸中心線に対して移動可能である部材（２８）であって、部材軸線は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材（２８）と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するベーン（３２）であって、回転子及び表面と共に、複数のチャンバ（３３Ａ〜３３Ｆ）を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーン（３２）と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第２のモータと、第２のモータの湿式部分（５５）を第２のモータの乾式部分（５６）から分離する境界シール（５４）とを含むことができ、第２のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分（５８）と、シールの他方の側に配置された他方の部分（５９）とを有する。
【００２４】
一方の部分は、永久磁石（５８）を含むことができ、他方の部分は、コイル（５９）を含むことができる。
【００２５】
また、ハウジング（２１）と、回転子軸線（ｙ１−ｙ１）を有し且つハウジングに回転可能に取り付けられた回転子（２４）であって、円周方向に離間された複数のスロット（２６）を有する回転子（２４）と、回転子に面するように配置された表面（２９）、及び部材軸線（ｙ２−ｙ２）を有する部材（２８）であって、許容可動域（３０）にわたって回転子軸線に対して移動可能であり、部材がゼロ位置にあるときには部材軸線（ｙ２−ｙ２）が回転子軸線（ｙ１−ｙ１）と一致する部材（２８）と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーン（３２）とを含み、ベーンが、回転子及び表面と共に複数のチャンバ（３３Ａ〜３３Ｆ）を画定し、チャンバの個々の容積が、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーン・ポンプの改善された作動方法であって、回転子を回転子軸線の周りで１つの角度方向に回転されるステップと、部材を回転子に対して選択的に移動させるステップと、回転子及び部材の軸線同士の位置を変更することなどによりポート間での流体流れの方向を変化させるステップとを含む方法が提供される。
【００２６】
この方法は、回転子及び部材の軸線同士の位置を変更することによりポート間での流体流れの大きさを変化させるステップをさらに含み得る。
【００２７】
回転子及び部材の軸線同士の位置は、部材を回転子に対して移動させることによって変更され得る。
【００２８】
したがって本発明の一般的な目的は、改良されたベーン・ポンプを提供することである。
【００２９】
他の目的は、複数の積み重ね可能なポンプ要素を有する、改良されたベーン・ポンプを提供することである。
【００３０】
他の目的は、互いに独立して制御され得る複数の積み重ね可能なポンプ要素を有する、改良されたベーン・ポンプを提供することである。
【００３１】
さらに他の目的は、ベーン・ポンプの改善された作動方法を提供することである。
【００３２】
上記その他の目的及び利点は、前述及び後述の明細書、図面、並びに添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】改良されたベーン・ポンプの第１の形態の断片的垂直断面概略図である。
【図２】全体的に図１の線２−２に沿った、改良されたベーン・ポンプの断片的水平断面概略図である。
【図３】フレクシャ部材によりハウジングに可動に取り付けられたものとして部材を示し、また、回転子に対してゼロ位置から離れるように右方に移動されたものとして部材を示す、改良されたベーン・ポンプの第２の形態の断片的水平断面概略図である。
【図４】全体的に図３に類似しているが、軸受内で直線運動に拘束されたものとして部材を示し、また、ゼロ位置から離れるように右方に移動されたものとして部材を示す、改良されたベーン・ポンプの別の形態の断片的水平断面概略図である。
【図５】軸に沿って軸方向に離間された位置において積み重ねられた複数の回転子及び部材を示す、断片的垂直断面概略図である。
【図６】関連した部材内の１つの回転子を示す、全体的に図５の線６−６に沿った断片的水平断面概略図である。
【図７】回転子に対してそのゼロ位置にあるものとして部材を示す、全体的に図４に類似したベーン・ポンプの概略図である。
【図８Ａ】ゼロ位置から右方に移動されたされたものとして部材を示し、また、流体ポートＣ１からの流体で満たされたものとしてチャンバ７１Ａを示す、全体的に図７に類似した図である。
【図８Ｂ】図８Ａに類似しているが、図８Ａに示された位置から約６０°の弧にわたって時計方向に回転されたものとして回転子を示す、図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに類似しているが、図８Ｂに示された位置から約６０°の弧にわたって時計方向にさらに回転されたものとして回転子を示し、また、流体ポートＣ２に位置合わせされたものとしてチャンバ７１Ａを示す、図である。
【図９Ａ】ゼロ位置から左方に移動されたものとして部材を示し、また、流体ポートＣ２に位置合わせされたものとしてチャンバ７１Ａを示す、全体的に図７に類似した図である。
【図９Ｂ】図９Ａに類似しているが、図９Ａに示された位置から約６０°の弧にわたって時計方向に回転されたものとして回転子を示す、図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに類似しているが、図９Ｂに示された位置から約６０°の弧にわたって時計方向にさらに回転されたものとして回転子を示し、また、流体ポートＣ１に位置合わせされたものとしてチャンバ７１Ａを示す、図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
最初に、同様の参照番号は、幾つかの図面にわたって一貫して同一の構造要素、部分、又は表面を特定するように意図されており、そのような要素、部分、又は表面は、この詳細な説明がその不可欠な部分とされる明細書全体によってさらに論述又は説明され得ることが、明白に理解されるべきである。特に指示がない限り、図面は、明細書と併せて読まれる（例えば、クロス・ハッチング、各部品の配置、比率、度合い、等）ことが意図されており、また、本発明の明細書全体の一部分と見なされるべきである。以下の説明において、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、及び「下」という用語、並びにそれらの副詞的及び形容詞的派生語（例えば、「水平に」、「右方に」、「上方に」、等）は、特定の図面が読者に面したときの、示された構造の向きを意味するものに過ぎない。同様に、「内方に」及び「外方に」という用語は、一般に、必要に応じてその長手軸又は回転軸に対する表面の向きを意味するものである。
【００３５】
ここで図面を参照すると、本発明は概して、改良されたベーン・ポンプ、及びその改善された作動方法を提供する。
【００３６】
図１及び図２では、改良されたベーン・ポンプの第１の形態が、全体的に２０で示されている。このポンプは、環状ハウジング２１と、垂直な軸中心線ｙ１−ｙ１を有する軸２２と、ハウジングに取り付けられ、且つ、軸を軸中心線ｙ１−ｙ１の周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第１のモータ２３と、軸と共に回転するように軸の下端部に取り付けられた回転子２４とを含むものとして、大まかに示されている。
【００３７】
回転子は、半径Ｒ１の外方に面した垂直円筒状表面２５を有する、垂直方向に細長い円筒状部材として示されている。個別的に２６で示された、円周方向に離間された複数の径方向スロットが、表面２５から回転子内に延在する。モータ２３は、所望に応じて回転子２４をハウジングに対してどちらかの角度方向に適当な角速度で回転させるように配置される。しかし後述のように、従来技術のベーン・ポンプとは異なり、流体ポートＣ１、Ｃ２間での流体流れの方向を逆にするために、回転子の回転の方向及び速度を変更又は修正する必要はない。
【００３８】
全体的に２８で示された環状の部材が、回転子を包囲する。この部材は、部材軸線ｙ２−ｙ２の周りに作り出された、内方に面した垂直円筒状表面２９を有する。図１では、部材軸線ｙ２−ｙ２は、回転子軸線ｙ１−ｙ１と一致したものとして示されている。したがって、図２では、一致したこれらの軸線は、ｙ１／ｙ２−ｙ１／ｙ２で示されている。この実施例では、部材は、ゼロ位置の両側（即ち、ゼロ位置の左右）に成分（ｐｏｒｔｉｏｎｓ）を含む水平方向許容可動域にわたって、軸中心線に対して移動可能である。この可動域は、図１及び図２では３０で概略的に示されている。ゼロ位置は、中央の参照番号「０」で示され、また、その左右の成分は、それぞれ「−１」及び「＋１」で示される。したがって、固定子に対する部材の許容可動域は、「−１」から「＋１」までであり、ゼロ位置「０」は、それらの間で中央に位置する。しかし、これは常にそうである必要はない。可動域の極限である「−１」及び「＋１」はそれぞれ、ゼロ位置「０」から等距離にあってもよいし、そうでなくてもよい。図１及び図２では、部材は、そのゼロ位置にあるものとして示されており、そのため軸線ｙ１−ｙ１及びｙ２−ｙ２は一致している。部材は、モータ３１により、図２に示された位置から左方又は右方のどちらにでも、水平方向に移動され得る。
【００３９】
ベーン３２が、各回転子スロット内に可動に取り付けられたものとして、また、部材表面２９と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するものとして、示されている。ベーンは、回転子及び表面と共に、円周方向に離間された複数のチャンバを画定する。示された実施例では、回転子と部材との間の空間をさらに６つのチャンバに分割する６つのベーンが存在し、チャンバは個別に３３で示され、且つＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの添え字でそれぞれ識別される。これらのベーンは、表面２９と係合するようにばねで付勢されるか、回転子が回転するときに遠心力によって外方に移動させられるか、且つ／又は、表面２９と係合するように流体によって付勢され得る。
【００４０】
図１及び図２では、ハウジングは、３４で個別に示された２つの通路を有するものとして示されており、これらの通路は、ハウジングの回転子の角度位置に応じて、各チャンバのうちの反対位置の２つのチャンバと連通する。しかし、別の実施例では、通路は、どこか他の場所でチャンバと連通し得る。例えば、通路は、単にチャンバの端壁と連通することもある。他の形態は、２つよりも多くの通路を有する場合がある。図１及び図２に示された概略的な実施例では、部材が水平方向可動域に沿ってゼロ位置から離れるように左方又は右方のどちらか一方向に移動することにより、ポートＣ１、Ｃ２間で流体が第１の方向に（例えば、Ｃ１からＣ２へ）流れることが可能になり、一方で、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がそれらのポート間で反対方向に（例えば、Ｃ２からＣ１へ）流れることが可能になる。したがって、ポートＣ１、Ｃ２間での流体流れの方向は、回転子の回転の速度又は方向に影響を及ぼすことなしに、部材を許容可動域に沿って選択的に移動させることによって逆にすることができる。
【００４１】
図３は、全体的に３５で示された、本発明のベーン・ポンプの別の形態の概略図である。この実施例もまた、前述のように回転子３９を包囲する部材３８を内部に含む、全体的に３６で示された特別構成の中空ハウジングを有する。この場合も先と同様に、ベーン３２の遠位端部は、部材の内方に面した表面２９と密閉的且つ拭仏的に係合する。この実施例では、部材３８は、全体的に４０で示されたフレクシャ部材（ｆｌｅｘｓｕｒｅ  ｍｅｍｂｅｒ）によりハウジング上に支持される。部材３８の下端部は、全体的に４１で示された、ばねで付勢される入れ子式リンケージ、又は弾性部材によって支持される。このリンケージは、部材３８に枢動可能に連結される上方部分４２と、ハウジングに枢動可能に連結され且つ上方部分に入れ子式に受容される下方部分４３とを含む。コイルばね４４が、２つのリンケージ部分の間で作用して、リンケージと部材との間の枢動連結を下方に移動させるように継続的に付勢する。これは、懸架された部材３８を保持するリンケージからのあらゆる反動を排除する傾向があり、またさらに、ゼロ位置から離れるように移動された部材をゼロ位置に戻すように継続的に付勢する。
【００４２】
この構成では、第２のモータ３１が、必要に応じて部材３８をゼロ位置「０」の両側（即ち、左側及び右側）に成分を含む水平方向許容可動域にわたってゼロ位置から離れるように軸中心線に対して左方又は右方へ選択的に移動させるように動作可能に配置されたものとして、示されている。ハウジングに対して純粋な直線運動をするように部材が取り付けられた第１の実施例とは異なり、図３に示された実施例では、部材３８は、フレクシャ部材４０に沿った幾つかの有効枢動点の周りで弓形の揺動運動をするように取り付けられる。しかし、回転子に対する部材３８の運動範囲は、フレクシャ部材４０上の有効ピボットと部材軸線との間の距離に対して小さいので、許容可動域は、この場合もやはり、図３では水平線３０で概略的に示されている。ゼロ位置は参照番号「０」で示され、ゼロ位置の左右に対する成分は、それぞれ「−１」及び「＋１」で示される。したがって、固定子に対する部材の可動域は、「−１」から「＋１」までの距離によって近似され、それらの間でゼロ位置「０」が中央に位置する。部材は、モータ３４により、示された位置から左方又は右方に移動され得る。図３では、部材３８は、そのゼロ位置から回転子に対して右方に（即ち、ゼロ位置「０」から右方にシフトされた位置「＋１」まで）シフトされたものとして示されている。この部材のゼロ位置からのずれにより、回転子が１つの角度方向に回転するにつれて、ベーン・チャンバの容積が変化することになる。これにより流体は、回転子の回転方向に応じて、ポートＣ１からポートＣ２へ又はポートＣ２からポートＣ１へ向けられる。
【００４３】
図４は、回転子３９に対して移動されるように構成された部材３８を有する、改良されたベーン・ポンプの別の形態の概略図である。しかし、この構成では、部材は、ハウジングに対して枢動又は弓形の揺動運動をするようには取り付けられていない。むしろ、部材は、４９で個別に示される軸受によって画定された水平方向許容可動域に沿って左方及び右方の両方に直線的に摺動するように拘束されている。したがって、この構成は、回転子に対する部材の運動が関わる限りでは、全体的に第１の実施例に類似している。
【００４４】
図５は、全体的に５０で示された、ベーン・ポンプの別の形態の概略図である。この実施例は、垂直配置された軸５３に沿って長手方向に離間した位置に取り付けられた、５１で個別に示された複数の回転子と、５２で個別に示された複数の部材とを有するものとして示されている。したがって、個々のベーン・ポンプが、軸に沿った個々の位置おいて「積み重ねられて」いる。軸は、前述のように、第１のモータ（図示せず）により軸中心線ｙ１−ｙ１の周りで回転されるように構成される。しかし、この構成では、個々の部材５２は、ハウジング５５に対して回転するように、軸受５４に取り付けられる。個々のベーン部材の位置は、この場合も前述のように、個々の第２のモータ３１によって制御され得る。各ベーン・ポンプは、その関連する回転子に対する関連する部材の位置に応じて、各ベーン・ポンプ特有の個別的な流体出力を生み出すように構成される。それぞれのベーン・ポンプは、互いに独立して動作可能である。これらのベーン・ポンプは、それぞれの回転子が共通の軸５３の周りで回転するということで共通している。しかし、個々の部材の位置は、互いに独立して制御可能であり、そのため、各ベーン・ポンプは、それ特有の独立制御可能な流体出力を有する。しかし、前述の形態とは異なり、この実施例では、各第２のモータ（図示せず）は、軸中心線に対する部材軸線の位置を変化させるために、その関連する部材を軸中心線ｙ１−ｙ１に対して回転させるように動作可能に配置される。一体的に形成された薄い水かき様の環状境界シール５４が、第２のモータの湿式部分（ウェット部分）５５を第２のモータ３１の乾式部分（ドライ部分）５６から分離する。第２のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分５８と、シールの他方の側に配置された他方の部分５９とを有する。一方の部分は、永久磁石５８を含むことができ、他方の部分は、コイル５９を含むことができる。
【００４５】
図６は、全体的に図５の線６−６に沿った、１つのベーン・ポンプの回転子及び部材の概略図である。この図は全体的に図２に類似しているが、部材外表面５６内に非同心円状に配置されたものとして部材表面２９を示している。表面５６は、半径Ｒ３の表面であり、また、部材軸線ｙ３−ｙ３を中心として作り出されている。したがって、部材がハウジング（図５に示す）に対して部材外表面軸線ｙ３−ｙ３の周りで回転することにより、回転子に対する部材内表面２９の非同心回転がもたらされる。この部材とハウジングとの相対的回転が、チャンバ６２Ａ〜６２Ｆの容積を変化させて、弁を通る流れの大きさと方向を変化させることになる。
【００４６】
図７は、全体的に６５で示された１つのベーン・ポンプの一部分の概略図であり、回転子６８に対してそのゼロ位置にあるものとして部材６６を示している。ベーン・ポンプ６５は、全体的に図４に示されたベーン・ポンプに類似している。この場合も先と同様に、６９で個別に示された６つのベーンが、回転子のスロット内に取り付けられている。これらのベーンのそれぞれは、部材上の内方に面した表面７０と密閉的且つ拭仏的に係合する遠位端部を有する。図７では、部材軸線ｙ２−ｙ２は、回転子軸線ｙ１−ｙ１と一致したものとして示されている。部材は、異なる２つのベーン・チャンバと連通する２つの流体接続を有するものとして示されている。第１の流体接続は、Ｃ１と標識され、第２の流体接続は、Ｃ２と標識される。
【００４７】
図８Ａ〜ｃは、全体的に図７に類似しているが、ゼロ位置から右へ移動されたものとして部材を示している一連の図である。図８Ａでは、ポートＣ１からの流体が、ベーン・チャンバ７１Ａに侵入するものとして示されている。図８Ｂでは、回転子は、ベーン・チャンバ７１Ａを流体入口Ｃ１と連通する位置から中間位置まで６０°の弧距離にわたって時計方向に回転させたものとして示されている。図８Ｃでは、回転子は、さらなる６０°の弧距離を部材に対して時計方向にさらに回転され、その結果ベーン・チャンバ７１Ａが流体出口Ｃ２と連通する位置まで回転されたものとして示されている。図８Ａ〜８Ｃでは、或る量の流体が、ベーン・チャンバ７１Ａに侵入して、部材に対して時計方向に徐々に運ばれるものとして示されている。流体は、最終的に出口Ｃ２を通じて排出される。
【００４８】
図９Ａ〜９Ｃは、図７に示された位置から左方に、ゼロ位置から離れるようにシフトされているものとして部材を示す一連の図である。この場合も先と同様に、流体入口Ｃ２と連通しているベーン・チャンバ７１Ａに侵入する流体は、回転子が回転するにつれて部材内で徐々に時計方向に運ばれて、最終的に流体ポートＣ１において排出される。
【００４９】
したがって、本発明は、概括的に言えば、ハウジングと、軸と、第１のモータと、共に回転するように軸に取り付けられた回転子と、表面及び部材軸線を有する部材とを概して含む、改良されたベーン・ポンプを提供する。部材軸線は、部材が回転子に対してゼロ位置にあるときの部材上のその位置であると定義される。ベーンが、回転子に取り付けられ、また、部材表面と係合するように配置された遠位端部を有する。これらのベーンは、回転子及び表面と共に複数の流体チャンバを画定し、流体チャンバの個々の容積は、回転子と部材表面との間の相対位置に応じて変化する。ハウジングもまた、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの２つと連通するように動作可能に配置された２つの流体通路を有する。第２のモータが、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置される。部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がポート間で第１の方向に流れることが可能になり、また、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。
【００５０】
本発明特有の１つの特徴は、軸中心線の周りでの回転子の回転の方向又は速度を変更することなしに、部材を回転子に対して移動させるだけでベーン・ポンプを流れる流体の方向を変更できることである。言い換えれば、ベーン・ポンプを流れる流体の方向は、動いている回転子の慣性に悪影響を及ぼすことなく、変更することができる。
【００５１】
本発明は、変更及び修正がなされ得ることを企図している。回転子の形状及び構造は、容易に変更又は修正され得る。示された実施例では、回転子は６つのスロットを有し、スロットのそれぞれにベーンが設けられる。これにより、回転子と部材との間の空間は、６つのベーン・チャンバに分割される。しかし、回転子のサイズ、構造、及び形状、並びにベーン・スロットの数は、変更することができる。ベーンは、遠心力によって外方に移動可能とされ得る。或いは、ベーンは、ばねで付勢されるか、又は流体圧力により外方に押され得る。
【００５２】
同様に、部材の形状及び構造は、変更することができる。示された実施例では、部材は、ベーンの遠位端部が触れる、内方に面した円筒状の表面を有するものとして示されている。しかし、本発明は、内方に面した円筒状の表面を有する部材に限定されるものではない。実際には、部材表面は、円筒状であってもよいし、所望に応じて何らかの他の形状を有していてもよい。部材は、線形の経路、弓形の経路、又は回転的な経路に沿って可動とされ得る。部材及びハウジング・ポートの配置並びに形状は、所望に応じて容易に変更又は修正され得る。
【００５３】
したがって、改良されたベーン・ポンプの幾つかの形態が示され且つ説明され、また、その幾つかの修正形態が論述されたが、以下の特許請求の範囲によって定義され且つ分化される本発明の精神から逸脱することなく、種々の追加的な変更及び修正がなされ得ることが、当業者には容易に理解されよう。
【図４】
2015535056.tif 000003
【図５】
2015535056.tif 000004
【図６】
2015535056.tif 000005
【図７】
2015535056.tif 000006
【図８Ａ】
2015535056.tif 000007
【図８Ｂ】
2015535056.tif 000008
【図８Ｃ】
2015535056.tif 000009
【図９Ａ】
2015535056.tif 000010
【図９Ｂ】
2015535056.tif 000011
【図９Ｃ】
2015535056.tif 000012
【図１】
2015535056.tif 000013
【図２】
2015535056.tif 000014
【図３】
2015535056.tif 000015
【国際調査報告】
2015535056.tif 000016
2015535056.tif 000017
2015535056.tif 000018