(57)【要約】【課題】幅広い粘性の流体に使用でき、また比較的構造簡単かつ安価な改良した回転式ベーンポンプを得る。【解決手段】本発明回転式ベーンポンプ１０は、順次に流体連通する、入口３０、出口３２、および少なくとも一部分が円形断面のボア３４を有するポンプチャンバ１４を有する静的なハウジング１２と、ボア１４の円形断面部分３４内で回転可能に取り付け、中心回転軸線と、断面が非円形のカム表面６０，６２，６４を有するロータ２０と、ハウジング１２に対して突出位置と後退位置との間で往復運動するようハウジング１２内に取り付け、ロータ２０のカム表面６０，６２，６４に封止接触する接触面８０を有し、ロータの回転によって往復運動させられるベーン２２とを有し、入口３０と出口３２との間でベーン２２およびロータ２０によって流体の分離を維持するよう構成する。【選択図】図１
2005325840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式ベーンポンプにおいて、
順次に流体連通する、流体の入口、流体の出口、および少なくとも一部分が円形断面のボアを有するポンプチャンバを有する静的なハウジングと、
前記ボアの円形断面部分内で回転可能に取り付けたロータであって、中心回転軸線と、断面が非円形であるカム表面とを有するロータと、
前記ハウジングに対して突出位置と後退位置との間で往復運動するよう前記ハウジング内に取り付けた少なくとも１個のベーンであって、前記ロータの前記カム表面に封止接触する接触面を有し、前記ロータの回転によって往復運動させられるベーンと
を有し、前記入口と出口との間で前記ベーンおよびロータによって流体の分離を維持するよう構成したことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】
さらに、前記ロータを回転させる駆動手段を設けた請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項３】
さらに、前記ベーンと前記ハウジングとの間に作用して前記ベーンを前記ロータに押し付ける押圧変位手段を設けた請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項４】
前記ポンプのチャンバに開口するよう前記ハウジングに形成したチャンネル内に、前記ベーンを摺動自在に収容した請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項５】
単独のベーンを有する請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項６】
前記ベーンを、前記ポンプの下流側の方向に前記ロータの回転軸線から変位させて配置した請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項７】
前記ロータの断面を、ほぼ楕円形形状にした請求項６記載のベーンポンプ。
【請求項８】
前記ロータは、前記ボアの内面に封止摺動接触するよう最大長さの等しい半径を有して互いにほぼ対向する部分を有するものとして構成した請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項９】
前記ロータの部分は、ロータ回転の際に前記ベーンを上昇させるカム表面をなす湾曲した先導表面と、ほぼ平坦な尾縁表面とを有し、前記ベーンは、前記尾縁表面に接触する対応する平坦形状の表面を有し、前記ベーンを前記ロータの回転軸線に対してずらして配置し、前記ベーンが突出した位置をとるとき前記ロータの前記尾縁表面が前記ベーンの対応平坦表面に完全に接触して前記ロータの逆回転を阻止するようにした請求項８記載のベーンポンプ。
【請求項１０】
前記ロータの部分は、カム表面をなす湾曲した先導表面と、この先導表面よりも平坦な表面である尾縁表面とを有するものとして構成した請求項８記載のベーンポンプ。
【請求項１１】
前記ベーンは、前記ロータとの封止接触を維持する低摩擦接触部材を有するものとして構成した請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項１２】
前記低摩擦接触部材は、前記ベーンに形成した部分的に窪んだチャンネルに嵌合するころ軸受によって構成した請求項１１記載のベーンポンプ。
【請求項１３】
前記ベーンは、前記接触部材に隣接するベーン領域で前記接触面よりも側方に突出する肉厚領域を有するものとして構成した請求項１１記載のベーンポンプ。
【請求項１４】
前記チャンネルから流体を排出するよう、前記チャンネルに連通するドレンを設けた請求項１１記載のベーンポンプ。
【請求項１５】
前記ドレンは、比較的高い流体圧力となる流体の出口に開口させ、出口側のこの比較的高い流体圧力によって前記ベーンを前記ロータの方向に押圧するようにした請求項１４記載のベーンポンプ。
【請求項１６】
前記ハウジングは、側方の側壁を有し、少なくとも一方の側壁に、前記ベーンを収容、および案内する溝孔を設けた請求項１記載のベーンポンプ。
【請求項１７】
回転式ベーンポンプにおいて、
順次に流体連通する、流体の入口、流体の出口、および少なくとも一部分が円形断面のボアを有するポンプチャンバを有する静的なハウジングと、
前記ボアの円形断面部分内で回転可能に取り付けたロータであって、中心回転軸線と、断面が非円形であるカム表面とを有するロータと、
前記ハウジングに対して突出位置と後退位置との間で往復運動するよう前記ハウジング内に取り付けた少なくとも１個のベーンであって、前記ロータの前記カム表面に封止接触する接触面を有し、前記ロータの回転によって往復運動させられるベーンと
を有し、前記入口と出口との間で前記ベーンおよびロータによって流体の分離を維持するよう構成し、
前記ロータは、前記ボアの内面に封止摺動接触するよう最大長さの等しい半径を有して互いに対向する部分を有するものとして構成したことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項１８】
さらに、前記ロータを回転させる駆動手段を設けた請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項１９】
さらに、前記ベーンと前記ハウジングとの間に作用して前記ベーンを前記ロータに押し付ける押圧変位手段を設けた請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２０】
前記ポンプのチャンバに開口するよう前記ハウジングに形成したチャンネル内に、前記ベーンを摺動自在に収容した請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２１】
単独のベーンを有する請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２２】
前記ベーンを、中心軸線を有するほぼパネル状の部材により構成し、前記中心軸線を前記ロータの回転軸線から前記ポンプの下流側に向けて変位させて配置した請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２３】
前記ロータの断面を、ほぼ楕円形形状にした請求項２２記載のベーンポンプ。
【請求項２４】
前記ロータは、前記ボアの内面に封止摺動接触するよう最大長さの等しい半径を有して互いにほぼ対向する部分を有するものとして構成した請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２５】
前記ロータの部分は、ロータ回転の際に前記ベーンを上昇させるカム表面をなす湾曲した先導表面と、ほぼ平坦な尾縁表面とを有し、前記ベーンは、前記尾縁表面に接触する対応する平坦形状の表面を有し、前記ベーンを前記ロータの回転軸線に対してずらして配置し、前記ベーンが突出した位置をとるとき前記ロータの前記尾縁表面が前記ベーンの対応平坦表面に完全に接触して前記ロータの逆回転を阻止するようにした請求項２４記載のベーンポンプ。
【請求項２６】
前記ロータの部分は、カム表面をなす湾曲した先導表面と、この先導表面よりも平坦な表面である尾縁表面とを有するものとして構成した請求項２４記載のベーンポンプ。
【請求項２７】
前記ベーンは、前記ロータとの封止接触を維持する低摩擦接触部材を有するものとして構成した請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項２８】
前記低摩擦接触部材は、前記ベーンに形成した部分的に窪んだチャンネルに嵌合するころ軸受によって構成した請求項２７記載のベーンポンプ。
【請求項２９】
前記ベーンは、前記接触部材に隣接するベーンの領域で、少なくとも１個の球根状の側方に突出する突出部を有するものとして構成した請求項２７記載のベーンポンプ。
【請求項３０】
前記チャンネルから流体を排出するよう、前記チャンネルに連通するドレンを設けた請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項３１】
前記ドレンは、比較的高い流体圧力となる流体の出口に開口させ、出口側のこの比較的高い流体圧力によって前記ベーンを前記ロータの方向に押圧するようにした請求項３０記載のベーンポンプ。
【請求項３２】
前記ハウジングは、側方の側壁を有し、少なくとも一方の側壁に、前記ベーンを収容、および案内する溝孔を設けた請求項１７記載のベーンポンプ。
【請求項３３】
回転式ベーンポンプにおいて、
順次に流体連通する、流体の入口、流体の出口、および少なくとも一部分が円形断面のボアを有するポンプチャンバを有する静的なハウジングと、
前記ボアの円形断面部分内で回転可能に取り付けたロータであって、中心回転軸線と、断面が非円形であるカム表面とを有するロータと、
前記ハウジングに対して突出位置と後退位置との間で往復運動するよう前記ハウジング内に取り付けた少なくとも１個のベーンであって、前記ロータの前記カム表面に封止接触する接触面を有し、前記ロータの回転によって往復運動させられるベーンと
を有し、前記入口と出口との間で前記ベーンおよびロータによって流体の分離を維持するよう構成し、
前記ロータは、前記ボアの内面に封止摺動接触するよう最大長さの等しい半径を有して互いに対向する部分を有するものとして構成し、前記ロータの部分は、ロータ回転の際に前記ベーンを上昇させるカム表面をなす湾曲した先導表面と、ほぼ平坦な尾縁表面とを有し、前記ベーンは、前記尾縁表面に接触する対応する平坦形状の表面を有し、前記ベーンを前記ロータの回転軸線に対してずらして配置し、前記ベーンが突出した位置をとるとき前記ロータの前記尾縁表面が前記ベーンの対応平坦表面に完全に接触して前記ロータの逆回転を阻止するようにしたことを特徴とするベーンポンプ。
【請求項３４】
さらに、前記ロータを回転させる駆動手段を設けた請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項３５】
さらに、前記ベーンと前記ハウジングとの間に作用して前記ベーンを前記ロータに押し付ける押圧変位手段を設けた請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項３６】
前記ポンプのチャンバに開口するよう前記ハウジングに形成したチャンネル内に、前記ベーンを摺動自在に収容した請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項３７】
単独のベーンを有する請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項３８】
前記ベーンを、中心軸線を有するほぼパネル状の部材により構成し、前記中心軸線を前記ロータの回転軸線に整列させた請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項３９】
前記ロータの断面を、ほぼ楕円形形状にした請求項３８記載のベーンポンプ。
【請求項４０】
前記ロータは、前記ボアの内面に封止摺動接触するよう最大長さの等しい半径を有して互いにほぼ対向する部分を有するものとして構成した請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項４１】
前記ベーンは、前記ロータとの封止接触を維持する低摩擦接触部材を有するものとして構成した請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項４２】
前記低摩擦接触部材は、前記ベーンに形成した部分的に窪んだチャンネルに嵌合するころ軸受によって構成した請求項４１記載ベーンポンプ。
【請求項４３】
前記ベーンは、前記接触部材に隣接するベーンの領域で、少なくとも１個の球根状の側方に突出する突出部を有するものとして構成した請求項４１記載のベーンポンプ。
【請求項４４】
前記チャンネルから流体を排出するよう、前記チャンネルに連通するドレンを設けた請求項３３記載のベーンポンプ。
【請求項４５】
前記ドレンは、比較的高い流体圧力となる流体の出口に開口させ、出口側のこの比較的高い流体圧力によって前記ベーンを前記ロータの方向に押圧するようにした請求項４４記載のベーンポンプ。
【請求項４６】
前記ハウジングは、側方の側壁を有し、少なくとも一方の側壁に、前記ベーンを収容、および案内する溝孔を設けた請求項３３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、インペラポンプ、即ち、内部ロータを有するハウジング（ポンプの「ステータ」部分）、およびロータとロータチャンバ壁との間に配置してロータチャンバを導入領域と排出領域もしくは追い出し領域とに分離する移動自在のベーンよりなるタイプの回転式ベーンポンプに関するものである。ロータの回転は、流体を連続的にポンプ内に引き込み、流体を導入領域および排出領域に順次に通過させる作用を行う。これら領域は、流体入口および流体出口にわたるロータ表面とチャンバ壁との間の空間で連続的に形成する。このタイプの構成は容積形ポンプと称され、回転の各サイクルにより、圧力の下での流体圧縮の僅かな効果は別として、入口圧力および出口圧力に無関係にほぼ一定の容積の流体を排出する。このタイプのポンプは、ガスから、重油およびグリースのような比較的粘性の高い液体にいたる幅広い粘性を有する流体をポンプ送給するのに使用される。このようなポンプは構成が比較的簡単であるため、工業界、商業界、海事、医療、および他の使用分野を含む幅広い用途に好ましいものとなっている。さらに、適切に変更を加えることにより、このようなポンプは、流体間の差圧を機械的エネルギに変換するタービンにも転用できる。
【背景技術】
【０００２】
流体を駆動する内部ロータもしくはインペラを使用する回転式のベーンポンプは、ポンプとしてもタービンとしても使用することができることが知られている。例えば、本件出願の発明者による先の米国特許（特許文献１参照）には、複数個のベーンを有する回転装置を記載しており、この装置のステータは、ほぼ円筒形のボアを有する流体入口および流体出口を有する。ロータはボアに偏心させて取り付け（ロータ軸線をボアの中心軸線からずらして配置）、複数個のベーンをロータから半径方向外方に突出させ、ボア内面とロータとの間に封止接触を生ずるようにしている。この装置は、流れる流体のエネルギを機械的エネルギに変換するタービンとして使用する。ロータをボアに偏心させて取り付け、ロータの外部表面から突出する複数個のベーンを、ロータに対して往復運動するようにする他の構成も知られている。ロータの回転により、ロータとボアの内壁との間における空間に流体を引き込み、このときベーンは流体をハウジングから排出導管に推進させるのに使用される。ベーンとロータの偏心取り付けとの組み合わせにより、一方向の流体流れを生じ、またチャンバを複数個の導入チャンバと排出チャンバに有効に分離する。
【特許文献１】米国特許第６，５５４，５９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、幅広い粘性の流体に使用でき、また比較的構造簡単かつ安価な改良した回転式ベーンポンプを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の発明は、以下の要素よりなる回転式ベーンポンプを特徴とする。
【０００５】
‐流体の入口、流体の出口、および円筒形領域を有する内部ポンプチャンバもしくはボアを互いに流体連通させる静的なポンプハウジングを構成するステータ。
【０００６】
‐ポンプチャンバの円筒形領域内に回転自在に取り付けたカム状のロータであって、中心回転軸線を有し、またポンプ送給する流体に接触するカム外面を有するロータ。ロータの形状は、半径が互いに等しい互いにほぼ対向する第１部分であって、これら対向する部分がそれぞれハウジングボアの内面にベーンと封止接触する第１対向部分と、減少した直径を有するやはり互いにほぼ対向する第２部分とを有し、ロータ表面とロータボアの内面との間に、ロータ回転の際にポンプを通過するある量の流体を収容する空間を形成するものとする。このような空間は、ロータ回転の際に導入領域および排出領域を効果的に形成する。
【０００７】
‐ロータを回転駆動する任意の都合のよい手段であって、モータのタイプを限定せず、ロータに直接機械的に連結するか否かに係わらないドライブ手段。このドライブ手段は、ポンプをタービンとして使用する場合にはポンプを通過する流体流とすることができる。
【０００８】
‐ハウジングに取り付け、ポンプチャンバ内に突入する少なくとも１個のベーン。好適には単一のベーンを設けるが、複数個のベーンを設けることもできる。ベーンは、ハウジングに対して往復運動するよう取り付け、ロータのカム表面に接触する接触面を有し、カム表面がベーンの位置でチャンバ壁に接触しないロータ回転位相中に、ベーンの両側でポンプチャンバを２個の領域に有効に分割するようにする。ベーンの両側における各領域は、ロータ表面とチャンバ壁との間の空間によって画定される。第１領域は導入チャンバを有効に画定し、また第２領域は排出チャンバを形成し、入口と出口との間に流体分離を維持するようにする。ベーンとロータのカム表面との間の接触により、ベーンを往復運動させるロータ回転となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ロータは、種々の断面形状にすることができ、例えば、楕円形状もしくはほぼ楕円形状にすることができる。代案として、ロータは、互いに直径方向に対向するアームを有する形状とし、各アームには、ロータの回転の際にベーンを上昇させる湾曲した先導カム表面と、平坦なもしくはほぼ平坦な尾縁表面とを設け、この尾縁表面が往復運動するベーンが衝合する止め部材をなし、ロータの逆回転を阻止するようにすることもできる。この形態によれば、さらに、有効チャンバ容積を増大する。即ち、各ロータアームの一方の側面である先導表面のみを外方に湾曲する弓形にすればよいからである。他のロータ形態も本発明の範囲内である。
【００１０】
ベーンの中心軸線（即ち、ベーンの中央を画定する中心平面）は、ロータの回転軸線に整列させるか、もしくは、例えば、平坦な尾縁表面を有する上述のタイプのロータ形態に適用する場合には、ロータの回転軸線からずらして配置する。好適には、カム表面にベーンを押し付ける押圧変位手段、例えば（これに限定するものではないが）、ばね、もしくは同様の機能を有する他の部材を設ける。ポンプの入口と出口との間の差圧を利用してベーンを駆動するようにすることもできる。この場合、ポンプ出口（高い流体圧力が存在する）から、流体の膨張によってベーンをロータの方向に駆動するベーンハウジング部分に至る導管を設ける。ベーンはこのハウジングないの溝孔もしくはトラックないに収容する。ベーンの接触面には、ベーンとロータのカム表面との間の摩擦を減少する細長のころ軸受もしくは他の低摩擦表面を設ける。ベーンは、平坦なパネル状部材とし、ロータに接触する下方端縁に拡大部分を随意に設け、例えば、ベーンの一方の側面から、もしくは両側面から外側方向に突出する球根状部分を設ける。
【００１１】
さらに、本発明は、ポンプ環境の要求に適合する種々の金属およびプラスチックのような任意の材料もしくはこのような材料の組み合わせで製造することができる。さらに、ポンプは単独で、もしくは他の装置のコンポーネントとして設けることができる。
【００１２】
本発明のこれらおよび他の特徴を、以下に本発明の実施例につき詳細に説明するが、これら説明は本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１３】
特許請求の範囲を含めて本明細書においては、種々の方向に関する記述、例えば、上方、下方、垂直方向、水平方向等々を記載した。これら記述は、単に便宜上の記載であり、いかなる点においても本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、本発明は任意の状態に向きを設定することができることは容易に理解できるであろう。さらに、離間距離に関しては、厳密に垂直、水平、および類似の方向性を基準にして決定されるものである。
【００１４】
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。図示の実施例につき本発明を説明するが、本発明はこのような実施例に限定されるものではないことを理解されたい。逆に特許請求の範囲に規定した発明の範囲内におけるあらゆる改変、変更、及び等価のものもカバーすることを意図する。
【実施例１】
【００１５】
本発明による容積形ベーンポンプ１０の実施例は、一般的に、静的なポンプハウジング１２を具え、このポンプハウジング１２（本明細書中、単に「ハウジング」と称する場合もある）は、ロータ２０及び往復ベーン（本明細書中、単に「ベーン」と略称する場合もある）２２を収容するための内部チャンバまたはボア１４を有する。図１〜図４に示す実施例に関しては、ポンプハウジング１２は、流体の入口３０及び出口３２を有する。ポンプのこれら及び他のコンポーネント（構成部材）の相対寸法は、単に例示的なものであり、特別なポンプ要件に基づいて広い範囲内で変動するものであることを理解されたい。このような改変及び変更は当業者であれば容易になし得るであろう。ハウジング１２には、ロータ２０を収容するためのボア１４があり、このボア１４は円筒形の下方部分３４を有し、この下方部分３４の内面３６はロータ２０が接触する滑らかな接触面をなす。ロータのボア１４は、互いに対向する側壁３８を有し、これら側壁３８は、あとで説明するように、ロータ２０の端壁３９に適合する。（これらの部分３８，３９は図６及び図７で見えている。）入口３０、ロータのボア１４及び出口３２は、順次に互いに流体連通する。即ち、ポンプサイクル中のいかなる時点でも、入口３０と出口３２との間の流体連通は、以下に詳細に説明するように、互いに接触し合うロータ２０及びベーン２２の組み合わせ及びボア１４の内面３６によって阻止される。このように、入口に流入する流体が入口、ロータのボア、及び出口に順次に通過する点において、入口及び出口は互いに流体連通するものである。
【００１６】
ハウジング１２は、往復ベーン２２を収容及び支持するブロック４０を有する。このブロックは、ベーンを収容する垂直チャンネル４２を有し、このチャンネルの平坦な側面はベーン２２の他の表面に接触する。ベーンブロック４０の外部は、ポンプから上方に突出し、ベーン２２が引っ込んだときにもベーン２２を収容する十分な空間をブロック内に生ずるようにする。ねじ付き開口４４をブロックの上面に貫通させ、ポンプ外部をチャンネル４２の内部に連通させる。ばね張力調整ねじ４６をこのねじ開口に挿通し、チャンネルの上方端部に突入させる。ばね４８をチャンネル４２内に収容し、以下により詳細に説明するようにと、ベーン２２を下方のロータ２０に押し付ける。当業者であれば、ばね４８に代わる任意の都合がよい押圧変位手段、例えば、ガスばね、弾性部材（エラストマーロッド）等を使用することができ、これも本発明の特許請求の範囲内であることは明らかであろう。
【００１７】
ロータ２０は中心軸５０を有し、この中心軸５０は、図示しないが、一般的な設計の軸マウント５２に回転自在に支承する。中心軸５０はロータ２０を回転させるドライブに駆動連結する。このドライバは図示しないが、軸、したがって、ロータを回転するのに任意のドライバ手段を使用できることは当業者には明らかであろう。例えば、ポンプの用途に基づいて、任意のタイプのモータ、液圧ドライブもしくは手動操作のハンドクランクを使用することができる。同様に、以下に説明するように、本発明は、タービンとして動作させることもでき、この場合、入口と出口との間に存在する差圧によってロータ２０を回転駆動し、このとき、ポンプを通過する流体がドライブ手段として機能し、ロータのためにドライブ手段は不要となる。ロータ２０は細長の形状とし、ロータのボアの側壁３８間に存在する。ロータ２０の両側の端壁３９はボア１４の対応する側壁３８に合致して接触し、流体漏れを防止もしくは最小限にする。平坦な端壁３９が好ましいが、端壁３９及びボアの対応する側壁３８は、任意の都合のよい形状もしくは形態とすることができる。ロータ２０は、長さ方向に沿う所定ポイントでロータ最大直径を規定する直径方向に互いに対向する２個の等しい第１半径（ａ）を有する非円形の形状を特徴とする。（例えば、ロータは長さに沿ってテーパ付きとするか、他の形状とすることができる。）この半径（ａ）は、ロータの互いに対向するアーム５６外縁を画定し、したがって、ロータのボア１４の円筒形内面に接触するロータ端縁５４を画定する。ロータは、さらに、ロータ最小直径を規定するほぼ直径方向に対向する第２半径（ｂ）によっても画定される。ロータ２０及びボア１４は、ロータの長さに沿って変化する半径（ａ）及び（ｂ）となるテーパ付きもしくは他の形状にすることができる。
【００１８】
図１〜図４の実施例においては、ロータ２０は、中心軸から反対方向に延びる２個の同一形状のパドルもしくはアーム５６により構成する。各アーム５６は、それぞれ、湾曲した先導表面６０と、この先導表面に対向する平坦な尾縁表面６２とを有する。第１パドル５６の尾縁表面６２は、反対側のパドル５６の先導表面６０に合流する。段差部６４は、第１パドルの尾縁表面６２と、反対側にけおける第２パドルの先導表面６０との間を接合し、先導表面から尾縁表面に下方に向かう段差となる特徴を有する。段差部６４は、角度付きの肩部６６で合流する丸い端縁を有する。
【００１９】
本発明の第１実施例による往復ベーン２２を、図３及び図４により詳細に示す。ベーン２２は、平坦な前面及び後面を有するほぼ平板状の形状をしている（ただし、断面で見て弓形の他の形状とすることもできる）。ベーン２２は、互いに対向する側方肩部７０を有し、これら側方肩部７０は中心の（随意に）窪ませたパネル７２をサンドイッチ状に挟み込むようにする。側方肩部７０はパネル７２に一体とし、またこのパネル７２と表面を同一平面上に整列させるか（この形態に関しては、とくに、第２実施例につきより詳細に説明する）、図３及び図４に示すように、パネル７２を側壁に対して窪ませる。ベーン２２およびベーンブロック４０内のチャンネル４２は、互いにぴったりと嵌合する形状にし、流体が漏洩しないほぼ非透過性を示すとともに、ベーンがチャンネル内で往復運動できるようにする。ベーン２２の側方肩部７０は、ベーンブロック側方でチャンネル４２に整列するハウジング１２案内の対応窪み７４に嵌合する。好適には、ベーン２２の上面７８をほぼ平坦にするとともに、側方肩部７０を、図３で倒立させて示したように、中心パネル７２の下端縁を越えて下方に突出させる。中心パネル７２の下端縁は、球根状の側方に出っ張った丸い突出部８０を有し、この丸い突出部８０が中心パネル７２の下端縁を画定する。球根状の突出部８０は、ロータに接触するポイントでベーンに強度を増すようにしている。ロータとの封止接触を維持するため、細長いころ軸受８２を中心パネルの下端縁に設ける。ころ軸受８２をベーン２２内で下端縁にわたり横方向に延在する対応の収容チャンネル８４に嵌合させる。このころ軸受８２は、任意の都合のよい材料により構成し、例えば、ステンレス鋼もしくはテフロン（登録商標）により構成する。
【００２０】
第１実施例の他の特徴として、ベーン２２は、ロータ２０の回転軸線からオフセットするようハウジング１２内に位置決めし、側面図で見たとき、ベーンの中心軸線はロータ軸線の左方（下流側）にくるようにする。即ち、ロータ軸線の下流側に向かってオフセットする。以下に説明するように、ベーン２２のオフセット位置に関連するロータ２０の形状によって、ロータの一方向動作を可能とし、ロータが逆方向にスピンして出口から入口に相殺流が流れる阻止する。この形状によれば、チャンバ容積を最適化し、流速を増大させることができる。ベーン２２のロータ軸線に対するオフセット量は、ロータの厚さの関数とする、即ち、ロータの平坦な後面と、ロータ２０が垂直状態になったときのロータ２０の垂直半径との間の水平距離に等しい水平方向距離（ｃ）だけベーン２２をロータ軸線から変位させて配置する。この変位量によって、ベーン２２は、ロータが図２（ｆ）および図２（ｇ）に示す垂直状態にあるとき、ロータの平坦側面に完全に接触する位置まで下方に摺動することができる。
【００２１】
第１実施例の動作を図２（ａ）〜図２（ｈ）につき説明する。図２（ａ）に示す第１位置では、ロータ２０はほぼ水平状態であり、ベーン２２はロータ２０に接触するよう下方に突出する位置をとる。図２（ｂ）に示すように、ロータが時計方向に回転すると、ロータチャンバ１４の導入部分の有効寸法が拡大し、チャンバ１４内に流体が引き込まれる。図２（ｃ）〜２（ｅ）に示すようにロータが回転を続けると、チャンバ導入部分の相対寸法が拡大し続けるとともに、ベーン２２はロータ２０の先導表面６０に接触して上方に押し上げられ、ロータは図２（ｆ）に示すほぼ垂直状態となる位置に達する。このポイントでは、ロータの平坦な尾縁表面６２がベーン２２の対応する表面に整列し、ベーン２２は内部ばね４８の押圧力により下方に移動する。好適には、このばね張力は、ベーンが急速に下方移動するよう調整する。ベーンは、図２（ｇ）に示す状態では最大限突出し、これ以上のベーンの下方移動は、平坦な尾縁表面６２から半径方向外方に突出するロータ２０の段差部６４に接触することによって阻止される。ベーン２２が尾縁表面６２に衝合するとき、ロータ２０は、逆方向（反時計方向）に回転するのを阻止される。
【００２２】
尾縁表面６２は、反対方向回転を阻止する必要がない場合には、必ずしも平坦である必要はなく、平坦にすることは、単に、ロータボア１４の有効容積を増大させる目的を達成するためである。したがって、尾縁表面６２が先導表面６０よりも若干平坦な表面であれば、この特徴が得られる。
【００２３】
図２（ｈ）に示すように、ロータが回転を続けると、ベーン２２を上昇させ、出口３２から流体を押し出し、流体入口におけるチャンバの他の導入部分を形成する。
【実施例２】
【００２４】
本発明の第２実施例を図５〜図１１に示す。この第２実施例では、入口３０と出口３２が互いに平行であり、ポンプ１０の上面から突出するように示したが、第１実施例のように水平方向の入口および出口とする僅かな変更を加えたり、入口及び出口のうちの少なくとも一方を任意の位置に配置することもできる。第２実施例のロータ２０は、ほぼ楕円形の断面が対称的な形状とし、ロータの回転方向に基づいて入口導管および出口導管を逆配置して機能させるよう、いずれの方向にも回転できるようにする。ベーン２２（図８および図９により詳細に示す）は、第１実施例のベーンどほぼ同様であるが、ベーンの下端縁領域における球根状部分８０をベーンの両側に向かって均等に側方に突出させる。ベーン２２は、（側方レールを突出させることのない）単一のパネル構造体とし、両側の側面には、図８〜図１１により詳細に示すように、ベーンの下端縁より下方に突出する垂下止め部を設ける。
【００２５】
第２実施例の他の特徴としては、図１０および図１１に示すように、ベーンブロック４０内に押圧変位手段を収容するのではなく、ベーン自体に、ベーン内の対応開孔９２内に後退するばね負荷押圧ロッド９０を設ける。図８および図９には押しロッドが後退した状態を示し、図１０および図１１には押しロッドが突出した状態を示す。これら押しロッド９０は、任意の都合のよい押圧変位手段、例えば、ばね９４もしくは他の弾性部材によってベーンから突出する方向に変位させられるようにする。
【００２６】
ベーンブロック４０は、ベーン収容チャンネル４２に連通するドレン開口もしくは溝孔９６を有し、主チャンネル４２から漏洩した流体を主流体出口３２に排出できるようにする。溝孔９６は、潜在的に、第２の機能も果たす。溝孔９６がポンプの高圧側（即ち、下流域出口）に向かって開口するような指向性を有するとき、溝孔９６によれば、入口／出口の差圧を利用してベーン２２を駆動したり、ベーン駆動のアシストをしたりすることができる。比較的高い圧力の流体流が、ベーン上方の空間におけるチャンネル４２に流入する。この流体は比較的高い圧力であるため、ベーン２２に対してバイアス力を加え、ロータ２０に圧着するよう下方に押圧する。この効果は、部分的に包囲された入口チャンバ９５および出口チャンバ９７をそれぞれ設け、溝孔９６を出口チャンバ９７に開口させることによって効果が高まる。
【００２７】
とくに、図７に示すように、ベーンブロック４０は、単にベーン２２の上方部分のみを収容し、ベーン２２の下方部分は主チャンバ１４内に向かって下方に突出させる。
【００２８】
チャンバの側方の側壁には、ベーンチャンネルに整列する互いに対向するトラック溝孔を設け、ベーンの端壁部分を収容案内するようにする。
【００２９】
とくに、図５に示すように、ベーン２２をロータ２０の回転軸線に整列させる。
【００３０】
動作にあたり、第２実施例は、第１実施例と同様に動作するが、対称的な楕円形状のロータでは逆回転防止機能はない。第２実施例は、とくに、可逆回転ポンプ、すなわち、ロータ２０の回転方向を逆転することによって流体をいずれか一方の導管に排出することができるポンプに使用することができる。
【実施例３】
【００３１】
本発明の第３実施例を図１２および図１３に示す。この実施例は、ほぼ楕円形状のロータ２０を有する第２実施例に類似する。しかし、ベーン２２はロータ２０の回転軸線から、ベーン２２の出口側（下流側）に向かってオフセットしている。ベーンのオフセット位置により、ロータ２０の回転の際に、より一層効率よく、後退位置に向かって上方に押し上げられる。第２実施例とは異なる他の相違点は、ベーンの球根状の下方突出部８０の形状であり、第３実施例は第１実施例における突出部の形状に類似する。さらに、この第３実施例では、入口３０および出口３２の領域はそれぞれ異なる構成になっており、即ち、入口および出口を互いにオフセットしてほぼ水平方向に配置し、入口は出口に対して上昇した位置でチャンバに連通する。
【００３２】
本発明は、図面につき特別な実施例を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲内で本質的ではない素子を省いたり、他の素子を付加したりすることを含め、本明細書に記載した素子に変更を加えたり、改変したりすることも本発明の範囲内であることは理解できるであろう。本発明の範囲は、ときに補正されるかもしれない特許請求の範囲において規定されるものであり、機能的もしくは機械的に等価の構成部材、素子、または操作方法をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例の線図的断面図である。
【図２】第１実施例のポンプサイクルにおけるロータ及び往復ベーンの順次の位置を示す線図的断面図である。
【図３】第１実施例のベーン部分の斜視図である。
【図４】第１実施例のベーンの隠れた部分を破線でしめした線図的部分側面図である。
【図５】本発明の第２実施例の線図的断面図である。
【図６】第２実施例の一部切除して示す線図的斜視図である。
【図７】第２実施例の一部切除して示す他の線図的斜視図である。
【図８】第２実施例のベーン部分の他の側面図である。
【図９】第２実施例のベーン部分の他の斜視図である。
【図１０】第２実施例のベーン部分のさらに他の斜視図である。
【図１１】第２実施例のベーン部分のさらに異なる他の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施例の線図的斜視図である。
【図１３】第３実施例の外部から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ベーンポンプ
１２  ポンプハウジング
１４  ボア
２０  ロータ
２２  往復ベーン
３０  入口
３２  出口
３４  下方部分
３６  内面
３８  側壁
３９  端壁
４０  ブロック
４２  垂直チャンネル
４４  ねじ付き開口
４６  ばね張力調整ねじ
４８  ばね
５０  中心軸
５４  ロータ端縁
５６  アーム
６０  先導表面
６２  尾縁表面
６４  段差部
６６  肩部
７０  側方肩部
７２  パネル
７４  窪み
７８  上面
８０  突出部
８２  ころ軸受
８４  収容チャンネル
９０  ばね負荷押圧ロッド
９２  開孔
９４  ばね
９５  入口チャンバ
９６  ドレン開口もしくは溝孔
９７  出口チャンバ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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