(57)【要約】【課題】  ハウジングと流体駆動用回転体との軸方向クリアランスを意図的に可変することのできるポンプ装置を提供する。【解決手段】  ベーンポンプ１のリングハウジング８を軸方向に伸長可能なピエゾアクチュエータ５で設ける。これにより、ピエゾアクチュエータ５の通電制御を行うことで、軸方向クリアランスαを意図的に可変することができる。このように設けることにより、温度変化、吸水率変化、機械的誤差、摩耗等が生じても、軸方向クリアランスαを制御することで、ベーンポンプ１のポンプ性能を初期設計値に保つことができる。また、軸方向クリアランスαに異物が噛み込んだ場合、軸方向クリアランスαを意図的に増加させることで、異物を軸方向クリアランスαから排除することができる。【選択図】  図１
2007239660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される流体駆動用回転体と、
この流体駆動用回転体を収容する回転体収容室が形成されたハウジングと、
前記回転体収容室内と前記流体駆動用回転体の回転軸方向端面との軸方向クリアランスを可変可能な電動アクチュエータと、
を備えたポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記電動アクチュエータは、複数のピエゾ素子を積層してなり、充放電により積層方向の伸縮量が変化するピエゾアクチュエータであることを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記ピエゾアクチュエータは、前記流体駆動用回転体の径方向を覆うリングハウジングに設けられたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記ピエゾアクチュエータは、前記ハウジングを回転軸方向に加圧可能に設けられたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のポンプ装置において、
前記ピエゾアクチュエータは、前記流体駆動用回転体の回転軸方向のサイドハウジングに設けられたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のポンプ装置において、
このポンプ装置は、前記流体駆動用回転体に設けられたベーンによって前記回転体収容室内を複数に区画して、各区画室の容積変動により、流体の吸入と吐出を行うベーンポンプであることを特徴とするポンプ装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のポンプ装置において、
このポンプ装置は、前記ポンプ装置の使用環境を検出する環境検出センサの出力を受け、使用環境に応じて前記電動アクチュエータの通電量を制御するフィードフォワード機能を備えた制御装置を具備することを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のポンプ装置において、
このポンプ装置は、前記ポンプ装置のポンプ性能を検出するポンプ性能検出センサの出力を受け、ポンプ性能に応じて前記電動アクチュエータの通電量を制御するフィードバック機能を備えた制御装置を具備することを特徴とするポンプ装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のポンプ装置において、
このポンプ装置は、
前記流体駆動用回転体を回転駆動する電動モータを備えるとともに、
この電動モータの通電電流を検出するモータ電流検出センサの出力を受け、通電電流値が予め設定された電流値を超える時に、前記電動アクチュエータの通電量を制御して、前記軸方向クリアランスを大きくする噛込防止機能を備えた制御装置を具備することを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体駆動用回転体（ベーン＋ロータ、フィン＋ロータ等）の回転に伴ってハウジング内に形成された回転体収容室に流体（気体、液体）を吸引して加圧し、加圧した流体を回転体収容室の外部に吐出するポンプ装置（容積圧縮機、遠心式圧縮機等）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
回転体収容室内で流体駆動用回転体が回転して流体の吸入と吐出を行うポンプ装置の一例として、ベーンポンプを用いて従来の技術を説明する。
ベーンポンプは、ハウジングに形成された回転体収容室内において、ベーンとロータからなる流体駆動用回転体が回転することで、ベーンにより区画された区画室の容積が変化することを利用して、流体の吸入と吐出を行うものである。
【０００３】
（従来技術における第１の問題点）
ベーンポンプは、（１）ハウジングと流体駆動用回転体の製造誤差、（２）ハウジングと流体駆動用回転体の摺動による摩耗変化、（３）ハウジングと流体駆動用回転体の熱膨縮変化、（４）例えば、ハウジングと流体駆動用回転体の少なくとも一方が樹脂部品の場合は吸水等による膨縮変化が生じる。この（１）〜（４）のいずれかの寸法変化が生じても、ベーンポンプのポンプ性能（流体の吸入性能、流体の吐出性能、流体の圧縮性能等）が変化してしまう。
寸法変化により、特にポンプ性能が変化するのは、回転軸方向の寸法変化であり、回転体収容室と流体駆動用回転体との間の軸方向寸法（以下、軸方向クリアランス）が変化することにより、ポンプ性能が大きく変化する。
【０００４】
具体的に、軸方向クリアランスが数μｍ変化するだけで、ポンプ性能に影響がでてしまう。
ベーンポンプにおける軸方向クリアランスとポンプ性能の関係を図１０に示す。この図に示されるように、ベーンポンプは、軸方向クリアランスが変化した場合、全開流量はあまり変化しない。しかし、軸方向クリアランスが変化すると、締切り圧（吐出圧および吸入圧）が大きく変化してしまう。
【０００５】
ここで、図１１に示すように、流体駆動用回転体（ロータＪ１とベーンＪ２）の回転軸Ｊ３に対して、リングハウジングＪ４の偏心量を、アクチュエータＪ５とバネＪ６を用いて可変制御することで、ポンプ性能を可変するベーンポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この特許文献１に開示される技術は、ポンプ性能に大きな影響を及ぼす軸方向クリアランスを意図的に可変することができない。このため、例えば軸方向クリアランスが大きくなり、流体が軸方向クリアランスを介して回転体収容室で循環してポンプロスが大きくなった場合、このポンプロスを抑えることができない。
【０００６】
（従来技術における第２の問題点）
一方、何らかの要因（吸入流体のフィルタ破損等）によって、回転体収容室内に異物が侵入して、軸方向クリアランスに異物が噛み込む可能性が考えられる。軸方向クリアランスに異物が噛み込んだ場合、流体駆動用回転体がロックしてポンプ性能が停止したり、ベーンポンプが機械的に破損する可能性がある。また、流体駆動用回転体を電動モータによって回転駆動する場合は、電動モータに過電流が流れ、電動モータが焼き付き等で破損する可能性もある。
しかし、特許文献１に開示される技術は、軸方向クリアランスを意図的に可変することができないため、軸方向クリアランスに異物が噛み込んだことを検出できても（電動モータの駆動電流の増加、ポンプ性能の異常低下等）、軸方向クリアランスに噛み込んだ異物を排除することができない。
【０００７】
なお、上記では、ベーンポンプを例に従来技術の不具合を説明したが、ハウジング内で流体駆動用回転体を回転駆動する他のポンプ装置でも、同様の問題点を有していた。
【特許文献１】特開２００５−２３３１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向クリアランスを意図的に可変することのできるポンプ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するポンプ装置は、回転体収容室内と流体駆動用回転体の回転軸方向端面との軸方向クリアランスを可変可能な電動アクチュエータを備える。
この電動アクチュエータによって、ポンプ装置における軸方向クリアランスを意図的に可変することができる。
なお、電動アクチュエータは、出力が直接取り出されるものであっても、出力を増幅する増幅手段を備えるものであっても良い。
【００１０】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するポンプ装置の電動アクチュエータは、複数のピエゾ素子を積層してなり、充放電により積層方向の伸縮量が変化するピエゾアクチュエータである。
ピエゾ素子を積層してなるピエゾアクチュエータは、積層方向の伸縮量が比較的小さく、且つ充電量に応じて伸縮量を任意に可変することができるため、ポンプ装置における軸方向クリアランスを高精度に可変することができる。
また、ピエゾアクチュエータは、制御電圧が高いものの、消費電力を小さく抑えることができるため、軸方向クリアランスの可変に要する消費エネルギーを低く抑えることができる。
【００１１】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するポンプ装置のピエゾアクチュエータは、流体駆動用回転体の径方向を覆うリングハウジングに設けられたものである。
なお、ピエゾアクチュエータは、内周面が直接回転体収容室の環状壁を成すもの（直接回転体収容室タイプ：後述する実施例１、２参照）であっても良いし、回転体収容室の環状壁を成す部材を軸方向に可変するもの（間接回転体収容室タイプ）であっても良い。
また、ピエゾアクチュエータが、リングハウジングの軸方向の全部に配置されるもの（後述する実施例１参照）であっても良いし、リングハウジングの軸方向の一部に配置されるもの（後述する実施例２参照）であっても良い。
【００１２】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するポンプ装置のピエゾアクチュエータは、ハウジングを回転軸方向に加圧可能に設けられたもの（後述する実施例３、４参照）である。
【００１３】
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用するポンプ装置のピエゾアクチュエータは、流体駆動用回転体の回転軸方向のサイドハウジングに設けられたものである。
なお、ピエゾアクチュエータは、軸方向面が直接回転体収容室のスラスト壁を成すもの（直接回転体収容室タイプ：後述する実施例５参照）であっても良いし、回転体収容室のスラスト壁を成す部材を軸方向に可変するもの（間接回転体収容室タイプ）であっても良い。
【００１４】
［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用するポンプ装置は、流体駆動用回転体に設けられたベーンによって回転体収容室内を複数に区画して、各区画室の容積変動により、流体の吸入と吐出を行うベーンポンプである。
これにより、電動アクチュエータによって、ベーンポンプにおける軸方向クリアランスを意図的に可変することができる。
【００１５】
［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用するポンプ装置において電動アクチュエータを通電制御する制御装置は、ポンプ装置の使用環境（温度、湿度など）を検出する環境検出センサの出力を受け、使用環境に応じて電動アクチュエータの通電量を制御するフィードフォワード機能を備える。
このため、使用環境によりハウジングと流体駆動用回転体が膨縮変化しても、軸方向クリアランスを予め設定した範囲内にすることができ、使用環境によってポンプ性能が変化する不具合を回避することができる。
【００１６】
［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用するポンプ装置において電動アクチュエータを通電制御する制御装置は、ポンプ装置のポンプ性能（吸入流量、吸入圧、吐出流量、吐出圧等）を検出するポンプ性能検出センサの出力を受け、ポンプ性能に応じて電動アクチュエータの通電量を制御するフィードバック機能を備える。
このように、ポンプ性能に大きな影響を及ぼす軸方向クリアランスをフィードバック制御することで、ポンプ性能を予め設定した範囲内にすることができる。
【００１７】
［請求項９の手段］
請求項９の手段を採用するポンプ装置において電動アクチュエータを通電制御する制御装置は、電動モータの通電電流を検出するモータ電流検出センサの出力を受け、通電電流値が予め設定された電流値を超える時に、電動アクチュエータの通電量を制御して、軸方向クリアランスを大きくする噛込防止機能を備える。
このため、何らかの要因（吸入流体のフィルタ破損等）によって、軸方向クリアランスに異物が噛み込んでも、電動モータの駆動電流の増加により、軸方向クリアランスに異物が噛み込んだことを検出し、軸方向クリアランスを大きくすることで、軸方向クリアランスに噛み込んだ異物を排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
最良の形態１のポンプ装置は、回転駆動される流体駆動用回転体（流体を駆動する回転体）と、この流体駆動用回転体を収容する回転体収容室が形成されたハウジングと、回転体収容室内と流体駆動用回転体の回転軸方向端面との軸方向クリアランスを可変可能な電動アクチュエータ（出力の増幅機構を有しないものであっても、有するものであっても良い）を備えるものであり、電動アクチュエータは、使用環境や、ポンプ装置の運転状態に応じて制御装置によって制御される。
【実施例１】
【００１９】
本発明をベーンポンプに適用した実施例１を、図１を参照して説明する。
（ベーンポンプ１の基本構成）
実施例１に示すベーンポンプ１は、例えばキャニスタにおける蒸発燃料の漏れ検査、あるいは吸気負圧が小さい状態においてキャニスタに保持された蒸発燃料を吸気管に送り込むために用いられる。
【００２０】
ベーンポンプ１は、通電量に応じた回転出力を発生する電動モータ（回転駆動手段：図示しない）と、この電動モータによって回転駆動される流体駆動用回転体２と、この流体駆動用回転体２を収容する回転体収容室３が形成されたハウジング４と、回転体収容室３内と流体駆動用回転体２の軸方向端面（軸方向は後述する回転軸１２の軸心に沿う軸方向である）との軸方向クリアランスαを可変可能なピエゾアクチュエータ５（電動アクチュエータの一例）とを備えるものであり、このピエゾアクチュエータ５は、制御装置６によって通電制御される。
【００２１】
ハウジング４は、電動モータの回転軸に対して偏心した円筒穴形状のカム面７を形成するリングハウジング８、および流体駆動用回転体２の回転軸方向を覆う２つのサイドハウジング９で構成され、リングハウジング８をサイドハウジング９で挟み付けた状態において、ボルト１１によって一方のサイドハウジング９を他方のサイドハウジング９に向けて加圧することでハウジング４が形成される。そして、リングハウジング８の内周で、且つサイドハウジング９で挟まれた空間によって回転体収容室３が形成される。
【００２２】
流体駆動用回転体２は、回転体収容室３内において電動モータの回転軸１２によって回転駆動されるロータ１３と、このロータ１３の径方向に摺動自在に支持される複数のベーン１４とからなる。
ロータ１３は、略円柱形状を呈し、リングハウジング８の内側に配置されて、カム面７との間に偏心した２重円の隙間による略三日月形状のポンプ室を形成する。このロータ１３は、電動モータの回転軸１２にキー溝等で嵌まりあい、電動モータの回転軸１２と一体に回転する。また、ロータ１３には、図１（ａ）に示すように、周方向に等間隔に、ベーン１４を径方向に摺動自在に保持するベーン溝が形成されている。
【００２３】
複数のベーン１４は、ポンプ室を複数に区画する略矩形形状を呈した区画部材であり、ベーン溝内に摺動自在に支持され、遠心力により径方向に飛び出して、ベーン１４の径方向外縁がカム面７に摺接する。このように、ベーン１４がロータ１３によって回転駆動されることにより、ベーン１４で区画された空間容積が、略三日月形状を呈するポンプ室の一端側から他端側（回転方向側）に向けて増加→減少する。
【００２４】
ここで、ハウジング４には、ポンプ室の一端側（空間容積の増加開始部分）に空気を導く吸入通路（図示しない）が形成されている。
また、ハウジング４には、ポンプ室の他端側（空間容積の減少終焉部分）から加圧された空気を外部へ導く吐出通路（図示しない）が形成されている。
これにより、電動モータが通電されて、電動モータの回転軸１２が回転すると、ベーン１４で区画される各空間容積で増加→減少を行う。ベーン１４で区画された空間容積が増加することにより、空間容積内が負圧になって吸入通路から空間容積内に空気を吸引する。続いて、ベーン１４で区画された空間容積が減少することにより、空間容積内が加圧され、圧縮された空気が吐出通路から外部へ吐出される。
【００２５】
（軸方向クリアランスαの可変機構の説明）
次に、実施例１の特徴である軸方向クリアランスαの可変機構を説明する。
軸方向クリアランスαの可変機構は、回転体収容室３内と流体駆動用回転体２（ロータ１３とベーン１４）の軸方向端面との軸方向クリアランスαを可変するためのピエゾアクチュエータ５と、軸方向クリアランスαの増減を吸収し、常にピエゾアクチュエータ５を圧縮する方向に加圧する変位吸収加圧手段とからなる。
なお、この実施例１では、ピエゾアクチュエータ５をリングハウジング８の軸方向の全範囲に設ける例を示す。
【００２６】
ピエゾアクチュエータ５は、充電により板厚方向に膨張するリング円板状のピエゾ素子を多数積層してなる。各ピエゾ素子は、リング円板状を呈する圧電体、この圧電体の両面に形成された内部電極からなり、多数のピエゾ素子を板厚方向に積層することで、ピエゾアクチュエータ５において変位出力を発生するピエゾスタックが構成される。
ピエゾスタックの側面（この実施例では外周面）には、ピエゾスタックが軸方向に伸縮しても断線することのない例えば軟質導電部材よりなる２つの側面電極が設けられている。一方の側面電極は、圧電体の一方の内部電極と電気的に接続され、他方の側面電極は、圧電体の他方の内部電極と電気的に接続されている。２つの側面電極は、ハウジング４に固定されたコネクタ（図示しない）と電気的に接続されるものであり、コネクタを介して制御装置６と電気的に接続される。
【００２７】
この実施例におけるベーンポンプ１は、流体として空気を駆動するものであるため、流体（空気）がピエゾスタックに触れても問題がない。このためこの実施例では、ピエゾスタックの内周面が直接、カム面７を形成する例を示す。しかし、流体（燃料等）がピエゾスタックに触れると問題が生じる場合は、ピエゾスタックが流体に触れないように設けられるものである。
【００２８】
変位吸収加圧手段は、サイドハウジング９の軸方向変位を吸収するとともに、常にサイドハウジング９がリングハウジング８を圧縮する方向に加圧するものである。
具体的な変位吸収加圧手段の一例を示す。この実施例のハウジング４は、上述したように、リングハウジング８をサイドハウジング９で挟み付けて、ボルト１１によりサイドハウジング９を加圧して固定するものであり、ボルト１１の頭部（径大部）と、一方のサイドハウジング９との間に、変位吸収加圧手段の機能を果たすバネ座（ウエーブワッシャ、皿バネ等）１５を介在させたものである。
【００２９】
軸方向クリアランスαの可変機構の作動を説明する。
コネクタを介して各ピエゾ素子に電圧を印加し、各ピエゾ素子を充電すると、充電量に応じてピエゾアクチュエータ５が軸方向に伸長して、バネ座１５が圧縮される。これにより、サイドハウジング９の軸方向の間隔が広がり、回転体収容室３内と流体駆動用回転体２の軸方向端面との軸方向クリアランスαが大きくなる。
逆に、コネクタを介して各ピエゾ素子を放電させると、放電量に応じてピエゾアクチュエータ５が伸長力を失い、バネ座１５の復元力によりピエゾアクチュエータ５が軸方向に収縮する。これにより、サイドハウジング９の軸方向の間隔が狭くなり、回転体収容室３内と流体駆動用回転体２の軸方向端面との軸方向クリアランスαが小さくなる。
【００３０】
（制御装置６の説明）
次に、ピエゾアクチュエータ５の充放電制御を行う制御装置６を、図２を参照して説明する。
制御装置６は、エンジン制御を行うエンジン制御装置など、他の機能部品の制御装置と共通であっても良いし、他の制御装置とは独立したものであっても良い。
制御装置６は、ＥＣＵ（制御ユニット）１６とＥＤＵ（駆動ユニット）１７で構成される。
【００３１】
ＥＣＵ１６は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成される周知構造のコンピュータよりなり、読み込まれたセンサ類の信号に基づいて演算処理を行う。
なお、ＥＣＵ１６には、ベーンポンプ１の使用環境（温度、湿度等）を検出する環境検出センサ（温度センサ、湿度センサ等）１８、ベーンポンプ１のポンプ性能（吸入圧、吸入流量、吐出圧、吐出流量等）を検出するポンプ性能検出センサ（圧力センサ、流量センサ等）１９、電動モータの通電電流を検出するモータ電流検出センサ２０等が接続されている。
【００３２】
ＥＤＵ１７は、ＥＣＵ１６から与えられる充放電指令信号に基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電を行う回路であり、例えば燃料噴射装置のインジェクタとして用いられているピエゾインジェクタのピエゾアクチュエータの充放電回路と同様なものである。具体的には、車両が搭載するバッテリの電圧を高めるとともに、高電圧を蓄えるコンデンサを備えたＤＣ／ＤＣコンバータと、コンデンサの充電電圧をピエゾアクチュエータ５に印加可能で、且つピエゾアクチュエータ５の充電電圧をコンデンサに回収可能な複数のスイッチング素子等を用いた充放電切替回路とを備える周知なものである。
【００３３】
ＥＣＵ１６には、軸方向クリアランスαの可変制御のための「充放電制御機能」が設けられている。
この実施例の「充放電制御機能」は、環境検出センサ１８の出力に基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を求める「フィードフォワード機能」、ポンプ性能検出センサ１９の出力に基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を求める「フィードバック機能」、モータ電流検出センサ２０の検出した通電電流値が予め設定された電流値を超える時に、ピエゾアクチュエータ５の充電量を増加させて軸方向クリアランスαを大きくする「噛込防止機能」を備える。
【００３４】
「フィードフォワード機能」の「第１の例」を説明する。
ベーンポンプ１の環境温度が変化すると、ハウジング４と流体駆動用回転体２（ロータ１３およびベーン１４）の熱膨縮変化により、軸方向クリアランスαが変化する。軸方向クリアランスαは数μｍ変化するだけで、ポンプ性能に影響がでてしまう。
そこで、「フィードフォワード機能」は、環境検出センサ１８によってベーンポンプ１の温度を直接検出、あるいは間接的に予測検出し、検出したベーンポンプ１の温度と、予め搭載されたマップとに基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を決定するプログラムである。
これによって、ベーンポンプ１の温度が変化しても、ポンプ性能に大きな影響を与える軸方向クリアランスαを一定に保つことができ、ポンプ性能の変化を抑えることができる。
【００３５】
上述した「フィードフォワード機能」の「第１の例」の制御例を図３のフローチャートを参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ずベーンポンプ１の温度Ｂｔを読み込む（ステップＳ１）。次に、読み込んだ温度Ｂｔと、予め記憶しているマップとに基づいて、ピエゾアクチュエータ５の充放電量を決定し（ステップＳ２）、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
【００３６】
「フィードフォワード機能」の「第２の例」を説明する。
ハウジング４とロータ１３の少なくとも一方が樹脂部品の場合、樹脂の吸水等による膨縮変化により、軸方向クリアランスαが変化する。軸方向クリアランスαは、上述したように、数μｍ変化するだけで、ポンプ性能に影響がでてしまう。
そこで、「フィードフォワード機能」は、環境検出センサ１８によってベーンポンプ１を構成する樹脂の湿度を直接検出、あるいは間接的に予測検出し、検出した湿度と、予め搭載されたマップとに基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を決定するプログラムである。
これによって、ベーンポンプ１を構成する樹脂の吸水率が変化しても、ポンプ性能に大きな影響を与える軸方向クリアランスαを一定に保つことができ、ポンプ性能の変化を抑えることができる。
【００３７】
上述した「フィードフォワード機能」の「第２の例」の制御例は、図３のフローチャートの温度を湿度に置き換えたものである。
なお、上記「フィードフォワード機能」の「第１の例」と「第２の例」を組み合わせて用いても良い。即ち、読み込んだ温度および湿度と、予め記憶しているマップとに基づいて、ピエゾアクチュエータ５の充放電量を決定しても良い。
【００３８】
「フィードバック機能」の「第１の例」を説明する。
ベーンポンプ１は、上述した温度や湿度の他に、ハウジング４と流体駆動用回転体２（ロータ１３およびベーン１４）の製造誤差、ハウジング４と流体駆動用回転体２（ロータ１３およびベーン１４）の摺動による摩耗変化により、軸方向クリアランスαが変化する。軸方向クリアランスαは、上述したように、数μｍ変化するだけで、ポンプ性能に影響がでてしまう。
そこで、「フィードバック機能」は、ポンプ性能検出センサ１９によってベーンポンプ１の吸入圧を直接検出、あるいは間接的に予測検出し、検出した吸入圧が、電動モータの回転数から求められる予定吸入圧より低い場合はピエゾアクチュエータ５の放電量を増やして（充電量を減らすと同じ）、軸方向クリアランスαを小さくする。逆に、検出した吸入圧が電動モータの回転数から求められる予定吸入圧より高い場合は、ピエゾアクチュエータ５の充電量を増やして、軸方向クリアランスαを大きくするものである。
これによって、製造誤差や、摩耗等が生じても、ポンプ性能に大きな影響を与える軸方向クリアランスαが可変されて、吸入圧の変化を抑えることができる。
なお、この「フィードバック機能」の「第１の例」では、検出される吸入圧に基づいて軸方向クリアランスαを可変させる例を示したが、上述した吸入圧を吐出圧に置き換えて軸方向クリアランスαを可変させても良い。
【００３９】
上述した「フィードバック機能」の「第１の例」の制御例を図４のフローチャートを参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ずベーンポンプ１の吸入圧Ｂｐを読み込む（ステップＳ３）。次に、読み込んだ吸入圧Ｂｐが、電動モータの回転数から求められる予定吸入圧Ｂｐ０より所定値Ａ以上低いか否かの判断（Ｂｐ≦Ｂｐ０−Ａ）を行う（ステップＳ４）。このステップＳ４の判断結果がＹＥＳの場合は、ピエゾアクチュエータ５の充電量を少量（Ｂ）増やし（ステップＳ５）、その後ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ４の判断結果がＮＯの場合は、読み込んだ吸入圧Ｂｐが、電動モータの回転数から求められる予定吸入圧Ｂｐ０より所定値Ａ以上高いか否かの判断（Ｂｐ≧Ｂｐ０＋Ａ）を行う（ステップＳ６）。このステップＳ６の判断結果がＹＥＳの場合は、ピエゾアクチュエータ５の放電量を少量（Ｂ）増やし｛充電量を少量（Ｂ）減らすと同じ：ステップＳ７｝、その後ステップＳ３へ戻る。
そして、ステップＳ６の判断結果がＮＯの場合は、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
【００４０】
「フィードバック機能」の「第２の例」を説明する。
上記「フィードバック機能」の「第１の例」では、ベーンポンプ１の吸入圧（または吐出圧）に基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を制御する例を示した。
これに対し、「フィードバック機能」の「第２の例」は、ベーンポンプ１の吸入流量（または吐出流量）に基づいてピエゾアクチュエータ５の充放電量を制御するものである。  即ち、ポンプ性能検出センサ１９によってベーンポンプ１の吸入流量を直接検出、あるいは間接的に予測検出し、検出した吸入流量が、電動モータの回転数から求められる予定吸入流量より少ない場合はピエゾアクチュエータ５の放電量を増やして（充電量を減らすと同じ）、軸方向クリアランスαを小さくする。逆に、検出した吸入流量が電動モータの回転数から求められる予定吸入流量より多い場合は、ピエゾアクチュエータ５の充電量を増やして、軸方向クリアランスαを大きくするものである。
【００４１】
これによって、製造誤差や、摩耗等が生じても、ポンプ性能に大きな影響を与える軸方向クリアランスαが可変されて、吸入流量の変化を抑えることができる。
上述した「フィードバック機能」の「第２の例」の制御例は、図４のフローチャートの吸入圧を吸入流量に置き換えたものである。
なお、この「フィードバック機能」の「第２の例」では、検出される吸入流量に基づいて軸方向クリアランスαを可変させる例を示したが、上述した吸入流量を吐出流量に置き換えて軸方向クリアランスαを可変させても良い。
【００４２】
「噛込防止機能」の「制御例」を説明する。
ベーンポンプ１は、予期せぬ何らかの要因（吸入流体のフィルタ破損等）によって、回転体収容室３内に異物が侵入して、軸方向クリアランスαに異物が噛み込む可能性が考えられる。軸方向クリアランスαに異物が噛み込んだ場合、流体駆動用回転体２（ロータ１３およびベーン１４）がロックしてポンプ性能が停止したり、ベーンポンプ１が機械的に破損する可能性がある。また、電動モータに過電流が流れ、電動モータが焼き付き等で破損する可能性もある。
そこで、「噛込防止機能」は、モータ電流検出センサ２０によって電動モータの通電電流を検出し、検出した通電電流値が予め設定された電流値（電動モータのロック時のモータ駆動電流値）を超える時に、ピエゾアクチュエータ５の充電量を増やして、軸方向クリアランスαを大きくすることで、異物の噛み込みを除去するものである。
【００４３】
これにより、何らかの要因によって、軸方向クリアランスαに異物が噛み込んでも、軸方向クリアランスαを大きくすることで、軸方向クリアランスαに噛み込んだ異物を排除することができる。即ち、異物の噛み込みによって、ポンプ性能の停止、ベーンポンプ１の機械的な破損、電動モータの破損を回避することができる。
なお、異物が軸方向クリアランスαから排除されて、電動モータの通電電流値（検出値）が予め設定された電流値より下回ると、ピエゾアクチュエータ５の充電量は、異物が噛み込む前の充電量に戻される、あるいは「フィードフォワード機能」か「フィードバック機能」の一方へ進み、軸方向クリアランスαが通常の運転範囲内に戻されるものである。  
【００４４】
上述した「噛込防止機能」の制御例を図５のフローチャートを参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ず電動モータの通電電流Ｂｉを読み込む（ステップＳ８）。次に、読み込んだ通電電流Ｂｉが、予め設定された電流値Ｂｉｘより高いか否かの判断（Ｂｉ＞Ｂｉｘ）を行う（ステップＳ９）。このステップＳ９の判断結果がＹＥＳの場合は、ピエゾアクチュエータ５の充電量を所定量（Ｃ）増やし（ステップＳ１０）、その後ステップＳ８へ戻る。なお、ステップＳ１０に進入したら、ピエゾアクチュエータ５の充電量を最大充電量まで一気に増やす制御を行っても良い。
ステップＳ９の判断結果がＮＯの場合は、噛み込みが無いと判断して、通常の充放電制御へ戻り、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
【００４５】
（実施例１の効果）
実施例１のベーンポンプ１は、上述したように、回転体収容室３内と流体駆動用回転体２の軸方向端面との軸方向クリアランスαを可変可能なピエゾアクチュエータ５を備えるものであり、このピエゾアクチュエータ５によって、ベーンポンプ１における軸方向クリアランスαを意図的に可変することができる。
これによって、温度変化、ベーンポンプ１を構成する樹脂部品の吸水率の変化、製造状の機械的な誤差、摺動等による摩耗が生じても、軸方向クリアランスαを意図的に増減させることにより、ベーンポンプ１のポンプ性能を初期設計値に保つことができ、ベーンポンプ１の信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、何らかの要因によって、軸方向クリアランスαに異物が噛み込んだ場合でも、軸方向クリアランスαを意図的に増加させることにより、異物を軸方向クリアランスαから排除することができ、異物の噛み込みによるポンプ性能の停止、ベーンポンプ１の機械的な破損、電動モータの破損を回避することができる。これにより、ベーンポンプ１の信頼性を高めることができる。
【００４７】
さらに、電動アクチュエータの一例として、多数のピエゾ素子を積層してなるピエゾアクチュエータ５を用いたため、シンプルな構成によって軸方向クリアランスαを高精度に可変することができる。また、ピエゾアクチュエータ５は、制御電圧が高いものの、消費電力を小さく抑えることができるため、軸方向クリアランスαの可変に要する消費エネルギーを低く抑えることができる。
【実施例２】
【００４８】
実施例２を図６を参照して説明する。なお、以下の実施例において上記実施例１と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、ピエゾアクチュエータ５をリングハウジング８の軸方向の全範囲に設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、ピエゾアクチュエータ５をリングハウジング８の軸方向の一部の範囲にのみ設けたものである。
このように設けることで、軸方向クリアランスαの可変量が少なくなるものの、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４９】
実施例３を図７を参照して説明する。
上記の実施例１、２では、ピエゾアクチュエータ５をリングハウジング８に設ける例を示した。
これに対し、この実施例３は、ピエゾアクチュエータ５をハウジング４の外部に配置して、ハウジング４を軸方向に加圧することで、軸方向クリアランスαを可変するものである。
【００５０】
具体的にこの実施例３は、実施例１で示したバネ座１５を廃止し、代わりにリングハウジング８を軸方向に伸縮可能な部材（例えば、樹脂等）で設け、ボルト１１の頭部と一方のサイドハウジング９との間に、リング円板形状に設けたピエゾアクチュエータ５（ピエゾスタック）を配置したものである。
このように設けた場合、ピエゾアクチュエータ５を充電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に伸長し、リングハウジング８が軸方向に収縮して、軸方向クリアランスαを小さくすることができる。逆に、ピエゾアクチュエータ５を放電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に収縮し、リングハウジング８が軸方向に伸長して、軸方向クリアランスαを大きくすることができる。
即ち、この実施例３のように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００５１】
実施例４を図８を参照して説明する。
この実施例４は、上記実施例３と同様、ピエゾアクチュエータ５をハウジング４の外部に配置して、ハウジング４を軸方向に加圧することで、軸方向クリアランスαを可変するものである。
具体的にこの実施例４は、実施例３と同様、実施例１で示したバネ座１５を廃止し、代わりにリングハウジング８を軸方向に伸縮可能な部材（例えば、樹脂等）で設けている。  
【００５２】
実施例３との相違点は、ハウジング４と、ハウジング４の外部に配置されたピエゾアクチュエータ５が、２つの固定部材２１、２２によって軸方向に圧縮される点である。
このように設けても、実施例３と同様、ピエゾアクチュエータ５を充電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に伸長し、リングハウジング８が軸方向に収縮して、軸方向クリアランスαを小さくすることができる。逆に、ピエゾアクチュエータ５を放電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に収縮し、リングハウジング８が軸方向に伸長して、軸方向クリアランスαを大きくすることができる。
即ち、この実施例４のように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００５３】
実施例５を図９を参照して説明する。
上記の実施例１〜４では、リングハウジング８の軸方向寸法を可変することで、軸方向クリアランスαを可変する例を示した。
これに対し、この実施例５は、ピエゾアクチュエータ５を一方のサイドハウジング９に設け、回転体収容室３のスラスト壁（回転体収容室３内の軸方向の面を構成する部材）を軸方向に可変させるものである。
【００５４】
具体的に、実施例５のピエゾアクチュエータ５は、一方のサイドハウジング９に設けられて、ロータ１３およびベーン１４が摺接する面を構成する円板形状を呈するものである。なお、実施例５において、ピエゾアクチュエータ５を収縮方向へ加圧する付勢手段は図示しない。
このように設けた場合、ピエゾアクチュエータ５を充電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に伸長し、軸方向クリアランスαを小さくすることができる。逆に、ピエゾアクチュエータ５を放電することで、ピエゾアクチュエータ５が軸方向に収縮し、軸方向クリアランスαを大きくすることができる。
即ち、この実施例５のように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
〔変形例〕
上記の実施例では、キャニスタにおける蒸発燃料の漏れ検査、あるいは吸気負圧が小さい状態においてキャニスタに保持された蒸発燃料を吸気管に送り込むために用いられるベーンポンプ１に本発明を適用する例を示したが、他の用途に用いられるベーンポンプ１に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、空気を吸引吐出するベーンポンプ１に本発明を適用する例を示したが、空気以外の気体（ガス等）の吸引吐出を行うベーンポンプ１や、液体の圧送を行うベーンポンプ１に本発明を適用しても良い。
【００５６】
上記の実施例では、ベーンポンプ１に本発明を適用する例を示したが、ハウジング４内で流体駆動用回転体２が回転することで流体の吸引と吐出を行い、軸方向クリアランスαが変化することでポンプ性能が変化するポンプ装置や、軸方向クリアランスαに異物の噛み込みが発生する全てのポンプ装置（容積圧縮機、遠心式圧縮機等）に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、流体駆動用回転体２（実施例では、ロータ１３とベーン１４）を電動モータにより回転駆動する例を示したが、例えばエンジンの出力の一部を駆動源として用いるなど、回転駆動源は限定されるものではない。
上記の実施例では、電動アクチュエータの一例としてピエゾアクチュエータ５を用いる例を示したが、電動モータとギヤ列とを組み合わせた電動アクチュエータなど、他の電動アクチュエータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ベーンポンプを軸方向から見た概略図、およびベーンポンプの軸方向に沿う概略図である（実施例１）。
【図２】制御装置のブロック図である（実施例１）。
【図３】フィードフォワード制御機能のフローチャートである（実施例１）。
【図４】フィードバック制御機能のフローチャートである（実施例１）。
【図５】噛込防止機能のフローチャートである（実施例１）。
【図６】ベーンポンプの軸方向に沿う概略図である（実施例２）。
【図７】ベーンポンプの軸方向に沿う概略図である（実施例３）。
【図８】ベーンポンプの軸方向に沿う概略図である（実施例４）。
【図９】ベーンポンプの軸方向に沿う概略図である（実施例５）。
【図１０】軸方向クリアランスの変化に対するポンプ性能の変化を示すグラフである。
【図１１】リングハウジングの偏心量を可変するベーンポンプの概略図である（従来例）。
【符号の説明】
【００５８】
１  ベーンポンプ（ポンプ装置）
２  流体駆動用回転体
３  回転体収容室
４  ハウジング
５  ピエゾアクチュエータ（電動アクチュエータ）
６  制御装置
８  リングハウジング
９  サイドハウジング
１３  ロータ
１４  ベーン
１８  環境検出センサ
１９  ポンプ性能検出センサ
２０  モータ電流検出センサ
α  軸方向クリアランス
【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】
2007239660.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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