JP2008151114A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンによって吐出口側に流体を効率良く送り出すことができるベーンポンプを提供する。
【解決手段】ロータ５はベーン１３を周方向に複数備える。ロータ室２の内周面とロータ５の外周面との間に容積室１１を形成する。ケーシング１に容積室１１のロータ５の回転方向後側に連通する吸入口３を設ける。ロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面のうち少なくとも一方に容積室１１のロータ５の回転方向前側の部分に連通する吐出口４を形成する。容積室１１をロータ５の外周面から突出するベーン１３で区画して作動室１５を形成する。ベーン１３の先端部において前記ロータ室２の吐出口４を形成した内底面に対向する面に、ロータ５の回転方向における後側に向かってロータ５の回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面１６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明はベーンポンプに関する。

従来のベーンポンプとしては例えば特許文献１に示すものが知られている。このベーンポンプは図２３に示すようにケーシング１の内部に断面円形のロータ室２を形成し、ロータ室２には軸方向から見て円形でその中心軸線を回転軸として回転駆動するロータ５を収納している。ロータ５は一端がロータ室２の内周面に摺接するようにその回転中心を断面円形のロータ室２の偏心位置に配置してあり、またこれによりロータ室２の内周面とロータ５の外周面との間に容積室１１を形成している。ロータ５の回転軸方向の外側に位置するロータ室２の内底面には容積室１１のロータ５の回転方向における後側及び前側の夫々に連通する吸入口３及び吐出口４を設けている。ロータ５にはロータ５の径方向に移動自在となって先端がロータ室２の内周面に摺接する断面長方形状のベーン１３を周方向に複数設けてあり、このロータ５の外周面から突出する各ベーン１３の先端部で容積室１１を区画して複数の作動室１５を形成している。各作動室１５はロータ５の回転に伴い容積が変化するものであり、ロータ５を回転駆動すれば、流体が吸入口３から連通する作動室１５内に流入し、この作動室１５内で圧縮された後、吐出口４から吐出される。

ところで上記吸入口３及び吐出口４をロータ室２の内周面に設けるのではなくロータ５の回転軸方向の外側の面に対向するロータ室２の内底面に設けたのは、ベーン１３の先端部が摺接するロータ室２の内周面の面積を大きく確保して各ベーン１３の摺接時の安定性を得るためである。

しかしながら上記図２３に示すベーンポンプにおけるベーン１３は先端部を面取りしてあるが、その先端部のロータ５の回転方向における前側の面はロータ５の回転方向に対して略垂直であり、また該ベーン１３の先端部の吐出口４に対向する面、即ち吐出口４を形成したロータ室２の内底面側の面は、対向するロータ室２の内底面と平行な面となっているため、このベーンポンプにあってはロータ５の回転駆動時においてはベーン１３の先端部によって吐出口４側に流体を効率良く送り出すことができないという問題が生じる。
特開平５−１０６５６４号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ベーンの先端部によって吐出口側に流体を効率良く送り出すことができるベーンポンプを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係るベーンポンプは、内部にロータ室２を形成したケーシング１と、ロータ室２に収納されて軸方向から見て円形となるロータ５と、ロータ５の径方向に移動自在となって先端部がロータ室２の内周面に摺接するロータ５の周方向に複数設けたベーン１３を備え、ロータ室２の内周面とロータ５の外周面との間に形成される容積室１１と、容積室１１のロータ５の回転方向における後側に連通する吸入口３と、ロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面のうち少なくとも一方に形成されて容積室１１のロータ５の回転方向における前側に連通する吐出口４と、容積室１１を前記複数のベーン１３で区画して形成された作動室１５を備え、ベーン１３の先端部において前記ロータ室２の吐出口４を形成した内底面に対向する面に、ロータ５の回転方向における後側に向かってロータ５の回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面１６を形成して成ることを特徴とする。このようにベーン１３の先端部における吐出口４を形成したロータ室２の内底面側の面に、ロータ５の回転方向における後側に向かってロータ５の回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面１６を形成することで、ロータ５を回転駆動した場合には、ベーン１３が吐出口４を通過する際にベーン１３の流体送出面１６により流体が吐出口４側に向けて送り出されることとなり、ベーン１３の先端部によって吐出口４側に流体を効率良く送り出すことができる。

また請求項２は請求項１において、前記流体送出面１６はベーン１３の基先方向から見て断面直線状の傾斜面又は弧状の面であることを特徴とする。ベーン１３の基先方向から見て断面直線状の傾斜面又は弧状の面からなる流体送出面１６で流体を効率良く吐出口４側に送り出すことができる。

また請求項３は請求項１又は請求項２において、前記流体送出面１６に流体送出面１６の傾斜方向に伸びる整流溝１７を形成して成ることを特徴とする。ベーン１３の流体送出面１６に該流体送出面１６の傾斜方向に伸びる整流溝１７を形成することで、ベーン１３の流体送出面１６側の流体が整流され、流体同士の衝突を起こし難くして吐出口４から流体をスムーズに送り出すことができる。

また請求項４は請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記吐出口４にスリット部２６を設けて成ることを特徴とする。作動室１５内の流体が吐出口４からスムーズに流体吐出路８の下流側に流れるように吐出口４のスリット部２６で整流できる。

また請求項５は請求項１乃至請求項４のいずれ１項において、前記ケーシング１に一端が吐出口４に接続されると共に他端がケーシング１の外部に開口する流体吐出路８を形成し、該流体吐出路８の屈曲部２１に整流羽根１９を設けて成ることを特徴とする。流体吐出路８の屈曲部２１に整流羽根１９を設けることで、整流羽根１９により流体吐出路８内の流体を屈曲部２１に沿ってスムーズに下流側に流れるように整流できる。

また請求項６は請求項１乃至５のいずれか１項において、前記ベーン１３の先端部のロータ室２の吐出口４を形成した内底面２ａに対向する面において、ロータ５の回転方向の前側に前記流体送出面１６を形成すると共に後側にロータ室２の吐出口４を形成した内底面２ａと平行な後部対向面３０を形成して成ることを特徴とする。この場合、後部対向面３０とロータ室２の内底面２ａとによって流体が流れ難い微小な隙間３２が形成され、ロータ５の回転駆動時には流体送出面１６に沿ってロータ５の回転方向の後側に向かう流体が隣りの作動室側に流れ難くなる。

また請求項７は請求項６において、少なくとも前記後部対向面３０を粗面とすることを特徴とする。後部対向面３０とロータ室２の内底面２ａとの間に形成される隙間３２にはより一層流体が流れ難くなる。

また請求項８は請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ベーン１３の流体送出面１６よりも先端側の部分に流体送出面１６側に臨む先端側流体受部３３を形成して成ることを特徴とする。流体送出面１６上の流体の圧力をロータ室２の内周面ではなくベーン１３の流体送出面１６よりも先端側に形成した先端側流体受部３３で受けることができ、各ベーン１３にロータ５の径方向の外側に向かう力を加えて、ベーン１３の先端部をロータ室２の内周面に押し当てて密着させることができる。また、ロータ室２の内周面に摺接するベーン１３の先端部を流体送出面１６に対応する部分よりも断面積の大きな先端側流体受部３３で構成することができる。

また請求項９は請求項１乃至８のいずれか１項において、前記流体送出面１６はベーン１３の基先方向と平行な幅方向の長さが、ロータ５の回転駆動時においてベーン１３のロータ５の外周面からの最大突出長さよりも長い寸法であることを特徴とする。ロータ室２の内周面との接触によりベーン１３の先端部が磨耗してベーン１３の長さが短くなったとしても、ベーン１３の流体送出面１６を設けていない基端側の部分がロータ５の外周面からロータ室２の内周面側に向けて突出しない。

また請求項１０は請求項１乃至９のいずれか１項において、前記ベーン１３はロータ５の外周面からロータ５の中心側に向かって伸びるベーン溝１２にロータ５の径方向に移動自在に収納したものであり、ベーン１３の流体送出面１６よりも基端側の部分に流体送出面１６側に臨む基端側流体受部３４を形成し、ベーン１３に一端が基端側流体受部３４の流体送出面１６側に臨む面から開口すると共に他端がベーン１３の基端面から開口してベーン溝１２の奥部に連通する連通路３５を形成して成ることを特徴とする。ベーン１３の基端側流体受部３４に形成した連通路３５により基端側流体受部３４の流体送出面１６側とベーン溝１２の奥部１２ａを連通させ、流体送出面１６上の流体をベーン溝１２の奥部１２ａに送り、各ベーン１３の背圧を高めて各ベーン１３にロータ５の径方向の外側に向かう力を加え、これによりベーン１３の先端部をロータ室２の内周面に押し当てて密着させることができる。

請求項１に係る発明では、ベーンの先端部においてロータ室の吐出口を形成した内底面に対向する面に、ロータの回転方向において後側に向かってロータの回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面を形成することで、ロータを回転駆動した場合には、ベーンが吐出口を通過する際にベーンの流体送出面により流体が吐出口側に向けて送り出されることとなり、ベーンの先端部によって吐出口側に流体を効率良く送りだすことができてポンプ効率を向上できる。

また請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加えて、ベーンの基先方向から見て断面直線状の傾斜面又は弧状の面からなる流体送出面で流体を効率良く吐出口側に送り出すことができる。

また請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、ベーンの流体送出面に該流体送出面の傾斜方向に伸びる整流溝を形成することで、ベーンの流体送出面側の流体の流れが方向性を持つこととなり、流体同士の衝突を起こし難くして吐出口から流体をスムーズに送り出すことができる。

また請求項４に係る発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、作動室内の流体が吐出口からスムーズに流体吐出路の下流側に流れるように吐出口のスリット部で整流でき、吐出口から流体をスムーズに送り出すことができる。

また請求項５に係る発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、整流羽根により流体吐出路内の流体を屈曲部に沿ってスムーズに下流側に流れるように整流でき、屈曲部内で流体の渦が発生することを防止し圧力損失を小さくしてポンプ効率を向上できる。

また請求項６に係る発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、後部対向面とロータ室の内底面とによって流体が流れ難い微小な隙間を形成でき、ロータの回転駆動時には流体送出面に沿ってロータの回転方向の後側に向かう流体が隣りの作動室側に流れ難くなり、より一層ポンプ効率を向上できる。

また請求項７に係る発明では、請求項６に係る発明の効果に加えて、後部対向面とロータ室の内底面との間に形成される隙間により一層流体が流れ難くなり、より一層ポンプ効率を向上できる。

また請求項８に係る発明では、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に係る発明の効果に加えて、流体送出面上の流体の圧力をロータ室の内周面ではなくベーンの流体送出面よりも先端側に形成した先端側流体受部で受けることができ、各ベーンにロータの径方向の外側に向かう力を加えて、ベーンの先端部をロータ室の内周面に押し当てて密着させることができ、より一層ポンプ効率を向上できる。また、ベーンの先端部を流体送出面に対応する部分よりも断面積の大きな先端側流体受部で構成することで、ロータ室の内周面に摺接するベーンの先端部の面積を大きくしてベーンの先端部の磨耗を抑えるという効果もある。

また請求項９に係る発明では、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、ロータ室の内周面との接触によりベーンの先端部が磨耗してベーンの長さが短くなったとしても、ベーンの流体送出面よりも基端側の部分がロータの外周面からロータ室の内周面側に向けて突出せず、既述の流体送出面による効果を確実に得ることができる。

また請求項１０に係る発明では、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、ベーンの基端側流体受部に形成した連通路により基端側流体受部の流体送出面側とベーン溝の奥部を連通させ、流体送出面上の流体をベーン溝の奥部に送り、各ベーンの背圧を高めて各ベーンにロータの径方向の外側に向かう力を加え、これによりベーンの先端部をロータ室の内周面に押し当てて密着させ、より一層ポンプ効率を向上できる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態の一例のベーンポンプは流体を吸入する吸入口３及び吸入した流体を吐出する吐出口４を設けた図１に示すケーシング１で外郭を構成している。ケーシング１の内部には断面円形のロータ室２を形成してあり、ロータ室２には軸方向から見てロータ室２よりも径の小さい円形となる円盤状で且つその中心軸線を回転中心として回転駆動するロータ５を収納している。なお図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図２及び図３に示すようにケーシング１は上下に二分割した上ケース１ａと下ケース１ｂで構成してある。下ケース１ｂの上面には断面円形の収納凹部６を形成してあり、収納凹部６の上開口を上ケース１ａで閉塞することで収納凹部６とこれに対向する上ケース１ａの下面とで構成されるロータ室２を形成している。

ケーシング１の上ケース１ａの下面には、ロータ室２の一側端部に対応する部分に吸入口３を設けてあり、またロータ室２の反対側の端部に対応する部分に吐出口４を形成している。上ケース１ａには一端が吸入口３に接続されると共に他端が上ケース１ａの外部に開口する流体吸入路７と、一端が吐出口４に接続されると共に他端が上ケース１ａの外部に開口する流体吐出路８を形成している。流体吸入路７及び流体吐出路８は共に吸入口３及び吐出口４を形成した上ケース１ａの下面から上方に伸びた後、直角に屈曲して同一方向に向けて伸び、ロータ室２と反対側の端部が上ケース１ａの外部に開口している。

ロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面のうち一方の面は下ケース１ｂの収納凹部６の底面によって構成されるものであり、該収納凹部６の底面にはロータ５の回転軸部９をロータ室２内に向けて突設している。回転軸部９は平面視円形の収納凹部６の中心に対して前記流体吸入路７及び流体吐出路８の夫々の他端開口部を形成した上ケース１ａの一側面側に偏心した位置に配置されている。ロータ５はその中心に形成した軸受け部１０でロータ室２の偏心位置に配した回転軸部９を受けるものであり、これによりロータ５は駆動手段により回転軸部９を中心に図１中ａに示す一方向に回転する。

このようにロータ５の回転中心をロータ室２の偏心位置に配置することで、回転駆動するロータ５の外周面の周方向の一部とロータ室２の内周面とが摺接するようになり、同時にロータ５の外周面の周方向の他部とロータ室２の内周面との間にはロータ５の回転方向において容積が増減する容積室１１が形成される。この容積室１１は、ロータ室２を吸入口３側と吐出口４側とに二分するロータ室２の中心線ｃを境に、ロータ５の回転方向における後側（図１中ｂに示す方向）に位置する容積拡大領域１１ａと、ロータ５の回転方向前側に位置する容積縮小領域１１ｂに二分される。容積拡大領域１１ａはロータ５の回転方向における前側に向かって容積が増大し、ロータ５の回転方向における後側の部分は吸入口３に連通している。また容積縮小領域１１ｂはロータ５の回転方向における前側に向かって容積が縮小し、ロータ５の回転方向における前側の部分は吐出口４に連通している。

ロータ５の外周面の周方向において等間隔に離れた複数箇所（図示例では４箇所）にはロータ５の中心に向かって伸びる断面長方形状のベーン溝１２を形成してあり、各ベーン溝１２はロータ５の軸方向の全長に亘って形成されている。各ベーン溝１２にはベーン１３を摺動自在に収納してあり、これによりロータ５の径方向に移動可能となった各ベーン１３はロータ５の外周面に対して垂直に出没自在となっている。各ベーン溝１２の奥部１２ａには収納されたベーン１３をロータ５の径方向外側に向けて押圧する押圧ばね１４を設けてあり、該押圧ばね１４の付勢力により各ベーン１３の先端部（ロータ５の径方向外側の端部）はロータ室２の内周面に押圧され、ロータ５の回転駆動時にはロータ室２の内周面に常時摺接する。なお本例のロータ５には各ベーン１３をロータ室２の内周面に押圧するための押圧ばね１４を設けたが、押圧ばね１４を設けず、ロータ５の遠心力を利用して各ベーン１３の先端部をロータ室２の内周面に摺接するようにしても良い。

ロータ室２の内周面とロータ５の外周面との間に形成された容積室１１は前記ロータ５の外周面から突出する各ベーン１３により区画され、これによりロータ室２には各ベーン１３間に形成された作動室１５がロータ５の回転方向に複数形成される。作動室１５はロータ５の回転に伴い容積が増減するものであり、即ち各作動室１５は吸入口３に連通する位置にある時にはロータ５の回転に伴い容積が増大し、吐出口４に連通する位置にある時にはロータ５の回転に伴い容積が減少する。従ってロータ５を回転駆動すれば、流体が流体吸入路７を介して吸入口３からこれに連通する作動室１５内に流入し、この作動室１５内で圧縮された後、吐出口４から流体吐出路８を介してケーシング１の外部に吐出され、これにより流体を送り出すポンプとして機能する。

ここでロータ５の回転軸方向の両外側に位置してロータ５に対向するロータ室２の内底面のうち吐出口４を形成した側の一方の内底面、即ち上ケース１ａの下面で構成した上側の内底面をロータ室２の一側内底面２ａとすると共に、反対側の面、即ち収納凹部６の底面で構成した下側の内底面をロータ室２の他側内底面２ｂとする。

図３又は図５に示すように各ベーン１３の先端部のロータ５の回転方向における前側で且つ一側内底面２ａ側の角部を面取りしてあり、これにより吐出口４に対向する各ベーン１３の先端部の一側内底面２ａ側の面にロータ５の回転方向における後側に向かってロータ５の回転軸方向の外側（一側内底面２ａ側）に位置するように傾斜した断面直線状の流体送出面１６を形成している。

このようにベーン１３の先端部における吐出口４を形成したロータ室２の内底面（一側内底面２ａ）側の面に、ロータ５の回転方向における後側に向かってロータ５の回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面１６を形成することで、ロータ５を回転駆動した場合には例えば図５に示すように各ベーン１３が吐出口４を通過する際に各ベーン１３の流体送出面１６により流体が吐出口４側に向けて送り出されることとなり、ベーン１３の先部によって吐出口４側に流体を効率良く送り出すことができてポンプ効率を向上できる。

なお各ベーン１３の先端部の形状としては、図３のように流体送出面１６のロータ５の回転方向における前側の端をベーン１３の先端部のロータ５の回転方向における前側の面の上端に接続しても良いし、図５のように流体送出面１６のロータ５の回転方向における前側の端をベーン１３の先端部の下面のロータ５の回転方向における前側の端に接続しても良い。なお図５及び、以下の各例を示す図６、図１０、図１１、図１２、図２２の夫々は図１（ｂ）と同様の箇所の断面を示す図であり、即ち各例における図１（ａ）のＡ−Ａを断面で示した図である。

また上記各ベーン１３の流体送出面１６はベーン１３の基先方向（ロータ５に対するベーン１３の移動方向と同一方向）から見て断面直線状の傾斜面としたが、図６に示すように各ベーン１３の流体送出面１６をロータ５の回転方向における前側に向かって徐々に傾斜が緩やかになる断面弧状の面としても良い。

また上記ベーンポンプにおける各ベーン１３の流体送出面１６は凹凸のない滑らかな傾斜面としたが、図７乃至９に示すように各流体送出面１６に流体送出面１６の傾斜方向に沿って伸びる整流溝１７を形成しても良い。図７乃至図９では流体送出面１６の傾斜方向の全長に亘る整流溝１７を複数形成してあり、図７では整流溝１７を断面矩形状で溝幅が一定の角溝で構成してあり、図８では整流溝１７を断面Ｖ字状のＶ溝で構成している。また図９では整流溝１７を断面矩形状で溝幅がロータ５の回転方向における後側に向かって徐々に溝幅が広くなる角溝で構成してある。

このように各ベーン１３の流体送出面１６に該流体送出面１６の傾斜方向に伸びる整流溝１７を形成することで、ベーン１３の流体送出面１６側の流体が整流され、流体同士の衝突を起こし難くして吐出口４から流体をスムーズに送り出すことができる。また図７や図８のように整流溝１７の溝幅を一定とした場合、ロータ５が回転してベーン１３が吐出口４側に近づくとベーン１３の先端部の流体送出面１６側を流れる流体が密となって圧力損失が大きくなる恐れがあるが、図９では整流溝１７の溝幅をロータ５の回転方向における後側に向かって広くしているので、これを防止できる。

また図１０に示すように上記ケーシング１の吐出口４にスリット部２６を設けることが好ましい。図１０ではロータ室２の中心線ｃと直交する板状のスリット部２６を複数平行に設けてあり、これによりスリット部２６間に直線状のスリット孔１８を形成し、これら複数の平行なスリット孔１８で吐出口４を構成している。この場合は図中矢印に示すように作動室１５内の流体が吐出口４からスムーズに流体吐出路８の下流側に流れるように吐出口４において整流でき、またこれにより吐出口４付近の流体が作動室１５内に逆流することも防止できる。

また図１１に示すように上記流体吐出路８の屈曲部２１に整流羽根１９を設けることが好ましい。図１１では流体吐出路８の吐出口４から上方に伸びて直角に屈曲する屈曲部２１の内側部分と外側部分の夫々に該屈曲部２１の内側の出隅部の内面及び外側の入隅部の内面に沿った折曲片状の整流羽根１９を設けている。このように流体吐出路８の屈曲部２１に整流羽根１９を設けることで、図中矢印に示すように整流羽根１９により流体吐出路８内の流体を屈曲部２１に沿ってスムーズに下流側に流れるように整流でき、特にこの場合、図１２に示すように屈曲部２１内で流体の渦が発生することを防止し、圧力損失を小さくしてポンプ効率を向上できる。

また、図１３に示すように各ベーン１３の先端部のロータ室２の吐出口４を形成した内底面２ａに対向する面において、ロータ５の回転方向の前側に前記流体送出面１６を形成すると共に後側にロータ室２の吐出口４を形成した内底面２ａと平行で且つ対向する後部対向面３０を形成することが好ましい。図示例では、各ベーン１３のロータ室２の内底面２ａに対向する面のうちベーン１３の先端部の前部にのみ流体送出面１６を形成し、その他の部位を内底面２ａと平行でロータ室２の内底面２ａに対向する平行面３１とし、この平行面３１のうち流体送出面１６よりもロータ５の回転方向の後側に位置する部分を後部対向面３０としている。なお、後部対向面３０のロータ５の回転方向の前側の端は流体送出面１６の内底面２ａ側の端（即ちロータ５の回転方向の後側の端）に接続している。

このように各ベーン１３の先端部のロータ室２の内底面２ａに対向する面をロータ５の回転方向の前側の流体送出面１６と後側の内底面２ａと平行な後部対向面３０とで構成することで、各ベーン１３の先端部の後部とロータ室２の内底面２ａとの間には、前記後部対向面３０とロータ室２の内底面２ａとからなる流体が流れ難い微小な隙間３２が形成される。従って、ロータ５の回転駆動時には流体は図１３（ｂ）のベーンの先端側から見た断面図に矢印で示したように流れ、流体送出面１６に沿ってロータ５の回転方向の後側に向かう流体が隣りの作動室側（ベーン１３のロータ５の回転方向における後側）に流れ難くなり、より一層ポンプ効率を向上できる。

また、図１４に示すように少なくとも上記後部対向面３０を凹凸のある粗面とすることが好ましく、このように後部対向面３０を粗面化することで、後部対向面３０とロータ室２の内底面２ａとの間に形成される隙間３２にはより一層流体が流れ難くなる。そして、この結果、ロータ５の回転駆動時には流体は図１４（ｂ）のベーン１３の先端側から見た断面図に矢印で示したように流れることとなり、より一層ポンプ効率を向上できる。なお、図１４では後部対向面３０を含めて平行面３１全体を粗面としてあり、流体が隣りの作動室側に流れることを一層防止できるようにしてあるが、後部対向面３０のみを粗面としても良いものとする。

また、図１５に示すように上記各ベーン１３の流体送出面１６よりも先端側の部分に流体送出面１６側に臨む先端側流体受部３３を形成することが好ましい。図示例では、各ベーン１３の最先端よりもやや基端側に控えた部分のロータ５の回転方向における前側で且つロータ室２の内底面２ａ側の角部を面取りして流体送出面１６を形成し、これによりベーン１３の先端側に流体送出面１６よりも内底面２ａ側に立ち上げられたブロック状の先端側流体受部３３を形成している。

ここで、仮に流体送出面１６上の流体の圧力をベーン１３の先端側に位置するロータ室２の内周面で受けた場合、ベーン１３に対してロータ５の中心側に向かう力が加わって、ベーン１３の先端部とロータ室２の内周面との間を介して、ベーン１３を挟んだ両作動室１５のうち一方の作動室１５から他方の作動室１５側に流体が漏れ出す恐れがある。しかし、図１５に示す例では流体送出面１６上の流体の圧力をロータ室２の内周面ではなくベーン１３の流体送出面１６よりも先端側に形成した先端側流体受部３３で受けることができ、これにより各ベーン１３にはロータ５の径方向の外側に向かう力が加わることとなり、ベーン１３の先端部をロータ室２の内周面に押し当てて密着させ、より一層ポンプ効率を向上できる。また、ベーン１３の先端部を流体送出面１６に対応する部分よりも断面積の大きなブロック状の先端側流体受部３３で構成することで、ロータ室２の内周面に摺接するベーン１３の先端部の面積を大きくしてベーン１３の先端部の磨耗を抑えるという効果もある。

また、上記各ベーン１３の流体送出面１６のベーン１３の基先方向と平行な幅方向の長さ（図４中ｄに示す長さ）は、ロータ５の回転駆動時においてベーン１３のロータ５の外周面からの最大突出長さ（図１中ｅに示す寸法）よりも長い寸法であることが好ましい。このように流体送出面１６の幅をベーン１３のロータ５からの最大突出長さよりも長くすることにより、ロータ室２の内周面との接触によりベーン１３の先端部が磨耗してベーン１３の長さが短くなったとしても、ベーン１３の流体送出面１６を設けていない基端側の部分（基端側流体受部３４）がロータ５の外周面からロータ室２の内周面側に向けて突出せず、既述の流体送出面１６による効果を確実に得ることができる。

また、図１６のように各ベーン１３に一端が基端側流体受部３３の流体送出面１６側に臨む面から開口すると共に他端がベーン１３の基端面（ロータ５の径方向内側の端面）から開口してベーン溝１２の奥部１２ａに連通する連通路３５を形成することが好ましい。図示例では、既述の各例と同様にベーン１３の流体送出面１６よりも基端側の部分に、流体送出面１６よりも内底面２ａ側に立ち上げられて流体送出面１６側に臨むブロック状の基端側流体受部３４を形成したものにおいて、各ベーン１３の基端側流体受部３４に２つの連通路３５を形成してあり、一方の連通路３５は基端側流体受部３４をベーン１３の基先方向に貫通する孔３５ａからなり、また、他方の連通路３５は基端側流体受部３４のロータ室２の内底面２ａに対向する面に形成された切欠３５ｂからなる。

このように各ベーン１３の基端側流体受部３４に形成した連通路３５により基端側流体受部３４の流体送出面１６側とベーン溝１２の奥部１２ａを連通させることで、各ベーン１３の流体送出面１６上の流体を各ベーン１３の基端面とこれに対向するベーン溝１２の奥面と間のベーン溝１２の奥部に送り、各ベーン１３の背圧、即ち、各ベーン１３の基端面とこれに対向するベーン溝１２の奥面と間の流体の圧力を高めることができる。そして、この背圧により各ベーン１３にロータ５の径方向の外側に向かう力を加えて、ベーン１３の先端部をロータ室２の内周面に押し当てて密着させることができる。なお、図１６に示すベーン１３は先端側流体受部３３を設けておらず流体送出面１６がベーン１３の先端に位置するものである。

また、図１８のように流体送出面１６の幅をロータ５の回転方向の後側に行く程狭くし、基端側流体受部３４の流体送出面１６側に臨む面をロータ５の回転方向の後側に行く程ベーン１３の先端側に位置するように傾斜した面とすることが好ましい。このように構成することで、より多くの流体を流体送出面１６上に誘い込むことができ、ポンプの能力を高めることができる。

また、既述の図６、図７乃至図９、図１０、図１１、図１３又は図１４、図１５、図１６、図１８、加えて、流体送出面１６の幅をベーン１３のロータ５からの最大突出長さよりも長くした例のうち、任意の例を複数組み合わせて同時に実施しても良い。

即ち図１７の例では図１５の例と図１６の例を組み合わせ、先端側流体受部３３を形成したベーン１３に連通路３５を形成している。また、図１９の例では図１５の例と図１８の例を組み合わせて、先端側流体受部３３を形成したベーン１３の流体送出面１６の幅をロータ５の回転方向の後側に行く程狭くし、さらには先端側流体受部３３の流体送出面１６側に臨む面をロータ５の回転方向の後側に行く程ベーン１３の基端側に位置するように傾斜した面としている。なお、図１７や図１９の例だけではなく、既述の図６、図７乃至図９、図１０、図１１、図１３又は図１４、図１５、図１６、図１８、加えて、流体送出面１６の幅をベーン１３のロータ５からの最大突出長さよりも長くした例のうち、全ての組み合わせについて同様に組み合わせて実施しても良いものである。

次に上記一例のベーンポンプとは異なる他例のベーンポンプを以下に示す。なお以下の他例のベーンポンプの説明では上記一例のベーンポンプと同一の構成については同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。

上記一例のベーンポンプはロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面のうち一方の面（一側内底面２ａ）にのみ吐出口４を設けたが、本例では図２０乃至図２２に示すようにロータ５の回転軸方向の両外側の位置するロータ室２の内底面（一側内底面２ａ及び他側内底面２ｂ）の両方に吐出口４を設けている。なお以下の説明では上記上ケース１ａに設けた吸入口３、吐出口４、流体吸入路７、流体吐出路８の夫々を第一の吸入口３ａ、第一の吐出口４ａ、第一の流体吸入路７ａ、第一の流体吐出路８ａと記載する。

図示例では下ケース１ｂの収納凹部６の底面において第一の吸入口３ａに対向する位置に第二の吸入口３ｂを設けると共に第一の吐出口４ａに対向する位置に第二の吐出口４ｂを設けている。第二の吸入口３ｂは下ケース１ｂに設けた下側吸入流路部２０及び上ケース１ａに設けた上側吸入流路部２２を接続することで構成した第二の流体吸入路７ｂの一端に接続され、第二の流体吸入路７ｂの他端は第一の流体吸入路７ａの第一の吸入口３ａよりも上流側の部分に連通接続されている。また第二の吐出口４ｂは下ケース１ｂに設けた下側吐出流路部２３及び上ケース１ａに設けた上側吐出流路部２４を接続することで構成した第二の流体吐出路８ｂの一端に接続され、第二の流体吐出路８ｂの他端は第一の流体吐出流路８ａの第一の吐出口４よりも下流側の部分に連通接続されている。

ロータ５を回転駆動すると、ケーシング１の外部から第一の流体吸入路７ａに流入した流体は第二の流体吸入路７ｂとの接続部分で第一の吸入口３ａ側と第二の吸入口３ｂ側とに分岐し、夫々の吸入口３ａ、３ｂから連通する同一の作動室１５内に流入する。この作動室１５内に流入した流体はロータ５の回転に伴い容積が減少する作動室１５にて圧縮され、第一の吐出口４ａ及び第二の吐出口４ｂからケーシング１の外部に吐出される。ここで第二の吐出口４ｂから吐出される流体は第二の流体吐出路８ｂを介して第一の流体吐出路８ａ内を流れる流体と合流し、この後、第一の吐出口４ａから吐出される流体と共にケーシング１の外部に吐出される。

また本例のベーンポンプでは上記のようにロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面の両方（一側内底面２ａ及び他側内底面２ｂ）に吐出口４を設けたので、図２１に示すように各ベーン１３の先端部のロータ５の回転軸方向における両側の面の夫々に流体送出面１６を形成している。各流体送出面１６はブロック状のベーン１３の先端部のロータ５の回転方向前側の一側内底面２ａ側及び他側内底面２ｂ側の角部の夫々を面取りして断面三角形状とすることで形成してあり、ロータ５の回転方向後側程対向する吐出口４側に位置するように傾斜した断面直線状の傾斜面となっている。

このようにロータ５の回転軸方向の両外側に位置するロータ室２の内底面のうち両方の面に吐出口４を設け、各ベーン１３の先端部のロータ５の回転軸方向における両側の面の夫々に流体送出面１６を形成することで、ロータ５を回転駆動した場合には図２２の矢印に示すように各ベーン１３が吐出口４ａ、４ｂを通過する際に各ベーン１３の両側の流体送出面１６により流体が夫々の吐出口４ａ、４ｂ側に向けて送り出されることとなり、これによりベーン１３の先端部によって夫々の吐出口４ａ、４ｂ側に流体を効率良く送り出すことができる。

なお本例においても上記一例の図６乃至図１１に示すものと同様に、各ベーン１３の各流体送出面１６を弧状の面としたり、各ベーン１３の各流体送出面１６に整流溝１７を形成したり、各吐出口４ａ、４ｂにスリット部２６を設けたり、第一の流体吐出路８の屈曲部２１及び第二の流体吐出路８の屈曲部２１に整流羽根１９を設けたりしても良いものとする。また、図１３又は図１４、図１５、図１６、図１８、流体送出面１６の幅をベーン１３のロータ５からの最大突出長さよりも長くした例、加えてこれらを組み合わせた例と同様にしても良い。また吸入口３ａ、３ｂ及び吐出口４ａ、４ｂの夫々の配置や形状は一例であり、上記に限定されるものではない。

また上記各例におけるロータ５は、ロータ５に固定的に設けた回転軸部９を駆動手段により回転駆動することで回転するものであっても良いし、回転軸部９をロータ５又はケーシング１に固定的に設けると共にロータ５の一部を磁石等の磁性体で構成し、外部の非接触式電磁駆動手段（図示せず）により回転軸部９を中心に回転するものであっても良い。

本発明の実施の形態の一例のベーンポンプを示し、（ａ）はロータの回転軸方向から見た水平断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 一例のベーンポンプの上ケースを下ケースから取り外した状態を示す分解斜視図である。 一例のベーンポンプの上ケース及びロータを下ケースから取り外した状態を示す分解斜視図である。 一例のベーンポンプのベーンの斜視図である。 一例のベーンポンプの吐出口付近の流体の流れを示す説明図である。 同上のベーンの流体送出面を弧状の面とした場合の吐出口付近の流体の流れを示す説明図である。 同上のベーンの流体送出面に整流溝を形成した一例を示すものであり、（ａ）は流体送出面の平面図であり、（ｂ）はベーンの先端部の断面図である。 同上のベーンの流体送出面に整流溝を形成した他例を示すものであり、（ａ）は流体送出面の平面図であり、（ｂ）はベーンの先端部の断面図である。 同上のベーンの流体送出面に整流溝を形成した更に他例を示すものであり、（ａ）は流体送出面の平面図であり、（ｂ）はベーンの先端部の断面図である。 同上の吐出口を複数の平行なスリット孔で構成した場合の吐出口付近の流体の流れを示す説明図である。 同上の流体吐出路の屈曲部に整流羽根を設けた場合の流体の流れを示す説明図である。 同上の流体吐出路の屈曲部に整流羽根を設けない場合の流体の流れを示す説明図である。 同上のベーンに後部対向面を形成した更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの先端側から見た要部断面図である。 同上のベーンの後部対向面を粗面とした更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの先端側から見た要部断面図である。 同上のベーンに先端側流体受部を形成した更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの回転方向前側から見た正面図である。 同上のベーンに連通路を形成した更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの回転方向前側から見た要部断面図である。 同上のベーンに先端側流体受部及び連通路を形成した更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの回転方向前側から見た正面図である。 同上のベーンの流体送出面の幅をロータの回転方向の後側に行く程狭くした更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの回転方向前側から見た正面図である。 同上のベーンに先端側流体受部を形成すると共に流体送出面の幅をロータの回転方向の後側に行く程狭くした更に他例を示すものであり、（ａ）はベーンの斜視図であり、（ｂ）はベーンの回転方向前側から見た正面図である。 他例のベーンポンプの下ケースから上ケースを取り外した状態を示す分解斜視図である。 他例のベーンポンプの下ケースから上ケース及びロータを取り外した状態を示す分解斜視図である。 他例のベーンポンプにおける吐出口付近の流体の流れを示す説明図である。 従来のベーンポンプの断面図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ ロータ室
３ 吸入口
４ 吐出口
５ ロータ
８ 流体吐出路
１１ 容積室
１３ ベーン
１５ 作動室
１６ 流体送出面
１７ 整流溝
１８ スリット孔
１９ 整流羽根

Claims (10)

1. 内部にロータ室を形成したケーシングと、ロータ室に収納されて軸方向から見て円形となるロータと、ロータの径方向に移動自在となって先端部がロータ室の内周面に摺接するロータの周方向に複数設けたベーンを備え、ロータ室の内周面とロータの外周面との間に形成される容積室と、容積室のロータの回転方向における後側に連通する吸入口と、ロータの回転軸方向の両外側に位置するロータ室の内底面のうち少なくとも一方に形成されて容積室のロータの回転方向における前側に連通する吐出口と、容積室を前記複数のベーンで区画して形成された作動室を備え、ベーンの先端部において前記ロータ室の吐出口を形成した内底面に対向する面に、ロータの回転方向における後側に向かってロータの回転軸方向の外側に位置するように傾斜した流体送出面を形成して成ることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記流体送出面はベーンの基先方向から見て断面直線状の傾斜面又は弧状の面であることを特徴とする請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記流体送出面に流体送出面の傾斜方向に伸びる整流溝を形成して成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーンポンプ。
4. 前記吐出口にスリット部を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
5. 前記ケーシングに一端が吐出口に接続されると共に他端がケーシングの外部に開口する流体吐出路を形成し、該流体吐出路の屈曲部に整流羽根を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
6. 前記ベーンの先端部のロータ室の吐出口を形成した内底面に対向する面において、ロータの回転方向の前側に前記流体送出面を形成すると共に後側にロータ室の吐出口を形成した内底面と平行な後部対向面を形成して成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
7. 少なくとも前記後部対向面を粗面とすることを特徴とする請求項６に記載のベーンポンプ。
8. 前記ベーンの流体送出面よりも先端側の部分に流体送出面側に臨む先端側流体受部を形成して成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
9. 前記流体送出面はベーンの基先方向と平行な幅方向の長さが、ロータの回転駆動時においてベーンのロータの外周面からの最大突出長さよりも長い寸法であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のベーンポンプ。
10. 前記ベーンはロータの外周面からロータの中心側に向かって伸びるベーン溝にロータの径方向に移動自在に収納したものであり、ベーンの流体送出面よりも基端側の部分に流体送出面側に臨む基端側流体受部を形成し、ベーンに一端が基端側流体受部の流体送出面側に臨む面から開口すると共に他端がベーンの基端面から開口してベーン溝の奥部に連通する連通路を形成して成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のベーンポンプ。

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