JPH0217121Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、一般に、Ｃリング式ポンプまたはス
クロール形ポンプ等と称されている容積型の流体
機械に関するものである。

この種の流体機械として、たとえば、前述のＣ
リング式ポンプ等が知られているが、このＣリン
グ式ポンプの場合は、ケースの端面に、一端が流
入口に連通し他端が流出口に連通するＣ形溝を設
けるとともに、このＣ形溝の開口端面に蓋着した
デイスクから、該Ｃ形溝の内側面間に遊嵌し、か
つ、その先端面が前記Ｃ形溝の底面に摺接するＣ
形翼を突設し、このＣ形翼を、該Ｃ形翼の内周面
および外周面の少なくとも一方が前記Ｃ形溝の内
側面に当接するように前記Ｃ形溝の曲率中心から
所定距離だけ偏心させて配置し、このＣ形翼にそ
の偏心軌道に沿うみそすり運動を行わせることに
よつて、前記Ｃ形溝内に充満する流体を前記流入
口側から前記流出口側へ移動させ得るように構成
したポンプユニツトを具備している。以下、かか
るＣリング式ポンプを中心にして説明を進める
が、このような構成の流体機械によれば、前記ポ
ンプユニツトを複数組直列に接続するとともにこ
れら各ユニツトのＣ形翼を所要角度だけ相互に位
相を異ならせた状態で同期的に作動させ得るよう
にすることによつて、脈動のない容積型のポンプ
を構成することが可能であり、また、逆に、圧力
流体を前記各ユニツトに導入して、これら各ユニ
ツトのＣ形翼を強制的に作動させ、その作動力を
外部に取り出し得るようにすることによつて、圧
力損出の少ない流量計や高速から低速まで広範囲
に亘つて安定に作動するモータを構成することが
できるものである。

ところが、このような構成のものでは、前記Ｃ
形溝の底面と前記Ｃ形翼の先端面との間のシール
あるいは、前記Ｃ形溝の開口端面と前記デイスク
とのシールを適正に行なわないと、その性能を十
分に発揮させることができない。そのため、かか
る流体機械では、前述したシール部分の接触圧を
調節することが可能である上に、その調節した接
触圧が稼動の際にも一定の値に安定保持されるこ
とが重要であり、しかも、長期間使用して前記シ
ール部分に摩耗が生じても、接触圧が低下してシ
ール性が劣下するというような事態が生じないよ
うな対策を講じることが望まれる。

このような要望に応えるため、例えば、特開昭
52−57507号公報に示されるように、ケース側に
可動保持させたシール部材をデイスクや翼の先端
に摺接させたものがある。ところが、このもの
は、複数種類のシール部材を各別なスプリングに
より、対応するデイスクや翼にそれぞれ弾接させ
る必要があるため、部品点数が多くなり、組立て
に手間がかかるという問題がある。

また、他の方策として、比較的強力なスプリン
グによりデイスク全体を溝方向に押圧してデイス
クと溝の開口端面とのシールや、翼の先端と溝の
底面とのシールを同時に行い得るようにすること
も考えられる。しかしながら、このようなスプリ
ングでは、比較的嵩が高いため、装置のコンパク
ト化を阻外するという問題がある。

なお、この種の流体機械においては、前記Ｃ形
溝の内側面をテーパ面となし、そのテーパ面に先
端側を基端側よりも薄くした翼の外周面または内
周面を線接触させるようにしたものがある。とこ
ろが、このような構成のものでは、テーパ面に沿
つた翼の抜け及び径方向の移動により、該翼の先
端と溝の底面との間に〓間が生じ易い。これを防
止するには、強いスプリングによりデイスクを背
面側から押圧すればよいが、押圧力が大きすぎる
と、翼と溝との間の摺動摩擦が増大し、動力損失
が増加するとともに、摩耗により耐久性が低下す
るという問題が生じる。

本考案は、このような不都合をことごとく解消
することを目的としている。

本考案は、以上のような目的を達成するため
に、前述したような容積型流体機械おいて、デイ
スクの裏面に裏当部材を対向配置するとともに、
カム面に案内されてＣ形または渦巻形翼にみそす
り運動を行わせるための案内ピンを円筒体状のも
のにして、そのデイスク裏面のＣ形または渦巻形
翼に対応する部位に突設し、この案内ピンの内部
に、前記デイスクを前記裏当部材に対してＣ形ま
たは渦巻形溝方向に押圧するスプリング部材を収
容したことを特徴とする。

特に、本考案では、前記案内ピンを円筒体状の
ものにするだけでなく、この案内ピンをカム面に
より線接触状態で案内するようにし、それによつ
て、デイスクが必要以上に径方向に移動するのを
規制して、該デイスクに正確なみそすり運動を行
わせるようにしている。

以下、本考案をＣリング式ポンプに適用した場
合の一実施例につき図面を参照して説明する。

第１のポンプユニツトＡと、第２のポンプユニ
ツトＢとを直列に接続している。各ポンプユニツ
トＡ，Ｂは、ケース１，２の一端面１ａ，２ａに
Ｃ形溝３，４を開口させるとともに、このＣ形溝
３，４の開口端面に蓋着したデイスク５，６から
該Ｃ形溝３，４の内側面７と８，９と１０間に遊
嵌し、かつ、その先端面１１，１２が前記Ｃ形溝
３，４の底面１３，１４に液密に摺接するＣ形翼
１５，１６を一体的に突設し、このＣ形翼１５，
１６を、該Ｃ形翼１５，１６の外周面１７，１８
および内周面１９，２０の少なくとも一方が前記
Ｃ形溝の内側面７，８，９，１０に当接するよう
に前記Ｃ形溝３，４の曲率中心０から所定距離だ
け偏心させて配置し、このＣ形翼１５，１６にそ
の偏心軌道に沿う公転円運動を行わせるようにな
つている。前記Ｃ形溝３，４は、それぞれ3/4＋
α円弧状のもので、各一端を流入口２１，２２に
連通させるとともに各他端を流出口２３，２４に
連通させてある。そして、第１のポンプユニツト
Ａの流出口２３を第２のポンプユニツトＢの流入
口２２に接続している。また、前記Ｃ形翼１５，
１６は3/4＋α円弧状のものであり、前記Ｃ形溝
３，４の所定深さ位置における該Ｃ形溝３，４の
外側の内側面７，９の曲率半径をr₁、内側の内側
面８，１０の曲率半径をr₂、該Ｃ形翼１５，１６
の平均曲率半径をＲとして場合、Ｒ＝r₁＋r₂）／
２なる関係式が成立するような形状寸法に設定さ
れている。そして、第１のポンプユニツトＡのＣ
形翼１５と第２のポンプユニツトＢのＣ形翼１６
とを相互に90゜だけ位相を異ならせた状態で同期
的にみそすり運動させるようにしている。なお、
このＣ形溝３，４の内側面７，８，９，１０は、
第１図に明示されているように、開口端側に向か
つて拡開するテーパ面をなしており、この内側面
７，８，９，１０に線接触する前記翼１５，１６
は、先端側が基端側よりも薄くなる断面形状をな
している。ここで、Ｃ形翼１５，１６のみそすり
運動とは、該Ｃ形翼１５，１６の各部分が同時に
同一の直径Ｄの全円を画くように作動する状態を
言い、前記直径Ｄは、所定の横断面位置における
前記Ｃ形溝３，４の巾寸法（r₂−r₁）から該Ｃ形
翼１５，１６の巾寸法Ｗを減じた値に対応する。
そして、この実施例では、前記両ポンプユニツト
Ａ，Ｂを軸心を一致させて背中合せに配置し、そ
の軸心部に挿通させた回転軸２６を共有する翼作
動機構２７，２８によつて、前記各Ｃ形翼１５，
１６にそれぞれみそすり運動を行わせるようにし
ている。翼作動機構２７，２８は、前記回転軸２
６と、この回転軸２６の外周にその偏心量が増減
する方向へスライド可能に装着されベアリング２
９，３０を介して前記デイスク５，６の軸孔３
１，３２の内周に回動可能に係合する偏心カム３
３，３４とこの偏心カム３３，３４を偏心量増大
方向へ付勢するスプリング部材３５…，３６…と
を具備してなる。具体的には、前記回転軸２６の
外周面に平行な平坦面部３７，３８を形成すると
ともに、円柱状の偏心カム３３，３４に径方向の
溝３９，４０を設け、この溝３９，４０と前記回
転軸２６の平坦面部３７，３８とを径方向にスラ
イド可能に嵌合させている。また、前記偏心カム
３３，３４の溝３９，４０の終端にスプリング保
持穴４１…，４２…を設け、このスプリング保持
穴４１…，４２…内に収納したスプリング部材３
５…，３６によつて、前記偏心カム３３，３４
を、該偏心カム３３，３４の前記回転軸２６に対
する偏心量が増加する方向に付勢するようにして
いる。つまり、前記スプリング部材３５…，３６
…の付勢力によつて前記Ｃ形翼１５，１６を前記
Ｃ形溝３，４の内側面７，８，９，１０に押付け
るようにしている。また、前記両ポンプユニツト
Ａ，Ｂの両デイスク５，６間に案内板４３を配設
している。案内板４３は周縁部に厚肉部４３ａを
有した円板状のもので、その厚肉部４３ａを前記
両ケース１，２間に挟持させて固定されている。
そして、ケース１，２側の部材であるこの案内板
４３に、内周に円形のカム面４４ａ…を有した複
数の案内部４４…を円周方向に等角間隔をあけて
穿設するとともに、前記デイスク５，６側に、こ
れら各案内部４４の円筒面をなすカム面４４ａに
それぞれ線接触状態で係合して前記デイスク５，
６が前記ケース１，２に対して自転するのを防止
し、前記Ｃ形翼１５，１６にみそすり運動を行わ
せるための案内ピン４５を設けている。各案内ピ
ン４５は、円筒体状のもので、その一端部を一方
のデイスク５の背面部に軸心方向に若干量スライ
ド可能に支持させるとともに他端部を他方のデイ
スク６の背面部に軸心方向に若干量スライド可能
に支持させている。すなわち、一方のデイスク５
に着目した場合には、第１図に明示されているよ
うにこのデイスク５の背面におけるＣ形翼１５に
対応する部位に案内ピン４５が突設されており、
他方のデイスク６に着目した場合には、このデイ
スク６の背面におけるＣ形翼１６に対応する部位
に案内ピン４５が突設されている。そして、前記
カム面４４ａの直径からこの案内ピン４５の直径
を減じた値が前述したＣ形翼１５，１６のみそす
り運動の直径Ｄに対応することになるように、前
記案内部４４…および前記案内ピン４５…の寸法
が設定されている。また、前記各デイスク５，６
の裏面に裏当部材を対向配置し、この裏当部材と
前記デイスク５，６との間に該デイスク５，６を
対応するＣ形溝３，４方向に押圧するスプリング
部材４６…を介設している。具体的には、前記案
内ピン４５…の内部に前記両デイスク５，６を相
離れる方向に付勢するスプリング部材４６…を収
容し、一方のデイスク５に他方のデイスク６の裏
当部材としての役割を担わせるとともに、他方の
デイスク６に一方のデイスク５の裏当部材として
の役割を担わせている。

このような構成のものであれば、Ｃ形翼１５，
１６の外周面１７，１８が外接触部においてＣ
形溝３，４の外側の内側面７，９に線接触すると
ともに、Ｃ形翼１５，１６の内周面１９，２０が
内接触部においてＣ形溝３，４の内側の内側面
８，１０に線接触するため、前記Ｃ形溝３，４内
は前記Ｃ形翼１５，１６によつて鎌のような形の
流入口側の空間３ａ，４ａと流出口側の空間３
ｂ，４ｂとに分断される。そして、この状態から
回転軸２６を矢印Ｘ方向へ回動させて前記Ｃ形翼
１５，１６にみそすり運動を行わせると、前記外
接触部および前記内接触部がそれぞれＣ形溝
３，４の内側面７，８，９，１０に沿つて流入口
２１，２２側から流出口２３，２４側へ行するた
め、前記両空間３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂも同方向
に移動することになり、これら両空間３ａ，３
ｂ，４ａ，４ｂに充満している流体が流入口２
１，２２側から流出口２３，２４側へ搬送される
ことになる。なお、前記Ｃ形翼１５，１６がみそ
すり運動を行う過程で、前記外接触部が一時的
に無くなる時期（第４図の第１のポンプユニツト
Ａを参照）および前記内接触部が一時的に無く
なる時期（第３図の第２のポンプユニツトＢを参
照）が定期的におとずれる。第１のポンプユニツ
トＡと第２のポンプユニツトＢとの間でこれらの
時期が重なることがないように前記各Ｃ形翼１
５，１６のみそすり運動の位相を異ならせてある
ので、第１のポンプユニツトＡの流入口２１と第
２のポンプユニツトＢの流出口２４とがＣ形溝
３，４を介して無抵抗状態で連通するという事態
は一瞬たりとも生じ得ない。そのため、このよう
なものであれば、前記流入口２１から吸込まれた
流体が前記両Ｃ形溝３，４内を順次に通つて前記
流出口２４へ確実に導かれ、この流出口２４から
遂次吐出されるというポンプ作用を弁等を一切用
いることなしに営ませることができるものであ
る。

このような動作が得られるわけであるが、本流
体機械では、各デイスク５，６をスプリング部材
４６…の付勢力によつて対応するＣ形溝３，４方
向に押圧するようにしているので、これらのスプ
リング部材４６…の強さを選定することによつ
て、前記Ｃ形溝３，４の底面１３，１４と前記Ｃ
形翼１５，１６の先端面１１，１２との間に存在
するシール部分、あるいは、前記Ｃ形溝３，４の
開口端面と前記デイスク５，６との間に存在する
シール部分の接触圧を適宜調節することができ
る。また、かかる接触圧は、前記スプリング部材
４６…の弾圧力により得られるものであるため、
稼動の際にもその値を安定に保持することが可能
であり、さらに、前記シール部分が多少摩耗して
も、該接触圧に大きな変動が生じることがない。

そして、このものは、デイスク５，６の裏面に
おけるＣ形翼１５，１６に対応する部位をスプリ
ング部材４６により押圧するようにしているの
で、各部のシールを均等に行うことが可能とな
る。すなわち、仮に、他の部分をスプリング部材
４６により押圧するとデイスク５，６自体が前記
Ｃ形翼１５，１６部分を支点にして若干ではある
が反るおそれがある。そのため、デイスク５，６
とケース１，２との間のシール性能またはＣ形翼
１５，１６の先端面１１，１２とＣ形溝３，４の
底面１３，１４との間のシール性能のいずれかが
低下する。それに対して、本考案のものは、反り
の支点となる部分をスプリング部材４６により押
圧するようにしているので、強い力で押圧しても
デイスク５，６に反りが生じるおそれがなく、各
部のシール性能を高い値に維持することができ
る。また、みそすり運動を行わせるための案内ピ
ン４５を円筒体状のものにし、その内部に前記ス
プリング部材４６をそれぞれ収容しているので、
スプリング部材４６を配設するためのスペースを
格別に確保する必要がなくなる。そのため、流体
機械全体のコンパクト化を図ることができる。

しかも、このものはスプリング部材４６を包持
する案内ピン４５の外周をカム面４４により線接
触状態で案内しているので、テーパ面たる溝３，
４の内側面７，８，９，１０に沿つた翼１５，１
６の抜け及び径方向の移動は確実に規制される。
すなわち、前記カム面４４ａは、Ｃ形翼１５，１
６のみそすり運動に対応する寸法に設定してある
ので、前記Ｃ形翼１５，１６が前記内側面７，
８，９，１０に沿つて溝３，４から抜けながら径
方向に移動するという運動は、そのカム面４４ａ
に対する案内ピン４５の線接触により規制され
る。そのため、強力なスプリングによりＣ形溝
３，４内に押圧しておかなくても、そのＣ形溝
３，４の先端１１が溝３，４の底面１３から離れ
るのを有効に防止することができる。したがつ
て、スプリング部材４６として比較的非力でコン
パクトなものを使用することができ、この点から
も小形軽量化を図ることができるとともに、Ｃ形
溝３，４とＣ形翼１５，１６との摩擦抵抗を可及
的に少なくして動力損失の低減と耐久性の向上を
期することができる。

なお、以上の実施例は本考案に係る流体機械を
ポンプとして使用した場合のものであるが、逆
に、流体を前記各ユニツトに貫流させるようにす
れば、本流体機械を流量計やモータとして使用す
ることができるものである。

また、前記実施例では、２組のユニツトを直列
に接続した場合について説明したが、本考案に
は、前記ユニツトを１組しか有さないものや、３
組以上のユニツトを備えてなるものも含まれる。

さらに、裏当部材は前記のようなものに限られ
ないのは勿論であり、例えば、単一のユニツトに
より流体機械を構成する場合には、ケースに固定
された格別な裏当部材をデイスクの裏側に配置す
る必要がある。この場合には、スプリング部材の
少なくとも一端を前記裏当部材に摺接させなけれ
ばならない。

また、本考案は、前述のとおり、渦巻形の翼と
溝の組合わせからなるユニツトを具備した渦巻形
ポンプ（スクロール形ポンプ）あるいはモータに
も適用できるものである。この渦巻形流体機械の
一例は特開昭51−104609号「圧縮性媒体用圧縮
機」に示されている。

本考案は、以上のような構成であるから、Ｃ形
または渦巻形溝の底面とＣ形または渦巻形翼の先
端面間に存在するシール部分やＣ形または渦巻形
溝の開口端面とデイスクとの間に存在するシール
部分等における接触圧を調整することが可能であ
る上に、その調節した接触圧が稼動の際にも一定
の値に安定保持され、しかも、長期間使用して前
記シール部分に摩耗が生じても接触圧が低下して
シール性が劣化するというような不都合を招くこ
とのない容積型流体機械を提供できるのである。

特にこのものはスプリング部材によりデイスク
を押圧することによつて各部のシールを同時に行
うようにしたものであるため、部品点数が少なく
構造が簡単であるばかりでなく、スプリング部材
によるデイスク押圧位置に工夫をこらしているの
で、デイスクの反りによりシール性能が部分的に
低下するという不都合を招くことがない。しか
も、そのスプリング部材を既存の案内ピンの内部
に収容するようにしているので、無理なくコンパ
クト化を図ることができるという効果が得られ
る。

さらに、前記案内ピンをカム面に線接触させて
翼のみそすり運動の軌跡を確保し、その軌跡外に
翼が移動するのを防止しているので、溝の内側面
がテーパ面をなしているにもかかわらず強力なス
プリングにより翼を溝内に押し付けておく必要が
なく、動力損失を低減させることができるととも
に、摩耗を少なくして耐久性を向上させることが
できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は正断
面図、第２図は第１図における−線断面図、
第３図は部分側断面図、第４図、第５図は原理説
明図である。 Ａ，Ｂ……ユニツト、１，２……ケース、３，
４……Ｃ形溝、５，６……デイスク（裏当部材）、
７，８，９，１０……内側面、１５，１６……Ｃ
形翼、１７，１８……内周面、１９，２０……外
周面、２１，２２……流入口、２３，２４……流
出口、４５……案内ピン、４６……スプリング部
材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ケースの端面に、一端が流入口に連通し他端
   が流出口に連通するＣ形または渦巻形溝を設け
   るとともに、このＣ形または渦巻形溝の開口端
   面に蓋着したデイスクから、該Ｃ形または渦巻
   形溝のテーパ面をなす内側面間に遊嵌しかつそ
   の先端面が前記Ｃ形または渦巻形溝の底面に密
   接するＣ形または渦巻形翼を突設し、このＣ形
   または渦巻形翼を、該Ｃ形または渦巻形翼の内
   周面および外周面の少なくとも一方が前記Ｃ形
   または渦巻形溝の内側面に線接触するように前
   記Ｃ形または渦巻形溝の曲率中心から所定距離
   だけ偏心させて配置し、このＣ形または渦巻形
   翼にその偏心軌道に沿うみそすり運動を行わせ
   ることによつて、前記Ｃ形または渦巻形溝内に
   充満する流体を前記流入口側から前記流出口側
   へ移動させ得るように構成したユニツトを具備
   してなる容積型の流体機械であつて、前記デイ
   スクの裏面に裏当部材を対向配置するととも
   に、カム面に線接触状態で案内されてＣ形また
   は渦巻形翼にみそすり運動を行わせるための案
   内ピンを円筒体状のものにして、そのデイスク
   裏面のＣ形または渦巻形翼に対応する部位に突
   設し、この案内ピンの内部に、前記デイスクを
   前記裏当部材に対してＣ形または渦巻形溝方向
   に押圧するスプリング部材を収容していること
   を特徴とする容積型流体機械。 (2) 前記ユニツトを軸心を一致させて２組背中合
   せに配設し、これら両ユニツトのデイスク間に
   前記スプリング部材を介設して、各デイスクが
   それぞれ対向するデイスクに対する裏当部材と
   しての役割をも兼ねるよう構成したことを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の容
   積型流体機械。