JP2000145664A - ベーン式回転機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえ水などの低粘度流体を作動流体として
使用しても、軸受部の性能が劣化することのないベーン
式回転機械を提供すること。 【解決手段】 ベーン６０を取り付けたロータ１５をカ
ムケーシング１０内に収納するとともに、ロータ１５の
主軸４０を軸受部２００，２５０によって回転自在に軸
支する。吐出ポート１３側の作動流体を流路１８０によ
って分岐させて軸受部２００，２５０に導く。主軸４０
の軸受部２００，２５０を設ける部分に主軸４０の径を
小さくしてなる作動流体導入凹部２２０を形成して作動
流体導入凹部２２０内に作動流体を導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベーン式回転機械
（ベーン式ポンプやベーン式モータ）に関し、特に作動
流体として水などの低粘度流体を使用する場合に用いて
好適なベーン式回転機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の代表的なベーン式ポンプ
（非平衡形）の構造例を示す図であり、同図（ａ）は同
図（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ
−Ａ断面図である。

【０００３】同図に示すようにこのベーン式ポンプは、
カムケーシング８０内にロータ８５を収納し、ロータ８
５にはカムケーシング８０の内面に接するベーン１２０
を取り付け、ロータ８５の両側をフロントカバー９０と
エンドカバー９５で囲み、フロントカバー９０とエンド
カバー９５に設けた玉軸受等の軸受１００，１０５によ
ってロータ８５に取り付けた主軸１１０を回動自在に軸
支し、さらにエンドカバー９５にはリアキャップ１１５
を取り付け、フロントカバー９０にはシール（シャフト
シール）１１３を取り付けて構成されている。そしてロ
ータ８５を回転するとカムケーシング８０に設けた供給
ポート８１から隣接するベーン１２０間に吸い込まれた
流体が吐出ポート８３へ押し出される。

【０００４】また図１１は従来の代表的な可動側板形ベ
ーン式ポンプの構造例を示す側断面図である（図１０と
同一又は相当部分には同一符号を付す）。この可動側板
形ベーン式ポンプは、図１０に示すベーン式ポンプにお
けるロータ８５側面とフロント／エンドカバー９０，９
５の隙間からの漏れ流量を低減させるため、ロータ８５
とフロントカバー９０の間及びロータ８５とエンドカバ
ー９５の間に圧力側板１２５，１３０を収納して両圧力
側板１２５，１３０を弾発手段１２７，１３１によって
ロータ８５の両側面に押し付け、且つ両圧力側板１２
５，１３０の背面側に吐出ポート１３５からの流路１３
７，１３９によって吐出流体の圧力を印加するように構
成している。

【０００５】これによってポンプの吐出圧を圧力側板１
２５，１３０の背面に導き、その時の使用圧力に応じ
て、圧力側板１２５，１３０のロータ８５側面への押し
付け力を変化させ、ロータサイドクリアランスを調整
し、該ロータサイドクリアランスからの漏れ流量を低減
する。特に水のような低粘度流体を作動流体として用い
る場合は該ロータサイドクリアランスからの漏れが大き
くなる可能性があるので、上記可動側板形のものを用い
れば、この漏れ流量の低減化が図れて好適である。

【０００６】なお図１１に示す構造のものを可動側板形
ベーン式モータとして構成する場合はポート１３５を高
圧となる供給側のポートとして作動流体の圧力を両圧力
側板１２５，１３０の背面側に印加すればよい。

【０００７】ところでベーン式モータは前記ベーン式ポ
ンプとほとんど同一の構造であるが、ポンプの場合が遠
心力と作動流体の液圧でベーンがカムケーシング内面に
押し付けられるのに対し、モータは回転し始めの段階で
は遠心力によってベーンが押し出されるまでに流体が高
圧側から低圧側へ素通りしてしまうので、ベーンを最初
からカムケーシング内面に押し付けるために、ベーン押
し上げ用の弾発手段を取り付ける。また図示したものは
非平衡形であるが、平衡形ベーン式ポンプ／モータの動
作もほとんど同一である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記各従来例
においては、主軸１１０を玉軸受等の軸受１００，１０
５によって軸支する構造となっており、この軸受１０
０，１０５は通常（油圧，空気圧）の場合では転がり軸
受（玉軸受）等が用いられている。

【０００９】そして非平衡形のベーンポンプ（又はモー
タ）の場合、ラジアル方向荷重が大きくなることが問題
となるが、特に作動流体として水のような低粘度流体を
使用する場合は軸受部における潤滑不足を原因とする軸
受部の焼き付き、軸受部を構成する玉、保持器、内・外
輪の破損が発生する。

【００１０】これに対処するため図１２に示すように、
軸受１００Ａ，１０５Ａにすべり軸受を利用する方策が
ある（図１１に示す従来例にも適用可）が、この場合も
以下のような問題点があった。

【００１１】即ち通常すべり軸受の潤滑のため、作動流
体を潤滑媒体として主軸１１０と軸受１００Ａ，１０５
Ａとの摺接面に介在させるが、この際、特に水（水道
水）などの低粘度流体を作動流体とした場合、その低粘
度性から軸受部（軸受１００Ａ，１０５Ａと主軸１１
０）の摩擦による機械損失が大きくなる恐れがある。ま
たこれに対処するための軸受１００Ａ，１０５Ａ及び主
軸１１０材料の選定も複雑且つ困難である。この材料の
選定によっては、機械損失を増加させ、機械効率を低下
させてしまう可能性もある。加えて主軸１１０と軸受１
００Ａ，１０５Ａ間の発生熱により主軸１１０、軸受１
００Ａ，１０５Ａ、その他の部品に損傷を与える恐れも
ある。

【００１２】また図１２に示すように軸受１００Ａ，１
０５Ａを構成すると、図中に示したような液体溜り部分
Ｒができてしまい、特に水（水道水）を作動流体とした
場合、この液体溜り部分Ｒでの隙間腐食や作動流体であ
る水自体の腐食・劣化が発生し、スケール等が機器の細
部につまり、機器の故障を誘発もしくは耐久性を低下さ
せてしまうという問題点もあった。

【００１３】ところで図１３は図１０（ｂ）のシール１
１３の部分の断面拡大図である。即ち通常この種のベー
ン式回転機械には、シール（シャフトシール）１１３が
使用される。シール１１３は種類にもよるがほとんどの
場合、シール内圧Ｐは可能な限り小さいことが望まし
い。ここでシール内圧Ｐが大きくなると、シール１１３
部分の主軸１１０に対する押し付け力が大きくなり、こ
の部分での摩擦による機械損失が発生する。加えて、シ
ール１１３部分や主軸１１０の摩擦摩耗につながり、耐
久性が低下する恐れがある。

【００１４】そこでこのシール内圧Ｐの増加を抑制する
ために、図１４に示すように軸受１００とシール１１３
間に低圧側の供給ポート（同図には図示せず。図１０
（ａ）の供給ポート８１参照。）へ連通する流路１５０
を設ける方策が考えられる。

【００１５】なお作動流体として水などの低粘度流体を
本構造の回転機械に使用した場合、ベーン１２０とロー
タスリット８７間、ロータ８５とフロント／エンドカバ
ー９０，９５間などにおける摩擦による機械損失が大き
くなる可能性があるのでこれに対処するため、ベーン１
２０やロータ８５の材質を水潤滑下で摺動性の良いセラ
ミックスやＰＥＥＫ，ＰＴＦＥなどの各種エンジニアリ
ングプラスチックにすることがなされている。特にロー
タ８５の材質を前記材料にて構成することは重要とな
る。このベーン式回転機械ではロータ８５はロータ８５
のサイドクリアランスの範囲（ロータ８５とフロント／
エンドカバー９０，９５との隙間）で主軸１１０の軸方
向に変位可能である。

【００１６】しかしながら図１４に示すようにシール内
圧Ｐ抑制用の流路１５０を設けた場合、ロータ８５の両
側面間で圧力の不均衡が生じる。即ち図１４において流
路１５０で低圧側の供給ポートと連通した軸受１００の
周囲の圧力Ｐ１はＰ１≒０となるが、流路１５０を接続
していない側の軸受１０５の周囲の圧力Ｐ２はＰ２≠０
で、Ｐ１＜Ｐ２となり、圧力Ｐ１，Ｐ２はそれぞれロー
タ８５の両側面を押圧する圧力となるので、このロータ
８５の両側面を押圧する力の不均衡によって、ロータ８
５はエンドカバー９０側に押し付けられてしまう。この
ため押し付けられた接触面の摩擦損失が大きくなる恐れ
があり、その結果機械効率の低下、出力の低下を発生
し、またロータ８５の摩耗に伴う漏れ流量の増加と容積
効率の低下、耐久性の低下を招く恐れがある。

【００１７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、たとえ水などの低粘度流体を作動流体
として使用しても、軸受部の性能が劣化することがな
く、また効率低下の抑制や耐久性の向上が図れるベーン
式回転機械を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、ベーンを取り付けたロータをカムケーシン
グ内に収納するとともに、該ロータの主軸を軸受部によ
って回転自在に軸支してなるベーン式回転機械におい
て、前記ベーン式回転機械のポートの内の何れか高圧と
なるポート側の作動流体を分岐させて前記軸受部に導く
流路を設けたことを特徴とする。前記主軸の軸受部を設
ける部分に主軸の径を小さくする作動流体導入凹部を形
成し、該作動流体導入凹部内に作動流体を導くことが好
ましい。また本発明は、ベーンを取り付けたロータをカ
ムケーシング内に収納するとともに、該ロータの主軸を
軸受部によって回転自在に軸支してなるベーン式回転機
械において、前記軸受部はすべり軸受によって構成さ
れ、且つ前記ベーン式回転機械の何れかのポートと軸受
部とを接続する流路を設けることによって、該軸受部の
部分を作動流体が通過するように構成したことを特徴と
する。前記流路は、ベーン式回転機械の何れか低圧とな
る側のポートと軸受部とを接続するように設けることに
より、ベーン式回転機械の何れか高圧となるポート側か
らロータのサイドクリアランス部を通過した後に軸受部
を通過してベーン式回転機械の低圧となるポート側に導
くように構成されていることが好ましい。また本発明
は、ベーンを取り付けたロータをカムケーシング内に収
納するとともに、ロータの側面に使用圧力に応じて押し
付けられる圧力側板を取り付け、該ロータの主軸を軸受
部によって回転自在に軸支してなるベーン式回転機械に
おいて、前記軸受部を静圧軸受によって構成し、且つ前
記ベーン式回転機械の何れか高圧となるポート側の作動
流体を分岐させて該軸受部に導く流路を設けたことを特
徴とする。前記流路は、ベーン式回転機械の何れか高圧
となるポート側の作動流体を軸受部及び圧力側板に分岐
して供給するように導く構成とされていることが好まし
い。また前記流路は、ベーン式回転機械の何れか高圧と
なるポート側の作動流体を軸受部を通過させた後に前記
圧力側板に導く構成とされていることが好ましい。また
本発明は、ベーンを取り付けたロータをカムケーシング
内に収納するとともに、該ロータの主軸を軸受部によっ
て回転自在に軸支してなるベーン式回転機械において、
前記ロータ両側の軸受部の圧力流体をそれぞれ低圧側の
ポートへ導く流路を設けたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 〔第一実施形態〕図１は本発明の第一実施形態にかかる
ベーン式回転機械をベーン式ポンプとして構成した例を
示す側断面図である。

【００２０】同図に示すようにこのベーン式ポンプは、
筒形状のカムケーシング１０内に、ロータ１５を収納
し、ロータ１５にはカムケーシング１０の内面に接する
ベーン６０を取り付け、ロータ１５の両側をフロントカ
バー２０とエンドカバー２５で囲み、フロント／エンド
カバー２０，２５の部分に設けた軸受部２００，２５０
によってロータ１５に取り付けた主軸４０を回動自在に
軸支し、さらにエンドカバー２５にはリアキャップ４５
を取り付け、フロントカバー２０にはシール５０を取り
付けて構成されている。そして主軸４０を駆動すること
でロータ１５を回転すると、カムケーシング１０に設け
た供給ポート（供給側）１１から隣接するベーン６０間
に吸い込まれた流体が吐出ポート（吐出側）１３へ押し
出される。

【００２１】ここで図２は軸受部２００の部分の要部拡
大図である。図１に示すように軸受部２００，２５０へ
は、吐出ポート１３より作動流体が流路１８０を通して
導かれている。またこの軸受部２００は、フロントカバ
ー２０に固定した筒形状の軸受２１０とその内部に通し
た主軸４０に設けた作動流体導入凹部２２０とによって
構成されている。作動流体導入凹部２２０は主軸４０の
径を小さくすることによって構成されている。軸受部２
５０の構造も同一である。

【００２２】そしてこのベーン式ポンプを駆動すると、
高圧側となる吐出ポート１３から流路１８０によって作
動流体が分岐して作動流体導入凹部２２０内に流入し、
さらに該作動流体導入凹部２２０からロータ１５側の主
軸４０と軸受２１０の間の隙間Ｓ１を通ってロータ１５
のサイドクリアランス（ロータ１５とフロント／エンド
カバー２０，２５の隙間）Ｓの部分を通過してそのまま
低圧側（供給ポート１１側）へ流出する。

【００２３】ここで作動流体導入凹部２２０内の圧力
は、Ｐ２＞Ｐ１（図２参照）となる。このとき図示した
ように主軸４０には半径方向の推力が発生する。この推
力が主軸４０を浮上させ、非接触で支持し、自動調芯作
用を行なう。

【００２４】上記作用は軸受部２５０においても同様で
ある。またこのベーン式回転機械をベーン式モータとし
て用いる場合は、ポート１３を高圧となる供給ポート１
１、ポート１１を低圧となる戻りポートとすればよい。
要はベーン式回転機械の何れか高圧となるポート側の作
動流体を分岐させて軸受部２００，２５０に導くように
構成すれば良い。

【００２５】また図３に示すように前記主軸４０に設け
た段部２００Ａをテーパ形状としても上記と同一の効果
が得られる。

【００２６】以上のように軸受部に作動流体を導いたの
で、例え作動流体として水などの低粘度流体を使用して
も、軸受部の劣化を回避でき、また耐久性を向上でき
る。

【００２７】〔第二実施形態〕図４は本発明の第二実施
形態にかかるベーン式回転機械をベーン式ポンプとして
構成した例を示す側断面図である。

【００２８】同図に示すベーン式ポンプも、カムケーシ
ング１０−２内に、ベーン６０−２を取り付けたロータ
１５−２を収納し、ロータ１５−２の両側をフロント／
エンドカバー２０−２，２５−２で囲み、フロント／エ
ンドカバー２０−２，２５−２の部分に設けた軸受部３
００，３５０によってロータ１５−２の主軸４０−２を
回動自在に軸支し、フロントカバー２０−２にシール５
０−２を取り付けて構成されている。そしてロータ１５
−２を回転すると供給ポート１１−２から作動流体が吐
出ポート１３−２へ押し出される。

【００２９】そしてこの実施形態の場合、軸受部３０
０，３５０としてすべり軸受を用い、且つ軸受部３０
０，３５０に吐出ポート１３−２より作動流体が流路１
８０−２を通して導かれるように構成されている。

【００３０】軸受部３００，３５０は、水（及び低粘度
流体）潤滑下において摺動性（低摩擦摩耗特性）に優れ
ている、セラミックスで形成したり、もしくはステンレ
ス等の鋼にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエー
テルケトン（ＰＥＥＫ）等のプラスチック（樹脂）材料
やセラミック、窒化チタン（ＴｉＮ）、ダイアモンドラ
イクカーボン（ＤＬＣ）等をコーティングして形成した
円筒形状のすべり軸受３１０，３６０を圧入、焼きば
め、接着などによりフロント／エンドカバー２０−２，
２５−２に取り付けて構成される。

【００３１】なお流路１８０−２は、軸受部３００，３
５０のロータ１５−２から離れている側に接続され、こ
れによって作動流体が軸受３１０，３６０と主軸４０−
２の隙間を通ってロータ１５−２の両側面に導かれるよ
うにしている。

【００３２】そしてこのベーン式ポンプを駆動すると、
高圧側となる吐出ポート１３−２から流路１８０−２に
よって作動流体が分岐して両軸受部３００，３５０と主
軸４０−２の間を通過した後、ロータ１５−２のサイド
クリアランス（ロータ１５−２両端面とフロント／エン
ドカバー２０−２，２５−２の隙間）Ｓ−２を通って、
低圧側（供給ポート１１−２側）へ戻る。

【００３３】この実施形態によれば、前記図１２に示す
従来例のすべり軸受１００Ａ，１０５Ａのように液体溜
り部分Ｒがなく、作動流体が常に機器内を循環するの
で、先に述べた隙間腐食や作動流体の水の腐食・劣化の
発生が抑制される。また軸受部３００，３５０における
主軸４０−２と軸受３１０，３６０間の摩擦による発生
熱も循環する作動流体が奪うのでその上昇も抑制可能に
なる。

【００３４】図５は第二実施形態の変形例にかかるベー
ン式回転機械をベーン式ポンプとして構成した例を示す
側断面図である。なお第二実施形態と同一または相当部
分には同一符号を付す。

【００３５】このベーン式ポンプにおいて図４に示すベ
ーン式ポンプと相違する点は、流路１８０−２の部分の
みである。即ち、図４のベーン式ポンプの構造では、軸
受部３００，３５０に常に高圧側の作動流体を導き、ロ
ータ１５−２のサイドクリアランスＳ−２を通じて低圧
側へ流していたが、図５のベーン式ポンプの場合は、流
路１８０−２を、軸受部３００，３５０と供給ポート１
１−２とを接続するように構成している。

【００３６】このように構成すれば、高圧側からロータ
１５−２のサイドクリアランスＳ−２を通って軸受部３
００，３５０に至った作動流体が、軸受３１０，３６０
と主軸４０−２の隙間を通過した後に供給ポート１１−
２に導かれることとなる。

【００３７】そして図４に示す実施形態の構造だと軸受
部３００，３５０の摩耗粉がロータ１５−２のサイドク
リアランスＳ−２を通過することになり、該摩耗粉がロ
ータサイドクリアランスＳ−２に詰まり、動作に支障を
きたす恐れがないとは言えない。これに対して図５に示
すベーン式ポンプの場合、前述のように軸受部３００，
３５０通過後の作動流体はそのまま低圧側（供給ポート
１１−２側）へ流れるので、前述のような問題は生じな
い。

【００３８】なお上記ベーン式回転機械を第一実施形態
と同様にベーン式モータとして用いることができること
は言うまでもない。

【００３９】以上のように軸受部に作動流体を導いたの
で、例え作動流体として水などの低粘度流体を使用して
も、軸受部の劣化や発生熱の増加を回避しつつ、作動流
体の腐食・劣化も防止できる。

【００４０】〔第三実施形態〕図６は本発明の第三実施
形態にかかるベーン式回転機械を可動側板形ベーン式ポ
ンプとして構成した例を示す側断面図である。

【００４１】同図に示すようにこの可動側板形ベーン式
ポンプは、カムケーシング１０−３内に、ベーン６０−
３を取り付けたロータ１５−３を収納し、ロータ１５−
３の両側をフロント／エンドカバー２０−３，２５−３
で囲み、またロータ１５−３両側面とフロント／エンド
カバー２０−３，２５−３の隙間からの漏れ流量を低減
させるためにロータ１５−３とフロント／エンドカバー
２０−３，２５−３の間に圧力側板１５０，１５１を収
納して両圧力側板１５０，１５５を弾発手段１５１，１
５６によってロータ１５−３の両側面に押し付け、さら
にフロント／エンドカバー２０−３，２５−３の部分に
設けた軸受部４００，４５０によってロータ１５−３の
主軸４０−３を回動自在に軸支し、エンドカバー２５−
３にリアキャップ４５−３を取り付け、フロントカバー
２０−３にシール５０−３を取り付けて構成されてい
る。そしてロータ１５−３を回転すると供給ポート１１
−３から作動流体が吐出ポート１３−３へ押し出され
る。

【００４２】そしてこの実施形態の場合、軸受部４０
０，４５０として静圧軸受を採用している。即ち図７に
その詳細を示すように、円筒状の軸受部材４０１に４つ
の絞り孔部４０３を設け、該絞り孔部４０３に作動流体
を供給することでラジアル荷重を支持し、主軸４０−３
を浮上させて非接触でこれを回転自在に軸支するのであ
る。軸受部４５０の構造もこれと全く同様である。両軸
受部４００，４５０への作動流体の供給は、吐出ポート
１３−３から分岐させた流路１８０−３をそれぞれ軸受
部４００，４５０の外周側に供給することによって行な
う。

【００４３】このように静圧軸受を利用することで、主
軸４０−３と軸受部材４０１とが非接触で動作するの
で、軸受部４００，４５０の劣化や発生熱の増加を回避
できる。またすべり軸受を用いた場合と異なり非接触な
ので、軸受部を構成する部材の材質の選定が容易とな
る。即ち材質の選定条件としては、作動流体となる流体
に対して耐食性を有するものであれば良い。例えば作動
流体が水であれば、ステンレス鋼などを選択する。

【００４４】ここで軸受部４００，４５０の数や位置は
ポンプ（モータ）の仕様、運転条件等により逐次選択す
るものとする。

【００４５】またこの実施形態の場合、流路１８０−３
を途中で分岐し、作動流体の一部を両圧力側板１５０，
１５１の背面側に供給している。なお両圧力側板１５
０，１５１側に分岐した流路１８０−３中には絞り１８
５，１８５が設けられている。この絞り１８５，１８５
は軸受部４００，４５０側に高圧作動流体を導き易くす
るために設けたものであり、この絞り１８５，１８５の
径を設定することで軸受部４００，４５０の負荷容量や
圧力側板１５０，１５１のロータ１５−３に対する押え
力を任意に変更できる。

【００４６】本実施形態は作動流体の一部を軸受部４０
０，４５０に供給すると同時に圧力側板１５０，１５１
にも供給するので、可動側板形の長所を生かしつつ、軸
受部４００，４５０によってラジアル荷重を支持でき、
従って水のような低粘度流体を作動流体とする場合、軸
受部４００，４５０の機械損失の低減化が図れるだけで
なく、ロータ１５のサイドクリアランスからの漏れ流量
の低減化も図れる。

【００４７】圧力側板１５０，１５１の材質としては、
水潤滑下で摺動性（低摩擦摩耗特性）の優れている低摩
擦摩耗性材料、例えばプラスチック、セラミック等で形
成もしくはそれらをコーティングしたものを採用する。

【００４８】なおこのベーン式回転機械をベーン式モー
タとして用いる場合は、１３−３を高圧側となる供給ポ
ートとして作動流体を供給するようにする。要はベーン
式回転機械の高圧となるポート側の作動流体を分岐させ
て軸受部４００，４５０に導くように構成すれば良い。

【００４９】またこの実施形態は、圧力側板１５０，１
５１をロータ１５−４の両側に設置したが、ベーン式回
転機械の構造によっては圧力側板はロータ１５−４の何
れか一方の側のみに設置する場合もあることは言うまで
もない。

【００５０】図８は第三実施形態の変形例にかかるベー
ン式回転機械をベーン式ポンプとして構成した例を示す
側断面図である。なお図６に示す第三実施形態と同一ま
たは相当部分には同一符号を付す。

【００５１】このベーン式ポンプにおいて図６に示すベ
ーン式ポンプと相違する点は、流路１８０−３の部分の
みである。即ち、図６のベーン式ポンプの構造では、流
路１８０−３の途中を分岐して作動流体の一部を両圧力
側板１５０，１５１の背面側に供給したが、このベーン
式ポンプにおいては流路１８０−３を軸受部４００，４
５０のみに接続することでその作動流体を全て軸受部４
００，４５０に供給し、軸受部４００，４５０を通過し
た後の作動流体を両圧力側板１５０，１５１の背面側に
供給するように構成している。つまり本構造では、軸受
部４００，４５０を通過した作動流体を圧力側板１５
０，１５１に導いて圧力側板加圧用として用いるように
構成している。このように構成しても作動流体の有効利
用が図れる。なおこの実施形態もベーン式モータとして
利用できることは言うまでもない。

【００５２】以上のように構成することにより、水のよ
うな低粘度流体を作動流体とする、ベーン式回転機械
（ポンプ・モータ）、特に非平衡形において、軸受部の
機械損失、劣化、発生熱の増加を回避しつつ、可動側板
形の特徴を生かし、漏れ流量の低減化を可能としたベー
ン式回転機械の効率を向上できる。

【００５３】〔第四実施形態〕図９は本発明の第四実施
形態にかかるベーン式回転機械をベーン式ポンプとして
構成した例を示す側断面図である。

【００５４】同図に示すベーン式ポンプも、カムケーシ
ング１０−４内に、ベーン６０−４を取り付けたロータ
１５−４を収納し、ロータ１５−４の両側をフロント／
エンドカバー２０−４，２５−４で囲み、フロント／エ
ンドカバー２０−４，２５−４の部分に設けた軸受部５
００，５５０によってロータ１５−４の主軸４０−４を
回動自在に軸支し、フロントカバー２０−４にシール
（シャフトシール）５０−４を取り付けて構成されてい
る。そしてロータ１５−４を回転すると供給ポート１１
−４から作動流体が吐出ポート１３−４へ押し出され
る。ロータ１５−４はサイドクリアランスＳ−４，Ｓ−
４の隙間の範囲で主軸４０−４方向に変位可能である。

【００５５】そしてこの実施形態の場合、軸受部５０
０，５５０として転がり軸受（他の各種構造の軸受でも
良い）を用い、且つ軸受部５００，５５０のロータ１５
−４から離れている側に、それぞれ流路１８０−４，１
８０−４の一端を接続し、両流路１８０−４，１８０−
４の他端は何れも低圧側の供給ポート１１−４に接続し
ている。即ち、これら流路１８０−４，１８０−４はロ
ータ１５−４両側の軸受部５００，５５０の部分の圧力
流体を低圧側の供給ポート１１−４へ導くように形成さ
れている。

【００５６】この実施形態においてはロータ１５−４の
材質としては、水潤滑下で摺動性の良い、セラミックス
や、ＰＥＥＫやＰＴＦＥ等の各種エンジニアリングプラ
スチックを用いる。もちろんそれ以外の材料で構成して
も良い。

【００５７】そしてこのベーン式ポンプを駆動すると圧
力流体の一部は、両サイドクリアランスＳ−４，Ｓ−４
から左右の軸受部５００，５５０を通過して、その後両
流路１８０−４，１８０−４を通って供給ポート１１−
４に導かれる。

【００５８】この流路を構成することで、ロータ１５−
４の両側面の圧力は何れもほぼ供給ポート１１−４の圧
力（≒０）となり、均衡する。よってロータ１５−４に
作用する主軸４０−４方向の圧力はほぼ無くなり、ロー
タ１５−４はカムケーシング１０−４内で主軸４０−４
方向でバランスする。これによりロータ１５−４とフロ
ント／エンドカバー２０−４，２５−４間の摺動に伴う
摩擦損失は低減され、機械効率の低下、出力の低下が抑
制され、またロータ１５−４の摩耗に伴う漏れ流量の増
加と容積効率の低下、耐久性の低下を招く恐れがなくな
る。

【００５９】且つシール５０−４部分の動作条件も良好
に保てる。即ちシール内圧Ｐが小さくてシール５０−４
部分の主軸４０−４に対する押し付け力が小さいので、
この部分での摩擦による機械損失が発生せず、加えて、
シール５０−４部分や主軸４０−４の摩擦摩耗が発生せ
ず、耐久性が低下する恐れがない。

【００６０】なお上記ベーン式回転機械をベーン式モー
タとして用いる場合は、ポート１３−４を高圧となる供
給ポート、ポート１１−４を低圧となる戻りポートとす
れば良い。要はベーン式回転機械の何れか低圧となる側
のポートに流路１８０−４，１８０−４を接続するよう
に構成すれば良い。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 たとえ水などの低粘度流体を作動流体として使用して
も、軸受部の劣化を回避でき、また耐久性を向上でき
る。

【００６２】軸受部としてすべり軸受を用い、且つ該
軸受部を作動流体が通過するように構成した場合は、従
来のすべり軸受のように液体溜り部分がなく、作動流体
が常に機器内を循環するので、隙間腐食や作動流体の水
の腐食・劣化の発生が抑制され、また摩擦による発生熱
の上昇も抑制可能になる。

【００６３】軸受部として静圧軸受を用い、且つ作動
流体を分岐させて軸受部に導く流路を設けた場合は、主
軸と軸受部とが非接触で動作するので、軸受部の劣化や
発生熱の増加を回避できるばかりか、すべり軸受を用い
た場合と異なり非接触なので、軸受部を構成する部材の
材質の選定が容易となる。

【００６４】分岐した作動流体を静圧軸受からなる軸
受部に供給するとともに圧力側板にも供給する場合は、
可動側板形の長所を生かしてロータのサイドクリアラン
スからの漏れ流量の低減化が図れ、同時に軸受部によっ
てたとえ水のような低粘度流体を作動流体とする場合で
あっても、軸受部の機械損失、劣化、発生熱の増加を回
避できる。

【００６５】ロータ両側の軸受部の部分の圧力流体を
低圧側のポートへ導く流路を設けた場合は、ロータはカ
ムケーシング内で主軸方向でバランスし、ロータとフロ
ント／エンドカバー間の摺動に伴う摩擦損失は低減さ
れ、機械効率の低下、出力の低下が抑制され、また耐久
性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態にかかるベーン式ポンプ
を示す側断面図である。

【図２】軸受部２００の部分の要部拡大図である。

【図３】軸受部２００の他の構成を示す要部拡大図であ
る。

【図４】本発明の第二実施形態にかかるベーン式ポンプ
を示す側断面図である。

【図５】第二実施形態の変形例にかかるベーン式ポンプ
を示す側断面図である。

【図６】本発明の第三実施形態にかかる可動側板形ベー
ン式ポンプを示す側断面図である。

【図７】軸受部４００（４５０）の要部断面図である。

【図８】第三実施形態の変形例にかかるベーン式ポンプ
を示す側断面図である。

【図９】本発明の第四実施形態にかかるベーン式ポンプ
を示す側断面図である。

【図１０】従来の代表的なベーン式ポンプの構造例を示
す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、
同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図１１】従来の代表的な可動側板形ベーン式ポンプの
構造例を示す側断面図である。

【図１２】従来の他のベーン式ポンプの構造例を示す側
断面図である。

【図１３】図１０（ｂ）のシール１１３の部分の断面拡
大図である。

【図１４】参考例のベーン式ポンプの側断面図である。

【符号の説明】

１０ カムケーシング １１ 供給ポート １３ 吐出ポート １５ ロータ ２０ フロントカバー ２５ エンドカバー ４０ 主軸 ６０ ベーン １８０ 流路 ２００，２５０ 軸受部 ２２０ 作動流体導入凹部

フロントページの続き (72)発明者 宮川 新平 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 Ｆターム(参考） 3H040 AA02 BB01 BB11 CC07 CC14 DD06 DD09 DD25 DD31 3H044 AA01 BB05 CC06 CC12 DD04 DD06 DD08 DD11 3H084 AA29 BB06 BB09 CC24 CC56 CC57 CC60

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベーンを取り付けたロータをカムケーシ
   ング内に収納するとともに、該ロータの主軸を軸受部に
   よって回転自在に軸支してなるベーン式回転機械におい
   て、 前記ベーン式回転機械のポートの内の何れか高圧となる
   ポート側の作動流体を分岐させて前記軸受部に導く流路
   を設けたことを特徴とするベーン式回転機械。
2. 【請求項２】 前記主軸の軸受部を設ける部分に主軸の
   径を小さくする作動流体導入凹部を形成し、該作動流体
   導入凹部内に作動流体を導くことを特徴とする請求項１
   記載のベーン式回転機械。
3. 【請求項３】 ベーンを取り付けたロータをカムケーシ
   ング内に収納するとともに、該ロータの主軸を軸受部に
   よって回転自在に軸支してなるベーン式回転機械におい
   て、 前記軸受部はすべり軸受によって構成され、且つ前記ベ
   ーン式回転機械の何れかのポートと軸受部とを接続する
   流路を設けることによって、該軸受部の部分を作動流体
   が通過するように構成したことを特徴とするベーン式回
   転機械。
4. 【請求項４】 前記流路は、ベーン式回転機械の何れか
   低圧となる側のポートと軸受部とを接続するように設け
   ることにより、ベーン式回転機械の何れか高圧となるポ
   ート側からロータのサイドクリアランス部を通過した後
   に軸受部を通過してベーン式回転機械の低圧となるポー
   ト側に導くように構成されていることを特徴とする請求
   項３記載のベーン式回転機械。
5. 【請求項５】 ベーンを取り付けたロータをカムケーシ
   ング内に収納するとともに、ロータの側面に使用圧力に
   応じて押し付けられる圧力側板を取り付け、該ロータの
   主軸を軸受部によって回転自在に軸支してなるベーン式
   回転機械において、 前記軸受部を静圧軸受によって構成し、且つ前記ベーン
   式回転機械の何れか高圧となるポート側の作動流体を分
   岐させて該軸受部に導く流路を設けたことを特徴とする
   ベーン式回転機械。
6. 【請求項６】 前記流路は、ベーン式回転機械の何れか
   高圧となるポート側の作動流体を軸受部及び圧力側板に
   分岐して供給するように導く構成とされていることを特
   徴とする請求項５記載のベーン式回転機械。
7. 【請求項７】 前記流路は、ベーン式回転機械の何れか
   高圧となるポート側の作動流体を軸受部を通過させた後
   に前記圧力側板に導く構成とされていることを特徴とす
   る請求項５記載のベーン式回転機械。
8. 【請求項８】 ベーンを取り付けたロータをカムケーシ
   ング内に収納するとともに、該ロータの主軸を軸受部に
   よって回転自在に軸支してなるベーン式回転機械におい
   て、 前記ロータ両側の軸受部の圧力流体をそれぞれ低圧側の
   ポートへ導く流路を設けたことを特徴とするベーン式回
   転機械。