JP2002364572A

JP2002364572A - 流体圧送装置

Info

Publication number: JP2002364572A
Application number: JP2001173290A
Authority: JP
Inventors: Toru Kawakami; 亨川上; Makoto Kawakami; 真川上
Original assignee: Kawakami Seisakusho KK
Current assignee: Kawakami Seisakusho KK
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ローターの浮き上がりを確実に抑え込み、長
時間の運転に耐え、ローターと円錐面とで作られる接触
線で吸入口、吐出口が分断されることのない流体圧送装
置を提供する。【解決手段】外枠１に水平方向に回転可能に支持され軸
心上に球形洞を有するハウジング２と、ハウジングの球
心を頂点とする円錐面３と、円錐面の頂部に球体５を介
して円錐面に線接触するように傾斜支持され外周面がハ
ウジング球壁に摺接するローター６と、ローターと円錐
面との間を複数のポンプ室に等配するブレードとからな
り、流体を吸入させる吸入路１９と、各ポンプ室から流
体を吐出させる吐出路２１を形成し、ローターのポンプ
室と反対面より差圧を掛ける。外枠に対してハウジング
を水平回転させ、ハウジングと一体に円錐面及びこれに
線接触したローターとを一体回転させてローターの抑え
込みを確実にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ、真空ポン
プ、コンプレッサ、モータ、エンジンなどに応用できる
流体圧送装置、特に、円錐面と、該円錐面に線接触する
ように傾斜支持されたローターと、円錐面とローターと
の間を複数のポンプ室に仕切るブレードとで構成された
流体圧送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記構成の流体圧送装置としては
特公昭５５−４９５６号がある。これは図１６に示す如
く、周壁内面が球面になっているハウジング１５１の内
底面に設けた円錐面１５２と、該円錐面１５２に線接触
できるローター１５３と、前記円錐面１５２の頂点を通
る割溝１５４に出没自在に嵌入した仕切板（ブレード）
１５５と、該ブレード１５５で仕切られた２つの空間
（ポンプ室）Ａ、Ｂにそれぞれ面して開口させた吸入口
１５６（吐出口１５６′）と、前記ローター１５３の傾
き角を規制しつつ円錐面１５２に沿って傾き方向を順次
変化させるための回転板１５７とを備えてなり、該回転
板１５７を回転させてローター１５３の傾き方向を順次
変化させると、ローター１５３と円錐面１５２とで作ら
れた接触線が順次移動して前記ブレード１５５で仕切ら
れた２つの空間Ａ、Ｂ内に前記円錐面１５２に設けられ
ている吸入口１５６及び吐出口１５６′を通して流体の
吸入及び吐出が行われるようになっているものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、チェック弁が必要である。また、ポンプ室
内で取り込んだ流体を容積変化をさせてポンプ室外に吐
出させる場合、圧力がポンプ室内で高まり、上ハウジン
グ１５１には上向きの大きな力を生じ、円錐面１５２に
は逆に下向きの大きな力が発生し、差圧構造を有してい
ないため、ローター１５３が浮き上がり易く、従って、
ローター１５３と円錐面１５２との接触線での気密、液
密が充分でなく、ポンプ効率が低下した。

【０００４】さらに、上記従来技術では円錐面１５２に
吸入口１５６及び吐出口１５６′を設けていたため、ロ
ーター１５３と円錐面１５２との間で作られる接触線が
その口端を分断することから、その瞬間に圧力の高い方
から低い方へ流体が流れ込んでしまうという逆流現象が
発生するというおそれがあった。

【０００５】さらに、上記従来技術では、円錐面１５２
の頂部に球体がないため、ローターに球心性が乏しく、
揺動摺動時にハウジング内壁とローター外周部の摩擦損
傷が進み易い。そのため、ポンプ性能を長時間維持する
こと、即ち、耐久性に問題があった。また、ローター１
５３はそのシュー側（ポンプ室の反対側）からの圧力機
構（差圧）が存在しないため、ポンプ室の受圧面積が広
く面圧も大きくなることがこの種のポンプであることを
考慮すると、差圧を取り込まない限り耐久性は向上しな
い。

【０００６】本発明は、上記の種々の課題を解消するた
めのもので、その目的とするところは、ローターの浮き
上がりを確実に抑え込み、長時間の運転に耐え、かつ、
ローターと円錐面とで作られる接触線で吸入口、吐出口
が分断されることのない流体圧送装置を提供することに
ある。また、他の目的は流体が液体の場合にも本体の破
壊が起らない流体圧送装置を提供することにある。さら
に、他の目的はチェック弁を使用しない流体圧送装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、外枠に水平方向に回転可能に支持され軸
心上に球形洞を有するハウジングと、該ハウジングの球
心を頂点とする円錐面と、該円錐面の頂部に球体を介し
て円錐面に線接触するように傾斜支持され外周面がハウ
ジング球壁に摺接するローターと、該ローターと円錐面
との間を複数のポンプ室に等配するブレードとからな
り、前記ローター又はブレードに、前記各ポンプ室に流
体を吸入させる吸入路と、各ポンプ室から流体を吐出さ
せる吐出路を形成し、ローターのポンプ室と反対面より
差圧をかけることを特徴とし、外枠に対してハウジング
を水平回転させ、該ハウジングと一体に円錐面及びこれ
に線接触したローターとを一体回転させてローターの抑
え込みを確実にする。換言すれば、円錐面とローターと
から構成されるポンプ室の受圧面積が広く、ローターに
掛かる面圧が大きいために生ずる荷重をローター背面よ
り掛ける差圧により相殺させ得るように構成した。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、前記吸入
路が、前記ローターの上面中央から隆起した鉛直状の隆
起部頂面からローター下面に抜けた流路であり、該流路
は前記隆起部頂面に摺接した支持部材の弧状穴を介して
外からの流路に連通するようになっていることを特徴と
し、ハウジングと共に回転するローターの隆起部頂面と
これにすり合う非回転の支持部材との摺接面の弧状穴を
吸入バルブとして利用できるように構成した。

【０００９】さらに、請求項３に記載の発明は、前記吸
入路が、前記ブレードに設けた扁平凹溝であり、該扁平
凹溝は前記ブレードが円錐面より出て来たときにポンプ
室に連通するようになっていることを特徴とし、ロータ
ーと円錐面との接触線の移動に伴い円錐面から出没する
ブレードの出没タイミングを吸入バルブとして利用でき
るように構成した。

【００１０】さらにまた、請求項４に記載の発明は、前
記吐出路が、各ポンプ室からハウジング内壁に設けた受
渡路に断続して連通するローター外周面の穴から前記隆
起部頂面の中央の穴に抜けているものであることを特徴
とし、ローターと円錐面とで作られる接触線にて吐出路
が分断されないように構成した。

【００１１】さらにまた、請求項５に記載の発明は、前
記吐出路が、前記円錐面から出没するブレードの出没面
に設けた凹溝に連通していることを特徴とし、各ポンプ
室からハウジング内壁に設けた受渡路を介してローター
の外周面の穴に接続するまでの間に流体圧縮が過剰にな
ることを有効に防止できるように構成した。

【００１２】さらにまた、請求項６に記載の発明は、前
記ローターの下面に、円周に沿って複数の穴を配設する
とともに、該各穴を前記隆起部頂面の円周に沿って配設
した各穴に連通させたことを特徴とし、流体が液体の場
合において、圧縮が始まった瞬間に吐出が行われるよう
に構成した。

【００１３】さらにまた、請求項７に記載の発明は、前
記ブレードが、円錐面を３等配した位置に出没可能に設
けられていることを特徴とし、吐出される流体の脈動
（山・谷）を少なくできるように構成した。

【００１４】

【発明の実施の態様】次に、本発明の実施の態様を図面
に基いて説明する。図１は本願装置の略示的正面断面
図、図２はローターに設けた吸入路及び吐出路の口端と
支持部材の穴との関係を示す平面図、図３は円錐面の割
溝とブレードと球体との関係を示す分解斜視図、図４は
円錐面の頂部に抱持した球体とローターとブレードとの
関係を示す拡大断面図、図５はローターの傾動中心点
と、ローターと支持部材との共通すり合わせ面の中心点
との差、及び支持部材によるローターの押え込み構造を
示す部分断面図、図６は流体の吸入路としてブレードを
利用した場合の装置全体の略示的正面断面図、図７はブ
レードの扁平凹溝（ポケット）と、外からの流路との関
係を示す平面図、図８は吐出路の入口となるローター外
周面の穴の変位を軌跡として示した説明図、図９はロー
ターに形成した吐出路に加えてブレードを利用して吐出
路が確保できるようにした説明図、図１０流体の第１段
階の吸入、吐出の作動を示す説明図、図１１は流体の第
２段階の吸入、吐出の作動を示す説明図、図１２は円錐
面の３等配位置にブレード嵌入用の割溝を設けた平面
図、図１３は３枚ブレードの斜視図、図１４は円錐面に
３枚ブレードを適用する場合の分解斜視図、図１５は流
体が液体である場合に対応したローターを示し、（ａ）
は平面図、（ｂ）は縦断断面図、図１６は従来装置の正
面断面図である。

【００１５】図１において、１は外枠、２はハウジング
である。ハウジング２は外枠１に軸受手段１ａ、１ｂを
介して水平方向に回転可能に支持された軸の軸心Ｊ上に
形成された球洞をいう。前記ハウジング２は上下半部
（又は縦割してもよい）が別個に成形され、結合手段
（ボルト）２′により気密、液密に一体化されている。
また、ハウジング２の下端部には原動軸（図示せず）の
出力軸に接続するための接続手段（接続凹部）２″が一
体物として形成されている。

【００１６】３は前記ハウジング２の球心に一致する頂
点を持つ円錐面で、該円錐面３はハウジング２の下半部
に一体（後から嵌め込んでもよい）に設けた基体の上面
に形成されている。この円錐面３の頂部には球状凹所４
が設けられ、該球状凹所４には表面が研磨された金属製
（又はプラスチック製その他もある）の球体５が転動可
能に抱持されている。この球体５の球心Ｐは前記円錐面
３の頂点と一致している。換言すれば、ハウジング２の
球心と球体５の球心Ｐと円錐面３の頂点とは一致してい
る。

【００１７】６はローターで、該ローター６はその下面
中央部に設けた半球凹所７を、前記円錐面３の頂部の球
状凹所４に抱持された球体５の上面に嵌合している。即
ち、ローター６は円錐面３の頂点に球体５を介してユニ
バーサルジョイント状に結合している。従って、ロータ
ー６の傾動の中心点は球体５の球心Ｐ（＝円錐面３の頂
点）であるため、ローター６を円錐面３に圧着させるよ
うに傾動させると、図２の如く、半径方向に密着し、一
本の接触線Ｓができる。この接触線Ｓは円錐面３とロー
ター６とで作られた空間を気密、液密に分断する。

【００１８】前記接触線Ｓは円錐面３に対するローター
６の傾きによって形成されているもので、円錐面３に対
するローター６の傾き方向を順次移動させると、接触線
（空間の分断位置）Ｓも順次移動する。逆に、ローター
の傾き方向を一定にした状態でローターと円錐面とを、
該円錐面の中心軸を中心に回転させると、接触線Ｓは見
掛け上固定され、後記するブレード９側が移動すること
となる。

【００１９】前記ローター６の外周面６′は、前記ハウ
ジング２の球壁（凹面）に摺接できるように球面（凸
面）になっている。従って、ローター６が円錐面３の頂
点（球体５の球心Ｐ）を傾動中心点として如何なる方向
に傾動するときでも、該ローター６の外周面６′はハウ
ジング２の球壁に対して気密、液密にすり合わされるこ
ととなる。なお、ローター６の外周面６′はローター主
部とは別体の、摺動性のよいプラスチック素材などで形
成し一体化してもよい。また、ハウジングの球壁に密着
性が得られるならば、滑らかな球面に限らない。

【００２０】前記円錐面３には、図３の如く、頂点を１
８０°方向に通る割溝８が設けられている。該割溝８は
円錐面３の頂部の球状凹所４を含んでいる。この割溝８
内には一枚のブレード９が嵌入される。該ブレード９は
ローター６と円錐面３とハウジング２との間に形成され
る空間を二つのポンプ室Ａ、Ｂに仕切るためのものであ
る。なお、ローター６と円錐面３とハウジング２とで作
られた空間は、前記ブレード９により２つのポンプ室Ａ
及びＢに仕切られるが、該ブレード９と前記接触線Ｓと
が重なったとき以外はポンプ室Ａ、Ｂは接触線Ｓによっ
て更に分断されるため、３つの室ができていることとな
る。

【００２１】前記ブレード９は、図１、図６の如く、ハ
ウジング２の下半部の底部に設けた空洞２ａの下面を塞
ぐ底板２ａ′から立設されたスプリング（頭部に球を搭
載）９ａにより押上付勢されている。この押上付勢力に
よりブレード９の上縁中央部に設けた球状凹所１０は、
前記円錐面３の頂部の球状凹所４に抱持された球体５の
下面に当接している。また、球状凹所１０を除いたブレ
ード上縁９′はローター下面の中心を通るように刻設さ
れた凹溝１１に嵌入している。従って、ブレード９は円
錐面３と一体に回転する過程でローター６によってスプ
リング９ａに抗してシーソー状に揺動する。

【００２２】前記ブレード９は、前述の如くシーソー状
に揺動しつつ円錐面３より出没するが、この出没時にブ
レード９の両側縁９″はハウジング２の球壁に気密、液
密状にすり合うように球面（凸面）になっている。な
お、ブレード９の両側縁９″はハウジング２の球壁に沿
って設けた凹溝（図示せず）に嵌入させるように構成し
てもよい。

【００２３】前記ブレード９の上縁９′の断面形状と、
これが嵌入しているローター６の下面の凹溝１１の断面
形状は円弧状の共通すり合わせ面になっているが、ブレ
ード９とローター６との位置関係、例えば、ローター６
が、図４の一点鎖線イ又はロの如き位置関係にあるとき
は、ブレード９と凹溝１１のエッジとが干渉（図４にお
いて符合「Ｍ」で示す）することがあるため、干渉する
凹溝１１のエッジ部は破線Ｈ、Ｈ′のように切削等によ
り取り除くことが必要となる。この結果、ブレード９と
ローター６とが図４の実線の如き水平状態のときには取
り除いた部分に隙間ができる。該隙間は前記ブレード９
によって仕切られた二つのポンプ室Ａ又はＢが接触線Ｓ
によって吸入側と吐出側に仕切られるときに各ポンプ室
Ａ又はＢ毎に吸入側と吐出側とを導通させるおそれがあ
るが、前記球体５の存在は、前記隙間による前記導通を
確実に遮断させる機能がある。

【００２４】前記ローター６の下面の凹溝１１とブレー
ド９の上縁９′とが係合していることにより、ローター
６は円錐面３と一体的に回転する。該円錐面３は前述の
如くハウジング２と一体化されているから、円錐面３と
ローター６とは相対的には静止状態にある。即ち、ロー
ター６は円錐面３に対して傾き方向（接触線Ｓ）のみが
移動する。尤も、ローター６は、本実施例では円錐面３
に対する傾き方向が固定されていることから、前記接触
線Ｓは見掛け上、固定しており、ブレード９側が移動す
ることとなる。

【００２５】前記ローター６と円錐面３とブレード９と
で形成された二つのポンプ室Ａ又はＢに吸入された流体
は、ローター６の作用により圧縮され吐出されることか
ら、圧縮時にブレード９には強い押圧力が掛かるため、
ブレード９とこれが嵌入する割溝８とのすり合わせ面の
滑り性を高める加工を施しておくとよい。例えば、流体
の圧縮時に割溝８に当たるブレード面に浅い凹溝（図示
せず）を面方向に配設して摩擦熱が生じ難くすることが
考えられる。

【００２６】前記ローター６は、その上面中央から鉛直
状に隆起させた隆起部６ａの凸状面を有する頂面が、下
面に凹状面を有する支持部材１２で傾斜支持されてい
る。この支持部材１２は外枠１の天井部１′の下面の偏
心位置に設けた嵌合凹部１３に嵌入されている。該支持
部材１２の凹状面となっている下面とこれにすり合うロ
ーター６の隆起部頂面とは共通すり合わせ面になってい
る。この隆起部頂面と支持部材１２の下面とからなる共
通すり合わせ面は凸状面と凹状面とが上記例とは逆の場
合もある。

【００２７】前記ローター６の隆起部頂面とすり合う支
持部材１２の下面の曲率半径は、図５の如く、ローター
６の傾動中心点である球体５の球心Ｐより短小な位置
Ｐ′を中心点としていることが必要である。即ち、支持
部材１２により傾斜支持されているローター６の姿勢を
維持するためである。なお、ローター６の姿勢を維持す
るためには、ハウジング２内にローター６の隆起部６ａ
を回転可能に把持する把持部材（図示せず）を設置して
もよい。

【００２８】前記支持部材１２の下面にすり合うロータ
ー６の隆起部頂面は、その摩擦強度を高めるための加工
が施される。例えば、表面加工により高硬度化するか、
隆起部６ａの頂面を含む頭部を高硬度部材（例：焼入れ
鋼材或いは表面処理材）で別体に形成し主部とあとから
一体化してもよい。

【００２９】前記支持部材１２は、作動中、ローター６
が流体圧により上向きに受ける荷重を相殺するために見
合った下向きの力を加えて積極的にローターの浮き上が
りを押え込む機能を持たせるようにすることもある。例
えば、図５の如く、支持部材１２とその嵌合凹部１３と
の間にシム（スペーサ）１４を介して隙間を作り、該隙
間に、後記する吐出流体の一部を廻り込ませ、差圧を利
用してローターの浮き上がりを押え込み、傾斜支持を確
実なものとすると同時に吸入、吐出時に漏洩が発生しな
いようにする目的で、ローター６の隆起部頂面にすり合
う支持部材１２の下面との間に隙間を作らないようにし
ている。尤も、このような差圧は起動時には得られない
ため、前記支持部材１２を背面側から複数個のスプリン
グ１５にて押圧できるようにしてもよい。また、ハウジ
ング２又はローター６の軸部に設けた揺動可能な隔壁
（図６の符合６０）で隔ててローター６の背面にポンプ
室からの圧力を穴６１を通して差圧室６２を作り、ロー
ター６にその背面から圧をかけるようにしてもよい。上
記隔壁はフレキシブルチューブのような伸縮可能なもの
であってもよい。なお、前記シムは、組立上、調整用と
して用いるもので、種々の厚みの板が組み合わせて使用
されるものである。

【００３０】また、ローターの浮き上がりを押え込む構
成として、ローター６のセッティング時に、前記支持部
材１２を含む外枠１の天井部全体を左右方向に移動調整
できるようにするため、取付ボル１６の取付穴１６′を
長穴にしている。因みに、ローターの浮き上がりを押え
込むことは、ローター６と円錐面３とで作られる接触線
Ｓを気密、液密に確保するために有効である。

【００３１】前記支持部材１２は、外枠１の天井部１′
の下面に設けた嵌合凹部１３に対してロックピン１７で
固定され、該支持部材１２がローター６の回転に伴って
連れ廻りすることを有効に防止している（図５参照）。
また、前記支持部材１２の周面と嵌合凹部１３の周面と
の間にはＯリング１８が介装されている。これは吸入路
と吐出路とが繋がらないようにしたものである。

【００３２】前記ローター６又はブレード９には、前記
各ポンプ室Ａ、Ｂに流体を吸入させるための吸入路１９
がそれぞれ設けられている。該吸入路１９は、図１で
は、前記ローター６の隆起部６ａの頂面からローター下
面に抜けている。吸入路１９は前記隆起部頂面に摺接し
た支持部材１２の弧状穴１２ａを介して外からの流路２
０に連通している。外からの流路２０は、外枠１の天井
部１′の側面から水平に設けられ、前記嵌合凹部１３及
び支持部材１２の側面より前記弧状穴１２ａに連通して
いる。この吸入路１９のローター下面の開口端はポンプ
室Ａ、Ｂを仕切ったブレード９に沿ってスリット状に設
けられている。

【００３３】前記隆起部頂面の吸入路１９の口端は、ロ
ーター６の回転にともなって支持部材１２の弧状穴１２
ａがバルブとなって二つのポンプ室Ａ及びＢに交互に流
体を吸入させる。この場合、支持部材１２の弧状穴１２
ａは、図２の如く、円弧状の長孔としているのは、各ポ
ンプ室Ａ、Ｂから吐出させる流体の最大量が吸入できる
ようにするためである。

【００３４】前記吸入路１９は、図６の如く、構成する
こともある。即ち、前記ブレード９に扁平凹溝（ポケッ
ト）１９′を形成し、該扁平凹溝１９′がブレード９と
ともに円錐面３より出て来たときに外からの流路２０′
に導通するようになっている。この外からの流路２０′
は、外枠１の側壁部１″から円錐面３を構成する基体を
通して前記ブレード９の扁平凹溝１９′に対峙させてい
る（図７参照）。

【００３５】前記吸入路１９がブレード９に設けた扁平
凹溝（ポケット）１９′を利用するときは、図６の如
く、外からの流路２０′を通して来た流体はブレード９
の扁平凹溝１９′を経由してブレード９がローター６と
の関係で円錐面３上に露出し始めるタイミングで各ポン
プ室Ａ又はＢに交互に流体が吸入できることとなる。つ
まり、ブレード９の出没タイミングが吸入バルブとして
機能するようになっている。

【００３６】前記ローター６には、各ポンプ室Ａ、Ｂに
て圧縮された流体をハウジング２の外へ吐出させる吐出
路２１が設けられている。該吐出路２１はローター６の
外周面６′に設けた穴２１′（図１には示されていない
が、対向面にも設けられている）からローター６の隆起
部６ａの頂面中央に抜けている。該吐出路２１は前記隆
起部頂面に摺接した支持部材１２の中央穴１２ｂを介し
て外への流路２３に連通している。この外への流路２３
は、外枠１の天井部１′に設けられている。

【００３７】前記ローター６の外周面６′に設けた吐出
路２１の穴２１′と前記各ポンプ室Ａ又はＢとは、ハウ
ジング２の球壁に設けた受渡路２２を介して連通してい
る。受渡路２２の入口２２ａは、図２の如く、各ポンプ
室Ａ又はＢの圧縮側に面して開口し、出口２２ｂはロー
ター６の揺動運動の作動により規則的に変位する外周面
６′の穴２１′が断続して連通できるように設けられて
いる。

【００３８】即ち、ローター６の作動により各ポンプ室
Ａ又はＢ内で圧縮された流体は受渡路２２内に入口２２
ａより収容され、出口２２ｂまで満たされている。そし
てローター６の外周面６′の穴２１′が受渡路２２の出
口２２ｂに重なると、該受渡路２２内の流体は、吐出路
２１を通して支持部材１２の中央穴１２ｂを介して外へ
の流路２３に導かれるようになっている。ここに吐出路
２１の入力口となる穴２１′を円錐面３に設けず、ロー
ター６の外周面６′に設けた理由は、前記接触線Ｓによ
り分断されないようにするためと、逆流を防ぐ目的があ
る。

【００３９】前記ローター６の作動による外周面６′の
穴２１′の移動は、図８の如く、一点鎖線ａ、二点鎖線
ｂ、破線ｃ、実線ｄのような矢印に沿った軌跡Ｋを描い
て変位する。これに対し、ハウジング２の球壁に設けた
受渡路２２の出口２２ｂは、同図の破線ｃと同位置に固
定されている。

【００４０】従って、ローター６の外周面６′の穴２
１′が、実線ｄの位置及び一点鎖線ａの位置にあるとき
は、受渡路２２の出口２２ｂには全く重なっておらず、
非吐出状態にある。また、ローター６の穴２１′が、二
点鎖線ｂ及び破線ｃの位置にあるときは、受渡路２２の
出口２２ｂに重なって吐出状態にある。即ち、ローター
６の作動で穴２１′が一点鎖線ａの非吐出状態から出発
し、その一部が受渡路２２の出口２２ｂに重なることに
より吐出が開始（二点鎖線ｂ）され、破線ｃの位置で吐
出状態が全開となり、実線ｄに至って吐出を終了する。
この吐出開始から終了まで吐出サイクルが順次繰り返さ
れることとなる。

【００４１】前記吐出サイクルは、前記各ポンプ室Ａ又
はＢ内への流体の吸入サイクルとのタイミングにより行
われる。この場合、各ポンプ室Ａ又はＢ内へ吸入された
流体が、圧縮されてからローター６の外周面６′に設け
た穴２１′から吐出されるまでの間、流体が圧縮され過
ぎないようにすることもある。即ち、図９の如く、前記
ブレード９に吐出用溝２４を設け、該吐出用溝２４が連
通する流路２４′を前記球体５の上下面を貫通するよう
に設けるとともに、ローター６の下面中央の半球凹所７
に前記吐出路２１に連通穴２４″を設けている。

【００４２】上記構成の結果、各ポンプ室Ａ又はＢ内へ
吸入された流体が、圧縮されてからローター６の外周面
６′の穴２１′と受渡路２２の出口２２ｂとが一部重な
って吐出が開始される前に、ブレード９に設けた吐出用
溝２４、球体５の穴２４′、半球凹所７の穴２４″を通
して各ポンプ室Ａ又はＢ内の流体の吐出が確保されるこ
ととなる。従って、各ポンプ室Ａ又はＢ内において流体
が圧縮過剰になることが避けられ、ハウジングを回転駆
動させる出力源を節減できる。このブレード９に設けた
吐出用溝２４による吐出経路は流体が圧縮性の気体（ガ
スや空気等）にも、非圧縮性の液体の場合にも有効であ
る。なお、圧縮性の気体の場合の最大量吸入時の状態に
おいて、高圧側から最大吸入側へ流れ込むのを防止する
ための手段（スプール又はチェック弁の使用等）を採る
こともある。

【００４３】次に、上記実施態様に示した本願装置の作
用を説明する。まず、駆動源からの動力によりハウジン
グ２を水平方向に回転させると、該ハウジング２と一体
化の円錐面３と、その割り溝８に嵌入しているブレード
９、及び該ブレード９の上縁が溝係合しているローター
６とが一体的に回転する。

【００４４】前記ローター６と円錐面３とはハウジング
２に対しては相対的に静止している状態にあるが、ロー
ター６と円錐面３とで作られる接触線Ｓは円錐面３上を
移動（実際には接触線Ｓが固定され、ブレード９側が移
動）する。ハウジング内壁と円錐面３とローター６の下
面で作るポンプ室をブレード９がローター下面の平面上
を仕切りながら揺動回転することによりポンプ室に膨張
・圧縮の容積変化を与える。この変化をポンプ作用とし
て利用している。

【００４５】いま、図１０（ａ）の如く、接触線Ｓに対
してブレード９が０°の位置にあるとき（一致している
状態）ではブレード９より下側（図面上）の吸入路１９
が支持部材１２の穴１２ａに重なっている。従って、ポ
ンプ室Ａ（単に「Ａ室」という）は外からの流路より流
体が吸入されている状態（吸入側）になっている。一
方、ブレード９より上側（図面上）の吸入路１９は支持
部材１２の穴１２ａに重なっていないため、ポンプ室Ｂ
（単に「Ｂ室」という）は先に吸入された流体を吐出さ
せている状態（吐出側）になっている。

【００４６】次いで、図１０（ｂ）の如く、接触線Ｓに
対しブレード９が矢印方向に５０°移動すると、Ｂ室は
圧縮され、Ｂ室内の流体はハウジング２の球壁に設けた
受渡路２２にその入口２２ａから受領される。該受渡路
２２の路内に受領されている流体はその出口２２ｂから
ローター６の外周面に設けた穴２１′に導通して吐出が
開始される。一方、Ａ室には引き続き吸入が継続して行
われている。なお、接触線Ｓの下側のＢ室では吸入が開
始されている。

【００４７】さらに、図１０（ｃ）の如く、接触線Ｓに
対しブレード９が８０°移動し、Ｂ室の圧縮が更に進行
しつつ流体は引き続き受渡路２２を介してローター６の
外周面に設けた穴２１′を経て吐出されている。一方、
Ａ室への吸入は終了に近づいていることが判る。なお、
接触線Ｓの下側のＢ室では吸入が引き続き吸入が進行し
ている。

【００４８】さらにまた、図１０（ｄ）の如く、接触線
Ｓに対しブレード９が９０°移動すると、Ｂ室の流体の
吐出が継続されるとともに、Ａ室の吸入路１９が、支持
部材１２の穴１２ａから離反され、流体の吸入が終了す
る。なお、接触線Ｓの下側のＢ室では引き続き吸入が進
行している。

【００４９】次に、図１１（ａ）の如く、接触線Ｓに対
してブレード９が１２０°移動すると、ハウジング２の
球壁に設けた受渡路２２の出口２２ｂとローター６の外
周面６′に設けた穴２１′とが完全に一致（全開）し、
Ｂ室からの流体の吐出は最高潮となる。一方、Ａ室への
吸入は終了している。なお、接触線Ｓの下側のＢ室では
引き続き吸入が進行している。

【００５０】また、図１１（ｂ）の如く、接触線Ｓに対
してブレード９が１５０°の位置に達すると、ハウジン
グ２の球壁に設けた受渡路２２の出口２２ｂからロータ
ー６の外周面に設けた穴２１′が離反寸前にあり、Ｂ室
からの吐出は終了に近い。なお、接触線Ｓの下側のＢ室
では引き続き吸入が進行している。

【００５１】さらに、図１１（ｃ）の如く、接触線Ｓに
対してブレード９が１８０°の位置に達すると、再び、
ブレード９が接触線Ｓと重なることとなる。これは、図
１０（ａ）と同じ状態（Ａ室とＢ室とは逆）が作られる
こととなり、上記同様の作動が繰り返される。

【００５２】上記実施態様によると、ブレード９は１枚
でローター６と円錐面３との空間を仕切って二つのポン
プ室Ａ及びＢを形成しているが、図１２〜図１４の如
く、３枚ブレードを用いてローター６と円錐面３との空
間を３分割してもよい。勿論、５枚或いはそれ以上の枚
数を備えたブレードを用いてローター６と円錐面３との
空間を５分割或いはそれ以上のポンプ室にしてもよい。

【００５３】図１２は、前記円錐面３に、その頂点を通
る割溝８を３等配（１２０°毎）した場合の平面図であ
る。該円錐面３の割溝８には、各ブレード９がそれぞれ
独立に動けるように構成した３枚ブレード（図１３参
照）を嵌入させる。３枚ブレードは各ブレード９が一体
的になっていると、一つのブレードの揺動時に、他の２
枚のブレードは幅方向にも動いてしまうことから、割溝
８は各ブレードの動きに必要な幅にする必要があり、従
って、割溝８とブレードとの間に大きな隙間が出来るた
め、ポンプとは言い難いものになってしまうこととな
る。

【００５４】そこで、３枚ブレードは前述の如く各ブレ
ード９が独立に動けるように構成して割溝８内に収容
し、各ブレードの下面に図１４に示すようなレンズ状部
材２５を当て、該レンズ状部材２５の底面を無方向に摺
動可能に受ける受面２６′を有する受け部材２６で支持
し、スプリング２７にて上向きに弾圧させることにより
各ブレードの上縁をローター（図１２〜図１３には図示
していない）の下面の３等配した位置に加工した凹溝に
噛み合わせる。

【００５５】上記構成により、３枚ブレードの各ブレー
ド９はローター６との関係で他の２枚のブレードには干
渉せずに円錐面３に個々に出没できるようになり、該ブ
レードにより仕切られた３室を気密、液密状に保持させ
得る。なお、３枚の各ブレード９の外側縁９″はハウジ
ング２の球壁に摺接できるように球面（凸状球面）にな
っていることは勿論である。

【００５６】上記実施態様では、主に、圧縮性の流体
（ガスや空気など）を対象にしていたが、非圧縮性の流
体（液体など）を対象にする場合には、圧縮が始まった
瞬間に吐出が行われるように考慮することが必要であ
る。そのために、例えば、図１５（ａ）及び（ｂ）の如
く構成するとよい。即ち、前記ローター６の下面に、円
周に沿って複数の穴２８を配設するとともに、該各穴２
８と前記隆起部頂面の円周に沿って配設した各穴２８′
に連通させる。そして、隆起部頂面の各穴２８′を、支
持部材１２の穴１２ａを介して外からの流路、及び外へ
の流路に連通させる。この場合、支持部材１２の穴１２
ａは吸入側と吐出側に区別されるようにすることが必要
である。

【００５７】これにより支持部材１２の穴１２ａを通し
て外からポンプ室Ａ又はＢ内に吸入された流体（液体）
は、ローター６の作動による圧縮が始まると、その側か
ら順に吐出されることとなる。なお、ローター６の下面
に円周に沿って配設した複数の穴２８の具体的な個数、
設置間隔は可及的に密に配置するとよい。

【００５８】流体が液体である場合に対応する構成は、
図１５に示すものに限らず、他の構成も考えられる。例
えば、図示していないが、ハウジング２の球壁に円錐面
３の裾部に沿って開口を断続的に配し、各開口からハウ
ジング外に連通する流路を設けるように構成できるから
である。

【００５９】また、本願装置を、空気を圧縮するコンプ
レッサとして使用する場合、圧縮に伴う熱（ジュール
熱）の発生が考えられる。例えば、外気に触れる外枠
１の外面に放熱をうながす手段、例えば、ヒートシンク
（図示せず）を施すようにしてもよい。ハウジング２
内のローターの作用に支障のない個所にストレートか捻
じれた形状のフィン（図示せず）を作り、外枠外から冷
気を吸い込んでポンプ室内を通して排出するような手段
を採ってもよい。冷水を取り込んでラジエターと連絡
ループを作って冷却する方法を採ってもよい。

【００６０】さらに、図示していないが、本願装置自身
をモータとし、ハウジング２を形成した軸を回転させる
ように構成することも可能である。また、本願装置は吐
出路を吸入路、吸入路を吐出路としても使用できること
から、エンジンとしての用途も考えられることは勿論で
ある。

【００６１】上記例では種々の吸入方式或いは吐出方式
を記載したが、流体の性質に合わせて適宜な組合せを採
ることもある。

【００６２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る流体圧
送装置は、外枠に水平方向に回転可能に支持され軸心上
に球形洞を有するハウジングと、該ハウジングの球心を
頂点とする円錐面と、該円錐面の頂部に球体を介して円
錐面に線接触するように傾斜支持され外周面がハウジン
グ球壁に摺接するローターと、該ローターと円錐面との
間を複数のポンプ室に等配するブレードとからなり、前
記ローター又はブレードに、前記各ポンプ室に流体を吸
入させる吸入路と、各ポンプ室から流体を吐出させる吐
出路を形成し、ローターのポンプ室と反対面より差圧を
かけることを特徴としているから、外枠に対してハウジ
ングを水平回転させ、該ハウジングと一体化に円錐面及
びこれに線接触したローターとを回転させ、ローターの
抑え込みを確実にするとともに、各室からの流体の吐出
をハウジング内壁からローターの外周面を通して行える
ようにし、運転中、ローターと円錐面とで作られる接触
線で吐出路の入力口が分断されることが無く、ポンプ効
率を高めることができるという優れた効果を奏する。

【００６３】また、請求項２に記載の発明は、前記吸入
路が、前記ローターの上面中央から隆起した鉛直状の隆
起部頂面からローター下面に抜けた流路であり、該流路
は前記隆起部頂面に摺接した支持部材の弧状穴を介して
外からの流路に連通するようになっていることを特徴と
しているから、非回転の支持部材とハウジングと共に回
転するローターの隆起部頂面とのすり合わせ面にそれぞ
れ設けた吸入路口端がローター６の回転にともなって１
回転毎に支持部材の弧状穴を介してに導通するローター
の回転タイミングを吸入バルブとして利用できるという
優れた効果を奏する。

【００６４】さらに、請求項３に記載の発明は、前記吸
入路が、前記ブレードに設けた扁平凹溝であり、該扁平
凹溝は前記ブレードが円錐面より出て来たときにポンプ
室に連通するようになっていることを特徴としているか
ら、ローターと円錐面との接触線の移動に伴い円錐面か
ら出没するブレードの出没タイミングを吸入バルブとし
て利用できるという優れた効果を奏する。

【００６５】さらにまた、請求項４に記載の発明は、前
記吐出路が、各ポンプ室からハウジング内壁に設けた受
渡路に断続して連通するローター外周面の穴から前記隆
起部頂面の中央の穴に抜けているものであることを特徴
としているから、ローターと円錐面とで作られる接触線
にて吐出路が分断されず、逆流現象が発生することがな
いという優れた効果を奏する。

【００６６】さらにまた、請求項５に記載の発明は、前
記吐出路が、前記円錐面から出没するブレードの出没面
に設けた凹溝に連通していることを特徴としているか
ら、各ポンプ室からハウジング内壁に設けた受渡路を介
してローターの外周面の穴に接続するまでの間に流体圧
縮が過剰になることを有効に防止できるという優れた効
果を奏する。

【００６７】さらにまた、請求項６に記載の発明は、前
記ローターの下面に、円周に沿って複数の穴を等配列設
するとともに、該各穴を前記隆起部頂面の円周に沿って
等配列設した各穴に連通させたことを特徴としているか
ら、流体が液体の場合において、圧縮が始まった瞬間に
吐出が行われるポンプ等の主体部分の破壊を生じさせな
いという優れた効果を奏する。

【００６８】さらにまた、請求項７に記載の発明は、前
記ブレードが、円錐面を３等配した位置に出没可能に設
けられていることを特徴としているから、吐出される流
体の脈動（山・谷）を少なくできるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願装置の略示的正面断面図である。

【図２】ローターに設けた吸入路及び吐出路の口端と支
持部材の穴との関係を示す平面図である。

【図３】円錐面の割溝とブレードと球体との関係を示す
分解斜視図である。

【図４】円錐面の頂部に抱持した球体とローターとブレ
ードとの関係を示す拡大断面図である。

【図５】ローターの傾動中心点と、ローターと支持部材
とのすり合わせ面の中心点との差、及び支持部材による
ローターの押え込み構造を示す部分断面図である。

【図６】流体の吸入路としてブレードを利用した場合の
装置全体の略示的正面断面図である。

【図７】ブレードの扁平凹溝（ポケット）と、外からの
流路との関係を示す平面図である。

【図８】吐出路の入口となるローター外周面の穴の変位
を軌跡として示した説明図である。

【図９】ローターに形成した吐出路に加えてブレードを
利用して吐出路が確保できるようにした説明図である。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は流体の第１段階の吸入、吐
出の作動を示す説明図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は流体の第２段階の吸入、吐
出の作動を示す説明図である。

【図１２】円錐面の３等配位置にブレード嵌入用の割溝
を設けた平面図である。

【図１３】３枚ブレードの斜視図である。

【図１４】円錐面に３枚ブレードを適用する場合の分解
斜視図である。

【図１５】流体が液体である場合に対応したローターを
示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断断面図である。

【図１６】従来装置の正面断面図である。

【符号の説明】

１外枠１′ 天井部１″ 側壁部１ａ、１ｂ軸受手段２ハウジング２′ 結合手段（ボルト）２″ 接続手段（接続凹部）２ａ空洞部２ａ′ 底板３円錐面４球状凹所５球体６ローター６′ 外周面６ａ隆起部７半球凹所８割溝９ブレード９ａスプリング９′ ブレードの上縁９″ ブレードの両側縁１０球状凹所１１凹溝１２支持部材１２ａ支持部材の下面１３嵌合凹部１４シム（スペーサ）１５スプリング１６取付ボルト１６′ ボトル穴１７ロックピン１８Ｏリング１９吸入路１９′ 扁平凹溝（ポケット）２０、２０′ 外からの流路２１吐出路２１′ 吐出路の入口となるローター外周面の穴２２受渡路２２ａ入口２２ｂ出口２３外への流路２４吐出用溝２５レンズ状部材２６受け部材２６′ 受面２７スプリング２８、２８′ 穴６０隔壁６１穴６２差圧室Ｓ接触線Ｐ球心Ｐ′ 球心と別の位置Ａ、Ｂポンプ室１５１ハウジング１５２円錐面１５３ローター１５４割溝１５５仕切板（ブレード）１５６１４６１５６′ 吐出口１５７回転板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） (72)発明者川上真東京都青梅市今井２丁目１，135番地の２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外枠に水平方向に回転可能に支持され軸
心上に球形洞を有するハウジングと、該ハウジングの球
心を頂点とする円錐面と、該円錐面の頂部に球体を介し
て円錐面に線接触するように傾斜支持され外周面がハウ
ジング球壁に摺接するローターと、該ローターと円錐面
との間を複数のポンプ室に等配するブレードとからな
り、前記ローター又はブレードに、前記各ポンプ室に流
体を吸入させる吸入路と、各ポンプ室から流体を吐出さ
せる吐出路を形成し、ローターのポンプ室と反対面より
差圧をかけることを特徴とする流体圧送装置。
【請求項２】前記吸入路が、前記ローターの上面中央
から隆起した鉛直状の隆起部頂面からローター下面に抜
けた流路であり、該流路は前記隆起部頂面に摺接した支
持部材の弧状穴を介して外からの流路に連通するように
なっていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧送
装置。
【請求項３】前記吸入路が、前記ブレードに設けた扁
平凹溝であり、該扁平凹溝は前記ブレードが円錐面より
出て来たときにポンプ室に連通するようになっているこ
とを特徴とする請求項１に記載の流体圧送装置。
【請求項４】前記吐出路が、各ポンプ室からハウジン
グ内壁に設けた受渡路に断続して連通するローター外周
面の穴から前記隆起部頂面の中央の穴に抜けているもの
であることを特徴とする請求項１〜３のうちの１に記載
の流体圧送装置。
【請求項５】前記吐出路が、前記円錐面から出没する
ブレードの出没面に設けた凹溝に連通していることを特
徴とする請求項４に記載の流体圧送装置。
【請求項６】前記ローターの下面に、円周に沿って複
数の穴を配設するとともに、該各穴を前記隆起部頂面の
円周に沿って配設した各穴に連通させたことを特徴とす
る請求項１に記載の流体圧送装置。
【請求項７】前記ブレードが、円錐面を３等配した位
置に出没可能に設けられていることを特徴とする請求項
１〜６のうちの１に記載の流体圧送装置。