JP2007303322A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化し容易に小型化を図ることができる新規な構成の流体ポンプを提供する。
【解決手段】揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、前記揺動ロータ１０は、円柱側面に形成された当接面を備えた円弧部１０ａと、該円弧部からアーム状に延出する摺動支点部１０ｂとからなり、前記シリンダ１５は、前記円弧部１０ａを収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成されたシリンダ部１５０と、前記摺動支点部１０ｂを収容する支点収納部１６０とを備え、揺動ロータ１０が揺動回転され前記揺動ロータの円弧部１０ａと前記シリンダ部１５０との当接位置が移動し、前記吸入口３０に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に３２連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は流体ポンプに関し、より詳細には、揺動型のロータを備え、真空発生器あるいはコンプレッサとして使用される流体ポンプに関する。

流体ポンプにはレシプロタイプ、油回転ポンプ、スクロールポンプ、ベーンポンプ、スクリューポンプ等の種々のポンプがある。たとえば、カム式の回転ポンプは、シリンダの軸心に駆動軸を配置し、駆動軸にロータを偏心させて固定し、ロータの周面に常時当接するように仕切り板を付勢して取り付け、仕切り板の一方と他方に吸気ポートと排気ポートを配置したものである。また、ベーンポンプは、シリンダの軸心から偏心した位置に駆動軸を設け、駆動軸にロータを固定し、ロータの径方向に突出入可能にかつシリンダの内壁面に向けて突出する向きに付勢してベーンを取り付け、ロータを挟んで吸気ポートと排気ポートを配置したものである。なお、回転ポンプとして、三角むすび状のロータを使用するものがあり（特許文献１参照）、ベーンポンプとして、ロータに放射状にベーンを嵌挿し、ロータが回転する際の遠心力によってベーンが外方に突出する構成としたものがある（特許文献２参照）。
特開平８−４２４６２号公報 特開２００４−３０８５０３号公報

上述したように、流体ポンプには種々の製品が提案され、商品化されているが、従来製品は比較的大型で、使い勝手が悪く、構成が複雑であるという問題があり、構造を単純化することによって製造が容易であるとともに、小型化が可能であり、かつ効率のよい流体ポンプが求められる。
本発明は、このような従来の流体ポンプにくらべて構造を単純化することができ、容易に小型化が可能な新規な構成を備えた流体ポンプを提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、シリンダと同厚に形成され、シリンダの開口面内で揺動回転可能に支持された揺動ロータと、シリンダと揺動ロータとの間に形成される領域と連通して設けられた吸入口と排出口とを備え、前記揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を備えた円弧部と、該円弧部からアーム状に延出する摺動支点部とからなり、前記シリンダは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成されたシリンダ部と、前記摺動支点部を収容する支点収納部とを備え、駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ部との当接位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされることを特徴とする。

また、前記摺動支点部は、円弧部から延出するアーム部の端部にアーム部よりも幅広となる摺動部が設けられ、前記支点収納部に、前記摺動部が摺接する摺接部と、前記アーム部の揺動を許容する幅広部とが設けられていることを特徴とする。これによって吸入口側と排出口側のシリンダ内領域が区分された状態で揺動ロータが揺動回動可能となる。
また、前記摺動支点部は、円弧部から同幅でアーム状に延出し、前記支点収納部に、円柱状に形成された摺動コマを摺動可能に装着し、前記摺動支点部が可動コマに摺動可能に挿通されていることにより、揺動ロータが円滑に揺動可能となる。
また、前記摺動支点部は、円弧部から二股に分岐して延出する分岐部に形成され、前記支点収納部の底部から突設された突起体が、前記分岐部に挟まれた凹部に摺動可能に係合していることにより、揺動ロータはより確実に揺動可能に保持される。

また、シリンダと同厚に形成され、シリンダの開口面内で揺動回転可能に支持された揺動ロータと、シリンダと揺動ロータとの間に形成される領域と連通して設けられた吸入口と排出口とを備え、前記揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を備えた一対の円弧部と、該円弧部を連結する連結アーム部とからなり、前記シリンダは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成された一対のシリンダ部と、前記連結アーム部を揺動可能に収容する連通部とを備え、駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ部との当接位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされることを特徴とする。

また、前記揺動ロータは、前記各々の円弧部にクランク軸が設けられ、一方のクランク軸が前記駆動機構に連結される駆動軸、他方のクランク軸が従動軸として形成されていることにより、円弧部が互いに逆方向に回転して流体の吸排出作用がなされる。
また、前記連結アーム部に、前記揺動ロータが揺動回転する際に、円弧部の回転方向が逆方向となるように規制するガイドピンと、ガイドピンが係合する長孔のガイド孔とが形成されていることにより、円弧部を確実に逆方向に回転させることができる。

また、前記円弧部は、円弧部を支持する支持軸の軸心を中心とする大円弧部と、該大円弧部の両端に大円弧部と滑らかに連続する形態に設けられた小円弧部を備え、前記シリンダ部は前記大円弧部よりも径大となる内側面と、前記小円弧部が当接する小円突起部とを供え、前記揺動ロータが正立位置にある状態では前記小円弧部が前記小円突起部に当接していることを特徴とする。揺動ロータは小円弧部が小円突起部に当接した状態から揺動開始することにおり、円弧部とシリンダ部の内側面との当接位置が一方側から他方側に徐々に移動し、吸入口からシリンダ内に流体が吸入され、シリンダに吸入された流体が排出口から排出される操作がなされる。
また、前記円弧部は、支持軸の軸心を中心とする中心角が１８０度以上となる扇形に形成されていることが有効である。

また、前記シリンダは、シール板により開口面が閉止され、前記揺動ロータとシール板とは相互間のシール性を維持して揺動ロータを揺動回転可能とするシール手段が設けられていることにより、吸入口側と排出口側とが遮断された状態でシリンダ内で揺動ロータが揺動回転される。
また、前記揺動ロータが、シリンダとともに揺動面を互いに平行にし、回転角の位相バランスをとって複数個連結され、前記各々のシリンダの吸入口と排出口が、連通路により各々連通して設けられていることにより、揺動ロータの１サイクル内における流体の吸入と排出をより平均化することができる。

本発明に係る流体ポンプは、シリンダ内で揺動ロータを揺動回転して流体の吸入と排出作用をなすようにしたことにより、装置の構成を簡素化することができ、装置の小型化が可能となり、装置の製造が容易になる。

以下、本発明に係る流体ポンプの実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る流体ポンプの第１の実施の形態の構成を示す正面断面図、図２は側面断面図である。図２に示すように、本実施の形態の流体ポンプは、揺動面が互いに平行となるように支持された一対の揺動ロータ１０、１１と、揺動ロータ１０、１１と同厚に形成され揺動ロータ１０、１１が揺動回転可能に収容されたシリンダ１５、１６と、シリンダ１５、１６の開口面を閉止するシール板１８、１９、２０と、揺動回転位置が逆位相となるように揺動ロータ１０、１１を回転自在に支持する支持軸１２ａ、１２ｂと、揺動ロータ１０、１１を挟む配置に支持軸１２ａ、１２ｂの端部に固設されたバランサ板２４ａ、２４ｂと、バランサ板２４ｂに連結された駆動機構とを備える。

支持軸１２ａ、１２ｂとバランサ板２４ａ、２４ｂとは揺動ロータ１０、１１を揺動回転させるクランク軸として形成され、バランサ板２４ａ、２４ｂは、シール板１８、１９、２０をシリンダ１５、１６に固定する前部ボディ２５と後部ボディ２６にベアリングを介して回転自在に支持されている。
揺動ロータ１０、１１の両端面には揺動ロータ１０、１１を気密あるいは液密にシールして揺動させるシール手段としてのシール部材２２が装着される。なお、揺動ロータ１０、１１にシール部材２２を設けるかわりに、シール板１８、１９、２０にシール手段を設けてもよい。
支持軸１２ａ、１２ｂに連結されるバランサ板２４ａ、２４ｂは、図１に示すように、正面形状が扇形に形成された揺動ロータ１０、１１の重量バランスをとって揺動ロータ１０、１１が円滑に回転するように設けられる。

本実施形態の流体ポンプ装置において特徴的な構成は、揺動ロータ１０、１１の形状と、揺動ロータ１０、１１を収納するシリンダ１５、１６の形状である。図３に、揺動ロータ１０とシリンダ１５を拡大して示す。前述したように、揺動ロータ１０は、円弧部１０ａと摺動支点部１０ｂからなる。
円弧部１０ａは、側面が支持軸１２ａの軸心を中心とする円弧面（円柱面）に形成された大円弧部１００と、大円弧部１００の両端に設けられた小円弧部１０２、１０４とを備える。大円弧部１００は、中心角が１８０度以上（本実施形態では約２７０度）となる扇形に形成される。小円弧部１０２、１０４は大円弧部１００の円弧面と外面が滑らかに連続するように形成されている。本実施形態では、小円弧部１０２、１０４の半径を大円弧部１００の半径の１/１０に設定したが、大円弧部１００と小円弧部１０２、１０４の径および径の比率が設計上、とくに限定されるものではない。大円弧部１００と小円弧部１０２、１０４の側面がシリンダ１５の内側面１５０ａに当接する当接面となる。
摺動支点部１０ｂは、円弧部１０ａからアーム状に延出する形態に設けられ、延出端に摺動部１０６が形成される。摺動部１０６はアーム部１０８よりも幅広に形成される。

シリンダ１５には、揺動ロータ１０の円弧部１０ａを収納するシリンダ部１５０と、摺動支点部１０ｂを収納する支点収納部１６０が設けられる。シリンダ部１５０の内側面は円弧部１０ａよりも若干大径の円弧面に形成される。
シリンダ部１５０の両端部には、円弧部１０ａの小円弧部１０２、１０４が当接する小円突起部１５２、１５４が設けられている。
支点収納部１６０には、摺動部１０６が摺接する摺接部１５６と、揺動ロータ１０の揺動回転にともなってアーム部１０８が揺動することを許容する空間を形成する幅広部１５８が形成されている。

図１に示すように、シリンダ１５には、支点収納部１６０に収納された摺動支点部１０ｂのアーム部１０８を挟んで、一方の幅広部１５８に連通して吸入口３０が設けられ、他方の幅広部１５８に連通して排出口３２が設けられる。
本実施形態では一対の揺動ロータ１０、１１を設けているから、揺動ロータ１０、１１に対応して各々吸入口３０を設け、これら２つの吸入口３０を連通する連通路３０ａを設け、また、揺動ロータ１０、１１に対応して各々排出口３２を設け、２つの排出口３２を連通する連通路３２ａを設けている。また、排出口３２からシリンダ１５内に流体が逆流しないように、排出口３２にチェック弁３４を設けている。
なお、図３は揺動ロータ１０とシリンダ１５の構成について示すが、揺動ロータ１１とシリンダ１６についてもまったく同様に構成されている。

（流体ポンプの作用）
続いて、上述した流体ポンプの作用について説明する。
図４は、揺動ロータ１０が１サイクルする際における流体の吸入、排出作用を示す。図４（ａ）は、揺動ロータ１０が中立位置にある状態である。この状態では揺動ロータ１０の小円弧部１０２、１０４がともに小円突起部１５２、１５４に当接している。
この中立状態から、駆動機構１４によりバランサ板２４ｂが回転駆動され、バランサ板２４ｂにクランク状に連結する支持軸１２ａはバランサ板２４ｂの軸心に対して左回り（矢印方向）に回転開始する。

揺動ロータ１０は摺接部１５６に摺接する摺動部１０６が動作時の支点となるから、支持軸１２ａが回転することにより、揺動ロータ１０は全体としては摺動部１０６が支点となる揺動回転をなす。摺動部１０６は揺動ロータ１０の揺動回転とともに摺動支点部１０ｂの長手方向に往復動する。
図４（ｂ）は、揺動ロータ１０が回動開始して右側にやや傾いて揺動し、揺動ロータ１０の一端側の小円弧部１０２がシリンダ部１５０の右端部分に当接した状態である。このとき揺動ロータ１０の他端側の小円弧部１０４は小円突起部１５４から離間している。

図４（ｃ）は、揺動ロータ１０がさらに９０度回転し、揺動ロータ１０の大円弧部１００とシリンダ部１５０の円弧面との当接位置が右側上方に移動した状態である。
図４（ｄ）は、揺動ロータ１０がさらに９０度回転し、揺動ロータ１０の大円弧部１００の頂部がシリンダ部１５０の内周側面の頂点位置に当接した状態である。
図４（ｅ）は、揺動ロータ１０がさらに左回転し、揺動ロータ１０とシリンダ部１５０との当接位置がシリンダ部１５０の頂点を通過して左側に移動した状態、図４（ｆ）は、揺動ロータ１０の他端側の小円弧部１０４がシリンダ部１５０の左端に当接した状態である。なお、図４（ｅ）における揺動ロータ１０の配置は図４（ｃ）における配置と対称配置となり、図４（ｆ）における揺動ロータ１０の配置は図４（ｂ）におけう配置と対称配置となる。揺動ロータ１０は図４（ｆ）から図４（ａ）の状態にもどり、１サイクルの動作が完了する。

図３に、揺動ロータ１０が１サイクルの揺動動作をなす際に、支持軸１２ａの軸心と小円弧部１０２、１０４がどのように動くかを矢印で示している。支持軸１２ａはバランサ板２４ａの軸心から偏心して配置されているから支持軸１２ａは揺動ロータ１０の揺動回転により円形の軌跡を描くように動く。これに対して、小円弧部１０２、１０４は図のような楕円状の軌跡を描くように動く。小円弧部１０２、１０４が楕円状の軌跡を描いて動くのは、揺動ロータ１０が左右に若干傾きながら回動動作することによる。

本実施形態の流体ポンプは、図４（ａ）〜（ｆ）の１サイクルで、吸入口３０からシリンダ１５内に流体を吸入し、同時に排出口３２から排出する作用をなす。すなわち、図４（ａ）の状態から揺動ロータ１０が揺動開始することにより、吸入口３０に連通する領域がＡ１〜Ａ５に示すように徐々に拡大していき、シリンダ１５内に流体が吸入される。一方、排出口３２に連通する領域については、Ｂ１〜Ｂ５に示すように、徐々に縮小していき排出口３２から流体が排出される。

この揺動ロータ１０の揺動回転による流体の吸入、排出操作は、揺動ロータ１０が１サイクルの揺動回転をなす際に１回ずつなされる作用であり、揺動ロータ１０を連続的に揺動回転することによって、吸入口３０から流体がシリンダ１５に吸入され、シリンダ１５に吸入された流体（気体、液体）がシリンダ１５から排出される作用が連続的になされて流体の吸入、排出作用がなされることになる。
なお、揺動ロータ１０が左右に傾動した際にも、支点収納部１６０に幅広部１５８を設けたことにより、吸入口３０シリンダ１５の内部空間とは常時連通し、排出口３２とシリンダ１５の内部空間も常時連通する。

なお、他方の揺動ロータ１１についての作用も上述した作用とまったく同様である。本実施形態では、支持軸１２ａ、１２ｂをクランク型とし揺動ロータ１０、１１を逆位相で揺動するように設け、連通路３０ａ、３２ａにより揺動ロータ１０、１１の吸入口３０および排出口３２を連通させることによって、単一の揺動ロータを使用する場合にくらべて、流体の吸入、排出作用を平均化している。
また、揺動ロータ１０、１１を逆位相で揺動させる配置とすることで、可動部分の重量バランスを均等化して流体ポンプの作動時における振動を緩和し、バランサ板２４ａ、２４ｂを設けることにより揺動ロータ１０、１１が円滑に動作するようにしている。もちろん、単一の揺動ロータで流体ポンプを形成することも可能であり、３個以上の揺動ロータを連接して流体ポンプとすることも可能である。また、本実施形態では、排出口３２にチェック弁３４を設けることにより、排出口３２から流体がシリンダ１５内に逆流することを防止してより確実に流体の吸入、排出作用がなされるようにしている。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明に係る流体ポンプの第２の実施の形態の構成と、その動作を示す。本実施形態においては、シリンダ１５の支点収納部１６０に円柱状の可動コマ４０を摺動可能に装着し、可動コマ４０に摺動支点部１０ｂを摺動可能に挿通したことを特徴とする。第１の実施の形態では摺動支点部１０ｂの端部にやや幅広となる摺動部１０６が形成されているのに対して、本実施形態では摺動支点部１０ｂは端部まで同幅のアーム状に延出する。なお、揺動ロータ１０の円弧部１０ａ等の他の構成については上記実施形態における構成と同一である。

本実施形態における揺動ロータ１０の作用は、可動コマ４０により摺動支点部１０ｂが支持されて揺動ロータ１０が揺動する他は、図４に示す実施の形態における作用と同様である。すなわち、揺動ロータ１０は図５（ａ）の状態から、図５（ｂ）〜（ｆ）に示すように支持軸１２ａの軸心のまわりに左回りに一周して図５（ａ）の状態に戻る動作をなすことにより、吸入口３０からシリンダ１５の内部に流体を吸入し、シリンダ１５に吸入された流体を排出口３２から排出する。

本実施形態では、揺動ロータ１０が揺動動作をする際に、摺動支点部１０ｂは可動コマ４０に対して摺動支点部１０ｂの長手方向に摺動しながら往復動し、同時に可動コマ４０が回動する動作をする。摺動支点部１０ｂはシリンダ１５の内部空間を吸入口３０側と排出口３２側に仕切る作用をなし、摺動支点部１０ｂとしては、シール性を確保して摺動動作が滑らかに行われるものが望ましい。第１の実施の形態において、摺動部１０６が摺接部１５６に摺接しながら往復動作する作用とくらべて、本実施形態においては、可動コマ４０を使用することによって、部材の摺動部分の摩擦抵抗を低減させ、かつ摺動支点部１０ｂと支点収納部１６０とのシール性を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図６は、本発明に係る流体ポンプの第３の実施の形態の構成と、その動作を示す。本実施形態においては、揺動ロータ１０の円弧部１０ａから延出する摺動支点部１０ｂに設ける摺動部１０６を、二股に分岐する分岐部１０６ａ、１０６ｂに形成し、分岐部１０６ａ、１０６ｂに挟まれた凹部に、支点収納部１６０の内底部から突設された突起体４２を摺動可能に係合させて設けたことを特徴とする。突起体４２と分岐部１０６ａ、１０６ｂとが揺動ロータ１０の揺動方向に摺動可能となることにより、シリンダ１５の内部空間が吸入口３０側と排出口３２側に仕切られる。

図６（ａ）〜（ｆ）は本実施形態の流体ポンプでの揺動ロータ１０の作用を示す。揺動ロータ１０は図６（ｆ）の状態から図６（ａ）の状態に戻ることにより、気体あるいは液体の１サイクルの吸入ー排出操作がなされる。揺動ロータ１０が左回りに揺動回転するとともに、揺動ロータ１０の円弧部１０ａとシリンダ部１５０との当接位置が徐々に左方向に移動し、吸入口３０側から流体の吸入作用が、排出口３２側から流体の排出作用がなされる。

本実施形態においては、分岐部１０６ａ、１０６ｂの基部に突起体４２を嵌合させる配置として揺動ロータ１０を装着しているから、揺動ロータ１０が揺動駆動された場合でも揺動ロータ１０を安定的に支持して揺動回転させることができる。また、分岐部１０６ａ、１０６ｂによって突起体４２を囲むように嵌合することにより、揺動時の突起体４２と分岐部１０６ａ、１０６ｂとのシール性が良好になるという利点がある。

（第４の実施の形態）
図７、８は、本発明に係る流体ポンプの第４の実施の形態の構成を示す正面断面図および側面断面図を示す。
上述した第１〜第３の実施の形態において説明した流体ポンプは、いずれも揺動ロータ１０、１１は１本のクランク軸により揺動動作する。本実施形態の流体ポンプは２本のクランク軸により揺動ロータ１０を支持する。すなわち、上述した実施形態においては、揺動ロータ１０は一つの円弧部１０ａと、円弧部１０ａを揺動回転させる摺動支点部１０ｂとからなるのに対して、本実施形態の揺動ロータは、扇形に形成される２つの円弧部１０ａ、１０ｃを連結アーム部１１０により一体に連結して形成されている。円弧部１０ａ、１０ｃには、大円弧部１００と大円弧部１００の両端に小円弧部１０２、１０４が設けられている。

円弧部１０ａ、１０ｃは、前述した各実施形態と同様に、大円弧部１００と大円弧部１００の両端に形成した小円弧部１０２、１０４とを備える。シリンダ１５には、２つの円弧部１０ａ、１０ｃが揺動移動する２つのシリンダ部１５０と、シリンダ部１５０を連絡する連通部１５９が設けられる。連通部１５９は連結アーム部１１０よりも若干幅広に形成され、連結アーム部１１０を挟んで連通部１５９の一方に吸入口３０が連通して設けられ、連通部１５９の他方に排出口３２が連通して設けられる。シリンダ部１５０の両端には上記実施形態と同様に、小円突起部１５２、１５４が形成される。
連結アーム部１１０には支持軸１２ａ、１２ｃに挟まれた中間位置に長孔に形成されたガイド孔５２が設けられ、ガイド孔５２に係合するガイドピン５０が設けられている。

図８に示すように、揺動ロータ１０は一方の円弧部１０ａが支持軸１２ａに支持され、他方の円弧部１０ｃが支持軸１２ｃに支持される。支持軸１２ａは駆動機構に連結されるクランク軸１２０に一体的に形成され、支持軸１２ａの前端にバランサ板２４ａが取り付けられる。
支持軸１２ｃの両端部には円弧部１０ｃを挟んでバランサ板２４ａ、２４ｂが取り付けられ、支持軸１２ｃとバランサ板２４ａ、２４ｂとによりクランク軸が構成される。
クランク軸１２０が駆動機構に連繋する駆動軸であるのに対して、支持軸１２ｃおよびバランサ板２４ａ、２４ｂからなるクランク軸は従動軸となる。

シリンダ１５の開口面には揺動ロータ１０を挟む配置にシール板１８ａ、１８ｂが設けられ、前部ボディ２５と後部ボディ２６によりシール板１８ａ、１８ｂがシリンダ１５に固定されている。揺動ロータ１０の両側面にはシール部材２２が装着され、揺動ロータ１０がシリンダ１５内でシール状態を維持して揺動回転可能となる。

（流体ポンプの作用）
図９に本実施形態の流体ポンプの動作について示す。図９（ａ）は揺動ロータ１０が正立状態にあり、円弧部１０ｃがシリンダ部１５０の底部に当接した状態である。ガイドピン５０がこの状態から、円弧部１０ａはクランク軸の軸心に対して左回転し、円弧部１０ｃはクランク軸の軸心に対して右回転するように揺動回転開始する。この状態から揺動ロータ１０が揺動回転開始すると、円弧部１０ｃとシリンダ部１５０とで区分された領域に吸入口３０から流体が流入開始する。一方、円弧部１０ａとシリンダ部１５０とで区分された領域から排出口３２に流体が排出開始される。

図９（ｂ）は、円弧部１０ａ、１０ｃがそれぞれ軸心のまわりに９０度回転した状態である。この揺動回転により、円弧部１０ｃとシリンダ部１５０によって区分された領域空間は徐々に拡大し円弧部１０ｃとシリンダ部１５０によって区分された領域内に流体が吸入される。円弧部１０ａとシリンダ部１５０によって区分された領域部分は、排出口３２と連通する状態になる。
図９（ｃ）は、揺動ロータ１０がさらに９０度、揺動回転した状態で、円弧部１０ｃとシリンダ部１５０とで区分された領域空間がさらに拡大し、吸入口３０から流体がシリンダ１５内に吸入され、排出口３２では流体が排出されることを示す。
図９（ｄ）は、揺動ロータ１０が揺動回転して正立状態になり円弧部１０ａの頂部がシリンダ部１５０の頂点位置に当接した状態を示す。この状態で、吸入口３０とシリンダ部１５０とが閉止され、円弧部１０ｃとシリンダ部１５０とで区分された領域内に流体が導入された状態になる。排出口３２では円弧部１０ｃによる流体の排出操作が完了する。

図９（ｅ）は、揺動ロータ１０が正立状態からさらに９０度揺動回転した状態である。吸入口３０から円弧部１０ａとシリンダ部１５０によって区分された領域に流体が吸入開始され、排出口３２からは円弧部１０ｃとシリンダ部１５０によって区分された領域から流体が排出開始される。図９（ｆ）は、揺動ロータ１０がさらに揺動回転し、円弧部１０ａとシリンダ部１５０によって囲まれた領域に吸入口３０から流体が吸入され、円弧部１０ｃとシリンダ部１５０によって囲まれた領域が徐々に縮小することにより、排出口３２から流体が排出されることを示す。

図９（ｆ）の状態から図９（ａ）の状態に戻ると、揺動ロータ１０が正立状態になり、吸入口３０からの流体の吸入作用が停止し、排出口３２からの流体の排出作用が停止する。こうして、揺動ロータ１０の１サイクルの揺動回転動作が完了する。
本実施形態の揺動ポンプでは、揺動ロータ１０に２つの円弧部１０ａ、１０ｃを設け、シリンダ１５にそれぞれが揺動移動するシリンダ部１５０を設けたことにより、１サイクルの揺動ロータ１０の揺動回転の際に吸入口３０からの流体の吸入作用と排出口３２からの流体の排出作用が２回行われることになる。したがって、１軸による揺動ロータを使用する場合にくらべて１サイクル内における流体の吸入、排出作用が平均化されてなされるという利点がある。

本実施形態で揺動ロータ１０にガイドピン５０を係合させる構成としているのは、揺動ロータ１０の円弧部１０ａ、１０ｃが確実に逆位相で揺動回転するように規制するためである。本実施形態のように、揺動ロータ１０を支持するクランク軸の一方を駆動軸とし他方のクランク軸を従動軸とする場合には、このように揺動ロータ１０の移動方向をガイドピン等で規制するのがよい。揺動ロータ１０が安定して揺動回転する場合には、ガイドピン５０を使用しなくてもよい。
実際には、揺動ロータ１０の２つの支持軸の回転角度の位相は完全には一致しない。これに対応するため、たとえば偏心歯車やタイミングベルトを用いて強制的に揺動ロータ１０を揺動回転させる方法を採用することもできる。

上述した各実施形態においては、揺動ロータ１０に設ける円弧部１０ａ、１０ｃを左右対称形としたが、円弧部１０ａ、１０ｃは必ずしも左右対称形でなければならないものではない。これに合わせて円弧部１０ａ、１０ｃが当接するシリンダ部１５０の形状も左右対称でなければならないものではない。また、円弧部１０ａ、１０ｃの径も適宜設計可能であり、円弧部１０ａ、１０ｃの両端部に設ける小円弧部１０２、１０４の径も適宜設計することができる。
また、図７，８に示す流体ポンプは揺動ロータ１０を一つ備える例であるが、揺動ロータを２個以上設けることも可能である。２個以上の揺動ロータを位相を変えて設置することによって流体の吸入、排出操作を平均化することができる。

本発明に係る流体ポンプは気体および液体のポンプ作用に使用でき、たとえば吸入口３０からの吸気作用を利用することによって真空発生装置として使用することができ、排出口３２からの排気を利用することによってコンプレッサとして使用することができ、種々用途に使用することができる。
また、本発明に係る流体ポンプは揺動ロータを揺動駆動する作用を利用して流体の吸入、排出操作を行うように構成したことにより、ポンプの構成が簡素になり、容易に小型化することが可能である。また、揺動ロータを所定の耐久性および摺動性を備えた樹脂等によって形成することにより、製造が容易で静音化を図ることができる。

本発明に係る流体ポンプの第１の実施の形態の正面断面図である。 本発明に係る流体ポンプの第１の実施の形態の側面断面図である。 揺動ロータとシリンダの正面図である。 第１の実施の形態の流体ポンプの作用を示す説明図である。 流体ポンプの第２の実施の形態とその作用を示す説明図である。 流体ポンプの第３の実施の形態とその作用を示す説明図である。 流体ポンプの第４の実施の形態の正面断面図である。 流体ポンプの第４の実施の形態の側面断面図である。 第４の実施の形態の流体ポンプの作用を示す説明図である。

符号の説明

１０、１１ 揺動ロータ
１０ａ、１０ｃ 円弧部
１０ｂ 摺動支点部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 支持軸
１５、１６ シリンダ
１８、１８ａ、１８ｂ、１９、２０ シール板
２２ シール部材
２４ａ、２４ｂ バランサ板
２５ 前部ボディ
２６ 後部ボディ
３０ 吸入口
３０ａ、３２ａ 連通路
３２ 排出口
３４ チェック弁
４０ 可動コマ
４２ 突起体
５０ ガイドピン
５２ ガイド孔
１００ 大円弧部
１０２、１０４ 小円弧部
１０６ 摺動部
１０６ａ、１０６ｂ 分岐部
１０８ アーム部
１１０ 連結アーム部
１２０ クランク軸
１５０ シリンダ部
１５２、１５４ 小円突起部
１５６ 摺接部
１５８ 幅広部
１５９ 連通部
１６０ 支点収納部

Claims (11)

1. シリンダと同厚に形成され、シリンダの開口面内で揺動回転可能に支持された揺動ロータと、シリンダと揺動ロータとの間に形成される領域と連通して設けられた吸入口と排出口とを備え、前記揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、
   前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を備えた円弧部と、該円弧部からアーム状に延出する摺動支点部とからなり、
   前記シリンダは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成されたシリンダ部と、前記摺動支点部を収容する支点収納部とを備え、
   駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ部との当接位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされることを特徴とする流体ポンプ。
2. 前記摺動支点部は、円弧部から延出するアーム部の端部にアーム部よりも幅広となる摺動部が設けられ、
   前記支点収納部に、前記摺動部が摺接する摺接部と、前記アーム部の揺動を許容する幅広部とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
3. 前記摺動支点部は、円弧部から同幅でアーム状に延出し、
   前記支点収納部に、円柱状に形成された摺動コマを摺動可能に装着し、前記摺動支点部が可動コマに摺動可能に挿通されていることを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
4. 前記摺動支点部は、円弧部から二股に分岐して延出する分岐部に形成され、
   前記支点収納部の底部から突設された突起体が、前記分岐部に挟まれた凹部に摺動可能に係合していることを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
5. シリンダと同厚に形成され、シリンダの開口面内で揺動回転可能に支持された揺動ロータと、シリンダと揺動ロータとの間に形成される領域と連通して設けられた吸入口と排出口とを備え、前記揺動ロータの揺動回転により、吸入口からシリンダ内に流体を吸入し、排出口から流体を排出する作用をなす流体ポンプであって、
   前記揺動ロータは、円柱側面に形成された当接面を備えた一対の円弧部と、該円弧部を連結する連結アーム部とからなり、
   前記シリンダは、前記円弧部を収容するとともに前記円弧部の当接面が当接する内側面が形成された一対のシリンダ部と、前記連結アーム部を揺動可能に収容する連通部とを備え、
   駆動機構により前記揺動ロータが揺動回転され前記揺動ロータの円弧部と前記シリンダ部との当接位置が移動し、前記吸入口に連通するシリンダ内の領域が徐々に増大する一方、前記排出口に連通するシリンダ内の領域が徐々に縮小することにより流体の吸入、排出作用がなされることを特徴とする流体ポンプ。
6. 前記揺動ロータは、前記各々の円弧部にクランク軸が設けられ、一方のクランク軸が前記駆動機構に連結される駆動軸、他方のクランク軸が従動軸として形成されていることを特徴とする請求項２記載の流体ポンプ。
7. 前記連結アーム部に、前記揺動ローラが揺動回転する際に、円弧部の回転方向が逆方向となるように規制するガイドピンと、ガイドピンが係合する長孔のガイド孔とが形成されていることを特徴とする請求項３記載の流体ポンプ。
8. 前記円弧部は、円弧部を支持する支持軸の軸心を中心とする大円弧部と、該大円弧部の両端に大円弧部と滑らかに連続する形態に設けられた小円弧部を備え、
   前記シリンダ部は前記大円弧部よりも径大となる内側面と、前記小円弧部が当接する小円突起部とを供え、
   前記揺動ロータが正立位置にある状態では前記小円弧部が前記小円突起部に当接していることを特徴とする請求項１または５記載の流体ポンプ。
9. 前記円弧部は、支持軸の軸心を中心とする中心角が１８０度以上となる扇形に形成されていることを特徴とする請求項８記載の流体ポンプ。
10. 前記シリンダは、シール板により開口面が閉止され、前記揺動ロータとシール板とは相互間のシール性を維持して揺動ロータを揺動回転可能とするシール手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の流体ポンプ。
11. 前記揺動ローラが、シリンダとともに揺動面を互いに平行にし、回転角の位相バランスをとって複数個連結され、前記各々のシリンダの吸入口と排出口が、連通路により各々連通して設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の流体ポンプ。